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dc电源范文1
关键词： 开关电源；井下电机；PWM；UC1525A
中图分类号：F407.61 文献标识码：A
井下智能钻井工具一般采用涡轮发电机作为电源，驱动井下电机控制执行机构工作，实现井下闭环控制。涡轮发电机输出的直流电压受泥浆脉冲影响，波动大，未经过开关稳压，导致电动机供电电压不稳定，在低速运行时不平稳，限制了电动机的低速性能，影响井下智能钻井工具正常工作。为此，设计了一种井下dc-DC开关电源，为井下电机提供稳定直流电压，确保电机在低速状态下平稳运行，进而提高井下智能钻井工具工作的可靠性及稳定性。
1 总体设计方案
1.1 总体电路设计
DC-DC电源工作在井下高温高压环境中，且靠近发电机及力矩电机震动源。在这种环境温度下，常规半导体电子器件及其组成的电路将难以可靠工作。本设计中输入电压高于输出电压，为尽可能减少所用器件以降低高温情况下因单个器件不稳定导致平均工作寿命减少的情况发生，对比其他电路结构及功率输出情况后，采用BUCK结构电路。开关频率定为3kHz，输入直流电压范围：90-220V，输出电压：48V±2V，输出电流：10A±2A，最大功；500W，最大外径：100mm，工作温度：125℃。
1.2 主电路设计
主电路中，输出滤波电感采用铁硅吕磁环，以适应井下振动环境，电感按临界模式计算，为：
式中Vo为输出电压，Dmin为占空比最小值，Iomin为输出电流最小值，T为周期。
单个电感采用五个77191A7铁硅铝磁环叠加共绕，采用了多个磁环叠加绕制后并联使用。
输出端滤波电容最小值满足：
PWM控制电路核心部分采用了TI公司的UC1525A控制器，该控制器工作温度可到125℃，满足井下工作环境对器件的要求，输出级为两路图腾柱式输出，最大驱动电流200mA。
开关MOS管的源极是悬浮的，为形成相对的驱动电压Ugs，采用变压器隔离驱动，开关管采用MOSEFT，驱动功率相对较小，为加速MOSEFT快速导通和截止，减少开关损耗，输出端加入耦合电容和PNP型三极管。为防止由于变压器漏感带来的尖峰电压击穿MOSFET，采用钳位二极管。
考虑到井下高温强振的工作环境，高频变压器采用德国VAC公司超微晶磁材料VITROPERM 500F（居里温度为600℃），VAC公司的超微晶材料VITROPERM 500F用作开关电源功率变压器，铁损低，饱和磁通密度、磁导率高，可以抵抗强振动应力。
通过以上设计与计算，得到主电路电路设计图如图1所示。
1.3 单端正激式辅助电源设计
为保证主电路PWM控制器稳定工作，引入辅助电源，为开关管驱动电路及两个PWM控制器UC1525A供电。设计参数12V/400mA，即该电路可实现输入60～200VDC，输出12V/400mA。由于主电路采用的是BUCK非隔离结构，辅助电源设计时为简化电路采用非隔离式，如图2所示。
辅助电源中，考虑涡轮发电机整流后的电压容易超出三极管极限参数，为保证稳定，自启动电路设计采用两个三极管串联使用， Rb1，Rb2 ，Rc1为限流电阻。C13上的电压给辅助电源上的PWM控制器提供启动时间，随后当变压器输出端有稳定电压时，将由输出端提供能量。为防止输出端负载对充电回路的影响，加入二极管D14。采用该种方法设计可以减少限流电阻上的损耗，保证辅助电源稳定启动，为主电路PWM控制器提供相对稳定的电源做好铺垫。
单端正激式变压器磁芯材料采用德国VAC公司的超微晶材料磁环W373，由于辅助电源功率较小，故开关频率可以取得稍大，开关电源频率为50KHz。
整流滤波电路设计同BUCK结构设计类似。控制器同样采用TI公司的UC1525A，与BUCK结构设计方法相同。
1.4 开关电源热设计
本文所设计的开关电源在井下高温强振环境中工作，必须将发热器件产生的热量尽快发散出去，使温升控制在允许的范围之内，以保证可靠性。考虑工作环境特点，本设计采用散热片为开关电源散热。
MOS管采用IRFP460A，为尽可能好的散热，将功率管固定于散热片上，功率管和散热片之间加入导热系数好的散热硅脂。
2 开关电源性能测试
为确保所设计的开关电源能够满足系统性能需求，在实验室对样机进行性能测试。
2.1 开关电源基本功能测试
