CN110380332A - 一种功率可监测激光供能装置及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光发电技术领域，具体指一种功率可监测激光供能装置，同时公开了一种功率可监测激光供能装置的监测方法；包括激光模块、准直耦合器、传导光纤和光伏模块，所述传导光纤的输出端上设有激光分束器，激光分束器的输出端A与光伏模块相对设置；还包括功率探测模块和能量管理模块，功率探测模块与激光分束器的输出端B相对设置，能量管理模块分别连接功率探测模块和光伏模块；本发明结构合理，通过分束器将激光的1％输出功率提供给功率探测模块，再根据算法获得激光的损耗从而计算出光伏模块的实时功率，同时将功率探测模块采集的信号发送给能量管理模块进行参考对比，能量管理模块对激光供能装置进行实时功率调节，从而提高系统稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及激光发电技术领域，具体指一种功率可监测激光供能装置，同时公开了一种功率可监测激光供能装置的监测方法。
背景技术
激光供能技术可以描述为激光器发出激光，激光能量经过光学系统后，进行光纤传输，由光电池模块接收激光能量并转化为电能，通过储能充电器输入蓄电池进行存储，由电能管理模块供给负载。其优点在于通过光纤传输激光的方式进行隔离取能，能够实现低电压对高电压设备的监测装置的供电，并保证良好的绝缘性，安全性稳定性高。
激光在传能光纤中的传输功率大小直接影响光伏电池的转换能量的大小，为了实现较高电压的电能输出，激光光伏模块通常采用多块光伏芯片串联形式，激光光斑的分布一般呈中心能量大、周围能量小的分布。一般激光供能需要一定的距离，激光在光纤传输中存在一定损耗，无法准确判断通过传能光纤后激光功率大小。而同时在激光传能装置出现故障后，无法判断是激光器还是光伏电池故障。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种功率可监测激光供能装置及其监测方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种功率可监测激光供能装置,包括激光模块、准直耦合器、传导光纤和光伏模块，其特征在于：所述激光模块的输出端与准直耦合器的输入端连接，准直耦合器的输出端与传导光纤的输入端连接；所述传导光纤的输出端上设有激光分束器，激光分束器的输出端A与光伏模块相对设置；还包括功率探测模块和对外输出电能能量管理模块，功率探测模块与激光分束器的输出端B相对设置，能量管理模块分别连接功率探测模块和光伏模块；所述功率探测模块接收激光分束器的输出端B发出的激光，测得输出端B发出的激光的功率值，所述能量管理模块根据输出端B发出的激光的功率值调节激光模块的输出功率。
根据以上方案，所述激光分束器的输出端A和输出端B的分束比为99：1。
根据以上方案，所述激光模块为基于半导体材料的电泵浦激光器。
根据以上方案，所述光伏模块为若干串联的高电压光伏芯片，激光分束器的输出端A发出的激光由若干高电压光伏芯片吸收。
根据以上方案，所述功率探测模块为功率光电探测器。
本发明还提供了一种功率可监测激光供能装置的监测方法，激光模块输出的激光通过准直耦合器后进入传导光纤，传导光纤输出的激光通过激光分束器的输出端A和输出端B射出，功率探测模块中测得输出端B激光的功率值P1，光伏模块接收输出端A的激光，由能量管理模块对外输出电能，能量管理模块根据输出端B激光的功率值P1计算激光在传导光纤及准直耦合器中的损耗率和光伏模块的实际光电转化率。
根据以上方案，激光在传导光纤及准直耦合器中的损耗率X的计算公式为：
X＝1-(P1+P2)/P0；
P2＝N×P1；
其中，P0为激光模块的输出功率，P1为输出端B激光的功率值，P2为输出端A激光的功率值，输出端A和输出端B的分束比为N：1。
根据以上方案，光伏模块的实际光电转化率Y的计算公式为：
Y＝(UI)/P2；
其中，U为能量管理模块的输出电压，I为能量管理模块的输出电流。
根据以上方案，所述激光分束器的输出端A和输出端B的分束比为99：1。
根据以上方案，所述功率探测模块为功率光电探测器。
一种功率可监测激光供能装置的监测方法，
本发明有益效果为：本发明结构合理，通过分束器将激光的部分输出功率提供给功率探测模块，再根据算法获得激光的损耗从而计算出光伏模块的实时功率，同时将功率探测模块采集的信号发送给能量管理模块进行参考对比，能量管理模块对激光供能装置进行实时功率调节，从而提高系统稳定性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中：
