應用方案
聚焦用戶需求,持續技術革新
專注于:電源/新能源,運動控制,醫療,汽車電子等行業的器件及方案應用。
全球變暖和傳統能源(如化石燃料能源)排放的二氧化碳造成的氣候變化,為替代發電創造了巨大 的市場。風力發電已經成為滿足快速增長的能源需求的一種流行的替代能源。
將風能轉換為公用事業級交流電源需要電力電子設備,如整流器和逆變器。在大功率發電系統中,電絕緣對保證發電質量和可靠性至關重要。在電力電子設備中,光纖元件通過提供絕緣來防止高壓故障和不需要的信號,從而起到保護作用。
可以提供高度可靠的工業光纖組件,用于發電市場的數據采集/控制和隔離。這些產品具有高絕緣電壓和高抗電磁干擾性能,可以安裝在靠近電力輸送管道的地方運行,并不會被這些管道發出的破壞性電氣干擾影響。隨著全球對可再生能源需求的增長,風力渦輪機的設計變得越來越大,工業光纖產品可以廣泛應用于新型發電市場的許多場景。
目前工業光纖組件在風力渦輪機系統中的主要應用包括:
整流器和逆變器的電力電子柵極驅動器
控制和通信板
渦輪控制單元
狀態監測系統
風電場聯網
風力發電
風力發電機通過發電機將動能轉化為電能。隨著風力條件的變化,發電機產生的電能需要進行轉換才能使用,所以在風力渦輪機內需要安裝整流器、逆變器、變壓器和濾波器,以實現公用事業級交流電力的長距離傳輸(圖 1)。變壓器通常安裝在塔底部,以提供從風力渦輪機產生的低壓到傳輸中/高壓的電壓轉換。

整流器和逆變器
整流器和逆變器是風力發電系統的關鍵部件。整流器將嘈雜的交流電源轉換為直流電源,而逆變器將直流電源轉換為清潔可靠的交流電源,這些器件的開關通常由DSP嵌入式控制器通過光纖鏈路控制,以提供高效可靠的開關控制,且具有高電流隔離能力。
目前用于整流和逆變控制開關的功率器件有:
絕緣柵雙極晶體管(IGBT)
柵極關斷晶閘管(GTO)
集成柵極整流晶閘管(IGCT)
對稱柵整流晶閘管(SGCT)
發射極關斷可控硅(ETO)
光纖元件通常用于控制高壓電流開關器件,具有可靠的控制和反饋信號的能力(圖 2和圖 3)。


狀態監測系統
大多數現代風力渦輪機都有智能功能來監測和控制系統,以適應不同的風力條件。例如,大氣傳感器檢測風速和風向,其他傳感器監測渦輪機部件的狀態和強度,以避免出現故障。
風力渦輪機需要承受極端天氣條件,如風暴和閃電。在這些極端條件下,必須要確保渦輪機的監測系統設計能夠提供高電壓和高電流隔離。與光耦合器和其他類似組件相比,光纖以更高的電壓和電流隔離等優異特性成為首選。
在風力機機艙內(圖 4)的短鏈路距離傳輸可使用 POF(塑料光纖)和NRS 650nm 系列產品。可以提供卡扣式、閉鎖式和旋入式連接器等多功能鏈接子系列產品,允許設計和維修人員進行現場連接,安裝,維修,維護和安裝。
除了良好的隔離性能外,這些產品還提供出色的信號完整性,因為它們不受電磁干擾(EMI)的影響。它們是在高電壓/高電流應用中具有可靠數據傳輸的長距離監控系統通信的出色解決方案。

風力渦輪機和風電場網絡
從狀態監測系統收集的數據,在單個風力渦輪機中使用短鏈路光纖鏈路,通常多路復用到多模光纖電纜中。如果風力渦輪機塔架高度大于 100 米,則可能需要更長的多模光纖連接距離。光纖電纜既堅固,又能抵抗惡劣的環境因素,而且重量輕,完全滿足風力渦輪機塔架垂直布線的要求。
用于風力渦輪機監測系統和網絡應用的 650nm、850nm 光纖發射器和接收器,數據傳輸速率最高可達 50MBd,以滿足不同鏈路距離的客戶需求。可以提供工業標準連接器如ST/ST 螺紋等。NRS 850nm 系列產品可在多模光纖上運行,與 POF 解決方案相比,可提供更大的帶寬和鏈路距離,通常用于風力渦輪機塔和長距離風力發電場網絡。

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