工控低压变频器技术革新防爆变频器的研制与开发奇迹
导语：本文详细介绍了山东风光电子有限公司与大屯煤电（集团）有限公司合作研制的矿用防爆变频器，特别强调了其结构创新和散热技术的应用。栗晋杰、田玉芳、陈士文（汶上272500）、山东大学韩文昭（济南）
摘要：本文主要探讨了一种新型的矿用防爆变频器，其核心在于采用热管散热技术来解决高温环境下的散热问题，同时确保产品在有爆炸性气体或粉尘环境中的安全使用。
关键词：矿用防爆变频器，热管散heat技术
一、前言
随着电力电子技术的飞速发展，变频调速技术日益成熟，对于自控领域内各种设备而言，它们已经成为不可或缺的一部分。但是，在那些充满爆炸性气体和粉尘的地方，如煤矿、焦化厂等，这些地方长期以来一直没有引入这种高效能的控制设备，因为它们需要具备防爆功能，而市场上尚未出现合适的产品。为了填补这一空白，我们联合开发出了符合这些条件要求的一款产品——矿用防爆变频器，该产品经过严格检测后现已投入实际运作中。
二、变频器设计要求
能够承受有大量爆炸性气体或粉尘环境。
输入电压为660V±10%。
调速范围需覆盖2—50HZ。
具备多重保护功能，如短路保护、高压保护等。
设计用于24小时连续工作模式。
技术指标应与普通变频器保持一致。
三、控制原理分析
主回路构成
空气断路器、三相整流器滤波电容及IGBT逆变模块构成了主回路框图（见图1）。
逆转模块选用德国西门子的IGBT单元，以优化性能和降低成本。
控制回路解析
CPU选取美国Intel公司生产的87C196MC单片机，以其快速处理能力和节能性能著称，并且能够生成PWM信号以驱动三相交流马达工作状态。此外，还采用日本三菱公司生产的心得驱动模块M57959L进行驱动功率输出，以保证信号隔离效果并提高集成度。
3., 散热问题解决方案
采纳新的冷却方法——热管换热系统。这是一种通过蒸发与凝结过程实现极高导热性的传感件，具有良好的稳定性、高传输效率以及远距离传送能力等特点。在该系统中，将主回路部件放置至长方形防护腔内侧壁，与IGBT模块及其他发射元件接触，并通过过渡式冷却板连接到槽状冷却板；同时，从避免延时继电机开启时产生火花风险出发，不设延时闭锁环节；选择双倍容量整流装置以应对瞬间充电冲击需求；最后，由无感绝缘容量并联组成滤波组合以增加安全性。
四、研发挑战与策略
防护措施：
对于可能存在危险物质的情况，我们必须将所有部件装配进一个标准级别的防护腔内，这样可以确保内部不发生任何可燃材料泄漏的问题。此外，在观察窗口处安装显示屏，以及将操作按钮安置在腔门之上都进一步加强了用户操作界面的安全性。
散熱技術：
利用的熱管換熱系統是一個全封閉真空環境內通過蒸發與凝結過程進行傳導能量的事物，這種系統擁有一系列優點包括極高導熱性能好、一致溫度、高傳輸距離與可控溫度等。這樣設計使得變頻器可以在密閉環境下有效地將產生的暖氣排出，並同時維持其運行穩定不會因為過熱而影響正常運作。而這種技術也提供了一個更緊湊且更加有效率的手段來處理變頻機所產生的暖氣問題，使得它們可以適應於各種不同的應用情況下工作無間斷地長達24小時甚至更久時間，一直到產品壽命耗尽為止。一旦實現，就會對自動化領域帶來革命性的變革，使我們相信不遠之日，我們將見證一個全新的天空開啟！
五、小结
总结来说，本次项目成功研制出了针对特定行业环境需求的一个专项型产品——矿业场景下的通用型防爆自动调速装置。我们未来还将继续改进设计方案，加强保障措施，为此类特殊工况提供更加坚固耐用的自动控制解决方案。预计这类设备最终会成为推动整个自动化行业向前发展的一个重要力量之一，帮助企业提升效率降低成本，为社会经济带来更多正面影响。在这个过程中，我们团队成员之间紧密合作共创，让每一步都是向着更美好的明天迈进。
