12V/1.3A矿用隔爆兼本质安全型电源研究与开发

摘要

随着我国煤矿自动化、机械化程度的提高,本质安全型电气设备越来越多地应用在井下的通讯、监控、仪表、信号和自动化系统中。电源是电气设备和本质安全系统的最关键环节。为了更好地进行安全生产和节约能源，满足现代化煤矿生产连续性和安全可靠性要求高的需要，本文通过对现有的煤矿本质安全型电源存在的问题进行研究，采用单端反激式变换器，研制了一款12V/1.3A输出的隔爆兼本质安全型电源,克服了现有本质安全型电源输出功率不足，带载能力差等问题。该电源操作方便，控制简单；故障率低,故障排除快；带载能力强；性价比适中。对确保矿井设备安全运行，推动矿山行业技术进步具有极其重要的意义。
　　近年来开关电源的工作频率不断提高，电源中的电感不断减小，输出滤波电容对电源的本安输出具有重要影响，从负载端看，电源属于电容性电路。电容短路或电感断路的时候会产生电火花，释放能量，因此，要控制其在出现故障时释放的电火花能量，保证不能引燃周围易燃易爆的气体混合物。本文设计了一种新型的整流滤波电路，在滤波电容上串联一个电阻，减小了电容短路时的放电电流，减小了放电能量，同时该电路还具有功率因数校正功能。
　　该电源采用隔离式的单端反激式变换器，保证了输入与输出的电气隔离，同时还提高了电源的工作频率，减小了变压器的存储能量。本文根据本质安全性要求，设计了电源的主电路、吸收电路、反馈电路和双重过流过压保护电路。当负载侧出现短路、过载、过压等故障时能快速、准确地切断电路，不产生火花；负载正常后，能迅速恢复。最后对该电源进行了试验验证，结果证明了设计的可行性。

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Contents

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要工作及内容安排

2 电容性电路放电特性分析

2.1 电气放电形式

2.2 电容性电路放电特性

3 隔爆兼本质安全型电源

3.1 隔爆兼本质安全开关电源的特点

3.2隔爆兼本质安全电源的设计思路

4隔爆兼本质安全型电源的整体设计

4.1 本安电源总体框图设计

4.2 整流滤波电路

4.3 本安电源的主电路设计

4.4双重过流过压保护电路

4.5 关键参数设计及元器件选型

5 实验验证

5.1双重保护模块实验验证

5.2 整流滤波电路仿真

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献