CN118336939A - 一种高压线路无线取电系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压线路无线取电系统及装置，涉及高压线路无线取电技术领域，包括用于获取电能并提供直流电压的高压侧取电装置、存储电能并将直流电能变换为高频交流电能的高压侧功率变换装置、对高频交流电能进行传输并对绝缘状态进行监测的绝缘子‑线圈一体化装置以及对负载进行供电的低压侧功率变换装置，所述高压侧取电装置、高压侧功率变换装置、绝缘子‑线圈一体化装置以及低压侧功率变换装置依次连接本发明可在大范围线路电流变化条件、各类天气环境下对电力线路高压侧和低压侧的在线监测设备实现平稳供电，同时保障高压侧与低压侧绝缘的可靠性，实现对供电系统自身状态的监测。

Description

一种高压线路无线取电系统及装置

技术领域

本发明涉及高压线路无线取电技术领域，尤其涉及一种高压线路无线取电系统及装置。

背景技术

高压线路是电力系统和轨道交通牵引供电系统最庞大的组成部分，肩负着电能传输的重任。在高压线路数字化建设过程中，为了对线路进行全面的状态监测，需要在电力线路乃至电力杆塔、牵引网支柱等位置安装各类传感器、视频监控设备、巡检设备和通信设备等在线监测设备，这些设备的用电功率达到了几十瓦以上。同时电力线路和牵引供电线路多在野外和偏远地区，地理环境复杂、气象条件多变。太阳能+储能电池虽然是一种常用的直流供电模式，但是受制于电池的重量容量、夜晚、阴雨、冰雪等不利天气条件以及长期运行后的人工维护成本，该模式已无法满足在线监测设备长时间稳定供电的需求。

感应取电技术利用互感器原理直接从高压线路中感应出电能，几乎不受天气与环境的影响，可以为电力线路高压侧的监测设备提供电能，但是要为电力杆塔的低压侧设备供电，仍然面临着绝缘的问题。而无线供电系统利用高频电磁场近场耦合原理，以高频磁场作为传输介质，通过发射线圈和接收线圈间的磁场耦合实现电能的无线传输，是一种不需要物理接触的供电形式，可保障绝缘的安全性。因此，“感应取电+无线供电”成为一种直接从电力线路获取电能并可向电力线路、电力杆塔高压侧、低压侧在线监测设备同时供电的新型供电技术，可不受天气等外部环境影响，应用潜力巨大。然而，这种新型供电技术在实际应用中还面临着高压线路电流变化范围大，需要合理安装布置无线供电线圈，需要对系统状态进行监测等问题。

发明内容

为了解决现有供电技术高压线路电流变化范围大、受天气环境影响大、需要对系统状态进行监测以及绝缘可靠性低的问题，本发明提出一种高压线路无线取电系统及装置，

本申请公开了一种高压线路无线取电系统及装置，包括：

高压侧取电装置：用于与高压导线电流产生的磁场耦合，实现磁场能量的捕获，并为后级高压侧功率变换装置提供一个稳定的直流电压；

高压侧功率变换装置：用于存储高压侧取电装置获取的能量，并将高压侧取电装置产生的直流电能变换为高频交流电能，同时将高压侧监测信息调制到输出交流功率波形上；

绝缘子-线圈一体化装置：将高频交流电能和高压侧监测信息传输到后级，并对绝缘子-无线供电线圈一体化装置的绝缘状态进行监测，

低压侧功率变换装置：接收高频交流电能并转换为直流电能进行存储，实现在高压导线电流宽范围变化时对负载的长时间稳定供电，同时将所接收到的高频交流电能上叠加的调制信号进行解调，获取高压侧监测信息。

所述高压侧取电装置、高压侧功率变换装置、绝缘子-线圈一体化装置以及低压侧功率变换装置依次连接。

优选的，所述高压侧取电装置包括自适应并联磁芯绕组模块，所述自适应并联磁芯绕组模块的输出端并联有半控整流器，所述半控整流器的输出端并联有阻抗补偿模块。

所述半控整流器通过控制两个下半桥臂开关管的导通和关断，控制半控整流桥的电流回流或者向负载流通，并通过控制导通时间调节取电磁芯的饱和程度；

所述阻抗补偿模块包含两个全控型开关管、一个电感构成的双向DC/DC电路，以及一个储能电容，通过控制两个开关管的开通关断，对负载侧的等效阻抗进行调节，同时实现恒压输出控制与取电模块最大输出功率点跟踪。

