配電網(wǎng)智能設備取能電源設計.pdf

1、目前，我國正在推進智能電網(wǎng)的規(guī)劃實施。隨著智能電網(wǎng)的不斷建設，為保證線路實時的監(jiān)測、控制，智能設備的應用也越來越多。目前的智能設備多以電池供電的方式解決能量供應問題，而電池的壽命有限、功率不高且更換不便，因此本文為了解決電池供電的局限性，提出從現(xiàn)場獲取能量供設備用電的方案。該裝置考慮線路電流的波動性，分三種模式運行，針對不同的電流采取不同的取能方式。當線路電流在20-800A時采用電流互感器(CT)取能的方式獲取能量;當電流過大主線圈感

2、應的電壓較大時投入補償線圈，抵消一部分的能量;當線路電流較小時，采用耦合諧振的方式實現(xiàn)能量的無線發(fā)射，保證此時的正常供能。
　　CT取能部分最重要的是鐵芯的設計，首先根據(jù)設計的功率要求，通過一系列的理論分析、推導計算鐵芯的截面積，磁隙大小，內(nèi)、外徑大小，磁路長度，等效導磁率等參數(shù)。同時選取鐵芯的材料，對鐵芯的形狀進行討論。然后搭建不同的電路模塊，包括前端沖擊保護模塊、整流濾波電路、電壓轉換電路。最后，利用Saber軟件進行仿真，在

3、一次側電流為20-800A時，主線圈能夠獲得穩(wěn)定的電壓，次級電壓在正常范圍內(nèi)。最終，仿真實驗驗證了鐵芯材料、形狀及設計參數(shù)的正確性和方案的可行性。另外，考慮到雷擊或短路時電流值會很大，為保證裝置的正常工作及安全性，采用穩(wěn)壓二極管確定補償線圈的投入點，當主線圈感應出的電壓大于17.2V時穩(wěn)壓二極管反向擊穿且電壓保持不變，這樣將補償線圈投入其中，其產(chǎn)生的磁通抵消一部分的主磁通，防止過大電壓的出現(xiàn)。
　　無線取能電路的設計是考慮線路電流

4、過小時CT取能不能實現(xiàn)能量供應而設計的。該部分通過電壓檢測模塊檢測主線圈獲得的電壓，當該電壓小于3.3V時投入無線方式供能。該部分經(jīng)過PWM控制芯片和驅(qū)動芯片實現(xiàn)半橋逆變，產(chǎn)生高頻的耦合諧振，實現(xiàn)能量的無線發(fā)射。接收線圈部分設計整流濾波及電源轉換電路，最終獲得能給負載供電的電壓。
　　本設計充分考慮了線路中電流的波動性，創(chuàng)造性的分三種模式在不同的電流范圍時以不同的方式實現(xiàn)能量的供應，裝置的切換簡單易行，整體電路清晰明了。最終設計的