一种适应母线电流动态范围宽的光电式电流互感器供电电源

针对现有采用电流互感器(CT)供电的光电式电流互感器(OECT)的供电电源,受本身热耗始终随母线电流增大而增大的限制,适应母线电流动态范围较窄的问题,提出了一种基于CT次级电流大小来控制CT变比,以降低电源热耗的方法。电源变换与稳压单元,采用固态继电器分流CT次级电流,由迟滞比较器输出的占空比随CT次级电流变化的脉冲控制固态继电器,实现电源输出电压稳定;CT变比控制单元,采用传感线圈检测CT次级电流,并通过另一迟滞比较器控制继电器,实现CT变比切换,使CT次级电流始终保持在预先设定的范围内。研制的供电电源,适应母线电流的动态范围为现有的20倍以上。     

结合超级电容与锂电池的CT取能电源研究

分析对比输电线路在线监测设备的供能方式,针对课题组现有电流互感器(CT)取能电源存在的效率低、铁芯易饱和、输出电压不稳定、存在供电死区等缺陷,提出了一种结合超级电容与锂电池的CT取能电源。利用穿心式铁芯作为取能CT,将大容量超级电容接于整流电路之后,通过分析电容电压与CT取能效率之间的关系,选择合适的电容电压达到最高效率。另外,通过处理电路和锂电池,使CT在不同的输电线电流下工作在断续取能或者全时取能状态,实现一次电流在很小至较大范围波动时电源能够为负载提供稳定的直流电压。测试数据表明,研制的CT取能电源输出功率足够满足要求,能有效防止CT饱和,工作稳定可靠,无供电死区,并具有较大的瞬时功率。     

感应取能供电在输变电线路监测中应用研究

由于输变电线路高压侧检测设备电源无法由低压侧直接提供,因此研究、设计一种在高压侧获取检测设备所需电源的供电装置十分必要。本供电装置以电磁感应取能原理为基础,将单片机引入到电源控制回路中,保证供电装置在输变电线路母线电流不断变化中仍提供稳定电源。该感应取能供电装置的取能部分、电流保护部分和锂电池充放电部分均由单片机进行控制,使其具备稳定、长期供电性能。试验及现场测试数据证明该取能供电装置满足实际需求。     

高压输配电线路在线监测设备供电电源的研究

针对目前高压输配电线路在线监测设备供电电源的缺点,提出了一种新型供电电源设计方案。采用两个不同材质的取能磁芯并行工作,根据电流范围选择合适的磁芯进行取能,同时将感应取能供电与锂电池供电相结合。通过对比不同磁芯材料的特性,选定了铁基纳米晶合金与硅钢片制作磁芯,并设计了电源电路。实验测试结果表明:该供电电源可在电流为0 A~1 000 A范围内稳定供电,无电源死区。     

输变电线路在线监测设备供电电源的设计

为解决给户外输变电线路在线监测设备可长期运行且有足够功率的供电问题,研究了采用电流互感器取能和锂电池协同供电的设计方案。该方案采用通过电流互感器从线路感应获取能量,通过充放电管理电路,同时给监测设备和备用锂电池供能。在因空载或者断电引起线路电流过小,导致供能不足时,采用后备锂电池协同供电。可长期为在线监测设备提供约2.5W的功率,在线路电流恒120A时,可提供近5W的输出功率。该设计综合了电磁感应供能和锂电池供能的优点,突出解决在线监测设备的供电难题。经实验证明,该电路设计合理,体积小,质量小,易于集成,且扩展性强,满足输出电压和功率较宽范围变化的要求。     

一种改进的输电线缆取电电源的研究

本文针对基于开口式磁芯的常规电流互感器取能电源输出功率小、传递效率低的特点,在分析在线取能电源等效电路模型的基础上,为了让在线取能电源在给定负载情况下能够实现大功率、高效率输出,提出了在电流互感器副边并联匹配电容实现并联谐振大幅度增加线路阻抗从而抑制线路电流,通过分流将输电线路的负荷电流导入负载实现功率输出。通过建立电流互感器电路模型,给出了整流电路的控制方法,并且进行了数学推导。最后,通过simulink仿真与实验验证,结果显示改进的取电电源取得的能量比常规电流互感器取能在相同条件下能够获取更多电能。     

