本發明涉及電流互感器技術領域，特別是涉及一種電流互感器的高壓側母線取電電路。

背景技術：

電子式互感器是智能數字化變電站中的重要裝置，其可靠性關系到電網的安全穩定運行。其中有源型電子式電流互感器采用高壓側采樣的方法，采集器在高壓側就地采集信號，而為了保證絕緣性能，有源電子式電流互感器高低壓側無電氣連接，因此必須為高壓側采集器提供穩定可靠的電源，以保證電子式互感器安全穩定運行。

目前，高壓側供電方式主要為激光電源供電和CT取電電源相結合，互為補充。其中激光電源供電電壓穩定，受外界環境影響小，但是成本高，壽命短，光纖傳輸易折損，可靠性不高。而CT取電電源成本低，壽命長，但是當母線電流較小時存在工作死區，當母線出現短路故障時，需要承受幾十倍于額定電流的短路電流，對電源的保護措施要求很高。

對于CT取電電源，其通常采用的方式為一個取能線圈，接入一個整流電路，應用PWM控制器控制MOS管進行開關操作，對儲能電容進行充放電，以此實現直流電源輸出。但是此方式對于電力系統復雜應用環境考慮不足，當母線出現短路大電流時，取能線圈二次側電流異常增大，電源缺少泄流回路，導致電源燒毀；缺少對短路故障、開關操作或雷擊產生的過電壓保護；應的保護措施，線當電源出現故障時，可能導致取能線圈二次開路，電源缺少相圈二次側會出現高壓，導致故障范圍擴大；而且電力系統電磁環境復雜，PWM控制器產生的PWM波易受干擾，不能準確控制MOS管開斷，會導致MOS管異常發熱，影響電源穩定性和可靠性；電源輸出質量不高，影響電子式互感器采集器信號采集精度。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提供一種電流互感器的高壓側母線取電電路，該電流互感器的高壓側母線取電電路通過優化取能線圈后續電路，增加過流保護，可保證電網出現短路故障時，電源能穩定工作；增加過壓保護，可有效防止短路故障時取能線圈感應出的過電壓，以及開關操作或雷擊產生的高電壓損傷電源，保護電源穩定工作；增加取能線圈開路保護，防止線圈開路；對PWM控制模塊輸出進行穩壓和濾波，提高PWM波的穩定性、抗干擾性，使MOS管可以穩定工作，避免異常發熱，提高了電源可靠性；增加DC-DC穩壓模塊，提高電源輸出質量，保證電子式互感器采集器工作精度。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種電流互感器的高壓側母線取電電路，至少包括：

CT取電線圈(1)；所述CT取電線圈(1)包括一次線圈和二次線圈；

整流保護模塊(2)；所述整流保護模塊(2)包括雙向TVS管、整流橋(B001)、第一三極管(Q001)；所述二次線圈分別與雙向TVS管、整流橋(B001)的輸入端子電連接；所述整流橋(B001)的輸出端子與保護電阻(R001)電連接；所述整流橋(B001)的負極輸出端子通過第三穩壓管(D003)與整流橋(B001)的正極輸出端子電連接；所述整流橋(B001)的負極輸出端子通過第二穩壓管(D002)與第一三極管(Q001)的發射極電連接；所述整流橋(B001)的正極輸出端子與第一三極管(Q001)的集電極電連接；所述第一三極管(Q001)的基極通過第一穩壓管(D001)與整流橋(B001)的正極輸出端子電連接；

開關模塊(3)；所述開關模塊(3)包括第二MOS管(Q002)，所述整流橋(B001)的正極輸出端子與第二MOS管(Q002)的漏極電連接；所述整流橋(B001)的負極輸出端子與第二MOS管(Q002)的源極電連接；所述第二MOS管(Q002)的源極接地；所述整流橋(B001)的正極輸出端子通過第四二極管(D004)與電源端子電連接；所述整流橋(B001)的負極輸出端子通過第五二極管(D005)與電源端子電連接；所述電源端子通過第一電容(C001)接地；所述第二MOS管(Q002)的柵極依次通過第二電阻(R002)、第三電阻(R003)與電源端子電連接；所述第二MOS管(Q002)的柵極依次通過第二電阻(R002)、第二電容(C002)與電源端子電連接；所述第二MOS管(Q002)的柵極依次通過第二電阻(R002)、第四電阻(R004)接地；

PWM控制模塊(4)；所述PWM控制模塊(4)包括PWM脈寬調制芯片(U101)，所述PWM脈寬調制芯片(U101)的型號為UC2524,所述電源端子依次通過第十三電阻(R103)、第十四電阻(R104)與PWM脈寬調制芯片(U101)的正極電源端子電連接；所述PWM控制模塊(4)的基準電壓輸出端子(VREF)依次通過第十一電阻(R101)、第十二電阻(R102)與PWM脈寬調制芯片(U101)的負極電源端子電連接；所述PWM脈寬調制芯片(U101)的第十二管腳和第十三管腳短接后通過第二電阻(R002)與第二MOS管(Q002)的柵極電連接；

DC-DC穩壓模塊(5)；所述DC-DC穩壓模塊(5)包括DC-DC穩壓芯片(U201)，所述DC-DC穩壓芯片(U201)的型號為LM2575；所述PWM脈寬調制芯片(U101)的第十五引腳與DC-DC穩壓芯片(U201)的輸入端子電連接；所述DC-DC穩壓芯片(U201)的FB引腳通過第二十四電阻(R204)與電源輸出端子(CT V+)電連接；所述DC-DC穩壓芯片(U201)的FB引腳通過第二十五電阻(R205)接地；所述電源輸出端子(CT V+)依次通過第二十四電阻(R204)、第二十五電阻(R205)接地；所述DC-DC穩壓芯片(U201)的輸出端子通過電感(L201)與電源輸出端子(CT V+)電連接；所述DC-DC穩壓芯片(U201)的輸出端子依次通過電感(L201)、第二十一電容(CE201)接地。

進一步：所述CT取電線圈(1)由微晶小鐵心制成。

本發明具有的優點和積極效果是：

通過采用上述技術方案，與傳統技術相比較，本發明通過優化取能線圈后續電路，增加過流保護，可保證電網出現短路故障時，電源能穩定工作；增加過壓保護，可有效防止短路故障時取能線圈感應出的過電壓，以及開關操作或雷擊產生的高電壓損傷電源，保護電源穩定工作；增加取能線圈開路保護，防止線圈開路；對PWM控制模塊輸出進行穩壓和濾波，提高PWM波的穩定性、抗干擾性，使MOS管可以穩定工作，避免異常發熱，提高了電源可靠性；增加DC-DC穩壓模塊，提高電源輸出質量，保證電子式互感器采集器工作精度。。

附圖說明

圖1是本發明優選實施例的電路框圖；

圖2是本發明優選實施例的局部電路圖，主要用于顯示CT取電線圈、整流保護模塊、開關模塊三者之間的電路連接關系；

圖3是本發明優選實施例的局部電路圖，主要用于顯示PWM控制模塊的電路結構；

圖4是本發明優選實施例的局部電路圖，主要用于顯示DC-DC穩壓模塊的電路結構。

其中：1、CT取電線圈；2、整流保護模塊；3、開關模塊；4、PWM控制模塊；5、DC-DC穩壓模塊。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1至圖4，一種電流互感器的高壓側母線取電電路，包括：

CT取電線圈1；所述CT取電線圈1包括一次線圈和二次線圈；

整流保護模塊2；所述整流保護模塊2包括雙向TVS管、整流橋B001、第一三極管Q001；所述二次線圈分別與雙向TVS管、整流橋B001的輸入端子電連接；所述整流橋B001的輸出端子與保護電阻R001電連接；所述整流橋B001的負極輸出端子通過第三穩壓管D003與整流橋B001的正極輸出端子電連接；所述整流橋B001的負極輸出端子通過第二穩壓管D002與第一三極管Q001的發射極電連接；所述整流橋B001的正極輸出端子與第一三極管Q001的集電極電連接；所述第一三極管Q001的基極通過第一穩壓管D001與整流橋B001的正極輸出端子電連接；

開關模塊3；所述開關模塊3包括第二MOS管Q002，所述整流橋B001的正極輸出端子與第二MOS管Q002的漏極電連接；所述整流橋B001的負極輸出端子與第二MOS管Q002的源極電連接；所述第二MOS管Q002的源極接地；所述整流橋B001的正極輸出端子通過第四二極管D004與電源端子電連接；所述整流橋B001的負極輸出端子通過第五二極管D005與電源端子電連接；所述電源端子通過第一電容C001接地；所述第二MOS管Q002的柵極依次通過第二電阻R002、第三電阻R003與電源端子電連接；所述第二MOS管Q002的柵極依次通過第二電阻R002、第二電容C002與電源端子電連接；所述第二MOS管Q002的柵極依次通過第二電阻R002、第四電阻R004接地；

