[发明专利]铀矿资源勘查智能供电控制装置

说明书

技术领域

本发明属于电力电子控制技术领域，是应用于铀矿资源与环境勘探领域中的直 流电法勘探技术中的供电装置。

背景技术

直流电法勘探技术主要以高密度电法测量数据采集为主。然而近10年来，随着 计算机技术、网络技术、电子器件的飞速发展，电法找矿已由高密度电法找矿逐步 发展到三维电阻率数据采集成像找矿。这种找矿技术需要一个稳定可靠、超低频电 压分段可调的区域矿场电极供电装置；需要设计可靠性好、抗噪能力强、具有集数 据采集、存储、传输和预处理能力于一体的前端数据智能采集处理系统；需要研究 矿场分布结构的数学模型、数据采集与处理方法、数据分析与成像算法的后台计算 机图像处理与成像技术。因此，区域矿场电极供电装置也是系统的重要组成部分。 目前区域矿场电极供电大多采用几十节干电池供电，频率和电压无法调节，数据不 能有效的全方位立体式采集，给后续分析铀矿矿场资源的造成一些不准确性，而且 干电池电源供电时间短，给野外工作带来很多不便。基于以上因素，我们提出了采 用太阳能光伏发电和变频逆变技术设计适合于野外铀矿资源电法勘探的区域矿场电 极供电装置。

发明内容

本发明的目的是利用太阳能光伏发电来保障蓄电池的充电，利用单片机与CAN 通信模块，实现供电控制装置的智能化、网络化，通过逆变技术、变频技术等技术 实现5个档位频率、9个档位电压选择的交流输出的一种铀矿资源勘查智能供电控制 装置。

本发明是基于CAN总线通信模式下研制的智能化、网络式的智能供电控制装置， 它是这样实现的：包括蓄电池、太阳能电池组件、逆变控制器、充放电控制器、矿 场高压电极、CAN总线控制和数据显示装置，其中蓄电池提供直流电能，逆变控制 器负责把蓄电池组的电能转换为高电压输出供给矿场高压电极用电，太阳能电池组 件对蓄电池进行充电，充放电控制器对蓄电池进行充放电管理，CAN总线实现供电 装置与上位机数据通信传输总线，数据显示采用5个8段数码管，显示供电控制装 置输出的交流电压和频率。

所述逆变控制器采用STC单片机为核心，是一个输出阶梯波的逆变控制器，它 将蓄电池的电能转换为交流阶梯波电压输出供给矿场高压电极用电，输出电压和频 率值由上位机通过CAN总线下达指令到单片机，单片机根据上位机下达的指令来输 出控制信号，使逆变控制器按预定值输出的阶梯波形的交流电压，输出电压频率可 以在0.125Hz、0.25Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz五个档之间切换变化，输出电压的单边 值可以在20V、45V、90V、135V、180V、225V、270V、315V、360V、400V十个 档之间切换调节；当蓄电池放电后电力不足时，单片机将自动关闭逆变控制器输出 交流电压，同时太阳能电池组通过充放电控制器给蓄电池充电。

逆变控制器具有过流、过压检测保护和声光报警功能，逆变控制器通过过流、 过压检测保护和声光报警电路，对蓄电池的电量进行检测控制，并通过CAN总线接 收上位机的命令和数据，将这些数据进行PWM调制和PID算法控制，改变输出电 压的幅值和频率，输出稳定可靠的电压。

充放电控制器通过对蓄电池的过充电、过放电、深度充电、负载过流和反充电 进行控制与限制，同时依照区域矿场供电需求来控制太阳能电池和蓄电池对电极负 载的输出。

本发明利用了太阳能光伏发电技术提供电源，利用单片机与CAN通信模块，实 现供电控制装置的智能化、网络化；在电路设计上采用了逆变技术、变频技术，在 算法思路与编程技术上采用了PID算法，表现形式上通过上位计算机及CAN总线网 络进行远程切换，具有多频率、多电压选择输出，具备安全快速高效稳定可靠，使 得本产品能在电法勘查中发挥着重要作用，给野外铀矿资源和其它矿产资源电法勘 查工作者带来很多方便。

附图说明

图1、本发明实施例1铀矿资源勘查智能供电控制装置结构框图。

图2、本发明实施例1逆变控制器电路结构框图。

图3、本发明实施例1逆变控制器控制模式图。

图4、本发明实施例1电压型PWM逆变器控制模型。

图5、本发明实施例1用传递函数表示的电压型PWM逆变器控制模型。

图6、本发明实施例1充放电控制器电路原理框图。

图7、本发明实施例1逆变控制器电路连接示意图