CN101399465B - 一种激光供能装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光供能装置。该装置包括激光模块和分光模块，激光模块通过光纤接至分光模块的输入端。激光模块输出激光至分光模块后，由分光模块将激光分成三束，分别传至A相设备、B相设备和C相设备。该装置能同时满足三相负载的供电需求，成本低，可靠性好，易于维护。

Description

一种激光供能装置

技术领域

本发明涉及高电压电源领域，特别是涉及一种激光电源。

背景技术

近年来，大功率激光技术快速发展，在印刷、医疗、照明、雕刻等领域已有大规模的应用。激光作为能源的应用也在兴起，数字化有源的电子式互感器是高压互感器设备发展的一个方向。大功率(1W～3W)的光纤激光为电子式互感器的传感装置提供能源，是有源的电子式互感器常用的供能方法之一。激光供能是将能量通过光纤传送，由于光纤材料的主要成分是绝缘材料二氧化硅(SiO₂)，有极好的绝缘性能，所以激光供能在耐压要求很高的高压设备中得到广泛应用。

光纤取代金属线供能，并通过光电转换技术把光能转换成最终的电能，使高压设备的供电变得很安全。在高压电子式互感器中，常用一个激光模块通过一条光纤对一个高压互感器的传感装置供电。由于电力是三相的，所以需要三组设备，如图1所示：激光光源A、激光光源B、激光光源C分别通过光纤接至A相设备、B相设备、C相设备。这种以一对一的激光供能方式有一些缺陷：一是成本很高；二是可靠性差，一旦出了故障整套设备无法工作，严重影响生产安全；三是不利于运行维护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光供能装置，该装置能同时满足三相负载的供电需求，成本低，可靠性好，易于维护。

本发明所采用的技术方案是：激光供能装置包括激光模块和分光模块，激光模块通过光纤接至分光模块的输入端。激光模块输出激光至分光模块后，由分光模块将激光分成三束，分别传至A相设备、B相设备和C相设备。

本发明相对于现有技术的优点：

(1)节约成本。激光发生器的价格与其功率大小无直接关系，如1w与3w的激光器价格相差很小，且激光光源模块在整套设备中占的成本比例很高，故本发明用二个高倍功率激光发生器替代三个低倍功率激光发生器，以到达节约成本的目的；

(2)提高可靠性。在负载端，分别来自两个光源的激光通过合光器合在一起，进入光电转换器，在两个光源中都有控制器，实时监测两个光源的工作状态，在一个激光模块出现输出激光功率变化时，自动控制其回到预置值；一个激光模块出现故障时，另一个激光模块仍在工作并可以满足供能要求，若这个模块处于备用状态则立刻进入工作状态。这种结构使得负载得到不间断供电，保障稳定供电。

(3)方便维护。两个激光模块分别单独安装在机柜中，在一个激光模块需要维护时可以单独拆装，另一个激光模块继续供能，不会干扰整个系统运行。

附图说明

图1是现行高压电子式互感器的激光供能结构框图。

图2是本发明的一种实施例结构图。

图3是本发明的另一种更优实施例结构框图。

图4是图3所述实施例的具体器件连接图。

图5是图3所述实施例的激光模块的内部结构框图。

图6是本发明使用的合光器结构图。

具体实施方式

激光光源的价格与激光发出的功率无明显的关系，也就是说一倍功率的光源与三倍功率的光源价格相差不大，且每个光源在整套设备中占的成本比例很高，如果能够在光源上降低成本，将直接大大降低成套设备成本。

在光纤通信领域，使用耦合器实现光信号的一路变多路，建立光纤网络。本发明受此启发利用分光器和合光器，把大功率能量激光先分再合后，达到节约降低成本、相互保护、提高可靠性与稳定性的目的。

