一种井下紧急避险设备用电源控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种井下紧急避险设备用电源控制系统和方法，包括第一AC-DC转换模块、第二AC-DC转换模块、供电模块、控制模块、检测模块、逆变器模块、锂电池组模块、采集模块、开关模块和液晶显示模块。本发明专利技术提供一种外部电源故障快速判断方法，可在故障发生0.1秒内进行判断并迅速做出响应，控制器可以对外部电源是否故障做出快速判断，当外部电源发生故障时，可快速做出反应，自主切换到内部锂电池组进行供电，保障井下紧急避险设备的正常运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源系统领域，具体说是一种井下紧急避险设备用电源控制系统和方 法。
技术介绍
随着煤炭工业发展和矿山装备技术进步，井下运输车辆、矿用救生舱等对防爆电 源的容量要求越来越高。为满足目前煤矿装备的迫切需要，急需研制出可用于煤矿井下的 大容量防爆电源。 矿用救生舱是在煤矿井下发生突发紧急情况时，为遇险矿工提供密闭的应急避 险、生存基本条件的装备。由于铅酸和媒領W及媒氨电池存在比能量和比功率密度低，且自 放电率较高等缺点，并不适合在煤矿装备，尤其是矿用救生舱中应用。而裡离子蓄电池由于 具有重量轻、储能大、功率大、无污染、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛、无记忆效 应且能循环使用等优点，特别适合作为矿用大容量电源使用。 现有的紧急避险设备用电源控制系统，故障检测速度慢，当外部电源停止供电时， 需要较长的时间切换到备用电源，且往往需要人工操作，设置不智能，故障定位能力差，不 具备信息显示功能，井下应用可靠性和安全性均不够完善。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种性能稳定、可靠性高、智能程度高的井下紧 急避险设备用电源控制系统和方法。 本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是： -种井下紧急避险设备用电源控制系统，第一 AC-DC转换模块（127/24VAC-DC转 换模块）输入端连接供电模块，输出端一端连接逆变器模块，对外提供1路本安电源，另一 端连接检测模块，对外部提供2路非安电源；[000引第二AC-DC转换模块（127/36VAC-DC转换模块）输入端连接供电模块（127V交流 供电模块），输出端通过DC-DC转换模块（36/5VDC-DC转换模块）后分别连接控制模块和液 晶显示模块，为其提供电源； 检测模块的输入端一端连接逆变器模块，接收逆变器模块的交流信号，另一端连 接供电模块，对供电模块进行检测；输出端连接控制模块，将检测信号发送到控制模块； 采集模块输入端连接裡电池组模块，采集裡电池组模块的性能参数，输出端连接 控制模块，将采集到的性能参数发送到控制模块； 开关模块的输入端连接控制模块，接收控制模块发出的控制信号，输出端一端连 接逆变器模块，另一端连接裡电池组模块，实现裡电池组模块和第一 AC-DC转换模块之间 的供电切换； 裡电池组模块还与逆变器模块连接，对外输出2路非安电源W及1路本安电源； 液晶显示模块连接控制模块的输出端，接收并显示控制模块发送的参数及故障信 息。 所述检测模块包括3路24V直流输出检测电路和127V交流输出检测电路。 根据权利要求1所述的井下紧急避险设备用电源控制系统，其特征在于；所述第 一 AC-DC转换模块为将127V交流电压转换为24V直流电压的AC-DC转换模块。 所述第二AC-DC转换模块为将127V交流电压转换为36V直流电压的AC-DC转换 模块。 所述开关模块包括H个继电器，第一继电器和第二继电器置于第一路非安输出电 路和第二路非安输出电路，控制裡电池组模块的非安输出，第H继电器置于本安输出电路， 切换本安输出。 所述采集模块由多路开关、电压跟随电路和AD转换电路顺序连接。 供电模块为系统提供127V交流电压。 在第一 AC-DC转换模块的两路非安输出W及第一 AC-DC转换模块与逆变器模块 之间增设二极管。 一种井下紧急避险设备用电源控制方法，包括W下过程： 步骤1 ;判断第二AC-DC转换模块是否有电，如果是，则继续判断第一 AC-DC转换 模块是否有电，否则开启H个继电器；[002引步骤2 ;如果第一 AC-DC转换模块有电，则返回判断第二AC-DC转换模块是否有 电，否则记录该路故障信息，并发送到液晶显示模块； 步骤3 ;当开启立个继电器后，视帽裡电池组模块的性能参数，利用得到的裡电池 组性能参数进行SOC估计，判断总电压是否小于22. 