CN101232204B - 基于电光变换的高电压装备隔离电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于电光变换的高电压装备隔离电源，包括光源、聚光抛物面、空心环氧筒、聚光透镜和光电池板，光源发出的光经过聚光抛物面反射形成平行光，平行光穿过空心环氧筒射向聚光透镜，聚光透镜对平行光聚焦并射向光电池板。本发明高低压之间无电路联系，绝缘性能好，结构简单，成本低廉，安装方便，工作可靠，能提供较大的功率。

Description

基于电光变换的高电压装备隔离电源
技术领域
本发明涉及高电压装备，如电子式互感器、高电压测量装置、强电磁场测量装置、脉冲功率发生装置等，特别是涉及高电压装备中的供能技术。
背景技术
互感器主要用于交流电流和电压的测量，是电力系统用于计量和保护的重要设备。由于传统的电磁式互感器存在磁饱和、高低压绝缘困难、体积大、暂态特性不好等缺点，正在被电子式互感器(光电互感器、光纤互感器)所取代，现在国内外很多大学、公司、研究机构都投入了大量的人力、物力和财力开展研究，已实际应用或试用的电子式互感器为数不少。但电子式互感器的高压侧电路系统的供能问题是一个尚未有效解决或解决得不好的问题，它制约了电子式互感器的应用和产业化。
目前电子式互感器高压侧一般采用小CT供能、激光供能。小CT供能的原理是基于电磁感应原理，一次侧为电流母线，二次侧为感应线圈，母线电流产生的交变磁场在二次线圈感应电势，将感应电压进行整流、滤波和稳压等处理获得电能。这种供能方式的主要问题是：(1)当母线电流很小时不能感应足够的电压，无法给电子电路提供足够的能量；(2)当母线电流很大，特别是在极端情况，如短路时，电子电路由于受冲击容易损坏。激光供能的原理是：在低压侧由激光器发出足够能量的光并由光纤将此光传输到高压侧，高压侧的光电池在光的照射下发生光伏效应，产生电压，通过稳压等措施给电子电路供电。激光供能的主要问题是成本高(每套约1.5万元)，而且激光器在长期大功率运行情况下寿命有限。
此外，很多高电压装备高压侧电子电路的供能是一个非常困难的问题。
发明内容
本发明的目的是提供基于电光变换的高电压装备隔离电源，具有高低压之间无电路联系，绝缘性能好，成本低廉，安装方便，工作可靠，能提供较大功率的特点。
本发明包括光源1、聚光抛物面2、空心环氧筒3、聚光透镜4和光电池板5，光源1发出的光经过聚光抛物面2反射形成平行光束，平行光束穿过空心环氧筒3射向聚光透镜4，聚光透镜4对平行光束聚焦并射向光电池板5。
本发明的技术效果：(1)采用部件易获取，且价格低廉，可大大节约成本。(2)光源光功率可根据需要灵活选择，能够提供较大的功率。(3)结构简单，安装方便。(4)高低压之间无电路联系，绝缘性能好。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
具体实施方式
本发明主要由光源1、聚光抛物面2、空心环氧筒3、聚光透镜4和光电池板5组成，基本结构如图1所示。光源1、聚光抛物面2构成低压侧6，聚光透镜4和光电池板5构成高压侧7，空心环氧筒3将所述低压侧6和高压侧7连接起来。
光源1采用白光LED或其他可见光光源(光谱范围宽，从紫外到红外)。白光LED寿命较长。为了提高可靠性，可由两个及两个以上的多个发光元件构成阵列，当一个损坏，其他光源可继续工作。光源1放置在聚光抛物面2的焦点处，光经抛物面反射后变成平行光束，射向高压侧7。
环氧筒3具有很高的机械强度和电气结缘强度，它把高压侧和低压侧连接起来。环氧筒中间是空心的，作为传光的光通路。环氧筒的外层为硅橡胶伞群。
聚光透镜4将由低压侧6传来的光聚焦，使光能集中在光电池板5上，在光的照射下发生光伏效应，产生电压。
光电池板5采用宽光谱范围高效单晶硅。采用多晶硅或其他光电池亦可，主要考虑光电转换效率高，光电池的光谱范围与光源的光谱范围一致。
工作原理如下：220V交流或直流使低压侧6的光源1供电发光，经聚光抛物面2聚光成平行光束，通过空心环氧筒3传至高压侧7，聚光透镜4把光束聚焦到光电池板5，光电池在光的照射下产生光伏效应形成电压，再通过稳压电路稳压给电子电路供能。
本发明采用部件易获取，且价格低廉，大大节约成本。光源光功率可根据需要灵活选择，能够提供较大的功率。本发明还可多光源并联运行，部分光源损坏不影响正常工作，增强了供能可靠性。

Claims (2)

1.基于电光变换的高电压装备隔离电源，其特征在于，包括光源(1)、聚光抛物面(2)、空心环氧筒(3)、聚光透镜(4)和光电池板(5)，光源(1)发出的光经过聚光抛物面(2)反射形成平行光束，平行光束穿过空心环氧筒(3)射向聚光透镜(4)，聚光透镜(4)对平行光束聚焦并射向光电池板(5)，光电池板(5)输出电压。
2.根据权利要求1所述的基于电光变换的高电压装备隔离电源，其特征在于，所述光源(1)由多个发光元件构成。
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