專利名稱：開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，是一種開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源。
背景技術(shù)：
在電氣設(shè)備高壓側(cè)應(yīng)用的各種電子設(shè)備需要對地絕緣。由于光電式電流互感器、高壓開關(guān)觸頭和電纜接頭測溫、導(dǎo)線覆冰狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)等監(jiān)測裝置安裝在高電壓現(xiàn)場，為了滿足電氣隔離的安全要求，系統(tǒng)的工作電源不能由二次電源經(jīng)降壓、整流、濾波后提供，不能用導(dǎo)線直接從低壓側(cè)供給，電源供給成為制約這類監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。這些測量及保護裝置的可靠運行對于整個電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)和安全穩(wěn)定運行是至關(guān)重要的， 對高壓側(cè)測量裝置提供穩(wěn)定的電源是保證其可靠工作的前提。現(xiàn)有線路感應(yīng)取能電源的取能互感器采用整體套裝于線路上的結(jié)構(gòu)，因此，往線路上套裝取能互感器時必須在停電的情況下進行，既影響正常輸電，又費工費時；當(dāng)線路的負(fù)荷電流較小時，通常小于10A，由于線路感應(yīng)到取能互感器二次端的電流小，DC/DC變換有一定損耗，不能提供正常的直流電壓輸出；感應(yīng)取能后要進行儲能，通常采用蓄能電池進行儲能，各種蓄能電池都不能滿足在低溫下長期正常工作，使用壽命較短，蓄能電池更換頻繁，且因蓄能電池安裝在輸電線路上，不便于更換，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，對現(xiàn)有技術(shù)進行實質(zhì)性改進和創(chuàng)新組合，克服現(xiàn)有技術(shù)之不足， 提供一種結(jié)構(gòu)合理，安裝、維護方便，可靠性高，使用壽命長，特別適用于為高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)和儀表供電的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源。實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是一種開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源，它包括取能互感器1，單相橋式整流、濾波電路2，DC/DC穩(wěn)壓電路4，其特征是還包括瀉放保護回路3、備電池供電回路5和超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6，所述的取能互感器1為開啟式取能互感器，開啟式取能互感器1的輸出端與單相橋式整流、濾波電路 2的輸入端連接，單相橋式整流、濾波電路2的輸出端分別與瀉放保護回路3、DC/DC穩(wěn)壓電路4的輸入端連接，DC/DC穩(wěn)壓電路4的輸出端后與超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6的輸入端連接，備電池供電回路5的輸出端超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6。所述開啟式取能互感器1的結(jié)構(gòu)是，包括兩個半圓型鐵芯17，在兩個半圓型鐵芯 17上纏繞線圈13，纏繞線圈13的兩個半圓型鐵芯17分別置于兩個半圓型絕緣外殼11中， 在半圓型絕緣外殼11與半圓型鐵芯17之間填充環(huán)氧樹脂12 ；兩個半圓型鐵芯17通過其上的插接口 16插接，兩個半圓型絕緣外殼11通過螺栓·螺母15固連。所述瀉放保護回路3由大功率穩(wěn)壓二極管D5與功率三極管Ql連接組成。所述后備電池供電回路5由電池BT1、限流電阻R2和二極管D6串聯(lián)組成。所述超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6由并聯(lián)的超級電容C7、穩(wěn)壓二極管D9與并聯(lián)的超級電容C8、穩(wěn)壓二極管DlO串聯(lián)組成。本發(fā)明開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源，由于采用了開啟式取能互感器能夠?qū)崿F(xiàn)帶電安裝從電力電纜上耦合得到能量；由于開啟式取能互感器耦合得到的能量采用單相橋式整流、濾波電路提供穩(wěn)定的直流電源；泄放保護回路使穩(wěn)壓電源工作在很寬的一次電流下；超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路使得電源能夠提供瞬間大功率；后備電池供電回路使得本發(fā)明在電力電纜中電流很小或停電時依然能夠提供穩(wěn)定的直流電源， 適合需要提供瞬時大功率供電的場合使用，特別是為高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)和儀表提供穩(wěn)壓直流電源。其工作溫度在-40-+70°C，具有結(jié)構(gòu)合理，安裝、維護方便，可靠性高，使用壽命長等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源電路原理方框圖。圖2是取能互感器1結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是單相橋式整流、濾波電路2原理圖。圖4是瀉放保護回路3原理圖。圖5是DC/DC穩(wěn)壓電路4原理圖。圖6是后備電池供電回路5原理圖。圖7超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6原理圖。