利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，包括電流互感器、整流電路、反向放電保護(hù)二極管D1、正向放電二極管D2、直流電壓轉(zhuǎn)換電路、雙向開(kāi)關(guān)和超級(jí)電容；整流電路的輸出端還接有旁路開(kāi)關(guān)；正向放電二極管D2的陰極還接有過(guò)壓保護(hù)采樣電路、充電電壓采樣電路和基準(zhǔn)電壓電路，過(guò)壓保護(hù)采樣電路的輸出端接有過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路，充電電壓采樣電路的輸出端接有充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路，旁路開(kāi)關(guān)與過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接，雙向開(kāi)關(guān)與充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接。本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，能夠大大提高能源利用率，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
【專利說(shuō)明】
利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)家對(duì)電網(wǎng)輸送電能的電能質(zhì)量提出較高要求，要求電網(wǎng)運(yùn)行有較高的可靠性和安全性，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)檢測(cè)，并將故障信息發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心，通知電力檢修人員及時(shí)排除線路故障，恢復(fù)電力運(yùn)行。電網(wǎng)故障檢測(cè)裝置作為電網(wǎng)安全運(yùn)行的必要設(shè)施，在各電網(wǎng)公司均有應(yīng)用。而故障檢測(cè)裝置正常工作需要有可靠穩(wěn)定的直流電源，當(dāng)前用于電網(wǎng)故障檢測(cè)裝置供電的直流電源有以下幾中方式:(I)用太陽(yáng)能電池板和蓄電池配合供電，白天光照充足的時(shí)候，太陽(yáng)能電池板工作，通過(guò)充電電路給蓄電池充電儲(chǔ)能，電池板不工作的情況下蓄電池通過(guò)放電電路給裝置供電；(2)電網(wǎng)架空線路中用來(lái)通信和避雷的架空絕緣地線，會(huì)在強(qiáng)磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過(guò)一定技術(shù)，形成閉合回路，線路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，通過(guò)充電電路給蓄電池充電儲(chǔ)能，斷電后蓄電池放電實(shí)現(xiàn)不間斷供電；(3)在同時(shí)具有風(fēng)能和光能的地區(qū)，可使用風(fēng)光互補(bǔ)供電；風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池陣列兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電，通過(guò)控制器控制，將發(fā)出的電能存儲(chǔ)到蓄電池中，當(dāng)裝置需要電時(shí)，蓄電池放電，實(shí)現(xiàn)不間斷供電；(4)通過(guò)PT(電壓互感器)取電，保證用電系統(tǒng)正常工作的情況下蓄電池儲(chǔ)能，斷電后，控制電路自動(dòng)切換至蓄電池作為直流電源實(shí)現(xiàn)不間斷供電；(5)通過(guò)CT(電流互感器)從一次線路上取電，蓄電池儲(chǔ)能，斷電后電路自動(dòng)切換模式，蓄電池放電，實(shí)現(xiàn)裝置的不間斷供電。
[0003]方式(I)采用太陽(yáng)能電池板和蓄電池，無(wú)外置電源的情況下可以滿足長(zhǎng)時(shí)間的工作，環(huán)保節(jié)能，但是太陽(yáng)能電池板和蓄電池使得線路故障檢測(cè)裝置的尺寸大大增加，且太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率受天氣、氣候、地理等因素影響較大，而蓄電池本身存在使用壽命短，充放電電流小，需要加過(guò)充和過(guò)放切斷保護(hù)電路，充放電性能受溫度影響等問(wèn)題;方式(2)取電方案適用110KV及以上高壓交流輸電線路，且接地方式采用分段絕緣、一點(diǎn)接地的運(yùn)行方式，對(duì)于新建線路和舊的技改線路有重要應(yīng)用價(jià)值;方式(3)要求使用地域具有豐富的太陽(yáng)能和風(fēng)能資源，在青海、西藏等地有很大的應(yīng)用潛力;方式(4)用PT取電，電壓互感器體積較大，PT取電方式在體積較小的空間中難以實(shí)現(xiàn)，而且戶外安裝的PT容易受到外力的損壞，運(yùn)行的安全型受到影響。而且蓄電池充、放電電流較小，需要加充放電電流控制電路。PT配合蓄電池的供電方式存在電源整體體積較大，蓄電池使用壽命較短，存在使用一定年限后需要重新更換等問(wèn)題;方式(5)用CT取電，蓄電池由于自身特性充、放電電流小，需要加充、放電電流控制電路避免因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而損壞蓄電池，而且蓄電池工作電壓較窄，必須加蓄電池充電和放電電壓保護(hù)電路確保蓄電池工作于允許范圍之內(nèi)。CT配合蓄電池的供電方式存在保護(hù)電路較為復(fù)雜，裝置體積較大安裝不便等缺點(diǎn)。
