高压电缆感应式取电电源分析及设计

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1、万方数据第46卷第10期2012年10月电力电子技术PowerElectronicsV01．46，No．10October2012高压电缆感应式取电电源分析及设计李华阳1，尚宇炜1，吴成才2，吴建德1(1，浙I江大学，电气工程学院，浙江杭州310027；2．浙江图维电力科技有限公司，浙江杭州310014)摘要：通过建立高压电缆感应取电的精确工作模型，推导了取电线圈输出功率与输出电压、负载阻值、磁芯参数及线圈匝数的关系。并提出取电线圈的设计方法。设计了一种两级稳压电路，第l级采用滞环控制的Boost电路预稳压，输出较高的电压以获取大的输出功率，并有效防止磁芯饱和；第2级采用Buc

2、k电路获得所需的供电电压。最后，为验证理论推导的正确性，设计了一个取电稳压电路，在电缆电流为0．2～1kA范围内，该取电电路可稳定输出15V／18W的直流电。关键词：电源：高压电缆：稳压电路中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)10—0083—04ResearchOilaElectromagneticInductionFedPowerSupplyFromHighVoltageCableLIHua—yan91，SHANGYu—wetl，WUCheng—cai2，WU]tan—del(1．ZhejiangUniversity，Hangzhou31

3、0027，China)Abstract：Theequivalentcircuitmodelof·electromagneticfedinductionpowersupplyfromthehighvoltagecableisbuilt，andtherelationshipamongcurrenttransformer’Soutputpower，outputvoltage，loadcondition，magneticcorepa—rameterandcoilturngarederivedtogiveadesignguidancefortheproposedsolution．Furt

4、hermore，apracticalpowersupplycircuitwithatwo-stageconverterconfigurationisproposedtoachievethepowertransmission．ThefirststageadoptstheBoostpre—regulationcircuittogetlargeoutputpowerandpreventcoresaluration．Buckcircuitisthesec—ondarystagetogetrequiredsupplyvoltage，Finally．theoutputpowerofthep

5、owersupplywith15V／I8WDCoutputfromthe0．2-1kAcurrentloopistestedtoverifytheeffectivenessofthetheoreticalderivation．Keywords：powersupply；highvoltagecable；voltagestabilizingcircuitFoundationProject：SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61174157)1引言对于高压输电线路上的电气设备．研究稳定可靠、具有较大输出功

6、率的供电电源具有重要的工程实用价值。常见的供电方式有太阳能电池供电[1]、电流感应式供电和高压侧电容环分压供电I铂。在此研究电流感应式取电电源的设计。在电力系统中，电流互感器(CT)将初级电流转换为较小的次级电流，用来进行保护、测量等。为了测得初级电流值，CT所接的负载通常为电阻．因而CT输出电压电流均为正弦波；为提高测量精度，应使励磁电流很小。在分析CT应用于高压电缆进行取电的模型时，一些文献也采用了CT结构f31。I。然而，由于CT实际所接为整流负载，使其输出电压为方波，相应的励磁电流也不是正弦波且不能忽基金项目：国家自然科学基金(61174157)定稿日期：2012—05

7、—15作者简介：李华阳(1992一)，男，山西朔州人，研究方向为电力电子技术及其应用。略．这一区别导致电流感应式取电电源采用CT电路构建模型分析设计时存在较大的误差。在此采用新型高压电缆取电线圈模型进行分析。推导出取电线圈输出功率与输出电压、负载阻值、磁芯参数及线圈匝数间的关系，并提出了取电线圈的设计方法。在此基础上设计了一种两级稳压电路．使高压侧电流在较大范围内变化时，输出电压能保持恒定．同时提高磁芯的输出功率，减少输出电压纹波并有效防止磁芯饱和，从而延长其使用寿命。最后通过实验验证了理论