电势电容电路短路火花放电影响因素分析

现有针对容性电路电火花放电和大功率本安电源研究的模型和方法大多只考虑了储能元件在放电过程中的放电特性,没有考虑电源电势对容性电路放电特性的影响;在分析容性电路放电特性时都是在空载情况下进行的,没有考虑实际应用中带载的情况。针对上述问题,在分析容性电路短路火花放电特性的基础上,将本安电源等效为电势电容(EC)电路,引入电源电势与外部负载,建立其火花放电等效数学模型,推导在电路发生故障时火花放电电流、放电电压和放电功率的数学表达式,并结合数学模型和Matlab进行了仿真研究,分析了电源电势、滤波电容、短路回路电阻及短路前负载电流对短路故障时火花放电电流、放电电压及放电功率的影响。理论分析和仿真结果表明,EC电路短路时火花放电电流与火花放电功率在起始阶段迅速上升到最大值,后缓慢下降,火花放电电压迅速下降到最小值;EC电路短路时,不改变其他电路参数,随着电源电势增大,火花放电电流明显增大,火花放电功率也明显增大,对电路本质安全性能威胁较大;随着滤波电容增大,火花放电电流尖峰增大,火花放电功率增大,需要考虑输出电压纹波与本质安全性能,合理选择滤波电容的容值;随着短路时的回路电阻增大,火花放电电流明显减小,火花放电功率也明显减小,能够有效提升电路本质安全性能;随着短路前负载电流增大,火花放电电流与火花放电功率有所增大,但增大不明显,对电路的本质安全性能影响不大。     

多重保护本安电源测试装置

针对现有本安电源测试方法存在操作不便、流程复杂、准确率低等问题,设计了一种多重保护本安电源测试装置。该装置由自适应电压模块、自适应电流模块、控制模块等核心部件组成,具有测试12、18、24V电源等多种本安电源及本安电源模块的功能。测试本安电压时,自适应电压模块向被测本安电源加载额定电压值的输入电源,被测本安电源输出端空载,控制模块控制自适应电压模块的输出电压值,并监控本级本安保护电路的输出电压值是否正常,从而实现本级本安电压的测试;测试本安电流时,自适应电压模块向被测本安电源加载额定电压值的输入电源,自适应电流模块加载于被测本安电源输出端,控制模块控制自适应电流模块的负载电流值,并监控本级保护电路的输出电压值是否正常,从而实现本级本安电流的测试;控制模块可控制多重保护电路测试之间的切换。测试结果表明,该装置能自动识别不同电压等级的本安电源,自动加载不同电源负载,可自动预警及准确分析本安电源的性能状态,实现了本安电源测试的自动化及智能化。     

复合型本安电路放电特性影响因素分析

现有针对复合型本安电路放电特性的研究或缺少数学分析,或对放电特性影响因素考虑不全面。针对上述问题,分析了复合型本安电路放电原理,推导出复合型本安电路在非振荡状态下的放电电流、功率及能量数学模型,采用Matlab软件对电源电压、电感、电容、电阻等参数对复合型本安电路放电特性的影响进行了仿真研究。结果表明:随着电源电压增大,放电电流和功率稳定值增大,同一时刻的放电能量增大;随着电感增大,对电流的阻碍作用增大,放电功率和能量均逐渐减小;在初始阶段,放电电流、功率和能量不随电容变化而变化,之后均随电容增大而逐渐增大;电阻R越小,对放电电流、功率及能量的影响越大;放电电流、功率及能量均随电阻R1增大而减小。     

一种矿用本安型负载设备高可靠电源电路的设计

提出了一种基于BUCK开关电源控制芯片LM22671的矿用本安型负载设备高可靠电源电路的设计方案,详细介绍了该电路中输入抗浪涌与本安化处理部分、软启动电路、本安型BUCK开关电源的硬件设计及工作原理,给出了电路中关键元器件参数的优化方法及实验数据。当BUCK开关电源的电感值不小于47μH时,开关频率保持在500kHz且不会出现频率交叉,纹波电压基本保持在10mV且不会突然增大,开关电源关键负载点的测试效率均不低于80%,电源电路的最大短路电流、最大容性负载、最大感性负载均符合GB3836.4—2010的本安要求。该电源电路已通过火花试验和I级抗浪涌试验,证实该电路具有较高的可靠性。     

