一種基于光纖的發電機勵磁系統可控硅觸發脈沖傳輸裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于光纖的發電機勵磁系統可控硅觸發脈沖傳輸裝置，包括電-光信號轉換模塊、光-電信號轉換隔離模塊和連接在該兩者之間的光纖；電-光信號轉換模塊安裝在發電機勵磁系統的調節控制器所在位置，光-電信號轉換隔離模塊安裝在發電機勵磁系統的功率柜脈沖控制器所在位置，電-光信號轉換模塊將調節控制器發出的可控硅脈沖電信號轉換成光信號，并通過光纖發送到光-電信號轉換隔離模塊，光-電信號轉換隔離模塊將該光信號還原成電信號并隔離輸出給功率柜脈沖控制器。本實用新型很好的解決了勵磁調節控制器與功率柜脈沖控制器之間觸發脈沖的傳輸干擾、衰減和絕緣問題，適用勵磁調節器與功率柜脈沖控制器分開長距離放置的場景。
【專利說明】一種基于光纖的發電機勵磁系統可控硅觸發脈沖傳輸裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于光纖的發電機勵磁系統可控硅觸發脈沖傳輸裝置。
【背景技術】
[0002]在發電機勵磁系統中，可控娃整流橋與勵磁調節器一般分布于兩個電氣柜。由于可控硅整流橋脈沖觸發電路需靠近可控硅整流橋，因此，勵磁調節器與可控硅整流橋之間觸發脈沖傳輸需要進行電氣連接。目前實現上述電氣連接的方法主要有以下兩種。
[0003]第一種為通過扁平排線電纜連接。
[0004]第二種為通過單芯或多芯電纜連接。
[0005]對于某些電廠，需將勵磁調節柜放置于集控室，便于運行人員進行狀態監測。在此種情況下，勵磁調節器與可控硅整流橋需分開放置，距離為幾十米甚至上百米。勵磁調節器與可控硅整流橋之間的觸發脈沖傳輸線路較長，容易產生信號衰減。同時，由于電廠實際環境制約，該脈沖傳輸線路需經過電纜溝進行敷設，電磁環境復雜。因此，該觸發脈沖傳輸線容易耦合較大的干擾信號，導致原觸發脈沖信號失真，造成可控硅未正確觸發的后果，嚴重影響到設備可靠性。
實用新型內容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種基于光纖的發電機勵磁系統可控硅觸發脈沖傳輸裝置。
[0007]解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下:
[0008]—種基于光纖的發電機勵磁系統可控娃觸發脈沖傳輸裝置，其特征在于:所述的傳輸裝置包括電-光信號轉換模塊、光-電信號轉換隔離模塊和連接在該兩者之間的光纖；所述電-光信號轉換模塊安裝在發電機勵磁系統的調節控制器所在位置，所述光-電信號轉換隔離模塊安裝在發電機勵磁系統的功率柜脈沖控制器所在位置，所述電-光信號轉換模塊將所述調節控制器發出的可控硅脈沖電信號轉換成光信號，并通過光纖發送到光-電信號轉換隔離模塊，所述光-電信號轉換隔離模塊將該光信號還原成電信號并隔離輸出給所述功率柜脈沖控制器。
[0009]作為本實用新型推薦的實施方式，所述的電-光信號轉換模塊設有第一至第六電-光信號轉換電路和用于連接所述調節控制器的第一 IDC插頭，所述光-電信號轉換隔離模設有第一至第六光-電信號轉換隔離電路、ULN2803達林頓管驅動器和用于連接所述功率柜脈沖控制器的第二 IDC插頭；所述第一至第六電-光信號轉換電路的輸入端分別連接第一 IDC插頭的六個信號輸入端子，該第一 IDC插頭的六個信號輸入端子用于接收所述調節控制器發出的六路可控硅脈沖電信號，所述第一至第六電-光信號轉換電路的輸出端通過所述光纖分別連接所述第一至第六光-電信號轉換隔離電路的輸入端，所述第一至第六光-電信號轉換隔離電路的輸出端通過ULN2803達林頓管驅動器連接所述第二 IDC插頭的六個信號輸出端子，該第二 IDC插頭的六個信號輸出端子用于向所述功率柜脈沖控制器輸出光-電信號轉換隔離模塊還原得到的六路電信號。
