世平集團(tuán)的完整太陽(yáng)能綠色節(jié)能解決方案 - 全文

　　世平集團(tuán)特推出一套完整的太陽(yáng)能方案：

　　方案包括如下六個(gè)部分：

　　1、Solar Panel

　　2、Solar Junction Box

　　3、NXP太陽(yáng)能電池最大功率跟蹤MPT612

　　4、TI C2000 Inverter 方案

　　5、NXP非計(jì)費(fèi)式電能計(jì)量EM773

　　6、TI 電力線通信調(diào)制解調(diào)器

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　　1. Solar Panel

　　GET Main Product :

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　　2. Solar Junction Box

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　　3. NXP太陽(yáng)能電池最大功率跟蹤方案MPT612

　　MPT612 該產(chǎn)品是唯一針對(duì)太陽(yáng)能(PV) 電池或燃料電池應(yīng)用提供最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking; MPPT) 的低功耗集成電路。MPT612 芯片采用專利申請(qǐng)中的MPPT演算法，可廣泛用于如太陽(yáng)能電池充電控制器、分散式MPPT 和微型轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用中，達(dá)到98% 的能量萃取(extraction)。

　　NXP的MPT612可相當(dāng)容易配置于各種使用MPPT的太陽(yáng)能直流充電控制器，例如可攜式設(shè)備和家庭應(yīng)用的電池充電器;鐵路和交通號(hào)志;街道、花園和車道燈。MPT612也相當(dāng)適合使用于抽水泵和電扇等非存貯式電動(dòng)馬達(dá)。

　　主要特性和優(yōu)點(diǎn)

　　1、采用低功耗、32位元ARM7TDMI-S?處理器

　　2、支持包括I2C、UART、SPI和SSP在內(nèi)的多個(gè)串列介面。

　　3、硬件功能包括電壓和電流測(cè)量、面板參數(shù)配置，并能發(fā)送輸出訊號(hào)來(lái)控制外部開(kāi)關(guān)

　　簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)和最佳化系統(tǒng)效率，MPT612隨目標(biāo)檔 (object files) 一起提供，包括NXP正在申請(qǐng)專利的MPPT演算法、針4、對(duì)特定應(yīng)用的軟件資料庫(kù)和易于使用的應(yīng)用程序介面函數(shù) (API函數(shù))。

　　5、用于系統(tǒng)配置的API可設(shè)置降壓 (buck) 或降壓-升壓 (buck-boost) 的拓?fù)溲菟惴ā?/p>

　　6、提供應(yīng)用軟件最大15KB的快閃存貯器空間，以及三層級(jí)的快閃存貯器代碼讀取保護(hù) (Code Read Protection; CRP) 來(lái)保證用戶所開(kāi)發(fā)代碼的安全。

　　開(kāi)發(fā)工具:

　　Flashmagic、IAR、Keil及其他開(kāi)發(fā)工具都支持MPT612。

　　系統(tǒng)方塊圖:

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　　Demo board:

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　　4.TI C2000 Inverter 方案

　　TI C2000 Inverter 方案框圖

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　　Demo Board 圖片

　　a. Renewable Energy Developer's Kit

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　　b. Digital Power Experimenter's Kit

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　　c. F28035 Piccolo controlCARD, USB docking station, CCS V3.3 , USB Cable

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　　5. NXP非計(jì)費(fèi)式電能計(jì)量解決方案EM773

　　EM773電能計(jì)量芯片，為全球首款用于非計(jì)費(fèi)式電能計(jì)量的32位ARMR解決方案。近年來(lái)，電力公司和公用事業(yè)公司紛紛采用先進(jìn)讀表基礎(chǔ)建設(shè)(Advanced Metering Infrastructure; AMI) 和智慧型電表，進(jìn)而推出更精確的計(jì)價(jià)方式和資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)用戶相應(yīng)調(diào)整其能源消耗方式。NXP的EM773電能計(jì)量芯片突破了傳統(tǒng)的計(jì)費(fèi)概念，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可輕易地將電能計(jì)量功能整合至任何類型的設(shè)備中，為終端用戶提供更方便且直覺(jué)式的用電信息。一般消費(fèi)者和工業(yè)用戶利用EM773可即時(shí)了解自己的電能消耗情況，范圍包含從智慧插座、智慧電器、節(jié)能電子產(chǎn)品到住宅分電表、工業(yè)分電表，甚至是資料中心的機(jī)架式服務(wù)器等。

