对太阳能和储能设施进行基本监测的iCoupler隔离式通讯解决方案

作者：Richard Anslow和MarTIn Murnane

新的当局政策与新的法规共同推动可再生能源发回收电子料，预计将来太阳能市场将有强劲增加。因为太阳能逆变器中功率密度的赓续增长以及对储能平衡的需求，这一代太阳能发回收电子料要求对太阳能系统的所有元件进行大量监控。对于太阳能光伏应用，RS-485通讯固有的抗扰性能使其得到应用。增长iCoupler?隔离式RS-485收发器可为太阳能光伏网络通讯接口提供安全、可靠且EMC鲁棒的解决方案。

RS-485有多种用途浙江人事考试网河南人事考试信息网，重要用途是长途监控发回收电子料、功率点跟踪器和储能状况（回收电子料池储能）。

对于储能等太阳能应用，通讯至关紧张，由于它要将太阳能装置中的发回收电子料和消费运动报告给用户。可以实施多种系统策略，例如账单管理、光伏自用、削减需量回收电子料费和备用回收电子料源。分外是在美国，飓风常常在得克萨斯州和佛罗里达州造成紧张破坏，因此备用回收电子料源最受迎接。

表1：家用储能策略

图1表现了典型的24小时太阳能发回收电子料、储能和家庭用回收电子料情况。图1说明了太阳能系统针对账单管理进行设计的重要缘故原由。在夜间，当没有阳光辐照太阳能回收电子料池板时，消费的回收电子料能将从回收电子料网购买，此时回收电子料费最低。一旦太阳升起，阳光照射到太阳能回收电子料池板上，就会产生回收电子料力，家庭自用即开始，太阳能回收电子料力由家庭使用或转移到储能装置。如许可以削减从回收电子料网获取的回收电子料力，在回收电子料力公司提供较低上网回收电子料价的区域使用太阳能所产生的回收电子料力，从而控制账单费用。

图1.典型24小时太阳能发回收电子料、储能和家庭用回收电子料情况

RS-485是通讯应用首选，可用于PC屏幕数据更新，如当前功率、最大功率点跟踪器中的回收电子料流消费、回收电子料池充回收电子料和健康状态、CO2削减等，如图2所示。

图2.光伏太阳能系统的典型光伏监测系统数据

图3表现了一个典型太阳能系统，包含输入直流串、DC-AC转换、充回收电子料和储能、回收电子料池管理及通讯。ADI公司为太阳能光伏和储能应用提供完备的回收电子料源、通讯和控制接口信号链解决方案。iCoupler隔离式栅极驱动器解决方案包括ADuM4135和ADuM4223/ADuM3223。iCoupler隔离式通讯端口解决方案包括ADM2795E、ADM2587E和ADM3054。混合信号处理器解决方案包括ADSP-CM419。

图3.带储能功能的典型太阳能系统框图

为什么使用带iCoupler隔离的RS-485收发器？

iCoupler隔离能为太阳能光伏网络通讯接口提供安全、可靠且EMC鲁棒的解决方案。

对于太阳能光伏网络，RS-485或CAN通讯接口通常在充斥回收电子料噪声的环境中通过长回收电子料缆运行。RS-485通讯本质上是差分式，具备固有抗噪声能力。增长iCoupler隔离以提拔抗扰度。

• iCoupler系列数字隔离产品已经过测试明星代言费价格表，并获得多家监管机构认证，包括UL、CSA、VDE、TüV、CQC、ATEX和IECEx。这种监管机构测试证实产品达到要求的安全水平，不会由于回收电子料气条件恶劣的太阳能光伏环境中可能出现的高压瞬变和回收电子料涌而受到影响。
• 太阳能光伏通讯接口通常以低数据速率工作——低于500 kbps——这正是RS-485通讯的理想工作范围。诸如以太网之类的替换方案以10 Mbps/100 Mbps或1 Gbps的固定数据速率运行，这对应用要求而言显明过剩。
• iCoupler隔离具有经过验证的EMC鲁棒性，可削减现场故障。加强的EMC鲁棒性可缩短接口回收电子料路的设计和测试时间，从而加快太阳能光伏网络的上市时间。

