用于调节从感应电力采集器(IPH)汲取的电力的系统和方法技术方案

一种用于调节开关式稳压器的输入阻抗的方法，所述方法包括：在阻抗控制器处获得：(a)指示所述开关式稳压器的输入电流的测得的电压值和(b)所述开关式稳压器的输入电压，其中所述输入电压与所述输入电流的比率定义所述开关式稳压器的实际输入阻抗；由所述阻抗控制器根据所述开关式稳压器的所述实际输入阻抗与所述开关式稳压器的期望输入阻抗之间的差产生控制信号，其中所述期望输入阻抗是预定义阻抗；以及根据所述控制信号控制给所述开关式稳压器馈电的反馈节点，以实现所述开关式稳压器的输出电压，从而实现所述期望输入阻抗，其中所述反馈节点在所述开关式稳压器外部，由此在所述开关式稳压器外部调节所述开关式稳压器的所述输入阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调节从感应电力采集器(IPH)汲取的电力的系统和方法
本专利技术涉及用于调节从感应电力采集器(InductionPowerHarvester，IPH)汲取的电力的系统和方法。
技术介绍
感应电力采集器(IPH)可以从交流电(AC)高压线(例如，地下中压(MV)配电线或架空高压输电线)捕获能量，以在无需直接接入高压线的情况下为一个或多个电子装置(例如，安装在所述线上的电能质量监测器)供电。从AC高压线捕获能量的IPH通常包含具有环形(即，圈或圆环)形状的分裂铁磁芯和缠绕在所述芯周围的一个或多个绕组(即，线圈)。当IPH安装在载有电流的高压线上时，围绕所述高压线的时变磁场穿过缠绕在所述芯周围的绕组。由此可以在所述绕组中的一个绕组的端之间产生AC电力信号以供提取电路提取。提取电路根据IPH产生的能量来供应能量，以为电子装置供电。即使在低线路电流(例如，20A或更小)流过AC电源线时，提取电路也必须能够供应若干瓦的电力以为电子装置供电。本公开的目的在于设计一种在低线路电流下增加从IPH汲取的电力的提取电路。此外，当满足某些条件时，例如当(例如，数百安培的)高线路电流流过AC电源线时，有必要防止提取电路从IPH汲取电力。用于为电子装置供电的电源控制器仅从IPH汲取其所需的电流量，因此当高线路电流流过AC电源线时会向IPH呈现高阻抗。这可能会使IPH电压升高到开路电动势(EMF)，其对于高线路电流来说可能是非常高的。在没有用于防止提取电路从IPH汲取电力的系统的情况下，整个电力路径——包含布线、连接器和提取电路本身必须被设计成能承受IPH的开路EMF，从而极大地增加了使用IPH来捕获能量的复杂性和成本。本领域中已知的是通过使IPH产生的过量电流通过电阻负载来箝住IPH电压。然而，电阻负载以热量的形式耗散过量能量，其可能会达到几十或数百瓦的电力。这同样极大地增加了使用IPH来捕获能量的复杂性和成本。鉴于前述内容，本公开的目的在于设计一种系统，所述系统能够在满足某些条件时防止提取电路从IPH汲取电力，同时能够耗散极少的电力。另外，本领域需要确保IPH以安全且低成本的方式安装在AC电源线上。IPH的芯是安装在AC电源线周围的分裂芯。当使芯的两个半部靠在一起时，穿过芯的磁通量迅速增加，从而产生使芯的两个半部吸在一起的巨大吸力。因此，这两个半部将以对IPH的安装者来说可能非常不方便的方式、更不用说危险的方式卡在一起。此外，当使芯的两个半部靠在一起时增加的穿过芯的磁通量可能会导致芯的绕组的电触点处的电压尖峰，其可以达到或超过数百伏的值。此电压尖峰对安装者来说可能是危险的。即使在IPH安装期间盖住电触点，电压尖峰的存在也需要指定连接器和布线承受高电压，这增加了IPH的大小和成本。鉴于前述内容，本公开的目的在于以安全且低成本的方式安装IPH。下文列出被视为与当前公开的主题的背景相关的参考文献。对本文中的参考文献的承认不应被推断为意味着这些参考文献以任何方式与当前公开的主题的专利性相关。2012年12月25日公开的(VonNovak等人的)第8,338,991号美国专利涉及无线电力。无线电力接收器包含接收天线，所述接收天线用于在由以谐振频率操作的发射天线产生的耦合模式区中与近场辐射耦合。接收天线在耦合到近场辐射时产生RF信号，并且整流器将RF信号转换成DC输入信号。耦合到DC输入信号的直流电到直流电(DC到DC)转换器产生DC输出信号。脉冲调制器响应于DC输入信号的电压、DC输入信号的电流、DC输出信号的电压和DC输出信号的电流中的至少一个而产生到所述DC到DC转换器的脉宽调制信号，以通过修改所述脉宽调制信号的占空比来调整无线电力接收器的DC阻抗。2017年6月22日公开的(Hoeppner等人的)第2017/0179732号美国专利申请公开案公开了一种能量采集系统，所述能量采集系统可以包含主电源流过的电导体。