盘点国内外MCU产品开发的高效光伏逆变器及储能系统解决方案

发布时间：2024-06-20 阅读量：2195 来源: 我爱方案网作者: bebop

光伏逆变器按功率与应用可分为集中式逆变器、分布式逆变器以及微逆变器，其中集中式逆变器单机容量一般在500kw以上，分布式逆变器单机容量在200kw以下，微逆变器单机容量在5kw以下，随着户用以及储能市场的发展，微逆变器市场渗透率也在逐步提高。

MCU主控芯片在逆变器中的作用很大。为了确保逆变器在直流/交流转换时损失最少，效率最高，需要MCU来保障功率级电压和电流的准确采样，为DC-DC和DC-AC中的电源开关准确生成脉宽调制(PWM)。MCU还需要负责逆变电路的过温、过压、欠压等监控保护功能，以及一些智能化的功能，比如与外界通讯、人机交互、数据记录等。

MCU主要供应商有恩智浦/飞思卡尔(NXP/Freescale) 、德州仪器(TI)、意法半导体(ST)、微芯(Microchip)、英飞凌(INFINEON)、瑞萨(Renesas)等国外厂商。国内的芯片原厂有先楫半导体、极海半导体和兆易创新等。

以下分享一些上述企业已量产的逆变器案例及其技术实现方式，以作参考。

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TI并网太阳能微型逆变器

方案简介：

该方案是一种具有最大功率点跟踪 (MPPT) 功能的数字控制并网太阳能微型逆变器。方案本身具有很多优势，包括消除了部分遮光条件、提高了系统效率、提高了可靠性以及增强了模块化。方案主控芯片为TMS320F28035。

应用场景：

中央逆变器，微型逆变器，单相组串式逆变器，三相组串式逆变器

方案优势：

1.具有次级倍压器的有源钳位反激式直流/直流转换器

2.并网直流/交流逆变器。此设计可实现 93% 的峰值效率和低于 4% 的总谐波失真 (THD)，从而可提高单位太阳能电池板的功率输出，减少不利散热并延长系统寿命。

3.通过次级倍压器、MPPT 和并网直流/交流逆变器，形成太阳能微型逆变器的功率转换级，实现对有源钳位反激式直流/直流转换器的控制。

4.支持输入端 28 至 45V 电池板电压以及高达 280W (220VAC) 和 140W (110VAC) 的通用功率输出，从而适用于全球太阳能市场的多样化需求。

小华光伏逆变器方案

方案基于小华半导体高性能MCU HC32F460开发，工作主频200MHz，内置512KB eFlash，192KB SRAM，2个12-bit 2.0Msps ADC单元，3个高速COMP，1个PGA，具备丰富的Timer资源。

方案用到的IC：

先楫HPM5361IEG1推挽谐振微型逆变器方案

方案采用两级变换结构，前级为推挽DC-DC变换器，把PV电压转换为直流母线电压，供后级逆变使用。后级为DC-AC逆变器，将直流电能变换为所需的交流电能，主控芯片为先楫HPM5361IEG1。

主要元器件如下：

MCU特点：

1.主频480MHz，288KRAM，1MFlash;

2.16bADC,DAC,ACMP,OPAMP

3.支持各类位置传感器磁感应和旋转变压器包括光电式、磁感应和旋转变压器

4.灵活的编码器输入输出，硬解码，兼容总线型、”模拟类和脉冲型

5.运动控制协处理器

6.PLB可编程逻辑单元

微型光伏逆变器应用方案

方案为极海推出的微型光伏逆变器应用方案，主控采用APM32E103系列MCU，工作主频120MHz，Flash 512KB、SRAM 128KB，适用于0-500W、18V~36V太阳光伏板，该方案可提供高性能处理技术，简化设计，帮助电网实现稳健性与可靠性。

方案特点

● 支持电源管理、Boost逆变升压、AC220V输出控制

● 最大输入功率500W，最大瞬间输出功率1000W

● 支持过温保护/欠压保护、输出过载/过流保护、输出短路保护等

● 在线升级、手机APP监控等功能

典型应用

可广泛应用于安防设备、电梯控制、工业电机、便携医疗、汽车仪表、太阳能储能等领域。

先楫HPM5361便携式储能MPPT板方案

方案简介：

在光伏系统中，根据光伏系统是否接入电网，可以分为离网型光伏系统和并网型光伏系统。MPPT控制器作为系统的前端部分，对光伏电池转换的电能进行预处理，提升能量的利用率，并使用电池作为储能设备，将多余的电能储存起来。本方案以先楫HPM5361为核心，实现电压电流ADC采集和PWM检测，内置过流保护功能。

方案特色：

1.配有高精度PWM用于IGBT驱动

2.16bADC实现输入输出电压精准采样

3.内置过流保护功能

4.双AC适配器在2-25小时内快速充电

5.灵活的5种充电方式

MCU特点：

1.主频480MHz，288KRAM，1MFlash;

2.16bADC,DAC,ACMP,OPAMP

3.支持各类位置传感器磁感应和旋转变压器包括光电式、磁感应和旋转变压器

4.灵活的编码器输入输出，硬解码，兼容总线型、”模拟类和脉冲型

5.运动控制协处理器

6.PLB可编程逻辑单元

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