用于调节从感应电力采集器(IPH)汲取的电力的系统和方法与流程
本发明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。
背景技术：
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。
技术实现要素：
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，控制给所述开关式稳压器馈电的所述反馈节点包括：根据所述控制信号将额外电流引导到所述反馈节点中。
在一些情况下，控制给所述开关式稳压器馈电的所述反馈节点包括：根据所述控制信号调整连接到所述反馈节点的分压器。
在一些情况下，所述开关式稳压器包含在提取电路中，所述提取电路被配置成从电力采集器提取电力。
在一些情况下，所述电力采集器是感应电力采集器(iph)。
在一些情况下，预定义所述期望输入阻抗，以使从所述电力采集器汲取的电力最大化。
在一些情况下，所述方法进一步包括动态地调整所述期望输入阻抗以使从所述电力采集器汲取的所述电力最大化。
根据当前公开的主题的第二方面，提供了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。
在一些情况下，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。
在一些情况下，所述dc输入信号是dc电压输入信号。
在一些情况下，所述方法进一步包括：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。
在一些情况下，所述第一阈值和所述第二阈值是固定的。
在一些情况下，所述第一阈值或所述第二阈值中的至少一个是可变的。
在一些情况下，所述方法进一步包括：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至少一个根据以下各项中的一项或多项而变化：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。
在一些情况下，所述方法进一步包括：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。
在一些情况下，所述方法进一步包括：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。
在一些情况下，所述短路开关是功率交流电源三极管(triac)。
在一些情况下，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。
在一些情况下，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。
根据当前公开的主题的第三方面，提供了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。
在一些情况下，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的电流流动。
在一些情况下，所述开关断开以停用通过所述功率triac的电流流动。
在一些情况下，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。
在一些情况下，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。
在一些情况下，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。
在一些情况下，所述簧片开关断开以停用通过所述功率triac的电流流动。
在一些情况下，所述方法进一步包括：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。
根据当前公开的主题的第四方面，提供了一种用于调节开关式稳压器的输入阻抗的系统，所述系统包括：数字阻抗控制器，其被配置成：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；以及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；以及反馈节点控制器，其被配置成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，所述反馈节点控制器被配置成通过根据所述控制信号将额外电流引导到所述反馈节点中来控制所述反馈节点。
在一些情况下，所述反馈节点控制器被配置成通过根据所述控制信号调整连接到所述反馈节点的分压器来控制所述反馈节点。
在一些情况下，所述开关式稳压器包含在提取电路中，所述提取电路被配置成从电力采集器提取电力。
在一些情况下，所述电力采集器是感应电力采集器(iph)。
在一些情况下，预定义所述期望输入阻抗，以使从所述电力采集器汲取的电力最大化。
在一些情况下，所述数字阻抗控制器进一步被配置成动态地调整所述期望输入阻抗，以使从所述电力采集器汲取的所述电力最大化。
根据当前公开的主题的第五方面，提供了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；并且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。
在一些情况下，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。
在一些情况下，所述dc输入信号是dc电压输入信号。
在一些情况下，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。
在一些情况下，所述第一阈值和所述第二阈值是固定的。
在一些情况下，所述第一阈值或所述第二阈值中的至少一个是可变的。
在一些情况下，所述系统进一步包括：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：(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至少一个根据以下各项中的一项或多项而变化：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。
在一些情况下，所述系统进一步包括：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，其中所述系统被配置成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。
