專利名稱：一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電裝置及供電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電裝置及供電方法。
背景技術(shù)：
目前掛接在高壓輸電導(dǎo)線上的設(shè)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(dú)采用互感取電的供電方式，當(dāng)導(dǎo)線上無交流電流流過時(shí)，無法供電。2)、單獨(dú)采用電池供電的方式，不能用于功耗較大設(shè)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(fā)電量在實(shí)際運(yùn)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(shè)備裝置中， 使得整個(gè)設(shè)備裝置體積很大，重量重，不方便安裝，不能滿足國(guó)家電網(wǎng)頒布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用高壓輸電導(dǎo)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(fù)合式供電方式，在導(dǎo)線有無交流電流流過的情況下都能給設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。本發(fā)明的上述目的是通過這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電裝置，包括掛接在高壓輸電導(dǎo)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(shè)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(wěn)壓電路模塊，充電電路模塊；整流電路模塊連接第一穩(wěn)壓電路模塊，第一穩(wěn)壓電路模塊連接充電電路模塊，第一穩(wěn)壓電路模塊連接第二穩(wěn)壓電路模塊，第二穩(wěn)壓電路模塊設(shè)有電源輸出端，充電電路模塊連接鋰電池正極，鋰電池負(fù)極接地。所述第一穩(wěn)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(wěn)壓電路模塊。所述整流電路模塊通過自恢復(fù)保險(xiǎn)管連接交流輸入端，整流電路模塊連接有雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管。一種利用高壓輸電導(dǎo)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(dǎo)線穿過鐵芯，然后閉合鐵芯，當(dāng)導(dǎo)線上有交流電流通過時(shí)線圈繞組輸出交流電壓；
步驟二 整流電路模塊對(duì)線圈繞組輸出的交流電壓進(jìn)行整流，輸出浮動(dòng)的直流電壓； 步驟三第一穩(wěn)壓電路模塊將整流電路模塊輸出的直流電壓進(jìn)行升壓/降壓開關(guān)式穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的直流電壓；
步驟四第一穩(wěn)壓電路模塊輸出穩(wěn)定的直流電壓，通過充電電路模塊對(duì)鋰電池充電； 第一穩(wěn)壓電路模塊輸出端同時(shí)連接第二穩(wěn)壓電路模塊，第二穩(wěn)壓電路模塊輸出穩(wěn)定的直流
4電壓，為供電裝置供電。一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電方法，步驟一整流電路模塊對(duì)線圈繞組輸出的交流電壓進(jìn)行整流，輸出浮動(dòng)的直流電壓，當(dāng)穿過鐵芯的交流電流從20A100A變化時(shí)， 整流輸出的直流電壓從2. 7V至30V變化。步驟二 第一穩(wěn)壓電路模塊將整流電路模塊輸出的直流電壓進(jìn)行升壓/降壓開關(guān)式穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的直流電壓，當(dāng)輸入電壓從2. 7V至5V變化時(shí)，第一穩(wěn)壓電路模塊工作于升壓穩(wěn)壓方式，第一穩(wěn)壓電路模塊穩(wěn)定輸出5V直流電壓；當(dāng)輸入電壓從5V至30V變化時(shí)， 第一穩(wěn)壓電路模塊工作于降壓穩(wěn)壓方式，第一穩(wěn)壓電路模塊穩(wěn)定輸出5V直流電壓；
步驟三第一穩(wěn)壓電路模塊輸出5V直流電壓，通過充電電路模塊對(duì)鋰電池充電； 第一穩(wěn)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(shí)加載至第二穩(wěn)壓電路模塊。一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電方法，當(dāng)有交流電流通過鐵芯且交流電流從 20A至800A變化時(shí)，可互感取電，整理模塊輸出大于2. 7V，第一穩(wěn)壓電路模塊穩(wěn)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(wěn)壓電路模塊穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為供電裝置供電；
當(dāng)無交流電流穿心通過鐵芯時(shí)，線圈繞組無輸出，互感取不出電，第一穩(wěn)壓電路模塊無 5V直流電壓輸出，此時(shí)鋰電池通過第二穩(wěn)壓電路模塊穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個(gè)供電裝置供電；
