【摘要】：高壓輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,擔負著輸送和分配電能的任務,其正常運行關系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。為保證高壓輸電線路的安全運行,越來越多的在線監(jiān)測設備被安裝在高壓線路上。但是,由于安裝位置的特殊性,在線監(jiān)測設備的供電問題是一技術難點。本文對目前常用的幾種取能方式進行了討論,針對電流互感器取能應用過程中存在的問題,通過理論推導與仿真計算的方式分析了 CT取能電源的功率輸出特性。推導了在不考慮鐵心飽和及考慮鐵心飽和兩種情況下,CT輸出功率與濾波電容電壓的關系,得出不論鐵心是否發(fā)生飽和,CT輸出功率隨著濾波電容電壓的增加先增加后減小,具有最大功率輸出點,且最大功率與匝數(shù)無關。當最大功率在鐵心未飽和階段取得時,最大功率與一次側電流的平方成正比,當最大功率在鐵心飽和階段取得時,最大功率近似與一次側電流成正比。通過理論分析可知,可以通過限制濾波電容電壓最大值的方式來防止鐵心飽和。在Saber軟件下建立了仿真模型,仿真了 CT輸出功率特性,仿真結果與理論分析是一致的。利用Saber軟件下的MCT工具建立了不同鐵心材料(硅鋼、納米晶、坡莫合金)的CT模型,鐵心磁化曲線采用J-A模型,通過仿真得出在一次側電流較小時,磁導率高的納米晶材料最大輸出功率較大,而在一次側電流較大時,飽和磁感應強度大的硅鋼材料最大輸出功率較大。分析了 CT取能電源的輸出功率穩(wěn)定性,得出穩(wěn)定區(qū)域為功率曲線上濾波電容電壓高于最大功率點對應的電壓部分,隨著負載消耗功率的變化,平衡點在輸出功率曲線上移動,能夠達到最大功率點,但最大功率點是臨界穩(wěn)定點。以最低輸出0.5W為目標,選用硅鋼鐵心,對CT取能電源進行了優(yōu)化設計。建立了 CT模型,仿真得出在啟動電流附近時,由于整流回路壓降的影響,CT輸出最大功率隨匝數(shù)的增加而增加并趨于飽和,據(jù)此給出匝數(shù)優(yōu)化選取方法。分析了在啟動電流附近時,DC-DC啟動電壓對能否達到功率平衡狀態(tài)的影響,據(jù)此給出了 DC-DC電路啟動電壓的確定方法。設計了 CT取能電源硬件電路,主要包括DC-DC啟動控制電路,以保證取能電源在啟動電流附近時能夠正常輸出功率;濾波電容過壓保護電路,以泄放CT多余能量,防止濾波電容過壓,同時防止鐵心飽和。通過實驗可知,相同尺寸的納米晶和硅鋼CT分別在一次側電流較小和較大時最大輸出功率較大;在啟動電流附近,由于整流回路損耗,CT輸出最大功率隨匝數(shù)的增加而增加,驗證了仿真結果的正確性;所設計的DC-DC啟動控制電路能夠保證取能電源在啟動電流附近輸出正常功率;所設計的濾波電容過壓保護電路能夠保證在母線大電流時,可靠地泄放CT能量,維持濾波電容電壓穩(wěn)定。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM75;TM724

【參考文獻】

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