在一些情况下，所述系统被配置成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。
在一些情况下，所述短路开关是功率交流电源三极管(triac)。
在一些情况下，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。
在一些情况下，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。
根据当前公开的主题的第六方面，提供了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)电源线上的系统，所述系统包括：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；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)；以及连接到所述功率triac的控制器，所述控制器被配置成启用通过所述功率triac的电流流动；其中在将所述iph和所述功率triac安装在所述带电的ac电源线上期间，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被配置成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；并且其中所述控制器被配置成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。
在一些情况下，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的电流流动。
在一些情况下，所述开关断开以停用通过所述功率triac的电流流动。
在一些情况下，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。
在一些情况下，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。
在一些情况下，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。
在一些情况下，所述簧片开关断开以停用通过所述功率triac的电流流动。
在一些情况下，所述控制器被配置成在检测所述电力负荷的连接时停用通过所述功率triac的所述电流流动。
附图说明
为了理解当前公开的主题和看出可以实际上如何执行当前公开的主题，现在将参照附图仅借助非限制性示例描述所述主题，在附图中：
图1是示意性地示出根据当前公开的主题的用于增加从感应电力采集器(iph)汲取的电力的感应电力采集系统的示例的框图；
图2是示出根据当前公开的主题的用于增加从iph汲取的电力的方法的示例的流程图；
图3是示意性地示出根据当前公开的主题的用于限制来自iph的能量的供应的感应电力采集系统的示例的框图；
图4是示出根据当前公开的主题的用于限制来自iph的能量的供应的方法的示例的流程图；
图5是示意性地示出根据当前公开的主题的用于将iph以物理方式安装在带电的(live)交流电(ac)电源线上的系统的第一示例的框图；
图6是示意性地示出根据当前公开的主题的用于将iph以物理方式安装在带电的ac电源线上的系统的第二示例的框图；并且
图7是示出根据当前公开的主题的用于将iph以物理方式安装在带电的ac电源线上的方法的示例的流程图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，阐述许多具体细节以便提供对当前公开的主题的透彻理解。然而，本领域的技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践当前公开的主题。在其它情况下，尚未详细描述众所周知的方法、程序和组件，以免混淆当前公开的主题。
在图式和阐述的描述中，相同的附图标记指示不同实施例或配置共有的那些组件。
除非另外具体陈述，否则如从以下论述中显而易见的，应了解，本说明书通篇利用例如“获得”、“产生”、“控制”、“引导”、“调整”、“转换”、“限制”、“消除”、“启用”、“提供”、“安装”、“停用”、“检测”等术语的论述包含动作和/或过程，尤其包含计算机的操纵数据和/或将数据转换成其它数据的动作和/或过程，所述数据表示为物理数量，例如电子量，和/或表示物理对象的所述数据。术语“计算机”、“处理器”和“控制器”应广泛解释为涵盖具有数据处理能力的任何种类的电子装置，包含(作为非限制性示例)：个人台式计算机/膝上型计算机、服务器、计算系统、通信装置、智能手机、平板计算机、智能电视、处理器(例如，数字信号处理器(dsp)、微控制器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)等)、共享各种任务的性能的多台物理机器的群组、共同驻存在单个物理机器上的虚拟服务器、任何其它电子计算装置，和/或其任何组合。
如本文中所使用，短语“例如(forexample/suchas/forinstance)”及其变化形式描述了当前公开的主题的非限制性实施例。说明书中对“一种情况”、“一些情况”、“其它情况”或其变化形式的提及意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包含在当前公开的主题的至少一个实施例中。因此，短语“一种情况”、“一些情况”、“其它情况”或其变化形式的出现不一定指代相同实施例。
应了解，除非另外具体陈述，否则为了清楚起见而在单独实施例的上下文中描述的当前公开的主题的某些特征也可以在单个实施例中以组合形式提供。相反，为了简洁起见而在单个实施例的上下文中描述的当前公开的主题的各种特征也可以分开或以任何合适的子组合形式提供。
在当前公开的主题的实施例中，可以执行比图2、4和7中示出的更少、更多和/或不同的步骤。在当前公开的主题的实施例中，图2、4和7中示出的一个或多个步骤可以不同次序执行，和/或一个或多个步骤组可以同时执行。图1、3、5和6示出了根据当前公开的主题的实施例的系统架构的一般示意图。图1、3、5和6中的每个模块可以由执行如本文中定义和解释的功能的软件、硬件和/或固件的任何组合构成。图1、3、5和6中的模块可以集中在一个位置中或分散在超过一个位置中。在当前公开的主题的其它实施例中，系统可以包括比图1、3、5和6中示出的更少、更多和/或不同的模块。
