[发明专利]一种基于非闭合电流互感器的取电装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于非闭合电流互感器的取电装置，其特征在于，包括：

电流互感器，用于获取穿过其磁芯的高压电缆上的感应电流，以形成交流感应电能；

整流单元，用于将所述的交流感应电能转换为直流电能，以得到直流输出电压；

控制单元，用于通过控制所述的整流单元以调节整流单元的直流输出电压；

所述的整流单元为单相全桥整流拓扑结构，其由四个带反并二极管的开关管Q1～Q4组成；其中，开关管Q1和开关管Q4为一组上下桥臂，开关管Q2和开关管Q3为另一组上下桥臂；所述的四个开关管Q1～Q4的控制极接收来自控制单元的开关驱动信号。

2.根据权利要求1所述的取电装置，其特征在于：所述的整流单元直流输出侧两端并联有滤波电容。

3.一种如权利要求1或2所述的取电装置的控制方法，包括如下步骤：

首先，采集电缆电流信号，并检测所述的电缆电流信号从负极性跳转至正极性的过零点时刻；

然后，对于电缆电流信号的任一过零点时刻，对该过零点时刻计时延迟时长t_d后，使开关管Q2和开关管Q4关断，开关管Q1和开关管Q3开通，经开通时间T_d后交换使开关管Q1和开关管Q3关断，开关管Q2和开关管Q4开通。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述的开通时间T_d=0.5T，T为电缆电流信号的周期。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述的时长t_d根据以下关系式计算确定：

Uref=22IsRLnπcos(ω0td)]]>

其中：U_ref为参考输出电压，I_s为电缆电流信号的有效值，R_L为取电装置所接负载的阻值，n为电流互感器的副边匝数，ω₀为电缆电流信号的角频率。

6.一种如权利要求1或2所述的取电装置的控制方法，包括如下步骤：

首先，采集电缆电流信号以及整流单元的直流输出电压，并检测所述的电缆电流信号从负极性跳转至正极性的过零点时刻；

然后，对于电缆电流信号的第i个过零点时刻，i为大于0的自然数，对该过零点时刻计时延迟时长t_i后，使开关管Q2和开关管Q4关断，开关管Q1和开关管Q3开通，经开通时间T_i后交换使开关管Q1和开关管Q3关断，开关管Q2和开关管Q4开通。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述的开通时间T_i根据以下方法确定：

首先，使预设的参考输出电压减去所述的直流输出电压得到电压误差ΔU；

然后，根据电压误差ΔU确定补偿时间ΔT；

最后，根据公式T_i=0.5(T+ΔT)确定开通时间T_i，T为电缆电流信号的周期。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：根据电压误差ΔU确定补偿时间ΔT的具体标准如下：

若ΔU=0，则ΔT=0；

若ΔU≠0，将延迟时长t_i调节至t_i+1，则ΔT=t_i+1-t_i。

9.根据权利要求6或8所述的控制方法，其特征在于：对于电缆电流信号的第一个过零点时刻，其对应的延迟时长t₁根据以下关系式计算确定：

Uref=22IsRLnπcos(ω0t1)]]>

对于其他任一过零点时刻，其对应的延迟时长t_i+1根据以下关系式计算确定：

t_i+1=cos^-1(tmp)/ω₀

tmp=cos(ω₀t_i)+K_pΔU

其中：ω₀为电缆电流信号的角频率，K_p为比例系数，U_ref为参考输出电压，I_s为电缆电流信号的有效值，R_L为取电装置所接负载的阻值，n为电流互感器的副边匝数。