專利名稱：電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，屬于電力電網(wǎng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)監(jiān)測裝置的電源主要采用市電轉(zhuǎn)換、太陽能、儲蓄電池、光纖供電等幾種方式，這幾種方式存在著各自的缺點市電轉(zhuǎn)換的方式只適用于有市電的情況下，當(dāng)在野外對高壓線進行電網(wǎng)監(jiān)測時，周圍環(huán)境中往往沒有市電可用，就得采用其它方式，如太陽能、儲蓄電池、光纖供電等；電網(wǎng)監(jiān)測范圍一般比較大，電網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備比較多，如采用儲蓄電池方式，則需要大批量換裝充電，工作量很大，操作不方便；采用光纖供電方式存在價格昂貴以及鋪設(shè)不易等缺陷。太陽能受天氣、光照限制等使用環(huán)境影響較大，在地下深埋電纜、海底等場合無法使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有電網(wǎng)監(jiān)測裝置的電源采用市電轉(zhuǎn)換、太陽能、儲蓄電池、光纖供電幾種方式存在的問題，提供了一種電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源。本發(fā)明所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，它包括電流互感器、整流電路、穩(wěn)壓電路、降壓電路和η個負載控制器，η為大于或等于I的自然數(shù)，電流互感器通過感應(yīng)電網(wǎng)母線內(nèi)的電流獲得二次電流信號，電流互感器的二次側(cè)接整流電路，整流電路的輸出端并聯(lián)多個負載控制器，每個負載控制器的輸出端均與穩(wěn)壓電路的輸入端相連，穩(wěn)壓電路的輸出端與降壓電路的輸入端相連，降壓電路的輸出端接負載。負載控制器包括壓敏電阻LI、電阻R1、電阻R2、滑動變阻器R3、電阻R4、電阻R5、第一三極管Ql和第二三極管Q2，第一三極管Ql和第二三極管Q2均為NPN型三極管，壓敏電阻LI的一端、滑動變阻器R3的一端、第一三極管Ql的集電極和第二三極管Q2的集電極同時連接整流電路的正極輸出端IN+，電阻Rl的一端、電阻R2的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端同時連接整流電路的負極輸出端IN-，壓敏電阻LI的另一端與電阻Rl的另一端相連，滑動變阻器R3的另一端與電阻R2的另一端相連，滑動變阻器R3的滑動端與第一三極管Ql的基極相連，第一三極管Ql的發(fā)射極同時與電阻R4的另一端和第二三極管Q2的基極相連，第二三極管Q2的發(fā)射極與電阻R5的
另一端相連。穩(wěn)壓電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、第三三極管Q3、第四三極管Q4、PM0S管Q5，第三三極管Q3和第四三極管Q4均為NPN型三極管，電阻R7的一端、電阻R8的一端、電阻R14的一端、電阻R16的一端、PMOS管Q5的源極、電阻R15的一端同時連接整流電路的正極輸出端IN+，電阻R6的一端、第三三極管Q3的發(fā)射極、電阻RlO的一端和第四三極管Q4的發(fā)射極同時接地GND，電阻R7的另一端同時與電阻R6的另一端和第三三極管Q3的基極相連，電阻R8的另一端同時與電阻R9的一端和第三三極管Q3的集電極相連，電阻R9的另一端同時與第四三極管Q4的基極和電阻RlO的另一端相連，電阻R14的另一端同時與PMOS管Q5的柵極和電阻R13的一端相連，電阻R13的另一端與第四三極管Q4的集電極相連，電阻R15的另一端與電阻R17的一端相連，電阻R17的另一端同時與電阻R16的另一端和PMOS管Q5的漏極相連。
