CN115528791B - 感应取能回路的自适应取放能方法、系统及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电力系统技术领域，具体公开了一种感应取能回路的自适应取放能方法、系统及装置，所述方法包括：获取感应取能回路的储能电容的实时电压；确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小；在所述感应取能回路的取能输入电压大于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路进行能量泄放；在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路为工作负载供电。本公开提高了感应取能回路的安全性和稳定性。

Description

感应取能回路的自适应取放能方法、系统及装置
技术领域
本公开涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种感应取能回路的自适应取放能方法、系统及装置。
背景技术
随着我国电网的快速发展，通过广泛部署传感器，可实现输电线路全景实时监测及高效运行调度。目前大部分传感器的取能方式采用光伏供电，该方法虽然输出功率高，但存在体积大、恶劣天气下无法长时间稳定供电等缺点。由于感应取能方法具备体积小、绝缘性好、便于安装与维护等优点，已逐渐成为导线上传感器取能的主要方式。感应取能的基本原理是通过电流互感器（Current transformer，简称CT）的感应取能线圈和磁芯将交流导线周围的交变磁场转换为电流，经整流滤波后给传感器工作负载供电。
但是，导线电流取决于电缆所处电网的负荷情况，因此导线电流很不稳定，使得电流互感器面临如何动态调节取能泄放以及输出功率不足等问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种感应取能回路的自适应取放能方法、系统及装置。
第一方面，本公开提供了一种感应取能回路的自适应取放能方法。所述方法包括：
获取感应取能回路的储能电容的实时电压；
确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小；
在所述感应取能回路的取能输入电压大于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路进行能量泄放；
在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路为工作负载供电。
在其中一个实施例中，所述确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，增大所述感应取能回路的泄放电压阈值；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，减小所述感应取能回路的泄放电压阈值包括：
响应于所述实时电压小于所述满电电压，确定第一电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；
响应于所述实时电压大于等于所述满电电压，确定第二电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；
其中，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
在其中一个实施例中，所述在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，所述感应取能回路为工作负载供电包括：
获取所述感应取能回路的工作负载阻抗；
根据所述工作负载阻抗，调节所述感应取能回路的输出总阻抗。
在其中一个实施例中，所述感应取能回路包括电流互感器，所述根据所述工作负载阻抗，调节所述感应取能回路的输出总阻抗包括：
计算与所述电流互感器的导纳共轭的目标导纳，根据所述目标导纳调节所述输出总阻抗。
第二方面，本公开还提供了一种感应取能回路的自适应取放能系统。所述系统包括：自适应电路、控制电路和控制器；
所述自适应电路，用于与感应取能回路的输出侧连接，所述感应取能回路的输出侧通过所述自适应电路连接工作负载和储能电容；所述自适应电路还用于确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述储能电容的实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述储能电容的实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小；
其中，所述自适应电路包括双向可控硅、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、稳压电容、第一电阻、第二电阻，所述第一瞬态抑制二极管和所述第一电阻串联后并联在所述感应取能回路的输出端，所述稳压电容并联在所述第一电阻两端，所述第二电阻与所述第二瞬态抑制二极管串联后并联在所述稳压电容两端，所述第一瞬态抑制二极管通过所述第二电阻连接所述双向可控硅的第三引脚，所述双向可控硅的第二引脚连接所述感应取能回路输出端的高压端，所述双向可控硅的第三引脚和第一引脚连接所述控制电路；
所述控制电路，用于调节所述双向可控硅的第三引脚和第一引脚之间的导通电压；
