【選型】高壓變頻器和高壓SVG級聯功率單元選用國產飛爾康光纖收發器替換安華高，性能及可靠性不輸進口

　　高壓變頻器和SVG工作電壓均在10kV及以上，目前國內制造商均采用多單元串聯形式實現低電壓控制，產生輸出可調的高電壓電源。其中功率單元作為核心控制部件，一臺整機大概用到24個單元或120個單元，整機的主控系統與功率單元相距較遠，信號的發送與接收通過光纖收發器實現，用量較大。早期的收發器都是采用國際知名品牌安華高HFBR-1521Z和HFBR-2521Z，其幾乎處于壟斷地位。由于一些特殊現場環境惡劣（高溫、高濕或高粉塵），其光纖收發器應用中偶爾會出現信號傳輸異常中斷，傳輸光功率不足現象。且發射器的工作電流需幾十mA，消耗較大的電源功率。

　　近幾年，隨著國產光纖技術的快速發展，同時中美貿易戰的加劇，為降低進口安華高光纖收發器的采購風險和成本壓力，引入國產品牌勢在必行。通過多方調研和技術對比，最終選擇浙江飛爾康（FIRECOMMS）光纖收發器作為試用。根據應用需求，飛爾康光纖收發器選擇型號為FT10MHLR和FR05MHIR。光纖發射器采用飛爾康10M速率代替安化高5M速率，基于三點：

a.公司級聯產品主控與單元通信時最高速率達到4M（安華高5M在遠距離傳輸時信號脈寬異常丟失，選擇高一檔）,保證足夠通信速率余量；

b.飛爾康現有可兼容的光纖發射器，5M速率的相比10M速率的光功率偏低（同驅動電流條件）；

c.飛爾康10M速率的在成本上相比安華高5M的有明顯優勢。光纖接收器的替換主要保證參數接近即可。

在筆者公司的高壓變頻器和高壓SVG級聯功率單元降成本項目推進中進行首次嘗試驗證。

下面對兩個品牌的光纖收發器從參數和測試結果進行全面對比分析，具體如下:

一、規格書關鍵參數對比分析

表1：光纖發射器參數對比

總結：光纖發射器在數據傳輸速率、傳輸距離、工作電流，工作溫度指標方面飛爾康表現優。

表2 光纖接收器參數對比

總結：光纖接收器在工作溫度、上升下降時間、內部工藝結構(安華高采用三極管電流型控制，飛爾康采用推挽MOS電壓型控制)上飛爾康表現優。

二、試驗數據對比分析

(1)不同驅動電阻功率衰減比測試對比

圖1 光纖發射電路

圖2 光纖接收電路

測試條件：使用一塊功率單元板，下載特殊程序，使用一根愛鑫光纖（16m，縮線芯3mm）既做發射又做接收，改變不同驅動電阻，測試其衰減比。

總結：遠距離且光纖縮線芯條件下，安華高HFBR-1521Z需較大的電流才工作，飛爾康FT10MHLR較小工作電流穩定工作，電源功耗低。

(2)信號傳輸失真度測試對比（CH1：接收信號 CH2:發射信號）

圖3 安華高收發器信號波形

圖4 飛爾康收發器信號波形

同條件下測試記錄比較一個周期的脈寬寬度，數據如下：

小結：光纖發射信號脈寬與光纖接收信號脈寬的差值數據可看出：安華高的脈寬差值范圍20ns-35ns之間，飛爾康的脈寬差值范圍0-24ns之間。脈寬差值越小，說明信號在傳輸過程中的損耗較低，更能在接收端完好還原輸入信號的波形狀態。從這方面看，安華高發射與接收信號脈寬差值偏大點。

(3)高溫高濕環境運行測試

主控與功率單元板組成最小工作系統，一組通信采用飛爾康收發器，另一組通信采用安華高收發器，光纖長度25m，功率單元板（全面三防涂覆處理）置于高溫高濕箱內（設置高溫75℃，高濕85%），主控置于外部，通電連續運行，進行異常監測，運行時間3小時左右，安華高通信故障，飛爾康持續工作。連續運行24小時正常。

　　由此可斷定，在極端高溫高濕環境時，光纖發射器由于水汽滲入內部，導致較大的光損，發射器輸出的光功率就顯示不足，導致光纖接收器側的信號出現波形脈寬變窄或丟失。安華高發射器光功率與驅動電流成正比，需要較大的功率提供，飛爾康發射器采用低功耗光源發射，較小的驅動電流可以輸出較大的光功率，在極端環境中，發射端-光纖-接收端產生的光損增大時，也有較大的功率余量來克服，可保證正常工作。

　　基于以上測試數據和分析，飛爾康光纖收發器在高壓級聯產品訂單中小批量推廣應用，主要在35kV SVG多單元通信和兩臺設備并機主從控制方面驗證（并機主從通信距離40m），即使在惡劣環境（如潮濕或粉塵較大現場）出現故障的幾率同比大幅降低，現已批量使用。其次設計方面不需要做PCB改版，可以兼容替換，成本和供貨周期上均有更好保證，再次證明國產光纖技術并不比進口差。