CN115864670A - 一种取能供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种取能供电装置，涉及高压取电技术领域。包括：第一采样组件与储能组件连接，储能组件用于基于开关电路的通断情况，根据交流母线中获取的电压进行充电，第一采样组件用于采集储能组件中的充电电压，获得第一电压信号；比较电路与第一采样组件和开关电路连接，比较电路用于根据第一电压信号与参考电压进行比较，以输出控制开关电路通断的第二控制信号；控制电路与变压器和第一采样组件连接，在储能组件充电至预设电压时，控制电路用于通过变压器为负载电路提供电能；容性分压组件与整流桥连接，用于承受和分担高压输入；整流桥与开关电路连接，整流桥用于将容性分压组件输出的交流电压变为直流电压，得到流经开关电路的第一电压。

Description

一种取能供电装置

技术领域

本申请涉及高压取电技术领域，具体而言，涉及一种取能供电装置。

背景技术

现有技术中，在进行高压交流电力输送时，为了监测高压线路或高压设备的工作状态，保障电力传输的可靠，需要在线路中加入监控测量装置，对于监测装置的供电，在现有的高压交流取电技术中，通常是通过电流互感器或感应线圈等从高压母线中取电。

而目前的取电装置中，由于互感器或感应线圈中感应到的能量大小与母线电流有关，母线上电流较小或者母线空载时，互感器或感应线圈的二次侧感应到的能量较小或者感应不到，无法提供足够的电量给负载供电，且正常供电时容易产生电能的浪费，导致目前高压交流取电时的取电效果较差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种取能供电装置，以改善现有技术中存在的取电装置进行高压交流取电时的取电效果较差的问题。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种取能供电装置，所述装置包括：第一采样组件、储能组件、开关电路、比较电路、控制电路和变压器、容性分压组件和整流桥；

所述第一采样组件与所述储能组件连接，所述储能组件用于基于所述开关电路的通断情况，根据交流母线中获取的电压进行充电，所述第一采样组件用于采集所述储能组件中的充电电压，获得第一电压信号；

所述比较电路与所述第一采样组件和所述开关电路连接，所述比较电路用于根据所述第一电压信号与参考电压进行比较，以输出控制所述开关电路通断的第二控制信号；

所述控制电路与所述变压器和所述第一采样组件连接，在所述储能组件充电至预设电压时，所述控制电路用于通过所述变压器为负载电路提供电能；

所述容性分压组件与所述整流桥连接，所述容性分压组件用于承受和分担高压输入；所述整流桥与所述开关电路连接，所述整流桥用于将所述容性分压组件输出的交流电压变为直流电压，得到流经所述开关电路的第一电压。

在上述实现过程中，通过第一采样组件对供电时存储电能的储能组件的电压信号进行检测，以确定储能电容中电能的实时的存储情况。通过比较电路根据采样得到的第一电压信号与其中确定的参考电压上限和下限进行比较，能够控制电路中的开关电路通断，从而使储能组件能够在开关电路关闭的时候通过容性分压组件和整流桥进行充电，能够以硬件电路直接进行采样、比较和根据储能组件的实际电能情况对储能组件的充电情况进行控制，无需设置编写程序进行控制和处理，减少了控制成本，并且在开关电路关断时，充电电流全部流入储能组件，不产生分流，在开关电路导通时，高压全部施加在容性分压组件两端，因此不产生有功功耗，开关电路工作在导通和关断的两种状态，导通时有电流无电压，关断时有电压无电流，因此，开关电路上不会产生有功功耗，有效地避免造成能量浪费，提高了取能供电装置的供电效率，从而提高了取能供电装置进行高压取电时的效果。

可选地，所述控制电路工作时，通过所述变压器中的辅助绕组分别形成第一电源电路和第二电源电路；

所述第一电源电路用于为所述控制电路提供工作时的第一电源电压；

所述第二电源电路用于为所述比较电路提供工作时的第二电源电压。

在上述实现过程中，为了满足取能供电装置中各个不同的电路与组件的不同电压需求，在控制电路启动工作时，可以通过变压器中的辅助绕组形成的供电电源一分为二分别整流滤波，从而形成两个不同的电源电路，为控制电路以及比较电路提供不同的电源以供两个电路分别进行工作，防止两个电路之间相互干扰，有效地提高了各个电路工作时的稳定性。

