CN201611850U - 一种高压回路开关式感应直流电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高压回路开关式感应直流电源，其特征在于，所述的高压回路开关式感应直流电源电路分为恒压直流电源主回路和磁平衡控制回路两部分。恒压直流电源主回路由CT取电线圈、瞬间抑制电路、第一整流电路、滤波电路、恒压电路DC/DC和输出滤波电路组成。磁平衡控制回路由CT控制线圈、瞬间抑制电路、第二整流电路、场效应管控制器以及采样比较控制电路组成。恒压直流电源主回路通过采样比较控制电路与磁平衡控制回路场效应管控制器连接形成负反馈闭环控制。本实用新型的优点在于系统性能稳定可靠，电能转化效率高，能够适应高压一次回路电流大范围的波动以及电流微弱的环境，电压输出可在一定范围内可调，通用性好，现场安装简便。
Description
一种高压回路开关式感应直流电源
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种高压回路开关式感应直流电源，可用于高压检测设备的专用 稳压电源，属于电源类技术领域。
背景技术
[0002] 在许多特殊的电力系统监测保护方案的实施过程中，如何给高压现场监测设备供 电往往成为非常关键的问题。例如对高压架空线路、电力电缆和配电单元等进行监测时，附 近一般都没有合适的低压电源可供监测设备使用，此外在有些条件下，由于电力线路高低 压必须隔离，低压侧即使有现成的电源也不能使用。
[0003] 为了解决上述问题，目前工程中应用的供能方式主要有：CT取电供能、电容分压 供能、蓄电池供能、激光供能等。其中电容分压供能方式对分压电容工艺要求很高，且系统 可靠性不好；蓄电池寿命有限，且需停电更换；而如果采用激光供电方式，又受到光电池转 换效率和激光二极管发生器的价格限制，造价昂贵。综合考虑普遍认为采用CT取电供能的 方式较好，其结构简单，经济适用，它与高压一次回路没有直接的电气联系，且与高压侧等 电位工作，非常安全，规避了高低压隔离问题。
[0004] 但在现有的高压取电方案中，大都为直接将CT输出经整流、滤波、稳压后供给监 测设备，没有对电源本身及后级电路采取保护措施，或保护电路较为简单，存在稳压效果不 好，不能适应高压系统回路电流大范围波动，取电CT发热量较大，噪声大的问题，长期运行 会引起绝缘破坏发生匝间短路，大大影响了该电源的使用寿命。而当发生雷击或一次高压 回路短路故障时，由于没有保护措施会损坏后级电路。而且市面上的取电CT存在现场安装 不方便的问题，都需要根据CT与高压电缆的配合另外设计安装结构，给工程的实施带来了 不便。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种稳定可靠、安全高效、安装简便的应用于高压监测 保护设备的恒压直流电源。
[0006] 为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种高压回路开关式感应直流电 源，所述的取电线圈连接瞬间抑制电路的输入端，瞬间抑制电路的输出端连接第一整流电 路的输入端ac两端，第一整流电路的输出端db两端连接滤波电路，滤波电路的输出端依 次连接恒压电路DC/DC以及输出滤波电路，取电线圈、瞬间抑制电路、第一整流电路、滤波 电路、恒压电路DC/DC以及输出滤波电路组成恒压直流电源主回路，其特征在于，所述的控 制线圈连接瞬间抑制电路的输入端，瞬间抑制电路的输出端连接第二整流电路的输入端ac 两端，第二整流电路的输出端db两端连接场效应管控制器的漏极和源极，场效应管控制器 的控制端连接采样比较控制电路的输出端，控制线圈、瞬间抑制电路、第二整流电路、场效 应管控制器已经采样比较控制电路组成磁平衡控制回路。磁平衡控制回路通过采样比较控 制电路连接恒压直流电源主回路。[0007] 本实用新型的优点在于系统性能稳定可靠，电能转化效率高，能够适应高压一次 回路电流大范围的波动以及电流微弱的环境，电压输出可在一定范围内可调，通用性好，现 场安装简便。
