一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源制造技术

本发明专利技术涉及一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源，采用多个电池组并联式结构，电池组内部每节单体电池串联。当煤矿外部供电断电时，为井下设备提供长时间，大功率的不间断供电。电池管理系统主板通过CAN总线与每个电池管理系统子板相连，实现集中式控制。主板根据子板上传的电池信息控制电池组间电压均衡，子板控制单体电池间电压均衡，使得电池间压差控制在安全范围内。同时，子板将采集电池组电流与温度信息，在出现过流、过温等异常状态时，断开充电开关或放电开关进行保护。另外，主板通过井下以太环网将电池数据上传至井上上位机，上位机远程监控每个电池组的运行状态，并设置供电设备的相关参数，保障不间断供电电源安全稳定的运行。

【技术实现步骤摘要】
一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源
本专利技术涉及一种不间断供电电源，特别是一种适用于煤矿井下使用的远控式隔爆兼本安型不间断供电电源。
技术介绍
随着煤炭行业的发展和矿山设备技术的进步，煤矿设备自动化、智能化程度的不断提高。然而由于煤矿井下条件恶劣，由灾害及事故所导致的局部停电时有发生，为保障煤矿井下通信、监控、照明、风机、紧急避险等设施的正常运行，除了需要电厂双路供电外，还需要使用后备电源进行供电。目前对煤矿井下后备电源的研究主要是单组电池组为设备供电，而在实际使用时存在以下问题：1)后备电源电池组容量小，供电时间短，外部供电断电后，通过锂电池组无法提供长时间供电；2)输出功率小，无法为多台大功率用电设备同时供电；3)煤矿井下后备电源布置地点分散，无法进行统一监控管理。为解决以上问题，采用增加电池数量的方式，增大后备供电电源的容量与输出功率。但随着电池数量的增加，也将对电池管理系统以及电压均衡技术提出新的要求。本专利技术设计一种并联式不间断供电电源，不仅为负载设备提供大功率、长时间的后备供电，还对电池组间电压进行均衡。另外本专利技术设计可控本安输出以及在线远程控制功能，实现对电池组的远程统一管理，保障不间断供电电源能够安全稳定的工作，在煤矿行业中具有良好的可行性与广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适合煤矿井下使用的一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源，以期实现煤矿外部供电断电时，能够通过不间断供电电源为井下设备提供长时间、大功率的不间断供电。不间断供电电源将电池组并联进行放电，提供127V交流供电与12V本安直流供电，通过电池管理系统主板控制电池组间电压均衡，电池管理系统子板控制电池组内部单体电池间电压均衡，并可以通过上位机远程监控各个电池组的工作状态，保障煤矿井下不间断供电电源稳定安全的运行。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源，包括隔爆腔以及设置于隔爆腔内的电池管理系统主板、供电设备、静态转换开关、逆变器、AC-DC转换模块、DC-DC转换模块和本安模块；所述电池管理系统主板与供电设备连接；所述供电设备并联设置多组，分别包括电池管理系统子板、锂电池组和充放电控制模块，所述充放电控制模块和电池管理系统子板分别与锂电池组连接；所述充放电控制模块包括充电器、充电直流接触器、放电直流接触器和霍尔电流传感器；所述隔爆腔设有输入端与输出端，外部供电连接到隔爆腔的输入端分成三路，其中一路接到静态转换开关再接到隔爆腔的输出端，输出AC127V；另一路接到AC-DC转换模块输入端，AC-DC转换模块输出端经过二极管D1连接到电池管理系统主板和每个电池管理系统子板，为主板与子板提供DC24V供电；还有一路连接到每个供电设备的充电器输入端，充电器输出经过充电直流接触器连接到相应锂电池组，对锂电池组充电；每个锂电池组输出连接到放电直流接触器，然后通过霍尔电流传感器连接到逆变器直流输入端，而逆变器输出端连接到静态转换开关，实现逆变输出AC127V，同时接到本安模块上转换为DC12V输出；另外逆变器直流输入端连接到DC-DC转换模块输入端，DC-DC转换模块输出端经过二极管D2连接到电池管理系统主板与每个电池管理系统子板，为电池管理系统提供后备供电。