本发明专利技术涉及一种宽工作范围磁场能量收集装置，包括：包括3个取能线圈、半波整流升压电路模块和能量收集管理模块；半波整流升压电路模块用于将3个取能线圈输出的交流电压转换为直流电压并升高得到3个取能电压，半波整流升压电路模块输出3个取能电压串联叠加后的取能电压；能量收集管理模块包括电池充电器和蓄电池，电池充电器的输入端与半波整流升压电路模块的输出端连接，电池充电器的充电输出端与蓄电池连接，电池充电器通过其输入端接收半波整流升压电路模块的取能电压，并对半波整流升压电路模块的取能电压进行处理后通过其充电输出端输出充电电压为蓄电池充电，以实现能量收集。通过本发明专利技术，能够有效地解决三相电缆的取能问题。能问题。能问题。
【技术实现步骤摘要】
一种宽工作范围磁场能量收集装置
[0001]本专利技术涉及配电电缆
，具体涉及一种宽工作范围磁场能量收集装置。
技术介绍
[0002]在城市配电网中，电力电缆得到了越来越多的应用。配电电缆周围存在丰富的电磁场能量可以收集利用，在电缆周围布置一个取能线圈，根据电磁场理论可知，电缆周围变化的磁场将在线圈两端感应出电压，通过能量管理电路将感应电压进行整理后可以实现稳定的电压输出。对于单芯电缆，由于单芯电缆结构简单，周围磁场分布均匀，磁感应强度较高，所以取能装置的供电死区相对较小，现有技术可以在单芯电缆周围布置取能装置并实现3.3V、5V的直流电压输出，但是仅适用于单芯电力电缆，对于三相电缆并不适用。三相电缆中的负载电流互相之间存在120
°
的相位差，于是三相电流在电缆周围产生的磁场将相互叠加并导致三相电缆周围磁场分布不均匀。如果采用针对于单相电缆运行工况而设计的取能方案，将无法得到输出电压从而收集利用电缆周围的磁场能量，此外，由于三相电缆的磁场叠加，导致在相同的负载电流有效值工况下，三相电缆周围磁场的磁感应强度模值相比于单相电缆大为减小，更加不利于周围磁场能量的收集。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提出一种宽工作范围磁场能量收集装置，以解决三相电缆的取能问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的实施例提出一种宽工作范围磁场能量收集装置，用于三芯电缆的取能，包括3个取能线圈、半波整流升压电路模块和能量收集管理模块；
[0005]所述3个取能线圈均为圆环结构，环绕所述三芯电缆设置；
[0006]所述半波整流升压电路模块包括串联的3个半波整流升压电路，所述3个半波整流升压电路分别与所述3个取能线圈连接，用于将所述3个取能线圈输出的交流电压转换为直流电压并升高得到3个取能电压，所述半波整流升压电路模块输出所述3个取能电压串联叠加后的取能电压；
[0007]所述能量收集管理模块包括电池充电器和蓄电池，所述电池充电器的输入端与所述半波整流升压电路模块的输出端连接，所述电池充电器的充电输出端与所述蓄电池连接，所述电池充电器通过其输入端接收所述半波整流升压电路模块的取能电压，并对所述半波整流升压电路模块的取能电压进行处理后通过其充电输出端输出充电电压为所述蓄电池充电，以实现能量收集。
[0008]可选的，所述3个取能线圈均包括铁芯和感应线圈，所述铁芯包括3块铁芯件，每一块铁芯件对应圆心角为120
°
，所述感应线圈缠绕设置在其中一块铁芯件上。
[0009]可选的，所述3个取能线圈分离式布置，且所述3个取能线圈的感应线圈分别布置于所述三芯电缆切向磁感应强度最大的三个位置。
[0010]可选的，每个铁芯的3块铁芯件的连接处采用非磁性材料连接。
[0011]可选的，所述感应线圈与半波整流升压电路之间设有过电压保护电路。
[0012]可选的，所述充电控制器为LTC4013芯片。
[0013]实施本专利技术的实施例，至少具有以下有益效果：
[0014]实现从三芯电缆周围环境中收集能量并形成稳定输出，为三芯电缆运行状态检测所需设备提供可靠电源，从而实现免维护长期稳定运行，可以从根本上解决三芯电缆状态感知网络的能量供给问题。
[0015]本专利技术的实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为三芯电缆内部结构示意图；
