浅谈太阳能应用中的光纤设计

由于石油/煤炭价格的波动和全球变暖问题，太阳能最近已成为满足世界各地需求的流行替代能源。石油是一种有限且不断减少的资源，因此，在需求高涨时价格会飙升。石油和/或燃煤发电机将化石燃料转化为电能时，会产生大量的CO2和其他对地球有害的污染物。

在太阳能农场发电系统中，太阳热会产生大量电流。为了保护设备免受大电流泄漏的影响，电绝缘对于确保电力系统的质量和可靠性至关重要。光纤可提供绝缘保护，以防止高压/电流干扰以及进入功率设备控制和通信的有害信号。使用光纤控制太阳能电池板的跟踪能力也是可行的。与铜线相比，光纤通信可以覆盖更长的链路距离连接。随着太阳能发电场规模的扩大，监视和控制所有太阳能电池板都需要长距离的连接，这只有通过光缆才能实现。

太阳能系统中光纤组件的关键应用包括：

• 逆变器的功率电子门驱动器
• 太阳跟踪控制和通讯板
• 太阳能电站变电站自动化和保护继电器

太阳能发电

太阳能发电框图

太阳能电池板收集太阳能，并通过光伏模块或太阳能集热器将其转换为电能。为了将太阳能电池板产生的电力整合到输电线路，需要将电力转换为公用事业级的交流电（图1）。

太阳能系统中使用逆变器来提供交流电，而变压器则将电压提高到中/高电压，以连接到输电线路。还安装了断路器，以在传输线出现故障时保护系统。

为了产生所需的交流电，功率半导体器件必须以正确的频率打开/关闭，以确保清洁可靠的交流电。通/断信号通常由DSP嵌入式控制器通过光纤链路控制，从而实现高电流隔离能力。

市场上可用的功率半导体器件示例：

• 绝缘栅双极晶体管（IGBT）
• GateTurnOff晶闸管（GTO）
• 集成门换向晶闸管（IGCT）
• 对称门换向晶闸管（SGCT）•EmitterTurnOffThyristor（ETO）

光纤组件通常用于控制高压和电流开关设备，并具有可靠的控制和反馈信号（图2，表1）。

表1.用于控制功率半导体器件的通用部件号

IGBT的栅极驱动器框图

编辑：hfy