配電網(wǎng)智能設(shè)備取能電源設(shè)計(jì).pdf

1、目前，我國正在推進(jìn)智能電網(wǎng)的規(guī)劃實(shí)施。隨著智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)，為保證線路實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、控制，智能設(shè)備的應(yīng)用也越來越多。目前的智能設(shè)備多以電池供電的方式解決能量供應(yīng)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(chǎng)獲取能量供設(shè)備用電的方案。該裝置考慮線路電流的波動(dòng)性，分三種模式運(yùn)行，針對(duì)不同的電流采取不同的取能方式。當(dāng)線路電流在20-800A時(shí)采用電流互感器(CT)取能的方式獲取能量;當(dāng)電流過大主線圈感

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

3、一次側(cè)電流為20-800A時(shí)，主線圈能夠獲得穩(wěn)定的電壓，次級(jí)電壓在正常范圍內(nèi)。最終，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了鐵芯材料、形狀及設(shè)計(jì)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(shí)電流值會(huì)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(bǔ)償線圈的投入點(diǎn)，當(dāng)主線圈感應(yīng)出的電壓大于17.2V時(shí)穩(wěn)壓二極管反向擊穿且電壓保持不變，這樣將補(bǔ)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(shè)計(jì)是考慮線路電流

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