[發(fā)明專利]一種基于非閉合電流互感器的取電裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310624413.2
• 申請(qǐng)日: 2013-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN103607124A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建德;王智博;駱定華;吳成才;何湘寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江圖維電力科技有限公司;浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/217
• 分類號(hào): H02M7/217
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于非閉合電流互感器的取電裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

為提高高壓輸電線路的安全性和可靠性，需要對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)控，但是對(duì)這些安置于輸電線路周邊的監(jiān)控設(shè)備的供電很不方便，如在野外或地下一般不能提供220V交流市電，而采用光伏電池板或蓄電池供電的穩(wěn)定性和免維護(hù)性較差。只有采用電流互感器通過電磁感應(yīng)直接從高壓輸電線路取電是一種較為安全穩(wěn)定、可長期免維護(hù)的供電方式。然而，高壓輸電線路的電流波動(dòng)很大，傳統(tǒng)的電流互感器取電裝置在輸電線路電流小時(shí)，不能從輸電線路上獲得足夠的輸出電壓和功率，難以維持對(duì)監(jiān)控設(shè)備的正常供電；在輸電線路電流大時(shí)，獲得的輸出電壓和功率過大，以致燒毀取電裝置。

公開號(hào)為CN101478183的中國專利公開了一種基于電流互感器的高壓輸電線路取電裝置，其電路原理圖如圖1所示，電流互感器1的輸出端經(jīng)二極管整流濾波單元2后得到為負(fù)載供電的直流電壓。設(shè)穿過電流互感器的輸電線路交變電流的角頻率為ω₀，有效值為I_s；電流互感器的副邊匝數(shù)為n，副邊勵(lì)磁電感為L_m；負(fù)載為阻值等于R_L的電阻。則該取電裝置獲得的直流輸出電壓U_o完全由上述輸電線路、取電裝置、負(fù)載等的參數(shù)決定，不可人為控制。隨R_L增大，U_o也逐漸增大，在R_L=∞時(shí)該取電裝置獲得最高的直流輸出電壓：

Uom=2ω0LmIsn=2ZoIsn]]>

其中：Z_o=ω₀L_m為該取電裝置中電流互感器的輸出阻抗。

由上式，在I_s較小時(shí)，即使是U_om也較小。此時(shí)在不改變電流互感器副邊匝數(shù)n的條件下，為通過該取電裝置獲得足夠大的輸出電壓和功率，只能采用增大電流互感器的勵(lì)磁電感L_m的方法；亦即，該取電裝置必須配合大勵(lì)磁電感、大體積的電流互感器使用，才能在輸電線路電流小時(shí)獲得足夠的輸出電壓和功率，帶來電流互感器成本的增加和安裝的不便。在輸電線路電流大時(shí)，該取電裝置獲得的輸出電壓和功率過大，同時(shí)該專利添加能量泄放電路將獲得的過量功率通過泄放電阻消耗，造成能量的浪費(fèi)。

為在不增大L_m的條件下增大電流互感器的輸出阻抗，以在輸電線路電流小時(shí)增大所獲得的輸出電壓和功率，公開號(hào)為CN103346686A的中國專利提出了在電流互感器的副邊并聯(lián)電容的方法，其電路原理圖如圖2所示；該方法通過使該并聯(lián)電容和電流互感器的勵(lì)磁電感諧振，電流互感器的輸出阻抗可顯著增大。但是，該方法存在兩個(gè)問題：一是并聯(lián)電容的容值必須與電流互感器的勵(lì)磁電感嚴(yán)格匹配，當(dāng)勵(lì)磁電感的感量變化時(shí)，該方法無法達(dá)到顯著增大電流互感器輸出阻抗的效果；二是并聯(lián)電容必須采用無極性電容，當(dāng)勵(lì)磁電感較小時(shí)，并聯(lián)電容的容值和體積很大。

此外，在輸電線路電流大時(shí)，傳統(tǒng)的電流互感器會(huì)因磁芯材料飽和而發(fā)熱。若在電流互感器的磁路中留有氣隙，構(gòu)成非閉合磁路，則上述飽和與發(fā)熱現(xiàn)象可消除，但是勵(lì)磁電感的感量急劇下降，且與氣隙的大小密切相關(guān)。在這種情況下，傳統(tǒng)的取電裝置獲得的輸出電壓和功率將非常低；而對(duì)于并聯(lián)電容的取電裝置，為顯著增大電流互感器的輸出阻抗，并聯(lián)電容的容值和體積很大，而且氣隙的大小必須嚴(yán)格控制，以致不適合實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容