V zaporednem vezju uporov, kondenzatorjev in induktorjev se pojav moči, napetosti, toka in faze imenujeserijska resonanca. Njegove značilnosti so: čisto uporno vezje, kjer imajo moč, napetost in tok faze, reaktanca X je enaka nič, impedanca Z je enaka uporu R, minimalna impedanca, tok, največja induktivnost in kapacitivnost vezja pa lahko ustvarijo napetosti, ki so večkrat večje od napajalne napetosti in visoke napetosti. Zato je serijska resonanca znana tudi kot napetostna resonanca.
Resonančna napetost je superponirana z izvirno napetostjo in vzporedno resonanco: V vzporednem vezju upori, kondenzatorji in induktorji kažejo fazni pojav med napetostjo in skupnim tokom vezja, ki se imenuje vzporedna resonanca. Njena značilnost je, da je vzporedna resonanca popolnoma kompenzirana metoda, ki ne zahteva jalove moči, ampak samo zagotavlja moč, ki jo zahteva upor aktivne moči, ustvarja resonanco, da zmanjša skupni tok vezja, tok veje pa je običajno večji od skupnega toka v vezju. Zato je vzporedna resonanca znana tudi kot tokovna resonanca.
Značilnosti in razlike med serijska resonanca in vzporedna resonanca:
1. Resonančni način obremenitve lahko razdelimo na dve vrsti: vzporedni pretvornik in zaporedni pretvornik. Glavne tehnične lastnosti in razlike med serijskim in vzporednim pretvornikom so naslednje:
Razlika med serijskimi in vzporednimi pretvorniki je v različnih oscilacijskih vezjih, ki jih uporabljajo, pri čemer so prvi zaporedno z L, R in C, drugi pa vzporedno z L, R in C.
(1) Obremenitveno vezje serijskega pretvornika ima nizko impedanco za napajanje in ga je treba napajati z virom napetosti. Zato je treba popravljeno in filtrirano enosmerno napajalno sponko priključiti na velik filtrirni kondenzator. Ko pretvornik ne deluje pravilno, pride do velikega udarnega toka, kar oteži zaščito.
Obremenitveno vezje vzporednega pretvornika predstavlja visoko impedanco za napajalnik in potrebuje vir toka, da jo zagotovi. Vendar pa bo v primeru okvare pretvornika tok omejen z visoko reaktanco, ki ima majhen vpliv in jo je enostavno zaščititi.
(2) Vhodna napetost serijskega pretvornika je konstantna, izhodna napetost pa je pravokotni val. Izhodni tok je približno sinusni, pretvornik pa vedno vodi kotno napetost, potem ko je tok tiristorja enak nič.
Vhodni tok vzporednega pretvornika je konstanten, izhodna napetost je približno sinusni val, izhodni tok pa pravokotni val. Preden napetost resonančnega kondenzatorja preseže ničlo, je tok obremenitve pretvornika vedno pred napetostnim kotom. Z drugimi besedami, oba delujeta pod kapacitivnimi obremenitvami.
(3) Serijski pretvornik je vir napajanja s konstantno napetostjo. Da bi se izognili hkratnemu prevajanju tiristorjev na zgornjem in spodnjem mostičnem kraku pretvornika, ki lahko povzroči kratek stik v napajalniku razsmernika, je treba zagotoviti, da se le-ta najprej izklopi in šele nato vklopi. To pomeni, da morajo biti vsi tiristorji (druge močnostne elektronske naprave) za določen čas (t) izklopljeni. Razpršena induktivnost, ki se nanaša na inducirani potencial, ki ga ustvari induktivnost od priključka DC do kabla opreme, lahko poškoduje opremo, zato je treba za opremo izbrati ustrezno vezje za absorpcijo udarne napetosti. Poleg tega mora biti na obeh koncih tiristorja antiparalelna hitra dioda za zagotovitev, da je obremenitveni tok neprekinjen in na tiristor ne vpliva visoka napetost na pretvorniškem kondenzatorju med obdobjem izklopa tiristorja.
Vzporedni pretvornik je vir napajanja s konstantnim tokom. Da bi se izognili velikemu induciranemu potencialu, ki ga ustvari reaktanca filtra Ld, mora biti tok neprekinjen. Z drugimi besedami, zagotoviti je treba, da se tiristorji na zgornjem in spodnjem mostnem kraku pretvornika med obdobjem pretvornika najprej vklopijo in nato izklopijo, to pomeni, da so vsi tiristorji v obdobju pretvornika (t) v prevodnem stanju. Na tej točki je Ld, čeprav je mostni krak pretvornika neposredno povezan, dovolj velik, da ne povzroči kratkega stika v enosmernem napajalniku. Vendar bo dolg čas komutacije zmanjšal učinkovitost sistema, zato je treba skrajšati t-gama, to je zmanjšati vrednost Lk.
(4) Delovna frekvenca serijskega pretvornika mora biti nižja od lastne frekvence nihanja bremenskega tokokroga, to je, da se zagotovi ustrezen čas. V nasprotnem primeru bo zaradi neposredne povezave med zgornjim in spodnjim delom pretvornik nedeloval. Mostna roka pretvornika.
Delovna frekvenca vzporednega pretvornika mora biti nekoliko višja od frekvence lastnega nihanja bremenskega tokokroga, da se zagotovi ustrezen čas povratne napetosti t, sicer bo prišlo do napak v tiristorskem pretvorniku. Če pa je previsoka, bo povratna napetost tiristorja med pretvornikom previsoka, kar ni dovoljeno.
