基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，利用电磁感应耦合方式将架空输电线路地线中的电能提取出来，经过交流滤波及变压隔离后进行电源变换，电源变换部分采用整流‑逆变‑整流的二次整流方案，利用脉宽调制逆变技术及整流技术将交流电源转换为稳定直流电源，该系统可应用于架空输电线路检修设备等的供电领域，能够根据需求提供所需直流电源，具有直流电压易调节，波纹小，输出功率稳定，体积小，重量轻等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统
本专利技术涉及输电线路检修设备供电
，特别涉及一种基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，国家和社会对供电企业输电、配电、供电的可靠性要求越来越高，建设坚强电网、智能电网已成为迫切需求。对输电线路实施监控，实时掌握输电线路的各种运行参数是实现电力设备状态检修的前提，也是建设智能电网的一个重要组成部分。大多数输配电设备地处偏远，工作环境恶劣，经常会遭受各种人为破坏(如盗窃电力设施等)或自然灾害的袭击(如暴风雨、覆冰、污闪等)，历史上也曾多次发生输配电设备倒杆断线的严重事故，给国家和电力企业带来了重大的经济损失和极其不良的社会影响。为此，供电企业为确保输配电网的安全稳定可靠运行，每年都要投入大量的人力、物力、财力做支撑和保障。一年四季无论刮风下雨、酷暑寒天都要定期不定期的现场巡视维护。对于地处人迹罕至的高山峻岭、草原湖泊的电网设备，还要进行特殊的飞行航巡。输电系统的复杂程度增加以及保护和监控装置增多，线路中途的直流电源需求增大，系统电源对不间断的供电可靠性要求较高。目前在线状态监测设备常用的供电方式有：太阳能供电、蓄电池供电、激光供电、电容分压器供电、超声波供电、互感供能等。这些供电方式都或多或少存在许多缺点。由于技术的成熟，太阳能的供电方式目前在状态监测系统的应用较多，但其带负载能力有限，易受天气影响，且需长期维护；单一蓄电池供能结构简单易于实现，但其寿命有限，需要定期更换电池，不能满足长期运行的条件；激光供能输出电压纹波较小，噪声低，不易受到外界其他因素的干扰，但这种方法也会受到激光输出功率的限制，特别是光电池转换效率的影响，加大了电路设计的难度和使用成本；电容分压器供能设计简单，易于获取，但容易受温度、杂散电容、干扰、电磁兼容等因素的影响；超声波供能虽然是一种比较新的供能方式，但也存在设备造价高，转换器的转换效率低等问题，所以这种方法还没有达到真正实用化的程度，仍然需进一步研究。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是设计一种基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，在未断开输电线路地线的前提下，利用电磁感应耦合方式将电能提取，并采用脉宽调制逆变及整流技术将交流电能转化为直流电源，应用与输电线路检修设备供电领域，能够根据需求提供所需直流电源，具有直流电压易调节，波纹小，输出功率稳定，体积小，重量轻等优点。本专利技术公开了一种基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，包括滤波隔离单元、电源变换单元和控制处理单元；所述滤波隔离单元为系统输入端；所述电源变换单元，将滤波隔离单元输出的交流电转换为直流电；所述控制处理单元为系统控制核心，对输出电压的控制和通过检测输入电压信号实施系统过压保护。所述滤波隔离单元包括环形电磁线圈、交流滤波组件和变压器；所述环形电磁线圈与架空输电地线耦合，实现系统与架空地线一次隔离；所述交流滤波组件对输入交流电进行滤波；所述变压器是交流变压器，通过变压器将感应电动势变压输出，实现系统后续单元与架空地线二次隔离。所述电源变换单元依次包括整流器、直流滤波组件1、脉冲调制逆变器、二次整流器、直流滤波组件2；所述整流器为单相不可控整流桥，将滤波隔离单元输出的交流电整流成为脉动直流电；所述直流滤波组件1，滤除脉动直流电中的交流成分；所述脉冲调制逆变器由功率开关管组成，将直流电逆变为高频脉冲式交流电，功率开关管的导通与关断受控制信号控制，通过控制信号可控制输出电压大小；所述二次整流器为单相半桥整流电路，将逆变产生的高频脉冲交流电整流成直流电；所述直流滤波组件2，滤除二次整流器输出的直流电中的交流成分。所述控制处理单元通过采集检测输出电压值作为反馈信号，利用PID算法产生脉冲调制逆变器中功率开关管的控制信号，实现对输出电压的控制；控制处理单元还采集检测输入电压信号实施系统过压保护。有益效果：本专利技术与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术所提出的基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，采用环形电磁线圈和变压器两级隔离技术，同时利用交流滤波组件对输入交流电源进行预处理，能够有效降低输电线路中电压突变、浪涌等对系统的影响，提高系统自我保护能力，稳定输出直流电源，提高供电品质。