電機(jī)和電源控制逆變器設(shè)計(jì)人員都會(huì)遇到相同的問(wèn)題，即如何將控制和用戶接口電路與危險(xiǎn)的功率線路電壓隔離。隔離最主要的要求是方式功率線路電壓損壞控制電路，更重要的是，保護(hù)用戶受到危險(xiǎn)電壓傷害。系統(tǒng)必須符合相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全要求，例如涵蓋電機(jī)驅(qū)動(dòng)和太陽(yáng)能逆變器的 IEC 61800 和 IEC 62109。這些標(biāo)準(zhǔn)主要注重符合性測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)的符合性測(cè)試會(huì)如何賦予工程師自由度？標(biāo)準(zhǔn)會(huì)在安全性方面為工程師提供指導(dǎo)，但如何賦予工程師自由度，以便可以選擇符合目標(biāo)系統(tǒng)規(guī)格以及標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)架構(gòu)、電路和元件呢？這些是由電路滿足在效率、帶寬和精度方面提供系統(tǒng)所需性能，同時(shí)又滿足安全隔離要求來(lái)決定的。設(shè)計(jì)創(chuàng)新系統(tǒng)的難題是，為現(xiàn)有架構(gòu)、電路和元件制定的設(shè)計(jì)規(guī)則可能不再適用。因此，工程師需要花時(shí)間認(rèn)真評(píng)估新電路或元件符合 EMC 和安全性標(biāo)準(zhǔn)的能力。某些地區(qū)工程師的責(zé)任更大，一旦所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的安全功能失效并導(dǎo)致傷害，工程師可能需要承擔(dān)個(gè)人責(zé)任。本文探討了系統(tǒng)架構(gòu)選擇對(duì)電源和控制電路設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)性能的影響。本文還將說(shuō)明最新可用隔離元件的性能提升如何幫助替代架構(gòu)在不影響安全性的前提下提升系統(tǒng)性能。

　　我們關(guān)心的問(wèn)題是您需要根據(jù)用戶提供的命令，安全地控制從交流電源到負(fù)載的能量流動(dòng)。此問(wèn)題在圖 1 所示的高電平電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖中針對(duì)以下三個(gè)電源域進(jìn)行了闡述：給定、控制和功率。安全性要求是，用戶給定電路必須與功率電路上的危險(xiǎn)電壓進(jìn)行電位隔離。架構(gòu)決策取決于隔離柵放置在給定和控制電路之間還是控制和功率電路之間。在電路之間引入隔離柵會(huì)影響信號(hào)完整性并增加成本。模擬反饋信號(hào)的隔離尤其困難，因 為傳統(tǒng)變壓器方法會(huì)抑制直流信號(hào)分量并引入非線性。低速時(shí)的數(shù)字信號(hào)隔離相當(dāng)簡(jiǎn)單，但在高速或需要低延遲時(shí)則非常困難，并且耗電量巨大。帶 3 相逆變器的系統(tǒng)中的電源隔離尤為困難，因?yàn)橛卸鄠€(gè)電源域連接至電源電路。電源電路有四個(gè)不同域，這些域需彼此之間需要功能性隔離；所以高端柵極驅(qū)動(dòng)和繞組電流信號(hào)需要與控制電路功能性隔離，即使兩者可能與功率地共地。