專利名稱：一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置及供電方法
技術領域：
本發明涉及一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置及供電方法。
背景技術：
目前掛接在高壓輸電導線上的設備主要采用如下供電方式，互感取電，電池供電， 太陽能供電。上述供電方法存在以下弊端1)、單獨采用互感取電的供電方式，當導線上無交流電流流過時，無法供電。2)、單獨采用電池供電的方式，不能用于功耗較大設備裝置。 3)、采用太陽能供電的方式，由于太陽能光電極極板不可折性和方向性，為保證發電量在實際運用中要用兩塊太陽能光電極極板，且要把兩塊太陽能光電極極板嵌入到設備裝置中， 使得整個設備裝置體積很大，重量重，不方便安裝，不能滿足國家電網頒布的技術標準。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置及供電方法，采用電流互感原理取電，在線供電和電池供電復合式供電方式，在導線有無交流電流流過的情況下都能給設備提供穩定的直流電源。本發明的上述目的是通過這樣的技術方案來實現的一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置，包括掛接在高壓輸電導線上的鐵芯及線圈繞組，鐵芯及線圈繞組連接供電裝置。所述供電裝置設有鋰電池。所述鐵芯及線圈繞組為開合式鐵芯，所述開合式鐵芯上纏繞線圈。所述供電裝置包括整流電路模塊，穩壓電路模塊，充電電路模塊；整流電路模塊連接第一穩壓電路模塊，第一穩壓電路模塊連接充電電路模塊，第一穩壓電路模塊連接第二穩壓電路模塊，第二穩壓電路模塊設有電源輸出端，充電電路模塊連接鋰電池正極，鋰電池負極接地。所述第一穩壓電路模塊、鋰電池通過第一隔離二極管、第二隔離二極管連接第二穩壓電路模塊。所述整流電路模塊通過自恢復保險管連接交流輸入端，整流電路模塊連接有雙向瞬態電壓抑制二極管。一種利用高壓輸電導線的在線供電方法，包括以下步驟
步驟一利用電磁互感的原理，開啟鐵芯，高壓輸電導線穿過鐵芯，然后閉合鐵芯，當導線上有交流電流通過時線圈繞組輸出交流電壓；
步驟二 整流電路模塊對線圈繞組輸出的交流電壓進行整流，輸出浮動的直流電壓； 步驟三第一穩壓電路模塊將整流電路模塊輸出的直流電壓進行升壓/降壓開關式穩壓，輸出穩定的直流電壓；
步驟四第一穩壓電路模塊輸出穩定的直流電壓，通過充電電路模塊對鋰電池充電； 第一穩壓電路模塊輸出端同時連接第二穩壓電路模塊，第二穩壓電路模塊輸出穩定的直流
4電壓，為供電裝置供電。一種利用高壓輸電導線的在線供電方法，步驟一整流電路模塊對線圈繞組輸出的交流電壓進行整流，輸出浮動的直流電壓，當穿過鐵芯的交流電流從20A100A變化時， 整流輸出的直流電壓從2. 7V至30V變化。步驟二 第一穩壓電路模塊將整流電路模塊輸出的直流電壓進行升壓/降壓開關式穩壓，輸出穩定的直流電壓，當輸入電壓從2. 7V至5V變化時，第一穩壓電路模塊工作于升壓穩壓方式，第一穩壓電路模塊穩定輸出5V直流電壓；當輸入電壓從5V至30V變化時， 第一穩壓電路模塊工作于降壓穩壓方式，第一穩壓電路模塊穩定輸出5V直流電壓；
步驟三第一穩壓電路模塊輸出5V直流電壓，通過充電電路模塊對鋰電池充電； 第一穩壓電路模塊輸出的5V直流電壓和鋰電池電壓通過第一隔離二極管、第二隔離二極管同時加載至第二穩壓電路模塊。一種利用高壓輸電導線的在線供電方法，當有交流電流通過鐵芯且交流電流從 20A至800A變化時，可互感取電，整理模塊輸出大于2. 7V，第一穩壓電路模塊穩定輸出5V 直流電壓，5V直流電壓既為鋰電池充電，又通過第二穩壓電路模塊穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為供電裝置供電；
當無交流電流穿心通過鐵芯時，線圈繞組無輸出，互感取不出電，第一穩壓電路模塊無 5V直流電壓輸出，此時鋰電池通過第二穩壓電路模塊穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個供電裝置供電；