所述控制器，用于指示所述控制电路调节所述双向可控硅的第三引脚和第一引脚之间的导通电压。
在其中一个实施例中，所述控制电路包括：光耦元件、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、场效应管；
所述光耦元件输入侧的第一引脚通过所述第三电阻接入高电平，所述光耦元件输入侧的第二引脚连接所述控制器，所述光耦元件输出侧的第三引脚通过所述第四电阻连接所述双向可控硅的第三引脚，所述光耦元件输出侧的第四引脚通过所述第五电阻连接所述双向可控硅的第一引脚；
所述场效应管的漏极接入所述光耦元件输入侧的第二引脚与所述控制器之间，所述场效应管的栅极通过所述第六电阻接地，所述场效应管的源极接地。
在其中一个实施例中，所述系统还包括功率调节电路，所述功率调节电路包括可调电阻和可调电容；
所述可调电阻并联在所述感应取能回路输出端，所述可调电容并联在所述感应取能回路输出端，所述控制器分别与所述可调电阻和所述可调电容连接，所述控制器用于调节所述可调电阻和所述可调电容的大小。
在其中一个实施例中，所述系统还包括保护电路，所述保护电路连接在所述感应取能回路的输出端，所述自适应电路通过所述保护电路接入所述感应取能回路的输出端；
所述保护电路包括气体放电管、瞬态电流抑制电感器、第三瞬态抑制二极管，所述气体放电管并联在所述感应取能回路输出端，所述气体放电管的输入端还连接所述瞬态电流抑制电感器的输入端，所述瞬态电流抑制电感器与所述第三瞬态抑制二极管串联，所述第三瞬态抑制二极管的输出端与所述气体放电管的输出端连接。
第三方面，本公开还提供了一种感应取能回路的自适应取放能装置。所述装置包括：
数据采集模块，用于获取感应取能回路的储能电容的实时电压；
能量泄放阈值模块，用于确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小；
泄能模块，用于在所述感应取能回路的取能输入电压大于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路进行能量泄放；
供电模块，用于在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路为工作负载供电。
在其中一个实施例中，所述能量泄放阈值模块包括：
第一电压阈值单元，用于响应于所述实时电压小于所述满电电压，确定第一电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；
第二电压阈值单元，用于响应于所述实时电压大于等于所述满电电压，确定第二电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；
其中，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
在其中一个实施例中，所述供电模块包括：
工作阻抗单元，用于获取所述感应取能回路的工作负载阻抗；
输出总阻抗单元，用于根据所述工作负载阻抗，调节所述感应取能回路的输出总阻抗。
在其中一个实施例中，所述感应取能回路包括电流互感器，所述工作阻抗单元还用于计算与所述电流互感器的导纳共轭的目标导纳，根据所述目标导纳调节所述输出总阻抗。
第四方面，本公开还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述感应取能回路的自适应取放能方法的步骤。
第五方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述感应取能回路的自适应取放能方法的步骤。
上述感应取能回路的自适应取放能方法、系统、装置、计算机设备及存储介质，至少包括以下有益效果：
本公开根据储能电容的实时电压，进而确定第一电压阈值或第二电压阈值作为泄放电压阈值，具体在储能电容的实时电压小于满电电压的情况下，即储能电容未充满，感应取能回路的取能输出未超过工作负载所需，此时控制器控制第一电压阈值作为泄放电压阈值，相当于增大了泄放电压阈值，可以使得感应取能回路获取更多能量为储能电容充电，使得储能电容可以在感应取能回路能量泄放时为工作负载供电。在储能电容的实时电压大于等于满电电压的情况下，即储能电容充满，感应取能回路的取能输出已经超过工作负载所需，此时控制器控制第二电压阈值作为泄放电压阈值，相当于降低了泄放电压阈值，可以使得感应取能回路可以在较低的供电端输出电压时进行能量泄放，防止感应取能回路电流过大、工作负载过载，从而达到感应取能回路自适应取能泄放和自动保护的目的，大大提高了感应取能回路的安全性和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中感应取能回路的自适应取放能方法的应用环境图；
图2为一个实施例中感应取能回路的自适应取放能方法的流程示意图；
图3为一个实施例中调节感应取能回路的泄放电压阈值步骤的流程示意图；
图4为一个实施例中控制感应取能回路为工作负载供电步骤的流程示意图；
图5为一个实施例中感应取能回路的等效电路示意图；
图6为一个实施例中感应取能回路的自适应取放能系统的电路图；
图7为另一个实施例中感应取能回路的自适应取放能系统的电路图；
图8为又一个实施例中感应取能回路的自适应取放能系统的电路图；
图9为一个实施例中采用感应取能回路的自适应取放能系统的流程示意图；
图10为一个实施例中感应取能回路的自适应取放能装置的结构框图；
