專利名稱：一種可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高壓母線取電線圈和電源，具體的說是一種可拆分矩形微晶鐵芯
的高壓母線取電電源。
背景技術(shù)：
在高壓回路中，經(jīng)常要監(jiān)控各種電力參數(shù)，如溫度、電壓、電流、振動和絕緣狀況 等，高壓側(cè)本身無法供電，也不能采取電阻和電容接地分壓來供電，這樣會影響系統(tǒng)的絕緣 性能。在這種條件下，為了實現(xiàn)供電，現(xiàn)有技術(shù)采用蓄能電池、激光管供能的光電池和高壓 高頻隔離變壓器(如公開號CN1441541A，高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)及其供電方法) 供電，其缺點在于成本高，系統(tǒng)復雜，可靠性差。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種可拆分矩形微晶鐵 芯的高壓母線取電電源，采取從高壓母線或電纜感應取電，體積小，供電的母線或電纜的電
流范圍大，由于沒有與低壓側(cè)有任何電氣連接，與母線采用等電位方式，不存在絕緣擊穿或
影響原供電系統(tǒng)的絕緣性能，可實現(xiàn)連續(xù)輸出穩(wěn)定直流電源。 為達到以上目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是 —種可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，其特征在于上半矩形鐵芯1和 下半矩形鐵芯2相對設(shè)置構(gòu)成可拆分矩形微晶鐵芯，左右兩側(cè)的用于連接矩形母線的間隙 處填充有粘接膠7，且所述間隙處套裝有連接護套4，矩形母線3設(shè)置在上半矩形鐵芯1和 下半矩形鐵芯2之間，下半矩形鐵芯2上設(shè)有副邊取電線圈5，副邊取電線圈5的高壓抽頭 11 、中壓抽頭12和低壓抽頭13通過繞組切換繼電器K切換后，和整流濾波穩(wěn)壓電路6連接， 上半矩形鐵芯1和下半矩形鐵芯2的材質(zhì)為超微晶合金。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，整流濾波穩(wěn)壓電路6為整流濾波加DC/DC變換穩(wěn)壓電 路。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，繞組切換繼電器K和整流濾波加DC/DC變換穩(wěn)壓電路 間并聯(lián)有大功率雙向TVS瞬時電壓抑制器件TVS-1、 TVS-2。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在整流濾波電路的輸出端設(shè)有大功率單向TVS瞬時電 壓抑制器件。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在DC/DC變換電路的輸出端設(shè)有大功率單向TVS瞬時 電壓抑制器件。 本實用新型所述的可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，采取從高壓母線或 電纜感應取電，體積小，供電的母線或電纜的電流范圍大，由于沒有與低壓側(cè)有任何電氣連 接，與母線采用等電位方式，不存在絕緣擊穿或影響原供電系統(tǒng)的絕緣性能，可實現(xiàn)連續(xù)輸 出穩(wěn)定直流電源。本實用新型具有以下優(yōu)點 l，上半矩形鐵芯l和下半矩形鐵芯2采用超微晶合金，具有體積小，磁場強度高，渦流損耗小的優(yōu)點。 2，上半矩形鐵芯1和下半矩形鐵芯2構(gòu)成可拆分矩形微晶鐵芯，便于安裝和施工。 3，其固定的裝置可采用卡扣結(jié)構(gòu)，固定方便。 4，采用副邊線圈，可以根據(jù)母線電流的大小，在后面的整流濾波電路中可以自適 應地切換副邊繞組的匝數(shù)，在母線電流大范圍波動時穩(wěn)壓電路仍然得到穩(wěn)定直流電壓。
