目前已有越來越多的應用采用光纖電纜和組件作為(wei) 點對點的高效率信息傳(chuan) 輸方式。

        風力能源近年來已經逐漸成為(wei) 滿足快速增長能源需求下非常受到歡迎的替代電力來源，和來源有限且蘊藏量逐漸減少的化石燃料不同，風力能源的來源完全不受限製並且非常容易取得。

        把風力能源轉換成為(wei) 實用的交流電需要如整流器(Rectifier)和逆變器(Inverter)等功率電子設備，在高功率發電係統中，電絕緣在確保電力產(chan) 生的質量和可靠性上扮演了非常重要的角色。

        光纖組件可以通過提供高電壓脈衝(chong) 絕緣以及防止不必要信號進入功率電子設備提供保護。

        風力發電係統中工業(ye) 用光纖的主要應用包括整流器和逆變器的功率電子門驅動、控製和通信電路板、風力渦輪機控製單元、狀態監測係統以及風力電場聯網等。

        一、風力渦輪機發電

        風力渦輪機通過使用發電機把動能轉換成為(wei) 電力能源，隨著風力條件的變化，發電機所產(chan) 生的電力必須隨之轉換才能使用，在風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，以便可以長距離傳(chuan) 送所產(chan) 生的實用交流電源，如圖1。

圖1、風力渦輪發電機係統的典型功能框圖

        通常在風力電塔的底部安裝有變壓器設備，目的是將風力渦輪機產(chan) 生的低電壓轉換成為(wei) 方便傳(chuan) 送的中高電壓。

        二、整流器和逆變器

        整流器和逆變器為(wei) 風力渦輪機係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(wei) 直流電，而逆變器則可以把直流電轉換成幹淨可靠的交流電輸出，這些設備的開關(guan) 動作通常由嵌入式數字信號處理器(DSP)通過光纖鏈路控製，以提供具有高電絕緣能力的高效率可靠控製。

        基本上在整流器和逆變器的控製開關(guan) 上有幾個(ge) 選擇，分別是絕緣柵雙極晶體(ti) 管(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)、門極可關(guan) 斷晶閘管(GTO, Gate Turn Off Thyristor)、集成門極換流晶閘管(IGCT, Integrated Gate Commutated Thyristor)、對稱型門極換流晶閘管(SGCT, Symmetrical Gate Commutated Thyristor)以及發射極關(guan) 斷晶閘管(ETO, Emitter Turn-off Thyristor)等。

        光纖組件普遍用於(yu) 控製高電壓和電流開關(guan) 設備，提供可靠的控製和反饋信號，請參考圖2和圖3。

圖2、使用Avago HFBR-0500Z係列 Versatile Link通用鏈路收發器實現的典型IGBT門驅動電路典型功能框圖

圖3、使用HFBR-0500Z收發器的典型ETO二級電壓源轉換器相位連接圖HFBR-0500Z

        三、狀態監測係統

        大多數現代的風力渦輪機都具有可以監測並依不同風力條件進行係統控製的智能功能，例如大氣環境傳(chuan) 感器可以檢測風速和風向，其他傳(chuan) 感器則能夠用來監測渦輪風機部件的狀況和強度以避免發生問題。

        風力渦輪機必須可以承受極端的天氣條件，如暴風雪或閃電，在這些情況下，非常重要的一點是確保渦輪風機的監測係統在設計上可以提供高電壓和大電流隔離，相較於(yu) 光電耦合器和其他類似器件，光纖由於(yu) 可以提供高了許多的電壓和電流隔離能力，因此成為(wei) 較好的信號傳(chuan) 遞媒體(ti) 選擇。

        四、風力渦輪機和風力電場聯網

        通過狀態監測係統所收集的數據，搭配上每個(ge) 渦輪風機使用的短距離POF塑料光纖鏈路，通常會(hui) 以多路複用方式接入硬包層(HCS, Hard-Clad Silica)或多模光纖電纜，如果風力電塔的高度高於(yu) 100米，就可能需要更長距離的HCS和多模光纖。

        光纖具有監固的特性，可以提供惡劣環境的更高抵抗能力，並且重量非常輕，這些特性使得它非常適合應用於(yu) 風力渦輪機發電的垂直布線需求。

        在風電的應用領域，美國avago公司提供最可靠的工業(ye) 級光纖以及配套的掛光纖收發器產(chan) 品，傳(chuan) 輸速率從(cong) 5M到50M的範圍，在逆變和驅動方麵德國Vincotech公司的提供完全可靠的IGBT,以及IPM模塊。對於(yu) 以上的詳細應用請谘詢深圳市世強先進科技有限公司。