说明书中对方法的任何提及应经必要修改后应用于能够执行所述方法的系统，并且应经必要修改后应用于存储一旦由计算机执行就会使得执行所述方法的指令的非暂时性计算机可读介质。
说明书中对系统的任何提及应经必要修改后应用于可以由所述系统执行的方法，并且应经必要修改后应用于存储可以由所述系统执行的指令的非暂时性计算机可读介质。
说明书中对非暂时性计算机可读介质的任何提及应经必要修改后应用于能够执行存储在所述非暂时性计算机可读介质中的指令的系统，并且应经必要修改后应用于可以由读取存储在非暂时性计算机可读介质中的指令的计算机执行的方法。
考虑到这一点，请注意图1，其是示意性地示出根据当前公开的主题的用于增加从感应电力采集器(iph)110汲取的电力的感应电力采集系统100的示例的框图。
根据当前公开的主题，感应电力采集系统100可以被配置成包含iph110、提取电路120、电力负荷140，以及任选地能量存储库130，例如电池或存储电容器。所述电力负荷140可以被配置成包含一个或多个装置。
iph110可以被配置成包含：(a)具有环形(即，圈或圆环)形状的分裂磁芯(未示出)；以及(b)缠绕在所述芯周围的一个或多个绕组(即，线圈)(未示出)。iph110可以安装在带电的ac电源线(例如，地下中压(mv)配电线或架空高压输电线)(未示出)上，以从ac电源线采集电力。通过优化对iph110的芯和缠绕在所述芯周围的多个绕组的材料和几何形状的选择，iph110可以供应若干瓦的ac电力信号。iph110的芯可以由高磁导率铁磁性材料制成，所述材料例如铁、钢、镍、铁氧体或其组合。另外，可以选择iph110的性质以实现iph110的预定义阻抗，以便iph110高效地为电力负荷140提供能量，如本文中进一步详述的。
iph110可以被配置成如下操作。当iph110安装在ac电源线上时，围绕ac电源线的磁场穿过缠绕在iph110的芯周围的绕组。这在绕组中的充电绕组的第一端和第二端之间产生交流(ac)电力信号142，以用于为电力负荷140提供能量。
提取电路120可以被配置成包含ac到dc转换器145。ac到dc转换器145可以被配置成将ac电力信号142转换成直流(dc)输入信号152。ac到dc转换器145可以被配置成包含整流器br1147，例如(图1所示的)全二极管桥式整流器、倍压器等。整流器br1147可以连接到充电绕组的第一端和第二端，并且可以被配置成将ac电力信号142转换成dc信号。ac到dc转换器145也可以进一步被配置成包含平滑电容器c1150，其使整流器br1147的输出平滑以输出dc输入信号152。
提取电路120可以被配置成包含开关式稳压器160。开关式稳压器160可以被配置成将与dc输入信号152大体上相同的稳压器输入信号157转换成存储信号165。
能量存储库130可以被配置成存储能量以根据存储信号165为电力负荷140供电。另外或替代地，可以根据存储信号165直接为电力负荷140供电。
返回到提取电路120，提取电路120可以被配置成包含分压器170。分压器170可以连接在开关式稳压器160的输出与接地之间。分压器170可以被配置成包含在开关式稳压器160的输出与给开关式稳压器160馈电的反馈节点fb176之间的第一电阻r1172，以及在fb176与接地之间的第二电阻r2174。fb176在开关式稳压器160外部，所述开关式稳压器被设计成在fb176处维持已知电压，例如1v。
在一些情况下，分压器170可以被配置为固定的分压器170，即r1172和r2174是固定的。替代地，在一些情况下，分压器170可以被配置为可调整的分压器170，即r1172与r2174的比率是可调整的。在一些情况下，可调整的分压器170可以被配置为电位器。替代地，在一些情况下，可调整的分压器170可以被配置成包含至少一个压控电阻器，以用于调整r1172或r2174中的至少一个。
本公开的目的在于增加从iph110汲取的电力。增加从iph110汲取的电力的第一步骤是匹配掉iph110的复阻抗z的感应组件l的无功部分，如通常在例如rfid标签电源电路中进行的。iph110可以建模为戴维南(thevenin)等效电路，其具有源电压v和具有量值|z|的复源阻抗(complexsourceimpedance)z。最常见的情况是，复源阻抗z由与电阻组件rl串联的感应组件l组成，电阻组件rl表示以下各项中的欧姆损耗和磁损耗：(a)缠绕在iph110的芯周围的绕组和(b)iph110的芯。在具有电导率y的电力负荷140中耗散的电力如下：
通过计算关于电力负荷140的电导率y的导数，可以示出的是电力负荷140根据下面的方程式2和3从iph110汲取最大电力(pmax)：
从方程式2可以看出，为了使电力负荷140从iph110汲取最大电力，必须匹配掉iph110的复阻抗z的感应组件l的无功部分。这可以通过将至少一个电容器c(未示出)添加到iph110来实现。在一些情况下，电容器c可以添加成与iph110串联。在匹配频率下，
用于增加从iph110汲取的电力的第二步骤是根据方程式3使电力负荷140的阻抗与iph阻抗|z|的量值匹配。这是有问题的，因为向电力负荷供电的电源电路被设计成调节所述电力负荷的输出电压或输出电流，使得其输入阻抗(即，所述电力负荷向例如iph110的电源电路呈现的阻抗)例如根据其汲取电流(即，输入电流)或输入电压而变化。
为了解决这一问题，提取电路120可以被配置成包含阻抗控制器185。阻抗控制器185可以被配置成获得：(a)指示稳压器输入信号157的电流(即开关式稳压器160的输入电流)的测得的电压值182，以及(b)稳压器输入信号157的电压，即开关式稳压器160的输入电压。开关式稳压器160的实际输入阻抗由开关式稳压器160的输入电压与开关式稳压器160的输入电流的比率定义。
在一些情况下，如图1所示，提取电路120可以被配置成使用运算放大器180产生测得的电压值182。具体地说，提取电路120可以被配置成包含在ac到dc转换器145的输出与开关式稳压器160的输入之间的感测电阻器155，所述输出与所述输入之间产生差分电压。运算放大器180可以被配置成放大此差分电压以产生测得的电压值182。
阻抗控制器185可以被配置成根据开关式稳压器160的实际输入阻抗与开关式稳压器160的期望输入阻抗之间的差产生阻抗控制信号187。期望输入阻抗是与iph110的阻抗(即，电阻)的量值大体上相同且与电力负荷140的电阻大体上相同的预定义阻抗，使得可以由电力负荷140从iph110汲取最大电力。
