本發明專利技術公開了一種基于高壓電力線取電的能量采集穩壓電源電路，包括取電線圈、電壓泵模塊、儲能模塊、電壓采樣模塊、基準電壓模塊、遲滯比較模塊、電子開關及穩壓器模塊，高壓電纜上套有取電線圈，該取電線圈的輸出端連接電壓泵模塊，該電壓泵模塊連接儲能模塊的輸入端，該儲能模塊的輸出端分別連接電壓采樣模塊、基準電壓模塊、遲滯比較模塊、電子開關及穩壓器，該穩壓器后接負載。本發明專利技術裝置結構和方法實現比較簡單，體積小，輕便，滿足高壓線安全規范。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于能量采集技術，特別是ー種能量采集穩壓電源電路。
技術介紹
在電カ設備監控領域，尤其是對高壓電纜的狀態監測，如何給高壓電纜附屬設備提供電源一直是ー項棘手的問題。目前一種較好的方法是直接利用電纜上流過的電流，通過互感器獲取電能，用以供給外部設備。但是，CT (電流互感器)取電方法本身存在供電死區，即當電纜上流過的電流較小時，取電線圈獲取的電能小，不足以給電纜附屬設備供電。解決此問題一直是ー個技術難題
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路，為高壓電纜附屬設備提供電源，有效的壓縮了供電死區，使其在高壓電纜中電流小至IA的情況下也能為附屬設備提供電能。實現本專利技術目的的技術解決方案為一種基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路，包括取電線圈、電壓泵模塊、儲能模塊、電壓采樣模塊、基準電壓模塊、遲滯比較模塊、電子開關及穩壓器模塊，高壓電纜上套有取電線圈，該取電線圈的輸出端連接電壓泵模塊，該電壓泵模塊連接儲能模塊的輸入端，該儲能模塊的輸出端分別連接電壓采樣模塊、基準電壓模塊、遲滯比較模塊、電子開關及穩壓器，該穩壓器后接負載，高壓電纜作為取電線圈一次側輸入端，當高壓電纜中電流變化時，根據電磁感應原理，取電線圈的輸出端作為ニ次側獲取感應電能，取電線圈二次側感應輸出電壓、電流，流入電壓泵模塊中，經電壓泵模塊電能轉移和倍壓作用下，經儲能模塊收集和存儲起來，根據負載需求通過遲滯比較模塊設置工作電壓區間UH、隊，基準電壓模塊給遲滯比較模塊提供ー個基準電壓信號，電壓采樣模塊采樣當前儲能模塊的電壓作為遲滯比較模塊的輸入信號，當儲能模塊電壓到達Uh吋，這時米樣電壓大于基準電壓時，遲滯比較模塊控制電子開關閉合，向穩壓器和負載供電，然后儲能模塊電壓下降，當下降到隊時，這時采樣電壓小于基準電壓，電子開關斷開，儲能模塊重新存儲電能，周而復始。本專利技術與現有技術相比，其顯著優點(I)本專利技術為解決給高壓附屬設備供電問題提供新的技術手段，其裝置結構和方法實現比較簡單，體積小，輕便，滿足高壓線安全規范。(2)本專利技術利用高壓線周圍存在的電磁場，通過電流互感器獲取感應能量，對于高壓附屬設備來說，就地取能，相比電池來講，壽命延長，不用經常更換，其屏蔽性好，在高壓電場中可以安全穩定的工作，相比太陽能取電方式，不受天氣以及場所的影響。(3)可以在高壓線中電流低至IA的情況下，給附屬設備供電，較目前的CT取電方法，有效的壓縮供電死區。(4)本專利技術裝置的應用范圍廣闊、通用性好，可以為單片機、無線模塊等供電。下面結合附圖對本專利技術作進ー步詳細描述。附圖說明圖I為基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路示意圖。圖2本專利技術供電電源電路中的五級電壓泵模塊。圖3本專利技術供電電源電路中的七級電壓泵模塊。具體實施例方式結合圖1，本專利技術在高壓母線電流不足的情況下，取電線圈提供能量不足以使附屬用電設備連續供電時，將所采集的能量儲存，當能量積累到一定的數值時，(儲能模塊的儲能電容的電壓達到時)給負載供電。