[0010]作為本實用新型推薦的實施方式，所述的第一至第六電-光信號轉換電路均由第一限流電阻、第二限流電阻、第一上拉電阻和光纖發送器組成；所述第一限流電阻、第二限流電阻和第一上拉電阻的一端均連接到12伏直流電源的正端，所述第一限流電阻和第二限流電阻的另一端與光纖發送器的三個電源端相連接，所述第一上拉電阻的另一端與光纖發送器的控制端相連接，所述第一至第六電-光信號轉換電路的光纖發送器控制端分別與所述第一 IDC插頭的六個信號輸入端子相連接。
[0011]作為本實用新型推薦的實施方式，所述的第一至第六光-電信號轉換隔離電路均由光纖接收器、第二上拉電阻、第三限流電阻、第一下拉電阻和隔離光耦組成，所述第二上拉電阻和第三限流電阻的一端均連接光纖接收器的控制端，所述光纖接收器的電源端、第二上拉電阻的另一端、隔離光耦的陽極與5伏直流電源的正端相連接，所述第三限流電阻的另一端連接隔離光耦的陰極，所述光纖接收器的兩個地端連接5伏直流電源的接地端，所述隔離光耦的集電極連接12伏直流電源的正端，隔離光耦的發射極通過第一下拉電阻連接5伏直流電源的接地端，所述第一至第六光-電信號轉換隔離電路的隔離光耦發射極分別連接所述ULN2803達林頓管驅動器的六個輸入端，所述ULN2803達林頓管驅動器的六個輸出端分別與第二 IDC插頭的六個信號輸出端子相連接。
[0012]其中，所述的光纖連接在光纖發送器與光纖接收器之間。
[0013]作為本實用新型推薦的實施方式，所述的光纖發送器為型號為HFBR-1414TZ的光纖發送器，所述光纖接收器為型號為HFBR-2412TZ的光纖接收器。
[0014]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0015]本實用新型的電-光信號轉換電路，對發電機勵磁系統調節控制器發出的的6個可控硅脈沖電信號轉換為光信號。該轉換得到的光信號通過光纖傳輸線傳輸至勵磁系統的功率柜脈沖控制器。本實用新型的光-電信號轉換電路以及電信號的隔離光耦，對光纖傳輸線傳輸至勵磁系統功率整流橋的光信號進行接收轉換成電信號處理，同時對該電信號進行了隔離處理。通過上述兩個轉換電路的作用，在勵磁系統調節控制器與功率柜脈沖控制器之間以光纖進行連接，避免了電纜連接帶來的信號干擾。同時，由于光電轉換速度很快，避免了信號轉換過程中的延時對系統控制產生的不良影響。所以，本實用新型通過電-光信號轉換電路和光-電信號轉換電路以及電信號的隔離電路，解決了勵磁系統調節控制器與功率柜脈沖控制器之間由于電纜連接造成的信號干擾等不可靠問題，避開了實際應用場合中復雜的電磁環境，并且由于光纖為非導體，其絕緣性能與電纜相比更加優良。同時，在長距離傳送中，光信號衰減度遠小于電信號。因此，該電路很好的解決了勵磁調節控制器與功率柜脈沖控制器之間觸發脈沖的傳輸干擾、衰減和絕緣問題，提高了勵磁系統運行的穩定性，使得本實用新型的傳輸裝置特別適用于勵磁調節器與功率柜脈沖控制器分開長距離放置的應用場景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0017]圖1為本實用新型的傳輸裝置的電路原理框圖；
[0018]圖2為本實用新型中電-光信號轉換模塊的電路原理圖；
