基于開關變換器的輸出本質安全電源性能改善研究.pdf

1、當前檢測監(jiān)控設備、報警及通訊設備在煤礦中應用非常普遍，其供電電源性能的可靠性及穩(wěn)定性直接關系到煤礦的生產安全。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，對于煤炭安全生產具有重要的工程意義。目前輸出本質安全開關電源具有體積小、重量輕、輸入電壓范圍廣等優(yōu)點，廣泛應用于煤礦、石化等危險環(huán)境下，但其仍存在輸出紋波大、保護動作時間長等問題。
　　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

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、放電時間很短等特點，本文主要研究其放電特性，同時研究電感和電容組成的CL電路的放電特性，通過建立數學模型，利用Matlab完成了仿真分析，得到了電感對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安全電源設計方案，在對各種隔離式拓撲的優(yōu)缺點及適用領域分析的基礎上，選擇反激式拓撲作為輸出本安電源的主電路結構，通過深入分析反激變換器不同工作模式能量傳輸過程

3、、開關頻率及電壓間的關系，為電源本安性能及電氣指標的改善提供了方法;研究了電感、電容減小放電火花能量的一些措施，對于電容可以采取在回路中增加小電感的方法，對于電感可以采取的方法有多種，如并聯電阻、電容、穩(wěn)壓管等。然后根據輸出本安開關電源的性能要求，確定了總體設計方案，以KA5L0380R為核心制定了合理的控制策略，并對反激電路中高頻變壓器采用AP法進行了設計，同時對其他主要元件進行了參數的計算和選型;設計了由降壓穩(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，不僅進一步實現了電壓的穩(wěn)定，而且縮短了電源保護動作時間。接著介紹了PFC電路中常見拓撲結構、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FAN7527B為核心，對PFC電路進行總體設計，并對主電路及控制芯片外圍電路進行了參數設計，通過輸入電流波形的頻譜分析以及其他關鍵波形的分析對設計的PFC電路進行了驗證。最后搭建了基于Labview的輸出本安電源平臺，設計了一