CN202749892U - 一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，克服目前矿用隔爆兼本质安全型直流电源类产品无法实现电源的智能化管理和监测的缺陷，该电源中：AC/DC变换电路接入交流电并变换为直流电后传输给DC-DC隔离电路、蓄电池及充放电电路以及第一输出电路；第一输出电路接入直流输入后产生第一本安输出；DC-DC隔离电路将直流电传输给第二输出电路，第二输出电路根据直流输入产生第二本安输出；第一处理器与蓄电池及充放电电路、第一输出电路、第二处理器以及通信接口相耦合，第二处理器与第二输出电路相耦合。本实用新型适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下、露天煤矿、选煤厂等工作场所。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源，尤其涉及一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源。
背景技术
目前，矿用隔爆兼本质安全型直流电源类产品仅仅能实现简单的交流输入，直流输出和不间断功能，无法实现电源的智能化管理和监测。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服目前矿用隔爆兼本质安全型直流电源类产品无法实现电源的智能化管理和监测的缺陷。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，包括交流/直流变换电路(11)、直流-直流隔离电路(12)、蓄电池及充放电电路(13)、第一输出电路(14)、第二输出电路(15)、第一处理器(16)、第二处理器(17)以及通信接口(18)，其中：
所述交流/直流变换电路(11)接入交流电并将交流电变换为直流电后，传输给所述直流-直流隔离电路(12)、蓄电池及充放电电路(13)以及第一输出电路(14)；
所述第一输出电路(14)接入所述交流/直流变换电路(11)的直流输入后，产生第一本安输出；
所述直流-直流隔离电路(12)将所述交流/直流变换电路(11)输入的直流电传输给所述第二输出电路(15)，所述第二输出电路(15)根据所述直流-直流隔离电路(12)的直流输入后，产生第二本安输出；
所述第一处理器(16)与所述蓄电池及充放电电路(13)、第一输出电路(14)、第二处理器(17)以及通信接口(18)相耦合，所述第二处理器(17)与所述第二输出电路(15)相耦合。
优选地，该电源包括：
变压器(21)，接入交流电并进行变压后传输给所述交流/直流变换电路(11)。
优选地，该电源包括：
第二保护电路(23)，耦合在所述第二输出电路(15)和第二处理器(17)之间，对所述第二输出电路(15)输出的第二本安输出提供过流过压的安全保护。
优选地，所述第二输出电路(15)包括：
串联的一级稳压集成电路(31)和二级稳压集成电路(32)。
优选地，所述第二保护电路(23)包括一级过流保护电路(41)、二级过流保护电路(42)、电流采样电路(43)、一级过压保护电路(44)以及二级过压保护电路(45)，其中：
所述一级稳压集成电路(31)的输入端连接所述直流-直流隔离电路(12)的第一输出端，第一输出端连接所述直流-直流隔离电路(12)的第二输出端，第二输出端连接所述二级稳压集成电路(32)的输入端；
所述二级稳压集成电路(32)的第一输出端连接所述直流-直流隔离电路(12)的第二输出端；
所述电流采样电路(43)连接所述直流-直流隔离电路(12)的第二输出端；
所述一级过流保护电路(41)连接在所述电流采样电路(43)的采样输出端以及所述一级稳压集成电路(31)第一输出端之间，所述二级过流保护电路(42)连接在所述电流采样电路(43)的采样输出端以及所述二级稳压集成电路(32)第一输出端之间；
所述一级过压保护电路(44)以及所述二级过压保护电路(45)并联在所述二级稳压集成电路(32)的第二输出端与所述电流采样电路(43)之间。
优选地，该电源包括：
第一保护电路(22)，耦合在所述第一输出电路(14)和第一处理器(16)之间，对所述第一输出电路(14)输出的第一本安输出提供过流过压的安全保护。
优选地，所述第一输出电路(14)包括：
串联的一级稳压集成电路(31)和二级稳压集成电路(32)。
优选地，所述第一保护电路(22)包括一级过流保护电路(41)、二级过流保护电路(42)、电流采样电路(43)、一级过压保护电路(44)以及二级过压保护电路(45)，其中：
所述一级稳压集成电路(31)的输入端连接所述交流/直流转换电路(11)的第一输出端，第一输出端连接所述交流/直流转换电路(11)的第二输出端，第二输出端连接所述二级稳压集成电路(32)的输入端；
