[發明專利]適用于本安電源輸出端口的浪涌保護電路及其方法

在審

• 申請號: 202210872014.7
• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115133515A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 陳正能;謝國軍;袁鳳培;陳輝;趙立廠;張興華;周遠;劉豐禎;卓敏敏
• 申請（專利權）人: 天地（常州）自動化股份有限公司;中煤科工集團常州研究院有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H9/02
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務所(普通合伙) 32409
• 代理人: 王穎

本發明公開了一種適用于本安電源輸出端口的浪涌保護電路及其方法，本安電源的輸出端連接有負載模塊，本安電源與負載模塊之間設有浪涌保護電路；浪涌保護電路包括：第一級浪涌保護模塊、第二級浪涌保護模塊以及第三級浪涌保護模塊，第一級浪涌保護模塊與第二級浪涌保護模塊連接，第二級浪涌保護模塊與第三級浪涌保護模塊連接，第一級浪涌保護模塊與負載模塊連接，第三級浪涌保護模塊與本安電源的輸出端連接。本發明通過設置第一級浪涌保護模塊、第二級浪涌保護模塊和第三級浪涌保護模塊，能夠對大等級的浪涌能量進行逐步泄放，在浪涌發生期間保護本安電源。

技術領域

本發明涉及浪涌保護電路技術領域，尤其涉及一種適用于本安電源輸出端口的浪涌保護電路及其方法。

背景技術

浪涌也叫突波，是指超出正常工作電壓的瞬間過電壓或過電流。煤礦井下設備眾多，開關電源或變頻器等大功率設備的啟停、電源動力線路故障等都極易引發浪涌，導致井下本安設備的重啟、數據錯誤、甚至元件損壞等。

本安電源是煤礦井下各種本安設備的重要關聯設備，其穩定性與可靠性是整個礦井安全生產的基礎。因此，對本安電源輸出端口的浪涌保護就顯得格外重要。根據本安電源的設計要求，本安電源輸出應具有雙重過壓、過流保護功能，輸出端口路具有儲能的元件(電容、電感)應在安標規定的范圍之內。

在非煤行業的浪涌保護方案中，一般抗浪涌電壓等級要求在1kV以下，并且輸出端儲能元件都較大，無法滿足煤炭行業本安電源的本安要求；同時非煤行業主要抑制的是電源輸入端的浪涌，目的在于防止設備損壞，并不保證在浪涌發生期間保證設備依然能夠正常工作。因此，非煤行業的浪涌保護方案無法直接應用于本安電源，就算減小儲能元件到達符合本安規定的范圍，效果也并不理想；同時非煤行業的浪涌保護方案中，浪涌保護時的殘壓范圍較大，對本安電源的穩定運行依然有一定的影響。

目前，針對本安電源的浪涌保護電路主要由壓敏電阻組成，這種電路在浪涌等級≤2級(0.5kV)或受試負載≤100mA的浪涌抗擾度測試條件下，能夠保證本安電源輸出端的正向、負向浪涌都可以達到判據A(判據A即為試驗期間負載設備能夠正常工作)；但是，由于礦井下設備眾多，往往一條動力線會掛載多個設備，而這些設備功率一般都比較大。礦井下的應用場合按照浪涌等級適用條件來劃分，例如，1級：有較好保護的環境，如工廠或電站的控制室；2級：有一定保護的環境，如無強干擾的工廠；3級：普通的電磁騷擾環境，對設備未規定特殊安裝要求，如普通安裝的電纜網絡，工業性的工作場所和變電所；4級：受嚴重騷擾的環境，如民用架空線，未加保護的高壓變電所；等等。因此，對于礦井下的抗浪涌等級至少要能夠達到3級以上，才能保證礦井下的設備正常工作。然而，現有的浪涌保護電路，當浪涌等級提高時(≥3級(1kV))或增大受試負載時(100mA)，本安電源輸出端在浪涌抗擾度測試中，仍然會導致本安電源產生過流現象，從而使本安電源無法達到判據A。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了解決現有技術中的浪涌保護電路，在發生更高的浪涌等級時，無法保證本安電源能夠達到判據A的技術問題。本發明提供一種適用于本安電源輸出端口的浪涌保護電路及其方法，在發生大等級的浪涌期間，能夠快速實現對浪涌能量的泄放、阻隔，從而保護本安電源。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種適用于本安電源輸出端口的浪涌保護電路，本安電源的輸出端連接有負載模塊，所述本安電源與所述負載模塊之間設有浪涌保護電路；所述浪涌保護電路包括：第一級浪涌保護模塊、第二級浪涌保護模塊以及第三級浪涌保護模塊，所述第一級浪涌保護模塊與第二級浪涌保護模塊連接，所述第二級浪涌保護模塊與第三級浪涌保護模塊連接，所述第一級浪涌保護模塊與所述負載模塊連接，所述第三級浪涌保護模塊與所述本安電源的輸出端連接。

由此，本發明通過設置第一級浪涌保護模塊、第二級浪涌保護模塊和第三級浪涌保護模塊，能夠對大等級的浪涌能量進行逐步泄放，在浪涌發生期間保護本安電源。