一种高压取电双超级电容储能的电源制造技术

本实用新型专利技术涉及电力系统技术领域的一种高压取电双超级电容储能的电源，由依次连接的高压取电线圈、泄流保护电路、整流滤波电路、电能切换供电电路、测量管理电路、超级电容器储能电路A、超级电容器储能电路B组成；采用超级电容器储能电路A和B轮流充电和供电，供电电流和电压稳定，解决了当高压线路出现小电流或低电压时，高压侧电路供电不足或者无供电的问题；超级电容器有超大电容量，漏电流小，充电迅速，使用寿命长，充放电循环寿命在10万次以上，而蓄电池充放电循环寿命才1000次；本实用新型专利技术可在-40℃～75℃的环境温度中正常使用，可靠性高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种高压取电双超级电容储能的电源
本技术涉及电力系统
，是一种从高压线路直接获取电能，向电力参数检测设备的高压侧电路供电的一种高压取电双超级电容储能的电源。
技术介绍
高压线路的电力参数检测设备，如有源型的电子式电流互感器、电子式电压互感器，其高压侧电路与低压电路之间具有良好绝缘隔离，测量信号采用光纤通信传输，这样向高压侧电路供电就成为一项关键技术。常用的向高压侧电路供电方式主要有母线电流取能供电、高压电容分压电流取能供电、激光供电、母线取能和锂离子电池相结合的供电方案。专利2008101U630. 2也介绍了一种有源电子式光电电流互感器高压侧供能装置，是采用母线取电和激光供能组合的一种电源。母线电流取能供电，其供电的能量来自高压线路电流，取能是通过一个套在高压线路上的磁感应线圈来完成的，高压线路周围存在磁场，通过磁场来获取能量，然后经处理，提供给高压侧电路。这种技术方案方式体积小、结构紧凑、绝缘封装简单、使用安全、成本低，缺点是高压线路电流不是稳定值，且变化范围非常大，因此磁感应线圈必须同时兼顾最小、最大两种极限条件，目前存在最小值的死区，当高压线路电流< 30A时，系统不能正常工作。电容电流取能供电是利用电容分压器从高压线路周围存在的电场取能供电的，由于一次电压相对电流来说比较稳定，此方案的电源输出也较稳定，但是解决取能电路和后续工作电路之间的电气隔离问题，必须有过电压防护和电磁兼容设计，因为高压电容的容量问题，采用这种方法得到的功率有限。激光供电，是采用激光从低电压侧通过光纤将光能量传送到高电压侧，再由光电转换器件将光能量转换为电能量，经过DC-DC变换后提供稳定的电源输出。其突出优点是能量以光的形式通过光纤传输到高压侧，完全实现高、低压间电气的隔离，不受电磁干扰的影响，稳定可靠，缺陷是激光的发光波长及输出功率都受温度影响，必须采取措施对温度进行自动控制，其次转换效率低，提供的能量有限，制作成本高。此外还有母线取能和锂离子电池相结合的供电方案，其取电方式与母线电流电源供电相同，增加了锂离子电池储能电路，在低压、短期断电或小电流情况下，锂离子电池自动投入供电。其缺陷是在电源中采用了锂离子电池，其使用温度和寿命都受到限制。现阶段普遍采用锂电池、铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池或Ni-H蓄电池，但采用蓄电池作为蓄电系统有许多缺陷充电次数有限(小于1000次)，使用寿命较短；不能进行大电流充电；蓄电池需要有防过充、防过放以及温度补偿等控制电路。综上所述，在现有电力参数检测设备，如电子式电流电压互感器产品的高压侧电路供电方式中，普遍存在当高压线路出现小电流或低电压时，高压侧电路供电不足或者无供电的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的电力参数检测设备，存在当高压线路出现小电流或低电压时，高压侧电路供电不足或者无供电的问题，本技术提出了一种高压侧电路供电稳定的一种高压取电双超级电容储能的电源。本技术技术方案如下一种高压取电双超级电容储能的电源，该电源由依次连接的高压取电线圈、泄流保护电路、整流滤波电路、电能切换供电电路、测量管理电路、超级电容器储能电路A、超级电容器储能电路B组成。所述高压取电线圈采用高导磁材料制成的圆形磁芯T1，在该磁芯上均勻绕制线圈 Li。