图11为一个实施例中能量泄放阈值模块的结构框图；
图12为一个实施例中供电模块的结构框图；
图13为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。例如若使用到第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
本申请实施例提供的感应取能回路的自适应取放能方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，控制器120用于控制感应取能回路110进行取能和泄能。感应取能回路110设置在供电端，感应取能回路110的输出侧连接工作负载130和储能电容140。储能电容140可以用于存储电能以及释放电能。供电端可以是高压交变电网，感应取能回路110包括电流互感器112、整流滤波器114，电流互感器112安装在高压交变电网的导线102磁场区域内，感应取能回路110可以通过电流互感器112的线圈和磁芯将高压交变电网导线102周围的交变磁场转换为电流，并经过整流滤波器114之后为工作负载130供电。
控制器120还可以通过网络与服务器104进行通信。工作负载130可以包括用于检测高压交变电网导线102电流电压实时状态的传感器，控制器120可以将传感器的实时数据传输至服务器104。数据存储系统可以存储服务器接收到的和需要处理的数据。数据存储系统可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在本公开的一些实施例中，如图2所示，提供了一种感应取能回路的自适应取放能方法，以该方法应用于图1中的控制器为例进行说明，包括以下步骤：
步骤210：获取感应取能回路的储能电容的实时电压。
具体地，可以通过电压传感器获取储能电容的实时电压。其中，感应取能回路可以将供电端的交变磁场转换为电能，在第一状态下，感应取能回路中电流互感器输出的电压大于等于工作负载所需要的电压，除了为工作负载供电，多余的电能将存储在储能电容中。在第二状态下，感应取能回路中电流互感器输出的电压小于工作负载所需要的电压，储能电容可以为工作负载供电。
步骤220：确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小。
具体地，储能电容在充满状态下的两端电压即为满电电压，控制器通过实时监测储能电容的实时电压并将实时电压与满电电压进行对比，根据实时电压与满电电压的大小关系调节感应取能回路的泄放电压阈值。调节泄放电压阈值可以根据实时电压动态实时调节泄放电压阈值，调节泄放电压阈值可以包括增大泄放电压阈值、减小泄放电压阈值和维持泄放电压阈值。可选地，在实时电压小于满电电压的情况下，调节感应取能回路的泄放电压阈值增大；在实时电压大于等于满电电压的情况下，调节感应取能回路的泄放电压阈值减小。
步骤230：在所述感应取能回路的取能输入电压大于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路进行能量泄放。
具体地，将取能输入电压与调节后的泄放电压阈值进行对比，调节后的泄放电压阈值可以是指实时的泄放电压阈值。感应取能回路的泄放电压阈值用于衡量感应取能回路的取能输入电压，即供电端的输出电压。响应于取能输入电压大于调节后的泄放电压阈值，控制器控制感应取能回路泄放电能，避免对感应取能回路造成冲击。感应取能回路进行能量泄放可以通过使供电端的输出端短路的方式实现。
步骤240：在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路为工作负载供电。
具体地，响应于取能输入电压小于等于调节后的泄放电压阈值，控制器控制感应取能回路正常获取电能，为工作负载供电。
上述感应取能回路的自适应取放能方法中，通过感应取能回路的储能电容的实时电压和满电电压的大小关系，对感应取能回路的泄放电压阈值进行调节，并根据取能输入电压与调节后的泄放电压阈值的大小关系控制感应取能回路进行能量泄放以及为工作负载供电，使得感应取能回路不仅可以根据泄放电压阈值进行取能泄放，避免了供电端电流波动增大对感应取能回路造成冲击，并且根据储能电容的电压状态调节泄放电压阈值，使得感应取能回路进行能量泄放时，储能电容可以为工作负载供电，提高了工作负载用电的稳定性和安全性。
在本公开的一些实施例中，如图3所示，步骤220包括：
步骤222：响应于所述实时电压小于所述满电电压，确定第一电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值。
具体地，控制器在根据储能电容实时电压和满电电压的大小，调节感应取能回路的泄放电压阈值时，响应于实时电压小于满电电压，控制器确定第一电压阈值作为感应取能回路的泄放电压阈值，第一电压阈值可以是预先设定的阈值。该情况下，取能输入电压大于第一电压阈值时，控制器控制感应取能回路泄放电能；取能输入电压小于第一电压阈值，控制器控制感应取能回路正常获取电能，为工作负载供电。需要注意的是，取能输入电压恰好为第一电压阈值时，感应取能回路可以正常取能，不会受到过大电压或过大电流的冲击。
步骤224：响应于所述实时电压大于等于所述满电电压，确定第二电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；其中，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
