一种电网高压侧取能电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电网设备领域，特别是涉及一种电网高压侧取能电路。
【背景技术】
[0002]电力系统中一些高压传感器高压侧传感头的供能问题是传感器设计中令人头疼的问题，现有的供电方式都有不同程度的不足。因此，必需设计一款可靠的简便的电源为高压侧测量电路供电。高压侧电路对电源的要求主要有以下几点:
[0003]1.要求不间断供电，如果供电间断将会导致高压侧电子线路的瘫痪。
[0004]2.能在恶劣的电磁环境下工作，抗干扰性强。
[0005]3.输出稳定度高，为电子线路提供可靠电源。
[0006]4.要求体积小，重量轻。
[0007]测量电路安放在高电位侧，主要功能是直接采集一次电流信号和供电电压的电平，并通过A/D转换器件将该模拟信号转换为数字信号，然后再通过电光转换器件将电信号转换成光信号。从而实现高压侧与低压侧的电气的绝缘。因此高压侧测量电路包括电流信号采集部分、A/D转换部分、电光转换部分以及相应的时序控制电路部分和电子线路电源提供部分。由于电力系统负荷变化很大，母线电流随之变化很大(几安培至上千安培)，母线短路瞬时电流可超过十倍额定电流。如此大的工作范围为电源变压器和稳压电路的工作带来严重困难。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型要解决的技术问题是:提供一种电网高压侧取能电路，该电路的取电是利用电磁感应原理，由普通铁磁式互感器从高压母线上感应得到交流电，然后经过整流、滤波、稳压后为高压侧电路供电。由于该取电线圈处在高压端，因此绝缘要求相对较低，能大大简化其设计。
[0009]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0010]一种电网高压侧取能电路，包括O形铁心；所述O形铁心的横截面积为4.4cm2;在所述O形铁心上绕制有60匝的次级线圈和130匝的初级线圈；所述次级线圈分别与四个整流电路电连接，每个整流电路电连接有一个滤波电路，每个滤波电路电连接有一个稳压电路，每个稳压电路电连接有一个DC-DC变换电路；每个DC-DC变换电路设有一个输出端子；其中:所述整流电路为全波整流桥；所述滤波电路为LC-型滤波电路。
[0011]进一步:在次级线圈分别与四个整流电路之间还设置有两个瞬变抑制二极管；次级线圈分别与两个瞬变抑制二极管电连接；每个瞬变抑制二极管与两个整流电路电连接。
[0012]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0013]由与以上对取电线圈的选取，供电可以满足大范围母线电流变化的要求，既减小了电源启动电流，同时又避免了大电流下闭合铁心饱和后产生的脉冲电压对后续电路的潜在危害，大大简化了设计，体积有所减小重量也得以减轻；上述电网高压侧取能电路基于测量电路对电源部分的需求，该电源电路共提供四路电压，即数字5V电压、模拟5V电压和一组±12V电压。其中数字5V单独一个地，模拟5V和±12V共用另一个地。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型优选实施例的电路图；
【具体实施方式】
[0015]为能进一步了解本实用新型的【实用新型内容】、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0016]请参阅图1，一种电网高压侧取能电路，包括O形铁心；所述O形铁心的横截面积为4.4cm2;在所述O形铁心上绕制有60 Bi的次级线圈和130 Bi的初级线圈；所述次级线圈分别与四个整流电路电连接，每个整流电路电连接有一个滤波电路，每个滤波电路电连接有一个稳压电路，每个稳压电路电连接有一个DC-DC变换电路；每个DC-DC变换电路设有一个输出端子；其中:所述整流电路为全波整流桥；所述滤波电路为LC-Ji型滤波电路。
[0017]在次级线圈分别与四个整流电路之间还设置有两个瞬变抑制二极管；次级线圈分别与两个瞬变抑制二极管电连接；每个瞬变抑制二极管与两个整流电路电连接。
[0018]本优选实施例在设计时有两个需要考虑的方面:一是如何降低死区电流，保证在电力系统电流较小时能提供足以驱动处于高压侧电子电路的功率；二是当系统出现短路大电流时，如何给电子线路提供一个稳定的电源，又不会因过电压而损坏。
[0019]针对以上两方面因素的考虑，对取电线圈铁心有一些特殊的要求:铁心的选取必须具有较高的能量传递效率，因此应选用高磁导率，低损耗的材料。并合理选用铁心的B-H曲线工作点，一方面要使母线电流比较小时，输出高压侧电路正常工作所需要的能量；另一方面大电流时，铁心会进入深度饱和。
[0020]取电线圈输出电压为交变的电压，在供给高压侧电子线路之前，其二次侧的输出电压需要通过整流、滤波，稳压，DC-DC变换等环节处理才能为后续电路提供稳定的电压。本电路电压共分为三路:+5V，-12V，+12V。
