專利名稱：高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種取電裝置，尤其是涉及一種直接從高壓側(cè)一次母線獲取電能的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置。
背景技術(shù)：
目前常用的供電方式有太陽能、激光能、母線感應(yīng)取能等方式，如:1、采用太陽能電池板，由于太陽能電池板在長期工作一段時(shí)間后，就需要維護(hù)或更換，輸電線路就需要停電；而且受溫度影響比較大，由于光吸收系數(shù)與溫度有關(guān)，環(huán)境溫度的變化對光電池的響應(yīng)度和暗電流有較大的影響，所以此種方法不可靠。2、通過光纖進(jìn)行激光供電，主要缺點(diǎn)是目前國內(nèi)光電技術(shù)還不是十分成熟，國外購買光電器件的造價(jià)又比較高，而造價(jià)低一些的光電器件其能夠提供的功率又有限。特別是對于大功率激光發(fā)生器來說，其激光二極管的工作壽命有限，如果長時(shí)間工作在的驅(qū)動電流比較大的狀態(tài)，激光二極管容易發(fā)生退化現(xiàn)象等導(dǎo)致工作壽命迅速降低；且由于激光發(fā)射器、光纖、光電轉(zhuǎn)換器易老化，極易影響供電質(zhì)量。3、利用高壓輸電線的電流進(jìn)行感應(yīng)取電，該供電方式是利用電磁感應(yīng)原理，由普通鐵磁式互感器從高壓母線上感應(yīng)得到交流電電能，然后經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后為高壓側(cè)電路供電。該線圈處在高壓端，絕緣要求低，能大大簡化其設(shè)計(jì)。電力系統(tǒng)負(fù)荷變化很大，母線電流隨之變化很大(幾安培至上千安培)，母線短路瞬時(shí)電流可超過十倍額定電流。如此大的工作范圍為電源變壓器和穩(wěn)壓電路的工作帶來嚴(yán)重困難。因此，設(shè)計(jì)時(shí)有兩個(gè)需要考慮的方面:一是如何降低死區(qū)電流，保證在電力系統(tǒng)電流較小時(shí)能提供足以驅(qū)動處于高壓側(cè)電子電路的功率；二是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路大電流時(shí)，如何給電子線路提供一個(gè)穩(wěn)定的電源，又不會因過電壓而損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于從高壓側(cè)母線上取電，穩(wěn)定可靠的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置。本實(shí)用新型設(shè)有CT線圈、前端沖擊保護(hù)電路、整流電路、濾波電路、電壓保護(hù)能量泄放電路和直流電源變換電路；CT線圈套在外部的高壓側(cè)母線上，CT線圈輸出端并接前端沖擊保護(hù)電路輸入端和整流電路輸入端,整流電路輸出端接濾波電路輸入端,濾波電路輸出端接電壓保護(hù)能量泄放電路輸入端，電壓保護(hù)能量泄放電路輸出端接直流電源變換電路輸入端，直流電源變換電路輸出端接外部用電電路。所述前端沖擊保護(hù)電路最好采用瞬變抑制二極管與電容組合的緩沖電路。所述整流電路最好采用橋式整流電路。 所述濾波電路最好采用LC- 31型復(fù)式濾波電路。所述CT線圈的鐵芯材料可選用硅鋼材料，線圈匝數(shù)為500匝。[0013]所述電壓保護(hù)能量泄放電路中設(shè)有穩(wěn)壓二極管和大功率三極管。所述直流電源變換電路中設(shè)有穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器可采用型號為78L05的穩(wěn)壓器。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型的有益效果如下:CT線圈從高壓側(cè)母線感應(yīng)出交流電能后，將交流電經(jīng)過整流電路、濾波電路、電源變換電路以滿足后續(xù)電路所需的能量。其中整流電路將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓；濾波電路將脈動的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷?；電源變換電路能夠把輸出的直流電壓穩(wěn)定在所希望的數(shù)值上。本實(shí)用新型經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，性能穩(wěn)定可靠，滿足電氣隔離的安全要求。從而可有效地解決了高壓側(cè)有源電子設(shè)備的電源問題。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參見圖1和2，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有CT線圈T、前端沖擊保護(hù)電路1、整流電路