所述系统还可以包含安置在电导体周围的仪表变压器，其中仪表变压器包含次级电感器，其中仪表变压器使用第一电力通过次级电感器产生第一变换电力。所述系统还可以包含并联地电耦合到次级电感器的至少一个调谐电容器。所述系统可以进一步包含与至少一个调谐电容器串联耦合的至少一个开关，其中至少一个开关具有断开位置和闭合位置。所述系统还可以包含电耦合到次级电感器和至少一个开关的电力负荷，其中当至少一个开关处于闭合位置时，至少一个调谐电容器修改第一变换电力。2015年11月19日公开的(Jankowski的)第2015/0333509号美国专利申请公开案公开了一种用于电流互感器的保护电路，其用于防止电流互感器的次级电路上的次级电压超过次级电压阈值。保护电路输入可以耦合到电流互感器的次级电路，使得次级电压施加到保护电路输入。控制单元连接到保护电路输入。开关单元连接到保护电路输入，并且以操作性方式连接到控制单元。控制单元适用于响应于次级电压超过次级电压阈值而向开关单元提供控制信号。开关单元适用于响应于由控制单元提供的控制信号而使保护电路输入短路。开关单元实施为半导体电路。2018年5月29日公开的(Rumrill的)第9,984,818号美国专利提供了可以包含许多特征的电力分配监测系统。所述系统可以包含被配置成附接到电网配电网上的各个导体的多个监测装置。在一些实施例中，监测装置安置在三相网络的每个导体上，并且利用分裂芯式互感器从所述导体采集能量。监测装置可以被配置成从AC电网采集能量，并且在故障状况下或不需要采集的电力时使互感器的芯饱和。还提供了安装和使用监测装置的方法。2004年6月29日公开的(Perkinson等人的)第6,756,776号美国专利公开了待安装在载流导体周围的电流互感器。互感器具有包括两个部分的分裂芯，所述分裂芯可以打开以允许所述互感器安装在载流导体周围或从载流导体移除。缠绕在芯上的绕组以操作性方式连接到开关，使得当互感器从载流导体移除时，绕组可以在打开所述分裂芯之前短路，以减小使所述分裂芯部分合起来的磁力。当互感器安装在导体周围时，在闭合分裂芯部分之前通过开关使绕组短路，以使由于芯上的感应磁力产生的对芯的损坏最小化。机械工具用于打开或闭合分裂芯部分。开关可以连接到工具以用于使绕组短路和打开绕组。
技术实现思路
根据当前公开的主题的第一方面，提供了一种用于调节开关式稳压器的输入阻抗的方法，所述方法包括：在阻抗控制器处获得：(a)指示所述开关式稳压器的输入电流的测得的电压值和(b)所述开关式稳压器的输入电压，其中所述输入电压与所述输入电流的比率定义所述开关式稳压器的实际输入阻抗；由所述阻抗控制器根据所述开关式稳压器的所述实际输入阻抗与所述开关式稳压器的期望输入阻抗之间的差产生控制信号，其中所述期望输入阻抗是预定义阻抗；以及根据所述控制信号控制给所述开关式稳压器馈电的反馈节点，以实现所述开关式稳压器的输出电压，从而实现所述期望输入阻抗，其中所述反馈节点在所述开关式稳压器外部，由此在所述开关式稳压器外部调节所述开关式稳压器的所述输入阻抗。在一些情况下，控制给所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于限制来自感应电力采集器(IPH)的能量的供应的方法，所述IPH被配置成为电力负荷提供能量，所述方法包括：/n使用交流(AC)到直流(DC)转换器将在所述IPH的第一绕组的第一端和第二端之间产生的AC电力信号转换成DC输入信号，所述AC到DC转换器连接到所述第一端和所述第二端；以及/n使用短路开关在所述IPH的第三端和第四端之间产生短路，由此限制来自所述IPH的能量的所述供应；/n其中所述第一端或所述第二端中的至少一个连接到所述AC到DC转换器且不连接到所述短路开关，由此相对于其中所述第一端和所述第二端连接到所述AC到DC转换器且连接到所述短路开关的替代性配置而使得通过所述短路开关的电流减小。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181231 IL 2640421.一种用于限制来自感应电力采集器(IPH)的能量的供应的方法，所述IPH被配置成为电力负荷提供能量，所述方法包括：
使用交流(AC)到直流(DC)转换器将在所述IPH的第一绕组的第一端和第二端之间产生的AC电力信号转换成DC输入信号，所述AC到DC转换器连接到所述第一端和所述第二端；以及
使用短路开关在所述IPH的第三端和第四端之间产生短路，由此限制来自所述IPH的能量的所述供应；
其中所述第一端或所述第二端中的至少一个连接到所述AC到DC转换器且不连接到所述短路开关，由此相对于其中所述第一端和所述第二端连接到所述AC到DC转换器且连接到所述短路开关的替代性配置而使得通过所述短路开关的电流减小。


