[发明专利]高能量密度感应取电电源磁芯的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及高电压取电装置，特别是一种高能量密度感应取电电源磁芯的设计方法。

背景技术

随着技术的发展，工作在高压输电线路上的监测设备越来越多，如高压线路污秽在线监测设备、高压线路远程监测设备、带电工作机器人等。对输电线路进行在线监测时，其电源的供给是关键问题之一。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，不可能使用常规的电源。且由于检测设备厂工作在野外对可靠性提出了很高的要求，电源系统的设计就显得很重要。利用特制的铁芯感应取能给高压侧电子电路供电，由于高压侧电子电路及光电器件功耗极小，不会对电网的电能质量产生影响，且其本身可认为是一台隔离设备，并且特制的感应取能供电装置是悬浮地，是一种可靠的具有发展前景的供电方式。

经检索文献发现：专利文献号为CN 101697430 A的发明专利公开了名称：基于功率控制法的高压输电线路CT取电装置，该技术解决了高压输电线路上取电的问题，该取电装置的高压输电线路先后从取电磁芯和测量磁芯中间穿过，取电磁芯和测量磁芯外面分别取电磁芯线圈、测量磁芯线圈，取电磁芯线圈与过压保护及切换继电器连接，过压保护及切换继电器、整流滤波电路、DC/DC模块、电源管理模块、稳压输出电路连接；整流滤波电路与电压电流检测电路连接，电压电流检测电路连接到电源管理模块；电源管理模块与法拉电容连接，法拉电容连接到稳压输出电路；测量磁芯线圈与取样电路连接，取样电路与电源管理模块连接。实际上由于输电线路特殊的应用环境，要求取电电源具有较高的能量密度以减轻取电电源的重量，如普通输电线路监测装置重量不大于2.5kg，微风振动监测装置重量不超过1kg，配网监测装置重量不超过500g。

发明内容

为解决取电电源的高功率密度问题，本发明提供一种高能量密度感应取电电源磁芯的设计方法，以提高取电电源的单位功率密度。

本发明的技术解决方案如下：

一种高能量密度感应取电电源磁芯的设计方法，其特点在于，该方法包括下列步骤：

1)确定电源磁芯的目标功率密度λ；

2)根据感应取电电源的使用情况，选定电源磁芯的外径为D_o；

3)根据f为原边电流频率，单位为Hz；μ为电源磁芯的磁导率；I₁为原边电流，单位为A和S_x为电源磁芯的叠片系数；利用下式计算电源磁芯的內径D_i：

λ=2fμI12lnDoDiSx/100(Do2-Di2)π]]>

式中，D_o为电源磁芯的外径，单位为m；D_i为电源磁芯的内径，单位为m；

4)根据得到的电源磁芯的内径和外径，确定满足要求的电源磁芯。

本发明的技术效果：

本发明高能量密度感应取电电源磁芯的设计方法，给出了符合目标功率密度要求的感应取电电源磁芯的尺寸设计模型，根据该模型在固定磁芯外径D_o的条件下可得到电源磁芯的内径D_i，并结合已知要素参数设计满足要求的电源磁芯。该方法能根据不同的功率密度要求给出相应的电源磁芯尺寸，从而能适应如高压线路感应取电等对取电装置重量和功率密度有特殊要求的电源磁芯设计。

附图说明

图1为取电线圈负载等效模型

图2取电线圈负载模型等效电路