101、激光模块；102、准直耦合器；103、传导光纤；104、激光分束器；105、光伏模块；106、功率探测模块；107、能量管理模块。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示，本发明所述的一种功率可监测激光供能装置,包括激光模块101、准直耦合器102、传导光纤103和光伏模块105，所述激光模块101的输出端与准直耦合器102的输入端连接，准直耦合器102的输出端与传导光纤103的输入端连接；所述传导光纤103的输出端上设有激光分束器104，激光分束器104的输出端A与光伏模块105相对设置；还包括功率探测模块106和能量管理模块107，功率探测模块106与激光分束器104的输出端B相对设置，能量管理模块107分别连接功率探测模块106和光伏模块105；所述激光分束器104将激光分成两部分，其中输出端A将大部分激光输出给光伏模块105用于做功，输出端B将少量激光输出给功率探测模块106以计算激光在传导过程中的损耗，能量管理模块107判断出激光的实时功率实现监测的目的；所述激光分束器104起到了隔离功能，能量管理模块107可对激光供能装置进行实时功率调节。
所述激光分束器104的输出端A和输出端B的分束比为99：1。
所述激光模块101为基于半导体材料的电泵浦激光器，准直耦合器102为具有聚光耦合功能的平凸透镜组，传导光纤为双包层无源光纤，传导光纤的纤芯为锗离子掺杂石英材料制备而成，准直耦合器102的输出端与传导光纤的纤芯包层尺寸适配。
所述光伏模块105为若干串联的高电压光伏芯片，激光分束器104的输出端A105发出的激光由若干高电压光伏芯片吸收。
一种功率可监测激光供能装置的监测方法，具体为：
激光模块101输出的激光通过准直耦合器102后进入传导光纤103，传导光纤103输出的激光通过激光分束器104的输出端A和输出端B射出，功率探测模块106中测得输出端B激光的功率值P1，光伏模块105接收输出端A的激光，由能量管理模块107对外输出电能，能量管理模块107根据输出端B激光的功率值P1计算激光在传导光纤103及准直耦合器102中的损耗率和光伏模块105的实际光电转化率。
激光在传导光纤103及准直耦合器102中的损耗率X的计算公式为：
X＝1-(P1+P2)/P0；
P2＝N×P1；
其中，P0为激光模块101的输出功率，P1为输出端B激光的功率值，P2为输出端A激光的功率值，输出端A和输出端B的分束比为N：1。
光伏模块105的实际光电转化率Y的计算公式为：
Y＝(UI)/P2；
其中，U为能量管理模块107的输出电压，I为能量管理模块107的输出电流。
本实施例中，激光模块101的波长F＝808nm，P0＝10w，激光分束器(104)的输出端A和输出端B的分束比为99：1，激光通过准直耦合器102后进入传导光纤103，传导光纤103的纤芯/包层直径为200/220μm，NA值为0.22，传导光纤103的长度为5米；激光光伏模块105的开路电压为6V，激光供能装置工作后由能量管理模块107输出5V,0.3A电能；功率探测模块106中测得光功率值P1＝78mw，通过激光分束器104的99：1功率比值可计算出照射光伏模块105的实际功率P2＝99×P1＝7.72w；故：
激光在光伏模块105实际光电转化率＝(5V×0.3A)/P2＝19％
激光在传导光纤103及耦合器中损耗＝1-(P1+P2)/P0＝22％
因此，功率可监测激光供能装置在工作中可直接读取光伏模块105实际光电转化率和激光损耗的具体数值。
本发明实施例提供的上述技术方案及附图，用于对本发明的进一步说明而非限制，另外应当说明的是，本领域普通技术人员应当知晓，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
Claims (10)
1.一种功率可监测激光供能装置,包括激光模块(101)、准直耦合器(102)、传导光纤(103)和光伏模块(105)，其特征在于：所述激光模块(101)的输出端与准直耦合器(102)的输入端连接，准直耦合器(102)的输出端与传导光纤(103)的输入端连接；所述传导光纤(103)的输出端上设有激光分束器(104)，激光分束器(104)的输出端A与光伏模块(105)相对设置；还包括功率探测模块(106)和对外输出电能能量管理模块(107)，功率探测模块(106)与激光分束器(104)的输出端B相对设置，能量管理模块(107)分别连接功率探测模块(106)和光伏模块(105)；所述功率探测模块(106)接收激光分束器(104)的输出端B发出的激光，测得输出端B发出的激光的功率值，所述能量管理模块(107)根据输出端B发出的激光的功率值调节激光模块(101)的输出功率。
2.根据权利要求1所述的功率可监测激光供能装置，其特征在于：所述激光分束器(104)的输出端A和输出端B的分束比为99：1。
3.根据权利要求1所述的功率可监测激光供能装置，其特征在于：所述激光模块(101)为基于半导体材料的电泵浦激光器。
4.根据权利要求1所述的功率可监测激光供能装置，其特征在于：所述光伏模块(105)为若干串联的高电压光伏芯片，激光分束器(104)的输出端A(105)发出的激光由若干高电压光伏芯片吸收。
