基于Microchip dsPIC33CK256MP505 高性能DSP開發的250W微逆變電源方案

隨著傳統化石能源的供應不穩定因素增加以及國家碳達峰，碳中和的要求，太陽能、風能等可再生能源需求急增；同時戶外運動的不斷普及也給便攜式儲能電源的發展帶來了前所未有有機遇，另外隨著我們經濟不斷發展；智能家電在人民日常生活中廣泛應用，家用儲能電源也日益得到人民的重視，這些行業領域的應用需求推動了逆變電源轉換的巨大發展。如何實現可靠穩定并網運行、降低轉換損耗、增加功率密度，降低開發難度及開發周期是廣大電源研發工程師的關注焦點。Microchip的Level4純數字電源方案，將為新能源儲能逆變這個行業提供完美的解決方案。

大多數情況下，大規模使用可再生資源會帶來成本問 題，需要進一步的研究使其具有成本效益。PV系統（也稱為太陽能微型逆變器）作為一種便捷和前景廣闊的可 再生能源，在過去多年已獲得眾多關注。與風能等其它形式的可再生能源相比， PV能源系統具備許多優勢。 PV能源的主要缺點是硅太陽能電池板的制造成本高， 且轉換效率低。憑借先進的晶體電池板制造技術和高效 的電能轉換器設計，可以使 PV 項目具有成本效益。 將太陽能電池板的輸出電壓轉化成可使用的直流或交流 電壓這一過程必須在其最大功率點（Maximum Power Point， MPP）完成。 MPP 是 PV 模塊向負載傳送最大能量時的 PV 輸出電壓。

將太陽能微型逆變器模塊接入電網包含兩大主要任務。 一是確保太陽能微型逆變器模塊工作于最大功率點 （MPP） 。二是將正弦電流注入電網。由于逆變器接入電網，因此必須符合公共事業機構給定的標準。有必要考慮 EN61000-3-2、 IEEE1547 標準和美國國家電氣規范（NEC）690。這些標準所規定的事項包括電能質量、孤島效應檢測和接地等。 這些逆變器必須能夠檢測孤島運轉情況，并采取適當措 施以防止對接入電網的設備造成整體損害和破壞。孤島運轉是指當由于事故或損壞的原因而有意移除電網后， 逆變器仍然繼續工作。換言之，如果電網已經從逆變器 移除，逆變器應該隨即停止嘗試將電力提供給電網或為 電網提供能量。 目前最常見的太陽能技術是單晶硅模塊和多晶硅模塊。這些PV模塊的MPP電壓范圍通常被限定在27V至45V 的范圍內，發電量約為 200W，開路電壓低于 45V。

此電路設計的優點如下：

1. 交錯反激轉換器可減小通過大容量輸入電解電容的紋波電流的 RMS，從而延長電容的壽命。
2. 交錯操作還可減小輸出電流紋波，從而降低輸出電流的THD。
3. 測量電網電壓，此電壓是鎖相環（PLL）、輸出電流控制和系統孤島運轉所必需的。要實現將逆變器輸出電壓與電網電壓同步以及進行系統孤島效應檢測，必須先測量逆變器的輸出電壓。
4. 測量電網電流，確保逆變器提供的正弦電流與電網同相。

測量 PV 電壓和反激 MOSFET 電流，以進行 MPP 檢測。此外還測量兩個 MOSFET 電流以確保兩個轉換器之間的負載平衡。

?場景應用圖

?產品實體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術優勢

方案核心器件列表：(均為工業級以上) No. 品牌 原廠型號 類別1_MCU / Connectivity / Sensor 1 Microchip dsPIC33CK256MP505 MCU 2 Microchip MCP14E4-E/SN MOSFET DRIVER 3 Microchip MCP16301T-I/CHY BUCK 4 Microchip MCP1700T-3302E/MB LDO 5 Microchip MCP9700-E/LT TEMP SENSOR 6 Microchip MCP6022T-I/SN OPA 7 Infineon IPB60R190C6 MOSFET 8 National LM5008AMM/NOPB BUCK Semiconductor 9 Infineon IRFS4321TRLPBF MOSFET 10 Vishay/Siliconix SI7115DN-T1-GE3 MOSFET 核心技術優勢： 1、高速DSP運算： 主控制器MICROCHIP DSP dsPIC33CK256MP505為高性能數字電源專用控制器，DSC工作頻率為100MHz，單指令周期運行。 2、高分辨率PWM

?方案規格

輸入功率： 250W (max)；
輸出功率： 215W (max)；
開路PV電壓： 53Vdc；
最大功率點跟蹤： 99.5%；
MPPT電壓： 25~45Vdc；

AC輸出電壓范圍： 210Vac~264Vac(230Vac), 90Vac~140Vac(120Vac)；

輸出TDD： <5%； 輸出功率因數： 0.95；?

峰值效率： 94.5%（230Vac unit-nominal Condition）；

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