[實用新型]基于超級電容的高壓測量系統(tǒng)感應(yīng)取能電源裝置

有效

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• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN203589825U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢承山;李俊;丁金卉;王志偉;孫鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

????本實用新型涉及一種電源技術(shù)，尤其涉及一種基于高壓測量系統(tǒng)感應(yīng)取能電源裝置。

背景技術(shù)

高壓測量系統(tǒng)的供電問題是目前工程應(yīng)用的一個難點，研究穩(wěn)定、可靠、低功耗的供電電源具有重要的工程使用價值。

目前常用的供電方式有太陽能、蓄電池、激光功能、母線感應(yīng)取能等。由于太陽能電池板體積龐大，不利于安裝，而且易受氣候的影響,在南方多雨多霧的氣候條件下不適用于在線設(shè)備；電壓互感器對絕緣性要求高，易受溫度、雜散電容和電磁干擾等多種因素的影響。雖然可以通過改變電容C的大小來調(diào)整功率的輸出，但大電容的選用可能產(chǎn)生諧波，造成分壓不穩(wěn)，影響后續(xù)電路；激光功能易受地理條件限制，設(shè)備復(fù)雜導(dǎo)致成本過高且功率和效率都很低；最有發(fā)展前景的供電方式是從輸電線路抽取電能,在導(dǎo)線上套裝取能線圈感應(yīng)出交流電壓,然后經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定可靠的直流,實現(xiàn)隔離式供電。

目前電力系統(tǒng)高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)很多采用GSM/GPRS數(shù)據(jù)傳輸方式,GSM/GPRS模塊在數(shù)據(jù)收發(fā)瞬間大功率,電流會高達(dá)幾百毫安,而待機情況下工作電流僅為10～20?mA。采用感應(yīng)取能在小電流情況下電源輸出功率很小,不足以為數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸時提供足夠的大功率電能。取能線圈配合鋰離子電池浮充方式，存在鋰離子電池充電管理復(fù)雜,充電溫度受限制等缺點。本電源電路設(shè)計中加入了超級電容器,解決了瞬間大功率供電這個難點,電路簡單易于維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于超級電容的高壓測量系統(tǒng)感應(yīng)取能電源裝置，采用超級電容作為儲能裝置，特制電流互感器(TA)和鋰電池鋰電池能儀器、設(shè)備的特性，做好儀器、設(shè)備的維修保養(yǎng)工作。實驗完備兩路取能，解決現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測系統(tǒng)所用電源裝置的循環(huán)使用次數(shù)少、維護(hù)量大，體積大且需要停電改造現(xiàn)有的環(huán)網(wǎng)柜等問題。

技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本實用新型提出的技術(shù)方案如下：

????基于超級電容的高壓測量系統(tǒng)感應(yīng)取能電源裝置，包括電流互感器、整流濾波電路、DC/DC模塊、鋰電池以及電源管理單元，通過電流互感器從高壓電纜感應(yīng)取能，經(jīng)過整流濾波電路將交流電轉(zhuǎn)化直流電，再經(jīng)過DC/DC模塊輸出穩(wěn)定的電壓，還包括超級電容，所述的電源管理單元包括超級電容充電控制電路和鋰電池充電控制電路，DC/DC模塊通過超級電容充電控制電路給超級電容充電，超級電容為負(fù)載供電，同時DC/DC模塊通過鋰電池充電控制電路給鋰電池充電，鋰電池為負(fù)載供電。

????作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述電流互感器包括鐵芯和繞在鐵芯上的線圈，所述線圈為單端或雙端開氣隙的線圈。

????作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括沖擊保護(hù)電路，所述的線圈輸出端接至沖擊保護(hù)電路，所述沖擊保護(hù)電路則接至整流濾波電路的輸入端。

????作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括過壓保護(hù)電路，過壓保護(hù)電路的輸入端接至整流濾波電路的輸出端，過壓保護(hù)電路的一路輸出端則接至鋰電池的充電端，另一路輸出端則接至DC/DC模塊輸入端。

????作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述的超級電容包括第一、第二超級電容器，所述DC/DC模塊為所述第一超級電容器充電，第一超級電容器為第二超級電容器充電，第二超級電容器為負(fù)載供電。

有益效果

（1）與蓄電池相比，本方法能在線取電并為超級電容充電，不需要更換電池；

（2）與太陽能電池相比，本方法的能量密度大，能量轉(zhuǎn)換率高，在各種氣候下都能可靠供電；

（3）與母線取能加蓄電池組合方法相比，本方法超級電容已可部分替代電池的功能，并在充放電次數(shù)和使用壽命上優(yōu)于電池。此外，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳裝置時，超級電容的瞬時大功率放電特性可很好地滿足發(fā)送數(shù)據(jù)瞬間的大功率需求，而不會引起大幅壓降。

附圖說明

圖1是取能電源的原理框圖；

圖2（a）是常規(guī)線圈的結(jié)構(gòu)圖；

圖2（b）是改進(jìn)線圈的結(jié)構(gòu)圖；

圖3鐵芯改進(jìn)前后磁化曲線對比圖；

圖4是過壓保護(hù)電路電路原理圖；

圖5是超級電容充電控制電路圖；

圖6是電源管理單元電路原理圖。

具體實施方式