降壓電路5包括線性降壓器、二極管D5、第一電容C3、第二電容C4、第三電容C5、第四電容C6、電阻Rll和電阻R12，二極管D5的負極同時與PMOS管Q5的漏極、第三電容C5的一端和第四電容C6的一端相連并作為線性降壓器的第一信號輸入端0_p+，二極管D5的正極同時與第三電容C5的另一端和第四電容C6的另一端相連作為線性降壓器的第二信號輸入端0_p-，線性降壓器的第一信號輸出端同時與電阻R12的一端、第二電容C4的一端和第一電容C3的一端相連，線性降壓器的第二信號輸出端同時與電阻R12的另一端、電阻Rll的一端相連，電阻Rll的另一端同時與第二電容C4的另一端和第一電容C3的另一端、地GND相連，線性降壓器的第二信號輸入端與線性降壓器的第二信號輸出端相連，第一電容C3的兩端作為連接與負載連接的兩個輸出端。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明利用電網(wǎng)單根母線大電流的特點采用感應(yīng)取能方式感應(yīng)電能，設(shè)計專用的穩(wěn)壓電路，保證在母線電流較大和電流波動較大的環(huán)境下能夠為后級的監(jiān)測裝置提供穩(wěn)定的電能。本發(fā)明裝置可以長時間穩(wěn)定無故障工作，感應(yīng)能量充足電壓穩(wěn)定，在交流有效電流90A+已經(jīng)實驗成功，經(jīng)轉(zhuǎn)化以及穩(wěn)壓電路處理后其整體已經(jīng)可以成功處理出3. 3V電壓為后級MCU監(jiān)測系統(tǒng)以及無線發(fā)射模塊提供能量，整體功率為IW左右。
圖I是本發(fā)明所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源的原理框圖；圖2是圖I的等效電路圖；圖3是本發(fā)明所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源的一種可實現(xiàn)的具體電路圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，電流互感器I通過感應(yīng)電網(wǎng)母線內(nèi)的電流獲得二次電流信號，電流互感器I的二次側(cè)接整流電路2，整流電路2的輸出端并聯(lián)多個負載控制器3，每個負載控制器3的輸出端均與穩(wěn)壓電路4的輸入端相連，穩(wěn)壓電路4的輸出端與降壓電路5的輸入端相連，降壓電路5的輸出端接負載6。
具體實施方式
二 下面結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，負載控制器3包括壓敏電阻LI、電阻R1、電阻R2、滑動變阻器R3、電阻R4、電阻R5、第一三極管Ql和第二三極管Q2，第一三極管Ql和第二三極管Q2均為NPN型耐壓三極管，壓敏電阻LI的一端、滑動變阻器R3的一端、第一三極管Ql的集電極和第二三極管Q2的集電極同時連接整流電路2的正極輸出端IN+，電阻Rl的一端、電阻R2的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端同時連接整流電路2的負極輸出端IN-，壓敏電阻LI的另一端與電阻Rl的另一端相連，滑動變阻器R3的另一端與電阻R2的另一端相連，滑動變阻器R3的滑動端與第一三極管Ql的基極相連，第一三極管Ql的發(fā)射極同 時與電阻R4的另一端和第二三極管Q2的基極相連，第二三極管Q2的發(fā)射極與電阻R5的
另一端相連。
具體實施方式
三下面結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，穩(wěn)壓電路4包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、第三三極管Q3、第四三極管Q4、PM0S管Q5，第三三極管Q3和第四三極管Q4均為NPN型三極管，電阻R7的一端、電阻R8的一端、電阻R14的一端、電阻R16的一端、PMOS管Q5的源極、電阻R15的一端同時連接整流電路2的正極輸出端IN+，電阻R6的一端、第三三極管Q3的發(fā)射極、電阻RlO的一端和第四三極管Q4的發(fā)射極同時接地GND，電阻R7的另一端同時與電阻R6的另一端和第三三極管Q3的基極相連，電阻R8的另一端同時與電阻R9的一端和第三三極管Q3的集電極相連，電阻R9的另一端同時與第四三極管Q4的基極和電阻RlO的另一端相連，電阻R14的另一端同時與PMOS管Q5的柵極和電阻R13的一端相連，電阻R13的另一端與第四三極管Q4的集電極相連，電阻R15的另一端與電阻R17的一端相連，電阻R17的另一端同時與電阻R16的另一端和PMOS管Q5的漏極相連。
具體實施方式
