礦用多路輸出本質(zhì)安全型兩級(jí)變換器研究.pdf

1、隨著煤炭行業(yè)的飛速發(fā)展,各種電氣設(shè)備在煤礦井下的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。電源作為電氣設(shè)備的供能核心,對(duì)其安全性能提出了很高的要求。一次本質(zhì)安全電源,前端輸入是非本質(zhì)安全,隔爆外殼必不可少,防爆型式實(shí)際為隔爆兼本安型,即輸出本質(zhì)安全型。由于煤礦井下電壓等級(jí)高,使得普通變換器開(kāi)關(guān)管所受電壓應(yīng)力大,目前的MOSFET很難滿足性能要求,而且通常要求煤礦井下的輸出本質(zhì)安全型電源具有多種等級(jí)電壓輸出,如5V、12V、18V等?；诖?本文設(shè)計(jì)了一種兩級(jí)變換

2、器,前級(jí)采用的三電平反激變換器克服了傳統(tǒng)變換器電壓應(yīng)力大的缺點(diǎn),后級(jí)采用閉環(huán)Buck調(diào)節(jié)器解決了多路輸出交叉調(diào)整率差的問(wèn)題,因此對(duì)具有多路輸出功能的輸出本質(zhì)安全型兩級(jí)開(kāi)關(guān)變換器進(jìn)行研究具有很大的實(shí)際意義。
　　首先,對(duì)輸出本質(zhì)安全型開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)及保護(hù)方式的分類(lèi)進(jìn)行介紹,通過(guò)分析比較其各自特點(diǎn),對(duì)輸出本質(zhì)安全型兩級(jí)變換器的結(jié)構(gòu)及保護(hù)方式進(jìn)行選擇。再對(duì)兩級(jí)變換器的工作原理進(jìn)行分析,重點(diǎn)推導(dǎo)前級(jí)三電平反激變換器在整個(gè)工作范圍內(nèi)工作模式、

3、占空比和初級(jí)電感峰值電流與變換器各參數(shù)的關(guān)系式,得出工作模式、占空比和初級(jí)電感峰值電流隨輸入電壓、輸出電流的變化規(guī)律。通過(guò)仿真驗(yàn)證理論分析的正確性。
　　然后,對(duì)多路輸出的兩級(jí)變換器的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)前級(jí)三電平反激變換器和后級(jí) Buck變換器建立小信號(hào)模型并進(jìn)行計(jì)算來(lái)驗(yàn)證是否能穩(wěn)定工作。結(jié)合提高本質(zhì)安全性能的措施,對(duì)該新型輸出本質(zhì)安全型變換器進(jìn)行設(shè)計(jì),包括主電路、控制電路和輸出截止型保護(hù)電路的設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的敘