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【摘要】 本文在对煤矿无轨辅助运输车辆用铅酸蓄电池进行详细介绍的基础上，设计了煤矿用铅酸蓄电池检验系统，重点设计了充/放电试验用电压检测电路、电流检测电路和IGBT隔离驱动电路，检验系统用于煤矿用铅酸蓄电池高倍率放电性能和铅酸蓄电池容量等试验项目的检验。
【关键词】 煤矿 铅酸蓄电池 检验系统 电流检测
一、前言
近年来，由于国家加大了对煤矿安全生产工作的管理力度及井下工作人员安全生产意识得到提高，使得井下安全生产形势持续稳定好转，但安全生产问题依然严峻，危及安全生产工作顺利开展的事故隐患未能得到彻底治理，所以对于煤矿井下电气设备的安全性和可靠性提出更高要求。铅酸蓄电池防爆蓄电池铲车、防爆蓄电池运煤车、矿用蓄电池电机车等煤矿生产设备的主要动力来源，其性能好坏直接关系到矿井和作业人员的生命财产安全。在铅酸蓄电池研制和出厂过程中，型式试验是保证产品性能、提高产品寿命的重要手段。因此，研制煤矿用铅酸蓄电池检验装置对于保证井下相关设备的可靠性及改善煤矿安全生产现状具有重要的意义。
二、煤矿用铅酸蓄电池
煤矿用铅酸蓄电池根据使用场合的不同可分为煤矿特殊型铅酸蓄电池、隔爆启动型铅酸蓄电池和隔爆型固定式铅酸蓄电池。煤矿特殊型铅酸蓄电池符合标准“MT 334 2008 煤矿铅酸蓄电池防爆特殊型电源装置规范”的要求，该电池具有较强的自恢复能力，不需要复杂的电池管理系统，过充或过放电对电池造成的危害小，利用小电流充电就可以恢复电池的性能。特殊性铅酸蓄电池充电或放电过程中都有氢气排放出来，尤其是在充电后期电解大量的水释放出可燃性气体，给煤矿生产带来安全隐患。隔爆启动型铅酸蓄电池的内部极板薄并且面积大，酸液为胶体状态，具有充电或放电过程中水分损失少、不需要补充液维护、放电倍率高等特点，适合于车辆启动等大电流的应用场合。
三、煤矿用铅酸蓄电池检验系统
结合煤矿用铅酸蓄电池的特点和“MT 658-2011 煤矿用特殊型铅酸蓄电池”标准的要求，设计铅酸蓄电池充、放电性能检验系统，能够完成煤矿用铅酸蓄电池恒流恒压充电、恒流放电、恒功率放电等检验项目。检验系统主要由处理器、IGBT隔离驱动、IGBT、系统信息检测电路、信号处理电路、显示屏、操作面板、计时器和恒温水槽等组成。煤矿用铅酸蓄电池性能检验系统组成如图1所示，其中处理器是整个控制系统的核心，用于对检验系统进行全程控制和调节；IGBT隔离驱动电路用于驱动信号的隔离、放大，实现正压导通、负压关断，提高实验装置的可靠性；IGBT用于对充、放电回路进行控制；系统信息检测电路由电压检测、电流检测和温度检测电路组成，用于采集系统的运行信息并反馈给处理器；信号处理电路对系统信息检测电路的输出信号调整，实现信号的隔离、转换；显示屏用于显示系统的运行状态；操作面板用于试验过程外部指令输入；计时器用于记录试验操作时间；恒温水槽通过水循环和加热装置控制试验环境温度，从而控制蓄电池内部温度，实现恒温充＼放电试验。系统同时具有过流、断线、反极、过热、掉电数据保存、上电自动恢复等保护功能。
3.1 电参数检测电路
煤矿用铅酸蓄电池检验系统可以实现具有恒流恒压充电、恒流放电等功能，电压和电流检测的准确性直接关系到监测系统的精度。煤矿用铅酸蓄电池检验系统要测量的电压为直流电压变量，可以采用电阻分压的方式测量，得到一个未经隔离的低压直流信号，然后经过线性光耦隔离将其变换成与之成正比的直流电压送入A/D转换测量。选用霍尔型电流传感器对充/放电回路电流进行实时检测，该传感器具有测量范围宽、响应速度快及测量结果稳定性高等特点，在工业控制、变频调速及电网监测等领域具有广泛运用。传感器采用±15V电源供电，处理器根据采样电阻R两端的电压值计算得到充/放电回路的电流值，霍尔型电流传感器接线图如图2所示。
3.2 IGBT驱动电路
煤矿用铅酸蓄电池充/放电过程采用IGBT控制，充/放电功率因数高、谐波小、对电网的冲击小，符合国家绿色电网的要求。为了保证IGBT的可靠动作，选用IGBT专用驱动芯片M57962L为核心搭建电路实现IGBT的可靠动作，电路如图3所示。在隔离驱动电路中，电阻R1为栅极限流电阻，二极管VD1为短路/过载等故障检测二极管，电路故障由发光二极管VD2显示，稳压二极管VD3、VD4反向串联来防止IGBT的输入电压超出允许值。续流二极管VD5并联在IGBT的集电极与发射极之间，用于避免感应电势将IGBT的集电极和发射极击穿，保证IGBT动作的稳定性。
四、结束语
煤矿安全是当代社会各个领域关注的热点，矿用设备的安全性对于井下安全生产起着非常重要的作用。煤矿用铅酸蓄电池检验系统可以完成不同规则的煤矿用铅蓄电池的检验检测，该装置具有精度高、稳定性好、实时性强等特点。。
参考文献
[1] 国家安全生产监督管理总局. 煤矿安全规程[M] .北京： 中国法制出版社，2011.
