【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于輸變電設備，涉及換流閥智能監測系統中無線傳感節點能量獲取及管理系統的方案設計，更具體地，涉及一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路拓撲結構及控制方法。
技術介紹
1、特高壓直流輸電技術是解決大容量、遠距離電能輸送問題的最經濟和有效的手段，在大規模開發可再生能源中發揮著至關重要的作用。換流閥是特高壓直流換流站的核心設備，價格昂貴，作用重大。一旦換流閥發生故障，不僅會導致直流輸電停運，嚴重情況下，還可能引發換流閥或閥廳起火，造成重大安全事故。
2、換流閥是一個體積龐大、部件眾多、結構復雜的系統，如圖1所示，其主要功能是實現ac-dc(整流)或dc-ac(逆變)轉換。基本的閥模塊由飽和電抗器、晶閘管及控制觸發單元組成，晶閘管是其核心器件。引發換流閥故障及火災事故的原因有很多，除了設計和制造問題，還包括關鍵零部件的局部過溫、振動引起的松動、零部件漏水和老化導致的絕緣失效等，這些問題會影響整個直流輸電工程，嚴重時會帶來巨大的經濟損失。
3、傳統的換流閥監測技術主要依靠閥廳內監視探頭的遠距離探測、人工巡檢以及定期停運檢修。缺乏直接對換流閥關鍵零部件的物理量(如溫度、振動、壓力、扭矩等)的監測手段，無法及時有效地獲取數據，對換流閥狀態進行分析和評估。
4、目前，物聯網技術的發展日新月異，也為解決上述問題提供了新的思路。通過在換流閥關鍵位置部署無線傳感節點，可以直接獲取多種物理量數據，為換流閥的運行和維護提供分析判斷依據，及時有效地發現設備的安全問題，保證換流閥及直流輸電安全可靠運行。然而
5、現有技術文件1(cn115267620a)公開了一種換流閥導流母排連接狀態監測裝置及監測方法。其不足之處在于著重于傳感器整體架構設計及控制策略的優化，未對適用于溫差和振動聯合取能的能量管理電路進行具體的描述。
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路拓撲結構，面向特高壓直流輸電系統中換流閥的運維現狀，針對在線監測系統中無線傳感節點的去電池化需求，提出一種在換流閥組件中利用溫差及振動聯合取能的方案，配合能量管理系統，實現無線傳感節點的去電池化。
2、本專利技術采用如下的技術方案。
3、本專利技術的第一方面提供了一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，包括：
4、vpg電路，用于對輸入的vpg電壓進行整流和濾波，輸出轉換后的電流；
5、teg升壓轉換電路，用于將teg電壓進行升壓，為啟動脈沖發生器電路供電，輸出電流；
6、組合輸出電路，包括：電壓限制器和分流調節器，用于將teg升壓轉換電路和vpg電路的輸出電流進行合成，提供用于實際負載的輸出電壓；
7、teg升壓轉換電路的輸出和vpg電路的輸出與電壓限制器相連；電壓限制器與分流調節器相連。
8、優選地，vpg電路，包括：vpg電路正輸入端inp_vpg，vpg電路負輸入端inn_vpg，整流電路，降壓-升壓轉換器；
9、其中，降壓-升壓轉換器包括：電源良好電路，電路穩壓器，振蕩器，最大值選擇器，柵極驅動器，晶體管pswi，晶體管mswi，晶體管mswo以及電感器lbuckboost；
10、vpg電路正輸入端inp_vpg和負輸入端inn_vpg與整流電路輸入端相連接，整流電路的輸出端并接有電源良好電路，電感器lbuckboost連接在整流電路輸出和地之間，電源良好電路輸出和電路穩壓器輸出連接至振蕩器；
11、振蕩器的輸入端連接至整流電路，振蕩器的輸出端連接至最大值選擇器；最大值選擇器輸出和振蕩器輸出口連接至柵極驅動器；柵極驅動器連接至晶體管pswi、晶體管mswi和晶體管mswo；
12、優選地，teg升壓轉換電路，包括：teg升壓轉換電路正輸入端inp_teg，teg升壓轉換電路負輸入端inn_teg，teg升壓轉換電路升壓端bst_teg，teg升壓轉換電路輔助端aux_teg，低壓環形振蕩器，啟動脈沖發生器，比較器，cot脈沖發生器，電源良好電路，晶體管msense和金屬氧化物半導體場效晶體管mstart，升壓電感器lboost，電阻rd，晶體管mmain，升壓二極管dbst；
13、teg的正輸出端與teg升壓轉換電路正輸入端inp_teg相連接，teg的負輸出端與teg升壓轉換電路負輸入端inn_teg相連接，并接地；
14、teg的正輸出端經過升壓電感器lboost與teg升壓轉換電路升壓端bst_teg相連接，
15、teg升壓轉換電路升壓端bst_teg與升壓二極管dbst正極相連接，升壓二極管dbst負極與teg升壓轉換電路輔助端aux_teg相連接，
16、teg升壓轉換電路正輸入端inp_teg分別與低壓環形振蕩器、電荷泵相連接，低壓環形振蕩器的兩個輸出端與電荷泵輸入端相連接，電荷泵的輸出端并接有緩沖電容cbuf，同時與晶體管msense的柵極和晶體管msense的漏極相連；
