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激光电源范文1
关键词：放电开关IGCT，预燃电路，保护电路
1.1 激光电源设计要求和技术指标
电源输出能量必须使工作物质的反转粒子数大于阈值，超过越多，输出光能越大。电源的功率和设计方案应随估算出的泵浦能量而定，这主要取决于工作物质的电光转换效率。为使激光输出稳定，要求电源的输出能量必须稳定。总体而言有如下几点：1.为使放电器件有高的动力指标和运行指标，电源的输出电压或电流特性必须与负特性匹配。2.为使激光器输出能量均可调，一些电源主要参数既能手动控制，也能自动控制。3.要求电源的泵浦电压，电流稳定。4.激光电源发展向小型化，重量轻，效率高的方向发展。5.使用要安全可靠，要有过压，过流等现象的保护电路。
1.2 传统固体激光电源的组成
传统固体激光电源由专用供电电源（充电和放电电路）、预燃电路、触发电路及定时（同步）电路组成。如下图
1.3 激光电源的工作原理
单向AC220v.50/60Hz输出整流，经软启动后在滤波电容上形成一个直流电源。氙灯点燃后，给出信号到控制板，若主电路没有欠压、过流，激光器冷却液断水等故障，控制板允许主电路工作，产生40kHz左右的震荡信号到驱动板，在驱动信号的驱动下，功率开关元件VMOS将直流电压变换成40kHz的交变电压，经过高频高压器进行开压，高频整流桥整流后，送到充电储能网络，当储能电容充到额定电压时，控制板板给出停振信号，逆变电路停止工作。在系统信号驱动下，储能电容给氙灯放电。在主电路工作过程中，调Q电源给出一个2000~5000v的晶体高压。氙灯放电时，相对放电信号延时50~400us，退压触发信号也送到调Q电源板上。另外，电源还具有内外时统转换功能，电源可由外时统控制放电，并具有时统输出端。
二.放电电路的特点及设计方法
2.1放电开关的选择
放电电路在激光器电源中起很重要的作用，在放电电路中，把储存在储能器中的电能直接转换成光能，因此放电电路决定了激光器的效率。论文参考，放电开关IGCT。当工作物质萤光寿命一定时，要求的泵浦光脉冲就一定。目前占主导地位的功率半导体器件主要有晶闸管、GTO和IGBT等，随着技术水平的不断提高，这些传统器件无论在功率容量还是在应用复杂程度等方面都有了长足的进步，但在实用方面还存在一些缺陷。传统GTO关断不均匀，需要笨重而昂贵的吸收电路。另外，因其门极驱动电路复杂，所需控制功率大，这就使得设计复杂，制造成本高，电路损耗大。IGBT虽无需要吸收电路，但它的通态损耗大，而且可靠性不高。另外，单个IGBT的阻断电压较近，即使是新型的高压应用场合须串联，增加了系统的复杂性和损耗。
IGCT是一种新型的电力电子器件，它将GTO芯片与及并联二极管和门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接，结合了晶体管和晶闸管两种器件的优点，即晶体管的稳定的关断能力和晶闸管的低通态损耗。IGCT具有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低的特点。此外，IGCT还像GTO一样，具有制造成本低和成品率高的特点，有极好的应用前景。IGCT的一个突出的优点是存储时间短，因而在串联应用时，各个IGCT关断时间的偏差极小，其分担的电压会较为均衡，所以适合大功率应用，正好适合本实验。
2.2 预燃电路
放电电路的电光转换效率对激光输出的高低非常重要。为了提高电光转换效率，减少电磁辐射的干扰，提高灯的帮助，在放电电路中采用了预燃型放电电路。如图：
这种电路与一般放电电路不同之处在于，有一附加的直流高压电源，这种高压电源可采用任何一种整流方式，关键是能够给出一定的电压和电流。当然，采用LC恒流变换器是理想的预燃电路，由于电路中有高压直流电源，灯始终处于稳定的辉光状态，而流过灯的预燃电流将由预燃电路中的限流元件来限定。为了保证储能器的能量以一定频率向灯供给，在灯与储能器之间接有放电开关。
三.保护电路极其设计方法
3.1 电源保护电路的考虑：欠压、过压保护
欠压、过压保护在激光电源中很重要。如果欠压，为了输出额定功率，则必须具有过大的输入电流。如果过压，则电源有过高的输入电压峰值，增大了对于逆变桥中IGBT功率开关的反向耐压，易造成过压击穿。故为保证系统工作稳定必须具有欠压、过压保护电路，电路如图3所示。利用电阻R,R1,R2取样，在LM339,2D1-4门通过调节电位器Rw，将电网输入电压限制在AC380土10%的允许变化内。
图3 过压保护电路 图4 过流保护电路
3.2过流保护
设置过流保护电路主要解决两个问题：其仪：保护电源在各种强干扰环境工作时，充电电路中不因逆变失败使功率开光（IGBT）超过额定电流值而损坏。其二，保证脉冲电源按脉冲方式进行从放电，一旦出现氙灯连弧故障时主回路过流加以切断，实现保护，如图4过流保护电路所示。论文参考，放电开关IGCT。论文参考，放电开关IGCT。图中R为过流取样电阻，调节电位器RW设置过流值，一般取电流的1.5-2.0倍，当发生过流故障时，LM339反转经光电耦合送到主控信号板，使逆变信号发生芯片SG3525关断。论文参考，放电开关IGCT。论文参考，放电开关IGCT。同时面板上故障显示灯亮、报警。论文参考，放电开关IGCT。
