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新型锂电池LED矿灯电控系统的研究

贝天宝  
【摘要】: 矿灯是矿井下工作所必需的重要设备,其安全性能的好坏紧系着矿下工人的生命安全。我国自主开发研制的以铅酸蓄电池和镉镍蓄电池为电源的系列矿灯产品,在我国煤矿使用的矿灯中占有很大的比重,其中KS型酸性矿灯目前约占在90%以上。但是由于传统矿灯采用蓄电池作为电源需要定期补水维护,若补水控制不当容易造成蓄电池电解液浓度降低,在使用过程中出现红灯现象;若密封不良也容易造成酸碱液泄漏,灼伤矿工;虽然在此基础上开发了免维护的蓄电池矿灯,但是蓄电池部分工艺复杂,且对充电架精度要求高,寿命不长。此类传统矿灯体积较大,质量重,对矿工的负担较大。 随着大容量电池的发展,出现了各种其它类型电池作为电源的矿灯,如镍氢电池和锂电池;镍氢矿灯其自放电率较高,在高温和压力下容易发上爆炸,而锂电池矿灯也存在同样的安全问题,为此国家煤矿安全监察局发布《安标国家矿用产品安全标志中心文件》(矿安标字[2007]3号)明确规定禁止使用钴酸锂等不安全锂电池在矿灯中的使用,本论文提出一种以磷酸铁锂电池作为矿灯电源,以大功率LED灯为光源的新型矿灯的方案,有望解决和弥补现状矿灯中存在的不足。 控制电路和保护电路在本文提出的新型磷酸铁锂电池LED矿灯中起着关键性的作用,因此把矿灯的控制电路和保护电路作为本论文讨论的重点,围绕这个重点,具体研究的内容如下: 1、以矿灯国家标准《矿灯安全性能通用要求》,确定矿灯的整体方案和整体参数以及电路的基本参数。根据确定的参数选择合理的磷酸铁锂电池和LED。 2、对现有锂电池的基本充电方式和LED的驱动方法进行详述和分析对比,根据其理论设计控制和保护电路,并对电路元件的选择做出合理的计算。 3、验证设计控制电路的有效性,对电路的主要参数进行电路实验分析,并对实际电路中的参数进行测量,并做了相关的数据分析,实验的结果基本符合设计的要求。


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