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光纤在太阳能电池板控制和监测系统中的应用分

近年情因为受到煤油价格浮动和举世暖化问题的影响,太阳能徐徐成为满意举世能源需求的普遍替代滥觞,煤油为有限且日益稀少的能源,是以跟着需求的增添价格也会颠簸,而将煤油转化成电力时孕育发生的大年夜量二氧化碳和其他污染物也会对地球造成危害。在太阳能发电系统中,太阳热能会孕育发生大年夜量的电流,为了保护设备避免受到伟大年夜电流透露的影响,电气绝缘就成为确保电力系统质量和靠得住性异常紧张的关键。光纤供给了高电流和高电压短时脉冲的绝缘保护,可以避免不需要旌旗灯号进入电力设备节制和通信系统,光纤也可以利用在节制太阳能电池板的跟踪能力。相较于铜电缆,光通信可以涵盖更长的连接间隔,跟着太阳能发电厂规模的徐徐增大年夜,想要监测并节制所有太阳能电池板就必要长间隔的连接,而这只有经由过程光缆才可能杀青。光纤零组件在太阳能系统中的主要利用包括:

逆变器的功率电子栅驱动

太阳跟踪节制和通信电路板

太阳能电厂变电站自动化和保护继电器

太阳能发电

太阳能电池板采集太阳热能并经由过程光伏模块或太阳能集热器转换为电能,为了把各个太阳能电池板所孕育发生的电力集成到电力传输线上,这些能量必须转换为市电级的交流电源,请参考图1。太阳能系统中应用逆变器供给交流电源,变压器则用来前进电压到中高等级以连接电力传输线,别的还安装有电路遮断器,以便在传输线上呈现故障时保护系统。为了孕育发生所需的交流电,功率半导体器件必须以精确的频率开关以确保干净靠得住的交流电源,而开枢纽关头制旌旗灯号平日由应用数字旌旗灯号处置惩罚器(DSP, Digital Signal Processor)的嵌入式节制器经由过程光纤链路供给,带来高电气隔离能力。今朝市场上常见的功率半导体器件包括:

绝缘栅双极晶体管IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)

门极可关断晶闸管(GTO, Gate Turn Off Thyristor)

集成门极换流晶闸管(IGCT, Integrated Gate Commutated Thyristor)

对称门极换流晶闸管(SGCT, Symmetrical Gate Commutated Thyristor)

发射极关断晶闸管(ETO, Emitter Turn Off Thyristor)

Avago的通用链路(Versatile Link)产品HFBR-0500Z系列已经成为功率半导体节制电路板最受迎接的标准器件,简单的发射器和接管器电路使得这些器件异常轻易集成到应用TTL逻辑电平的系统中,图3显示了5MBd数据率操作的常见接口电路。

太阳能电池板节制和监测系统

要极大年夜化太阳能的电力转换有两个主要措施,一个是应用最高效率的太阳能电池板,另一个则是全天跟踪太阳的移动,履历显示,相较于固定式系统,带有跟踪系统的太阳能电池板可以供给更高的电力输出。跟着太阳能电厂的规模越来越大年夜以便孕育发生更多的电力,它们开始配备智能功能来监测每个太阳能电池板的机能,如监测太阳能电池板的电力输出和温度以极大年夜化电力输出,节制太阳能电池板的角度和偏向也异常紧张,在可以孕育发生数百万瓦电力的商业运转太阳能电厂中,太阳能电池板的安装区域异常广大年夜,只有经由过程光纤收集才能杀青靠得住的节制和监测收集,请参考图4和表2。

变电站自动化

变电站的目的是连接太阳能电厂孕育发生的电力到公共电网以便将电力传输到终端破费者,基于IEC 61850标准的今世化变电站自动化在设计上可以改良总系一切的靠得住性,并大年夜幅度削减应用的铜导线数,请参考图5。

因为变电站中大年夜部分的设备,如开关柜、变压器、电路遮断器等都以中高电压事情,是以必须加上电气隔离以保护连接的低电压设备,这个设备同时也会由于高开关电压和电流孕育发生大年夜量的电磁场,为了确保靠得住的节制,标准要求通信线路必须具备优越的电磁场抗扰度,在这种环境下,光纤就成为满意变电站自动化节制和通信线路要求的最好办理规划,请参考表3。

Avago供给有许多基于10/100/1000Mbps以太网协议,得当实施IEC 61850标准的产品,图6为快速以太网光纤收发器的范例电路,Avago的HFBR-57E5APZ基于LVPECL的输入和输出数据旌旗灯号可以很轻易地连接到今朝市场上常见的以太网物理层芯片。

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