風(fēng)力能源,近年來已經(jīng)逐漸成為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(fēng)力能源的來源完全不受限制并且非常容易取得。要將把風(fēng)力能源轉(zhuǎn)換成為實用的交流電,需要如整流器(Rectifier)和逆變器(Inverter)等功率電子設(shè)備,在高功率發(fā)電系統(tǒng)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,而光纖組件可以通過提供高電壓脈沖絕緣以及防止不必要信號進入功率電子設(shè)備提供保護。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中工業(yè)用光纖的主要應(yīng)用包括整流器和逆變器的功率電子門驅(qū)動、控制和通信電路板、風(fēng)力渦輪機控制單元、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)以及風(fēng)力電場聯(lián)網(wǎng)等
整流器和逆變器
整流器和逆變器為風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)中主要的組成部件,整流器可以把高噪聲交流電轉(zhuǎn)換成為直流電,而逆變器則可以把直流電轉(zhuǎn)換成干凈可靠的交流電輸出,這些設(shè)備的開關(guān)動作通常由嵌入式數(shù)字信號處理器(DSP)通過光纖鏈路控制,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關(guān)上有幾個選擇,分別是絕緣柵雙極晶體管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)、門極可關(guān)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(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關(guān)設(shè)備,提供可靠的控制和反饋信號,請參考
光纖實現(xiàn)典型IGBT門驅(qū)動電路功能框圖
使用光纖的典型ETO二級電壓源轉(zhuǎn)換器相位連接圖
高壓變頻系統(tǒng)
在高壓變頻系統(tǒng)中,我們認識到在控制單元柜部分的信號主要是弱電,但整個系統(tǒng)工作環(huán)境較為惡劣、傳輸距離不確定(較遠),存在各種高壓電信號。如果采用純粹的銅線進行傳輸,則需要面臨各種干擾、升壓、降壓、損耗大、易腐蝕等問題,從而導(dǎo)致可靠性低、實用性低、資源浪費等結(jié)果。通過將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕倪@個方式,解決了采用銅線傳輸中的變壓、損耗、干擾等問題,其主要應(yīng)用在控制柜和變頻功率單元柜的的通信。
智能電力抄表系統(tǒng)
我國目前普遍采用的載波電力抄表系統(tǒng)由于其技術(shù)原因,出現(xiàn)嚴重數(shù)據(jù)漏抄現(xiàn)象。不能滿足電力系統(tǒng)高度可靠的要求。智能電網(wǎng)對高速、可靠以及低成本的在原有載波智能電表的基礎(chǔ)上提出由POF塑料光纖智能電力抄表系統(tǒng)取代載波抄表系統(tǒng)。
目前已發(fā)布國家標準《GB∕T 31990.1-2015塑料光纖電力信息傳輸系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、南網(wǎng)標準《Q/CSG1209025.1-2020計量自動化系統(tǒng)塑料光纖通信技術(shù)規(guī)范》