(5) Za serijske pretvornike obstajata dva načina regulacije moči: spreminjanje enosmerne napajalne napetosti Ud ali spreminjanje prožilne frekvence tiristorja, to je spreminjanje faktorja moči bremena cos.
Način regulacije moči vzporednih pretvornikov lahko spremeni samo napajalno napetost enosmernega toka Ud, sprememba cos phi pa bo povečala tudi izhodno napetost in moč pretvornika, vendar je dovoljeno območje nastavitve zelo majhno.
(6) V pretvorniku serijskega inverterja se tiristor naravno izklopi. Pred izklopom se tok postopoma zmanjša na nič, zato je čas izklopa kratek in izguba majhna. V času komutacije ima tiristor daljši čas izklopa (t+t -).
V pretvorniku vzporednega pretvornika se tiristor med delovanjem s polnim tokom prisilno izklopi. Ko tok prisilno pade na nič, je potrebno obdobje obratne napetosti, zato je čas izklopa daljši. V nasprotju s tem so serijski inverterji bolj primerni za opremo za indukcijsko ogrevanje z višjimi delovnimi frekvencami.
(7) Tiristorji serijskega pretvornika morajo prenesti nižje napetosti. Pri uporabi električnega omrežja 380V za napajanje je treba uporabiti tiristorje 1200V. Vendar pa morajo vsi tokovi v tokokrogu bremena, vključno s komponentami aktivne in jalove moči, teči skozi tiristor. Če tiristor inverterja izgubi impulz, bo to le ustavilo nihanje in ne bo povzročilo prevračanja inverterja.
Kristalna vrata vzporednega pretvornika morajo prenesti visoko napetost in njena vrednost hitro narašča s povečanjem kota faktorja moči. Vendar bo obremenitev sama oblikovala nihajočo tokovno zanko. Skozi inverterski tiristor teče samo aktivni tok in ko inverterski tiristor občasno izgubi prožilni impulz, še vedno lahko vzdržuje nihanje in deluje relativno stabilno.
(8) Zaporedni pretvorniki so lahko samo-vzbujeni ali samo-vzbujeni. Izhodno moč je mogoče prilagoditi s spreminjanjem frekvence prožilnega impulza pretvornika. Vzporedni razsmerniki lahko delujejo le v samovzburjenem stanju.
(9) V serijskem pretvorniku je sprožilni impulz tiristorja asimetričen in ne uvaja enosmernega toka, ki bi vplival na normalno delovanje. Vendar pa je pri vzporednih razsmernikih sprožilni impulz tiristorja razsmernika asimetričen, kar lahko povzroči enosmerni komponentni tok in povzroči napake.
(10) Serijski frekvenčni pretvornik je enostaven za zagon in primeren za pogosta delovna okolja; Vzporedni pretvorniki zahtevajo dodatna zagonska vezja, ki jih je težko zagnati.
(11) Zaradi pravokotne valovne napetosti, ki jo nosijo tiristorji v serijskem pretvorniku, je vrednost du/dt razmeroma velika in absorpcijsko vezje igra ključno vlogo, medtem ko je zahteva di/dt relativno nizka. Pri vzporednih razsmernikih je tok, ki teče skozi tiristorje razsmernika, pravokoten val, zato sta potrebna večji di/dt in nižji du/dt.
(12) Ko je razdalja med indukcijsko grelno tuljavo serijskega pretvornika in močjo pretvornika (vključno s kanalskimi kondenzatorji) velika, je vpliv na izhodno moč majhen. Če so uporabljeni koaksialni kabli ali so spiralne žice nameščene čim bližje (bolje zvite skupaj), učinek ni pomemben. Pri vzporednih pretvornikih je treba indukcijsko grelno tuljavo postaviti čim bližje viru energije (zlasti kanalskemu kondenzatorju), sicer bo močno zmanjšala izhodno moč in učinkovitost.
(13) Napetost na indukcijski tuljavi serijskega pretvornika in napetost na vrzelnem kondenzatorju sta Q-kratnik izhodne napetosti pretvornika, tok, ki teče skozi indukcijsko tuljavo, pa je enak izhodnemu toku pretvornika.
Napetost na indukcijski tuljavi in režnem kondenzatorju vzporednega pretvornika je enaka izhodni napetosti pretvornika, tok, ki teče skozi njiju, pa je Q-kratnik izhodnega toka pretvornika.
Če povzamemo, vzporedni pretvorniki in serijski pretvorniki (običajno imenovani vzporedni ali serijski pretvorniki napajanja) imajo svoje tehnične značilnosti in področja uporabe. Z vidika aplikacij industrijskega ogrevanja se vzporedni inverterji pogosto uporabljajo v taljenju, izolaciji, prenosu toplote, indukcijskem ogrevanju in na drugih področjih, z razponom moči od nekaj kilovatov do deset tisoč kilovatov. Serijski inverterji se pogosto uporabljajo v aplikacijah za izolacijo in visoko vrednost Q ter visoko{2}}frekvenčno indukcijsko ogrevanje pri taljenju, ena do dve peči, z razponom moči od nekaj kilovatov do nekaj tisoč kilovatov. Trenutno je več kot 90 % napajalnikov s spremenljivo frekvenco, ki se uporabljajo v kitajskem industrijskem sektorju, vzporednih napajalnikov s spremenljivo frekvenco.