可选地，所述比较电路包括：比较组件、参考组件和降压组件，所述比较组件与所述参考组件连接，所述比较组件和所述参考组件通过所述降压组件与所述第二电源电路连接；

所述降压组件用于对所述第二电源电路中提供的所述第二电源电压进行降压处理，以为所述比较组件和参考组件提供工作时的降压电压；

所述参考组件用于对所述降压电压进行处理，并将得到的参考电压输出到所述比较组件中；

所述比较组件用于对所述参考电压和所述第一电压信号进行比较，根据比较结果输出所述第二控制信号。

在上述实现过程中，比较电路中包括多个互相连接的组件，通过降压组件对供电电源中提供的电源电压进行降压处理，以得到稳定的降压电压，以使参考组件对降压电压进行分压、跟随等处理，输出稳定的参考电压。通过比较组件获取参考电路中输出的参考电压在比较组件内形成两个电压门限，分别为滞回比较上限和滞回比较下限，第一采样组件中输出的第一电压信号与两个电压门限进行比较，从而生成控制开关电路导通或关断的第二控制信号。能够结合供电以及充电时的实际情况，输出固定值的高、低两种电平控制信号对开关电路的通断进行地控制，防止控制信号输出不稳定的电平控制信号使开关电路进入开和关的临界状态而产生有功功耗，提高了取能时的可靠性。

可选地，所述控制电路包括：控制器和限流电阻，所述控制器与所述第一电源电路连接，所述限流电阻与所述控制器连接，所述限流电阻用于限制所述控制器内部的电流大小，以在所述控制器内部的电流超过电流阈值时，关闭所述控制器的输出工作。

在上述实现过程中，为了防止控制电路被大电流损坏，可以在控制电路中设置相应的限流电阻对控制器的工作进行保护。通过限流电阻在控制器内部形成的比较信号对流经控制器内部的电流大小进行限制，能够有效地提高控制电路工作时的安全性。

可选地，所述装置还包括：与所述负载电路和所述控制电路连接的第二采样组件；

所述第二采样组件用于对所述负载电路的输出电压进行检测，得到输出信号，并将所述输出信号传输到所述控制电路中的所述控制器；

所述控制器用于根据所述输出信号调整占空比。

在上述实现过程中，为了提高供电时的输出电压的稳定性，可以设置对应的第二采样组件对负载电路中的输出电压进行检测，以通过控制器接收输出信号，并根据输出信号对自身内部的MOS管开关占空比进行调整，以使电压能够稳定输出，从而提高了供电时的稳定性。

可选地，所述开关电路包括：开关组件和控制组件，所述开关组件通过所述控制组件与所述比较电路连接；

所述控制组件用于接收所述比较电路中输出的第二控制信号，以根据所述第二控制信号处理，得到第三控制信号；

所述开关组件用于接收所述控制组件输出的第三控制信号，以根据所述第三控制信号进行导通或关断。

在上述实现过程中，为了减小第二控制信号对开关电路造成的不利影响，还可以在开关电路中设置相应的控制组件，对比较电路中输出的原始的第二控制信号进行处理，以得到适合开关组件进行工作的第三控制信号，从而使开关组件能够根据第三控制信号进行导通或者关断。能够有效地对开关组件进行保护，减少控制信号不稳定时对开关电路造成的损坏情况。

可选地，所述装置还包括：输入端口和接地端口；

所述输入端口接入所述交流母线，所述接地端口接入与所述交流母线具有电势差的参考母线或地线。

在上述实现过程中，为了减小使用互感取电时存在的供电不足的问题，可以采用直接接入的方式，将输入端口直接接入高压的交流母线中，将接地端接入与交流母线具有电势差的参考母线或地线中，以从交流母线中直接获取高压交流的电压信号进行供电，供电量不受交流母线中电流的大小的影响，有效地提高了取能供电装置中的供电量。

可选地，所述装置还包括：第一保护电路、隔离组件和第二保护电路；

所述开关电路通过第一保护电路与所述整流桥连接，所述第一保护电路用于判断所述第一电压是否高于所预设的第一保护电压；

所述开关电路关断时，所述第一电压流经所述第一保护电路连接的所述隔离组件，所述隔离组件用于对所述第一电压进行隔离处理，得到第二电压，当所述第一电压低于所述第二电压时，所述隔离组件用于阻断所述第二电压向所述第一电压方向反灌；

