基于GD32E505的圖騰PFC雙向儲能逆變器設計

圖騰PFC應用

出于經濟發展和對環境的關注，電力轉換系統效率變得越來越重要。相較于傳統有橋PFC AC/DC電源變換器, 圖騰柱無橋PFC變換器所用半導體器件最少。工作時其電流只流過一個高頻開關管和一個工頻開關管，所以具有最少的導通損耗，因此圖騰柱無橋PFC變換器成為目前效率最高的功率因數校正變換器。圖騰柱無橋PFC變換器拓撲結構具有電能雙向流動特點，非常適合需要充放電雙向電能流向的應用，比如車載充電機（OBC）以及儲能系統。

圖騰PFC方案

在國內落實“雙碳”目標的重要背景下，我國能源結構調整與新型電力系統建設勢在必行。隨著源、網、荷、儲一體化深度協調互動，靈活的能源電力系統新模式將日漸顯現。這一進程將催生大量儲能應用場景與裝配需求，儲能將扮演不可替代的關鍵角色，在電力系統中的應用全面開花。深圳市智玩無疆科技有限公司著眼于家庭儲能，便攜式儲能應用提供基于GD32E505 MCU 7KW 圖騰柱無橋PFC變換器方案。方案詳情如下：

圖騰柱無橋PFC系統框圖

設計規格

GD32E505 MCU控制板及功率板

方案特點

方案核心采用GD32E505 MCU控制，實現電壓外環，電流內環雙閉環控制。具有系統穩定，輸出無靜差，動態性能響應快，低THD，PF值大于0.99等一系列優點。軟件實現過零點軟啟動很好解決圖騰PFC拓撲電流在過零處尖峰問題。

圖騰PFC控制有兩個目標，一是穩定PFC的DC輸出電壓，另一個是控制輸入的市電電流。為了減少設備對電網的諧波干擾及減少設備的無功功率提高使用效率，功率因數接近1是最為理想。這就要求對輸入電流波形和相位進行控制，使輸入電流與輸入電壓相位同步，這由軟件鎖相環來實現，控制輸入電流波形及穩定DC輸出電壓由軟件雙閉環來實現。

? 增強型鎖相環-EPLL

EPLL相對普通二階廣義積分鎖相環SOGI-PLL，有不帶倍頻紋波及THD比較小，能快速跟蹤市電變化的優勢，缺點是占用CPU資源相對多。

? 雙環控制

電壓外環以及電流內環并且帶3，5，7，11諧波注入方法來實現諧波濾波，用來減少輸入電流的THD。

→ 輸入AC220V/50Hz，輸出 450V負載6700W時波形(CH4 AC電流)：

GD32E505 MCU簡介

GD32E505是基于Arm? Cortex?-M33處理器的32位通用微控制器。內部外設資源非常豐富，支持浮點運算單元，特別是具有TMU硬件數學運算單元可以進行復雜數學計算，對數字電源實時控制非常有幫助。

來源：GD32MCU

審核編輯：湯梓紅