電子發(fā)燒友網報道（文/李寧遠）新能源與儲能，一個當下火熱的領域，在實現“碳中和”的發(fā)展浪潮下，新能源與儲能成為了現今最重要的幾個發(fā)展方向之一。新能源需要使用能量轉換設備將太陽能、風能、熱能或水的勢能轉換成電能，然后將電能傳送到每個終端。儲能系統(tǒng)則將不規(guī)則、間歇性生產電力的風力發(fā)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)產生的電力存儲起來，以充電放電的方式，穩(wěn)定新能源和可再生能源的輸出。

典型光伏逆變器中的光耦應用

大功率集中式發(fā)電場所典型的并網光伏逆變器系統(tǒng)，由光伏串組合器、DC/DC、DC/AC逆變器以及現場總線通信這幾大部分構成。

在這樣一個很復雜的應用場景里，光耦在有很多地方都有應用。比如用于監(jiān)控光伏串組合器中的光伏陣列、用于測量DC/AC逆變器總線電壓的電壓傳感器上，用于監(jiān)控絕緣電阻的電壓傳感＋光電MOS上，用于光伏串組合器和逆變器中的電流傳感，以及DC/DC和DC/AC轉換器中的柵極驅動光耦以及現場總線通信中的數字光耦。

集成光伏發(fā)電的家用ESS光耦使用有哪些要求

儲能系統(tǒng)是一種在需求低時存儲電能并在需求高時輸出所存儲電能的裝置，它提高了發(fā)電廠的能效并穩(wěn)定了電網運行。將可再生能源整合到電網中推動了ESS的市場進展。儲能系統(tǒng)有很多種方案，其中一種是利用電池組形式將能源儲存起來，這種系統(tǒng)主要組成部分有電池板陣列、充電控制器、雙向逆變器、智能電表、電網、電池組。

光伏發(fā)電與電池ESS系統(tǒng)的結合是目前家用ESS常見的配置，主電源來自電網，可再生能源由光伏板到電池和逆變器再到交流負載，如果PV功率不足，從電網補充功率，當電網供電不足時，從光伏面板獲取電能，并以電池組電能作為補充。和典型并網光伏逆變器中的光耦應用有些類似，這種ESS系統(tǒng)里有不少光耦的應用，選用光耦主要是相對于數字隔離里的容耦和磁耦，光耦最大的優(yōu)勢在于它能夠提供加強型絕緣，對于EMI或者CMR的噪聲也比較小。

ESS DC/DC級以及逆變器是光耦需求較大的應用環(huán)節(jié)，其中柵極驅動、電流感測、數字通信對光耦的需求不一。
柵極驅動應用里會首先會要求光耦軌到軌的輸出，為了實現快速可靠的柵極驅動更高的輸出峰值電流要求是少不了的，更低的傳播延遲以及更高的頻率則對于快速切換至關重要，為了防止在嘈雜的環(huán)境中誤驅動，CMTI要盡可能得高（起碼100kV/μs以上），更低的ICC則有利于實現低功耗和自舉操作。主動的米勒鉗位對于光耦器件也是很加分的一個地方，尤其在光伏逆變器這種大功率應用里，開關在某些不能承受負柵極電壓的時候，主動的米勒鉗位功能可確保其保持截止。

電流/電壓感測里光耦關鍵特性在于增益精度、帶寬以及線性度。從行業(yè)領先的光耦廠商博通目前做到的參數來看，增益精度已經可以做到±0.5%，帶寬達到200KHz，以及1.6us的快速響應檢測。CMTI當然越高越好，防止在嘈雜環(huán)境中錯誤感測。

在數字通信里，首先看得是速度，從技術角度來說數字光耦能做到的高速上限肯定是不可能和磁耦技術相比的。上面也提到過，光耦最大的優(yōu)勢在于它能夠提供加強型絕緣，在增強型的隔離下數字光耦的速度也在盡可能提升，從1MBd到5MBd、8MBd、10MBd、20MBd到50MBd，數字光耦已經將速度提升了不少。數字光耦另一個優(yōu)勢或者說技巧在于可以采用直接驅動，在LED前端放置電阻，通過配置電阻阻值分配能夠對CMTI進行優(yōu)化。

小結

光耦可以提供精確信號隔離以及安全可靠的加強型電氣絕緣性能，在這些能源轉換及儲能設備中有著重要的應用，不管是其中功率器件的門極驅動，電流及電壓檢測還是IPM接口、數字信號隔離等等。光耦對整個家用ESS儲能系統(tǒng)的保護，防漏電及濾波作用大大提高了儲能系統(tǒng)的安全性。