助力“双碳”，泰为推出国产DSP光伏逆变器及储能系统解决方案
 

 
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，我司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）。
 
Vol.2  方案详情
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%）