當有交流電流穿心通過鐵芯且交流電流小于20A時，線圈繞組有輸出，但整流模塊輸出小于2. 7V，第一穩壓電路模塊不能輸出5V直流電壓，互感取不出電，此時鋰電池通過第二穩壓電路模塊穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個供電裝置供電。本發明一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置及供電方法，鐵芯為開合式鐵芯且鐵芯上纏繞線圈繞組，便于開啟扣合住高壓輸電導線。本發明采用復合式供電方式整個供電裝置既有利用電流互感原理在線取電的電源給整個設備裝置供電，又有可充電的鋰電池給整個設備裝置供電，當在線取電的電源工作時，能給鋰電池充電，但鋰電池不工作，當在線取電的電源不工作時，鋰電池工作。本發明采用復合式開關穩壓方式
當穿過鐵芯的交流電流從20A至800A變化時，整流后的電壓范圍是2. 7V 30V，利用升壓，降壓復合式開關穩壓方式，可穩定輸出5V的直流電壓。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1為本發明裝置結構示意圖； 圖2為本發明電路圖。
具體實施例方式本發明利用電磁互感的原理，選擇開合式鐵芯且鐵芯上纏繞線圈繞組，高壓輸電導線穿過鐵芯，然后閉合鐵芯，當導線上有交流電流通過時線圈繞組輸出交流電壓；對線圈繞組輸出的交流電壓進行整流，得到浮動的直流電壓，當穿過鐵芯的交流電流從20A至800A變化時，整流輸出的直流電壓從2. 7V至30V變化。以CS5171芯片為核心的第一穩壓電路模塊2-2對整流輸出的直流電壓進行升壓 /降壓開關式穩壓，當輸入電壓從2. 7V至5V變化時，第一穩壓電路模塊2-2工作于升壓穩壓方式，第一穩壓電路模塊2-2穩定輸出5V直流電壓，當輸入電壓從5V至30V變化時，第一穩壓電路模塊2-2工作于降壓穩壓方式，第一穩壓電路模塊2-2穩定輸出5V直流電壓。第一穩壓電路模塊2-2穩定輸出5V直流電壓，并通過充電電路模塊2-4的充電管理芯片aMOM對鋰電池3進行充電。第一穩壓電路模塊2-2穩定輸出5V的直流電壓和鋰電池3的電壓通過隔離二極管D3，D4同時加至第二穩壓電路模塊2-3的芯片)(C6204的輸入端，當有交流電流穿心通過鐵芯及線圈繞組1且交流電流從20A至800A變化時，第二穩壓電路模塊2-3穩定輸出5V直流電壓，此電壓通過穩壓芯片)(C6204穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為供電裝置2供電。由于鋰電池3電壓充滿后電壓只有為4. 2V，第二穩壓電路模塊2-3輸出5V直流電壓時，5V減去隔離二極管D3的壓降，高于鋰電池3電壓減去隔離二極管D4的壓降，故隔離二極管D4截止不工作，所以鋰電池3不工作，只被充電，不耗電，這樣可減少鋰電池3覆充次數，延長電池壽命。當無交流電流穿心通過鐵芯時，線圈繞組無輸出，第一穩壓電路模塊2-2無5V直流電壓輸出，此時隔離二極管D4導通，鋰電池3電壓加至穩壓芯片)(C6204的輸入端，此電壓通過穩壓芯片)(C6204穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為供電裝置2供電。當有交流電流穿心通過鐵芯且交流電流小于20A時線圈繞組有輸出，但整流電路模塊2-1輸出小于2. 7V，第一穩壓電路模塊2-2不能輸出5V直流電壓，互感取不出電，此時鋰電池3電壓通過第二穩壓電路模塊2-3的穩壓芯片)(C6204穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個供電裝置2供電。電路工作原理
