基於電流互感器取電的電源系統的製作方法

2023-12-03 19:24:41 2

基於電流互感器取電的電源系統的製作方法
【專利摘要】基於電流互感器取電的電源系統，專用於實現電力配網自動化和智能化的電源系統，為電力自動化終端設備提供穩定的電源，包括：供電式電流互感器、電流互感器測試模塊、濾波模塊、整流模塊、開關電源模塊、儲能模塊、控制模塊、電源輸出模塊。供電式電流互感器與電流互感器測試模塊連接，測試電流互感器的非線性工作特性，獲取電流互感器電流及功率傳輸特性，得到其傳輸特性曲線；濾波模塊、整流模塊與開關電源模塊連接，處理電流互感器的輸入信號；儲能模塊、控制模塊與電源輸出模塊連接，控制模塊通過高性能微處理器控制儲能模塊的充電電路和放電電路，通過電源輸出模塊輸出平滑穩定的電源。
【專利說明】基於電流互感器取電的電源系統
[0001]發明名稱
[0002]基於電流互感器取電的電源系統【技術領域】
[0003]本發明專利屬於發明一種專用於配網自動化和智能化的電源系統，該系統為電力自動化終端設備提供穩定可靠的直流電源。
【背景技術】
[0004]電網的自動化和智能化一直是各國電力系統工作者關注的問題。智能電網為生產和生活用電提供了可靠的保證。智能電網的正常運行由配電自動化設備的相互協作完成。只有完成配電自動化設備安全可靠的運行，才能保證智能電網正常工作。配電自動化終端設備供電電源的安全穩定是保證配電自動化終端設備正常工作，確保智能電網安全運行的基本要求。
[0005]現有的配電自動化終端電源多採用電壓互感器取電的方式。電壓互感器取電的配電自動化終端電源體積較大、成本高、安裝不方便。在環網櫃或其它體積較小的空間內安裝難以實現，而戶外安裝的電壓互感器易受到外力的損壞，運行的安全性受到影響。
[0006]基於電流互感器取電的電源系統具有體積小，成本低，安裝方便等特點，且採用電流互感器取電作為中端設備的供電電源，供電更穩定可靠。