具体地，响应于实时电压大于等于所述满电电压，控制器确定第二电压阈值作为感应取能回路的泄放电压阈值，第二电压阈值可以是预先设定的阈值，且第一电压阈值大于第二电压阈值。该情况下，取能输入电压大于第二电压阈值时，控制器控制感应取能回路泄放电能；取能输入电压小于第二电压阈值，控制器控制感应取能回路正常获取电能，为工作负载供电。需要注意的是，取能输入电压恰好为第二电压阈值时，感应取能回路可以正常取能，不会受到过大电压或过大电流的冲击。
本实施例根据储能电容的实时电压，进而确定第一电压阈值或第二电压阈值作为泄放电压阈值，具体在储能电容的实时电压小于满电电压的情况下，即储能电容未充满，感应取能回路的取能输出未超过工作负载所需，此时控制器控制第一电压阈值作为泄放电压阈值，相当于增大了泄放电压阈值，可以使得感应取能回路获取更多能量为储能电容充电，使得储能电容可以在感应取能回路能量泄放时为工作负载供电。在储能电容的实时电压大于等于满电电压的情况下，即储能电容充满，感应取能回路的取能输出已经超过工作负载所需，此时控制器控制第二电压阈值作为泄放电压阈值，相当于降低了泄放电压阈值，可以使得感应取能回路可以在较低的供电端输出电压时进行能量泄放，防止感应取能回路电流过大、工作负载过载，从而达到感应取能回路自适应取能泄放和自动保护，大大提高了感应取能回路的安全性和稳定性。
在本公开的一些实施例中，如图4所示，步骤240包括：
步骤242：获取所述感应取能回路的工作负载阻抗。
具体地，在感应取能回路在正常取能为工作负载供电的情况下，工作负载的阻抗存在动态变化，例如传感器根据监测需求动态开断。控制器可以实时获取工作负载阻抗。
步骤244：根据所述工作负载阻抗，调节所述感应取能回路的输出总阻抗。
具体地，感应取能回路中包括电流互感器、整流滤波器以及其他电子元件或其他电子元件组成的电路等，其中电流互感器的自身内阻抗通常为恒定的。感应取能回路的输出总阻抗可以是指感应取能回路的输出端所有负载的总阻抗，感应取能回路的输出总阻抗至少包括工作负载、储能电容，还可以包括其他电子元件或其他电子元件组成的电路。
本实施例可以根据工作负载阻抗动态调节感应取能回路的输出总阻抗，由于工作负载，例如传感器并不一定是长时间工作，可以具有一定的开启条件，即根据需求进行开启，造成工作负载的电容和阻抗动态变化，使得感应取能回路的输出功率出现波动，通过对感应取能回路的输出总阻抗进行调节，例如对感应取能回路中其他电子元件或其他电子元件组成的电路进行阻抗调节，使得输出总阻抗维持稳定或者减小变化波动，提高了感应取能回路的稳定性。
在本公开的一些实施例中，步骤244包括：
计算与所述电流互感器的导纳共轭的目标导纳，根据所述目标导纳调节所述输出总阻抗。
具体地，在根据工作负载阻抗调节感应取能回路的输出总阻抗时，可以参照图5所 示的感应取能回路的等效电路示意图，其中
Figure 495683DEST_PATH_IMAGE001
为供电端电流，
Figure 830849DEST_PATH_IMAGE002
为感应取能回路输出端 电压，电流互感器等效为Zm，Zm包括Lm和Rm，Lm和Rm分别为电流互感器的励磁电感和磁芯损 耗。感应取能回路的输出总阻抗等效为ZL，ZL包括CL和RL，CL和RL分别为输出总阻抗的电容和 电阻。感应取能回路输出端电压
Figure 497454DEST_PATH_IMAGE002
和功率PL分别为：
Figure 576268DEST_PATH_IMAGE003
公式（1）
Figure 11929DEST_PATH_IMAGE004
公式（2）
由公式（1）和公式（2）可知，感应取能回路的取能输出功率与电流互感器的内阻抗和感应取能回路的输出总阻抗相关。因此，根据实时动态变化的工作负载阻抗，可以对感应取能回路的输出总阻抗进行调节（例如对感应取能回路中的其他电子元件或其他电子元件组成的电路进行调节），进而对感应取能回路输出端电压和功率进行调节。当输出总阻抗的导纳与电流互感器内阻抗的导纳共轭时（阻抗的倒数定义为导纳），输出总阻抗获得的功率最大，即：
Figure 783576DEST_PATH_IMAGE005
公式（3）
Figure 734214DEST_PATH_IMAGE006
公式（4）
因此，计算获得与电流互感器的导纳共轭的目标导纳，使得输出总阻抗的导纳等于该目标导纳动态调节输出总阻抗，即输出总阻抗恒定，工作负载动态变化，因此需要对应调节感应取能回路中的其他电子元件或其他电子元件组成的电路，满足输出总阻抗恒定，且输出总阻抗获得的功率最大。
本实施例通过实时获取的工作负载阻抗，对感应取能回路的输出总阻抗进行适应性调节，进而实现对感应取能回路输出端电压和功率进行调节的目的，即可以根据工作负载调节感应取能回路输出端电压和功率，同时使得输出总阻抗的导纳与电流互感器的导纳共轭，使得输出总阻抗的功率输出最大化，避免了感应取能回路输出端电压和功率不足造成的工作负载工作不稳定的问题。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本公开实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的感应取能回路的自适应取放能方法的感应取能回路的自适应取放能系统。该系统所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个感应取能回路的自适应取放能装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于感应取能回路的自适应取放能方法的限定，在此不再赘述。