附图说明
[0008] 图1为高压回路开关式感应直流电源电路原理框图；
[0009] 图2为采样比较控制电路原理框图；
[0010] 图3为高压回路开关式感应直流电源取电CT结构示意图。
具体实施方式
[0011] 以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0012] 实施例
[0013] 如图1所示，为高压回路开关式感应直流电源电路原理框图，所述的高压回路开 关式感应直流电源电路分为恒压直流电源主回路和磁平衡控制回路两部分。恒压直流电源 主回路由CT取电线圈2、瞬间抑制电路、第一整流电路9、滤波电路、恒压电路DC/DC12和输 出滤波电路组成。磁平衡控制回路由CT控制线圈3、瞬间抑制电路、第二整流电路10、场效 应管控制器11以及采样比较控制电路组成。恒压直流电源主回路通过采样比较控制电路 与磁平衡控制回路场效应管控制器连接形成负反馈闭环控制。
[0014] 取电线圈2与瞬间抑制电路的输入端相连，瞬间抑制电路的输出端与第一整流电 路9输入端相连，第一整流电路9输出端与滤波电路的输入端相连，滤波电路与恒压电路 DC/DC12的输入端相连，恒压电路DC/DC12输出经输出滤波电路13后向监控保护装置提供 稳定的电压。
[0015] 控制线圈3与瞬间抑制电路的输入端相连，瞬间抑制电路的输出端与第二整流电 路10的输入端相连，第二整流电路10的输出端与场效应管控制器11的漏极和源极相连， 采样比较控制电路同时与恒压电路DC/DC12的输入端和输出端相连，输出端与场效应管控 制器11的控制端相连。
[0016] 如图2所示，为采样比较控制电路原理框图，所述的采样比较控制电路由采样电 路、参考电压电路以及比较器组成。
[0017] 采样电路、参考电压电路都采用电阻分压器，采样信号从主回路恒压电路DC/DC12 输入端获得，参考电压则从主回路恒压电路DC/DC12输出端获得，采样电路及参考电压的 信号输出与比较器的输入端相连，比较器输出端连接场效应管控制器11的控制端。
[0018] 如图3所示，为高压回路开关式感应直流电源取电CT结构示意图，所述的取电CT 由对称C型部件1、取电线圈2、控制线圈3、连接轴4、开口处5、弧形夹片6以及紧固定位件 7组成。
[0019] 对称C型部件1由环氧树脂浇注而成，其内层为电磁铁芯8，在电磁铁芯8外侧绕 制了两组线圈，分别为取电线圈2、控制线圈3。为获得稳定高效的直流电源，本实施例电磁 铁芯8内径略大于一次载流母线外径，选取较小的环路路径。所述电磁铁芯8采用组合磁 性材料，电磁铁芯8内层采用超微晶铁芯材料，电磁铁芯8外层采用0. 2mm硅钢。所述取电 线圈2以及控制线圈3的匝数由拟应用回路的一次电流和期望输出的电压、电流综合确定，期望输出电流越大，环绕线圈的直径越大，以减小内阻。对称C型部件1呈圆形，在它垂直 中轴线方向的一端装有连接轴4，另一端设有可通过螺柱紧固的开口处5，电磁感应线圈的 平行中轴线方向的两侧分别设有两两对称由螺柱和弧形夹片6组成的紧固定位件7。
[0020] 使用时，先将开口处5的螺柱旋松，然后将对称C型部件1沿连接轴4旋转打开成 两个半圆部分，将紧固定位件7拧松开，然后将两个半圆部分套于监测保护装置附近的架 空线路、电力电缆或配电单元的载流母线上，再将CT开口处5的螺帽紧固，使分开的两个半 圆部分重新合并，通过调整紧固定位件7可使载流母线处于CT的中心，从而使磁场均衡，增 强了电磁转换效率。当一次系统载流母线为矩形铜牌时，可采用两个“U”型对称部件构成 的矩形CT，安装结构与圆形CT类似。