3.3其他保护
为了保证激光器安全工作和操作人的人身安全，在激光电源的设计中，无源水压控制，湿度控制和激光腔盖控制，利用与门关系，不论那方面出现故障保护，电路接受到故障信号均及时的关断逆变信号控制，进行报警。
参考文献
1.梁国忠，梁作亮著《激光电源电路》兵器工业出版社1989
2.电子工业部第11所《高频大功率激光器电源设计报告》1996
3.电子变压器专业委员会编《电子变压器手册》辽宁科学技术出版社1998
4.刘敬海编《激光器件与技术》北京理工大学出版社1995
5.（美）RF格拉夫W希茨著《电子电路百科全书》科学出版社1997
6.HighEnergyLaserWeaponSystemsApplicationsScienseBoardTaskForce,Junw2001:34
7.JRWall,AW&ST,Januaryl,2001:57
激光电源范文2
关键词：光纤继电保护 光电转换装置 双电源供电
0 引言
自从2003年以来，某电网的继电保护通道便进行了大面积的光纤化改造，并且使全省500kV的线路都能实现了双光纤通道，同时，220kV线路的继电保护通道都实现了百分之九十的光纤覆盖率。通过几年不断地完善和调整，通信和继电保护人员对整个系统中的薄弱环节采取了相应的完善措施，现如今，光纤保护通道已经能良好运行，从而为该电网的安全运行创造了条件。
1 光纤继电保护通道的运行现状
现如今，该电网的光纤继电保护通道采取的主要形式为光纤2Mb/s和64kb/s复用通道以及专用的纤芯通道，其中2Mb/s复用通道也是未来技术的发展方向。不管是2Mb/s，还是64kb/s的复用通道都使用了能进行双电源供电的继电通道切换装置。通过对不同光端机、光缆路由以及由不同通信电源设备构成的两个独立2Mb/s的电路传输加以利用，不管是光设备、光缆，还是电源设备故障，都能够确保继电保护通道迅速恢复正常，进而使通道可靠性得到提升。光纤继电保护的信号传输，必须通过光电转换装置将之转换成非成帧的2Mb/s或64kb/s电信号，然后通过继电保护通道切换装置的两条独立光通道来完成。然而，在光纤继电保护的复用通道里面，有一个重要环节非常薄弱，也就是在通信机房中安装的光电转换装置使用了单48V电源的供电形式。通常情况下，由于通信站的电源出现问题，造成该电源供电下的转换装置出现停电情况，与此同时，导致多线路的保护通道被中断。在近几年的运行过程中，已经出现了很多与之相似的通道中断事故。
2 对比光电转换装置的供电方式
现如今，该电力通信网的继电保护通道切换装置、主网通信PCM、主干SDH/2.5G等的电源都采用双48V电源模式，虽然调度程控的交换机设备的接入形式为单电源，但它也使双48V电源改造为双电源的供电形式得到了增加，从而使运行的可靠性得到了极大的提升。但通信机房附近的转换器仍旧采用单路供电方式，该站的第一套保护装置的转换设备电源分配模块由通信电源的空气开关提供。
随着变电站不断增加其保护通道，致使光电转换装置的设备也在不断增多。现如今，大多数变电站的光距和光差通道已经接近二十条，假如其中任何一套电源产生故障，都会导致十台光电转换装置一起断电，进而使得十条线路的继电保护全都变成单通道形式，从而给电网造成极大的安全隐患。由此可知，在继电保护的光电转换装置中使用双电源的供电形式已成为必然趋势。
目前采用的转换设备仅仅提供一路供电接口，我们需要探讨的便是怎样在此基础上使双电源的供电模式得以实现。
除开第一套电源之外，双重化的配置电源供电方式可由第二套电源同时供给该模块的48V电源。同第一路电源一起构成双电源的供电形式，能使一路电源因为故障而造成的转换装置无法正常运作的现象得以避免。在双重化配置电源中使用双直流的电源供电形式。其供电模式如右图所示：
通信机房的二套开关电源供电由二路220V/380V交流电源来完成，在整流开关电源之后变成48V，双重化配置的电源由二套开关电源提供一路48V电源。二路输入电源在双重配置电源的作用下经两个大功率的二极管隔离，以便让光电转换设备能够使用。这种方式能使供电可靠性得到极大的提升，并能将一个机柜里同类设备供电安全问题得到解决。
按照双重配置电源的要求，根据实际状况，使用双路直流配电箱。其工作原理如下：此设备的正极直流输入为二路48V，二路负极直流输入端串联了大功率二极管，电流为200A，耐压是100V，反向电压则为1200V。在二路直流输入正常的情况下，由电压比较高的一路或者二路为负载供电，如果一路供电产生问题，那么就由二路来进行正常的供电。
3 双电源供电形式的模拟实验
3.1 测试电路的组成 为保证接入的双电源供电是可靠和可行的，同时对双电源设备的实用性和技术指标进行验证，通信人员通过在机房进行模拟测试平台的搭建，它的目的就在于在隔离二极管被损坏之后，检测双直流配电箱是否会对电源设备以及所带负载形成不良影响。