所述二级稳压集成电路(32)的第一输出端连接所述交流/直流转换电路(11)的第二输出端；
所述电流采样电路(43)连接所述交流/直流转换电路(11)的第二输出端；
所述一级过流保护电路(41)连接在所述电流采样电路(43)的采样输出端以及所述一级稳压集成电路(31)第一输出端之间，所述二级过流保护电路(42)连接在所述电流采样电路(43)的采样输出端以及所述二级稳压集成电路(32)第一输出端之间；
所述一级过压保护电路(44)以及所述二级过压保护电路(45)并联在所述二级稳压集成电路(32)的第二输出端与所述电流采样电路(43)之间。
优选地，该电源包括：
与第一处理器(16)相连的显示屏(24)。
优选地，所述蓄电池及充放电电路(13)主要包括蓄电池(51)、充放电管理电路(52)、电量采集与信号调理电路(53)以及控制电路(54)，其中：
所述充放电管理电路(52)接入所述AC/DC转换电路(11)的输入，连接在所述蓄电池(51)两端；所述电量采集与信号调理电路(53)将所述蓄电池(51)端压进行分压、调理后输入给所述第一处理器(16)；所述控制电路(54)接受所述第一处理器(16)的驱动切断所述蓄电池(51)的输出电路。
与现有技术相比，本实用新型的实施例能满足多功能的需要，在不同电压交流电的输入情况下都可以使用。本实用新型的实施例实现两路本安直流隔离输出，且自带显示屏，在运行过程中可实时本地显示当前两路本安输出的电压参数、电流参数、当前供电状态(交流供电还是备用电池供电)、电池供电情况下的当前电量等信息。本实用新型的实施例设置有通信接口，可实时将当前运行状态信息向上位机或者分站等监控设备上报。本实用新型的实施例可以通过显示屏与通信接口，实现对本电源的现场与远程的双重智能监控。本实用新型的实施例，具有一路交流电断电继电器输出功能。本实用新型的实施例适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下、露天煤矿、选煤厂等工作场所，用于向重要的现场本质安全型用电设备提供本安电源以及向通信分站等要求不间断供电的隔爆型设备提供不间断的直流稳压电源。
附图说明
图1为本实用新型实施例的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源的原理构造示意图。
图2为本实用新型实施例的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源中的两个输出电路及相应的保护电路的原理构造示意图。
图3为本实用新型实施例的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源中的蓄电池及充放电电路的原理构造示意图。
图4为本实用新型实施例的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源中的两个处理器及其与通信接口之间的连接关系原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。
如图1所示，本实用新型实施例的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源主要包括交流(AC)/直流(DC)变换电路11、DC-DC隔离电路12、蓄电池及充放电电路13、第一输出电路14、第二输出电路15、第一处理器16、第二处理器17以及通信接口18。
AC/DC变换电路11与DC-DC隔离电路12、蓄电池及充放电电路13以及第一输出电路14相连，接入交流电并将交流电变换为直流电后，传输给DC-DC隔离电路12、蓄电池及充放电电路13以及第一输出电路14。
第一输出电路14接入AC/DC变换电路11的直流输入后，产生第一本安输出。
DC-DC隔离电路12与第二输出电路15相连，将AC/DC变换电路11输入的直流电传输给第二输出电路15。第二输出电路15根据DC-DC隔离电路12的直流输入后，产生第二本安输出。DC-DC隔离电路12实现了第一本安输出和第二本安输出的隔离。
第一处理器16与蓄电池及充放电电路13、第一输出电路14、第二处理器17以及通信接口18相耦合(直接或者间接地连接)，第二处理器17与第一处理器16及第二输出电路15相耦合。
本实用新型的实施例中，通信接口18选用的是485接口。
如图1所示，本实用新型的实施例包括变压器21，与AC/DC变换电路11相连，接入交流电并进行变压后传输给AC/DC变换电路11。
如图1所示，本实用新型的实施例，包括第一保护电路22，耦合在第一输出电路14和第一处理器16之间。第一保护电路22对第一输出电路14输出的第一本安输出提供过流过压的安全保护。第一输出电路14产生的第一本安输出经过第一保护电路22的过流过压保护后向外输出。
