本發(fā)明涉及電流監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體是基于光伏板和電流互感器取電供能的電流監(jiān)測(cè)器。

背景技術(shù)：

1、在電力系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理等領(lǐng)域的部分用電設(shè)備會(huì)配備電流監(jiān)測(cè)器對(duì)其電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便于工作人員監(jiān)控用電設(shè)備工作狀態(tài)。為了節(jié)省能源，電流監(jiān)測(cè)器通常會(huì)配備取電設(shè)備來供電，目前電流監(jiān)測(cè)器配備的取電設(shè)備普遍基于電流互感器(ct)實(shí)現(xiàn)，其利用電磁感應(yīng)原理獲取用電設(shè)備在工作狀態(tài)下的工頻交流回路中的電流，然后將該電流轉(zhuǎn)換為設(shè)定比例的交流電，進(jìn)而為電流監(jiān)測(cè)器提供可靠的電源。然而，當(dāng)用電設(shè)備處于待機(jī)等低功率工作狀態(tài)時(shí)，取電設(shè)備獲取的電能不足以保證電流監(jiān)測(cè)器的正常運(yùn)行，這導(dǎo)致現(xiàn)有電流監(jiān)測(cè)器不能實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備處于低功率工作狀態(tài)時(shí)的電流監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有電流監(jiān)測(cè)器不能實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備處于低功率工作狀態(tài)時(shí)電流監(jiān)測(cè)的問題，提供了一種基于光伏板和電流互感器取電供能的電流監(jiān)測(cè)器，其利用光伏板和電流互感器產(chǎn)生的電能為電流監(jiān)測(cè)器供電，進(jìn)而保證電流監(jiān)測(cè)器能實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備處于低功率工作狀態(tài)時(shí)電流的監(jiān)測(cè)。

2、本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、基于光伏板和電流互感器取電供能的電流監(jiān)測(cè)器，包括電流互感器、光伏板、能量管理模塊、電源管理模塊、微控制器、無(wú)線發(fā)射模塊、信號(hào)采樣與能量收集切換模塊及信號(hào)處理模塊，其中：

4、電流互感器，與能量管理模塊和信號(hào)處理模塊連接，用于采集用電設(shè)備在工作狀態(tài)下的工頻交流回路中的電流并轉(zhuǎn)換為設(shè)定比例的小電流信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理模塊，或轉(zhuǎn)換為設(shè)定比例的交流電發(fā)送至能量管理模塊；

5、光伏板，與能量管理模塊連接，用于將光能轉(zhuǎn)換為電能并發(fā)送至能量管理模塊；

6、能量管理模塊，與電源管理模塊連接，用于從電流互感器和光伏板收集電能并儲(chǔ)存，供電源管理模塊調(diào)度；

7、電源管理模塊，與微控制器及電流監(jiān)測(cè)器中其它有源元器件連接，并從能量管理模塊獲取電能為微控制器及電流監(jiān)測(cè)器中有源元器件供電；用于接收微控制器生成的控制信號(hào)控制電流監(jiān)測(cè)器中有源元器件供電線路的通斷；

8、信號(hào)采樣與能量收集切換模塊，用于接受微控制器的控制信號(hào)，控制電流互感器與能量管理模塊之間的線路、電流互感器與信號(hào)處理模塊之間的線路擇一接通；

9、信號(hào)處理模塊，用于接收電流互感器發(fā)送的電流信號(hào)并放大至設(shè)定的微控制器處理電平后發(fā)送至微控制器；

10、微控制器，用于生成控制電流監(jiān)測(cè)器中有源元器件供電線路通斷的控制信號(hào)發(fā)送至電源管理模塊；用于接收信號(hào)處理模塊發(fā)送的信號(hào)并計(jì)算出實(shí)際電流值，然后將該電流值發(fā)送至無(wú)線發(fā)射模塊；

11、無(wú)線發(fā)射模塊，用于接收微控制器發(fā)送的電流值并將計(jì)算的電流值無(wú)線傳輸至與電流監(jiān)測(cè)器遠(yuǎn)程交互的接收器。

12、本發(fā)明提供了一種利用光伏板(pv?panel)結(jié)合電流互感器(ct)進(jìn)行能量收集供電的無(wú)源無(wú)線電流監(jiān)測(cè)器方案。該系統(tǒng)利用光伏板和電流互感器產(chǎn)生的電能為電流監(jiān)測(cè)器供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備電流的監(jiān)測(cè)和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)被監(jiān)測(cè)用電設(shè)備在低功率情況下，例如100ma電流，通過電流互感器變比出來的能量太弱以至于無(wú)法使用。為了監(jiān)控用電設(shè)備在低功率情況下的電流，本發(fā)明通過光伏板獲取能量為系統(tǒng)供電，如此，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)能滿足監(jiān)測(cè)處于100ma電流的用電設(shè)備的需求。

13、進(jìn)一步的，所述能量管理模塊包括ac/dc整流穩(wěn)壓模塊、能量收集模塊及儲(chǔ)能模塊，其中：

14、ac/dc整流穩(wěn)壓模塊，與電流互感器連接，用于將電流互感器輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并發(fā)送至儲(chǔ)能模塊；

15、能量收集模塊，與光伏板連接，用于獲取光伏板發(fā)送的電能并發(fā)送至儲(chǔ)能模塊；

16、儲(chǔ)能模塊，用于接收ac/dc整流穩(wěn)壓模塊和能量收集模塊輸出的電能。

17、進(jìn)一步的，所述ac/dc整流穩(wěn)壓模塊包括四個(gè)肖特基二極管構(gòu)成的橋式整流電路和一個(gè)穩(wěn)壓二極管，所述橋式整流電路的兩個(gè)輸入端分別與電流互感器的兩個(gè)輸出端一一對(duì)應(yīng)連接，橋式整流電路的一個(gè)輸出端與儲(chǔ)能模塊連接，另一個(gè)輸出端接地；所述穩(wěn)壓二極管正極接地，其負(fù)極連接于橋式整流電路與儲(chǔ)能模塊之間的線路上；

