高精度電源轉換平臺支持顛覆性逆變器技術以降低光伏發電成本

本刊記者 ■ 包婧文

高精度電源轉換平臺支持顛覆性逆變器技術以降低光伏發電成本

本刊記者 ■ 包婧文

作為全球領先的高性能信號處理解決方案供應商，Analog Devices, Inc.(簡稱ADI公司)最近針對其電源轉換平臺，新推出一系列創新型混合信號控制處理器ADSP-CM41x。該系列旨在大幅簡化系統設計、降低成本并改進太陽能、能源存儲和電動汽車配套設施的效率和安全性。

近年來，太陽面板和電池系統成本的大幅度下降推動了逆變器技術的發展需求，并帶動了提高太陽能發電效率的新一波浪潮。當顛覆性新型逆變器設計要求縮減尺寸、重量和成本時，需要進一步全面挖掘數字處理技術的潛力。新型ADSP-CM41x控制處理器是電源轉換設計的一大突破，就太陽能和其他新興能源應用而言，硬件集成達到了前所未有的水平。ADSP-CM41x控制處理器通過降低對復雜外部電路的需求，縮減了設計時間和成本，改進了安全性和精度，對現代逆變器設計產生了翻天覆地的影響。

ADI公司能源與隔離產品部總經理Lan Lawee表示，5年前，ADI開始投入新能源產業，開發了一系列產品，本次新推出的ADSP-CM41x是專為光伏逆變器、儲能、電動車充電這樣的架構設計的芯片。隨著太陽電池成本的下降，系統在整個光伏設備成本中的占比越來越大，這一部分的成本下降也顯得尤為重要，而逆變器是其中的核心。進一步降低光伏逆變器的體積、重量和成本，提高效率，同時保證安全性，對整個光伏系統將會產生革新性的變化，而ADSP-CM41x正是可以使光伏逆變器達到這些要求的關鍵。光伏逆變器下一代的革新，第一個方面是需要更快的切換速率；第二個方面，不僅僅是更高的效率和更低的成本，而在于其安全性；第三個方面是對于客戶來說的高效開發。

光伏逆變器的基本功能是將直流電轉換成交流電，這就需要一個功率器件進行電能的轉換，功率器件需要通過門區控制其開關的時間，而門區則需要混合信號處理器進行控制，精確控制才能保證后面電流輸出的穩定和后面功率器件不被損壞。ADI公司市場經理陸磊介紹，門區和功率器件實際上就是一種拓撲結構，復雜的拓撲結構一方面是為了提高電壓、減小傳輸的損耗，另一方面是為了支持更高切換頻率的功率器件，提高整體效率。這也就是為什么效率越高，越需要更高性能的門區和更高性能的處理器的原因。

ADSP-CM41x設計的核心是突破性的“獨立雙核”安全概念，將安全冗余和功能集成于一個芯片中。這一前所未有的結構無需當今大多數設備標配的外部監控元件，從而大幅度節省了開發時間和系統成本；同樣重要的是，板載集成優化的硬件加速器不僅為處理器內核減負，還可提高內核處理能力。此外，器件的板載電弧故障檢測功能簡化了設計，并采用智能決策來提高安全性，從而改進了設備的可靠性和精度。

ADSP-CM41x基于現有的一流電源轉換平臺并且更上一層樓，確立了ARM內核處理和模擬精度的新標準，進一步鞏固了業界性能領先的地位。這一產品系列可與其他重要信號鏈路元件無縫集成，包括AD740x Sigma Delta模數轉換器，能夠替代尺寸更大、更昂貴的傳感器模塊，從而降低系統成本，改進隔離電流測量水平。平臺中還包括ADuM413x產品系列隔離式柵極驅動器，采用iCoupler?隔離技術，能夠更快速地切換，進一步提高系統效率。

Lan Lawee介紹，光伏逆變器、電源優化器和模塊級監控服務的全球供應商SolarEdge新推出的逆變器產品就是應用了ADI公司的混合信號處理器，新的芯片技術使SolarEdge的新一代光伏逆變器體積更小、重量更輕、效率更高，且成本更低。據了解，2015年SolarEdge的市場份額增長很快，在GTM Research發布的《全球光伏逆變器和MLPE格局》報告中，其排名第5。

可持續能源的成本一直是業界面對的最大挑戰。ADI公司工業自動化、能源和傳感器業務副總裁Mark Martin指出，通過ADSP-CM41x，ADI公司能夠跨越電源轉換器設計中的各種障礙，幫助其客戶應對挑戰、解決問題。 控制器的獨特架構和性能水平是創新型逆變器解決方案的關鍵因素。

ADI公司始終致力于設計與制造先進的半導體產品和優秀解決方案，憑借杰出的傳感、測量和連接技術，搭建連接真實世界和數字世界的智能化橋梁，從而幫助客戶重新認識周圍的世界。