优选的，所述自适应并联磁芯绕组模块由多个磁芯绕组模块并联组成，其中每个磁芯绕组模块中的磁芯尺寸和绕组匝数相同，相同匝数和磁芯尺寸的铁芯进行自适应并联。

优选的，所述磁芯绕组模块中的磁芯参数计算公式如下：

其中，为磁化电感大小，为次边绕组电阻，为磁芯截面积，为负载电压，为次边绕组电压，为饱和时长，为绕组匝数，为真空磁导率，为相对磁导率，为磁芯高度，为磁芯外径，为磁芯内径，为电阻率，为原边电流幅值，为负载电阻，为原边电流与副边电流的过零点的时间差，为角频率，为次边绕组电阻，为磁芯饱和磁通密度，为平均取能功率，为线圈导线横截面积，为二极管的平均管压降。

优选的，所述高压侧功率变换装置包括多级防雷保护模块，所述多级防雷保护模块输入端与半控整流器的输出端连接，多级防雷保护模块的输出端并联有能量管理模块和逆变电源模块；

所述能量管理模块的一个输出端并联有混合储能模块和高压侧在线监控设备，能量管理模块的另一个输出端连接有控制模块；所述逆变电源模块连接有信号调制模块，所述信号调制模块与控制模块连接。

所述控制模块从能量管理模块中读取逆变电源模块的直流电压和电流监测值，并对逆变电源模块的工作/休眠状态进行控制，同时将需要传递的电压、电流监测信息发送至信号调制模块。

优选的，所述绝缘子-线圈一体化装置包括复合绝缘子，所述复合绝缘子包括多个伞裙，伞裙包括大伞裙和小伞裙；

所述大伞裙内嵌套有多级无线供电线圈和多级通信线圈，所述多级无线供电线圈的第一级和多级通信线圈的第一级均与逆变电源模块连接，多级无线供电线圈的最后一级和多级通信线圈的最后一级均与低压侧功率变换装置连接；

所述复合绝缘子的浇注封装包括以下步骤：

S21、将复合绝缘子原材料加热，并经过真空处理以脱除原材料中吸附的水分、气体及低分子挥发物，达到脱气脱水的效果；

S22、将包括环氧树脂、填料、固化剂在内的材料混合均匀，将混合均匀的物料浇入模具内，浇注罐抽真空度调到1330Pa以下，浇注完成后继续抽真空以去除浇注件内所形成的气泡；

S23、待模具内的物料固化后，对浇注的物件进行脱模处理，脱模过程主要控制脱模温度和浇注件的冷却速率，减少浇注件的内应力，控制脱模温度低于80℃。

所述多级无线供电线圈和多级通信线圈连接有多级谐振补偿模块，所述多级无线供电线圈连接有多个绝缘状态监测模块，所述绝缘状态监测模块设置在多个伞裙中。

优选的，所述伞裙相关参数的计算公式如下：

其中，为相邻无线供电线圈的间距，为无线供电线圈的级数，为绝缘子的爬电距离，为绝缘子的有效爬电距离，为小伞裙的个数，为无线供电线圈的直径，为绝缘子的长度，为大伞裙的直径，为大伞裙的厚度，为无线供电线圈的厚度，输电线路电压等级下绝缘子的最小爬电距离。

优选的，所述低压侧功率变换装置包括整流模块，所述整流模块的输入端与多级无线供电线圈的最后一级连接，整流模块的输入端还并联有解调模块，所述解调模块连接有控制模块，控制模块连接有长距离无线通信模块；

