CN104810931A - 一种功率跟踪的感应取电装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种功率跟踪的感应取电装置及其方法，由铁芯、取能线圈、可调变压器、整流稳压模块、功率取样电路和负载匹配反馈控制电路组成感应取电装置，铁芯上的取能线圈连接可调变压器的初级线圈，可调变压器的次级线圈有若干个抽头，抽头的调节通过连接的负载匹配反馈控制电路调节，调节后的可调变压器输出端子连接整流稳压模块，经整流稳压后输送给负载，整流稳压模块与负载之间有功率取样电路，功率取样信号传送到负载匹配反馈控制电路，负载匹配反馈控制电路控制可调变压器次级线圈的匝数调节进行功率跟踪，实现负载等效阻抗与取电线圈的内阻匹配相等，实现功率跟踪，使输出功率最大化。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种通过在感应取电线圈后加自动调节的负载匹配装置，使得取电效率最大化的一种功率跟踪方法。
背景技术
随着输电线路在线监测技术的发展与应用，越来越多的监测设备需要安装在输电导线上。由于设备工作在野外，电源问题成为一大难题，目前采用的供电方式主要有电池供电、太阳能供电、激光传能和感应取电等等。图1为现有感应取电装置的结构示意图，由铁芯1、取能线圈3、保护模块4、整流稳压模块5、负载6组成，输电导线2从铁芯内穿过；由于输电导线的电流变化具有不确定性，现有感应取电装置在小电流情况下不能保持所需功率输出，而在输电线路上电流不同的情况下，取电线圈3的内阻是不会改变的，由最大功率传输理论可知，只有外接负载的等效阻抗恰恰好等于取能线圈内阻的情况下，取能效率才能达到最优，而在实际工程使用中，实际负载功率是变化的，也就是说负载的阻抗是变化的，目前没有改变负载匹配实现功率跟踪的感应取电的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现负载匹配功率跟踪的感应取电装置及其方法，通过调节负载等效阻抗与取电线圈的内阻匹配相等，达到取能效率最大化。
本发明采用的技术方案为：一种功率跟踪的感应取电装置，由铁芯、取能线圈、可调变压器、整流稳压模块、功率取样电路和负载匹配反馈控制电路组成，其特征在于：铁芯上的取能线圈连接可调变压器的初级线圈，可调变压器的次级线圈有若干个抽头，抽头的调节通过连接的负载匹配反馈控制电路调节，调节后的可调变压器输出端子连接整流稳压模块，经整流稳压后输送给负载，整流稳压模块与负载之间有功率取样电路，功率取样信号传送到负载匹配反馈控制电路，负载匹配反馈控制电路控制可调变压器次级线圈的匝数调节进行功率跟踪，实现负载等效阻抗与取电线圈的内阻匹配相等。
根据以上所述的一种功率跟踪的感应取电装置，其特征在于：所述的功率取样电路由电流检测模块、电压检测模块、ADC模数转换器组成，ADC模数转换器将检测的电流、电压模拟信号转换成数字功率信号传送给负载匹配反馈控制电路。
根据以上所述的一种功率跟踪的感应取电装置，其特征在于：所述的负载匹配反馈控制电路由MCU单片微型计算机和开关阵列组成，MCU通过算法控制开关阵列来使可调变压器的不同的输出抽头接入整流稳压模块，由此实现功率跟踪，使输出功率最大化 。
根据以上所述的一种功率跟踪的感应取电装置，其特征在于：所述的可调变压器为电动伺服调压器，负载匹配反馈控制电路由MCU单片微型计算机和功率驱动电路组成，由MCU单片微型计算机控制功率驱动电路使电动伺服调压器的调压伺服电机正反转，达到精确调压之目的。
一种功率跟踪的感应取电方法，其特征在于：根据以上所述的由铁芯、取能线圈、可调变压器、整流稳压模块、功率取样电路和负载匹配反馈控制电路组成的功率跟踪的感应取电装置，其功率跟踪的感应取电方法是：将铁芯套在输电导线上，铁芯上的取能线圈连接可调变压器的初级线圈，可调变压器的次级线圈有若干个抽头，抽头的调节通过连接的负载匹配反馈控制电路调节，调节后的可调变压器输出端子连接整流稳压模块，经整流稳压后输送给负载，整流稳压模块与负载之间有功率取样电路，功率取样电路由电流检测模块、电压检测模块、ADC模数转换器组成，ADC模数转换器将检测的电流、电压模拟信号转换成数字功率信号传送给负载匹配反馈控制电路；负载匹配反馈控制电路由MCU单片微型计算机和开关阵列组成， MCU单片微型计算机根据数字功率信号控制开关阵列增加或减少可调变压器次级线圈的匝数，使不同的输出电压送入整流稳压模块，根据最大功率定理，变压器的输出功率仅存在一个最大值，因此，由二分法来作为调节算法：首先，使可调变压器输出电压增加一个△U，检测负载功率，若负载功率增加，则继续增大△U，直到检测负载功率最大；若负载功率减小，则减小△U，直到检测负载功率增至最大，由此实现功率跟踪，使输出功率最大化 。