4V，如果是，则记录低压故障，并判断 SOC是否小于10 %，否则直接判断SOC是否小于10% ;[002引步骤4 ;如果SOC小于10%，则记录低电量故障后判断电池箱温度是否高于55。 否则直接判断电池箱温度是否高于55C ; 步骤5 ;如果电池箱温度高于55C，则记录高温故障后判断是否有短路故障处理 超过30分钟，否则直接判断是否有短路故障处理超过30分钟； 步骤6 ;如果有短路故障处理超过30分钟，则开启第一继电器和第二继电器后判 断总电流是否大于12A，否则直接判断总电流是否大于12A ; 步骤7 ;如果总电流大于12A，则断开第一继电器和第二继电器后单独开启第一继 电器，然后判断总电流是否仍然大于12A，否则向液晶显示模块发送参数及故障情况，返回 测量裡电池组模块的性能参数； 步骤8 ;如果总电流仍然大于12A，则断开第一继电器并开启第二继电器，然后向 液晶显示模块发送参数及故障情况，返回测量裡电池组模块的性能参数，否则直接向液晶 显示模块发送参数及故障情况，返回测量裡电池组模块的性能参数。 所述SOC估计包括W下过程： 步骤1 ;建立裡电池组的状态方程； 步骤2 ;建立裡电池组的测量方程； 步骤3 ;采用基于卡尔曼滤波的方法对裡电池组SOC进行估计。 所述性能参数包括总电压、总电流、单体电池电压和温度。 本专利技术具有W下有益效果及优点：[003引I.本专利技术为集中式控制系统，具有性能稳定，可靠性强、智能程度高等特点。 2.本专利技术的控制器可W对外部电源是否故障做出快速判断，当外部电源发生故障 时，可快速做出反应，自主切换到内部裡电池组进行供电，保障井下紧急避险设备的正常运 行。 3.本专利技术具有信息显示功能，系统信息及故障情况可及时显示在液晶显示面板 上，方便用户了解系统实际情况并及时排除故障。 4.本专利技术提供一种外部电源故障快速判断方法，可在故障发生0. 1砂内进行判断 并迅速做出响应。【附图说明】 图1为本专利技术的井下紧急避险设备用电源控制系统框架图； 图2为本专利技术的系统电气结构原理图； 图3为本专利技术的系统控制流程图； 图4为本专利技术的3路24V直流输出的检测电路图； 图5为本专利技术的127V交流输出的检测电路； 图6为本专利技术的裡电池 Randles模型图。【具体实施方式】 下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。 本专利技术提供了一种井下紧急避险设备用电源控制系统，其包括裡电池组模块、开 关模块、采集模块、液晶显示模块、36/5VDC-DC转换模块、控制模块（单片机）、检测模块、逆 变器模块、127/24VAC-DC转换模块、127/36VAC-DC转换模块、127V交流供电模块。该专利技术 在外部供电正常时，可对2路非安输出和1路本安输出进行实时检测，若某路输出发生故障 可迅速定位，并将故障信息显示在显示面板上，方便工作人员进行故障排除；若外部供电故 障，系统可在0. 1砂内检测出故障，并迅速完成供电源的切换，使裡电池组对外部设备进行 供电；在裡电池组对外部设备供电时，若输出的2路非安发生短路故障，系统会切断非安输 出并进行排查，启动无故障的非安输出，并将故障位置显示在信息显示面板上，方便相关人 员排除故障。[004引如图1所示，本专利技术所述的127V交流供电模块与127/24VAC-DC转换模块、 127/36VAC-DC转换模块（第二AC-DC转换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下紧急避险设备用电源控制系统，其特征在于：第一AC‑DC转换模块输入端连接供电模块，输出端一端连接逆变器模块，对外提供1路本安电源，另一端连接检测模块，对外部提供2路非安电源；第二AC‑DC转换模块输入端连接供电模块，输出端通过DC‑DC转换模块后分别连接控制模块和液晶显示模块，为其提供电源；检测模块的输入端一端连接逆变器模块，接收逆变器模块的交流信号，另一端连接供电模块，对供电模块进行检测；输出端连接控制模块，将检测信号发送到控制模块；采集模块输入端连接锂电池组模块，采集锂电池组模块的性能参数，输出端连接控制模块，将采集到的性能参数发送到控制模块；开关模块的输入端连接控制模块，接收控制模块发出的控制信号，输出端一端连接逆变器模块，另一端连接锂电池组模块，实现锂电池组模块和第一AC‑DC转换模块之间的供电切换；锂电池组模块还与逆变器模块连接，对外输出2路非安电源以及1路本安电源；液晶显示模块连接控制模块的输出端，接收并显示控制模块发送的参数及故障信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁学庆，赵林，王聪，刘利，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21