[0019]圖3為本實用新型中光-電信號轉換模塊的電路原理圖；
[0020]圖4為發電機勵磁系統調節控制器發出的六路可控硅脈沖電信號PulseOA?Pulse5A的實際測試波形圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1至圖4所示，本實用新型的基于光纖的發電機勵磁系統可控硅觸發脈沖傳輸裝置，包括電-光信號轉換模塊、光-電信號轉換隔離模塊和連接在該兩者之間的光纖；電-光信號轉換模塊安裝在發電機勵磁系統的調節控制器所在位置，光-電信號轉換隔離模塊安裝在發電機勵磁系統的功率柜脈沖控制器所在位置，電-光信號轉換模塊將調節控制器發出的可控硅脈沖電信號轉換成光信號，并通過光纖發送到光-電信號轉換隔離模塊，光-電信號轉換隔離模塊將該光信號還原成電信號并隔離輸出給功率柜脈沖控制器。
[0022]其中，本實用新型的電-光信號轉換模塊設有第一至第六電-光信號轉換電路和用于連接調節控制器的第一 IDC插頭J20A，光-電信號轉換隔離模設有第一至第六光-電信號轉換隔離電路、ULN2803達林頓管驅動器U114B和用于連接功率柜脈沖控制器的第二IDC插頭J20B ;第一至第六電-光信號轉換電路的輸入端分別連接第一 IDC插頭J20A的六個信號輸入端子，該第一 IDC插頭J20A的六個信號輸入端子用于接收調節控制器發出的六路可控娃脈沖電信號PulseOA?Pul se5A,第一至第六電-光信號轉換電路的輸出端通過光纖分別連接第一至第六光-電信號轉換隔離電路的輸入端，第一至第六光-電信號轉換隔離電路的輸出端通過ULN2803達林頓管驅動器U114B連接第二 IDC插頭J20B的六個信號輸出端子，該第二 IDC插頭J20B的六個信號輸出端子用于向功率柜脈沖控制器輸出光-電信號轉換隔離模塊還原得到的六路電信號PulseOB?Pulse5B。
[0023]參見圖2，上述第一至第六電-光信號轉換電路均由第一限流電阻、第二限流電阻、第一上拉電阻和型號為HFBR-1414TZ的光纖發送器組成，具體的，第一電-光信號轉換電路包括第一限流電阻R12A、第二限流電阻R13A、第一上拉電阻R14A和光纖發送器U12A ；第二電-光信號轉換電路包括第一限流電阻R15A、電阻R16A、第一上拉電阻R17A和光纖發送器U13A ;第三電-光信號轉換電路包括第一限流電阻R18A、第二限流電阻R19A、第一上拉電阻RllOA和光纖發送器U14A;第四電-光信號轉換電路包括第一限流電阻R111A、第二限流電阻R112A、第一上拉電阻R113A和光纖發送器U15A ;第五電-光信號轉換電路包括第一限流電阻R114A、第二限流電阻R115A、第一上拉電阻R116A和光纖發送器U16A ;第六電-光信號轉換電路包括第一限流電阻R117A、第二限流電阻R118A、第一上拉電阻R119A和光纖發送器U17A。其中:第一限流電阻、第二限流電阻和第一上拉電阻的一端均連接到12伏直流電源的正端VCC12，第一限流電阻和第二限流電阻的另一端與光纖發送器的三個電源端2、6、7相連接，第一上拉電阻的另一端與光纖發送器的控制端相連接，第一至第六電-光信號轉換電路的光纖發送器控制端3分別與第一 IDC插頭J20A的六個信號輸入端子相連接。
