应用于电缆工井排水的新型取电电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种应用于电缆工井排水的新型取电电源装置。包括设置于高压输电线路上的CT互感器，该CT互感器与所述风力发电机并联连接，并经冲击保护模块、可控整流模块与防反接保护电路并联连接，并经电容C与DC/DC充电管理电路连接，防反接保护电路连接至太阳能电池板，电容C两端还连接至卸荷器；DC/DC充电管理电路分别经第一至第三开关与潜水泵及蓄电池连接；还包括一数字控制芯片，该数字控制芯片分别与DC/DC充电管理电路的控制端、可控整流模块的控制端、第一至第三开关的控制端及卸荷器的控制端连接。本实用新型的电路性能稳定、实用性强，具有广泛的开发及应用前景。
【专利说明】应用于电缆工井排水的新型取电电源装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种应用于电缆工井排水的新型取电电源装置。
【背景技术】
[0002]高压输电线路有电缆输电线路和架空输电线路之分，对于埋设在地下的电缆输电线路，其工井内部容易因汛期而造成积水，线路被水浸泡从而影响电缆设备的安全运行，通过潜水泵对工井内部的积水进行抽取排除可解决该隐患，传统的CT感应取电利用电磁感应原理，通过电流互感器感应高压侧的电流获取能量为潜水泵提供供电来源，但传统CT感应取电电源主要运用于在线监测环节，其功率较小，不能直接驱动潜水泵，大功率的CT感应取电装置对铁芯和线圈提出巨大的挑战，技术复杂、成本费用高；同时CT感应取电装置容易受到电缆输电线路电流大小的影响，当输电电路电流不足或者发生停电的情况下，无法使潜水泵正常的工作。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种克服工井排水用的电源装置需要更大功率，且在电流互感器一次侧电流不足或者断电的情况下通过蓄电池对排水用的抽水泵进行供电的应用于电缆工井排水的新型取电电源装置。
[0004]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种应用于电缆工井排水的新型取电电源装置，包括设置于高压输电线路上的CT互感器、太阳能电池板、风力发电机、卸荷器、冲击保护模块、防反接保护电路、可控整流模块、DC/DC充电管理电路、蓄电池、潜水泵、数字控制芯片、第一至第三开关和电容C ;所述CT互感器与所述风力发电机并联连接，并经所述冲击保护模块、可控整流模块和电容C与所述DC/DC充电管理电路连接，所述电容C还经所述防反接保护电路连接至所述太阳能电池板，所述电容C两端还连接至所述卸荷器，所述电容C的其中一端接地；所述DC/DC充电管理电路的第一输出端与第一开关的一端、第二开关的一端及第三开关的一端连接，所述第一开关的另一端与所述第二开关的另一端连接至所述蓄电池的一端，所述第三开关的另一端与所述潜水泵的一端连接，所述DC/DC充电管理电路的第二输出端与所述潜水泵的另一端及所述蓄电池的另一端连接；所述数字控制芯片分别与所述DC/DC充电管理电路的控制端、所述可控整流模块的控制端、所述第一至第三开关的控制端及所述卸荷器的控制端连接。
[0005]在本实用新型实施例中，所述DC/DC充电管理电路采用隔离型DC/DC变换器。
[0006]在本实用新型实施例中，所述DC/DC充电管理电路采用非隔离型DC/DC变换器。
[0007]在本实用新型实施例中，所述可控整流电路包括晶闸管、整流桥和电容Cl ;所述晶闸管的两端与所述冲击保护模块的两输出端连接，所述晶闸管的两端还连接至所述整流桥的两输入端，所述整流桥的两输出端连接至所述电容Cl的两端。
[0008]相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:
[0009]本实用新型通过冲击保护电路，有效保护了感应电源装置及后方潜水泵、蓄电池等负载的安全；使用CT互感器、风能、太阳能对蓄电池进行智能充电，并将多余的热量以热能的形式释放，从而保护蓄电池不因过压而损坏，还可以实现蓄电池的浮充功能，最大限度的利用太阳能和风能；蓄电池保证了高压电缆线路发生断电或者电流不足时，潜水泵的正常运行；采用数字控制芯片实现电路的控制，有利于后续如工井内环境(温度、湿度等)采集、GPRS数据传输等功能的扩展；所设计电路性能稳定、实用性强，具有广泛的开发及应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型应用于电缆工井排水的新型取电电源装置的电路结构示意框图。
[0011]图2是本实用新型可控硅整流电路图。
[0012]图3是本实用新型卸荷器控制电路图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
