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新型激光供能系统的研究与实现

作　者: 杨翊
导　师: 刘文
学　校: 武汉邮电科学研究院
专　业: 物理电子学
关键词: 激光供能光电池转换效率光交叉模块
分类号: TM724.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 44次
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内容摘要

激光供能系统是应用于高电压、强电磁干扰等极端恶劣环境下的以安全可靠供电为最终目的的光电能量传输系统。由于光纤固有的绝缘好、重量轻等特点,激光供能系统在电力系统特别是光电式电流互感器中得到越来越广泛的应用。针对传统激光供能系统一对一方式下激光器失效造成的系统失效给电网运行带来的安全隐患,以及能量转换效率不高造成的高功耗高成本,设计和实现了一种新型激光供能系统。具体给出了高效PPC光电池的设计方案、带备用激光器的PPM模块冗余设计方案、光交叉模块的设计方案。经过测试证明,除PPC光电池有待进一步提高转换效率外,新型激光供能系统各模块设计合理,工作正常,整个系统完全满足光电式互感器高压侧数据采集电路的供电需求。从而达到以下目的：(1)带备用激光器的系统方案提高了供电的可靠性；(2)提高了PPC光电池的光电能量转换效率和PPM模块的电路效率；(3)降低了维护成本和维护时间；(4)有利于光电式电流互感器乃至数字化变电站的大面积推广和应用。本论文第一章首先提出了激光供能的必要性,对激光供能系统和高效PPC电池进行了综述；第二章分析了光电式电流互感器在数字化变电站中的应用,比较了光电式电流互感器高压侧供电方案,优选出激光供能方案并提出采用高效光电池和PPM模块冗余备份设计的新型激光供能系统的原理；第三章根据新型激光供能系统的原理设计了高效PPC光电池、PPM冗余备份和低功耗驱动电路、光交叉等各模块功能,并设计了新型激光供能演示系统作为本系统功能演示之用；第四章对新型激光供能系统各模块进行了关键指标和系统功能的测试；第五章对全文进行了总结。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章引言  8-15
  1.1 激光供能系统简介  8-9
  1.2 国内外激光供能系统发展现状及趋势  9-13
  1.3 本课题研究目的及意义  13
  1.4 本课题的主要内容及创新点  13-15
第2章新型激光供能系统的原理与设计  15-23
  2.1 光电式电流互感器在数字化变电站中的应用  15-18
  2.2 光电式电流互感器高压侧供电方案的比较  18-19
  2.3 新型激光供能系统的原理与作用  19-21
  2.4 新型激光供能系统的功能需求与设计  21-23
第3章新型激光供能系统的实现  23-41
  3.1 总体实现方案  23-24
  3.2 PPC高效光电池的实现  24-32
    3.2.1 GaAs光电池的工作原理与特性  24-26
    3.2.2 PPC光电池的波长选择  26-27
    3.2.3 PPC光电池的物理结构  27-28
    3.2.4 PPC光电池的表面结构与电路  28-30
    3.2.5 PPC光电池的主要性能指标  30
    3.2.6 提高PPC光电池的转换效率的措施  30-32
  3.3 PPM模块冗余备份的实现  32-35
  3.4 光交叉模块交叉供能的实现  35-37
  3.5 PPM模块低功耗电路的实现  37
  3.6 通信控制模块的实现  37-39
  3.7 新型激光供能演示系统的实现  39-41
第4章新型激光供能系统的测试  41-51
  4.1 PPC光电池的测试  41-46
  4.2 光交叉模块的测试  46-47
  4.3 PPM模块低功耗的测试  47-49
  4.4 新型激光供能演示系统的测试  49-51
第5章结论  51-54
参考文献  54-56
致谢  56-58
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文  58-59
附录2 主要英文缩写语对照表  59

新型激光供能系统的研究与实现

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