[0004]綜上所述，方式(I)?(5)的供電方式均有一定的局限性，不能很好地滿足實(shí)際使用需求。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，能夠大大提高能源利用率，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:包括用于從電網(wǎng)線路上取電的電流互感器和與電流互感器的輸出端連接的整流電路，以及反向放電保護(hù)二極管D1、正向放電二極管D2、直流電壓轉(zhuǎn)換電路、雙向開(kāi)關(guān)和超級(jí)電容;所述整流電路的輸出端還接有旁路開(kāi)關(guān)，所述反向放電保護(hù)二極管Dl的陽(yáng)極與整流電路的輸出端和旁路開(kāi)關(guān)連接，所述正向放電二極管D2的陽(yáng)極和雙向開(kāi)關(guān)均與反向放電保護(hù)二極管Dl的陰極連接，所述超級(jí)電容與雙向開(kāi)關(guān)連接;所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述正向放電二極管D2的陰極還接有過(guò)壓保護(hù)采樣電路、充電電壓采樣電路和基準(zhǔn)電壓電路，所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端為利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路的正極輸出端Vo+，所述超級(jí)電容的負(fù)極為利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路的負(fù)極輸出端Vo-，所述過(guò)壓保護(hù)采樣電路的輸出端接有過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路，所述充電電壓采樣電路的輸出端接有充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路，所述過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路和充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路均與基準(zhǔn)電壓電路的輸出端連接，所述旁路開(kāi)關(guān)與過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接，所述雙向開(kāi)關(guān)與充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接。
[0007]上述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述整流電路為由二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6組成的全橋整流電路，所述二極管D3的陰極與二極管D4的陽(yáng)極連接且為整流電路的第一交流信號(hào)輸入端ACl，所述二極管D6的陰極與二極管D5的陽(yáng)極連接且為整流電路的第二交流信號(hào)輸入端AC2，所述二極管D4的陰極與二極管D5的陰極連接且為整流電路的正極直流電壓輸出端V+，所述二極管D3的陽(yáng)極與二極管D6的陽(yáng)極連接且為整流電路的負(fù)極直流電壓輸出端V-;所述整流電路的第一交流信號(hào)輸入端ACl與電流互感器的二次側(cè)的一端連接，所述整流電路的第二交流信號(hào)輸入端AC2與電流互感器的二次側(cè)的另一端連接。
[0008]上述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路包括電壓轉(zhuǎn)換芯片U4和極性電容Cl，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的輸入端引腳VIN為直流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端且與極性電容Cl的正極連接，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的輸出端引腳OUT為直流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的接地端引腳GND和極性電容Cl的負(fù)極均接地。
[0009]上述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述基準(zhǔn)電壓電路包括三端穩(wěn)壓芯片TL431、非極性電容C3和電阻R17，所述三端穩(wěn)壓芯片TL431的正極接線端和非極性電容C3的一端均接地，所述電阻R17的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述三端穩(wěn)壓芯片TL431的電壓參考端和負(fù)極接線端均與非極性電容C3的另一端和電阻R17的另一端連接且為基準(zhǔn)電壓電路的輸出端。
[0010]上述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述充電電壓采樣電路包括串聯(lián)的電阻R2和電阻R3，所述電阻R2和電阻R3串聯(lián)后的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述電阻R2和電阻R3串聯(lián)后的另一端接地，所述電阻R2和電阻R3的連接端為充電電壓采樣電路的輸出端。
