本刊記者 ■ 包婧文

高精度電源轉(zhuǎn)換平臺(tái)支持顛覆性逆變器技術(shù)以降低光伏發(fā)電成本

本刊記者 ■ 包婧文

作為全球領(lǐng)先的高性能信號(hào)處理解決方案供應(yīng)商，Analog Devices, Inc.(簡稱ADI公司)最近針對(duì)其電源轉(zhuǎn)換平臺(tái)，新推出一系列創(chuàng)新型混合信號(hào)控制處理器ADSP-CM41x。該系列旨在大幅簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、降低成本并改進(jìn)太陽能、能源存儲(chǔ)和電動(dòng)汽車配套設(shè)施的效率和安全性。

近年來，太陽面板和電池系統(tǒng)成本的大幅度下降推動(dòng)了逆變器技術(shù)的發(fā)展需求，并帶動(dòng)了提高太陽能發(fā)電效率的新一波浪潮。當(dāng)顛覆性新型逆變器設(shè)計(jì)要求縮減尺寸、重量和成本時(shí)，需要進(jìn)一步全面挖掘數(shù)字處理技術(shù)的潛力。新型ADSP-CM41x控制處理器是電源轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的一大突破，就太陽能和其他新興能源應(yīng)用而言，硬件集成達(dá)到了前所未有的水平。ADSP-CM41x控制處理器通過降低對(duì)復(fù)雜外部電路的需求，縮減了設(shè)計(jì)時(shí)間和成本，改進(jìn)了安全性和精度，對(duì)現(xiàn)代逆變器設(shè)計(jì)產(chǎn)生了翻天覆地的影響。

ADI公司能源與隔離產(chǎn)品部總經(jīng)理Lan Lawee表示，5年前，ADI開始投入新能源產(chǎn)業(yè)，開發(fā)了一系列產(chǎn)品，本次新推出的ADSP-CM41x是專為光伏逆變器、儲(chǔ)能、電動(dòng)車充電這樣的架構(gòu)設(shè)計(jì)的芯片。隨著太陽電池成本的下降，系統(tǒng)在整個(gè)光伏設(shè)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(jìn)一步降低光伏逆變器的體積、重量和成本，提高效率，同時(shí)保證安全性，對(duì)整個(gè)光伏系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生革新性的變化，而ADSP-CM41x正是可以使光伏逆變器達(dá)到這些要求的關(guān)鍵。光伏逆變器下一代的革新，第一個(gè)方面是需要更快的切換速率；第二個(gè)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(gè)方面是對(duì)于客戶來說的高效開發(fā)。

光伏逆變器的基本功能是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，這就需要一個(gè)功率器件進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)換，功率器件需要通過門區(qū)控制其開關(guān)的時(shí)間，而門區(qū)則需要混合信號(hào)處理器進(jìn)行控制，精確控制才能保證后面電流輸出的穩(wěn)定和后面功率器件不被損壞。ADI公司市場經(jīng)理陸磊介紹，門區(qū)和功率器件實(shí)際上就是一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一方面是為了提高電壓、減小傳輸?shù)膿p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(qū)和更高性能的處理器的原因。

ADSP-CM41x設(shè)計(jì)的核心是突破性的“獨(dú)立雙核”安全概念，將安全冗余和功能集成于一個(gè)芯片中。這一前所未有的結(jié)構(gòu)無需當(dāng)今大多數(shù)設(shè)備標(biāo)配的外部監(jiān)控元件，從而大幅度節(jié)省了開發(fā)時(shí)間和系統(tǒng)成本；同樣重要的是，板載集成優(yōu)化的硬件加速器不僅為處理器內(nèi)核減負(fù)，還可提高內(nèi)核處理能力。此外，器件的板載電弧故障檢測功能簡化了設(shè)計(jì)，并采用智能決策來提高安全性，從而改進(jìn)了設(shè)備的可靠性和精度。

ADSP-CM41x基于現(xiàn)有的一流電源轉(zhuǎn)換平臺(tái)并且更上一層樓，確立了ARM內(nèi)核處理和模擬精度的新標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步鞏固了業(yè)界性能領(lǐng)先的地位。這一產(chǎn)品系列可與其他重要信號(hào)鏈路元件無縫集成，包括AD740x Sigma Delta模數(shù)轉(zhuǎn)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(tǒng)成本，改進(jìn)隔離電流測量水平。平臺(tái)中還包括ADuM413x產(chǎn)品系列隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器，采用iCoupler?隔離技術(shù)，能夠更快速地切換，進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率。

Lan Lawee介紹，光伏逆變器、電源優(yōu)化器和模塊級(jí)監(jiān)控服務(wù)的全球供應(yīng)商SolarEdge新推出的逆變器產(chǎn)品就是應(yīng)用了ADI公司的混合信號(hào)處理器，新的芯片技術(shù)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(jù)了解，2015年SolarEdge的市場份額增長很快，在GTM Research發(fā)布的《全球光伏逆變器和MLPE格局》報(bào)告中，其排名第5。

可持續(xù)能源的成本一直是業(yè)界面對(duì)的最大挑戰(zhàn)。ADI公司工業(yè)自動(dòng)化、能源和傳感器業(yè)務(wù)副總裁Mark Martin指出，通過ADSP-CM41x，ADI公司能夠跨越電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的各種障礙，幫助其客戶應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、解決問題。 控制器的獨(dú)特架構(gòu)和性能水平是創(chuàng)新型逆變器解決方案的關(guān)鍵因素。

ADI公司始終致力于設(shè)計(jì)與制造先進(jìn)的半導(dǎo)體產(chǎn)品和優(yōu)秀解決方案，憑借杰出的傳感、測量和連接技術(shù)，搭建連接真實(shí)世界和數(shù)字世界的智能化橋梁，從而幫助客戶重新認(rèn)識(shí)周圍的世界。