圖中1開啟式取能互感器，2單相橋式整流、濾波電路，3瀉放保護回路，4DC/DC穩(wěn)壓電路，5后備電池供電回路，6超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路，11半圓型絕緣外殼，12環(huán)氧樹月旨，13線圈，14輸出端子，15螺栓·螺母，16鐵芯插接口，17半圓型鐵芯，18連接板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。參見圖1-圖7，本發(fā)明的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源包括開啟式取能互感器1，單相橋式整流、濾波電路2，瀉放保護回路3，DC/DC穩(wěn)壓電路4，后備電池供電回路5和超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6。參見圖2，開啟式取能互感器1包括由微晶材料分別制成的兩個半圓型鐵芯17， 線圈13纏繞在兩個半圓型鐵芯17上，纏繞線圈13的兩個半圓型鐵芯17分別置于兩個半圓型絕緣外殼11中，在半圓型絕緣外殼11與半圓型鐵芯17之間填充環(huán)氧樹脂12，使得半圓型鐵芯17、線圈13和半圓型絕緣外殼11成為一體，填充環(huán)氧樹脂12還能夠起到線圈13 匝間的絕緣和防潮作用；兩個半圓型絕緣外殼11通過其上的連接板18用螺栓 螺母15固連使兩個半圓型鐵芯17夾緊；兩個半圓型鐵芯17通過其上的插接口 16插接，以防止漏磁； 半圓型鐵芯17的一端接口處留出余量，方便兩個半圓型鐵芯17的開合安裝，半圓型鐵芯17 的另一端接口處引出線圈13的兩個輸出端子14分別與單相橋式整流、濾波電路2的輸入端Vinl+和Vinl-連接。使用時開啟式取能互感器1分開的兩個半圓型部分對接套裝在電力電纜上，通過螺栓 螺母15使兩個半圓型絕緣外殼11通過其上的連接板18固連夾持電力電纜。通過電磁感應(yīng)原理，開啟式取能互感器1由電力電纜上獲取能量。絕緣外殼11 采用塑料用模具成型。兩半圓形C型鐵芯通過多槽型接口，構(gòu)成閉合磁路。參見圖3，單相橋式整流、濾波電路2將開啟式取能互感器1產(chǎn)生的交流電壓進行整流、濾波。單相橋式整流、濾波電路2由瞬態(tài)抑制二極管TVS1、整流二極管Dl D4、濾
4波電容Cl C3、電阻Rl組成。所述瞬態(tài)抑制二極管TVSl的兩端分別與輸入端Vinl+和 Vinl-連接；整流二極管Dl的正極、整流二極管D4的負(fù)極與輸入端Vinl+連接，整流二極管D2的負(fù)極、整流二極管D3的正極與輸入端Vinl-連接，整流二極管Dl的負(fù)極、整流二極管D3的負(fù)極與濾波電容Cl的正極連接，整流二極管D2的正極、整流二極管D4的正極與濾波電容Cl的負(fù)極連接，電阻Rl的兩端分別與濾波電容Cl、C2的正極連接，濾波電容C3的一端、濾波電容C2的正極與輸出Voutl+連接，濾波電容C3的另一端、濾波電容Cl和Cl的負(fù)極與輸出Voutl-連接，輸出端Voutl+和Voutl-分別與瀉放保護回路3的輸入端Vin3+ 和Vin3-連接。參見圖4，瀉放保護回路3將開啟式取能互感器1的輸出電壓瞬時值限定在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)電力電纜一次電流增大時，開啟式取能互感器二次側(cè)電流出此回路流過，保證本發(fā)明開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源有很寬的工作范圍。瀉放保護回路3由大功率穩(wěn)壓二極管D5和功率三極管Ql組成。所述穩(wěn)壓二極管D5的負(fù)極、功率三極管Ql的集電極與輸入端Vin2+連接，穩(wěn)壓二極管D5的正極與功率三極管Ql的基極連接， 功率三極管的射極與輸入端Vin2-連接；輸入端Vin2+與單相橋式整流、濾波電路2的二極管D1、D3的負(fù)極連接，輸入端Vin2-與單相橋式整流、濾波電路2的二極管D2、D4的正極連接。參見圖5，DC/DC穩(wěn)壓電路4是對單相橋式整流、濾波電路2輸出的直流電源進行穩(wěn)壓，為對超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6提供充電電壓和穩(wěn)定電壓輸出。DC/DC穩(wěn)壓電路4 由型號為AMC34063A的低功耗、低電壓降落DC/DC穩(wěn)壓芯片U1、電容C4 C6、電阻R3 R5、 電感Li、穩(wěn)壓二極管D7，二極管D8組成。DC/DC穩(wěn)壓電路4的輸入端Vin3+、Vin3-分別與單相橋式整流、濾波電路2的輸出端Voutl+和Voutl-連接，Voutl-作為參考地；穩(wěn)壓芯片 Ul的1腳、8腳、7腳相連接到電阻R3的一端，穩(wěn)壓芯片Ul的6腳與R3的另一端、電容C4 的一端相連接到輸入端Vin3+，穩(wěn)壓芯片Ul的5腳與電阻R4、R5的一端相連，電阻R5的另一端接地，電阻R4的另一端與二極管D8的正極、電容C6的一端和電感Ll的一端連接，穩(wěn)壓芯片Ul的2腳與穩(wěn)壓二極管的負(fù)極、電感Ll的另一端連接，穩(wěn)壓二極管的正極接地，穩(wěn)壓芯片Ul的3腳與電容C5的一端連接，電容C5的另一端接地，穩(wěn)壓芯片Ul的4腳接地， 電容C8的另一端與輸出端Vout3-相連接地，二極管D8的負(fù)極與輸出端Vout3+連接，輸出端Vout3+與超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6的輸入端Vin4+連接，輸出端Vout3_與超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6的輸入端Vin4-連接，輸出端Vout3+作為穩(wěn)壓電源的正極，Vout3-作為穩(wěn)壓電源的負(fù)極。