关于矿用防爆变频器的散热问题

由于矿用防爆变频器的所有部件都安装在防爆腔内，空气无法流动，散热问题成为变频器需要解决的关键问题。

变频器内部，逆变模块是最热的加热装置，约占整个变频器散热量的一半；整流模块还产生大量热量，约占整个变频器的45%；剩下的5%是由印制板上的电解电容器、充电电阻器、均压电阻器和加热元件产生的热量。热管是一种具有优良传热性能的人工构件。它采用“相变”传热原理，与铜、铝等固体材料和自然传热方式完全不同。其有效导热系数是铜和铝等有色金属的数百倍。常用的热管由三部分组成：主体为封闭的金属管，带有少量工质和毛细管结构，必须排除管内空气等杂物。

热管工作时采用了三种物理原理；（1） 在真空状态下，液体的沸点降低；（2） 同一物质的蒸发潜热远高于显热；（3） 多孔毛细结构对液体的抽吸可以使液体流动。靠近热源部分（蒸发部分）的液体吸收热量并蒸发，蒸汽携带蒸发潜热通过腔体流向另一部分（冷凝部分）。蒸汽体通过管壁与外部冷介质换热完成传热任务，凝结成液体，通过毛细结构或重力吸力流回蒸发段进入下一个工作循环。热管散热器是利用热管技术对散热器进行改进而研制的新产品。对于双面散热的离散型电力电子器件，风冷全铜或全铝散热器的热阻仅能达到0.04℃/W，该热管散热器的热阻达到0.01℃/W，在自然对流冷却条件下，热管散热器的性能比固体散热器高10倍以上。热管散热器可采用自冷方式，无风扇，无噪音，免维护，安全可靠。防爆逆变器采用了一种新的散热技术——热管散热技术。对于变频器的结构布局，我们将主电路设计为一个大型单元，并将其安装在矩形防爆腔的后壁上。后壁通过散热器与IGBT模块、整流器模块和其他加热元件连接。防爆壳体外壁焊接有凹槽散热器，多余的散热器通过热管与凹槽散热器连接。变频器内部产生的热量通过防爆室后壁余热管的槽式散热器散发。