在高壓變頻器中，為解決單元串聯(lián)多電平高壓變頻器中主控系統(tǒng)與功率單元之間存在的強(qiáng)弱電隔離,，及功率單元與功率單元之間的電磁干擾問(wèn)題,，提出了采用光纖連接方法實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳送。
背景
在冶金,、化工,、電力、市政供水和采礦等行業(yè)廣泛應(yīng)用的泵類負(fù)載,，占整個(gè)用電設(shè)備能耗的40%左右,，電費(fèi)在自來(lái)水廠甚至占制水成本的50%。這是因?yàn)椋阂环矫?，設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí),，通常都留有一定的余量;另一方面，由于工況的變化,，需要泵機(jī)輸出不同的流量,。
從應(yīng)用實(shí)例看，大多已取得了較好的效果(有的節(jié)能高達(dá)30%-40%),，大幅度降 低了自來(lái)水廠的制水成本,，提高了自動(dòng)化程度，且有利于泵機(jī)和管網(wǎng)的降壓運(yùn)行，減少了滲漏,、爆管,，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
高壓變頻系統(tǒng)
圖1-高壓變頻框圖
單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器,，采用若干個(gè)低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)直接高壓輸出,，該變頻器對(duì)電網(wǎng)諧波污染小，諧波輸入電流很低,，輸入功率因數(shù)高,，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。如以6kV的輸出電壓等級(jí)為例(如圖2),，電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)二次側(cè)多重化的隔離變壓器降壓后向功率單元供電,，功率單元為三相輸入、單相輸出的交一直一交PWM電源型逆變器結(jié)構(gòu),。將相鄰功率單元的輸出端串接起來(lái),，形成Y聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出,，供給高壓電動(dòng)機(jī),。
圖2-6kV變頻器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
圖3-功率單元原理圖
工業(yè)光纖的應(yīng)用
在高壓變頻系統(tǒng)中，我們認(rèn)識(shí)到在控制單元柜部分的信號(hào)主要是弱電,，但整個(gè)系統(tǒng)工作環(huán)境較為惡劣、傳輸距離不確定(較遠(yuǎn)),，存在各種高壓電信號(hào),。如果采用純粹的銅線進(jìn)行傳輸，則需要面臨各種干擾,、升壓,、降壓、損耗大,、易腐蝕等問(wèn)題,，從而導(dǎo)致可靠性低、實(shí)用性低,、資源浪費(fèi)等結(jié)果,。采用工業(yè)光纖則很好的解決上面的各種問(wèn)題，所以光纖通信必然會(huì)成為以后通信的主要方式,。
系統(tǒng)信號(hào)傳輸示意圖：
圖4-光纖傳輸示意圖
工業(yè)光纖通過(guò)將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)的這個(gè)方式,，解決了采用銅線傳輸中的變壓、損耗,、干擾等問(wèn)題,，其主要應(yīng)用在控制柜和變頻功率單元柜的的通信。
圖5-光纖在高壓變頻器中的應(yīng)用
世界知名品牌AVAGO有專門應(yīng)用在高壓變頻器中的光電收發(fā)器產(chǎn)品：HFBRX5XXZ系列.
圖6-Avago光纖在變頻中的應(yīng)用
HFBRX5XXZ系列光電收發(fā)器：
1,、 采用660nm波長(zhǎng)的紅光進(jìn)行傳輸.
2,、 包含40kBd到160MBd的速度范圍.
3,、 20m到1Km的距離范圍.
4、 兼容標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平
HFBRX5XXETZ是HFBRX5XXZ的升級(jí)版,，它具備更高的溫度等級(jí),，-40---85℃， 3.3V工作電壓,，兼容IEEE 802.3 100Base-X和10Base-X.