CN109391046A - 基于浪涌保护器的无线供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于浪涌保护器的无线供电装置，涉及电力防护设备领域，包括：浪涌保护器以及集成在浪涌保护器中的无线供电发射器；无线供电发射器具体包括：电力转换装置、频率产生装置、功率放大器、控制器、VI传感器、切换开关和发射耦合线圈。本发明解决了浪涌保护器监测终端(防雷器监测终端)的无线供电问题，防止监测终端被浪涌电流破坏。

Description

基于浪涌保护器的无线供电装置
技术领域
本发明涉及电力防护设备领域，具体而言，涉及一种基于浪涌保护器的无线供电装置。
背景技术
传统的浪涌保护器监测终端首先需要电能供应，供电端与动力电源或市电直接连接，这样会产生如下的问题：当线路遭遇不可逆损害后(例如，雷击、强浪涌冲击)传统的浪涌保护器监测终端会有大概率损坏，则无法起到联网推送等预警报警功能。
因此，如何设计一种能够为浪涌保护器监测终端提供电能的装置以避免浪涌保护器中的强浪涌电流破坏浪涌保护器监测终端成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，公开了一种基于浪涌保护器的无线供电装置，该装置集成在浪涌保护器中且不会把浪涌保护器中的浪涌电流引至外挂的监测终端。
本发明是通过以下技术方案予以实现：一种基于浪涌保护器的无线供电装置，包括：浪涌保护器以及集成在浪涌保护器中的无线供电发射器；无线供电发射器具体包括：电力转换装置、频率产生装置、功率放大器、控制器、VI传感器、切换开关和发射耦合线圈；浪涌保护器接入电网；电力转换装置的输入端通过浪涌保护器接入电网，电力转换装置的输出端连接频率产生装置的输入端以及控制器；频率产生装置的输出端连接功率放大器的输入端；功率放大器的输出端连接发射耦合线圈；VI传感器的输入端连接发射耦合线圈，VI传感器的输出端连接控制器；切换开关连接在频率产生装置和控制器之间；控制器对是否开始供电产生决策并给出控制命令。
在该技术方案中，电网为动力电/市电，浪涌保护器一端接地，功率放大器是具有选频特性的高频功率放大器，用来将频率产生装置产生的高频电磁振荡信号的振幅放大，也同时提高辐射能量。发射耦合线圈与接收耦合振荡装置(设置在受电端)相对应，工作时与接收耦合振荡装置保持中心对齐且平行，用于将电磁场能传递给接收端。考虑到供电效率和漏磁损耗问题的情况下，保证供电功率的最大值大于浪涌保护器监测终端的平均功率2倍以上，同时兼具传统浪涌保护器的功能。
根据本发明提供的基于浪涌保护器的无线供电装置，优选地，电力转换装置输出5V的恒压直流电。
根据本发明提供的基于浪涌保护器的无线供电装置，优选地，切换开关接收控制器的控制信号，其执行端对频率产生装置操作，以控制高频电磁振荡的有无。
根据本发明提供的基于浪涌保护器的无线供电装置，优选地，频率产生装置包括多谐振荡器。
根据本发明提供的基于浪涌保护器的无线供电装置，优选地，浪涌保护器为氧化锌浪涌保护器。
本发明取得的有益效果至少包括：既有传统氧化锌浪涌保护器功能，又可以适配具有无线受电功能的监测终端，通过浪涌保护器进行供电并实时保护受电端后级器件的安全，不至被强大的电力浪涌(例如，雷电流)击毁。通过无线输电的方式给受电端供电，一定程度上起到了电源隔离的作用，发射端受到不可抗力损坏时，能最大限度的保证后端设备(受电端)完好，进而保持后端设备的有效性。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的基于浪涌保护器的无线供电装置的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
无线充电原理：利用电磁感应原理进行充电或供电，类似于变压器，在发送和接收端各自有一个线圈，发送端线圈连接有线电线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发射端的电磁信号从而产生电流给用电设备。在此，即说明无线充电技术的实施需要两个装置：RX(接收装置，就是需要充电的产品)，TX(发射装置，供电端)。
现有技术方案：①简单型低功耗电磁感应无线充电，由于所需功耗低，所以充电效率就不是优先级，采用小电流长时间充电；②智能设备大电流无线充电，由于电流较大所以充电效率要优先考虑，但即使是80％以上的充电效率还是可能出现较为严重的发热现象，同时功率的提高也会带来辐射的增大，这种方案往往还要有严格的闭环温感控制器来保证不会温度升的过高而发生意外。