2、濾波電路3、電壓保護(hù)能量泄放電路4和直流電源變換電路5。CT線圈T套在外部的高壓偵_線P上，CT線圈T輸出端并接前端沖擊保護(hù)電路I輸入端和整流電路2輸入端，整流電路2輸出端接濾波電路3輸入端，濾波電路3輸出端接電壓保護(hù)能量泄放電路4輸入端，電壓保護(hù)能量泄放電路4輸出端接直流電源變換電路5輸入端，直流電源變換電路5輸出端接外部用電電路。所述前端沖擊保護(hù)電路I采用瞬變抑制二極管TVSl與電容Cl組合的緩沖電路。所述整流電路2采用橋式整流電路。所述濾波電路3采用LC-Ji型復(fù)式濾波電路。所述CT線圈的鐵芯材料選用硅鋼材料，線圈匝數(shù)為500匝。所述電壓保護(hù)能量泄放電路4采用穩(wěn)壓二極管Dl和大功率三極管Q1。所述直流電源變換電路5中的穩(wěn)壓器采用型號為78L05的穩(wěn)壓器。本實(shí)用新型工作原理說明如下:供電方式是利用電磁感應(yīng)原理，由普通鐵磁式互感器從高壓母線上感應(yīng)得到交流電能，然后經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后為高壓側(cè)電路供電。其供電的能量來自高壓母線電流，取能是通過一個(gè)套在母線上的磁感應(yīng)線圈來完成的，母線環(huán)周圍存在磁場，通過磁場來獲取能量。CT組從母線上取得電能，CT組有多個(gè)二次側(cè)輸出繞組。得到的感應(yīng)電壓通過整流、濾波、穩(wěn)壓，DC-DC變換等后續(xù)電路處理后，供給電子式電流互感器高壓側(cè)電子線路。當(dāng)母線電流能滿足后續(xù)電路的取能要求時(shí)，高壓側(cè)電路的供電由取能CT 二次側(cè)的感應(yīng)電壓變換得到。當(dāng)母線電流發(fā)生短路時(shí)(故障電流可超過額定電流的十倍以上)，必須有相應(yīng)的措施對后續(xù)電路進(jìn)行保護(hù)，否則電子線路就會燒毀。這個(gè)問題通過采用瞬變抑制二極管TVSl來解決，當(dāng)CT的輸出電壓幅值上升到一定值時(shí)，瞬變抑制二極管TVSl導(dǎo)通，同時(shí)把CT的輸出電壓鉗制其在某一數(shù)值以下，可以有效保護(hù)后續(xù)電路。電壓變換第一步是要把CT 二次側(cè)繞組的輸出電壓由交流電壓變成直流電壓。這里采取全波整流橋電路。對這部分的電路對二極管的要求有兩個(gè):要有足夠的耐壓值和要有較小的正向?qū)▔航怠＝?jīng)過比較篩選決定采用肖特基二極管。是一種新型的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時(shí)間極短(可以小到幾納秒)，正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。由于整流電流并不大，相比之下對整流電壓比較高，所以選用耐壓強(qiáng)度較高的型號即可。交流電經(jīng)整流電路后可變?yōu)槊}動直流電，其中含有較大的交流分量，為了使設(shè)備能用上純凈的直流電，還必須用濾波電路濾除脈動電壓中的交流成分。通過比較，在此設(shè)計(jì)采用復(fù)式濾波電路一LC- 31型濾波電路，在電容C濾波的基礎(chǔ)上加上一級LC濾波，比LC電路濾波效果更好輸出電壓的脈動系數(shù)比只有LC濾波時(shí)更小，波形更加平滑；由于在輸入端接入了電容，因而比只有LC濾波時(shí)，提高了輸出電壓。由于母線電流的變化范圍大，感應(yīng)電壓經(jīng)過整流、濾波后將會得到寬范圍的直流電壓，需要通過一個(gè)大范圍輸入、單一穩(wěn)定輸出的直流降壓變換來得到一個(gè)穩(wěn)定的5V電壓，以滿足高壓側(cè)電路需要。采用78L05穩(wěn)壓器，它的輸入電壓范圍是7V 30V，輸出為+5V直流電壓。本實(shí)用新型設(shè)有保護(hù)電路:(I)過電壓的防護(hù):瞬態(tài)(瞬變)電壓抑制二級管(TVS)器件，在規(guī)定的反向應(yīng)用條件下，當(dāng)承受一個(gè)高能量的瞬時(shí)過壓脈沖時(shí)，其工作阻抗能立即降至很低的導(dǎo)通值，允許大電流通過，并將電壓箝制到預(yù)定水平，從而有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件免受損壞。