高性能MCU在微型逆变器、数字电源场景中的应用及解决方案

发布时间：2024-10-23 阅读量：2659 来源: 我爱方案网作者: bebop

在以碳化硅(SiC)及氮化镓(GaN) MOSFET为代表的快速开关器件大规模应用的趋势下，数字电源的效率和性能也达到了新的高度。这些新器件的特性，对电源控制MCU的算力也提出了新的要求，SiC及GaN器件的PWM开关频率可以轻松达到40kHz至数百kHz，为了充分发挥SiC及GaN器件的高频开关优势，数字电源的控制频率最好也能达到与功率器件PWM开关频率同频，甚至成倍提高的更高频率。这就要求MCU的算力相比当前产品成倍增加，计算时间大幅缩短。

在此背景下，我爱方案网分析师配合原厂，推出满足高性能数字电源控制的多种芯片及实战方案，涵盖高频单相/三相有源整流器及功率因数矫正电路(PFC)、数字有源滤波器(APF)及并网光伏、微型逆变器等高性能应用。

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方案一：基于STM32G474的400W微型逆变器方案

方案规格：

1. Vin（标准输入电压）：36V

2. Vin_max（最大输入电压）：55V

3. Vin_min（最小输入电压）：18V

4. MPPT范围：20V至40V

5. Iin（标称输入电流）：12A

6. Imax（最大输入电流）：18A

7. Vbus（DC-DC标称输出电压）：380V

8. Vbus_max（DC-DC最大输出电压）：400V

9. Vac（交流标称输出电压）：110VAC/60Hz、220VAC/50Hz

10. Iac（交流最大输出电流）：1.8A/220VAC、3.6A/110VAC

11. Pac（最大输出功率）：400W

方案优势：

1. 电源应用 : 400W Microinverter

2. 数位控制 (主控制芯片 : STM32G474 )

3. 使用单一 MCU做 MPPT 与 Inverter 控制功能

4. 使用 PLL 锁相环进行环路控制

5. 隔离型 MPPT 符合规范需求

6. 采用ST第三类 SiC半导体，高频操作缩小体积

7. 太阳能转换成交流电并回电网

方案二：基于HC32F334的500W光伏微型逆变器方案

方案规格：

• PV电压范围：25~60V

• 电网电压：200~240V @50Hz

• 最大输出功率：500W

• 开关频率：60kHz~200kHz

• 峰值效率：94.7%

• 入网电流THD：3.2% @Vpv=45V 500W

• PF：>0.99

方案优势：

• 基于自主知识产权的数字电源控制器方案

• 高性能主控芯片HC32F334

• 交错反激采用谷底开通断续模式，提高系统效率

• 交错反激输出馒头波，减小反激输出母线电容

• 全桥逆变采用工频开关，提高系统效率

• 经典扰动式MPPT环，快速准确找到MPPT点

• 保护功能齐全：输出过流，输入反激过流保护，反激输出电压过压保护等

• 效率高达94.7%

方案三：基于小华HC32F334的两路交错无桥图腾柱TCM_PFC方案

方案规格：

• 输入电压：AC 176-264V

• 输出电压：DC 420V

• 功率：1600W

• 峰值效率：98.5%

• 频率范围：22.2kHz-300kHz

• PFC功率因素：峰值0.999

• THDI：2.5%@220V

方案优势：

• 基于自主知识产权的数字电源控制器方案

• 高性能主控芯片HC32F334

• 全输入电压范围软开关

• 低成本电流检测方案

• 领先的三角波TCM变频控制模式

• 输入过流保护，输出过压保护，电感电流正向OCP、负向OCP保护

• 效率高达98.5%

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