[发明专利]基于无功补偿的取电CT输出功率提升方法

说明书

本发明涉及一种基于无功补偿的取电CT输出功率提升方法，属于电路技术领域。在CT的副边线圈侧并联匹配电容，以补偿CT等效电路模型中激磁支路所消耗的无功功率，增大负载电流大小，从而提升CT在负载电阻上的最大输出有功功率；通过改变补偿电容C大小，能够控制负载获得功率大小。现有研究主要是针对大电流条件下CT的功率控制、抗饱和性能，取电CT所获取的功率能够满足后端设备功耗需求，因此并未较多开展针对获取功率不足情况下的CT功率提升方法。尤其是在原边电流为mA级条件下，为获取足够多的能量，可以在二次侧并联补偿电容，当电容与激磁电感谐振时，取电CT的最大输出有功功率将提升接近一倍。

技术领域

本发明属于电路技术领域，涉及基于无功补偿的取电CT输出功率提升方法。

背景技术

电流互感器(CT)结构简单、绝缘性好、成本低、安装方便等优势，是目前应用最为广泛、技术最为成熟的现场取电方式。但是输电线路CT在线取电方法存在以下问题：1)母线电流过小时取电功率不足，存在取电死区；2)母线电流过大时，磁芯更易饱和，发热严重，需要设计相应的泄能和保护电路。由于母线电流范围与取电功率之间存在矛盾，目前使用CT线圈进行在线取电的技术，主要针对抗饱和性能、功率控制、降低取能下限等方面展开研究。为了改善磁芯在大电流情况下的饱和现象，对磁芯开气隙，能够有效降低磁芯的等效磁导率；但是低磁导率的磁芯启动电流较大，在小电流情况下，取电功率不足。为了降低电流下限，则需要采用高磁导率的纳米晶等材料，以提高在小电流情况下的取电功率；但是高磁导率的磁芯更容易饱和，为了提高取电CT在大电流范围下的动态适应性能，部分研究人员采用不同磁导率的双线圈模式或是通过泄能旁路来防止磁芯饱和及发热。

现有研究表明，CT的取电功率与磁芯磁导率、气隙长度、内径大小有关，取电功率很大程度受到磁芯体积大小的限制。气隙对CT的输出功率影响最大，实际使用中应尽量减小气隙长度，而内径越小，CT的功率密度越高，磁芯等效横截面积越大，取电功率越大。然而CT取电存在最大功率点，对于CT的最大功率提取，目前主要依靠CT内阻与负载阻抗匹配，使得负载能够获得最大功率。通过建立CT的等效负载电路模型可以看出，负载电流相位、幅值随负载大小变化，其T型等效模型中的激磁电流也会随之变化，然而，激磁电流在激磁支路上，除铁耗以外会消耗大部分无功功率。由T型等效电路模型可知，原边电流是激磁电流与二次侧电流的矢量和。若通过无功补偿的方式，使得可以补偿激磁支路消耗的无功功率，保证负载支路上的电流保持恒定，则可以有效增大负载的取电功率。该方法依赖于建立完整的取电CT等效电路模型并获取其准确模型参数，以达到理论的无功补偿和阻抗匹配状态。

针对基于电流互感器(CT)的导线取电装置，建立取电CT的等效电路模型，利用参数辨识方法，得到等效模型的电路参数。采用电容值匹配的电容C对激磁支路的无功功率进行补偿，提高负载电流幅值大小，提升后端负载所获取的有功功率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于无功补偿的取电CT输出功率提升方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于无功补偿的取电CT输出功率提升方法，该方法为：

S1：在线取电CT接补偿电容；

S2：建立取电CT带电阻性负载的等效电路模型；

S3：建立取电CT二次侧并联接入匹配补偿电容后的等效电路模型；

S4：对取电CT进行等效电路模型参数辨识操作。

可选的，所述S1具体为：取电CT内穿过通以原边电流I₁的导线，二次侧线圈匝数为N，闭合磁环内半径为r₁，外半径为r₂，高度为H，CT二次侧线圈同时并联一个匹配电容C和负载电阻R。