　　EM773芯片作為計(jì)量引擎，具備自動(dòng)單相(single phase) 電能計(jì)量功能，其API指令可大幅簡(jiǎn)化非計(jì)費(fèi)式計(jì)量應(yīng)用的設(shè)計(jì)工作。NXPEM773采用ARM Cortex?-M0處理器。

　　EM773電能計(jì)量芯片可達(dá)到『輕松計(jì)量』- 即使沒(méi)有很深計(jì)量學(xué)專業(yè)背景的設(shè)計(jì)人員也能進(jìn)行非計(jì)費(fèi)式計(jì)量設(shè)計(jì)。NXP EM773達(dá)成了創(chuàng)新設(shè)備的快速開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，并將終究改變我們的能源消耗方式，無(wú)論是家用電器、行動(dòng)設(shè)備，或是工業(yè)環(huán)境?！?/p>

　　通過(guò)強(qiáng)大的ARM Cortex-M0平臺(tái)，NXP EM773可完成復(fù)雜的通訊任務(wù)，如運(yùn)作多功能無(wú)線m-bus堆疊，如此一來(lái)，用電量信息可在家中或企業(yè)內(nèi)快速傳遞，并顯示在電腦和智慧手機(jī)等終端設(shè)備上。EM773標(biāo)準(zhǔn)展示組附有一個(gè)無(wú)線的插入式電表，可將資料從計(jì)量引擎通過(guò)無(wú)線m-bus傳輸?shù)経SB傳輸器。USB傳輸器采用的是NXP生產(chǎn)的OL2381無(wú)線收發(fā)器和LPC1343微控制器。

　　通過(guò)簡(jiǎn)單API指令存取的恩智浦計(jì)量引擎能自動(dòng)計(jì)算主動(dòng)功率 (單位瓦特，精確度1%以內(nèi)) 。計(jì)量引擎亦可計(jì)算被動(dòng)功率、視在功率 (apparent power)、功率因數(shù)比例，甚至是總諧波失真 (Total HarmonicDistortion; THD)。此外，附在電能計(jì)量芯片展示組的開(kāi)源插入式電表應(yīng)用中整合了電量資料(kWh)，可發(fā)送至電腦上并顯示出來(lái)。

　　功能強(qiáng)大的32位Cortex-M0平臺(tái)不僅支持最高48 MHz工作頻率，還保持小封裝尺寸和硅元件的低成本優(yōu)勢(shì)，成本與傳統(tǒng)的8位和16位微控制器相當(dāng)。NXP EM773采用32KB快閃存貯器和8KB SRAM存貯器的整合設(shè)計(jì)，支持復(fù)雜的客戶應(yīng)用軟件，通過(guò)減少外部元件數(shù)量提高系統(tǒng)的成本效益。利用NXP完整的展示設(shè)計(jì)成果和標(biāo)準(zhǔn)的ARM工具鏈環(huán)境的支持，EM773可進(jìn)一步降低成本。

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　　系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)圖:

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　　Working Prototypes

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　　6.TI電力線通信調(diào)制解調(diào)器

　　電力線通信(PLC) 利用現(xiàn)有電力線基礎(chǔ)設(shè)施，為在許多工業(yè)應(yīng)用引進(jìn)智能監(jiān)控和控制提供了經(jīng)濟(jì)高效的方法。它讓PLC 成為用于智能電網(wǎng)應(yīng)用(如智能抄表、照明控制、太陽(yáng)能、插入式電動(dòng)車以及家庭和樓宇中的供暖、空調(diào)和安全系統(tǒng))的首選技術(shù)之一。

　　對(duì)這些應(yīng)用實(shí)施低頻窄帶PLC (LF NB PLC) 技術(shù)將提供最適合的帶寬、功耗和成本要求。在窄帶域(頻率高達(dá)500kHz)運(yùn)行可確保數(shù)據(jù)完整性，同時(shí)可將系統(tǒng)成本降到最低。數(shù)據(jù)速率從1.2kbps 到數(shù)百kbps 不等，具體取決于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。

　　開(kāi)發(fā)高效PLC 實(shí)施也會(huì)遇到困難。電力線本身就具有噪聲，因此需要強(qiáng)大結(jié)構(gòu)才能確保數(shù)據(jù)可靠性。此外，每種應(yīng)用和工作環(huán)境都不同，需要開(kāi)發(fā)人員針對(duì)各種因素優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)制方案多種多樣，開(kāi)發(fā)人員需要靈活的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境條件的優(yōu)化、遵守當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)的同時(shí)可輕松調(diào)整以滿足不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。

