3 取电装置的设计
根据三芯电缆非侵人式取电装置所要实现的功能设计了总体方案,如图5所示。
3.1取电线圈
取电线圈主要由铁芯和线圈组成,而铁芯材料的选取及相关参数的设计直接影响到取电装置的性能。比较铁基非晶、冷轧硅钢、坡莫合金等典型磁性材料后,选取冷轧硅钢作为取电线圈铁芯的材料。将环形冷轧硅钢切割成3段,分别绕300匝导线,作为三相取电线圈。
3.2前端冲击保护
在电力电缆运行过程中,可能遇到的雷击、短路等情况导致故障大电流产生,将会在取电线圈上感应出幅值非常高的电压,同时大电流产生的电动力也可能导致线圈变形。为防止这些情况的发生,在三相整流桥输入端反向并联2只10v的瞬态电压抑制二极管(TVS),达到限制输入电压,保护后续电路的目的。
3.3整流滤波电路
整流滤波电路的主要作用是将线圈感应出的三相交流电压变换为直流电压,选择最大正向平均电流5A、最高反向电压100V的三相整流桥模块和47μF的滤波电容。
3.4能量存储及稳压电路
采用电解电容进行储能,电容值为18. 8mF,由4个4 700砰、耐压16V的电解电容并联而成。由于三芯电缆取电装置的输出功率较小,因而选取Maxim公司生产的环境能量收集的电源管理IC模块MAX17710来对三芯电缆取电装置取出的能源进行存储及输出]。设计的能量存储及稳压输出电路如图6所示。取电装置空载状态下,三相整流桥通过CHG端对储能电容进行充电;经过一定时间后,18. 8mF储能电容上的电压达到芯片的限制电压4. 1 V,充电结束。在REG端接入一个负载电阻时,储能电容上的电压开始下降,直到3. 3V为止。这段时间内REG端能输出一个短时脉冲电流,达到输出功率的目的。
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