本课题是山西省晋城煤业集团科技攻关项目“高可靠井下UPS研制”(No：20080821-2)的重要组成部分,主要针对煤矿井下电网供电电能质量差、供电不连续,直流电源容量小、工作不稳定,经常严重影响煤矿井下电气设备的正常工作等问题提出的。目前监测监控系统、报警系统和通讯设备在高产高效矿井中应用十分普遍,是煤矿安全生产的重要保证。然而,传统的矿用直流电源输出功率小,稳定性差,体积大且非常笨重,易受煤矿井下交流电网波动大、供电电能质量差、非线性和冲击负载等的影响,且大部分没有不间断供电功能。因此研制一种大容量不间断本质安全电源具有重要的应用价值和现实意义。根据任务书要求,依据《煤矿安全规程》,本文设计了大容量不间断本质安全电源,由本质安全开关电源和不间断供电两部分组成。本文深入分析了本安电源的工作原理,制定了控制策略和具体实施方法,搭建了实验平台,进行了性能测试,主要研究内容如下：结合煤矿井下本安电源的实际工作环境,制定了课题的技术和性能指标。在查阅大量与课题相关文献,深入了解国内外动态的基础上,确立了本安电源的整体设计方案。研究了开关变换电路的拓扑结构,确定了半桥逆变形式的主电路拓扑结构。以TL494为核心制定了合理的PWM控制策略,实现了电压和电流双闭环控制,提出了以MAX4211为核心的双重过流过压本安保护方式。针对本安电源的具体要求,结合PWM控制策略和本安保护方案,设计了本质安全开关电源部分的硬件电路,包括输入整流滤波电路,高频逆变电路,控制电路,输出整流滤波电路,本安保护电路等,并进行了仿真和实验。仿真和实验结果表明,电路设计合理,能达到性能指标要求。对应所设计的硬件电路,结合相应的技术指标,利用AP法对高频变压器和滤波电感等磁性元件进行了参数计算和设计,完成了整流桥、功率开关管、保护开关管和储能元件的选型设计。所设计元器件能满足硬件电路要求。开发了以STM32F103VCT6为控制核心的不间断供电硬件电路和软件程序。硬件电路包括最小系统,电流检测电路,电压检测电路,采样电路,通讯电路等。在RealView MDK开发环境中,设计了不间断供电部分的主程序,采样程序,电压调整程序,过充保护程序,过放保护程序。并对硬件和软件进行了实验测试。测试结果表明,软件程序编写合理,硬件电路运行稳定可靠。搭建了试验平台,完成了本安电源的性能测试试验,并在煤炭科学院太原分院进行了火花实验。试验结果表明,本安电源设计结构合理,运行稳定,达到了系统性能指标的要求,同时证明所制定系统方案的可行性和合理性。