阻抗控制器185可以被配置成响应于由开关式稳压器160汲取的电流的增大而增大阻抗控制信号187。出于本文中进一步详述的原因，这会使得存储信号165的电压电平减小，以及紧接着由开关式稳压器160汲取的电流减小。相反，阻抗控制器185可以被配置成响应于开关式稳压器160的输入电压增大而减小阻抗控制信号187。出于本文中进一步详述的原因，这会使得存储信号165的电压电平增大，以及紧接着由开关式稳压器160汲取的电流增大。在稳定点，阻抗控制信号187是恒定的，由此加强开关式稳压器160的实际输入阻抗，所述实际输入阻抗与开关式稳压器160的期望输入阻抗大体上相同。
在一些情况下，阻抗控制器185可以被配置为模拟阻抗控制器185，例如模拟集成反馈电路、pid控制器、模糊逻辑方法等。
替代地，在一些情况下，阻抗控制器185可以被配置为数字阻抗控制器185，例如微处理器等。数字阻抗控制器185可以被配置成对测得的电压值182和稳压器输入信号157的电压进行采样，并且根据控制算法产生阻抗控制信号187。
在一些情况下，数字阻抗控制器185可以被配置成以编程方式动态地调整开关式稳压器160的期望输入阻抗，以使期望输入阻抗适应变化的状况(例如，安装新iph110、现有iph110的性质变化(例如，变热、老化)、将iph110安装在具有不同线频率的新ac电源线上、安装有iph110的ac电源线的线频率变化等)，以使从iph110汲取的电力最大化。例如，数字阻抗控制器185可以被配置成根据控制算法以算法方式设置期望输入阻抗。然后，数字阻抗控制器185可以被配置成测量开关式稳压器160处的输入电力。在此步骤之后，数字阻抗控制器185可以被配置成上下改变期望输入阻抗，同时观察开关式稳压器160处的输入电力的变化方向。然后，数字阻抗控制器185可以使用优化算法，例如牛顿-拉夫逊法(newton-raphson)或梯度下降法，来选择开关式稳压器160的理想期望输入阻抗，以使从iph110汲取的电力最大化，从而使得期望输入阻抗适应变化的状况。
反馈节点控制器190可以被配置成根据电压控制信号187控制反馈节点fb176，以实现存储信号165的电压电平，即开关式稳压器160的输出电压，从而实现期望输入阻抗。
在一些情况下，反馈节点控制器190可以被配置成通过根据电压控制信号187将额外电流192引导到fb176中来控制fb176。当开关式稳压器160的实际输入阻抗与其期望输入阻抗大体上相同时，阻抗控制器185可以被配置成产生维持实际输入阻抗的阻抗控制信号187。反馈节点控制器190可以被配置成根据阻抗控制信号187将额外电流192引导到fb176中。
当开关式稳压器160的实际输入阻抗由于开关式稳压器160的输入电压增大而大于其期望输入阻抗时，阻抗控制器185可以被配置成减小阻抗控制信号187。反馈节点控制器190可以被配置成根据减小的阻抗控制信号187减小馈送到fb176中的额外电流192。因此，流过第一电阻元件r1172的电流增大，存储信号165的电压电平增大，并且开关式稳压器160汲取了更多电流，由此调节开关式稳压器160的输入阻抗以实现其期望输入阻抗。
相反，当开关式稳压器160的实际输入阻抗由于开关式稳压器160汲取的电流增大而小于其期望输入阻抗时，阻抗控制器185可以被配置成增大阻抗控制信号187。反馈节点控制器190可以被配置成根据增大的阻抗控制信号187增大馈送到fb176中的额外电流192。因此，流过第一电阻元件r1172的电流减小，存储信号165的电压电平减小，并且开关式稳压器160汲取了更少电流，由此调节开关式稳压器160的输入阻抗以实现其期望输入阻抗。在一个示例中，反馈节点控制器190可以被配置成包含第三电阻元件和二极管(未示出)，并且通过使阻抗控制信号187通过第三电阻元件和二极管来产生额外电流192。
在一些情况下，反馈节点控制器190可以被配置成通过产生分压器控制信号194来控制反馈节点fb176，以用于调整可调整的分压器170的第一电阻r1172或第二电阻r2174中的至少一个。在一些情况下，可调整的分压器170可以被配置为电位器。在一些情况下，可调整的分压器170可以被配置成包含至少一个压控电阻器。
在开关式稳压器160的实际输入阻抗由于开关式稳压器160的输入电压增大而大于其期望输入阻抗时，阻抗控制器185可以被配置成减小阻抗控制信号187。另外，反馈节点控制器190可以被配置成根据减小的阻抗控制信号187产生分压器控制信号194，以调整第一电阻r1172或第二电阻r2174中的至少一个，从而实现存储信号165的电压电平的增大。这使得开关式稳压器160汲取的电流增大，由此调节开关式稳压器160的输入阻抗以实现其期望输入阻抗。
相反，当开关式稳压器160的实际输入阻抗由于开关式稳压器160汲取的电流增大而小于其期望输入阻抗时，阻抗控制器185可以被配置成增大阻抗控制信号187。另外，反馈节点控制器190可以被配置成根据增大的电压控制信号187产生分压器控制信号194，以调整第一电阻r1172或第二电阻r2174中的至少一个，从而实现存储信号165的电压电平的减小。这使得开关式稳压器160汲取的电流减小，由此调节开关式稳压器160的输入阻抗以实现其期望输入阻抗。
现在请注意图2，其是示出根据当前公开的主题的用于增加从iph110(200)汲取的电力的方法的示例的流程图。
在所示示例中，如本文中先前详述的，尤其是参考图1，ac到dc转换器145可以被配置成将在iph110的绕组的第一端和第二端之间产生的交流(ac)电力信号142转换成直流(dc)输入信号152，ac到dc转换器145连接到第一端和第二端(框204)。
如本文中先前详述的，尤其是参考图1，开关式稳压器160可以被配置成根据dc输入信号152获得稳压器输入信号157，其中稳压器输入信号157的电压电平与稳压器输入信号157的电流的比率定义开关式稳压器160的实际输入阻抗(框208)。
如本文中先前详述的，尤其是参考图1，阻抗控制器185可以被配置成获得：(a)指示稳压器输入信号157的电流的测得的电压值182，以及(b)稳压器输入信号157的电压电平(框212)。
如本文中先前详述的，尤其是参考图1，阻抗控制器185还可以被配置成根据开关式稳压器160的实际输入阻抗与开关式稳压器160的期望输入阻抗之间的差产生阻抗控制信号187，其中期望输入阻抗是预定义阻抗(框216)。
如本文中先前详述的，尤其是参考图1，反馈节点控制器190可以被配置成根据阻抗控制信号187控制给开关式稳压器160馈电的反馈节点fb176，以实现存储信号165的电压电平，即开关式稳压器160的输出电压，从而实现期望输入阻抗，其中fb节点176在开关式稳压器160外部，由此在开关式稳压器160外部调节开关式稳压器160的输入阻抗(框220)。
