由于石油/煤炭價(jià)格的波動(dòng)和全球變暖問題，太陽能最近已成為滿足世界各地需求的流行替代能源。石油是一種有限且不斷減少的資源，因此，在需求高漲時(shí)價(jià)格會(huì)飆升。石油和/或燃煤發(fā)電機(jī)將化石燃料轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的CO2和其他對(duì)地球有害的污染物。

在太陽能農(nóng)場發(fā)電系統(tǒng)中，太陽熱會(huì)產(chǎn)生大量電流。為了保護(hù)設(shè)備免受大電流泄漏的影響，電絕緣對(duì)于確保電力系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要。光纖可提供絕緣保護(hù)，以防止高壓/電流干擾以及進(jìn)入功率設(shè)備控制和通信的有害信號(hào)。使用光纖控制太陽能電池板的跟蹤能力也是可行的。與銅線相比，光纖通信可以覆蓋更長的鏈路距離連接。隨著太陽能發(fā)電場規(guī)模的擴(kuò)大，監(jiān)視和控制所有太陽能電池板都需要長距離的連接，這只有通過光纜才能實(shí)現(xiàn)。

太陽能系統(tǒng)中光纖組件的關(guān)鍵應(yīng)用包括：

• 逆變器的功率電子門驅(qū)動(dòng)器
• 太陽跟蹤控制和通訊板
• 太陽能電站變電站自動(dòng)化和保護(hù)繼電器

太陽能發(fā)電

太陽能發(fā)電框圖

太陽能電池板收集太陽能，并通過光伏模塊或太陽能集熱器將其轉(zhuǎn)換為電能。為了將太陽能電池板產(chǎn)生的電力整合到輸電線路，需要將電力轉(zhuǎn)換為公用事業(yè)級(jí)的交流電（圖1）。

太陽能系統(tǒng)中使用逆變器來提供交流電，而變壓器則將電壓提高到中/高電壓，以連接到輸電線路。還安裝了斷路器，以在傳輸線出現(xiàn)故障時(shí)保護(hù)系統(tǒng)。

為了產(chǎn)生所需的交流電，功率半導(dǎo)體器件必須以正確的頻率打開/關(guān)閉，以確保清潔可靠的交流電。通/斷信號(hào)通常由DSP嵌入式控制器通過光纖鏈路控制，從而實(shí)現(xiàn)高電流隔離能力。

市場上可用的功率半導(dǎo)體器件示例：

• 絕緣柵雙極晶體管（IGBT）
• GateTurnOff晶閘管（GTO）
• 集成門換向晶閘管（IGCT）
• 對(duì)稱門換向晶閘管（SGCT）?EmitterTurnOffThyristor（ETO）

光纖組件通常用于控制高壓和電流開關(guān)設(shè)備，并具有可靠的控制和反饋信號(hào)（圖2，表1）。

表1.用于控制功率半導(dǎo)體器件的通用部件號(hào)

IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)器框圖

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