CN205595886U - 一种矿用不间断电源 - Google Patents

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王利岗
张元生
余乐文
陆得盛
王治宇
袁本胜
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    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems

Abstract

本实用新型公开了一种矿用不间断电源，包括：空气开关、浪涌保护器、380V～220V低功率变压器、具有UPS功能的小型开关电源、后备电池、交流电供电状态/电池低压状态指示器以及直流/交流逆变器；其中：空气开关、浪涌保护器、380V～220V低功率变压器以及具有UPS功能的小型开关电源依次连接；所述具有UPS功能的小型开关电源还分别连接后备电池、交流电供电状态/电池低压状态指示器以及直流/交流逆变器。该矿用不间断电源尤其是适合井下安全监测系统等低功率精密电子设备使用的不间断电源，具有短路保护、浪涌保护、低功率交直流后备、耐井下供电波动(电压和频率的输入范围宽)、输入输出隔离等功能。

Description

一种矿用不间断电源
技术领域
本实用新型涉及矿山技术领域，尤其涉及一种矿用不间断电源。
背景技术
矿山井下大量的高功率用电设备启停时会造成井下电网电压波动，造成井下安全监测设备等精密电子设备欠压或超压而导致设备损坏。另外，由于井下电网供电的频率波动频繁、供电成分中含有较多的高频谐波、局部断电现象多发，这些都会导致井下安全监测设备设施的供电失败或设备损坏，不利于井下安全监测设备等稳定可靠供电。
目前主要有如下两种方案：
1)将井上使用的UPS/EPS加以防护封装后在井下直接应用。然而，此类方案存在电压输入范围不够宽、耐电压波动性能差等问题，在井下使用的故障率很高。此外井下安全监测设备属于低功耗电子设备，普通UPS/EPS的功率一般在1KVA以上，使用这些供电设备给井下安全监测设备使用，电源利用率较低，而且这类供电设备一般都有散热风扇，很容易吸入井下的各种粉尘，使用一段时间后，会使风扇轴承润滑失效而损坏，进一步影响设备散热，导致整体设备损坏；还有些粉尘含有导电金属成分，会附着在电路板上引起短路，直接损坏供电系统电路。
2)在用电设备或者用电设备的不间断电源前加一个稳压电源，输出一个稳定的电压给后级设备。然而，此类方案仍然存在问题：首先，稳压电源的原理是使用稳压元器件实现平抑电压波动，适合城乡民用供电使用，而井下工业供电波动频繁且杂散突波成分较多，现有稳压电源的稳压元件很难应付，经常出现不能承受电压波动、完全过滤杂散突波或谐波成分而导致稳压元件损坏；其次，现有稳压电源功率一般在500VA以上，也需要使用风冷系统进行散热，在井下环境使用很容易损坏；再次，现有稳压电源一般设置的输入范围不够宽，井下供电波动很容易超出现有稳压电源的输入范围，此时稳压电源一般会自动保护而停止对外输出，直到井下电网供电重新回到稳压电源能够工作的范围内才重新开启对外输出，而保护这段时间对外供电是中断的；再者，矿山常用的稳压器往往功率很大，用于井下安全监测这类低功耗甚至微功耗应用明显是不恰当的，而目前市场上鲜有针对此类低功耗应用的专用低功率稳压器。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种矿用不间断电源，尤其是适合井下安全监测系统等低功率精密电子设备使用的不间断电源，具有短路保护、浪涌保护、低功率交直流后备、耐井下供电波动(电压和频率的输入范围宽)、输入输出隔离等功能。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种矿用不间断电源，包括：空气开关、浪涌保护器、380V～220V低功率变压器、具有UPS功能的小型开关电源、后备电池、交流电供电状态/电池低压状态指示器以及直流/交流逆变器；其中：
空气开关、浪涌保护器、380V～220V低功率变压器以及具有UPS功能的小型开关电源依次连接；所述具有UPS功能的小型开关电源还分别连接后备电池、交流电供电状态/电池低压状态指示器以及直流/交流逆变器。
进一步的，所述空气开关的输入端接矿山工业380V交流供电。
进一步的，所述具有UPS功能的小型开关电源与后备电池的连接端口输出13.8V/27.6V充电电压。
进一步的，所述具有UPS功能的小型开关电源与直流/交流逆变器的连接端口输出12V/24V直流电。
进一步的，所述具有UPS功能的小型开关电源还具有一用于输出12V/24V直流电的端口与井下直流用电设备相连。
进一步的，所述直流/交流逆变器的220V/50Hz交流电输出端口与井下交流用电设备相连。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，针对井下供电电压波动范围大，现有电源处理手段不能适用井下井下安全监测等需要低功率、高稳定供电需求的问题，通过短路保护、浪涌保护、降压变压、低功率后备电源直流转换、低功率交流逆变等技术手段，打造出一个适应以上要求的新型矿用不间断电源，为此类井下电力供应提供了一个优选的电源处理和供应解决方案。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种矿用不间断电源的示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
