高压输电线路CT取能电源性能分析与优化

为解决常规电流互感器(CT)电源取能范围小与电压不稳定等问题,提出一种磁芯并行工作结合超级电容器的CT取能电源设计方案。建立CT取能电源等效模型,分析电源输出电压与功率数学模型,并根据数学模型分析磁芯材料对取能范围的影响;同时为电源增设超级电容储能系统,分析电容电压与取能效率之间的关系,并选择合适的电容电压提高电源取能效率。仿真结果表明,提出的CT取能电源能在3～1000 A稳定供电,有效防止CT饱和,保证电源稳定可靠工作。     

感应取能电源磁芯功率输出特性研究

电流互感器取能装置的磁芯是取能装置性能的决定性因素。分析了互感器取能电源的工作原理,建立了磁芯功率输出模型,并通过实验验证了模型的有效性。针对实际应用的要求,提出了取能磁芯的功率密度的概念。理论分析并实验验证了功率密度与气隙、磁芯尺寸以及磁芯材料的关系。     

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。     

高压取能电流互感器性能分析与优化

针对常规取能电源取能范围较小、一次大电流工作不稳定等问题,提出磁芯参数优化设计方法和多匝数与并联电阻相结合的饱和抑制方法。首先建立开隙电流互感器CT(current transformer)的取能等效模型,推导输出电压和输出功率的表达式。然后根据表达式对磁芯各项参数进行优化设计,分析匝数和负载变化对CT取能性能的影响。通过改变匝数与负载,使得磁芯在大电流取能时CT输出功率偏离最大功率点,从而防止磁芯饱和。利用Saber软件对以上分析及方法进行了仿真验证,结果表明,在一次电流为5 A时,取能线圈可提供78 mW的功率,磁芯在一次电流小于3 000 A范围内不发生饱和现象。     

输电线路在线监测设备供电电源的研制

为研制满足户外输电线路在线监测设备供能的电源,建立取能电流互感器(TA)的功率传递方程,分析输出功率与取能TA变比、磁芯结构及特性参数和负载的关系,进而提出取能TA感应取能和锂电池组联合供电的方案。根据检流电阻测量到的副边电流值和迟滞比较器中设定的上、下限值的比较结果,取能TA可通过继电器自动切换绕组变比以降低电源热耗和增大对线路电流的适应范围。并联接入供电的锂电池组通过另一迟滞比较器减少充放电次数并实现两电池一供一备交替供电。实验测试表明,所提方案设计合理,对负载供能稳定。     

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。     

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。     

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。     

输电线缆组合材料式CT低电流取能技术研究与应用

电流互感器（CT）感应取电是目前输电线缆在线监测设备最有效的供能方式。但输电线缆低电流会导致CT无法取能,进而会导致设备供能死区情况发生,危及电力系统安全。因此提出了一种基于锰锌铁氧体与硅钢片串联组合式CT磁芯结构以解决CT低电流取能问题。为验证该磁芯结构低电流取能的有效性,通过采用叠加磁通法给出组合式磁芯结构不同材料占比λ与初始磁导率的关系,进而得到满足实际项目需求的λ值。为了验证理论分析的正确性,搭建了一套CT取能实验平台。实验结果表明,在输电线缆低电流为12 A时,组合式磁芯结构比常规硅钢片取能CT的感应电压提高约30%,重量减少约15%,整体功率提高约24%,进而最大限度解决了供能死区问题,具有一定的工程实用价值。     

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。     

一种适用于小电流母线的电子式电流互感器供电电源

针对电流互感器供电电源存在供电死区、线圈易饱和问题,文中基于能量收集的思想,设计了七级电荷泵电路实现能量收集和转移。采用磁导率较小的硅钢材料作为铁芯且通过开气隙的方法增加铁芯磁路磁阻,使铁芯不易饱和。采用超级电容存储电荷泵转移的电荷,并设计了电源管理模块控制泄能通道和供电通道。最后研制了样机,以低功耗单片机控制的无线测温模块和通用分组无线业务(GPRS)模块为负载进行了测试。实验结果表明电源样机能够在输电线电流为1A时为负载提供足够能量。与二次绕组为1 500匝的电流互感器供电电源相比,所设计的550匝供电电源更适用于输电线电流小的情况。     

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.     