如图1所示，本实用新型的实施例，包括第二保护电路23，耦合在第二输出电路15和第二处理器17之间。第二保护电路对第二输出电路15输出的第二本安输出提供过流过压的安全保护。第二输出电路15产生的第二本安输出经过第二保护电路23的过流过压保护后向外输出。
本实用新型的实施例中，第一保护电路22和第二保护电路23，可以是双重过流过压保护电路。
如图1所示，本实用新型的实施例，包括与第一处理器16相连的显示屏24。本实用新型的实施例中，显示屏24可以是液晶显示屏。
本实用新型的实施例中，AC/DC变换电路11直接接入的第一电压为127伏(V)交流电，变压器21接入的第二电压为660V交流电。本实用新型的实施例中，第一本安输出为12V，第二本安输出为18V。
本发明的实施例中，输入AC/DC转换电路11的交流电经AC/DC转换电路11后转换变为24.5V左右的直流电压，传输给第一输出电路14，第一输出电路14降压至12V作为前述第一本安输出；AC/DC转换电路11的另一路输出经过宽范围输入DC-DC隔离电路12后输出为24V直流电压，而后经第二输出电路15降压至18V作为前述第二本安输出。
如图2所示，本发明实施例中，第二输出电路15包含串联的一级稳压集成电路31和二级稳压集成电路32。
AC/DC转换电路11包含第一输出端和第二输出端，分别连接DC-DC隔离电路12的第一输入端和第二输入端。DC-DC隔离电路12的第一输出端上串联连接一级稳压集成电路31和二级稳压集成电路32。
如图2所示，提供双重过流过压保护的第二保护电路23包括一级过流保护电路41、二级过流保护电路42、电流采样电路43、一级过压保护电路44以及二级过压保护电路45。
一级稳压集成电路31和二级稳压集成电路32各自包含一个输入端和两个输出端。一级稳压集成电路31的输入端连接DC-DC隔离电路12的第一输出端，一级稳压集成电路31的第一输出端连接DC-DC隔离电路12的第二输出端，一级稳压集成电路31的第二输出端连接二级稳压集成电路32的输入端。二级稳压集成电路32的第一输出端也连接DC-DC隔离电路12的第二输出端。
电流采样电路43连接在DC-DC隔离电路12的第二输出端上。
一级过流保护电路41连接在电流采样电路43的采样输出端以及一级稳压集成电路31第一输出端之间，二级过流保护电路42连接在电流采样电路43的采样输出端以及二级稳压集成电路32第一输出端之间。
一级过压保护电路44以及二级过压保护电路45并联在二级稳压集成电路32的第二输出端与电流采样电路43之间。
本发明实施例中，第一输出电路14也包含串联的如图2所示的一级稳压集成电路31和二级稳压集成电路32。提供双重过流过压保护的第一保护电路22也包含如图2所示的一级过流保护电路41、二级过流保护电路42、电流采样电路43、一级过压保护电路44以及二级过压保护电路45等。
第一输出电路14中的一级稳压集成电路31和二级稳压集成电路32串联在一起后，连接在AC/DC转换电路的其中一个输出端上。第一保护电路22耦合在第一输出电路14和第一处理器16之间，对第一输出电路14输出的第一本安输出提供过流过压的安全保护。
第一保护电路22中，一级稳压集成电路31的输入端连接交流/直流转换电路11的第一输出端，第一输出端连接交流/直流转换电路11的第二输出端，第二输出端连接二级稳压集成电路32的输入端。二级稳压集成电路32的第一输出端连接交流/直流转换电路11的第二输出端。
电流采样电路43连接交流/直流转换电路11的第二输出端。
一级过流保护电路41连接在电流采样电路43的采样输出端以及一级稳压集成电路31第一输出端之间，二级过流保护电路42连接在电流采样电路43的采样输出端以及二级稳压集成电路32第一输出端之间。
一级过压保护电路44以及二级过压保护电路45并联在二级稳压集成电路32的第二输出端与电流采样电路43之间。
本实用新型的实施例中，本安性能所需的两级过压保护均由稳压管与MOS管组合构成。当本安输出电压大于稳压管稳压值时，稳压管击穿驱动MOS管导通，使得输出接近短路，迫使输出电压下降，起到了过压保护作用。
本实用新型的实施例中，本安性能所需的两级过流保护通过两路相互独立的比较器电路来实现。两个比较器输出分别控制两级稳压集成电路的调整脚。每个比较器的同相输入端的输入电压由本安输出电压经电阻分压后得到，比较器的反相输入端的输入电压为电流采样电路43的端压。随着电源输出电流增大，电流采样电路43的端压增大，当其大于输出分压电阻分压值时，两级比较器同时输出低电平，使得与两级比较器相连的两级稳压集成电路的调整脚均强制变为低电平，立即关断稳压集成电路的输出，电源输出变为零，起到了双重的过流、短路保护作用。
如图3所示，蓄电池及充放电电路13主要包括蓄电池51、充放电管理电路52、电量采集与信号调理电路53以及控制电路54。
充放电管理电路52连接AC/DC转换电路11，还连接蓄电池51、电量采集与信号调理电路53、控制电路54以及第一处理器16。
