一種基于激光供電的光通訊系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是關于光通訊技術，特別是關于一種基于激光供電的光通訊系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 光纖通信技術是指利用光波作載波，以光纖作為傳播媒質將信息從一處傳至另一 處的通信方式。激光供電系統(tǒng)是一種通過光纖將電能傳遞到另一個位置的集成電源系統(tǒng)。 由于光纖的主要成分石英具有高保密性、傳輸距離長、絕緣性好，耐高溫，抗干擾能力強，阻 燃等優(yōu)點，被越來越廣泛的應用于惡劣環(huán)境的供電系統(tǒng)中。
[0003] 晶閘管通訊觸發(fā)技術是將控制信號轉變?yōu)檠舆t角α (或β )信號，向晶閘管的門 極提供觸發(fā)電流，使晶閘管導通，是典型的低壓控制高壓電氣的應用。因此，在晶閘管電路 中，控制通訊觸發(fā)電路與主電路具有同等重要性，一個高效可靠的觸發(fā)通訊電路可以保證 晶閘管的可靠運行同時發(fā)揮晶閘管裝置的運行潛力。早期的控制方式是通過電磁感應方式 控制觸發(fā)信號，其絕緣性能差，電壓等級低，無法適應更高電壓的被控對象，已經(jīng)逐步被現(xiàn) 場應用所淘汰；現(xiàn)代技術多數(shù)采用從高壓用電設備上直接取電，通過分壓方式獲取低壓能 量，通過光纖的接收通訊信號，運算處理后控制高壓用電設備。這一觸發(fā)技術存在如下若干 問題：
[0004] (1)絕緣等級低，抗干擾性能差；
[0005] (2)高壓側直接取電，防護措施多，呈幾何倍數(shù)增加系統(tǒng)故障點，增大維護成本，設 計成本增加。為了解決上述技術問題，現(xiàn)有技術中可以采用如下三種方式：
[0006] (I)采用電磁觸發(fā)方式：將含有脈沖信號的電纜接入一次側的電磁盒中，通過控 制脈沖電纜中的脈沖信號使脈沖盒產(chǎn)生感應電流控制被控對象。
[0007] (II)采用光電混合通訊觸發(fā)系統(tǒng)：用光纖通訊的方式使低壓觸發(fā)信號控制處于 高電壓下的電控晶閘管，同時在晶閘管兩端使用阻容吸收方式來獲取低壓觸發(fā)信號所需的 電源能量，晶閘管觸發(fā)后光纖通訊還可以將觸發(fā)的結果反饋給控制器。
[0008] (III)采用光控晶閘管直接通訊觸發(fā)：這種方式將通訊觸發(fā)光信號直接觸發(fā)光控 晶閘管觸發(fā)。這種方式需要專用光控晶閘管，并且需要高精度光源分配器。
[0009] 對于第（I)種方式，由于在高壓側與低壓側僅僅依靠脈沖電纜的絕緣外皮隔離， 因此僅適用于絕緣等級要求不高的設備，同時長時間的工作，會使絕緣外皮老化，絕緣等級 下降，設備處于不穩(wěn)定運行狀態(tài)。
[0010] 對于第（II)種方式，需研發(fā)專用的電路板，由于涉及到低壓弱電信號作用于高電 壓電路板并控制高壓元件，因此在電氣隔離、絕緣等問題上需要進行更多的考慮，電路板設 計過于復雜，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在這種方式下的維護、測量和調試都會涉及到高壓電 氣，因此在進行這些環(huán)節(jié)時具有很大困難以及安全隱患。
[0011] 對于第（III)種方式，由于光控晶閘管的特殊性，導致其成本過高，且無法直接測 量觸發(fā)光信號控制后，晶閘管是否正常導通。同時這一方案需要一個高精度的光源轉換器， 來保證激光信號被轉換為光控晶閘管所能接受的觸發(fā)信號，因此對于這一光學系統(tǒng)的整潔 度、精度、穩(wěn)定性有很高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明實施例提供一種基于激光供電的光通訊系統(tǒng)及方法，以在使用激光對觸發(fā) 板進行供電的同時通過激光傳遞光通訊信號，在合理的功率范圍內(nèi)完成對被控對象的觸發(fā) 與狀態(tài)反饋。
[0013] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了一種基于激光供電的光通訊系統(tǒng)，所述 的光通訊系統(tǒng)包括：激光供電發(fā)射器及觸發(fā)裝置，所述的激光供電發(fā)射器與觸發(fā)裝置通過 光纖連接，所述的觸發(fā)裝置連接被控對象；