原來的供電方式為連續供電，當高壓電纜中電流大于8A時負載才能正常工作，現在的工作方式為斷續供電，是將小電流的能量儲存累積后給負載供電，故能夠做到増大供電的輸入范圍，減小供電死區。本專利技術基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路，包括取電線圈Tl、電壓泵模塊、儲能模塊、電壓采樣模塊、基準電壓模塊、遲滯比較模塊、電子開關及穩壓器模塊，高壓電纜上套有取電線圈Tl，該取電線圈Tl的輸出端連接電壓泵模塊，該電壓泵模塊連接儲能模塊的輸入端，該儲能模塊的輸出端·分別連接電壓采樣模塊、基準電壓模塊、遲滯比較模塊、電子開關及穩壓器，該穩壓器后接負載，高壓電纜作為取電線圈一次側輸入端，當高壓電纜中電流I變化時，根據電磁感應原理，取電線圈的輸出端作為二次側獲取感應電能，取電線圈Tl 二次側感應輸出電壓、電流，流入電壓泵模塊中，經電壓泵模塊電能轉移和倍壓作用下，經儲能模塊收集和存儲起來(儲能模塊可為超級電容或者小的電池組)，根據負載需求通過遲滯比較模塊設置工作電壓區間、隊，基準電壓模塊給遲滯比較模塊提供ー個基準電壓信號，電壓采樣模塊采樣當前儲能模塊的電壓作為遲滯比較模塊的輸入信號，當儲能模塊電壓到達吋，這時采樣電壓大于基準電壓時，遲滯比較模塊控制電子開關閉合，向穩壓器和負載供電，然后儲能模塊電壓下降，當下降到時，這時采樣電壓小于基準電壓，電子開關斷開，儲能模塊重新存儲電能，周而復始，為高壓線附屬設備間歇供電。其中，、UL的確定 的選取Ul彡穩壓器的最低輸入電壓，再根據C (Uh-Ul)彡I0*」t選取UH，C為儲能電容，Itj為輸出電流，」t為負載斷續工作時間。舉例說明負載電源要求3. 3V，通過遲滯比較模塊設置工作電壓區間UH、UL, Uh為6V時工作，Ul為4V時關閉。本專利技術基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路的電壓泵模塊可以為三級、五級、七級、九級等。這里選擇幾級電壓泵模塊的標準取決于設定的高壓線纜最低工作電流值及取電線圈的輸出特征。(取電線圈匝數受到結構因數的影響，匝數會不同，當設定的高壓線纜最低工作電流值小、匝數多吋，電壓泵模塊的級數取多級)下面以三級、五級、七級對電壓泵模塊進行說明。結合圖1，本專利技術基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路的三級電壓泵模塊由第一、ニ、三ニ極管D1、D2、D3和第一、ニ、三電容C1、C2、C3組成，取電線圈的輸出端為兩個，其中取電線圈的ー個輸出端依次連接第一、ニ、三ニ極管D1、D2、D3，第三ニ極管D3的負極連接儲能模塊，第一ニ極管Dl的正極連接第一電容Cl的負端，第一電容Cl的正端連接第二、三ニ極管D2、D3之間，第三電容C3的正端連接第三ニ極管D3的負極，第二電容C2的正端連接在第一、ニニ極管Dl、D2之間，第二電容C2的正端連接第三電容C3的負端，第ニ電容C2的負端分別連接取電線圈的另ー個輸出端(作為地線)、儲能模塊。針對取電線圈二次側感應輸出交流電流，當輸入信號為正半周期時，其輸出交流電流經第一ニ極管Dl流入第二電容C2存儲為二次側輸出電壓即電壓泵模塊輸入電壓；當輸入信號為負半周期時，其輸出交流電流經第二電容C2、第二ニ極管D2流入第一電容Cl存儲為二次側輸出電壓即電壓泵模塊輸入電壓；當輸入信號再為正半周期時經第一電容Cl向第三電容C3、儲能模塊充電，這時儲能模塊兩端的電壓為，穩定在3u，(這樣就將取電線圈二次側感應輸出交流電流的電能轉移并儲存到儲能模塊，實現了電能轉移和倍壓作用)，同理五級、七級、九級等電壓泵模塊的工作過程都是一致。 