电力电缆在线监测系统的感应取电电流互感器参数选择与优化

针对电缆线路在线监测系统感应取电的电流互感器(TA)参数选择问题,通过建立TA的简单拓扑模型,得到TA二次侧电压波形接近方波,可据此计算流入整流滤波电路的电流平均大小,并进一步推导负载获得最大功率条件,及励磁电抗和一次电流、负载电压和电阻之间的数学关系。通过考虑大电流工况限制及限定启动电流使负载电压和输出功率最大化等约束条件,确定感应取电TA的参数。仿真和试验证明了该方法能够精确计算TA取电装置的启动电流,并使负载工作点高度趋近功率峰值。     

高压侧感应取能电源的研究

由于绝缘需要,高压监测设备的电源无法由低压侧直接供给,因此,研究经高压侧取能的供电技术十分必要,而电源供能的稳定性与长期性是对其性能提出的要求。以电流互感器电磁感应取能为基础,引入C8051F021单片机构建电源控制电路,从提高电源自适应能力的角度尝试解决上述问题。该电路的取能部分、过流保护部分及后备电源部分均能由单片机通过对采样点信号进行分析而得到有效控制,可分别解决一次电流宽范围变化下的可靠取能问题,即大电流下的过流保护问题,以及欠电流下的供能问题。这使供电电源能够有效应对不稳定的电流状况,具备长期、稳定供能的性能。模拟试验的测试数据证实该电源设计方案具有一定的可行性与有效性。     

基于辅助磁芯阻抗自适应调整的输电线路在线稳定取能方法

针对输电线路电流大范围波动导致在线取能装置能量溢出的问题,为保障取能需求提出了一种基于辅助磁芯阻抗自适应调整的输电线路在线稳定取能方法。通过增添辅助磁芯,构建取能支路和信号支路的多磁路模型来达到稳定取能的目的。基于母线电流、取能支路线圈电流和信号支路线圈电流之间的联系,在Matlab/Simulink仿真和试验平台上搭建了相应的取能模型。分别在不同电流、有无辅助磁芯两种工况下探究取能支路的运行效果,同时对成本、控制复杂度及可靠性进行分析。最后的仿真和试验结果表明,输电线路电流由30 A上升至100 A,取能负载输出电压仍能维持在稳定范围内,在无须额外供电模块的条件下也能保障取能负载输出电压,满足在线监测装置的供电需求。     

基于五级电荷泵能量收集的电流互感器取能电源

针对现有电流互感器取能电源存在供电死区的现象,提出了一种可适应较小电流电力母线的电流互感器取能电源供电方案。在分析电源取能原理的基础上,建立了电流互感器取能电源的电路模型,并推导了电源取得最大功率的条件。选择高饱和磁感应强度的硅钢材料作为铁芯,设计了五级电荷泵电路、能量收集电路以及电源管理电路。基于所提出的方案研制了样机,以无线测温模块作为负载,对样机整体进行了测试。实验结果表明,当电流在1~1 000A范围内时,电源工作于非饱和低热耗状态。     

基于功率控制法的电流互感器取电电源设计

根据电流互感器的工作原理,建立了电流互感器取电线圈的负载工作模型,理论论证了取电线圈在未饱和时的输出功率与副边匝数、负载电流、磁化电流等的对应关系,并通过实验验证了理论推导的正确性,在此基础上提出基于功率控制法的电流互感器取电电源的设计方法,通过控制法拉电容充电电流,把取电线圈的输出功率限定在一个较小的范围,从而使电流互感器取电电源可以适应较大的导线电流范围.最终测试结果表明电流互感器取电电源在30 A～1 000 A的电流范围内可稳定输出近1 W的功率.     

输电线路状态监测系统取能电源的设计新原理

针对现有输电线路状态参数在线监测系统的取能电源普遍存在的取能线圈易于深度饱和、热耗大、电路复杂等问题,提出了一种新的取能线圈设计原理。为取能线圈引入气隙磁阻,并通过定量分析与仿真实现对取能线圈的结构、铁心材料、绕组匝数、气隙长度等参数的合理匹配,从而在电源最前端解决了现有技术存在的问题。基于此取能线圈研制的电源,经整体测试表明,能在导线电流正常变化范围内工作于非饱和、低热耗状态,并提供稳定的输出。对线路出现异常大电流可能给电源可靠性产生影响的问题进行了分析,并提出提高电源工作可靠性的具体措施。短路和冲击试验表明,这些措施可抑制异常大电流导致的电动力及过电压的破坏作用。     

