一芯拿捏丨APM32F107單相并網(wǎng)儲(chǔ)能變流器應(yīng)用方案

隨著儲(chǔ)能技術(shù)與政策的加速完善，儲(chǔ)能系統(tǒng)組件也迎來市場(chǎng)化發(fā)展的基礎(chǔ)條件，其中儲(chǔ)能變流器PCS作為儲(chǔ)能系統(tǒng)管理與電網(wǎng)的組件之一，應(yīng)用需求隨之日益增長(zhǎng)。

儲(chǔ)能變流器

儲(chǔ)能變流器作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件之一，不但控制電池組的充放電過程，實(shí)現(xiàn)交/直流變換，而且在無電網(wǎng)情況下，可直接為交流負(fù)荷供電。儲(chǔ)能變流器中的控制單元在接收到后臺(tái)指令后，通過功率指令的符號(hào)、大小控制變流器對(duì)電池充電或者放電，以及對(duì)電網(wǎng)有功功率、無功功率的調(diào)節(jié)。此外，PCS控制單元通過CAN接口與BMS通訊，獲取電池組狀態(tài)信息對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)性充放電，保障電池安全運(yùn)行。

儲(chǔ)能變流器工作模式有并網(wǎng)及離網(wǎng)模式。其中，并網(wǎng)儲(chǔ)能變流器是連接電池系統(tǒng)跟電網(wǎng)的雙向可控?fù)Q流裝置，其主要功能是控制儲(chǔ)能電池的充電放電過程，即把電池的直流電轉(zhuǎn)化為交流并入電網(wǎng)，或者把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化為直流電存儲(chǔ)在電池中，并且在轉(zhuǎn)換過程中能精確控制電網(wǎng)的電壓、頻率以及傳輸功率。

如下圖所示，單相并網(wǎng)儲(chǔ)能變流器一般由前級(jí)DC/DC與后級(jí)DC/AC組成。前級(jí)DC/DC作為電池的功率控制級(jí)，由雙向BUCK-BOOST電路構(gòu)成，通過控制流過電池的電流來響應(yīng)充放電指令；后級(jí)DC/AC作為連接電網(wǎng)跟電池的橋梁，主要捕獲電網(wǎng)的電壓、頻率來控制儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)并調(diào)整母線電壓到適合儲(chǔ)能工作的電壓平臺(tái)。極海工業(yè)級(jí)互聯(lián)型APM32F107系列MCU，擁有高效內(nèi)核運(yùn)算能力、豐富外設(shè)資源以及增強(qiáng)型存儲(chǔ)空間，僅需單顆芯片就可實(shí)現(xiàn)單相并網(wǎng)儲(chǔ)能變流器前后級(jí)控制的應(yīng)用需求。

單相儲(chǔ)能變流器實(shí)現(xiàn)框圖

APM32F107單相并網(wǎng)儲(chǔ)能變流器方案優(yōu)勢(shì)：

? 32位Arm® Cortex®-M3 內(nèi)核，工作主頻96MHz，支持DC/DC、DC/AC運(yùn)算

? 內(nèi)置 2 個(gè)12位高精度 ADC，最多 16 個(gè)外部通道，支持 DMA，滿足DC/DC、DC/AC單元的3通道電壓及3通道電流采集需求

? 1個(gè)提供 7 通道 PWM 輸出的 16位高級(jí)定時(shí)器，支持死區(qū)生成和剎車輸入等功能，滿足DC/DC、DC/AC控制需求，并且剎車輸入可在緊急情況快速停機(jī)保護(hù)器件免受損壞

? 4個(gè)16位通用定時(shí)器具有捕獲功能，可實(shí)時(shí)捕獲電網(wǎng)的頻率信息

? 3 個(gè) USART通訊接口，支持電池以及上層系統(tǒng)的交互需求

? Flash高達(dá)256KB，SRAM高達(dá)64KB，滿足程序存儲(chǔ)和運(yùn)算要求，并且有冗余支持程序擴(kuò)展

? 84Bytes 備份寄存器可靈活保存控制參數(shù)，無需外部EEPROM

APM32F107系列MCU是極海于2022年11月發(fā)布的工業(yè)級(jí)互聯(lián)型MCU，是高性能、低功耗、傳輸連接及實(shí)時(shí)功能的嵌入式應(yīng)用的優(yōu)選產(chǎn)品。目前該系列產(chǎn)品已在工業(yè)網(wǎng)關(guān)、PLC、樓宇控制器、光伏逆變器、交換機(jī)等領(lǐng)域客戶實(shí)現(xiàn)開發(fā)應(yīng)用。

為向市場(chǎng)提供全方位的產(chǎn)品服務(wù)，極海針對(duì)不同的客戶與需求，提供多種儲(chǔ)能產(chǎn)品應(yīng)用方案，幫助客戶實(shí)現(xiàn)更多不同功能需求。同時(shí)，極海APM32系列MCU也將持續(xù)迭代升級(jí)產(chǎn)品性能與應(yīng)用拓展。