所述整流模块的输出端连接有多级防雷保护模块，所述多级防雷保护模块的输出端并联有能量管理模块和多电压直流负载接口模块，所述能量管理模块连接有混合储能模块。

本发明的有益效果：

可在大范围线路电流变化条件、各类天气环境下对电力线路高压侧和低压侧的在线监测设备实现平稳供电，同时保障高压侧与低压侧绝缘的可靠性，实现对供电系统自身状态的监测。

附图说明

图1为本发明实施例的高压线路无线取电系统及装置结构框图；

图2为本发明实施例的自适应并联磁芯绕组取能示意图；

图3为本发明实施例的电容补偿模块电路结构图；

图4为本发明实施例的半控整流器的导通时间电路结构图；

图5为本发明实施例的半控整流器工作时的输出波形图；

图6为本发明实施例的阻抗补偿模块的电路结构图；

图7为本发明实施例的宽电流范围下的动态特性图；

图8为本发明实施例的多级防雷保护模块电路结构图；

图9为本发明实施例的逆变电源模块电路结构图；

图10为本发明实施例的信号调制模块原理图；

图11为本发明实施例的逆变电源模块输出的电压电流波形图；

图12为本发明实施例的本发明实施例的利兹线圈上利兹线排布以及环氧树脂板开孔方式示意图；

图13为本发明实施例的一体化无线传能绝缘子模型图；

图14为本发明实施例的对模具进行浇注的加工流程图；

图15为本发明实施例的绝缘子封装示意图；

图16为本发明实施例的信号解调模块原理图；

图17为本发明实施例的对接收到的调制信号进行解调得到的数据波形图；

图18为本发明实施例实接负载时，12V输出下的启动波形；

图19为本发明实施例实接负载时，24V输出下的启动波形。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了一种高压线路无线取电系统及装置，如图1所示，为区分能量传输线和信号线，将能量传输线用黑色的连接线表示，信号线用带箭头的连接线表示。本申请实施例公开的高压线路无线取电系统及装置包括：高压侧取电装置、高压侧功率变换装置、绝缘子-线圈一体化装置以及低压侧功率变换装置，高压侧取电装置、高压侧功率变换装置、绝缘子-线圈一体化装置以及低压侧功率变换装置依次连接。

高压侧取电装置包括自适应并联磁芯绕组模块的输出端并联有半控整流器，半控整流器的输出端并联有阻抗补偿模块。高压侧取电装置安装在高压导线上，通过多个并联磁芯绕组与高压导线电流产生的磁场耦合，实现磁场能量的捕获；通过装置内的半控整流器和阻抗补偿装置，为后级高压侧功率变换装置提供一个稳定的直流电压。

高压侧取电装置中的自适应并联磁芯绕组模块由多个磁芯绕组模块并联组成，其中每个磁芯绕组模块中的磁芯尺寸和绕组匝数相同。自适应并联磁芯绕组模块如图2所示，自适应并联磁芯绕组模块通过电磁感应的方式从母线上感应得到电能。对于相同匝数和磁芯尺寸的铁芯可以自适应并联，磁芯绕组模块的数量根据负载功率需求以及单个磁芯绕组模块的取电功率进行配置。

磁芯相关参数的确定流程如下：首先，根据导线安装情况，确定磁芯内径和外径，然后将磁芯参数带入如下计算公式，即可求解出所需的N和h。计算公式为：

其中，为磁化电感大小，为次边绕组电阻，为磁芯截面积，为负载电压，为次边绕组电压，为饱和时长，为绕组匝数，为真空磁导率，为相对磁导率，为磁芯高度，为磁芯外径，为磁芯内径，为电阻率，为原边电流幅值，为负载电阻，为原边电流与副边电流的过零点的时间差，为角频率，为次边绕组电阻，为磁芯饱和磁通密度，为平均取能功率，为线圈导线横截面积，为二极管的平均管压降。

电容补偿模块如图3所示，两个电容补偿模块分别串联和并联在磁芯绕组回路中。将电容补偿模块串联在磁芯绕组回路中，可以显著提升磁芯的净电压，延长饱和状态下磁芯的取能时间，提升取电功率；将电容补偿模块并联在磁芯绕组回路中，可以补偿磁芯励磁电感的分流，降低励磁电流，提升负载电流，进一步提升取电功率。