所述隔离组件通过所述第二保护电路与所述储能组件连接，所述第二保护电路用于对所述第二电压进行处理，得到对所述储能组件进行充电的所述充电电压。

在上述实现过程中，由于分压和整流后的第一电压因其它不可控的因素导致可能依然存在高压的情况，为了进一步地对取能供电装置中各个电路以及组件进行保护，可以设置保护电路对一电压进行预判处理，先确定第一电压是否高于所预设的第一保护电压，当第一电压高于预设的第一保护电压时进行限幅保护，将第一电压限制在第一保护电压之下，以防止过高的第一电压在开关电路关断后对开关电路造成的损坏情况。隔离组件能够在开关电路导通时阻断第二电压向第一电压方向反灌，而造成储能组件中存储的电量被开关电路释放掉。在实现过程中设置第二保护，第二保护电路中同样预设第二保护电压门限和输入电流保护门限，用于保护储能组件以及之后的电路不被高电压和大电流输入损坏。通过对电压的处理以对取能供电装置中的各个组件和电路进行保护，提高了高压取能时的安全性和稳定性。

可选的，所述第一保护电路的第一保护电压门限电压高于所述第二保护电路的第二保护电压门限。

在上述实现保护过程中，设置第二保护电压门限低于第一保护电压门限，在实际保护时使第二保护电路先工作，在第二保护电路的保护电压升高后，再由第一保护电路进行限幅保护，第一保护电路能够分担第二保护电路的保护应力，延长保护电路的工作寿命，进一步提高取能供电装置的可靠性。

可选地，所述装置还包括：吸收组件；

所述吸收组件与所述变压器和所述控制电路连接，所述吸收组件用于吸收所述控制电路关断时所述变压器产生的反向脉冲信号。

在上述实现过程中，控制电路关断时变压器会产生反向的尖峰脉冲信号，为了减小尖峰脉冲信号对取能供电装置中各个电路以及组件造成的冲击损坏，可以设置对应的吸收组件与变压器和控制电路进行连接，以吸收控制电路关断时变压器产生的反向的尖峰脉冲信号，进一步地提高取能供电装置的安全性。

综上所述，本申请实施例提供了一种取能供电装置，通过对电压信号进行采样和比较的方式对取能时的充电情况进行开关控制，使多余的能量施加于容性分压组件上，不会产生有功功耗，从而有效的避免了造成能量浪费，提高了取能供电装置的供电效率，降低了取能供电装置的装置成本，提高了取能供电装置进行高压取电时的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种取能供电装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种取能供电装置的详细结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种第一电源电路和第二电源电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种降压组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种参考组件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种比较组件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种第一采样组件的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种控制电路的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种第二采样组件的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种控制组件的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种开关组件的结构示意图。

图标：100-第一采样组件；200-储能组件；300-开关电路；400-比较电路；500-控制电路；600-变压器；800-容性分压组件；900-整流桥；510-第一电源电路；520-第二电源电路；410-比较组件；420-参考组件；430-降压组件；710-第二采样组件；310-开关组件；320-控制组件；720-输入端口；730-接地端口；740-第一保护电路；750-隔离组件；760-第二保护电路；770-吸收组件；780-负载电路；VDD-第一电源电压；VMOS-第二电源电压；VOP-降压电压；VH1-第一电压；VH2-第二电压；VH3-充电电压；VOUT-输出电压；S1-第一电压信号；S2-第二控制信号；S3-第三控制信号；S4-输出信号；pD11-第一整流二极管；pC64-第一滤波电容；pD28-第二整流二极管；pC63-第二滤波电容；pU8-低压差线性稳压器；pC53-第一电容；pU2D-第一放大器；pR52-第一电阻；pR60-第二电阻；pU2A-第二放大器；pR49-第三电阻；pR53-第四电阻；pR54-第五电阻；pR2-第六电阻；pR57-第七电阻；pC60-第二电容；pD26-第一稳压二极管；pU9-控制器；pR58-限流电阻；pR63-第八电阻；pR66-第九电阻；pR65-第十电阻；pR62第十一电阻；pR61-第十二电阻；pC59-第三电容；pC56-第四电容；pU10-电压比较器；pOP3-光耦；pC55-第五电容；pD22-第二稳压二极管；pR13-第十三电阻；pR46-第十四电阻；pD9-第一二极管；pQ5-NPN三极管；Q1-N沟道MOS管；D3-第二二极管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

现有技术中的取能装置中，通常采用感应的方式已从高压母线中进行交流取电。例如，将感应线圈紧贴在高压母线上，当母线上电流流过时，则感应线圈上感应出电压以进行供电，或者，通过电流互感器从高压母线上感应出低压交流电压，再经整流、滤波、充电控制电路输出给负载进行供电等。

