一种基于光纤的发电机励磁系统可控硅触发脉冲传输装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于光纤的发电机励磁系统可控硅触发脉冲传输装置，包括电-光信号转换模块、光-电信号转换隔离模块和连接在该两者之间的光纤；电-光信号转换模块安装在发电机励磁系统的调节控制器所在位置，光-电信号转换隔离模块安装在发电机励磁系统的功率柜脉冲控制器所在位置，电-光信号转换模块将调节控制器发出的可控硅脉冲电信号转换成光信号，并通过光纤发送到光-电信号转换隔离模块，光-电信号转换隔离模块将该光信号还原成电信号并隔离输出给功率柜脉冲控制器。本实用新型很好的解决了励磁调节控制器与功率柜脉冲控制器之间触发脉冲的传输干扰、衰减和绝缘问题，适用励磁调节器与功率柜脉冲控制器分开长距离放置的场景。
【专利说明】一种基于光纤的发电机励磁系统可控硅触发脉冲传输装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于光纤的发电机励磁系统可控硅触发脉冲传输装置。
【背景技术】
[0002]在发电机励磁系统中，可控娃整流桥与励磁调节器一般分布于两个电气柜。由于可控硅整流桥脉冲触发电路需靠近可控硅整流桥，因此，励磁调节器与可控硅整流桥之间触发脉冲传输需要进行电气连接。目前实现上述电气连接的方法主要有以下两种。
[0003]第一种为通过扁平排线电缆连接。
[0004]第二种为通过单芯或多芯电缆连接。
[0005]对于某些电厂，需将励磁调节柜放置于集控室，便于运行人员进行状态监测。在此种情况下，励磁调节器与可控硅整流桥需分开放置，距离为几十米甚至上百米。励磁调节器与可控硅整流桥之间的触发脉冲传输线路较长，容易产生信号衰减。同时，由于电厂实际环境制约，该脉冲传输线路需经过电缆沟进行敷设，电磁环境复杂。因此，该触发脉冲传输线容易耦合较大的干扰信号，导致原触发脉冲信号失真，造成可控硅未正确触发的后果，严重影响到设备可靠性。
实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种基于光纤的发电机励磁系统可控硅触发脉冲传输装置。
[0007]解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0008]—种基于光纤的发电机励磁系统可控娃触发脉冲传输装置，其特征在于:所述的传输装置包括电-光信号转换模块、光-电信号转换隔离模块和连接在该两者之间的光纤；所述电-光信号转换模块安装在发电机励磁系统的调节控制器所在位置，所述光-电信号转换隔离模块安装在发电机励磁系统的功率柜脉冲控制器所在位置，所述电-光信号转换模块将所述调节控制器发出的可控硅脉冲电信号转换成光信号，并通过光纤发送到光-电信号转换隔离模块，所述光-电信号转换隔离模块将该光信号还原成电信号并隔离输出给所述功率柜脉冲控制器。
[0009]作为本实用新型推荐的实施方式，所述的电-光信号转换模块设有第一至第六电-光信号转换电路和用于连接所述调节控制器的第一 IDC插头，所述光-电信号转换隔离模设有第一至第六光-电信号转换隔离电路、ULN2803达林顿管驱动器和用于连接所述功率柜脉冲控制器的第二 IDC插头；所述第一至第六电-光信号转换电路的输入端分别连接第一 IDC插头的六个信号输入端子，该第一 IDC插头的六个信号输入端子用于接收所述调节控制器发出的六路可控硅脉冲电信号，所述第一至第六电-光信号转换电路的输出端通过所述光纤分别连接所述第一至第六光-电信号转换隔离电路的输入端，所述第一至第六光-电信号转换隔离电路的输出端通过ULN2803达林顿管驱动器连接所述第二 IDC插头的六个信号输出端子，该第二 IDC插头的六个信号输出端子用于向所述功率柜脉冲控制器输出光-电信号转换隔离模块还原得到的六路电信号。
[0010]作为本实用新型推荐的实施方式，所述的第一至第六电-光信号转换电路均由第一限流电阻、第二限流电阻、第一上拉电阻和光纤发送器组成；所述第一限流电阻、第二限流电阻和第一上拉电阻的一端均连接到12伏直流电源的正端，所述第一限流电阻和第二限流电阻的另一端与光纤发送器的三个电源端相连接，所述第一上拉电阻的另一端与光纤发送器的控制端相连接，所述第一至第六电-光信号转换电路的光纤发送器控制端分别与所述第一 IDC插头的六个信号输入端子相连接。
