電機和電源控制逆變器設(shè)計人員都會遇到相同的問題，即如何將控制和用戶接口電路與危險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，保護用戶受到危險電壓傷害。系統(tǒng)必須符合相應(yīng)國際標(biāo)準規(guī)定的安全要求，例如涵蓋電機驅(qū)動和太陽能逆變器的 IEC 61800 和 IEC 62109。這些標(biāo)準主要注重符合性測試。標(biāo)準的符合性測試會如何賦予工程師自由度？標(biāo)準會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，同時又滿足安全隔離要求來決定的。設(shè)計創(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)計規(guī)則可能不再適用。因此，工程師需要花時間認真評估新電路或元件符合 EMC 和安全性標(biāo)準的能力。某些地區(qū)工程師的責(zé)任更大，一旦所設(shè)計系統(tǒng)的安全功能失效并導(dǎo)致傷害，工程師可能需要承擔(dān)個人責(zé)任。本文探討了系統(tǒng)架構(gòu)選擇對電源和控制電路設(shè)計以及系統(tǒng)性能的影響。本文還將說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載的能量流動。此問題在圖 1 所示的高電平電機驅(qū)動系統(tǒng)圖中針對以下三個電源域進行了闡述：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電壓進行電位隔離。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影響信號完整性并增加成本。模擬反饋信號的隔離尤其困難，因 為傳統(tǒng)變壓器方法會抑制直流信號分量并引入非線性。低速時的數(shù)字信號隔離相當(dāng)簡單，但在高速或需要低延遲時則非常困難，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，因為有多個電源域連接至電源電路。電源電路有四個不同域，這些域需彼此之間需要功能性隔離；所以高端柵極驅(qū)動和繞組電流信號需要與控制電路功能性隔離，即使兩者可能與功率地共地。