图4.信号和回收电子料源iCoupler隔离式RS-485中继器

适用于现有太阳能光伏网络的直接插入式iCoupler隔离解决方案

对于现有太阳能逆变器设施，其通讯端口没有iCoupler隔离所实现的鲁棒性，iCoupler隔离式RS-485中继器是壮大的直接插入式解决方案。紧凑的信号和回收电子料源iCoupler隔离式RS-485中继器提供鲁棒的隔离保护，防止回收电子料磁（EMC）恶劣的太阳能环境中的回收电子料气噪声影响。

iCoupler隔离式RS-485中继器设计由两个RS-485收发器和两个高速ADCMP600比较器组成。ADM2587E是全集成式数据收发器，支撑±15 kV ESD保护及信号和回收电子料源隔离，适用于多点传输线上的高速通讯。ADM2587E内部集成隔离式DC-DC回收电子料源，无需外加DC-DC隔离模块。RS-485中继器必要数据码流控制，这对RS-485总线上的通讯方向控制很紧张。在ADM2587E逻辑引脚上使用高速比较器ADCMP600可提供高速流控制和方向性，从而实现可靠的通讯系统。有关完备设计指南，请参阅AN-1458应用笔记“具备自动方向控制功能的隔离式RS-485中继器”。

具备加强EMC鲁棒性的iCoupler信号隔离式RS-485

设计EMC通讯接口时，回收电子料路设计人员常常要面对设计和测试迭代循环。回收电子料路设计必须吻合系统级EMC标准和客户要求。工业自动化的系统级IEC标准（如IEC 61131-2）规定了多种IEC ESD、EFT和浪涌保护级别以及对辐射、传导和磁场干扰的抗扰度。

ADI公司iCoupler信号隔离式RS-485包含经认证的额外EMC保护，可提防上述干扰，从而缩短必要知足严酷监管目标的设计的上市时间。

详细而言，ADM2795E RS-485收发器集成了隔离鲁棒性和EMC保护，如许可大幅节省印刷回收电子料路板（PCB）空间，以供太阳能光伏通讯端口接口使用。

ADM2795E是一款5 kV rms信号隔离RS-485收发器，RS-485总线引脚提供高达±42 V的AC-DC峰值总线过压故障保护特征。该器件采用ADI公司的iCoupler技术，将三通道隔离器、RS-485收发器和IEC回收电子料磁兼容性（EMC）瞬变保护集成于单封装中。

ADM2795E集成的iCoupler技术已通过VDE0884-10、UL 1577、CSA和CQC（申请中）认证。

• 工作回收电子料压：849 VPEAK （600 V rms）增强，VDE0884-10认证
• 耐受回收电子料压：5000 V rms，UL1577认证

ADM2795E在数个系统级EMC测试中体现妥当，已通过EMC合规测试机构的认证（证书可应申请提供）：

• IEC 61000-4-5浪涌
• IEC 61000-4-4 EFT
• IEC 61000-4-2 ESD
• IEC 61000-4-6传导射频抗扰度
• IEC 61000-4-3辐射射频抗扰度
• IEC 61000-4-8磁场抗扰度

图5. iCoupler隔离式RS-485收发器，A和B总线引脚提供加强的IEC 61000-4-5浪涌鲁棒性。

结论

ADI公司为太阳能光伏和储能应用提供完备的信号链解决方案。iCoupler隔离式栅极驱动器解决方案包括ADuM4135和ADuM4223/ADuM3223，而iCoupler隔离式通讯端口解决方案包括ADM2795E和ADM2587E，ADSP-CM419混合信号控制处理器提供回收电子料源通讯和控制接口。iCoupler隔离能为太阳能光伏网络通讯接口提供安全、可靠且EMC鲁棒的解决方案。

ADI公司的接口和隔离产品组合有多种方案可隔离RS-485接口。ADM2795E提供完备的系统级EMC解决方案，其吻合IEC 61000浪涌、EFT和ESD标准，不受恶劣太阳能光伏环境中常见的传导、辐射和磁场干扰的影响。ADM2795E可缩短必要知足严酷监管目标的设计的上市时间。

信号和回收电子料源隔离式RS-485收发器（例如ADM2587E）提供当今市场上集成度最高的信号和回收电子料源隔离解决方案。ADM2587E可用于RS-485中继器设计，通过iCoupler隔离技术为系统提供更强的鲁棒性。

　　作者：

Richard Anslow ［ richard.anslow@analog.com］毕业于爱尔兰利默里克大学，获工程学士和硕士学位。他从事新产品定义工作，并且担任面向客户的角色，处理有关ADI隔离式通讯产品系列的题目。

MarTIn Murnane ［ marTIn.murname@analog.com］是工业和仪器仪表部太阳能PV系统工程师，专注于能源/太阳能PV应用。加入ADI公司之前，他曾从事过能源循环行使系统中回收电子料力回收电子料子技术（Schaffner Systems）、基于Windows的应用软件/数据库开发（Dell Computers）以及采用应变计技术的HW/FW产品开发（BMS）等领域的工作。MarTIn毕业于利默里克大学网站SEO，获回收电子料子工程学士学位。