矿用开关变换器要达到本质安全性能要求,电路中可能产生的电弧放电能量必须符合标准规定。针对电路发生故障并且保护起作用后所产生的剩余能量问题,论文对本质安全型Buck开关变换器剩余能量问题进行理论分析和仿真验证。首先对本质安全型Buck开关变换器进行电路分析,得到剩余能量最大值的计算公式;分析剩余能量最大值与电路参数之间的关系后,指出剩余能量最大值与剩余能量平均值之间的比例关系仅与电路时间常数有关,在临界条件下,这是电路的固有特性。剩余能量最大值的计算与分析为本质安全型电路通过能量约束这一条件来调整电路参数提供了一定的理论支撑。然后,通过计算并分析Buck开关变换器中剩余能量最大值问题在电路连接电缆后发生的变化情况,并分析连接电缆发生开路电弧情况下剩余能量与电缆长度之间关系。基于DART保护电路特性,建立了放电电流线性衰减不完全电弧放电数学模型,分析能量组成的比例变化,为限制电弧放电能量提供理论依据。最后通过Pspice仿真观察DART保护电路在Buck电路中起保护作用时,是否在规定时间内实现电路保护,且电路中剩余能量控制在安全范围以内。仿真分析进一步证明了DART保护方式的有效性。