由于前端电压波动较大，为更好地看到效率与输出功率及输入电压波动情况，采用取样分别测量整流后电压70V、100V、145V、195V时效率随输出功率变化情况。测量输出功率时用直流档，测量整流前端输入功率时用有效值档，结果如表1所示。
2.2 开关电源可靠性测试
满额功率输出时，温度达到动态平衡时开关管最大温升约为15℃（采用点温仪测试）。电压及纹波参数均未出现异常现象，常温特性比较好。电源性能良好，输出电压误差小于1V。经过近800次开关通断电，电路工作状况未发生问题，电路输出电压不受影响。
长时间工作于150℃时，电路板及开关器件均正常，随着负载功率上升，输出电压有下降趋势。
3 结论
3.1 应用于钻井井下的开关电源，其主电路拓扑形式选用BUCK电路，所用电子器件少，结构形式简单，能够满足井下狭小空间对于工具尺寸的要求。
3.2 开关电源控制环路设计过程中需建立开关电源完整的小信号数学模型，并对其进行开环小信号分析，确保其稳定性。
3.3 主电路与辅助电路设计中对输出滤波参数的计算一方面采用理论计算，一方面采用经验值并考虑温度等特性，器件选型上有一定余量，保证其稳定工作。
3.4 在高温条件下，需要考察开关电源功率器件散热量和环境温度的平衡温度点以及功率器件在电源舱不同位置时的温升平衡点，确定功率器件最佳散热位置布局，实现开关电源温升最小化。
参考文献
[1]PRESSMAN A L.开关电源设计[M].王志强，译.北京：电子工业出版社.2005.
[2]周习祥，杨赛良.BUCKDC/DC 变换器最优化设计[J].电子设计工程，2010.
[3]赵负图.电源集成电路手册[M].化学工业出版社，2003.
dc电源范文2
区别：1、电源类型：AC是交流电源的，DC是指直流电源。
2、电压：AC的常用电压在220伏到250伏之间，DC的常用电压有3、0伏、6、0伏、9、0伏、12伏等。
3、应用：AC一般用做家用电器的进入线和工业生产，DC一般用于电池和充电器。
（来源：文章屋网 ）
dc电源范文3
1、AC是交流电源的意思，DC是直流电源的意思。
2、AC交流电流全称AlternatingCurrent，是指电流方向随时间作周期性变化的为交流电，在一个周期内的运行平均值为零。
3、DC直流电全称DirectCurrent，又称“恒流电”，恒定电流是直流电的一种，是大小和方向都不变的直流电。输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/3～1/2。
（来源：文章屋网 ）
dc电源范文4
关键词：DC600V；铁路空调客车；车下电源；检修
0 引言
DC600V供电空调客车大大提升了乘客的舒适度和运驶舒适，为广大乘客提供了更为舒适的乘运服务。但在该空调车的使用过程中，相关部门发现该车的车下电源是其故障检修的一个难点。其原因主要是因为各空调客车的车下电源都是专属的，不能通用；检修技术能及时更进，需要第三方进行维修。这在一定程度上限制了车下电源的使用效果。
1 DC600V供电铁路空调客车车下电源概况
目前DC600V供电铁路空调客车车下电源的生产厂家主要有常州新誊、铁科院、株洲时代、南京化士、武汉阵元、青岛四方等[1]。但每个生产厂家生产的车下电源规格、型号和内在结构都不一样。车下电源主要分为两类，即集成型和非集成型。一般集成型的电源主要与DC600V电源和控制电源接通后便可以使用，如常州新誊生产所生产的车下电源就属于此类型。但有些电源需要将电路设置在框架模块外，在进行检修时不仅需要拆卸，还要将电路信号反馈给模块后才能进行。如此加大了落地检修的成本和复杂性，株洲时代和武汉正远属于此类。而铁科院和南京华士的车下电源为非模块化结构，不宜进行落地检修。
尽管铁道部们在2011年就对DC600V客车的车下电源进行了规范统一，详细制定了电气接口、技术图纸、结构配置和抽屉化模式[2]。在一定程度上促进了各家电源的相互通用，但也为电源类型增加提供了条件。
2 车下电源的维修方式讨论
2.1 第三方承担修理
第三方维修即是根据相关政策有相关部门委托第三方承包对车下电源进行维修[3]。维修的方式可以是现场维修，也可以是落地返修。但在落地返修时需要保证空调客车有替代电源维持运行。该维修方式的优点：能减轻车间维修部门和人员的压力，降低维修的人力和物力成本。但同时该方式也会导致对第三方维修技术的依赖，无法进一步提升维修部门的专业能力。此外，该方式需要花费较多的维修成本。即便是一个小故障，所花费的成本也同一个重要故障一样。在电源返修时，无形中又增加了维修的时间成本。
