Dans un circuit en série de résistances, de condensateurs et d'inductances, le phénomène de puissance, de tension, de courant et de phase est appelérésonance série. Ses caractéristiques sont : un circuit à résistance pure, où la puissance, la tension et le courant ont des phases, la réactance X est égale à zéro, l'impédance Z est égale à la résistance R, et l'impédance minimale, le courant, l'inductance maximale et la capacité du circuit peuvent générer des tensions plusieurs fois supérieures à la tension d'alimentation et à la haute tension. Par conséquent, la résonance série est également connue sous le nom de résonance de tension.
La tension de résonance se superpose à la tension d'origine et à la résonance parallèle : dans un circuit parallèle, les résistances, les condensateurs et les inductances présentent un phénomène de phase entre la tension et le courant total du circuit, appelé résonance parallèle. Sa caractéristique est que la résonance parallèle est une méthode entièrement compensée qui ne nécessite pas de puissance réactive, mais fournit uniquement la puissance requise par la résistance de puissance active, générant une résonance pour minimiser le courant total du circuit, et le courant de dérivation est généralement supérieur au courant total dans le circuit. Par conséquent, la résonance parallèle est également appelée résonance de courant.
Caractéristiques et différences entre résonance série et résonance parallèle :
1. Le mode de résonance de charge peut être divisé en deux types : onduleur parallèle et onduleur série. Les principales caractéristiques techniques et différences entre l'onduleur série et l'onduleur parallèle sont les suivantes :
La différence entre les onduleurs série et les onduleurs parallèles réside dans les différents circuits d'oscillation qu'ils utilisent, le premier en série avec L, R et C et le second en parallèle avec L, R et C.
(1) Le circuit de charge de l'onduleur série a une faible impédance par rapport à l'alimentation électrique et doit être alimenté par une source de tension. Par conséquent, la borne d'alimentation CC redressée et filtrée doit être connectée à un grand condensateur de filtrage. Lorsque l'onduleur fonctionne mal, il se produit un courant de pointe important, ce qui rend la protection difficile.
Le circuit de charge d'un onduleur parallèle présente une impédance élevée à l'alimentation électrique et nécessite une source de courant pour la fournir. Cependant, en cas de panne de l'onduleur, le courant sera limité par une réactance élevée, ce qui a un faible impact et est facile à protéger.
(2) La tension d'entrée d'un onduleur série est constante et la tension de sortie est une onde rectangulaire. Le courant de sortie est approximativement sinusoïdal et le convertisseur conduit toujours la tension d'angle une fois que le courant du thyristor est nul.
Le courant d'entrée d'un onduleur parallèle est constant, la tension de sortie est approximativement une onde sinusoïdale et le courant de sortie est une onde rectangulaire. Avant que la tension du condensateur résonant ne dépasse zéro, le courant de charge du convertisseur est toujours devant l'angle de tension. En d’autres termes, les deux fonctionnent sous des charges capacitives.
(3) Un onduleur série est une source d’alimentation à tension constante. Pour éviter la conduction simultanée des thyristors sur les bras de pont supérieur et inférieur de l'onduleur, pouvant provoquer un court-circuit dans l'alimentation de l'onduleur, il est nécessaire de s'assurer qu'il est d'abord éteint puis allumé. C'est-à-dire que tous les thyristors (autres appareils électroniques de puissance) doivent être éteints pendant une période de temps (t). L'inductance parasite, qui fait référence au potentiel induit généré par l'inductance de la borne CC au fil de l'équipement, peut endommager l'équipement. Il est donc nécessaire de choisir un circuit d'absorption de surtension approprié pour l'équipement. De plus, pour garantir que le courant de charge est continu et que le thyristor n'est pas affecté par la haute tension sur le condensateur du convertisseur pendant la période de coupure du thyristor, il doit y avoir une diode rapide anti-parallèle aux deux extrémités du thyristor.
Un onduleur parallèle est une source d’alimentation à courant constant. Afin d'éviter le potentiel induit important généré par la réactance du filtre Ld, le courant doit être continu. En d'autres termes, il est nécessaire de s'assurer que les thyristors des bras de pont supérieur et inférieur de l'onduleur sont d'abord activés puis désactivés pendant la période du convertisseur, c'est-à-dire que tous les thyristors sont dans un état passant pendant la période du convertisseur (t). À ce stade, bien que le bras du pont de l'onduleur soit directement connecté, Ld est suffisamment grand pour ne pas provoquer de court-circuit dans l'alimentation CC. Cependant, un temps de commutation long réduira l'efficacité du système, il est donc nécessaire de raccourcir le t-gamma, c'est-à-dire de réduire la valeur de Lk.
(4) La fréquence de fonctionnement de l'onduleur série doit être inférieure à la fréquence d'oscillation naturelle du circuit de charge, c'est-à-dire pour garantir un temps approprié. Sinon, en raison de la connexion directe entre les parties supérieure et inférieure, l'onduleur fonctionnera mal. Le bras de pont de l'onduleur.
La fréquence de fonctionnement d'un onduleur parallèle doit être légèrement supérieure à la fréquence d'oscillation naturelle du circuit de charge pour garantir un temps de tension inverse t approprié, sinon cela provoquerait des défauts dans le convertisseur à thyristors. Cependant, si elle est trop élevée, la tension inverse du thyristor lors du convertisseur sera trop élevée, ce qui n'est pas autorisé.
