一種無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其包括：感應(yīng)取電裝置，其包括取電線圈和第一級DC/DC模塊，取電線圈從輸電線路感應(yīng)取電；第一級DC/DC模塊將感應(yīng)取得的電能輸出；可充放電裝置；電源管理模塊，其與第一級DC/DC模塊的輸出端連接，并與可充放電裝置連接；第二級DC/DC模塊，其與電源管理模塊連接，第二級DC/DC模塊的輸出端用于連接負載；其中，電源管理模塊根據(jù)第一級DC/DC模塊的輸入電壓、可充放電裝置的電壓以及第二級DC/DC模塊的輸入電壓，輸出相應(yīng)的控制信號，以控制可充放電裝置、第一級DC/DC模塊、第二級DC/DC模塊和負載之間的連通或斷開狀態(tài)，以使感應(yīng)取電裝置和可充放電裝置為負載不間斷供電以及感應(yīng)取電裝置對可充放電裝置的充電。
【專利說明】—種無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電源管理系統(tǒng)，尤其涉及一種感應(yīng)取電的電源管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，在高壓一次設(shè)備(如架空輸電線、電纜、環(huán)網(wǎng)柜等)上加裝智能電子設(shè)備的需求增強，由于此類智能電子設(shè)備通常通過感應(yīng)取電從高壓一次設(shè)備上直接獲取所需電源供電，因此感應(yīng)取電電源的應(yīng)用日趨廣泛。取電電源輸出額定負載功率所需要的最小線路電流稱為該取電電源的啟動電流。若設(shè)備僅由普通取電電源供電，則當(dāng)線路電流低于啟動電流時，設(shè)備將因失去電源而出現(xiàn)工作死區(qū)。
[0003]針對上述工作死區(qū)的問題，最為常見的解決方案是在感應(yīng)取電供電死區(qū)時將備用電池投入供電。目前應(yīng)用該方案存在的問題:感應(yīng)取電供電與電池供電切換時需將設(shè)備短暫停電，且電池的能量損耗無法得到補充。因此目前該方案難以有效解決工作死區(qū)的問題，極大地限制了感應(yīng)取電電源的廣泛應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其用于管理感應(yīng)取電裝置和可充放電裝置，從而為負載混合不間斷供電，其中感應(yīng)取電裝置可為可充放電裝置充電，從而解決目前感應(yīng)取電電源中存在的供電間斷及電池能量損耗補充問題。
[0005]基于上述目的，本實用新型提供了一種無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其包括:
[0006]感應(yīng)取電裝置，其包括取電線圈和第一級DC/DC模塊，所述取電線圈用于套設(shè)在輸電線路外，以從輸電線路感應(yīng)取電；所述第一級DC/DC模塊將感應(yīng)取得的電能輸出；
[0007]可充放電裝置；
[0008]電源管理模塊，其與所述第一級DC/DC模塊的輸出端連接，并與可充放電裝置連接;
[0009]第二級DC/DC模塊，其與所述電源管理模塊連接，所述第二級DC/DC模塊的輸出端用于連接負載；
[0010]其中，電源管理模塊根據(jù)第一級DC/DC模塊的輸入電壓、可充放電裝置的電壓以及第二級DC/DC模塊的輸入電壓,輸出相應(yīng)的控制信號，以控制可充放電裝置、第一級DC/DC模塊、第二級DC/DC模塊和負載之間的連通或斷開狀態(tài)，以使感應(yīng)取電裝置和可充放電裝置為負載不間斷供電以及感應(yīng)取電裝置對可充放電裝置的充電。
[0011]在本技術(shù)方案中，感應(yīng)取電裝置的帶載能力和可充放電裝置的電量以第一級DC/DC模塊的輸入電壓、可充放電裝置的電壓以及第二級DC/DC模塊的輸入電壓作為判斷依據(jù)。由于感應(yīng)取電裝置在空載情況下和帶額定負載兩種情況下同等電壓表征的帶載能力是不同的，在使用電壓判斷感應(yīng)取電裝置的帶載能力前，需要對當(dāng)前感應(yīng)取電帶載情況即第二級DC/DC模塊的輸入電壓(負載電壓)進行判斷，若第二級DC/DC模塊的輸入電壓(負載電壓)高于可充放電裝置的供電電壓，則可認為當(dāng)前感應(yīng)取電裝置在為負載供電，反之則認為可充放電裝置為負載供電。
[0012]進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述感應(yīng)取電裝置還包括:
