电子式电流互感器高压侧电源研制

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1、第47卷第5期Vol.47No.52010年5月TRANSFORMERMay2010电子式电流互感器高压侧电源的研制彭韬，须雷，尹春，李九虎，罗苏南（南瑞继保电气有限公司，江苏南京211102）摘要：阐述了电子式电流互感器高压侧电源的设计原理、控制策略，并进行了整体结构设计。关键词：电子式电流互感器；高压侧电源；研制中图分类号：TM402文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）05－0005－04DevelopmentofHVSidePowerSupplyforElectronicCurr

2、entTransformerPENGTao,XULei,YINChun,LIJiu蛳hu,LUOSu蛳nan（Nari-RelaysElectricCo.,Ltd.,Nanjing211102,China）Abstract：TheprincipleandcontrolofHVsidepowersupplyofelectroniccurrenttransformerareexpounded.Thetotalstructureisdesigned.Keywords：Electroniccurrenttran

3、sformer；HVsidepowersupply；Development控制线圈1引言（N2k匝）I1I2kE有源电子式电流互感器以罗戈2k整流模块Udck控制模块夫斯基线圈、低功率线圈等作为一次I电源电压传感器，需要在高压侧用模数转换模2E2整流模块U稳压模块dc输出U2块（即远端模块）将一次传感器输出取能线圈（N2匝）的信号进行采集和处理，而该远端模图1母线取电和控制原理图块必须有相应的供电电源，为此设计Fig.1Diagramofpowersupplyandcontrolofbus可靠的工作电源

4、成为有源电子式电流互感器推广应用的一个关键。目前侧磁势的相量和为励磁磁势I0N1，则有：常用的供电方式主要有低压侧激光供电和高压侧母I1N1+I2N2+I2kN2kK=I0N1（1）线取电电源供电两种方式，本文中针对高压侧母线从式（1）可以看出，当高压侧电流I1变化时，通取电电源进行了研究和设计。过调节控制模块的开关元件的导通、断开的时间，来2母线取电电源的研究和设计调节控制线圈投入使用的占空比K（占空比K即一个周波时间内控制线圈导通投入使用的时间与一个高压侧母线取电和控制原理图如图1所示。高周波时间的

5、比例），即可调节控制线圈磁势I2kN2kK压侧母线单匝穿过铁心，在该铁心上绕制两种线圈，的大小，从而调节反向磁通的大小，使铁心中的主磁一个为取能线圈，匝数为N2，通过的电流为I2，其低通Φ0保持不变，从而使取能线圈磁势I2N2保持不压侧感应电动势E2供电源模块取电用；另一个为控变，进而使低压侧感应电动势E2保持在一定的范围制线圈，匝数为N2k，通过的电流为I2k。当取能线圈不变。这就是控制线圈提供反向磁通和进行分流控的整流模块整流后的电压Udc大于某一设定值时，制的原理。控制模块起作用，使控制线圈投入使

6、用，以提供反向根据电磁感应定律有：磁通和进行分流。姨2E2根据变压器磁势平衡原理，高压侧磁势和低压Φ0=，Wb（2）2πfN26第47卷式中Φ0———铁心中的主磁通幅值，Wb对于控制线圈匝数N2k，若较多，则在母线电流E2———低压侧感应电势有效值，V较大时，可有效实现反向励磁和分流，避免取能线圈N2———低压侧线圈匝数的低压侧感应电动势过大，但控制线圈自身产生的f———额定频率，Hz感应电动势会过大，这对控制模块的开关元器件提从式（2）中可以看出，对于绕制好的互感器，当出很高的耐压要求；若过少，控制线

7、圈自身产生的感铁心中的主磁通Φ0保持不变，低压侧感应电势E2应电动势不会很大，降低了对开关元器件耐压要求，也保持不变。但在母线电流较大不能有效实现分流时，取能线圈又由磁路定律：的低压侧感应电动势会过大。Φ0=BSc=姨2μHSc，HLc=I0N1在实际设计时，可根据式（3）、启动电流大小、电可推导出：源正常工作时所需要的低压侧感应电动势E2，合理E=2πfN2μSc(I0N1)（3）选取铁心的尺寸、线圈匝数。2Lc3试验结果和结构式中B———磁通密度幅值，T2Sc———铁心有效截面积，m本文中采用铁基纳

8、米晶材料作为铁心材料，设μ———铁心磁导率，H/m计了取能线圈和控制线圈以及电源电子电路模块，Lc———铁心的平均磁路长度，m并进行了试验，试验采用的电源负载为75Ω电阻，H———磁场强度有效值，A/m实际需求电源输出电压为3.69V。试验结果表明，电从式（3）中可以看出，低压侧感应电动势E2的源输出电压为3.69V，当母线电流在18A～5000A范大小与取能线圈匝数N2、铁心磁导率μ、铁心有效截围变化时，电源可正常工作，从而满足电源在母线