基于Microchip dsPIC33CK256MP505 高性能DSP开发的250W微逆变电源方案

随着传统化石能源的供应不稳定因素增加以及国家碳达峰，碳中和的要求，太阳能、风能等可再生能源需求急增；同时户外运动的不断普及也给便携式储能电源的发展带来了前所未有有机遇，另外随着我们经济不断发展；智能家电在人民日常生活中广泛应用，家用储能电源也日益得到人民的重视，这些行业领域的应用需求推动了逆变电源转换的巨大发展。 如何实现可靠稳定并网运行、降低转换损耗、增加功率密度，降低开发难度及开发周期是广大电源研发工程师的关注焦点。Microchip 的 Level 4 纯数字电源方案， 将为新能源储能逆变这个行业提供完美的解决方案。

大多数情况下，大规模使用可再生资源会带来成本问 题，需要进一步的研究使其具有成本效益。PV系统（也称为太阳能微型逆变器）作为一种便捷和前景广阔的可 再生能源，在过去多年已获得众多关注。与风能等其它形式的可再生能源相比， PV能源系统具备许多优势。 PV能源的主要缺点是硅太阳能电池板的制造成本高， 且转换效率低。凭借先进的晶体电池板制造技术和高效 的电能转换器设计，可以使 PV 项目具有成本效益。 将太阳能电池板的输出电压转化成可使用的直流或交流 电压这一过程必须在其最大功率点（Maximum Power Point， MPP）完成。 MPP 是 PV 模块向负载传送最大能量时的 PV 输出电压。

将太阳能微型逆变器模块接入电网包含两大主要任务。 一是确保太阳能微型逆变器模块工作于最大功率点 （MPP） 。二是将正弦电流注入电网。由于逆变器接入电网，因此必须符合公共事业机构给定的标准。有必要考虑 EN61000-3-2、 IEEE1547 标准和美国国家电气规范（NEC）690。这些标准所规定的事项包括电能质量、孤岛效应检测和接地等。 这些逆变器必须能够检测孤岛运转情况，并采取适当措 施以防止对接入电网的设备造成整体损害和破坏。孤岛运转是指当由于事故或损坏的原因而有意移除电网后， 逆变器仍然继续工作。换言之，如果电网已经从逆变器 移除，逆变器应该随即停止尝试将电力提供给电网或为 电网提供能量。 目前最常见的太阳能技术是单晶硅模块和多晶硅模块。这些PV模块的MPP电压范围通常被限定在27V至45V 的范围内，发电量约为 200W，开路电压低于 45V。

此电路设计的优点如下：

1. 交错反激转换器可减小通过大容量输入电解电容的纹波电流的 RMS，从而延长电容的寿命。
2. 交错操作还可减小输出电流纹波，从而降低输出电流的THD。
3. 测量电网电压，此电压是锁相环（PLL）、输出电流控制和系统孤岛运转所必需的。要实现将逆变器输出电压与电网电压同步以及进行系统孤岛效应检测，必须先测量逆变器的输出电压。
4. 测量电网电流，确保逆变器提供的正弦电流与电网同相。

测量 PV 电压和反激 MOSFET 电流，以进行 MPP 检测。此外还测量两个 MOSFET 电流以确保两个转换器之间的负载平衡。

 

►场景应用图

 

►产品实体图

 

►展示板照片

 

►方案方块图

 

►核心技术优势

方案核心器件列表：(均为工业级以上) No. 品牌 原厂型号 类别1_MCU / Connectivity / Sensor 1 Microchip dsPIC33CK256MP505 MCU 2 Microchip MCP14E4-E/SN MOSFET DRIVER 3 Microchip MCP16301T-I/CHY BUCK 4 Microchip MCP1700T-3302E/MB LDO 5 Microchip MCP9700-E/LT TEMP SENSOR 6 Microchip MCP6022T-I/SN OPA 7 Infineon IPB60R190C6 MOSFET 8 National LM5008AMM/NOPB BUCK Semiconductor 9 Infineon IRFS4321TRLPBF MOSFET 10 Vishay/Siliconix SI7115DN-T1-GE3 MOSFET 核心技术优势： 1、高速DSP运算： 主控制器MICROCHIP DSP dsPIC33CK256MP505为高性能数字电源专用控制器，DSC工作频率为100MHz，单指令周期运行。 2、高分辨率PWM

 

►方案规格

输入功率： 250W (max)； 
输出功率： 215W (max)； 
开路PV电压： 53Vdc；
 最大功率点跟踪： 99.5%； 
MPPT电压： 25~45Vdc； 

AC输出电压范围： 210Vac~264Vac(230Vac), 90Vac~140Vac(120Vac)； 

输出TDD： <5%； 输出功率因数： 0.95； 

峰值效率： 94.5%（230Vac unit-nominal Condition）；

 

► 技术文档（见资料库或进大大通搜索标题）