[0013]功率控制及過壓保護模塊，其輸入端與所述取電線圈連接；
[0014]整流模塊，其輸入端與所述功率控制及過壓保護模塊的輸出端連接；
[0015]濾波模塊，其輸入端與所述整流模塊的輸出端連接，所述濾波模塊的輸出端與第一級DC/DC模塊的輸入端連接。
[0016]進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述電源管理模塊包括控制器和由控制器控制的四個開關(guān)，該四個開關(guān)分別是:
[0017]充電開關(guān)，其設(shè)于第一級DC/DC模塊和可充放電裝置之間，使第一級DC/DC模塊和可充放電裝置連通或斷開；
[0018]感應(yīng)取電供電開關(guān)，其設(shè)于第一級DC/DC模塊和第二級DC/DC模塊之間，使第一級DC/DC模塊和第二級DC/DC模塊連通或斷開；
[0019]可充放電裝置供電開關(guān)，其設(shè)于可充放電裝置和第二級DC/DC模塊之間，使可充放電裝置和第二級DC/DC模塊連通或斷開；以及
[0020]負載開關(guān)，其設(shè)于第二級DC/DC模塊和負載之間，使第二級DC/DC模塊和負載連通或斷開。
[0021]在上述無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述控制器可以是單片機，或者其它能實現(xiàn)控制功能的智能芯片；四個開關(guān)的通斷對應(yīng)感應(yīng)取電裝置、可充放電裝置以及負載之間的連接關(guān)系。
[0022]更進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述負載開關(guān)通過控制所述第二級DC/DC模塊的運行控制端實現(xiàn)第二級DC/DC模塊和負載連通或斷開。
[0023]更進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述感應(yīng)取電供電開關(guān)和所述可充放電裝置供電開關(guān)均包括一二極管，該二極管的負極連接到所述第二級DC/DC模塊的輸入端。
[0024]更進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述充電開關(guān)、感應(yīng)取電供電開關(guān)以及可充放電裝置供電開關(guān)均包括一個或多個MOS管以及一個三極管，其中所述MOS管的柵極均與所述三極管的集電極相連。
[0025]更進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述感應(yīng)取電供電開關(guān)包括:
[0026]第一二極管，其負極連接到所述第二級DC/DC模塊的輸入端；
[0027]第一三極管，其發(fā)射極接地，其基極通過一第一電阻接控制器相應(yīng)控制端；
[0028]第一 MOS管和第二 MOS管，其漏極均連接到所述第一二極管的正極，其源極均連接到直流電源正極，其柵極均連接到所述第一三極管的集電極，其柵極還均通過一第二電阻與直流電源正極連接。
[0029]更進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述可充放電裝置供電開關(guān)包括:
[0030]第二二極管，其負極連接到所述第二級DC/DC模塊的輸入端；
[0031]第二三極管，其發(fā)射極接地，其基極通過一第三電阻接控制器相應(yīng)控制端，該控制端通過一第四電阻接地；
[0032]第三MOS管和第四MOS管，其漏極均連接到所述第二二極管的正極，其源極均連接到可充放電裝置正極，其柵極均連接到所述第二三極管的集電極，其柵極還均通過一第五電阻與可充放電裝置正極連接；
[0033]所述可充放電裝置正極通過串聯(lián)的第六電阻和第七電阻接地，所述第七電阻兩端并聯(lián)一第一電容，所述第六電阻和第七電阻之間的連接點為所述可充放電裝置的電壓檢測點。
[0034]更進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述充電開關(guān)包括:
[0035]第三二極管，其負極連接到可充放電裝置正極；
[0036]第三三極管，其發(fā)射極接地，其基極通過一第八電阻接控制器相應(yīng)控制端，該控制端通過一第九電阻接地；
[0037]第五MOS管和第六MOS管，其漏極均連接到所述第三二極管的正極，其源極均連接到直流電源正極，同時其源極與第四二極管正極連接并通過同向串聯(lián)的第四二極管、第五二極管及第十電阻與所述第三二極管的正極相連，其柵極均連接到所述第三三極管的集電極，其柵極還均通過一第十一電阻與直流電源正極連接；
