中频电源设计技术计算100KW 

中频电源设计实例(100KW)
1 给定数据
KGPS100型熔炼用 中频电源的数据为：
（1）
电源输出功率：PH=100KW，PHM=101PH=110KW；
（2）
电源额定频率：ｆ=1KHZ；
（3）
逆变器功率因数：COSΦ=0.81，Φ=36度；
（4）
整流器最小控制角：Αmin=15度；
（5）
无整流变压器，电网线电压：U=380V；
（6）
电网波动系数：A=0.95～1.10；
2整流侧电参数计算
（1）
直流功率PDM：设电源效率为95％，则
PDN=PHM/η=1.1PH/0.95=115.8KW；
（2）
直流输出电压：若忽略重叠角引起的压降，有
UDM=1.35AU1COSαMIN=1.35×0.95×380×0.966=470.78V；
（3）
直流电流：
ΙDM=ΡDM/UDM=115.8/470.78×10=245.9A
（4）
整流桥晶闸管电压：
UDRM=KVA√2U1=709V 其中K=1.2，A=1.1，U1=380V，取UDRM=URRM=800V。
（5）
整流桥晶闸管电流平均值ΙTAV：忽略换流过程，且滤波电感LD足够大，则流经晶闸管电流为τ/ΤS=1/3的方波，ΤS=20MS，方波电流平均值为
ΙαV=1/3ΙDM=1/3×245.9=81.95A
等效平均值 ΙαV=ΚｆBΙαV，
式中ΚｆB为方波波形修正系数，在τ/ΤS=1/3条件下，
ΚｆB=0.91×81.95=74.6A
晶闸管平均电流
ΙTαV=ΚIΙαV=1.5×74.6=111.9A
选择KP200型晶闸管，ΙαV=200A。
（6）
滤波电感LD：LD的计算应满足：电流连续、电流脉动小、短路时故障电流峰
值ΙDSM≤ΙDMο从保持电流连续性出发：
LD1≥K1U2/IDL×10 （H）
式中ΙDL---电流临界平均值，ΙDL=0.1ΙDM；
U2---相电压方根值；
Κ1--电路常数，对三相全控样式电源 Κ1=0.407。
从**电流脉动出发：
LD2≥Κ2（U2/Κ3ωdΙdm）
式中Κ2=UD1/U2=0.46
Κ3=ΙD1/-ΙDM=0.05
ωd=Mω=12πｆ
（M=6）
而UD1—最大基波电压峰值；；
ΙD1—最大基波电流峰值；
ΙDN—直流电流额定值。


从**短路电流出发：
LD3≥2.04（U2/ωΙdn）
（H）
分别计算以上电感量得
LD 1=3.6MH， LD 2=4.3MH， LD 3=5.8MH
按LD 3设计电感器

3 逆变侧电参数计算
（1）
逆变输电压方均根值计算：忽略换流过程：
UH=UD/0.9COSφ=645.8V
（2）
逆变桥晶闸管电压：
UDRM=√2ΚVUH=1095.8V │KV=1.2

选择UDRM=URRM=1100V
（3）
逆变晶闸管正向峰值电流ΙTM
ΙTM=Κ1ΡDM/UD

取K1=1.2，则ΙTM=293A │ｆ=1KHZ，τ/Tα=1/2
（4）
关断时间计算：
Tα=Κβ（Tφ-PHM/2UDDI/Dτ）

己知Tφ=φ/ω=100Μs， ΡHM=110KW， UD=470V

选择：DI/Dτ=30A/Μs的KK型元件，Κβ=1.2
Tα=54Μs

选择 Tα=50Μs
（5）
换流电感的计算：
LK≈UHMSINφ/2DI/Dτ≈12.3μH，

取 LK=13μH，
（6）
补偿电容CH计算：CH必须提供全部无功功率
QC=QPHM（1+TGφ/Q）

设 Q=10，则
QC=10×100×10（1+TG36 /10）=1072.6KVAR

按上述计算逆变输出电压和负载溶炼炉的额定电压： U0=750V（GGW-型），选择RYS-0.75-90-1.0型中频电容器，其技术参数为：额定电压UC=750V，额定频率ｆC=1KHZ，额定功率QCO=90KVAR，CHO=25.46Μf

需用中频电容器台数为
NO=QC/QCO=1072/90=11.9

选择N=12台，负载电容器量为
CH=NCH0=12×25.46=305.5μF