在本公开的一些实施例中，请参照图6所示，提供了一种感应取能回路的自适应取放能系统，所述系统包括：自适应电路、控制电路和控制器。
自适应电路，用于与感应取能回路的输出侧连接，并用于调节感应取能回路的泄放电压阈值，即自适应电路可以调高或调低感应取能回路的泄放电压阈值，使得感应取能回路可以根据泄放电压阈值进行取能泄放。感应取能回路的输出侧通过自适应电路连接工作负载和储能电容，感应取能回路用于将供电端的交变磁场转换为电能，以及为工作负载供电，储能电容用于存储感应取能回路产生的电能。图中AK端为感应取能回路的输出侧，BM端为自适应电路的输出侧，BM端用于连接工作负载和储能电容。自适应电路具体用于确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述储能电容的实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述储能电容的实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小。
其中，自适应电路包括双向可控硅T1、第一瞬态抑制二极管SCR1、第二瞬态抑制二极管SCR2、稳压电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2，第一瞬态抑制二极管SCR1和第一电阻R1串联后并联在感应取能回路的输出端，稳压电容C1并联在第一电阻R1两端，第二电阻R2与第二瞬态抑制二极管SCR2串联后并联在稳压电容C1两端，第一瞬态抑制二极管SCR1通过第二电阻R2连接双向可控硅T1的第三引脚，双向可控硅T1的第二引脚连接感应取能回路输出端的高压端，双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚连接控制电路。
控制电路，用于调节双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间的导通电压UT1。
控制器，用于指示控制电路调节双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间的导通电压UT1。由于双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚连接控制电路，即控制器可以通过控制调节控制电路，改变双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间的阻抗RT1，进而改变双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间的导通电压UT1。控制器可以选用MCU（MicrocontrollerUnit，微控制单元）芯片。
在一些实施例中，第一瞬态抑制二极管SCR1用于对自适应电路进行保护，在AK端电压持续升高至第一瞬态抑制二极管SCR1的导通电压时，第一瞬态抑制二极管SCR1导通。第一电阻R1和第二电阻R2用于分压，第一电阻R1远远大于第二电阻R2，使得AK端的A级电流通过第一瞬态抑制二极管SCR1和第二电阻R2流向双向可控硅T1，并经过双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚流向AK端的K级。当双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间的电压超过导通电压UT1时，双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚导通，双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间的阻抗为RT1。因此当AK端的输出电压UAK满足以下公式（5）时，AK端短路，感应取能回路进行能量泄放。
Figure 819982DEST_PATH_IMAGE007
公式（5）
即，公式（5）中UAK为感应取能回路的第二电压阈值。其中，第一瞬态抑制二极管SCR1的导通电压可以是26V，第一电阻R1可以大于1kΩ。稳压电容C1用于在AK端短路后，双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚有足够的电压差导通，使得感应取能回路的多余能量能够持续泄放。第二瞬态抑制二极管SCR2用于防止双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚电压差过高烧坏器件，第二瞬态抑制二极管SCR2的导通电压可以为1.5倍UT1。
本实施例通过双向可控硅、瞬态抑制二极管等电子器件，可以通过调节双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间的阻抗进而调节分压，实现对感应取能回路的泄放电压阈值的调节。
在本公开的一些实施例中，请继续参照图6所示，控制回路包括：光耦元件E1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、场效应管Q1。