當(dāng)有交流電流穿心通過鐵芯且交流電流小于20A時(shí)，線圈繞組有輸出，但整流模塊輸出小于2. 7V，第一穩(wěn)壓電路模塊不能輸出5V直流電壓，互感取不出電，此時(shí)鋰電池通過第二穩(wěn)壓電路模塊穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個(gè)供電裝置供電。本發(fā)明一種利用高壓輸電導(dǎo)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(dǎo)線。本發(fā)明采用復(fù)合式供電方式整個(gè)供電裝置既有利用電流互感原理在線取電的電源給整個(gè)設(shè)備裝置供電，又有可充電的鋰電池給整個(gè)設(shè)備裝置供電，當(dāng)在線取電的電源工作時(shí)，能給鋰電池充電，但鋰電池不工作，當(dāng)在線取電的電源不工作時(shí)，鋰電池工作。本發(fā)明采用復(fù)合式開關(guān)穩(wěn)壓方式
當(dāng)穿過鐵芯的交流電流從20A至800A變化時(shí)，整流后的電壓范圍是2. 7V 30V，利用升壓，降壓復(fù)合式開關(guān)穩(wěn)壓方式，可穩(wěn)定輸出5V的直流電壓。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明電路圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)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(dǎo)線穿過鐵芯，然后閉合鐵芯，當(dāng)導(dǎo)線上有交流電流通過時(shí)線圈繞組輸出交流電壓；對(duì)線圈繞組輸出的交流電壓進(jìn)行整流，得到浮動(dòng)的直流電壓，當(dāng)穿過鐵芯的交流電流從20A至800A變化時(shí)，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(wěn)壓電路模塊2-2對(duì)整流輸出的直流電壓進(jìn)行升壓 /降壓開關(guān)式穩(wěn)壓，當(dāng)輸入電壓從2. 7V至5V變化時(shí)，第一穩(wěn)壓電路模塊2-2工作于升壓穩(wěn)壓方式，第一穩(wěn)壓電路模塊2-2穩(wěn)定輸出5V直流電壓，當(dāng)輸入電壓從5V至30V變化時(shí)，第一穩(wěn)壓電路模塊2-2工作于降壓穩(wěn)壓方式，第一穩(wěn)壓電路模塊2-2穩(wěn)定輸出5V直流電壓。第一穩(wěn)壓電路模塊2-2穩(wěn)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(duì)鋰電池3進(jìn)行充電。第一穩(wěn)壓電路模塊2-2穩(wěn)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(shí)加至第二穩(wěn)壓電路模塊2-3的芯片)(C6204的輸入端，當(dāng)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(shí)，第二穩(wěn)壓電路模塊2-3穩(wěn)定輸出5V直流電壓，此電壓通過穩(wěn)壓芯片)(C6204穩(wěn)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(wěn)壓電路模塊2-3輸出5V直流電壓時(shí)，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(shù)，延長(zhǎng)電池壽命。當(dāng)無交流電流穿心通過鐵芯時(shí)，線圈繞組無輸出，第一穩(wěn)壓電路模塊2-2無5V直流電壓輸出，此時(shí)隔離二極管D4導(dǎo)通，鋰電池3電壓加至穩(wěn)壓芯片)(C6204的輸入端，此電壓通過穩(wěn)壓芯片)(C6204穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為供電裝置2供電。當(dāng)有交流電流穿心通過鐵芯且交流電流小于20A時(shí)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(wěn)壓電路模塊2-2不能輸出5V直流電壓，互感取不出電，此時(shí)鋰電池3電壓通過第二穩(wěn)壓電路模塊2-3的穩(wěn)壓芯片)(C6204穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個(gè)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(fù)保險(xiǎn)管，額定電流設(shè)計(jì)為2A，交流電網(wǎng)的不穩(wěn)定、雷擊干擾以及靜電放電，會(huì)瞬間產(chǎn)生很大電流，當(dāng)電流瞬間超過2A時(shí)，BX自恢復(fù)保險(xiǎn)管會(huì)瞬間呈現(xiàn)高阻，自動(dòng)斷開輸入回路，達(dá)到限流作用，保護(hù)后面電路。U4是整流橋，將輸入的交流電壓整流為直流，當(dāng)穿過鐵芯1的交流電流從20A至 800A變化時(shí)，U4整流橋輸出直流電壓從2. 7V至30V變化。當(dāng)穿過鐵芯1的交流電流小于 20A時(shí)，U4整流橋輸出直流電壓小于2. 7V，第一穩(wěn)壓電路模塊2-2不工作，所以整個(gè)裝置的取電啟動(dòng)電流為20A。TVS是雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管，擊穿電壓設(shè)計(jì)為30V，交流電網(wǎng)的不穩(wěn)定、雷擊干擾以及靜電放電，會(huì)瞬間產(chǎn)生很大電壓。