充放电管理电路52接入AC/DC转换电路11的输入后，连接在蓄电池51两端，可以为蓄电池51进行充电。电量采集与信号调理电路53将蓄电池51端压进行分压、调理后输入给第一处理器16，与第一处理器16相连的通信接口18上报蓄电池51的电量等信息。蓄电池51的电量等信息也可以通过与第一处理器16相连的显示屏24进行显示。
正常工作状态下，第一处理器16通过控制充放电管理电路52使蓄电池51一直处于浮充状态，且蓄电池51与12V本安电路、18V本安电路均直接连接。在交流电断电后，蓄电池51无需任何切换时间就可立即给两路本安输出电路进行供电。外部交流电断电后，AC/DC转换电路11无输出，充放电管理电路52将断电信息送入第一处理器16，第一处理器16控制给出一路DO输出。当蓄电池51的电量低于预设值后，电量采集与信号调理电路53将电量低的信号上报给第一处理器16，第一处理器16驱动控制电路54将蓄电池51输出电路切断，防止过放，起到保护蓄电池51的作用。
本实用新型的实施例中，AC/DC转换电路11输出电压为DC25.2V，通过充放电管理电路52变为24.5V后连接至蓄电池51两端实现充电功能。
如图4所示，第二处理器17采集第二输出电路15的电压与电流信息，并通过其通用异步接收/发送装置UART1口将采集到的信息经隔离器件传送到第一处理器16的UART2口。第一处理器16将第二处理器17送来的第二本安输出的信息与自身采集到的第一输出电路14的信息、蓄电池电量信息、供电情况信息等一并通过UART1口经通信接口18传送至电源外部的监控设备。另外，第一处理器16还负责与显示屏24进行通信，将整个电源运行状态信息全部通过画面的方式进行显示，方便现场观察。
本实用新型的实施例，各电路等组成部分均可以安装在一个防爆兼本质安全壳体中，提高整个装置的安全性，而且也方便移动。
本实用新型的实施例可以用在有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下，以对通信设备和监控监测设备进行供电。本实用新型的实施例带有备用电池，当交流主电源停止供电时，设备能够正常运行，保证煤矿井下通信和信息的传输稳定可靠。本实用新型的实施例具有液晶显示和通信功能，可实现现场人员与远程设备对电源运行状态信息的双重监控，解决了传统电源监控应用不方便的问题。
本实用新型的实施例可对矿井下使用的本质安全电源的实时运行状态进行有效监测，大大增强了电源的实用性和灵活性。本实用新型的实施例包含有隔离交流变压器，可以接入660伏(V)交流电压或者127V交流电压进行工作，适应多种应用场合。本实用新型的实施例可为煤矿井下各种设备提供可靠稳定的电源，可以实现12V与18V两路相互隔离的稳压本安输出。
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，包括交流/直流变换电路(11)、直流-直流隔离电路(12)、蓄电池及充放电电路(13)、第一输出电路(14)、第二输出电路(15)、第一处理器(16)、第二处理器(17)以及通信接口(18)，其中：
所述交流/直流变换电路(11)接入交流电并将交流电变换为直流电后，传输给所述直流-直流隔离电路(12)、蓄电池及充放电电路(13)以及第一输出电路(14)；
所述第一输出电路(14)接入所述交流/直流变换电路(11)的直流输入产生第一本安输出；
所述直流-直流隔离电路(12)将所述交流/直流变换电路(11)输入的直流电传输给所述第二输出电路(15)，所述第二输出电路(15)根据所述直流-直流隔离电路(12)的直流输入产生第二本安输出；
所述第一处理器(16)与所述蓄电池及充放电电路(13)、第一输出电路(14)、第二处理器(17)以及通信接口(18)相耦合，所述第二处理器(17)与所述第二输出电路(15)相耦合。
2.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，该电源包括：
变压器(21)，接入交流电并进行变压后传输给所述交流/直流变换电路(11)。
3.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，该电源包括：
第二保护电路(23)，耦合在所述第二输出电路(15)和第二处理器(17)之间，对所述第二输出电路(15)输出的第二本安输出提供过流过压的安全保护。
4.根据权利要求3所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，所述第二输出电路(15)包括：
串联的一级稳压集成电路(31)和二级稳压集成电路(32)。
5.根据权利要求4所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，所述第二保护电路(23)包括一级过流保护电路(41)、二级过流保护电路(42)、电流采样电路(43)、一级过压保护电路(44)以及二级过压保护电路(45)，其中：
