[發(fā)明專利]基于電場耦合的感應(yīng)取能裝置及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410040864.6
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103746467A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾德華;胡曉林;王權(quán);陳友武;萬順
• 申請（專利權(quán)）人: 成都賽康信息技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H02J15/00;H02H7/10
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊軍

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及一種交流高壓側(cè)的能量提取技術(shù)，具體地說，是涉及一種基于電場耦合的感應(yīng)取能裝置及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)今，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為世界電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢，面對新形勢、新挑戰(zhàn)，主要提出了加快建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架、發(fā)展新能源為低碳方向，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以信息化、自動化、互動化為特征的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略目標(biāo)，其中，如何實現(xiàn)對高壓側(cè)設(shè)備安全穩(wěn)定地供電成為影響電網(wǎng)運行可靠性的重要因素。

目前，對于高壓側(cè)監(jiān)測設(shè)備的供電主要有以下幾種方式：采用太陽能板供電、激光供電、超聲波供電及設(shè)備供電等。然而，它們各自存在以下缺陷：太陽能板因供電電池板體積龐大而不利于安裝，且供電質(zhì)量易受氣候的影響，在南方多陰雨多霧的氣候條件下供電功率明顯不足；激光供電設(shè)備價格昂貴，需要有保證激光源正常運行的技術(shù)條件，需要定期監(jiān)測和維護(hù)，并且高壓電力設(shè)備多經(jīng)過一些偏僻的地方，如山區(qū)，森林等無人煙處，無可供電的低壓端，該技術(shù)的應(yīng)用受地理條件的極大限制；超聲波供電技術(shù)中所使用的超聲波設(shè)備造價昂貴，轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率低，因而這種方法還沒能達(dá)到真正實用化的程度，仍然需要進(jìn)一步的研究。

現(xiàn)有技術(shù)中也有采用電壓互感器供電，然而這種供電方式安全性不夠高，可靠性較低，存在一定的工作盲區(qū)（一次側(cè)瞬間短路可能使設(shè)備不能正常運行），另外，需要考慮備用電源也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且如何保證供能電路和后續(xù)工作電路之間的電氣隔離，這要求有更為嚴(yán)格的過電壓防護(hù)設(shè)計；其次是這種方法有更多的誤差來源，如溫度、雜散電容和電磁干擾等多種因素都將影響該方法的性能，最后，采用這種方法得到的功率有限，雖然可以通過改變電容C?的大小來調(diào)整功率輸出，但是，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。電流互感器供電也存在兩?個技術(shù)難點：一是當(dāng)一次電流較低（低至數(shù)安）時，不能獲得足夠的能量，致使取能設(shè)備留有“取能死角”；二是當(dāng)一次電流增大至數(shù)千安以上時，取能互感器產(chǎn)生的高壓尖脈沖會對副邊各器件造成干擾和損壞，尤其是對電源和后續(xù)電路的干擾較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于電場耦合的感應(yīng)取能裝置及其實現(xiàn)方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺乏一種供電穩(wěn)定、安全可靠、便于實施且供電功率較高的取能裝置，不能滿足技術(shù)發(fā)展需求的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

基于電場耦合的感應(yīng)取能裝置，包括依次相連的耦合取能單元、防過壓保護(hù)電路、整流電路和儲能電路，與儲能電路相連的觸發(fā)電路，以及與觸發(fā)電路和儲能電路均相連的可控硅。

具體地說，所述耦合取能單元包括均放置于交變電場中的上極板和下極板，所述上極板與下極板相互平行。

進(jìn)一步地，所述防過壓保護(hù)電路為兩端分別與上極板和下極板相連的TVS管；所述整流電路由四個相互連接的二極管構(gòu)成，其兩個輸入端分別連接于TVS管的兩端、兩個輸出端均與儲能電路相連。

更進(jìn)一步地，所述儲能電路包括串聯(lián)后連接于整流電路的兩個輸出端之間的電容C1、二極管D2和電容C2，一端連接于整流電路正極輸出端、另一端連接于二極管D2和電容C2之間的二極管D3，一端連接于整流電路負(fù)極輸出端、另一端連接于電容C1和二極管D2之間的二極管D1，所述觸發(fā)電路連接于整流電路的兩個輸出端之間，所述可控硅連接于整流電路負(fù)極輸出端。

本發(fā)明中，所述觸發(fā)電路包括串聯(lián)后連接于整流電路的兩個輸出端之間的電阻R1和電容C3，一端連接于電阻R1和電容C3之間、另一端連接于可控硅G極的電容C4和觸發(fā)二極管DS，所述可控硅的T2極連接于整流電路負(fù)極輸出端。

基于上述裝置，本發(fā)明提供了一種基于電場耦合的感應(yīng)取能裝置的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：

（1）將由相互平行的上極板和下極板構(gòu)成的耦合取能單元放置于交變電場中，并將上極板連接在高壓帶電體上；

（2）將上極板和下極板在電場作用下形成的交流電連接至防過壓保護(hù)電路，之后將交流電連接至整流電路；

（3）整流電路將交流電整流為直流電輸出，并對儲能電路充電；

（4）將儲能電路與可控硅和觸發(fā)電路相連，調(diào)節(jié)可控硅和觸發(fā)電路控制儲能電路進(jìn)行充電或放電，并將放電后的電能連接至負(fù)載。

作為優(yōu)選，所述儲能電路采用兩個以上電容組合而成，采用串充并放的工作模式進(jìn)行充放電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：