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    重庆时时彩杀后一: 具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置.pdf

    关 键 词:
    具有 悬浮 供电 开关柜 触点 无线 测温 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110098032.6

    申请日:

    2011.04.19

    公开号:

    CN102252766A

    公开日:

    2011.11.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01K 1/00申请日:20110419|||公开
    IPC分类号: G01K1/00; H02J17/00 主分类号: G01K1/00
    申请人: 北京航空航天大学; 珠海市可利电气有限公司
    发明人: 武建文; 金慧宇; 张路明; 廉世军
    地址: 100191 北京市海淀区学院路37号
    优先权:
    专利代理机构: 北京永创新实专利事务所 11121 代理人: 李有浩
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110098032.6

    授权公告号:

    102252766B||||||

    法律状态公告日:

    2013.01.09|||2012.01.04|||2011.11.23

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,该装置包括有悬浮感应???、电源管理???、温度传感器、信号检测微处理器和数据发送???;其中,悬浮感应??楹偷缭垂芾砟?楣钩晒┑绲ピ?。母线在工作状态下产生的磁场B(t)={Bρ(t),Bz(t)}通过悬浮感应??榻械缪垢杏Υ砗笫涑鲴詈辖涣鞯缪筕交流(t)给电源管理???;耦合交流电压V交流(t)经电源管理??榻泄?、过流及短路?;ご砗笫涑龉ぷ饔弥绷鞯缪筕直流(t);所述的工作用直流电压V直流(t)能够为信号检测微处理器和数据发送??榻泄┑?。本发明的装置利用电磁耦合方式来获得工作用电压,并对悬浮感应??槭涑龅牡缪菇泄?、过流及短路?;?,从而实现了开关柜触点无线测温的悬浮自供电。

