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《好文章推荐》基于故障电流变化率的大功率本质安全电源设计 温州贷平台安心贷

时间:2021-03-11 17:44:05作者:佚名

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最初发表在2021年第二期《工业与矿业自动化》上。欢迎阅读。

煤矿中存在大量易燃易爆混合物,要求本质安全型电源正常工作或发生故障时产生的电火花或热效应不会引起爆炸。随着煤矿电气设备自动化程度的提高,越来越多的监控、控制和通信系统及设备安装在井下,使得低功率本质安全型电源无法满足实际生产需求。因此,在保证本质安全的前提下,最大化本质安全电源的输出功率是本质安全电源发展的一个重要分支。针对现有本质安全电源输出功率低、保护效果差、动态响应慢的问题,设计了一种基于故障电流变化率的大功率本质安全电源。通过检测本安电源短路故障后的电流变化率,加快了本安电源保护电路的保护速度,提高了电源的本质安全性能。

基于本质安全型电源的等效模型,分析了本质安全型电源的短路故障特征:火花放电电流在短路初期迅速上升,电流变化率会突然变化。通过检测短路故障后电路中故障电流的变化率,可以提前预测故障状态,在故障电流达到传统保护电流设定的保护阈值之前触发保护功能,并在短路故障初期切断输出电路。

本质安全型电源的等效模型

大功率本质安全电源由开关电源和本质安全保护电路组成。在开关电源部分,由电流控制的脉宽调制芯片UC3842控制场效应管开关的通断时间比,以保证输入电压在90 V至265 V之间变化时DC输出稳定..本质安全保护电路根据故障电流的变化率限制火花放电的能量。

大功率本质安全型电源总体方案

基准格式

,徐春雨,田,,等.基于故障电流变化率的大功率本质安全型电源设计[J].工业与采矿自动化,2021,47 (2): 6-12。

乾康,徐春雨,田木雪,等。基于故障电流变化率的大功率本质安全型电源设计[J]。工业与矿山自动化,2021,47(2):6-12。

作者联系信息

乾康(1994-),男,山西太原人,硕士学位,主要研究方向为矿用本质安全电源和电力电子技术,电子邮箱:[email protected]

责任编辑联系方式

胡贤,电子邮件:[email protected]

基于故障电流变化率的大功率本质安全电源设计

基于故障电流变化率的大功率本质安全电源设计

[作者] 1,2,徐春雨1,2,田1,2,宋1,2[作者]1,2,徐春雨1,2,田1,2,宋1,2[作者所在机构]1。太原理工大学是一个矿业智能电器的技术国家。太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西重点实验室,山西太原030024[单位] 1。国家&省矿业智能电器技术联合工程实验室,太原理工大学,太原030024;2.太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西重点实验室,太原030024

文摘:针对现有本质安全电源输出功率低、保护效果差、动态响应速度慢的问题,设计了一种基于故障电流变化率的大功率本质安全电源。本质安全型电源相当于潜在电容(EC)电路,分析了EC电路的短路故障特性:短路初期火花放电电流迅速上升,电流变化率会突然变化。通过检测短路故障后电路中故障电流的变化率,可以提前预测故障状态,在故障电流达到传统电流保护方法设定的保护阈值之前触发保护功能,并在短路故障初期切断输出电路,提高本质安全型电源的输出功率。大功率本质安全电源由开关电源和本质安全保护电路两部分组成。开关电源采用反激式转换结构,其控制电路以UC3842为核心,反馈电路以光耦和三端稳压器TL431为核心;本质安全型保护电路基于故障电流的变化率限制火花放电的能量,主要包括故障检测电路、比较电路、自恢复电路、软启动电路和驱动电路。本安电源样机的性能测试结果表明,当交流输入电压在90v ~ 265V之间波动时,本安电源的功率因数不小于0.96,输出DC电压纹波在20 mV以内,功率效率在85%以上。短路试验结果表明,本安电源短路故障后的瞬态输出能量为65 μJ,满足设计要求。【摘要】为了解决现有本质安全型电源输出功率低、保护效果差、动态响应速度慢的问题,设计了一种基于故障电流变化率的大功率本质安全型电源。本质安全型电源相当于一个E C电路,分析EC电路的短路故障特征为:火花放电电流在短路初期迅速上升,电流变化率突变。通过检测短路故障后电路中故障电流的变化率值,能够提前预测故障状态,在故障电流达到常规电流保护方法设定的保护阈值之前触发保护功能,并在短路故障的初始阶段切断输出电路,从而进一步提高本安电源的输出功率。大功率本质安全电源包括开关电源和本质安全保护电路两部分。开关电源采用反激式转换器结构。控制电路的核心是UC3842,反馈电路的核心是光耦和三端稳压器TL431。本安保护电路根据故障电流的变化率限制火花放电的能量,主要包括故障检测电路、比较电路、自恢复电路、软启动电路和驱动电路。本安电源样机的性能测试结果表明,当交流输入电压在90 ~ 265V范围内波动,输出DC电压纹波在20 mV以内,电源效率在85%以上时,本安电源的功率因数不小于0.96。短路试验结果表明,本安电源短路故障后的瞬态输出能量为65 μJ,满足设计要求。

【关键词】大功率本质安全型电源;故障电流的变化率;潜在电容;开关电源;本质安全保护电路;反激变换;EC电路【关键词】大功率本质安全型电源;故障电流变化率;潜在电容;开关电源;本质安全保护电路;反激变换器;电子控制电路

[基金项目]国家自然科学基金(51577123)

提供的信息:胡贤图形编辑:张炬

审计对象:王晖

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