本實用新型有如下附圖 圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2自動切換取電線圈匝數(shù)的控制電路 圖3自動切換取電線圈匝數(shù)的繼電器控制電路 圖4整流和過壓保護電路 圖5DC/DC變換電路芯片的功能框圖 圖6DC/DC變換電路圖 圖7采用NCP699的線性穩(wěn)壓電路和弓|腳說明圖 圖8線性穩(wěn)壓電路輸出和過壓保護電路圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。 本實用新型主要用于高壓母線取電，應用在高壓系統(tǒng)回路的監(jiān)控系統(tǒng)中，如高壓 柜的高壓開關(guān)溫度監(jiān)控和母線的電流測量，取代使用電池供電，具體來說涉及母線和高壓 電纜穿過微晶鐵芯作為原邊線圈，纏繞在微晶鐵芯的線圈作為二次副邊線圈向整流濾波電 路提供交流供電，再通過穩(wěn)壓電路輸出穩(wěn)定的直流電壓，為高壓側(cè)二次儀表提供電能。如圖 1、2所示，本實用新型所述的可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，包括由上半矩形鐵 芯1和下半矩形鐵芯2相對設(shè)置構(gòu)成的可拆分矩形微晶鐵芯，左右兩側(cè)的用于連接矩形母 線的間隙處填充有粘接膠7，且所述間隙處套裝有連接護套4，矩形母線3設(shè)置在上半矩形 鐵芯1和下半矩形鐵芯2之間，下半矩形鐵芯2上設(shè)有副邊取電線圈5，副邊取電線圈5的 高壓抽頭11、中壓抽頭12和低壓抽頭13通過繞組切換繼電器K切換后，和整流濾波穩(wěn)壓電 路6連接，上半矩形鐵芯1和下半矩形鐵芯2的材質(zhì)為超微晶合金。上述技術(shù)方案中，可拆 分矩形微晶鐵芯的矩形外形是為了便于矩形母線穿過鐵芯和便于方便、快捷的安裝施工， 鐵芯使用的超微晶合金是一種新型的軟磁材料，超微晶合金軟磁材料具有優(yōu)越的綜合電磁 性能及良好的應用前景，具有體積小、性能高、價格低廉的優(yōu)點，已開始逐步取代傳統(tǒng)的硅 鋼、坡莫合金、鐵氧體等電磁器件，用于電磁器件領(lǐng)域。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，整流濾波穩(wěn)壓電路6為整流濾波加DC/DC變換穩(wěn)壓電 路。具體地說可分為整流濾波電路、DC/DC變換電路和穩(wěn)壓電路三大塊，整流濾波穩(wěn)壓電路 6的所有器件可采用SMT表面貼裝工藝，使其體積小，工藝緊湊，可靠性提高。上述技術(shù)方案 中，整流濾波穩(wěn)壓電路6中的直流穩(wěn)壓電路采用DC/DC變換電路，在整流濾波輸出電壓波動 范圍大(4V-40V)的情況下仍然能正常工作，輸出電流大，可達到1A的電流輸出。DC/DC變 換電路可采用自激振蕩的MC34063開關(guān)電壓芯片，MC34063開關(guān)電壓芯片的功能框圖如圖5所示，圖6為一個可用于本實用新型中的DC/DC變換電路的具體實施例，其外圍電路簡單， 實用性強，成本低。圖4所示的整流和過壓保護電路即為一個可用于本實用新型中的整流 濾波電路的具體實施例，輸入的交流電壓通過JPW連接器接到Dl， D2， D3， D4， D5， D6組成的 整流和過壓保護電路，Rl和Cl消除高頻信號和浪涌脈沖，Dl和D6是雙向TVS浪涌電壓吸 收管，C2，C3，C4和C5起到濾波作用，整流管采用SS14肖特機基二極管，降低二極管的壓降。 圖7、8為一個可用于本實用新型中的穩(wěn)壓電路的具體實施例，圖7為采用NCP699的線性穩(wěn) 壓電路和引腳說明圖，圖8為線性穩(wěn)壓電路輸出和過壓保護電路圖，根據(jù)需要，NCP699可以 選擇輸出3. 3V和3. 0V，其中U2為輸出電壓過壓保護電路，型號為匪BZ5V6ALT1，相當于一 個穩(wěn)壓管的作用，防止輸出電壓過壓。C8、 C9、 CIO、 Cll和U3組成線性低壓差穩(wěn)壓電路。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖2所示，繞組切換繼電器K和整流濾波加DC/DC變 換穩(wěn)壓電路間并聯(lián)有大功率雙向TVS瞬時電壓抑制器件TVS-1、 TVS-2，可防止交流輸入高 壓擊穿整流管和濾波電路過壓損壞。