[0038]所述可充放電裝置正極通過串聯(lián)的第六電阻和第七電阻接地，所述第七電阻兩端并聯(lián)一第一電容，所述第六電阻和第七電阻之間的連接點為所述可充放電裝置的電壓檢測點。
[0039]進一步地，在本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)中，所述可充放電裝置包括鋰電池。
[0040]本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0041]I)能靈活適應(yīng)包括電壓穩(wěn)定、不間斷等在內(nèi)的電源質(zhì)量要求；
[0042]2)邏輯嚴(yán)密科學(xué)，能有效管理感應(yīng)取電和充電電池為負載混合不間斷供電及感應(yīng)取電為充電電池充電，從而解決目前感應(yīng)取電電源中存在的供電間斷及電池能量損耗補充問題；
[0043]3)實現(xiàn)感應(yīng)取電的削峰填谷，有效解決取電電源工作死區(qū)問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1為本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)在一種實施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖2為本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)在一種實施方式下的第一級DC/DC模塊電路圖。
[0046]圖3為本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)在一種實施方式下的第二級DC/DC模塊電路圖。
[0047]圖4為本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)在一種實施方式下的電源管理模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖5為本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)在一種實施方式下的感應(yīng)取電供電開關(guān)電路圖。
[0049]圖6為本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)在一種實施方式下的充電電池供電開關(guān)電路圖。
[0050]圖7為本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)在一種實施方式下的充電開關(guān)電路圖。
[0051]圖8為采用本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)進行電源管理的流程圖。
[0052]圖9為采用本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)進行電源管理時的狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯圖。
[0053]圖10采用本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)進行電源管理時的PWM占空比調(diào)節(jié)流程圖。

【具體實施方式】
[0054]以下將根據(jù)具體實施例及說明書附圖對本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)做進一步說明，但是該說明并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。
[0055]圖1顯示了本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)的一種實施例結(jié)構(gòu)。圖2-圖7分別顯示了該實施例中的第一級DC/DC模塊電路、第二級DC/DC模塊電路、電源管理模塊結(jié)構(gòu)、感應(yīng)取電供電開關(guān)電路、充電電池供電開關(guān)電路以及充電開關(guān)電路。
