CN104810932A - 一种磁通反馈调节的电流感应取电装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种磁通反馈调节的电流感应取电装置及其方法，由铁芯、取能绕组、反馈控制绕组、整流滤波电路、功率分配电路和动态反馈控制电路组成取电装置，输电导线穿过铁芯，取能绕组通过从输电导线获得能源，并同时由功率分配电路进行控制，将多余的能量输入动态反馈控制电路，动态反馈控制电路给反馈控制绕组施加一个经过调制的电流信号，此电流信号产生一个与取能绕组方向相反的交变磁场，以减小铁芯内部的磁通，减少功率输出，以解决传统感应取电方案大电流发热严重、可调节性差，变化电流下控制精度低等问题，从根源上解决了大电流下过多的能量从取能绕组进入的问题。
Description
技术领域
本发明属于电力***技术领域，具体涉及一种实现输电线路在线感应取能，并通过动态反馈调节铁芯磁通以实现稳压电源输出的装置及其方法。
背景技术
随着输电线路在线监测技术的发展与应用，越来越多的监测设备需要安装在输电导线上。由于设备工作在高压电位，无法从低压侧直接对其供电，目前采用的供电方式主要有电池供电、太阳能供电、激光传能和互感器感应取电等等。其中感应取电方式经过近年来的技术积累和改进完善，已开始逐步应用到工程现场，但是由于输电导线的电流变化具有不确定性，需要取电装置不但能够在小电流下工作，而且可以在大电流下长期可靠运行，同时还能适应电流的不断变化，保持稳压输出。
在输电线路的大电流及变化电流下，电磁感应所能取得的能量可能远远大于负载所消耗的能量，并且不断波动，这就需要进行有效的控制，防止损坏负载，目前采用的技术主要有能量泄放、绕组补偿、间歇式充能等方法。
能量泄放方式一般采用大功率的可调泄放负载进行分流，将多余的能量以热能方式泄放出去，发热量大，难以保障长期稳定运行；绕组补偿方式采取在同一铁芯上设置补偿绕组以抵消一次电流，调节磁通进而控制大电流下二次侧的感应电压，一般通过继电器控制补偿绕组的投入和退出，不能连续调节，难以适应一次电流的快速变化；间歇式充能采用大电容或电池组进行充电储能后再进行二次稳压输出，一次电流过大时，利用继电器、可控硅等器件频繁通断充电回路来控制能量的输入，这种方式需要频繁切换，开关器件负荷重，输出稳压精度不高，并且存在寿命问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁通反馈调节的电流感应取电装置及其方法。
为实现上述目的本发明采用的技术方案是：
一种磁通反馈调节的电流感应取电装置，由铁芯、取能绕组、反馈控制绕组、整流滤波电路、功率分配电路和动态反馈控制电路组成，其特征在于：铁芯上分别绕有取能绕组和反馈控制绕组，取能绕组通过整流滤波电路连接功率分配电路和负载；功率分配电路连接动态反馈控制电路和负载，动态反馈控制电路连接反馈控制绕组、负载。
根据以上所述的一种磁通反馈调节的电流感应取电装置，其特征在于所述的功率分配电路包括电源开关和电压触发电路，电源开关设在整流滤波电路与动态反馈电路之间，电压触发电路并联在整流滤波电路的输出端，电压触发电路用于控制连接的电源开关，实现动态反馈电路的通断。
根据以上所述的一种磁通反馈调节的电流感应取电装置，其特征在于所述的动态反馈电路包括电压采样电路、压频转换电路和信号调制电路，与负载连接的电压采样电路将采集到的电压信号传送到压频转换电路，通过压频转换元件，将该电压信号转换成一定频率的方波信号传送到信号调制电路，信号调制电路通过功率放大元件产生一个工频交流电流，该交流电流传送到反馈控制绕组。
一种磁通反馈调节的电流感应取电方法，由铁芯、取能绕组、反馈控制绕组、整流滤波电路、功率分配电路和动态反馈控制电路组成取电装置，输电导线穿过铁芯，铁芯上分别绕有取能绕组和反馈控制绕组，取能绕组通过整流滤波电路连接功率分配电路和负载；功率分配电路连接动态反馈控制电路和负载，动态反馈控制电路连接反馈控制绕组、负载；其特征在于：取能绕组通过从输电导线获得能源，并同时由功率分配电路进行控制，将多余的能量输入动态反馈控制电路，动态反馈控制电路给反馈控制绕组施加一个经过调制的电流信号，此电流信号产生一个与取能绕组方向相反的交变磁场，以减小铁芯内部的磁通，减少功率输出，以解决传统感应取电方案大电流发热严重、可调节性差，变化电流下控制精度低等问题。