应注意，参考图2，一些框可以集成到整合框中，或可以分解成若干框和/或可以添加其它框。应进一步注意，一些框是任选的。还应注意，尽管同样参考实现流程图的系统元件描述了流程图，但这绝不是约束性的，并且所述框可以由不同于本文中所描述的元件的元件执行。
现在请注意图3，其是示意性地示出根据当前公开的主题的用于限制来自感应电力采集器(iph)310的能量的供应的感应电力采集系统300的示例的框图。
根据当前公开的主题，感应电力采集系统300可以被配置成包含iph310。iph310可以被配置成包含：(a)具有环形(即，圈或圆环)形状的分裂磁芯(未示出)；以及(b)缠绕在所述芯周围的一个或多个绕组(即，线圈)(未示出)。iph310可以安装在带电的ac电源线(例如，地下中压(mv)配电线或架空高压输电线)(未示出)上，以从ac电源线采集电力。
iph310可以被配置成如下操作。当iph310安装在ac电源线上时，围绕ac电源线的磁场穿过缠绕在iph310的芯周围的绕组。这在绕组中的充电绕组的第一端和第二端之间产生交流(ac)电力信号312，以为电力负荷380提供能量。电力负荷380可以被配置成包含一个或多个装置。
感应电力采集系统300可以被配置成包含ac到dc转换器315，其用于将ac电力信号312转换成直流(dc)输入信号322。ac到dc转换器315可以被配置成包含整流器br3317，例如(图3所示的)全二极管桥式整流器、倍压器等。整流器br3317连接到充电绕组的第一端和第二端，并且被配置成将ac电力信号312转换成dc信号。ac到dc转换器315还可以被配置成包含平滑电容器c4320，其使整流器br3317的输出平滑以输出dc输入信号322。
感应电力采集系统300可以被配置成包含dc到dc转换器360，其用于将dc输入信号322转换成存储信号365。感应电力采集系统300还可以被配置成任选地包含能量存储库370，例如电池或存储电容器。能量存储库370可以被配置成存储能量以根据存储信号365为电力负荷380供电。另外或替代地，可以根据存储信号365直接为电力负荷380供电。
感应电力采集系统300还可以被配置成包含短路开关tr3355。在一些情况下，如图3所示，短路开关tr3355可以是功率交流电源三极管(triac)。当电流流过短路开关tr3355时，在iph310的第三端和第四端之间产生短路(即，iph310短路)，并且没有电流流过整流器br3317(即，没有能量从iph310供应到整流器br3317)。这限制了来自iph310的能量的供应。实际上，通过使用短路开关tr3355来使iph310短路，iph310短路期间的电力耗散受限于iph310和短路开关tr3355的电线中的欧姆损耗。当iph310短路时，iph310的芯中没有磁损耗，这是因为当iph310短路时芯中没有净磁通量(ac电源线中的电流感应出的磁通量正好被iph310的绕组中流动的电流感应出的磁通量抵消)。
第一端或第二端中的至少一个连接到ac到dc转换器315且不连接到短路开关tr3355，由此相对于其中第一端和第二端连接到ac到dc转换器315且连接到短路开关tr3355的替代性配置，使得当iph310短路时通过iph310和短路开关tr3355的电流减小。在一些情况下，如图3所示，iph310的充电绕组可以被配置成包含多个抽头。感应电力采集系统300可以被配置成将短路开关tr3355连接到充电绕组上的多个抽头中的第一抽头，使得在第一绕组的第三端和第四端之间产生短路。此外，感应电力采集系统300可以被配置成将ac到dc转换器315连接到充电绕组上的多个抽头中的第二抽头，第一抽头包含比第二抽头更多的充电绕组匝数。以此方式，相对于其中第一端和第二端连接到ac到dc转换器315且连接到短路开关tr3355的替代性配置，当产生短路时通过iph310和短路开关355的电流减小第一抽头上的匝数与第二抽头上的匝数的比率。这使得使用更细的布线和更小的连接器。
替代地，在一些情况下(图3中未示出)，感应电力采集系统300可以被配置成在iph310的短路绕组的第三端和第四端之间连接短路开关tr3355，所述短路绕组不同于充电绕组。短路绕组可以被配置成传导比充电绕组更小的电流，由此相对于其中第一端和第二端连接到ac到dc转换器315和短路开关tr3355的替代性配置，使得当产生短路时通过iph310和短路开关tr3355的电流减小。
在一些情况下，短路开关tr3355可以完全嵌入在iph310的机械结构内，在此情况下，iph310的机械结构中不会出现高电流线。
在某些情况下，感应电力采集系统300可以被配置成响应于dc输入信号322大于或等于第一阈值而允许电流流过短路开关tr3355，由此在iph310的第三端和第四端之间产生短路。在一些情况下，dc输入信号322可以是dc输入电压信号322，并且感应电力采集系统300可以被配置成响应于dc输入电压信号322大于或等于第一阈值电压而允许电流流过短路开关tr3355流动。另外或替代地，在一些情况下，dc输入信号322可以是dc电流输入信号322，并且感应电力采集系统300可以被配置成响应于dc电流输入信号322大于或等于第一阈值电流而允许电流流过短路开关tr3355。通过在dc输入信号322大于或等于第一阈值时使得在iph310的第三端和第四端之间产生短路，感应电力采集系统300可以被配置成减少制造感应电力采集系统300的复杂性和成本。解释来说，当在安装有iph310的ac电源线上存在非常大的线路电流(例如，数百安培)时，dc输入信号322将大于或等于第一阈值。随着ac电源线上的线路电流增大，ac到dc转换器315汲取的电流也增大(即，ac电力信号312包含大的电流)，使得ac到dc转换器315的输出处的dc电流输入信号322增大。然而，ac到dc转换器315汲取的电流将仅增大到ac到dc转换器315所需的电流的电平。一旦ac电力信号312中的电流增大到ac到dc转换器315所需的最大电平，ac到dc转换器315就会停止汲取额外电流，从而向iph310呈现高阻抗。这可能会使ac电力信号312的电压电平增大到开路emf，其对于大的线路电流来说可能是非常高的。这需要用于从iph310提取能量的完整电力路径——包含布线、连接器和ac到dc转换器315被设计成承受ac电力信号312的高电压电平，从而极大地增加了制造感应电力采集系统300的复杂性和成本。为了避免ac电力信号312的高电压电平，感应电力采集电路300可以被配置成响应于dc输入信号312大于或等于第一阈值而使iph310短路。在安装有iph310的ac电源线的高电流操作期间，使iph310短路的额外优点是短路的iph310上没有波动的磁力，这可以极大地简化iph310的机械设计。响应于dc输入信号下降到低于第二阈值且第二阈值小于或等于第一阈值，感应电力采集电路300可以被配置成消除第三端和第四端之间的短路，使得电流能够流过ac到dc转换器315，且由此使得能够恢复来自iph的能量的供应。
