论文高压测量系统感应取能电源设计是关于本文可作为相关专业高压论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文高压论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要：现在工程应用中的一个难点问题就是高压侧测量系统的供电问题,因此对具有低功耗可靠以及稳定特点的供电电源进行研究具有十分重要的使用价值.本文将一种能够利用特制取能线圈从而获取高压侧一次母线电能的电源方案进行了介绍,并且对其控制电路、参数、结构以及材料等进行了重点的分析和研究.选择具有较高转换效率的DC-DC模块能够使电源电路的电能损耗得到有效的控制,选择超级电容器能够使瞬间大功率供电得到充分的满足,而且电源在短时间的线路停电中可以使长时间的持续供电需求得到满足.经过实践检验,这种电源方案具有稳定可靠的性能,使得高压侧有源电子设备的电源问题得到了很好的解决.
关键词：高压侧电源;取能线圈;高转换效率DC-DC模块
由于各种电子设备在高压侧的应用需要实现对地绝缘,而在高电压现场安装了导线覆冰状态、电缆接头测温、在线监测系统以及高压开关触点、光电式电流互感器等,因此要想使电气隔离的安全要求得到充分的满足,就不能够由二次电源在经过、滤波整流以及降压之后提供系统的工作电源,也不能够直接的从低压侧用导线进行直接的供给,所以这类监测系统发展在很大程度上受到了电源供给的制约,而对于电力系统的安全稳定运行和安全生产而言这些保护装置和测量装置具有非常重要的作用,所以有必要分析和研究高压侧测量装置供电电源.
1 感应取能电源的原理分析
感应取能供电方式主要是通过对电磁感应原理的利用,然后在线路或者高压母线上利用曲能线圈感应交流电压,随后在经过稳压、滤波以及整流之后最终将电源提供给高压侧电子电路.按照电磁理论的相关知识,可以由交流电流在取能线圈两端空载情况下控制取能线圈一次侧[1].详情见下图1.
■
图1 感应取能电源的原理示意图
2 电源设计分析
2.1 电源的总体要求分析
①如果具有接近于空载的非常小的母线电流,就能够使电源的可靠供应得以确保.②如果一旦出现由于短路故障等导致的冲击电流和过电流,就需要对电源起到保护作用.③如果处于导线正常电流范围内就能够将稳定的输出提供出来,在短时间的断电中能够具备供电的功能,同时还要使瞬间大功率供电的需求得到充分的满足.④确保实现长期低热耗稳定运行.
2.2 选择线圈匝数以及铁芯材料
使启动电流尽可能的减小,使高能量传递效率尽可能的提升,从而实现降低能耗的目的,这是选择铁芯材料的主要原则.在磁通面积、匝数以及一次电流保持不变的情况下,要想减小启动电流,唯一的方法就是提升初始磁导率.其中纳米晶磁材料铁芯具有一系列的优势：①能够长时间的在-55～130摄氏度的环境下实现稳定的工作;②便宜的;③轻巧的结构;④较大的导磁率;⑤良好的饱和磁感应强度[2].
传统导磁材料通常都具有较高的饱和磁通密度,但是具有较低的初始磁导率.现在包括铁基微晶在内的一些新型纳米晶磁材料具有非常高的初始导磁率,所以如果选择微晶合金材料作为铁芯,并且选择25mm×30mm的铁芯截面,采用两个半圆的结构就能够利用特殊处理的外壳在现场不停电的方式下在电缆上进行套装.
大量的研究表明,大多数的高压输电线路在空载状态下还是可以保持数安培的容性电流.所以上述的电能供应在线路空载的时候也能够保证具备可靠性,并且不需要将任何辅助供能措施附加上去.要想将线圈匝数确定下来,就必须要经过一个试验验证的复杂过程.首先要以电磁学的基本理论为根据将最小启动电流和线圈匝数之间存在的关系确定下来,随后以实际负载以及线圈带后续电路为根据开展实测,最后能够将线圈匝数确定下来,并且选择漆包铜线在铁芯上进行均匀的缠绕[3].
2.3 DC-DC环节的转换效率分析
在经过滤波和整流之后,感应电压所得到的直流电压会在负载和温度的变化、电网电压和电流的波动下而出现不断的变化.这时候就需要采用DC-DC模块处理的方式使得输出直流电压稳定得到有效的维持,从而能够使高压侧测量装置的供电需求得到充分的满足.本组电源DC-DC模块电路电压具有3-40V的输入范围,2mA的静态电流,1.5A的最大输出电流,因此其转换效率比较高.较高的转换效率能够使启动电流得以进一步的降低,同时使电源的输出效率得以提升.