(5) Il existe deux méthodes de régulation de puissance pour les onduleurs en série : modifier la tension d'alimentation continue Ud ou modifier la fréquence de déclenchement des thyristors, c'est-à-dire modifier le facteur de puissance de charge cos.
Le mode de régulation de puissance des onduleurs parallèles ne peut modifier que la tension d'alimentation CC Ud, et la modification du cos phi augmentera également la tension de sortie et la puissance de l'onduleur, mais la plage de réglage autorisée est très petite.
(6) Dans le convertisseur de l'onduleur série, le thyristor s'éteint naturellement. Avant de s'éteindre, le courant diminue progressivement jusqu'à zéro, donc le temps d'arrêt est court et la perte est faible. Pendant la période de commutation, le thyristor a un temps de blocage plus long (t+t -).
Dans le convertisseur d'un onduleur parallèle, le thyristor est forcé de se désactiver pendant le fonctionnement à plein courant. Une fois que le courant est forcé de chuter à zéro, une période de temps de tension inverse est nécessaire, de sorte que le temps de mise hors tension est plus long. En revanche, les onduleurs en série conviennent mieux aux équipements de chauffage par induction avec des fréquences de fonctionnement plus élevées.
(7) Les thyristors de l'onduleur série doivent résister à des tensions plus faibles. Lors de l'utilisation d'un réseau électrique de 380 V pour l'alimentation électrique, des thyristors de 1 200 V doivent être utilisés. Cependant, tous les courants dans le circuit de charge, y compris les composants de puissance active et réactive, doivent circuler à travers le thyristor. Si le thyristor de l'onduleur perd son impulsion, cela arrêtera seulement l'oscillation et ne provoquera pas le renversement de l'onduleur.
La grille à cristal d'un onduleur parallèle doit résister à une haute tension et sa valeur augmente rapidement avec l'augmentation de l'angle du facteur de puissance. Cependant, la charge elle-même formera une boucle de courant oscillant. Seul le courant actif circule à travers le thyristor de l'onduleur, et lorsque le thyristor de l'onduleur perd occasionnellement l'impulsion de déclenchement, il peut toujours maintenir l'oscillation et fonctionner de manière relativement stable.
(8) Les onduleurs en série peuvent être auto-excités ou auto-excités. La puissance de sortie peut être ajustée en modifiant la fréquence d'impulsion de déclenchement de l'onduleur. Les onduleurs parallèles ne peuvent fonctionner qu'en état d'auto-excitation.
(9) Dans un onduleur en série, l'impulsion de déclenchement du thyristor est asymétrique et n'introduit pas de courant de composante continue susceptible d'affecter le fonctionnement normal. Cependant, dans les inverseurs parallèles, l'impulsion de déclenchement du thyristor de l'inverseur est asymétrique, ce qui peut introduire un courant de composante continue et provoquer des défauts.
(10) Le convertisseur de fréquence série est facile à démarrer et convient aux environnements de travail à démarrage fréquent ; Les onduleurs parallèles nécessitent des circuits de démarrage supplémentaires, difficiles à démarrer.
(11) En raison de la tension d'onde rectangulaire supportée par les thyristors de l'onduleur série, la valeur du/dt est relativement grande et le circuit d'absorption joue un rôle clé, tandis que l'exigence di/dt est relativement faible. Dans les inverseurs parallèles, le courant circulant à travers les thyristors de l'inverseur est une onde rectangulaire, donc un di/dt plus grand et un du/dt plus faible sont nécessaires.
(12) Lorsque la distance entre la bobine de chauffage par induction de l'onduleur série et la puissance de l'onduleur (y compris les condensateurs de canal) est grande, l'impact sur la puissance de sortie est faible. Si des câbles coaxiaux sont utilisés ou si les fils en spirale sont placés le plus près possible (mieux torsadés ensemble), l'effet n'est pas significatif. Pour les onduleurs parallèles, la bobine de chauffage par induction doit être placée aussi près que possible de la source d'alimentation (en particulier du condensateur de canal), sinon cela réduira considérablement la puissance de sortie et l'efficacité.
(13) La tension sur la bobine d'induction de l'onduleur série et la tension sur le condensateur d'écartement sont toutes deux égales à Q fois la tension de sortie de l'onduleur, et le courant circulant à travers la bobine d'induction est égal au courant de sortie de l'onduleur.
La tension sur la bobine d'induction et le condensateur d'espacement d'un onduleur parallèle est égale à la tension de sortie de l'onduleur, et le courant qui les traverse est Q fois le courant de sortie de l'onduleur.
En résumé, les onduleurs parallèles et les onduleurs série (généralement appelés alimentations à onduleur parallèle ou série) ont leurs propres caractéristiques techniques et domaines d'application. Du point de vue des applications de chauffage industriel, les onduleurs parallèles sont largement utilisés dans les domaines de la fusion, de l'isolation, du transfert de chaleur, du chauffage par induction et dans d'autres domaines, avec une plage de puissance allant de plusieurs kilowatts à des dizaines de milliers de kilowatts. Les onduleurs en série sont largement utilisés dans les applications d'isolation et de valeur Q élevée et de chauffage par induction à haute fréquence dans les fonderies, avec un à deux fours, avec une plage de puissance allant de plusieurs kilowatts à plusieurs milliers de kilowatts. Actuellement, plus de 90 % des alimentations à fréquence variable utilisées dans le secteur industriel chinois sont des alimentations à fréquence variable parallèles.