两只20A的空气开关与两只大功率的隔离二极管共同构成测试电路，其负载则属于直流电阻。
3.2 对二路48V电源进行模拟并正常供电 在负载中接入直流配电箱，两路电源试验中所用的两只20A开关全都处在开路状态。第一路的输入电压介于53.9至52.8之间，并逐渐降低；第二路的电压则一直处在52.8V，这时其负载电流是3A，而负载电压则由53.2V开始随着第一路电压的降低而降低。起初第一路电流是3A，也就是说二极管能正常导通，第二路电流则为0A，也就是二极管的正反向都截止。在第一路与53V接近时，第二路便产生正向导通的电流，直到电压在52.8V正常导通为止。由此可知，在电压维持一致的情况下，二路电源的二极管都正向导通并且一起工作，当二路电压的压差超过0.2V时，具备较高电压的线路工作，而另一路则产生正向截止，这时二路电源的二极管都出现反向截止的情况，也就是二路电源产生隔离。
3.3 对第一路二极管的击穿进行模拟 第一路的输入电压为53.9V，而第二路的电压则为52.8V，这时的负载电压是53.2V，负载电流是3A。当第一路20A空开处在闭合模拟状态下时，第一路二极管被击穿，这时的负载电压是53.9V，而第二路52.8V电压的正反向都出现截止现象。由此可见，具有较高电压的二极管击穿，其负载电压也由53.2V上升至53.9V，此时正向导通电压下降0.7V，没有对负载以及第二路形成不良影响。
3.4 对第二路二极管的击穿进行模拟 第一路的输入电压是53.9V，而第二路电压的输入电压则为52.8V，这时的负载电压是53.2V，负载电流是3A。在第二路20A空开处在闭合模拟时，第二路的二极管被击穿，这时的负载电压还是53.2V，并且第一路的二极管是处在正向导通状态的，对其进行反向截止，则第二路形成反向电流。由此可知，具有较低电压的二极管击穿，其负载电压依旧是具备较高电压的第一路。因为第一路电压比第二路电压大，所以只会对第二路进行反向充电，而不会对负载形成不良影响。
3.5 模拟的两路二极管全被击穿 第一路的输入电压是53.9V，而第二路电压的输入电压则为52.8V，这时的负载电压是53.2V，负载电流是3A。在第一路和第二路的20A空开都处在闭合模拟状态时，对第二路二极管的击穿进行模拟，这时两路都有电流通过，并且负载电压还是53.9V。由此可得知，二路二极管均消失，并且负载工作正常，并且由二路电源电压比较高的位置向一路电压较低的地方进行反向充电，但其并未对负载形成任何不良的影响。
4 结语
在光纤继电保护的光电转换装置中使用双电源方式进行供电，无论产生任何工况，此种运行方式都不会对负载造成任何不良影响，就算是二路二极管被全部击穿也只会导致二套电源的高压电源向低压电池进行反向充电的情况。由此便可得知，此种方式能使继电保护通道提升可靠性和安全性。总而言之，要想解决问题，要想使电网得到发展，就必须对双电源供电方式加以正确使用，同时对电力通信网络资源加以合理利用，并采取科学的网络理论来进行问题的分析，进而使双电源供电方式得以正确建立，并最终达到使双电源供电方式运行效率得到提升的目的。
参考文献：
[1]马伟东.继电保护装置电源监测及持续供电系统的研究[D].华北电力大学，2012.
[2]王志亮.光纤保护通道故障处理及方法[J].电力系统通信，2010，09：70-73.
[3]刘凯里.数字化变电站继电保护优化配置研究[D].华南理工大学，2013.
激光电源范文3
关键词：光伏单元 间距 遮挡 投影
Calculational Methods of Space between Solar Battery in Solar Energy Station
Feng Yingchun
(Ningxia power design institute,Yinchuan,China 750001)
Abstract:These years,our government has put more and more emphases on new resources. Solar energy stations have won more and more rapid development.Calculational Methods of Space between Solar Battery in Solar Energy Station which can save space and increase benefit is very important.In this paper,the writer gave some analysis and calculations to give some answers for the problems in operation,with the hope that throwing out a brick to attract a jade.