[0014]如图1所示，本实用新型的一种应用于电缆工井排水的新型取电电源装置，包括三路CT互感器和风光互补发电系统、防反接电路模块、冲击保护模块、卸荷装置模块、可控制整流模块、DC/DC充电管理电路、蓄电池、潜水泵、数字控制芯片及各个开关(S2、S3、S4)等。CT互感器卡在高压电缆输电线路上与风力发电机并联且依次通过冲击保护电路、可控整流电路与太阳能发电系统中的防反接保护电路并联得到直流电压U1，数字控制芯片采集DC/DC充电管理电路输电端电压Uo及电流12、14，通过Uo和12控制DC/DC充电管理电路中的PWM信号，从而控制蓄电池进行三段式充电。另一方面，数字控制芯片根据检测到的Uo和12情况进行相关处理，若蓄电池过压，数字控制芯片就输出PWM信号给卸荷装置，将多余的热量以热能的形式释放，从而保护蓄电池，还可以实现蓄电池的浮充功能，延长蓄电池使用寿命。蓄电池充满电后可通过断开开关S2。当高压电缆线路发生断电或者电流不足时，打开蓄电池后端的开关S3，由蓄电池和风光互补系统为潜水泵提供能量，积水排出后可断开开关S4以关闭潜水泵。
[0015]所述DC/DC充电管理电路采用隔离型DC/DC变换器或非隔离型DC/DC变换器；隔离型DC/DC功率变换器拓扑为反激式、正激式、半桥式、全桥式电路；非隔离型DC/DC功率变换器拓扑为BUCK、BOOST、BUCK-B00ST、CUK, SEPIC、ZETA电路，电路的选择取决于对功率等级、输入和输出的电压关系等的要求。
[0016]其中可控整流电路如图2所示，可控整流电路包括由四个二极管构成的整流回路和由一个双向晶闸管构成的旁路回路。其工作原理为:数字控制芯片采样整流桥后的母线电压Ul并进行判断，当电压Ul高于设定的上限值时，触发双向晶闸管SCR1，二次侧电流被双向晶闸管SCRl短路形成旁路回路，随着电容Cl储存的能量不断向负载释放，两端电压Ul不断下降，当其值低于设定的下限值时，关闭双向晶闸管SCR1，此时二次侧电流通过整流回路向电容Cl充电，同时为后级负载提供能量。通过控制双向晶闸管SCRl的通断，以此控制整流回路和芳路回路的比例，进而使母线电压Ul稳定在一定的范围内。
[0017]其中卸荷器控制电路如图3所示，控制电路采用PI调节器的卸荷电路控制方法。采用直流侧电压作为判据，对直流侧电压的偏差进行PI调节，控制卸荷电路中功率器件的导通占空比。
[0018]卸荷控制器电路基于IGBT的功率调节方式，它以IGBT作为开关。通过控制芯片给IGBT输出一定占空比方波信号来控制IGBT的关断。由于占空比可由控制器调节在O—100%的范围内变化，所以该方式可实现功率连续调节。又由于控制芯片的时钟周期很短，频率很快，且IGBT具有快速通断的特性，所以卸荷器响应时间很短。
[0019]以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种应用于电缆工井排水的新型取电电源装置，其特征在于:包括设置于高压输电线路上的CT互感器、太阳能电池板、风力发电机、卸荷器、冲击保护模块、防反接保护电路、可控整流模块、DC/DC充电管理电路、蓄电池、潜水泵、数字控制芯片、第一至第三开关和电容C ;所述CT互感器与所述风力发电机并联连接，并经所述冲击保护模块、可控整流模块和电容C与所述DC/DC充电管理电路连接，所述电容C还经所述防反接保护电路连接至所述太阳能电池板，所述电容C两端还连接至所述卸荷器，所述电容C的其中一端接地；所述DC/DC充电管理电路的第一输出端与第一开关的一端、第二开关的一端及第三开关的一端连接，所述第一开关的另一端与所述第二开关的另一端连接至所述蓄电池的一端，所述第三开关的另一端与所述潜水泵的一端连接，所述DC/DC充电管理电路的第二输出端与所述潜水泵的另一端及所述蓄电池的另一端连接；所述数字控制芯片分别与所述DC/DC充电管理电路的控制端、所述可控整流模块的控制端、所述第一至第三开关的控制端及所述卸荷器的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的应用于电缆工井排水的新型取电电源装置，其特征在于:所述DC/DC充电管理电路采用隔离型DC/DC变换器。
3.根据权利要求1所述的应用于电缆工井排水的新型取电电源装置，其特征在于:所述DC/DC充电管理电路采用非隔离型DC/DC变换器。
4.根据权利要求1所述的应用于电缆工井排水的新型取电电源装置，其特征在于:所述可控整流电路包括晶闸管、整流桥和电容Cl ;所述晶闸管的两端与所述冲击保护模块的两输出端连接，所述晶闸管的两端还连接至所述整流桥的两输入端，所述整流桥的两输出端连接至所述电容Cl的两端。
【文档编号】H02J7/35GK204068408SQ201420550859
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】王武, 徐质彬, 蔡逢煌, 吴志成, 林添进 申请人:福州大学