[0011]作为本实用新型推荐的实施方式，所述的第一至第六光-电信号转换隔离电路均由光纤接收器、第二上拉电阻、第三限流电阻、第一下拉电阻和隔离光耦组成，所述第二上拉电阻和第三限流电阻的一端均连接光纤接收器的控制端，所述光纤接收器的电源端、第二上拉电阻的另一端、隔离光耦的阳极与5伏直流电源的正端相连接，所述第三限流电阻的另一端连接隔离光耦的阴极，所述光纤接收器的两个地端连接5伏直流电源的接地端，所述隔离光耦的集电极连接12伏直流电源的正端，隔离光耦的发射极通过第一下拉电阻连接5伏直流电源的接地端，所述第一至第六光-电信号转换隔离电路的隔离光耦发射极分别连接所述ULN2803达林顿管驱动器的六个输入端，所述ULN2803达林顿管驱动器的六个输出端分别与第二 IDC插头的六个信号输出端子相连接。
[0012]其中，所述的光纤连接在光纤发送器与光纤接收器之间。
[0013]作为本实用新型推荐的实施方式，所述的光纤发送器为型号为HFBR-1414TZ的光纤发送器，所述光纤接收器为型号为HFBR-2412TZ的光纤接收器。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0015]本实用新型的电-光信号转换电路，对发电机励磁系统调节控制器发出的的6个可控硅脉冲电信号转换为光信号。该转换得到的光信号通过光纤传输线传输至励磁系统的功率柜脉冲控制器。本实用新型的光-电信号转换电路以及电信号的隔离光耦，对光纤传输线传输至励磁系统功率整流桥的光信号进行接收转换成电信号处理，同时对该电信号进行了隔离处理。通过上述两个转换电路的作用，在励磁系统调节控制器与功率柜脉冲控制器之间以光纤进行连接，避免了电缆连接带来的信号干扰。同时，由于光电转换速度很快，避免了信号转换过程中的延时对系统控制产生的不良影响。所以，本实用新型通过电-光信号转换电路和光-电信号转换电路以及电信号的隔离电路，解决了励磁系统调节控制器与功率柜脉冲控制器之间由于电缆连接造成的信号干扰等不可靠问题，避开了实际应用场合中复杂的电磁环境，并且由于光纤为非导体，其绝缘性能与电缆相比更加优良。同时，在长距离传送中，光信号衰减度远小于电信号。因此，该电路很好的解决了励磁调节控制器与功率柜脉冲控制器之间触发脉冲的传输干扰、衰减和绝缘问题，提高了励磁系统运行的稳定性，使得本实用新型的传输装置特别适用于励磁调节器与功率柜脉冲控制器分开长距离放置的应用场景。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0017]图1为本实用新型的传输装置的电路原理框图；
[0018]图2为本实用新型中电-光信号转换模块的电路原理图；
[0019]图3为本实用新型中光-电信号转换模块的电路原理图；
[0020]图4为发电机励磁系统调节控制器发出的六路可控硅脉冲电信号PulseOA?Pulse5A的实际测试波形图。
【具体实施方式】
[0021]如图1至图4所示，本实用新型的基于光纤的发电机励磁系统可控硅触发脉冲传输装置，包括电-光信号转换模块、光-电信号转换隔离模块和连接在该两者之间的光纤；电-光信号转换模块安装在发电机励磁系统的调节控制器所在位置，光-电信号转换隔离模块安装在发电机励磁系统的功率柜脉冲控制器所在位置，电-光信号转换模块将调节控制器发出的可控硅脉冲电信号转换成光信号，并通过光纤发送到光-电信号转换隔离模块，光-电信号转换隔离模块将该光信号还原成电信号并隔离输出给功率柜脉冲控制器。
[0022]其中，本实用新型的电-光信号转换模块设有第一至第六电-光信号转换电路和用于连接调节控制器的第一 IDC插头J20A，光-电信号转换隔离模设有第一至第六光-电信号转换隔离电路、ULN2803达林顿管驱动器U114B和用于连接功率柜脉冲控制器的第二IDC插头J20B ;第一至第六电-光信号转换电路的输入端分别连接第一 IDC插头J20A的六个信号输入端子，该第一 IDC插头J20A的六个信号输入端子用于接收调节控制器发出的六路可控娃脉冲电信号PulseOA?Pul se5A,第一至第六电-光信号转换电路的输出端通过光纤分别连接第一至第六光-电信号转换隔离电路的输入端，第一至第六光-电信号转换隔离电路的输出端通过ULN2803达林顿管驱动器U114B连接第二 IDC插头J20B的六个信号输出端子，该第二 IDC插头J20B的六个信号输出端子用于向功率柜脉冲控制器输出光-电信号转换隔离模块还原得到的六路电信号PulseOB?Pulse5B。