图3示出了用于响应于dc电压信号322大于或等于第一阈值电压而在iph310的第三端和第四端之间产生短路的感应电力采集系统300的示例。如图3所示，感应电力采集系统300可以被配置成包含包括电阻r10325和r11330的分压器。感应电力采集系统300还可以被配置成包含比较器340。分压器可以被配置成将比较器输入电压信号332输出到比较器340的正极端，比较器输入电压信号332的电压电平是电容器c3320上的电压电平vc3的一部分(即，dc电压信号322的电压电平)。比较器340的负极端可以被配置成获得预定义电压电平334。在一些情况下，比较器340可以被配置成产生预定义电压电平334，如图3所示。替代地，在一些情况下，比较器340可以被配置成从外部源获得预定义电压电平334。
当比较器输入电压信号332的电压电平增大到超过预定义电压电平334时(预定义电压电平334是第一预定义电压电平)，比较器340可以被配置成产生具有第一电压值的比较器输出信号342，用于使得电流流过短路开关355以及紧接着在iph310的第三端和第四端之间产生短路。因而，响应于dc电压信号322大于或等于第一阈值电压而在iph310的第三端和第四端之间产生短路。
在一些情况下，如图3所示，opto-triactr4350可以被配置成(经由电阻r13345)获得比较器输出信号342，当比较器输出信号342具有第一电压值时，opto-triactr4350通电。opto-triactr4350在通电时可以被配置成允许电流(例如，经由电阻r12352)流过短路开关355，由此使iph310短路。尽管图3示出了使用opto-triactr4350使得电流流过短路开关355，但各种装置可以被配置成在获得具有第一电压值的比较器输出信号342时使得电流流过短路开关355，此类装置包含电磁继电器、固态继电器、功率mosfet开关、igbt等。
当iph310短路时，没有电流流入ac到dc转换器315。平滑电容器320的电压vc3(即，dc输入信号322的电压电平)根据下游电力负荷380汲取的电力开始衰减，从而引起比较器输入电压信号332的电压电平的对应衰减。当比较器输入电压信号332下降到低于预定义电压电平334时(预定义电压电平334是小于或等于第一预定义电压电平的第二预定义电压电平)，比较器340可以被配置成产生具有第二电压值的比较器输出信号342，用于禁止电流流过短路开关355，由此消除iph310的第三端和第四端之间的短路。因而，响应于dc电压信号322下降到低于第二阈值电压，消除iph310的第三端和第四端之间的短路。当iph310的第三端和第四端之间的短路消除时，电流可以流过ac到dc转换器315，由此使得能够恢复来自iph310的能量的供应。电容器c4320的电压vc3开始升高，直到其再次达到第一阈值电压，此时iph310的第三端和第四端之间重新产生短路。
在一些情况下，参考电压信号334的第一预定义电压电平和参考电压信号334的第二预定义电压电平可以是固定的。因而，感应电力采集系统300可以被配置成在dc输入信号322大于或等于固定第一阈值时在iph310的第三端和第四端之间产生短路，并且在dc输入信号322小于固定第二阈值时消除iph310的第三端和第四端之间的短路。替代地，在一些情况下，参考电压信号334的第一预定义电压电平或参考电压信号334的第二电压电平中的至少一个可以是可变的。因而，感应电力采集系统300可以被配置成在dc输入信号322大于或等于可变第一阈值时在iph310的第三端和第四端之间产生短路，和/或在dc输入信号322小于可变第二阈值时消除iph310的第三端和第四端之间的短路。
在一些情况下，可变第一阈值或可变第二阈值中的至少一个可以根据以下各项中的一项或多项变化：存储信号365的电压电平、能量存储库370的电荷电平或电力负荷380的电力要求。当能量存储库370是存储电容器时，可以根据存储信号365的电压电平确定能量存储库370的电荷电平。当能量存储库370是电池时，可以取决于状况根据若干方法中的一种方法确定能量存储库370的电荷电平。作为第一非限制性示例，可以根据存储信号365的电压电平确定电池的电荷电平。作为第二非限制性示例，可以根据存储信号365的电压电平和电池的温度确定电池的电荷电平。作为第三非限制性示例，可以根据电池电量计确定电池的电荷电平。
在一些情况下，除了响应于dc输入信号322大于或等于第一阈值而在iph310的第三端和第四端之间产生短路之外还有或者作为替代方案，感应电力采集系统300可以被配置成响应于存储信号365的电压电平大于或等于第三阈值或能量存储库370的电荷电平大于或等于第一电荷电平而在iph310的第三端和第四端之间产生短路。在其中响应于存储信号365的电压电平大于或等于第三阈值而在iph310的第三端和第四端之间产生短路的一些情况下，感应电力采集系统300可以被配置成响应于存储信号365的电压电平下降到低于第四阈值(第四阈值小于或等于第三阈值)而消除短路，由此使得能够恢复来自iph310的能量的供应。在其中响应于能量存储库370的电荷电平大于或等于第一电荷电平而在iph310的第三端和第四端之间产生短路的一些情况下，感应电力采集系统300可以被配置成响应于能量存储库370的电荷电平下降到低于第二电荷电平(第二电荷电平小于或等于第一电荷电平)而消除短路，由此使得能够恢复来自iph310的能量的供应。
现在请注意图4，其是示出根据当前公开的主题的用于限制来自iph310(400)的能量的供应的方法的示例的流程图。iph310可以被配置成为电力负荷380提供能量。所述电力负荷380可以被配置成包含一个或多个装置。
在所示示例中，如本文中先前详述的，尤其是参考图3，ac到dc转换器315可以被配置成将在iph310的第一绕组的第一端和第二端之间产生的交流电(ac)电力信号312转换成直流(dc)输入信号322，ac到dc转换器315连接到第一端和第二端(框404)。
