[發(fā)明專利]一種功率自適應(yīng)的電流互感器取能裝置

在審

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• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114665616A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何杰偉;牛佳琦;黃煒;黃秋萍;蘭益群;劉自程
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J7/10;H02M1/32;H02H9/04
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 夏倩

本發(fā)明公開了一種功率自適應(yīng)的電流互感器取能裝置，通過CT二次側(cè)電流計算得到該運行工況下CT的取電能力及負(fù)載應(yīng)處在的最佳功率點，根據(jù)最佳功率點實時調(diào)整負(fù)載工況，使負(fù)載功率與CT的取電能力相適應(yīng)，實現(xiàn)負(fù)載功率隨CT的取電能力變化的自適應(yīng)調(diào)整，實現(xiàn)負(fù)載功率與CT取電能力相匹配，能夠在一定程度上避免因最大取電功率不足導(dǎo)致裝置工況失穩(wěn)和因最大取電功率過大導(dǎo)致取能效率降低的情況發(fā)生，使CT能安全可靠地為負(fù)載進行電能供應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，更具體地，涉及一種功率自適應(yīng)的電流互感器取能裝置。

背景技術(shù)

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，如在線監(jiān)測設(shè)備、散熱設(shè)備等設(shè)備越來越多地出現(xiàn)在電力系統(tǒng)之中，因為此類設(shè)備安裝在架空線路附近，難以使用常規(guī)電源進行供電，而且難以檢修，故供電電源還需要高可靠性。

相比于太陽能電池供電、電容分壓器供電、激光供電等供電方式，電流互感器(Current Transformer，CT)供電方式因其供電電源結(jié)構(gòu)簡單、成本低、輸出功率大等特有優(yōu)勢，是目前常用且具有發(fā)展前景的供電方式。

CT取能技術(shù)原理是通過耦合輸電線路交流電流產(chǎn)生的磁場來獲取電能，在CT二次側(cè)后接入電能調(diào)整電路，通過電能調(diào)整電路整流、穩(wěn)壓及變換后，便可得到穩(wěn)定的供電電源。但是因為輸電線路電流變化范圍大，電能調(diào)整電路的穩(wěn)壓環(huán)節(jié)存在著較大的設(shè)計難度，穩(wěn)壓環(huán)節(jié)需要在輸電線路電流大時，限制CT能量的輸入，現(xiàn)有工程解決方案有通過穩(wěn)壓二極管觸發(fā)導(dǎo)通MOSFET、三極管等開關(guān)器件來進行能量泄放，這種方式雖然結(jié)構(gòu)簡單，但因為開關(guān)器件導(dǎo)通不徹底，導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，影響取能電源工作可靠性，不適宜大功率取能場景；另外一種是通過將濾波電容電壓與參考電壓比較，從而控制開關(guān)器件的導(dǎo)通狀態(tài)，通過間歇性短路維持輸入輸出功率平衡，使濾波電容電壓不超過限值，因為開關(guān)器件的低導(dǎo)通阻抗特性，使得導(dǎo)通損耗功率小，適宜長期可靠工作，是應(yīng)用較為廣泛的一種方式。

但上述兩種方式的電流互感器取能裝置，都存在如下問題：

在小電流工況，所述取能CT取電能力小，難以維系負(fù)載的正常運行，電路不能穩(wěn)定工作，在大電流工況，所述取能CT取電能力大于負(fù)載所需功率，只能通過泄放多余能量的方式保持電路穩(wěn)定，造成取能效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種功率自適應(yīng)的電流互感器取能裝置，通過CT二次側(cè)電流大小計算得到該運行工況下CT的取電能力及負(fù)載應(yīng)處在的最佳功率點，根據(jù)此計算結(jié)果實時調(diào)整負(fù)載工況，使負(fù)載功率與CT的取電能力相適應(yīng)，一定程度上避免因取電能力不足導(dǎo)致裝置工況失穩(wěn)和因取電能力過大導(dǎo)致取能效率降低的情況發(fā)生，使CT能安全可靠地為負(fù)載進行電能供應(yīng)。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種功率自適應(yīng)的電流互感器取能裝置，包括：依次連接的取能CT、瞬態(tài)過壓保護模塊、整流模塊、濾波電容過壓保護模塊、DC/DC電源模塊、電能變換模塊、負(fù)載；控制模塊及最佳功率點調(diào)節(jié)模塊；

所述控制模塊、最佳功率點調(diào)節(jié)模塊及電能變換模塊由所述DC/DC電源模塊供電；

所述控制模塊與所述濾波電容過壓保護模塊連接，用于根據(jù)濾波電容電壓輸出控制信號至所述濾波電容過壓保護模塊，使所述取能CT的二次側(cè)短接，以對濾波電容進行過壓保護；

所述最佳功率點調(diào)節(jié)模塊分別與所述取能CT及負(fù)載連接，用于根據(jù)所述取能CT的二次側(cè)電流確定所述CT的最大取電功率及負(fù)載對應(yīng)的實時最佳功率點，并對所述負(fù)載的工況進行調(diào)控，實現(xiàn)負(fù)載功率的自適應(yīng)調(diào)整。

優(yōu)選地，所述最佳功率點調(diào)節(jié)模塊包括電流傳感器、計算單元和調(diào)控單元；

所述電流傳感器用于獲取所述取能CT的二次側(cè)電流；

所述計算單元根據(jù)所述取能CT的二次側(cè)電流，計算得到取能CT的最大取電功率及負(fù)載對應(yīng)的實時最佳功率點；