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)。
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%)
UT116A/测试夹 | 149 | |
UT890C/万用表 | 99 | |
DL241025/螺丝批套装 | 18.22 | |
DP-366D/吸锡器/吸锡线 | 17.21 | |
BK881/热风拆焊台 | 368.85 | |
STM8L051F3P6TR/单片机(MCU/MPU/SOC) | 2.2 | |
207112/防静电刷子 | 5.58 | |
DP-366P/吸锡器/吸锡线 | 27.61 | |
PM-905F/斜嘴钳 | 37.35 | |
CA-IS3720LS/数字隔离器 | 0.7648 |
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