2.2 自主维修
自主维修是通过建立培养内部的维修队，以完成对车下电源的检修工作。该方式能有效提升维修部门的专业素质，大大节约了维修的经济成本与时间成本。该方案在前期投入的成本过大，需要花费大量的时间、财力和物力来培训维修人员。但该方案实行的难点在于，由于每个电源的规格、型号均不一样，因此其维修方式也是不一样。厂家在进行维修时，不仅是因为其了解自身产品的结构与特点能及时进行零部件的更换；同时也是因为他们具备专门的设备能检测出具体的故障位置。
2.3 自主维修与第三方维修共同实行
该方式是通过建立专门的维修小组，有第三方维修配合进行。维修小组主要负责车下电源的故障排查与维修，并与第三方合作完成电源的维护报修工作。这样的方式能够将日常维护工作交予第三方，让维修小组能有更多的时间和精力去提升维修技能。在购买相关配件时，对于一些难买的零配件，可以采用“拼修”的方式。如果实在不行，再交由第三方进行维修。该方案的优势能有效的节约维修成本，并且培养维修的人才，提升本维修小组的专业技能。但其不足在于要想真正实行，则会受到各个车间的技术压力、设备等条件的制约。
3 有效对车下电源检修的办法
在对车下电源检修时，可以按照以下步骤进行：静态检查通电检查电源故障排除。静态检查主要是检查车下电源内部各个部件的外观[4]。从外观上观察电源内部各个部件，查看是否存在零部件损坏的情况。在确认没有外观损伤后，进行通电检查。将电源接入DC110V控制电源和DC600V的主电源。检查车下电源在通电后的运行情况。仔细分析启动、运行、带载时状况。结合静态检查与通电检查时的结果，再根据故障信息码、各指示灯的颜色变化与颜色状态及相关资料判断故障类型并排除。在诊断故障并排除时可以使用以下几种方式：测量法、替换法、模拟实验法、反复试验法和更换模块法[5]。
4 结论
DC600V供电铁路空调客车车下电源在进行检修时，可以采用多种检修方案，但要注重培养自己的维修队伍。注重提升维修队伍的专业技能，注重完善日常维修工作与检修制度，及时发现车下电源的问题以便维护其使用。只有掌握维修车下电源的核心技术，注重培养专业技术人才，才能有能力修好DC600V铁路空调客车的车下电源，最大限度保证车下电源的正常使用。
参考文献：
[1]刘峰.电力机车DC600V供电系统漏电研究[J].科技经济导刊，2016，03：96.
[2]蒋庆.既有客车检修与动车组检修的比较[J].机电信息，2014，09：46-47.
[3]李兵.国内客车库内检修面临的问题及应对策略[J].硅谷，2013，24：110+112.
dc电源范文5
关键词JNA FACEBOSS系统的组成；电气系统；工作原理
中图分类号TD6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0063-04
0 引言
煤炭生产的核心是采掘工作面，实现采掘工作面机械化、自动化成为煤炭产业的追求和探索的方向和目标。世界先进的采煤国家如美国、澳大利亚等，为了提高采掘工作面得产量和工效，在矿井长臂工作面上采取一系列卓有成效的改革，从而形成了生产能力大，自动化程度高，安全可靠，工作面单产和功效成倍提高的新一代高产高效的采煤设备。同时也促进了掘进机械的发展。连续采煤机起源于美国，从1949年美国利诺斯研制成功第一台连续采煤机以来，已经历了半个多世纪的发展历程，现在连续采煤机以日臻完善，其掘进工艺走向成熟。在20世纪60年代之前，主要用于房式或房柱式采煤，到60年代以后美国推广应用于长壁采煤的准备巷道快速掘进中，现在很多国家使用中发展速度很快，取得了显著的经济效益。第一阶段以利诺斯的CM28H以及久益公司的3JCM和6CM为代表的截链式采煤机。到第二阶段以久益公司的8CM为代表的摆动式截割头采煤机。第三阶段是久益公司10CM，11CM连续采煤机，在11CM连续采煤机的基础上又发展出12CM系列连续采煤机。我国的神东煤炭集团、陕煤化集团神南矿业公司等大量引进连续采煤机及其配套设备。 连续采煤设备电控系统，主要包括连续采煤机电气控制系统、工作面运输设备电气控制系统、工作面支护设备电气控制系统、工作面给料破碎机电气控制系统和工作面连续运煤设备电控制系统。连续采煤机电气控制系统，目前在我国采煤机械化程度最高的神东矿区以及陕煤神南矿区，主要使用的连续采煤机有三种机型，我们主要来分析最常用的机型之一即美国 JOY 公司生产的 JOY12CM15-10D连采机电气系统原理。