[2] 袁晓明.煤矿车辆用蓄电池技术[J]工矿自动化，2011（6）26-28.
作者简介：秦燕：（1972-），女，黑龙江省桦川人，高级工程师，从事煤矿电器设备检验与研究工作。
【关键词】 煤矿 铅酸蓄电池 检验系统 电流检测
一、前言
近年来，由于国家加大了对煤矿安全生产工作的管理力度及井下工作人员安全生产意识得到提高，使得井下安全生产形势持续稳定好转，但安全生产问题依然严峻，危及安全生产工作顺利开展的事故隐患未能得到彻底治理，所以对于煤矿井下电气设备的安全性和可靠性提出更高要求。铅酸蓄电池防爆蓄电池铲车、防爆蓄电池运煤车、矿用蓄电池电机车等煤矿生产设备的主要动力来源，其性能好坏直接关系到矿井和作业人员的生命财产安全。在铅酸蓄电池研制和出厂过程中，型式试验是保证产品性能、提高产品寿命的重要手段。因此，研制煤矿用铅酸蓄电池检验装置对于保证井下相关设备的可靠性及改善煤矿安全生产现状具有重要的意义。
二、煤矿用铅酸蓄电池
煤矿用铅酸蓄电池根据使用场合的不同可分为煤矿特殊型铅酸蓄电池、隔爆启动型铅酸蓄电池和隔爆型固定式铅酸蓄电池。煤矿特殊型铅酸蓄电池符合标准“MT 334 2008 煤矿铅酸蓄电池防爆特殊型电源装置规范”的要求，该电池具有较强的自恢复能力，不需要复杂的电池管理系统，过充或过放电对电池造成的危害小，利用小电流充电就可以恢复电池的性能。特殊性铅酸蓄电池充电或放电过程中都有氢气排放出来，尤其是在充电后期电解大量的水释放出可燃性气体，给煤矿生产带来安全隐患。隔爆启动型铅酸蓄电池的内部极板薄并且面积大，酸液为胶体状态，具有充电或放电过程中水分损失少、不需要补充液维护、放电倍率高等特点，适合于车辆启动等大电流的应用场合。
三、煤矿用铅酸蓄电池检验系统
结合煤矿用铅酸蓄电池的特点和“MT 658-2011 煤矿用特殊型铅酸蓄电池”标准的要求，设计铅酸蓄电池充、放电性能检验系统，能够完成煤矿用铅酸蓄电池恒流恒压充电、恒流放电、恒功率放电等检验项目。检验系统主要由处理器、IGBT隔离驱动、IGBT、系统信息检测电路、信号处理电路、显示屏、操作面板、计时器和恒温水槽等组成。煤矿用铅酸蓄电池性能检验系统组成如图1所示，其中处理器是整个控制系统的核心，用于对检验系统进行全程控制和调节；IGBT隔离驱动电路用于驱动信号的隔离、放大，实现正压导通、负压关断，提高实验装置的可靠性；IGBT用于对充、放电回路进行控制；系统信息检测电路由电压检测、电流检测和温度检测电路组成，用于采集系统的运行信息并反馈给处理器；信号处理电路对系统信息检测电路的输出信号调整，实现信号的隔离、转换；显示屏用于显示系统的运行状态；操作面板用于试验过程外部指令输入；计时器用于记录试验操作时间；恒温水槽通过水循环和加热装置控制试验环境温度，从而控制蓄电池内部温度，实现恒温充＼放电试验。系统同时具有过流、断线、反极、过热、掉电数据保存、上电自动恢复等保护功能。
3.1 电参数检测电路
煤矿用铅酸蓄电池检验系统可以实现具有恒流恒压充电、恒流放电等功能，电压和电流检测的准确性直接关系到监测系统的精度。煤矿用铅酸蓄电池检验系统要测量的电压为直流电压变量，可以采用电阻分压的方式测量，得到一个未经隔离的低压直流信号，然后经过线性光耦隔离将其变换成与之成正比的直流电压送入A/D转换测量。选用霍尔型电流传感器对充/放电回路电流进行实时检测，该传感器具有测量范围宽、响应速度快及测量结果稳定性高等特点，在工业控制、变频调速及电网监测等领域具有广泛运用。传感器采用±15V电源供电，处理器根据采样电阻R两端的电压值计算得到充/放电回路的电流值，霍尔型电流传感器接线图如图2所示。
3.2 IGBT驱动电路
煤矿用铅酸蓄电池充/放电过程采用IGBT控制，充/放电功率因数高、谐波小、对电网的冲击小，符合国家绿色电网的要求。为了保证IGBT的可靠动作，选用IGBT专用驱动芯片M57962L为核心搭建电路实现IGBT的可靠动作，电路如图3所示。在隔离驱动电路中，电阻R1为栅极限流电阻，二极管VD1为短路/过载等故障检测二极管，电路故障由发光二极管VD2显示，稳压二极管VD3、VD4反向串联来防止IGBT的输入电压超出允许值。续流二极管VD5并联在IGBT的集电极与发射极之间，用于避免感应电势将IGBT的集电极和发射极击穿，保证IGBT动作的稳定性。
四、结束语
煤矿安全是当代社会各个领域关注的热点，矿用设备的安全性对于井下安全生产起着非常重要的作用。煤矿用铅酸蓄电池检验系统可以完成不同规则的煤矿用铅蓄电池的检验检测，该装置具有精度高、稳定性好、实时性强等特点。。
参考文献
[1] 国家安全生产监督管理总局. 煤矿安全规程[M] .北京： 中国法制出版社，2011.
[2] 袁晓明.煤矿车辆用蓄电池技术[J]工矿自动化，2011（6）26-28.
作者简介：秦燕：（1972-），女，黑龙江省桦川人，高级工程师，从事煤矿电器设备检验与研究工作。