光耦元件E1输入侧的第一引脚通过第三电阻R3接入高电平EP1，光耦元件E1输入侧的第二引脚连接控制器，光耦元件E1输出侧的第三引脚通过第四电阻R4连接双向可控硅T1的第三引脚，光耦元件E1输出侧的第四引脚通过第五电阻R5连接双向可控硅T1的第一引脚。
储能电容在充满状态下的满电电压为Udm，控制器可以监测储能电容两端的实时电压Ud，并比较两者大小。当Ud<Udm时，表示此时感应取能回路取能未超过工作负载所需，控制器控制给光耦元件E1输入侧的第二引脚输出低电平，由于光耦元件E1输入侧的第一引脚连接高电平EP1，则光耦元件E1的第一引脚和第二引脚导通，从而光耦元件E1的第三引脚和第四引脚导通，即双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间并联了第四电阻R4和第五电阻R5的串联。当AK端输出电压满足以下公式（6）时，AK端短路，感应取能回路进行能量泄放。
Figure 172466DEST_PATH_IMAGE008
公式（6）
即公式（6）中的
Figure 115014DEST_PATH_IMAGE009
为第一电压阈值。此时，双向可控硅T1需要感应取能回路输 出更高的电流时才能导通。
当Ud≥Udm时，表示此时感应取能回路取能的输出超过工作负载所需，控制器控制给光耦元件E1输入侧的第二引脚输出高电平，由于光耦元件E1输入侧的第一引脚连接高电平EP1，则光耦元件E1的第一引脚和第二引脚不导通，从而光耦元件E1的第三引脚和第四引脚不导通。当AK端输出电压满足前述公式（5）时，AK端短路，感应取能回路进行能量泄放。即公式（5）中UAK为感应取能回路的第二电压阈值。此时，双向可控硅T1需要感应取能回路输出较低电流时导通，即使进行能量泄放，防止感应取能回路电流过大时工作负载过热，从而达到了自适应高效取能和自动保护。
场效应管Q1的漏极接入光耦元件E1输入侧的第二引脚与控制器之间，场效应管Q1的栅极通过第六电阻R6接地，场效应管Q1的源极接地。场效应管Q1用于在控制器给光耦元件E1输入侧的第二引脚输出高电平时可以维持光耦元件E1输入侧的第二引脚高电平。
本实施例的控制电路可以通过光耦元件的导通和阻断改变双向可控硅的第三引脚和第一引脚之间的阻抗，进而调节分压，实现对感应取能回路的泄放电压阈值的调节。
在本公开的一些实施例中，如图7所示，系统还包括功率调节电路，功率调节电路包括可调电阻R7和可调电容C2。
可调电阻R7并联在感应取能回路输出端，可调电容C2并联在感应取能回路输出端，控制器分别与可调电阻R7和可调电容C2连接，控制器用于调节可调电阻R7和可调电容C2的大小。
本实施例通过控制器控制可调电阻R7和可调电容C2，可以改变感应取能回路的输出总阻抗，实现根据工作负载阻抗动态调节感应取能回路的输出总阻抗的目的。
在本公开的一些实施例中，如图8所示，系统还包括保护电路，保护电路连接在感应取能回路的输出端，自适应电路通过保护电路接入感应取能回路的输出端。
保护电路包括气体放电管Z1、瞬态电流抑制电感器L1、第三瞬态抑制二极管SCR3，气体放电管Z1并联在感应取能回路输出端，气体放电管Z1的输入端还连接瞬态电流抑制电感器L1的输入端，瞬态电流抑制电感器L1与第三瞬态抑制二极管SCR3串联，第三瞬态抑制二极管SCR3的输出端与气体放电管Z1的输出端连接。
当AK端输出电压过高时，气体放电管Z1被击穿后用于保护后级电路。当AK端输出电流激增时，瞬态电流抑制电感器L1用于降低回路电流突增速率，保护后级电路。在一些实施例中，气体放电管Z1和第三瞬态抑制二极管SCR3的导通电压可以均为28V，防止AK端输出电压过高，即使气体放电管Z1被击穿后仍有第三瞬态抑制二极管SCR3进行导通保护后级电路，实现组合式双冗余保护。
本实施例通过在感应取能回路的输出侧设置保护电路，并通过气体放电管Z1和第三瞬态抑制二极管SCR3组合式双冗余保护，解决了冲击电压回路保护和大电流下取能泄放等问题。
在一些实施例中，如图9所示，采用上述感应取能回路的自适应取放能系统实现前述感应取能回路的自适应取放能方法。
具体地，感应取能回路在AK端输出电能，控制器实时获取储能电容的实时电压Ud， 判断实时电压Ud是否小于储能电容的满电电压Udm。在判断结果为是的情况下，控制器控制 给光耦元件E1输入侧的第二引脚输出低电平，光耦元件E1导通，使得双向可控硅T1的第三引 脚和第一引脚之间阻抗增大，此时感应取能回路的泄放电压阈值为第一电压阈值
Figure 225053DEST_PATH_IMAGE009
。 此时，在AK端输出电压大于
Figure 645670DEST_PATH_IMAGE009
的情况下，双向可控硅T1导通，感应取能回路泄放能量； 在AK端输出电压小于等于
Figure 118239DEST_PATH_IMAGE009
的情况下，感应取能回路为工作负载供电。
在判断结果为否的情况下，控制器控制给光耦元件E1输入侧的第二引脚输出高电平，光耦元件E1不导通，使得双向可控硅T1的第三引脚和第一引脚之间阻抗减小，此时感应取能回路的泄放电压阈值为第二电压阈值UAK。此时，在AK端输出电压大于UAK的情况下，双向可控硅T1导通，感应取能回路泄放能量；在AK端输出电压小于等于UAK的情况下，感应取能回路为工作负载供电。
