近年來(lái)由于受到石油價(jià)格浮動(dòng)和全球暖化問(wèn)題的影響，太陽(yáng)能逐漸成為滿(mǎn)足全球能源需求的普遍替代來(lái)源，石油為有限且日益稀少的能源，因此隨著需求的增加價(jià)格也會(huì)波動(dòng)，而將石油轉(zhuǎn)化成電力時(shí)產(chǎn)生的大量二氧化碳和其他污染物也會(huì)對(duì)地球造成傷害。在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)熱能會(huì)產(chǎn)生大量的電流，為了保護(hù)設(shè)備避免受到巨大電流泄漏的影響，電氣絕緣就成為確保電力系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性非常重要的關(guān)鍵。光纖提供了高電流和高電壓短時(shí)脈沖的絕緣保護(hù)，可以避免不必要信號(hào)進(jìn)入電力設(shè)備控制和通信系統(tǒng)，光纖也可以應(yīng)用在控制太陽(yáng)能電池板的跟蹤能力。相較于銅電纜，光通信可以涵蓋更長(zhǎng)的連接距離，隨著太陽(yáng)能發(fā)電廠規(guī)模的逐漸增大，想要監(jiān)測(cè)并控制所有太陽(yáng)能電池板就需要長(zhǎng)距離的連接，而這只有通過(guò)光纜才可能達(dá)成。光纖零組件在太陽(yáng)能系統(tǒng)中的主要應(yīng)用包括：

逆變器的功率電子?xùn)膨?qū)動(dòng)

太陽(yáng)跟蹤控制和通信電路板

太陽(yáng)能電廠變電站自動(dòng)化和保護(hù)繼電器

太陽(yáng)能發(fā)電

太陽(yáng)能電池板采集太陽(yáng)熱能并通過(guò)光伏模塊或太陽(yáng)能集熱器轉(zhuǎn)換為電能，為了把各個(gè)太陽(yáng)能電池板所產(chǎn)生的電力集成到電力傳輸線上，這些能量必須轉(zhuǎn)換為市電級(jí)的交流電源，請(qǐng)參考圖1。太陽(yáng)能系統(tǒng)中使用逆變器提供交流電源，變壓器則用來(lái)提高電壓到中高等級(jí)以連接電力傳輸線，另外還安裝有電路遮斷器，以便在傳輸線上出現(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開(kāi)關(guān)以確保干凈可靠的交流電源，而開(kāi)關(guān)控制信號(hào)通常由使用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP， Digital Signal Processor）的嵌入式控制器通過(guò)光纖鏈路提供，帶來(lái)高電氣隔離能力。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的功率半導(dǎo)體器件包括：

絕緣柵雙極晶體管（IGBT， Insulated Gate Bipolar Transistor）

門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO， Gate Turn Off Thyristor）

集成門(mén)極換流晶閘管（IGCT， Integrated Gate Commutated Thyristor）

對(duì)稱(chēng)門(mén)極換流晶閘管（SGCT， Symmetrical Gate Commutated Thyristor）

發(fā)射極關(guān)斷晶閘管（ETO， Emitter Turn Off Thyristor）

Avago的通用鏈路（Versatile Link）產(chǎn)品HFBR-0500Z系列已經(jīng)成為功率半導(dǎo)體控制電路板最受歡迎的標(biāo)準(zhǔn)器件，簡(jiǎn)單的發(fā)射器和接收器電路使得這些器件非常容易集成到使用TTL邏輯電平的系統(tǒng)中，圖3顯示了5MBd數(shù)據(jù)率操作的常見(jiàn)接口電路。

太陽(yáng)能電池板控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

要極大化太陽(yáng)能的電力轉(zhuǎn)換有兩個(gè)主要方法，一個(gè)是使用最高效率的太陽(yáng)能電池板，另一個(gè)則是全天跟蹤太陽(yáng)的移動(dòng)，經(jīng)驗(yàn)顯示，相較于固定式系統(tǒng)，帶有跟蹤系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板可以提供更高的電力輸出。隨著太陽(yáng)能電廠的規(guī)模越來(lái)越大以便產(chǎn)生更多的電力，它們開(kāi)始配備智能功能來(lái)監(jiān)測(cè)每個(gè)太陽(yáng)能電池板的性能，如監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池板的電力輸出和溫度以極大化電力輸出，控制太陽(yáng)能電池板的角度和方向也非常重要，在可以產(chǎn)生數(shù)百萬(wàn)瓦電力的商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)太陽(yáng)能電廠中，太陽(yáng)能電池板的安裝區(qū)域非常廣大，只有通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)才能達(dá)成可靠的控制和監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)參考圖4和表2。

變電站自動(dòng)化

變電站的目的是連接太陽(yáng)能電廠產(chǎn)生的電力到公共電網(wǎng)以便將電力傳輸?shù)浇K端消費(fèi)者，基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化變電站自動(dòng)化在設(shè)計(jì)上可以改善總體系統(tǒng)的可靠性，并大幅度減少使用的銅導(dǎo)線數(shù)，請(qǐng)參考圖5。

由于變電站中大部分的設(shè)備，如開(kāi)關(guān)柜、變壓器、電路遮斷器等都以中高電壓工作，因此必須加上電氣隔離以保護(hù)連接的低電壓設(shè)備，這個(gè)設(shè)備同時(shí)也會(huì)因?yàn)楦唛_(kāi)關(guān)電壓和電流產(chǎn)生大量的電磁場(chǎng)，為了確?？煽康目刂?，標(biāo)準(zhǔn)要求通信線路必須具備良好的電磁場(chǎng)抗擾度，在這種情況下，光纖就成為滿(mǎn)足變電站自動(dòng)化控制和通信線路要求的最好解決方案，請(qǐng)參考表3。

Avago提供有許多基于10/100/1000Mbps以太網(wǎng)協(xié)議，適合實(shí)施IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，圖6為快速以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的典型電路，Avago的HFBR-57E5APZ基于LVPECL的輸入和輸出數(shù)據(jù)信號(hào)可以很容易地連接到目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的以太網(wǎng)物理層芯片。