[0011]上述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路包括比較器U2和三極管VTl，所述雙向開(kāi)關(guān)為增強(qiáng)型PMOS管Ql;所述比較器U2的同相輸入端通過(guò)電阻R14與充電電壓采樣電路的輸出端連接，所述比較器U2的反相輸入端通過(guò)電阻R13與基準(zhǔn)電壓電路的輸出端連接，所述三極管VTl的基極與所述比較器U2的輸出端連接，且通過(guò)電阻R15與所述比較器U2的同相輸入端連接，所述三極管VTI的發(fā)射極接地，所述三極管VTI的集電極接有串聯(lián)的電阻R7和電阻R6，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的柵極與電阻R7和電阻R6的連接端連接，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的源極與電阻R6的一端和反向放電保護(hù)二極管Dl的陰極連接，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的漏極與超級(jí)電容的正極連接。
[0012]上述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述過(guò)壓保護(hù)采樣電路包括串聯(lián)的電阻R4和電阻R5，所述電阻R4和電阻R5串聯(lián)后的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述電阻R4和電阻R5串聯(lián)后的另一端接地，所述電阻R4和電阻R5的連接端為過(guò)壓保護(hù)采樣電路的輸出端。
[0013]上述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路包括比較器Ul，所述旁路開(kāi)關(guān)為增強(qiáng)型匪OS管Q2;所述比較器Ul的同相輸入端通過(guò)電阻RlO與過(guò)壓保護(hù)采樣電路的輸出端連接，所述比較器Ul的反相輸入端通過(guò)電阻R9與基準(zhǔn)電壓電路的輸出端連接，所述增強(qiáng)型NMOS管Q2的柵極與所述比較器Ul的輸出端連接，且通過(guò)電阻Rll與所述比較器Ul的同相輸入端連接，所述增強(qiáng)型NMOS管Q2的漏極與整流電路的輸出端和反向放電保護(hù)二極管Dl的陽(yáng)極連接，所述增強(qiáng)型NMOS管Q2的源極接地。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便。
[0016]2、本實(shí)用新型采用電流互感器從一次線路上取電，并輔以超級(jí)電容儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)供電不間斷，這種方式和傳統(tǒng)方式相比，兼顧故障檢測(cè)裝置的尺寸與使用壽命，是傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的，由于電流互感器較電壓互感器價(jià)格便宜，且可方便地安裝在配電開(kāi)關(guān)箱體內(nèi)部或制成開(kāi)口形式直接掛在配電線路上，所以對(duì)于架空線路的電力監(jiān)測(cè)與指示設(shè)備，電流互感器取電法是一種極具應(yīng)用前景的供電方式。
[0017]3、本實(shí)用新型不間斷電源只要一次線路有一定電流，即可通過(guò)電流互感器取電供能，電源具有通用性。
[0018]4、電網(wǎng)因故障引起線路電閘跳閘后，后備超級(jí)電容放電，直流電壓轉(zhuǎn)換電路繼續(xù)向外提供穩(wěn)定工作電壓，實(shí)現(xiàn)供電不間斷。充電控制通過(guò)預(yù)穩(wěn)壓電路的電壓與基準(zhǔn)電壓比較實(shí)現(xiàn)，達(dá)到充電電壓值后，立即觸發(fā)雙向開(kāi)關(guān)控制電路，使雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，給超級(jí)電容充電儲(chǔ)能。當(dāng)超級(jí)電容的充電電壓快要達(dá)到設(shè)定電壓時(shí)，采樣網(wǎng)絡(luò)分壓電壓與基準(zhǔn)電壓比較，過(guò)壓保護(hù)控制電路輸出高電平，使旁路開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，保護(hù)超級(jí)電容。保護(hù)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作通過(guò)純模擬方法實(shí)現(xiàn)，電路的復(fù)雜程度明顯降低。
[0019]5、在直流電壓轉(zhuǎn)換電路的前端巧妙的串聯(lián)一個(gè)二極管，可防止雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通對(duì)超級(jí)電容充電時(shí)，直流電壓轉(zhuǎn)換電路輸入電壓跌落對(duì)外供電不正常。電路在超級(jí)電容充電回路里串接一個(gè)二極管，防止當(dāng)旁路開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，超級(jí)電容通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)放電。
[0020]6、基于電流互感器取電超級(jí)電容儲(chǔ)能的電源系統(tǒng)具有成本低、功耗低、隔離性能好、綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，在線路故障指示器或配電自動(dòng)化終端中具有極大的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
[0021]7、本實(shí)用新型的實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0022]綜上所述，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，能夠大大提高能源利用率，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0023]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0025]圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0027]I—整流電路;2—旁路開(kāi)關(guān);3—直流電壓轉(zhuǎn)換電路；