根据以上所述的一种磁通反馈调节的电流感应取电方法，其特征在于：取能绕组感应获取交流感应电流，通过整流滤波电路转换为直流，为负载提供所需的功率；当输电导线电流过大时，功率分配电路可将多余的能量输入动态反馈控制电路，功率分配电路的工作原理是：在整流滤波电路的输出端设有电压触发电路，用于监测负载电压，当电压达到设定电压后，发出触发信号，使得电源开关接通，为动态反馈控制电路供电；当负载电压低于触发电压时，表明一次电流过低，无法输出足够的功率，此时电源开关关断，动态反馈控制电路断电；动态反馈控制电路包含电压采样电路、压频转换电路及信号调制电路；电压采样电路实时监测负载电压，并由压频转换电路通过压频转换元件，将该电压信号转换成一定频率的方波信号，方波的频率与电压值成正比，当电压较高时，方波频率升高，当电压降低时，方波频率也降低；将该方波频率信号输入信号调制电路调制成一个相应电流值的交流信号输入反馈控制绕组，由该绕组产生一个与取能绕组反方向的交变磁场，以改变铁芯内部的磁通，通过对铁芯磁通的精确控制，进而控制取能绕组的输出电流大小，自动适应一次电流的变化，使得整流滤波后的电压值稳定在设定值上，实现稳压输出，并抑制过大的能量进入取能绕组。
本发明相比现有技术的有益效果是：使取能装置通过对铁芯磁通的精确控制，自动适应一次电流的变化，实现稳压输出，以抑制取能绕组获得过大的能量，以解决传统感应取电装置大电流发热现象、可调节性差，控制精度低，电压波动大等问题，从根源上解决了大电流下过多的能量从取能绕组进入的问题。
附图说明
图1为本发明磁通反馈调节的电流感应取电装置实施例的组成框图；
图2为功率分配电路原理图；
图3为动态反馈控制电路原理图。
具体实施方式
图1为本发明磁通反馈调节的电流感应取电装置实施例的组成框图；磁通反馈调节的电流感应取电装置，由铁芯101、取能绕组102、反馈控制绕组103、整流滤波电路104、功率分配电路106和动态反馈控制电路105组成，铁芯101上分别绕有取能绕组102和反馈控制绕组103，取能绕组通过整流滤波电路104连接功率分配电路106和负载107；功率分配电路连106接动态反馈控制电路105和负载107，动态反馈控制电路105连接反馈控制绕组103、负载107；图2为功率分配电路原理图；功率分配电路包括电源开关302和电压触发电路301，电源开关302设在整流滤波电路104与动态反馈电路105之间，电压触发电路301 并联在整流滤波电路的输出端，电压触发电路301用于控制连接的电源开关302，实现动态反馈电路105的通断；图3为动态反馈控制电路原理图，动态反馈电路105包括电压采样电路401、压频转换电路402和信号调制电路403，与负载连接的电压采样电路401将采集到的电压信号传送到压频转换电路402，通过压频转换元件，将该电压信号转换成一定频率的方波信号传送到信号调制电路403，信号调制电路403通过功率放大元件产生一个工频交流电流，该交流电流传送到反馈控制绕组103。
配合上述磁通反馈调节的电流感应取电装置的实施例，一种磁通反馈调节的电流感应取电方法为：由铁芯101、取能绕组102、反馈控制绕组103、整流滤波电路104、功率分配电路106和动态反馈控制电路105组成取电装置，输电导线穿过铁芯101，铁芯上分别绕有取能绕组102和反馈控制绕组103，取能绕组通过整流滤波电路104连接功率分配电路106和负载107；功率分配电路106连接动态反馈控制电路105和负载107，动态反馈控制电路105连接反馈控制绕组103、负载107；取能绕组102通过从输电导线获得能源，并同时由功率分配电路106进行控制，将多余的能量输入动态反馈控制电路105，动态反馈控制电路105给反馈控制绕组施加一个经过调制的电流信号，此电流信号产生一个与取能绕组方向相反的交变磁场，以减小铁芯内部的磁通，减少功率输出，以解决传统感应取电方案大电流发热严重、可调节性差，变化电流下控制精度低等问题。
