[发明专利]感应取能式交直流联合供电系统与控制方法

说明书

本发明公开了一种感应取能式交直流联合供电系统与控制方法，包括主电路与电源控制与能量管理系统；主电路包括交流取电电路、主供电电路、充电电路、后备供电电路与支撑电容C1；支撑电容C1正极端与整流母线连接；电源控制与能量管理系统包括DC‑DC主控制器与整流母线电压采样电路；整流母线电压能够反映取电CT的交流输入功率与负载及供电系统消耗功率的能量平衡关系；DC‑DC主控制器能够根据整流母线电压判断能量平衡关系，并根据不同的能量平衡关系选择相应的控制策略，同时产生能够满足相应控制策略的控制信号。还公开了一种交直流联合供电方法，采用本发明的感应取能式交直流联合供电系统，并且根据整流母线电压进行分区控制。

技术领域

本发明属于电力系统的感应取电技术领域，具体涉及一种感应取能式交直流联合供电系统，还涉及一种感应取能式交直流联合供电的控制方法。

背景技术

随着电力建设的迅速发展，电网规模不断扩大，在复杂地形条件下的电网建设和设备维护工作也越来越多，因此对输电线路的在线监测是一项迫切的工作，更是智能电网的重要组成部分。为了保障电力系统的安全稳定运行，安装一些高压输电线路在线监测装置是不可或缺的。实际运行经验表明，很多监测设备在安装后并不能长期稳定运行，而制约这些在线监测设备可靠运行的主要因素在于供电电源。

目前通常使用的供电方式包括：太阳能供电、激光供电、分压电容供电、后备储能装置供电等，而这些电源往往存在一些缺点，例如供电能力受天气因素影响、输出功率小、不能长期持续使用。为了克服此类电源的弊端，一种基于电磁感应原理的输电线路感应取能电源开始投入市场，但同样也存在各种技术缺陷亟待完善，例如启动电流大、输出功率低、可靠性低、线路工况变化时供电不连续等。

申请号为201110382214.6，发明名称为“一种用于高压线路感应取电的系统及方法”的专利文献，利用两组不同磁导率互感器相互切换的方式来解决输电线路一次侧电流宽范围取电的问题，但这种控制方式在切换瞬间会出现互感器短时开路现象，因此有高压放电隐患，可能造成电源损坏。申请号为201210445319.6，发明名称为“一种输电线路感应取电电源最大功率跟踪系统及方法”的专利文献，通过额外增加一路处于空载状态的测量线圈，并实时检测和比较取电线圈和测量线圈的电压，利用设定的判断条件动态调节取电线圈输出电压值以及确定负载供电路径，但这种控制方式并没有考虑电池的充电策略，且如果额外增加的测量线圈回路失效将导致电源系统紊乱，故该控制方法可靠性不高。申请号为201420419252.3，发明名称为“一种无死区感应取电电源系统”的专利文献，虽然叙述了一种包含锂电池充放电及供电路径切换的电源管理方法，但是其有限状态机的设计不合理，状态切换判别条件复杂且冗余，电池充电策略采用开环PWM占空比调节，且无完善的电池保护方案。此外，其它“最大功率跟踪”、“可充电不间断式”的感应取电相关专利在电源控制和能量管理方面也存在类似的缺陷和不足。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种感应取能式交直流联合供电系统，解决现有技术中状态切换判别条件复杂且冗余的技术问题，能够根据唯一的关键参量，即整流母线电压，对供电与充电过程进行优化控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种感应取能式交直流联合供电系统，包括主电路与电源控制与能量管理系统；

主电路包括交流取电电路、主供电电路、充电电路、后备供电电路与支撑电容C1；所述交流取电电路包括用于从交流线路感应得到交流电流的取电CT，取电CT通过整流桥U1将交流电流转换为直流电流，并对整流母线的支撑电容C1充电以建立合适的直流工作电压，整流桥U1能够通过整流母线将转换后的直流电能输出给中间变换器U2；中间变换器U2再通过主供电电路向负载供电；所述主供电电路通过主开关Q2来切断或导通；充电电路包括串联连接的充电开关Q3与充电拓扑电路U3；后备供电电路包括后备储能装置U4与储能供电支路，所述储能供电支路一端与后备储能装置U4连接，另一端接入主开关Q2与负载之间；所述储能供电支路通过放电开关Q4来切断或导通；中间变换器U2通过充电电路为后备储能装置U4充电；