軟火花電路的本安特性及優化分析

于月森,戚文艷,伍小杰

(1．中國礦業大學信息與電氣工程學院,江蘇徐州 221008;2．廣東加華美認證有限公司上海分公司,上海 200030)

軟火花電路的本安特性及優化分析

于月森1,戚文艷2,伍小杰1

(1．中國礦業大學信息與電氣工程學院,江蘇徐州 221008;2．廣東加華美認證有限公司上海分公司,上海 200030)

提出一種可以有效提高本質安全型開關電源輸出功率的電路結構——軟火花電路,即在開關電源等效容性電路模型的末端添加附加電感,利用電感可延緩電流變化的作用減小短路火花電壓與火花電流的重疊面積(即火花功率),進而提高本安電源輸出功率。為了探究軟火花電路的本安特性,首先通過數學推導得到在振蕩和非振蕩兩種狀態下火花電流和火花功率的數學表達式,并利用Mathcad仿真軟件分析兩種狀態下電容量和電感量對短路火花功率的影響,結果表明附加電感在非振蕩狀態范圍內取值對提高本安電源輸出功率具有良好的效果;然后分析附加電感對原電路電氣性能的影響,結果表明附加電感的存在對原電路的啟動性能和負載動態響應性能沒有顯著影響,在可接受范圍內;接著采用粒子群算法對軟火花電路在多約束條件下的功率進行最優化分析,得到火花功率最優參數值;最后通過實驗驗證了分析結果的正確性。

本質安全特性;軟火花電路;Mathcad仿真;粒子群算法

與線性電源相比,開關電源具有體積小、重量輕、電網適應性強、效率高、負載調整率好[1-3]的優點,在本安領域越來越得到廣泛重視。……