1 12CM15-10D型连续采煤机JNA FACEBOSS系统的基本构成
1.1 JNA控制系统
JNA控制系统是久益采矿设备电控系统的基础。JNA系统主要由JNA控制器（CCU），电子模块，一台显示计算机和遥控器组成。
JAN控制系统监控连续采煤机的各种功能，实现连续采煤机的各种开关回路。JNA控制系统用以完成司机在遥控器上输入的煤机功能。显示计算机记录煤机的操作和状态信息。每个显示画面提供详细的信息，有助于煤机操作和故障查找及处理。
1.2 中央控制器（CCU）
JNA系统的中央控制器（CCU）安装在牵引箱内。CCU连接MODA、MODB、MODC模块，以及六个电机智能传感器：DCT、GCT、CCT、HCT、ACT和BCT这些装置来实现对电机的监控。
1.3 JNA模块A，B，C
电子模块MODA、MODB、MODC提供用于煤机操作的必要的开关回路。这种模块每组7个单元，A到G。有三种类型的单元即：通讯，数字输入\输出，和模拟量输出。模块A与CCU之间用interbus总线通讯。
1.4煤机应该程序（MAP）盘
煤机应用程序（MAP）盘通过USB电缆与CCU通讯。JNA系统 MAP，通过软件升级来配置煤机的功能。
1.5 Interbus
Interbus在CCU，MODA、MODB、MODC和MCT智能传感器之间提供通读链接。线路C215是数据接收，C217是数据发送。线路1B1给连接到Interbus总线上的部件提供24VDC电源。线路1B4通过线路Z01和Z02在CCU内部的24VDC电源和24VDC电源PS1之间提供一个公用的0V直流连接。
1.6 通讯总线
CANBUS通讯总线使用电压差信号在CCU和输入输出模块（IOM）之间通讯。120欧的电阻给通讯电路提供阻抗匹配。
1.7 电流环通讯
CCU和变频器之间是使用双向串行通讯链接。
1.8 行走驱动系统
变频器系统使用三相，1050VAC的电机。变频器根据控制器发来的段信号，改变发送到行走电机的频率，从而实现电机前进和后退的变化。变频器系统包括两个电抗器（IND1和IND2），两个变频器（VFD1和VFD2），两个三相交流感应电动机（E和F）。
1.9 变频器
每台变频器内部包括两组三相绝缘栅极双向晶闸管（IGBT）电力整流桥，每组都装有微处理器。微处理器通过一个全双工通讯电流环，以19.2的波特率与CCU通讯。
2 12CM15-10D型连续采煤机电气系统的基本构成
12CM15-10D型连续采煤机的电气控制系统的基本构成情况如图3-1所示，该电气控制系统的作用在于对所使用的8台电机以及其它电磁机构实施控制，同时实现对电机、设备、系统以及安全等方面的电气保护。在这一基本构成中，主要的装置及设备如下：
2.1 电机
12CM15-10D型连续采煤机的整机功率约为621kW，整机共有8台电机，它们分别为截割部、装运机构、液压机构(油泵)、牵引部及除尘系统提供动力，以实现落煤、装运、除尘以及机器行走等功能。电机均为三相交流异步电机。8台电机中除风机电机外，其余电机均采用外水冷方式，并且其内部绕组中都设有热敏电阻及温度开关，用于电机过热检测，因而可以实现电机过热保护。这些电机的类型及主要参数见表1所示。
电机名称 类型 额定功率 额定电压 数量
截割电机 三相水冷 170 kW 1050 VAC 2
油泵电机 三相水冷 52 kW 1050 VAC 1
刮板机/收集头电机 三相水冷 45 kW 1050 VAC 2
风机电机 三相风冷 19 kW 1050 VAC 1
牵引电机 三相水冷 60 kW 1050 VAC 2
表1电机
2.1 电控箱
1）主控制台也称操纵台，含有用于电机控制的所有操作开关以及供司机观察的指示表和指示灯等；
2）主电控箱含有截割、装运主回路电控箱件等；
3）行走电控箱这是一个水冷电控箱，含有牵引、油泵、风机主回路电控箱件以及照明回路，CCU控制器、变频器、MODA、B、C模块；
4）断路器箱这是动力电缆进线箱，内部的主要装置为主断路器。此外，履带行走安全开关(脚踏开关)也位于该箱上；
5）起停开关 主要用于煤机电源的起动和停止；
6）JNA显示单元显示单元显示JNA系统生成信息。还可以显示司机输入参数屏幕及系统运行状态；
7）JNA鼠标 司机用JNA鼠标点击JNA屏幕上显示的按钮。可用四个箭头（方向）键上、下、左、右移动光标。按住星号键，再按方向键，可加快光标的移动速度。在选中的屏幕按钮上，按下ENT键，执行选中的动作。
2.2 断路器
所有的断路器闭合后，三相进线电源供到煤机电气系统的动力回路和控制变压器。线路L11，L12和L13给断路供电（2CB）。线路L11，L12和L13给集尘器（GC），泵接触器（DC）供电。线路L11，L12也给变压器（CT）供电。线路L21，L22和L23给载割回路，AC和BC真空接触器，收集头/刮板机前进（CF）和倒退（CR）接触器供电。当泵接触器（DC）吸合，行走断路器（4CB）给变频器供电。
2.3 控制和照明电路
控制电路上电：煤机主断路器闭合后，煤机上电，线路L11和L12给控制变压器原边。变压器二次侧的110V交流，通过5CB供到控制和瓦斯监测回路。24V交流控制变压器的二次侧，通过6CB给前部照明和后部照明供电。
控制回路零线：煤机控制回路是110V交流，24V直流，或12V直流电路。线路2是110V交流电路的公共零线。线路Z2是PS1电流24V直流变频器电路的公共零线。线路71 是PS2电源24V直流输入输出模块（IOM）电路的公共零线。最后，线路81是PS3电源12V直流截割臂角度传感器（BAS），JNA本安通讯遥控器接口（JR）和JNA显示计算机鼠标电路的公共零线。
控制操作：手动操作时，把控制开关打到运行位置。在手动模式时，司机使用装在煤机上的控制开关来操作煤机。把控制开关转到遥控位置，司机可以使用遥控器以遥控模式操作煤机。
110V交流控制电路：控制变压器给CCU，漏电变压器（1ELT），JNA单元，24V直流（PS1）电源供110V交流电源。
照明操作：当煤机主断路器（1CB）和照明断路器（6CB）闭合后，照明自动运行。
前部照明电路：控制变压器的二次通过线路54和55给前部照明电路供电24V交流。当CCU起动后，数字输出（A1C3）闭合，使煤机照明继电器（MLR）的线圈得电，闭合线路54中的常开MLR接点。
后部照明电路：线路55，68，和69给后部照明供电。当煤机前进或后退时，后退照明继电器（RLR）控制后部照明。当煤机前进或停止时，RLR不得电，因此其常闭接点保持闭合，使红灯有电，其常开接点保持开路，隔离白灯电源。当CCU起动后，且煤机后退时，数字输出（A1C3）闭合，使设备照明继电器（RLR）得电。线圈得电，线路68中的RLR常开接点闭合，使白灯带电，其常接点打开隔离红灯电源。
3 急停继电器（ESR）电路原理
1）PRE-ESR电路和CESR测试：线路1通过急停开关接点给PRE-ESR电路供电。，在可以遥控起动所有电机以前，泵/控制开关必须打到自动/遥控位置，CCU必须执行PRE-ESR测试。此测试包括以下检查：
CCU检查电机智能电流互感器（MCT）的完整性；
CCU监测电机电流，确保所有电机都没有电流；
CCU监测与遥控器的连接，确保数据通讯正常；
CCU检查急停状态输入A2B1/A2B4，确保急停开关没有动作。
2）PRE-ESR电路
ESR电路说明
当司机按下遥控器上的起动和泵起动/停止按钮时，CCU内部的数据检查继电器接点闭合，给常开的ESR和SER接点供电。CCU起动使能继电器输出A1B2，使SER继电器线圈得电。使与ESR继电器串联的SER常开点闭合。CCU数据检查继电器输出使与SER新接点串联的ESR继电器线圈得电。使与ESR继电器线圈串联的，且与常开SER常开接点并联的ESR常开点闭合。当SER继电器继电器线圈失电后，闭合的ESR接点将保持ESR继电器线圈得电。线路7中的常开ESR接点闭合，把110V ESR电源供到MCT，用于起动电机。线路Z33中的常开ESR接点闭合，把24V ESR电源供到变频器JNA输入，用于行走操作。
ESR2电路当按下遥控器起动按钮，遥控器上电，发出起动指令到本安通讯遥控接口，使DCR继电器得电。DCR接点闭合，ESR2继电器得电，线路6C中的常开ESR2接点闭合，把遥控DCR状态信息输入到JNA输入点B2B2/B2B4。
4 电源
1）PS1电源
PS1电源是24V直流电源给变频器，CCU和interbus通讯总线供电。CCU，模块A，和电机智能电流互感器之间使用interbus通讯总线。
2）PS2电源
