本质安全型矿用开关电源的数字仿真

矿用本安型开关电源是本安型电气设备的最关键组成部分。针对矿用本安电源反馈回路中含滞后环节时,输出电压会含有一些远低于开关频率且幅度较大的纹波,造成输出电压不稳定,开关变换器效率降低,负载可靠性变差,为解决以上问题,对开关电源模块进行研究,提出一种新的变换器设计方案,利用PSPICE对变换器进行了仿真。该设计不仅可以提高变换器的整体性能,而且可使变换器的输出达到最优。对于其他形式的变换器此法可以推广应用。     

Buck三电平变换器本质安全特性的分析

为了提高Buck变换器的本质安全性能,将三电平技术应用于Buck变换器。分析了Buck三电平变换器(Buck TL)的纹波特性和本安性能,得出在相同电路参数下,Buck三电平变换器的电感电流纹波至少减小至传统Buck变换器的1/2,输出电压纹波至少减小至1/4,且在占空比D=0.5时极小;在相同纹波要求时,Buck三电平变换器所需的滤波电感至少减小1/2,滤波电容减小1/2,从而输出短路时释放的最大能量减小,输出本安性能显著提高。通过Saber仿真和实验验证理论分析的正确性。     

矿用本安电源Buck变换器设计研究

基于纹波和本质安全的要求,对矿用本安电源Buck变换器连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)下,载入电压-负载构成的平面上4个工作区域的工作原理进行分析,分析输出纹波的影响因素。根据最大输出纹波电压和本安判据的要求,得出Buck电路中电容电感参数的范围,给出矿用本安电源Buck变换器的设计方法和步骤。根据实际应用搭建系统测试平台,实验结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

矿用本安型电源软开关电路的设计

针对矿用本安电源Buck变换器中开关器件在传统的硬开关高频模式下工作,存在器件温度升高及开关损耗等问题,提出了一种适用于矿用本安电源的Buck电路软开关,实现了其开关器件的软开通和关断。应用MATLAB仿真进行了验证,能够有效地降低开关损耗,保证了本安电源的安全运行。     

基于单端反激式本安电源的设计

针对煤矿井下易燃易爆的特殊环境,文章基于单端反激式变换器,设计了一种本质安全型开关电源,该电源结构简单,体积小,输入与输出电气隔离,具有多路本安输出端口,每路均设计过流过压保护。具体介绍其中一路输出18V/1A的设计。     

基于BUCK变换器非爆炸本安评价系统研究

应用在煤矿等危险环境下开关变换器必须满足防爆要求,本安型变换器必须在GB 3836标准的爆炸试验平台测试其是否满足输出本安的要求,这种方法耗时过长、不能直接指导本安电路的设计与制造。为了方便评价BUCK变换器的输出本安性能,以电容电路最小点燃电压曲线的数值拟合为依据,建立了输出本安性能评价系统。利用能量等效原理将BUCK电路等效变换为电容电路,并采用最小二乘法对电容电路的最小点燃曲线进行拟合,实现了最小点燃曲线的数值化;其次,利用仿真软件搭建了可以通过界面显示的本安判据结果的评价系统。最终采用2组实验结果对本安评价系统进行测试,验证了所搭建本安评价系统的可行性。     

输入电压突变时矿用本安电源的动态特性研究

鉴于煤矿井下封闭、可燃性气体多,矿用本安电源及各种电气设备均须稳定可靠。针对输入电压突变时产生的过电压或过电流易引发电火花等危险,以降压型buck变换器为例,对连续导电模式下变换器的输出电压的动态特性进行了建模分析,探索了开关变换器的设计准则,得出了系统产生过冲电压的条件、幅值及频率,并利用PSPICE仿真和实验进行了验证。结果表明理论分析是正确的。     

准Z源Buck开关变换器输出短路火花放电模型研究

讨论了一种输出端带准Z源网络的Buck变换器拓扑,对该拓扑及常规Buck变换器拓扑输出短路故障时的火花放电电压、放电电流及放电能量进行了理论分析,建立了相应的变换器输出短路火花放电能量的近似计算数学模型,证明了准Z源Buck变换器抑制短路火花放电能量的有效性。在此基础上,搭建了基于Matlab的准Z源Buck变换器和常规Buck变换器输出短路故障仿真模型。通过实例对两种变换器拓扑短路火花放电过程进行了仿真和实验对比分析,仿真和实验的结果进一步对上述理论及计算模型的正确性进行了验证。     

矿用本安型开关电源的稳定性研究

鉴于煤矿井下环境的特殊性,矿用本安开关电源须稳定可靠,以降压型开关变换器为例,并基于输出电压包络和电感电流的波动频率远低于变换器的开关频率的假设,通过建立输出电压的2阶微分方程,对连续导电模式下变换器的稳定性进行了理论分析,根据胡尔维茨稳定判据得出了系统稳定和产生低频波动的条件。采用SPICE仿真验证了前面的理论分析,结果表明,前述理论是正确的。     

开关磁阻电机功率变换器驱动电路研究

基于自举式IR2110集成驱动芯片的驱动原理,设计了开关磁阻电机功率变换器驱动电路和相应的开关电源电路,不仅简化了逻辑电路对功率器件的控制要求,而且提高了驱动电路的可靠性,缩小控制板的尺寸。经仿真和实际使用,达到了设计要求。