本發(fā)明屬于磁能收集，特別是基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器和方法。

背景技術(shù)：

1、磁能收集技術(shù)因其功率密度高、不受天氣條件影響和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)傳感器自供電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于輸電線路電流的寬范圍波動(dòng)，現(xiàn)有磁能收集器主要面臨兩個(gè)問題：1、一次側(cè)電流過小時(shí)輸出功率不足；2、一次側(cè)電流過大時(shí)磁芯深度飽和而嚴(yán)重發(fā)熱并損害電路元件。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，采用二極管串聯(lián)數(shù)量需兼顧飽和抑制性能和取能下限的問題，且二極管發(fā)熱問題較嚴(yán)重，磁芯復(fù)合結(jié)構(gòu)和相應(yīng)電路優(yōu)化拓?fù)淇商嵘拍苁占髟谝淮蝹?cè)電流寬范圍波動(dòng)條件下的穩(wěn)定性，但雙磁芯結(jié)構(gòu)顯著增大了裝置體積和成本。通過電容補(bǔ)償和阻抗匹配法提升不同電流下的收集功率，并使用半控有源整流橋調(diào)整短路角以避免大電流時(shí)磁芯飽和，該方法所需控制電路復(fù)雜，控制參數(shù)精度要求高且受一次側(cè)電流波動(dòng)影響，因此難以實(shí)際應(yīng)用。因此，現(xiàn)有技術(shù)難以同時(shí)解決磁能收集器在一次側(cè)電流過小和過大時(shí)存在的問題，且現(xiàn)有的控制電路復(fù)雜，控制參數(shù)精度要求高且受一次側(cè)電流波動(dòng)影響，因此難以實(shí)際應(yīng)用；為適應(yīng)寬范圍一次側(cè)電流需額外加入磁芯，增大裝置體積和成本。

3、在背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器和方法，其能夠同時(shí)解決磁能收集器在一次側(cè)電流過小和過大時(shí)存在的問題且無需增大體積、便于控制。

2、基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器包括：

3、磁芯，其套設(shè)于一次側(cè)電流線路中；

4、二次側(cè)取能線圈，其卷繞所述磁芯的一側(cè)上，

5、整流橋，其連接所述二次側(cè)取能線圈，

6、恒壓負(fù)載，其連接所述整流橋以存儲(chǔ)來自二次側(cè)取能線圈的電能，

7、二次側(cè)控制線圈，其卷繞所述磁芯的另一側(cè)上，

8、受控開關(guān)s，其連接所述二次側(cè)控制線圈，受控開關(guān)s經(jīng)由信號(hào)開閉，

9、控制器，其連接并發(fā)送信號(hào)到所述受控開關(guān)s，所述控制器包括用于檢測(cè)一次側(cè)電流過零點(diǎn)的比較電路。

10、所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器中，當(dāng)一次側(cè)電流為小于第一預(yù)定電流值的小電流條件下，在一次側(cè)電流過零點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s導(dǎo)通且在峰值點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s關(guān)斷，受控開關(guān)s導(dǎo)通前后磁芯磁通勢(shì)的突變?cè)诙蝹?cè)取能線圈兩端感應(yīng)電壓進(jìn)而驅(qū)動(dòng)整流橋?qū)ā?/p>

11、所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器中，第一預(yù)定電流值為5arms。

12、所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器中，當(dāng)一次側(cè)電流為大于第二預(yù)定電流值的大電流條件下，在一次側(cè)電流過零點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s關(guān)斷，在峰值點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s導(dǎo)通。

13、所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器中，第二預(yù)定電流值為25arms。

14、所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器中，所述磁能收集器為電流互感器式磁能收集器。

15、所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器中，所述比較電路包括采樣電阻和運(yùn)算放大器。

16、所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器中，所述恒壓負(fù)載包括儲(chǔ)能電容。

17、所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器中，受控開關(guān)s包括mosfet管。