基于同样的发明构思，本公开实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的感应取能回路的自适应取放能方法的感应取能回路的自适应取放能装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个感应取能回路的自适应取放能装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于感应取能回路的自适应取放能方法的限定，在此不再赘述。
所述装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统（包括分布式系统）、软件（应用）、模块、组件、服务器、客户端等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本公开实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于装置解决问题的实现方案与方法相似，因此本说明书实施例具体的装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
在本公开的一些实施例中，如图10所示，提供了一种感应取能回路的自适应取放能装置，所述装置可以为前述控制器，也可以为前述控制器连接的终端或服务器，或者集成于所述控制器的模块、组件、器件、单元等。该装置1000可以包括：
数据采集模块1010，用于获取感应取能回路的储能电容的实时电压；
能量泄放阈值模块1020，用于确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小；
泄能模块1030，用于在所述感应取能回路的取能输入电压大于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路进行能量泄放；
供电模块1040，用于在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路为工作负载供电。
在本公开的一些实施例中，如图11所示，所述能量泄放阈值模块1020包括：
第一电压阈值单元1022，用于响应于所述实时电压小于所述满电电压，确定第一电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；
第二电压阈值单元1024，用于响应于所述实时电压大于等于所述满电电压，确定第二电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；
其中，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
在本公开的一些实施例中，如图12所示，所述供电模块1040包括：
工作阻抗单元1042，用于获取所述感应取能回路的工作负载阻抗；
输出总阻抗单元1044，用于根据所述工作负载阻抗，调节所述感应取能回路的输出总阻抗。
在本公开的一些实施例中，所述感应取能回路包括电流互感器，所述工作阻抗单元还用于计算与所述电流互感器的导纳共轭的目标导纳，根据所述目标导纳调节所述输出总阻抗。
上述感应取能回路的自适应取放能装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本公开实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
基于前述感应取能回路的自适应取放能方法的实施例描述，在本公开提供的另一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图13所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC（近场通信）或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种感应取能回路的自适应取放能方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
基于前述感应取能回路的自适应取放能方法的实施例描述，在本公开提供的另一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
基于前述感应取能回路的自适应取放能方法的实施例描述，在本公开提供的另一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
可以理解的是，本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同/相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。相关之处参见其他方法实施例的描述说明即可。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种感应取能回路的自适应取放能方法，其特征在于，所述方法包括：
获取感应取能回路的储能电容的实时电压；
确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小；
在所述感应取能回路的取能输入电压大于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路进行能量泄放；
在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路为工作负载供电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，增大所述感应取能回路的泄放电压阈值；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，减小所述感应取能回路的泄放电压阈值包括：