所述泄流保护电路包括依次连接绕在圆形磁芯Tl的测量线圈L2、限流电阻R1，电流取样电阻R2 ；Rl与R2连接的一端连接到双向晶闸管SCl控制端上，双向晶闸管SCl与线圈Ll并联。所述的整流滤波电路由整流桥BR和电解电容Cl、陶瓷MLCC电容C2组成。电能切换供电电路由大功率MOS管Si、S2、S3、S4组成，Sl源极与S2源极相连， S1、S2的漏极分别与超级电容器储能电路B、超级电容器储能电路A正输入端相连，S3漏极与S4漏极相连，S3、S4的源极分别与超级电容器储能电路A、超级电容器储能电路B正输出端相连。测量管理电路由单片机控制电路(Power Manage Circuit)组成，PIU PI2、PI3、 PI4为电压检测输入端，PIl连接整流滤波电路的正输出端，PI2连接超级电容器储能电路A 和超级电容器储能电路B的正输入端，PI3连接超级电容SCapl正接线端，PI4连接超级电容SCap2正接线端；PI、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8为输出控制端，分别连到Si、S2、S3、S4、 S5、S6、S7、S8栅极控制端。所述超级电容器储能电路A，由大功率的MOS管S5、S6，快恢复二极管D1、快恢复二极管D2、电感L3、保护二极管D3、保护二极管D4、超级电容SCapl组成，Dl正负极分别连接到S5的漏极和源极，D2正负极分别连接到S6的漏极和源极，S5的漏极与S6的源极和 L3的一端相连，L3的另一端与超级电容SCapl的正极、D3的正极、D4的负极相连，D3的负极与S5的源极相连，Scapel负极分别与S6的漏极、D4的正极、整流滤波电路的负极相连。所述超级电容器储能电路B，由大功率的MOS管S7、S8、快恢复二极管D5、快恢复二极管D6、电感L4、保护二极管D7、保护二极管D8、超级电容SCap2组成，D5正负极分别连接到S7的漏极和源极，D6正负极分别连接到S8的漏极和源极，S7的漏极与S8的源极和 L4的一端相连，L4的另一端与超级电容SCap2的正极、D7的正极、D8的负极相连，D7的负极与S7的源极相连，Scape2负极分别与S8的漏极、D8的正极、整流滤波电路的负极相连。所述高压取电线圈，圆形磁芯Tl由高导磁材料制成，Tl的截面积按最小驱动电流设计，在大于主电路最小短路电流的情况下，圆形磁芯Tl和线圈Ll内的磁通量成饱和特性。所述的超级电容器，工作电压为2. 5-2. 7伏，电容量为50F，工作温度为-40°C 75 "C。4本技术的有益效果是1)采用超级电容器储能电路A和超级电容器储能电路B轮流充电和供电，供电电流和电压稳定，解决了当高压线路出现小电流或低电压时，高压侧电路供电不足或者无供电的问题。2)超级电容SCapl和超级电容SCap2，均具有法拉级的超大电容量，超强的荷电保持能力，且漏电流非常小，无须特别的充电电路和控制放电电路，充电迅速，与蓄电池相比， 其过充电、过放电都不对其寿命构成负面影响；可靠性高、使用寿命长(充放电循环寿命在 10万次以上，蓄电池才1000次)；可在-40°c 75°C的环境温度中正常使用，无污染。3)高压取电线圈采用了磁饱和设计，避免大冲击电流(如短路电流)对电源本身的整流滤波电路、测量管理电路、电能切换供电电路的影响，当高压线路流过大冲击电流时，产生的强磁场使特殊设计截面的圆形磁芯进入磁饱和状态，低压侧的电流不会随高压线路电流成比例输出，而是稳定在一个固定值，同时泄流保护电路导通双向晶闸管使主电路泄流。附图说明图1本技术一种高压取电双超级电容储能的电源原理图。图2本技术一种高压取电双超级电容储能的电源电路图。具体实施方式如图1，本技术一种高压取电双超级电容储能的电源由高压取电线圈、泄流保护电路、整流滤波电路、电能切换供电电路、测量管理电路、超级电容器储能电路A、超级电容器储能电路B组成。图2中，高压取电线圈的圆形磁芯Tl采用高导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程顺，
申请(专利权)人：程顺，
类型：实用新型
国别省市：