[发明专利]一种电流互感器自取能电路

说明书

技术领域

本发明涉及交流电网侧的能量提取技术，尤其涉及一种电流互感器自取能电路，属于电力系统技术领域。

背景技术

电流互感器取能技术，适用于一些供能不方便的应用场合，如输电线路污秽绝缘子串的泄漏电流、导线覆冰状态、导线及接头温度等检测设备，因采集信号的各种传感器及信号发送单元等都在架空线附近，不可能使用常规电源。电流互感器取能技术是解决这类设备供电电源问题的一个较好的方法。电流互感器取能的工作原理是将交流电流通过互感器对其大小进行变换，互感器的输出通常加上冲击保护，然后通过整流滤波电路得到一定范围的直流电压，再通过稳压环节获得稳定的低压直流电。

但是，电流互感器取能在技术上存在一定的困难，主要原因是一次侧电流变化范围较大，整流滤波后的电压会出现大范围的波动，后级的稳压环节设计比较困难。国内外一些文献资料上提出了部分解决方法：如电流大时对电流互感器的输出电流进行间隔性短路，限制其能量对后级的传输，该方法在一次侧电流较大时效率低下，发热严重；利用电流互感器的磁饱和特性，使得一次侧电流较大时互感器饱和，限制其输出电流，但这种方法效率同样低下，互感器的铁芯发热严重；虽然采用电流互感器开气隙的方法可以有效防止磁芯饱和，降低铁芯损耗，但输入侧电流变化范围受到限制，通常只适用于电流变化比小于20（最大值比最小值的比值）的场合，取能电流存在工作“死区”，同时整流后的电压变化范围较大，应用上存在缺陷。

另一种解决一次侧电流变化范围大以及降低损耗的方法是：电流互感器的输出采用两个绕组，利用互感器磁链守恒原则（N_P*i_p=N_S1*i_S1+N_S2*i_S2），匝数少的绕组N_S1用来取能，匝数多的绕组N_S2用来分摊磁链。中国专利201010195944.0部分电路利用了该原理，其电流互感器输出采用了两个绕组，当一次侧电流大到一定程度时绕组N_S2开始工作，分摊了部分磁链。为了解决绕组N_S1电压不足，其后级采用了升压电路，同时前级采用MOS管分流方式限制其输入电压，但会增加通态损耗。该专利采用的方法取能部分整体效率有一定的提高，但并不理想，同时存在一定的电流区间使得N_S1上的电压偏低，需要通过升压环节进行升压，影响了取能效率，增加了电路的复杂性。

如果能实现一次侧电流工作大范围变化下的取能，电流互感器的取能技术将能得到更广泛的应用。因此，需要尽快解决电流互感器存在的电流变化不宽、取能效率低下、可靠性不高等问题。

发明内容

本发明的目的在于解决电流互感器取能存在的不足，实现一次侧电流工作大范围变化下的取能，提高取能效率，扩大电流互感器的取能技术应用范围。

为了实现上述功能，本发明提供以下技术方案：

一种电流互感器自取能电路，其特征是，将电流互感器输出端的一个取能绕组接到自取能电路上，由自取能电路给负载提供直流电压，将所述电流互感器输出端的另一个绕组接到磁链旁路电路上，用来间歇性的旁路互感器输出磁链，所述磁链旁路电路同时与自取能电路连接，由所述自取能电路驱动。

所述自取能电路包括冲击保护电路、整流滤波电路、比较电路、驱动电路、稳压电路；

电流互感器输出端的一个取能绕组接到冲击保护电路，冲击保护电路的输出接到整流滤波电路，整流滤波电路的输出接到比较电路中，比较电路的输出接到驱动电路上；整流滤波电路的输出同时接到稳压电路的输入端，稳压电路的输出送到负载；

驱动电路驱动磁链旁路电路。

所述电流互感器输出端另一绕组接到磁链旁路电路上，磁链旁路电路包括一冲击保护TVS管，冲击保护TVS管输出接到整流桥，整流桥的输出接到高压开关管，所述高压开关管驱动端与驱动电路的输出端连接。

所述电流互感器输出端另一绕组接到磁链旁路电路上，磁链旁路电路包括一冲击保护TVS管，冲击保护TVS管并接到两个串联的高压开关管上，两个高压开关管的漏极或发射极连接到一起，两个高压开关管的栅极连接到所述驱动电路的输出端。

所述冲击保护电路为冲击保护TVS管、压敏电阻或气体放电管。

所述整流滤波电路包括一整流桥，所述整流桥的输出端接到一储能电容的两端，储能电容的两端同时与比较电路、稳压电路并联。