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

        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。

        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。

        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。

        一、風(fēng)力渦輪機發(fā)電

        風(fēng)力渦輪機通過使用發(fā)電機把動能轉(zhuǎn)換成為電力能源，隨著風(fēng)力條件的變化，發(fā)電機所產(chǎn)生的電力必須隨之轉(zhuǎn)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(shè)備，以便可以長距離傳送所產(chǎn)生的實用交流電源，如圖1。

圖1、風(fēng)力渦輪發(fā)電機系統(tǒng)的典型功能框圖

        通常在風(fēng)力電塔的底部安裝有變壓器設(shè)備，目的是將風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的低電壓轉(zhuǎn)換成為方便傳送的中高電壓。

        二、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)器實現(xiàn)的典型IGBT門驅(qū)動電路典型功能框圖

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

        三、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

        大多數(shù)現(xiàn)代的風(fēng)力渦輪機都具有可以監(jiān)測并依不同風(fēng)力條件進行系統(tǒng)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監(jiān)測渦輪風(fēng)機部件的狀況和強度以避免發(fā)生問題。

        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，非常重要的一點是確保渦輪風(fēng)機的監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)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)力電場聯(lián)網(wǎng)

        通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)所收集的數(shù)據(jù)，搭配上每個渦輪風(fēng)機使用的短距離POF塑料光纖鏈路，通常會以多路復(fù)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，就可能需要更長距離的HCS和多模光纖。

        光纖具有監(jiān)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(yīng)用于風(fēng)力渦輪機發(fā)電的垂直布線需求。

        在風(fēng)電的應(yīng)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(qū)動方面德國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(yīng)用請咨詢深圳市世強先進科技有限公司。