    权利要求书

    1.一种具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,该装置包括有供电单
    元、温度传感器、信号检测微处理器和数据发送???,其特征在于:所述的供电单元
    包括有悬浮感应??楹偷缭垂芾砟??;
    母线在工作状态下产生的磁场B(t)={Bρ(t),Bz(t)}通过悬浮感应??榻械缪垢?br />应处理后输出耦合交流电压V交流(t)给电源管理???;Bρ(t)表示采样时间周期t内的横
    向磁场分量,Bz(t)表示采样时间周期t内的纵向磁场分量;
    耦合交流电压V交流(t)经电源管理??榻泄?、过流及短路?;ご砗笫涑龉ぷ?br />用直流电压V直流(t);所述的工作用直流电压V直流(t)能够为信号检测微处理器和数据
    发送??榻泄┑?。
    2.根据权利要求1所述的具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,其
    特征在于:悬浮感应??榈幕到峁共糠植捎谩肮ぁ弊中吞竟羌芎推嵬吖钩?,该
    铁芯骨架包括有A侧板(201)、B侧板(202)和横梁(203),横梁(203)安装
    在A侧板(201)与B侧板(202)之间;横梁(203)上紧密缠绕有漆铜线铁芯骨
    架采用磁饱和的硅钢片加工形成。
    3.根据权利要求2所述的具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,其
    特征在于:漆铜线的直径为0.1mm~0.2mm,缠绕5000匝~8000匝。
    4.根据权利要求1所述的具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,其
    特征在于:所述悬浮感应??榘ㄓ泻嵯虼懦「谋涞ピ?11)、第一聚磁单元(12)、
    磁饱和?;さピ?13)、纵向磁场改变单元(21)、第二聚磁单元(22)、磁感应积
    分回路单元(10)、电磁感应单元(20)、过电压饱和?;さピ?31)、短路?;さ?br />元(32)和低压磁滞补偿单元(33);
    横向磁场改变单元(11)用于接收采样时间周期t内的横向磁场分量Bρ(t),并
    对Bρ(t)采用磁通连续性原理进行聚磁分布改变处理,得到横向一级磁场强度B11;
    第一聚磁单元(12)用于对横向一级磁场强度B11进行磁场矢量累加处理,得到
    横向二级磁场强度B12;
    磁饱和?;さピ?13)用于对横向二级磁场强度B12依据磁滞回线进行处理,得
    到限值磁场强度B13;
    纵向磁场改变单元(21)用于接收采样时间周期t内的纵向磁场分量Bz(t),并
    对Bz(t)利用聚磁特性进行磁场分布改变处理,得到纵向一级磁场强度B21;
    第二聚磁单元(22)用于对纵向一级磁场强度B21进行磁场矢量累加处理,得到
    纵向二级磁场强度B22;
    磁感应积分回路单元(10)初始时对接收的限值磁场强度B13和纵向二级磁场强
    度B22进行矢量叠加处理,得到初始似稳磁场强度B初始-10;
    过电压饱和?;さピ?31)对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与过电压饱和保
    护单元(31)设置的高压报警门限HV作比,若B初始-10>HV时,则输出过电压反馈
    磁场强度B31;若B初始-10≤HV时,过电压饱和?;さピ?31)不输出反馈信号;
    短路?;さピ?32)对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与短路?;さピ?32)
    设置的高电流报警门限HI作比,若B初始-10>HI时,则输出短路反馈磁场强度B32;
    若B初始-10≤HI时,短路?;さピ?32)不输出反馈信号;
    低压磁滞补偿单元(33)对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与低压磁滞补偿单
    元(33)设置的低压报警门限PV作比,若B初始-10<PV时,则输出低压反馈磁场强
    度B33;若B初始-10≥PV时,低压磁滞补偿单元(33)不输出反馈信号;
    启动后的磁感应积分回路单元(10)对接收的限值磁场强度B13、纵向二级磁场
    强度B22、过电压反馈磁场强度B31、短路反馈磁场强度B32和低压反馈磁场强度B33进
    行串联校正处理,得到校正似稳磁场强度B10。
    电磁感应单元(20)对接收的校正似稳磁场强度B10进行电磁能量转换处理,得
    到耦合交流电压V交流(t)。
    5.根据权利要求1所述的具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,其
    特征在于:所述电源管理??榘ㄓ斜堆拐鞯ピ?41)、稳压单元(42)、输出过
    压?;さピ?43)、电压控制单元(44)、低压补偿单元(45)、限流?;さピ?46)、
    过压?;さピ?47)和储能单元(48);
    倍压整流单元(41)在初始启动时对接收到的耦合交流电压V交流(t)采用滤波电
    容的储能特性进行倍压整流处理,得到初始翻倍-直流电压V启动-41(t);
    稳压单元(42)对接收的所述初始翻倍-直流电压V启动-41(t)进行稳压处理,得
    到稳恒的初始直流电压V启动-42(t);
    输出过压?;さピ?43)采用稳压二极管的稳压特性对接收到的所述初始翻倍
    -直流电压V启动-41(t)进行限压处理,得到限压后-直流电压V43(t);
    储能单元(48)采用电容的储能特性对稳恒的初始直流电压V启动-42(t)进行能量
    储存,得到预调直流电压Vout(t)输出;
    低压补偿单元(45)用于对预调直流电压Vout(t)进行电压检测,得到检测电压
    VV40;并将所述检测电压VV40与低压补偿单元(45)设置的低压报警门限PPV作比,
    若VV40<PPV时,输出短路反馈电压V45(t);若VV40≥PPV时,低压补偿单元(45)
    不输出反馈信号;
    限流?;さピ?46)用于对预调直流电压Vout(t)进行电流检测,得到检测电流
    IV40;并将所述检测电流IV40与限流?;さピ?46)设置的高电流报警门限PHI作比,
    若IV40>PHI时,输出限流反馈电压V46(t);若IV40≤PHI时,限流?;さピ?46)不
    输出反馈信号;
    过压?;さピ?47)用于对预调直流电压Vout(t)进行电压检测,得到检测电压
    VV40;并将所述检测电压VV40与过压?;さピ?47)设置的预值工作电压PMV作比,
    若VB20>PMV时,输出过压反馈电压V47(t);若VB20≤PMV时,过压?;さピ?7不
    输出反馈信号;
    电压控制单元(44)一方面对接收的V43(t)、V45(t)、V46(t)和V47(t)分别加上初
    始翻倍-直流电压V启动-41(t),形成反馈校正电压
    V44(t)={PV43(t),PV45(t),PV46(t),PV47(t)}输出;另一方面电压控制单元(44)对接收
    的信号检测微处理器输出的通断控制电压V0进行倍压整流单元41的反馈输出通断控
    制;若V0为高电平时,则不对稳压单元(42)做输出V41(t);若V0为低电平时,则对
    稳压单元(42)做校正后的V41(t)输出;
    启动后的倍压整流单元(41)会依据V44(t)={PV43(t),PV45(t),PV46(t),PV47(t)}对
    倍压整流单元41中倍压整流后的翻倍-直流电压进行校正,得到校正后翻倍-直流
    电压V41(t);然后,V41(t)经稳压单元(42)处理后输出稳恒的直流电压V42(t)给储能
    单元(48);在储能单元(48)中采用电容的储能特性对稳恒的直流电压V42(t)进行
    能量储存,得到持续稳定的工作用直流电压V直流(t)输出;所述工作用直流电压V直流(t)
    能够为信号检测微处理器和数据发送??楣┑?。
    6.根据权利要求1所述的具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,其
    特征在于所述电源管理??榈牡缏妨游?br />
    悬浮感应??榫缭唇涌贘P1与电源管理??槭迪至?;
    电源接口JP1的1端经电容C5、二极管D3后接地;
    电源接口JP1的2端一方面经二极管D2、二极管D3后接地;另一方面2端经
    电容C6接地;第三方面2端与三端稳压器芯片U2(选用HT7150型号芯片)的2
    端连接;
    三端稳压器芯片U2的2端经电容C7后接地,1端接地;
    三端稳压器芯片U2的3端第一方面经电容C8接地;
    三端稳压器芯片U2的3端第二方面经电阻R8、电容C14接地;电容C14的
    两端并联有电阻R7和MOS管Q1(选用SI9430型号),MOS管Q1的4端经电
    阻R10后连接在信号检测微处理器上;
    三端稳压器芯片U2的3端第三方面顺次经电阻R8、电阻R3、电阻R4、电阻
    R5后接地;
    三端稳压器芯片U2的3端第四方面顺次经电阻R8、电阻R3后连接在电压监
    视芯片U2的3端上;
    三端稳压器芯片U2的3端第五方面经电阻R8、电阻R6后连接在电压监视芯
    片U2的4端上;
    三端稳压器芯片U2的3端第六方面经电阻R8后与电压监视芯片U2的5端连
    接;
    三端稳压器芯片U2的3端第七方面顺次经电阻R8、电阻R3、电阻R4后连接
    在电压监视芯片U2的1端上;
    电压监视芯片U2的2端接地;电压监视芯片U2的4端与稳压电源芯片U3的
    3端连接;电压监视芯片U2的5端与稳压电源芯片U3的1端连接;
    稳压电源芯片U3的2端接地;
    稳压电源芯片U3的4端经电容C9接地;
    稳压电源芯片U3的5端第一方面经电容C10后接地,第二方面顺次经电感L1、
    钽电容TC1、电感L2后接地;第三方面作为工作用直流电压V直流(t)输出。

