[发明专利]单位变流器单元及用于线性调节利用其的输出电力的电磁感应方式的电源供给装置

说明书

技术领域

本发明涉及单位变流器单元及电磁感应方式的电源供给装置，尤其，涉及可根据以具有特定共振频率的方式形成的单位变流器单元的数量来线性调节输出电力的电磁感应方式的电源供给装置。

背景技术

通常，利用产生于配电线路的磁场来产生电力的变流器的方法中，由于配电线路的线路电流并非实时恒定，尤其根据位置所变化的幅度大，因而应根据设置场所来考虑变流器的特性如变流器的大小及容量来单独设计并制作。

尤其，存在随着所需的输出电量的增加，变流器的大小变大的趋势，尤其，如分离型变流器，通过增加变流器的大小来增加输出电量将产生很多费用并需做很多工作。

即使在可设计并制作这种分离型变流器的情况下，由于制作可收容上述变流器的外箱将产生很多技术问题并花费很多费用，因而在体现利用分离型变流器的电源供给装置方面需花费很多费用并存在局限性。

尤其，大部分的变流器主要用作传感器，而不是发电机，因而增加电力输出量大部分仅从改善信号与杂音的比例的观点进行研究，在电源供给装置方面对分离型磁芯的研究至今仍处于微不足道的状态。

另一方面，由于根据设置环境，配电线路存在多种最小线路电流，因而可由利用变流器的电源供给装置产生的电力存在局限性，由于这种原因，需要分别不同地设计基于各环境的变流器。并且，由于变流器的大小基于使用所需的最小电量的系统而不同，因而为了得到所需的电量，则需要多的时间和费用。

以下，参照图1及图2来察看电磁感应方式的电源供给装置的功率设计的难点。图1为配电线路用电源供给装置的示意图，图2为分离型磁芯的立体图。

如图1所示，配电线路用电源供给装置包括：变流器(CurrentTransformer)，借助从流经配线线路上的第一电流I来感应出交流电流；整流器，用于将与从变流器(CT)感应出的交流电流相对应的感应电压转换成直流电压。此时，输出电压Vo可根据变流器的磁芯的大小来决定。

另一方面，考虑便于设置及去除配线线路，变流器可使用分离型磁芯，如图1的(b)部分所示，也有使用多个相同或类似的磁芯的方法。例如，图1的(c)部分示出内径为44mm、外径为75mm以及长度为90mm的分离型磁芯，图1的(d)部分示出两个内径为44mm、外径为75mm以及长度为45mm的分离型磁芯，若相合这两个磁芯，就成为与图1的(c)部分的分离型磁芯相同的大小。

并且，如图1的(a)部分或图1的(c)部分所示，优选地，为了随着所需的输出电力的增加来增加基于分流器的感应电力，尽可能使用大小更大的如长度更长的磁芯，但是这将产生如下问题。

首先，察看磁芯的普遍特性，由以下数学公式1及数学公式2求得借助线路电流来在磁芯产生的自感(L)及此时变流器的共振频率(f)。

数学公式1

L=4πμrn2Sl10-7[H]]]>

数学公式2

f=12πLC]]>

其中，μ_r为磁芯的相对磁导率(relativepermeability)，l为磁芯内的磁场回路的长度，n为卷绕于磁芯的线圈的卷绕数，S为磁芯的截面积。

由数学公式1及数学公式2可知，为了增加感应于磁芯的磁场，需要增加线圈的卷绕数、磁芯的尺寸如磁芯的截面积及磁芯的相对磁导率。但是，这将导致自感和电容的增加，从而使共振频率(f)减少，尤其当取得电源时，接近作为线路电流的频率的60Hz(50Hz)，因而将失去作为电源供给装置的功能。