設(shè)計(jì)一臺(tái)感應(yīng)加熱（透熱）的中頻電源，技術(shù)指標(biāo)如下：
額定輸入電壓：AC380V，額定輸出功率：100KW標(biāo)稱中頻頻率：1-4KHZ額定輸出電壓：700V額定直流電流：220A
一. 逆變部分
1. 晶閘管額定參數(shù)選擇：
由已知參數(shù)得：P額輸=100KW， U額輸=700V據(jù)公式 P=UI
得 I額輸=U額輸P額輸=700100000A≈142.86A
即晶閘管通過電流有效值：
Ivt=I額定=142.86A
據(jù)公式：I=2∏ITa=1.57 ITa
得ITa=1.57I （2-1）
根據(jù)晶閘管實(shí)際通過電流的有效值。并參考有（1.5-2）倍的安全裕量，故晶閘管電流定額按下式計(jì)算：
ITa= (1.5-2) 1.57IVT （2-2）
ITa—晶閘管通過平均電流
IVT—晶閘管通過電流的有效值
（1.5-2）—安全裕量
晶閘管通態(tài)平均電流為：
ITa=（1.5-2）1.57IVT=（1.5-2）*1.57142.86
=（136.49-181.99）A
晶閘管受到最大正反向電壓是相等的，它應(yīng)等于負(fù)載電壓的峰值，即
UPM=URM=
Va （2-3）
晶閘管正.反向重復(fù)峰值電壓為
根據(jù)公式2-3 得
VM=
V=1.414*700=989.8V
由于晶閘管承受瞬間過電壓能力較差，因此選擇晶閘管額定電壓時(shí)，應(yīng)留有充分的安全裕量，可按下式計(jì)算選擇：
V=（2-3）Vm （2-4）
Vm—晶閘管實(shí)際承受的（斷殼或反向）重復(fù)最大電壓
（2-3）—安全裕量
晶閘管電壓定額應(yīng)取為：
Ve=（2-3）Vm
=（2-3）*989.8V
=（1979.6-2969.4）V
可選用KK200A/2500V型晶閘管
2.負(fù)載補(bǔ)償電容的計(jì)算
3.電容提供的無功功率：
Qc=Pa（Q+tgφ）
=100*[（2-4）+tg36°]
=100*[（2-4）+0.727]
=272.7-472.7 Kvar
式中： Pa —裝置有功功率（KW）
φ—負(fù)載功率因數(shù)角，通常COSφ≥0.8，則φ≤37°，這里取φ=36°
Q—感應(yīng)器的品質(zhì)因數(shù)，在中頻裝置中，感應(yīng)器總是輸出較大的有功功率，所以Q值一般都不高，例如配100KW，1000HZ裝置的熔煉感應(yīng)器，即Q≈2-4，本中頻裝置中透熱感應(yīng)器，即Q≈2-4。由公式Qc=U2c/ωC1= U2cωC=2∏?c U2c
得電容的容量為：
C=2∏?c U2cQc
= 
=3.08-12.31272.4-472.7
=(22.15-153.47) μ?
