身份证：12022419830206XXXX
摘要：针对当前为综采工作面机电设备提供稳定、安全电压能力不足的问题，提出了将开关电源应用于工作面，并在分析开关电源工作面原理的基础上，完成了对开关电压各类电路及其硬件的设计和对应软件程序设计。经实践应用可知，开关电源能够为工作面及时提供稳定、安全的电压，实现对机电设备供电的远程控制功能。
关键词：矿井；机电设备；远程控制；开关电源
引言
近年来，随着我国综采设备自动化水平及采煤技术的不断提升，综采工作面的采煤效率在不断提升。在如今高速、高质量采煤的形势下，综采工作面由于存在瓦斯、CO以及H 2 S等有害气体以及大量粉尘导致其生产环境相对恶劣。而且，综采工作面的生产距离很长，从而导致煤矿自动化设备的供电问题无法被100%保障。为解决上述问题，在电子电力技术的推动下传统开关电源已经在体积、质量以及稳定性等方面得到了飞速的提升，所研发的远程可控的开关电源被应用于煤矿综采工作面的生产中。基于远程可控开关电源可为综采工作面提供平滑、无波纹的直流电压。本文着重对矿井机电设备的远程可控开关电源设计进行研究。
1开关电源工作原理的分析
开关电源的设计原理为基于电子技术通过半导体等元器件控制开关的打开和关闭，从而确保电压能够稳定输出；此外，基于开关电源能够控制内部晶体管的开关。当晶体管导通时，电压低、电流较大；当晶体管闭合时，电压高、电流较小。在各类半导体元件的作用下可确保开关电源能够在损耗较低的情况下为机电设备提供多种规格的稳定电源。基于对开关电源工作原理分析的基础上，得出开关电源的设计总体思路如下：选用合适的高频交换器及滤波器等元器件对交流电压进行整流、滤波等操作。此外，还可通过上位机对电源实时输出的电压及电流波形进行显示，用户可实时操作开关电源实现对机电设备的远程控制。
2开关电源的设计
2.1输入电路的设计
输入电路即为交流电压输入系统中的路径。基于对开关电源工作原理分析研究的基础上，输入电路中需配置相应的滤波器和整流滤波电路。其中，滤波器的主要功能是消除输入交流电压内的电磁干扰。
2.2功率变换电路的设计
根据功率变换电路的功能要求，需为该电路配置相应规格的功率管、变压器以及控制芯片等。
2.3功率管的选型
功率管为半桥式逆变电路的核心元器件。因此，根据开关管所能承受的最高电压为输入电压的一半。为安全起见，一般取开关管所能承受的最高电压即为输入电压。设定开关管的最高电压为350 V，经换算可得其对应的电流值为14 A。
2.4保护电路的设计
为提升开关电源为机电设备供电的稳定性，降低对机电设备的冲击，还需为开关电源配置欠压保护电路、过温保护电路以及过压保护电路等保护电路。开关电源中的各类保护电路均是基于LM324比较器对相应参数对比分析后，将对比结果传输至PWM控制器中达到对开关电源欠电压、过电压以及过温保护功能。
2.5单片机的选型
为了实现用户对矿井机电设备的远程控制，将开关电源与上位机之间基于相应通信功能实现数据传输。在数据传输过程中，单片机为数据的中转站不仅可以采集电源实时输出的电压值和电流值，并通过波形的形式显示于上位机上；还可将用户在上位机所设定电压值和电流值经单片机控制器传递至开关电源的控制端。
2.6开关电源的软件设计
开关电源的程序软件是实现其对电源实时输出电压监测、过压、欠压以及过温保护、控制开关电源输出电压值等功能的基础。
3矿井机电设备远程控制开关电源的问题
3.1矿井机电设备的老化严重