2、本专利技术所提出的基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，利用整流-逆变-整流的二次整流技术，能够有效减少直流电源波动，减小电压波纹，提高电源稳定性，同时该技术能够大幅减小元器件体积，缩减系统重量。3、本专利技术所提出的基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，采用脉宽调制逆变技术，可根据采集输出电压反馈信号，通过脉宽调制控制逆变器功率开关器件导通时间，从而精确控制输出电压。4、本专利技术所提出的基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，采用微处理器作为系统控制核心，微处理器控制输出直流电源的同时，可以监控输入电压，防止过压对系统造成损害，有效提高系统自我保护能力。5、本专利技术所提出的基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，将系统控制技术与电源变换技术有机结合，有效解决了输电线路检测设备供电电源问题，大幅提高了检测设备供电品质，在输电线路电能提取领域实现重大突破。附图说明图1是基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统示意图。具体实施方式下面结合附图进一步阐述本专利技术。本专利技术所提出基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统结构如图1所示，系统包括滤波隔离单元、电源变换单元、控制处理单元。滤波隔离单元中，利用两个半环形电磁线圈可将架空输电线路地线环入其中，实现输电线路与系统的第一次电路隔离，同时地线中有交流电流过，根据电磁感应原理在环形电磁线圈中产生感应电动势，从而可将线路中交流电能取出。利用滤波电感及滤波电容组成的滤波组件对感应电动势进行滤波处理，可有效降低线路中顺势高压、浪涌等对系统的冲击。再利用变压器对交流电进行变压，同时实现输入端与电源变换单元的电路隔离。电源变换单元中，利用二极管组成的单相不可控整流桥对输入交流电进行一次整流，整流后的直流电仍存在波动，并且电压大小不可控。为减小直流电源波动，并实现输出直流电压可控，采用由功率开关器件组成的脉宽调制逆变电路将一次整流输出的直流电逆变成为脉冲交流电，该交流电脉冲宽度受控与控制处理单元提供的控制信号。再利用二极管组成的单相半桥整流电路将脉冲交流电整流成为直流电源，该直流电源稳定性高，电压可控。为实现对逆变电路的控制，采用微处理器作为系统控制核心，通过采集检测输出电压值作为反馈信号，利用PID算法产生逆变电路中功率开关器件的控制信号，从而可实现对输出电压的控制，同时为处理器可对采集到的输入电压信号进行处理，判断电压是否在系统接受范围内，如果超过系统接收范围可切断输入线路，实现对系统的自动化保护。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，其特征在于：包括滤波隔离单元、电源变换单元和控制处理单元；所述滤波隔离单元为系统输入端；所述电源变换单元，将滤波隔离单元输出的交流电转换为直流电；所述控制处理单元为系统控制核心，对输出电压的控制和通过检测输入电压信号实施系统过压保护。

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，其特征在于：包括滤波隔离单元、电源变换单元和控制处理单元；所述滤波隔离单元为系统输入端；所述电源变换单元，将滤波隔离单元输出的交流电转换为直流电；所述控制处理单元为系统控制核心，对输出电压的控制和通过检测输入电压信号实施系统过压保护。2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，其特征在于：所述滤波隔离单元包括环形电磁线圈、交流滤波组件和变压器；所述环形电磁线圈与架空输电地线耦合，实现系统与架空地线一次隔离；所述交流滤波组件对输入交流电进行滤波；所述变压器是交流变压器，通过变压器将感应电动势变压输出，实现系统后续单元与架空地线二次隔离。3.根据权利要求1或2所述的一种基于脉冲调制逆变的输电线路电能提取系统，其特征在于：所述电源变换单元依次包括整...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁立坤，李国鹏，徐洪福，关巍，季鹏程，赵璨，陈怡，葛召，薛小枚，单锋，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司，苏州丹江毓纳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13