基于STM32矿用本安电源的研究设计
发布时间:2018-05-03 05:23
本文选题:本质安全 + 电气隔离 ; 参考:《西安科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着矿下本质安全型电气设备的广泛应用,矿用本安电源的需求越来越大。根据GB3836.1-2010、GB3836.4-2010要求,本课题基于STM32、单端反激变换器,设计了12V/1.5A矿用本安不间断供电电源。其具备工作稳定、体积较小、电气隔离、本安输出等特点,能为矿用电气设备提供工作电压。本文主要工作如下:(1)从爆炸性试验方面分析研究了IEC火花试验工作原理,推导出设计本安电路保护时间的合理范围;从非爆炸理论研究方面分析研究了电路火花放电特性,在感性电路中推导出自然放电模式下最大放电能量趋近(?)EITn,虽然偏大但误差极小。在容性电路中电流截止保护模式下,推导出截止保护时间Td在TdRC和TdRC范围内与火花放电能量的变化关系。(2)依据国标GB3836.1-2010要求对矿用本安电源进行了总体设计,研究设计了一款单端反激变压器,并基于单端反激变压器设计了AC/DC、DC/DC BOOST-BUCK电路,实现了较大范围的交流输入、输入输出电气隔离,直流稳定输出。(3)双重过压过流保护电路的设计和防爆箱的设计使用,最终实现了12V/1.5A本安输出。设计了电路电流截止保护模式,把截止保护时间控制到了2us之内,同时建立数学模型,利用MATLAB仿真分析得出与自然放电模式相比截止保护模式更好的限制了电路火花放电能量。(4)基于STM32、LTC6803-3等设计了镍氢电池管理系统,实现了对电池组充放电控制、单体电池电压均衡控制、温度控制等。通过该系统解决了单体电池在充放电过程中过充、过放、电温度过高等问题提高了备用电源的安全性。
[Abstract]:With the wide application of the intrinsically safe electrical equipment under the mine, the demand of the safety power supply for the mine is increasing. According to GB3836.1-2010GB 3836.4-2010, based on STM32, single-ended flyback converter, the 12V/1.5A mine intrinsically safe uninterruptible power supply is designed. It has the characteristics of stable work, small size, electrical isolation, intrinsic safety output, etc. It can provide working voltage for mine electrical equipment. The main work of this paper is as follows: (1) the working principle of IEC spark test is analyzed and studied from the aspect of explosive test, and the reasonable range of protection time for designing intrinsically safe circuit is deduced, and the characteristics of circuit spark discharge are analyzed and studied from the aspect of non-explosive theory. In the inductive circuit, the maximum discharge energy approaches EITN in the natural discharge mode, although the error is very small. Under the current cutoff protection mode in capacitive circuit, the relationship between cutoff protection time TD and spark discharge energy in the range of TdRC and TdRC is deduced. A single-terminal flyback transformer is designed, and AC / DC / DC BOOST-BUCK circuit based on single-terminal flyback transformer is designed. The AC / DC / DC / DC circuit has a wide range of AC input, input and output electrical isolation. The design of the double overvoltage overcurrent protection circuit and the design and use of the explosion-proof box finally realize the 12V/1.5A intrinsically safe output. The circuit current cutoff protection mode is designed, and the cut-off protection time is controlled within 2us. At the same time, the mathematical model is established. MATLAB simulation analysis shows that the cutoff protection mode limits the spark discharge energy of the circuit better than the natural discharge mode. Based on STM32 / LTC6803-3, the management system of Ni-MH battery is designed, and the battery charge and discharge control is realized. Single cell voltage equalization control, temperature control, etc. The system solves the problems of overcharge, overdischarge and high electric temperature in the charging and discharging process of the single cell, which improves the safety of the backup power supply.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD611.5;TN86
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,本文编号:1837171
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