[发明专利]一种高压电力线缆的自供电低压电源系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种高压电力线缆的自供电低压电源系统，包括能量捕获单元、功率处理单元、超级电容、功率变换单元。本发明利用电力线缆获取能量并通过合理的系统结构与控制方法构建自供电低压电源，提出了动态功率因数校正解决方案即非正弦波形的功率因数校正与目标输出电压的动态调节控制方案，减少了谐波，提高了系统性能；或者采用动态阻抗匹配来提高功率输出能力。本发明可为电力缆线沿线线路的各类电子设备提供低成本、高可靠性的自供电电源，比如驱鸟器、视频监控、无线通讯设备等等，提高电力系统的可靠性与灵活性，降低电力系统监控与运维成本；本发明结构简洁、采用创新性技术方案、成本低，具备广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及电源技术与功率校正技术领域，尤其是涉及一种高压电力线缆的自供电低压电源系统及其控制方法。

背景技术

为了提高电力系统的安全性与可靠性，需对电力线缆加装驱鸟器避免短路，加装监控设备以监控电力线缆的周边环境。这些设备的接入可以改善电力系统的监控能力与信息化水平，而这些设备需要低压电源供电。电力线缆虽然自有高压，但没有低压电源，因此在沿线线路的附近接入电子设备，比如驱鸟器、视频监控、冰冻监测、无线通讯设备等等均无法接入，对相关功能的加入形成掣肘。

为了负载能够得到更大功率或效率，低压供电电源需要加入功率处理单元，比如采用功率因数校正或阻抗匹配等技术手段，而磁性元件具有磁饱和问题，导致磁性元件的输出电压波形会畸变，当磁性元件充当前级时，它的后级电路往往更复杂。

发明内容

为了解决高压电力线缆沿线获取自供电低压电源的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种高压电力线缆的自供电低压电源系统，它利用电力线缆实现隔离捕获电能并采取相应控制方法构建自供电低压电源为相关电子设备供电。

本发明的第二个目的是提供一种高压电力线缆的自供电低压电源系统的控制方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种高压电力线缆的自供电低压电源系统，特征是：包括能量捕获单元、功率处理单元、超级电容、功率变换单元，所述能量捕获单元的输出端连接功率处理单元的输入端，功率处理单元的输出端连接超级电容与功率变换单元的输入端，超级电容的输入端连接动态功率因数校正单元的输出端和功率变换单元的输入端，功率变换单元的输出端与负载相连。

所述能量捕获单元实施能量捕获，利用电流互感器CT充当取电装置，并将电流互感器CT直接安装在三相电力线缆的其中一相电力线缆上，当该相电力线缆中有电流i流过时，电流互感器CT进行能量捕获并向动态功率因数校正单元供电；由于该相电力线缆中的电流i不可控，因而能量捕获单元的输出电压u_CT随该相电力线缆中的电流i的变化而变化。

由于该相电力线缆的电流i变化较大，因而能量捕获单元的输出电压u_CT的变化也较大，如将动态功率因数校正单元的目标输出电压设定为常数则易导致的功率器件的占空比d过小而谐波分量过大，并导致损耗加大。

所述功率处理单元为动态功率因数校正单元或阻抗匹配单元。

所述动态功率因数校正单元能完成非正弦波形功率因数校正(PFC)与目标输出电压动态控制的功能，即不论能量捕获单元的输出电压u_CT是否为正弦波，能量捕获单元的输出电流i_CT波形严格追踪输出电压u_CT波形，并使两者波形、相位一致，且动态功率因数校正单元的目标输出电压U_R根据能量捕获单元的输出电压u_CT与直流母线/超级电容的电压U动态调整。动态功率因数校正单元既能完成功率因数校正(PFC)功能，又能完成对超级电容的充电功能，动态功率因数校正单元与超级电容一并完成向功率变换单元的供电任务。