式中: Qc—電容提供的無功功率 (KVAR)
Vc—電容的電壓 (Kv)
?—頻率 (KHZ)
3. 濾波電抗器
三相氣控橋整流電壓Ud最低次諧波為元次,以后各次諧波均為六的倍數(shù),即n=6,12,18,24………下圖表示為在不同а角時(shí)6.12.18次諧波的幅值。
不同а角時(shí)整流電壓中6次12次18次諧波振幅度
圖2-1-1
作為并聯(lián)逆變式的中頻裝置中，必須采用電感濾波，它主要是抑制電流中的諧波，因?yàn)殡娏髦械闹C波成分過大導(dǎo)致逆變器無法工作。
為了計(jì)算電流中的諧波，可以把逆變器用一等效值流電阻Rd取代，這樣Rd與濾波電感Ld就成了整流器的負(fù)荷，則整流電流中的各次諧波有效值可按下式求得，（忽略濾波電感本身的繞組電組）：
In= 
（2-7）
式中 為幾次諧波的幅值，可以從圖2-1-1中求得，通常為謀求良好的濾波效果，總是使（nwLd>>Rd）故式2-7還可以簡化為：
In≈
2-8
在此，電流諧波次數(shù)和電壓諧波一樣，也僅有n=6.12.18.24……故總的電流諧波有效值為:
IΣr= 
= 
2-9
電流脈動(dòng)系數(shù)S為最低次諧波的幅度I6與本均值Id之比,即:
S= 
2-10
根據(jù)給定的電流脈動(dòng)系數(shù)指標(biāo)S,即可以計(jì)算出所需的濾波電感Id只需將式子2-10代入式子2-8得
Ld= 2-11
為了保證中頻裝置在低功率時(shí)也能正常工作，式2-11中Id應(yīng)為某一個(gè)低電流（例如Id為5%額定電流），這時(shí)相應(yīng)的整流晶閘管的控制角а必然比較大，它可由下式求得：
а=COS-11.35VIdRd (2-12)
式中 V—三相進(jìn)線電壓有效值
Rd—逆變器等效直流電阻
式子2-11中U6M應(yīng)為同一а時(shí)的6次諧波幅值，這時(shí)的U6M數(shù)值比較大，因而它所引起的6次諧波電流I6也大，在這種情況下要使中頻裝置能正常工作，則必須選取合理的脈動(dòng)系數(shù)S，以保證必須的濾波效果，按最低要求說，這時(shí)電流還必須連續(xù)，即如圖2-1-2中所示，6次諧波電流幅值
I6應(yīng)小于Id，即式2-10中S<1當(dāng)然，足夠的安全余度是需要的，通常?。篠≤0.6 （2-13）
整流電流中的直流分量核次諧波分量圖
在有內(nèi)阻的情況下，為使整流器能輸出額定功率，必有一個(gè)最佳負(fù)載電阻，作整流器負(fù)載特性曲線圖2-1-3，圖中右上角是一條100KW的等功率曲線，它與а=0°時(shí)，要輸出100KW功率應(yīng)有的負(fù)載電壓Vdr和電流Id，因此輸出100KW時(shí)的最佳負(fù)載電阻應(yīng)是：
Rd=IdVdr=195A505V≈2.6Ω （2-14）
在本設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)中，100KW的中頻裝置整流器輸入電壓380V逆變等效直流電阻Rd=2.6Ω，要求輸出功率最小為2KW時(shí)能正常工作，計(jì)算濾波電感Id如下：
2KW時(shí)整流電流為：
Id= 
==27.74A
根據(jù)公式2-12 а= COS-11.35VIdRd
= COS-11.35*38027.74*2.6≈82°
查圖2-1-1，得а≈82°時(shí)
=0.324 ，則
U6M=0.324*380=174.1V
根據(jù)公式2-13 取S=0.6
根據(jù)公式2-11 Ld=
=
=5.55mH
2-1-3 整流負(fù)載特性曲線圖
限流電感的計(jì)算，
tg2r=
(3-1)
式中：ω—中頻裝置的頻率
Id—穩(wěn)態(tài)電流，A
( dtdi)MAX—由所遠(yuǎn)用晶閘管的承受能力決定
φ—功率因數(shù)角，由式2-5取φ=36°
2LkUam=
由上式得： Lk= (3-2)
式中: Vam---電壓峰值,
由本設(shè)計(jì)技術(shù)參考如下：
100KW，（1-4）KHZ的中頻裝置，輸出電壓700V，額定直流電流220A，為了計(jì)算方便，中頻頻率取4KHZ,ω=2?п=2п*4000，采用開關(guān)型晶閘管，取dtdi=50A /μs。
由式3-1，得：tg2r=
=
=
=671276004015150.656
=0.0598
2r≈3.422°
由式：3-2，得：
Lk=
=
=6.29*10-6H
=6.29*10-3mH
感應(yīng)器電感量Lt的確定
根據(jù)公式ω=
3-3
式中：ω——中頻裝置的頻率。
C——電容的容量
將3-3變形得：
Lt=
3-4
=
=
=
=（0.01033~0.0715）mH
關(guān)于整流部分的計(jì)算：
由公式：COSΨ=SP 3-5
P——有功功率，即額定輸出功率。
S——視在功率
COSΨ——功率因數(shù)，通常COSΨ≥0.8，取COSΨ=0.8
變形得，S=COSΨP
=0.8100=125KW
由公式：P=UI
整流電流： I=US
=
=189.92A
可選用KP200A/1200V型晶閘管