[0021] 基准参考电压由恒压电路DC/DC12输出端处获得，通过采样电路获得的信号与之 比较，当穿过CT的电力系统一次电流增大时，取电线圈2磁通量增大，使得采样信号大于参 考电压，比较器输出高电平触发场效应管控制器11饱和导通，将由一次电流增大所产生的 能量以热的形式泄放掉，从而使取电线圈2磁通量迅速下降，使得采样信号小于参考电压， 比较器输出低电平，场效应管控制器11退出饱和区，取电线圈2磁通量迅速回升。工作过 程如此循环，这样在场效应管控制器11控制端形成了矩形波控制信号，磁平衡控制电路工 作在循环往复的开关状态。在磁平衡控制回路的作用下使得恒压电路DC/DC12的输入端的 电压恒定在一定的范围内，增强了电源系统的稳定性和可靠性，同时，还抑制了电磁铁芯8 内部磁场强度的变化，适当降低电源的发热量和噪声。
[0022] 当电力系统一次回路发生雷击或短路故障时，本实施例设置的两路瞬间抑制电路 可有效抑制高压带来的冲击，从而保护后级电路避免损坏。所述瞬间抑制电路主要由瞬态 抑制管或压敏电阻构成。所述场效应管控制器11使用了 STEK公司75NF75M0S管，具有输 入阻抗高、噪声小、功耗低、动态范围大、安全工作区域宽、热稳定性好等优点。所述恒压电 路DC/DC12采用了 NationalSemiconductor公司LM117稳压模块，该模块具有稳压效果好、 输出电压可调的特点，因此，能够满足不同电压等级的监测保护装置的需要。
Claims (3)
- 一种高压回路开关式感应直流电源，取电线圈(2)连接瞬间抑制电路的输入端，瞬间抑制电路的输出端连接第一整流电路(9)的输入ac两端，第一整流电路(9)的输出db两端连接滤波电路，滤波电路的输出端依次连接恒压电路DC/DC(12)和输出滤波电路，取电线圈(2)、瞬间抑制电路、第一整流电路(9)、滤波电路、恒压电路DC/DC(12)以及输出滤波电路组成恒压直流电源主回路，其特征在于，控制线圈(3)连接瞬间抑制电路的输入端，瞬间抑制电路的输出端连接第二整流电路(10)的输入ac两端，第二整流电路(10)的输出db两端连接场效应管控制器(11)的漏极和源极，场效应管控制器(11)的控制端连接采样比较控制电路的输出端，控制线圈(3)、瞬间抑制电路、第二整流电路(10)、场效应管控制器(11)已经采样比较控制电路组成磁平衡控制回路，磁平衡控制回路通过采样比较控制电路连接恒压直流电源主回路。
- 2.根据权利要求1所述的一种高压回路开关式感应直流电源，其特征在于，所述的采 样比较控制电路，包括采样电路，采样电路的输入端连接恒压电路DC/DC (12)的输入端，参 考电压电路的输入端连接恒压电路DC/DC(12)的输出端，比较器的输入端连接采样电路以 及参考电压电路的输出端，比较器的输出端连接场效应管控制器（11)的控制端。
- 3.根据权利要求1所述的一种高压回路开关式感应直流电源，其特征在于，对称C型部 件⑴的形状为圆形，其内层为电磁铁芯（8)，对称C型部件⑴的外侧设有取电线圈⑵ 和控制线圈（3)，对称C型部件（1)的垂直中轴线方向的一端装有连接轴（4)，另一端设有 可通过螺柱紧固的开口处（5)，电磁感应线圈平行中轴线方向的两侧分别设有两两对称由 螺柱和弧形夹片（6)组成的紧固定位件（7)。
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| CN105445531A (zh) * | 2014-08-14 | 2016-03-30 | 北京南瑞智芯微电子科技有限公司 | 一种取能采样一体化电流监测装置 |
| CN111030312A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-17 | 唐山东唐电气股份有限公司 | 高压母线感应取电装置及方法 |
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