2.根据权利要求1所述的方法，其中响应于所述DC输入信号大于或等于第一阈值而产生所述短路。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述DC输入信号是DC电压输入信号。


4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
响应于所述DC输入信号下降到低于第二阈值且所述第二阈值小于或等于所述第一阈值，消除所述第三端和所述第四端之间的所述短路，由此使得能够恢复来自所述IPH的能量的所述供应。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一阈值和所述第二阈值是固定的。


6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一阈值或所述第二阈值中的至少一个是可变的。


7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
使用DC到DC转换器将所述DC输入信号转换成存储信号，所述存储信号施加于以下各项中的至少一项：(a)能量存储库，其被配置成存储能量以根据所述存储信号为所述电力负荷供电；或(b)所述电力负荷；
其中所述第一阈值或所述第二阈值中的所述至少一个根据以下各项中的一项或多项变化：所述存储信号的电压电平、所述能量存储库的电荷电平，或所述电力负荷的电力要求。


8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
使用DC到DC转换器将所述DC输入信号转换成存储信号，所述存储信号施加于被配置成存储能量以根据所述存储信号为所述电力负荷供电的能量存储库，其中响应于所述存储信号的电压电平大于或等于第三电压或所述能量存储库的电荷电平大于或等于第一电荷电平而产生所述短路；以及
响应于所述存储信号的所述电压电平下降到低于第四阈值或所述能量存储库的电荷电平下降到低于第二电荷电平且所述第四阈值小于或等于所述第三阈值且所述第二电荷电平小于或等于所述第一电荷电平，消除所述第三端和所述第四端之间的所述短路，由此使得能够恢复来自所述IPH的能量的所述供应。


9.根据权利要求1所述的方法，其中所述短路开关是功率交流电源三极管(TRIAC)。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述短路开关连接到所述第一绕组的第一抽头，使得在所述第一绕组的第三端和第四端之间产生所述短路，并且所述AC到DC转换器连接到所述第一绕组的第二抽头，所述第一抽头包含比所述第二抽头更多的所述第一绕组的匝数，由此使得通过所述短路开关的电流减小。


11.根据权利要求1所述的方法，其中所述短路开关连接到所述IPH的不同于所述第一绕组的第二绕组，使得在所述第二绕组的第三端和第四端之间产生所述短路，由此使得通过所述短路开关的电流减小。