PS2电源是24V直流电源给输入输出模块（IOM）和相关的液压功能的电磁阀供电。
3）PS3电源
PS3电源是12V直流电源给截割臂角度传感器，鼠标隔离栅和JNA本安通讯遥控接口供电。
5 液压控制电路工作原理
1）输入输出模块控制电路
CCU，输入输出模块（IOM），和液压电磁阀控制大部分液压功能，当CCU收到液压功能遥控指令后，CCU发出信号到IOM模块，来吸合相应的电磁阀回路。
2）输入输出模块主电路
电源PS2给数字输出模块（IOM）供24V电源。此电源用于吸合液压电磁阀线圈。IOM模块监测每个电磁阀回路43欧姆的负载。此负载的变化范围就在±10%内，否则IOM将禁用此回路。
3）CCU显示计算机
CCU电磁阀控制液压功能的24V直流输出。这些信息在显示计算机上显示。更多的与此有关的及其它诊断控制监测等信息都可以通过显示计算机进行人机对话。
6 漏电系统工作原理
1）110VAC漏电继电器（ELR）
ELR漏电线圈监测控制变压器二次的110VAC绕组。正常情况下，110VAC供给继电器时，端子3和5，6和7接通。如果线圈监测到变压器二次侧有漏电电流，ELR单元闭锁故障进入故障模式。故障时，端子6和8接通。阻止泵电机起动。端子3和4接通，110VAC漏电故障灯亮。
2）EL1空载漏电系统
空载漏电闭锁系统给交流电机的动力回路提供保护。此系统通过检查动力线路来保护回路。如果检测到绝缘电阻值降低，该系统就会给CCU一个漏电跳闸输入从而对动力回路实现漏电闭锁。
EL1空载漏电系统的工作原理：
当连续采煤机送上1050VAC电源，在任何接触器闭合之前，漏电变压器二次侧将给EL1漏电闭锁回路提供15VAC。EL1得到15VAC之后，就会给端子16一个15V直流信号。这一信号经过限流电阻器，漏电检测继电器将信号传到需要测试的交流电机相连的三相电抗器。线路700，701，和701A与第个电抗器相连接。
直流信号自由通过电抗器，如果动力线的绝缘阻值减小到12-14K 以下，电流将会通过EL1单元上的端子13接地。这样会导致电流流经EL1单元内部小变压器的原边线圈。在变压器二次侧线圈中感应的电压降将会使晶体管导通。切断到端子8的110VAC输入，1050V电机状态数字输入失电，给CCU一个漏电跳闸输入。从而进行空载漏电闭锁。如果EL1没有监测到漏电故障或是绝缘值降低的情况。第一个电机接触器就会正常得电。漏电测试继电器失电，断开监测系统。当电源供给交流电机回路，三相电抗器将阻断交流电流，保护低电压检测系统。
7 中央控制器（CCU）及智能电流互感器工作原理
1）JNA系统中央控制器（CCU）是煤机电控系统的中央控制单元。 CCU连接有模堞A，B，C，和6个电机智能电流互感器：DCT，GCT，CCT，HCT，ACT，和BCT。这些元件进行煤机的不同的控制及监测功能。
Interbus在CCU，模块A，B，C和6个MCT之间提供通讯链接。线路C215是数据接收，C217是数据发送。线路1B1连接到Interbus上的部件提供24V直流。线路IB4通过线路Z01和ZO2在CCU内部24V直流电源和24V直流PS1之间提供一个公用的0V直流连接。
煤机应该程序（MAP）U盘是与CCU连接的可插拔元件。CCU使用MAP来配置煤机功能，使软件修改更容易。这个里面包括一个稳定的记忆芯片用于存储软件。煤机上电时绝不可断开CCU。在MAP呀KEP加载过程中，不可停煤机电源。可能会造成CCU内部程序损坏。
在CCU起动过程中，两个红和绿诊断指示灯闪两秒钟。如果CCU起动没有故障，然后绿色的指示灯保持闪烁。如果在起动过程中检测到故障，然后红灯将按一定的编码闪烁。下表列出了这些故障编码：
红灯状态 故障
连闪两次 CCU故障
连闪三次 KEY（密钥）故障
连闪四次 CCU程序故障
连闪五次 KEY错误
2）电机智能电流互感器
连续采煤机共有六个微处理电流智能互感器，DCT，GCT，CCT，HCT，ACT，和BCT这些智能石器用于CCU和电机接触器的数据传递，提供接触器控制，并装有监测电机温度的RTD单元下表列出其端子及其功能。
端子 说明
A Interbus通讯线的进入口
B Pre/post ESR电源进入口
C 接触器控制输出口
D Pre/post ESR电源进出口
E Interbus通讯线到一下一电流互感器的出口
RTD热电阻 电机RTD连接监测电机工作温度