    说明书

    具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置

    技术领域

    本发明涉及一种适用于配电系统的无线测温装置,更特别地说,是指一种对输配
    电系统中开关的导电触头、连接端头和母线的工作温度进行在线检测的具有悬浮自供
    电的无线测温装置。

    背景技术

    中低压开关柜、柱上开关和高压GIS接触部位过热现象已成为开关柜故障的常见
    隐患,由于开关柜体的密闭性,在负荷较重尤其接触不良时,会出现接触处温度升高,
    接触电阻增加,温度进一步升高的恶性循环,直接影响绝缘件的性能及设备寿命,甚
    至出现燃烧爆炸事故,极大地降低了设备的安全运行可靠性

    公告日2009年8月26日,授权公告号为CN?100533081C的中国专利公开
    了一种“开关柜触点温度监测报警系统”,其由一个开关柜温度检测电路、多个开关
    柜触点温度检测电路、对应的上位机和远方监控中心组成(如图1所示);其中开关
    柜触点温度检测电路由供电单元、温度传感器、信号检测微处理器组和数据发送蓝牙
    ??樽槌?如图2所示),上位机由数据接收蓝牙???、数据处理微处理器组、数据
    显示报警单元、数据通讯口和电源组成;上位机对接收到的触点温度数据、开关柜空
    气温度数据和开关柜环境温度数据进行分析、处理后送到数据显示报警单元和数据通
    讯口,通过网络传输至远方监控中心。

    现有开关柜触点温度检测电路在母线电流过大时,易造成高压冲击,以至于损坏
    供电单元。

    发明内容

    本发明的目的是提出一种具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,该装置利
    用电磁耦合方式来获得工作用电压,并对感应线圈输出的电压进行过压、过流及短路
    ?;?,从而实现了开关柜触点无线测温的悬浮自供电。

    本发明的一种具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,该装置包括有供电单
    元、温度传感器、信号检测微处理器和数据发送???,所述的供电单元包括有悬浮感
    应??楹偷缭垂芾砟??;

    母线在工作状态下产生的磁场B(t)={Bρ(t),Bz(t)}通过悬浮感应??榻械缪垢?br />应处理后输出耦合交流电压V交流(t)给电源管理???;Bρ(t)表示采样时间周期t内的横
    向磁场分量,Bz(t)表示采样时间周期t内的纵向磁场分量;

    耦合交流电压V交流(t)经电源管理??榻泄?、过流及短路?;ご砗笫涑龉ぷ?br />用直流电压V直流(t);所述的工作用直流电压V直流(t)能够为信号检测微处理器和数据
    发送??榻泄┑?。

    所述悬浮感应??榘ㄓ泻嵯虼懦「谋涞ピ?11)、第一聚磁单元(12)、磁饱
    和?;さピ?13)、纵向磁场改变单元(21)、第二聚磁单元(22)、磁感应积分回
    路单元(10)、电磁感应单元(20)、过电压饱和?;さピ?31)、短路?;さピ?32)
    和低压磁滞补偿单元(33);

    横向磁场改变单元(11)用于接收采样时间周期t内的横向磁场分量Bρ(t),并
    对Bρ(t)采用磁通连续性原理进行聚磁分布改变处理,得到横向一级磁场强度B11;

    第一聚磁单元(12)用于对横向一级磁场强度B11进行磁场矢量累加处理,得到
    横向二级磁场强度B12;

    磁饱和?;さピ?13)用于对横向二级磁场强度B12依据磁滞回线进行处理,得
    到限值磁场强度B13;

    纵向磁场改变单元(21)用于接收采样时间周期t内的纵向磁场分量Bz(t),并
    对Bz(t)利用聚磁特性进行磁场分布改变处理,得到纵向一级磁场强度B21;

    第二聚磁单元(22)用于对纵向一级磁场强度B21进行磁场矢量累加处理,得到
    纵向二级磁场强度B22;

    磁感应积分回路单元(10)初始时对接收的限值磁场强度B13和纵向二级磁场强
    度B22进行矢量叠加处理,得到初始似稳磁场强度B初始-10;

    过电压饱和?;さピ?31)对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与过电压饱和保
    护单元(31)设置的高压报警门限HV作比,若B初始-10>HV时,则输出过电压反馈
    磁场强度B31;若B初始-10≤HV时,过电压饱和?;さピ?31)不输出反馈信号;

    短路?;さピ?32)对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与短路?;さピ?32)
    设置的高电流报警门限HI作比,若B初始-10>HI时,则输出短路反馈磁场强度B32;
    若B初始-10≤HI时,短路?;さピ?32)不输出反馈信号;

    低压磁滞补偿单元(33)对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与低压磁滞补偿单
    元(33)设置的低压报警门限PV作比,若B初始-10<PV时,则输出低压反馈磁场强
    度B33;若B初始-10≥PV时,低压磁滞补偿单元(33)不输出反馈信号;

    启动后的磁感应积分回路单元(10)对接收的限值磁场强度B13、纵向二级磁场
    强度B22、过电压反馈磁场强度B31、短路反馈磁场强度B32和低压反馈磁场强度B33进
    行串联校正处理,得到校正似稳磁场强度B10。

    电磁感应单元(20)对接收的校正似稳磁场强度B10进行电磁能量转换处理,得
    到耦合交流电压V交流(t)。

    所述电源管理??榘ㄓ斜堆拐鞯ピ?41)、稳压单元(42)、输出过压?;?br />单元(43)、电压控制单元(44)、低压补偿单元(45)、限流?;さピ?46)、过压
    ?;さピ?47)和储能单元(48);

    倍压整流单元(41)在初始启动时对接收到的耦合交流电压V交流(t)采用滤波电
    容的储能特性进行倍压整流处理,得到初始翻倍-直流电压V启动-41(t);

    稳压单元(42)对接收的所述初始翻倍-直流电压V启动-41(t)进行稳压处理,得
    到稳恒的初始直流电压V启动-42(t);

    输出过压?;さピ?43)采用稳压二极管的稳压特性对接收到的所述初始翻倍
    -直流电压V启动-41(t)进行限压处理,得到限压后-直流电压V43(t);

    储能单元(48)采用电容的储能特性对稳恒的初始直流电压V启动-42(t)进行能量
    储存,得到预调直流电压Vout(t)输出;

    低压补偿单元(45)用于对预调直流电压Vout(t)进行电压检测,得到检测电压
    VV40;并将所述检测电压VV40与低压补偿单元(45)设置的低压报警门限PPV作比,
    若VV40<PPV时,输出短路反馈电压V45(t);若VV40≥PPV时,低压补偿单元(45)
    不输出反馈信号;

    限流?;さピ?46)用于对预调直流电压Vout(t)进行电流检测,得到检测电流
    IV40;并将所述检测电流IV40与限流?;さピ?46)设置的高电流报警门限PHI作比,
    若IV40>PHI时,输出限流反馈电压V46(t);若IV40≤PHI时,限流?;さピ?46)不
    输出反馈信号;

    过压?;さピ?47)用于对预调直流电压Vout(t)进行电压检测,得到检测电压
    VV40;并将所述检测电压VV40与过压?;さピ?47)设置的预值工作电压PMV作比,
    若VB20>PMV时,输出过压反馈电压V47(t);若VB20≤PMV时,过压?;さピ?7不
    输出反馈信号;

    电压控制单元(44)一方面对接收的V43(t)、V45(t)、V46(t)和V47(t)分别加上初
    始翻倍-直流电压V启动-41(t),形成反馈校正电压
    V44(t)={PV43(t),PV45(t),PV46(t),PV47(t)}输出;另一方面电压控制单元(44)对接收
    的信号检测微处理器输出的通断控制电压V0进行倍压整流单元41的反馈输出通断控
    制;若V0为高电平时,则不对稳压单元(42)做输出V41(t);若V0为低电平时,则对
    稳压单元(42)做校正后的V41(t)输出;

    启动后的倍压整流单元(41)会依据V44(t)={PV43(t),PV45(t),PV46(t),PV47(t)}对
    倍压整流单元41中倍压整流后的翻倍-直流电压进行校正,得到校正后翻倍-直流
    电压V41(t);然后,V41(t)经稳压单元(42)处理后输出稳恒的直流电压V42(t)给储能
    单元(48);在储能单元(48)中采用电容的储能特性对稳恒的直流电压V42(t)进行
    能量储存,得到持续稳定的工作用直流电压V直流(t)输出;所述工作用直流电压V直流(t)
    能够为信号检测微处理器和数据发送??楣┑?。

    本发明具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置的优点在于:

    ①采用无线悬浮电源设计,耦合被测温设备附近工频交变电流磁场,做为测温电源
    能量来源,可以在50A~4000A工作,其测温范围为-25℃~125℃。

    ②采用多模式的过压、过流?;?,能够?;ば「杏δ?椴皇涑龉叩缪?、电流,
    以损坏供电单元。

    ③利用温度传感器测量开关设备触头、母线的温度,经单片机采样,通过无线发射
    装置传送到温度数据集控装置。

    附图说明

    图1是本发明开关柜触点无线测温装置的结构框图。

    图2是本发明悬浮感应??榈慕峁箍蛲?。

    图2A是本发明悬浮感应??橹泄羌艿慕峁雇?。

    图3是本发明电源管理??榈慕峁箍蛲?。

    图3A是本发明电源管理??榈牡缏吩硗?。

    具体实施方式

    下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

    本发明旨在对现有的开关柜触点温度检测电路的供电单元进行的改进。

    参见图1所示,本发明的一种具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,该
    装置包括有悬浮感应???、电源管理???、温度传感器、信号检测微处理器和数据发
    送???;其中,悬浮感应??楹偷缭垂芾砟?楣钩晒┑绲ピ?。

    在本发明中,母线在工作状态下产生的磁场B(t)={Bρ(t),Bz(t)}通过悬浮感应模
    块进行电压感应处理后输出耦合交流电压V交流(t)给电源管理???;

    耦合交流电压V交流(t)经电源管理??榻泄?、过流及短路?;ご砗笫涑龉ぷ?br />用直流电压V直流(t)给信号检测微处理器和数据发送???;所述的工作用直流电压
    V直流(t)能够为信号检测微处理器和数据发送??榻泄┑?;

    母线在工作状态下产生的工作温度Tin经温度传感器进行模数转换后得到数字温
    度DT;该数字温度DT在信号检测微处理器中作为母线工作状态异常的判断依据,
    经信号检测微处理器处理后的上传信息DD={DT,ID,PV,HV}经数据发送??榉⑺?br />至上位机中。

    在本发明中,磁场B(t)={Bρ(t),Bz(t)}中的Bρ(t)表示采样时间周期t内的横向磁
    场分量,Bz(t)表示采样时间周期t内的纵向磁场分量。

    在本发明中,上传信息DD={DT,ID,PV,HV}中的DT表示数字温度,ID表示
    母线所在开关柜的标识,PV表示低压报警门限,HV表示高压报警门限。

    (一)悬浮感应???br />

    在本发明中,悬浮感应??榈幕到峁共糠植捎谩肮ぁ弊中吞竟羌?如图2A
    所示)和漆铜线构成,该铁芯骨架包括有A侧板201、B侧板202和横梁203,横
    梁203安装在A侧板201与B侧板202之间。横梁203上紧密缠绕有漆铜线(漆
    铜线的直径为0.1mm~0.2mm,一般缠绕5000匝~8000匝)。铁芯骨架采用磁
    饱和的硅钢片加工形成。

    本发明设计的悬浮感应??槟芄唤裘芴谂涞缦低成?,不用改变配电装置内部结
    构,安装更加方便,而且体积小,更加适合于体积日益减小的配电装置。并且悬浮感
    应??槔霉韪值拇疟ズ吞匦?,当母线流入大电流时,铁芯磁饱和,使感应电势缓慢
    的变化,再通过多个?;さピ?即图2中的磁饱和?;さピ?3、过电压饱和?;さ?br />元31、短路?;さピ?2和低压磁滞补偿单元33),可以提供较为稳定的耦合感应
    交流电压。多个?;さピ「杏δ?榈牡缏方峁共糠?。

    参见图2所示,悬浮感应??榘ㄓ泻嵯虼懦「谋涞ピ?1、第一聚磁单元12、
    磁饱和?;さピ?3、纵向磁场改变单元21、第二聚磁单元22、磁感应积分回路单
    元10、电磁感应单元20、过电压饱和?;さピ?1、短路?;さピ?2和低压磁滞
    补偿单元33。

    横向磁场改变单元11用于接收采样时间周期t内的横向磁场分量Bρ(t),并对
    Bρ(t)采用磁通连续性原理(参考《现代电力电子的磁技术》,杨玉岗编著,第一章
    1.1节麦克斯韦方程组的介绍)进行聚磁分布改变处理,得到横向一级磁场强度B11;

    第一聚磁单元12用于对横向一级磁场强度B11进行磁场矢量累加处理,得到横
    向二级磁场强度B12;

    磁饱和?;さピ?3用于对横向二级磁场强度B12依据磁滞回线(参考《现代电
    力电子的磁技术》,杨玉岗编著,第二章第2.1节磁性材料的特性参数的介绍)进行
    处理,得到限值磁场强度B13;

    纵向磁场改变单元21用于接收采样时间周期t内的纵向磁场分量Bz(t),并对
    Bz(t)利用聚磁特性进行磁场分布改变处理,得到纵向一级磁场强度B21;

    第二聚磁单元22用于对纵向一级磁场强度B21进行磁场矢量累加处理,得到纵
    向二级磁场强度B22;

    磁感应积分回路单元10初始时对接收的限值磁场强度B13和纵向二级磁场强度
    B22进行矢量叠加处理,得到初始似稳磁场强度B初始-10;

    过电压饱和?;さピ?1对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与过电压饱和?;?br />单元31设置的高压报警门限HV作比,若B初始-10>HV时,则输出过电压反馈磁场
    强度B31;若B初始-10≤HV时,过电压饱和?;さピ?1不输出反馈信号;

    短路?;さピ?2对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与短路?;さピ?2设置的
    高电流报警门限HI作比,若B初始-10>HI时,则输出短路反馈磁场强度B32;若
    B初始-10≤HI时,短路?;さピ?2不输出反馈信号;

    低压磁滞补偿单元33对接收的初始似稳磁场强度B初始-10与低压磁滞补偿单元
    33设置的低压报警门限PV作比,若B初始-10<PV时,则输出低压反馈磁场强度B33;
    若B初始-10≥PV时,低压磁滞补偿单元33不输出反馈信号;

    启动后的磁感应积分回路单元10对接收的限值磁场强度B13、纵向二级磁场强
    度B22、过电压反馈磁场强度B31、短路反馈磁场强度B32和低压反馈磁场强度B33进行
    串联校正处理,得到校正似稳磁场强度B10。

    电磁感应单元20对接收的校正似稳磁场强度B10进行电磁能量转换处理,得到
    耦合交流电压V交流(t)。

    在本发明中,悬浮感应??槔霉韪植牧系谋ズ吞匦?,设计出电磁感应线圈能产
    生的最高电压,而使得在电气接点处导线产生几千安至几十千安的电流时不会感应出
    过高电压以?;さ缭吹缏?。采用“工”字形电磁感应线圈骨架、以及线圈匝数的最优
    选取,使线圈能以最小的体积产生最高的感应电压,而且一次回路电流在50A以上
    该感应线圈可稳定工作。

    在本发明中,悬浮感应??椴捎煤?、纵的磁场强度叠加,有利于能量的最大化利
    用,使得单位体积下产生更高的电能,从而为信号检测微处理器和数据发送??樘峁?br />稳定的工作电压。

    在本发明中,采用多模式的过压、过流?;?,能够?;ば「杏δ?椴皇涑龉?br />电压、电流,以损坏供电单元。

    (二)电源管理???br />

    参见图3所示,电源管理??榘ㄓ斜堆拐鞯ピ?1、稳压单元42、输出过压
    ?;さピ?3、电压控制单元44、低压补偿单元45、限流?;さピ?6、过压?;さ?br />元47和储能单元48。

    倍压整流单元41在初始启动时对接收到的耦合交流电压V交流(t)采用滤波电容的
    储能特性进行倍压整流处理,得到初始翻倍整流的直流电压V启动-41(t)(简称为初始
    翻倍-直流电压V启动-41(t));

    稳压单元42对接收的所述初始翻倍-直流电压V启动-41(t)进行稳压处理,得到稳
    恒的初始直流电压V启动-42(t);

    输出过压?;さピ?3采用稳压二极管的稳压特性对接收到的所述初始翻倍-直
    流电压V启动-41(t)进行限压处理,得到限压调整后的直流电压V43(t)(简称为限压后-
    直流电压V43(t));

    储能单元48采用电容的储能特性对稳恒的初始直流电压V启动-42(t)进行能量储
    存,得到预调直流电压Vout(t)输出;

    低压补偿单元45用于对预调直流电压Vout(t)进行电压检测,得到检测电压VV40;
    并将所述检测电压VV40与低压补偿单元45设置的低压报警门限PPV(PPV一般设
    置为2V~2.7V)作比,若VV40<PPV时(即电能补偿),输出短路反馈电压V45(t);
    若VV40≥PPV时,低压补偿单元45不输出反馈信号;

    限流?;さピ?6用于对预调直流电压Vout(t)进行电流检测,得到检测电流IV40;
    并将所述检测电流IV40与限流?;さピ?6设置的高电流报警门限PHI(PHI一般设
    置为100mA)作比,若IV40>PHI时(即限流处理),输出限流反馈电压V46(t);若
    IV40≤PHI时,限流?;さピ?6不输出反馈信号;

    过压?;さピ?7用于对预调直流电压Vout(t)进行电压检测,得到检测电压VV40;
    并将所述检测电压VV40乙与过压?;さピ?7设置的预值工作电压PMV(PMV一般设
    置为3V~3.6V)作比,若VB20>PMV时(即降压处理),输出过压反馈电压V47(t);
    若VB20≤PMV时,过压?;さピ?7不输出反馈信号;

    电压控制单元44一方面对接收的V43(t)、V45(t)、V46(t)和V47(t)分别加上初始翻
    倍-直流电压V启动-41(t),形成反馈校正电压V44(t)={PV43(t),PV45(t),PV46(t),PV47(t)}
    输出;另一方面电压控制单元44对接收的信号检测微处理器输出的通断控制电压V0
    进行倍压整流单元41的反馈输出通断控制;若V0为高电平时,则不对稳压单元42
    做输出V41(t);若V0为低电平时,则对稳压单元42做校正后的V41(t)输出;

    在本发明中,反馈校正电压V44(t)={PV43(t),PV45(t),PV46(t),PV47(t)}中的
    PV43(t)=V43(t)+V启动-41(t)表示校正后的限压后-直流电压;
    PV45(t)=V45(t)+V启动-41(t)表示校正后的短路反馈电压;PV46(t)=V46(t)+V启动-41(t)表
    示校正后的限流反馈电压;PV47(t)=V47(t)+V启动-41(t)表示校正后的过压反馈电压。

    在本发明中,启动后的倍压整流单元41会依据
    V44(t)={PV43(t),PV45(t),PV46(t),PV47(t)}对倍压整流单元41中倍压整流后的翻倍-直
    流电压进行校正,得到校正后翻倍-直流电压V41(t);然后,V41(t)经稳压单元42处
    理后输出稳恒的直流电压V42(t)给储能单元48;在储能单元48中采用电容的储能特
    性对稳恒的直流电压V42(t)进行能量储存,得到持续稳定的工作用直流电压V直流(t)输
    出;所述工作用直流电压V直流(t)能够为信号检测微处理器和数据发送??楣┑?。

    在本发明中,整流后的直流电压然后再依次通过恒压电路和输出滤波电路后形成
    稳定的直流电压。为了防止外部输出回路短接或电磁冲击等对电源装置造成的不利影
    响,还设计有输出?;さ缏?,该电路具有过流、过压和短路?;すδ?。

    为了能够更稳定的提供较长时间的备用电源,还设计有储能电容C14。当高压线
    路中的电流较大时,电源管理??槭涑龅牡缒芤泊?,超过负载需求时,储能电容C14
    将多余的电能储存越来;在高压线路空载或电流较小时,储能电容C14将储存的能
    量释放出来,从而可以提供稳定的电能输出。限压调整后的直流电压与储能单元48
    相连,储能单元48由大容量储能电容C14组成,储能电容C14采用容量大,体积
    小并且漏电流极小的钽电解电容。