[0018]图2为计算三芯电缆周围磁场分布的简化计算模型示意图；
[0019]图3为三芯电缆周围切向磁感应强度径向分布图；
[0020]图4为三芯电缆周围切向磁感应强度分布图；
[0021]图5为本专利技术实施例提供的一种磁场能量收集装置示意图；
[0022]图6为本专利技术实施例提供的感应线圈分组示意图；
[0023]图7为本专利技术实施例提供的半波整流升压电路模块结构示意图；
[0024]图8为本专利技术实施例提供的半波整流升压电路示意图；
[0025]图9为本专利技术实施例提供的LTC4013芯片的工作原理图；
[0026]图中标记：1
‑
取能线圈；2
‑
三芯电缆；3
‑
感应线圈；4
‑
铁芯；5
‑
半波整流升压电路；6
‑
LTC3330芯片；7
‑
过电压保护电路。
具体实施方式
[0027]以下将参考附图详细说明本专利技术的各种示例性实施例、特征和方面。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。
[0028]本专利技术的实施例提出一种宽工作范围磁场能量收集装置，用于三芯电缆的取能，包括3个取能线圈、半波整流升压电路模块和能量收集管理模块；
[0029]所述3个取能线圈均为圆环结构，环绕所述三芯电缆设置；
[0030]所述半波整流升压电路模块包括串联的3个半波整流升压电路，所述3个半波整流升压电路分别与所述3个取能线圈连接，用于将所述3个取能线圈输出的交流电压转换为直流电压并升高得到3个取能电压，所述半波整流升压电路模块输出所述3个取能电压串联叠加后的取能电压；
[0031]所述能量收集管理模块包括电池充电器和蓄电池，所述电池充电器的输入端与所述半波整流升压电路模块的输出端连接，所述电池充电器的充电输出端与所述蓄电池连
接，所述电池充电器通过其输入端接收所述半波整流升压电路模块的取能电压，并对所述半波整流升压电路模块的取能电压进行处理后通过其充电输出端输出充电电压为所述蓄电池充电，以实现能量收集。
[0032]进一步地，所述3个取能线圈均包括铁芯和感应线圈，所述铁芯包括3块铁芯件，每一块铁芯件对应圆心角为120
°
，所述感应线圈缠绕设置在其中一块铁芯件上。
[0033]进一步地，每个铁芯的3块铁芯件的连接处采用非磁性材料连接。
[0034]图1示出了三芯电力电缆内部实际导体结构示意图，在电缆内部导体并不是平行布置，而是有一定的旋转角度，三相导体互相缠绕布置。如图2所示，本专利技术提供一种计算三芯电缆周围磁场的简化计算模型，以三芯电缆中心为坐标原点建立极坐标系，电缆中心到导线中心的距离为a，忽略实际导线的直径，将其简化为位于导线中心的一根无限长线电流，根据毕奥萨伐尔定律可以推导出电缆周围磁场分布的表达式：
[0035][0036][0037][0038][0039本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种宽工作范围磁场能量收集装置，用于三芯电缆的取能，其特征在于，包括3个取能线圈、半波整流升压电路模块和能量收集管理模块；所述3个取能线圈均为圆环结构，环绕所述三芯电缆设置；所述半波整流升压电路模块包括串联的3个半波整流升压电路，所述3个半波整流升压电路分别与所述3个取能线圈连接，用于将所述3个取能线圈输出的交流电压转换为直流电压并升高得到3个取能电压，所述半波整流升压电路模块输出所述3个取能电压串联叠加后的取能电压；所述能量收集管理模块包括电池充电器和蓄电池，所述电池充电器的输入端与所述半波整流升压电路模块的输出端连接，所述电池充电器的充电输出端与所述蓄电池连接，所述电池充电器通过其输入端接收所述半波整流升压电路模块的取能电压，并对所述半波整流升压电路模块的取能电压进行处理后通过其充电输出端输出充电电压为所述蓄电池充电，以实现能量收...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢旭，胡冉，田杰，赵志斌，陈思琳，唐峰，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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