所述一级稳压集成电路(31)的输入端连接所述直流-直流隔离电路(12)的第一输出端，第一输出端连接所述直流-直流隔离电路(12)的第二输出端，第二输出端连接所述二级稳压集成电路(32)的输入端；
所述二级稳压集成电路(32)的第一输出端连接所述直流-直流隔离电路(12)的第二输出端；
所述电流采样电路(43)连接所述直流-直流隔离电路(12)的第二输出端；
所述一级过流保护电路(41)连接在所述电流采样电路(43)的采样输出端以及所述一级稳压集成电路(31)第一输出端之间，所述二级过流保护电路(42)连接在所述电流采样电路(43)的采样输出端以及所述二级稳压集成电路(32)第一输出端之间；
所述一级过压保护电路(44)以及所述二级过压保护电路(45)并联在所述二级稳压集成电路(32)的第二输出端与所述电流采样电路(43)之间。
6.根据权利要求1或4所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，该电源包括：
第一保护电路(22)，耦合在所述第一输出电路(14)和第一处理器(16)之间，对所述第一输出电路(14)输出的第一本安输出提供过流过压的安全保护。
7.根据权利要求6所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，所述第一输出电路(14)包括：
串联的一级稳压集成电路(31)和二级稳压集成电路(32)。
8.根据权利要求7所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，所述第一保护电路(22)包括一级过流保护电路(41)、二级过流保护电路(42)、电流采样电路(43)、一级过压保护电路(44)以及二级过压保护电路(45)，其中：
所述一级稳压集成电路(31)的输入端连接所述交流/直流转换电路(11)的第一输出端，第一输出端连接所述交流/直流转换电路(11)的第二输出端，第二输出端连接所述二级稳压集成电路(32)的输入端；
所述二级稳压集成电路(32)的第一输出端连接所述交流/直流转换电路(11)的第二输出端；
所述电流采样电路(43)连接所述交流/直流转换电路(11)的第二输出端；
所述一级过流保护电路(41)连接在所述电流采样电路(43)的采样输出端以及所述一级稳压集成电路(31)第一输出端之间，所述二级过流保护电路(42)连接在所述电流采样电路(43)的采样输出端以及所述二级稳压集成电路(32)第一输出端之间；
所述一级过压保护电路(44)以及所述二级过压保护电路(45)并联在所述二级稳压集成电路(32)的第二输出端与所述电流采样电路(43)之间。
9.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，该电源包括：
与第一处理器(16)相连的显示屏(24)。
10.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断电源，其特征在于，所述蓄电池及充放电电路(13)主要包括蓄电池(51)、充放电管理电路(52)、电量采集与信号调理电路(53)以及控制电路(54)，其中：
所述充放电管理电路(52)接入所述AC/DC转换电路(11)的输入，连接在所述蓄电池(51)两端；所述电量采集与信号调理电路(53)将所述蓄电池(51)端压进行分压、调理后输入给所述第一处理器(16)；所述控制电路(54)接受所述第一处理器(16)的驱动切断所述蓄电池(51)的输出电路。
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| CN2012204150837U CN202749892U (zh) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | 一种矿用隔爆兼本质安全型不间断电源 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104201914A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-10 | 太原理工大学 | 一种矿用数字式本质安全输出电源 |
| CN105406584A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-03-16 | 赵晓玲 | 一种矿用井下不间断供电的电源管理系统 |
-
2012
- 2012-08-20 CN CN2012204150837U patent/CN202749892U/zh not_active Expired - Lifetime
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