參見圖6，后備電池供電回路5是當(dāng)電力電纜流過的電流很小或者沒有電流時，向超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6充電，使得電力電纜流過的電流很小或者沒有電流的時候， 本發(fā)明的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源能夠正常工作。由電池RT1、 限流電阻R2、二極管D6串聯(lián)組成；所述的電池BTl的正極與限流電阻R2的一端連接，R2的另一端與二極管D6的正極相連，二極管的負(fù)極與輸出端Vout2+相連，電池RTl的負(fù)極與輸出端Vout2-連接，輸出端Vout2+與超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6的輸入端Vin4+連接，輸出端Vout2-與超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6的輸入端Vin4-連接。電池BTl由以色列生產(chǎn)。參見圖7，超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6使本發(fā)明的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源能夠適用于帶有GSM/GPRS等瞬間大功率模塊的監(jiān)測系統(tǒng)。超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6由超級電容C6、C7和穩(wěn)壓二極管D9、DlO組成。所述的超級電容 C7的正極、穩(wěn)壓二極管D9的負(fù)極與輸入端Vout4+連接，超級電容C7的負(fù)極、穩(wěn)壓二極管 D9的正極、超級電容C8的正極和穩(wěn)壓二極管DlO的負(fù)極連接，超級電容C8的負(fù)極、穩(wěn)壓二極管DlO的正極與輸入端Vout4-連接。利用超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路6的超級電容實現(xiàn)大電流的快充快放。 本發(fā)明開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源的所有元器件易得， 均為市售產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源，它包括取能互感器 (1)，單相橋式整流、濾波電路0)，DC/DC穩(wěn)壓電路G)，其特征是還包括瀉放保護回路 (3)、備電池供電回路( 和超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路(6)，所述的取能互感器(1)為開啟式取能互感器，開啟式取能互感器(1)的輸出端與單相橋式整流、濾波電路( 的輸入端連接，單相橋式整流、濾波電路⑵的輸出端分別與瀉放保護回路(3)、DC/DC穩(wěn)壓電路(4) 的輸入端連接，DC/DC穩(wěn)壓電路(4)的輸出端后與超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路(6)的輸入端連接，備電池供電回路(5)的輸出端超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源，其特征是所述開啟式取能互感器(1)的結(jié)構(gòu)是，包括兩個半圓型鐵芯(17)，在兩個半圓型鐵芯 (17)上纏繞線圈(13)，纏繞線圈(13)的兩個半圓型鐵芯(17)分別置于兩個半圓型絕緣外殼(11)中，在半圓型絕緣外殼(11)與半圓型鐵芯(17)之間填充環(huán)氧樹脂(1 ；兩個半圓型鐵芯(17)通過其上的插接口(16)插接，兩個半圓型絕緣外殼(11)通過螺栓 螺母(15) 固連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源，其特征是所述瀉放保護回路(3)由大功率穩(wěn)壓二極管D5與功率三極管Ql連接組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源，其特征是所述后備電池供電回路(5)由電池BT1、限流電阻R2和二極管D6串聯(lián)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源，其特征是所述超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路(6)由并聯(lián)的超級電容C7、穩(wěn)壓二極管D9與并聯(lián)的超級電容C8、穩(wěn)壓二極管DlO串聯(lián)組成。
全文摘要
本發(fā)明是一種開啟式超級電容儲能的線路感應(yīng)取能瞬時大功率電源，它包括取能互感器，單相橋式整流、濾波電路，DC/DC穩(wěn)壓電路，其特點是還包括瀉放保護回路、備電池供電回路和超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路，取能互感器為開啟式取能互感器，其輸出端與單相橋式整流、濾波電路輸入端連接，單相橋式整流、濾波電路輸出端分別與瀉放保護回路、DC/DC穩(wěn)壓電路輸入端連接，DC/DC穩(wěn)壓電路輸出端后與超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路輸入端連接，備電池供電回路輸出端超級電容儲能穩(wěn)壓輸出電路。適合需要提供瞬時大功率供電的場合使用，特別是為高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)和儀表提供穩(wěn)壓直流電源。其工作溫度在-40-+70℃，具有結(jié)構(gòu)合理，安裝、維護方便，可靠性高，使用壽命長等優(yōu)點。
文檔編號H02J9/00GK102185388SQ20111010266
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者張喜林, 張忠杰, 旁丹, 李國慶, 王振浩, 王鶴, 辛業(yè)春 申請人:東北電力大學(xué)