所述电池管理系统主板包括微控制器、存储芯片、以太网模块、CAN总线模块以及显示模块，电池管理系统主板通过CAN总线与每个电池管理系统子板相连接；电池管理系统子板将采集的数据通过CAN总线上传到BMS主板，BMS主板通过微控制器将上传的数据存入存储芯片，并根据接收的锂电池组信息，判断各锂电池组间是否进行电压均衡；若锂电池组间压差过大，将会在电池组充电或放电时对电压进行均衡，充电时，电池管理系统主板向电池管理系统子板发送控制命令，断开电压最大的锂电池组的充电开关；放电时电池管理系统子板将控制断开电压最小的锂电池组的放电开关；当锂电池组间压差在正常范围值时，停止均衡。所述电池管理系统子板由微控制器、电池管理芯片、均衡保护模块、电流采集模块、温度采集模块、CAN总线模块组成；所述微控制器通过SPI总线与电池管理芯片连接，电池管理芯片与均衡保护模块相连，并通过电压采集线连接到锂电子池组的每个单体电池的极耳处；均衡保护模块使用MOS管作为均衡开关，将放电电阻与每个单体电池并联；电池管理芯片检测每个单体电池电压信息，若单体电池间压差过大，将闭合均衡开关，通过放电电阻对电压过高的电池进行被动放电均衡；另外，微控制器通过电流采集模块与霍尔电流传感器相连，锂电池组输出线穿过霍尔电流传感器，以此检测锂电池组的放电电流；温度采集模块接在单体电池极耳处，检测电池的温度信息；不间断供电电源在工作过程中若出现过温、过流异常状态，微控制器将控制报警模块进行报警，异常严重时，微控制器将断开放电开关停止放电。所述电池管理系统主板通过以太网模块接入井下以太环网，通过以太环网接入井上监控室的上位机中，电池管理系统主板将不间断供电电源信息实时传输到井上上位机，通过上位机软件可以远程实时监控井下后备电源。同时，上位机软件可设置井下电源设备的相关参数(例如：过充保护值、过温保护值、均衡启动电压、均衡关闭电压等)，然后通过以太网与电池管理系统主板进行远程通信，电池管理系统主板接收设置信息后存储并通过CAN总线发送给电池管理系统子板，电池管理系统子板根据接收的信息实施相应的控制动作，实现对井下不间断供电电源的远程控制。不间断供电电源具有四路可控本安输出，本安模块由交直流转换电路、稳压电路、过流保护电路组成。输入端输入AC127V经过交直流转换、稳压与过流保护输出稳定的DC12V。另外，每路本安模块都连接一个可控硅开关，可控硅开关通过控制线与电池管理系统主板相连，电池管理系统主板通过控制可控硅开关，从而控制每一路本安模块是否输出供电。有益效果：本专利技术一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源，不间断供电电源采用多个电池组并联式结构，电池组内部每节单体电池进行串联。当煤矿外部供电断电时，能够通过不间断供电电源为井下设备提供长时间，大功率的不间断供电。电池管理系统主板通过CAN总线与每个电池管理系统子板相连，实现集中式控制。电池管理系统主板根据电池管理系统子板上传的电池信息控制电池组间电压均衡，电池管理系统子板控制单体电池间电压均衡，使得电池间压差控制在安全范围内。同时，电池管理系统子板将采集电池组电流与温度信息，在出现过流、过温等异常状态时，断开充电开关或放电开关进行保护。另外，电池管理系统主板通过井下以太环网将电池数据上传至井上PC上位机，通过电池管理系统上位机软件可远程监控每个电池组的运行状态，并可以远程设置供电设备的相关参数信息，易于工作人员远程控制，保障不间断供电电源安全稳定的运行。附图说明图1为本专利技术的系统结构框图。图2为本专利技术的本安模块原理图。图3为本专利技术所涉及的电池管理系统主板结构框图。图4为本专利技术所涉及的电池管理系统子板结构框图。图5为本专利技术所涉及的电池管理系统主板控制电池组电压均衡流程图。图6为本专利技术所涉及的电池管理系统子板控制单体电池电压均衡流程图。