如本文中先前详述的，尤其是参考图3，感应电力采集系统300可以被配置成使用短路开关355在iph310的第三端和第四端之间产生短路，由此限制来自iph310的能量的供应。第一端或第二端中的至少一个连接到ac到dc转换器315且不连接到短路开关355，由此相对于其中第一端和第二端连接到ac到dc转换器315且连接到短路开关355的替代性配置，使得通过短路开关355的电流减小(框408)。
应注意，参考图4，一些框可以集成到整合框中，或可以分解成若干框和/或可以添加其它框。还应注意，尽管同样参考实现流程图的系统元件描述了流程图，但这绝不是约束性的，并且所述框可以由不同于本文中所描述的元件的元件执行。
现在请注意图5，其是示意性地示出根据当前公开的主题的用于将感应电力采集器(iph)510以物理方式安装在带电的ac电源线上的系统500的第一示例的框图。
根据当前公开的主题，系统500可以包含iph510。iph510可以被配置成包含：(a)具有环形(即，圈或圆环)形状的分裂磁芯(未示出)；以及(b)缠绕在所述芯周围的一个或多个绕组(即，线圈)(未示出)。iph510可以安装在带电的ac电源线(例如，地下中压(mv)配电线或架空高压输电线)(未示出)上，以从ac电源线采集电力。
系统500还可以被配置成包含功率triac520。功率triac520可以连接在缠绕在iph510的芯周围的绕组中的给定绕组的端之间，并且与iph510一起以物理方式安装在ac电源线上。
系统500可以进一步被配置成包含控制器530。控制器530可以连接在功率triac520的第一阳极电极a1与栅极电极g之间。控制器530可以被配置成在将iph510和功率triac520安装在带电的ac电源线上之前，启用通过功率triac520的电流流动。功率triac520的第二阳极电极a2可以连接到接地。
在将iph510和功率triac520安装在带电的ac电源线上后，电压开始在功率triac520的栅极电极g上累积。当在功率triac520的栅极电极g上累积小接通电压(大约为0.7v至1.4v)时，电流开始流过功率triac520，由此使iph510的给定绕组的其间连接有功率triac520的端短路且抵消穿过iph510的芯的磁通量(带电的ac电源线中的电流感应出的磁通量正好被iph510的绕组中流动的电流感应出的磁通量抵消)。
以此方式，安装者可以安全方式将iph510安装在带电的ac电源线上，这是因为在安装iph510期间分裂芯的两个半部没有在高吸力下吸在一起，并且因为在安装期间iph510的给定绕组的端处没有电压尖峰。
系统500可以被配置成使用控制器530在通过iph510的给定绕组的电流的过零点时停用通过功率triac520的电流流动，由此使得iph510能够为电力负荷(未示出)提供能量，所述电力负荷可以包含一个或多个装置。
在一些情况下，一旦iph510已安装在带电的电源线上，控制器530就可以被配置成停用通过功率triac520的电流流动。
在一些情况下，控制器530可以被配置为手动开关。手动开关可以连接在功率triac520的阳极电极a1与栅极电极g之间。在将iph510和功率triac520安装在带电的电源线上之前手动开关可以闭合，以启用通过功率triac520的电流流动。在iph510和功率triac520安装在带电的电源线上之后手动开关可以断开，以停用通过功率triac520的电流流动。
在一些情况下，控制器530可以被配置为簧片开关。簧片开关可以设置在保护电路壳体(例如，细玻璃管)内部。簧片开关可以连接在功率triac520的第一阳极电极a1与栅极电极g之间。
可以通过向簧片开关施加外部磁场来使簧片开关闭合。外部磁场可以通过靠近簧片开关的磁体(例如，永久磁体)(例如，通过将磁体附连到保护电路壳体的外部)施加于簧片开关。在将iph510和功率triac520安装在带电的电源线上之前，簧片开关可以闭合以启用通过功率triac520的电流流动。
可以通过停止将外部磁场施加于簧片开关，例如通过使磁体与簧片开关隔开，来使簧片开关断开。在iph510和功率triac520安装在带电的电源线上之后，簧片开关可以断开以停用通过功率triac的电流流动。
在一些情况下，控制器530可以是电连接器，其包含电连接到功率triac520的第一阳极电极a1的第一引脚和电连接到功率triac520的栅极电极g的第二引脚。第一引脚和第二引脚可以在功率triac520外部短接在一起，以在第一阳极电极a1和栅极电极g之间产生短路，由此在将iph510和功率triac520安装在带电的电源线上之前启用通过功率triac520的电流流动。可以消除第一引脚与第二引脚之间的短接，由此消除第一阳极电极a1与栅极电极g之间的短路，以在iph510和功率triac520安装在带电的电源线上之后停用通过功率triac的电流流动。
控制器530还可以被配置成在从带电的电源线移除iph510和功率triac520之前启用通过功率triac520的电流流动，由此在从带电的电源线移除iph510之前使iph510的给定绕组的其间连接有功率triac520的端短路且抵消穿过iph510的芯的磁通量。通过在从带电的电源线移除iph510之前抵消穿过iph510的芯的磁通量，会确保在移除期间，iph510的芯的两个半部不会通过极大的磁力保持在一起，从而使得能够安全且轻松地从带电的电源线移除iph510。
现在请注意图6，其是示意性地示出根据当前公开的主题的用于将iph610以物理方式安装在带电的ac电源线上的系统600的第二示例的框图。
根据当前公开的主题，系统600可以被配置成包含iph610。iph610可以被配置成包含：(a)具有环形(即，圈或圆环)形状的分裂磁芯(未示出)；以及(b)缠绕在所述芯周围的一个或多个绕组(即，线圈)(未示出)。iph610可以安装在带电的ac电源线(例如，地下中压(mv)配电线或架空高压输电线)(未示出)上，以从ac电源线采集电力。
系统600还可以包含功率triac620。功率triac620可以连接在缠绕在iph610的芯周围的绕组中的给定绕组的端之间，并且与iph610一起以物理方式安装在ac电源线上。
系统600可以进一步包含控制器630。控制器630可以连接在功率triac620的第一阳极电极a1与栅极电极g之间。功率triac620的第二阳极电极a2可以连接到接地。
控制器630可以被配置成自动检测是否存在待由从iph610提取的能量供电的电力负荷(未示出)。电力负荷可以被配置成包含一个或多个装置。
当控制器630检测到不存在电力负荷时，控制器630可以被配置成启用通过功率triac620的电流流动，由此使iph610的给定绕组的其间连接有功率triac620的端短路。这会引起穿过iph610的芯的磁通量的抵消(带电的ac电源线中的电流感应出的磁通量正好被iph610的绕组中流动的电流感应出的磁通量抵消)，由此在电力负荷没有连接时停止或阻止来自iph610的能量的供应。
