高效電場感應取電裝置，用于高壓交流設備的供電，在現有電場感應取電裝置中加入間歇工作制的降壓型開關電源，該電源工作狀態分為工作期與休眠期2種，工作期有電能輸入輸出，休眠期電源基本不工作，無輸出，基本無電能消耗，工作期與休眠期2種狀態輪流出現，該電源輸入電壓高于80V；加入該類型開關電源后，電場感應取電裝置可以大幅度攝取更多電能。
【技術實現步驟摘要】
【專利說明】—.
本專利技術涉及高壓交流設備的供電系統。二.
技術介紹
現有高壓交流設備除了直接使用高壓交流電源，需要另行供電的多為市電供電，自帶電源，感應取電3類方式供電；市電供電多用于給功耗大的大型設備供電，需要設置輸電線路，使用中多有不便；自帶電源通常由化學一次電池供電，或化學二次電池加太陽能電池或風力發電組合，一次電池供電需要定期更換電池，一次與二次電池有漏液與在高溫下爆炸的危險，電池泄漏出的物質具有導電性，會造成高壓電力系統短路的危險；感應取電直接從高壓輸電線路中攝取電能，具體分為電流感應取電與電場感應取電2種，電流感應取電利用電流互感器原理，從輸電線路產生的磁場中攝取電能，高壓輸電線路中的電流不穩定，電流小時取得的電能也小，甚至取不到電，電流大時有磁芯過熱的問題，電流感應取電取得的電能很不穩定。電場感應取電利用感應電極(如圖1中I)對大地，大地對三相高壓輸電線路的空中分散電容耦合，與三相高壓輸電線路中之一路相連接的高壓端(如圖1中2)形成電壓差，以此作為原始電源，該電源特點是開路電壓高，等于相電壓，短路電流與感應電極外形與高壓端對地電壓高低有關，是個極小的數值，通常在μΑ或數十μΑ數量級；原始電源經過整流電路(如圖1中3)進行整流，之后經過倍流電路，即整流電路(如圖1中3)后部的電路，進行降壓增流，電路原理如下: 整流電路(如圖1中3)輸出的直流電流經過電容與電容串聯的二極管，對電容進行串聯充電，后級電容電壓超過雙向觸發二極管(如圖1中5)觸發電壓時，可控硅(如圖1中6)被觸發，形成大電流放電，原始電源輸出電流能力極低，電壓被拉低，電容通過與整流電路(如圖1中3)輸出端連接的二極管以并聯方式進行放電，放電電流減小到可控硅(如圖1中6)維持電流時，可控硅截止，電路重復充電過程；由前述倍流電路工作原理可知，倍流電路有多少單節儲能電路(如圖1中4)，就相應有多少倍率的降壓增流能力，其中首尾單節儲能電路中二極管數目有所減少。要使負載得到最大功率，負載與電源阻抗必須匹配，使負載阻抗等于電源阻抗，電場感應取電的電源輸出端是感應電極(如圖1中I)與高壓端(如圖1中2)，電源阻抗為感應電極(如圖1中I)對大地，大地對三相線路高壓輸電線路的空中分散電容，為純容性阻抗，負載阻抗為整流電路(如圖1中3)與之連接的倍流電路與后級電路，其伏安特性可以視為純電阻，是個非線性電阻，倍流電路起阻抗變換器作用，電源的電容性阻抗與負載的電阻性阻抗相等時，負載2端的電壓受電源的電容性阻抗移相影響，相位超前電源相位45°，對應電壓值為電源UXsin45°，對于常見的1kV線電壓輸電線路，感應電極(如圖1中I)對高壓端(如圖1中2)電壓為相電壓5.8kV，達到理想阻抗匹配時，負載2端的電壓=5.8kVX sin45=4.1 kVD與倍流電路輸出端相連接的負載電路，典型工作電壓為5V或12V，要把4.1kV變換成12V，倍流電路中的單節儲能電路(如圖1中4)，必須要4.lkV/12V?342節，受電路體積限制，實際上倍流電路中單節儲能電路(如圖1中4)通常不超過8節，感應電極(如圖1中I)與高壓端(如圖1中2)的輸出電壓為12VX8=96V，離理想阻抗匹配時電壓4.1kV偏離得極大，這導致電場感應取電方式取電效率極低，輸出電能極小。電場感應取電方式的感應電極(如圖1中I)形狀與位置固定時，取得的電能值只與高壓端(如圖1中2)對地電壓有關，該電壓與輸電線路的線電壓成正比例關聯，輸電線路的線電壓極為穩定，因此電場感應取電方式取得的電能極為穩定。三.
技術實現思路
本專利技術在現有電場感應取電方式中增加如下新技術，倍流電路輸出端接入間歇工作方式的降壓型開關電源(如圖2中5)，開關電源輸出端為最終輸出端，實際使用中倍流電路(如圖2中4)也可以省略，整流電路(如圖2中3)輸出端并聯儲能電容，再與降壓型開關電源(如圖2中5)連接，使用倍流電路時，降壓型開關電源(如圖2中5)與倍流電路(如圖2中4)之間也可以并聯上儲能電容。倍流電路(如圖2中4)輸出的電流雖然比原始輸入電流增加了幾倍，但通常還是不到20 μΑ，這小于普通開關電源的空載電流，普通開關電源無法工作，開關電源必須處于間歇工作方式才能實現電壓轉變功能。本專利技術中間歇工作方式的降壓型開關電源(如圖2中5)的工作狀態分為工作期與休眠期2種狀態，工作期特征是開關電源基本構成電路都在通電工作狀態，功率開關管處于開通與關閉輪流切換狀態，休眠期特征是開關電源基本構成電路有部分或者全部處于斷電狀態，功率開關管處于一直關閉狀態，輸入電流顯著小于平均輸入電流，開關電源基本構成電路的通電與斷電由電子開關切換；開關電源工作期與休眠期2種狀態輪流出現，使得開關電源在極小的輸入電流條件下，也能實現電壓轉變功能。本專利技術所述開關電源(如圖2中5)工作期與休眠期變換過程可以如下所述實施: 1.檢測倍流電路(如圖2中4)中儲能電容電壓高低或者檢測連結在開關電源前端儲能電容電壓高低，電壓達到一定閥值時由電子開關接通開關電源基本構成電路與前級倍流電路(如圖2中4)或儲能電容的通路，開關電源基本構成電路得到電源，進入工作期，前級電路對開關電源進行放電，電壓下降到一定閥值時，由電子開關斷開與開關電源基本構成電路的通路，開關電源基本構成電路處于斷電狀態，進入休眠期。當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
高效電場感應取電裝置，用于高壓交流設備的供電，包含感應電極，高壓端，整流電路，通常還有倍流電路，其特征在于，倍流電路接入間歇工作方式的降壓型開關電源，或整流電路輸出端并聯儲能電容后再接入間歇工作方式的降壓型開關電源，開關電源的輸出端為最終輸出端；該開關電源工作狀態分為工作期與休眠期2種狀態，工作期開關電源基本構成電路都在通電工作狀態，功率開關管處于開通與關閉輪流切換狀態，休眠期開關電源基本構成電路有部分或者全部處于斷電狀態，功率開關管處于一直關閉狀態，輸入電流顯著小于平均輸入電流，工作期與休眠期2種狀態輪流出現，開關電源基本構成電路的通電與斷電由電子開關切換；該開關電源輸入電壓高于80V。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜金昌，
申請(專利權)人：杜金昌，
類型：發明
國別省市：四川;51
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