專利名稱：交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種交流動力電源與電池供電UPS不間斷轉換技術，特別涉及一種煤礦井下救生艙的交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置。
技術背景在有備用電池的電路中，對電源管理和電源轉換電路的性能要求越來越高。通常這個切換過程應該盡量避免用戶干預，保證能量損失最少，交流電源或備用電池供電時，還要防止向另一電源電路的反向充電。在有備用電池的電源轉換電路中，交流動力電源與電池供電之間大多采用電子轉換電路或繼電器電路進行切換，但在切換的過程中，普遍存在一個動作時間滯后的問題，極易影響智能電路的正常工作，造成數據丟失。對于在煤礦井下救生艙的特殊環境中，災害條件下，交流動力電源與電池之間的不間斷切換對于艙內的生存者來說具有特殊的意義，存在動作時間滯后是不可允許的，關系到艙內人員生命的可靠保證。以上等內容涉及的已發表的論文主要有KF1016礦用多路不間斷電源的改進和應用，工礦自動化.2002年第4期.-36-37 ；煤礦通信設備不間斷電源的電路拓撲分析與性能比較，工礦自動化· 2008年第3期.-101-104等。以上等內容涉及的公開專利主要有申請號200620071153. 6，發明名稱礦用隔爆兼本安型不間斷電源箱；申請號200820003254. 9，發明名稱煤礦用隔爆UPS電源；申請號200820208596. 4，發明名稱一種礦用隔爆兼本質安全型不間斷電源箱等
實用新型內容
為了實現煤礦井下救生艙在災變情況下，交流動力電源電力不中斷時使用該電源供電，并為大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電，在交流動力電源電力中斷后，確保大容量膠體蓄電池不間斷為煤礦井下救生艙系統所需用電設備提供電源。本實用新型所要解決的技術問題的技術方案是提供一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，主要包括由隔爆外殼內的AC/DC轉換模塊、大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置、大容量膠體蓄電池輸出電路、大容量膠體蓄電池放電保護電路、本安電源轉換模塊構成，其特點在于AC/DC轉換模塊經過二極管電連接本安電源轉換模塊同時，電連接大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置至大容量膠體蓄電池輸出電路與大容量膠體蓄電池放電保護電路經二極管至本安電源轉換模塊。其中大容量膠體蓄電池輸出電路包括充電電路的輸出與大容量膠體蓄電池的正極及場效應管Tl的源極相連，電池的負極與GND相連，場效應管Tl的柵極與放電保護電路相連，場效應管Tl的漏極輸出經過二極管D2與本安電源轉換模塊相連。其中大容量膠體蓄電池放電保護電路包括電池的正極(即場效應管Tl的源極)與穩壓管DZl的陰極及電阻R25的一端相連，穩壓管DZl的陽極與可調電阻W3的一端相連，可調電阻W3的另一端與GND相連，可調電阻W3的中間點與三極管T5的基極相連，電阻R25的另一端與場效應管Tl的柵極及電阻R26的一端相連，電阻R26的另一端與三極管 T5的集電極相連，三極管T5的發射極與GND相連，開關Sl的兩端分別與三極管T5的基極與發射極并聯。其中交流動力電源電力不中斷時，由大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置為大容量膠體蓄電池充電電壓小于AC/DC轉換模塊的輸出電壓。其中大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置，主要包括隔爆外殼內電子開關9、限流穩壓12、比較電路10、振蕩電路11，其在于經過AC/DC變換后的直流電源作為充電電路的輸入8端，由比較電路10控制的振蕩電路11、電子開關9、限流穩壓12的電路給大容量膠體蓄電池13充電。電子開關9的電路包括輸入8與電阻R1、R2、場效應管T3的源極相聯，電阻Rl的輸出與三極管T7的基極及三極管T8的集電極相連，同時通過電容C3與GND相連，三極管 T8的發射極與GND相連，555芯片的OUT通過電阻R4與三極管T8的基極相連，電阻R2的另一端與場效應管T3的柵極相連，然后通過電阻R3與三極管T7的集電極相連，三極管T7 的發射極通過二極管D6與GND相連，場效應管T3的漏極與限流穩壓12的電路相連。其中井下交流動力電源中斷后通過切換開關SW2將人力發電機接入AC/DC轉換模塊。本實用新型的有益效果是交流動力電源電力不中斷使用該電源為煤礦井下救生艙系統所需用電設備提供電源，并為大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電，尤其是交流動力電源切斷的情況下，保證交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換，同時保證大容量膠體蓄電池供電或交流供電時不向另一電路產生灌流，避免了電池容量的損耗。確保災變情況下，實現大容量膠體蓄電池96小時以上的為煤礦井下救生艙系統所需用電設備提供電源。同時人力發電機的投入，實現無限時的為煤礦井下救生艙系統所需用電設備提供電源或為大容量膠體蓄電池充電。
圖1.本實用新型實施例原理圖；圖2.本實用新型實施例大容量膠體蓄電池放電保護電路原理圖；圖3.本實用新型實施例大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置電路原理圖。圖4.本實用新型實施例人力發電機接入原理圖。
具體實施方式