根据以上所述的一种磁通反馈调节的电流感应取电方法，取能绕组102感应获取交流感应电流，通过整流滤波电路104转换为直流，为负载107提供所需的功率；当输电导线电流过大时，功率分配电路106可将多余的能量输入动态反馈控制电路105，功率分配电路106的工作原理是：图2为功率分配电路原理图，在整流滤波电路104的输出端设有电压触发电路301，用于监测负载电压，当电压达到设定电压后，发出触发信号，使得电源开关302接通，为动态反馈控制电路105供电；当负载电压低于触发电压时，表明一次电流过低，无法输出足够的功率，此时电源开关关断，动态反馈控制电路断电；图3为动态反馈控制电路原理图，动态反馈控制电路105包含电压采样电路401、压频转换电路402及信号调制电路403；电压采样电路401实时监测负载电压，并由压频转换电路402通过压频转换元件，将该电压信号转换成一定频率的方波信号，方波的频率与电压值成正比，当电压较高时，方波频率升高，当电压降低时，方波频率也降低；将该方波频率信号输入信号调制电路403调制成一个相应电流值的交流信号输入反馈控制绕组103，由该绕组产生一个与取能绕组反方向的交变磁场，以改变铁芯内部的磁通，通过对铁芯磁通的精确控制，进而控制取能绕组的输出电流大小，自动适应一次电流的变化，使得整流滤波后的电压值稳定在设定值上，实现稳压输出，以抑制取能绕组获得过大的能量。
本发明突破了原有的感应取电技术，充分利用了电磁感应原理，对磁通进行动态调节，从根源上解决了大电流下过多的能量从取能绕组进入的问题。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1. 一种磁通反馈调节的电流感应取电装置，由铁芯、取能绕组、反馈控制绕组、整流滤波电路、功率分配电路和动态反馈控制电路组成，其特征在于：铁芯上分别绕有取能绕组和反馈控制绕组，取能绕组通过整流滤波电路连接功率分配电路和负载；功率分配电路连接动态反馈控制电路和负载，动态反馈控制电路连接反馈控制绕组、负载。
2.根据权利要求1所述的一种磁通反馈调节的电流感应取电装置，其特征在于所述的功率分配电路包括电源开关和电压触发电路，电源开关设在整流滤波电路与动态反馈电路之间，电压触发电路并联在整流滤波电路的输出端，电压触发电路用于控制连接的电源开关，实现动态反馈电路的通断。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种磁通反馈调节的电流感应取电装置，其特征在于所述的动态反馈电路包括电压采样电路、压频转换电路和信号调制电路，与负载连接的电压采样电路将采集到的电压信号传送到压频转换电路，通过压频转换元件，将该电压信号转换成一定频率的方波信号传送到信号调制电路，信号调制电路通过功率放大元件产生一个工频交流电流，该交流电流传送到反馈控制绕组。
4.一种磁通反馈调节的电流感应取电方法，由铁芯、取能绕组、反馈控制绕组、整流滤波电路、功率分配电路和动态反馈控制电路组成取电装置，输电导线穿过铁芯，铁芯上分别绕有取能绕组和反馈控制绕组，取能绕组通过整流滤波电路连接功率分配电路和负载；功率分配电路连接动态反馈控制电路和负载，动态反馈控制电路连接反馈控制绕组、负载；其特征在于：取能绕组通过从输电导线获得能源，并同时由功率分配电路进行控制，将多余的能量输入动态反馈控制电路，动态反馈控制电路给反馈控制绕组施加一个经过调制的电流信号，此电流信号产生一个与取能绕组方向相反的交变磁场，以减小铁芯内部的磁通，减少功率输出，以解决传统感应取电方案大电流发热严重、可调节性差，变化电流下控制精度低等问题。
5.根据权利要求4所述的一种磁通反馈调节的电流感应取电方法，其特征在于：取能绕组感应获取交流感应电流，通过整流滤波电路转换为直流，为负载提供所需的功率；当输电导线电流过大时，功率分配电路可将多余的能量输入动态反馈控制电路，功率分配电路的工作原理是：在整流滤波电路的输出端设有电压触发电路，用于监测负载电压，当电压达到设定电压后，发出触发信号，使得电源开关接通，为动态反馈控制电路供电；当负载电压低于触发电压时，表明一次电流过低，无法输出足够的功率，此时电源开关关断，动态反馈控制电路断电；动态反馈控制电路包含电压采样电路、压频转换电路及信号调制电路；电压采样电路实时监测负载电压，并由压频转换电路通过压频转换元件，将该电压信号转换成一定频率的方波信号，方波的频率与电压值成正比，当电压较高时，方波频率升高，当电压降低时，方波频率也降低；将该方波频率信号输入信号调制电路调制成一个相应电流值的交流信号输入反馈控制绕组，由该绕组产生一个与取能绕组反方向的交变磁场，以改变铁芯内部的磁通，通过对铁芯磁通的精确控制，进而控制取能绕组的输出电流大小，自动适应一次电流的变化，使得整流滤波后的电压值稳定在设定值上，实现稳压输出，以抑制取能绕组获得过大的能量。
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