18、所述能量收集模塊與儲(chǔ)能模塊之間的線路上串聯(lián)一個(gè)肖特基二極管，該肖特基二極管正極與能量收集模塊連接，其負(fù)極與儲(chǔ)能模塊連接。

19、進(jìn)一步的，所述能量管理模塊還包括與儲(chǔ)能模塊連接的過壓保護(hù)模塊，所述過壓保護(hù)模塊用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能模塊電壓，當(dāng)儲(chǔ)能模塊電壓超過設(shè)定泄放閾值時(shí)對(duì)儲(chǔ)能模塊儲(chǔ)存的電能進(jìn)行泄放。

20、進(jìn)一步的，所述過壓保護(hù)模塊包括電壓比較器、功率電阻及第一nmos管，所述電壓比較器輸入端與儲(chǔ)能模塊連接，其輸出端與第一nmos管柵極連接，所述功率電阻兩端分別與電壓比較器輸入端和第一nmos管漏極連接，第一nmos管源極接地。

21、進(jìn)一步的，所述電源管理模塊包括遲滯比較器、dc/dc轉(zhuǎn)換模塊及電源開關(guān)，所述遲滯比較器與dc/dc轉(zhuǎn)換模塊連接，遲滯比較器和dc/dc轉(zhuǎn)換模塊均與儲(chǔ)能模塊連接，dc/dc轉(zhuǎn)換模塊與微控制器和電源開關(guān)連接，其中：

22、遲滯比較器，用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能模塊儲(chǔ)能電壓閾值上限和下限，當(dāng)儲(chǔ)能模塊電壓達(dá)到設(shè)定的上限閾值時(shí)，使能dc/dc轉(zhuǎn)換模塊，當(dāng)儲(chǔ)能電壓到達(dá)設(shè)定的下限閾值時(shí)關(guān)閉dc/dc轉(zhuǎn)換模塊；

23、dc/dc轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)儲(chǔ)能模塊輸出的直流電進(jìn)行升壓或降壓控制；

24、電源開關(guān)，與電流監(jiān)測(cè)器中有源元器件連接，用于接收微控制器生成的控制信號(hào)控制電流監(jiān)測(cè)器中有源元器件供電線路的通斷。

25、進(jìn)一步的，所述信號(hào)采樣與能量收集切換模塊包括第一pnp三極管、第二nmos管、第三nmos管、第一電阻及第二電阻，所述第一pnp三極管發(fā)射極與微控制器連接用于接受微控制器的控制信號(hào)，所述第二電阻一端與第一pnp三極管基極連接，其另一端接地；所述第二nmos管柵極與第三nmos管柵極連接，第二nmos管源極與第三nmos管源極連接，所述第一電阻一端連接于第二nmos管源極與第三nmos管源極之間的線路上，其另一端連接于第二nmos管柵極與第三nmos管柵極之間的線路上，且第一電阻在第二nmos管柵極與第三nmos管柵極之間線路的連接節(jié)點(diǎn)為第一節(jié)點(diǎn)，所述第一pnp三極管集電極與第一節(jié)點(diǎn)連接；所述第二nmos管漏極與電流互感器連接，所述第三nmos管漏極與信號(hào)處理模塊連接。

26、進(jìn)一步的，所述光伏板通過dcdc模塊和mppt實(shí)現(xiàn)升壓。

27、進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理模塊采用運(yùn)算放大器或電能計(jì)量芯片實(shí)現(xiàn)，所述運(yùn)算放大器用于接收電流互感器發(fā)送的電流信號(hào)并放大至設(shè)定的微控制器處理電平發(fā)送至微控制器，所述電能計(jì)量芯片接收電流互感器發(fā)送的電流信號(hào)依次經(jīng)信號(hào)放大、adc轉(zhuǎn)換、濾波及數(shù)據(jù)處理計(jì)算后發(fā)送至微控制器。

28、進(jìn)一步的，基于光伏板和電流互感器取電供能的電流監(jiān)測(cè)器，還包括與微控制器連接的溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器用于按設(shè)定時(shí)間間隔采集當(dāng)前環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)并發(fā)送至微控制器，所述微控制器通過獲取的溫濕度數(shù)據(jù)與設(shè)定的溫濕度閾值進(jìn)行比對(duì)，并在超過設(shè)定閾值時(shí)生成預(yù)警信息。

29、綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：現(xiàn)有的電流監(jiān)測(cè)器在被監(jiān)測(cè)用電設(shè)備處于低功率狀態(tài)時(shí)無(wú)法取電供能，本發(fā)明提供了一種無(wú)源無(wú)線的電流監(jiān)測(cè)器，其采用光伏板(pv?panel)和電流互感器(ct)作為無(wú)源能量收集器，為電流監(jiān)測(cè)器中微控制器及其它有源元器件供電，光能(人造光和自然光)在很多場(chǎng)所可以輕易獲得，將光伏板與電流互感器混合使用，能夠充分利用環(huán)境中的可再生能源繼續(xù)為電流監(jiān)測(cè)器供電，進(jìn)而保證電流監(jiān)測(cè)器能實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備處于低功率工作狀態(tài)時(shí)電流的監(jiān)測(cè)。本發(fā)明采用光伏板(pvpanel)和電流互感器(ct)復(fù)合型能量收集方式，能量不僅來源于電流互感器，還來源于光能，可以最大程度提升產(chǎn)品續(xù)航時(shí)間與用戶體驗(yàn)，這在電力系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化和能源管理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。