[發明專利]一種磁場能量收集器的結構設計方法

在審

• 申請號: 202111318188.0
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN114065319A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 吳俊鋒;劉維;鄭華明洲;陶偉;錢心怡;周鑫陽;王資博
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司無錫供電分公司
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/27;G06F30/23;G06N3/00;G06F111/06;G06F111/04
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 殷紅梅;陳麗麗

本發明涉及電力能源技術領域，具體公開了一種磁場能量收集器的結構設計方法，其中，包括：確定鐵芯的結構形態，并根據結構形態進行鐵芯的幾何建模；將鐵芯在結構形態下的尺寸參數確定為第一變量參數；確定繞組的繞制位置及繞制方式，并根據確定的繞制位置和繞制方式在鐵芯的幾何模型上進行繞組的幾何建模；將繞組在繞制位置和繞制方式下的繞制匝數及繞線線徑確定為第二變量參數；建立多參量非線性最優化模型；對多參量非線性最優化模型進行求解，得到使得輸出功率最大時的第一變量參數的設計值以及第二變量參數的設計值。本發明提供的磁場能量收集器的結構設計方法能夠優化磁場取能裝置的取能效率。

技術領域

本發明涉及電力能源技術領域，尤其涉及一種磁場能量收集器的結構設計方法。

背景技術

輸電線路在各電壓等級的輸電工程中處于十分關鍵的地位，其可靠性和運行狀況直接決定整個輸電系統的穩定和安全。采用先進的監測技術對輸電線路的狀態進行監測，及早發現事故隱患并及時予以排除，具有十分重要的工程意義。輸電線路的在線監測包括在線采集輸電線路運行狀態參數和在線采集輸電線路周圍環境參量，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，監測裝置不可能使用常規電源進行供電。而且由于工作在野外環境，需要長期免維護。因此，監測裝置的電源需要具有較高的工作可靠性。

由于輸電線路周圍具有豐富的磁場能量，通過線圈電磁感應提取并轉換磁場能量是線路桿塔等場景下常用的監測裝置離線供電方法。但是，長期以來，磁場能量收集器的結構設計大多依靠經驗進行，現有的磁場取能計算建模方法均在近似條件成立，且尚未協同考慮現場安裝限度、安全距離、重量等限制條件，計算方法及模型總體較為粗糙，導致所設計的磁場取能裝置取能效率未能達到最優化。

因此，如何能夠優化磁場取能裝置的取能效率成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供了一種磁場能量收集器的結構設計方法，解決相關技術中存在的無法準確優化磁場取能裝置的取能效率的問題。

作為本發明的一個方面，提供一種磁場能量收集器的結構設計方法，其中，所述磁場能量收集器包括鐵芯和纏繞在所述鐵芯上的繞組，所述磁場能量收集器的結構設計方法包括：

確定鐵芯的結構形態，并根據所述結構形態進行鐵芯的幾何建模；

將所述鐵芯在所述結構形態下的尺寸參數確定為第一變量參數；

確定繞組的繞制位置及繞制方式，并根據確定的繞制位置和繞制方式在所述鐵芯的幾何模型上進行繞組的幾何建模；

將所述繞組在所述繞制位置和繞制方式下的繞制匝數及繞線線徑確定為第二變量參數；

建立包括所述第一變量參數和第二變量參數在內的多參量非線性最優化模型；

對所述多參量非線性最優化模型進行求解，得到使得輸出功率最大時的所述第一變量參數的設計值以及所述第二變量參數的設計值。

進一步地，所述確定鐵芯的結構形態，并根據所述結構形態進行鐵芯的幾何建模，包括：

確定所述鐵芯的形狀為圓柱形；

根據所述圓柱形的鐵芯進行鐵芯的幾何建模。

進一步地，所述將所述鐵芯在所述結構形態下的尺寸參數確定為第一變量參數，包括：

將圓柱形鐵芯的截面直徑以及高度確定為第一變量參數。

進一步地，所述對所述多參量非線性最優化模型進行求解，得到使得輸出功率最大時的所述第一變量參數的設計值以及所述第二變量參數的設計值，包括：

確定約束條件，其中所述約束條件包括：鐵芯及繞組總空間占位約束、鐵芯及繞組總重量約束、最小輸出功率約束和最低輸出電壓約束；