铁磁元件铁心损耗的低频测量方法

变压器出厂实验需要测量其空载励磁特性、空载损耗和负载损耗。空载损耗主要是铁损耗,测量空载损耗时往往要施加一个容量较大的工频电源。为了减小实验电源容量,使测量设备便携化,提出一种采用低频电源代替工频电源测量铁磁元件铁心损耗的低频测量法。该方法通过施加几个频率的低频电压,测量低频下的铁损耗PFe,得到不同频率的E/f(电动势/频率)-PFe曲线,再通过样条插值法计算频率不同、E/f相等时的铁损耗,根据最小二乘原理计算折算至工频下的铁损耗。并在单相变压器和电流互感器中开展实验,采用15,20,25 Hz的折算结果与工频50 Hz实测结果的相对误差ε5%,相对误差标准差σε0.9。结果表明,该方法折算准确度高、稳定性好,并减小了实验电源容量。     

基于UCC39002并联均流的恒压开关电源

利用多个电源模块并联运行是扩大电源系统容量和提高可靠性的有效方法,而并联运行的核心问题是负载均衡。在比较了常用的均流方法和负载共享控制芯片之后,采用最大电流自动均流法,选择高级负载共享控制器UCC39002对相同输出功率模块和不同输出功率模块分别进行并联试验。试验结果表明,并联系统运行良好,模块电源输出电流最大分配误差小于2%,负载调整率也控制在1%以内,满足大多数应用需要。     

基于磁饱和特性的反激式电源带载能力评估

为了准确评估反激式开关电源的带载能力,以电源所用的高频变压器在运行温度的全范围内不出现磁芯饱和为前提,提出了一种反激式开关电源带载能力评估方法.该方法从判断电源在相应工作电压和负载条件下的工作模式出发,结合高频变压器原边最大工作电流推导并计算电源最大输出功率.在最大输出功率范围内,对某一实际带载功率下的原边电流峰值进行...     

并联型高频开关直流电源的系统设计

随着模块化电源系统的发展,开关电源并联技术的重要性日见重要。本文介绍一种新型并联型高频开关电源整流模块的系统设计方案,并对开关电源的驱动电路、缓冲电路、控制电路及主要磁元件进行优化设计。控制电路以UC3525为核心,构成电流内环、电压外环的双环控制模式,实现系统稳压和限流。并且通过小信号模型分析,对电压电流环PI调节器进行设计。     

基于功率放大器磁损测试平台补偿方法的设计

测试开关变换器的磁芯在不同工况下的损耗可以给电力电子工程师进行合理的热设计提供依据,选择合理的工作区间。基于功率放大器磁损测试平台的电测量方法简单可行,但由于功率放大器输出阻抗的影响,获得的激励波形会小于实际期望波形。论文提出了所需叠加的激励波形计算方法,通过Arb Express软件生成补偿波形以消除功率放大器输出阻抗对激励波形的失真影响。磁损测试平台的实验验证了该方法的有效性。     

大容量电池多模块并联型化成电源的设计

针对大容量电池化成电源高稳定性、高可靠性、高效率的要求,根据电池充电各阶段的电压电流特点,提出了以DC-DC变换为核心的模块化并联型化成电源,设计了电源的主回路拓扑,计算了关键参数,采用电压电流双环进行控制。研制的样机能以1、2、4或更多功率单元并联输出的方式对不同充电阶段、不同功率等级的蓄电池进行有效充电。应用结果表明,采用多模块并联型方式设计的化成电源效率高,充电电压和电流的调整范围大,电流纹波小,满足各类型大容量电池化成工艺的严格要求。     

单端反激式开关电源的设计及仿真研究

电源是各类电子设备的重要组成部分。设计了以SG1844控制器为核心的单端反激式开关电源的电路,给出了系统的变压器、电压环以及电流环的主要参数设计方法,建立了模型并运用ORCAD/PSPICE对开关电源的整体电路进行仿真实验,结果表明该设计的可行性。     

基于dsPIC30F3011的高频感应加热电源的研究

以Microchip公司生产的dsPIC30F3011芯片为核心处理器,设计出频率为50kHz的高频感应加热电源。电源的逆变电路部分采用电压和电流的双闭环控制结构。利用dsPIC30F3011微处理器,根据采样的电压信号,对驱动信号移相角的大小进行控制,达到控制电源输出功率的目的;同时,根据捕捉的电流的过零点信号,控制相应功率管的通断,使得负载电压与电流同相,从而保证了电源工作在谐振或准谐振状态。