一種基于激光供電的光通訊系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于光通訊技術(shù)，特別是關(guān)于一種基于激光供電的光通訊系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖通信技術(shù)是指利用光波作載波，以光纖作為傳播媒質(zhì)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(gè)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(qiáng)，阻 燃等優(yōu)點(diǎn)，被越來越廣泛的應(yīng)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(shù)是將控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檠舆t角α (或β )信號(hào)，向晶閘管的門 極提供觸發(fā)電流，使晶閘管導(dǎo)通，是典型的低壓控制高壓電氣的應(yīng)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(gè)高效可靠的觸發(fā)通訊電路可以保證 晶閘管的可靠運(yùn)行同時(shí)發(fā)揮晶閘管裝置的運(yùn)行潛力。早期的控制方式是通過電磁感應(yīng)方式 控制觸發(fā)信號(hào)，其絕緣性能差，電壓等級(jí)低，無法適應(yīng)更高電壓的被控對(duì)象，已經(jīng)逐步被現(xiàn) 場應(yīng)用所淘汰；現(xiàn)代技術(shù)多數(shù)采用從高壓用電設(shè)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(hào)，運(yùn)算處理后控制高壓用電設(shè)備。這一觸發(fā)技術(shù)存在如下若干 問題：
[0004] (1)絕緣等級(jí)低，抗干擾性能差；
[0005] (2)高壓側(cè)直接取電，防護(hù)措施多，呈幾何倍數(shù)增加系統(tǒng)故障點(diǎn)，增大維護(hù)成本，設(shè) 計(jì)成本增加。為了解決上述技術(shù)問題，現(xiàn)有技術(shù)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(hào)的電纜接入一次側(cè)的電磁盒中，通過控 制脈沖電纜中的脈沖信號(hào)使脈沖盒產(chǎn)生感應(yīng)電流控制被控對(duì)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(hào)控制處于 高電壓下的電控晶閘管，同時(shí)在晶閘管兩端使用阻容吸收方式來獲取低壓觸發(fā)信號(hào)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(jié)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(hào)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(duì)于第（I)種方式，由于在高壓側(cè)與低壓側(cè)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(jí)要求不高的設(shè)備，同時(shí)長時(shí)間的工作，會(huì)使絕緣外皮老化，絕緣等級(jí) 下降，設(shè)備處于不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
[0010] 對(duì)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(hào)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(jìn)行更多的考慮，電路板設(shè) 計(jì)過于復(fù)雜，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在這種方式下的維護(hù)、測量和調(diào)試都會(huì)涉及到高壓電 氣，因此在進(jìn)行這些環(huán)節(jié)時(shí)具有很大困難以及安全隱患。
[0011] 對(duì)于第（III)種方式，由于光控晶閘管的特殊性，導(dǎo)致其成本過高，且無法直接測 量觸發(fā)光信號(hào)控制后，晶閘管是否正常導(dǎo)通。同時(shí)這一方案需要一個(gè)高精度的光源轉(zhuǎn)換器， 來保證激光信號(hào)被轉(zhuǎn)換為光控晶閘管所能接受的觸發(fā)信號(hào)，因此對(duì)于這一光學(xué)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(shí)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(duì)觸發(fā) 板進(jìn)行供電的同時(shí)通過激光傳遞光通訊信號(hào)，在合理的功率范圍內(nèi)完成對(duì)被控對(duì)象的觸發(fā) 與狀態(tài)反饋。
[0013] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)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(duì)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(hào)；所述的激光模塊接收所述的激光能量及光通訊信 號(hào)，將所述的激光能量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后將所述的光信號(hào)與光通訊信號(hào)進(jìn)行耦合，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器及觸發(fā)模塊，所述的光電轉(zhuǎn)換器連接所述觸發(fā) 模塊；所述的光電轉(zhuǎn)換器用于將所述光能轉(zhuǎn)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(hào)，并對(duì)解耦出的所述光通訊信號(hào)進(jìn)行解碼。
[0016] 在一實(shí)施例中，所述的激光供電電源包括：由三個(gè)運(yùn)算放大器組成的負(fù)反饋放大 電路。
[0017] 在一實(shí)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(hào)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(shí)施例中，所述的激光模塊包括：激光二極管及晶體管開關(guān)，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(fù)極連接所述晶體管開關(guān)的漏極，所述 晶體管開關(guān)的源極連接所述激光供電電源，所述晶體管開關(guān)的柵極連接所述光通訊模塊。
[0019] 在一實(shí)施例中，所述的光電轉(zhuǎn)換器包括：光電池及電源穩(wěn)壓電路。
[0020] 在一實(shí)施例中，經(jīng)過所述三極管放大Q2放大后的光通訊信號(hào)為負(fù)脈沖高頻信號(hào)。
[0021] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于激光供電的光通訊方法，應(yīng)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(hào)，將所述激光能量與光通訊信 號(hào)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(zhuǎn)換為電能，從所述光 能中解耦出光通訊信號(hào)，并對(duì)解耦出的所述光通訊信號(hào)進(jìn)行解碼后輸出以控制所述被控對(duì) 象。
[0024] 在一實(shí)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(hào)，將所述激光 能量與光通訊信號(hào)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(hào)；
[0026] 所述的激光模塊將所述激光能量與光通訊信號(hào)耦合為光能后發(fā)送給所述的觸發(fā) 裝置。
[0027] 在一實(shí)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(zhuǎn)換為 電能，從所述光能中解耦出光通訊信號(hào)，并對(duì)解耦出的所述光通訊信號(hào)進(jìn)行解碼后輸出以 控制所述被控對(duì)象，包括：
[0028] 所述的光電轉(zhuǎn)換器將所述光能轉(zhuǎn)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(hào)，并對(duì)解耦出的所述光通訊 ?目號(hào)進(jìn)行解碼；
[0030] 將解碼后的光通訊信號(hào)輸出以控制所述被控對(duì)象。
[0031] 在一實(shí)施例中，所述光通訊信號(hào)采用邏輯485編碼方式進(jìn)行編碼。
[0032] 本發(fā)明實(shí)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(duì)觸發(fā)板 進(jìn)行供電，同時(shí)通過激光傳遞光通訊信號(hào)并且在合理的功率范圍內(nèi)完成對(duì)晶閘管的觸發(fā)與 狀態(tài)反饋。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了利用激光技術(shù)遠(yuǎn)程供電同時(shí)傳遞光通訊信號(hào)的功能，通過遠(yuǎn)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(shè)備的使用壽命。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使