根据以上所述的一种功率跟踪的感应取电方法，其特征在于：所述的可调变压器为电动伺服调压器，负载匹配反馈控制电路由MCU单片微型计算机和功率驱动电路组成，由MCU单片微型计算机控制功率驱动电路使电动伺服调压器的调压伺服电机正反转，达到精确调压之目的。
与现有技术相比本发明的有益效果是：本发明克服了原有的感应取电技术由于负载变换的原因导致取能效率低的缺点，使得感应取电具有一定的自适应性，在不同电流不同负载下，都能达到最大的取能效率，可在输电线路电流较小时能仍能提供较大取电效率。
附图说明
图1为现有感应取电装置的结构示意图；
图2为本发明功率跟踪的感应取电装置实施例的示意图。
图符说明：1. 铁芯；2. 输电导线；3. 取能线圈；4. 保护模块；5.整流稳压模块；6. 负载；7. 可调变压器；8. 功率取样电路；9. 流检测模块；10. 电压检测模块；11. ADC模数转换器；12. 负载匹配反馈控制电路；13. MCU单片微型计算机；14. 开关阵列。
具体实施方式
图2为本发明功率跟踪的感应取电装置实施例的示意图；一种功率跟踪的感应取电装置，由铁芯1、取能线圈3、可调变压器7、整流稳压模块5、功率取样电路8和负载匹配反馈控制电路12组成，其特征在于：铁芯1上的取能线圈3连接可调变压器7的初级线圈，可调变压器7的次级线圈有若干个抽头，抽头的调节通过连接的负载匹配反馈控制电路12调节，调节后的可调变压器输出端子连接整流稳压模块5，经整流稳压后输送给负载6，整流稳压模块5与负载6之间有功率取样电路8，功率取样信号传送到负载匹配反馈控制电路12，负载匹配反馈控制电路12控制可调变压器7次级线圈的匝数调节进行功率跟踪，实现负载等效阻抗与取电线圈的内阻匹配相等。
根据以上所述的一种功率跟踪的感应取电装置，其特征在于：所述的功率取样电路8由电流检测模块9、电压检测模块10、ADC模数转换器11组成，ADC模数转换器11将检测的电流、电压模拟信号转换成数字功率信号传送给负载匹配反馈控制电路12。
根据以上所述的一种功率跟踪的感应取电装置，其特征在于：所述的负载匹配反馈控制电路12由MCU单片微型计算机13和开关阵列14组成，MCU通过算法控制开关阵列来使可调变压器的不同的输出抽头接入整流稳压模块5，由此实现功率跟踪，使输出功率最大化 。
根据以上所述的一种功率跟踪的感应取电装置，所述的可调变压器改为电动伺服调压器，负载匹配反馈控制电路12由MCU单片微型计算机和功率驱动电路组成，由MCU单片微型计算机控制功率驱动电路使电动伺服调压器的调压伺服电机正反转，达到精确调压之目的。
一种功率跟踪的感应取电方法，其特征在于：根据以上所述的由铁芯1、取能线圈3、可调变压器7、整流稳压模块5、功率取样电路8和负载匹配反馈控制电路12组成的功率跟踪的感应取电装置，其功率跟踪的感应取电方法是：将铁芯套在输电导线2上，铁芯1上的取能线圈3连接可调变压器7的初级线圈，可调变压器7的次级线圈有若干个抽头，抽头的调节通过连接的负载匹配反馈控制电路12调节，调节后的可调变压器输出端子连接整流稳压模块5，经整流稳压后输送给负载6，整流稳压模块5与负载6之间有功率取样电路8，功率取样电路8由电流检测模块9、电压检测模块10、ADC模数转换器11组成，ADC模数转换器11将检测的电流、电压模拟信号转换成数字功率信号传送给负载匹配反馈控制电路12；负载匹配反馈控制电路12由MCU单片微型计算机13和开关阵列14组成，MCU单片微型计算机13根据数字功率信号控制开关阵列增加或减少可调变压器次级线圈的匝数，使不同的输出电压送入整流稳压模块5，根据最大功率定理，变压器的输出功率仅存在一个最大值，因此，由二分法来作为调节算法：首先，使可调变压器7输出电压增加一个△U，检测负载功率，若负载功率增加，则继续增大△U，直到检测负载功率最大；若负载功率减小，则减小△U，直到检测负载功率增至最大，由此实现功率跟踪使输出功率最大化 。
