基于開關(guān)變換器的輸出本質(zhì)安全電源性能改善研究.pdf

1、當(dāng)前檢測(cè)監(jiān)控設(shè)備、報(bào)警及通訊設(shè)備在煤礦中應(yīng)用非常普遍，其供電電源性能的可靠性及穩(wěn)定性直接關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)安全。因此研究具有本安特性好、適用范圍廣、使用方便的本安電源，對(duì)于煤炭安全生產(chǎn)具有重要的工程意義。目前輸出本質(zhì)安全開關(guān)電源具有體積小、重量輕、輸入電壓范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤礦、石化等危險(xiǎn)環(huán)境下，但其仍存在輸出紋波大、保護(hù)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)等問題。
　　本文首先研究了電路中常見幾種放電形式的放電規(guī)律，其中主要研究火花放電形式;由于開關(guān)

2、電源輸出端為電容，且電容電路放電具有放電能量比較集中、放電電流瞬間急劇增加、放電時(shí)間很短等特點(diǎn)，本文主要研究其放電特性，同時(shí)研究電感和電容組成的CL電路的放電特性，通過建立數(shù)學(xué)模型，利用Matlab完成了仿真分析，得到了電感對(duì)電容電路放電的影響。其次分析了目前煤礦井下常用的輸出本質(zhì)安全電源設(shè)計(jì)方案，在對(duì)各種隔離式拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)及適用領(lǐng)域分析的基礎(chǔ)上，選擇反激式拓?fù)渥鳛檩敵霰景搽娫吹闹麟娐方Y(jié)構(gòu)，通過深入分析反激變換器不同工作模式能量傳輸過程

3、、開關(guān)頻率及電壓間的關(guān)系，為電源本安性能及電氣指標(biāo)的改善提供了方法;研究了電感、電容減小放電火花能量的一些措施，對(duì)于電容可以采取在回路中增加小電感的方法，對(duì)于電感可以采取的方法有多種，如并聯(lián)電阻、電容、穩(wěn)壓管等。然后根據(jù)輸出本安開關(guān)電源的性能要求，確定了總體設(shè)計(jì)方案，以KA5L0380R為核心制定了合理的控制策略，并對(duì)反激電路中高頻變壓器采用AP法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其他主要元件進(jìn)行了參數(shù)的計(jì)算和選型;設(shè)計(jì)了由降壓穩(wěn)壓器LM2576和四電

4、壓比較器LM339組成的輸出穩(wěn)壓限能電路，不僅進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了電壓的穩(wěn)定，而且縮短了電源保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。接著介紹了PFC電路中常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制方式及工作模式，選取了CRM模式下的峰值電流控制Boost電路，以控制芯片F(xiàn)AN7527B為核心，對(duì)PFC電路進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，并對(duì)主電路及控制芯片外圍電路進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)，通過輸入電流波形的頻譜分析以及其他關(guān)鍵波形的分析對(duì)設(shè)計(jì)的PFC電路進(jìn)行了驗(yàn)證。最后搭建了基于Labview的輸出本安電源平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一