四下面結(jié)合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，降壓電路5包括線性降壓器、二極管D5、第一電容C3、第二電容C4、第三電容C5、第四電容C6、電阻Rll和電阻R12，二極管D5的負極同時與PMOS管Q5的漏極、第三電容C5的一端和第四電容C6的一端相連并作為線性降壓器的第一信號輸入端0_p+，二極管D5的正極同時與第三電容C5的另一端和第四電容C6的另一端相連作為線性降壓器的第二信號輸入端0_P_，線性降壓器的第一信號輸出端同時與電阻R12的一端、第二電容C4的一端和第一電容C3的一端相連，線性降壓器的第二信號輸出端同時與電阻R12的另一端、電阻Rll的一端相連，電阻Rll的另一端同時與第二電容C4的另一端和第一電容C3的另一端、地GND相連，
線性降壓器的第二信號輸入端與線性降壓器的第二信號輸出端相連，第一電容C3的兩端作為連接與負載連接的兩個輸出端。下面結(jié)合圖2和圖3進行原理說明圖2是等效電路圖，I_P代表母線電流，I_Load為二次感應(yīng)側(cè)電流，I_Loadl為真實負載側(cè)電流，I_Load2為被控制回流電流，Ls為等效電感，Rs為等效電阻。U = Kl*I_P+K2*I_Load式中K1為母線電流感應(yīng)指數(shù)，K2為二次側(cè)回流控制指數(shù)。本設(shè)計為電力監(jiān)測裝置專用的基于CT(電流感應(yīng)式)電源的穩(wěn)壓處理電路，專為電力監(jiān)測中、小型負載提供的穩(wěn)壓處理電源。
本電路設(shè)計的穩(wěn)壓電路4和降壓電路5都是以CT電源作為能量源；負載控制器3，也可稱為二次側(cè)電流控制器，當(dāng)母線電流I_P過高的時候，在二次側(cè)的電壓就會升高，采用假負載的方式，與實際負載6共同作用，得到兩個負載電流1_Loadl和I_Load2，，兩個電流與母線電以I_P共同作用降低二次側(cè)電壓，當(dāng)母線電流I_P回落時其自動返回；負載控制器3在實際使用中可能會并聯(lián)多個，每個回流泄放的控制電壓會設(shè)定不同值，當(dāng)達到其危險值時有多個假負載共同作用控制電流回路；穩(wěn)壓電路4中兩個三極管(第三三極管Q3和第四三極管Q4)共同作用控制PMOS管Q5的開關(guān)，回路中電壓達到MOS管啟動值之前由R15、R16、R17共同作用向后級供電；回路電壓大于PMOS管Q5啟動電壓后，并小于設(shè)定的穩(wěn)定電壓的時候，PMOS管Q5打開；當(dāng)回路中電壓繼續(xù)升高達到一定危險值的時候會自動關(guān)斷PMOS管Q5，由與其柵極和源極并聯(lián)的電阻R15、R16、R17負責(zé)向后級供電(當(dāng)負載控制器3部分正常工作的時候不會使得回路中電壓超過危險值，如果負載控制器3部分不能正?？刂苹亓?，那么可能會使得穩(wěn)壓電路4的PMOS管Q5處于危險電壓值或更高)，正常情況下會使其危險值略高于負載控制器3中設(shè)定的某個電壓；降壓電路5后級供電輸出電壓可調(diào)，輸出電壓范圍較寬(3V 40V)，在負載控制器
3、穩(wěn)壓電路4 一部分或均處于危險值或以上的時候(限定回路電壓< 80V)，配合穩(wěn)壓電路4中的R15、R16、R17仍然可以為后級負載提供電流。
具體實施方式
五本實施方式對實施方式四作進一步說明，線性降壓器選用Linear公司的lt3000系列線性降壓器。
權(quán)利要求
1.電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，其特征在于，它包括電流互感器(I)、整流電路(2)、穩(wěn)壓電路(4)、降壓電路(5)和η個負載控制器(3)，η為大于或等于I的自然數(shù)， 電流互感器(I)通過感應(yīng)電網(wǎng)母線內(nèi)的電流獲得二次電流信號，電流互感器(I)的二次側(cè)接整流電路(2)，整流電路(2)的輸出端并聯(lián)多個負載控制器(3)，每個負載控制器(3)的輸出端均與穩(wěn)壓電路⑷的輸入端相連，穩(wěn)壓電路⑷的輸出端與降壓電路(5)的輸入端相連，降壓電路(5)的輸出端接負載(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，其特征在于，負載控制器(3)包括壓敏電阻仏1)、電阻町、電阻1 2、滑動變阻器1 3、電阻1 4、電阻1 5、第一三極管(Ql)和第二三極管(Q2)，第一三極管(Ql)和第二三極管(Q2)均為NPN型三極管， 壓敏電阻(LI)的一端、滑動變阻器R3的一端、第一三極管(Ql)的集電極和第二三極管(Q2)的集電極同時連接整流電路(2)的正極輸出端IN+， 