发电机监测用在线取电系统技术方案

本实用新型专利技术提供的一种发电机监测用在线取电系统，包括用于从发电机的励磁线路进行取电的电流互感器、从发电机的励磁碳刷取电的压电取电模块、从发电机碳刷进行取电的温差取电模块、从发电机的手柄进行振动取电的振动取电模块、基于环境电场的电场取电模块以及电源管理模块；所述感应取电模块、压电取电模块、温差取电模块、振动取电模块以及电场取电模块的输出端与电源管理模块的输入端连接，所述电源管理模块将各取电模块输出的微弱电流进行处理形成稳定的直流电向负载供电，能够从发电机工作过程中的振动、温度、电磁环境、励磁电流的谐波成分中获取电能。

【技术实现步骤摘要】
发电机监测用在线取电系统
本技术涉及一种在线取电系统，尤其涉及一种发电机监测用在线取电系统。
技术介绍
在大型发电机组工作过程中，需要对发电机的工作状态进行监测，在监测过程中需要使用各种传感器，比如温度传感器、振动传感器以及一些处理信号的芯片，这些用电设备在工作过程中需要稳定的低压直流电，现有技术中，这些低压直流电往往通过现有的蓄电设备或者电压转设备将交流电转换成直流电然后经过电压转换进行供电以及对蓄电池进行充电，而发电机在工作过程中，由于振动、温度、电磁环境等均会产生相应的能量，而目前还没有一种有效的手段将这些能量转换成电能并提供给检测元件用电。因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种发电机监测用在线取电系统，能够从发电机工作过程中的振动、温度、电磁环境、励磁电流的谐波成分中获取电能，从而无需从电网中获取电能对发电机的监测元件提供稳定工作用电，从而能够有效避免能源浪费，减少电网供电的线路布置，节约使用成本。本技术提供的一种发电机监测用在线取电系统，包括用于从发电机的励磁线路进行取电的电流互感器、从发电机的励磁碳刷取电的压电取电模块、从发电机碳刷进行取电的温差取电模块、从发电机的手柄进行振动取电的振动取电模块、基于环境电场的电场取电模块以及电源管理模块；所述感应取电模块、压电取电模块、温差取电模块、振动取电模块以及电场取电模块的输出端与电源管理模块的输入端连接，所述电源管理模块将各取电模块输出的微弱电流进行处理形成稳定的直流电向负载供电。进一步，所述压电取电模块压电材料，所述压电材料设置于发电机励磁碳刷的恒力弹簧。进一步，所述温差取电模块为温差发电片，所述温差发电片设置于发电机的励磁碳刷且温差发电片的热端与励磁碳刷接触，温差发电片的冷端设置于励磁碳刷的刷握手柄。进一步，所述振动取电模块包括永磁体、线圈、绝缘管和弹簧，所述弹簧为两个，所述两个弹簧分别固定设置于绝缘管的两端，所述线圈固定外套于绝缘管，所述永磁体设置于绝缘管内并位于两个弹簧之间，所述绝缘管和线圈置于刷握手柄内。进一步，所述电场取电模块包括两个极板，所述两个极板正对设置且固定设置于发电机的刷握手柄。进一步，所述电源管理模块包括能量收集电路、低功耗电源电路、比较控制电路以及过压保护电路；所述能量收集电路，其输入端与各取电模块输出端连接，用于对微电流进行汇集以及转换处理，并向低功耗电源模块输出电压信号；所述低功耗电源电路，其输入端与能量收集电路的输出端连接，用于接收能量收集电路的电压信号并将该电压信号转换成稳定的电压信号提供给负载和锂电池；所述比较控制电路，用于检测低功耗电源电路的输出电压，并在低功耗电源电路的输出电压低于电压阈值时控制低功耗电源电路停止供电输出；所述过压保护电路，用于检测能量收集电路的输入电压信号，并在电压值大于安全阈值时对电能获取电路后端电路执行过压保护。进一步，所述低功耗电源模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C9、电容C10、NMOS管Q6、PMOS管Q7以及二极管D2；所述PMOS管Q7的源极与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端通过电阻R9与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端接地，PMOS管Q7的源极和电阻R8之间的公共连接点作为低功耗电源模块的输入端连接于能量收集模块的输出端；PMOS管Q7的源极通过电阻R13与PMOS管Q7的栅极连接，PMOS管Q7的栅极与NMOS管Q6的漏极连接，NMOS管Q6的源极接地，NMOS管Q6的栅极连接于电阻R9与电阻R11之间的公共连接点，NMOS管Q6的栅极通过电阻R10连接于电阻R8和电阻R9之间的公共连接点，NMOS管Q6的栅极通过电阻R12接地，NMOS管Q6的栅极通过电容C9接地，PMOS管Q7的漏极通过电容C10接地，PMOS管Q7的漏极和电容C10的公共连接点作为低功耗电源模块的输出端；PMOS管Q7的漏极通过电阻R14和电阻R15串联后与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极连接于NMOS管Q6的栅极，二极管D2的正极和电阻R15之间的公共连接点作为低功耗电源模块的控制输入端。