CANbus通讯总线使用电压差信号在CCU和输入输出模块（IOM）之间通讯。120欧的电阻提供阻抗匹配。没有此电阻CANbus将不能正常工作下表列出了通过CCU的CANbus端子的电压：
CAN bus CCU端子 电压
#1 CAN HIGH(高)到#1 CAN COM(公共) 2.6VDC
#1 CAN LOW(低)到#1 CAN COM(公共) 2.2 VDC
#1 CAN HIGH(高)到#1 CAN COM(低) 0.4 VDC
#2 CAN HIGH(高)到#2 CAN COM(公共) 2.6VDC
#2 CAN HIGH(低)到#2 CAN COM(公共) 2.2 VDC
#2CAN HIGH(高)到#2CAN COM(低) 0.4 VDC
8 MODELA，B，C的开关电路
1）CCU连到模块A。模块A的目的是提供煤机运行所必须的开关电路；
2）CCU连到模块B。模块B的目的是提供煤机运行所必须的开关电路；
3）CCU连到模块C。模块C的目的是提供煤机运行所必须的开关电路，主要来监测各个控制回路及动力回路的空载漏电系统。
撤回模式
撤回模式继电器（RMR）用来帮助操作人员把由于泵不能起动或不能行走的故障煤机从没有支护的煤壁撤回。
撤回模式将会屏蔽以下功能：
Interbus (Comms&IO)
MCT电流传感器测试
接点粘连
电机电流缺失
非正常电机电流
相序检查
GIO通讯
电流不平衡
RTD跳闸
阀芯卡堵检查
冷却故障
液压故障（油位和温度）
撤回模式不会屏蔽以下功能：
急停开关
瓦斯跳闸
热过载
温控器跳闸
CANBUS通讯
无载漏电
激活撤回模式须满足的条件：
没有使用急停开关
没有瓦斯跳闸
CCU运行正常
与遥控器的通讯正常
与输入输出模块（IOM）ESX的通讯正常
在遥控器上激活撤回模式指令。CCU中的数据检查继电器DCR闭合，IOM使得RM继电器得电。得电后，MTR通过接点后的数据检查继电器接点闭合得电。MTR和MRM得电后，泵将启动。JNA计算机行走使能得电给变频器发出指令。之后司机可以使用遥控器使得煤机返回到没有支护的煤层下。行走速度将限制在第一速度，只有泵电机和行走电机可以运行。
接点粘连，JNA给PCT供电并停止煤机。当煤机得电后，司机会选择激活PCT。（按信泵停止，截割停止和刮板机停止按钮），保持一分钟。这时司机可以激活撤回模式，行走煤机直到泵停止运行。如果电源负荷中心跳闸条件仍然存在，PCT将得电，煤机就会失电。且PCT一分钟计时器屏蔽功能只有在煤机起动了撤回模式才能使用。其他煤机PCT屏蔽是一个即时指令。
9 结论
通过以上几点论述说明了12CM15-10D机型的操作系统的构成，详细的分析了各控制模块及控制回路的工作原理，为设备的故障处理及机电人员奠定了理论知识，因此我们在实际维护检修过程中应该提高重视程度，可避免连续采煤机在生产过程中事故和设备故障频繁发生。
参考文献
dc电源范文6
本设计采用单片机作为主要控制部件,通过键盘预置输出电流值并采用液晶模块实时显示。整个系统硬件部分由微控制器模块、电压一电流转换模块、键盘模块、显示模块、直流稳压电源模块和语音提示模块组成。系统结构框图如图1所示。
微控制器是整个系统的核心,负责整个系统的运作。为了能够做到硬件电路简单,系统性能稳定可靠,便于实现语音播报、键盘设置和信息实时显示等功能的协调,通过多种方案论证后,选用凌阳十六位单片机SPCE061A。该单片机采用现代电子技术――片上系统SOC(system ona chip)技术设计而成,内部集成有ADC、DAC、PLL、AGC、DTMF、LCD-DRIVER等电路(与IC型号有关)。它采用精简指令集(RISC),指令周期均以CPu时钟数为单位。另外,它还兼有DSP芯片功能,内置16位硬件乘法器和加法器,并配备有DSP拥有的特殊指令,大大加速了各种演算法的运行速度。同时可以在Windows环境下使用凌阳十六单片机应用开发工具,该工具支持标准c语言和凌阳单片机汇编语言,集汇编、编程、仿真等功能于一体,大大加快了软件开发过程。凌阳单片机具有高速度、低价、可靠、实用、体积小、功耗低等特点,用该单片机作为控制器比较合适,在硬件电路简单的前提下容易实现A/D、D/A转换、语音提示、PID运算等功能。
