摘要：本文簡要的介紹了防爆變頻器的應用場合，解決了在研制過程中的zui大難題："散熱"。
關鍵詞：防爆變頻器 熱管 電解電容 非電解電容
Abstract: This text synoptically introduced the application situation of the riot frequency converter, solving the biggest hard nut to crack:〝scattering heat〞 in research to manufacture process.
Key words: Riot frequency converter Heat pipe
Electrolytic capacitance Un-electrolytic capacitance

1、引言：
　　隨著電力電子技術、計算機技術和自動控制技術的發展，以變頻調速為代表的近代交流調速技術有了飛速的發展。交流變頻調速技術以其的調速性能、顯著的節電效果以及在國民經濟各領域的廣泛適用性，而被*為是一種zui有前途的交流調速方式，代表了電氣傳動發展的主流方向。變頻調速技術為節能降耗、改善控制性能、提高產品的產量和質量提供了至關重要的手段。變頻調速理論已形成較為完整的科學體系，成為一門相對獨立的學科。有人認為，電力電子技術是否被廣泛的應用，反映了一個國家的科技水平。據統計，1995年發達國家電能中有75%左右是經過電力電子技術變換或控制后才使用的。在我國，目前交流變頻調速也正以其優異的性能而深受各行業的青睞，在電力、軋鋼、造紙、化工、水泥、煤炭、紡織、鐵路、食品、船舶、機床等傳統工業的改造中和航天航空等*的發展應用中無不看到變頻調速技術的蹤影，變頻調速技術取得了顯著的經濟效益 。

2、防爆變頻器的提出：
　　這些年來，隨著低壓交流變頻調速技術的日趨成熟和完善，通用變頻器得到了迅速廣泛的應用。但是有的時候，由于工況的特殊性，通用變頻器則顯得捉襟見肘了，比如說：煤礦井下膠帶運輸機、提升絞車、風機、刮板運輸機等需要調速的電機拖動設備，以及化學廠的部分設備，就是其中一例。防爆變頻器就是為這些比較特殊的工況而研制的。對于防爆變頻器，簡單的來講：就是一臺通用變頻器裝在防爆殼里。但是要真的把通用變頻器裝在防爆殼里來制成的防爆變頻器，那問題就多多了。

3、技術難點：
3.1、功率器件的散熱
　　首先，我們來看看通用變頻器的主回路圖。（如圖1）


　　散熱是防爆變頻器遇到zui大的難題。在變頻器內部：逆變模塊是發熱zui多的器件，據專家詁計：它約占整個變頻器所有散熱量的一半；整流模塊也是發熱相當多的，它所發的熱量約占整個變頻器的45%；而剩下的5%則是電解電容、充電電阻、均壓電阻以及印制板上的發熱元件等所發生的熱量。
　　熱管是一種傳熱性*的人工構件，它利用"相變"傳熱的原理與金屬銅、鋁等實體材料和天然傳熱方式*不同。其有效導熱性是銅、鋁等有色金屬的成百上千倍。常用的熱管由三部分組成：主體為一根封閉的金屬管，內部有少量工作介質和毛細結構，管內的空氣及其他雜物必須排除在外。熱管工作時利用了三種物理學原理；（1）在真空狀態下，液體的沸點降低；（2）同種物質的汽化潛熱比顯熱高得多；（3）多孔毛細結構對液體的抽吸力可使液體流動。與熱源靠近的一段（蒸發段）內的液體吸熱而蒸發，蒸汽攜帶汽化潛熱經空腔流向另一段（冷凝段），汽體經管壁與外界冷媒體換熱放出潛熱而完成了傳熱任務，冷凝成液體，經毛細結構的抽吸或重力回流到蒸發段進入下一個工作循環。
　　熱管散熱器就是利用熱管技術對散熱器進行改進而制作出來的新品。對于雙面散熱的分立電力電子器件，風冷的全銅或全鋁散熱器的熱阻只能達到0.04 ℃/W。而這種熱管散熱器的熱阻達到0.01 ℃/W。在自然對流冷卻條件下，熱管散熱器比實體散熱器的性能可提高10倍以上。熱管散熱器可以采用自冷的方式，無需風扇，沒有噪音，免維修，安全可靠。
　　防爆變頻器的散熱就采用這種熱管散熱器，將功率器件安裝在散熱器的蒸發段，同時密封在防爆殼內，熱量就通過蒸發段傳到冷凝段而散發出去。
3.2 非電解電容濾波的提出：
　　如果僅僅解決了95%的功率器件的散熱， 那么其余5%的熱量將會給你添不少的麻煩。電解電容在變頻器中是一種易損件。在通常的通用變頻器說明書中，都提到了電解電容需要4～5年更換一次。但實際工作中，由于變頻器的使用環境、使用條件以及變頻器的設計等諸多問題，導致電解電容損壞的現象屢見不鮮，何況將其安裝于防爆殼內呢？通常，電解電容的工作溫度zui高是85℃，再且，電解電容長期工作在高溫下，壽命會大大減少。
　　我們再看看：電解電容等所組成的直流回路在變頻器中所起到的作用：
（1） 由于在脈寬調制過程中產生有無功功率和諧波功率。電解電容就是與整流器、逆變器交換這些無功功率和諧波功率的。
（2） 與異步電動機交換無功功率。
（3） 濾除由于器件高頻開關動作造成的直流電壓的紋波；
（4） 當負載發生變化時，在整流器的慣性延時期間內，支撐中間回路的電壓，將直流電壓的波動維持在限定范圍內，使其保持穩定。
　　由于中間回路與兩端變流器（整流器和逆變器）之間存在著復雜的能量交換過程，人們常常通過系統仿真，按照以下準則來判斷經驗取值的正確性。這些準則包括：
（1） 工作過程中，中間回路直流電壓是穩定的，連續的，沒有間斷，峰-峰波動值不超過規定的允許值。
（2） 中間回路的損耗應保持zui小。
（3） 所選擇的電容器的參數不會影響整個系統的穩定性。
（4） 應當成功的抑制逆變器和電機之間發生的暫態過程，保持系統穩定。
如果有一種電容，也能起到上述與電解電容相差不大的作用，又不容易損壞，發熱少，那就可以了。經過了無數次用非電解電容（無感電容）代替電解電容的實驗，結論是可行的。這種方法已申報了國家。

4、 可行性分折：
　　由于防爆變頻器的設計原理、工藝構造都嚴格按通用變頻器的設計思路而得來，所以在技術上是成熟的。有不少的行家在制作初期對變頻器的可靠運行和對電網的諧波污染提出了置疑。我們用諧波分析儀經過大量的實驗，分析出輸入、輸出的諧波與同型號的通用變頻器是一樣的，符合要求。到目前為此，已有2臺30KW防爆變頻器正實驗性的長期正常運行快達一年了。

5、 結語：
　　由于防爆變頻器具有防塵、防潮、防爆等優點，它主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學工業。此外，在紡織、冶金、城市煤氣、交通、糧油加工、造紙、醫藥等部門也可以應用。防爆變頻器通常用于驅動泵、風機、壓縮機和其他傳動機械。隨著交流調速系統的飛速發展，它也將伴隨著讓越來越多的客戶所知曉，必將推動交流調速系統更廣泛的應用。