进一步，所述能量收集模块包括芯片IC1、锂电池BAT1、电容C1、电容C2、电容C3、锂电池BAT2、电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电感L1、PMOS管Q1、PMOS管Q2、PMOS管Q3以及PMOS管Q4；所述芯片IC1为BQ25505RFRR芯片，电感L1的一端通过电容C1接地，电感L1的另一端与IC1的20引脚连接，电感L1和电容C1之间的公共连接点作为能量收集模块的输入端，芯片IC1的4引脚通过电容C2接地，芯片IC1的1引脚接地，芯片IC1的2引脚连接于电感L1和电容C1之间的公共连接点，芯片IC1的5引脚接地；芯片IC1的8引脚通过电阻R1和电阻R2串联后接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点与芯片IC1的7引脚连接，芯片IC1的8引脚通过电阻R3与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R3和电阻R4之间的公共连接点与芯片IC1的11引脚连接，电阻R4和电阻R5之间的公共连接点与芯片IC1的12引脚连接，芯片IC1的3引脚和19引脚与PMOS管Q1的源极连接，PMOS管Q1的源极通过电容C3接地，PMOS管Q1的漏极与PMOS管Q2的源极连接，芯片IC1的18引脚与锂电池BAT1的正极连接，芯片IC1的14引脚与PMOS管Q3的源极连接，PMOS管Q3的漏极与PMOS管Q4的源极连接，PMOS管Q4的漏极通过电容C6接地，PMOS管Q2的漏极连接于PMOS管Q4的漏极，PMOS管Q4的漏极和电容C6之间的公共连接点作为能量收集模块的输出端，PMOS管Q1的栅极和PMOS管Q2的栅极连接于芯片IC1的9引脚，PMOS管Q3和PMOS管Q4的栅极连接于芯片IC1的10引脚，芯片IC1的14引脚与锂电池BAT2的正极连接。进一步，所述比较控制电路包括基准电路、比较器U1、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20以及三级管Q8；所述比较器为TLV3961比较器，所述比较器U1的同相端通过电阻R16与基准电路的输出端连接，比较器U1的同相端通过电阻R17与比较器U1的输出端连接，比较器U1的输出端与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端与三极管Q8的基极连接，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的集电极作为比较控制电路的控制输出端连接于低功耗电源模块的控制输入端；电阻R18的一端连接于低功耗电源模块的输出端，电阻R18的另一端通过电阻R19接地，电阻R18和电阻R19的公共连接点与比较器U1的反相端连接。进一步，所述过压保护电路包括过压判断电路和过压保护执行电路；过压判断电路包括芯片IC2、电容C13、电阻R22、电阻R2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电机监测用在线取电系统，其特征在于：包括用于从发电机的励磁线路进行取电的电流互感器、从发电机的励磁碳刷取电的压电取电模块、从发电机碳刷进行取电的温差取电模块、从发电机的手柄进行振动取电的振动取电模块、基于环境电场的电场取电模块以及电源管理模块；/n所述电流互感器、压电取电模块、温差取电模块、振动取电模块以及电场取电模块的输出端与电源管理模块的输入端连接，所述电源管理模块将各取电模块输出的微弱电流进行处理形成稳定的直流电向负载供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种发电机监测用在线取电系统，其特征在于：包括用于从发电机的励磁线路进行取电的电流互感器、从发电机的励磁碳刷取电的压电取电模块、从发电机碳刷进行取电的温差取电模块、从发电机的手柄进行振动取电的振动取电模块、基于环境电场的电场取电模块以及电源管理模块；
所述电流互感器、压电取电模块、温差取电模块、振动取电模块以及电场取电模块的输出端与电源管理模块的输入端连接，所述电源管理模块将各取电模块输出的微弱电流进行处理形成稳定的直流电向负载供电。