Key words:solar battery unit;shade;projection
1、引言
宁夏太阳能资源丰富，是我国太阳辐射的高能区之一，晴天多，阴天少，有着得天独厚的优越条件，太阳能开发利用潜力巨大。2009年开始，宁夏太阳能光伏电站如雨后春笋般涌现。然而太阳能光伏电站占地面积比较大，为了平衡新能源发展和土地利用间的矛盾。设计中如何准确地计算光伏单元间距以最大程度地节省用地便成为一个问题。
2、计算模型
以宁夏某光伏电站为计算模型进行计算分析。
光伏电站所处地理位置位于北纬38°，东经107°。
光伏电站以2MWp 为一个方阵，南北方向布置。
每个方阵组成如下：每面电池板阵外型尺寸3.33m×2.66m，每个方阵共1760面。
本次以此计算各种情况下光伏单元间距。
2.1 计算原则
由于光伏电站内光伏板为先串联达到逆变器最大功率跟踪电压，然后并联接入逆变器。所以串联的电池板中若其中任何一块光伏板受到遮挡，整个串联回路即相当于开路，输出电流立即为零。所以，光伏单元发电过程中，要求太阳光尽量无遮挡地照射在电池板上。
光电池方阵的占地面积及布置方式与电站所处地理位置的纬度、是否采用跟踪装置密不可分。按照经验，电池组件间的间距要满足以下条件：如果在太阳高度角最低的冬至那一天，从午前9时至午后3时之间，其电池板组件的影子互相不影响，则对阵列的电池板输出没有影响。
以下按照光伏单元采用跟踪方式与否两种情况进行计算。
3、计算分析
3.1 跟踪方式
目前太阳能光伏电站采用的安装方式基本分为两种：一、固定安装方式；二、跟踪方式。
固定安装方式即太阳能光伏单元以固定的倾角安装，发电的过程中不会随着太阳高度角、方位角转动。
跟踪方式即每个光伏单元安装时均配套安装一套跟踪装置。根据跟踪方式的不同又分单轴跟踪和双轴跟踪两种方式。 发电过程中，光伏单元将自动跟踪太阳高度角和方位角，始终保持太阳光线垂直于光伏板入射。以获得最大的发电量。
以下将根据以上安装方式计算不同情况下的光伏单元间距。
3.2 固定安装方式下的光伏单元间距计算
固定安装方式下，太阳能光伏板始终面向南方，随着太阳高度角、方位角变化，光伏板投影长度和光伏单元间距的关系如图1所示。
D前后 = cosβ×L；
D左右 = sinβ×L；
式中：
a高度角，当地冬至日上午9:00的太阳高度角；
β方位角，当地冬至日上午9:00的太阳方位角；
L为电池板最高点的投影长度+光伏板本身投影长度；
H电池板固定后的投影高度，此处倾角光伏板安装倾角按照35°考虑，计算得为1.5m；
而太阳高度角和方位角与当地纬度及时刻的关系如下：
SIN a=COSδ*COSφ*COSt-SINδ*SINφ
SIN β= COSδ* SINt/COSa
δ-赤纬角，冬至日为-23.3°；
φ- 当地纬度，为38°；
t-时角，0点为0度，每小时增加15°；
计算得到，冬至日各时刻太阳方位角和高度角如表1所示：
表1
计算得到，太阳高度角越小，投影长度越短。因此，光伏阵列的间距按冬至日9：00的太阳高度角及方位角进行计算。
因此，L=7.55m；
D前后（中心间距）=cos42.3°×7.55
=5.58（m）
D左右=sin42.3°×7.55
=5.08（m）
因此，若采用固定方式安装，光伏板倾角按照35°考虑，要保证冬至日9：00-15：00内光伏单元间不遮挡，必须保证光伏单元中心间距南北方向不小于5.58m，东西方向不小于5.08m。
3.3 单轴跟踪方式下的光伏单元间距计算
单轴跟踪方式是介于固定安装方式和双轴跟踪方式之间的一种方式，由于可以综合平衡发电量和投资之间的关系，因此，也成为目前较广泛使用的一种方式。
单轴跟踪即光伏单元以竖直轴或水平轴为中心转动。此处以一种方式为例进行光伏单元间距计算。
此处，光伏单元以竖直轴为中心，由东往西跟踪太阳方位角变化而转动，使得太阳方位角始终保持与光伏单元垂直。而在这个过程中光伏单元对地高度不发生变化。
具体如图2所示。
这种跟踪方式下，分以下几种情况来确定光伏单元间距：
（1）正午时只要确保前后间距不小于投影长度即可： 即 间距≥（2.66×sin 35°/ tan a+（2.66×cos35°）
（正午时太阳方位角为0°，见固定安装方式下阴影遮挡计算。）
冬至日正午时，太阳高度角为28.6°。
计算得到，前后间距≥5m即可满足要求。
（2）太阳方位角非零，即正午以外的时间，这种情况下可能发生的遮挡情况为原同排或同列光伏单元遮挡，如上图所示。
若要避免遮挡，有以下两种途径：
①投影长度≤单元左右间距*SINβ（不遮挡同排的单元）
投影长度≤单元前后间距*COSβ（不遮挡同列的单元）
即
单元前后间距≥投影长度/ COSβ；
单元左右间距≥投影长度/ SINβ；
② 若太阳光线刚好不落在原同排或同列的单元上，则不会发生遮挡。如图3.3-1所示。
这时要求：
单元前后间距≥板宽（平行于地面的边）/SINβ
单元左右间距≥板宽（平行于地面的边）/COSβ
前后、左右间距满足条件①或②中的要求均可实现不遮挡。
我们需要在两种条件下选最短的间距。计算情况如表2所示：
由表2得到，光伏阵列前后间距不小于6.7m,左右间距保持不小于4.5m即可保证不遮挡。
3.4 双轴跟踪方式下的光伏单元间距计算