替代地，当控制器630检测到存在电力负荷时，在通过其间连接有功率triac620的给定绕组的电流的过零点时，控制器630可以被配置成停用通过功率triac620的电流流动，由此消除iph610的给定绕组的端之间的短路且使得能够开始或恢复来自iph610的能量的供应。
控制器630可以被配置成包含电连接器con1635、检测器x3640、开关电路650和电源电路660。
待由从iph610提取的能量供电的电力负荷可以连接在电连接器con1635的第一引脚和第二引脚之间。
检测器x3640可以连接到电连接器con1635的第一引脚和第二引脚。如本文中进一步详述的，检测器x3640可以被配置成检测电连接器con1635的第一引脚和第二引脚之间是否存在电力负荷。
检测器x3640还可以被配置成控制开关电路650以在不存在电力负荷的情况下启用通过功率triac620的电流流动，且以在存在电力负荷的情况下停用通过功率triac620的电流流动。在一些情况下，开关电路650可以被配置成包含开关驱动器x2652和包括晶体管q1654和晶体管q2656的电开关。
现将描述在将iph610和功率triac620以物理方式安装在带电的电源线上期间控制器630的操作。在以物理方式安装之前，控制器630可以被配置成启用通过功率triac620的电流流动。在将iph610和功率triac620安装在带电的电源线上后，电压开始在功率triac620的栅极电极g上累积。当在功率triac620的栅极电极g上累积小接通电压(大约为0.7v至1.4v)时，电流开始流过功率triac620，由此使iph610的给定绕组的其间连接有功率triac620的端短路且抵消穿过iph610的芯的磁通量。
在一些情况下，在功率triac620的栅极电极g上累积的接通电压也可以在电源电路660的输入处累积。基于此接通电压，电源电路660可以被配置成升高接通电压以产生输出电压vsw。检测器x3640可以被配置成基于输出电压vsw在连接器con1635的第一引脚和第二引脚之间施加电压。
当电力负荷连接在连接器con1635的第一引脚和第二引脚之间时，电流开始在第一引脚和第二引脚之间流动。检测器x3640可以被配置成检测此电流流动，并且根据所述检测，控制开关电路640以停用通过功率triac620的电流流动。相反，没有电流在第一引脚和第二引脚之间流动，直到电力负荷连接在连接器con1635的第一引脚和第二引脚之间。检测器x3640可以被配置成检测第一引脚和第二引脚之间没有电流流动，并且根据所述检测，控制开关电路640以启用通过功率triac620的电流流动。
在一些情况下，电源电路660可以被配置成包含二极管d1662、第一存储电容器c1664、低电压dc到dc升压电路666和第二存储电容器c2668。随着接通电压在电源电路660的输入处累积，电压在第一存储电容器c1664的两端累积。在一些情况下，在第一存储电容器c1664之间累积的电压可以为至少500mv。低电压dc到dc升压电路666可以被配置成使在第一存储电容器c1664的两端累积的电压升高到电压vsw，且被配置成将电压vsw施加于第二存储电容器c2668。低压dc到dc升压电路676可以是例如由凌特公司(lineartechnologycorporation)制造的ltc3108-1。如本文中先前提到的，检测器x3640可以被配置成基于输出电压vsw在连接器con1635的第一引脚和第二引脚之间施加电压，以检测是否存在电力负荷。
控制器630还可以在从带电的电源线移除iph610和功率triac620之前启用通过功率triac520的电流流动，由此在从带电的电源线移除iph610之前使iph610的给定绕组的其间连接有功率triac620的端短路且抵消穿过iph610的芯的磁通量。
现在请注意图7，其是示出根据当前公开的主题的用于将iph510或610以物理方式安装在带电的ac电源线(700)上的方法的示例的流程图。
在所示示例中，系统500或600可以被配置成提供包含(a)分裂芯和(b)缠绕在芯周围的一个或多个绕组的iph510或610，(b)连接在绕组中的给定绕组的端之间的功率交流电源三极管(triac)520或620，以及(c)连接到功率triac520或620的控制器530或630，如本文中先前详述的，尤其是参考图5和6(框704)。
系统500或600还可以被配置成使用控制器530或630启用通过功率triac520或620的电流流动，如本文中先前详述的，尤其是参考图5和6(框708)。
系统500或600可以进一步被配置成将iph510或610和功率triac520或620安装在带电的ac电源线上，其中当在功率triac520或620的栅极电极上累积接通电压时功率triac520或620被配置成使其间连接有功率triac520或620的给定绕组的端短路，由此抵消穿过iph510或610的芯的磁通量(框712)。
另外，系统500或600可以被配置成在通过其间连接有功率triac520或620的给定绕组的电流的过零点时使用控制器530或630来停用通过功率triac520或620的电流流动，由此使得iph510或610为电力负荷提供能量(框716)。电力负荷可以被配置成包含一个或多个装置。
应注意，参考图7，一些框可以集成到整合框中，或可以分解成若干框和/或可以添加其它框。应进一步注意，一些框是任选的。还应注意，尽管同样参考实现流程图的系统元件描述了流程图，但这绝不是约束性的，并且所述框可以由不同于本文中所描述的元件的元件执行。
应理解，当前公开的主题在其应用上并不限于在本文中所包含的描述中阐述的或图式中所示的细节。当前公开的主题能够具有其它实施例且能够以各种方式实践和进行。因此，应理解，本文中所采用的措词和术语是出于描述的目的且不应被视为限制性的。因而，本领域的技术人员将了解，本公开所基于的概念可以易于用作用于设计实现本公开当前公开的主题的若干目的的其它结构、方法和系统的依据。
还应理解，根据当前公开的主题的系统可以至少部分地实施为适当编程的计算机。同样，当前公开的主题涵盖可由计算机读取的用于执行所公开的方法的计算机程序。当前公开的主题进一步涵盖机器可读存储器，其有形地体现可由机器执行用于执行所公开的方法的指令程序。
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