本安电源过压、过流保护次序选择研究

过压-过流保护和过流-过压保护是本安电源过压、过流保护次序的2种形式,为研究不同的保护次序形式对本安电源安全性能的影响,建立了本安电源火花放电等效模型,确定了影响保护次序选择的本质安全性能因素。在发生过压、过流或同时发生过压与过流3种情况下,分别比较研究了2种保护次序的保护电路的性能,研究结果表明,在本安电源的设计中,过压、过流保护次序的选择并不是随机任意的,而是有原则可循的:过压保护电路的类型决定了本安电源过压、过流保护次序的选择,在设计中,首先要判断过压保护电路的类型,如果过压保护电路的类型是短路型,本安电源保护电路应设计成过流-过压的保护次序,否则应设计成过压-过流保护次序,过压-过流保护次序的保护电路截止关断时间更短,其保护效果更好,本安电源的安全性能更高。     

一种新型矿用本安电源保护电路的设计

在分析传统矿用本安电源保护电路优缺点的基础上,提出了一种采用LM339比较器和MAX4080SASA电流检测芯片的新型矿用本安电源保护电路设计方案,并详细分析了该设计方案的原理和特点,为矿用本安电源的设计提供了一种高质量的解决方案。     

基于PIC控制器的矿用自恢复本安充电电源的研究

针对矿用泄漏通信、胶带监控系统对本安电源短路保护、故障排除自恢复和智能充电等功能的需求,介绍了一种基于PIC控制器的自恢复智能本安充电电源。该电源将模拟电路的快速、稳定特点与数字电路的智能性相结合,采用模拟电路实现负载的闭环过载保护、短路保护及故障消除自恢复功能;采用数字控制电路实现故障记忆、供电寿命提示、智能充放电功能。试验结果表明,该电源性能完善、满足煤矿环境要求。     

电感性本安电路火花放电仿真

在现代化石油、化工、矿业等具有易燃、易爆危险场所,本质安全型电气设备的应用日益广泛。在本质安全设备中,电感性本质安全电路更为普遍。为了加深对这种电路放电特性和安全性的了解,本文在实验的基础上,进行了火花放电的仿真研究,使得在给定的电路参数下,通过仿真,便可了解本安电路的放电规律,为该类电路的设计和安全性评价提供了有力工具。     

矿用本质安全型远程中继电源设计

为满足井下超长工作面传感器的远距离传输需求,设计了矿用本质安全型远程中继电源。在本安电源与传感器之间并联一级输出为24V的矿用本质安全型远程中继电源,可补偿单级24V本安电源在供电电缆上产生的压差,从而延长本安电源的供电距离。测试结果表明,该中继电源可使24V本安电源的供电距离延长至少2km,且具有启动电流小、输出电压稳定、性价比高等优点。     

防爆型煤灰分仪的关键技术研究

针对目前煤灰分仪不能在煤矿井下使用的现状,提出了一种防爆型煤灰分仪的总体设计方案;指出防爆型煤灰分仪设计中的关键技术为射线透窗技术和基于电流变化率检测的本安电源技术;研究了煤灰分仪射线衰减特性,提出了防爆型煤灰分仪射线透窗技术要求,经过理论分析和测试提出了射线透窗材料选择方法,解决了低能γ射线在穿透隔爆外壳时衰减率大的难题,保证了煤灰分仪的精度;研究了本安设备的负载特性对本安电源性能的影响,提出了基于电流变化率检测的本安电源技术,克服了检测感性负载电流滞后变化的缺点,提高了煤灰分仪的可靠性。防爆型煤灰分仪在采区的应用有效降低了采区煤矸石的排放量。     