【發明內容】

[0007]本發明專利的目的是提供一種專用於配網自動化和智能化的電源系統，該系統為電力自動化終端設備提供穩定可靠的直流電源。該電源系統包括供電式電流互感器，電流互感器測試模塊，濾波模塊，整流模塊，開關電源模塊，儲能模塊，控制模塊，電源輸出模塊組成。
[0008]供電式電流互感器提供交流電源的輸入部分，高壓側一次電流流經供電式電流互感器，互感器的二次輸出作為交流電源的輸入部分。
[0009]電流互感器測試模塊用來測試電流互感器的非線性工作特性，獲取電流互感器電流及功率傳輸特性，得到其傳輸特性曲線。
[0010]濾波模塊和整流模塊用來將互感器提供的交流電源輸入進行濾波處理和整流處理。開關電源模塊利用現代電力技術，控制開關電晶體開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓。
[0011]儲能模塊配合開關電源一起使用，在提高開關電源輸出功率的情況下，增強電源的穩定性。
[0012]控制模塊通過高性能微處理器控制儲能器件的充電電路和放電電路，增強儲能器件的使用時間。電源輸出模塊輸出穩定可調的直流電源，供電力自動化終端供電設備使用。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明結構示意圖。
[0014]圖中標號:1_供電式電流互感器2-電流互感器測試模塊3-二次側線性負載4-濾波模塊5-整流模塊6-開關電源模塊7-防倒流二極體8-M0SFET開關器件9-儲能電容10-負載11-儲能模塊12-控制模塊13-高性能微處理器14-運算放大器15-電源輸出模塊
【具體實施方式】:
[0015]基於電流互感器取電的電源系統，其【具體實施方式】包括:電流互感器的取電處理，電流互感器的工作特性、功率傳輸處理，濾波、整流處理，開關電源的處理，儲能模塊的充放電處理，穩定的電源輸出處理。
[0016]電流互感器的取電處理是由供電式電流互感器(I)組成。高壓側一次電流經過供電式電流互感器(I)變換成二次電流輸出，作為交流電源的輸入部分。
[0017]電流互感器的工作特性、功率傳輸處理是由供電式電流互感器(I)、電流互感器測試模塊(2)、二次側線性負載(3)組成。通過不斷調整一次側電流輸入大小，測量二次側的輸出電流，同時測量二次側線性負載(3)上的電壓，得到電流互感器的功率輸出曲線，飽和度曲線，從而得到電流互感器的工作特性。
[0018]濾波、整流處理是由濾波模塊(4)、整流模塊(5)組成。濾波模塊(4)共模濾波器、RC濾波電路組成，將電流互感器出來的交流輸入中的雜波濾除，得到比較平滑的交流輸入信號。整流模塊(5)實現由交流信號變換成直流信號的功能。
[0019]開關電源的處理是由開關電源模塊(6)、防倒流二極體(7) ,MOSFET開關器件(8)組成。MOSFET開關器件(8)導通的控制採取脈衝寬度調節(PWM)與電壓門限控制相結合的方式，使輸出電壓值偏差更小。防倒流二極體(7)的主要作用是防止電流倒流，降低其損耗。
[0020]儲能模塊的充放電處理由儲能電容(9)、負載(10)、儲能模塊(11)、控制模塊
(12)、高性能微處理器(13)和運算放大器(14)組成。儲能電容(9)和儲能模塊(11)為儲能器件，用以儲存電量。控制模塊(12)、高性能微處理器(13)和運算放大器(14)為控制部分，用以控制對儲能器件的充放電，負載(10)為限流負載，用以在充電過程中減小電流，防止對儲能器件的損壞。高性能微處理器(13)經過處理運算放大器(14)反饋回的電壓信號，判斷是否應該充電或放電，再通過控制模塊(12)來實施充放電過程，通過負載(10)控制充放電的電流大小。
[0021]穩定的電源輸出處理由電源輸出模塊(15)組成。電源輸出模塊(15)內部帶有可調節電位器，可以調節直流電源輸出的大小，功率因素等參數。
[0022]本發明採用先進的傳感器技術，電流互感器取電技術。直接從高壓電流互感器上獲取能量，作為電源模塊的輸入信號。
[0023]本發明採用新型的開關電源技術，將一種變化的非線性的交流電源經過電路處理，形成一種線性的穩定直流電源。
[0024]本發明採用計算機控制技術，利用高性能微處理器和運算放大器等器件控制儲能器件的充放電過程和充放電時間。本發明採用能量轉化技術，將化學能轉化成電能使用，將電能轉化成化學能存儲。
[0025]本發明採用抗幹擾設計技術，硬體方面，採用共模濾波器，RC濾波處理，將雜波，尖波信號濾掉，形成較穩定的直流電源。軟體方面，採用了軟體濾波算法，傅立葉變換算法，使軟體具有很強的兼容性。
[0026]從經濟角度上，本發明省去了體積較大的電壓互感器，省去了 UPS等設備，充分利用電流互感器的特性，大大節省了成本。同時還環保。
[0027]從實用性和可操作性上，本發明採用體積較小的電流互感器，安裝接線極為方便，操作簡單，可適用於多種櫃型，極大地增強了實用性和可操作性。。
[0028]從穩定性上，本發明採用電流互感器取電和蓄電池共同給系統供電的方式，增強了穩定性。
【權利要求】
1.基於電流互感器取電的電源系統主要包括:供電式電流互感器(I)、電流互感器測試模塊(2)、二次側線性負載(3)、濾波模塊(4)、整流模塊(5)、開關電源模塊(6)、防倒流二極體(7)、MOSFET開關器件(8)、儲能電容(9)、負載(10)、儲能模塊(11)、控制模塊(12)、高性能微處理器(13)、運算放大器(14)和電源輸出模塊(15)。供電式電流互感器(I)用於提供交流電源的輸入部分，高壓側一次電流流經供電式電流互感器(I)，互感器的二次輸出作為交流電源的輸入部分。電流互感器測試模塊(2)和二次側線性負載(3)結合測試電流互感器傳輸的非線性特性以及飽和特性。濾波模塊(4)和整流模塊(5)對輸入的交流電源進行濾波和整流處理，得到較平滑穩定的電源。開關電源模塊(6)內部由防倒流二極體(7)、M0SFET開關器件(8)、儲能電容(9)和負載(10)組成，形成穩定平滑的直流電源輸出。儲能模塊(11)為輸出電源提供備用電源，在發生故障時可正常使用，不影響供電。控制模塊(12)由高性能微處理器(13)、運算放大器(14)組成。高性能微處理器(13)通過運算放大器(14)比較來控制儲能模塊(11)的充放電過程以及時間。電源輸出模塊(15)為穩定輸出可調的直流電源供電力自動`化終端設備使用。
【文檔編號】H02J15/00GK103516057SQ201210201919
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月19日 優先權日:2012年6月19日
【發明者】於寶成 申請人:張家港瑞自電氣有限公司, 於寶成