广芯微发布一种基于自有芯片的MPPT功率优化器方案

概述

MLPE (Module Level Power Electronics) 组件级电力电子，是指一类能够对电能进行精细化控制的电力电子器件，包括关断器、功率优化器、微型逆变器等。目前MLPE已在分布式光伏市场中得以广泛应用，主要发挥着对单个或几个光伏组件电力进行逆变、关断、监控、功率优化等功能的作用。



组串式逆变器加功率优化器的方案作为MLPE技术路线的主流方案之一，占据MLPE市场大半数份额。其中的功率优化器是一种光伏直流输入/输出的组件级别DC/DC转换器，该转换器内置最大功率点跟踪功能(MPPT，Maximum Power Point Tracking)用于一至两块光伏组件连接，一般安装在组件背板位置，可根据组件串联的需要，将光伏电流串联并接入组串式逆变器中，实现组件级别的控制。

MPPT最大功率点跟踪

扰动观察法（Perturb and Observe）是使用较广泛的一种MPPT算法，扰动观察法也叫爬山法。其工作原理是给一个扰动输出电压信号（U±△U），再测量并计算其功率P(K)的变化，并与扰动之前的功率值P(K-1)相比，根据比较结果调整扰动方向, 参考以下的扰动过程。

扰动观察法从最开始的状态开始，每一次都对输入的信号进行调整，不断增加或减少输入信号的值，然后通过判断下一次的输出的变化方向，结合输入的变化方向，得出此时运行的状态，从而判断出下一次改变输入的方向，然后不断循环，最终扰动到最大功率点附近。

广芯微电子（广州）股份有限公司采用自研微处理器芯片UM3241F-VCT6，设计MPPT功率优化器方案平台。芯片集成Cortex-M4内核，其性能如下：

系统最高主频240MHz

最大支持512KB Flash，160KB SRAM

内置12bit，16通道5.25Msps的SAR ADC，支持差分输入

支持USB、CAN、QSPI接口

支持硬件加速运算协处理器（sin、cos、arctan、双曲正弦、双曲余弦、平方根、乘法、除法等）

支持硬件加解密引擎（AES 128/256, SHA256，随机数发生器）

广芯微功率优化器参考板

硬件框图

软件框图

参考方案规格：

DC-DC控制器

支持全数字控制 支持宽范围输入输出，Vin Max:60V, Vout Max: 48V, Pmax: 300w 支持BUCK, BOOST, BUCK-BOOST模式 支持双向变换 支持高分辨率调压

MPPT功能

采用扰动观察法 (P&O) 支持电压，电流等扰动参数 支持可变步长 支持高精度调压 支持启动和断电保护

其他可选功能

TYPE-C接口，双向PD3.1 240W 充电管理功能 支持电量统计 支持BMS TFT LCD屏显

支持软件升级

审核编辑：刘清