完整的太陽能綠色節(jié)能解決方案介紹

　　為響應(yīng)此環(huán)保趨勢，下面介紹一套完整的太陽能方案︰

　　方案包括如下六個部分︰

　　Solar Panel

　　Solar Junction Box

　　NXP太陽能電池最大功率跟蹤MPT612

　　TI C2000 Inverter方案

　　NXP非計費式電能計量EM773

　　TI電力線通信調(diào)制解調(diào)器

　　1、Solar Panel

　　GET Main Product ：

　　2、Solar Junction Box

3、NXP太陽能電池最大功率跟蹤方案MPT612

　　MPT612該產(chǎn)品是唯一針對太陽能 （PV）電池或燃料電池應(yīng)用提供最大功率點跟蹤（MaximumPowerPointTracking;MPPT）的低功耗積體電路。MPT612芯片采用專利申請中的MPPT演算法，可廣泛用于如太陽能電池充電控制單元、分布式MPPT和微型轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用中，達(dá)到98% 的能量萃?。╡xtraction）。

　　NXP的MPT612可相當(dāng)容易配置于各種使用MPPT的太陽能直流充電控制單元，例如可攜式設(shè)備和家庭應(yīng)用的電池充電器；鐵路和交通號志；街道、花園和車道燈。MPT612也相當(dāng)適合使用于抽水幫浦和電扇等非儲存式電動馬達(dá)。

　　主要特性和優(yōu)點：

　　采用低功耗、32位元ARM7TDMI-S?處理器

　　支援包括I2C、 UART、SPI和SSP在內(nèi)的多個串行接口

　　硬件功能包括電壓和電流測量、面板參數(shù)配置，并能發(fā)送輸出訊號來控制外部開關(guān)

　　
簡化開發(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正在申請專利的MPPT算法、針對特定應(yīng)用的軟件數(shù)據(jù)庫和易于使用的應(yīng)用程式接口函數(shù) （API函數(shù)）

　　用于系統(tǒng)配置的API可設(shè)定降壓 （buck） 或降壓-升壓 （buck-boost） 的拓?fù)渌惴?/P>

　　提供應(yīng)用軟件最大15KB的快閃存儲器空間，以及三層級的快閃存儲器代碼讀取保護(hù) （Code Read Protection; CRP） 來保證用戶所開發(fā)代碼的安全

　　開發(fā)工具：

　　Flashmagic、IAR、Keil及其他開發(fā)工具都支援MPT612。

　　系統(tǒng)方塊圖：

　　Demo board：

　　4、TI C2000 Inverter方案

　　TI C2000 Inverter方案框圖

　　Demo Board圖片

　　Renewable Energy Developer‘s Kit：

　　Digital Power Experimenter’s Kit

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

　5、NXP非計費式電能計量解決方案EM773

　　EM773電能計量芯片，為全球首款用于非計費式電能計量的32位元ARM?解決方案。近年來，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)而推出更精確的計價模式和資費標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵用戶相應(yīng)調(diào)整其能源消耗模式。NXP的EM773電能計量芯片突破了道統(tǒng)的計費概念，使系統(tǒng)設(shè)計人員可輕易地將電能計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式的用電資訊。一般消費者和工業(yè)用戶利用EM773可即時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芯片作為計量引擎，具備自動單相 （single phase） 電能計量功能，其API指令可大幅簡化非計費式計量應(yīng)用的設(shè)計工作。NXP EM773采用ARM Cortex?-M0處理器。

　　EM773電能計量芯片可達(dá)到‘輕松計量’- 即使沒有很深計量學(xué)專業(yè)背景的設(shè)計人員也能進(jìn)行非計費式計量設(shè)計。NXP EM773達(dá)成了創(chuàng)新設(shè)備的快速開發(fā)與設(shè)計，并將終究改變我們的能源消耗模式，無論是家用電器、行動設(shè)備，或是工業(yè)環(huán)境。

　　透過強(qiáng)大的ARM Cortex-M0平臺，NXP EM773可完成復(fù)雜的通訊任務(wù)，如運作多功能無線m-bus堆疊，如此一來，用電量資訊可在家中或企業(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)展示組附有一個無線的插入式電表，可將資料從計量引擎透過無線m-bus傳輸?shù)経SB傳輸器。USB傳輸器采用的是NXP生產(chǎn)的OL2381無線收發(fā)器和LPC1343微控制單元。