當(dāng)U4整流橋輸出直流電壓瞬間大于30V時(shí)，TVS 管會(huì)瞬間呈現(xiàn)低阻，使得第一穩(wěn)壓電路模塊2-2輸入端短接，保護(hù)后面電路。Ul是基于CS5171穩(wěn)壓芯片模塊，當(dāng)輸入直流電壓從2. 7V至30V變化時(shí)，即穿過鐵芯1的交流電流從20A至800A變化時(shí)，第一穩(wěn)壓電路模塊2-2能穩(wěn)定輸出5V直流電壓。第一穩(wěn)壓電路模塊2-2輸出的5V直流電壓經(jīng)限流二極管D3加至到穩(wěn)壓芯片 XC6204的輸入端VPPJS )(C6204穩(wěn)壓后，穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，鋰電池3的電壓VBB經(jīng)限流二極管D4同樣加至VPP端，經(jīng))(C6204穩(wěn)壓后，同樣穩(wěn)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(dāng)CS5171穩(wěn)壓模塊輸出5V直流電壓時(shí)，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(wěn)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(shí)，CS5171穩(wěn)壓模塊能穩(wěn)定輸出5V直流電壓，此經(jīng)穩(wěn)壓芯片 XC6204輸出穩(wěn)定的直流電壓VCC=3. 3V為供電裝置2供電。當(dāng)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(shí)，CS5171穩(wěn)壓模塊無5V直流電壓輸出，此時(shí)鋰電池3電壓VBB經(jīng)限流二極管D4自動(dòng)加至穩(wěn)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(shí)，CS5171穩(wěn)壓模塊無直流電壓輸出，鋰電池3經(jīng)穩(wěn)壓芯片)(C6204輸出穩(wěn)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(fù)極接地，PROG管腳為充電電流編程管腳，通過此管腳經(jīng)電阻Rl接地，充電時(shí)PROG管腳恒定輸出IV電壓，充電電流的計(jì)算公式為I= (1.0V/R1)* 1000A，設(shè)計(jì)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(dāng)芯片充電時(shí)，/CHR為低電平，三極管Ql截止，二極管D2 發(fā)光，當(dāng)充電完畢后，/CHR為高電平；三極管Ql導(dǎo)通，二極管Dl發(fā)光。CT3為電源輸出端， 為一插座，穩(wěn)壓芯片)(C6204輸出穩(wěn)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(quán)利要求
1.一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電裝置，包括掛接在高壓輸電導(dǎo)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(jù)權(quán)利要1所述一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電裝置，其特征在于所述供電裝置(2)設(shè)有鋰電池(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要1所述一種利用高壓輸電導(dǎo)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(jù)權(quán)利要1所述一種利用高壓輸電導(dǎo)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(wěn)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(wěn)壓電路模塊(2-2 )，第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2 )連接充電電路模塊(2-4)，第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)連接第二穩(wěn)壓電路模塊(2-3)，第二穩(wěn)壓電路模塊(2-3)設(shè)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(fù)極接地。
5.根據(jù)權(quán)利要4所述一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電裝置，其特征在于所述第一穩(wěn)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(wěn)壓電路模塊(2-3)。
6.根據(jù)權(quán)利要4所述一種利用高壓輸電導(dǎo)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(fù)保險(xiǎn)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(tài)電壓抑制二極管(TVS )。