矿井机电设备对提升矿产资源的开发效率具有极大的促进作用，但是一些企业为了获得更高的生产效率，就会对矿井机电设备进行不间断地使用，从而导致机电设备在长期的运行条件下无法得到及时的养护，而使设备的老化现象比较严重，例如皮带受到磨损、风机运转失灵等，长此以往很容易在生产中发生安全事故，因此对矿井机电设备零部件的养护是非常重要的。
3.2缺乏必要的机电设备监察
矿井机电设备的监察工作是保证管理质量的前提，也是管理工作的重要内容之一。对于设备的监察工作而言，机电设备已经投入生产环节，一旦因为监察不到位发生生产故障，很有可能造成严重的安全事故，因此建立完善的机电设备监察制度是非常必要的，但是当前很多企业对这项工作都没有给予充分的重视，导致机电设备管理不到位。
4提升策略
4.1完善企业的运行管理机制
企业的运行管理机制对矿井机电设备的管理和维护人员而言具有重要的规范作用，因此必须对运行管理机制进行针对性的完善。以某企业为例，该企业主要通过考核绩效的方式，将管理人员的工作情况进行客观评价，并且以量化的形式进行相应的奖励和惩处，从而使每个员工的工作积极性都能够得到提升［5］。比如对部分拆零部件的检修和更换情况、对皮带磨损情况的检修记录、对零部件的紧固等。另外，该企业还建立责任追究制度，对管理过程中存在失误的人员进行相应的惩处，比如扣除部分奖金、取消评优资格等，从而提高工作人员的警惕性，防止安全事故的发生。
4.2加强对维修技术进行改进
随着现代化技术的不断进步，要提高矿井机电维修的水平，还必须对维修的技术进行不断的改进。从现阶段矿井机电设备的应用情况来看，设备更新换代的力度相对较大，如果管理和维护人员不对技术进行相应的改进，就会导致机电设备与维修技术不相匹配的情况发生，从而制约管理和维护的有效性。以某企业为例，该企业主要以互联网为依托，对矿井机电设备的转型和发展进行深入的研究，并且将新型的设计理念与维修技术相结合，从而使矿井机电设备的管理和维修工作具有配套性。由于技术开发和转型并非一时工作，因此该企业专门成立维修技术开发小组，对优秀的人才进行引进，以此提升矿井机电设备的运行水平。
4.3促进管理维修的信息化建设
随着信息技术的不断发展，矿井机电设备的管理和维护工作也应该做到与时俱进，转变以往人工管理的模式，将先进的信息技术进行有效的应用，从而使管理和维护的效率得到提升。以某企业为例，该企业主要对矿井机电设备管理的电子信息系统进行研发，然后将该信息平台与矿井机电设备的运行进行连接，从而对矿井机电设备运行的参数进行自动记录、追踪和分析，管理人员只需要对平台进行监控，就能够对机电设备进行有效监控。
结束语
鉴于煤矿综采工作面生产环境恶劣、工作面距离长的特点，导致为工作面机电设备提供稳定、安全的电压为如今急需解决的问题。为此，基于电子电力技术及半导体技术所设计的开关电源可为矿井机电设备提供稳定电压。所设计的矿井机电设备远程开关电源系统不仅可以实时监测并显示其输出的电压值和电流值，还可根据工作面生产需求设定特定、稳定的电压值和电流值，大大提升了用户对机电设备电压的远程控制能力，对提升综采工作面产煤效率及安全具有实际意义。
参考文献：
[1]彭云.基于单片机的数控稳压开关电源研究[J].电子世界，2019（22）：38-39.
[2]臧政，朱智富，霍炜，等.基于DC-DC开关电源的梯次电池并联特性研究[J].青岛大学学报（工程技术版），2019（4）：38-43.
[3]唐连雷，王海龙.5G网络基站电源配套改造方案探析[J].通信电源技术，2019，36（11）：237-238.
[4]王竞远，李建春，翟天祺，等.基于SG6841的反激式开关电源动态特性研究[J].自动化与仪器仪表，2019（11）：9-11.