数字化本质安全型UPS的设计

文章介绍了一种数字化的矿用本质安全型UPS的工作原理、硬件、软件设计。针对井下特殊环境,该电源设计了双重过流、过压保护、电池过放保护功能,并可根据客户要求准确输出4种不同电压来满足电器设备使用。该电源通过数字化控制,电路更简易、功能更灵活,具有较高的应用价值。     

基于两相同步升压技术的本质安全电源设计

针对基于单相同步升压技术的本质安全电源存在输出纹波较大的问题,提出了一种基于两相同步升压技术、输出端加上滤波电感及电容的本质安全电源的设计方案;以最小点燃曲线为基础,分析了该电源的本质安全性能,并对其电路参数进行了优化设计。火花试验验证了该电源设计的可行性。     

数字控制技术在本质安全型开关电源中的应用

针对部分本质安全型开关电源产品在实际应用中存在输出功率小、工作频率低、输出纹波较大、故障率高等问题,提出了一种基于数字控制芯片DSPIC30F1010/2020的本质安全型开关电源的设计方案,给出了该开关电源的总体结构,重点介绍了该开关电源的硬件电路及其数字控制器的软件设计。通过理论分析、整体设计、仿真、实际电路的调试及安全火花试验,验证了数字控制技术在本质安全型开关电源中应用的可行性。     

矿井监控电源设备的现状及发展趋势

针对矿井监控系统电源设备的现状,结合矿井特殊的应用环境,对影响其工作的不利因素进行了分析,提出了发展趋势,即输入电源宽压自适应、电能感应耦合非接触传输、本安电源大容量化、本安电源远距离传输、智能化控制及故障自诊断、电池容量预估智能化、备用电源时间延长、本安电源抗干扰能力增强等,并指出实现方案,对相关研究提供了新的思路.     

本质安全高频交流电源的研究与设计

根据放电火花的热引燃理论,阐述了本质安全电路采用高频交流供电的可行性,描述了双谐振逆变器拓扑结构和谐振滤波网络的设计原则,并讨论了电路的具体形式。通过采用高频交流供电的方式可提高安全火花系统的功率,减小滤波元件的数值和体积,更符合本质安全的要求,是提高本质安全电源的功率的有效途径。为保证煤矿安全生产提供了一种切实可行的方法。     

一种静电除尘脉冲电源及控制系统设计

针对常用的静电除尘电源在处理高比阻粉尘和超细粉尘时暴露出来的问题,设计了一种静电除尘用脉冲电源及控制系统,介绍了脉冲产生的谐振原理并给出了详细的计算公式。脉冲电源的控制系统是在DSP+FPGA联合控制的基础上,加上电源采样保护电路,确保电源的安全运行,重点设计了脉冲回路采样保护电路的脉冲一次侧过零过流电路,同时设计了一种DSP与FPGA组合控制的IGBT开关控制逻辑。     

新型自动调节的高压感应取电装置研究

针对智能电网中高压输电线路在线监测设备的供电电源存在的问题,研究了一种新型可自动调节的高压侧感应取电装置.该装置采用C8051F系列单片机作为控制中心,实现对多绕组线圈自动切换电路、过流保护电路以及后备电源充放电电路的智能管理与控制.该感应取电装置解决了低电流下设备的取能难题及过电流时设备的保护问题,能够有效应对输电线路中电流的宽范围波动,具有长期、稳定可靠供电的能力.仿真与实验数据证实所设计的取电装置具有一定的可行性.     

一种大功率多光口本安万兆交换机设计方案

针对目前煤矿井下通信中日渐增多的带宽需求和通信要求,提出一种大功率多光口本安万兆交换机的设计方案。硬件电路由万兆交换电路、隔离电源模块、电源管控单元、DDM及光模块电路组成,软件设计基于嵌入式Linux操作系统。该多光口本安万兆交换机符合本安设计要求,适用于煤矿井下复杂恶劣的工作环境、支持万兆上行通讯或组成冗余环网,多个光口可依现场环境配置为万兆或千兆,具有很高的可靠性和实时性,满足井下工业以太网本安终端设备的数据传输要求。