双轴跟踪方式下，光伏单元将同时跟踪太阳方位角和高度角的变化，使得任一时刻都保证太阳光垂直于光伏板入射。
此时，和单轴跟踪不同，光伏板倾角将随着太阳高度角变化而变化。其他计算原则基本和3.3中相同。
这种情况下各时刻对间距的要求如下表3所示。
4、结论
光电池方阵的占地面积及布置方式与电站所处地理位置的纬度、是否采用跟踪装置密不可分。计算时需要根据具体情况具体计算，以确定最佳的间距，达到节省土地、节省电缆，经济效益最优的目的。
激光电源范文4
关键词：继电保护；电力光线技术；电网通信；有光时分复用
电力系统运行安全是保障社会经济建设稳定的重要工作内容，随着电网建设规模的不断扩大，采用原有的数据信息传递方式很难满足信息高效传递以及高信息容量的需求。针对这一问题，相关研究人员应从明确电力光纤技术应用要求、光缆的电网继电保护以及解决传输通道双重化问题入手进行分析研究，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。
1 继电保护中电力光纤技术概述
电力光纤技术是指，应用于电网通信和调度过程的技术，它能够为信息通道提供相应的保护。而继电保护中应用的电力光纤技术是通信光纤，它是由包层和纤芯两部分内容组成。包层是将光控制在纤芯内，并通过保护纤芯来增加光纤的机械强度；纤芯则是用来传输光信号的介质。电力光纤在继电保护过程中能够起到通道传输介质的作用，它的应用使得电力系统的运行具有耐高压和抗雷电电磁干扰的特点。对于继电保护电场的绝缘效果来说，电力光纤技术的应用带来了频带比较宽、传输容量比相对较大以及衰耗比较低的特点。基于上述优点，电力光线网络系统的建设力度不断加大，光纤技术也会在继电保护中完善其保护措施。
2 继电保护中电力光纤技术的应用
2.1 电力光纤技术应用要求
电网继电保护的安全运行是依靠继电保护的应用动作和应用时间来保证的。因而，必须要对电网通信通道的延时传输进行严格。相关研究结果表明，基于SDH光纤通信系统能够实现在480km的距离范围内满足电网继电保护的传输延时需求[1]。当电网实际的传输需求大于480km时，电力光纤技术通过增大中继的距离或者提高输出光功率的方法来满足光信息传输的延时要求。目前，随着电力光纤技术的快速发展，光信号的接收机、光源以及光纤的使用性能都得到了不同程度的提升。具体来说，光信号接收机的接收机的灵敏度更高、光源的输出功率更大以及光纤的无中继传输距离更长，部分光纤的无中继传输距离甚至可以达到上百公里。这一要求的满足是电力光纤技术改善了光信号的放大器以及色散补偿器的原因。在具体计算时，各个数据参数是以传输最差状态来进行计算的，这就意味着结果是存在一定余量的。如果再去掉一些传输过程中不必要延时环节，那么电力光纤技术允许延时的时间距离还可以延长。由此可以看出，SDH的光纤通信系统完全可以满足电力系统传输继电保护信号的延时要求和避免传输损伤问题的发生。在这种情况下，电网的继电保护实现了信号的有效传输。电力光纤技术还能够提高电网信息设计、运行以及系统维护的工作效率，保证了电力通信系统传送的安全性。
2.2 光缆的电网保护
现阶段，继电保护中电力光纤网络的使用光缆有三种：分别是架空地线复合（OPGW）光缆、自承式（ADSS）光缆以及普通非金属光缆。其中虽然架空地线复合光缆OPGW的使用成本较高，但它在同杆双回和多回线路以及高电压等级的使用过程育线路的综合造价相比成本较低。与此同时，架空地线复合光缆还可以兼作继电保护的通道。例如，220kV的电网通信线路，其采用的高频保护和光纤保护的成本价格相当。但当高频保护在线路两侧的运行过程中，还需要增设结合滤波器、阻波器以及耦合电容器等设备，这就意味着OPGW光缆的使用将更为经济实用。此外，架空地线复合光缆的应用还具有较高的运行可靠性，且设备维修费用低廉的特点。
2.3 传输通道的双重化问题
在继电保护中，当电力光纤技术应用于220kV电网以及220kV以上的电网信号传输时，要按照规定进行双重化的主保护。除此之外，纵联保护也要实现线路的双重化保护。对于220kV电网以及220kV以上电网信号传输的高频保护会在不同的相别上进行耦合，所以就能够满足传输通道的双重化要求。在实际传输过程中，如果采用两套光纤保护进行电网信号线路的主保护，那么传输通道的双重化问题就会对光纤保护的普及造成影响。因而，要在同一光缆的不同纤芯上实现通道双重化要根据光缆的使用型号来进行确定。对于光缆型号的选择，相关研究表明，按照使用可靠性原则ADSS光缆而后普通不能实现不同纤芯的双重化[2]。基于此，只能通过光缆的双重化传输标准来达到通道双重化的目的。
2.4 应用施工工艺
电力光纤技术在继电保护中的对象是，超高压线路的传输通道运行安全，这是保证电力系统稳定运行的关键。电力光线技术的光缆在传输数据信息式，需要经过光缆机、转接端子箱、高压线路以及电缆层等环节，这就给光纤的施工质量和施工工艺操作提出了新的要求。基于此，施工人员应在继电保护装置在投入使用前减小其测试误差。否则，就会导致电力系统继电保护装置的错误动作，从而对电力网络的安全运行产生影响。
3 继电保护中电力光纤技术的工作原理
3.1 电力光纤技术的应用原理