12.一种用于将感应电力采集器(IPH)以物理方式安装在带电的交流电(AC)电源线上的方法，所述方法包括：
提供(A)包含(a)分裂芯和(b)缠绕在所述芯周围的一个或多个绕组的所述IPH、(B)连接在所述绕组中的给定绕组的端之间的功率交流电源三极管(TRIAC)，以及(C)连接到所述功率TRIAC的控制器；
使用所述控制器启用通过所述功率TRIAC的电流流动；
将所述IPH和所述功率TRIAC安装在所述带电的AC电源线上，其中当在所述功率TRIAC的栅极电极上累积接通电压时，所述功率TRIAC使所述给定绕组的所述端短路，由此抵消穿过所述芯的磁通量；以及
使用所述控制器在通过所述给定绕组的所述电流的过零点时停用通过所述功率TRIAC的所述电流流动，由此使得所述IPH能够为电力负荷提供能量。


13.根据权利要求12所述的方法，其中所述控制器是连接在所述功率TRIAC的阳极电极与栅极电极之间的手动开关，其中所述开关在将所述IPH和所述功率TRIAC安装在所述带电的电源线上之前闭合以启用通过所述功率TRIAC的所述电流流动，并且其中所述开关断开以停用通过所述功率TRIAC的所述电流流动。


14.根据权利要求12所述的方法，其中所述控制器是电连接器，其包含电连接到所述功率TRIAC的阳极电极的第一引脚和电连接到所述功率TRIAC的栅极电极的第二引脚，所述第一引脚和所述第二引脚在将所述IPH和所述功率TRIAC安装在所述带电的电源线上之前短接在一起以启用通过所述功率TRIAC的所述电流流动。


15.根据权利要求21所述的方法，其中消除所述第一引脚与所述第二引脚之间的所述短接以停用通过所述功率TRIAC的所述电流流动。


16.根据权利要求12所述的方法，其中所述控制器是连接在所述功率TRIAC的阳极电极与栅极电极之间的簧片开关，其中所述簧片开关在将所述IPH和所述功率TRIAC安装在所述带电的电源线上之前闭合以启用通过所述功率TRIAC的所述电流流动，并且其中所述簧片开关断开以停用通过所述功率TRIAC的所述电流流动。


17.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：
检测所述电力负荷的连接；
其中响应于所述检测所述电力负荷的所述连接而执行所述电流流动的所述停用。


18.一种用于限制来自感应电力采集器(IPH)的能量的供应的系统，所述IPH被配置成为电力负荷提供能量，所述系统包括：
被配置成将在所述IPH的第一绕组的第一端和第二端之间产生的交流(AC)电力信号转换成直流(DC)输入信号的AC到DC转换器，所述AC到DC转换器连接到所述第一端和所述第二端；
其中所述系统被配置成使用短路开关在所述IPH的第三端和第四端之间产生短路，由此限制来自所述IPH的能量的所述供应；
其中所述第一端或所述第二端中的至少一个连接到所述AC到DC转换器且不连接到所述短路开关，由此相对于其中所述第一端和所述第二端连接到所述AC到DC转换器且连接到所述短路开关的替代性配置而使得通过所述短路开关的电流减小。


19.根据权利要求18所述的系统，其中所述系统被配置成响应于所述DC输入信号大于或等于第一阈值而产生所述短路。


20.根据权利要求19所述的系统，其中所述DC输入信号是DC电压输入信号。


21.根据权利要求19所述的系统，其中所述系统被配置成响应于所述DC输入信号下降到低于第二阈值且所述第二阈值小于或等于所述第一阈值，消除所述第三端和所述第四端之间的所述短路，由此使得能够恢复来自所述IPH的能量的所述供应。


22.根据权利要求21所述的系统，其中所述第一阈值和所述第二阈值是固定的。


23.根据权利要求21所述的系统，其中所述第一阈值或所述第二阈值中的至少一个是可变的。


24.根据权利要求23所述的系统，其进一步包括：
被配置成将所述DC输入信号转换成存储信号的DC到DC转换器，所述存储信号施加于以下各项中的至少一项：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃亚勒·多伦，
申请(专利权)人：互联智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL