宽电流范围工作的电流互感取能电源的制作方法_2

文档序号:9398758阅读:来源:国知局
电压时切换成由储能单元供电;或/ 和,冲击保护单元可为双向瞬态抑制二极管,双向瞬态抑制二极管电并联在继电器输出端 的两端。
[0017] 上述环形铁芯可为冷乳有取向硅钢环形铁芯、坡莫合金环形铁芯或铁基纳米晶环 形铁芯。
[0018] 本发明结构合理而紧凑,使用方便,其通过继电器控制在输电线路电流较小时以 双绕组二次取能线圈总绕组接入电路,而在输电线路电流较大时以分绕组接入电路,主要 应用于交流输电线路在线监测装置的电源供给,其结构简单、可靠性高、能够适应较宽的动 态电流范围和具备较高的取能效率。
【附图说明】
[0019] 附图1为本发明最佳实施例的结构示意图。
[0020] 附图2为绕组切换控制电路图。
[0021] 附图3为过压保护电路图。
[0022] 附图4为DC/DC模块电路图。
[0023] 附图5为MPPC充电电路图。
[0024] 附图6为电源通道选择电路图。
[0025] 附图7为整流滤波电路输出电压随输电线路电流变化曲线图。
[0026] 附图中的编码分别为:1为取能单元,2为冲击保护单元,3为电压调整单元,301为 整流滤波电路,302为过压保护电路,303为DC/DC模块,4为绕组切换控制电路,401为继 电器控制电路,402为继电器,5为储能单元,501为MPPC充电电路,502为锂电池组,6为电 源通道选择电路,7为在线监测设备,Rl为保护电阻,R2为第一分压电阻,R3为第二分压电 阻,Cl为稳压电容,TL431为三端可调分流基准源,TLP521为光耦器件,R4为上拉电阻,Dl 为续流二极管,Vin为输入电源,VCC为外部电源,Ql为开关管,Fl为热敏电阻,D2为二极 管,C2为输入稳压电容,R5为限流电阻,D3为齐纳二极管,C3为储能电容,R6为第三分压电 阻,R7为第四分压电阻,C4为输出稳压电容,LTC4000为高电压控制器和电源管理器芯片, MAX6495为过压保护芯片,LT3431为降压开关型集成稳压器芯片,LTC4413为双通道理想二 极管集成芯片。
【具体实施方式】
[0027] 本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体 的实施方式。
[0028] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述: 如附图1所示,该宽电流范围工作的电流互感取能电源包括取能单元1、冲击保护单 元2、电压调整单元3、绕组切换控制电路4、储能单元5和电源通道选择电路6;取能单元 1包括能够套装在输电导线上的可开闭式的环形铁芯和绕置在环形铁芯上的带中间抽头的 双绕组二次取能线圈,所述中间抽头位于双绕组二次取能线圈的总绕组的中部并形成分绕 组;电压调整单元3包括整流滤波电路301、过压保护电路302和DC/DC模块303,整流滤波 电路301的输入端与冲击保护单元2的输出端电连接,整流滤波电路301的输出端与过压 保护电路302的输入端电连接,过压保护电路302的输出端与DC/DC模块303的输入端电连 接;绕组切换控制电路4包括继电器控制电路401和继电器402,继电器控制电路401的输 入端与过压保护电路302的输出端电连接,继电器控制电路401的输出端与继电器402的 输入端电连接,继电器402的输入端还与双绕组二次取能线圈电连接,并能够在输电线路 电流较小时以总绕组接入电路而在输电线路电流较大时以分绕组接入电路,继电器402的 输出端与冲击保护单元2电连接;电源通道选择电路6的输入端同时与电压调整单元3的 输出端和储能单元5的输出端电连接,并能够切换选择电压调整单元3或储能单元5为在 线监测设备7供电。本发明主要应用于交流输电线路在线监测装置的电源供给,其结构简 单、可靠性高、能够适应较宽的动态电流范围和具备较高的取能效率。工作时,将取能单元 1的可开闭式的环形铁芯套装在输电导线上,根据电磁感应原理,在环形铁芯上绕置的双绕 组二次取能线圈产生交流感应电动势,通过冲击保护单元2能够保护后续电路;电压调整 单元3的输入端与冲击保护单元2连接,其输出端与电源通道选择电路6连接,将取能单 元1感应输出的交流电动势转换为直流电压,进一步地调整为在线监测设备7所需的直流 电压;绕组切换控制电路4的输入端与电压调整单元3连接,其输出端与取能单元1连接, 能够根据取能单元1输出能量的大小切换双绕组二次取能线圈接入电路的IM数;储能单元 5的输入端与电压调整单元3连接,其输出端与电源通道选择电路6连接,作为备用电源, 当取能单元1取能不足时为在线监测设备7供电;电源通道选择电路6的输入端与电压调 整单元3和储能单元5并联连接,用于选择电压调整单元3或储能单元5其一为在线监测 设备7供电。采用带中间抽头的双绕组二次取能线圈,当输电线路电流较小时采用总绕组 取能,当输电线路电流较大时采用分绕组取能,总分绕组匝数相差可以很大,且能够平稳切 换,因此通过改变匝数能够适应较宽的动态电流范围;整流滤波电路301最好采用桥式整 流滤波电路,将双绕组二次取能线圈感应的交流电压整流成直流电压,当过压保护电路302 检测到其输入电压大于设定值时,断开后续电路,用于保护后续电路免受瞬间过电压的破 坏;DC/DC模块303采用降压型电压转换器件,将直流电压调整为在线监测设备7所需的直 流电压。
[0029] 可根据实际需要,对上述宽电流范围工作的电流互感取能电源作进一步优化或/ 和改进: 如附图1所示,双绕组二次取能线圈的中间抽头位于绕组的三分之一处,并能够使总 绕组与分绕组的匝数比为三比一。例如,在线监测设备7的负载功耗为2. 2瓦,双绕组二次 取能线圈的总绕组匝数为42匝,分绕组匝数为14匝,双绕组二次取能线圈最好采用直径 0.3毫米的铜漆包线。
[0030] 如附图1所示,储能单元5包括MPPC充电电路501和锂电池组502, MPPC充电电 路501的输入端与过压保护电路302的输出端电连接,MPPC充电电路501的输出端与锂电 池组502电连接,并能够根据过压保护电路302输出端直流电压的大小动态调整充电电流 为锂电池组502充电。
[0031] 如附图5所示,MPPC充电电路501包括最大功率点跟踪电压为12伏的高电压控 制器和电源管理器芯片LTC4000。为解决传统的锂电池组充电电路不能根据双绕组二次取 能线圈输出功率的大小动态调整锂电池充电电流的问题,在本实施例中,选用具备MPPC功 能的高压控制器和电源管理器LTC4000芯片,能够在3伏至60伏的输入及输出电压范围内 工作,该器件能够提供精确的输入电流监视以及充电电流监视和调节,设置最大功率点跟 踪电压为12伏,输入电压调节环路可根据最大功率点跟踪电压和电流的关系,控制充电电 流,以保持输入电压在所设定的值上。锂电池组502的充电电路创造性地采用MPPC充电方 法。传统的锂电池组充电方法为采用DC/DC模块303同时为负载供电和锂电池组充电的方 式,会出现当输电线路电流较小时,因为锂电池组充电导致DC/DC模块303输出电压不足无 法为负载供电;改进方案为增加一控制开关,当输电
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