17、比較器同相輸入端與teg升壓轉換電路正輸入端inp_teg相連接，比較器反相輸入端經負增益-rst與teg升壓轉換電路負輸入端inn_teg相連接，比較器的正電源端與升壓二極管dbst負極相連接，比較器的負電源端接地，比較器的輸出端與cot脈沖發生器的脈沖產生端pulse相連接；電源良好電路將power?good信號輸入至cot脈沖發生器的信號輸入端，cot脈沖發生器的輸出端與晶體管mmain連接；
18、電荷泵的輸出端與啟動脈沖發生器電路的電源端相連接，啟動脈沖發生器的輸出端與金屬氧化物半導體場效晶體管mstart的柵極相連接，啟動金屬氧化物半導體場效晶體管mstart的漏極與teg升壓轉換電路升壓端bst_teg相連接，啟動金屬氧化物半導體場效晶體管mstart的源極接地，啟動脈沖發生器的電流閾值監測端ith經過電阻rd與teg升壓轉換電路升壓端bst_teg相連接相連；
19、優選地，組合輸出電路，包括：電壓限制器和分流調節器；
20、電壓限制器包括：晶體管medgout和晶體管mtegout，電阻r1、電阻r2、電阻r3及電阻r4，運算放大器u1和運算放大器u3；
21、電阻r1和電阻r2并聯，并聯的端點與運算放大器u1輸入端連接；
22、電阻r3和電阻r4并聯，并聯的端點與運算放大器u3輸入端連接；
23、運算放大器u1和運算放大器u3輸入端連接，u1的輸出端與晶體管mtegout連接，u3的輸出端與晶體管medg本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于，包括：VPG電路、TEG升壓轉換電路和組合輸出電路，其中，
2.如權利要求1所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于：
3.如權利要求1所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于：
4.如權利要求1所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于：
5.一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制方法，基于權利要求1到4任一項所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于：
6.如權利要求5所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制方法，其特征在于：
7.如權利要求6所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制方法，其特征在于：
8.如權利要求7所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制方法，其特征在于：
9.如權利要求5所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制方法，其特征在于：
11.如權利要求5所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制方法，其特征在于：
12.如權利要求11所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制方法，其特征在于：
...【技術特征摘要】
1.一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于，包括：vpg電路、teg升壓轉換電路和組合輸出電路，其中，
2.如權利要求1所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于：
3.如權利要求1所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于：
4.如權利要求1所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于：
5.一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制方法，基于權利要求1到4任一項所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路，其特征在于：
6.如權利要求5所述的一種適用于溫差振動聯合取能的能量管理集成電路的控制...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何秦慰，蘭天，藍元良，劉偉麟，李春龍，陳文通，克里斯·范登博斯，格特·范德霍恩，理查德·維西，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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