[0056]如圖1所示，本實用新型所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)的一種實施例結(jié)構(gòu)包括:用于從輸電線路感應(yīng)取電的取電線圈；功率控制及過壓保護模塊，其輸入端與取電線圈連接；整流模塊，其輸入端與功率控制及過壓保護模塊的輸出端連接；濾波模塊，其輸入端與整流模塊的輸出端連接，濾波模塊的輸出端與第一級DC/DC模塊的輸入端連接，第一級DC/DC模塊將感應(yīng)取得的電能輸出；可充放電裝置(包括鋰電池)；電源管理模塊，其與第一級DC/DC模塊的輸出端連接，并與可充放電裝置連接；第二級DC/DC模塊，其與電源管理模塊連接，第二級DC/DC模塊的輸出端用于連接負載；其中，電源管理模塊根據(jù)第一級DC/DC模塊的輸入電壓、可充放電裝置的電壓以及第二級DC/DC模塊的輸入電壓,輸出相應(yīng)的控制信號，以控制可充放電裝置、第一級DC/DC模塊、第二級DC/DC模塊和負載之間的連通或斷開狀態(tài)，以使感應(yīng)取電裝置和可充放電裝置為負載不間斷供電以及感應(yīng)取電裝置對可充放電裝置的充電。其中，取電線圈(磁芯+繞線)套裝在線路上，從線路上感應(yīng)出交流電，經(jīng)過功率控制及過壓保護、整流、濾波，輸送到第一級DC/DC模塊轉(zhuǎn)換為5V輸出；電源管理模塊包括充電管理及供電管理兩部分，在供電管理模塊控制下，5V輸出可經(jīng)第二級DC/DC模塊轉(zhuǎn)換為負載需要的3.3V輸出供給負載；在取電充足時，5V輸出可通過充電管理模塊為標(biāo)稱電壓為3.7V的鋰電池充電。
[0057]如圖2所示，本實施例的第一級DC/DC模塊電路包括DC/DC芯片U3及其外圍電路，其元器件及連接關(guān)系如圖中所示。其中，電阻R4和R5起到分壓和采樣的作用，感應(yīng)取電電壓CT_Volt用于連接到電源管理模塊，電容C6為濾波電容，旨在消除電阻R5上的毛刺，穩(wěn)壓二極管D7將電阻R5兩端電壓限制在3V以內(nèi)。元器件型號/參數(shù)選擇:芯片U3型號為LM78H05-500，二極管D6型號為TSMC60A，二極管D8型號為SS32，電解電容El、E2、E3參數(shù)均為100 μ F/100V/105。，電容C5、C6參數(shù)均為0.1 μ F/100V,電阻R4、R5參數(shù)分別為10kQ ,4.7k Ω。
[0058]如圖3所示，本實施例的第二級DC/DC模塊電路包括DC/DC芯片U4及其外圍電路，其元器件及連接關(guān)系如圖中所示。其中，電阻R26和R27起到分壓和采樣的作用，負載電壓LTC_Volt用于連接到電源管理模塊，考慮到此處采樣的電壓范圍為O至5V以及電源管理模塊的耐受電壓，選擇R26、R27的阻值為10千歐。芯片U4的RUN引腳用于連接到電源管理模塊，以控制第二級DC/DC模塊輸出的開通和關(guān)斷。元器件型號/參數(shù)選擇:芯片U4型號為LTC1878，電解電容E4、E5參數(shù)均為220 μ F，電容C13、C14、C15、C16參數(shù)分別為0.1 μ F、220pF、0.1 μ F、0.1 μ F,電感 LI 參數(shù)為 22 μ H,電阻 R28、R29 參數(shù)分別為 20kQ、62kQ。
[0059]如圖4所示，本實施例的電源管理模塊包括單片機U及其控制的四個開關(guān)，分別是充電開關(guān)Charge_switch、感應(yīng)取電供電開關(guān)CT_switch、充電電池供電開關(guān)BATT_switch以及負載開關(guān)Load_SWitch，單片機U的ADC 口用于對負載電壓LTC_Volt (U4的輸入電壓)、鋰電池電壓BATT_Volt以及感應(yīng)取電電壓CT_Volt(U3的輸入電壓)進行采樣，單片機U的DIGITAL I/O 口用于控制四個開關(guān)的通斷。其元器件及連接關(guān)系如圖中所示。負載開關(guān)Load_Switch連接到U4的RUN腳,控制U4的開通與關(guān)斷。
[0060]如圖5所示，本實施例的感應(yīng)取電供電開關(guān)CT_switch電路包括MOS管Ql、Q2，三極管Q3及其外圍電路，其元器件及連接關(guān)系如圖中所示，二極管D9的負極用于連接到U4的輸入端。元器件型號/參數(shù)選擇:Q1、Q2為P溝道MOS管NTR4101PT1G，Q3為三極管C9013,電阻R7、R9阻值均為1k Ω，二極管D9型號為SS32_X。