将多个磁芯绕组模块的输出端共同并联到半控整流器的输入端，通过控制两个下半桥臂开关管的导通和关断，使半控整流器的电流回流或者向负载流通，通过控制导通时间调节取电磁芯的饱和程度，半控桥整流器如图4所示。当母线电流为20A，60A和100A时，半控整流器运行时的电压电流波形分别如图5中（a）、图5中（b）以及图5中（c）所示，和为半控整流前的电压电流波形，为整流后的输出电压，图左侧地、地和地分别表示各波形的零电位。当电流过大，MOS管以一定的频率开通和关断，将多余的能量传回，减少收集的能量。并且可以通过调节占空比，实现功率调节。半控整流器的输出作为本装置的输出端口，用于为后级高压侧功率变换装置提供稳定的直流电压。

将如图6所示阻抗补偿模块的输入端并联于半控整流器的输出端，阻抗补偿模块包含两个全控型开关管、一个电感构成的双向DC/DC电路，以及一个储能电容。通过控制两个开关管的开通关断，对负载侧的等效阻抗进行调节，同时实现恒压输出控制与取电模块最大输出功率点跟踪。其工作时输出电压波形如图7所示，图左侧地和地分别表示各波形的零电位。当电流从0开始增大，完成启动，并且随着原边电流波动，输出电压可以维持稳定。甚至工作一段时间后，原边电流降低至零，输出电压仍然能够维持稳定。

高压侧功率变换装置包括多级防雷保护模块、能量管理模块、混合储能模块、逆变电源模块、控制模块和信号调制模块。通过多级防雷保护模块，实现对雷电过电压、过电流的保护；通过混合储能模块和能量管理模块，实现对取电装置能量的存储，从而实现在高压导线电流宽范围变化时后级电路的长时间稳定供电并保证逆变电源模块输入端直流电压的稳定；通过逆变电源模块，将取电装置产生的直流电能变换为高频交流电供给绝缘子-线圈一体化装置；通过信号调制模块，将控制模块读取的高压侧监测信息调制到输出交流功率波形上；多级防雷保护模块的电路结构如图8所示，多级防雷保护模块输入端与半控整流器的输出端连接，利用多级防雷保护模块用于对高压侧功率变换装置进行防雷保护。将多级防雷保护模块的输出作为高压侧功率变换装置的功率直流母线，并将能量管理模块和逆变电源模块并联在该母线上，半桥逆变电路如图9中（a）所示，全桥逆变电路如图9中（b）所示。在本实施例中，能量管理模块采用三端口直直变换器拓扑。

混合储能模块由超级电容和锂电池组成。将混合储能模块和高压侧在线监控设备（如高压侧传感器）的输入端并联到能量管理模块的输出端，在为高压侧在线监测设备进行供电的同时进行能量存储。逆变电源模块连接有信号调制模块，信号调制模块与控制模块连接，能量管理模块的另一个输出端连接有控制模块，利用控制模块从能量管理模块中读取直流母线上的电压、电流监测值，并对逆变模块的工作/休眠状态进行控制，同时将需要传递的电压、电流监测信息发送至如图10所示的信号调制模块，其主要由加法器、比较器、振荡器、反相器和门电路等组成控制模块采用带有模数转换、PWM模块和I/O口的数字信号处理器（如TMS320F28335）。将信号调制模块输出的PWM信号作为逆变电源模块开关管导通的控制信号，通过控制开关频率来实现信号的传输。当传输的二级制数据为0和1时，信号调制模块控制的逆变电源模块输出电压电流波形如图11中（a）和图11中（b）所示，图左侧地、地、地和地分别表示各波形的零电位。

绝缘子-线圈一体化装置包括利用环氧树脂或/和硅橡胶浇筑的复合绝缘子、多级无线供电线圈、多级通信线圈、多级谐振补偿模块以及绝缘状态监测模块。将高频交流电能和高压侧监测信息通过嵌入绝缘子的多级无线供电线圈传输到低压侧功率变换装置；通过内部的绝缘状态监测模块，实现对绝缘子-无线供电线圈一体化装置绝缘状态的监测。复合绝缘子包括多个伞裙，伞裙包括大伞裙和小伞裙。大伞裙内嵌套有多级无线供电线圈和多级通信线圈。多级无线供电线圈的第一级和多级通信线圈的第一级均与逆变电源模块连接，多级无线供电线圈的最后一级和多级通信线圈的最后一级均与低压侧功率变换装置连接；