而采用电流互感器或感应线圈从高压母线中进行取电时，互感器或感应线圈上感应到的能量大小与母线电流相关，当母线上电流较小或者母线空载时，互感器或感应线圈感应到的能量较小或者感应不到，无法提供能足够的电量为负载供电。并且，由于感应取电时的二次侧电流产生磁通会去抵消一次侧电流产生的磁通，即产生去磁作用。当负载无法消耗掉二次侧感应的能量时，为了保证感应线圈不饱和，需要把二次侧多余的能量在电路或器件上以转化为热量的方式消耗掉，造成了能量的浪费，降低了电源的利用效率，且长期发热或过热也会对消能部件的寿命产生不利影响，导致目前高压交流取电时的取电效果较差。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种取能供电装置，取能时不受母线中电流大小的影响，且能够稳定、持续地为负载进行供电。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种取能供电装置的结构示意图，取能供电装置中可以包括：第一采样组件100、储能组件200、开关电路300、比较电路400、控制电路500和变压器600、容性分压组件800和整流桥900。

其中，第一采样组件100与储能组件200连接，储能组件200用于基于开关电路300的通断情况，根据交流母线中获取的电压进行充电，第一采样组件100用于采集储能组件200中的电压以产生第一电压信号S1；比较电路400与第一采样组件100和开关电路300连接，比较电路400用于根据第一电压信号S1与参考电压进行比较，以输出控制开关电路300通断的第二控制信号S2；控制电路500与变压器600和第一采样组件100连接，在储能组件200充电至预设电压时，控制电路500用于通过变压器600为负载电路780提供电能；容性分压组件800与整流桥900连接，容性分压组件800用于承受和分担高压输入；整流桥900与开关电路300连接，整流桥900用于将容性分压组件800输出的交流电压变为直流电压，得到流经开关电路300的第一电压。

通过第一采样组件100对供电时存储电能的储能组件200的电压信号进行检测，以确定储能电容中电能的实时的存储情况。通过比较电路400根据采样得到的第一电压信号S1与其中确定的参考电压进行比较，能够控制电路500中的开关电路300通断，从而使储能组件200能够在开关电路300关闭的时候进行充电，充电电流全部流入储能组件200，不产生分流，在储能组件200的电压充到预设值时开关电路300导通，停止向储能组件200充电，高压全部施加在容性分压组件800两端，而由于容性分压组件800为容性器件，因此，不会产生有功功耗，开关电路300工作在导通和关断的两种状态，导通时有电流无电压，关断时有电压无电流，因此，开关电路300上不会产生有功功耗，有效地避免了造成能量浪费。

在图1所示的实施例中，能够以硬件电路直接进行采样、比较和根据储能组件200的实际电能情况对储能组件200的充电情况进行控制，无需设置编写程序进行控制和处理，减少了控制成本，并且不产生有功功耗，提高了取能供电装置的供电效率，通过第一采样组件100对储能组件200实时进行采样调节，从而进一步地降低了取能供电装置的装置成本，提高了取能供电装置进行高压取电时的效果。

可选地，请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种取能供电装置的详细结构示意图。

可选地，控制电路500工作时，通过变压器600中的辅助绕组分别形成第一电源电路510和第二电源电路520；第一电源电路510用于为控制电路500提供工作时的第一电源电压VDD；第二电源电路520用于为比较电路400提供工作时的第二电源电压VMOS。

其中，控制电路500启动工作的同时，通过变压器600中的辅助绕组，例如辅助绕组输出相应的电压信号，并经过整流滤波后形成供电电源，为了满足取能供电装置中各个不同的电路与组件的不同电压需求以及防止不同电路之间的相互干扰，可以将电源电路分为多个电路，即第一电源电路510和第二电源电路520，第一电源电路510中提供的第一电源电压VDD为控制电路500进行供电，第二电源电路520中提供的第二电源电压VMOS为比较电路400进行供电，为控制电路500以及比较电路400提供不同的电源电压以供两个电路分别进行工作，有效地提高了各个电路工作时的稳定性。

可选地，请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种第一电源电路和第二电源电路的结构示意图，第一电源电路510的输入端与变压器600的辅助绕组一脚连接，第一电源电路510由第一整流二极管pD11和第一滤波电容pC64组成；第二电源电路520由第二整流二极管pD28和第二滤波电容pC63组成。变压器600中输出的电压信号分别经第一电源电路510和第二电源电路520整流滤波后得到第一电源电压VDD和第二电源电压VMOS。