    在本发明中,电源管理??椴捎帽堆拐鞯缏?如图3A所示)将耦合交流电压
    V交流(t)利用滤波电容的储能作用,能够获得高于耦合交流电压V交流(t)几倍的直流电
    压。倍压整流单元41产生的直流电压与输出过压?;さピ?3相连,过压?;さピ?br />43由三端稳压器HT7150芯片和滤波电容C7组成,在保证高精度和低功耗的同时,
    限定输出的直流电压不高于5V,以免电压过高对电路损坏。电阻R3、电阻R4、电
    阻R5、电阻R6、电压监视芯片U2、稳压电源芯片U3、电容C9和电容C10组成
    电压控制单元44,其中电阻R3、电阻R4、电阻R5和U2组成的电压监控单元,
    对电压进行监控,U2采用带锁存功能的电压监视MC2778-3BM5芯片,电阻R3、
    电阻R4和电阻R5用于调整电压监控的范围。当电压上升到5V时,U2将使能端
    RST置高,使U3与储能单元相连,开始给测温电路供电,当电压下降到2.7V时,
    U2将使能端RST置0,使U3与储能单元断开,储能单元继续储能,当电压再次升
    到5V时将使能端RST置高,以这个模式循环供电。电阻R6与U3用于对输出电压
    的3.3V稳压和低压补偿功能。U3采用低功耗线性稳压电源MIC5207-3.3BM5芯
    片,可以通过EN使能端来控制输出稳定的3.3V直流电压。电感L1、电感L2和钽
    电容TC1用于数字量与模拟量的电气隔离。

    参见图3A所示,电源管理??榈牡缏妨游?br />

    悬浮感应??榫缭唇涌贘P1与电源管理??槭迪至?;

    电源接口JP1的1端经电容C5、二极管D3后接地;

    电源接口JP1的2端一方面经二极管D2、二极管D3后接地;另一方面2端经
    电容C6接地;第三方面2端与三端稳压器芯片U2(选用HT7150型号芯片)的2
    端连接;

    三端稳压器芯片U2的2端经电容C7后接地,1端接地;

    三端稳压器芯片U2的3端第一方面经电容C8接地;

    三端稳压器芯片U2的3端第二方面经电阻R8、电容C14接地;电容C14的
    两端并联有电阻R7和MOS管Q1(选用S19430型号),MOS管Q1的4端经电
    阻R10后连接在信号检测微处理器上;

    三端稳压器芯片U2的3端第三方面顺次经电阻R8、电阻R3、电阻R4、电阻
    R5后接地;

    三端稳压器芯片U2的3端第四方面顺次经电阻R8、电阻R3后连接在电压监
    视芯片U2的3端上;

    三端稳压器芯片U2的3端第五方面经电阻R8、电阻R6后连接在电压监视芯
    片U2的4端上;

    三端稳压器芯片U2的3端第六方面经电阻R8后与电压监视芯片U2的5端连
    接;

    三端稳压器芯片U2的3端第七方面顺次经电阻R8、电阻R3、电阻R4后连接
    在电压监视芯片U2的1端上;

    电压监视芯片U2的2端接地;电压监视芯片U2的4端与稳压电源芯片U3的
    3端连接;电压监视芯片U2的5端与稳压电源芯片U3的1端连接;

    稳压电源芯片U3的2端接地;

    稳压电源芯片U3的4端经电容C9接地;

    稳压电源芯片U3的5端第一方面经电容C10后接地,第二方面顺次经电感L1、
    钽电容TC1、电感L2后接地;第三方面作为工作用直流电压V直流(t)输出。

    (三)温度传感器

    本发明的开关柜触点温度检测电路中采用的温度传感器是采用TMP100数字温
    度传感器。TMP100是超低功耗数字温度传感器芯片,体积更小、支持2.7V~5.5V
    的电压,工作时电流仅为45μA,待机时为0.1μA。具有测温系统简单、测温精度
    高、连接方便、占用口线少等优点。

    (四)信号检测微处理器

    本发明的开关柜触点温度检测电路中,信号检测微处理器采用Atmega?16微处
    理器芯片。Atmega16的供电电压为2.7V~5.5V,而工作电流仅为1.1mA,掉电
    模式只有不到1μA。

    (五)数据发送???br />

    本发明的开关柜触点温度检测电路中,数据发送??椴捎胣RF2401。nRF2401
    是单片射频收发芯片,工作于2.4~2.5GHz?ISM频段,采用数字模拟信号通讯,提
    高了精度,并可以实现多点通讯,功能更强大。芯片内置频率合成器、功率放大器、
    晶体振荡器和调制器等功能???,输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能
    耗非常低,以-5dBm的功率发射时,工作电流只有10.5mA,接收时工作电流只有
    18mA,多种低功率工作模式,节能设计更方便。

    本发明设计的具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置,采用无线悬浮电源设
    计,耦合被测温设备附近工频交变电流磁场,做为测温电源能量来源,可以在50A~
    4000A工作,其测温范围为-25℃~125℃。

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    本文标题:具有悬浮自供电的开关柜触点无线测温装置.pdf
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