[0061]如圖6所示，本實施例的充電電池供電開關(guān)BATT_switch電路包括MOS管Q13、Q14，三極管Q15及其外圍電路，其元器件及連接關(guān)系如圖中所示，二極管D13的負極用于連接到U4的輸入端。元器件型號/參數(shù)選擇:Q13、Q14為P溝道MOS管NTR4101PT1G，Q15為三極管C9013，電阻R24、R25阻值均為1kQ，電阻R21、R22、R23阻值均為10kQ，電容C12為 0.01 μ F，二極管 D13 型號為 SS32，鋰電池 L1n BATTARY 電壓 3.7VDC。
[0062]如圖7所示，本實施例的充電開關(guān)Charge_switch電路包括MOS管Q7、Q8，三極管Q9及其外圍電路，其元器件及連接關(guān)系如圖中所示。其中，二極管D1、Dll及電阻R18構(gòu)成涓流充電回路，R18起限流作用，二極管D12可防止電池電流倒灌45R21、R22分壓后的鋰電池電壓BATT_Volt用于送入單片機U，電容C12起到消除R22上毛刺的作用。元器件型號/參數(shù)選擇:Q7、Q8為P溝道MOS管NTR4101PT1G，Q9為三極管C9013，電阻R17、R16、R30阻值均為1kQ，電阻R18阻值均為100 Ω，電阻R21、R22阻值均為10kQ，電容C12為
0.01 μ F，二極管D12型號為SS32，二極管D10、D11型號為1N4148，鋰電池L1n BATTARY電壓 3.7VDCο
[0063]以下結(jié)合上述無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)，說明采用該無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)進行電源管理的方法。
[0064]圖8顯示了電源管理方法的流程。圖9顯示了電源管理方法的狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯。圖10顯示了電源管理方法的PWM占空比調(diào)節(jié)流程。
[0065]如圖8所示，結(jié)合參考圖1-7，采用該無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)進行電源管理，包括下列步驟:
[0066]上電P0WERUP ;
[0067]系統(tǒng)初始化；
[0068]單片機U的定時器產(chǎn)生固定周期的時間標(biāo)記，標(biāo)記來臨時，單片機U采樣感應(yīng)取電電壓CT_Volt、鋰電池電壓BATT_Volt以及負載電壓LTC_Volt ；
[0069]判定當(dāng)前感應(yīng)取電的帶載能力以及鋰電池電量:若負載電壓LTC_Volt高于鋰電池電壓BATT_Volt與二極管導(dǎo)通壓降之和，則認為當(dāng)前感應(yīng)取電在為負載供電，反之則認為鋰電池在為負載供電；根據(jù)取電電壓CT_Volt及其帶載情況，判定當(dāng)前感應(yīng)取電的帶載能力，設(shè)定兩個電壓閾值，將其帶負載能力由低到高劃分為A、B、C三個等級，分別對應(yīng)感應(yīng)取電不足以驅(qū)動額定負載、可以驅(qū)動額定負載但不足以為鋰電池充電、可以驅(qū)動負載且可以為鋰電池充電三種情況；根據(jù)鋰電池電壓BATT_Volt近似判斷當(dāng)前鋰電池電量，設(shè)定兩個電壓閾值，將鋰電池電量由低到高劃分為X、Y、Z三個等級:X對應(yīng)電池的過放電狀態(tài)，過放電后鋰電池壽命下降，且不宜充電；Y對應(yīng)電池正常工況，可充電；Ζ對應(yīng)電池充滿的情況；
[0070]單片機U的狀態(tài)機狀態(tài)判定并轉(zhuǎn)移:將感應(yīng)取電、充電電池以及負載之間的關(guān)系通過充電開關(guān)Charge_switch、感應(yīng)取電供電開關(guān)CT_switch、充電電池供電開關(guān)BATT_switch以及負載開關(guān)Load_switch組合為狀態(tài)1、2、3三個狀態(tài)，該狀態(tài)由狀態(tài)機輸出邏輯控制，如下表I所示:
[0071]表I狀態(tài)機輸出邏輯
[0072]
I23
CTswitcliOffOnOri
Chi!rgc_switchOffOffPWM U,
BATTswitchOnOnOn
LocidswitchOnUnOn
[0073]表I中，充電電池供電開關(guān)BATT_switch、感應(yīng)取電供電開關(guān)CT_switch均為ON時MOS管Q1、Q2、Q13、Q14均導(dǎo)通，線路電流高于啟動電流時U3輸出電壓為5V，高于鋰電池電壓，二極管D9導(dǎo)通、D13關(guān)斷，U4由U3供電；低于啟動電流時U3的電壓跌落至鋰電池電壓以下，二極管D13導(dǎo)通、D9關(guān)斷，鋰電池投入供電。該設(shè)計可有效避免因切換電源導(dǎo)致的供電中斷。