可选地，比较电路400包括：比较组件410、参考组件420和降压组件430，比较组件410与参考组件420连接，比较组件410和参考组件420通过降压组件430与第二电源电路520连接；降压组件430用于对第二电源电路520中提供的第二电源电压VMOS进行降压处理，以为比较组件410和参考组件420提供工作时的降压电压VOP；参考组件420用于对降压电压VOP进行处理，并将得到的参考电压输出到比较组件410中；比较组件410用于对参考电压和第一电压信号S1进行比较，根据比较结果输出第二控制信号S2。

其中，比较电路400中包括多个互相连接的组件构成滞回比较电路，通过降压组件430对供电电源中提供的电源电压进行降压处理，以得到稳定的降压电压VOP，以使参考组件420对降压电压VOP进行分压、跟随等处理，输出稳定的参考电压。通过比较组件410获取参考电路中输出的参考电压在比较组件410内形成两个电压门限，分别为滞回比较上限和滞回比较下限，与第一采样组件100中输出的第一电压信号S1，并对两个电压门限进行比较，从而生成控制开关电路300导通或关断的第二控制信号S2，当第一电压信号S1高于滞回比较上限时输出第二控制信号S2为低电平，当第一电压信号S1低于滞回比较下限时输出第二控制信号S2为高电平，当第一电压信号S1在滞回比较下限和滞回比较上限时，第二控制信号S2维持原来的电平不变。能够结合供电以及充电时的实际情况，输出固定值的高、低两种电平控制信号经控制组件320变换后，对开关电路300的通断进行实时地控制，防止控制信号输出不稳定的电平控制信号使开关电路300进入开和关的临界状态而产生有功功耗，提高了取能时的可靠性。

可选地，请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种降压组件的结构示意图，降压组件430可以由低压差线性稳压器pU8和第一电容pC53组成，对第二电源电压VMOS进行降压和稳压处理，以输出稳定的降压电压VOP给比较组件410和参考组件420进行供电。

可选地，请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种参考组件的结构示意图，参考组件420可以由第一放大器pU2D和第一电阻pR52、第二电阻pR60组成，电路中通过第一电阻pR52和第二电阻pR60对降压电压VOP进行分压，分压之后的电压信号经过放大器pU2D构成的电压跟随器，从而输出参考电压Vref。

示例地，第一放大器pU2D可以为运算放大器，能够使输出的参考电压更稳定。

可选地，请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种比较组件的结构示意图，比较组件410可以为滞回比较电路400，可以包括第二放大器pU2A、第三电阻pR49、第四电阻pR53、第五电阻pR54。

可以根据参考电压以及降压电压VOP计算得到滞回电压门限，计算方式如下：

滞回比较上限电压：

滞回比较下限电压：

其中，上限电压VrefH高于下限电压VrefL。当第一电压信号S1从0V开始上升时，第二控制信号S2一直保持高电平输出，输出高电平电压等于VOP，直到第一电压信号S1大于VerfH后，第二控制信号S2变为低电平0V；当第一电压信号S1从大于VrefH开始向下降低时，第二控制信号S2一直保持低电平0V输出，直到第一电压信号S1低于VrefL后，第二控制信号S2变为高电平VOP输出，在第一电压信号S1位于VrefH和VrefL之间时，第二控制信号S2维持原来的电平不变，第二控制信号只有高电平等于VOP和低电平等于0V两种状态电平，没有中间电平。

可选地，请参阅图7，图7为本申请实施例提供的一种第一采样组件的结构示意图，第一采样组件100可以由第六电阻pR2、第七电阻pR57、第二电容pC60和第一稳压二极管pD26组成，通过电阻分压对储能组件200两端输入的充电电压VH3进行分压采样得到第一电压信号S1，第一电压信号S1经第二电容pC60滤波后输入到比较电路400。第一稳压二极管pD26在电路中起保护作用，能够防止第一电压信号S1过高对电路造成的损坏，在第一电压信号S1过高后可进行限幅保护。

可选地，控制电路500包括：控制器和限流电阻，控制器与第一电源电路510连接，限流电阻与控制器连接，控制器可以为内部集成高压MOS管的开关电源控制器，限流电阻用于限制控制器内部的电流大小，以在控制器内部的电流超过电流阈值时，关闭控制器的输出工作。

可选地，取能供电装置还可以包括：与负载电路780和控制电路500连接的第二采样组件710；第二采样组件710用于对负载电路780的输出电压VOUT进行检测得到输出信号S4，并将输出信号S4传输到控制电路500中的控制器；控制器用于根据输出信号S4调整开关占空比，从而达到输出电压VOUT稳定的作用。