[0023]参见图2，上述第一至第六电-光信号转换电路均由第一限流电阻、第二限流电阻、第一上拉电阻和型号为HFBR-1414TZ的光纤发送器组成，具体的，第一电-光信号转换电路包括第一限流电阻R12A、第二限流电阻R13A、第一上拉电阻R14A和光纤发送器U12A ；第二电-光信号转换电路包括第一限流电阻R15A、电阻R16A、第一上拉电阻R17A和光纤发送器U13A ;第三电-光信号转换电路包括第一限流电阻R18A、第二限流电阻R19A、第一上拉电阻RllOA和光纤发送器U14A;第四电-光信号转换电路包括第一限流电阻R111A、第二限流电阻R112A、第一上拉电阻R113A和光纤发送器U15A ;第五电-光信号转换电路包括第一限流电阻R114A、第二限流电阻R115A、第一上拉电阻R116A和光纤发送器U16A ;第六电-光信号转换电路包括第一限流电阻R117A、第二限流电阻R118A、第一上拉电阻R119A和光纤发送器U17A。其中:第一限流电阻、第二限流电阻和第一上拉电阻的一端均连接到12伏直流电源的正端VCC12，第一限流电阻和第二限流电阻的另一端与光纤发送器的三个电源端2、6、7相连接，第一上拉电阻的另一端与光纤发送器的控制端相连接，第一至第六电-光信号转换电路的光纤发送器控制端3分别与第一 IDC插头J20A的六个信号输入端子相连接。
[0024]参见图3，上述第一至第六光-电信号转换隔离电路均由型号为HFBR-2412TZ的光纤接收器、第二上拉电阻、第三限流电阻、第一下拉电阻和隔离光耦组成，具体的，第一光-电信号转换隔离电路包括第二上拉电阻R12B、第三限流电阻R13B、第一下拉电阻R14B、光纤接收器U12B和隔离光耦U18B ;第二光-电信号转换隔离电路包括第二上拉电阻R15B、第三限流电阻R16B、第一下拉电阻R17B、光纤接收器U13B和隔离光耦U19B ;第三光-电信号转换隔离电路包括第二上拉电阻R18B、第三限流电阻R19B、第一下拉电阻R110B、光纤接收器U14B和隔离光耦UllOB ;第四光-电信号转换隔离电路包括第二上拉电阻R111B、第三限流电阻R112B、第一下拉电阻R113B、光纤接收器U15B和隔离光耦UlllB ;第五光-电信号转换隔离电路包括第二上拉电阻R114B、第三限流电阻R115B、第一下拉电阻R116B、光纤接收器U16B和隔离光耦Ul 12B ;第六光-电信号转换隔离电路包括第二上拉电阻Rl 17B、第三限流电阻R118B、第一下拉电阻R119B、光纤接收器U17B和隔离光耦U113B。其中:第二上拉电阻和第三限流电阻的一端均连接光纤接收器的控制端6，光纤接收器的电源端2、第二上拉电阻的另一端、隔离光耦的阳极I与5伏直流电源的正端VCC5相连接，第三限流电阻的另一端连接隔离光耦的阴极2，光纤接收器的两个地端连接5伏直流电源的接地端GND，隔离光耦的集电极连接12伏直流电源的正端VCC12，隔离光耦的发射极通过第一下拉电阻连接5伏直流电源的接地端GND，第一至第六光-电信号转换隔离电路的隔离光耦发射极分别连接ULN2803达林顿管驱动器U114B的六个输入端，ULN2803达林顿管驱动器U114B的六个输出端分别与第二 IDC插头J20B的六个信号输出端子相连接。上述光纤连接在光纤发送器与光纤接收器之间。
[0025]下面以第一电-光信号转换电路和第一光-电信号转换电路为例具体说明本实用新型的工作原理:
[0026]对于第一电-光信号转换电路，当脉冲PulseOA为低电平时，光纤发送器U12A的控制端3被下拉至低电平。此时，12伏电源正端VCC12有电流通过R12A、R13A流入光纤发送器内部，完成电信号至光信号的触发转换。当脉冲PulseOA由低电平转为高电平时，光纤发送器U12A的控制端3被上拉至高电平。此时，光纤发送器U12A的电源端2、6、7与控制端3为等电位点，光纤发送器U12A内部无电流通过，电信号至光信号的触发转换截止。
