一种激光供能电源装置及方法与流程

本发明涉及电源装置，尤其涉及了一种激光供能电源装置。

背景技术：

目前，大功率激光技术快速发展，各个行业都在大力使用，随着电力方面的发展，可以将光纤取代金属线功供能并通过光电转换技术把光能转换成最终的电能然后供高压设备使用，高压设备在远程监控时，传统的离线式断路器振动采集模块，需要将振动传感器安装在断路器顶端，并且从传感器上引一根信号线到采集板上。如果将这种方式引入在线监测的项目中，断路器在带电工况下，势必就把高压与低压部分通过信号线联系在了一起。因此，不能将激光供能与无线传输完美的结合在一起并且将信号传到主控制器中。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中采集模块不能与激光供能技术一起使用这个缺点，提供了一种激光供能电源装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种激光供能装置，包括控制模块、无线收发模块、激光发射模块、激光接收模块；控制模块与各个模块连接；

所述无线收发模块作为无线传输连接端，用来与外界数据采集模块进行通信；

所述激光发射模块为激光发生器，用来提供激光，激光发生器与控制模块间隔连接，在激光发生器中激光经由转换模块将电能转换成红外光谱激光，其间的电能转换为光能的效率称为第一光电转换效率，红外光谱激光并经过镜头将此激光进行扩散变成光斑，在此，红外光谱激光扩散成光斑时也会产生能量损失，光斑穿透过空气到达激光接收模块上并且将光能转换成电能为外界采集模块与无线收发模块提供电能；所述第一光电转换效率的区间包括：大于等于0.156且小于0.170、大于等于0.195且小于0.215、以及大于等于0.235且不大于0.25；所述第一光电转换效率的计算公式如下：

η表示第一光电转换效率，I²RT表示电能，其中I表示电流，R表示电阻，T是时间；hν表示红外激光的能量，h表示普朗克常量，ν表示频率；

所述激光接收模块为太阳能电池板，用来接收转化激光发射器发射的激光，将光能转化成电能，其间的光电转换效率为第二光电转换效率，所述第二光电转换率的区间包括：大于等于0.10且小于0.12、大于等于0.13且小于0.14、以及大于等于0.15且不大于0.16；所述第二光电转换效率的计算公式如下：

η1表示第二光电转换效率；

Pm最大输出功率；

Pin最大输入功率；

Vm最大输入电压；

Im最大输入电流；

Voc开路电压；

Isc短路电流；

FF表示填充因子；

S表示太阳能电池板的面积；

1000表示光照幅度；

第二光电转化效率是光伏电池的光电转换效率：即就是电池受光照时的最大输出功率Pm与照射到电池上的入射光的功率Pin的百分比。

作为优选，还包括防尘驱动电机模块、智能电源管理模块与恒温模块，

所述智能电源管理模块包括充放电控制器、电容电池以及其他负载，电容电池与负载分别连接充放电控制器，智能电源管理模块即就是对充放电控制器的用电量进行管理，当电量过低时，可以进行充电，当电量过高时，可以进行储能；

所述恒温模块用来管理整个系统的温度；

防尘盖驱动电机模块用来驱动防尘盖。

作为优选，所述恒温模块包含电阻加热单元与制冷芯片单元，电阻加热单元包含电阻，所述电阻与控制模块连接，制冷芯片单元与控制模块连接。

作为优选，所述防尘盖驱动电机模块包括电机与防尘盖，所述防尘盖设置在激光供能装置外侧。

作为优选，所述电机为伺服电机，连接控制模块。

作为优选，所述该装置设置成一体化装置，在该一体化装置外包裹防尘盖。

一种激光供能方法，包括：

激光发射模块接收到控制器的指令启动激光发射模块，所述的激光发射模块为激光发生器，在激光发生器中激光经由转换模块将电能转换成红外光谱激光，并经过镜头将此激光进行扩散变成光斑，穿透过空气到达激光接收模块上；

激光接收模块为太阳能电池板，接收到激光发生器发射过来的光斑，将接收到的光斑转化成电能；

将激光接收模块转换的电能使用到外界采集模块与无线收发模块中。

作为优选，此方法还包括，对激光接收模块转换的电能进行电源管理，智能电源管理模块包括充放电控制器、电容电池以及其他负载，电容电池与负载分别连接充放电控制器，智能电源管理模块接收到控制模块的指令，根据需求对充放电控制器的用电量进行管理，当电量过低时，可以进行充电，当电量过高时，可以进行储能。

作为优选，此方法还包括，对整个激光供能单元进行恒温管控，恒温模块接收到控制模块发出的温度指令，当温度过低时，通过电阻加热来对激光供能单元加热；当温度过高时，通过芯片制冷方式对激光供能单元进行降温，从来是激光供能单元温度一直维持在适宜温度。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明在激光供能单元中加入了无线收发模块，通过无线收发模块与外界采集终端直接通信；并且在整个激光供能单元外加入了防尘盖，避免灰尘进入；在供电单元内加入智能电源管理模块用来管理转化来的电能；加入了恒温模块，保持了整个激光供能单元的温度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明的部分结构图；

图3是本发明的流程图。

标号说明：1—控制模块、2—激光发射模块、3—激光接收模块、4—无线收发模块、5—恒温模块、6—智能电源管理模块、7—防尘驱动电机模块、8—激光发生器、9—太阳能电池板、10—充放电控制器、11—电容电池、12—负载、13—采集模块、14—装置端处理单元。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

