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　　摘要：可控硅整流裝置要安全運行，必須有可靠的保護措施。論文討論了建立在電量采集器基礎上的可控硅過流保護裝置在煤炭機械中的應用，并提出了該保護裝置在運行中的保護措施。

　　關鍵詞：可控硅過流保護裝置；煤炭機械，應用

　　O 引言

　　可控制整流裝置不論在煤礦系統還是現代工業的各行各業中都已得到廣泛應用。可控硅整流裝置要安全運行，必須有可靠的保護措施。在整流裝置過載或者輸出短路時，保護措施能起到安全保護作用，使裝置不受損壞。我們把這種保護功能，歸結為限流保護和過流保護。這兩種保護是否可靠，直接影響可控硅整流裝置的運行是否穩定。

　　1 煤炭機械可控硅過流保護裝置概述

　　1．1煤炭機械可控硅過流保護裝置限流保護

　　煤炭機械可控硅過流保護裝置的限流保護是整流裝置工作在恒壓狀態下所加入的一種保護措施。當整流裝置輸出電流超過額定值時，這種保護能使整流裝置的輸出電壓降低，并使裝置繼續運行，如圖1所示。

　　電流反饋信號u經過運算放大器放大，再經過反相器倒相后，與電壓反饋信號UvF通過選通電路相迭加在一起，做為PI調節器的輸入。當整流裝輸出電流超出電流額定值時，只有電流反饋作為PI調節器的輸入，那么整流裝置處于恒流工作狀態。當整流裝置輸出電流低于電流額定值時，只有電壓反饋作為PI調節器的輸人，則整流裝置工作在恒壓狀態下。

　　由此可見，整流裝置只有加入限流保護后，在超負荷運行時，電流能受到有效的抑制，元件不會被損壞，裝置能得到可靠的保護。在實際工作中，用于給蓄電池充電的整流裝置，就經常工作在限流狀態下。比如，在為蓄電池恒壓充電時，由于電池初始電壓很低，整流裝置的輸出電壓與電池端電壓之間的壓差較大，則充電電流很大。超出整流裝置輸出的額定電流，但由于整流裝置中設有限流作用，裝置便可在額定輸出狀態下恒流運行，隨著電池電壓的上升，使整流裝置逐步脫離限流環節，自動轉為恒壓工作狀態。

　　1．2煤炭機械可控硅過流保護裝置過流保護

　　用在煤炭機械可控硅整流裝置中的過流保護方式很多，如快速熔斷器保護、快速電流繼電器保護、自動空氣斷路器保護和電子回路保護等。根據多年的實際經驗，我們采用電子回路作整流裝置的過流保護措施，其原理見圖2所示。

　　圖2中，R1、R2、N組成比較器，通過RPI來設置過流保護值；V為鉗位二極管，uk為可控硅觸發脈沖輸出的控制信號。當整裝置輸出電流超出額定值的20％時，電流反饋u1F>u，則比較器輸出為“0”電平，使三極管V2截止，此時u為“1”電平，使整流裝置輸出電壓為0。鉗位二極管vI保證系統在出現過流時，比較器輸出電位為“0”的電平，使整流裝置可靠關斷。這種過流保護電路的設計，確保了在整流裝置輸出正負極短路時，不致于損壞裝置中的任何元件。實踐證明，限流、過流保護在可控硅整流裝置中的完善，使整流裝置運行起來更加安全可靠。這種保護措施不僅適用于煤炭機械可控硅整流裝置，而且同樣適用于煤炭機械開關電源和其它直流穩壓裝置，在電力系統中，為無人職守提供了可能，并為全自動整流裝置的誕生奠定了基礎。

　　2 煤炭可控硅過流保護裝置的實踐應用

　　2．1煤炭可控硅過流保護裝置電量采集器的使用

　　煤礦機械中可控硅過流保護裝置電量采集器是指對煤礦的環境參數和生產、運輸、提升、排水等機電設備工作狀態進行監測和控制，并用微機分析處理取得數據的一種安全監控系統。它是二到三級分布式集散系統，井下分站作為系統中重要配套部件，連續監測礦井的各種環境參數，不僅監視電路過流保護裝置，還可以監控如：瓦斯、一氧化碳、風速、負壓等煤炭的危險信號。電量采集器分站和地面中心站通訊，及時傳送井下參數，并執行中心站發送的命令，本身也可實現都功能監控功能，對電量數據及時檢測變電所配電柜的各種電量參數：電流、電壓、功率、功率因數等。