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在整流濾波電路的輸出端設(shè)有大功率單向TVS瞬時電 壓抑制器件，可防止濾波輸出直流過壓，損壞其后面的DC/DC變換穩(wěn)壓電路和芯片。大功率 單向TVS瞬時電壓抑制器件的具體設(shè)置方式可采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在DC/DC變換電路的輸出端設(shè)有大功率單向TVS瞬時 電壓抑制器件，可防止DC/DC變換穩(wěn)壓電路輸出直流過壓，損壞其后面供電的相應的電路 和芯片。大功率單向TVS瞬時電壓抑制器件的具體設(shè)置方式可采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。 本實用新型為了解決在母線電流大范圍波動情況下切換不同的線圈抽頭為后面 的整流電路提供比較穩(wěn)定的電壓，使整流濾波穩(wěn)壓電路6的輸出電壓穩(wěn)定，如圖2所示的自 動切換取電線圈匝數(shù)的控制電路，通過繞組切換繼電器K的常開和常閉觸點在圖3所示的 控制電路控制下，自動切換取電線圈的匝數(shù)，調(diào)節(jié)輸出的交流電壓大小，并在TVS1和TVS2 的保護下防止浪涌電壓對后面電路的影響。即根據(jù)母線電流的大小，可自適應地切換副邊 繞組的匝數(shù)，在母線電流大范圍波動的情況下，穩(wěn)壓電路仍然得到穩(wěn)定的直流電壓。圖3所 示的自動切換取電線圈匝數(shù)的繼電器控制電路中，當VIN比較小時，D8不導通，Q1的基集為 低電平，Ql不導通，使匝數(shù)較高的抽頭通過繞組切換繼電器K(型號為HRAH-S-5-DC5V)的 常閉觸點接到輸入保護和整流濾波電路。反之，當VIN比較高時，D8導通，Q1的基集為高電 平，Q1導通，繼電器得電閉合，使匝數(shù)較低的抽頭通過繼電器K的常開觸點接到輸入保護和 整流濾波電路，自動切換取電線圈的匝數(shù)，調(diào)節(jié)輸出的交流電壓大小，并在TVS-1和TVS-2 的保護下防止浪涌電壓對后面電路的影響。 本實用新型的工作過程如下采用可拆分微晶矩形鐵芯的線圈(類似開口式穿芯 電流互感器)從高壓母線或高壓電纜線路中獲取感應交流電源，經(jīng)過繞組切換繼電器K切 換繞組連接到整流濾波電路，再通過DC/DC穩(wěn)壓開關(guān)電源電路穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的直流電壓， 向相應的儀器和儀表，或者檢測電路供電，并且在每一級電路中采用雙向或者單向大功率 TVS瞬時電壓抑制器件保護其輸出電路。當感應線圈的輸入交流信號電壓過高時，通過滯后 回環(huán)的比較器電路控制繼電器閉合，切換到匝數(shù)較小的繞組，降低輸入的交流電壓，防止損 壞后面的整流濾波和DC/DC變換電路。 本實用新型具有一下優(yōu)點和功能 (1)根據(jù)母線電流大小和負荷情況，自動切換取電線圈的匝數(shù)，防止輸入交流電壓
5過高，損壞后面的穩(wěn)壓電路。 (2)在交流側(cè)采用TVS1和TVS2 二極管吸收浪涌電壓。 (3)采用肖特基整流二極管SS14構(gòu)成整流橋，降低整流橋的電壓降，是的在比較 小的母線電流情況下，后面的DC/DC變換電路也能正常工作。 (4)在DC/DC變換電路中采用MC34063，它的輸入電壓范圍廣，從4-38V都能正常 工作，而且成本低。 (5)整個系統(tǒng)采用SMT表貼工藝，體積小，滿足高壓環(huán)境的要求。 (6)使用電壓等級范圍廣，由于沒有二次側(cè)，只要滿足安全絕緣距離，從低壓系統(tǒng)