无线充电的方法在实验阶段有开发出很多方法，但目前唯一有机会量产商品化为线圈感应式。线圈感应式的原理很简单，是百年前就被发现的物理现象，但过去长久以来这样的线圈感应只运用在绕线式的变压器中。早起就有人发现将绕线式的变压器的将“E”型铁芯绕线后对向紧贴后接上市电就可以感应传电，但距离略微分开后感应效果就小时，这是因为在市电50Hz下，电磁波传递会随着距离增加能量快速衰退。在现今的应用中，由于装置本身需要有外壳包装，发射端加上接收端的外壳厚度至少从3mm起算，早期电动牙刷产品开发时就发现当距离拉开后需要将线圈上的操作频率提高才能让电力能传送的更远；在电磁波中有一个特性，就是频率越高的电磁波可以传送比较长的距离后能量衰减较低。后来RFID应用开始发展，主要就规划的三个频段LF低频(125～135kHz、HF高频(13.56MHz)、UHF超高频(860～960MHz)可以使用，而这些频段也造就了目前无线电力系统在设计之初频率采用的参考点。早在10年前电动牙刷的无线充电就已经上市，当时的传送功率小、充电时间长，在现在的智能装置的耗电状况来看，当时的充电能量就不敷使用所以10年来还无法实用化。但这几年来发展出新的技术可用较高的“共振”接收效率运作方式，由于这个技术较新所以各界的说法很多，但是有一个很重要的特性，就是接收线圈上都会有配置电容来构成一个具有频率特性的接收天线，在特定的频率下可以得到较大的功率转移。这部分就跟早期的电磁感应不同，当距离拉开后依然可以得到良好的电力传动效果。
基于上述无线充电原理，本发明公开的基于浪涌保护器的无线供电装置包括：浪涌保护器以及集成在浪涌保护器中的无线供电发射器；无线供电发射器具体包括：电力转换装置、频率产生装置、功率放大器、控制器、VI传感器、切换开关和发射耦合线圈；浪涌保护器接入电网；电力转换装置的输入端通过浪涌保护器接入电网，电力转换装置的输出端连接频率产生装置的输入端以及控制器；频率产生装置的输出端连接功率放大器的输入端；功率放大器的输出端连接发射耦合线圈；VI传感器的输入端连接发射耦合线圈，VI传感器的输出端连接控制器；切换开关连接在频率产生装置和控制器之间；控制器对是否开始供电产生决策并给出控制命令。
根据上述实施例，优选地，电力转换装置输出5V的恒压直流电。
根据上述实施例，优选地，切换开关接收控制器的控制信号，其执行端对频率产生装置操作，以控制高频电磁振荡的有无。
根据上述实施例，优选地，频率产生装置包括多谐振荡器。
根据上述实施例，优选地，浪涌保护器为氧化锌浪涌保护器。
具体地，如图1所示，本发明涉及到的各个组件包括：
动力电/市电：动力电指的是三相四线或三相三线，它们都有三根相线，四线的比三线的多的一根是零线。相线和相线间的电压是380V，相线和零线间的电压是220V。市电指的是一般家庭使用的交流电，两根线，火线和零线，电压为220V。
PE：配电箱内地排、地线。
动力电/市电转换装置：将动力电或市电经过电子电路计数转换为5V恒压的直流电，供后续电路使用。
频率产生装置：由电子电路(例如多谐振荡器)产生高频电磁振荡信号。
功率放大器：这里是具有选频特性的高频功率放大器，用来将频率产生装置产生的高频电磁振荡信号的振幅放大，也同时提高辐射能量。
发射耦合线圈：与接收耦合振荡装置相对应，工作时与接收耦合振荡装置保持中心对齐且平行，用于将电磁场能传递给接收端。
切换开关：由TX控制器给与控制信号，执行端对频率产生装置操作，用来控制高频电磁振荡的有无。
VI传感器：输入端同样连接在发射耦合线圈，当接收装置就位时通过发射耦合线圈产生感应信号，对TX控制器应答。
TX控制器：对是否应该开启发射供电功能产生决策，进而给出切换开关控制命令。
浪涌保护器：由氧化锌构成，对来自电网中的电力浪涌冲击进行末端保护，通过PE泄放多余电能。
本发明公开的基于浪涌保护器的无线供电装置，既有传统氧化锌浪涌保护器功能，又可以适配具有无线受电功能的监测终端，通过浪涌保护器进行供电并实时保护受电端后级器件的安全，不至被强大的电力浪涌(例如，雷电流)击毁。通过无线输电的方式给受电端供电，一定程度上起到了电源隔离的作用，发射端受到不可抗力损坏时，能最大限度的保证后端设备(受电端)完好，进而保持后端设备的有效性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于浪涌保护器的无线供电装置，其特征在于，包括：浪涌保护器以及集成在所述浪涌保护器中的无线供电发射器；所述无线供电发射器具体包括：电力转换装置、频率产生装置、功率放大器、控制器、VI传感器、切换开关和发射耦合线圈；
所述浪涌保护器接入电网；
所述电力转换装置的输入端通过所述浪涌保护器接入电网，所述电力转换装置的输出端连接所述频率产生装置的输入端以及所述控制器；
所述频率产生装置的输出端连接所述功率放大器的输入端；
所述功率放大器的输出端连接所述发射耦合线圈；
所述VI传感器的输入端连接所述发射耦合线圈，所述VI传感器的输出端连接所述控制器；
所述切换开关连接在所述频率产生装置和所述控制器之间；
所述控制器对是否开始供电产生决策并给出控制命令。
2.根据权利要求1所述的基于浪涌保护器的无线供电装置，其特征在于，所述电力转换装置输出5V的恒压直流电。
3.根据权利要求1所述的基于浪涌保护器的无线供电装置，其特征在于，所述切换开关接收所述控制器的控制信号，其执行端对所述频率产生装置操作，以控制高频电磁振荡的有无。
4.根据权利要求1所述的基于浪涌保护器的无线供电装置，其特征在于，所述频率产生装置包括多谐振荡器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于浪涌保护器的无线供电装置，其特征在于，所述浪涌保护器为氧化锌浪涌保护器。
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