18、基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器的收集方法包括以下步驟，

19、磁芯套設(shè)于一次側(cè)電流線路中，二次側(cè)取能線圈卷繞所述磁芯的一側(cè)上，二次側(cè)控制線圈卷繞所述磁芯的另一側(cè)上，恒壓負(fù)載連接整流橋以存儲(chǔ)來自二次側(cè)取能線圈的電能；

20、受控開關(guān)s連接所述二次側(cè)控制線圈，受控開關(guān)s經(jīng)由信號(hào)開閉，當(dāng)控制器檢測(cè)一次側(cè)電流為小于第一預(yù)定電流值的小電流條件下，在一次側(cè)電流過零點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s導(dǎo)通且在峰值點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s關(guān)斷，受控開關(guān)s導(dǎo)通前后磁芯磁通勢(shì)的突變?cè)诙蝹?cè)取能線圈兩端感應(yīng)電壓進(jìn)而驅(qū)動(dòng)整流橋?qū)?；?dāng)控制器檢測(cè)一次側(cè)電流為大于第二預(yù)定電流值的大電流條件下，在一次側(cè)電流過零點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s關(guān)斷，在峰值點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s導(dǎo)通。

21、和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

22、基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器通過附加控制線圈和受控開關(guān)，并結(jié)合不同一次側(cè)電流條件下的控制策略，本方法能對(duì)磁芯勵(lì)磁電流和磁通進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而控制并改善磁能收集器輸出特性，同時(shí)解決磁能收集器在一次側(cè)電流過小和過大時(shí)存在的問題，在小電流條件下提升收集功率以降低供電死區(qū)，在大電流條件下抑制磁芯飽和并保護(hù)后端電路元件，控制電路簡(jiǎn)潔，控制參數(shù)少，實(shí)用性強(qiáng)，受控元件僅為一個(gè)開關(guān)，控制參數(shù)僅有開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間。無需額外加入磁芯，控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。

技術(shù)特征：

1.一種基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，優(yōu)選的，控制受控開關(guān)s導(dǎo)通且在峰值點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s關(guān)斷，受控開關(guān)s導(dǎo)通前后磁芯磁通勢(shì)的突變。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，第一預(yù)定電流值為5arms。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，控制受控開關(guān)s關(guān)斷，在峰值點(diǎn)兩側(cè)附近時(shí)，控制器發(fā)生信號(hào)控制受控開關(guān)s導(dǎo)通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，第二預(yù)定電流值為25arms。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，所述磁能收集器為電流互感器式磁能收集器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，所述比較電路包括采樣電阻和運(yùn)算放大器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，所述恒壓負(fù)載包括儲(chǔ)能電容。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器，其特征在于，受控開關(guān)s包括mosfet管。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器的收集方法，其特征在于，其包括以下步驟，

技術(shù)總結(jié)
一種基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器及方法，磁能收集器中，磁芯套設(shè)于一次側(cè)電流線路中；二次側(cè)取能線圈卷繞所述磁芯的一側(cè)上，整流橋連接所述二次側(cè)取能線圈，恒壓負(fù)載連接所述整流橋以存儲(chǔ)來自二次側(cè)取能線圈的電能，二次側(cè)控制線圈卷繞所述磁芯的另一側(cè)上，受控開關(guān)S連接所述二次側(cè)控制線圈，受控開關(guān)S經(jīng)由信號(hào)開閉，控制器連接并發(fā)送信號(hào)到所述受控開關(guān)S，所述控制器包括用于檢測(cè)一次側(cè)電流過零點(diǎn)的比較電路。基于雙線圈結(jié)構(gòu)的磁能收集器同時(shí)解決磁能收集器在一次側(cè)電流過小和過大時(shí)存在的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：楊愛軍,劉柱,周丹,李端姣,蔡玲瓏,姜爍,邰彬,王小華,榮命哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6