Vol.1  方案背景

近年來，在雙碳目標的指引下，電力系統脫碳進程加速，可再生能源規模在快速增長，針對市面上儲能電源、逆變器、UPS等火爆產品，泰為電子研發了專用主控制芯片TAE32F5300。

 

在移動儲能電源應用方面，使用TAE32F5300芯片作為主控芯片，可以實現對電池輸出電壓的升壓控制，后級連接逆變器，將直流母線能量轉換成交流電輸出。

 

  

▲  戶外電源控制示意圖

 

在光伏逆變器應用方面，TAE32F5300能夠實現對PV輸出電壓的MPPT跟蹤（MPPT：最大功率點跟蹤）和升壓控制，后級連接逆變器，將直流母線能量轉換成交流電輸出。

  

 ▲  并網微逆控制示意圖

 

前面2個典型應用都離不開逆變器，下面將詳細描述基于泰為TAE32F5300的逆變器應用方案（便攜式移動儲能電源、光伏逆變器的前級部分即將推出）。

 

Vol.2  方案詳情

泰為電子推出的600W逆變器應用設計具有結構緊湊、調試方便、整機效率高、國產化率高等優點。

  

 

其具體性能參數如下：

  

 

硬件方面采用了全橋拓撲，整個硬件由三個模塊組成：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計，方便進行單獨測試和調試更換。

 

  

▲  實物拆分圖

 

主控板采用泰為電子自主研發設計的主控芯片——TAE32F5300，其內置的IIR模塊可以作為環路控制器、濾波器等，提高了算法的執行效率。該主控板對外預留了UART接口、I2C接口、以及燒錄接口，方便工程師們在測試或者開發時進行多種方式的調試。

 

輔助電源板為系統提供隔離的12V電壓，以保證系統能穩定運行。

 

功率板采用了H橋+LCL的拓撲。兩個Si mosfet工作頻率為50Hz，兩個GaN工作頻率為80KHz，負責對輸出電壓、電流進行控制。因使用了GaN組件且開關頻率較高，所以其結構緊湊、功率密度高。

 

  

▲  拓撲示意圖

 

離網模式下，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內部集成的5個IIR進行環路和諧波補償控制，將各項計算結果經過疊加限幅處理后，作為調制信號輸入到HRPWM模塊，最終通過高精度PWM實現對輸出電壓的精確控制。

   

▲  離網控制邏輯圖

 

并網模式下，首先對電網電壓進行鎖相，將鎖相結果與參考值疊加作為輸出參考電流，控制方面采用TAE32F5300內部集成IIR組成的環路控制器+重復控制器+電壓前饋控制，經疊加限幅后，作為調制信號輸入到HRPWM模塊，最終經過高精度PWM調制、LCL濾波，向電網輸送低畸變率電流。

   

▲  并網控制邏輯圖

 

   

▲  離網空載啟機波形（ch1：電壓；ch2：電流）

 

   

▲  離網空載切600W波形（ch1：電壓；ch2：電流）

 

   

▲  滿載切空載波形（ch1：電壓；ch2：電流）

 

   

▲  離網輸出電壓THD（vTHD=0.58%）

 

   

▲  并網輸出電流THD（iTHD=2.7%）