多级无线供电线圈的第一级与逆变电源模块连接，以便将电能转换为磁场能量进行转递，多级无线供电线圈的最后一级与低压侧功率变换装置中的整流模块连接，以便将线圈内感应到的交流电转换为直流电。

多级无线供电线圈和多级通信线圈连接有多级谐振补偿模块，每一级谐振补偿模块与无线供电线圈和通信线圈进行串联或并联，从而实现对线圈自感的补偿，以及对通信线圈阻抗的调节。多级无线供电线圈连接有多个绝缘状态监测模块，绝缘状态监测模块设置在多个伞裙中，由所对应的无线供电线圈环路进行供电，并将异常的状态通过改变该模块阻抗的形式反应出来，实现对异常状态的指示。

复合绝缘子中相关参数的确定步骤如下：

S11、根据输电线路的电压等级确定绝缘子的长度以及最小爬电距离；

S12、令相邻无线供电线圈的间距等于其半径，结合绝缘子的长度确定无线供电线圈的级数；

S13、根据无线供电线圈的级数，确定大伞裙的个数。由于无线供电线圈将嵌套在大伞裙内部，因此大伞裙的个数等于无线供电线圈的级数；

S14、结合大伞裙的个数，伞裙大小以及伞裙厚度，计算绝缘子的爬电距离；

S15、计算将无线供电线圈嵌入大伞裙后绝缘子的有效爬电距离；

S16、比较绝缘子的有效爬电距离是否大于该输电线路电压等级下绝缘子的最小爬电距离。若前者大于后者，则设计符合要求；若前者小于后者，则在大伞裙之间加入小伞裙来增大爬电距离。

S17、若需要加入小伞裙来增大爬电距离，则令小伞裙的厚度为大伞裙厚度的一半，小伞裙的直径为大伞裙直径的一半，再结合此时绝缘子的有效爬电距离和该输电线路电压等级所要求的绝缘子最小爬电距离，通过以下公式计算所需的小伞裙个数：

其中，为相邻无线供电线圈的间距，为无线供电线圈的级数，为绝缘子的爬电距离，为绝缘子的有效爬电距离，为小伞裙的个数，为无线供电线圈的直径，为绝缘子的长度，为大伞裙的直径，为大伞裙的厚度，为无线供电线圈的厚度，输电线路电压等级下绝缘子的最小爬电距离。

将每一级的无线供电线圈和通信线圈嵌入到复合绝缘子模具的大伞裙中，在两个大伞裙之间再设计一个小伞裙。综合考虑绝缘子大伞裙形状、大小以及厚度等因素，无线供电线圈可选用PCB自谐振线圈或利兹线圈等。考虑到利兹线圈的能量传递效率相对较高，因此本实施例中选择利兹线圈作为无线供电线圈。如图12所示为利兹线圈上利兹线排布以及环氧树脂板开孔方式示意图，环氧树脂板中心为芯棒槽，芯棒槽四周均匀分布有多个孔槽，孔槽上方为利兹线圈。

在本实施中，还公开了对复合绝缘子模具进行浇注封装的方法，可得到如图13所示的一体化绝缘子模型。浇注封装的流程如图14所示，浇注封装包括以下步骤：

S21、将环氧树脂，填充塑料和固化剂等复合绝缘子原材料在一定温度下加热至一定时间，并经过真空处理以脱除原材料中吸附的水分、气体及低分子挥发物，达到脱气脱水的效果；

S22、将环氧树脂、填料、固化剂等材料混合均匀，便于材料进行化学反应，将混合均匀的物料浇入模具内，浇注罐抽真空度调到1330Pa以下。浇注完成后要继续抽真空一段时间，以去除浇注件内所形成的气泡。浇注过程中应注意浇注速率和模具放置的位置，应有利于排气和使物料充满模具；

S23、待模具内的物料固化后，对浇注的物件进行脱模处理。脱模过程主要控制脱模温度和浇注件的冷却速率，减少浇注件的内应力，一般控制低于80℃。

如图15所示为绝缘子的封装示意图，包括一个芯棒，芯棒上等间距设置有多个大伞裙，每两个大伞裙之间设置有一个小伞裙。每两个大伞群之间的距离为，则第一个大伞群到第个大伞群之间的距离为：。大伞群内填充有环氧树脂，大伞群表面喷涂有PTV材料。

