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原理图可交付!基于TI芯片开发的1.6KW高密度双向逆变器方案

发布时间:2026-04-21 阅读量:13752 来源: 我爱方案网 作者: suii

在碳中和目标驱动的“电气化+高效化”浪潮中,高功率密度、高效率需求的逆变器通常采用氮化镓(GaN)功率器件,GaN的电子迁移率比硅高10倍,支持MHz级开关频率,其损耗比硅基IGBT降低60%-80%,系统体积/重量也降低了30%-50%,实现“轻量化、小型化”。


户用储能系统通过双向逆变器不仅能够实现电能的高效转换和管理,还能显著提升系统的性能和经济性。双向逆变器是将整流(AC→DC)与逆变(DC→AC)功能集成于单一的电子电力设备,能够实现电能在电池与电网/负载之间双向流动,从而降低能量损耗。


快包分析师推荐TI(德州仪器)、先楫和泰为高性能MCU开发的微型逆变器方案,方案原理图、源代码开源可交付,方便工程师快速进行上手,助力客户实现方案项目快速导入的需求。


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TI 1.6KW GaN双向微型逆变器方案

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该参考设计实现了基于GaN 的四通道 1.6kW 单相双向微型逆变器,支持四个相同的通道,直流侧电压高达60V,电流为 ±14A。这些通道可以连接到光伏 (PV) 电池板或 48V 电池储能系统 (BESS)。在高压侧, 该参考设计连接到单相交流电网。该参考设计通过双向固定频率 CLLLC 转换器将低压侧和高压侧进行隔离。该参考设计的控制算法在 C2000™ MCU 中实施。


方案特点:

• 四个通道,用于连接 PV 或48V BESS


• 高功率密度,高达1 kW/L


• 支持双向功率流和无功功率补偿


• 在单个控制器中实施数字控制:TMS320F280039C


• 工业级温度范围(-40℃ 至+85℃)


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可交付硬件与软件资源:


• 控制卡:TMDSCNCD280039C(基于F280039C)


• 开发环境:Code Composer Studio™ + C2000WARE-DIGITALPOWER-SDK


• 设计文件:原理图、PCB文件(AD)、软件代码、BOM、Gerber文件等


先楫HPM5361IEG1推挽谐振微型逆变器方案

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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。


该方案解决了逆变器对复杂、高精度控制需求的问题。凭借高性能MCU(480MHz主频),为需要精密算法、快速响应的先进拓扑(如谐振变换)提供了强大的处理能力,优化了电能转换性能。


方案系统框图:

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MCU特点:

• 主频480MHz,288KRAM,1MFlash


• 16bADC,DAC,ACMP,OPAMP


• 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


• 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


• 运动控制协处理器


• PLB可编程逻辑单元


其他GaN逆变器方案:


TAE32F5300 的 600W GaN单相全桥逆变器方案

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基于泰为 TAE32F5300 芯片的 600W GaN单相全桥逆变器应用设计,硬件方面采用了全桥拓扑,整个硬件由三个模块组成:主控板、辅助电源板、功率板。主控板采用了泰为自主研发的主控芯片——TAE32F5300,辅助电源板为系统提供隔离的12V电压,功率板采用H桥+LCL的拓扑。该方案使用了GaN组件且开关频率较高,所以其结构紧凑、功率密度高。


方案参数:

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案例:

应用于分布式光伏并网微逆变器可为每块光伏板配置约600W微型逆变器,通过独立集成MPPT的DC/DC与DC/AC级,并由TAE32F5300芯片控制,实现系统发电效率与安全性的提升。相比组串式方案,其每板独立MPPT可提升系统发电量5-15%,并网电流THD低至2.7%,优于电网标准,且直流侧电压仅370V-410V,消除高压串联风险。在成本方面,尽管微逆单价较高,但通过高集成主控与GaN技术,硬件成本可与传统硅基方案相当甚至降低5%。


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