[发明专利]三段式电流互感器取电电路

说明书

本发明公开了一种三段式电流互感器取电电路，至少包括电流互感器、整流电路、电子开关、过压检测单元、预稳压单元和稳压输出单元，其中，电流互感器的一次侧套接在线路中，其二次侧与整流电路相连接；整流电路采用全桥整流；过压检测单元与电子开关相连接，用于当充电电压高于第一电压预设值时产生第一控制信号并以此控制电子开关的导通；电子开关与和整流电路相连接，当获取第一控制信号时，电子开关导通使上半桥或下半桥短接形成新的电流回路进而使整流电路截止不输出充电电压，否则，电子开关处于截止状态，通过巧妙的电路设计，不仅简化了电路结构同时极大降低了取电电路工作时的功耗。

技术领域

本发明涉及电流互感器取电技术领域，尤其涉及一种三段式电流互感器取电电路。

背景技术

即电流互感器(CT，Current Transformer)通常用于测量交流电流的大小；但在架空电缆、井道电缆等不便于市电供电场合，普遍采用CT取电技术，其原理是利用套装在线缆上的电流互感器二次输出电流进行变换，通过电磁感应原理获得电能的技术。由于互感器电流范围非常大，且具有电流源的特征，传统的稳压电路无法适应，需要开发专用取电电路。

CT取电电路将CT取得的电能量转化为所需要的直流电压，一般包括电流互感器(用于获取能源)、整流电路、储能模块和稳压输出模块，电流互感器作为获取能量的元件套接线路中，当线路中有电流流过一次侧时，二次侧感应出电动势，经过外部整流后给储能模块充电，但随着储能模块被逐渐充满，二次侧电流将逐渐减小趋于零，此时电流互感器的铁芯将严重饱和，磁饱和使铁损增大，电流互感器和整流电路会发热，同时，随着充电电压的不断升高，储能模块和稳压输出模块也将无法承受。

为了解决上述技术问题，现有技术的解决方案如图1所示，在二次侧整流电路的输出端并接MOS开关，当检测到充电电压高于基准电压时，将整流电路输出端通过MOS开关(2)短路，较大的二次侧电流产生的磁通势对一次侧电流产生的磁通势起到去磁作用，铁芯不会产生磁饱和，避免空载铁芯发热，同时也停止对储能模块的充电。随着储能模块对外部放电，电压逐渐降低，当电压低于基准电压时，MOS开关断开，CT开始对储能模块补充电能，储能模块因在设定的基准电压中反复，稳压输出模块能够输出稳定的直流电压。

然而，图1的电路结构仍存在如下技术缺陷：

1、MOS开关短接时，桥式整流后需要使用二极管隔离，即图1中的二极管D2，防止后端电流的倒灌；这个防倒灌二极管增加了充电回路的压降，整个电路的压降至少为3个肖特基二极管(两个整流桥二极管和一个防倒灌二极管)，总压降至少为1V，以二次侧电流10A为例，功耗100W以上；

2、由于其MOS开关并接在整流桥输出端，当开启过充保护，MOS开关导通时，整流桥仍参与工作，整个电路的压降至少为2个肖特基二极管(两个整流桥二极管)和一个MOS管的压降，总压降仍在1V左右，以二次侧电流10A为例，功耗100W左右；因此，不管充电状态还是过充保护状态，整流桥均参与工作且功耗较大，导致整流桥长时间发热，影响电路稳定性和使用寿命；

3、当线路出现短路等故障时，二次侧电流可达数百甚至上千安培，MOS开关短路无法泄放如此大能量，电流互感器和整流电路将无法承受导致损坏。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种三段式电流互感器取电电路，通过巧妙的电路设计，不仅简化了电路结构同时极大降低了取电电路工作时的功耗，同时，当二次侧电流激增时，通过切断电流互感器供电连接，防止取电电路损坏。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种三段式电流互感器取电电路，至少包括电流互感器、整流电路、电子开关、过压检测单元、预稳压单元和稳压输出单元，其中，