下面通过实施例来说明本发明，但不表示本发明受具体实施例的限制。

如图2所示，激光供能装置包括激光模块和分光模块，激光模块通过光纤接至分光模块的输入端。激光模块输出激光至分光模块后，由分光模块将激光分成三束，分别传至A相设备、B相设备和C相设备。图3所示的是另一种更优实施例。为提高可靠性，本装置可包括合光模块，分光模块通过传输光纤接至合光模块的输入端。如图4所示，具体而言，激光模块包括通过信号线互联的第一激光器1和第二激光器2，分光模块包括第一光分支器3和第二光分支器4，合光模块包括包括第一合光器5、第二合光器6和第三合光器7。第一激光器1的输出通过第一光分支器3分成三路，第二激光器的输出通过第二光分支器4分成三路，每一路分支激光都能满足负载所需的激光功率。两个激光器的三路输出均分别接至第一合光器5、第二合光器6、第三合光器7。合光器是一种合光装置，把分别来自两个不同分光器分支的激光合在一起，与通信上耦合器不同的是本发明将两条传输光纤合在一个光纤连接器的接头中共同输出，没有合光损耗。如图6所示，光纤连接器包括第一连接头11、第二连接头12和第三连接头13。合光器的输入端包括连接单条光纤的第一连接头11与第二连接头12，两条激光分别通过第一连接头11与第二连接头12输入后，在第三连接头13上两根光纤合在一起，最后通过第三连接头13输出。由于激光接收模块的有效接收面积大，双纤纤芯输入的激光没有合光损耗。第一合光器5、第二合光器6、第三合光器7分别与A相设备、B相设备、C相设备上的光电转换器相连。

如图5所示，第一激光器1和第二激光器2均包括激光发生器8、激光驱动器9和激光控制器10。以第一激光器1为例，激光发生器8的光输出端接至第一光分支器3，激光发生器8与激光驱动器9电连接，激光控制器10通过激光功率监测端子和激光发生器8相连，激光控制器10通过驱动电流控制端子和激光驱动器9相连。激光控制器10还接至第二激光器2。激光驱动器9用于产生驱动电流，驱动激光发生器8工作。激光发生器8用于产生大功率的激光。激光控制器10检测激光的输出功率并控制其大小，同时监测另一个激光器的工作状态。

激光发生器8作为能量光源，其实际输出光功率的大小由负载(A相设备、B相设备和C相设备)所需功率的大小确定。两个激光发生器还产生和光功率成正比的电压信号，并将该信号传至激光控制器10上的功率监测端子。激光控制器10检测功率监测端子的电压，调整激光激励电流，通过驱动电流控制端子将该激励电流传至激光发生器8，从而控制激光模块的输出功率。第一激光器1和第二激光器2的工作方式可选，一个激光器工作另一个激光器备用或两个激光器同时工作。

Claims (3)

1.一种激光供能装置，包括激光模块和分光模块，激光模块通过光纤接至分光模块的输入端，其特征是：该激光供能装置还包括合光模块，分光模块通过传输光纤接至合光模块的输入端；所述激光模块包括通过信号线互联的第一激光器(1)和第二激光器(2)，所述分光模块包括第一光分支器(3)和第二光分支器(4)，所述合光模块包括包括第一合光器(5)、第二合光器(6)和第三合光器(7)；第一激光器(1)的输出通过第一光分支器(3)分成三路，第二激光器的输出通过第二光分支器(4)分成三路，两个激光器的三路输出均分别接至第一合光器(5)、第二合光器(6)、第三合光器(7)。

2.如权利要求1所述的激光供能装置，其特征是：所述第一激光器(1)和第二激光器(2)均包括激光发生器(8)、激光驱动器(9)和激光控制器(10)，激光发生器(8)的光输出端接至相应光分支器，激光发生器(8)与激光驱动器(9)电连接，激光控制器(10)通过激光功率监测端子和激光发生器(8)相连，激光控制器(10)通过驱动电流控制端子和激光驱动器(9)相连。

3.如权利要求1或2所述的激光供能装置，其特征是：第一合光器(5)、第二合光器(6)、第三合光器(7)均分别通过一个光纤连接器将两束输入激光进行耦合。

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