[0028]4 一雙向開(kāi)關(guān);5—超級(jí)電容;6—充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路；
[0029]7—基準(zhǔn)電壓電路;8—過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路;9 一過(guò)壓保護(hù)采樣電路；
[0030]10 一充電電壓米樣電路；11 一電流互感器。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1和圖2所示的一種利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，包括用于從電網(wǎng)線路上取電的電流互感器11和與電流互感器11的輸出端連接的整流電路I，以及反向放電保護(hù)二極管D1、正向放電二極管D2、直流電壓轉(zhuǎn)換電路3、雙向開(kāi)關(guān)4和超級(jí)電容5;所述整流電路I的輸出端還接有旁路開(kāi)關(guān)2，所述反向放電保護(hù)二極管Dl的陽(yáng)極與整流電路I的輸出端和旁路開(kāi)關(guān)2連接，所述正向放電二極管D2的陽(yáng)極和雙向開(kāi)關(guān)4均與反向放電保護(hù)二極管Dl的陰極連接，所述超級(jí)電容5與雙向開(kāi)關(guān)4連接;所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸入端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述正向放電二極管D2的陰極還接有過(guò)壓保護(hù)采樣電路9、充電電壓采樣電路10和基準(zhǔn)電壓電路7，所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸出端為利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路的正極輸出端Vo+，所述超級(jí)電容5的負(fù)極為利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路的負(fù)極輸出端Vo-，所述過(guò)壓保護(hù)采樣電路9的輸出端接有過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8，所述充電電壓采樣電路1的輸出端接有充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路6，所述過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8和充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路6均與基準(zhǔn)電壓電路7的輸出端連接，所述旁路開(kāi)關(guān)2與過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8的輸出端連接，所述雙向開(kāi)關(guān)4與充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路6的輸出端連接。
[0032]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述整流電路I為由二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6組成的全橋整流電路，所述二極管D3的陰極與二極管D4的陽(yáng)極連接且為整流電路I的第一交流信號(hào)輸入端AC1，所述二極管D6的陰極與二極管D5的陽(yáng)極連接且為整流電路I的第二交流信號(hào)輸入端AC2，所述二極管D4的陰極與二極管D5的陰極連接且為整流電路I的正極直流電壓輸出端V+，所述二極管D3的陽(yáng)極與二極管D6的陽(yáng)極連接且為整流電路I的負(fù)極直流電壓輸出端V-;所述整流電路I的第一交流信號(hào)輸入端ACl與電流互感器11的二次側(cè)的一端連接，所述整流電路I的第二交流信號(hào)輸入端AC2與電流互感器11的二次側(cè)的另一端連接。
[0033]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路3包括電壓轉(zhuǎn)換芯片U4和極性電容Cl，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的輸入端引腳VIN為直流電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸入端且與極性電容Cl的正極連接，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的輸出端引腳OUT為直流電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸出端，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的接地端弓I腳GND和極性電容Cl的負(fù)極均接地。
[0034]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述基準(zhǔn)電壓電路7包括三端穩(wěn)壓芯片TL431、非極性電容C3和電阻Rl 7，所述三端穩(wěn)壓芯片TL431的正極接線端和非極性電容C3的一端均接地，所述電阻R17的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述三端穩(wěn)壓芯片TL431的電壓參考端和負(fù)極接線端均與非極性電容C3的另一端和電阻R17的另一端連接且為基準(zhǔn)電壓電路7的輸出端。