　　方框圖

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　　設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　電力線通信調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)的調(diào)制信號(hào)首先進(jìn)入接收器級(jí)或有源帶通濾波器，其中為濾波器選擇的運(yùn)算放大器應(yīng)該提供低噪聲、低諧波失真和低輸入偏置(如TI 的OPA365 或OPA353 中所示)。使用可編程增益放大器(PGA)(如PGA112)調(diào)節(jié)接收信號(hào)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍和優(yōu)化信號(hào)處理。它需要足夠快速準(zhǔn)確地連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入，以便正確轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式供處理。這可通過(guò)F28235 Delfino? 或F2802x/03x Piccolo? 微處理器(可升級(jí)C2000? 32 位微處理器(MCU) 系列的成員)的片上12 位ADC 來(lái)實(shí)現(xiàn)。12 位ADC 的工作頻率高達(dá)12.5MSPS，且還包含觸發(fā)機(jī)制，用于支持多頻和相位采樣(二次采樣和保持功能)。C2000? MCU 系列讓開(kāi)發(fā)人員可在同一硬件上支持多種調(diào)制，因此無(wú)需重新設(shè)計(jì)調(diào)制解調(diào)器來(lái)支持不同的調(diào)制或標(biāo)準(zhǔn)。這使得C2000? 32 位MCU 系列成為用于電力線通信實(shí)施的智能且靈活的平臺(tái)。

　　已處理的信號(hào)將由用于驅(qū)動(dòng)高輸出電流的 PLC 發(fā)送器級(jí)傳回電網(wǎng)。使用低至150ps 的C2000 ePWM 支持占空比分辨率可進(jìn)行控制，以便對(duì)諧波進(jìn)行更多的控制并減少采樣輸出推遲。必須仔細(xì)設(shè)計(jì)發(fā)送器級(jí)，以便從MCU 接收數(shù)字信號(hào)、對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行濾波以消除能帶發(fā)射以及驅(qū)動(dòng)AC 電力線的低阻抗。OPA564 是24V、1.5A、17MHz 的功率運(yùn)算放大器，能夠滿足PLC 線路驅(qū)動(dòng)器的嚴(yán)格要求。將AFE031(高度集成的PLC 模擬前端)與C20000TM 相結(jié)合時(shí)，可進(jìn)一步改善集成、提高性能和降低成本。AFE031 將發(fā)送濾波器、功率放大器、接收濾波器和PGA 集成在專為PLC 設(shè)計(jì)的可編程集成電路中。

　　產(chǎn)生的調(diào)制解調(diào)器MCU + AFE 可通過(guò)其中一個(gè)C2000TM 串行接口選項(xiàng)(包括CAN、I2C、LIN、SPI 或UART)直接與外部系統(tǒng)(有線和無(wú)線應(yīng)用)進(jìn)行通信。

　　TI PLC 軟件通過(guò)plcSUITE 庫(kù)提供，讓開(kāi)發(fā)人員可以在一個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)中支持多種調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)發(fā)人員可實(shí)施SFSK IEC61334、PRIME 和G3 標(biāo)準(zhǔn)，將FlexOFDM 用于定制OFDM 實(shí)施，還可以針對(duì)未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級(jí)。

　　從電源管理角度來(lái)看，PLC 模塊可采用現(xiàn)有系統(tǒng)直流軌的電源或直接采用用于通信的主AC 電源。如果是主AC 電源，則需要對(duì)美國(guó)的115V、60Hz 濾波 (或歐洲和亞洲的230V、50Hz)進(jìn)行濾波，并為MCU、AFE 和各種支持組件將其轉(zhuǎn)換為隔離DC 電源。UCC28600 或UCC28610 綠色環(huán)保方式反向控制器最適用于提供隔離12V 或15V 直流軌，以便直接用于功率放大器和連接至DCDC 模塊(如PTH08080W)或降壓轉(zhuǎn)換器(如TPS54231)，從而提供低電壓(5V) PLC 系統(tǒng)軌。如果添加線性穩(wěn)壓器(如TPS79533 LDO)，則可通過(guò)低功率組件(如MCU、PGA、運(yùn)算放大器、USB 收發(fā)器和任何其它數(shù)字或模擬組件)提供實(shí)用的低噪聲3.3V 電壓軌。