本文關鍵詞：煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)不間斷應急電源的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前，國內煤礦基本都已安裝安全生產監(jiān)控系統(tǒng)和井下人員監(jiān)測定位系統(tǒng)，對煤礦的安全高效生產起到積極作用。但是當供電故障或井下發(fā)生事故時會引起一系列停電問題，此時監(jiān)測和定位系統(tǒng)因自備電源時間有限，無法長時間提供可靠的信息，各種氣體濃度、風速、負壓、主通風機/局部通風機開停、風筒狀態(tài)等主要監(jiān)控量無法獲得，對救援工作造成障礙，延誤最佳救援時機，增加人員傷亡。提高監(jiān)測及定位系統(tǒng)電源的供電可靠性是保證人員安全，確保煤礦安全高效生產的重要措施。 本課題為煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)地面中心站設計一款應急電源，當交流電源停電時，應急電源必需要保證中心站工作2小時以上，并且交流穩(wěn)壓電源需滿足AC220V/1000VA。系統(tǒng)采用串聯(lián)磷酸鐵鋰電池組作為安監(jiān)系統(tǒng)應急電源的電能儲備，電池組直流電壓經單相全橋逆變電路輸出穩(wěn)定可靠的交流電，并且確保市電中斷時，應急電源無延遲切換，以保證安監(jiān)系統(tǒng)的不間斷供電。本文全面探討了應急電源中的各個環(huán)節(jié)，其中蓄電池組逆變生成交流電環(huán)節(jié)作為核心部分得到了深入研究。 首先，介紹了應急電源的系統(tǒng)結構和整體設計方案，詳細闡述了逆變器的硬件設計，主電路采用單相全橋型拓撲結構，IGBT驅動采用集成模塊式驅動電路，利用SPWM逆變技術，應用增量式PI調節(jié)器實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出調節(jié)，給出了濾波器中電感設計方法。其次，，在調研電池充電方式及電池管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎上，針對本課題，研究了磷酸鐵鋰電池組的構成形式及充電方式，對充電控制系統(tǒng)方案及具體硬件實現(xiàn)做了詳細的介紹；設計了以MAX11068、C8051F340為核心的電池管理系統(tǒng)，對系統(tǒng)框架及內部組成做了詳細的介紹。然后，研究了基于DSP TMS320F2812的逆變器控制方案，分析了各功能模塊的軟硬件設計；最后對整體研究工作進行了試驗驗證，基本滿足各性能要求。
【關鍵詞】：應急電源 全橋逆變 充電控制 SPWM TMS320F2812
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD76
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 應急電源簡述9-10
• 1.3 電池充電方式介紹10-11
• 1.4 電池管理系統(tǒng)簡介及發(fā)展11-12
• 1.5 本課題研究的主要內容12-14
• 第二章 應急電源的整體研究與設計14-30
• 2.1 應急電源系統(tǒng)結構及工作原理14-15
• 2.2 應急電源系統(tǒng)主電路設計15-28
• 2.2.1 逆變器主電路拓撲結構的選擇15-17
• 2.2.2 逆變系統(tǒng)主電路硬件組成17-22
• 2.2.3 輸出濾波器的設計22-27
• 2.2.4 切換電路27-28
• 2.3 本章小結28-30
• 第三章 充電系統(tǒng)及電池管理系統(tǒng)的設計30-44
• 3.1 充電系統(tǒng)的總體設計30-35
• 3.1.1 蓄電池組設計及充電方式的選擇30-32
• 3.1.2 充電系統(tǒng)控制方案32-33
• 3.1.3 充電控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)33-35
• 3.2 電池管理系統(tǒng)的設計35-43
• 3.2.1 基于 MAX11068 的電池電壓監(jiān)測系統(tǒng)及均衡系統(tǒng)36-40
• 3.2.2 C8051F340 電池管理系統(tǒng)軟件設計40-43
• 3.3 本章小結43-44
• 第四章 系統(tǒng)逆變控制技術研究44-50
• 4.1 正弦脈寬調制技術44-45
• 4.2 SPWM 波形的生成方法45-46
• 4.3 PI 調節(jié)器的數(shù)字化46-48
• 4.4 本章小結48-50
• 第五章 應急電源控制系統(tǒng)的設計50-62
• 5.1 DSP 控制系統(tǒng)硬件設計50-56
• 5.1.1 TMS320F2812 簡介50-51
• 5.1.2 系統(tǒng)電源及復位電路51-52
• 5.1.3 PWM 信號的輸出52-54
• 5.1.4 A/D 轉換及保護54-55
• 5.1.5 采樣電路55
• 5.1.6 串口通訊接口電路55-56
• 5.2 控制系統(tǒng)軟件設計56-59
• 5.2.1 控制系統(tǒng)軟件整體設計56-57
• 5.2.2 各功能模塊軟件設計57-59
• 5.3 死區(qū)對輸出波形的影響59-60
• 5.4 本章小結60-62
• 第六章 實驗與測試62-66
• 6.1 應急電源實驗62
• 6.2 電池管理系統(tǒng)測試62-64
• 6.3 本章小結64-66
• 第七章 總結66-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-74
• 攻讀學位期間所取得的相關科研成果74

【參考文獻】

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本文編號：463550