[0035]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述充電電壓采樣電路10包括串聯(lián)的電阻R2和電阻R3，所述電阻R2和電阻R3串聯(lián)后的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述電阻R2和電阻R3串聯(lián)后的另一端接地，所述電阻R2和電阻R3的連接端為充電電壓采樣電路10的輸出端。
[0036]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路6包括比較器U2和三極管VT1，所述雙向開(kāi)關(guān)4為增強(qiáng)型PMOS管Ql;所述比較器U2的同相輸入端通過(guò)電阻R14與充電電壓采樣電路10的輸出端連接，所述比較器U2的反相輸入端通過(guò)電阻R13與基準(zhǔn)電壓電路7的輸出端連接，所述三極管VTl的基極與所述比較器U2的輸出端連接，且通過(guò)電阻R15與所述比較器U2的同相輸入端連接，所述三極管VTI的發(fā)射極接地，所述三極管VTI的集電極接有串聯(lián)的電阻R7和電阻R6，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的柵極與電阻R7和電阻R6的連接端連接，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的源極與電阻R6的一端和反向放電保護(hù)二極管Dl的陰極連接，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的漏極與超級(jí)電容5的正極連接。具體實(shí)施時(shí)，所述比較器U2的電源端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述比較器U2的接地端接地，所述三極管VTl的基極通過(guò)電阻R16與正向放電二極管D2的陰極連接。
[0037]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述過(guò)壓保護(hù)采樣電路9包括串聯(lián)的電阻R4和電阻R5，所述電阻R4和電阻R5串聯(lián)后的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述電阻R4和電阻R5串聯(lián)后的另一端接地，所述電阻R4和電阻R5的連接端為過(guò)壓保護(hù)采樣電路9的輸出端。
[0038]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8包括比較器Ul，所述旁路開(kāi)關(guān)2為增強(qiáng)型NMOS管Q2;所述比較器Ul的同相輸入端通過(guò)電阻RlO與過(guò)壓保護(hù)采樣電路9的輸出端連接，所述比較器Ul的反相輸入端通過(guò)電阻R9與基準(zhǔn)電壓電路7的輸出端連接，所述增強(qiáng)型NMOS管Q2的柵極與所述比較器Ul的輸出端連接，且通過(guò)電阻Rll與所述比較器Ul的同相輸入端連接，所述增強(qiáng)型NMOS管Q2的漏極與整流電路I的輸出端和反向放電保護(hù)二極管Dl的陽(yáng)極連接，所述增強(qiáng)型匪OS管Q2的源極接地。具體實(shí)施時(shí)，所述比較器Ul的電源端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述比較器Ul的接地端接地，所述增強(qiáng)型NMOS管Q2的柵極通過(guò)電阻R12與正向放電二極管D2的陰極連接，且通過(guò)電阻Rl接地。
[0039]采用本實(shí)用新型供電時(shí)的具體過(guò)程為:
[0040]將電流互感器11的一次側(cè)接到電網(wǎng)線路上，并將用電設(shè)備與直流電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸出端連接；
[0041 ]當(dāng)電流互感器11 一次側(cè)有電流流過(guò)時(shí)，耦合到電流互感器11二次側(cè)的交流電流通過(guò)整流電路I變換為直流電流，該直流電流首先經(jīng)過(guò)反向放電保護(hù)二極管Dl和正向放電二極管D2對(duì)直流電壓轉(zhuǎn)換電路3中的電容Cl充電，當(dāng)電容Cl充電到直流電壓轉(zhuǎn)換電路3中電壓轉(zhuǎn)換芯片U4所需要的工作電壓時(shí)，經(jīng)過(guò)直流電壓轉(zhuǎn)換電路3進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓，為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電壓Vo;同時(shí)，過(guò)壓保護(hù)采樣電路9對(duì)經(jīng)過(guò)正向放電二極管D2后的電壓進(jìn)行采樣并將采樣得到的電壓輸出給過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8，充電電壓采樣電路10對(duì)經(jīng)過(guò)正向放電二極管D2后的電壓進(jìn)行采樣并將采樣得到的電壓輸出給充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路6，基準(zhǔn)電壓電路7將經(jīng)過(guò)正向放電二極管D2后的電壓變換為基準(zhǔn)電壓，提供給過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8和充