Vol.1  方案背景

近年来，在双碳目标的指引下，电力系统脱碳进程加速，可再生能源规模在快速增长，针对市面上储能电源、逆变器、UPS等火爆产品，泰为电子研发了专用主控制芯片TAE32F5300。

 

在移动储能电源应用方面，使用TAE32F5300芯片作为主控芯片，可以实现对电池输出电压的升压控制，后级连接逆变器，将直流母线能量转换成交流电输出。

 

  

▲  户外电源控制示意图

 

在光伏逆变器应用方面，TAE32F5300能够实现对PV输出电压的MPPT跟踪（MPPT：最大功率点跟踪）和升压控制，后级连接逆变器，将直流母线能量转换成交流电输出。

  

 ▲  并网微逆控制示意图

 

前面2个典型应用都离不开逆变器，下面将详细描述基于泰为TAE32F5300的逆变器应用方案（便携式移动储能电源、光伏逆变器的前级部分即将推出）。

 

Vol.2  方案详情

泰为电子推出的600W逆变器应用设计具有结构紧凑、调试方便、整机效率高、国产化率高等优点。

  

 

其具体性能参数如下：

  

 

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。主控板与功率板采用了可插拔的设计，方便进行单独测试和调试更换。

 

  

▲  实物拆分图

 

主控板采用泰为电子自主研发设计的主控芯片——TAE32F5300，其内置的IIR模块可以作为环路控制器、滤波器等，提高了算法的执行效率。该主控板对外预留了UART接口、I2C接口、以及烧录接口，方便工程师们在测试或者开发时进行多种方式的调试。

 

辅助电源板为系统提供隔离的12V电压，以保证系统能稳定运行。

 

功率板采用了H桥+LCL的拓扑。两个Si mosfet工作频率为50Hz，两个GaN工作频率为80KHz，负责对输出电压、电流进行控制。因使用了GaN组件且开关频率较高，所以其结构紧凑、功率密度高。

 

  

▲  拓扑示意图

 

离网模式下，以50Hz的正弦波作为输出电压的参考值（更新频率是40kHz）。控制方面采用TAE32F5300内部集成的5个IIR进行环路和谐波补偿控制，将各项计算结果经过叠加限幅处理后，作为调制信号输入到HRPWM模块，最终通过高精度PWM实现对输出电压的精确控制。

   

▲  离网控制逻辑图

 

并网模式下，首先对电网电压进行锁相，将锁相结果与参考值叠加作为输出参考电流，控制方面采用TAE32F5300内部集成IIR组成的环路控制器+重复控制器+电压前馈控制，经叠加限幅后，作为调制信号输入到HRPWM模块，最终经过高精度PWM调制、LCL滤波，向电网输送低畸变率电流。

   

▲  并网控制逻辑图

 

   

▲  离网空载启机波形（ch1：电压；ch2：电流）

 

   

▲  离网空载切600W波形（ch1：电压；ch2：电流）

 

   

▲  满载切空载波形（ch1：电压；ch2：电流）

 

   

▲  离网输出电压THD（vTHD=0.58%）

 

   

▲  并网输出电流THD（iTHD=2.7%）