低压侧功率变换装置包括整流模块、多级防雷保护模块、解调模块、控制模块、混合储能模块、长距离无线通信模块以及多电压直流负载接口模块。整流模块采用全桥二极管整流拓扑；控制模块采用带有模数转换、PWM模块和I/O口的数字信号处理器（如TMS320F28335）；能量管理模块采用三端口直直变换器拓扑，混合储能模块由超级电容和锂电池组成；长距离无线通信模块可选LoRa、4G通信模块等方式。

低压侧功率变换装置接收绝缘子-线圈一体化装置传递过来的高频交流电能并转换为直流电能，同时将所接收到的高频交流电能上叠加的调制信号进行解调，获取高压侧监测信息；通过混合储能模块和能量管理模块，把获取的能量进行存储，实现在高压导线电流宽范围变化时对负载的长时间稳定供电；通过多电压直流负载接口模块实现5V/12V/24V等标准电压的输出，为相应电压等级负载供电；通过长距离无线通信模块，将所获取高压侧装置的状态信息、低压侧功率变换装置状态信息传输至监控中心。整流模块的输入端与多级无线供电线圈的最后一级连接，利用整流模块将无线供电线圈上的交流电能变换为直流电。

整流模块的输入端还并联有如图16所示的解调模块，包括依次连接的电流传感器、高通滤波器0、带通滤波器1、放大器1、包络检波1、高通滤波器1和比较器1，在高通滤波器0和比较器1之间并联有带通滤波器2、放大器2、包络检波2以及高通滤波器2。解调模块对通信线圈输出的通信信号进行解调，将其转换为和调制前一致的二进制数据，解调后的数据波形如图17所示，图左侧D _in地、地、地和地分别表示各波形的零电位。解调模块连接有控制模块，控制模块连接有长距离无线通信模块，解调后的信息将传递给控制模块，用于控制功率电路的工作状态以及将高压侧装置的状态信息通过长距离无线通信模块发送给监控中心。

整流模块的输出端连接有多级防雷保护模块，利用多级防雷保护模块实现对后级电路的防雷保护。多级防雷保护模块的输出端并联有能量管理模块和多电压直流负载接口模块，能量管理模块连接有混合储能模块。利用能量管理模块，根据所接收到功率的大小以及负载的实时功率大小，对混合储能模块的充放电进行能量管理。

多电压直流负载接口模块含有至少三路输入并联，输出独立的DC-DC变换器。利用多电压直流负载接口模块，将整流后的直流电压控制到负载需要的电压值。当负载供电电压为12V时，其启动过程中装置输出的电压波形如图18所示，当负载供电电压为24V时，其启动过程中装置输出的电压波形如图19所示，图18和图19左侧地表示波形的零电位。

以上显示并描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，包括：

高压侧取电装置：用于与高压导线电流产生的磁场耦合，实现磁场能量的捕获，并为后级提供一个稳定的直流电压；

高压侧功率变换装置：用于存储高压侧取电装置获取的能量，并将高压侧取电装置产生的直流电能变换为高频交流电能，同时将高压侧监测信息调制到输出交流功率波形上；

绝缘子-线圈一体化装置：将高频交流电能和高压侧监测信息传输到后级，并对绝缘子-无线供电线圈一体化装置的绝缘状态进行监测；

低压侧功率变换装置：接收高频交流电能并转换为直流电能进行存储，实现在高压导线电流宽范围变化时对负载的长时间稳定供电，同时将所接收到的高频交流电能上叠加的调制信号进行解调，获取高压侧监测信息；

所述高压侧取电装置、高压侧功率变换装置、绝缘子-线圈一体化装置以及低压侧功率变换装置依次连接。

2.根据权利要求1所述的高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，所述高压侧取电装置包括自适应并联磁芯绕组模块，所述自适应并联磁芯绕组模块的输出端并联有半控整流器，所述半控整流器的输出端并联有阻抗补偿模块；