响应于所述实时电压小于所述满电电压，确定第一电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；
响应于所述实时电压大于等于所述满电电压，确定第二电压阈值作为所述感应取能回路的泄放电压阈值；
其中，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路为工作负载供电包括：
获取所述感应取能回路的工作负载阻抗；
根据所述工作负载阻抗，调节所述感应取能回路的输出总阻抗。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述感应取能回路包括电流互感器，所述根据所述工作负载阻抗，调节所述感应取能回路的输出总阻抗包括：
计算与所述电流互感器的导纳共轭的目标导纳，根据所述目标导纳调节所述输出总阻抗。
5.一种感应取能回路的自适应取放能系统，其特征在于，所述系统包括：自适应电路、控制电路和控制器；
所述自适应电路，用于与感应取能回路的输出侧连接，所述感应取能回路的输出侧通过所述自适应电路连接工作负载和储能电容；所述自适应电路还用于确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述储能电容的实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述储能电容的实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小；
其中，所述自适应电路包括双向可控硅、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管、稳压电容、第一电阻、第二电阻，所述第一瞬态抑制二极管和所述第一电阻串联后并联在所述感应取能回路的输出端，所述稳压电容并联在所述第一电阻两端，所述第二电阻与所述第二瞬态抑制二极管串联后并联在所述稳压电容两端，所述第一瞬态抑制二极管通过所述第二电阻连接所述双向可控硅的第三引脚，所述双向可控硅的第二引脚连接所述感应取能回路输出端的高压端，所述双向可控硅的第三引脚和第一引脚连接所述控制电路；
所述控制电路，用于调节所述双向可控硅的第三引脚和第一引脚之间的导通电压；
所述控制器，用于指示所述控制电路调节所述双向可控硅的第三引脚和第一引脚之间的导通电压。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制电路包括：光耦元件、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、场效应管；
所述光耦元件输入侧的第一引脚通过所述第三电阻接入高电平，所述光耦元件输入侧的第二引脚连接所述控制器，所述光耦元件输出侧的第三引脚通过所述第四电阻连接所述双向可控硅的第三引脚，所述光耦元件输出侧的第四引脚通过所述第五电阻连接所述双向可控硅的第一引脚；
所述场效应管的漏极接入所述光耦元件输入侧的第二引脚与所述控制器之间，所述场效应管的栅极通过所述第六电阻接地，所述场效应管的源极接地。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括功率调节电路，所述功率调节电路包括可调电阻和可调电容；
所述可调电阻并联在所述感应取能回路输出端，所述可调电容并联在所述感应取能回路输出端，所述控制器分别与所述可调电阻和所述可调电容连接，所述控制器用于调节所述可调电阻和所述可调电容的大小。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括保护电路，所述保护电路连接在所述感应取能回路的输出端，所述自适应电路通过所述保护电路接入所述感应取能回路的输出端；
所述保护电路包括气体放电管、瞬态电流抑制电感器、第三瞬态抑制二极管，所述气体放电管并联在所述感应取能回路输出端，所述气体放电管的输入端还连接所述瞬态电流抑制电感器的输入端，所述瞬态电流抑制电感器与所述第三瞬态抑制二极管串联，所述第三瞬态抑制二极管的输出端与所述气体放电管的输出端连接。
9.一种感应取能回路的自适应取放能装置，其特征在于，所述装置包括：
数据采集模块，用于获取感应取能回路的储能电容的实时电压；
能量泄放阈值模块，用于确定所述储能电容在充满状态下的满电电压，在所述实时电压小于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值增大；在所述实时电压大于等于所述满电电压的情况下，调节所述感应取能回路的泄放电压阈值减小；
泄能模块，用于在所述感应取能回路的取能输入电压大于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路进行能量泄放；
供电模块，用于在所述感应取能回路的取能输入电压小于等于调节后的所述泄放电压阈值的情况下，控制所述感应取能回路为工作负载供电。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
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