在电力光纤技术应用于继电保护的过程中，光线网络起到了稳定传输性能、提高保护恢复能力的作用。现阶段，电网通信系统中广泛采用的是SDH/SONET同步数字体系。同步数字体系的工作原理是以电时分复用的方式来进行继电保护的，它的应用使得电网通信系统具有固定的时延性能和强大的保护恢复能力。但在具体的应用过程中存在一定的局限性，这就很难满足电力网络系统进行组网的需求。基于此，应把当前系统广泛采用的电复用方式逐渐向光复用方式进行转化，这是因为光复用保护方式能够实现增大光纤传输信息容量的目的。光复用方式也可以称为有光时分复用，其中主要有两种保护方式，分别是频分复用技术和波分复用技术。
3.2 波分复用技术
对于波分复用技术（WDM）在继电保护中的应用，已经进入到商用的大规模使用阶段。其具体的工作原理与电时分复用技术的扩容潜力低下情况不同，WDM技术是通过一根光纤来传送多个波长的方式来进行数据信息传输[3]。此过程中，WDM技术使发送的多个波长有效绕过了光源信号，这就起到了增加电力光纤的传输容量，从而解决了当前商用信息爆炸的波长传输需求。此外，WDM技术还将电力光纤的带宽资源利用了起来，这就使光信号的传输容量实现了几百倍的提升。而光信号以大容量的方式进行长途运输，在一定程度上节约了光纤设备和再生器的使用，有效地降低了电网继电保护的运行成本。
4 结束语
综上所述，电力系统的继电保护是为电力系统提供安全、可靠以及高效的运行方式的技术，将电力光纤应用于其中，能够实现其经济运行的同时，还保证了电网通信的运行可靠性。具体来说，在继电保护中电力光线技术的应用将电复用技术逐渐转化为了光复用技术。该技术完成了电力设备的运行过程监测、数据信息采集以及传输方式控制等任务，同时还实现了电网传输通道中接收数据信息的快速完整传递。在此应用过程中，如果出现了故障，继电保护就可以快速做出反应动作，从而避免电力系统瘫痪事故的出现。
参考文献
[1]石慧文.电力继电保护与光纤技术[J].内蒙古石油化工，2011，5：104-106.
激光电源范文5
【关键词】RCC变换；调Q；高压脉冲；宽温度范围
1.引言
Q开关是一种广泛应用于产生巨脉冲功率激光的运转方式[1]，在固体激光器中，电光Q开关是非常重要的单元器件，利用晶体的一次电光效应制作的电光Q开关具有开关速度快、时间可控等优点。电光调Q利用电光晶体的电光效应实现激光腔的Q值突变，目的是产生高峰值功率、窄脉冲宽度的激光。
电光Q开关驱动电路是一个高压快速放电装置，过去常用真空管、闸流管及可控硅等做为高压放电驱动元件，今年来利用晶体管的雪崩特性或其他方式设计出了更快速的调Q电源，然而有其天生的缺点：电路设计复杂，元器件筛选周期长，成品率低，对于宽温度范围工作的条件下很难做到一致性输出。
2.高压负脉冲设计
2.1 RCC自激振荡电路设计
反激式自激振荡变换器就是通常所指的RCC（Ringing Choke Converter）电路，采用和PWM型变换器相对的一种驱动方式，开关的导通和关断不需要专门的触发电路，完全靠电路内部来完成。在结构上是单极点系统，容易得到快速稳定的响应。直流电压28V输入后，如图1所示，将直流电压由变压器T1的输入线圈和隔离反馈网络形成自激振荡，其中U1为光耦，U1为TL431。变压器T1的输出脉冲交流高压经D4整流和C5滤波储能后形成500V直流高压源，作为高压脉冲的输入源。直流高压的幅值大小可由电位器R13调节。直流高压经限流电阻器R11后，对电容器C9充电，此次快速驱动信号未驱动开关器件Q2，当设定好的快速驱动脉冲信号QDriv打开Q2的瞬间，电容器C9经Q2迅速放电，形成快速下降沿的负高压脉冲。其中，Q2的型号为STP5NB90，经实验测试，负脉冲下降沿时间可达到18ns。
2.2 RCC变压器设计
3.脉冲磁放大电路设计
输入至脉冲磁放大电路的负高压脉冲信号，经过两级磁放大脉冲变压器后，输出高压经过快速整流二极管后输出高压快速正脉冲，如图2所示。
负高压脉冲经过变压器T2后完成一级升压，C10除隔整流分量，将信号进行耦合，与变压器T3的初级线圈形成LC振荡。同时，T3完成二级放大，经D6和D7整流后，防止输出电压反冲，对输出脉冲进行限幅和整形。输出如图所示的高压脉冲，上升沿可到20ns以内，电压随绕制匝数比增加，本电路的匝数比设计为5：25～5：30之间的调整范围。其中，变压器T2和T3的设计采用了不同材料的铁氧体磁芯，充分考虑了温度对磁芯材料的磁导率影响，绕制导线的处理和绕制工艺充分考虑抗饱和因素，实现了在宽温度范围内输出不会有较大变化，满足激光输出Q调制需求。最终输出的高压脉冲幅值可由RCC电路的反馈电路调制，也可由变压器T2和T3的匝数比进行微小调整实现。
本调Q电源在宽温范围内实现了由2kV至6kV的大范围调节，输出波形如图2中示意，正常工作的温度范围达到了-55℃～+70℃，最高工作频率5kHz。在多个激光器上进行实验，输出激光脉冲宽度到5ns～6ns。
4.仿真分析
5.结语
本文设计的宽温范围加压式调Q电源，采用RCC自激振荡电路和脉冲磁放大电路，实现了由2kV至6kV的大范围调节，最高工作频率达到5kHz。其中，脉冲磁放大电路采用不同磁芯材料绕制脉冲变压器，充分考虑了磁性材料对温度条件的敏感性，使得电路对-55℃至+70℃的宽温度范围内均可满足使用要求，提高了加压调Q电源的环境适应性和可靠性。并在多个激光器行进行了实验，输出激光脉冲宽度到5ns至6ns。
参考文献
[1]W.克希耐尔.固体激光工程.科学出版社，2002：410-415.