附圖編號圖中1. AC/DC轉換模塊，2.大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置，3.本安電源轉換模塊，4.大容量膠體蓄電池放電保護電路，5. 二極管Dl，6. 二極管D2，7.大容量膠體蓄電池輸出電路，8.輸入，9.電子開關，10.比較電路，11.振蕩電路，12.限流穩壓， 13.大容量膠體蓄電池，14.輸出，71.場效應管Tl，81.人力發電機，82.交流動力電源，83， 切換開關。[0022]結合圖1.本實用新型實施例原理圖，一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，主要包括由隔爆外殼內的AC/DC轉換模塊1、大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置2、大容量膠體蓄電池輸出電路7、大容量膠體蓄電池放電保護電路4、本安電源轉換模塊3構成，其特點在于AC/DC轉換模塊1經過二極管5D1電連接本安電源轉換模塊3同時，電連接大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置2至大容量膠體蓄電池輸出電路7與大容量膠體蓄電池放電保護電路4經二極管6D2至本安電源轉換模塊3。結合圖2.本實用新型實施例大容量膠體蓄電池放電保護電路原理圖，其中大容量膠體蓄電池放電保護電路4為電池的正極(即場效應管Tl的源極)與穩壓管DZl的陰極及電阻R25的一端相連，穩壓管DZl的陽極與可調電阻W3的一端相連，可調電阻W3的另一端與GND相連，可調電阻W3的中間點與三極管T5的基極相連，電阻R25的另一端與場效應管Tl的柵極及電阻R26的一端相連，電阻R26的另一端與三極管T5的集電極相連，三極管T5的發射極與GND相連，開關Sl的兩端分別與三極管T5的基極與發射極并聯。當電池放電電壓低到設定的最小放電電壓時，會引起三極管T5的截止，從而導致場效應管Tl的截止，這樣電池就停止放電，開關Sl用于實現在電池放電的過程中，人為切斷電池的放電回路。此電路防止了電池的過放電，保證了電池的使用壽命。結合圖3.本實用新型實施例大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置電路原理圖，其中大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置，主要包括隔爆外殼內電子開關9、限流穩壓12、比較電路10、振蕩電路11，其在于經過AC/DC變換后的直流電源作為充電電路的輸入8端，由比較電路10控制的振蕩電路11、電子開關9、限流穩壓12的電路給大容量膠體蓄電池13充電。電子開關9的電路包括輸入8與電阻R1、R2、場效應管T3的源極相聯，電阻Rl的輸出與三極管T7的基極及三極管T8的集電極相連，同時通過電容C3與GND相連，三極管 T8的發射極與GND相連，555芯片的OUT通過電阻R4與三極管T8的基極相連，電阻R2的另一端與場效應管T3的柵極相連，然后通過電阻R3與三極管T7的集電極相連，三極管T7 的發射極通過二極管D6與GND相連，場效應管T3的漏極與限流穩壓12的電路相連。結合圖4.本實用新型實施例人力發電機接入原理圖，其中井下交流動力電源82 中斷后通過切換開關83SW2將人力發電機81接入AC/DC轉換模塊1。為便于理解介紹一下大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置工作原理有交流電時，經過AC/DC變換后的直流電源，作為充電電路的輸入8端，經過電子開關9，限流穩壓12電路，給大容量膠體蓄電池13充電。比較電路10用于監測大容量膠體蓄電池13 電壓，通過比較器，對大容量膠體蓄電池13電壓的分壓與參考電壓進行比較，當低于參考電壓時，比較器輸出低電平，則此時振蕩電路11輸出為低電平，則有T8截止，T7導通，T3導通，即電子開關9導通，電源經限流穩壓電路，向大容量膠體蓄電池13充電。反之，當大容量膠體蓄電池13電壓高于設定值，既大容量膠體蓄電池13電壓在比較器的輸入處的分壓大于參考電壓時，則比較器輸出高電平，此時振蕩電路11輸出為高電平，則有T8導通，T7截止，T3截止，停止向電池的充電。實現了在長期浮充電的情況下，對大容量膠體蓄電池13的間斷性、長期性充電， 確保大容量膠體蓄電池13在長期無事故不投入的狀態下，容量的飽和，以便在災害來臨動力電源切斷時，大容量膠體蓄電池13容量通過輸出14端充分釋放，充分保證96小時以上
5的向煤礦井下救生艙系統所需用電設備提供電源，同時提高了蓄電池的使用壽命。其中交流動力電源電力不中斷時，由大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置2為大容量膠體蓄電池13充電電壓小于AC/DC轉換模塊1的輸出電壓。便于對本實用新型的理解介紹一下交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置工作原理在交流供電的情況下，由AC/DC轉換模塊1輸出的直流電，一路經二極管 5D1輸入到本安電源轉換模塊3，輸出本安電源供煤礦井下救生艙系統所需用電設備使用。 同時，另一路供大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置2為大容量膠體蓄電池13充 H1^ ο在正常條件下，既有交流動力電時，由大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置2為大容量膠體蓄電池13充電。由于大容量膠體蓄電池13端的充電電壓一定小于 AC/DC轉換模塊1的輸出電壓，所以在有交流電的條件下，是由交流提供本安電源轉換模塊的動力電源，而且由于二極管6D2的存在，使得AC/DC轉換模塊1的輸出電壓不會反向流到大容量膠體蓄電池輸出電路7中。而在事故狀態，即交流動力電源中斷的狀態下，由于AC/DC轉換模塊1沒有輸出， 而大容量膠體蓄電池輸出電路7的場效應管71T1始終是處于導通狀態，此時便可實現交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換。而且由于在AC/DC轉換模塊1的輸出回路中， 設置了二極管5D1，因此，當大容量膠體蓄電池13輸出時，不會有電流流回AC/DC轉換模塊 1，避免了電池容量的損耗。由于井下交流動力電源82中斷后通過切換開關83SW2將人力發電機81接入AC/ DC轉換模塊1。在有交流動力電源82的情況下，由交流動力電源82為煤礦井下救生艙系統用電設備提供電力，同時給大容量膠體蓄電池13充電；在交流動力電源82中斷后，由大容量膠體蓄電池13放電，向煤礦井下救生艙系統用電設備提供96小時以上的電力支持；由于人力發電機81的接入不僅可以為煤礦井下救生艙系統用電設備直接提供電力，同時還可以向大容量膠體蓄電池13充電，這樣就實現了無限時的為煤礦井下救生艙系統用電設備提供電力支持。
