工業(yè)用光纖在風(fēng)力發(fā)電的應用

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。

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。

[圖說(shuō)]

Generator = 發(fā)電機
Wind Turbine Blade = 風(fēng)力渦輪機葉片
Rectifier AC-DC = AC-DC整流器
DC Link = 直流鏈路
Inverter DC-AC = DC-AC逆變器
Fiber Optic = 光纖
Control Board and Communication = 控制和通信電路板
Turbine Control Unit(TCU) = 渦輪機控制單元(TCU)
3 Phase Line Filter and Transformer = 3相線(xiàn)路濾波器和變壓器
Utility Grade AC Power = 實(shí)用級交流電源

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。