一種磁通反饋調節的電流感應取電裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力系統技術領域，具體涉及一種實現輸電線路在線感應取能，并通過動態反饋調節鐵芯磁通以實現穩壓電源輸出的裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]隨著輸電線路在線監測技術的發展與應用，越來越多的監測設備需要安裝在輸電導線上。由于設備工作在高壓電位，無法從低壓側直接對其供電，目前采用的供電方式主要有電池供電、太陽能供電、激光傳能和互感器感應取電等等。其中感應取電方式經過近年來的技術積累和改進完善，已開始逐步應用到工程現場，但是由于輸電導線的電流變化具有不確定性，需要取電裝置不但能夠在小電流下工作，而且可以在大電流下長期可靠運行，同時還能適應電流的不斷變化，保持穩壓輸出。
[0003]在輸電線路的大電流及變化電流下，電磁感應所能取得的能量可能遠遠大于負載所消耗的能量，并且不斷波動，這就需要進行有效的控制，防止損壞負載，目前采用的技術主要有能量泄放、繞組補償、間歇式充能等方法。
[0004]能量泄放方式一般采用大功率的可調泄放負載進行分流，將多余的能量以熱能方式泄放出去，發熱量大，難以保障長期穩定運行；繞組補償方式采取在同一鐵芯上設置補償繞組以抵消一次電流，調節磁通進而控制大電流下二次側的感應電壓，一般通過繼電器控制補償繞組的投入和退出，不能連續調節，難以適應一次電流的快速變化；間歇式充能采用大電容或電池組進行充電儲能后再進行二次穩壓輸出，一次電流過大時，利用繼電器、可控硅等器件頻繁通斷充電回路來控制能量的輸入，這種方式需要頻繁切換，開關器件負荷重，輸出穩壓精度不高，并且存在壽命問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種磁通反饋調節的電流感應取電裝置及其方法。
[0006]為實現上述目的本發明采用的技術方案是:
一種磁通反饋調節的電流感應取電裝置，由鐵芯、取能繞組、反饋控制繞組、整流濾波電路、功率分配電路和動態反饋控制電路組成，其特征在于:鐵芯上分別繞有取能繞組和反饋控制繞組，取能繞組通過整流濾波電路連接功率分配電路和負載；功率分配電路連接動態反饋控制電路和負載，動態反饋控制電路連接反饋控制繞組、負載。
[0007]根據以上所述的一種磁通反饋調節的電流感應取電裝置，其特征在于所述的功率分配電路包括電源開關和電壓觸發電路，電源開關設在整流濾波電路與動態反饋電路之間，電壓觸發電路并聯在整流濾波電路的輸出端，電壓觸發電路用于控制連接的電源開關，實現動態反饋電路的通斷。
[0008]根據以上所述的一種磁通反饋調節的電流感應取電裝置，其特征在于所述的動態反饋電路包括電壓采樣電路、壓頻轉換電路和信號調制電路，與負載連接的電壓采樣電路將采集到的電壓信號傳送到壓頻轉換電路，通過壓頻轉換元件，將該電壓信號轉換成一定頻率的方波信號傳送到信號調制電路，信號調制電路通過功率放大元件產生一個工頻交流電流，該交流電流傳送到反饋控制繞組。
[0009]一種磁通反饋調節的電流感應取電方法，由鐵芯、取能繞組、反饋控制繞組、整流濾波電路、功率分配電路和動態反饋控制電路組成取電裝置，輸電導線穿過鐵芯，鐵芯上分別繞有取能繞組和反饋控制繞組，取能繞組通過整流濾波電路連接功率分配電路和負載；功率分配電路連接動態反饋控制電路和負載，動態反饋控制電路連接反饋控制繞組、負載；其特征在于:取能繞組通過從輸電導線獲得能源，并同時由功率分配電路進行控制，將多余的能量輸入動態反饋控制電路，動態反饋控制電路給反饋控制繞組施加一個經過調制的電流信號，此電流信號產生一個與取能繞組方向相反的交變磁場，以減小鐵芯內部的磁通，減少功率輸出，以解決傳統感應取電方案大電流發熱嚴重、可調節性差，變化電流下控制精度低等問題。
[0010]根據以上所述的一種磁通反饋調節的電流感應取電方法，其特征在于:取能繞組感應獲取交流感應電流，通過整流濾波電路轉換為直流，為負載提供所需的功率；當輸電導線電流過大時，功率分配電路可將多余的能量輸入動態反饋控制電路，功率分配電路的工作原理是:在整流濾波電路的輸出端設有電壓觸發電路，用于監測負載電壓，當電壓達到設定電壓后，發出觸發信號，使得電源開關接通，為動態反饋控制電路供電；當負載電壓低于觸發電壓時，表明一次電流過低，無法輸出足夠的功率，此時電源開關關斷，動態反饋控制電路斷電；動態反饋控制電路包含電壓采樣電路、壓頻轉換電路及信號調制電路；電壓采樣電路實時監測負載電壓，并由壓頻轉換電路通過壓頻轉換元件，將該電壓信號轉換成一定頻率的方波信號，方波的頻率與電壓值成正比，當電壓較高時，方波頻率升高，當電壓降低時，方波頻率也降低；將該方波頻率信號輸入信號調制電路調制成一個相應電流值的交流信號輸入反饋控制繞組，由該繞組產生一個與取能繞組反方向的交變磁場，以改變鐵芯內部的磁通，通過對鐵芯磁通的精確控制，進而控制取能繞組的輸出電流大小，自動適應一次電流的變化，使得整流濾波后的電壓值穩定在設定值上，實現穩壓輸出，并抑制過大的能量進入取能繞組。
[0011]本發明相比現有技術的有益效果是:使取能裝置通過對鐵芯磁通的精確控制，自動適應一次電流的變化，實現穩壓輸出，以抑制取能繞組獲得過大的能量，以解決傳統感應取電裝置大電流發熱現象、可調節性差，控制精度低，電壓波動大等問題，從根源上解決了大電流下過多的能量從取能繞組進入的問題。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明磁通反饋調節的電流感應取電裝置實施例的組成框圖；
圖2為功率分配電路原理圖；
圖3為動態反饋控制電路原理圖。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]圖1為本發明磁通反饋調節的電流感應取電裝置實施例的組成框圖；磁通反饋調節的電流感應取電裝置，由鐵芯101、取能繞組102、反饋控制繞組103、整流濾波電路104、功率分配電路106和動態反饋控制電路105組成，鐵芯101上分別繞有取能繞組102和反饋控制繞組103，取能繞組通過整流濾波電路104連接功率分配電路106和負載107 ;功率分配電路連106接動態反饋控制電路105和負載107，動態反饋控制電路105連接反饋控制繞組103、負載107 ;圖2為功率分配電路原理圖；功率分配電路包括電源開關302和電壓觸發電路301，電源開關302設在整流濾波電路104與動態反饋電路105之間，電壓觸發電路301并聯在整流濾波電路的輸出端，電壓觸發電路301用于控制連接的電源開關302，實現動態反饋電路105的通斷；圖3為動態反饋控制電路原理圖，動態反饋電路105包括電壓采樣電路401、壓頻轉換電路402和信號調制電路403，與負載連接的電壓采樣電路401將采集到的電壓信號傳送到壓頻轉換電路402，通過壓頻轉換元件，將該電壓信號轉換成一定頻率的方波信號傳送到信號調制電路403，信號調制電路403通過功率放大元件產生一個工頻交流電流，該交流電流傳送到反饋控制繞組103。
[0015]配合上述磁通反饋調節