如圖2所示，CTl為交流電輸入端，為一插座，鐵芯繞組1的輸出端與此插座相連接。BX是自恢復保險管，額定電流設計為2A，交流電網的不穩定、雷擊干擾以及靜電放電，會瞬間產生很大電流，當電流瞬間超過2A時，BX自恢復保險管會瞬間呈現高阻，自動斷開輸入回路，達到限流作用，保護后面電路。U4是整流橋，將輸入的交流電壓整流為直流，當穿過鐵芯1的交流電流從20A至 800A變化時，U4整流橋輸出直流電壓從2. 7V至30V變化。當穿過鐵芯1的交流電流小于 20A時，U4整流橋輸出直流電壓小于2. 7V，第一穩壓電路模塊2-2不工作，所以整個裝置的取電啟動電流為20A。TVS是雙向瞬態電壓抑制二極管，擊穿電壓設計為30V，交流電網的不穩定、雷擊干擾以及靜電放電，會瞬間產生很大電壓。當U4整流橋輸出直流電壓瞬間大于30V時，TVS 管會瞬間呈現低阻，使得第一穩壓電路模塊2-2輸入端短接，保護后面電路。Ul是基于CS5171穩壓芯片模塊，當輸入直流電壓從2. 7V至30V變化時，即穿過鐵芯1的交流電流從20A至800A變化時，第一穩壓電路模塊2-2能穩定輸出5V直流電壓。第一穩壓電路模塊2-2輸出的5V直流電壓經限流二極管D3加至到穩壓芯片 XC6204的輸入端VPPJS )(C6204穩壓后，穩定輸出3. 3V直流電壓，鋰電池3的電壓VBB經限流二極管D4同樣加至VPP端，經)(C6204穩壓后，同樣穩定輸出3. 3V直流電壓。
由于鋰電池3的電壓充滿后電壓只有為4. 2V，當CS5171穩壓模塊輸出5V直流電壓時，5V減去限流二極管D3的壓降高于VBB減去限流二極管D4的壓降，所以限流二極管 D4截止不工作，供電裝置2靠CS5171穩壓模塊輸出的5V直流電壓供電。即穿過鐵芯1的交流電流從20A至800A變化時，CS5171穩壓模塊能穩定輸出5V直流電壓，此經穩壓芯片 XC6204輸出穩定的直流電壓VCC=3. 3V為供電裝置2供電。當無交流電流穿過鐵芯1或穿過鐵芯繞組1的交流電流小于20A時，CS5171穩壓模塊無5V直流電壓輸出，此時鋰電池3電壓VBB經限流二極管D4自動加至穩壓芯片)(C6204 的輸入端VPP，供電裝置2靠電池鋰電池3，即無交流電流穿過鐵芯1或穿過鐵芯1的交流電流小于20A時，CS5171穩壓模塊無直流電壓輸出，鋰電池3經穩壓芯片)(C6204輸出穩定的直流電壓VCC=3. 3V為供電裝置2供電。XD4054為充電管理芯片，BAT管腳為充電管腳，連接鋰電池3的正極，鋰電池3負極接地，PROG管腳為充電電流編程管腳，通過此管腳經電阻Rl接地，充電時PROG管腳恒定輸出IV電壓，充電電流的計算公式為I= (1.0V/R1)* 1000A，設計Rl=IOK,則充電電流I= (1. 0V/10. 000Ω ) * IOOOA=O. lA=100mA。/CHR為充電指示管腳，當芯片充電時，/CHR為低電平，三極管Ql截止，二極管D2 發光，當充電完畢后，/CHR為高電平；三極管Ql導通，二極管Dl發光。CT3為電源輸出端， 為一插座，穩壓芯片)(C6204輸出穩定的直流電壓VCC=3. 3V連接到此插座，通過此插座為供電裝置2供電。
權利要求
1.一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置，包括掛接在高壓輸電導線上的鐵芯及線圈繞組(1)，其特征在于鐵芯及線圈繞組(1)連接供電裝置(2 )。
2.根據權利要1所述一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置，其特征在于所述供電裝置(2)設有鋰電池(3)。
3.根據權利要1所述一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置，其特征在于所述鐵芯及線圈繞組(1)為開合式鐵芯，所述開合式鐵芯上纏繞線圈。
4.根據權利要1所述一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置，其特征在于所述供電裝置(2 )包括整流電路模塊(2-1)，穩壓電路模塊，充電電路模塊(2-4 )；整流電路模塊(2-1)連接第一穩壓電路模塊(2-2 )，第一穩壓電路模塊(2-2 )連接充電電路模塊(2-4)，第一穩壓電路模塊(2-2)連接第二穩壓電路模塊(2-3)，第二穩壓電路模塊(2-3)設有電源輸出端(CT3)，充電電路模塊(2-4)連接鋰電池(3)正極，鋰電池(3)負極接地。
5.根據權利要4所述一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置，其特征在于所述第一穩壓電路模塊(2-2)、鋰電池(3)通過第一隔離二極管(D3)、第二隔離二極管(D4)連接第二穩壓電路模塊(2-3)。