電阻Rl的一端、電阻R2的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端同時連接整流電路(2)的負極輸出端IN-， 壓敏電阻(LI)的另一端與電阻Rl的另一端相連， 滑動變阻器R3的另一端與電阻R2的另一端相連， 滑動變阻器R3的滑動端與第一三極管(Ql)的基極相連，第一三極管(Ql)的發(fā)射極同時與電阻R4的另一端和第二三極管(Q2)的基極相連，第二三極管(Q2)的發(fā)射極與電阻R5的另一端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，其特征在于，穩(wěn)壓電路(4)包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、第三三極管(Q3)、第四三極管(Q4)、PM0S管(Q5)，第三三極管(Q3)和第四三極管(Q4)均為NPN型三極管， 電阻R7的一端、電阻R8的一端、電阻R14的一端、電阻R16的一端、PMOS管(Q5)的源極、電阻R15的一端同時連接整流電路(2)的正極輸出端IN+， 電阻R6的一端、第三三極管(Q3)的發(fā)射極、電阻RlO的一端和第四三極管(Q4)的發(fā)射極同時接地GND， 電阻R7的另一端同時與電阻R6的另一端和第三三極管(Q3)的基極相連，電阻R8的另一端同時與電阻R9的一端和第三三極管(Q3)的集電極相連，電阻R9的另一端同時與第四三極管(Q4)的基極和電阻RlO的另一端相連， 電阻R14的另一端同時與PMOS管(Q5)的柵極和電阻R13的一端相連，電阻R13的另一端與第四三極管(Q4)的集電極相連， 電阻R15的另一端與電阻R17的一端相連，電阻R17的另一端同時與電阻R16的另一端和PMOS管(Q5)的漏極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，其特征在于，降壓電路(5)包括線性降壓器、二極管(D5)、第一電容(C3)、第二電容(C4)、第三電容(C5)、第四電容(C6)、電阻Rll和電阻R12， 二極管(D5)的負極同時與PMOS管(Q5)的漏極、第三電容(C5)的一端和第四電容(C6)的一端相連并作為線性降壓器的第一信號輸入端0_P+， 二極管(D5)的正極同時與第三電容(C5)的另一端和第四電容(C6)的另一端相連作為線性降壓器的第二信號輸入端0_p-， 線性降壓器的第一信號輸出端同時與電阻R12的一端、第二電容(C4)的一端和第一電容(C3)的一端相連， 線性降壓器的第二信號輸出端同時與電阻R12的另一端、電阻Rll的一端相連，電阻Rll的另一端同時與第二電容(C4)的另一端和第一電容(C3)的另一端、地GND相連，線性降壓器的第二信號輸入端與線性降壓器的第二信號輸出端相連， 第一電容(C3)的兩端作為連接與負載連接的兩個輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，其特征在于，線性降壓器選用Linear公司的U3000系列線性降壓器。
全文摘要
電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，屬于電力電網(wǎng)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有電網(wǎng)監(jiān)測裝置的電源采用市電轉(zhuǎn)換、太陽能、儲蓄電池、光纖供電幾種方式存在的問題。本發(fā)明所述電網(wǎng)監(jiān)控裝置的電流感應(yīng)式電源，它包括電流互感器、整流電路、穩(wěn)壓電路、降壓電路和n個負載控制器，n為大于或等于1的自然數(shù)，電流互感器通過感應(yīng)電網(wǎng)母線內(nèi)的電流獲得二次電流信號，電流互感器的二次側(cè)接整流電路，整流電路的輸出端并聯(lián)多個負載控制器，每個負載控制器的輸出端均與穩(wěn)壓電路的輸入端相連，穩(wěn)壓電路的輸出端與降壓電路的輸入端相連，降壓電路的輸出端接負載。本發(fā)明裝置為電網(wǎng)監(jiān)控裝置提供電源。
文檔編號H02M3/156GK102820712SQ20121030775
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者孫一勇, 魏樹銀, 余洋, 高會軍, 吳志兵, 任雨 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)