[發明專利]一種寬工作范圍磁場能量收集裝置

在審

• 申請號: 202310208277.2
• 申請日: 2023-02-24
• 公開（公告）號: CN116191687A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 盧旭;胡冉;田杰;趙志斌;陳思琳;唐峰
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J7/04;H02M7/06
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 徐文城

本發明涉及一種寬工作范圍磁場能量收集裝置，包括：包括3個取能線圈、半波整流升壓電路模塊和能量收集管理模塊；半波整流升壓電路模塊用于將3個取能線圈輸出的交流電壓轉換為直流電壓并升高得到3個取能電壓，半波整流升壓電路模塊輸出3個取能電壓串聯疊加后的取能電壓；能量收集管理模塊包括電池充電器和蓄電池，電池充電器的輸入端與半波整流升壓電路模塊的輸出端連接，電池充電器的充電輸出端與蓄電池連接，電池充電器通過其輸入端接收半波整流升壓電路模塊的取能電壓，并對半波整流升壓電路模塊的取能電壓進行處理后通過其充電輸出端輸出充電電壓為蓄電池充電，以實現能量收集。通過本發明，能夠有效地解決三相電纜的取能問題。

技術領域

本發明涉及配電電纜技術領域，具體涉及一種寬工作范圍磁場能量收集裝置。

背景技術

在城市配電網中，電力電纜得到了越來越多的應用。配電電纜周圍存在豐富的電磁場能量可以收集利用，在電纜周圍布置一個取能線圈，根據電磁場理論可知，電纜周圍變化的磁場將在線圈兩端感應出電壓，通過能量管理電路將感應電壓進行整理后可以實現穩定的電壓輸出。對于單芯電纜，由于單芯電纜結構簡單，周圍磁場分布均勻，磁感應強度較高，所以取能裝置的供電死區相對較小，現有技術可以在單芯電纜周圍布置取能裝置并實現3.3V、5V的直流電壓輸出，但是僅適用于單芯電力電纜，對于三相電纜并不適用。三相電纜中的負載電流互相之間存在120°的相位差，于是三相電流在電纜周圍產生的磁場將相互疊加并導致三相電纜周圍磁場分布不均勻。如果采用針對于單相電纜運行工況而設計的取能方案，將無法得到輸出電壓從而收集利用電纜周圍的磁場能量，此外，由于三相電纜的磁場疊加，導致在相同的負載電流有效值工況下，三相電纜周圍磁場的磁感應強度模值相比于單相電纜大為減小，更加不利于周圍磁場能量的收集。

發明內容

本發明的目的在于提出一種寬工作范圍磁場能量收集裝置，以解決三相電纜的取能問題。

為實現上述目的，本發明的實施例提出一種寬工作范圍磁場能量收集裝置，用于三芯電纜的取能，包括3個取能線圈、半波整流升壓電路模塊和能量收集管理模塊；

所述3個取能線圈均為圓環結構，環繞所述三芯電纜設置；

所述半波整流升壓電路模塊包括串聯的3個半波整流升壓電路，所述3個半波整流升壓電路分別與所述3個取能線圈連接，用于將所述3個取能線圈輸出的交流電壓轉換為直流電壓并升高得到3個取能電壓，所述半波整流升壓電路模塊輸出所述3個取能電壓串聯疊加后的取能電壓；

所述能量收集管理模塊包括電池充電器和蓄電池，所述電池充電器的輸入端與所述半波整流升壓電路模塊的輸出端連接，所述電池充電器的充電輸出端與所述蓄電池連接，所述電池充電器通過其輸入端接收所述半波整流升壓電路模塊的取能電壓，并對所述半波整流升壓電路模塊的取能電壓進行處理后通過其充電輸出端輸出充電電壓為所述蓄電池充電，以實現能量收集。

可選的，所述3個取能線圈均包括鐵芯和感應線圈，所述鐵芯包括3塊鐵芯件，每一塊鐵芯件對應圓心角為120°，所述感應線圈纏繞設置在其中一塊鐵芯件上。

可選的，所述3個取能線圈分離式布置，且所述3個取能線圈的感應線圈分別布置于所述三芯電纜切向磁感應強度最大的三個位置。

可選的，每個鐵芯的3塊鐵芯件的連接處采用非磁性材料連接。

可選的，所述感應線圈與半波整流升壓電路之間設有過電壓保護電路。

可選的，所述充電控制器為LTC4013芯片。

實施本發明的實施例，至少具有以下有益效果：

實現從三芯電纜周圍環境中收集能量并形成穩定輸出，為三芯電纜運行狀態檢測所需設備提供可靠電源，從而實現免維護長期穩定運行，可以從根本上解決三芯電纜狀態感知網絡的能量供給問題。

本發明的實施例的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述。