6.根據權利要4所述一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置，其特征在于所述整流電路模塊(2-1)通過自恢復保險管(BX)連接交流輸入端(CT1)，整流電路模塊(2-1)連接有雙向瞬態電壓抑制二極管(TVS )。
7.一種利用高壓輸電導線的在線供電方法，其特征在于包括以下步驟步驟一利用電磁互感的原理，開啟鐵芯，高壓輸電導線穿過鐵芯，然后閉合鐵芯，當導線上有交流電流通過時線圈繞組輸出交流電壓；步驟二 整流電路模塊(2-1)對線圈繞組輸出的交流電壓進行整流，輸出浮動的直流電壓；步驟三第一穩壓電路模塊(2-2 )將整流電路模塊(2-1)輸出的直流電壓進行升壓/降壓開關式穩壓，輸出穩定的直流電壓；步驟四第一穩壓電路模塊(2-2)輸出穩定的直流電壓，通過充電電路模塊(2-4)對鋰電池(3)充電；第一穩壓電路模塊(2-2)輸出端同時連接第二穩壓電路模塊(2-3)，第二穩壓電路模塊(2-3 )輸出穩定的直流電壓，為供電裝置(2 )供電。
8.根據權利要求7所述一種利用高壓輸電導線的在線供電方法，其特征在于步驟一整流電路模塊(2-1)對線圈繞組輸出的交流電壓進行整流，輸出浮動的直流電壓，當穿過鐵芯的交流電流從20A100A變化時，整流輸出的直流電壓從2. 7V至30V變化；步驟二 第一穩壓電路模塊(2-2)將整流電路模塊(2-1)輸出的直流電壓進行升壓/ 降壓開關式穩壓，輸出穩定的直流電壓，當輸入電壓從2. 7V至5V變化時，第一穩壓電路模塊(2-2)工作于升壓穩壓方式，第一穩壓電路模塊(2-2)穩定輸出5V直流電壓；當輸入電壓從5V至30V變化時，第一穩壓電路模塊(2-2)工作于降壓穩壓方式，第一穩壓電路模塊 (2-2)穩定輸出5V直流電壓；步驟三第一穩壓電路模塊(2-2 )輸出5V直流電壓，通過充電電路模塊(2-4 )對鋰電池(3)充電；第一穩壓電路模塊(2-2)輸出的5V直流電壓和鋰電池(3)電壓通過第一隔離二極管 (D3)、第二隔離二極管(D4)同時加載至第二穩壓電路模塊(2-3)。
9.根據權利要求7所述一種利用高壓輸電導線的在線供電方法，其特征在于 當有交流電流通過鐵芯(1)且交流電流從20A至800A變化時，可互感取電，整流模塊 (2-1)輸出大于2. 7V，第一穩壓電路模塊(2-2)穩定輸出5V直流電壓，5V直流電壓既為鋰電池(3 )充電，又通過第二穩壓電路模塊(2-3 )穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為供電裝置 (2)供電;當無交流電流穿心通過鐵芯時，線圈繞組無輸出，互感取不出電，第一穩壓電路模塊 (2-2 )無5V直流電壓輸出，此時鋰電池(3 )通過第二穩壓電路模塊(2-3 )穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個供電裝置(2 )供電；當有交流電流穿心通過鐵芯且交流電流小于20A時，線圈繞組有輸出，但整流模塊 (2-1)輸出小于2. 7V，第一穩壓電路模塊(2-2)不能輸出5V直流電壓，互感取不出電，此時鋰電池(3 )通過第二穩壓電路模塊(2-3 )穩定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個供電裝置 (2)供電。
全文摘要
一種利用高壓輸電導線的在線供電裝置及供電方法，包括掛接在高壓輸電導線上的鐵芯及線圈繞組，鐵芯及線圈繞組連接供電裝置。所述供電裝置設有鋰電池。所述鐵芯及線圈繞組為開合式鐵芯，所述開合式鐵芯上纏繞線圈。所述供電裝置包括整流電路模塊，穩壓電路模塊，充電電路模塊；整流電路模塊連接第一穩壓電路模塊，第一穩壓電路模塊連接充電電路模塊，第一穩壓電路模塊連接第二穩壓電路模塊，第二穩壓電路模塊設有電源輸出端，充電電路模塊連接鋰電池正極，鋰電池負極接地。本發明采用電流互感原理取電，在線供電和電池供電復合式供電方式，在導線有無交流電流流過的情況下都能給設備提供穩定的直流電源。
文檔編號H02J7/02GK102447313SQ201210003210
公開日2012年5月9日 申請日期2012年1月8日 優先權日2012年1月8日
發明者張軍 申請人:湖北隆創科技有限公司