[0027]对于第一光-电信号转换电路，当光纤接收器U12B接收到光触发信号时，U12B控制端6转为低电平。此时，5伏电源正端VCC5有电流流经隔离光耦U18B的控制端2以及电阻R13B。该电流触发隔离光耦输出端导通，U18B的输出控制端3被上拉至高电平。当光纤接收器U12B接收到光触发信号撤销时，U12B控制端6为高阻态，被电阻R12B上拉至高电平。此时，隔离光耦U18B的阳极I与阴极2为等电位点，隔离光耦U18B内部无电流通过，隔离光稱U18B的输出控制端被电阻R14B下拉至低电平,光信号至电信号的触发转换截止。
[0028]本实用新型不局限与上述【具体实施方式】，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种基于光纤的发电机励磁系统可控硅触发脉冲传输装置，其特征在于:所述的传输装置包括电-光信号转换模块、光-电信号转换隔离模块和连接在该两者之间的光纤；所述电-光信号转换模块安装在发电机励磁系统的调节控制器所在位置，所述光-电信号转换隔离模块安装在发电机励磁系统的功率柜脉冲控制器所在位置，所述电-光信号转换模块将所述调节控制器发出的可控硅脉冲电信号转换成光信号，并通过光纤发送到光-电信号转换隔离模块，所述光-电信号转换隔离模块将该光信号还原成电信号并隔离输出给所述功率柜脉冲控制器。
2.根据权利要求1所述的传输装置，其特征在于:所述的电-光信号转换模块设有第一至第六电-光信号转换电路和用于连接所述调节控制器的第一 IDC插头(J20A)，所述光-电信号转换隔离模设有第一至第六光-电信号转换隔离电路、ULN2803达林顿管驱动器(U114B)和用于连接所述功率柜脉冲控制器的第二 IDC插头(J20B);所述第一至第六电-光信号转换电路的输入端分别连接第一 IDC插头(J20A)的六个信号输入端子,该第一IDC插头(J20A)的六个信号输入端子用于接收所述调节控制器发出的六路可控硅脉冲电信号(PulseOA?Pulse5A),所述第一至第六电_光信号转换电路的输出端通过所述光纤分别连接所述第一至第六光-电信号转换隔离电路的输入端，所述第一至第六光-电信号转换隔离电路的输出端通过ULN2803达林顿管驱动器(U114B)连接所述第二 IDC插头(J20B)的六个信号输出端子，该第二 IDC插头(J20B)的六个信号输出端子用于向所述功率柜脉冲控制器输出光-电信号转换隔离模块还原得到的六路电信号(PulseOB?Pulse5B)。
3.根据权利要求2所述的传输装置，其特征在于:所述的第一至第六电-光信号转换电路均由第一限流电阻、第二限流电阻、第一上拉电阻和光纤发送器组成；所述第一限流电阻、第二限流电阻和第一上拉电阻的一端均连接到12伏直流电源的正端(VCC12)，所述第一限流电阻和第二限流电阻的另一端与光纤发送器的三个电源端相连接，所述第一上拉电阻的另一端与光纤发送器的控制端相连接，所述第一至第六电-光信号转换电路的光纤发送器控制端分别与所述第一 IDC插头(J20A)的六个信号输入端子相连接。
4.根据权利要求3所述的传输装置，其特征在于:所述的第一至第六光-电信号转换隔离电路均由光纤接收器、第二上拉电阻、第三限流电阻、第一下拉电阻和隔离光耦组成，所述第二上拉电阻和第三限流电阻的一端均连接光纤接收器的控制端，所述光纤接收器的电源端、第二上拉电阻的另一端、隔离光耦的阳极与5伏直流电源的正端(VCC5)相连接，所述第三限流电阻的另一端连接隔离光耦的阴极，所述光纤接收器的两个地端连接5伏直流电源的接地端(GND)，所述隔离光耦的集电极连接12伏直流电源的正端(VCC12)，隔离光耦的发射极通过第一下拉电阻连接5伏直流电源的接地端(GND)，所述第一至第六光-电信号转换隔离电路的隔离光耦发射极分别连接所述ULN2803达林顿管驱动器(U114B)的六个输入端，所述ULN2803达林顿管驱动器(U114B)的六个输出端分别与第二 IDC插头(J20B)的六个信号输出端子相连接。
5.根据权利要求4所述的传输装置，其特征在于:所述的光纤连接在光纤发送器与光纤接收器之间。
6.根据权利要求5所述的传输装置，其特征在于:所述的光纤发送器为型号为HFBR-1414TZ的光纤发送器，所述光纤接收器为型号为HFBR-2412TZ的光纤接收器。
【文档编号】H04B10/25GK204244243SQ201420609694
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】秦茂, 曹成军, 李海燕, 徐小方 申请人:广州擎天实业有限公司