馈线终端装置工作电源及被控开关电源的探讨

介绍了目前配电网中馈线终端装置(feeder terminal unit,FTU)及被控开关的3种普遍供电方式,分析了其存在的缺陷,并且针对这些问题提出了2种电源方案,分别是电流互感器(current transformer,CT)电源方案和基于超级电容器-蓄电池的混合电源方案。CT电源方案是从CT采集能量,为FTU和被控开关提供电源,具有较高的性价比;基于超级电容器-蓄电池的混合电源方案综合利用蓄电池放电时间长和超级电容器储能巨大的特点,在线路故障时由蓄电池提供FTU工作电源,由超级电容器提供被控开关的操作电源。     

基于激光光电池供电的脉冲电场传感器设计

为了解决脉冲电场传感器电光调制部分的供电问题,设计研制了一种基于激光光电池供电的脉冲电场传感器,该传感 器由激光光电池供电电路、电光调制电路和感应天线构成。 设计制作了由供能激光器、锂电池、激光光电池、锂电池充电电路、 锂电池保护电路、锂电池升压放电电路构成的激光光电池供电电路。 测试结果表明,供电电路输出电压精度为 1. 04 %,纹波系 数为 0. 3 %,并且 48 h 持续工作输出电压波动为±0. 035 V。 设计制作了由单极子天线、场效应管型集成运放构成的传感器电光 调制电路。 实验结果表明,研制的脉冲电场传感器测量带宽在 39. 8 Hz~ 1 050 MHz,动态范围 0. 256 kV/ m ~ 13. 79 kV/ m。     

光电电流互感器高压端供能电源的设计

光电电流互感器(简称OECT)在电力系统中具有广泛的应用前景,但为其高压端供能的电源是研究的难点,一直制约着有源电流互感器(CT)的应用。在此,设计了一种改进的供电方案——交直流结合供电方案.即小CT母线电流取能和储能电池相结合供电。介绍了该方案的供能原理,并进行了具体的设计和实验。实验证明,该电源方案能在母线电流很小或断电的情况下为高压端提供不小于540 mW的功率,而且能在大电流情况下,提供稳定电压,保护后续变换电路,有效解决了母线取能供电存在的技术难点。     

电子式电流互感器高压端供能电源的设计

电子式电流互感器(Electronic Current Transform,简称ECT)在电力系统中具有广泛的应用前景,但为其高压端供能的电源是研究的难点,一直制约着有源电流互感器(CT)的应用.在此,设计了一种改进的供电方案--交直流结合供电方案,即小CT母线电流取能和储能电池相结合供电.介绍了该方案的供能原理,并进行了具体的设计和实验.实验证明,该电源方案能在母线电流很小或断电的情况下为CT高压端电源提供不小于250mW的功率,而且能在大电流情况下.提供稳定电压,保护后续变换电路,有效解决了母线取能供电存在的技术难点.     

采用穿心式电流互感器电源设计的三遥实验分析

根据电流互感器的工作原理,建立了电流互感器取电的负载模型;参考变压器磁化曲线,选择电流互感器的工作范围,并通过实验数据得出取电互感器的设计参数.电路电源部分采用MCU智能管理,通过负载控制的方法使二次电流和功率得到控制,最终实现电流互感器取电电源在15～500 A范围内可稳定输出功率.     

SLR式软开关充电电源的设计

设计了一种以串联负载谐振变换器为主电路拓扑的充电电源,介绍了串联负载谐振变换器的工作原理和软开关特性。分析了在电池负载条件下电路的电流特性,设计了控制电路,通过定脉宽调频控制实现对负载的恒流充电。针对输出电流纹波较大的问题,设计了电源模块交错并联的解决方法,仿真验证了该方法的可行性。研制了一台电源模块样机,实验结果表明...     

MRD减振控制系统的后备混合储能电源设计与仿真

针对磁流变阻尼器MRD(magnetorheological damper)减振控制系统后备电源采用单一蓄电池供电存在响应时间慢和稳定性差问题,提出锂电池/超级电容的后备混合储能电源。首先进行储能系统供电方式的选择及容量配置,然后设计了锂电池和超级电容分别串联双向DC/DC变换器进行功率分配的混合储能结构,再将负载端电流滤波后的高频分量和低频分量用来实现变换器电压电流闭环控制,最后在Matlab/Simulink中搭建混合储能仿真模型,进行输出响应和脉冲功率扰动仿真,对单一锂电池储能和混合储能电源进行性能比较。结果表明,混合储能电源的输出响应时间可达毫秒级;超级电容能提供80%起始功率,并且在脉冲功率扰动下补偿波动功率,以维持母线端稳定,满足MRD减振控制系统的实际工程需求。