工業(yè)光纖在自來水水表廠高壓變頻器中的應用

   引言

    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弱電隔離，及功率單元與功率單元之間的電磁干擾問題，提出了采用光纖連接方法實現(xiàn)功率驅動PWM信號的遠距離傳送。

    背景

    在冶金、化工、電力、市政供水和采礦等行業(yè)廣泛應用的泵類負載，占整個用電設備能耗的40%左右，電費在自來水廠甚至占制水成本的50%。這是因為：一方面，設備在設計時，通常都留有一定的余量；另一方面，由于工況的變化，需要泵機輸出不同的流量。

    隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和自動化，智能化程度的提高，采用高壓變頻器對泵類負載進行速度控制，不但對改進工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量有好處，又是節(jié)能和設備經(jīng)濟運行的要求，是可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。對泵類負載進行調(diào)速控制的好處甚多。從應用實例看，大多已取得了較好的效果(有的節(jié)能高達30%-40%)，大幅度降低了自來水廠的制水成本，提高了自動化程度，且有利于泵機和管網(wǎng)的降壓運行，減少了滲漏、爆管，可延長設備使用壽命。

    高壓變頻系統(tǒng)

    單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器，采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出，該變頻器對電網(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)補償裝置。如以6kV的輸出電壓等級為例（如圖2），電網(wǎng)電壓經(jīng)過二次側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電源型逆變器結構。將相鄰功率單元的輸出端串接起來，形成Y聯(lián)結構，實現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。

    工業(yè)光纖的應用
 
    在高壓變頻系統(tǒng)中，我們認識到在控制單元柜部分的信號主要是弱電，但整個系統(tǒng)工作環(huán)境較為惡劣、傳輸距離不確定（較遠），存在各種高壓電信號。如果采用純粹的銅線進行傳輸，則需要面臨各種干擾、升壓、降壓、損耗大、易腐蝕等問題，從而導致可靠性低、實用性低、資源浪費等結果。采用工業(yè)光纖則很好的解決上面的各種問題，所以光纖通信必然會成為以后通信的主要方式。
系統(tǒng)信號傳輸示意圖：

    工業(yè)光纖通過將電信號轉變?yōu)楣庑盘柕倪@個方式，解決了采用銅線傳輸中的變壓、損耗、干擾等問題，其主要應用在控制柜和變頻功率單元柜的的通信。

    界知名品牌AVAGO有專門應用在高壓變頻器中的光電收發(fā)器產(chǎn)品：HFBRX5XXZ系列.

    HFBRX5XXZ系列光電收發(fā)器：

    1、采用660nm波長的紅光進行傳輸.

    2、包含40kBd到160MBd的速度范圍.

    3、20m到1Km的距離范圍.

    4、兼容標準的TTL電平

    HFBRX5XXETZ是HFBRX5XXZ的升級版，它具備更高的溫度等級，-40---85℃， 3.3V工作電壓，兼容IEEE 802.3 100Base-X和10Base-X.

    我們可以通過他們的命名規(guī)則，找到適合的型號：

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