[发明专利]一种矿用本安电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿用电源装置，特别是一种适用于在瓦斯、煤尘等爆炸危险环境使用的大容量本安电源装置。

技术背景

现有煤矿开采的电源信号、仪表、通讯、监控及其自动化系统中的本安电源装置满足不了矿井掘进自动化的需求，迫切需要解决矿用大容量的本安电源装置是现有煤矿自动化开采突出的重要问题。

本安直流稳压电源由两大模块组成，AC/DC直流稳压模块和本安输出保护模块。目前矿井本安直流稳压电源的AC/DC直流稳压模块多采用线性稳压电源实现，而线性稳压电源具有供电效率低、抗干扰性差、体积大等缺点，当矿井电网电压大幅度波动时，常常不能稳定运行，电网适应性差；本安输出模块由于受矿井采煤工作面煤尘大，瓦斯浓度高等条件限制，其输出功率一直比较低，很难满足井下采煤工作面自动化控制系统中许多大功率器件如支架电液控制系统电磁阀，瓦斯浓度传感器等对大容量本安电源的需求。为此，本发明在现有本安电源装置的基础上，对现有本安电源装置进行了改进，以满足和能够保证煤矿自动化开采的需求和煤矿开采的安全性以及可靠性。

发明内容

本发明提供一种矿用本安电源装置，用于解决现有煤矿井下直流稳压电源存在的体积比较大，供电效率低，电网适应性差，本安输出功率小等问题。

本发明基于上述问题和目的，所采取的技术方案包括输入滤波整流电路，高频逆变电路，输出整流滤波电路，控制脉冲生成电路，控制器内部电源电路和本安保护电路。其中，输入滤波整流电路的输入端接矿井低压交流电网，其输出直流电压接高频逆变电路的输入端，将直流电压逆变为高频PWM脉冲，高频逆变电路输出的高频PWM脉冲接输出整流滤波电路的输入端，将高频PWM脉冲整流滤波为额定电压等级的直流电压，控制脉冲生成电路通过输出电压、电流反馈生成控制高频逆变电路逆变所需的PWM脉冲，控制器内部电源电路的输入端接输入滤波整流电路输出的直流电压，输出给控制脉冲生成电路中控制器供电，本安保护电路通过采集输出整流滤波电路输出电压及负载电流实现本安保护。

所述的输入滤波整流电路是由输入保护单元，输入滤波单元和整流桥单元三部分构成，其中的输入保护单元的输入端接矿井低压交流电网，输出端接输入滤波单元，输入滤波单元输出端接整流桥单元输入端，整流桥输出端接高频逆变电路的输入端；

所述的高频逆变电路是由驱动变压器，MOSFET和MOSFET保护电路构成，其中的驱动变压器的原边接控制脉冲生成电路输出的PWM驱动信号，副边经栅极电阻和MOSFET的栅极和源极相连接，MOSFET保护电路并联在MOSFET漏极和源极之间；

所述的输出整流滤波电路是由整流脉冲变压器，整流二极管、电感和电容构成，其中的整流脉冲变压器原边接高频逆变电路的输出端，其副边接整流二极管，电感串联在整流二极管整流输出直流回路，电容并联在整流二极管整流输出直流回路中；

所述的控制脉冲生成电路是由开关电源芯片和电压电流反馈电路构成；其中的输入端接负载端电压电流反馈信号，输出是用于控制高频逆变电路MOSFET开通和关断的PWM脉冲信号；

所述的控制器内部电源电路是由隔离型DC/DC降压模块、稳压滤波电容和假电阻负载构成，其中的隔离型DC/DC降压模块的输入端接输入滤波整流电路输出端，稳压滤波电容和假电阻负载并联在隔离型DC/DC降压模块的输出端；

所述的本安保护电路是由功率监视芯片和MOSFET开关管构成，其中的功率监视芯片输入接输入滤波整流电路输出的电压、电流信号，MOSFET开关管串联在输出整流滤波电路输出电压回路中，其开通和关断状态是由功率监视芯片输出的控制电平信号决定。

本发明自称的一种矿用本安电源装置所具有的优点与积极效果在于：通过控制脉冲生成电路的宽范围PWM脉冲占空比调制和电压电流双反馈，使装置允许输入电压范围加宽，能够适应煤矿井下电网电压的大幅度波动；高频逆变电路和输出整流滤波电路采用高频逆变技术和高频整流技术，省去了体积庞大的工频变压器，使装置体积减小，结构紧凑，供电效率明显提高；输入滤波整流电路在装置输入端接压敏电阻、共模抑制电感、共模滤波电容和差模滤波电容，能有效抑制矿井电网中的各种干扰，提高了装置的抗干扰能力；输入滤波整流电路具有输入过热、过压和过流保护功能，控制脉冲生成电路具有装置输入欠电压、输出欠电压和输出过电流保护功能。本安保护电路具有输出过流、过功率保护和上电保护功能，以上三级保护不仅提高了整个装置运行的安全性和可靠性，而且有效提高了整个装置的本安供电容量。

附图说明

图1是本发明输入滤波整流电路；