5.根据权利要求1所述的功率可监测激光供能装置，其特征在于：所述功率探测模块为功率光电探测器。
6.一种权利要求1所述功率可监测激光供能装置的监测方法，其特征在于：激光模块(101)输出的激光通过准直耦合器(102)后进入传导光纤(103)，传导光纤(103)输出的激光通过激光分束器(104)的输出端A和输出端B射出，功率探测模块(106)中测得输出端B激光的功率值P1，光伏模块(105)接收输出端A的激光，由能量管理模块(107)对外输出电能，能量管理模块(107)根据输出端B激光的功率值P1计算激光在传导光纤(103)及准直耦合器(102)中的损耗率和光伏模块(105)的实际光电转化率。
7.根据权利要求6所述的功率可监测激光供能装置的监测方法，其特征在于：激光在传导光纤(103)及准直耦合器(102)中的损耗率X的计算公式为：
X＝1-(P1+P2)/P0；
P2＝N×P1；
其中，P0为激光模块(101)的输出功率，P1为输出端B激光的功率值，P2为输出端A激光的功率值，输出端A和输出端B的分束比为N：1。
8.根据权利要求7所述的功率可监测激光供能装置的监测方法，其特征在于：光伏模块(105)的实际光电转化率Y的计算公式为：
Y＝(UI)/P2；
其中，U为能量管理模块(107)的输出电压，I为能量管理模块(107)的输出电流。
9.根据权利要求8所述的功率可监测激光供能装置的监测方法，其特征在于：所述激光分束器(104)的输出端A和输出端B的分束比为99：1。
10.根据权利要求6所述的功率可监测激光供能装置的监测方法，其特征在于：所述功率探测模块为功率光电探测器。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000165355A (ja) * | 1998-11-27 | 2000-06-16 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 波長多重光伝送システム |
| CN105978445A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-09-28 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种基于多结聚光光伏电池的光纤供能系统及其供能方法 |
| CN108387328A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-10 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | 一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置 |
| CN109286440A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-29 | 东南大学 | 一种基于双包层光纤的激光供能及共路信息回传系统 |
-
2019
- 2019-07-23 CN CN201910664272.4A patent/CN110380332A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000165355A (ja) * | 1998-11-27 | 2000-06-16 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 波長多重光伝送システム |
| CN105978445A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-09-28 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种基于多结聚光光伏电池的光纤供能系统及其供能方法 |
| CN108387328A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-10 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | 一种可充电变压器光纤测温节点能量采集装置 |
| CN109286440A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-01-29 | 东南大学 | 一种基于双包层光纤的激光供能及共路信息回传系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨翊: "新型激光供能系统的研究与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技II辑》 * |
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