一、前言

随着电力电子技术的不断发展，如今的变频器厂家致力于开发各行各业中的自动化领域中的应用面。但在某些爆炸性气体和粉尘较多的地方（煤矿、焦炭厂、化工厂的一部分），VFD没有得到充分应用，主要原因是这些地方的VFD需要防爆，而且市场成熟产品中还没有出现VFD种类。为了应对此类情况防爆VFD应运而生，

二、VFD的技术要求

1、工作环境 有爆炸性气体或粉尘较多的环境 （防爆）；

2、输入电压 交流660V±10% ；

3、调速范围 2—50HZ ；

4、保护功能 具有短路、过流、过压、欠压、超温、停电闭锁等功能；

5、工作方式 24小时连续工作制；

6、其它的技术指标与通用型的VFD基本相同。

三、VFD的控制原理

1、主回路部分

VFD主回路包括空气断路器、三相整流器、滤波电容、IGBT逆变器

图1： 主回路电气原理框图

2、控制回路部分

VFD控制部分包括CPU控制器、IGBT驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、保护电路、操作显示电路。其控制原理框图如下：

图2： 控制原理框图

四、防爆VFD研制中的问题和对策

1、防爆问题

当VFD的使用环境有爆炸性气体或粉尘较多时，就需要VFD具备密封防爆功能，因此，它的外壳不能用普通的壳体，必须用标准的防爆腔，把变频器所有的元件都装在防爆腔内。在防爆腔门上开一个观察窗，把显示部分装在上面，把启动、停止、调速控制装在防爆腔门上。

2、散热问题

由于VFD的所有元件都装在防爆腔内，空气不能流动，散热问题成为该VFD所要解决的关键问题。在这里我们采用了一种新的散热技术-热管散热技术。

（1）热管技术原理

热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。

（2）VFD结构布置

我们将主回路设计成一个大单元，安装在长方形防爆墙内后壁，后壁上通过一个过度散热器与IGBT模块、整流模块等发热元件接合，防爆外壳外壁加焊槽形散热器，过度散热器与槽形散热器通过热管相连接。VFD内部产生的热量就通过防爆腔后壁 过度散热器 热管 槽形散热器散发出去。

3、主回路结构与通用VFD的不同

（1）没有延时回路

避免因延时继电器动作时产生电火花造成的不安全因素，增加了VFD的安全可靠性。

（2）选择整流器容量时要遵守比通用型的VFD增大一倍的原则

目的是为了耐受住VFD开机瞬间电容充电电流的冲击。

（3）滤波电容选用多只无感电容并联

电解电容体积大，高温环境下易爆炸，不安全；而无感电容体积小，耐高温、高压，在这种环境下应用非常安全。

五、结语：

防爆变频器的研制成功代表了一个突破，极大的填补了VFD在应用行业中的一项空白。当然，我们还将在结构、工艺、功能等方面进一步完善，把防爆VFD做的更完美，更可靠，更齐全