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路6;充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路6對(duì)充電電壓采樣電路1采樣得到的電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)充電電壓采樣電路10采樣得到的電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，此時(shí)充電電壓采樣電路1采樣得到的電壓達(dá)到了充電設(shè)定電壓，充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路6控制雙向開(kāi)關(guān)4導(dǎo)通，整流電路I輸出的電壓經(jīng)過(guò)反向放電保護(hù)二極管Dl后給超級(jí)電容5充電儲(chǔ)能;過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8對(duì)過(guò)壓保護(hù)采樣電路9采樣得到的電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)過(guò)壓保護(hù)采樣電路9采樣得到的電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，此時(shí)超級(jí)電容5充電儲(chǔ)能達(dá)到了儲(chǔ)能極限設(shè)定電壓，過(guò)壓保護(hù)采樣電路9采樣得到的電壓達(dá)到了過(guò)壓保護(hù)設(shè)定電壓，過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8控制旁路開(kāi)關(guān)2導(dǎo)通，整流電路I輸出的直流電流經(jīng)過(guò)旁路開(kāi)關(guān)2形成流通回路；
[0042]當(dāng)電網(wǎng)線路出現(xiàn)故障且電網(wǎng)線路中的故障保護(hù)斷路器跳閘后，電流互感器11一次側(cè)電流消失，超級(jí)電容5作為后備電源，輸出的電壓經(jīng)過(guò)雙向開(kāi)關(guān)4和正向放電二極管D2后，經(jīng)過(guò)直流電壓轉(zhuǎn)換電路3進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓，繼續(xù)為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電壓Vo。
[0043]本實(shí)用新型中，通過(guò)設(shè)置過(guò)壓保護(hù)采樣電路9、過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路8和旁路開(kāi)關(guān)2，能夠防止因超級(jí)電容5充電電壓過(guò)高而損壞超級(jí)電容5。
[0044]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:包括用于從電網(wǎng)線路上取電的電流互感器(11)和與電流互感器(11)的輸出端連接的整流電路(I)，以及反向放電保護(hù)二極管D1、正向放電二極管D2、直流電壓轉(zhuǎn)換電路(3)、雙向開(kāi)關(guān)(4)和超級(jí)電容(5);所述整流電路(I)的輸出端還接有旁路開(kāi)關(guān)(2)，所述反向放電保護(hù)二極管Dl的陽(yáng)極與整流電路(I)的輸出端和旁路開(kāi)關(guān)(2)連接，所述正向放電二極管D2的陽(yáng)極和雙向開(kāi)關(guān)(4)均與反向放電保護(hù)二極管Dl的陰極連接，所述超級(jí)電容(5)與雙向開(kāi)關(guān)(4)連接；所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路(3)的輸入端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述正向放電二極管D2的陰極還接有過(guò)壓保護(hù)采樣電路(9)、充電電壓采樣電路(10)和基準(zhǔn)電壓電路(7)，所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路(3)的輸出端為利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路的正極輸出端Vo+，所述超級(jí)電容(5)的負(fù)極為利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路的負(fù)極輸出端Vo-，所述過(guò)壓保護(hù)采樣電路(9)的輸出端接有過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路(8)，所述充電電壓采樣電路(1)的輸出端接有充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路(6)，所述過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路(8)和充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路(6)均與基準(zhǔn)電壓電路(7)的輸出端連接，所述旁路開(kāi)關(guān)(2)與過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路(8)的輸出端連接，所述雙向開(kāi)關(guān)(4)與充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路(6)的輸出端連接。2.