PWM控制模塊4；所述PWM控制模塊4包括PWM脈寬調制芯片U101，所述PWM脈寬調制芯片U101的型號為UC2524，所述電源端子依次通過第十三電阻R103、第十四電阻R104與PWM脈寬調制芯片U101的正極電源端子電連接；所述PWM控制模塊4的基準電壓輸出端子VREF依次通過第十一電阻R101、第十二電阻R102與PWM脈寬調制芯片U101的負極電源端子電連接；所述PWM脈寬調制芯片U101的第十二管腳和第十三管腳短接后通過第二電阻R002與第二MOS管Q002的柵極電連接；

DC-DC穩壓模塊5；所述DC-DC穩壓模塊5包括DC-DC穩壓芯片U201，所述DC-DC穩壓芯片U201的型號為LM2575；所述PWM脈寬調制芯片U101的第十五引腳與DC-DC穩壓芯片U201的輸入端子電連接；所述DC-DC穩壓芯片U201的FB引腳通過第二十四電阻R204與電源輸出端子CT V+電連接；所述DC-DC穩壓芯片U201的FB引腳通過第二十五電阻R205接地；所述電源輸出端子CT V+依次通過第二十四電阻R204、第二十五電阻R205接地；所述DC-DC穩壓芯片U201的輸出端子通過電感L201與電源輸出端子CT V+電連接；所述DC-DC穩壓芯片U201的輸出端子依次通過電感L201、第二十一電容CE201接地。

進一步：所述CT取電線圈1由微晶小鐵心制成。

本優選實施例主要由5部分組成，包括：

CT取電線圈1、整流保護模塊2、開關模塊3、PWM控制模塊4、DC-DC穩壓模塊5。其工作原理如下：

如圖2所示為CT取電模塊1、整流保護模塊2、開關模塊電路3：其中CT取電模塊的取電線圈采用微晶小鐵心，以此降低鐵心飽和點，防止線圈二次側電流過大，并根據額定一次電流和負載功率要求，繞制足夠匝數，通常保證額定二次電流有100mA～1A即可。其二次出線首末端S1和S2分別接整流模塊2中的全波整流橋B001的交流輸入管腳，將CT取電線圈1的交流電整流為直流電；

整流模塊中的TVS1選用雙向TVS管，用于削減鐵心飽和后出現的尖峰脈沖，保護后續電路；R001為保護電阻，當電源后續電路出現故障時，防止CT取電線圈二次側形成開路，出現高壓，提高產品安全性；第一穩壓管D001、第一三極管Q001、第二穩壓管D002組成保護分流電路，當母線出現短路故障導致CT取電線圈二次側電流大幅增大時，用來泄放過大的電流，以保護后續電路不致燒毀并能維持足夠的工作電壓，保證電源正常工作；第三穩壓管D003可將整流橋B001后直流輸出電壓穩定在一安全值，防止出現過壓，保護后續電路；

開關模塊中，Q002為MOS管，在PWM控制模塊4“CTRL”信號的控制下，形成高頻的開關動作，對第一電容C001進行充放電?！癈TRL”信號為一PWM波，即當第一電容C001兩端電壓升高時，“CTRL”信號為高電平，穩壓管Q002(即第二MOS管)導通，電容停止充電，開始放電，當電容C001電壓下降時，“CTRL”信號為低電平，第二MOS管截止，開始對第一電容C001充電，以此循環反復，將電壓穩定在某一固定值“VCC”，如6V。D004為二極管，用來限制電容放電時電流流向。穩壓二極管D005，當電路出現故障時，可將電容C001兩端電壓穩定在一安全值，防止電容C001兩端出現過壓，擊穿電容器。電阻R003、電阻R004、電容C002用來穩定PWM控制模塊4輸出的“CTRL”控制信號，使第二MOS管Q002能準確的進行開關操作。

請參閱圖3、其中U101為PWM脈寬調制專用芯片。由開關模塊3輸出VCC通過第十三電阻R103、第十四電阻R104分壓接到PWM脈寬調制芯片U101管腳2，PWM脈寬調制芯片U101芯片管腳16產生基準電壓“VREF”，通過第十一電阻R101、第十二電阻R102分壓接到PWM脈寬調制芯片U101芯片管腳1。PWM脈寬調制芯片U101芯片的12、13管腳產生PWM波即為“CTRL”控制信號，用來控制開關模塊3中第二MOS管Q002執行開關動作。

請參閱圖4、為獲得品質更好的直流電源，使電壓穩定，減小電源紋波，經前述模塊得到的“VCC”電源，再接入DC-DC穩壓模塊5，其中U201為DC-DC芯片，通過調節第二十四電阻R204和第二十五電阻R205的阻值，可在一定范圍內調整DC-DC芯片輸出電壓，以此可提高該電源應用范圍，滿足后續電路不同的電源電壓要求。圖中所示CT_V+即為本發明電源輸出。

以上對本發明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發明的專利涵蓋范圍之內。