所述半控整流器通过控制两个下半桥臂开关管的导通和关断，控制半控整流桥的电流回流或者向负载流通，并通过控制导通时间调节取电磁芯的饱和程度；

所述阻抗补偿模块包含两个全控型开关管、一个电感构成的双向DC/DC电路，以及一个储能电容，通过控制两个开关管的开通关断，对负载侧的等效阻抗进行调节，同时实现恒压输出控制与取电模块最大输出功率点跟踪。

3.根据权利要求2所述的高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，所述自适应并联磁芯绕组模块由多个磁芯绕组模块并联组成，其中每个磁芯绕组模块中的磁芯尺寸和绕组匝数相同，相同匝数和磁芯尺寸的铁芯进行自适应并联。

4.根据权利要求3所述的高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，所述磁芯绕组模块中的磁芯参数通过以下公式确定：

其中，为磁化电感大小，为次边绕组电阻，为磁芯截面积，为负载电压，为次边绕组电压，为饱和时长，为绕组匝数，为真空磁导率，为相对磁导率，为磁芯高度，为磁芯外径，为磁芯内径，为电阻率，为原边电流幅值，为负载电阻，为原边电流与副边电流的过零点的时间差，为角频率，为次边绕组电阻，为磁芯饱和磁通密度，为平均取能功率，为线圈导线横截面积，为二极管的平均管压降。

5.根据权利要求4所述的高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，所述高压侧功率变换装置包括多级防雷保护模块，所述多级防雷保护模块输入端与半控整流器的输出端连接，多级防雷保护模块的输出端并联有能量管理模块和逆变电源模块；

所述能量管理模块的一个输出端并联有混合储能模块和高压侧在线监控设备，能量管理模块的另一个输出端连接有控制模块；

所述逆变电源模块连接有信号调制模块，所述信号调制模块与控制模块连接；

所述控制模块从能量管理模块中读取逆变电源模块的直流电压和电流监测值，并对逆变电源模块的工作/休眠状态进行控制，同时将需要传递的电压、电流监测信息发送至信号调制模块。

6.根据权利要求5所述的高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，所述绝缘子-线圈一体化装置包括复合绝缘子，所述复合绝缘子包括多个伞裙，伞裙包括大伞裙和小伞裙；

所述大伞裙内嵌套有多级无线供电线圈和多级通信线圈，所述多级无线供电线圈的第一级和多级通信线圈的第一级均与逆变电源模块连接，多级无线供电线圈的最后一级和多级通信线圈的最后一级均与低压侧功率变换装置连接；

所述多级无线供电线圈和多级通信线圈连接有多级谐振补偿模块，所述多级无线供电线圈连接有多个绝缘状态监测模块，所述绝缘状态监测模块设置在多个伞裙中。

7.根据权利要求6所述的高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，所述复合绝缘子的浇注封装包括以下步骤：

S21、将复合绝缘子原材料加热，并经过真空处理以脱除原材料中吸附的水分、气体及低分子挥发物，达到脱气脱水的效果；

S22、将包括环氧树脂、填料、固化剂在内的材料混合均匀，将混合均匀的物料浇入模具内，浇注罐抽真空度调到1330Pa以下，浇注完成后继续抽真空以去除浇注件内所形成的气泡；

S23、待模具内的物料固化后，对浇注的物件进行脱模处理，脱模过程主要控制脱模温度和浇注件的冷却速率，减少浇注件的内应力，控制脱模温度低于80℃。

8.根据权利要求7所述的高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，所述伞裙相关参数通过以下公式确定：

其中，为相邻无线供电线圈的间距，为无线供电线圈的级数，为绝缘子的爬电距离，为绝缘子的有效爬电距离，为小伞裙的个数，为无线供电线圈的直径，为绝缘子的长度，为大伞裙的直径，为大伞裙的厚度，为无线供电线圈的厚度，输电线路电压等级下绝缘子的最小爬电距离。

9.根据权利要求8所述的高压线路无线取电系统及装置，其特征在于，所述低压侧功率变换装置包括整流模块，所述整流模块的输入端与多级无线供电线圈的最后一级连接，整流模块的输入端还并联有解调模块，所述解调模块连接有控制模块，控制模块连接有长距离无线通信模块；

所述整流模块的输出端连接有多级防雷保护模块，所述多级防雷保护模块的输出端并联有能量管理模块和多电压直流负载接口模块，所述能量管理模块连接有混合储能模块。