一种激光供能装置，包括控制模块1、无线收发模块4、激光发射模块2、激光接收模块3、防尘驱动电机模块7、智能电源管理模块6与恒温模块5；控制模块1为CPU，作为主控制器，分别与各个模块连接；

所述无线收发模块4作为无线传输连接端，用来与外界数据采集模块进行通信；

所述激光发射模块2为激光发生器8，用来提供激光，激光发生器8与控制模块1间隔连接，在激光发生器8中激光经由转换模块将电能转换成红外光谱激光，其间的电能转换为光能的效率称为第一光电转换效率，红外光谱激光并经过镜头将此激光进行扩散变成光斑，在此，红外光谱激光扩散成光斑时也会产生能量损失，穿透过空气到达激光接收模块3上并且将光能转换成电能为外界采集模块与无线收发模块4提供电能；所述第一光电转换效率的区间包括：大于等于0.156且小于0.170、大于等于0.195且小于0.215、以及大于等于0.235且不大于0.25；所述第一光电转换效率的计算公式如下：I²RT表示电能，其中I表示电流，R表示电阻，T是时间；hν表示红外激光的能量，h表示普朗克常量，ν表示频率；

所述激光接收模块3为太阳能电池板9，用来接收转化激光发射器8发射的激光，将光能转化成电能，其间的光电转换效率为第二光电转换效率，所述第二光电转换率的区间包括：大于等于0.10且小于0.12、大于等于0.13且小于0.14、以及大于等于0.15且不大于0.16；所述第二光电转换效率的计算公式如下：

Pm最大输出功率；

Pin最大输入功率；

Vm最大输入电压；

Im最大输入电流；

Voc开路电压；

Isc短路电流；

FF表示填充因子；

S表示太阳能电池板的面积；

1000表示光照幅度；

第二光电转化效率是光伏电池的光电转换效率：即就是电池受光照时的最大输出功率Pm与照射到电池上的入射光的功率Pin的百分比；

所述智能电源管理模块6包括充放电控制器10、电容电池11以及其他负载12，电容电池11与负载12分别连接充放电控制器10，智能电源管理模块6即就是对充放电控制器10的用电量进行管理，当电量过低时，可以进行充电，当电量过高时，可以进行储能；

所述恒温模块5用来管理整个系统的温度；防尘盖驱动电机模块7用来驱动防尘盖。

防尘盖驱动电机模块包括电机与防尘盖，所述防尘盖设置在激光供能装置外侧，电机为伺服电机，连接控制模块1。伺服电机用来接收控制1模块指令。

所述恒温模块5包含电阻加热单元与制冷芯片单元，电阻加热单元包含电阻，所述电阻与控制模块1连接，制冷芯片单元与控制模块1连接。采用电阻加热与芯片制冷方式维持整个装置的温度，让装置一直处于适宜温度内。

所述该装置设置成一体化装置，在该一体化装置外包裹防尘盖，防尘盖用来防尘。

经过多次验证，激光接收处理部分需要在高压环境下才能工作，并且激光发射模块与激光接收模块之间没有阻隔且直线距离不大于100米，

经过测试，得到以下数据，附属如下：

激光供电装置高压侧供能量350mW

激光供电装置光电转换效率10％

激光发生器中激光光源波段为808nm

输入电压220V

输出电压12V，5A

使用寿命8000h

一种激光供能方法，包括：

激光发射模块2接收到控制器的指令启动激光发射模块2，所述的激光发射模块2为激光发生器8，在激光发生器8中激光经由转换模块将电能转换成红外光谱激光，并经过镜头将此激光进行扩散变成光斑，穿透过空气到达激光接收模块上；

激光接收模块3为太阳能电池板9，接收到激光发生器8发射过来的光斑，将接收到的光斑转化成电能；

将激光接收模块3转换的电能使用到外界采集模块13与无线收发模块4中。

在此方法中还包括，对激光接收模块3转换的电能进行电源管理，智能电源管理模块6包括充放电控制器10、电容电池11以及其他负载12，电容电池11与负载12分别连接充放电控制器10，智能电源管理模块6接收到控制模块1的指令，根据需求对充放电控制器10的用电量进行管理，当电量过低时，可以进行充电，当电量过高时，可以进行储能。

此方法还包括，对整个激光供能单元进行恒温管控，恒温模块5接收到控制模块1发出的温度指令，当温度过低时，通过电阻加热来对激光供能单元加热；当温度过高时，通过芯片制冷方式对激光供能单元进行降温，从来是激光供能单元温度一直维持在适宜温度。

该方法还包括，防尘盖驱动电机模块7接到控制模块1指令，启动电机对防尘盖进行去除灰尘。

激光单元的工作过程：激光单元接收到装置处理单元的启动命令后，此启动命令是通过无线收发模块发送的，激光单元发出光能量到采集单元上并且能整合自身的状态信息，将采集单元采集到的信息及自身的状态信息发送到装置端处理单元14内。

经过多次测试，根据方法测试出来的数据：

激光发射部分的数据：

工作电压：220V

激光频率：不可见波长

工作温度：-45～85℃

相对湿度：<95％

并且具备自清洁功能

具备与激光接收处理部分的对准功能

激光接收处理部分得到的数据：

输出电压：12V

输出功率：2W

工作温度：-45～85℃

相对湿度：<95％

整个激光供电单元的工作环境：220-750kV

具备与激光发射部分的对准功能

具备超级电容储能功能：30分钟

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。