廣芯微發(fā)布一種基于自有芯片的MPPT功率優(yōu)化器方案

概述

MLPE (Module Level Power Electronics) 組件級(jí)電力電子，是指一類能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行精細(xì)化控制的電力電子器件，包括關(guān)斷器、功率優(yōu)化器、微型逆變器等。目前MLPE已在分布式光伏市場(chǎng)中得以廣泛應(yīng)用，主要發(fā)揮著對(duì)單個(gè)或幾個(gè)光伏組件電力進(jìn)行逆變、關(guān)斷、監(jiān)控、功率優(yōu)化等功能的作用。



組串式逆變器加功率優(yōu)化器的方案作為MLPE技術(shù)路線的主流方案之一，占據(jù)MLPE市場(chǎng)大半數(shù)份額。其中的功率優(yōu)化器是一種光伏直流輸入/輸出的組件級(jí)別DC/DC轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器內(nèi)置最大功率點(diǎn)跟蹤功能(MPPT，Maximum Power Point Tracking)用于一至兩塊光伏組件連接，一般安裝在組件背板位置，可根據(jù)組件串聯(lián)的需要，將光伏電流串聯(lián)并接入組串式逆變器中，實(shí)現(xiàn)組件級(jí)別的控制。

MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤

擾動(dòng)觀察法（Perturb and Observe）是使用較廣泛的一種MPPT算法，擾動(dòng)觀察法也叫爬山法。其工作原理是給一個(gè)擾動(dòng)輸出電壓信號(hào)（U±△U），再測(cè)量并計(jì)算其功率P(K)的變化，并與擾動(dòng)之前的功率值P(K-1)相比，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整擾動(dòng)方向, 參考以下的擾動(dòng)過程。

擾動(dòng)觀察法從最開始的狀態(tài)開始，每一次都對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，不斷增加或減少輸入信號(hào)的值，然后通過判斷下一次的輸出的變化方向，結(jié)合輸入的變化方向，得出此時(shí)運(yùn)行的狀態(tài)，從而判斷出下一次改變輸入的方向，然后不斷循環(huán)，最終擾動(dòng)到最大功率點(diǎn)附近。

廣芯微電子（廣州）股份有限公司采用自研微處理器芯片UM3241F-VCT6，設(shè)計(jì)MPPT功率優(yōu)化器方案平臺(tái)。芯片集成Cortex-M4內(nèi)核，其性能如下：

系統(tǒng)最高主頻240MHz

最大支持512KB Flash，160KB SRAM

內(nèi)置12bit，16通道5.25Msps的SAR ADC，支持差分輸入

支持USB、CAN、QSPI接口

支持硬件加速運(yùn)算協(xié)處理器（sin、cos、arctan、雙曲正弦、雙曲余弦、平方根、乘法、除法等）

支持硬件加解密引擎（AES 128/256, SHA256，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器）

廣芯微功率優(yōu)化器參考板

硬件框圖

軟件框圖

參考方案規(guī)格：

DC-DC控制器

支持全數(shù)字控制 支持寬范圍輸入輸出，Vin Max:60V, Vout Max: 48V, Pmax: 300w 支持BUCK, BOOST, BUCK-BOOST模式 支持雙向變換 支持高分辨率調(diào)壓

MPPT功能

采用擾動(dòng)觀察法 (P&O) 支持電壓，電流等擾動(dòng)參數(shù) 支持可變步長(zhǎng) 支持高精度調(diào)壓 支持啟動(dòng)和斷電保護(hù)

其他可選功能

TYPE-C接口，雙向PD3.1 240W 充電管理功能 支持電量統(tǒng)計(jì) 支持BMS TFT LCD屏顯

支持軟件升級(jí)

審核編輯：劉清