[發明專利]高能量密度感應取電電源磁芯的設計方法

無效

• 申請號: 201410346041.6
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104112582A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 劉亞東;代杰杰;胡赟;劉嘉美;陳佳俊;盛戈皞;錢勇;胡岳;江秀臣
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F27/24;H01F38/14;H02J17/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發明涉及高電壓取電裝置，特別是一種高能量密度感應取電電源磁芯的設計方法。

背景技術

隨著技術的發展，工作在高壓輸電線路上的監測設備越來越多，如高壓線路污穢在線監測設備、高壓線路遠程監測設備、帶電工作機器人等。對輸電線路進行在線監測時，其電源的供給是關鍵問題之一。因采集信號的各種傳感器及信號發送單元等都在架空線附近，不可能使用常規的電源。且由于檢測設備廠工作在野外對可靠性提出了很高的要求，電源系統的設計就顯得很重要。利用特制的鐵芯感應取能給高壓側電子電路供電，由于高壓側電子電路及光電器件功耗極小，不會對電網的電能質量產生影響，且其本身可認為是一臺隔離設備，并且特制的感應取能供電裝置是懸浮地，是一種可靠的具有發展前景的供電方式。

經檢索文獻發現：專利文獻號為CN?101697430?A的發明專利公開了名稱：基于功率控制法的高壓輸電線路CT取電裝置，該技術解決了高壓輸電線路上取電的問題，該取電裝置的高壓輸電線路先后從取電磁芯和測量磁芯中間穿過，取電磁芯和測量磁芯外面分別取電磁芯線圈、測量磁芯線圈，取電磁芯線圈與過壓保護及切換繼電器連接，過壓保護及切換繼電器、整流濾波電路、DC/DC模塊、電源管理模塊、穩壓輸出電路連接；整流濾波電路與電壓電流檢測電路連接，電壓電流檢測電路連接到電源管理模塊；電源管理模塊與法拉電容連接，法拉電容連接到穩壓輸出電路；測量磁芯線圈與取樣電路連接，取樣電路與電源管理模塊連接。實際上由于輸電線路特殊的應用環境，要求取電電源具有較高的能量密度以減輕取電電源的重量，如普通輸電線路監測裝置重量不大于2.5kg，微風振動監測裝置重量不超過1kg，配網監測裝置重量不超過500g。

發明內容

為解決取電電源的高功率密度問題，本發明提供一種高能量密度感應取電電源磁芯的設計方法，以提高取電電源的單位功率密度。

本發明的技術解決方案如下：

一種高能量密度感應取電電源磁芯的設計方法，其特點在于，該方法包括下列步驟：

1)確定電源磁芯的目標功率密度λ；

2)根據感應取電電源的使用情況，選定電源磁芯的外徑為D_o；

3)根據f為原邊電流頻率，單位為Hz；μ為電源磁芯的磁導率；I₁為原邊電流，單位為A和S_x為電源磁芯的疊片系數；利用下式計算電源磁芯的內徑D_i：

λ=2fμI12lnDoDiSx/100(Do2-Di2)π]]>

式中，D_o為電源磁芯的外徑，單位為m；D_i為電源磁芯的內徑，單位為m；

4)根據得到的電源磁芯的內徑和外徑，確定滿足要求的電源磁芯。

本發明的技術效果：

本發明高能量密度感應取電電源磁芯的設計方法，給出了符合目標功率密度要求的感應取電電源磁芯的尺寸設計模型，根據該模型在固定磁芯外徑D_o的條件下可得到電源磁芯的內徑D_i，并結合已知要素參數設計滿足要求的電源磁芯。該方法能根據不同的功率密度要求給出相應的電源磁芯尺寸，從而能適應如高壓線路感應取電等對取電裝置重量和功率密度有特殊要求的電源磁芯設計。

附圖說明

圖1為取電線圈負載等效模型

圖2取電線圈負載模型等效電路