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一、前言

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，如今的變頻器廠家致力于開(kāi)發(fā)各行各業(yè)中的自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用面。但在某些爆炸性氣體和粉塵較多的地方（煤礦、焦炭廠、化工廠的一部分），VFD沒(méi)有得到充分應(yīng)用，主要原因是這些地方的VFD需要防爆，而且市場(chǎng)成熟產(chǎn)品中還沒(méi)有出現(xiàn)VFD種類(lèi)。為了應(yīng)對(duì)此類(lèi)情況防爆VFD應(yīng)運(yùn)而生，

二、VFD的技術(shù)要求

1、工作環(huán)境 有爆炸性氣體或粉塵較多的環(huán)境 （防爆）；

2、輸入電壓 交流660V±10% ；

3、調(diào)速范圍 2—50HZ ；

4、保護(hù)功能 具有短路、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、超溫、停電閉鎖等功能；

5、工作方式 24小時(shí)連續(xù)工作制；

6、其它的技術(shù)指標(biāo)與通用型的VFD基本相同。

三、VFD的控制原理

1、主回路部分

VFD主回路包括空氣斷路器、三相整流器、濾波電容、IGBT逆變器

圖1： 主回路電氣原理框圖

2、控制回路部分

VFD控制部分包括CPU控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路、保護(hù)電路、操作顯示電路。其控制原理框圖如下：

圖2： 控制原理框圖

四、防爆VFD研制中的問(wèn)題和對(duì)策

1、防爆問(wèn)題

當(dāng)VFD的使用環(huán)境有爆炸性氣體或粉塵較多時(shí)，就需要VFD具備密封防爆功能，因此，它的外殼不能用普通的殼體，必須用標(biāo)準(zhǔn)的防爆腔，把變頻器所有的元件都裝在防爆腔內(nèi)。在防爆腔門(mén)上開(kāi)一個(gè)觀察窗，把顯示部分裝在上面，把啟動(dòng)、停止、調(diào)速控制裝在防爆腔門(mén)上。

2、散熱問(wèn)題

由于VFD的所有元件都裝在防爆腔內(nèi)，空氣不能流動(dòng)，散熱問(wèn)題成為該VFD所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。在這里我們采用了一種新的散熱技術(shù)-熱管散熱技術(shù)。

（1）熱管技術(shù)原理

熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過(guò)在全封閉真空管內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來(lái)傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn)。由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)。

（2）VFD結(jié)構(gòu)布置

我們將主回路設(shè)計(jì)成一個(gè)大單元，安裝在長(zhǎng)方形防爆墻內(nèi)后壁，后壁上通過(guò)一個(gè)過(guò)度散熱器與IGBT模塊、整流模塊等發(fā)熱元件接合，防爆外殼外壁加焊槽形散熱器，過(guò)度散熱器與槽形散熱器通過(guò)熱管相連接。VFD內(nèi)部產(chǎn)生的熱量就通過(guò)防爆腔后壁 過(guò)度散熱器 熱管 槽形散熱器散發(fā)出去。

3、主回路結(jié)構(gòu)與通用VFD的不同

（1）沒(méi)有延時(shí)回路

避免因延時(shí)繼電器動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生電火花造成的不安全因素，增加了VFD的安全可靠性。

（2）選擇整流器容量時(shí)要遵守比通用型的VFD增大一倍的原則

目的是為了耐受住VFD開(kāi)機(jī)瞬間電容充電電流的沖擊。

（3）濾波電容選用多只無(wú)感電容并聯(lián)

電解電容體積大，高溫環(huán)境下易爆炸，不安全；而無(wú)感電容體積小，耐高溫、高壓，在這種環(huán)境下應(yīng)用非常安全。

五、結(jié)語(yǔ)：

防爆變頻器的研制成功代表了一個(gè)突破，極大的填補(bǔ)了VFD在應(yīng)用行業(yè)中的一項(xiàng)空白。當(dāng)然，我們還將在結(jié)構(gòu)、工藝、功能等方面進(jìn)一步完善，把防爆VFD做的更完美，更可靠，更齊全