　　透過簡單API指令存取的NXP計量引擎能自動計算主動功率 （單位瓦特，精確度1%以內(nèi)） 。計量引擎亦可計算被動功率、視在功率 （apparent power）、功率因子比例，甚至是總諧波失真 （Total HarmonicDistortion; THD）。此外，附在電能計量芯片展示組的開源插入式電表應(yīng)用中整合了電量資料（kWh），可發(fā)送至電腦上并顯示出來。

　　功能強(qiáng)大的32位元Cortex-M0平臺不僅支援最高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，成本與道統(tǒng)的8位元和16位元微控制單元相當(dāng)。NXP EM773采用32KB快閃存儲器和8KB SRAM內(nèi)存的整合設(shè)計，支援復(fù)雜的客戶應(yīng)用軟件，透過減少外部元件數(shù)量提升系統(tǒng)的成本效益。利用NXP完整的展示設(shè)計成果和標(biāo)準(zhǔn)的ARM工具鏈環(huán)境的支援，EM773可進(jìn)一步降低成本。

　　系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計圖：

　　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、太陽能、插入式電動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。

　　對這些應(yīng)用實施低頻窄帶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）營運可確保數(shù)據(jù)完整性，同時可將系統(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)。

　　開發(fā)高效PLC實施也會遇到困難。電力線本身就具有噪聲，因此需要強(qiáng)大架構(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，需要開發(fā)人員針對各種原素優(yōu)化設(shè)計。由于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)制方案多種多樣，開發(fā)人員需要靈活的開發(fā)平臺，以簡化設(shè)計、實現(xiàn)對環(huán)境條件的優(yōu)化、遵守當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)的同時可輕松調(diào)整以滿足不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。

　　方框圖：

　設(shè)計注意事項

　　電力線通信調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)的調(diào)制信號首先進(jìn)入接收器級或有源帶通濾波器，其中為濾波器選擇的運算放大器應(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)接收信號時，可實現(xiàn)寬動態(tài)范圍和優(yōu)化信號處理。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F28235Delfino或F2802x/03xPiccolo微處理器（可升級C200032位微處理器（MCU） 系列的成員）的片上12位ADC來實現(xiàn)。12位ADC的工作頻率高達(dá)12.5MSPS，且還包含觸發(fā)機(jī)制，用于支援多頻和相位采樣（二次采樣和保持功能）。C2000 MCU系列讓開發(fā)人員可在同一硬件上支持多種調(diào)制，因此無需重新設(shè)計調(diào)制解調(diào)器來支持不同的調(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施的智能且靈活的平臺。

　　已處理的信號將由用于驅(qū)動高輸出電流的PLC發(fā)送器級傳回電網(wǎng)。使用低至150ps的C2000ePWM支援占空比分辨率可進(jìn)行控制，以便對諧波進(jìn)行更多的控制并減少采樣輸出延遲。必須仔細(xì)設(shè)計發(fā)送器級，以便從MCU接收數(shù)字信號、對這些信號進(jìn)行濾波以消除能帶發(fā)射以及驅(qū)動AC電力線的低阻抗。OPA564是24V、1.5A、17MHz的功率運算放大器，能夠滿足PLC線路驅(qū)動器的嚴(yán)格要求。將AFE031（高度集成的PLC類比前端）與C20000TM相結(jié)合時，可進(jìn)一步改善集成、提升性能和降低成本。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)計的可編程積體電路中。

　　產(chǎn)生的調(diào)制解調(diào)器MCU + AFE可透過其中一個C2000TM串行界面選項（包括CAN、I2C、LIN、SPI或UART）直接與外部系統(tǒng)（有線和無線應(yīng)用）進(jìn)行通信。

　　TI PLC軟件透過plcSUITE庫提供，讓開發(fā)人員可以在一個獨特設(shè)計中支援多種調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)人員可實施 SFSK IEC61334、PRIME和G3標(biāo)準(zhǔn)，將FlexOFDM用于定制OFDM實施，還可以針對未來的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級。

　　從電源管理角度來看，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，則需要對美國的115V、60Hz濾波（或歐洲和亞洲的230V、50Hz）進(jìn)行濾波，并為MCU、AFE和各種支援組件將其轉(zhuǎn)換為隔離 DC 電源。UCC28600或UCC28610綠色環(huán)保模式反向控制單元最適用于提供隔離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），則可透過低功率組件（如MCU、PGA、運算放大器、USB收發(fā)器和任何其它數(shù)字或類比組件）提供實用的低噪聲 3.3V電壓軌。