7.一種利用高壓輸電導(dǎo)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(dǎo)線穿過鐵芯，然后閉合鐵芯，當(dāng)導(dǎo)線上有交流電流通過時(shí)線圈繞組輸出交流電壓；步驟二 整流電路模塊(2-1)對(duì)線圈繞組輸出的交流電壓進(jìn)行整流，輸出浮動(dòng)的直流電壓；步驟三第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2 )將整流電路模塊(2-1)輸出的直流電壓進(jìn)行升壓/降壓開關(guān)式穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的直流電壓；步驟四第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)輸出穩(wěn)定的直流電壓，通過充電電路模塊(2-4)對(duì)鋰電池(3)充電；第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)輸出端同時(shí)連接第二穩(wěn)壓電路模塊(2-3)，第二穩(wěn)壓電路模塊(2-3 )輸出穩(wěn)定的直流電壓，為供電裝置(2 )供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種利用高壓輸電導(dǎo)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(duì)線圈繞組輸出的交流電壓進(jìn)行整流，輸出浮動(dòng)的直流電壓，當(dāng)穿過鐵芯的交流電流從20A100A變化時(shí)，整流輸出的直流電壓從2. 7V至30V變化；步驟二 第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)將整流電路模塊(2-1)輸出的直流電壓進(jìn)行升壓/ 降壓開關(guān)式穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的直流電壓，當(dāng)輸入電壓從2. 7V至5V變化時(shí)，第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)工作于升壓穩(wěn)壓方式，第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)穩(wěn)定輸出5V直流電壓；當(dāng)輸入電壓從5V至30V變化時(shí)，第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)工作于降壓穩(wěn)壓方式，第一穩(wěn)壓電路模塊 (2-2)穩(wěn)定輸出5V直流電壓；步驟三第一穩(wěn)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(duì)鋰電池(3)充電；第一穩(wěn)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(shí)加載至第二穩(wěn)壓電路模塊(2-3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電方法，其特征在于 當(dāng)有交流電流通過鐵芯(1)且交流電流從20A至800A變化時(shí)，可互感取電，整流模塊 (2-1)輸出大于2. 7V，第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)穩(wěn)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(wěn)壓電路模塊(2-3 )穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為供電裝置 (2)供電;當(dāng)無交流電流穿心通過鐵芯時(shí)，線圈繞組無輸出，互感取不出電，第一穩(wěn)壓電路模塊 (2-2 )無5V直流電壓輸出，此時(shí)鋰電池(3 )通過第二穩(wěn)壓電路模塊(2-3 )穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個(gè)供電裝置(2 )供電；當(dāng)有交流電流穿心通過鐵芯且交流電流小于20A時(shí)，線圈繞組有輸出，但整流模塊 (2-1)輸出小于2. 7V，第一穩(wěn)壓電路模塊(2-2)不能輸出5V直流電壓，互感取不出電，此時(shí)鋰電池(3 )通過第二穩(wěn)壓電路模塊(2-3 )穩(wěn)定輸出3. 3V直流電壓，該電壓為整個(gè)供電裝置 (2)供電。
全文摘要
一種利用高壓輸電導(dǎo)線的在線供電裝置及供電方法，包括掛接在高壓輸電導(dǎo)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(shè)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(wěn)壓電路模塊，充電電路模塊；整流電路模塊連接第一穩(wěn)壓電路模塊，第一穩(wěn)壓電路模塊連接充電電路模塊，第一穩(wěn)壓電路模塊連接第二穩(wěn)壓電路模塊，第二穩(wěn)壓電路模塊設(shè)有電源輸出端，充電電路模塊連接鋰電池正極，鋰電池負(fù)極接地。本發(fā)明采用電流互感原理取電，在線供電和電池供電復(fù)合式供電方式，在導(dǎo)線有無交流電流流過的情況下都能給設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102447313SQ201210003210
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2012年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月8日
發(fā)明者張軍 申請(qǐng)人:湖北隆創(chuàng)科技有限公司