權利要求1.一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，主要包括由隔爆外殼內的 AC/DC轉換模塊、大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置、大容量膠體蓄電池輸出電路、大容量膠體蓄電池放電保護電路、本安電源轉換模塊構成，特征在于AC/DC轉換模塊經過二極管電連接本安電源轉換模塊同時，電連接大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置至大容量膠體蓄電池輸出電路與大容量膠體蓄電池放電保護電路經二極管至本安電源轉換模塊。
2.根據權利要求1所述的一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，特征在于大容量膠體蓄電池輸出電路包括充電電路的輸出與大容量膠體蓄電池的正極及場效應管Tl的源極相連，電池的負極與GND相連，場效應管Tl的柵極與放電保護電路相連， 場效應管Tl的漏極輸出經過二極管D2與本安電源轉換模塊相連。
3.根據權利要求1所述的一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，特征在于大容量膠體蓄電池放電保護電路包括電池的正極，即場效應管Tl的源極，與穩壓管DZl的陰極及電阻R25的一端相連，穩壓管DZl的陽極與可調電阻W3的一端相連，可調電阻W3的另一端與GND相連，可調電阻W3的中間點與三極管T5的基極相連，電阻R25的另一端與場效應管Tl的柵極及電阻R26的一端相連，電阻R26的另一端與三極管T5的集電極相連，三極管T5的發射極與GND相連，開關Sl的兩端分別與三極管T5的基極與發射極并聯。
4.根據權利要求1所述的一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，特征在于交流動力電源電力不中斷時，由大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置為大容量膠體蓄電池充電電壓小于AC/DC轉換模塊的輸出電壓。
5.根據權利要求2所述的一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，特征在于大容量膠體蓄電池放電保護電路包括電池的正極，即場效應管Tl的源極，與穩壓管DZl的陰極及電阻R25的一端相連，穩壓管DZl的陽極與可調電阻W3的一端相連，可調電阻W3的另一端與GND相連，可調電阻W3的中間點與三極管T5的基極相連，電阻R25的另一端與場效應管Tl的柵極及電阻R26的一端相連，電阻R26的另一端與三極管T5的集電極相連，三極管T5的發射極與GND相連，開關Sl的兩端分別與三極管T5的基極與發射極并聯，交流動力電源電力不中斷時，由大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置為大容量膠體蓄電池充電電壓小于AC/DC轉換模塊的輸出電壓。
6.根據權利要求3所述的一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，特征在于交流動力電源電力不中斷時，由大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置為大容量膠體蓄電池充電電壓小于AC/DC轉換模塊的輸出電壓。
7.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述的一種交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，特征在于井下交流動力電源中斷后通過切換開關SW2將人力發電機接入AC/DC轉換模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種煤礦井下救生艙的交流動力電源與大容量膠體蓄電池不間斷轉換裝置，特點在于AC/DC轉換模塊經過二極管電連接本安電源轉換模塊同時，電連接大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電裝置至大容量膠體蓄電池輸出電路與大容量膠體蓄電池放電保護電路經二極管至本安電源轉換模塊。動力電源不中斷使其為煤礦井下救生艙系統所需用電設備供電并為大容量膠體蓄電池智能化耐長時間浮充電，動力電源切斷時保證動力電源與蓄電池不間斷轉換，電路不灌流，避免電池容量損耗，確保災變時大容量膠體蓄電池96小時以上提供電源，人力發電機投入，實現無限時為煤礦井下救生艙系統用電設備提供電源或為大容量膠體蓄電池充電。
文檔編號H02J9/06GK202197143SQ201120320608
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月22日 優先權日2011年8月22日
發明者付文俊, 尹瑞光, 李長錄, 馬麗娟 申請人:煤炭科學研究總院沈陽研究院