高性能MCU在微型逆变器、数字电源场景中的应用及解决方案

科技   2024-10-23 17:02   广东  
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在以碳化硅(SiC)及氮化镓(GaN) MOSFET为代表的快速开关器件大规模应用的趋势下,数字电源的效率和性能也达到了新的高度。这些新器件的特性,对电源控制MCU的算力也提出了新的要求,SiC及GaN器件的PWM开关频率可以轻松达到40kHz至数百kHz,为了充分发挥SiC及GaN器件的高频开关优势,数字电源的控制频率最好也能达到与功率器件PWM开关频率同频,甚至成倍提高的更高频率。这就要求MCU的算力相比当前产品成倍增加,计算时间大幅缩短。
在此背景下,我爱方案网分析师配合原厂,推出满足高性能数字电源控制的多种芯片及实战方案,涵盖高频单相/三相有源整流器及功率因数矫正电路(PFC)、数字有源滤波器(APF)及并网光伏、微型逆变器等高性能应用。

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方案一:基于STM32G474的400W微型逆变器方案



方案规格:


1. Vin(标准输入电压):36V

2. Vin_max(最大输入电压):55V

3. Vin_min(最小输入电压):18V

4. MPPT范围:20V至40V

5. Iin(标称输入电流):12A

6. Imax(最大输入电流):18A

7. Vbus(DC-DC标称输出电压):380V

8. Vbus_max(DC-DC最大输出电压):400V

9. Vac(交流标称输出电压):110VAC/60Hz、220VAC/50Hz

10. Iac(交流最大输出电流):1.8A/220VAC、3.6A/110VAC

11. Pac(最大输出功率):400W


方案优势:


1. 电源应用 : 400W Microinverter 

2. 数位控制 (主控制芯片 : STM32G474 )

3. 使用单一 MCU做 MPPT 与 Inverter 控制功能

4. 使用 PLL 锁相环进行环路控制

5. 隔离型 MPPT 符合规范需求

6. 采用ST第三类 SiC半导体,高频操作缩小体积 

7. 太阳能转换成交流电并回电网


方案二:基于HC32F334的500W光伏微型逆变器方案


方案规格:

•  PV电压范围:25~60V

•  电网电压:200~240V @50Hz

•  最大输出功率:500W

•  开关频率:60kHz~200kHz

•  峰值效率:94.7%

•  入网电流THD:3.2% @Vpv=45V 500W

•  PF:>0.99


方案优势:

•  基于自主知识产权的数字电源控制器方案

•  高性能主控芯片HC32F334

•  交错反激采用谷底开通断续模式,提高系统效率

•  交错反激输出馒头波,减小反激输出母线电容

•  全桥逆变采用工频开关,提高系统效率

•  经典扰动式MPPT环,快速准确找到MPPT点

•  保护功能齐全:输出过流,输入反激过流保护,反激输出电压过压保护等

•  效率高达94.7%


方案三:基于小华HC32F334的两路交错无桥图腾柱TCM_PFC方案



方案规格:

•  输入电压:AC 176-264V

•  输出电压:DC 420V

•  功率:1600W

•  峰值效率:98.5%

•  频率范围:22.2kHz-300kHz

•  PFC功率因素:峰值0.999

•  THDI:2.5%@220V


方案优势:

•  基于自主知识产权的数字电源控制器方案

•  高性能主控芯片HC32F334

•  全输入电压范围软开关

•  低成本电流检测方案

•  领先的三角波TCM变频控制模式

•  输入过流保护,输出过压保护,电感电流正向OCP、负向OCP保护

•  效率高达98.5%

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