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
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。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。1.主频480MHz,288KRAM,1MFlash;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。 ● 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。
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。1.主频480MHz,288KRAM,1MFlash;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