儲(chǔ)能設(shè)備實(shí)現(xiàn)良好電磁兼容性的關(guān)鍵——共模扼流器

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）共模扼流器，也被稱為共模電感，是一種用于抑制共模干擾的電子元件。它主要用于抑制共模噪聲，即在同一方向上同時(shí)出現(xiàn)在兩條或多條導(dǎo)線中的噪聲電流。

所謂共模干擾是一種電磁干擾現(xiàn)象，在電子設(shè)備或電路中，信號(hào)通常是通過一對(duì)或多對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行傳輸?shù)?。共模干擾是指同時(shí)出現(xiàn)在這一對(duì)（或多對(duì)）信號(hào)線與公共參考地（如大地、設(shè)備外殼等）之間的同相干擾信號(hào)。也就是說，干擾信號(hào)的方向是相對(duì)于公共地同向的，兩根導(dǎo)線上的干擾電壓大小近似相等、相位相同。

當(dāng)電子設(shè)備處于外部電磁場(chǎng)環(huán)境中時(shí)，如靠近變壓器、電機(jī)等設(shè)備，這些外部設(shè)備產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)通過電磁感應(yīng)在信號(hào)線上感應(yīng)出共模干擾電壓。

例如，一個(gè)工業(yè)廠房中的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其附近有大型電機(jī)在工作，電機(jī)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)在儲(chǔ)能系統(tǒng)的信號(hào)傳輸線中感應(yīng)出共模干擾。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁場(chǎng)的變化會(huì)在信號(hào)線（可看作線圈）中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而形成共模干擾。

共模干擾會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真，例如在BMS與監(jiān)控中心之間的通信線路，如果存在共模干擾，就會(huì)導(dǎo)致傳輸信號(hào)產(chǎn)生錯(cuò)誤。對(duì)于模擬信號(hào)，可能會(huì)改變信號(hào)的幅度、頻率等參數(shù)；對(duì)于數(shù)字信號(hào)，可能會(huì)導(dǎo)致誤碼率增加，使接收端無法正確解讀信號(hào)內(nèi)容。

此外，共模干擾產(chǎn)生的過電壓可能會(huì)損壞電子設(shè)備中的敏感元件。在儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換設(shè)備（如逆變器）中，過高的共模干擾電壓可能會(huì)擊穿半導(dǎo)體器件（如 IGBT）的絕緣層，導(dǎo)致器件損壞。因?yàn)檫@些半導(dǎo)體器件通常有一定的耐壓限制，當(dāng)共模干擾電壓超過其耐壓值時(shí)，就會(huì)造成器件永久性損壞，從而影響整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

從電磁感應(yīng)角度來理解，共模扼流器利用了電感對(duì)交變電流的阻礙特性。對(duì)于共模信號(hào)，由于其在兩組線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)同向，根據(jù)電感的計(jì)算公式XL=2πfL（其中XL是感抗，f是信號(hào)頻率，L是電感量），在共模信號(hào)頻率下，會(huì)產(chǎn)生較大的感抗，阻礙共模信號(hào)的通過。

比如在一個(gè)電子設(shè)備的電源輸入線路中，如果存在共模干擾，如來自電網(wǎng)的高頻噪聲，共模扼流器會(huì)對(duì)這些高頻共模噪聲產(chǎn)生高阻抗，使其很難通過，從而保護(hù)設(shè)備內(nèi)部電路免受干擾。

共模扼流器的市場(chǎng)情況

當(dāng)前，全球的共模扼流器市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)QY Research的統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)，2023年全球共模扼流圈市場(chǎng)銷售額達(dá)到了7.29億美元，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到11.09億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.42%。

值得注意的是，亞太地區(qū)是全球最大的共模扼流圈市場(chǎng)，占有大約63%的市場(chǎng)份額，其次是北美和歐洲，分別占比約15%和11%。從產(chǎn)品類型來看，SMD（表面貼裝器件）共模扼流圈占據(jù)了最大份額，約為84%。

目前全球共模扼流器行業(yè)由少數(shù)幾家企業(yè)把持，包括村田、TDK、奇力新、太陽誘電及Cyntec等企業(yè)構(gòu)成了行業(yè)內(nèi)的第一梯隊(duì)，2023 年，這些領(lǐng)先企業(yè)共同占據(jù)了市場(chǎng)約57%的份額。

其中，中國(guó)臺(tái)系廠商奇力新近年來的增長(zhǎng)速度較快，中國(guó)大陸廠商也因?yàn)閲?guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的大幅增長(zhǎng)以及資本市場(chǎng)的支持，在全球市場(chǎng)上逐漸嶄露頭角。國(guó)內(nèi)相關(guān)的企業(yè)如順絡(luò)電子、華新科技、研科達(dá)電子等，都在共模扼流器上有所布局。

與此同時(shí)，隨著儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)和構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，共模扼流器作為關(guān)鍵的EMC元件，在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的作用愈發(fā)重要。

同時(shí)，現(xiàn)代儲(chǔ)能設(shè)備不僅要求高效能，還強(qiáng)調(diào)緊湊設(shè)計(jì)以適應(yīng)有限的空間條件。因此，共模扼流器正朝著小型化、低損耗和高可靠性的方向發(fā)展。這意味著制造商需要采用先進(jìn)的材料科學(xué)和制造工藝來生產(chǎn)體積更小但性能更強(qiáng)的產(chǎn)品。

并且隨著開關(guān)電源頻率的不斷提高，EMI問題變得更加復(fù)雜。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，共模扼流器需要具備更寬的工作頻帶，能夠在更廣泛的頻率范圍內(nèi)提供有效的噪聲抑制。這涉及到優(yōu)化線圈結(jié)構(gòu)以及選擇合適的磁芯材料，確保即使在高頻段也能維持良好的阻抗特性。

此外，共模扼流器未來在儲(chǔ)能領(lǐng)域還將沿著高性能化、適應(yīng)極端環(huán)境、集成化解決方案和支持新能源接入的方向發(fā)展。隨著儲(chǔ)能行業(yè)的持續(xù)擴(kuò)張和技術(shù)進(jìn)步，共模扼流器將在保障儲(chǔ)能系統(tǒng)電磁兼容性方面發(fā)揮越來越重要的作用。

小結(jié)

共模扼流器對(duì)提升儲(chǔ)能系統(tǒng)整體性能與安全性意義重大。其發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)多維度特征，朝著更高功率密度、更寬頻帶特性、更低損耗、集成化與模塊化、更強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性方向邁進(jìn)，并且會(huì)持續(xù)適配新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展需求，不斷推動(dòng)儲(chǔ)能領(lǐng)域向高效、穩(wěn)定、智能化方向大步前行，以契合全球能源存儲(chǔ)技術(shù)日益增長(zhǎng)的復(fù)雜要求與廣闊應(yīng)用前景。