一种基于电流互感器串联谐振取电的直流源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电流互感和电力电子技术领域，具体涉及一种基于电流互感器串联谐 振取电的直流源。
【背景技术】
[0002] 随着现代化建设的发展，高压电缆和架空线供电越来越普及，对其运行状况及周 边环境情况进行监控成为提高电网安全性和可靠性的重要环节。但是对监测设备的稳定、 高效以及不间断供电问题上有着很大的困难。户外的高压电缆和架空线往往无法提供220V 市电，而采用光伏电池板供电受外部天气的影响太大，只有采用互感器从高压电缆上直接 取电是一种较为可靠、安全的供电方式。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种基于电流互感器串联谐振取电的直流源，不仅能够大幅提高互 感器取电电路输出功率，而且串联谐振电路输出电压小，安全系数高。
[0004] -种基于电流互感器串联谐振取电的直流源，包括： 电流互感器，用于获取穿过其磁芯的高压电缆上的感应电流； 限压电路，用于限制电流互感器两端电压过高，保护电流互感器； 串联谐振单元，与电流互感器的副边等效激磁电感串联谐振，并提高由所述的感应电 流激励下产生的电流； 整流单元，用于将电流互感器与串联谐振单元谐振产生的交流感应电能转换为直流电 能； 稳压单元，用于通过DCDC电路控制输出稳定电压。
[0005] 所述的谐振单元由一电容组成，所述的电容与电流互感器线圈串联。
[0006] 所述的电容与电流互感器的副边等效激磁电感满足以下谐振条件：
其中，C为电容的容值，Lm为副边等效激磁电感的电感值，f为感应电流的频率。
[0007] 所述的整流单元由四个二极管D1~D2~D3~D4组成;其中，二极管D1的阴极与二极管 D2的阴极相连且为整流单元的负输出端，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极相连且为整流 单元的正输出端。
[0008] 所述的稳压单元是由DCDC电路恒定输出要求电压。
[0009] 本发明的优点在于：1、在相同的高压侧电流作用下，能够使感应获取的电能增加， 且可以稳定输出功率。2、串联谐振电路输出电压低，使用更加安全可靠。
【附图说明】
[0010] 图1为现有传统基于电流互感器的直流源的结构示意图。
[0011] 图2为本发明基于电流互感器串联谐振取电的直流源的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] 为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及【具体实施方式】对本发明的技术方案 及其相关原理进行详细说明。
[0013] 如图2所示，一种基于电流互感器串联谐振取电的直流源，包括：电流互感器CT、限 压单元、谐振单元、整流单元和稳压单元;其中： 电流互感器CT用于获取穿过其磁芯的高压电缆上的感应电流;本实施方式中，电流互 感器CT的副边匝数为400匝、激磁电感Lm为320 mH。
[0014] 限压电路，用于限制电流互感器两端电压过高，保护电流互感器，本实验中用50V/ 400W 的 TVS 管； 谐振单元用于与电流互感器CT的副边等效激磁电感Lm谐振，并提高由感应电流激励下 产生的电流;本实施方式中，谐振单元由一电容C组成，电容C与电流互感器CT线圈串联，其 采用31 uF、耐压400V的CBB电容。电容C与副边等效激磁电感匕满足以下串联谐振条件：
其中，f=50Hz。
[0015] 整流单元用于将电流互感器CT与谐振单元谐振产生的交流感应电能转换为直流 电能;本实施方式中，四个二极管D1~D2~D3~D4组成;其中，二极管D1的阴极与二极管D2的阴 极相连且为整流单元的负输出端，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极相连且为整流单元的 正输出端。本实施方式中，四个二极管D1~D2~D3~D4采用SS36。整流单元输出侧两端并联有 滤波电容Co，滤波电容Co采用220uF/40V的电解电容。
[0016] 稳压单元的DCDC电路用线性降压芯片LM78M12来实现恒定输出12V电压。负载用电 子负载。
[0017] 实验结果：
本实施方式通过在电流互感器输出端并联谐振电容C，使串联的谐振电容C与激磁电感 Lm谐振，且谐振频率约等于电网频率f，即满足条件：
【主权项】
1. 一种基于电流互感器串联谐振取电的直流源，其特征在于，包括： 电流互感器，用于获取穿过其磁忍的高压电缆上的感应电流； 限压电路，用于限制电流互感器两端电压过高，保护电流互感器； 串联谐振单元，与电流互感器的副边等效激磁电感串联谐振，并提高由所述的感应电 流激励下产生的电流； 整流单元，用于将电流互感器与串联谐振单元谐振产生的交流感应电能转换为直流电 能； 稳压单元，用于通过DCDC电路控制输出稳定电压， 所述电流互感器、限压电路、整流单元、串联谐振单元、稳压单元相连接构成基于电流 互感器串联谐振取电的直流源。2. 根据权利要求1所述的直流源，其特征在于：所述的串联谐振单元由一谐振电容组 成，所述的谐振电容与电流互感器线圈串联。3. 谐振电容值C与电流互感器线圈的副边等效激磁电感Lm的关系为： 其中f为感应电流的频率。4. 根据权利要求1所述的直流源，其特征在于:所述限压单元由TVS管组成； 根据权利要求1所述的直流源，其特征在于:所述的整流单元由四个二极管Dl~D2~D3~ D4组成;其中，二极管Dl的阴极与二极管D2的阴极相连且为整流单元的负输出端，二极管D3 的阴极与二极管D4的阳极相连且为整流单元的正输出端。5. 根据权利要求1或4所述的直流源，其特征在于:所述的整流单元输出侧两端并联有 滤波电容。6. 根据权利要求1所述的直流源，其特征在于:所述的稳压单元由DCDC电路构成，DCDC 电路可W是线性降压电路，反激电路或者buck电路来实现，根据输出电压要求输出相应的 电压。
【专利摘要】本发明公开了一种基于电流互感器串联谐振取电的直流源，包括：电流互感器、限压单元，谐振单元、整流单元和稳压单元，用于输出稳定电压。本发明通过在电流互感器输出端经过限压电路后连接串联谐振电容，使串联的谐振电容与电流互感器激磁电感谐振，在相同的高压侧电流作用下，能够使感应获取的电能增加。同时，由于互感器取电效率的提高，可使得直流源的体积减小至最优，有效降低互感器制造成本。并且电路输出电压低，使用更加安全可靠。
【IPC分类】H02J50/12
【公开号】CN105515219
【申请号】CN201510884251
【发明人】臧磊, 余立刚, 苏爱群
【申请人】浙江图维电力科技有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月4日