专利名称：矿用隔爆气动式交流发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及气动传动与发电领域，具体是一种矿用隔爆气动式交流发电系统。
背景技术：
近年来，煤矿供电系统问题时有发生，不仅会影响煤矿生产，而且会损坏机电设备，甚至会造成人身事故。煤矿井下有瓦斯，地下涌水，一旦供电系统出现问题可能出现人员窒息，瓦斯爆炸，矿井有可能被水淹没的危险，给国家带来巨大的损失，给矿工的的生命安全构成了极大的威胁。
供电质量对安全生产也有重要的影响，发电系统送到用电设备的端电压与额定值总有一些偏差，此偏差为电压偏移，它是衡量供电质量的重要指标，各种用电设备都能适应一定范围的电压偏移，但是超出允许范围，电气设备的运行状况将显著恶化，由此发明一种矿用隔爆气动式交流发电系统，可实现电压的自动调节，将电压偏移值降到最低。
目前交流发电系统已经逐步使用，但它们大多采用柴油等液体介质作为动力源，浪费能源且排放的尾气有污染，体积和重量都很大，价格昂贵，且它们噪音很大，严重影响工人身心健康。空气是一种新型能源，资源不尽，尤其在矿下主要巷道内基本上都铺设了风压管路，利用这些风压来进行发电方便快捷。本发明矿用隔爆气动式交流发电系统基于此采用压缩空气作为动力源，为井下提供所需的交流电压等级，输出电压稳定，可满足各种功率要求。发明内容
为了解决现有发电系统体积和重量大，噪音大，浪费能源，尾气污染严重，不能根据负载大小自动调节输出电压等一系列问题，本发明提供一种矿用隔爆气动式交流发电系统，通过传感器，电动调节阀和控制电路的配合使用，使发电系统更加智能、安全可靠，同时加有隔爆外壳，防止系统产生火花引发安全事故。
本发明是通过以下方案实现的: 一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:包括气动部分、机械部分、电控部分，气动部分包括通过管道依次连接的开关阀、压力阀、电动流量调节阀；机械部分包括隔爆外壳、气动马达、三相交流发电机，隔爆外壳包括有隔爆外壳上支架、隔爆外壳下支架，气动马达、三相交流发电机分别固定在隔爆外壳下支架上，隔爆外壳下支架上设有进出气口、导线出口，气动马达通过连接轴传动连接三相交流发电机，气动马达与连接轴的连接处套装有套筒；电控部分包括有三相整流桥，三相整流桥并联有滤波电容，滤波电容并联有电压传感器、稳压模块、H桥逆变电路，电压传感器的信号输出端接入DSP，DSP的电源端连接稳压模块的电压输出端，H桥逆变电路包括有四个大功率晶闸管Ql、Q2、Q3、Q4，串联的大功率晶闸管Q1、Q2与串联的大功率晶闸管Q3、Q4并联，大功率晶闸管Q1、Q2的连接点连接电感L的一端，电感L的另一端连接电容C的一端，电容C的另一端接入大功率晶闸管Q3、Q4的连接点；DSP连接有驱动电路一、驱动电路二，驱动电路一驱动连接大功率晶闸管Ql、Q2、Q3、Q4，驱动电路二驱动连接电动流量调节阀，气源通过管道与开关阀连接，电动流量调节阀的另一端通过管道由进出气口进入隔爆外壳并接入气动马达，气动马达带动三相交流发电机发电，三相交流发电机输出端输出的三相交流电通过导线从导线出口伸出隔爆外壳并接入三相整流桥，三相交流电经整流、滤波后的直流电直接提供给H桥逆变电路，并通过稳压模块稳压后提供给DSP，DSP发出的PWM控制信号经驱动电路一控制H全桥逆变电路，经驱动电路二控制电动流量调节阀，从而控制气体的流量，直流电经H桥逆变电路后输出稳定可用的交流电。
所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的DSP采用TI公司的28035高速数字信号处理器。
所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的气动马达通过螺栓与隔爆外壳下支架连接，三相交流发电机通过螺钉固定在隔爆外壳下支架上。
所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的隔爆外壳上支架与隔爆外壳下支架通过螺栓连接，之间加橡胶垫进行密封。
所述的一种矿用隔爆气动式应急交流发电系统，其特征在于:所述的三相交流发电机的输出端是通过键连接固定在隔爆外壳下支架上的。
