为储能系统穿上“防护服”的EMC元件

电子发烧友网报道（文/黄山明）EMC（电磁兼容性）元件一般是指那些用来确保设备在预期的电磁环境中能够正常工作，并且不会对其它设备造成无法承受的电磁干扰的所有组件或装置。这些元件最重要的作用，便是让各设备在同一电磁环境中，都能够正确运行而不互相干扰。

以储能设备为例，由于本身处在电磁环境下工作，因此需要采用屏蔽材料来保护敏感的电路免受外部电磁场的影响，或是在电源线和信号线上添加滤波器来减少传导干扰。

同时储能系统内部的电力电子器件，例如逆变器和充电器，在运行时可能会产生电磁辐射。为了防止这种辐射对周围环境中的其他电子设备造成干扰，必须采取措施限制其辐射水平。

尤其对于大型储能系统，如用于电网级别的兆瓦到吉瓦级别的储能装置，通常包含更多的电力电子转换设备（如逆变器、充电控制器等），这些设备会产生更多的EMI。因此，大型系统往往需要更多种类和数量的EMC元件来确保符合严格的EMC标准。

储能设备还需要具备抵抗静电放电（ESD）的能力。这是因为人体接触或者其他物体摩擦产生的静电可能会损坏敏感的电子部件。因此，良好的接地设计以及使用适当的ESD保护元件是必要的。

当然，为了保证产品在全球市场上的流通性，储能产品必须遵循相关的EMC国际标准，比如IEC（国际电工委员会）发布的标准。这些标准规定了产品应该达到的电磁发射限值以及抗扰度要求。

不同国家和地区有不同的EMC法规和认证要求。为了进入特定市场，制造商必须确保其产品满足当地的标准。这意味着某些情况下，为了通过更严格的EMC测试，可能需要增加EMC元件的数量或者使用更高性能的EMC解决方案。

市场中的EMC元件

通常而言，能够确保设备之间和谐共存并且符合相关EMC标准的元件都可以被认为是EMC元件。它们的设计目的是为了保证设备在其预期的电磁环境中稳定运行，并且不会成为其它设备的干扰源。

因此，EMC元件也分为不少种，其中许多都能够被应用到储能设备中。如共模电感可以应用在储能变流器中，抑制共模干扰，保障系统稳定运行。

共模电感由两个尺寸相同、匝数相同的线圈对称绕制在铁氧体环形磁芯上，形成四端器件。共模电流流过时，磁环中的磁通相互叠加，产生大电感量，抑制共模电流；差模电流流过时，磁通相互抵消，电感量小，差模电流可无衰减通过。

此外，磁珠也能应用在储能系统的数字电路部分，如控制器等的电源线上，可滤除高频干扰，也用于抑制信号线的尖峰干扰等。

铁氧体磁珠在低频时呈电感特性，电磁干扰被反射抑制；高频时呈电阻特性，高频能量转化为热能耗散，能在较宽频率范围保持高阻抗，提高高频滤波效能。

滤波器同样也算一种EMC元件，其广泛应用于储能系统的各类电路，如电源电路、控制电路等，与电感等元件配合，滤除不同频率的电磁干扰。

在滤波器中，电容对高频信号呈现低阻抗，可旁路高频噪声。穿心电容因无引线电感造成的谐振频率过低问题，且能利用金属面板高频隔离，可有效滤除数百MHz甚至超过1GHz的高频电磁噪声。

此外，隔离芯片在在储能系统中，也可用于实现不同电路域之间的安全、可靠隔离，防止高压、噪声、浪涌等对低压或敏感电路的影响，保证信号有效传输，如在电池管理系统与储能变流器之间。

其中光耦隔离芯片利用发光二极管和光电二极管或光敏三极管配合，实现电信号光-电转换达到电气隔离；磁耦隔离芯片通过磁场耦合实现信号隔离传输；电容式隔离芯片以电容器为隔离元件实现信号隔离。

小结

EMC元件种类丰富，但其功能都是保证设备在电磁环境中正常运行，并且不会成为其它设备的干扰源，选择合适的EMC元件对于保障产品的可靠性和安全性至关重要。随着技术的发展，新型高效的EMC解决方案也在不断涌现，如纳米材料基的EMI屏蔽涂料等，这将进一步丰富储能系统中的EMC元件选项。