设计一台感应加热（透热）的中频电源，技术指标如下：
额定输入电压：AC380V，额定输出功率：100KW标称中频频率：1-4KHZ额定输出电压：700V额定直流电流：220A
一. 逆变部分
1. 晶闸管额定参数选择：
由已知参数得：P额输=100KW， U额输=700V据公式 P=UI
得 I额输=U额输P额输=700100000A≈142.86A
即晶闸管通过电流有效值：
Ivt=I额定=142.86A
据公式：I=2∏ITa=1.57 ITa
得ITa=1.57I （2-1）
根据晶闸管实际通过电流的有效值。并参考有（1.5-2）倍的安全裕量，故晶闸管电流定额按下式计算：
ITa= (1.5-2) 1.57IVT （2-2）
ITa—晶闸管通过平均电流
IVT—晶闸管通过电流的有效值
（1.5-2）—安全裕量
晶闸管通态平均电流为：
ITa=（1.5-2）1.57IVT=（1.5-2）*1.57142.86
=（136.49-181.99）A
晶闸管受到最大正反向电压是相等的，它应等于负载电压的峰值，即
UPM=URM=
Va （2-3）
晶闸管正.反向重复峰值电压为
根据公式2-3 得
VM=
V=1.414*700=989.8V
由于晶闸管承受瞬间过电压能力较差，因此选择晶闸管额定电压时，应留有充分的安全裕量，可按下式计算选择：
V=（2-3）Vm （2-4）
Vm—晶闸管实际承受的（断壳或反向）重复最大电压
（2-3）—安全裕量
晶闸管电压定额应取为：
Ve=（2-3）Vm
=（2-3）*989.8V
=（1979.6-2969.4）V
可选用KK200A/2500V型晶闸管
2.负载补偿电容的计算
3.电容提供的无功功率：
Qc=Pa（Q+tgφ）
=100*[（2-4）+tg36°]
=100*[（2-4）+0.727]
=272.7-472.7 Kvar
式中： Pa —装置有功功率（KW）
φ—负载功率因数角，通常COSφ≥0.8，则φ≤37°，这里取φ=36°
Q—感应器的品质因数，在中频装置中，感应器总是输出较大的有功功率，所以Q值一般都不高，例如配100KW，1000HZ装置的熔炼感应器，即Q≈2-4，本中频装置中透热感应器，即Q≈2-4。由公式Qc=U2c/ωC1= U2cωC=2∏ƒc U2c
得电容的容量为：
C=2∏ƒc U2cQc
= 
=3.08-12.31272.4-472.7
=(22.15-153.47) μƒ
式中: Qc—电容提供的无功功率 (KVAR)
Vc—电容的电压 (Kv)
ƒ—频率 (KHZ)
3. 滤波电抗器
三相气控桥整流电压Ud最低次谐波为元次,以后各次谐波均为六的倍数,即n=6,12,18,24………下图表示为在不同а角时6.12.18次谐波的幅值。
不同а角时整流电压中6次12次18次谐波振幅度
图2-1-1
作为并联逆变式的中频装置中，必须采用电感滤波，它主要是抑制电流中的谐波，因为电流中的谐波成分过大导致逆变器无法工作。
为了计算电流中的谐波，可以把逆变器用一等效值流电阻Rd取代，这样Rd与滤波电感Ld就成了整流器的负荷，则整流电流中的各次谐波有效值可按下式求得，（忽略滤波电感本身的绕组电组）：
In= 
（2-7）
式中 为几次谐波的幅值，可以从图2-1-1中求得，通常为谋求良好的滤波效果，总是使（nwLd>>Rd）故式2-7还可以简化为：
In≈
2-8
在此，电流谐波次数和电压谐波一样，也仅有n=6.12.18.24……故总的电流谐波有效值为:
IΣr= 
= 
2-9
电流脉动系数S为最低次谐波的幅度I6与本均值Id之比,即:
S= 
2-10
根据给定的电流脉动系数指标S,即可以计算出所需的滤波电感Id只需将式子2-10代入式子2-8得
Ld= 2-11
为了保证中频装置在低功率时也能正常工作，式2-11中Id应为某一个低电流（例如Id为5%额定电流），这时相应的整流晶闸管的控制角а必然比较大，它可由下式求得：
а=COS-11.35VIdRd (2-12)
式中 V—三相进线电压有效值
Rd—逆变器等效直流电阻
式子2-11中U6M应为同一а时的6次谐波幅值，这时的U6M数值比较大，因而它所引起的6次谐波电流I6也大，在这种情况下要使中频装置能正常工作，则必须选取合理的脉动系数S，以保证必须的滤波效果，按最低要求说，这时电流还必须连续，即如图2-1-2中所示，6次谐波电流幅值
I6应小于Id，即式2-10中S<1当然，足够的安全余度是需要的，通常取：S≤0.6 （2-13）
整流电流中的直流分量核次谐波分量图
在有内阻的情况下，为使整流器能输出额定功率，必有一个最佳负载电阻，作整流器负载特性曲线图2-1-3，图中右上角是一条100KW的等功率曲线，它与а=0°时，要输出100KW功率应有的负载电压Vdr和电流Id，因此输出100KW时的最佳负载电阻应是：
Rd=IdVdr=195A505V≈2.6Ω （2-14）
在本设计技术指标中，100KW的中频装置整流器输入电压380V逆变等效直流电阻Rd=2.6Ω，要求输出功率最小为2KW时能正常工作，计算滤波电感Id如下：
2KW时整流电流为：
Id= 
==27.74A
根据公式2-12 а= COS-11.35VIdRd
= COS-11.35*38027.74*2.6≈82°
查图2-1-1，得а≈82°时
=0.324 ，则
U6M=0.324*380=174.1V
根据公式2-13 取S=0.6
根据公式2-11 Ld=
=
=5.55mH
2-1-3 整流负载特性曲线图
限流电感的计算，
tg2r=
(3-1)
式中：ω—中频装置的频率
Id—稳态电流，A
( dtdi)MAX—由所远用晶闸管的承受能力决定
φ—功率因数角，由式2-5取φ=36°
2LkUam=
由上式得： Lk= (3-2)
式中: Vam---电压峰值,
由本设计技术参考如下：
100KW，（1-4）KHZ的中频装置，输出电压700V，额定直流电流220A，为了计算方便，中频频率取4KHZ,ω=2ƒп=2п*4000，采用开关型晶闸管，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
感应器电感量Lt的确定
根据公式ω=
3-3
式中：ω——中频装置的频率。
C——电容的容量
将3-3变形得：
Lt=
3-4
=
=
=
=（0.01033~0.0715）mH
关于整流部分的计算：
由公式：COSΨ=SP 3-5
P——有功功率，即额定输出功率。
S——视在功率
COSΨ——功率因数，通常COSΨ≥0.8，取COSΨ=0.8
变形得，S=COSΨP
=0.8100=125KW
由公式：P=UI
整流电流： I=US
=
=189.92A
可选用KP200A/1200V型晶闸管