到超高壓供電系統(tǒng)，都可以使用。 本實用新型中，高壓矩形母線從矩形鐵芯的中間通過，整個取電裝置沒有二次接 地和絕緣問題，整個電路參考地電位和高壓母線組成等電位體，不存在絕緣和擊穿問題，而 只要保證相鄰母線直接在相應電壓等級的安全距離即可。只要母線上有一定的負荷電流， 下半矩形鐵芯上的線圈就可以感應一定的電壓，在母線負荷電流小的情況下，通過繼電器K 的切換，輸出比較高的電壓。 本實用新型中，通過四個鍺管SS14整流，濾波后得到直流電壓，該直流電壓在母 線電流變換時波動很大，只要該電壓在4V-40V之間變換，通過后面的MC34063就可以得到 穩(wěn)定直流電壓，為了與后面的線性低壓差穩(wěn)壓電路配合輸出3. 3V的直流電壓，在圖6中，選 取R3 = 4. 7KQ，R4 = 2KQ，W1 = 1KQ是為了微調(diào)輸出電壓，使輸出電壓在3. 8V左右，該 電壓輸入到NCP699，在NCP699的輸出3. 3V的低紋波噪聲的直流電壓，供給相應的電路。 為了保證整流濾波后得到直流電壓不超過38V的上限電壓 1、在整流前的交流回路并上Dl雙向穩(wěn)壓管，限制交流電壓不超過25V左右。 2、在整流后電路通過R2和雙向大功率穩(wěn)壓管在整流后的電路通過R2和雙向大功 率穩(wěn)壓管，限制輸出電壓不超過30V，以防過壓損壞MC34063芯片。 3、其中Rl和Cl為瞬時浪涌電壓吸收電路。 4、C2、C3、C4、C5為濾波電容。
權(quán)利要求一種可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，其特征在于上半矩形鐵芯(1)和下半矩形鐵芯(2)相對設(shè)置構(gòu)成可拆分矩形微晶鐵芯，左右兩側(cè)的用于連接矩形母線的間隙處填充有粘接膠(7)，且所述間隙處套裝有連接護套(4)，矩形母線(3)設(shè)置在上半矩形鐵芯(1)和下半矩形鐵芯(2)之間，下半矩形鐵芯(2)上設(shè)有副邊取電線圈(5)，副邊取電線圈(5)的高壓抽頭(11)、中壓抽頭(12)和低壓抽頭(13)通過繞組切換繼電器K切換后，和整流濾波穩(wěn)壓電路(6)連接，上半矩形鐵芯(1)和下半矩形鐵芯(2)的材質(zhì)為超微晶合金。
2. 如權(quán)利要求1所述的可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，其特征在于整流 濾波穩(wěn)壓電路(6)為整流濾波加DC/DC變換穩(wěn)壓電路。
3. 如權(quán)利要求2所述的可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，其特征在于繞組 切換繼電器K和整流濾波加DC/DC變換穩(wěn)壓電路間并聯(lián)有大功率雙向TVS瞬時電壓抑制器 件TVS-l、TVS-2。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，其特征在于 在整流濾波電路的輸出端設(shè)有大功率單向TVS瞬時電壓抑制器件。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，其特征在于 在DC/DC變換電路的輸出端設(shè)有大功率單向TVS瞬時電壓抑制器件。
6. 如權(quán)利要求4所述的可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，其特征在于在DC/ DC變換電路的輸出端設(shè)有大功率單向TVS瞬時電壓抑制器件片。
專利摘要一種可拆分矩形微晶鐵芯的高壓母線取電電源，涉及高壓母線取電線圈和電源設(shè)計，上半矩形鐵芯和下半矩形鐵芯相對設(shè)置構(gòu)成可拆分矩形微晶鐵芯，左右兩側(cè)的用于連接矩形母線的間隙處填充有粘接膠，且所述間隙處套裝有連接護套，矩形母線設(shè)置在上半矩形鐵芯和下半矩形鐵芯之間，下半矩形鐵芯上設(shè)有副邊取電線圈，副邊取電線圈的高壓抽頭、中壓抽頭和低壓抽頭通過繞組切換繼電器K切換后，和整流濾波穩(wěn)壓電路連接。本實用新型采取從高壓母線或電纜感應取電，體積小，供電的母線或電纜的電流范圍大，由于沒有與低壓側(cè)有任何電氣連接，與母線采用等電位方式，不存在絕緣擊穿或影響原供電系統(tǒng)的絕緣性能，可實現(xiàn)連續(xù)輸出穩(wěn)定直流電源。
文檔編號H01F38/14GK201478886SQ200920163558
公開日2010年5月19日 申請日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者彭濤, 李享元, 黃尚平 申請人:武漢本杰明自動化設(shè)備工程有限公司