激光电源范文6
主要的电源要求包括高效率、小型的解决方案尺寸以及调节LED亮度的可能性。对于具有无线功能的便携式系统而言，可接受的EMI性能成为我们关注的另一个焦点。当高效率为我们选择电源最为关心的标准时，升压转换器就是一款颇具吸引力的解决方案，而其他常见的解决方案是采用充电泵转换器。在本文中，我们分别对用于驱动白光LED的两款解决方案作了讨论，并探讨了他们与主要电源要求的关系。另外一个很重要的设计考虑因素是调节LED亮度的控制方法，其亮度不但会影响整个转换器的效率，而且还有可能会出现白光LED的色度变换。下面将介绍一款使用一个PWM信号来控制其亮度的简单的解决方案。与其他标准解决方案相比，该解决方案的另外一个优势就是其更高的效率。
任务
一旦为白光LED选定了电源以后，对于一个便携式系统来说，其主要的要求就是效率、整体解决方案尺寸、解决方案成本以及最后一项但非常重要的EMI（电磁干扰）性能。根据便携式系统的不同，对这些要求的强调程度也不尽相同。效率通常是关键的设计参数中最重要或次重要的考虑因素，因此在选择电源时，要认真考虑这一因素。图1示显示了白光LED电源的基本电路。
该锂离子电池具有一个介于2.7V～4.2V的电压范围。该电源的主要任务是为白光LED提供一个恒定的电流和一个典型的3.5V正向电压。
与充电泵解决方案相比，升压转换器可实现更高的效率
一般来说，用于驱动白光LED的电源拓扑结构有两种：即充电泵或开关电容解决方案和升压转换器。这两款解决方案均可提供较高的输出和输入电压。二者主要的不同之处在于转换增益M=Vout/Vin，该增益将直接影响效率；而通常来说，充电泵解决方案的转换增益是固定不变的。一款固定转换增益为2的简单充电泵解决方案通常会产生比LED正向电压高很多的电压，如方程式(1)所示。其将带来仅为47%的效率，如方程式(2)所示。
式中Vchrgpump为充电泵IC内部产生的电压，VBat为锂离子电池的典型电池电压。充电泵需要提供一个恒定的电流以及相当于LED3.5V典型正向电压的输出电压。通常，固定转换增益为2的充电泵会在内部产生一个更高的电压(1)，该电压将会导致一个降低整体系统效率的内部压降(2)。更为高级的充电泵解决方案通过在1.5和1转换增益之间进行转换克服了这一缺点。这样就可以在电池电压稍微高于LED电压时实现在90%～95%效率级别之间运行，从而充许使用增益值为1的转换增益。方程式(3)和方程式(4)显示了这一性能改进。
当电池电压进一步降低时，充电泵需要转换到1.5增益，从而导致效率下降至60%～70%，如示例(5)和(6)所示。
图2显示了充电泵解决方案在不同转换增益M条件下理论与实际效率曲线图。
转换增益为2的真正的倍压充电泵具有非常低的效率（低至40%），且对便携式设备没有太大的吸引力；而具有组合转换增益（增益为1.0和1.5）的充电泵则显示出了更好的效果。这样一款充电泵接下来的问题就是从增益M=1.0向M=1.5的转换点转换，这是因为发生增益转换后效率将下降至60%的范围。当电池可在大部分时间内正常运行的地方发生效率下降（转换）时，整体效率会降低。因此，在接近3.5V的低电池电压处发生转换时就可以实现高效率。但是，该转换点取决于LED正向电压、LED电流、充电泵I2R损耗以及电流感应电路所需的压降。这些参数将把转换点移至更高的电池电压。因此，在具体的系统中必须要对这样一款充电泵进行精心评估，以实现高效率数值。转贴于
计算得出的效率数值显示了充电泵解决方案最佳的理论值。在现实生活中，根据电流控制方法的不同会发生更多的损耗，其对效率有非常大的影响。除了I2R损耗以外，该器件中的开关损耗和静态损耗也将进一步降低该充电泵解决方案的效率。
通过使用一款感应升压转换器可以克服这些不足之处，该升压转换器具有一个可变转换增益M，如方程式(7)和图3所示。
该升压转换器占空比D可在0%和实际的85%左右之间发生变化，如图3所示。
可变转换增益可实现一个刚好与LED正向电压相匹配的电压，从而避免了内部压降，并实现了高达85%的效率。