在具体的设计过程中,采用了试验的方式比较了本电源转换效率较高的DC-DC模块与最常见的LM2576DC-DC模块.LM2576DC-DC模块为6.8A的电源启动电流,选择本电源转换效率较高的DC-DC模块就能够控制在6A.DC-DC变换具有非常大的自身功率消耗,使供能电路自身的功耗得以减小,就能够极大的增加供能方案,从而使启动电流降低.低压电路中的电压分配会受到限流分压电阻R的阻值的影响,因此需要讨论其整定值,同时还要对其进行试验验证.下图2中取能装置中的TVS1在供能电路中取值为40V, TVS2取值为25V,这样就能够有效的避免电流冲击到整个供能电路.
■
图2 取能装置供能电路
2.4 电压保护与能量泄放分析
为了有效的避免电源电路在发生瞬时故障大电流或者雷电冲击电流的情况下被烧毁的情况,在整流桥前可使用压敏电阻MOV,压敏电阻对感应线圈输出的冲击电压起到了有效的限制作用.电压会在整流、滤波之后而伴随着增长的母线电流而不断增长.在铁芯达到饱和之后,其就会感应出较高的电压,所以必须要保证DC-DC模块不会由于过电压而受到损害.DC-DC变换往往需要较大的消耗功率,而如果是功能电路自身的功耗得以减少,就会显著地提升功能方案的输出总功率,从而将启动电流降低[4].
3 结语
本文对高压测量装置电源设计进行了系统的分析,经过分析研究我们可以发现,该方案具有可行、实用以及低成本的特点.选用纳米晶磁材料作为铁芯能够使初始磁导率得以显著提升,而且具有较高的稳定性、较低的成本以及较轻的重量等特点.高效率的DC-DC模块可以使电源电路电能损耗得以降低,从而进一步的降低启动电流.采用超级电容具有不会污染环境、具有较长的寿命、较快的能量释放速度、较短的充电时间以及更大的功率密度等优点,其优越的基本性能使得锂电池低温充电的难题得以有效解决,而且在维护工作上也变得更加简单.经过现场实验表明,该高压侧取能电源供电装置具有可靠、稳定的特点,使得高压侧有源电子设备的电源问题得到了有效的解决.
参考文献：
[1]王赞,纵飞,王伟,高超飞,隋恒,喻岩珑.输电线高电位取能电源的研制[J].电网与清洁能源,2010（06）.
[2]辛业春,王滨,杜长军.一种应用于高电压侧测量系统的取能电源设计[J].吉林电力,2010（04）.
[3]王平平,杨慧.基于取能电源的输电线路状态在线监测系统[J].重庆电力高等专科学校学报,2010（04）.
[4]梁明,马鹤楼,陈海彬,李光权,任燕.高压电磁感应取能通信电源的研制[J].电气应用,2010（21）.
总结:本论文可用于高压论文范文参考下载，高压相关论文写作参考研究。
参考文献：
1、 基于单片机的多功能测量系统的设计 摘 要：针对温室大棚的环境智能监测研究，本文设计了一种以STC89C52RC单片机为控制核心的多功能测量系统。通过对系统的单片机和PC机进行联调。
2、 基于移相控制的全固态高压脉冲电源设计 摘 要： 针对传统高压脉冲的功率器件耐压值有限，电压等级难以提升，效率低的缺陷，提出了一种基于移相控制技术的全固态高压脉冲电源。充电电源部分采用。
3、 基于ADXL362电梯加速度无线测量系统设计 摘 要：本文设计了一种基于ADXL362的电梯加速度测量系统，采用了数字式MEMS三轴加速度传感器ADXL362代替传统的分立元件及电路，缩小了。
4、 基于3D红外系统预约学习公众平台设计 【摘要】预约选座模块，通过微信观测教室图书馆人员分布状况，并按个人需求进行预约选座，解决学生在课外时间学习寻找座位费时费力等问题。预约购物模块，。
5、 会计信息系统分布式实验教学案例设计 [摘 要] 会计信息系统实验教学案例经过多年发展依然没有摆脱单一用户对业务的验证模式，无法体现真实的业务处理环境和移动网络环境中对业务处理的要求。