可选地，请参阅图8和图9，图8为本申请实施例提供的一种控制电路的结构示意图，图9为本申请实施例提供的一种第二采样组件的结构示意图，其中，控制电路500可以由控制器pU9和限流电阻pR58组成，当输入电压高于控制器pU9的启动工作电压后，控制器pU9启动工作，控制1脚和6脚之间的MOS管导通和关断，在MOS导通时将能量储存在变压器600的初级线圈中，在MOS管关断后通过变压器600将能量从初级耦合到次级，进而进行整流供电。第二采样组件710可以由第八电阻pR63、第九电阻pR66、第十电阻pR65、第十一电阻pR62、第十二电阻pR61、第三电容pC59、第四电容pC56、电压比较器pU10、光耦pOP3组成。通过对输出电压VOUT进行采样，将采样信号通过光耦pOP3隔离得到输出信号S4，反馈的输出信号S4输入到控制电路500中，控制器pU9的4脚为反馈信号接收引脚，通过接收输出信号S4来调整自身的开关占空比，从而使电压稳定输出。限流电阻pR58在控制器内部形成比较信号用于预设限制流过控制器内部MOS管的电流，当超过预设限流值时控制器关闭输出使MOS管停止工作，防止控制器被大电流损坏。能够有效地提高控制电路500工作时的安全性，并使电压能够稳定输出，从而提高了供电时的稳定性。

可选地，开关电路300包括：开关组件310和控制组件320，开关组件310通过控制组件320与比较电路400连接；控制组件320用于接收比较电路400中输出的第二控制信号S2，以根据第二控制信号S2处理，得到第三控制信号S3；开关组件310用于接收控制组件320输出的第三控制信号S3，以根据第三控制信号S3进行导通或关断。

可选地，请参阅图10和图11，图10为本申请实施例提供的一种控制组件的结构示意图，图11为本申请实施例提供的一种开关组件的结构示意图。其中，控制组件320可以由第五电容pC55、第二稳压二极管pD22、第十三电阻pR13、第十四电阻pR46，第一二极管pD9、NPN三极管pQ5组成，当第二控制信号S2为高电平时，三极管pQ5饱和导通，则输出低电平的第三控制信号S3，从而控开关组件310关断；当第二控制信号S2为低电平时，三极管pQ5截止，此时由第二电源电压VMOS经过第一二极管pD9和第十三电阻pR13将第三控制信号S3拉高，拉高电压用于控制开关组件310导通。上述电路中第二稳压二极管pD22的工作电压高于第二电源电压VMOS，能够电路中起到保护作用，防止第三控制信号S3过高损坏开关电路300。开关组件310可以包括N沟道MOS管Q1组成，其中1脚为栅极G，2脚为漏级D，3脚为源极S，第三控制信号S3施加在栅极1脚上，当输入的第三控制信号S3的电压高于其开启电压时，则MOS管导通，漏极和源级之间导通，当低于其开启电压时，则MOS关断。能够有效地对开关组件310进行保护，减少控制信号对开关电路300造成的损坏情况。

需要说明的是，在第一电压信号S1高于VrefH之前，第二控制信号S2始终保持高电平输出，则控制组件320保持第三控制信号S3低电平输出开关组件310则为关断状态，能够持续对储能组件200充电，直到第一电压信号S1高于VrefH时，第二控制信号S2输出低电平，输入到控制组件320变换为高电平的第三控制信号S3输出，第三控制信号S3控制开关组件310导通，开关组件310导通后将第一电压VH1拉低到0V，从而阻断第一电压VH1向后级电路供电。此后储能组件200的电压随着后级电路的消耗逐渐下降，直到第一电压信号S1低于VrefL时，第二控制信号S2输出高电平，第三控制信号S3输出低电平控制开关组件310关断，第一电压VH1升高给后级的储能组件200进行充电，重复这一过程，即能够对储能组件200的充电过程进行调整。

可选地，储能组件200可以为多种型号的储能电容，在负载变重时，将充电电压VH3拉低使得第一电压信号S1一直低于调节下限VrefL后，开关电路300一直保持关闭，低压端能量全部输入到储能组件200中，使储能组件200能量快速地升高，从而提高了带负载的能力，不需要暂时调整输入阻抗来存储更多的能量，能够对供电时的输出能量进行实时供给，不存在暂时供电不足而导致电路不能正常供电的风险。并且，采用稳压输出的方式进行供电，由于对储能组件的能量能够快速调整，因此对储能电容的容量要求较低、工作电压范围限制也较低，降低了储能组件200的成本。

