一种矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源的制作方法

本实用新型涉及一种煤矿井下停电时备用的供电电源，属于矿井应急电源设备技术领域。

背景技术：

煤矿井下低压设备的供电一般由高爆设备降压后进行提供，但是低压设备的后备电源一般没有统一配置和管理，有的没有后备电源，有的自己配置后备电源，这样在停电时会造成一些没有配置后备电源的设备停止工作，而多个设备自行配置后备电源还会造成后备电源电池的浪费。这种情况对井下的供电系统的统一管理、统一规划带来困难，十分有必要进行改进。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源，这种应急电源可以在供电线路出现停电故障时对井下所有低压设备统一进行供电，实现井下后备电源的集中管理和集中供电，为井下供电系统的规范化运行提供设备和技术支持，保证井下生产顺利进行。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源，它包括控制单元、降压单元、充电单元、升压单元、逆变单元、电池组、电池管理系统、监测单元，降压单元的电压输入端与外部三相交流电输出端相连接，降压单元的电压输出端与充电单元的电压输入端相连接，充电单元的电压输出端与电池组相连接，电池组与逆变单元相连接，逆变单元的电压输出端与升压单元相连接，升压单元的电压输出端与外部三相交流电输入端相连接，控制单元分别与充电单元、逆变单元、电池管理系统相连接，电池管理系统与电池组相连接，监测单元的监测端分别与充电单元和升压单元相连接，监测单元的信号输出端与控制单元相连接。

上述矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源，它还有显示单元和电源模块，显示单元与控制单元相连接，电源模块分别与控制单元、充电单元、逆变单元、电池组、电池管理系统、监测单元、显示单元相连接。

上述矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源，所述降压单元、升压单元均为三相变压器。

上述矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源，所述充电单元为三相智能晶闸管模块以及由电阻、电容元件组成的具有阻容吸收功能的阻容电路。

上述矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源，所述控制单元为CPU，控制单元的模拟量输出端与充电单元相连接，控制单元通过485总线与电池管理系统相连接并进行数据交互，控制单元通过232总线与显示单元连接并进行数据交互，显示单元为LCD液晶屏幕。

上述矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源，所述逆变单元由整流模块和驱动板组成，驱动板连接在控制单元和整流模块之间，整流模块的输出端与升压单元的三相变压器的输入端相连接。

上述矿用隔爆型动力锂离子电池应急电源，所述监测单元为两个电压互感器和两个电流互感器，一个电压互感器和两个电流互感器的输入端接在充电单元与电池组的连接线路中，输出端与控制单元相连接，另一个电压互感器的输入端接在升压单元的三相变压器的输出端，电压互感器的输出端与控制单元相连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型根据井下低压设备供电系统的特点以及井下常用电压等级的情况，采用输入三相660V交流电为电池组充电，在发生停电时，电池组输出三相100V交流电来为设备集中供电。本实用新型的监测单元对充电和放电的电流和电压进行监控，控制单元对充电和放电过程进行控制，显示单元对系统运行状态、电池组状态、充放电状态以及告警信息进行显示。本实用新型可以在供电线路出现停电故障时对井下所有低压设备统一进行供电，实现井下后备电源的集中管理和集中供电，为井下供电系统的规范化运行提供设备和技术支持，保证井下生产顺利进行。

附图说明

图1是本实用新型的电原理框图；

图2是本实用新型的电路图。

图中标记如下：控制单元1、降压单2元、充电单元3、升压单元4、逆变单元5、电池组6、电池管理系统7、监测单元8、显示单元9、电源模块10、阻容电路ZR、驱动板QD。

具体实施方式

本实用新型由控制单元1、降压单2元、充电单元3、升压单元4、逆变单元5、电池组6、电池管理系统7、监测单元8、显示单元9、电源模块10组成。

图中显示，降压单元2的功能为调整输入电压。降压单元2为三相变压器，降压单元2的电压输入端与外部三相交流电输出端相连接，降压单元2的电压输出端与充电单元3的电压输入端相连接。降压单元2将外部电源输入给充电单元3进行充电操作。

