【導讀】光纖組件及電纜應用于信息傳輸已經被逐漸推廣，隨著人們對能源需求的增長，風力能源走進人們的視線。風力電源的無污染、高效率、不受限的特點成為工程師的最愛。把風力能源轉換成為交流電，逆變器和整流器等功率電子設備成為關鍵元器件。在電力系統中，電絕緣和光纖組件都扮演著重要角色，它們是發電系統更加安全可靠地運行。
風力發電系統中工業用光纖的主要應用包括整流器和逆變器的功率電子門驅動、控制和通信電路板、風力渦輪機控制單元、狀態監測系統以及風力電場聯網等。
風力渦輪機和風力電場聯網
通過狀態監測系統所收集的數據，搭配上每個渦輪風機使用的短距離POF塑料光纖鏈路，通常會以多路復用方式接入硬包層(HCS, Hard-Clad Silica)或多模光纖電纜，如果風力電塔的高度高於100米，就可能需要更長距離的HCS和多模光纖。光纖具有監固的特性，可以提供惡劣環境的更高抵抗能力，并且重量非常輕，這些特性使得它非常適合應用于風力渦輪機發電的垂直布線需求。
狀態監測系統
大多數現代的風力渦輪機都具有可以監測并依不同風力條件進行系統控制的智能功能，例如大氣環境傳感器可以檢測風速和風向，其他傳感器則能夠用來監測渦輪風機部件的狀況和強度以避免發生問題。
風力渦輪機必須可以承受極端的天氣條件，如暴風雪或閃電，在這些情況下，非常重要的一點是確保渦輪風機的監測系統在設計上可以提供高電壓和大電流隔離，相較於光電耦合器和其他類似器件，光纖由於可以提供高了許多的電壓和電流隔離能力，因此成為較好的信號傳遞媒體選擇。
風力渦輪機發電
風力渦輪機通過使用發電機把動能轉換成為電力能源，隨著風力條件的變化，發電機所產生的電力必須隨之轉換才能使用，在風力渦輪機中必須要有整流器、逆變器、變壓器以及濾波器等設備，以便可以長距離傳送所產生的實用交流電源，如圖1。
通常在風力電塔的底部安裝有變壓器設備，目的是將風力渦輪機產生的低電壓轉換成為方便傳送的中高電壓。
通常在風力電塔的底部安裝有變壓器設備，目的是將風力渦輪機產生的低電壓轉換成為方便傳送的中高電壓。
圖1：風力渦輪發電機系統的典型功能框圖
整流器和逆變器
整流器和逆變器為風力渦輪機系統中主要的組成部件，整流器可以把高噪聲交流電轉換成為直流電，而逆變器則可以把直流電轉換成干凈可靠的交流電輸出，這些設備的開關動作通常由嵌入式數字信號處理器(DSP)通過光纖鏈路控制，以提供具有高電絕緣能力的高效率可靠控制。
基本上在整流器和逆變器的控制開關上有幾個選擇，分別是絕緣柵雙極晶體管(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)、門極可關斷晶閘管(GTO, Gate Turn Off Thyristor)、集成門極換流晶閘管(IGCT, Integrated Gate Commutated Thyristor)、對稱型門極換流晶閘管(SGCT, Symmetrical Gate Commutated Thyristor)以及發射極關斷晶閘管(ETO, Emitter Turn-off Thyristor)等。
光纖組件普遍用於控制高電壓和電流開關設備，提供可靠的控制和反饋信號，請參考圖2和圖3。
圖2:使用Avago HFBR-0500Z Versatile Link通用鏈路收發器實現的典型IGBT門驅動電路典型功能框圖
圖3:使用HFBR-0500Z收發器的典型ETO二級電壓源轉換器相位連接圖