可选地，取能供电装置还可以包括：输入端口720和接地端口730；输入端口720接入交流母线，接地端口730接入与交流母线具有电势差的参考母线或地线。能够从交流母线中直接获取高压交流的电压信号进行供电，供电量不受交流母线中电流大小和去磁作用的影响，有效地提高了取能供电装置中的供电量。

可选地，取能供电装置还可以包括：第一保护电路740、隔离组件750和第二保护电路760。其中，开关电路300通过第一保护电路740与整流桥900连接，第一保护电路740用于判断第一电压VH1是否高于所预设的第一保护电压；开关电路300关断时，第一电压VH1流经第一保护电路740连接的隔离组件750，隔离组件750用于对第一电压VH1进行隔离处理，得到第二电压VH2，当第一电压VH1低于第二电压VH2时，隔离组件750阻断第二电压VH2向第一电压VH1方向反灌；隔离组件750通过第二保护电路760与储能组件200连接，第二保护电路760用于对第二电压VH2进行处理，得到对储能组件200进行充电的充电电压VH3。通过对电压的处理以对取能供电装置中的各个组件和电路进行保护，提高了高压取能时的安全性和稳定性。

需要说明的是，第一电压VH1可以先流经第一保护电路740，第一保护电路740可以为TVS管(瞬态电压抑制器)，在正常电压范围内时，则第一保护电路740不工作，当电压高于其限幅钳位电压时，第一保护电路740才进行钳制工作，对电压进行限幅，保证开关电路300不被高压损坏。如果超过第一保护电路740的钳位限幅预设电压，则第一保护电路740工作，将电压进行钳制在预设值内，如果没有超过第一保护电路740预设限幅电压，则按照实际电压流经开关电路300。如果开关电路300处于导通状态，则电流将直接流过开关电路300并通过整流桥900返回母线电源中，此时的开关电路300将后级电路旁路掉，第一电压VH1为0V。如果开关电路300处于关断状态，则第一电压VH1可以流经隔离组件750，隔离组件750中可以包括第二二极管D3以及第三滤波电容C4，以通过第二二极管D3隔离滤波得到第二电压VH2。第二电压VH2可以继续流经第二保护电路760，以判断是否保护，如果超过第二保护电路760的保护电压，例如390V，则第二保护电路760工作，输出的充电电压VH3将被钳制在390V，如果没有超过保护电压，则第二保护电路760中的压敏电阻不工作，由输出的充电电压VH3给储能组件200充电。第二保护电路760可以为复合型正温度系数热敏压敏电阻器(正温度系数热敏和压敏集成封装在一起)，其中压敏电阻的保护电压为390V，当输入电压低于390V时，压敏电阻不工作，电路不需要进行保护，当电压高于390V时压敏电阻则导通，电压被钳制在390V，电流流过压敏电阻，压敏电阻钳位导通后压敏电阻上由于存在有功功耗会产生发热，而与压敏封装在一起的热敏电阻检测到发热后阻值会变大，热敏电阻在电路中起到限流的作用，热敏电阻阻值变大以后流过热敏电阻的电流会减小，而由于流到后级电路的电流减小，且压敏电阻将电压钳制在390V内，能够保护后级电路不被高压和大电流损坏。

可选地，第一保护电路740的第一保护电压门限高于第二保护电路760的第二保护电压门限；若第一保护电路740的工作电压为VpD，第二保护电路760的工作电压为390V，当输入电压高于第二保护电压门限为390V时，第二保护电路760先进行保护工作，热敏电阻阻值因发热变大，第二保护电路760前端的第二电压VH2升高，从而会导致第一电压VH1电压升高，当VH1电压升高至第一保护电路740的工作电压VpD时，第一保护电压也开始工作，此时第一保护电路740和第二保护电路760同时工作，第一保护电路740能够分担第二保护电路760的保护应力，延长保护电路的工作寿命，进一步提高取能供电装置的可靠性。

可选地，变压器600在控制电路500的内部MOS管关断时会产生反向的脉冲信号，例如反向的尖峰脉冲信号。为了减小脉冲信号的幅值，防止幅值过高对取能供电装置中各个电路以及组件造成的冲击损坏，取能供电装置还可以包括：吸收组件770。吸收组件770与变压器600和控制电路500连接，吸收组件770用于吸收控制电路500中的内部MOS管关断时变压器600产生的过高的反向脉冲信号，进一步地提高取能供电装置的可靠性。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他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、物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他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种取能供电装置，其特征在于，所述装置包括：第一采样组件、储能组件、开关电路、比较电路、控制电路和变压器、容性分压组件和整流桥；