[0024]參見圖3，上述第一至第六光-電信號轉換隔離電路均由型號為HFBR-2412TZ的光纖接收器、第二上拉電阻、第三限流電阻、第一下拉電阻和隔離光耦組成，具體的，第一光-電信號轉換隔離電路包括第二上拉電阻R12B、第三限流電阻R13B、第一下拉電阻R14B、光纖接收器U12B和隔離光耦U18B ;第二光-電信號轉換隔離電路包括第二上拉電阻R15B、第三限流電阻R16B、第一下拉電阻R17B、光纖接收器U13B和隔離光耦U19B ;第三光-電信號轉換隔離電路包括第二上拉電阻R18B、第三限流電阻R19B、第一下拉電阻R110B、光纖接收器U14B和隔離光耦UllOB ;第四光-電信號轉換隔離電路包括第二上拉電阻R111B、第三限流電阻R112B、第一下拉電阻R113B、光纖接收器U15B和隔離光耦UlllB ;第五光-電信號轉換隔離電路包括第二上拉電阻R114B、第三限流電阻R115B、第一下拉電阻R116B、光纖接收器U16B和隔離光耦Ul 12B ;第六光-電信號轉換隔離電路包括第二上拉電阻Rl 17B、第三限流電阻R118B、第一下拉電阻R119B、光纖接收器U17B和隔離光耦U113B。其中:第二上拉電阻和第三限流電阻的一端均連接光纖接收器的控制端6，光纖接收器的電源端2、第二上拉電阻的另一端、隔離光耦的陽極I與5伏直流電源的正端VCC5相連接，第三限流電阻的另一端連接隔離光耦的陰極2，光纖接收器的兩個地端連接5伏直流電源的接地端GND，隔離光耦的集電極連接12伏直流電源的正端VCC12，隔離光耦的發射極通過第一下拉電阻連接5伏直流電源的接地端GND，第一至第六光-電信號轉換隔離電路的隔離光耦發射極分別連接ULN2803達林頓管驅動器U114B的六個輸入端，ULN2803達林頓管驅動器U114B的六個輸出端分別與第二 IDC插頭J20B的六個信號輸出端子相連接。上述光纖連接在光纖發送器與光纖接收器之間。
[0025]下面以第一電-光信號轉換電路和第一光-電信號轉換電路為例具體說明本實用新型的工作原理:
[0026]對于第一電-光信號轉換電路，當脈沖PulseOA為低電平時，光纖發送器U12A的控制端3被下拉至低電平。此時，12伏電源正端VCC12有電流通過R12A、R13A流入光纖發送器內部，完成電信號至光信號的觸發轉換。當脈沖PulseOA由低電平轉為高電平時，光纖發送器U12A的控制端3被上拉至高電平。此時，光纖發送器U12A的電源端2、6、7與控制端3為等電位點，光纖發送器U12A內部無電流通過，電信號至光信號的觸發轉換截止。
[0027]對于第一光-電信號轉換電路，當光纖接收器U12B接收到光觸發信號時，U12B控制端6轉為低電平。此時，5伏電源正端VCC5有電流流經隔離光耦U18B的控制端2以及電阻R13B。該電流觸發隔離光耦輸出端導通，U18B的輸出控制端3被上拉至高電平。當光纖接收器U12B接收到光觸發信號撤銷時，U12B控制端6為高阻態，被電阻R12B上拉至高電平。此時，隔離光耦U18B的陽極I與陰極2為等電位點，隔離光耦U18B內部無電流通過，隔離光稱U18B的輸出控制端被電阻R14B下拉至低電平,光信號至電信號的觸發轉換截止。
[0028]本實用新型不局限與上述【具體實施方式】，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本實用新型上述基本技術思想前提下，本實用新型還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本實用新型的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種基于光纖的發電機勵磁系統可控硅觸發脈沖傳輸裝置，其特征在于:所述的傳輸裝置包括電-光信號轉換模塊、光-電信號轉換隔離模塊和連接在該兩者之間的光纖；所述電-光信號轉換模塊安裝在發電機勵磁系統的調節控制器所在位置，所述光-電信號轉換隔離模塊安裝在發電機勵磁系統的功率柜脈沖控制器所在位置，所述電-光信號轉換模塊將所述調節控制器發出的可控硅脈沖電信號轉換成光信號，并通過光纖發送到光-電信號轉換隔離模塊，所述光-電信號轉換隔離模塊將該光信號還原成電信號并隔離輸出給所述功率柜脈沖控制器。