[0014] 所述的激光供電發(fā)射器包括：激光供電電源、激光模塊及光通訊模塊，所述激光供 電電源及通訊電路分別與所述的激光模塊連接；所述的激光供電電源用于提供激光能量； 所述的光通訊模塊用于發(fā)出光通訊信號；所述的激光模塊接收所述的激光能量及光通訊信 號，將所述的激光能量轉換為光信號，然后將所述的光信號與光通訊信號進行耦合，轉化為 光能，并通過所述光纖發(fā)送給所述的觸發(fā)裝置；
[0015] 所述的觸發(fā)裝置包括：光電轉換器及觸發(fā)模塊，所述的光電轉換器連接所述觸發(fā) 模塊；所述的光電轉換器用于將所述光能轉換為電能，所述的觸發(fā)模塊用于從所述光能中 解耦出所述光通訊信號，并對解耦出的所述光通訊信號進行解碼。
[0016] 在一實施例中，所述的激光供電電源包括：由三個運算放大器組成的負反饋放大 電路。
[0017] 在一實施例中，所述的光通訊模塊包括：處理器、緩沖器、集成電路及三極管，所述 處理器將所述光通訊信號發(fā)送給所述緩沖器及所述集成電路，然后經(jīng)過所述三極管放大Q2 放大后傳輸給所述激光模塊。
[0018] 在一實施例中，所述的激光模塊包括：激光二極管及晶體管開關，所述激光二極管 的正極連接所述激光供電電源，所述激光二極管的負極連接所述晶體管開關的漏極，所述 晶體管開關的源極連接所述激光供電電源，所述晶體管開關的柵極連接所述光通訊模塊。
[0019] 在一實施例中，所述的光電轉換器包括：光電池及電源穩(wěn)壓電路。
[0020] 在一實施例中，經(jīng)過所述三極管放大Q2放大后的光通訊信號為負脈沖高頻信號。
[0021] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例還提供一種基于激光供電的光通訊方法，應用 于上述的光通訊系統(tǒng)，所述的基于激光供電的光通訊方法包括：
[0022] 所述的激光供電發(fā)射器產(chǎn)生激光能量及光通訊信號，將所述激光能量與光通訊信 號耦合為光能后發(fā)送給所述的觸發(fā)裝置；
[0023] 所述的觸發(fā)裝置接收所述光能，將所述光能中的激光能量轉換為電能，從所述光 能中解耦出光通訊信號，并對解耦出的所述光通訊信號進行解碼后輸出以控制所述被控對 象。
[0024] 在一實施例中，所述的激光供電發(fā)射器產(chǎn)生激光能量及光通訊信號，將所述激光 能量與光通訊信號耦合為光能后發(fā)送給所述的觸發(fā)裝置，包括：
[0025] 所述的激光模塊接收激光供電電源產(chǎn)生的激光能量及所述光通訊模塊產(chǎn)生的光 通訊信號；
[0026] 所述的激光模塊將所述激光能量與光通訊信號耦合為光能后發(fā)送給所述的觸發(fā) 裝置。
[0027] 在一實施例中，所述的觸發(fā)裝置接收所述光能，將所述光能中的激光能量轉換為 電能，從所述光能中解耦出光通訊信號，并對解耦出的所述光通訊信號進行解碼后輸出以 控制所述被控對象，包括：
[0028] 所述的光電轉換器將所述光能轉換為電能，為所述的光通訊系統(tǒng)供電；
[0029] 所述的觸發(fā)模塊從所述光能中解耦出所述光通訊信號，并對解耦出的所述光通訊 ?目號進行解碼；
[0030] 將解碼后的光通訊信號輸出以控制所述被控對象。
[0031] 在一實施例中，所述光通訊信號采用邏輯485編碼方式進行編碼。
[0032] 本發(fā)明實施例的有益效果在于，通過本發(fā)明，可以解決使用激光的方式對觸發(fā)板 進行供電，同時通過激光傳遞光通訊信號并且在合理的功率范圍內(nèi)完成對晶閘管的觸發(fā)與 狀態(tài)反饋。本發(fā)明實現(xiàn)了利用激光技術遠程供電同時傳遞光通訊信號的功能，通過遠程供 電的方式，解決了高壓系統(tǒng)與低壓控制之間的絕緣、等電位問題，能夠有效地降低研發(fā)、生 產(chǎn)成本，提高高壓電氣設備的使用壽命。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使