32位MCU在光伏储能中的实战案例

发布时间：2024-05-24 阅读量：1145 来源: 我爱方案网作者: bebop

与传统能源发电相比，太阳能光伏发电具有间歇性、波动性和随机性的特点，通过配置储能以改善用电质量，维持电网稳定，已经基本成为行业内的共识。

太阳光照射在光伏板上，通过光伏效应将光能转换为直流电能，这时需要电弧检测与阻断技术（AFCI，Arc-Fault Circuit-Interrupter）来保证光伏发电的安全。

发出来的电能需要进行远距离传输，在配电上网前，要将直流电逆变为交流电，这就需要用到电能逆变系统（PCS，Power Conversion System）。

因电网调峰调频的需要，暂时不能上网的电能，需要储存起来作为备用电源，这就用到储能系统（ESS，Energy Storge System）。

上述这些功能的实现都需要主控MCU来协助，同时，MCU也为光伏逆变电路与储能系统提供过载、短路保护，以及更多智能化功能，包括外界通讯、数据传输、人机交互等，MCU无疑是光伏发电控制逆变及储能系统中不可或缺的核心部件。

以下为MCU在光伏、储能等新能源产业中已量产的案例及其技术实现方式，以作参考。

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交流充电桩方案

该方案是一款提供稳定输出的应用方案，助力客户产品快速落地。通过电压电流检测，该方案能实现持续有效的动力输出。同时，可直观读取显示面板信息，实现物联实时通信终端服务，并通过电压电流检测分析充电效率，主控采用APM32F407系列工业级MCU实现控制与通信传输。

交流充电桩需要的实时人机交互、ADC采集高压信号、PWM检测、读写、数据记录、光耦控制等功能，APM32F407系列MCU凭借丰富的外设及资源，都可满足上述设计需求。

APM32F407交流充电桩方案优势：

■ 基于Arm® Cortex®-M4内核用于整桩控制

■ 交流工作电压220VAC，额度输出电流32A

■ 支持无线视频IC卡、遥控、二维码启动，提供便捷地使用体验

■ 集成运行/故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录与存储功能

■ 联动物联网功能，实现物联实时通信终端服务

■ 可通过电压电流检测，实时反馈电量/充电速率/满电百分比/充满剩余时间等信息，显示面板可直观读取

3 kW 全桥 LLC 谐振数字电源方案

方案简介：

一款数字控制的3 kW全桥LLC谐振DC-DC转换器，具有输出同步整流功能。该套件由电源板、数字控制板、适配器板和固件模块组成。

LLC转换器的全桥初级部分基于MDmesh DM2功率MOSFET，可实现高效率性能。PWM开关频率通过数字控制来调节输出电压。该转换器在接近谐振的频率下工作，以最大限度地提高效率，并在整个工作范围内实现零电压开关（ZVS）。

数字控制板上的STM32F334微控制器嵌入了高分辨率定时器，可实现更精细的调节，并可通过 USART、CAN、SMBus 和光耦合串行通信来传输状态信息。

方案特点：

额定功率：

输入直流电压：375 V 至 425 V
输出电压：48 V
最大输出电流：62.5 A
输出功率：3 kW
峰值效率：95.3%
高频变压器隔离电压：4 kV

谐振和开关频率：

最大DC-DC开关频率：380 kHz（启动时）
闭环开关频率：120kHz 至 250kHz
谐振频率：175 kHz

保护机制：

输入和输出端的欠压和过压保护
过热保护
短路保护
根据输出功率和温度调节空气流速的强制冷却

效率：

自适应同步整流
轻负载突发模式

应用场景：

通信电源，服务器电源，PV储能电源，UPS不间断电源

单相并网储能变流器应用方案

单相并网储能变流器一般由前级DC/DC与后级DC/AC组成。前级DC/DC作为电池的功率控制级，由双向BUCK-BOOST电路构成，通过控制流过电池的电流来响应充放电指令；后级DC/AC作为连接电网跟电池的桥梁，主要捕获电网的电压、频率来控制储能系统接入电网并调整母线电压到适合储能工作的电压平台。极海工业级互联型APM32F107系列MCU，拥有高效内核运算能力、丰富外设资源以及增强型存储空间，仅需单颗芯片就可实现单相并网储能变流器前后级控制的应用需求。

方案优势：

• 32位Arm® Cortex®-M3 内核，工作主频96MHz，支持DC/DC、DC/AC运算

• 内置 2 个12位高精度 ADC，最多 16 个外部通道，支持 DMA，满足DC/DC、DC/AC单元的3通道电压及3通道电流采集需求

• 1个提供 7 通道 PWM 输出的 16位高级定时器，支持死区生成和刹车输入等功能，满足DC/DC、DC/AC控制需求，并且刹车输入可在紧急情况快速停机保护器件免受损坏

• 4个16位通用定时器具有捕获功能，可实时捕获电网的频率信息

• 3 个 USART通讯接口，支持电池以及上层系统的交互需求

• Flash高达256KB，SRAM高达64KB，满足程序存储和运算要求，并且有冗余支持程序扩展

• 84Bytes 备份寄存器可灵活保存控制参数，无需外部EEPROM

应用场景

工业网关、PLC、楼宇控制器、光伏逆变器、交换机等领域

配电柜方案

在配电柜中，控制电路起到了非常重要的作用，其正确性和可靠性直接影响到配电柜的安全性和稳定性。因此，单片机作为控制电路中的核心部件，被广泛应用于配电柜的生产过程中。

单片机通过具备可编程性、高精度、高可靠性等优势，可以控制电路中的开关、继电器等元器件实现各种不同的功能，例如电流、电压、制动、变速等控制操作，以及更具实时性的开关量检测等操作。

方案案例：

先楫——HPM6750

方案特色：

高性能MCU：LCD控制器、千兆以太网，丰富UART，USB OTG，CANFD；
稳定的供应链，交货周期短；
中间层软件丰富：LWIP，AWTK等；
技术、商务支持完备；
满足100%国产化要求。
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