显示模块主要实现的功能是显示设置的电流输出值和其他人机交互信息。本部分可以采用七段数码LED显示器,实现显示数字、简单字母和小数点等信息,但由于其显示信息单一,人机交互不友好,在系统中采用字符型液晶显示屏LCDSMC1602A模块。该模块具有轻薄短小、低压微功耗、体积小、无辐射危险,平面直角显示及影像稳定不闪烁等优点。其方便用于显示字母、数字、符号等信息,而且不需要扩展过多电路,可由单片机直接进行控制输出显示。
电压一电流转换模块由精密运放与3个晶体管组成的达林顿管电路构成。转换电路利用晶体管平坦的输出特性和深度负反馈电路使输出电流稳定。如图2所示,此V/I转换电路的带负载能力强,电流输出范围达0～3A。输出电流Io经反馈电阻Rf得到一个反馈电压Vf,Vf=V11-V12,通过R5、R6加到运算放大器的两输入端,设运放两端的电为V1、V2,Vi由单片机DAC输出。因为理想运放的输入电流约等于零,且V1=V2,则有V12[1-R6/(R2+R6)]+ViR6/(R2+R6)=V11R1(R1+R6)。由于V12=V11-Vf,则V11R2/(R2+R6)+(ViR6-VfR2)/(R2+R6)=V11R1/(R1+R5)。令R1=R2=10kΩ,R5=R6=1kΩ,则有Vf=ViR6/R2=Vi/10。若暂不考虑反馈时,Io=Vi/(10Rf)。
由此可见,输出电流的标定由D/A转换的输出电压Vi和Rf决定,为线性变换。Rf由大线径康铜丝制作,其温度系数很小(5×106/℃),大线径可以使其温度影响减至最小。3个三极管应选用大功率管TIP122,且使用散热片,以保证管子工作在线性区。
电压一电流转换模块的组成还有另外一种方案,采用3个运放构成输出电流可变的电流源,如图3所示。输出电流I=Vi/R1,为使R1两端的电压保持恒定,由差分放大器IC1b通过射随器ICIc监测R1两端的电位,此电位经IC1b的7脚加到比较器ICa的反相输入端与Vref比较。比较结果使比较器的输出端变化,直到平衡为止,即Vr1=Vi。电路中的电容用于补偿ICa的频率,减少控制环路的延时。只要R1=R2=R3=R4=R5,此电路的性能较好。但此电路的带负载能力不强,环路延时补偿对电路的稳定有较大影响。
系统键盘模块可以采用独立式连接方式或行列式(矩阵式)连接方式,该模块的功能主要完成对输出电流和其他信息的设定。直流稳压电源模块为整个系统供电;语音模块实现语音提示,使系统设计更具人性化,系统具有友好的工作界面。凌阳单片机内部集成有ADC、DAC、PLL、AGC、DTMF等模块,语音功能可由软件编程实现,不需要外接任何电路,有效的利用了系统资源。
系统工作及软件流程
在工作过程中,SPCE061A单片机将被预置的电流值通过换算进行D/A转换,以输出电压驱动V/I转换电路实现电路输出,并将该电流值对应的电压值通过闭环回路,经A/D转换后输入单片机系统,再通过PID算法调整电流输出。整个系统工作流程图如图4所示。
系统软件设计在凌阳十六单片机应用开发工具unSPIDE1.16.1中进行,采用凌阳单片机汇编语言和标准c语言对单片机进行编程。主要实现5个功能:(1)系统的初始化,包括各接口设备的初始化;(2)键盘输入;(3)D/A、A/D转换;(4)PID算法进行电流调整;(5)语音提示和电流显示。其主程序流程图如图5所示。
A/D转换部分程序主要用于将采样电阻采到的模拟电压信号转换为数字信号。采样信号由IoA6输入并直接送入缓冲器P_ADC_MUX_Data,在ADC自动方式被启用后,会产生一个启动信号,此时,RDY=0,DACO的电压模拟量与外部的采样模拟比较,以尽快找出外部信号模拟量的数字量,A/D转换的结果保存在SAR内。当10位A/D转换完成时,RDY=1,此时,通过读P_ADC_MUX_Data单元可以获得10位A/D转换的数据。其IRQ1中断服务程序的流程图如图6所示。
PID算法程序主要用于修正实际输出的电流值和设定值的偏差,调节下一次的输出值,使输出更接近于设定值,提高精度。具体控制过程为单片机经A/D芯片读出实际电流Ik,然后和设定的电流Is比较,得出偏差值Ek=Is-Ik,单片机根据Es的大小,调用PID公式,计算出本次电流调节的增量ik,然后根据前一次的D/A转换后输出电流Iq-1,计算出本次电流的输出Iq。
离散增量PID的计算公式为
Ik=Kp[(Ek-Ek-1)+K1Ek+KD(Ek-2Ek-1+Ek-2)]
=Kp(Ek-EK-1)+K1’Ek+KD’(Ek-2Ek-1+Ek-2)
