Buck三电平变换器本质安全特性的分析

为了提高Buck变换器的本质安全性能,将三电平技术应用于Buck变换器。分析了Buck三电平变换器(Buck TL)的纹波特性和本安性能,得出在相同电路参数下,Buck三电平变换器的电感电流纹波至少减小至传统Buck变换器的1/2,输出电压纹波至少减小至1/4,且在占空比D=0.5时极小;在相同纹波要求时,Buck三电平变换器所需的滤波电感至少减小1/2,滤波电容减小1/2,从而输出短路时释放的最大能量减小,输出本安性能显著提高。通过Saber仿真和实验验证理论分析的正确性。     

输出本质安全型Boost变换器的改进电路研究

本文提出一种基于输出本质安全要求的改进型Boost变换器。当其输出出现短路故障时,通过控制隔离开关的关断和主开关的导通,可彻底切断输入电源并旁路电感能量,阻止电源和电感能量传输到输出端。实验结果证明了分析的正确性和改进方案的可行性。     

输出本安型准谐振反激DC-DC变换器设计

为了得到可应用于高性能本安电源的DC-DC变换器,根据本安电源输入电压范围不宽、输出电压可升可降、效率高、体积小、可隔离等要求,探讨了各种DC-DC变换器拓扑,从而确定了准谐振反激DC-DC变换器拓扑,研究了该变换器输出短路释放能量与输出本安性能,重点进行了准谐振反激DC-DC变换器中变压器和滤波电容的设计。     

截止型保护方式下容性电路短路火花放电模型及分析

提出截止型输出短路保护方式下本质安全型开关变换器火花放电的容性等效电路模型。通过在IEC火花试验装置上进行试验,研究截止型保护方式下容性电路火花放电的规律,建立截止型保护方式下容性电路火花放电数学模型。分析与实验表明,建立的数学模型与实际基本相符;截止放电模式与自然放电模式在火花放电规律方面有显著的差异;截止放电模式下减小截止时间和减小电容值均能提高本质安全性能,但在不同取值范围效果不同。     

电容电路短路火花放电特性及其建模研究

利用安全火花试验装置,得出了电容电路的短路放电电压和电流波形,指出电容的短路火花放电过程可分为4个阶段,即介质击穿、火花产生、火花维持和火花熄灭阶段。提出了一款能模拟电容有触点短路放电过程的模型电路。对放电持续时间与电容及其初始电压间的关系进行了实验研究,指出放电持续时间与电容量近似成线性关系,而与初始电压无关。利用最小二乘法得到了放电持续时间与电容量之间的关系表达式。获得了放电过程各阶段的等效电阻,建立了电容电路有触点短路火花放电的数学模型,得出了放电电流和电压表达式。实例及实验结果验证了所提出模型及理论分析的正确性和可行性。     

截止型EC电路火花放电模型及其特性分析

电容电路模型不能满足对于开关型本质安全电源的研究,为此提出了更精确的电势电容EC电路模型作为研究对象。通过不断优化改进截止电路的性能,依据实验波形,发现截止型EC电路火花放电波形具有直接截取特性;进而依据基于IEC火花试验装置而获得的大量实验数据,进行了火花放电特性的分段研究,建立了火花放电阶段截止型EC电路等效火花放电模型电路,推导出相应的数学模型;结合数学模型和数值仿真工具,分析了截止型EC电路本质安全的关键参数对火花放电安全性能的影响。最后采用不同组参数进行实验,其结果验证了所建立数学模型的正确性及特性分析的一致性。     

Equivalent-resistance based on the analysis of inductor-disconnected discharge behavior for intrinsic safety Buck converters

An Equivalent-Resistance based Analysis Method (ERAM) was proposed, which can convert the Inductor-Disconnected Discharge (IDD) behavior of the Intrinsically Safe Buck Converter (ISBC) into that of an Equivalent Simple-Inductive-Circuit (ESIC). According to the inductor disconnected equivalent circuit corresponding to the most dangerous operating case of the converter, the arc discharge time and the variation of output-voltage during the IDD were deduced based on the simple current linear attenuation model. According to the energy equivalence, the equivalent inductor-current of the ESIC was obtained. It is pointed out that although the inductor-current of the Buck converter is much lower than that of the published ignition curve, ignition still occurs and the ignition ability is strengthened with increase of the output capacitance. The proposed analyzing method is verified by the experiment results on IEC standard spark ignition apparatus. Supported by the Key Research Project of Science and Technology of Xi’an, China (YF07020)     

煤矿安全投入优化数学模型研究及应用

结合煤矿实际,建立了煤矿安全投入最优化数学模型,通过分析某国有大型煤矿近10年安全投入的数据,利用统计软件SPSS,研究了安全投入、事故损失与安全保障度之间的函数关系,利用数学规划软件Lingo,得出事故损失与各项安全投入之间的函数关系。     

煤矿安全生产杠杆模型及短板效应浅析

煤矿安全事故一直是制约煤炭工业发展的“瓶颈” ,文中提出了一种新的安全生产杠杆模型和短板效应 ,结合运筹学、激励理论、管理经济学、组织行为学原理对煤矿安全管理进行了研究 ,突出矿长和采掘班组长的重要作用 ,对促进煤矿安全管理具有较强的指导意义     

基于能量释放理论的采场顶板极限跨距研究

基于对现有能量释放率和采场顶板跨距计算研究的基础上,将能量释放率运用于采场顶板跨距计算,经过理论计算得到对于单个采场和多个采场开采时,能量释放率均能适用,且采场失稳的能量释放主要是由顶板失稳造成的。在此基础上提出适用于采场失稳的面能量释放的概念和计算公式,并推导出顶板极限跨距和安全厚度的计算公式,可知顶板极限跨距和顶板安全厚度与弹性模量、埋深等呈非线性关系,将顶板极限跨距计算公式运用于其他矿山得到验证,并运用于挑水河磷矿开采的顶板极限跨距的计算,指导实际生产,也为顶板极限跨距和安全厚度计算提出新思路和方法。