隔爆兼本安直流稳压开关电源的研究

目前防爆直流电源多采用线性电源,效率低、动态范围窄且十分笨重,而开关电源却克服了这些缺点,成为防爆直流电源的发展方向。随着开关电源工作频率的提高,电源中的电感量越来越小,输出滤波电容成为影响电源本安输出的重要因素,根据本质安全电路理论,从负载端看开关电源属于容性电路。本文结合本质安全防爆直流开关电源的设计,研究了输出滤波电容对电源本质安全性能影响。主要工作如下: 1.从本质安全的角度出发,利用 IEC 火花试验装置研究了电容性电路闭合放电过程,对电容火花放电的电压、电流和能量的变化规律进行分析,建立了电容性电路火花放电的数学模型,得出电容短路放电释放能量主要集中在电极闭合初始阶段(即火花放电阶段)的结论。 2.研究了煤矿井下本质安全防爆直流电源的特点,详细阐述了本质安全防爆开关电源的设计思路,对开关电源中储能元件的保护方法进行了分析。 3.研究了本质安全电源与备用电源的多种连接方案,设计了一种隔爆兼本安直流开关电源系统(带有备用电源),将不间断供电、输出电压稳定与调节等功能集成在一个功率变换级上。详细给出了系统中各环节的基本原理、设计步骤和计算方法。进行了电路试验,试验结果证明了理论分析的正确性和设计的可行性。