高压电缆感应式取电电源分析及设计

3．1 Boost预稳压电路分析
电流-电压型Boost预稳压电路与常规Boost电路的区别是：①输入电源为直流电流源而非电压源，这是由取电线圈经整流后输出具有电流源性质所决定；②该Boost电路中没有使用电感，这样在忽略整流桥压降的情况下，输出电压与取电线圈两端电压幅值相等；③控制回路采用滞环比较方式，提高了控制速度并可减小输出电压纹波。
3．2 DC／DC降压电路和自启动电路
第1级Boost预稳压电路输出电压为42 V，通过第2级Buck电路降至15 V，供负载使用。自启动电路可将两级输出电压42 V，15 V作为输入，输出控制回路芯片所需的供电电压。

4 实验验证
4．1 取电线圈输出功率实验
为验证输出功率理论推导的正确性，实验采用ZDKH085作为实验磁芯，其有效导磁长度为26．54 cm，磁芯截面长7．12 cm，宽1．3 cm，实验测量励磁电感为2．54 H。初级加频率为50 Hz，有效值分别为10 A，20 A，30 A的正弦电流，通过改变负载阻值，记录P与u的关系。最后绘制数据表格比较实验测量值与理论计算数值，如表1所示。

其中修正值为实测数据加上整流桥消耗的功率后所得数据，理论值为根据计算的数据。由表可知，初级电流为10 A时，Pmax对应的输出电压测量值为12．45 V，理论值为12．56 V；20 A时，Pmax对应的输出电压测量值与理论值均为25．34 V；30 A时，Pmax对应的输出电压测量值与理论值均为37．38 V。P随u的增加先增大后减小，直至负载电流出现断续，且在MPP处变化较为平缓，测量值与理论计算值趋势相同，充分验证了理论推导的正确性。
4．2 取电电源整体实验
将取电电源整体置于高压母线环境进行实验。当高压母线提供0．2～1 kA变化电流时，系统稳定输出15 V，1．2 A的直流电。图6示出不同高压电缆电流下，第1级Boost预稳压电路的输出电压U1和MOSFET驱动电压ug的波形。可见，U1≈42V，且保持稳定。

5 结论
对感应取电电路进行了详细分析，提出一种应用于高压电缆电气设备的新型电流感应式取电电源设计方案。其主要特点包括：①针对感应取电电路的非线性模型做理论分析，在此基础上提出取电线圈的设计方法和步骤，以提高取电线圈的取电效率；②电流型Boost预稳压电路采用滞环控制方式，从而提高控制速度和输出电压的稳定性；③采用两级稳压电路可减小高压电缆启动电流和输出电压的纹波，同时增加输出功率并延长设备工作寿命，采用该方案设计的取电电路体积小、性能稳定，具有良好的实用价值。