[0021]电压变换的第一步是要把取电线圈二次侧绕组的输出电压由交流电压变成直流电压。并采取一定的措施尽量降低整流输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电。
[0022]滤波电路有电容滤波，RC滤波，JT型滤波，电感滤波，LC滤波，考虑到LC- Ji型滤波在适应性和对整流器件的冲击电流方面都具有优势且输出电压有所提升所以选用了 LC- Ji型滤波
[0023]据高压侧电子电路的需要，要把整流滤波后的电压变换成5V，±12V。之后利用DC-DC变换器件将直流电压变为一路+5V能量供给负载传感头的数字5V端，另外一组不共地的+5V能量供给模拟5V端，另有一组与模拟5V端共地的土 12V电压供给负载传感头作为芯片电源。
[0024]为了防止在母线大电流情况下特制线圈感应电压过大导致后端电路烧毁，为电路增加了过电压保护、电压监控保护和能量泄放电路，起到保护器件的作用。
[0025]为了限制大电流时，感应电压的范围，设计了使感应线圈工作在饱和
[0026]区，但不可避免会产生尖峰脉冲。当发生雷击或线路出现短路大电流的瞬
[0027]间，铁心会感应一个很高的冲击电压，这对后端电路极为不利，为了保护
[0028]后端线路，在线圈两端接一个瞬变抑制二极管(TVS)，以限制感应线圈输出
[0029]的冲击电压。瞬变抑制二极管(TVS)具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流
[0030]小的特点，它能够在雷电冲击时以10-12s量级的速度将两极的高阻抗转变为低阻抗，使两极电压钳位在选择值上，吸收掉浪涌功率，避免因雷电冲击
[0031]造成电源电路损坏。在此选用的瞬变抑制二极管使磁感应线圈二次输出侧
[0032]交流电压峰-峰值维持在300V以内。
[0033]这里采取全波整流桥电路。对这部分的电路对二极管的要求有两个:
[0034]1.要有足够的耐压值:保证在输出电压较大时不至于击穿。
[0035]2.要有较小的正向导通压降:减小整流电路引起的压降损失。
[0036]交流电经整流电路后可变为脉动直流电，其中含有较大的交流分量，为了使设备能用上纯净的直流电，还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。
[0037]由于供电电源要求的直流电压波动小、平滑度高，因此设计采用复式滤波电路——LC JT型滤波电路，该电路波纹比RC滤波波动小、滤波效果较好。其中电感LI起到延缓电压突变波形的作用，电解电容C2、C3、C4为滤波电容，为保证前端电容的耐压，因此用C2、C3平均分配两电压，在C2、C3上增加Rl，R2两个分压电阻。
[0038]保护二极管D2为电容器C5上的电荷的泄放提供了一个分路，对稳压器起到保护作用。
[0039]以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种电网高压侧取能电路，其特征在于:包括O形铁心；所述O形铁心的横截面积为4.4cm2;在所述O形铁心上绕制有60 Bi的次级线圈和130 Bi的初级线圈；所述次级线圈分别与四个整流电路电连接，每个整流电路电连接有一个滤波电路，每个滤波电路电连接有一个稳压电路，每个稳压电路电连接有一个DC-DC变换电路；每个DC-DC变换电路设有一个输出端子；其中:所述整流电路为全波整流桥；所述滤波电路为LC-Ji型滤波电路。2.根据权利要求1所述的电网高压侧取能电路，其特征在于:在次级线圈分别与四个整流电路之间还设置有两个瞬变抑制二极管；次级线圈分别与两个瞬变抑制二极管电连接；每个瞬变抑制二极管与两个整流电路电连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电网高压侧取能电路，包括O形铁心；所述O形铁心的横截面积为4.4cm2；在所述O形铁心上绕制有60匝的次级线圈和130匝的初级线圈；所述次级线圈分别与四个整流电路电连接，每个整流电路电连接有一个滤波电路，每个滤波电路电连接有一个稳压电路，每个稳压电路电连接有一个DC-DC变换电路；每个DC-DC变换电路设有一个输出端子；其中：所述整流电路为全波整流桥；所述滤波电路为LC-π型滤波电路。该电路的取电是利用电磁感应原理，由普通铁磁式互感器从高压母线上感应得到交流电，然后经过整流、滤波、稳压后为高压侧电路供电。由于该取电线圈处在高压端，因此绝缘要求相对较低，能大大简化其设计。
【IPC分类】H02M7/162, H02M1/32, H02M1/14
【公开号】CN204859013
【申请号】CN201520583616
【发明人】高永全, 左斌, 刘春平, 孙世元, 蒋磊英, 杨宏达, 张舸, 薛伟国, 张晓宇
【申请人】天津百利机械装备集团有限公司中央研究院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月5日