2.根據權利要求1所述的傳輸裝置，其特征在于:所述的電-光信號轉換模塊設有第一至第六電-光信號轉換電路和用于連接所述調節控制器的第一 IDC插頭(J20A)，所述光-電信號轉換隔離模設有第一至第六光-電信號轉換隔離電路、ULN2803達林頓管驅動器(U114B)和用于連接所述功率柜脈沖控制器的第二 IDC插頭(J20B);所述第一至第六電-光信號轉換電路的輸入端分別連接第一 IDC插頭(J20A)的六個信號輸入端子,該第一IDC插頭(J20A)的六個信號輸入端子用于接收所述調節控制器發出的六路可控硅脈沖電信號(PulseOA?Pulse5A),所述第一至第六電_光信號轉換電路的輸出端通過所述光纖分別連接所述第一至第六光-電信號轉換隔離電路的輸入端，所述第一至第六光-電信號轉換隔離電路的輸出端通過ULN2803達林頓管驅動器(U114B)連接所述第二 IDC插頭(J20B)的六個信號輸出端子，該第二 IDC插頭(J20B)的六個信號輸出端子用于向所述功率柜脈沖控制器輸出光-電信號轉換隔離模塊還原得到的六路電信號(PulseOB?Pulse5B)。
3.根據權利要求2所述的傳輸裝置，其特征在于:所述的第一至第六電-光信號轉換電路均由第一限流電阻、第二限流電阻、第一上拉電阻和光纖發送器組成；所述第一限流電阻、第二限流電阻和第一上拉電阻的一端均連接到12伏直流電源的正端(VCC12)，所述第一限流電阻和第二限流電阻的另一端與光纖發送器的三個電源端相連接，所述第一上拉電阻的另一端與光纖發送器的控制端相連接，所述第一至第六電-光信號轉換電路的光纖發送器控制端分別與所述第一 IDC插頭(J20A)的六個信號輸入端子相連接。
4.根據權利要求3所述的傳輸裝置，其特征在于:所述的第一至第六光-電信號轉換隔離電路均由光纖接收器、第二上拉電阻、第三限流電阻、第一下拉電阻和隔離光耦組成，所述第二上拉電阻和第三限流電阻的一端均連接光纖接收器的控制端，所述光纖接收器的電源端、第二上拉電阻的另一端、隔離光耦的陽極與5伏直流電源的正端(VCC5)相連接，所述第三限流電阻的另一端連接隔離光耦的陰極，所述光纖接收器的兩個地端連接5伏直流電源的接地端(GND)，所述隔離光耦的集電極連接12伏直流電源的正端(VCC12)，隔離光耦的發射極通過第一下拉電阻連接5伏直流電源的接地端(GND)，所述第一至第六光-電信號轉換隔離電路的隔離光耦發射極分別連接所述ULN2803達林頓管驅動器(U114B)的六個輸入端，所述ULN2803達林頓管驅動器(U114B)的六個輸出端分別與第二 IDC插頭(J20B)的六個信號輸出端子相連接。
5.根據權利要求4所述的傳輸裝置，其特征在于:所述的光纖連接在光纖發送器與光纖接收器之間。
6.根據權利要求5所述的傳輸裝置，其特征在于:所述的光纖發送器為型號為HFBR-1414TZ的光纖發送器，所述光纖接收器為型號為HFBR-2412TZ的光纖接收器。
【文檔編號】H04B10/25GK204244243SQ201420609694
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】秦茂, 曹成軍, 李海燕, 徐小方 申請人:廣州擎天實業有限公司