[發明專利]一種基于激光供電的光通訊系統及方法

在審

• 申請號: 201410840657.9
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104579501A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 宮周煒;劉東;年明;王群;過志偉;岳淳
• 申請（專利權）人: 中冶京誠工程技術有限公司;北京京誠瑞達電氣工程技術有限公司
• 主分類號: H04B10/80
• 分類號: H04B10/80
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

技術領域

本發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及方法。

背景技術

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。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，阻燃等優點，被越來越廣泛的應用于惡劣環境的供電系統中。

晶閘管通訊觸發技術是將控制信號轉變為延遲角α(或β)信號，向晶閘管的門極提供觸發電流，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，控制通訊觸發電路與主電路具有同等重要性，一個高效可靠的觸發通訊電路可以保證晶閘管的可靠運行同時發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，已經逐步被現場應用所淘汰；現代技術多數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。這一觸發技術存在如下若干問題：

(1)絕緣等級低，抗干擾性能差；

(2)高壓側直接取電，防護措施多，呈幾何倍數增加系統故障點，增大維護成本，設計成本增加。為了解決上述技術問題，現有技術中可以采用如下三種方式：

(I)采用電磁觸發方式：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生感應電流控制被控對象。

(II)采用光電混合通訊觸發系統：用光纖通訊的方式使低壓觸發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信號所需的電源能量，晶閘管觸發后光纖通訊還可以將觸發的結果反饋給控制器。

(III)采用光控晶閘管直接通訊觸發：這種方式將通訊觸發光信號直接觸發光控晶閘管觸發。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。

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，設備處于不穩定運行狀態。

對于第(II)種方式，需研發專用的電路板，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，降低了系統的穩定性。在這種方式下的維護、測量和調試都會涉及到高壓電氣，因此在進行這些環節時具有很大困難以及安全隱患。

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信號，因此對于這一光學系統的整潔度、精度、穩定性有很高的要求。

發明內容

本發明實施例提供一種基于激光供電的光通訊系統及方法，以在使用激光對觸發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完成對被控對象的觸發與狀態反饋。

為了實現上述目的，本發明實施例提供了一種基于激光供電的光通訊系統，所述的光通訊系統包括：激光供電發射器及觸發裝置，所述的激光供電發射器與觸發裝置通過光纖連接，所述的觸發裝置連接被控對象；

所述的激光供電發射器包括：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，并通過所述光纖發送給所述的觸發裝置；

所述的觸發裝置包括：光電轉換器及觸發模塊，所述的光電轉換器連接所述觸發模塊；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。

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。

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送給所述緩沖器及所述集成電路，然后經過所述三極管放大Q2放大后傳輸給所述激光模塊。