2.根据权利要求1所述发电机监测用在线取电系统，其特征在于：所述压电取电模块压电材料，所述压电材料设置于发电机励磁碳刷的恒力弹簧。


3.根据权利要求1所述发电机监测用在线取电系统，其特征在于：所述温差取电模块为温差发电片，所述温差发电片设置于发电机的励磁碳刷且温差发电片的热端与励磁碳刷接触，温差发电片的冷端设置于励磁碳刷的刷握手柄。


4.根据权利要求1所述发电机监测用在线取电系统，其特征在于：所述振动取电模块包括永磁体、线圈、绝缘管和弹簧，所述弹簧为两个，所述两个弹簧分别固定设置于绝缘管的两端，所述线圈固定外套于绝缘管，所述永磁体设置于绝缘管内并位于两个弹簧之间，所述绝缘管和线圈置于刷握手柄内。


5.根据权利要求1所述发电机监测用在线取电系统，其特征在于：所述电场取电模块包括两个极板，所述两个极板正对设置且固定设置于发电机的刷握手柄。


6.根据权利要求1所述发电机监测用在线取电系统，其特征在于：所述电源管理模块包括能量收集电路、低功耗电源电路、比较控制电路以及过压保护电路；
所述能量收集电路，其输入端与各取电模块输出端连接，用于对微电流进行汇集以及转换处理，并向低功耗电源模块输出电压信号；
所述低功耗电源电路，其输入端与能量收集电路的输出端连接，用于接收能量收集电路的电压信号并将该电压信号转换成稳定的电压信号提供给负载和锂电池；
所述比较控制电路，用于检测低功耗电源电路的输出电压，并在低功耗电源电路的输出电压低于电压阈值时控制低功耗电源电路停止供电输出；
所述过压保护电路，用于检测能量收集电路的输入电压信号，并在电压值大于安全阈值时对电能获取电路后端电路执行过压保护。


7.根据权利要求6所述发电机监测用在线取电系统，其特征在于：所述低功耗电源模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C9、电容C10、NMOS管Q6、PMOS管Q7以及二极管D2；
所述PMOS管Q7的源极与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端通过电阻R9与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端接地，PMOS管Q7的源极和电阻R8之间的公共连接点作为低功耗电源模块的输入端连接于能量收集模块的输出端；
PMOS管Q7的源极通过电阻R13与PMOS管Q7的栅极连接，PMOS管Q7的栅极与NMOS管Q6的漏极连接，NMOS管Q6的源极接地，NMOS管Q6的栅极连接于电阻R9与电阻R11之间的公共连接点，NMOS管Q6的栅极通过电阻R10连接于电阻R8和电阻R9之间的公共连接点，NMOS管Q6的栅极通过电阻R12接地，NMOS管Q6的栅极通过电容C9接地，PMOS管Q7的漏极通过电容C10接地，PMOS管Q7的漏极和电容C10的公共连接点作为低功耗电源模块的输出端；
PMOS管Q7的漏极通过电阻R14和电阻R15串联后与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极连接于NMOS管Q6的栅极，二极管D2的正极和电阻R15之间的公共连接点作为低功耗电源模块的控制输入端。


8.根据权利要求6所述发电机监测用在线取电系统，其特征在于：所述能量收集模块包括芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：石亚伟，陈孟钢，罗勇，廖金波，
申请(专利权)人：重庆勤智科技有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50