图7为本专利技术所涉及的井下应用实施例示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方法作进一步的说明：如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源，其特征在于，包括隔爆腔以及设置于隔爆腔内的电池管理系统主板、供电设备、静态转换开关、逆变器、AC‑DC转换模块、DC‑DC转换模块和本安模块；所述电池管理系统主板与供电设备连接；所述供电设备并联设置多组，分别包括电池管理系统子板、锂电池组和充放电控制模块，所述充放电控制模块和电池管理系统子板分别与锂电池组连接；所述充放电控制模块包括充电器、充电直流接触器、放电直流接触器和霍尔电流传感器；所述隔爆腔设有输入端与输出端，外部供电连接到隔爆腔的输入端分成三路，其中一路接到静态转换开关再接到隔爆腔的输出端，输出AC127V；另一路接到AC‑DC转换模块输入端，AC‑DC转换模块输出端经过二极管D1连接到电池管理系统主板和每个电池管理系统子板，为主板与子板提供DC24V供电；还有一路连接到每个供电设备的充电器输入端，充电器输出经过充电直流接触器连接到相应锂电池组，对锂电池组充电；每个锂电池组输出连接到放电直流接触器，然后通过霍尔电流传感器连接到逆变器直流输入端，而逆变器输出端连接到静态转换开关，实现逆变输出AC127V，同时接到本安模块上转换为DC12V输出；另外逆变器直流输入端连接到DC‑DC转换模块输入端，DC‑DC转换模块输出端经过二极管D2连接到电池管理系统主板与每个电池管理系统子板，为电池管理系统提供后备供电。...

【技术特征摘要】
1.一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源，其特征在于，包括隔爆腔以及设置于隔爆腔内的电池管理系统主板、供电设备、静态转换开关、逆变器、AC-DC转换模块、DC-DC转换模块和本安模块；所述电池管理系统主板与供电设备连接；所述供电设备并联设置多组，分别包括电池管理系统子板、锂电池组和充放电控制模块，所述充放电控制模块和电池管理系统子板分别与锂电池组连接；所述充放电控制模块包括充电器、充电直流接触器、放电直流接触器和霍尔电流传感器；所述隔爆腔设有输入端与输出端，外部供电连接到隔爆腔的输入端分成三路，其中一路接到静态转换开关再接到隔爆腔的输出端，输出AC127V；另一路接到AC-DC转换模块输入端，AC-DC转换模块输出端经过二极管D1连接到电池管理系统主板和每个电池管理系统子板，为主板与子板提供DC24V供电；还有一路连接到每个供电设备的充电器输入端，充电器输出经过充电直流接触器连接到相应锂电池组，对锂电池组充电；每个锂电池组输出连接到放电直流接触器，然后通过霍尔电流传感器连接到逆变器直流输入端，而逆变器输出端连接到静态转换开关，实现逆变输出AC127V，同时接到本安模块上转换为DC12V输出；另外逆变器直流输入端连接到DC-DC转换模块输入端，DC-DC转换模块输出端经过二极管D2连接到电池管理系统主板与每个电池管理系统子板，为电池管理系统提供后备供电。2.根据权利要求1所述的一种远控式隔爆兼本安型不间断供电电源，其特征在于，所述电池管理系统主板通过以太网模块接入井下以太环网，通过以太环网接入井上监控室的上位机中，电池管理系统主板将不间断供电电源信息实时传输到井上上位机，通过上位机远程实时监控井下不间断供电电源；同时，上位机设置井下电源设备的相关参数，包括过充保护值、过温保护值、均衡启动电压和均衡关闭电压，然后通过以太网与电池管理系统主板进行远程通信，电池管理系统主板接收设置信息后存储并通过CAN总线发送给电池管理系统子板，电池管理系统子板根据接收的信息实施相应的控制动作，实现对井下不间断供电电源的远程控制。3.根据权利要求1所述的一种远控式隔爆兼本安型不间...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彦景，李硕，李松，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32