一种基于激光供电的光通讯系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于激光供电的光通讯系统及方法，光通讯系统包括：激光供电发射器及触发装置，激光供电发射器与触发装置通过光纤连接，触发装置连接被控对象；激光供电发射器包括：激光供电电源、激光模块及光通讯模块，激光供电电源及通讯电路分别与激光模块连接；激光供电电源提供激光能量；光通讯模块用于发出光通讯信号；激光模块接收激光能量及光通讯信号，将激光能量转换为光信号，然后将光信号与光通讯信号进行耦合，转化为光能，并通过光纤发送给触发装置；触发装置包括：光电转换器及触发模块，光电转换器连接触发模块；光电转换器用于将光能转换为电能，触发模块用于从光能中解耦出光通讯信号，并对解耦出的光通讯信号进行解码。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光供电的光通讯系统及方法
本专利技术是关于光通讯技术，特别是关于一种基于激光供电的光通讯系统及方法。
技术介绍
光纤通信技术是指利用光波作载波，以光纤作为传播媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。激光供电系统是一种通过光纤将电能传递到另一个位置的集成电源系统。由于光纤的主要成分石英具有高保密性、传输距离长、绝缘性好，耐高温，抗干扰能力强，阻燃等优点，被越来越广泛的应用于恶劣环境的供电系统中。晶闸管通讯触发技术是将控制信号转变为延迟角α(或β)信号，向晶闸管的门极提供触发电流，使晶闸管导通，是典型的低压控制高压电气的应用。因此，在晶闸管电路中，控制通讯触发电路与主电路具有同等重要性，一个高效可靠的触发通讯电路可以保证晶闸管的可靠运行同时发挥晶闸管装置的运行潜力。早期的控制方式是通过电磁感应方式控制触发信号，其绝缘性能差，电压等级低，无法适应更高电压的被控对象，已经逐步被现场应用所淘汰；现代技术多数采用从高压用电设备上直接取电，通过分压方式获取低压能量，通过光纤的接收通讯信号，运算处理后控制高压用电设备。这一触发技术存在如下若干问题：(1)绝缘等级低，抗干扰性能差；(2)高压侧直接取电，防护措施多，呈几何倍数增加系统故障点，增大维护成本，设计成本增加。为了解决上述技术问题，现有技术中可以采用如下三种方式：(I)采用电磁触发方式：将含有脉冲信号的电缆接入一次侧的电磁盒中，通过控制脉冲电缆中的脉冲信号使脉冲盒产生感应电流控制被控对象。(II)采用光电混合通讯触发系统：用光纤通讯的方式使低压触发信号控制处于高电压下的电控晶闸管，同时在晶闸管两端使用阻容吸收方式来获取低压触发信号所需的电源能量，晶闸管触发后光纤通讯还可以将触发的结果反馈给控制器。(III)采用光控晶闸管直接通讯触发：这种方式将通讯触发光信号直接触发光控晶闸管触发。这种方式需要专用光控晶闸管，并且需要高精度光源分配器。对于第(I)种方式，由于在高压侧与低压侧仅仅依靠脉冲电缆的绝缘外皮隔离，因此仅适用于绝缘等级要求不高的设备，同时长时间的工作，会使绝缘外皮老化，绝缘等级下降，设备处于不稳定运行状态。对于第(II)种方式，需研发专用的电路板，由于涉及到低压弱电信号作用于高电压电路板并控制高压元件，因此在电气隔离、绝缘等问题上需要进行更多的考虑，电路板设计过于复杂，降低了系统的稳定性。在这种方式下的维护、测量和调试都会涉及到高压电气，因此在进行这些环节时具有很大困难以及安全隐患。对于第(III)种方式，由于光控晶闸管的特殊性，导致其成本过高，且无法直接测量触发光信号控制后，晶闸管是否正常导通。同时这一方案需要一个高精度的光源转换器，来保证激光信号被转换为光控晶闸管所能接受的触发信号，因此对于这一光学系统的整洁度、精度、稳定性有很高的要求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于激光供电的光通讯系统及方法，以在使用激光对触发板进行供电的同时通过激光传递光通讯信号，在合理的功率范围内完成对被控对象的触发与状态反馈。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于激光供电的光通讯系统，所述的光通讯系统包括：激光供电发射器及触发装置，所述的激光供电发射器与触发装置通过光纤连接，所述的触发装置连接被控对象；所述的激光供电发射器包括：激光供电电源、激光模块及光通讯模块，所述激光供电电源及通讯电路分别与所述的激光模块连接；所述的激光供电电源用于提供激光能量；所述的光通讯模块用于发出光通讯信号；所述的激光模块接收所述的激光能量及光通讯信号，将所述的激光能量转换为光信号，然后将所述的光信号与光通讯信号进行耦合，转化为光能，并通过所述光纤发送给所述的触发装置；所述的触发装置包括：光电转换器及触发模块，所述的光电转换器连接所述触发模块；所述的光电转换器用于将所述光能转换为电能，所述的触发模块用于从所述光能中解耦出所述光通讯信号，并对解耦出的所述光通讯信号进行解码。在一实施例中，所述的激光供电电源包括：由三个运算放大器组成的负反馈放大电路。在一实施例中，所述的光通讯模块包括：处理器、缓冲器、集成电路及三极管，所述处理器将所述光通讯信号发送给所述缓冲器及所述集成电路，然后经过所述三极管放大Q2放大后传输给所述激光模块。在一实施例中，所述的激光模块包括：激光二极管及晶体管开关，所述激光二极管的正极连接所述激光供电电源，所述激光二极管的负极连接所述晶体管开关的漏极，所述晶体管开关的源极连接所述激光供电电源，所述晶体管开关的栅极连接所述光通讯模块。在一实施例中，所述的光电转换器包括：光电池及电源稳压电路。