一种用于高压输电线路的高效取电装置的制作方法

本实用新型涉及电源设计技术领域，具体为一种用于高压输电线路的高效取电装置。

背景技术：

随着国民经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供电力供应的稳定性、不间断性及伴随服务等的要求也越来越高，因此远距离高压输电线路的电网运行的安全性显得尤为重要。目前，一些电力公司采用了一些自动化监测手段，通常情况下，为了便于监控输电线路，监控装置的供电方式有以下三种：(1)采用蓄电池供电；(2)利用光伏电池供电；(3)采用输电线路感应取电，利用了电磁感应原理，将输电线路附近的电磁能转换为电能来为附近的监控设备进行供电且具有其环保、稳定性高、可持续供电等诸多优点。

蓄电池周期性更换成本高、难度大以及定期维护不便；光伏电池光电转换率很低、受环境影响较大，阴天无法持续供电，使成本及性能受到极大的制约，由于输电线路感应取利用了电磁感应原理，将输电线路附近的电磁能转换为电能来为附近的监控设备进行供电且具有其环保、稳定性高、可持续供电等诸多优点，其推广具有十分重要的意义。但是输电线路感应取电还存在以下问题：不能最经济地从输电线路中获取最大功率，功率转化效率低，且当输出电压过大时无法对输出电压进行调节。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于高压输电线路的高效取电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于高压输电线路的高效取电装置，包括套在交流高压输电线路上的电流互感器T₁以及与其连接的整流桥，

所述整流桥包括二极管D₁、D₂和MOS管Q₁、Q₂，其中，二极管D₁/D₂与MOS 管Q₁/Q₂先串联然后再并联形成桥式整流，且MOS管Q₁、Q₂的S、D极之间短接寄生二极管；

电压传感器V_p，一端连接在所述整流桥，另一端连接有加法器S_um，所述加法器S_um输出端连接于PI调节器，该PI调节器连接有限幅器L_IM；

启动控制器，输入端连接于所述限幅器L_IM，出输出端连接至所述整流桥上。

优选的，所述整流桥与电压传感器V_p之间通过用于抵消电流互感器T₁所带来的电感的电容C₁连接。

优选的，还包括与加法器S_um连接的备用直流电源E₁。

优选的，所述PI调节器由电阻R₁～R₃、电容C₂以及运放U₁构成，电阻R₁连接与运放U₁同相输入端连接作为输入，电阻R₂、电容C₂串联后短接到运放U₁同相输入端、输出端上，电阻R₃与运放U₁反相输入端连接作为参考电压。

优选的，所述启动控制器由电阻R₄～R₇、电容C₃以及运放U₂构成，运放U₂同相输入端作为输入，且连接电阻R₄、R₅，电阻R₄与电容C₃连接后分别连接到运放U₂反相输入端、MOS管Q₁、Q₂的S极，电阻R₅并到电压传感器V_p一端，电阻R₆、R₇分别与运放U₂同相、反相输入端连接，然后并到输出端上，输出端再连到MOS管Q₁、Q₂的G极。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：启动控制器对整流桥中的MOS 管Q1、Q2输出电压载波信号作比较，比较后输出的信号作为PWM触发脉冲，实现在很宽的电流范围内工作，可以跟随线路状态迅速切换工作模式，保证设备的稳定供电，实现了最经济地从输电线路中获取最大功率，并保持较高的功率转化效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：

一种用于高压输电线路的高效取电装置，包括套在交流高压输电线路上的电流互感器T₁以及与其连接的整流桥，所述整流桥包括二极管D₁、D₂和MOS管 Q₁、Q₂，其中，二极管D₁/D₂与MOS管Q₁/Q₂先串联然后再并联形成桥式整流，且 MOS管Q₁、Q₂的S、D极之间短接寄生二极管；电压传感器V_p，一端连接在所述整流桥，另一端连接有加法器S_um，所述整流桥与电压传感器V_p之间通过用于抵消电流互感器T₁所带来的电感的电容C₁连接，所述加法器S_um输出端连接于PI 调节器，还包括与加法器S_um连接的备用直流电源E₁，供电不足时为负载供电，该PI调节器连接有限幅器L_IM；启动控制器，输入端连接于所述限幅器L_IM，出输出端连接至所述整流桥上；所述PI调节器由电阻R₁～R₃、电容C₂以及运放U₁构成，电阻R₁连接与运放U₁同相输入端连接作为输入，电阻R₂、电容C₂串联后短接到运放U₁同相输入端、输出端上，电阻R₃与运放U₁反相输入端连接作为参考电压，用于对加法器S_um输出的信号进行调节，减少信号输出偏差保证电路输出稳定；所述启动控制器由电阻R₄～R₇、电容C₃以及运放U₂构成，运放U₂同相输入端作为输入，且连接电阻R₄、R₅，电阻R₄与电容C₃连接后分别连接到运放 U₂反相输入端、MOS管Q₁、Q₂的S极，电阻R₅并到电压传感器V_p一端，电阻R₆、 R₇分别与运放U₂同相、反相输入端连接，然后并到输出端上，输出端再连到MOS 管Q₁、Q₂的G极。由电流互感器T₁输入的交流电转换成直流电，电压传感器V_p接入整流桥输出端，引出所需要的反馈信号输出电压，然后将反馈信号引出至加法器S_um和给定信号做差，再将做差后的信号引出至PI调节器作为其输入信号，所述信号经过PI调节器进行运算处理，处理后通过限幅器L_IM，对输出的信号进行限幅处理，再将限幅后的信号送入启动控制器，与载波信号作比较，比较后输出的信号作为PWM触发脉冲，该装置out端用于接负载，负载采用PWM 控制；启动控制器由电阻R₄～R₇、电容C₃以及运放U₂构成，当于一个非稳态多谐振荡器，输出端输出经电阻R₆、R₇连接至两个MOS管Q₁、Q₂的G极(控制端)，在输入电压较小时，启动控制器可以通过正反馈作用产生直流偏置作为门控脉冲，控制推挽电路的通断；通过控制其连接电阻R₄与电容C₃的比例控制占空比，保证整流桥整流之后恒定的直流电压输出，实现了在原边电流很小的情况下启动感应取电电源，当输出电压没有超过额定电压时，不会触发PWM脉冲，此时 MOS管Q₁、Q₂同时关断，而其上的寄生二极管工作，此时，输电线路中所有的有功功率通过；当输出电压高于额定电压时，通过负反馈触发了PWM脉冲，MOS 管Q₁、Q₂同时导通，该装置二次侧(电流互感器T₁，相对于接入的线圈)被短路，独自形成环流，无能量输出，起到调节输出电压的功能；当输出电压大于额定值时，该装置二次侧(电流互感器T₁，相对于接入的线圈)被导通的MOS管Q₁、 Q₂短路，此时没有能量传递出去；由于输出电压的大小受PWM占空比的控制，通过调节PWM的占空比，实现了输出电压在一定范围内可以连续调节。

启动控制器对整流桥中的MOS管Q1、Q2输出电压载波信号作比较，比较后输出的信号作为PWM触发脉冲，实现在很宽的电流范围内工作，可以跟随线路状态迅速切换工作模式，保证设备的稳定供电，并保持较高的功率转化效率。

MOS管Q₁、Q₂的S、D极之间短接寄生二极管其作用是保证电压维持在MOS 管开关的安全操作范围内，保证系统的稳定性；整流桥与电压传感器V_p之间接的电容C₁用于抵消电流互感器T₁所带来的电感以及稳定输出电压也实现了其滤波的功能。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。