所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的隔爆外壳下支架的进出气口通过管路转接头螺纹连接实现螺纹连接处的密封。
所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的隔爆外壳下支架的导线出口通过橡胶垫密封。
本发明的工作原理是: 本发明电路控制部分包括三部分:直流电压部分、逆变部分、DSP控制电路部分。直流电压部分由二极管不可控整流、电容滤波器构成；逆变部分由H全桥和LC滤波电路构成；DSP硬件电路主要由一个稳压电路，电压传感器和TI公司的28035高速数字信号处理器，以及相应的驱动电路组成。稳压电路给数字信号处理器提供标准电源；数字信号处理器则负责全部数据采样、数据处理、逆变电路的控制，驱动电路用于驱动IGBT及电动流量调节阀坐寸ο
发电机经不可控整流、电容滤波后得到的直流电压，会随着负载的变化而改变。如果变化过大，将导致逆变环节不能输出稳定的交流电压。所以需要一个反馈回路，自动调节进气口气体压力和流量，将发电机经整流滤波后输出的直流电压控制在一定范围。首先压力阀将气体的压力控制在一定的范围内，保证气动马达的输出扭矩满足发电机的额定扭矩要求，再由电压传感器采样直流电压的大小，当电压过小时，控制电动流量调节阀增加气动电机的进气量使电机加速从而使电压升高；当电压过高时，通过DSP控制电动流量调节阀减小电机进气量使电压降低。DSP发出的PWM控制信号经驱动电路控制逆变环节电路，将直流电变成稳定可用的矿用交流电，可保证需要的电压等级和频率。
由于采用了上述方案，本发明的优点是: 本发明经济、便捷、无污染、智能化调节、隔爆、噪音小、方便安装。
图1为本发明机械部分整体结构系统图。
图2为本发明控制部分的电路结构和气动结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种矿用隔爆气动式交流发电系统，包括气动部分、机械部分、电控部分，气动部分包括通过管道依次连接的开关阀1、压力阀2、电动流量调节阀3 ;机械部分包括隔爆外壳、气动马达4、三相交流发电机5，隔爆外壳包括有隔爆外壳上支架6、隔爆外壳下支架7，气动马达4、三相交流发电机5分别固定在隔爆外壳下支架7上，隔爆外壳下支架7上设有进出气口 8、导线出口 9，气动马达4通过连接轴10传动连接三相交流发电机5，气动马达4与连接轴10的连接处套装有套筒11 ;电控部分包括有三相整流桥12，三相整流桥12并联有滤波电容Udc，滤波电容Udc并联有电压传感器13、稳压模块14、H桥逆变电路15，电压传感器13的信号输出端接入DSP16，DSP16的电源端连接稳压模块14的电压输出端，H桥逆变电路15包括有四个大功率晶闸管Q1、Q2、Q3、Q4，串联的大功率晶闸管Q1、Q2与串联的大功率晶闸管Q3、Q4并联，大功率晶闸管Q1、Q2的连接点连接电感L的一端，电感L的另一端连接电容C的一端，电容C的另一端接入大功率晶闸管Q3、Q4的连接点；DSP连接有驱动电路一 17、驱动电路二 18，驱动电路一 17驱动连接大功率晶闸管Ql、Q2、Q3、Q4，驱动电路二 18驱动连接电动流量调节阀3，气源通过管道与开关阀I连接，电动流量调节阀3的另一端通过管道由进出气口 8进入隔爆外壳并接入气动马达4，气动马达4带动三相交流发电机5发电,三相交流发电机5输出端输出的三相交流电通过导线从导线出口 9伸出隔爆外壳并接入三相整流桥12，三相交流电经整流、滤波后的直流电直接提供给H桥逆变电路15，并通过稳压模块14稳压后提供给DSP16，DSP16发出的PWM控制信号经驱动电路一 17控制H全桥逆变电路15，经驱动电路二 18控制电动流量调节阀3，从而控制气体的流量，直流电经H桥逆变电路15后输出稳定可用的交流电。
DSP16采用TI公司的28035高速数字信号处理器。
气动马达4通过螺栓与隔爆外壳下支架7连接，三相交流发电机5通过螺钉固定在隔爆外壳下支架7上。
隔爆外壳上支架6与隔爆外壳下支架7通过螺栓连接，之间加橡胶垫进行密封。
三相交流发电机5的输出端是通过键连接固定在隔爆外壳下支架7上的。