　　2，1．1煤炭可控硅過流保護裝置電量采集器工作原理

　　煤炭可控硅過流保護裝置電量采集器由6個模塊組成：電壓電流采集放大模塊、功率轉換模塊、A／D轉換模塊、MCU模塊、485接口模塊、電源及顯示模塊。

　　1）電壓電流采集放大模塊。電量數據采集器連續采集變電所的三相100V交流電壓A，B，C之間的線電壓，c相作為公共端（但并非接地）。100V交流電壓經過三相變壓轉換為10V交流電壓，該電壓信號進一步變換成400mV后再由AD736將交流電壓信號變為直流電壓信號（Uv），直流信號（uv）進一步由LM358放大后送到A／D轉換模塊；大電流信號（5A）通過C相電流互感器轉換成小電流信號（5mA），小電流信號經過精密電阻轉換成小電壓信號后由另一路AD736將交流信號變為直流信號（Ui），再由LM358放大后送到A／I）轉換模塊。

　　2）功率轉換模塊uv與ui信號分別經過兩路AD7755后直接送至MCU模塊。

　　3）A／D轉換模塊該模塊由撥碼開關和采樣開關4051，A／D芯片TLC1549組成。每個電量采集器的標識是由4位撥碼開關決定的，有效地址為1～8，在同一分站中該撥號應是惟一的。“ON”為0，“OFF”為1。

　　4）其他模塊。MCU模塊將各輸入電壓信號進行相應處理、運算、編碼后，通過485接口模塊（由1483芯片組成）將編碼信號以頻率信號形式上傳給分站，傳輸速率為9600b&，傳輸距離限于2000m；同時將其送到顯示模塊（MAX7219）。LM7805和ICL7660提供正負5v電源。

　　AD736是經過激光修正的單片精密真有效值AC／IX2轉換器。采用真有效值轉換技術，即不通過平均折算而是直接將交流信號的有效值按比例轉換為直流信號。其主要特點是準確度高、靈敏性好（滿量程為200mV）、測量速率快、頻率特性好（工作頻率范圍可達0～460kHz）、輸入阻抗高、輸出阻抗低、電源范圍寬且功耗低最大的電源工作電流為200毫安。用他來測量正弦波電壓的綜合誤差超過±3％。

　　平均電容（CAV）是AD736的關鍵外同元件，用于進行平均值運算。其大小將直接響應到彳丁效值的測垣精度，尤其在低頻時更為重要多數情況下可選33tF。

　　X25045作為可編程WDTEPROM，有3個功能：①WDT；②電源監測；③EPROM，保存常用設定參數。

　　2．1．2軟件設計與安裝

　　與上述硬件框圖和算法公式相配合，程序可分為主程序、A／D采樣程序、數顯程序、通訊程序等幾部分：

　　1）主程序包括初始化和軟件防程序部分，還要監測采樣完成標志；分站是否要求通訊標志等，最重要功能是完成采樣結果的算術處理。

　　2）A／D采樣程序。程序發送同步信號，啟動A／D轉換，完后以中斷方式由主程序讀取結果。

　　3）數顯程序。89C52與MAX72l9之間程序分為2部分：初始化子程序、數據傳送及顯示子程序．．傳送為串行方式，數據格為16位，其中：D8～Dll是寄存器地址，DO～D7為數據，Dl2～Dl5為無關位72l9接收的第l位是D15。發送到Din端的串行數據在每個cIK的上升沿移人到內部16位移位奇存器中，然后在I．OAI）的上升沿時數據被鎖存到數字或控制寄存器中。I）in端的數據通過移位寄存器傳送，并在16．5個時鐘周期后出現在Dct端4）通訊程序接受分站命令將測試結果返回。分站向電量采集器發送數據命令：0x5a，撥號值，撥號值取反；電量采集器回答：0x5a，撥號值，撥號值取反：D，Padd：其中，D為傳送數值，Padd為校驗標志當分站詢問5次都沒有回答時，設置為“未連通”狀態。

　　2．2高壓智能過流斷路器與煤炭可控硅過流保護

　　裝置機械聯動高壓斷路器在煤炭電路系統中起控制和保護作用，其性能的可靠與否關系到煤炭電路系統的安全、穩定運行，和煤炭可控硅過流保護裝置是一脈相承的，二者的配合，能提高雙安全系數采用三相電氣聯動的高壓智能過流斷路器一般采用三個獨立操動機構，通過匯控箱使機構之間通過電氣聯接來實現三相聯動，各相機構傳動輸出軸直接與極柱相連；在保護裝置上，采用三相位置不一致繼電器啟動跳閘。如果與煤炭可控硅過流保護裝置機械聯動，高睢智能過流斷路器一般采用一個操動機構，斷路器三個板柱與操動機構之間通過操作桿聯接。

　　參考文獻：

　　[1]郭賢珊、李仲失煤炭“r控硅過流保護袋揲動機恂存線監測參數的選擇J]．高壓電器，2002、38（I）．24～25