图1为本实用新型实施例提供的一种矿用不间断电源的示意图。如图1所述，其主要包括：空气开关、浪涌保护器、380V～220V低功率变压器、具有UPS功能的小型开关电源、后备电池、交流电供电状态/电池低压状态指示器以及直流/交流逆变器；其中：
空气开关、浪涌保护器、380V～220V低功率变压器以及具有UPS功能的小型开关电源依次连接；所述具有UPS功能的小型开关电源还分别连接后备电池、交流电供电状态/电池低压状态指示器以及直流/交流逆变器。
本实施例中，所述空气开关的输入端接矿山工业380V交流供电。
本实施例中，所述具有UPS功能的小型开关电源与后备电池的连接端口输出13.8V/27.6V充电电压。
本实施例中，所述具有UPS功能的小型开关电源与直流/交流逆变器的连接端口输出12V/24V直流电。
本实施例中，所述具有UPS功能的小型开关电源还具有一用于输出12V/24V直流电的端口与井下直流用电设备相连。
本实施例中，所述直流/交流逆变器的220V/50Hz交流电输出端口与井下交流用电设备相连。
为了便于理解，下面针对上述矿用不间断电源的工作原理进行说明。
首先，矿山工业380V交流供电输入接空气开关，在后级发生短路等大电流回路情况时迅速掉闸切断供电输入，实现短路保护；空气开关并接380V交流浪涌保护器，浪涌保护器接地，在电源浪涌出现时迅速将浪涌电流导入大地，防止浪涌电流破坏后级电路，实现浪涌保护；浪涌保护器后接一个低功率的380V～220V变压器绕组(200W以下)，将矿山供来的380V交流电降压和输入输出变压器隔离。
GB/T 12325-2008《电能质量/供电电压偏差》中规定：a、35千伏及以上电压供电的,电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的±10％；b、10千伏及以下三相供电的,电压允许偏差为额定电压的±7％；c、220伏单相供电的，电压允许偏差为额定电压的+7％、-10％。380V适用于规定b，即353V～407V，但有的矿山实际上远超出这个范围，极端情况下的波动范围高达240V-456V变成220V交流电(以380V输入电压极端波动范围240V-456V计算，变压后的电压约139V～264V)。
变压器后接具有UPS功能的小型开关电源，该电源的电压输入范围可达90V～264VAC，频率范围47～63Hz，能够有效应对矿山电压/频率波动，且具有交流供电状态指示、电池低压状态指示以及上述报警信号的侦测输出功能，具有UPS功能的小型开关电源电池接线端输出13.8V/27.6V充电电压，可根据使用环境、选择不同类型、容量的后备蓄电池，具有UPS功能的小型开关电源能够在有前级交流电输入的情况下控制对电池进行充电，前级交流电掉电后，具有UPS功能的小型开关电源能够自动切换到电池供电状态，将电池后备电力转换并供给直流输出。具有UPS功能的小型开关电源能够输出12V/24V直流电，可直接供井下低功率直流用电设备使用，同时，直流输出端并接一个直流/交流逆变器，能够将输出的12V/24V直流电逆变成220V/50Hz的交流电，供井下低功率交流用电设备使用。至此，直流供电和交流供电都实现了井下安全监测用电设备等精密电子设备的标准、稳定、灵活、可靠不间断电力供应。
本实施例的上述方案，针对井下供电电压波动范围大，现有电源处理手段不能适用井下井下安全监测等需要低功率、高稳定供电需求的问题，通过短路保护、浪涌保护、降压变压、低功率后备电源直流转换、低功率交流逆变等技术手段，打造出一个适应以上要求的新型矿用不间断电源，为此类井下电力供应提供了一个优选的电源处理和供应解决方案。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种矿用不间断电源，其特征在于，包括：空气开关、浪涌保护器、380V～220V低功率变压器、具有UPS功能的小型开关电源、后备电池、交流电供电状态/电池低压状态指示器以及直流/交流逆变器；其中：
空气开关、浪涌保护器、380V～220V低功率变压器以及具有UPS功能的小型开关电源依次连接；所述具有UPS功能的小型开关电源还分别连接后备电池、交流电供电状态/电池低压状态指示器以及直流/交流逆变器。
2.根据权利要求1所述的一种矿用不间断电源，其特征在于，所述空气开关的输入端接矿山工业380V交流供电。
3.根据权利要求1所述的一种矿用不间断电源，其特征在于，所述具有UPS功能的小型开关电源与后备电池的连接端口输出13.8V/27.6V充电电压。
4.根据权利要求1所述的一种矿用不间断电源，其特征在于，所述具有UPS功能的小型开关电源与直流/交流逆变器的连接端口输出12V/24V直流电。
5.根据权利要求1所述的一种矿用不间断电源，其特征在于，所述具有UPS功能的小型开关电源还具有一用于输出12V/24V直流电的端口与井下直流用电设备相连。
6.根据权利要求1所述的一种矿用不间断电源，其特征在于，所述直流/交流逆变器的220V/50Hz交流电输出端口与井下交流用电设备相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109613968A (zh) * 2018-12-06 2019-04-12 华东计算技术研究所（中国电子科技集团公司第三十二研究所） 带短路保护的电源冗余输出电路

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