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目前已有越來(lái)越多的應用采用光纖電纜和組件作為點(diǎn)對點(diǎn)的高效率信息傳輸方式。 風(fēng)力能源近年來(lái)已經(jīng)逐漸成為滿(mǎn)足快速增長(cháng)能源需求下非常受到歡迎的替代電力來(lái)源，和來(lái)源有限且蘊藏量逐漸減少的化石燃料不同，風(fēng)力能源的來(lái)源完全不受限制并且非常容易取得。 把風(fēng)力能源轉換成為實(shí)用的交流電需要如整流器(Rectifier)和逆變器(Inverter)等功率電子設備，在高功率發(fā)電系統中，電絕緣在確保電力產(chǎn)生的質(zhì)量和可靠性上扮演了非常重要的角色。 光纖組件可以通過(guò)提供高電壓脈沖絕緣以及防止不必要信號進(jìn)入功率電子設備提供保護。 風(fēng)力發(fā)電系統中工業(yè)用光纖的主要應用包括整流器和逆變器的功率電子門(mén)驅動(dòng)、控制和通信電路板、風(fēng)力渦輪機控制單元、狀態(tài)監測系統以及風(fēng)力電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)等。 一、風(fēng)力渦輪機發(fā)電 風(fēng)力渦輪機通過(guò)使用發(fā)電機把動(dòng)能轉換成為電力能源，隨著(zhù)風(fēng)力條件的變化，發(fā)電機所產(chǎn)生的電力必須隨之轉換才能使用，在風(fēng)力渦輪機中必須要有整流器、逆變器、變壓器以及濾波器等設備，以便可以長(cháng)距離傳送所產(chǎn)生的實(shí)用交流電源，如圖1。 通常在風(fēng)力電塔的底部安裝有變壓器設備，目的是將風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的低電壓轉換成為方便傳送的中高電壓。 圖1、風(fēng)力渦輪發(fā)電機系統的典型功能框圖 二、整流器和逆變器 整流器和逆變器為風(fēng)力渦輪機系統中主要的組成部件，整流器可以把高噪聲交流電轉換成為直流電，而逆變器則可以把直流電轉換成干凈可靠的交流電輸出，這些設備的開(kāi)關(guān)動(dòng)作通常由嵌入式數字信號處理器(DSP)通過(guò)光纖鏈路控制，以提供具有高電絕緣能力的高效率可靠控制。 基本上在整流器和逆變器的控制開(kāi)關(guān)上有幾個(gè)選擇，分別是絕緣柵雙極晶體管(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO, Gate Turn Off Thyristor)、集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT, Integrated Gate Commutated Thyristor)、對稱(chēng)型門(mén)極換流晶閘管(SGCT, Symmetrical Gate Commutated Thyristor)以及發(fā)射極關(guān)斷晶閘管(ETO, Emitter Turn-off Thyristor)等。 光纖組件普遍用於控制高電壓和電流開(kāi)關(guān)設備，提供可靠的控制和反饋信號，請參考圖2和圖3。 圖2、使用Avago HFBR-0500Z系列 Versatile Link通用鏈路收發(fā)器實(shí)現的典型IGBT門(mén)驅動(dòng)電路典型功能框圖 圖3、使用HFBR-0500Z收發(fā)器的典型ETO二級電壓源轉換器相位連接圖HFBR-0500Z 三、狀態(tài)監測系統 大多數現代的風(fēng)力渦輪機都具有可以監測并依不同風(fēng)力條件進(jìn)行系統控制的智能功能，例如大氣環(huán)境傳感器可以檢測風(fēng)速和風(fēng)向，其他傳感器則能夠用來(lái)監測渦輪風(fēng)機部件的狀況和強度以避免發(fā)生問(wèn)題。 風(fēng)力渦輪機必須可以承受極端的天氣條件，如暴風(fēng)雪或閃電，在這些情況下，非常重要的一點(diǎn)是確保渦輪風(fēng)機的監測系統在設計上可以提供高電壓和大電流隔離，相較於光電耦合器和其他類(lèi)似器件，光纖由於可以提供高了許多的電壓和電流隔離能力，因此成為較好的信號傳遞媒體選擇。 四、風(fēng)力渦輪機和風(fēng)力電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng) 通過(guò)狀態(tài)監測系統所收集的數據，搭配上每個(gè)渦輪風(fēng)機使用的短距離POF塑料光纖鏈路，通常會(huì )以多路復用方式接入硬包層(HCS, Hard-Clad Silica)或多模光纖電纜，如果風(fēng)力電塔的高度高於100米，就可能需要更長(cháng)距離的HCS和多模光纖。 光纖具有監固的特性，可以提供惡劣環(huán)境的更高抵抗能力，并且重量非常輕，這些特性使得它非常適合應用于風(fēng)力渦輪機發(fā)電的垂直布線(xiàn)需求。 在風(fēng)電的應用領(lǐng)域，美國avago公司提供最可靠的工業(yè)級光纖以及配套的掛光纖收發(fā)器產(chǎn)品，傳輸速率從5M到50M的范圍，在逆變和驅動(dòng)方面德國Vincotech公司的提供完全可靠的IGBT,以及IPM模塊。對于以上的詳細應用請咨詢(xún)深圳市世強先進(jìn)科技有限公司。 |