可驱动4白光LED的标准升压转换器
图4中的升压转换器被配置为一个可驱动4白光LED的电流源。该器件将检测电阻器Rs两端的电压调节至1.233V，从而得到一个定义的LED电流。
本结构中使用的升压转换器在1.233V电流检测电阻器两端将有一个压降，而检测电阻器的功耗会降低该解决方案的效率。因此，必须降低检测和调节该LED电流的压降。除此之外，对于许多应用来说，调节LED电流和LED亮度的可能性也是必须的。图5中的电路实现了这两个要求。
在图5中，一个可选齐纳二极管被添加到了电路中，用钳位控制输出电压，以防止一个LED断开连接或出现高阻抗。一个具有3.3V振幅的PWM信号被施加到该转换器的反馈电路上，同时使用了一个低通滤波器Rf和Cf，以过滤PWM信号的DC部分并在R2处建立一个模拟电压(Vadj)。通过改变所施加PWM信号的占空比，使该模拟电压上升或下降，从而调节该转换器的反馈电压，此举会增加或降低转换器的LED电流。通过在R2处施加一个高于转换器反馈电压(1.233V)的模拟电压，可以在检测电阻器两端实现一个更低的感应电压。对于一个20mALED电流而言，感应电压从1.233V下降到了0.98V（对于10mALED电流而言，甚至会降至0.49V）。
当使用一个具有3.3V振幅的PWM信号时，必须要将控制LED亮度的占空比范围从50%调整到100%，以得到一个通常会高于1.233V反馈电压的模拟电压。在50%占空比时，模拟电压将为1.65V，从而产生一个20mA、0.98V的感应电压。将占空比范围限制在70%～100%之间会进一步降低感应电压。由此得出的效率曲线如图6所示。
效率还取决于所选电感。在此应用中，一个尺寸为1210的小型电感可以实现高达83%的效率，从而使总体解决方案尺寸可与一个需要两个尺寸为0603的飞跨电容充电泵解决方案相媲美。
图7显示了LED电流作为控制LED亮度的PWM占空比的一个线性函数。
上述解决方案显示了用于驱动白光LED的标准升压转换器的结构以及通过限制PWM占空比范围并选择一个不同的电流控制反馈网络来提高效率的可能性。按照逻辑思维，我们接下来将讨论一款集成了所有这些特性的解决方案。
专用LED驱动器减少了外部组件数量
图8显示了一款集成了前面所述特性的器件。直接在CTRL引脚上施加一个PWM信号就可以对LED电流进行控制。
电流感应电压被降至250mV，且过压保护功能被集成到一个采用小型3mm×3mmQFN封装的器件中。其效率曲线如图9和图10所示。
图10显示整个锂离子电池电压范围（2.7V～4.2V）内均可以实现80%以上的效率。在此应用中，使用了一个高度仅为1.2mm的电感(Sumida CMD4D11-4R7，3.5mm*5.3mm*1.2mm)。
从图10中的效率曲线可以看出：在大多数应用中，升压转换器可以实现比充电泵解决方案更高的效率。但是，在无线应用中使用升压转换器或充电泵时还需要考虑EMI问题。
对EMI加以控制
由于这两款解决方案均为运行在高达1MHz转换频率上的开关转换器，且可以快速的上升和下降，因此无论使用哪一种解决方案（充电泵还是升压转换器）都必须要特别谨慎。如果使用的是充电泵解决方案，则不需要使用电感，因此也就不存在磁场会引起EMI的问题了。但是，充电泵解决方案的飞跨电容通过在高频率时开启和关闭开关来持续地充电和放电。这将引起电流峰值和极快的上升，并对其他电路发生干扰。因此飞跨电容应该尽可能地靠近IC连接，且线迹要非常短以最小化EMI放射。必须使用一个低ESR输入电容以最小化高电流峰值（尤其是出现在输入端的电流峰值）。
如果使用的是一款升压转换器，则屏蔽电感器将拥有一个更为有限的磁场，从而实现更好的EMI性能。应对转换器的转换频率加以选择以最小化所有对该系统无线部分产生的干扰。PCB布局将对EMI产生重大影响，尤其要将承载开关或AC电流的线迹保持尽可能小以最小化EMI放射，如图11所示。
粗线迹应先完成布线，且必须使用一个星形接地或接地层以最小化噪声。输入和输出电容应为低ESR陶瓷电容以最小化输入和输出电压纹波。
结论