[0074]如圖9，將感應(yīng)取電帶載能力等級和充電電池電量等級進行排列組合，將這些排列組合依據(jù)電源質(zhì)量要求進行篩選作為所述狀態(tài)兩兩之間的轉(zhuǎn)換條件，該轉(zhuǎn)換條件具有方向性；當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件出現(xiàn)時，當(dāng)前狀態(tài)沿著所述當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件方向進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，否則維持當(dāng)前狀態(tài)不變。
[0075]單片機U以判定的當(dāng)前感應(yīng)取電的帶載能力以及鋰電池電量作為狀態(tài)機輸入，按照圖9的狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯轉(zhuǎn)換狀態(tài)，然后刷新狀態(tài)機輸出。其中充電開關(guān)Charge_SWitch是以PWM波的形式輸出，具體來說是由單片機U的PCA (可編程計數(shù)陣列)輸出占空比可變的PWM波以得到期望的充電功率，該占空比由下述充電的變速PWM調(diào)節(jié)方法確定。狀態(tài)機輸出保持不變，直到下一個時間標(biāo)記來臨。
[0076]如圖10，給出了一種充電的變速PWM調(diào)節(jié)方法，當(dāng)單片機U的狀態(tài)機由狀態(tài)I或狀態(tài)2轉(zhuǎn)向狀態(tài)3時，初始化PWM充電的占空比為1% ;當(dāng)前一個狀態(tài)也是狀態(tài)3時，根據(jù)感應(yīng)取電電壓CT_Vo11調(diào)節(jié)占空比。感應(yīng)取電電壓CT_Vo11高則增大占空比，低則減小占空t匕。為了提升調(diào)節(jié)效率，若感應(yīng)取電電壓CT_Volt高于一個較大的閾值Uh,則增加占空比的步長為5%，否則使用1%的步長調(diào)節(jié)占空比，最終將感應(yīng)取電電壓CT_Volt穩(wěn)定在閾值隊和Um之間。閾值％為和隊通過實驗測定。最大占空比限定為50%，以避免充電電流超過U3的最大負載電流。
[0077]需要注意的是，以上所列舉的實施例僅為本實用新型的具體實施例。顯然本實用新型不局限于以上實施例，隨之做出的類似變化或變形是本領(lǐng)域技術(shù)人員能從本實用新型公開的內(nèi)容直接得出或者很容易便聯(lián)想到的，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，包括: 感應(yīng)取電裝置，其包括取電線圈和第一級DC/DC模塊，所述取電線圈用于套設(shè)在輸電線路外，以從輸電線路感應(yīng)取電；所述第一級DC/DC模塊將感應(yīng)取得的電能輸出； 可充放電裝置； 電源管理模塊，其與所述第一級DC/DC模塊的輸出端連接，并與可充放電裝置連接；第二級DC/DC模塊，其與所述電源管理模塊連接，所述第二級DC/DC模塊的輸出端用于連接負載； 其中，電源管理模塊根據(jù)第一級DC/DC模塊的輸入電壓、可充放電裝置的電壓以及第二級DC/DC模塊的輸入電壓,輸出相應(yīng)的控制信號，以控制可充放電裝置、第一級DC/DC模塊、第二級DC/DC模塊和負載之間的連通或斷開狀態(tài)，以使感應(yīng)取電裝置和可充放電裝置為負載不間斷供電以及感應(yīng)取電裝置對可充放電裝置的充電。
2.如權(quán)利要求1所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)取電裝置還包括: 功率控制及過壓保護模塊，其輸入端與所述取電線圈連接； 整流模塊，其輸入端與所述功率控制及過壓保護模塊的輸出端連接； 濾波模塊，其輸入端與所述整流模塊的輸出端連接，所述濾波模塊的輸出端與第一級DC/DC模塊的輸入端連接。
