盘点光伏储能系统中用到的芯片类型与方案推荐

发布时间：2024-07-3 阅读量：11327 来源: 我爱方案网作者: bebop

光伏发电技术发出的电力不稳定，具有间歇性，且与用电高峰存在时差等问题，因此工程师通常会在光伏系统中引入储能技术提升电网的灵活性，平滑电力输出，起到调峰调频的作用，目前，光伏储能系统一体化已经成为新的发展趋势。

光伏储能系统涉及到多个技术层面，因此会使用到各种类型的芯片来完成不同的任务。以下是一些光伏储能系统中主要用到的芯片类型及其功能：

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1.功率半导体器件：

IGBT（绝缘栅双极晶体管）：IGBT在光伏储能系统中负责DC/AC或AC/DC转换，确保能量转换效率。如上海贝岭的BLG40T120和BLG15T65，该器件具有开关速度快、关断损耗小等特点，可满足客户大功率和高效率设计要求。目前，该IGBT产品已在国内部分焊机客户批量使用。

MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）：MOSFET在光伏储能系统中主要用途包括低开关损耗、快速开关速度、低输入功率、可靠性和保护功能以及广泛的应用范围。

2.微控制器（MCU）：

MCU作为光伏储能系统的“大脑”，执行控制算法，管理充放电过程，与外部设备通信，实现智能化和自动化控制。

国内针对光伏储能系统开发的MCU主要有极海半导体的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。

先楫的HPM5361也很适合用于光伏储能系统开发，主频480MHz，288KRAM，1MFlash，并配有高精度PWM，可用于IGBT驱动，16bADC实现输入输出电压精准采样，并内置过流保护功能。

3.模拟前端（AFE）：

AFE芯片是一种专门用于模拟信号处理的集成电路，它通常用于采集、放大和数字化各种传感器和外部信号。通过使用锂电保护芯片和AFE芯片，可以有效确保锂离子电池在户外应用中的安全性和稳定性。

4.模数转换器（ADC）：

将来自传感器的模拟信号转换为数字信号，用于处理电池电压、温度等信息。

数字隔离器：

提供电路间的安全隔离，保证在不同电压等级的电路间可靠地传输数字信号。

5.MPPT充电控制芯片：

如Linear Technology（现ADI）的LT3652，实现最大功率点跟踪（MPPT），提高充电效率和电池寿命。

6.电池管理芯片（BMS）：

如德州仪器（TI）的BQ76930，用于锂离子电池管理，提供保护功能，如过充、过放、过流和短路保护。

7.充电控制器芯片：

如德州仪器（TI）的BQ21040，用于锂离子电池的充电控制，支持多种充电模式。

8.能量计量芯片：

计量芯片用于精确的能量计量，支持直流和交流测量。如NXP的P110C是一款适用于光伏储能系统的能量计量芯片，具有高达98%的精度。它支持多种测量模式包括直流和交流。

9.电流传感器芯片：

例如霍尔效应传感器芯片，用于检测电流，监测系统状态。

总结：

光伏储能系统中芯片的选择和配置取决于具体的应用场景、系统规模和性能要求。设计者需综合考虑成本、效率、安全性和可靠性等因素来确定最合适的芯片方案。

相关方案推荐：

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

EV交流充电桩方案

面向EV交流充电桩市场需求，极海采用基于Cortex-M4F内核的高适配型APM32F411系列MCU实现应用。该芯片具有高速运算能力，可满足系统精确的电源管理与充电控制需求；具备多种工作模式，实现灵活的充电桩运行控制；拥有丰富的高精度外设资源，以实现对系统参数的高精度监控，并简化系统设计。凭借APM32F411系列MCU优秀的产品特性，可满足市场对充电桩应用在功耗、性能、性价比等方面的综合需求。

APM32F411 EV交流充电桩方案特点

该方案主要应用于6.6KW交流智能家桩/小区共享桩/商业停车场/企事业单位停车/汽车租赁/运营商停车等场合，主要特点：

高效可靠充电管理

■ 交流充电功能，支持单枪充电（可扩展到双充14KW），最大6.6KW充电

■ 过流、短路、过压、欠压、漏电、防雷击、充电、联机中断保护功能，板载隔离器件、保险丝、漏电保护器，保障器件安全及系统稳定性

■ 采用专用AC/DC辅助电源模块，实现稳定供电

■ 设有故障紧急停充功能

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