一、前言
隨著電力電子技術的不斷發展,變頻調速技術日益成熟,通用變頻器得到了迅速發展,各種品牌的變頻器在自控領域的各行各業都得到了廣泛的應用。但在一些有爆炸性氣體和粉塵比較多的地方(煤礦\焦化廠\部分化工廠)變頻器還沒有得到充分的應用,究其原因主要是這些地方的變頻器需要防爆,而這種變頻器現在市場上還未見成熟產品。根據上述情況,華隆防爆電氣有限公司特別研發了新型的防爆變頻器，供需要的廠家使用。
二、變頻器的技術要求
1、工作環境 有爆炸性氣體或粉塵較多的環境 (防爆)；
2、輸入電壓 交流660V±10% ；
3、調速范圍 2—50HZ ；
4、保護功能 具有短路、過流、過壓、欠壓、超溫、停電閉鎖等功能；
5、工作方式 24小時連續工作制；
6、其他技術指標與通用變頻器相同。
三、變頻器的控制原理
1、主回路部分
變頻器主回路包括空氣斷路器、三相整流器、濾波電容、IGBT逆變器
變頻器主回路電氣原理框圖
圖1： 主回路電氣原理框圖
2、控制回路部分
變頻器控制部分包括CPU控制器、IGBT驅動電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、保護電路、操作顯示電路。其控制原理框圖如下：
變頻器控制原理圖
圖2： 控制原理框圖
3、變頻器所用主要元件都是選用世界公司生產的產品，性能優良，質量可靠。
(1) 逆變器部分選用德國西門子公司的IGBT模塊，該模塊飽和壓將低，母線電感小，開關頻率高，結構簡單，安裝方便。
(2) CPU控制器選用美國In公司的87C196MC單片機，該芯片功能齊全，運算速度快，是一種高性能的CHMOS 16位單片機，它功耗小，除正常工作外還可以工作于2種節電方式：待機方式和掉電方式。它內部有一個波形發生器，可以輸出2組互補的3相PWM信號，特別使用于電機控制系統。
(3) 驅動電路采用日本三菱公司的M57959L驅動模塊，該模塊驅動功率大，信號隔離強，集成化程度高，性能優良，使用方便。
四、防爆變頻器研制中的問題和對策
1、防爆問題
由于該變頻器所使用的環境有爆炸性氣體或粉塵較多，這就要求變頻器密封防爆，所以它的外殼不能用普通的殼體，必需用標準的防爆腔，把變頻器所有的元件都裝在防爆腔內。在防爆腔門上開一個觀察窗，把顯示部分裝在上面，把啟動、停止、調速控制裝在防爆腔門上。
2、散熱問題
由于變頻器的所有元件都裝在防爆腔內，空氣不能流動，散熱問題成為該變頻器所要解決的關鍵問題。在這里我們采用了一種新的散熱技術-熱管散熱技術。
(1)熱管技術原理
熱管是一種具有*導熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管內工質的蒸發與凝結來傳遞熱量，具有*的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優點。由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小等優點。
(2)變頻器結構布置
我們將主回路設計成一個大單元，安裝在長方形防爆腔內后壁，后壁上通過一個過度散熱器與IGBT模塊、整流模塊等發熱元件接合，防爆外殼外壁加焊槽形散熱器，過度散熱器與槽形散熱器通過熱管相連接。變頻器內部產生的熱量就通過防爆腔后壁 過度散熱器 熱管 槽形散熱器散發出去。
3、主回路結構與通用變頻器的不同
(1)沒有延時回路
避免因延時繼電器動作時產生電火花造成的不安全因素，增加了變頻器的安全可靠性。
(2)整流器容量選擇比通用變頻器增大一倍
目的是為了耐受住變頻器開機瞬間電容充電電流的沖擊。
(3)濾波電容選用多只無感電容并聯
電解電容體積大，高溫環境下易爆炸，不安全；而無感電容體積小，耐高溫、高壓，在這種環境下應用非常安全。
五、結束語
防爆變頻器研制成功，*了變頻器應用行業的一項空白。當然，我們還將在結構、工藝、功能等方面進一步完善，把防爆變頻器做的更，更可靠，更齊全。相信不遠的將來防爆變頻器在自動化領域內會有一個燦爛的天空。