3.如權(quán)利要求1所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理模塊包括控制器和由控制器控制的四個開關(guān)，該四個開關(guān)分別是: 充電開關(guān)，其設(shè)于第一級DC/DC模塊和可充放電裝置之間，使第一級DC/DC模塊和可充放電裝置連通或斷開； 感應(yīng)取電供電開關(guān)，其設(shè)于第一級DC/DC模塊和第二級DC/DC模塊之間，使第一級DC/DC模塊和第二級DC/DC模塊連通或斷開； 可充放電裝置供電開關(guān)，其設(shè)于可充放電裝置和第二級DC/DC模塊之間，使可充放電裝置和第二級DC/DC模塊連通或斷開；以及 負載開關(guān)，其設(shè)于第二級DC/DC模塊和負載之間，使第二級DC/DC模塊和負載連通或斷開。
4.如權(quán)利要求1所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述可充放電裝置包括鋰電池。
5.如權(quán)利要求3所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述負載開關(guān)通過控制所述第二級DC/DC模塊的運行控制端實現(xiàn)第二級DC/DC模塊和負載連通或斷開。
6.如權(quán)利要求3所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)取電供電開關(guān)和所述可充放電裝置供電開關(guān)均包括一二極管，該二極管的負極連接到所述第二級DC/DC模塊的輸入端。
7.如權(quán)利要求3所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述充電開關(guān)、感應(yīng)取電供電開關(guān)以及可充放電裝置供電開關(guān)均包括一個或多個MOS管以及一個三極管，其中所述MOS管的柵極均與所述三極管的集電極相連。
8.如權(quán)利要求3所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)取電供電開關(guān)包括: 第一二極管(D9)，其負極連接到所述第二級DC/DC模塊的輸入端； 第一三極管(Q3)，其發(fā)射極接地，其基極通過一第一電阻(R9)接控制器相應(yīng)控制端；第一 MOS管(Ql)和第二 MOS管(Q2)，其漏極均連接到所述第一二極管(D9)的正極，其源極均連接到直流電源正極，其柵極均連接到所述第一三極管(Q3)的集電極，其柵極還均通過一第二電阻(R7)與直流電源正極連接。
9.如權(quán)利要求3所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述可充放電裝置供電開關(guān)包括: 第二二極管(D13)，其負極連接到所述第二級DC/DC模塊的輸入端； 第二三極管(Q15)，其發(fā)射極接地，其基極通過一第三電阻(R25)接控制器相應(yīng)控制端，該控制端通過一第四電阻(R23)接地； 第三MOS管(Ql)和第四MOS管(Q2)，其漏極均連接到所述第二二極管(D13)的正極，其源極均連接到可充放電裝置正極，其柵極均連接到所述第二三極管(Q15)的集電極，其柵極還均通過一第五電阻(R24)與可充放電裝置正極連接； 所述可充放電裝置正極通過串聯(lián)的第六電阻(R21)和第七電阻(R22)接地，所述第七電阻(R22)兩端并聯(lián)一第一電容(C12)，所述第六電阻(R21)和第七電阻(R22)之間的連接點為所述可充放電裝置的電壓檢測點。
10.如權(quán)利要求3所述的無死區(qū)感應(yīng)取電電源系統(tǒng)，其特征在于，所述充電開關(guān)包括: 第三二極管(D12)，其負極連接到可充放電裝置正極； 第三三極管(Q9)，其發(fā)射極接地，其基極通過一第八電阻(R16)接控制器相應(yīng)控制端，該控制端通過一第九電阻(R30)接地； 第五MOS管(Q7)和第六MOS管(Q8)，其漏極均連接到所述第三二極管(D12)的正極，其源極均連接到直流電源正極，同時其源極與第四二極管(DlO)正極連接并通過同向串聯(lián)的第四二極管(DlO)、第五二極管(Dll)及第十電阻(R18)與所述第三二極管(D12)的正極相連，其柵極均連接到所述第三三極管(Q9)的集電極，其柵極還均通過一第十一電阻(R17)與直流電源正極連接； 所述可充放電裝置正極通過串聯(lián)的第六電阻(R21)和第七電阻(R22)接地，所述第七電阻(R22)兩端并聯(lián)一第一電容(C12)，所述第六電阻(R21)和第七電阻(R22)之間的連接點為所述可充放電裝置的電壓檢測點。
【文檔編號】H02J17/00GK203967814SQ201420419252
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】刁慕檁 申請人:上海載物能源科技有限公司