在高低壓并存、強(qiáng)弱電混合的電力電子系統(tǒng)中，不同模塊的參考地之間往往會(huì)因供電體系與接地方式的差異，客觀地存在地電位差；

同時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，變頻器、逆變器、伺服驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵設(shè)備的高頻開關(guān)還會(huì)引入強(qiáng)烈的電磁干擾（EMI）與共模電壓沖擊。

如若不對(duì)此類系統(tǒng)電路進(jìn)行電氣隔離，這些問題就會(huì)引發(fā)信號(hào)采樣失真、控制邏輯誤觸發(fā)、敏感芯片與器件擊穿損壞、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等不良現(xiàn)象。

尤其在儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能艙、儲(chǔ)能電站等儲(chǔ)能設(shè)施中，高壓功率回路與低壓測(cè)控系統(tǒng)之間存在明顯的強(qiáng)弱電耦合風(fēng)險(xiǎn)。

而通過針對(duì)性的電氣隔離設(shè)計(jì)，就可在不影響信號(hào)傳輸與控制邏輯的前提下，切斷高低壓電氣直連通道，阻斷接地環(huán)流，抑制共模干擾與浪涌侵襲，保證電池電壓、電流采樣與控制信號(hào)的精準(zhǔn)傳輸，從而顯著提升儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期的穩(wěn)定性與安全冗余。

數(shù)字隔離器：儲(chǔ)能系統(tǒng)全鏈路電氣防護(hù)核心方案

如下電氣隔離方案示意圖所示，在光儲(chǔ)一體化、并網(wǎng)儲(chǔ)能等實(shí)際應(yīng)用架構(gòu)中，MCU是低壓測(cè)控側(cè)的核心處理單元，通常工作在3V左右的安全電平中，其必須嚴(yán)格隔離來自高壓回路的干擾與沖擊。

一種儲(chǔ)能系統(tǒng)（光儲(chǔ)一體化并網(wǎng)）的電氣隔離方案示意圖

工程師通過采用基礎(chǔ)數(shù)字隔離器、隔離驅(qū)動(dòng)、隔離采樣等核心芯片，即可為儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)建出一個(gè)完整的電氣防護(hù)體系，從而實(shí)現(xiàn)MCU與高壓功率側(cè)的安全隔離、完成MCU與通信模塊的可靠數(shù)據(jù)交互，同時(shí)還能保障運(yùn)行數(shù)據(jù)穩(wěn)定、精準(zhǔn)地上傳至外部電力調(diào)度中心。

如MCU可通過隔離放大器、隔離柵極驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的高壓監(jiān)測(cè)，以及對(duì) MPPT、雙向DC?DC、逆變器等功率模塊的高效驅(qū)動(dòng)與控制，從底層提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，支撐電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

華普微數(shù)字隔離器：專為儲(chǔ)能高可靠場(chǎng)景設(shè)計(jì)

針對(duì)儲(chǔ)能、工控、新能源等各種應(yīng)用場(chǎng)景，華普微推出了一系列具備高隔離電壓、長(zhǎng)壽命、強(qiáng)抗干擾能力、高傳輸速率、低傳輸延遲等性能特征的數(shù)字隔離器，可有效滿足系統(tǒng)級(jí)安全、行業(yè)安規(guī)與EMC等方面的嚴(yán)苛要求。

例如，CMT812X（2通道）、CMT804X（4通道）與CMT826X（6通道）系列標(biāo)準(zhǔn)容耦隔離器采用二氧化硅（SiO2）絕緣柵，不僅支持高達(dá)5kV rms隔離電壓、8kV浪涌能力以及40年以上的預(yù)期使用壽命，還可顯著增強(qiáng)器件電磁兼容性（EMC），有效滿足系統(tǒng)級(jí)ESD、EFT、浪涌和輻射方面的合規(guī)要求。

在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，這類芯片主要應(yīng)用于MCU與通信模塊（串行總線或無線射頻）之間，可有效消除接地環(huán)路、阻斷噪聲（如功率開關(guān)器件產(chǎn)生的高頻噪聲）通過地線或信號(hào)線耦合到通信鏈路，確保數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性。

CMT8602X是一系列增強(qiáng)型的隔離式雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器，其4A的峰值拉電流和6A的峰值灌電流不僅可驅(qū)動(dòng)高達(dá)5MHz的功率晶體管，還具有一流的傳播延遲和脈寬失真度；CMT8602X的輸入側(cè)通過一個(gè)5700V rms增強(qiáng)型隔離層與兩個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器隔離，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）的最小值為150 kV/μs。兩個(gè)二次側(cè)驅(qū)動(dòng)器之間采用內(nèi)部功能隔離，可支持高達(dá)1500VDC的工作電壓。

在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，CMT8602X隔離驅(qū)動(dòng)芯片主要用于MCU與功率器件（MPPT、雙向DC-DC、逆變器）之間，可實(shí)現(xiàn)低壓控制側(cè)與高壓功率側(cè)的電氣安全隔離，規(guī)避噪聲干擾，并有效放大控制信號(hào)以提供足夠驅(qū)動(dòng)電流，適配寬禁帶半導(dǎo)體的高頻開關(guān)需求，集成失效防護(hù)機(jī)制實(shí)時(shí)保護(hù)功率器件從而保障系統(tǒng)高效、可靠運(yùn)行。

此外，CMT130X系列隔離放大器主要用于MCU與高壓母線之間，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏陣列、儲(chǔ)能電池組的電壓、電流及溫度等狀態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量的高效管理，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命并提升運(yùn)行效率。

審核編輯 黃宇