Vol.1  方案背景

近年來，在雙碳目標(biāo)的指引下，電力系統(tǒng)脫碳進(jìn)程加速，可再生能源規(guī)模在快速增長，針對(duì)市面上儲(chǔ)能電源、逆變器、UPS等火爆產(chǎn)品，泰為電子研發(fā)了專用主控制芯片TAE32F5300。

 

在移動(dòng)儲(chǔ)能電源應(yīng)用方面，使用TAE32F5300芯片作為主控芯片，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池輸出電壓的升壓控制，后級(jí)連接逆變器，將直流母線能量轉(zhuǎn)換成交流電輸出。

 

  

▲  戶外電源控制示意圖

 

在光伏逆變器應(yīng)用方面，TAE32F5300能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)PV輸出電壓的MPPT跟蹤（MPPT：最大功率點(diǎn)跟蹤）和升壓控制，后級(jí)連接逆變器，將直流母線能量轉(zhuǎn)換成交流電輸出。

  

 ▲  并網(wǎng)微逆控制示意圖

 

前面2個(gè)典型應(yīng)用都離不開逆變器，下面將詳細(xì)描述基于泰為TAE32F5300的逆變器應(yīng)用方案（便攜式移動(dòng)儲(chǔ)能電源、光伏逆變器的前級(jí)部分即將推出）。

 

Vol.2  方案詳情

泰為電子推出的600W逆變器應(yīng)用設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)試方便、整機(jī)效率高、國產(chǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。

  

 

其具體性能參數(shù)如下：

  

 

硬件方面采用了全橋拓?fù)洌麄€(gè)硬件由三個(gè)模塊組成：主控板、輔助電源板、功率板。主控板與功率板采用了可插拔的設(shè)計(jì)，方便進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試和調(diào)試更換。

 

  

▲  實(shí)物拆分圖

 

主控板采用泰為電子自主研發(fā)設(shè)計(jì)的主控芯片——TAE32F5300，其內(nèi)置的IIR模塊可以作為環(huán)路控制器、濾波器等，提高了算法的執(zhí)行效率。該主控板對(duì)外預(yù)留了UART接口、I2C接口、以及燒錄接口，方便工程師們?cè)跍y(cè)試或者開發(fā)時(shí)進(jìn)行多種方式的調(diào)試。

 

輔助電源板為系統(tǒng)提供隔離的12V電壓，以保證系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。

 

功率板采用了H橋+LCL的拓?fù)?/span>。兩個(gè)Si mosfet工作頻率為50Hz，兩個(gè)GaN工作頻率為80KHz，負(fù)責(zé)對(duì)輸出電壓、電流進(jìn)行控制。因使用了GaN組件且開關(guān)頻率較高，所以其結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高。

 

  

▲  拓?fù)涫疽鈭D

 

離網(wǎng)模式下，以50Hz的正弦波作為輸出電壓的參考值（更新頻率是40kHz）。控制方面采用TAE32F5300內(nèi)部集成的5個(gè)IIR進(jìn)行環(huán)路和諧波補(bǔ)償控制，將各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果經(jīng)過疊加限幅處理后，作為調(diào)制信號(hào)輸入到HRPWM模塊，最終通過高精度PWM實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的精確控制。

   

▲  離網(wǎng)控制邏輯圖

 

并網(wǎng)模式下，首先對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，將鎖相結(jié)果與參考值疊加作為輸出參考電流，控制方面采用TAE32F5300內(nèi)部集成IIR組成的環(huán)路控制器+重復(fù)控制器+電壓前饋控制，經(jīng)疊加限幅后，作為調(diào)制信號(hào)輸入到HRPWM模塊，最終經(jīng)過高精度PWM調(diào)制、LCL濾波，向電網(wǎng)輸送低畸變率電流。

   

▲  并網(wǎng)控制邏輯圖

 

   

▲  離網(wǎng)空載啟機(jī)波形（ch1：電壓；ch2：電流）

 

   

▲  離網(wǎng)空載切600W波形（ch1：電壓；ch2：電流）

 

   

▲  滿載切空載波形（ch1：電壓；ch2：電流）

 

   

▲  離網(wǎng)輸出電壓THD（vTHD=0.58%）

 

   

▲  并網(wǎng)輸出電流THD（iTHD=2.7%）