礦用多路輸出本質(zhì)安全型兩級變換器研究.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)用越來越廣泛。電源作為電氣設(shè)備的供能核心,對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高,使得普通變換器開關(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電壓輸出,如5V、12V、18V等?；诖?本文設(shè)計了一種兩級變換

2、器,前級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,后級采用閉環(huán)Buck調(diào)節(jié)器解決了多路輸出交叉調(diào)整率差的問題,因此對具有多路輸出功能的輸出本質(zhì)安全型兩級開關(guān)變換器進行研究具有很大的實際意義。
　　首先,對輸出本質(zhì)安全型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)及保護方式的分類進行介紹,通過分析比較其各自特點,對輸出本質(zhì)安全型兩級變換器的結(jié)構(gòu)及保護方式進行選擇。再對兩級變換器的工作原理進行分析,重點推導前級三電平反激變換器在整個工作范圍內(nèi)工作模式、

3、占空比和初級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、占空比和初級電感峰值電流隨輸入電壓、輸出電流的變化規(guī)律。通過仿真驗證理論分析的正確性。
　　然后,對多路輸出的兩級變換器的穩(wěn)定性進行分析,通過對前級三電平反激變換器和后級 Buck變換器建立小信號模型并進行計算來驗證是否能穩(wěn)定工作。結(jié)合提高本質(zhì)安全性能的措施,對該新型輸出本質(zhì)安全型變換器進行設(shè)計,包括主電路、控制電路和輸出截止型保護電路的設(shè)計,并對設(shè)計過程進行了詳細的敘