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4 主电路设计
主电路由整流电路、逆变电路、负载三部分组成，其结构如图。
整 流 滤 波 器 逆 变 器 负 载
图4.1 交直交变频主电路框图
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电路中的整流器采用三相桥式全控整流电路，逆变器采用单向桥式逆变电路，负载为并联谐振形式，直流滤波环节为大电感滤波，以满足并联逆变器的输入要求。
4.1 主电路参数计算与设计
本设计采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担。根据设计要求：额定输出功率P= 160KW，输出频率f=8000HZ，进线电压UIN=380V，取逆变器的变换效率?=0.88。 4.1.1 参数计算 (1) 功率计算
额定状态下不计谐波损耗时负载的输入功率P1为:
P1?（4.1）
PN?N
假定逆变器的效率为用?B表示，那么逆变器支流输入的功率为
Pd?P1?B?N
（4.2）
一般逆变器的效率较高，取?B= 0.88代入（4.2）得
Pd=
（4.3）（2）电压计算 整流输出直流电压为Ud?400V
整流侧输入的交流电压有效值(相电压)为
U2?PN?B?N=
160 =206.61(KW)
0.88?0.88Ud2.34cos?
（4.4）
其中?为整流器晶闸管的移相控制角。取?min?15?，代入（4.4）得
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U2?Ud400??1772.34cos?2.34?cos15?(V)
（4.5） （3）电流计算
输入逆变器的直流电流为
Id（4.6）
整流器交流侧输入的交流电流有效值为
Pd206.61?103=== 516.525(A)
400UdI2=0.816Id=0.816?516.525=421.48 (A)
（4.7）
4.1.2 元件的选取 (1) 整流变压器TR
变压器的副侧计算参数：U2?177V， I2=421.48 A 考虑电压波动，实选参数：U2?180V I2=430 A 所以，变压器的容量为
S=3U2I2=3?180?430=232.2 (KVA) （4.8）
此时，变压器副侧线电压有效值为 U2l=（4.9）
实选整流变压器TR： S=300 KVA，U1U2t?380V312V，??接线。 (2) 整流器晶闸管VT
（a）额定电流ITN按照三相桥式整流电路Id与IT之间的计算公式有
3U2=
3?180=311.76 (V)
ITN?KiVT0.368IdN（4.10）
其中kiVT是考虑过载等的安全系数，取KiVT=2.5 代入（4.10）得
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ITN?KiVT0.368IdN?2.5?0.368?516.525?475.2(A) （4.11）
（b）电压计算 三相桥式整流电路中晶闸管的耐压指标是按下式计算的
VRRM?VDRM?KuVT6U2（4.12）
其中KuVT为安全系数，一般取KuVT?2~3，这里取KuVT?2.5，代入（4.12）得
VRRM?VDRM?KuVT6U2?2.5?6?180?1102.05(V) （4.13）
实际选取整流晶闸管KP500 A，2600V.普通晶闸管六只。 (c) 平波电抗器的电感量Ld
对三相桥式整流器由参考文献查得计算Ld的公式为
(UdU2)?103U2Ld??2?fdSiId（4.14）
其中Si为电流脉动系数，一般取0.05～0.1，这里取Si?0.08
fd为整流器输出电流的最低谐波频率，取fd=300HZ 将Ud=400 V，U2=180 V，Id=516.525 A代入（4.14）得
U(Ud/U2)?103Ld=?2
SiId2πfd(400/180)?103180==5.1(mH) ?
0.08?516.5252π?300（4.15）
电抗器的额定电流为Id，饱和电流按下式计算Ib?KbIdA， 其中，Kd是饱和电流系数，取1.1
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则 Ib?KbId=1.1?516.525=568.18 (A) （4.16）
4.1.3 逆变器参数计算 （1）IGBT的选择
UFM?URM?2Ua（4.17）
其中 Ua?（4.18）
如果取电压的安全裕量为1.5，则可选正反向峰值电压为1200V的晶闸管一个作为逆变器的一个臂. IGBT的电流定额
已知逆变器的输出功率为P=160kw,则负载电流有效值Ia为
Ia?P,其中?为逆变器的效率,其值取为0.88,则
Uacos??
?Ud22?0.88???40022?0.88?504.95(V)
160?103 Id?504.95?0.90?0.88=400.1 (A)
（4.19）
由于是三相桥,故流过IGBT电流的有效值为
IT=
Id2=
400.12=282.9 (A)
（4.20）
所选IGBT电流的平均通态电流可按下式计算
ITa?K?IT，其中K?2~3（考虑过1.57载、浪涌等安全系数） （4.20）
所以可选择ITa?400(A)的IGBT。 （2）限流电抗器LT