按照權(quán)利要求1所述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述整流電路(I)為由二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6組成的全橋整流電路，所述二極管D3的陰極與二極管D4的陽(yáng)極連接且為整流電路(I)的第一交流信號(hào)輸入端ACl，所述二極管D6的陰極與二極管D5的陽(yáng)極連接且為整流電路(I)的第二交流信號(hào)輸入端AC2，所述二極管D4的陰極與二極管D5的陰極連接且為整流電路(I)的正極直流電壓輸出端V+，所述二極管D3的陽(yáng)極與二極管D6的陽(yáng)極連接且為整流電路(I)的負(fù)極直流電壓輸出端V-;所述整流電路(I)的第一交流信號(hào)輸入端ACl與電流互感器(11)的二次側(cè)的一端連接，所述整流電路(I)的第二交流信號(hào)輸入端AC2與電流互感器(11)的二次側(cè)的另一端連接。3.按照權(quán)利要求1所述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路(3)包括電壓轉(zhuǎn)換芯片U4和極性電容Cl，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的輸入端引腳VIN為直流電壓轉(zhuǎn)換電路(3)的輸入端且與極性電容Cl的正極連接，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的輸出端引腳OUT為直流電壓轉(zhuǎn)換電路(3)的輸出端，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U4的接地端引腳GND和極性電容Cl的負(fù)極均接地。4.按照權(quán)利要求1所述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述基準(zhǔn)電壓電路(7)包括三端穩(wěn)壓芯片TL431、非極性電容C3和電阻R17，所述三端穩(wěn)壓芯片TL431的正極接線端和非極性電容C3的一端均接地，所述電阻R17的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述三端穩(wěn)壓芯片TL431的電壓參考端和負(fù)極接線端均與非極性電容C3的另一端和電阻R17的另一端連接且為基準(zhǔn)電壓電路(7)的輸出端。5.按照權(quán)利要求1所述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述充電電壓采樣電路(10)包括串聯(lián)的電阻R2和電阻R3，所述電阻R2和電阻R3串聯(lián)后的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述電阻R2和電阻R3串聯(lián)后的另一端接地，所述電阻R2和電阻R3的連接端為充電電壓采樣電路(1)的輸出端。6.按照權(quán)利要求1所述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述充放電控制與驅(qū)動(dòng)電路(6)包括比較器U2和三極管VTl，所述雙向開(kāi)關(guān)(4)為增強(qiáng)型PMOS管Ql;所述比較器U2的同相輸入端通過(guò)電阻R14與充電電壓采樣電路(10)的輸出端連接，所述比較器U2的反相輸入端通過(guò)電阻R13與基準(zhǔn)電壓電路(7)的輸出端連接，所述三極管VTl的基極與所述比較器U2的輸出端連接，且通過(guò)電阻R15與所述比較器U2的同相輸入端連接，所述三極管VTI的發(fā)射極接地，所述三極管VTl的集電極接有串聯(lián)的電阻R7和電阻R6，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的柵極與電阻R7和電阻R6的連接端連接，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的源極與電阻R6的一端和反向放電保護(hù)二極管Dl的陰極連接，所述增強(qiáng)型PMOS管Ql的漏極與超級(jí)電容(5)的正極連接。7.按照權(quán)利要求1所述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述過(guò)壓保護(hù)采樣電路(9)包括串聯(lián)的電阻R4和電阻R5，所述電阻R4和電阻R5串聯(lián)后的一端與正向放電二極管D2的陰極連接，所述電阻R4和電阻R5串聯(lián)后的另一端接地，所述電阻R4和電阻R5的連接端為過(guò)壓保護(hù)采樣電路(9)的輸出端。8.按照權(quán)利要求1所述的利用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)不間斷供電的電流互感器取電電源電路，其特征在于:所述過(guò)壓控制與驅(qū)動(dòng)電路(8)包括比較器Ul，所述旁路開(kāi)關(guān)(2)為增強(qiáng)型NMOS管Q2;所述比較器Ul的同相輸入端通過(guò)電阻RlO與過(guò)壓保護(hù)采樣電路(9)的輸出端連接，所述比較器Ul的反相輸入端通過(guò)電阻R9與基準(zhǔn)電壓電路(7)的輸出端連接，所述增強(qiáng)型NMOS管Q2的柵極與所述比較器Ul的輸出端連接，且通過(guò)電阻Rll與所述比較器Ul的同相輸入端連接，所述增強(qiáng)型匪OS管Q2的漏極與整流電路(I)的輸出端和反向放電保護(hù)二極管Dl的陽(yáng)極連接，所述增強(qiáng)型NMOS管Q2的源極接地。
【文檔編號(hào)】H02J7/34GK205622303SQ201620453830
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】劉樹(shù)林, 鐘明航, 宋亞亞, 惠晶, 張法旺, 韓躍云, 徐惠三
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)