結合圖2，本專利技術基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路的五級電壓泵模塊由第ー、ニ、三、四、五ニ極管01、02、03、04、05和第一、ニ、三、四、五電容Cl、C2、C3、C4、C5組成，取電線圈的輸出端為兩個，其中取電線圈的ー個輸出端依次連接第一、ニ、三、四、五ニ極管01、02、03、04、05，第五ニ極管D5的負極連接儲能模塊C8，第一ニ極管Dl的正極連接第一電容Cl的負端，第一電容Cl的正端連接第二、三ニ極管D2、D3之間，第三電容C3的負端連接在第一電容Cl的正端，第三電容C3的正端連接在第四、五ニ極管D4、D5之間，第二電容C2的正端連接第四電容C4的負端，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路，其特征在于包括取電線圈(Tl)、電壓泵模塊、儲能模塊、電壓采樣模塊、基準電壓模塊、遲滯比較模塊、電子開關及穩壓器模塊，高壓電纜上套有取電線圈(Tl)，該取電線圈(Tl)的輸出端連接電壓泵模塊，該電壓泵模塊連接儲能模塊的輸入端，該儲能模塊的輸出端分別連接電壓采樣模塊、基準電壓模塊、遲滯比較模塊、電子開關及穩壓器，該穩壓器后接負載，高壓電纜作為取電線圈ー次側輸入端，當高壓電纜中電流(I)變化時，根據電磁感應原理，取電線圈的輸出端作為ニ次側獲取感應電能，取電線圈(Tl) 二次側感應輸出電壓、電流，流入電壓泵模塊中，經電壓泵模塊電能轉移和倍壓作用下，經儲能模塊收集和存儲起來，根據負載需求通過遲滯比較模塊設置工作電壓區間UH、隊，基準電壓模塊給遲滯比較模塊提供ー個基準電壓信號，電壓采樣模塊采樣當前儲能模塊的電壓作為遲滯比較模塊的輸入信號，當儲能模塊電壓到達(Uh)時,這時米樣電壓大于基準電壓時,遲滯比較模塊控制電子開關閉合，向穩壓器和負載供電，然后儲能模塊電壓下降，當下降到( )時，這時采樣電壓小于基準電壓，電子開關斷開，儲能模塊重新存儲電能，周而復始。2.根據權利要求I所述的基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路，其特征在于電壓泵模塊為三級、五級、七級的電壓泵模塊。3.根據權利要求I所述的基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路，其特征在于三級電壓泵模塊由第一、ニ、三ニ極管(D1、D2、D3)和第一、ニ、三電容(C1、C2、C3)組成，取電線圈的輸出端為兩個，其中取電線圈的ー個輸出端依次連接第一、ニ、三ニ極管(D1、D2、D3)，第三ニ極管(D3)的負極連接儲能模塊，第一ニ極管(Dl)的正極連接第一電容(Cl)的負端，第一電容(Cl)的正端連接第二、三ニ極管(D2、D3)之間，第三電容(C3)的正端連接第三ニ極管(D3)的負極，第二電容(C2)的正端連接在第一、ニニ極管(D1、D2)之間，第二電容(C2)的正端連接第三電容(C3)的負端，第二電容(C2)的負端分別連接取電線圈的另ー個輸出端、儲能模塊。4.根據權利要求I所述的基于高壓電カ線取電的能量采集穩壓電源電路，其特征在于五級電壓泵模塊由第一、ニ、三、四、五ニ極管(D1、D2、D3、D4、D5)和第一、ニ、三、四、五電容(Cl、C2、C3、C4、C5)組成，取電線圈的輸出端為兩個，其中取電線圈...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳寶林，葉永強，高旭東，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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