所述第一采样组件与所述储能组件连接，所述储能组件用于基于所述开关电路的通断情况，根据交流母线中获取的电压进行充电，所述第一采样组件用于采集所述储能组件中的充电电压，获得第一电压信号；

所述比较电路与所述第一采样组件和所述开关电路连接，所述比较电路用于根据所述第一电压信号与参考电压进行比较，以输出控制所述开关电路通断的第二控制信号；

所述控制电路与所述变压器和所述第一采样组件连接，在所述储能组件充电至预设电压时，所述控制电路用于通过所述变压器为负载电路提供电能；

所述容性分压组件与所述整流桥连接，所述容性分压组件用于承受和分担高压输入；所述整流桥与所述开关电路连接，所述整流桥用于将所述容性分压组件输出的交流电压变为直流电压，得到流经所述开关电路的第一电压。

2.根据权利要求1所述的取能供电装置，其特征在于，所述控制电路工作时，通过所述变压器中的辅助绕组分别形成第一电源电路和第二电源电路；

所述第一电源电路用于为所述控制电路提供工作时的第一电源电压；

所述第二电源电路用于为所述比较电路提供工作时的第二电源电压。

3.根据权利要求2所述的取能供电装置，其特征在于，所述比较电路包括：比较组件、参考组件和降压组件，所述比较组件与所述参考组件连接，所述比较组件和所述参考组件通过所述降压组件与所述第二电源电路连接；

所述降压组件用于对所述第二电源电路中提供的所述第二电源电压进行降压处理，以为所述比较组件和参考组件提供工作时的降压电压；

所述参考组件用于对所述降压电压进行处理，并将得到的参考电压输出到所述比较组件中；

所述比较组件用于对所述参考电压和所述第一电压信号进行比较，根据比较结果输出所述第二控制信号。

4.根据权利要求2所述的取能供电装置，其特征在于，所述控制电路包括：控制器和限流电阻，所述控制器与所述第一电源电路连接，所述限流电阻与所述控制器连接，所述限流电阻用于限制所述控制器内部的电流大小，以在所述控制器内部的电流超过电流阈值时，关闭所述控制器的输出工作。

5.根据权利要求4所述的取能供电装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述负载电路和所述控制电路连接的第二采样组件；

所述第二采样组件用于对所述负载电路的输出电压进行检测，得到输出信号，并将所述输出信号传输到所述控制电路中的所述控制器；

所述控制器用于根据所述输出信号调整占空比。

6.根据权利要求1所述的取能供电装置，其特征在于，所述开关电路包括：开关组件和控制组件，所述开关组件通过所述控制组件与所述比较电路连接；

所述控制组件用于接收所述比较电路中输出的第二控制信号，以根据所述第二控制信号处理，得到第三控制信号；

所述开关组件用于接收所述控制组件输出的第三控制信号，以根据所述第三控制信号进行导通或关断。

7.根据权利要求1所述的取能供电装置，其特征在于，所述装置还包括：输入端口和接地端口；

所述输入端口接入所述交流母线，所述接地端口接入与所述交流母线具有电势差的参考母线或地线。

8.根据权利要求1所述的取能供电装置，其特征在于，所述装置还包括：第一保护电路、隔离组件和第二保护电路；

所述开关电路通过第一保护电路与所述整流桥连接，所述第一保护电路用于判断所述第一电压是否高于所预设的第一保护电压；

所述开关电路关断时，所述第一电压流经所述第一保护电路连接的所述隔离组件，所述隔离组件用于对所述第一电压进行隔离处理，得到第二电压，当所述第一电压低于所述第二电压时，所述隔离组件用于阻断所述第二电压向所述第一电压方向反灌；

所述隔离组件通过所述第二保护电路与所述储能组件连接，所述第二保护电路用于对所述第二电压进行处理，得到对所述储能组件进行充电的所述充电电压。

9.根据权利要求8所述的取能供电装置，其特征在于，所述第一保护电路的第一保护电压门限电压高于所述第二保护电路的第二保护电压门限。

10.根据权利要求1所述的取能供电装置，其特征在于，所述装置还包括：吸收组件；

所述吸收组件与所述变压器和所述控制电路连接，所述吸收组件用于吸收所述控制电路关断时所述变压器产生的反向脉冲信号。

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