為儲能系統(tǒng)穿上“防護服”的EMC元件

電子發(fā)燒友網報道（文/黃山明）EMC（電磁兼容性）元件一般是指那些用來確保設備在預期的電磁環(huán)境中能夠正常工作，并且不會對其它設備造成無法承受的電磁干擾的所有組件或裝置。這些元件最重要的作用，便是讓各設備在同一電磁環(huán)境中，都能夠正確運行而不互相干擾。

以儲能設備為例，由于本身處在電磁環(huán)境下工作，因此需要采用屏蔽材料來保護敏感的電路免受外部電磁場的影響，或是在電源線和信號線上添加濾波器來減少傳導干擾。

同時儲能系統(tǒng)內部的電力電子器件，例如逆變器和充電器，在運行時可能會產生電磁輻射。為了防止這種輻射對周圍環(huán)境中的其他電子設備造成干擾，必須采取措施限制其輻射水平。

尤其對于大型儲能系統(tǒng)，如用于電網級別的兆瓦到吉瓦級別的儲能裝置，通常包含更多的電力電子轉換設備（如逆變器、充電控制器等），這些設備會產生更多的EMI。因此，大型系統(tǒng)往往需要更多種類和數(shù)量的EMC元件來確保符合嚴格的EMC標準。

儲能設備還需要具備抵抗靜電放電（ESD）的能力。這是因為人體接觸或者其他物體摩擦產生的靜電可能會損壞敏感的電子部件。因此，良好的接地設計以及使用適當?shù)腅SD保護元件是必要的。

當然，為了保證產品在全球市場上的流通性，儲能產品必須遵循相關的EMC國際標準，比如IEC（國際電工委員會）發(fā)布的標準。這些標準規(guī)定了產品應該達到的電磁發(fā)射限值以及抗擾度要求。

不同國家和地區(qū)有不同的EMC法規(guī)和認證要求。為了進入特定市場，制造商必須確保其產品滿足當?shù)氐臉藴?。這意味著某些情況下，為了通過更嚴格的EMC測試，可能需要增加EMC元件的數(shù)量或者使用更高性能的EMC解決方案。

市場中的EMC元件

通常而言，能夠確保設備之間和諧共存并且符合相關EMC標準的元件都可以被認為是EMC元件。它們的設計目的是為了保證設備在其預期的電磁環(huán)境中穩(wěn)定運行，并且不會成為其它設備的干擾源。

因此，EMC元件也分為不少種，其中許多都能夠被應用到儲能設備中。如共模電感可以應用在儲能變流器中，抑制共模干擾，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

共模電感由兩個尺寸相同、匝數(shù)相同的線圈對稱繞制在鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成四端器件。共模電流流過時，磁環(huán)中的磁通相互疊加，產生大電感量，抑制共模電流；差模電流流過時，磁通相互抵消，電感量小，差模電流可無衰減通過。

此外，磁珠也能應用在儲能系統(tǒng)的數(shù)字電路部分，如控制器等的電源線上，可濾除高頻干擾，也用于抑制信號線的尖峰干擾等。

鐵氧體磁珠在低頻時呈電感特性，電磁干擾被反射抑制；高頻時呈電阻特性，高頻能量轉化為熱能耗散，能在較寬頻率范圍保持高阻抗，提高高頻濾波效能。

濾波器同樣也算一種EMC元件，其廣泛應用于儲能系統(tǒng)的各類電路，如電源電路、控制電路等，與電感等元件配合，濾除不同頻率的電磁干擾。

在濾波器中，電容對高頻信號呈現(xiàn)低阻抗，可旁路高頻噪聲。穿心電容因無引線電感造成的諧振頻率過低問題，且能利用金屬面板高頻隔離，可有效濾除數(shù)百MHz甚至超過1GHz的高頻電磁噪聲。

此外，隔離芯片在在儲能系統(tǒng)中，也可用于實現(xiàn)不同電路域之間的安全、可靠隔離，防止高壓、噪聲、浪涌等對低壓或敏感電路的影響，保證信號有效傳輸，如在電池管理系統(tǒng)與儲能變流器之間。

其中光耦隔離芯片利用發(fā)光二極管和光電二極管或光敏三極管配合，實現(xiàn)電信號光-電轉換達到電氣隔離；磁耦隔離芯片通過磁場耦合實現(xiàn)信號隔離傳輸；電容式隔離芯片以電容器為隔離元件實現(xiàn)信號隔離。

小結

EMC元件種類豐富，但其功能都是保證設備在電磁環(huán)境中正常運行，并且不會成為其它設備的干擾源，選擇合適的EMC元件對于保障產品的可靠性和安全性至關重要。隨著技術的發(fā)展，新型高效的EMC解決方案也在不斷涌現(xiàn)，如納米材料基的EMI屏蔽涂料等，這將進一步豐富儲能系統(tǒng)中的EMC元件選項。