图中显示，充电单元3为三相智能晶闸管模块以及由电阻、电容元件组成的具有阻容吸收功能的阻容电路ZR。充电单元3的电压输出端与电池组6相连接。充电单元3的功能是为电池组6进行充电。三相交流电通过降压单元2后接入充电单元3，充电单元3根据控制单元1的信号调节充电电压和电流。

图中显示，电池组6与逆变单元5相连接。逆变单元5的功能是将电池组6提供的直流电转换成三相交流电。逆变单元5由整流模块和驱动板QD组成，驱动板QD连接在控制单元1和整流模块之间，整流模块的输出端与升压单元4的三相变压器的输入端相连接。

图中显示，升压单元4与逆变单元5的电压输出端相连接，升压单元4为三相变压器，升压单元4的三相变压器的电压输出端与外部三相交流电输入端相连接，升压单元4的功能相外部输出电压。

图中显示，电池管理系统7采用芯片，电池管理系统7分别与控制单元1和与电池组6相连接，电池管理系统7的功能是精确采集单体电池的电压及温度数据，将采集的数据传输给控制单元1。

图中显示，监测单元8的功能是采集充、放电的电压以及电流。监测单元8为两个电压互感器和两个电流互感器，一个电压互感器和两个电流互感器的输入端接在充电单元3与电池组6的连接线路中，输出端与控制单元1相连接，另一个电压互感器的输入端接在升压单元4的三相变压器的输出端，电压互感器的输出端与控制单元1相连接。

图中显示，显示单元9为LCD液晶屏幕，显示单元9与控制单元1相连接。显示单元1的功能是显示当前系统的运行状态、电池组6状态、充放电状态以及告警信息。

图中显示，电源模块10分别与控制单元1、充电单元3、逆变单元5、电池组6、电池管理系统7、监测单元8、显示单元9相连接，向这些单元提供元件运行的直流电源。

图中显示，控制单元1采用CPU进行全局控制。控制单元1的模拟量输出端与充电单元3相连接，对充电单元进行控制；控制单元1通过485总线与电池管理系统7相连接并进行数据交互，控制单元1通过232总线与显示单元9连接并进行数据交互。电池管理系统7采集的电池电压与温度数据和监测单元8采集的充、放电电压与电流数据都汇聚到控制单元1中，由控制单元1汇总、判断后输出到显示单元9进行显示。

本实用新型的一个实施例如下：

外部输入电压为660v，经过降压单元2的三相变压器降压后为50v；

逆变单元5的电压输出端为20v，经过升压单元4的三相变压器升压后为100v，向外部输出；

控制单元1采用高速DSP芯片，型号为TMS320F2812：

充电单元3采用的三相智能晶闸管模块的型号为MJYS-QKZL-30；

逆变单元4采用富士智能整流模块，型号为IPM- 6MBP150VDA060-50；

电池组6由12块100Ah锂离子电池组成，电压范围为35V—44V；

电池管理系统7采用美信MAX11068芯片；

本实用新型的工作流程为：

当系统开始运行，通过自检后，需首先检测是否有输入电源。如果有电源输入，则认为外界没有停电，系统进入充电流程。如果没有电源输入，则认为外界停电，系统进入放电流程。

进入充电流程后，系统检测电池组是否亏电，如果检测亏电则进行充电操作，充电的过程中时刻检测系统是否有告警。如有告警则立即停止充电，并输出告警信息；如果检测没有亏电，则继续检测是否有输入电源。

进入放电流程后，系统检测电池组是否亏电，如果检测没有亏电则进行放电操作。充电的过程中时刻检测系统是否有告警，如有告警则立即停止充电并输出告警信息。如果检测亏电，则继续检测是否有输入电源。