根据以上所述的一种功率跟踪的感应取电方法，所述的可调变压器改为电动伺服调压器，负载匹配反馈控制电路12由MCU单片微型计算机和功率驱动电路组成，由MCU单片微型计算机控制功率驱动电路使电动伺服调压器的调压伺服电机正反转，达到精确调压之目的。
本发明克服了原有的感应取电技术由于负载变换的原因导致取能效率低的缺点，使得感应取电具有一定的自适应性，在不同电流不同负载下，都能达到最大的取能效率。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1. 一种功率跟踪的感应取电装置，由铁芯、取能线圈、可调变压器、整流稳压模块、功率取样电路和负载匹配反馈控制电路组成，其特征在于：铁芯上的取能线圈连接可调变压器的初级线圈，可调变压器的次级线圈有若干个抽头，抽头的调节通过连接的负载匹配反馈控制电路调节，调节后的可调变压器输出端子连接整流稳压模块，经整流稳压后输送给负载，整流稳压模块与负载之间有功率取样电路，功率取样信号传送到负载匹配反馈控制电路，负载匹配反馈控制电路控制可调变压器次级线圈的匝数调节进行功率跟踪，实现负载等效阻抗与取电线圈的内阻匹配相等。
2.根据权利要求1所述的一种功率跟踪的感应取电装置，其特征在于：所述的功率取样电路由电流检测模块、电压检测模块、ADC模数转换器组成，ADC模数转换器将检测的电流、电压模拟信号转换成数字功率信号传送给负载匹配反馈控制电路。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种功率跟踪的感应取电装置，其特征在于：所述的负载匹配反馈控制电路由MCU单片微型计算机和开关阵列组成，MCU通过算法控制开关阵列来使可调变压器的不同的输出抽头接入整流稳压模块，由此实现功率跟踪，使输出功率最大化 。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种功率跟踪的感应取电装置，其特征在于：所述的可调变压器为电动伺服调压器，负载匹配反馈控制电路由MCU单片微型计算机和功率驱动电路组成，由MCU单片微型计算机控制功率驱动电路使电动伺服调压器的调压伺服电机正反转，达到精确调压之目的。
5.一种功率跟踪的感应取电方法，其特征在于：由铁芯、取能线圈、可调变压器、整流稳压模块、功率取样电路和负载匹配反馈控制电路组成功率跟踪的感应取电装置，其功率跟踪的感应取电方法是：将铁芯套在输电导线上，铁芯上的取能线圈连接可调变压器的初级线圈，可调变压器的次级线圈有若干个抽头，抽头的调节通过连接的负载匹配反馈控制电路调节，调节后的可调变压器输出端子连接整流稳压模块，经整流稳压后输送给负载，整流稳压模块与负载之间有功率取样电路，功率取样电路由电流检测模块、电压检测模块、ADC模数转换器组成，ADC模数转换器将检测的电流、电压模拟信号转换成数字功率信号传送给负载匹配反馈控制电路；负载匹配反馈控制电路由MCU单片微型计算机和开关阵列组成， MCU单片微型计算机根据数字功率信号控制开关阵列增加或减少可调变压器次级线圈的匝数，使不同的输出电压送入整流稳压模块，根据最大功率定理，变压器的输出功率仅存在一个最大值，因此，由二分法来作为调节算法：首先，使可调变压器输出电压增加一个△U，检测负载功率，若负载功率增加，则继续增大△U，直到检测负载功率最大；若负载功率减小，则减小△U，直到检测负载功率增至最大，由此实现功率跟踪，使输出功率最大化 。
6.根据权利要求5所述的一种功率跟踪的感应取电方法，其特征在于：所述的可调变压器为电动伺服调压器，负载匹配反馈控制电路由MCU单片微型计算机和功率驱动电路组成，由MCU单片微型计算机控制功率驱动电路使电动伺服调压器的调压伺服电机正反转，达到精确调压之目的。
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