[发明专利]矿用127V交流电源

说明书

技术领域

本发明涉及矿井电源设备，特别涉及一种矿用127V交流电源。

背景技术

在煤炭行业中，矿用127V交流电源一直是我国煤矿井下广泛使用的一种电源，而且在今后相当长的时期内，井下的照明、安全监控和信息采集都要依赖于127V交流电源。服务于照明、安全监控和信息采集的供电系统是煤炭安全生产生活的重要保证，传统矿用127V交流电源系统主要由转换电源、馈电线、分区开关、回流线等部分组成，转换电源多是由工频变压器串接保护和检测装置构成，其功能单一，非单位功率因数运行，体积庞大，防爆成本高，且电网电压的升高，跌落以及谐波均会在127V交流电源的输出侧电压中反映，同时由于变压器内阻的存在，使得传统127V交流电源的输出电压又随着负载的变化而变化，所有上述问题使得传统127V交流电源的输出电压质量较差。另外，传统127V交流电源系统由于没有配套相应储能系统，因此一旦供电网络故障断电，传统127V交流电源系统也不具备继续供电的能力。

煤矿127V交流电源网络上除了照明设备之外，还包括各种分区开关，瓦斯信号报警器，对讲装置和一系列传控装置等。由于传统变压器无法抑制电网的波动，一旦过压或者欠压，这些设备无法工作在额定状态之下。当主电网电压波动大，出现高压尖峰，尽管持续时间很短，但还是有足够能量损坏这些设备。同时，在向非线性负载供电时，大量的无功和谐波将被注入电网，严重污染电网。因此，一种既能消除电网波动影响又能够实现单位功率因数运行，且当电网故障断电后仍能维持一段时间稳定供电的127V交流电源，对提高煤矿安全和有效信息采集有着重要意义，而目前还没有这种电源产品出现。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，设计一种具有高电能质量、输出稳定、单位功率因数运行且在电网断电时仍能进行一段时间稳定供电的矿用127V交流电源。

为达到上述目的，本发明提供的矿用127V交流电源，包括交流接触器、电压互感器、电流互感器、整流电路、高频隔离DC/DC变换器、逆变电路和数字微处理器。外接交流电源经交流接触器接至整流电路，整流电路向高频隔离DC/DC变换器电路原边输入稳定直流电压。直流电压经过高频隔离DC/DC变换器后产生稳定隔离直流电压向储能模块和逆变电路供电，最后由逆变电路输出稳定交流127V电源。电压互感器接于高频隔离DC/DC变换器的副边及逆变电路的输出端，电流互感器接于逆变电路输出回路和交流接触器与整流电路之间，交流接触器、电压互感器、电流互感器分别与微处理器相连，高频隔离DC/DC变换器输出直流电压(U_d)和逆变电路交流输出电压(U_out)反馈接至数字微处理器，数字微处理器的控制信号分别接至交流接触器、整流电路和逆变电路。

本发明矿用127V交流电源，所述微处理器设有用于与上位机进行数据传输的RS232接口或CAN总线接口。

本发明矿用127V交流电源，所述整流电路由VIENNA整流器构成：

三开关VIENNA整流器：由可控电力电子开关器件(S_A、S_B、S_C)和续流二极管(VD)构成。

六开关VIENNA整流器：由六个电力电子开关器件(S_±A、S_±B、S_±C)和续流二极管(VD)构成。

本发明矿用127V交流电源，所述整流电路由三相PWM整流器构成：由六个电力电子开关器件(S₁-S₆)和续流二极管(VD)构成。

本发明矿用127V交流电源，所述数字微处理器设有CPU和与其相连的：

AD转换模块，用于将电压互感器和电流互感器的模拟信号转换为数字信号；

PWM驱动模块：用于向VIENNA整流器(三开关/六开关)或三相PWM整流器及逆变电路电力电子开关器件输出PWM触发信号；

保护模块，用于判断交流127V电源输出是否存过流、过压或欠压等异常状态，并输出控制信号关断PWM模块和交流接触器；

通信模块：用于将电压、电流和功率等信息上传至上位机，进行信息监测并读取上位机指令。

本发明矿用127V交流电源，所述高频隔离DC/DC变换器由M(M＝1，2，3…)个全控H桥和M(M＝1，2，3…)个二极管整流桥和高频变压器M级输入串联输出并联构成，能量单向流动。