在一实施例中，经过所述三极管放大Q2放大后的光通讯信号为负脉冲高频信号。为了实现上述目的，本专利技术实施例还提供一种基于激光供电的光通讯方法，应用于上述的光通讯系统，所述的基于激光供电的光通讯方法包括：所述的激光供电发射器产生激光能量及光通讯信号，将所述激光能量与光通讯信号耦合为光能后发送给所述的触发装置；所述的触发装置接收所述光能，将所述光能中的激光能量转换为电能，从所述光能中解耦出光通讯信号，并对解耦出的所述光通讯信号进行解码后输出以控制所述被控对象。在一实施例中，所述的激光供电发射器产生激光能量及光通讯信号，将所述激光能量与光通讯信号耦合为光能后发送给所述的触发装置，包括：所述的激光模块接收激光供电电源产生的激光能量及所述光通讯模块产生的光通讯信号；所述的激光模块将所述激光能量与光通讯信号耦合为光能后发送给所述的触发装置。在一实施例中，所述的触发装置接收所述光能，将所述光能中的激光能量转换为电能，从所述光能中解耦出光通讯信号，并对解耦出的所述光通讯信号进行解码后输出以控制所述被控对象，包括：所述的光电转换器将所述光能转换为电能，为所述的光通讯系统供电；所述的触发模块从所述光能中解耦出所述光通讯信号，并对解耦出的所述光通讯信号进行解码；将解码后的光通讯信号输出以控制所述被控对象。在一实施例中，所述光通讯信号采用逻辑485编码方式进行编码。本专利技术实施例的有益效果在于，通过本专利技术，可以解决使用激光的方式对触发板进行供电，同时通过激光传递光通讯信号并且在合理的功率范围内完成对晶闸管的触发与状态反馈。本专利技术实现了利用激光技术远程供电同时传递光通讯信号的功能，通过远程供电的方式，解决了高压系统与低压控制之间的绝缘、等电位问题，能够有效地降低研发、生产成本，提高高压电气设备的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的基于激光供电的光通讯系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例的激光供电电源101的结构示意图；图3为本专利技术实施例的光通讯模块102的结构示意图；图4为本专利技术实施例的光电转换器201的结构示意图；图5为本专利技术实施例的触发模块202的结构示意图；图6为本专利技术实施例的光通讯信号编码示意图；图7为本专利技术实施例的光通讯信号编码流程图；图8为本专利技术实施例的光通讯方法流程图；图9为图8中S801的方法流程图；图10为图8中S802的方法流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光供电的光通讯系统，其特征在于，所述的光通讯系统包括：激光供电发射器及触发装置，所述的激光供电发射器与触发装置通过光纤连接，所述的触发装置连接被控对象；所述的激光供电发射器包括：激光供电电源、激光模块及光通讯模块，所述激光供电电源及通讯电路分别与所述的激光模块连接；所述的激光供电电源用于提供激光能量；所述的光通讯模块用于发出光通讯信号；所述的激光模块接收所述的激光能量及光通讯信号，将所述的激光能量转换为光信号，然后将所述的光信号与光通讯信号进行耦合，转化为光能，并通过所述光纤发送给所述的触发装置；所述的触发装置包括：光电转换器及触发模块，所述的光电转换器连接所述触发模块；所述的光电转换器用于将所述光能转换为电能，所述的触发模块用于从所述光能中解耦出所述光通讯信号，并对解耦出的所述光通讯信号进行解码。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光供电的光通讯系统，其特征在于，所述的光通讯系统包括：激光供电发射器及触发装置，所述的激光供电发射器与触发装置通过光纤连接，所述的触发装置连接被控对象；所述的激光供电发射器包括：激光供电电源、激光模块及光通讯模块，所述激光供电电源及通讯电路分别与所述的激光模块连接；所述的激光供电电源用于提供激光能量；所述的光通讯模块用于发出光通讯信号；所述的激光模块接收所述的激光能量及光通讯信号，将所述的激光能量转换为光信号，然后将所述的光信号与光通讯信号进行耦合，转化为光能，并通过所述光纤发送给所述的触发装置；所述的触发装置包括：光电转换器及触发模块，所述的光电转换器连接所述触发模块；所述的光电转换器用于将所述光能转换为电能，所述的触发模块用于从所述光能中解耦出所述光通讯信号，并对解耦出的所述光通讯信号进行解码。2.根据权利要求1所述的光通讯系统，其特征在于，所述的激光供电电源包括：由三个运算放大器组成的负反馈放大电路。3.根据权利要求1所述的光通讯系统，其特征在于，所述的光通讯模块包括：处理器、缓冲器、集成电路及三极管，所述处理器将所述光通讯信号发送给所述缓冲器及所述集成电路，然后经过所述三极管放大Q2放大后传输给所述激光模块。4.根据权利要求1所述的光通讯系统，其特征在于，所述的激光模块包括：激光二极管及晶体管开关，所述激光二极管的正极连接所述激光供电电源，所述激光二极管的负极连接所述晶体管开关的漏极，所述晶体管开关的源极连接所述激光供电电源，所述晶体管开关的栅极连接所述光通讯模块。5.根据权利要求1所述的光通讯系统，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫周炜，刘东，年明，王群，过志伟，岳淳，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，北京京诚瑞达电气工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11