TVS能承受的瞬時(shí)脈其正反兩個(gè)方向都具有相同的雪崩擊穿特性和箝位特性。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過電壓，保護(hù)電路免受過電壓的損害。(2)整流濾波后電壓隨著母線電流升高而升高，鐵心飽和后，感應(yīng)出的電壓也較高，須限制過電壓以使DC-DC模塊免受損壞。當(dāng)電壓較高時(shí)，穩(wěn)壓二極管Dl擊穿，額定電流為IOA的大功率三極管工作，多余能量被泄放；當(dāng)電壓較低時(shí)，Dl不會被擊穿，故不會影響啟動電流或小電流下電源的正常工作。(3)電路中限流分壓電阻R的阻值會影響到低壓電路中的電壓分配，故需要對其整定值進(jìn)行討論，并加以試驗(yàn)驗(yàn)證。(4)穩(wěn)壓器的保護(hù):為了減少輸出紋波電壓，有時(shí)需要在輸出端并聯(lián)一只大容量的電解電容器C4。然而這樣隨之產(chǎn)生一個(gè)弊病,一旦輸入端出現(xiàn)短路時(shí),輸出端上大電容器上存儲的電荷就要通過穩(wěn)壓器內(nèi)部電路調(diào)整管的發(fā)射極與基極PN結(jié)泄放。由于電容的能量釋放較大，很有可能造成調(diào)壓管的損壞。為了防止這種情況的發(fā)生，可以在輸入和輸出端子之間跨接一個(gè)保護(hù)二極管D2，它為C4上電荷的泄放提供了一個(gè)分路，對穩(wěn)壓器起到保護(hù)作用。CT線圈為500圈時(shí)的電源樣機(jī)測試結(jié)果如表I所示。表I
權(quán)利要求1.高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置，其特征在于，設(shè)有CT線圈、前端沖擊保護(hù)電路、整流電路、濾波電路、電壓保護(hù)能量泄放電路和直流電源變換電路； CT線圈套在外部的高壓側(cè)母線上，CT線圈輸出端并接前端沖擊保護(hù)電路輸入端和整流電路輸入端，整流電路輸出端接濾波電路輸入端，濾波電路輸出端接電壓保護(hù)能量泄放電路輸入端，電壓保護(hù)能量泄放電路輸出端接直流電源變換電路輸入端，直流電源變換電路輸出端接外部用電電路。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置，其特征在于，所述前端沖擊保護(hù)電路采用瞬變抑制二極管與電容組合的緩沖電路。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置，其特征在于，所述整流電路采用橋式整流電路。
4.如權(quán)利要求1所述的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置，其特征在于，所述濾波電路采用LC-π型復(fù)式濾波電路。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置，其特征在于，所述CT線圈的匝數(shù)為500匝。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置，其特征在于，所述電壓保護(hù)能量泄放電路中設(shè)有穩(wěn)壓二極管和三極管。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置，其特征在于，所述所述直流電源變換電路中設(shè)有穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器采用型號為78L05的穩(wěn)壓器。
專利摘要高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置，涉及一種取電裝置。提供一種用于從高壓側(cè)母線上取電，穩(wěn)定可靠的高壓側(cè)感應(yīng)取電裝置。設(shè)有CT線圈、前端沖擊保護(hù)電路、整流電路、濾波電路、電壓保護(hù)能量泄放電路和直流電源變換電路；CT線圈套在外部的高壓側(cè)母線上，CT線圈輸出端并接前端沖擊保護(hù)電路輸入端和整流電路輸入端，整流電路輸出端接濾波電路輸入端，濾波電路輸出端接電壓保護(hù)能量泄放電路輸入端，電壓保護(hù)能量泄放電路輸出端接直流電源變換電路輸入端，直流電源變換電路輸出端接外部用電電路。性能穩(wěn)定可靠，滿足電氣隔離的安全要求。有效地解決了高壓側(cè)有源電子設(shè)備的電源問題。
文檔編號H02H9/04GK203014502SQ201320018000
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者陳文薌, 侯磊, 洪劍鋒, 王 華, 朱維龍, 陳忠祥 申請人:廈門大學(xué)