隔爆外壳下支架7的进出气口 8通过管路转接头螺纹连接实现螺纹连接处的密封。
隔爆外壳下支架7的导线出口 9通过橡胶垫密封。
权利要求
1.一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:包括气动部分、机械部分、电控部分，气动部分包括通过管道依次连接的开关阀、压力阀、电动流量调节阀；机械部分包括隔爆外壳、气动马达、三相交流发电机，隔爆外壳包括有隔爆外壳上支架、隔爆外壳下支架，气动马达、三相交流发电机分别固定在隔爆外壳下支架上，隔爆外壳下支架上设有进出气口、导线出口，气动马达通过连接轴传动连接三相交流发电机，气动马达与连接轴的连接处套装有套筒；电控部分包括有三相整流桥，三相整流桥并联有滤波电容，滤波电容并联有电压传感器、稳压模块、H桥逆变电路，电压传感器的信号输出端接入DSP，DSP的电源端连接稳压模块的电压输出端，H桥逆变电路包括有四个大功率晶闸管Ql、Q2、Q3、Q4，串联的大功率晶闸管Ql、Q2与串联的大功率晶闸管Q3、Q4并联，大功率晶闸管Ql、Q2的连接点连接电感L的一端，电感L的另一端连接电容C的一端，电容C的另一端接入大功率晶闸管Q3、Q4的连接点；DSP连接有驱动电路一、驱动电路二，驱动电路一驱动连接大功率晶闸管Ql、Q2、Q3、Q4，驱动电路二驱动连接电动流量调节阀，气源通过管道与开关阀连接，电动流量调节阀的另一端通过管道由进出气口进入隔爆外壳并接入气动马达，气动马达带动三相交流发电机发电，三相交流发电机输出端输出的三相交流电通过导线从导线出口伸出隔爆外壳并接入三相整流桥，三相交流电经整流、滤波后的直流电直接提供给H桥逆变电路，并通过稳压模块稳压后提供给DSP，DSP发出的PWM控制信号经驱动电路一控制H全桥逆变电路，经驱动电路二控制电动流量调节阀，从而控制气体的流量，直流电经H桥逆变电路后输出稳定可用的交流电。
2.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的DSP采用TI公司的28035高速数字信号处理器。
3.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的气动马达通过螺栓与隔爆外壳下支架连接，三相交流发电机通过螺钉固定在隔爆外壳下支架上。
4.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的隔爆外壳上支架与隔爆外壳下支架通过螺栓连接，之间加橡胶垫进行密封。
5.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆气动式应急交流发电系统，其特征在于:所述的三相交流发电机的输出端是通过键连接固定在隔爆外壳下支架上的。
6.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的隔爆外壳下支架的进出气口通过管路转接头螺纹连接实现螺纹连接处的密封。
7.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆气动式交流发电系统，其特征在于:所述的隔爆外壳下支架的导线出口通过橡胶垫密封。
全文摘要
本发明公开了一种矿用隔爆气动式交流发电系统，气源通过管道与开关阀、压力阀、电动流量调节阀相连带动气动马达转动，气动马达通过连接轴、套筒带动三相交流发电机发电，发电机输出的交流电经整流、滤波后的直流电直接提供给H桥整流电路、电压传感器，并通过稳压模块稳压后提供给DSP，DSP发出的PWM控制信号经驱动电路一方面控制H桥逆变电路，另一方面控制电动流量调节阀自动调节进气口的气体流量，使其输出直流电压在工作范围之内，直流电再经过H桥逆变电路，将直流电变成稳定可用的交流电。本发明经济、便捷、无污染、智能化调节、隔爆、噪音小、方便安装。
文档编号H02P9/04GK103166555SQ201310060530
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者阮学云, 王满满, 蒋耀, 王 华, 张文宠, 王欣悦, 蔡兆生 申请人:安徽理工大学