高精度电源转换平台支持颠覆性逆变器技术以降低光伏发电成本

本刊记者 ■ 包婧文

高精度电源转换平台支持颠覆性逆变器技术以降低光伏发电成本

本刊记者 ■ 包婧文

作为全球领先的高性能信号处理解决方案供应商，Analog Devices, Inc.(简称ADI公司)最近针对其电源转换平台，新推出一系列创新型混合信号控制处理器ADSP-CM41x。该系列旨在大幅简化系统设计、降低成本并改进太阳能、能源存储和电动汽车配套设施的效率和安全性。

近年来，太阳面板和电池系统成本的大幅度下降推动了逆变器技术的发展需求，并带动了提高太阳能发电效率的新一波浪潮。当颠覆性新型逆变器设计要求缩减尺寸、重量和成本时，需要进一步全面挖掘数字处理技术的潜力。新型ADSP-CM41x控制处理器是电源转换设计的一大突破，就太阳能和其他新兴能源应用而言，硬件集成达到了前所未有的水平。ADSP-CM41x控制处理器通过降低对复杂外部电路的需求，缩减了设计时间和成本，改进了安全性和精度，对现代逆变器设计产生了翻天覆地的影响。

ADI公司能源与隔离产品部总经理Lan Lawee表示，5年前，ADI开始投入新能源产业，开发了一系列产品，本次新推出的ADSP-CM41x是专为光伏逆变器、储能、电动车充电这样的架构设计的芯片。随着太阳电池成本的下降，系统在整个光伏设备成本中的占比越来越大，这一部分的成本下降也显得尤为重要，而逆变器是其中的核心。进一步降低光伏逆变器的体积、重量和成本，提高效率，同时保证安全性，对整个光伏系统将会产生革新性的变化，而ADSP-CM41x正是可以使光伏逆变器达到这些要求的关键。光伏逆变器下一代的革新，第一个方面是需要更快的切换速率；第二个方面，不仅仅是更高的效率和更低的成本，而在于其安全性；第三个方面是对于客户来说的高效开发。

光伏逆变器的基本功能是将直流电转换成交流电，这就需要一个功率器件进行电能的转换，功率器件需要通过门区控制其开关的时间，而门区则需要混合信号处理器进行控制，精确控制才能保证后面电流输出的稳定和后面功率器件不被损坏。ADI公司市场经理陆磊介绍，门区和功率器件实际上就是一种拓扑结构，复杂的拓扑结构一方面是为了提高电压、减小传输的损耗，另一方面是为了支持更高切换频率的功率器件，提高整体效率。这也就是为什么效率越高，越需要更高性能的门区和更高性能的处理器的原因。

ADSP-CM41x设计的核心是突破性的“独立双核”安全概念，将安全冗余和功能集成于一个芯片中。这一前所未有的结构无需当今大多数设备标配的外部监控元件，从而大幅度节省了开发时间和系统成本；同样重要的是，板载集成优化的硬件加速器不仅为处理器内核减负，还可提高内核处理能力。此外，器件的板载电弧故障检测功能简化了设计，并采用智能决策来提高安全性，从而改进了设备的可靠性和精度。

ADSP-CM41x基于现有的一流电源转换平台并且更上一层楼，确立了ARM内核处理和模拟精度的新标准，进一步巩固了业界性能领先的地位。这一产品系列可与其他重要信号链路元件无缝集成，包括AD740x Sigma Delta模数转换器，能够替代尺寸更大、更昂贵的传感器模块，从而降低系统成本，改进隔离电流测量水平。平台中还包括ADuM413x产品系列隔离式栅极驱动器，采用iCoupler®隔离技术，能够更快速地切换，进一步提高系统效率。

Lan Lawee介绍，光伏逆变器、电源优化器和模块级监控服务的全球供应商SolarEdge新推出的逆变器产品就是应用了ADI公司的混合信号处理器，新的芯片技术使SolarEdge的新一代光伏逆变器体积更小、重量更轻、效率更高，且成本更低。据了解，2015年SolarEdge的市场份额增长很快，在GTM Research发布的《全球光伏逆变器和MLPE格局》报告中，其排名第5。

可持续能源的成本一直是业界面对的最大挑战。ADI公司工业自动化、能源和传感器业务副总裁Mark Martin指出，通过ADSP-CM41x，ADI公司能够跨越电源转换器设计中的各种障碍，帮助其客户应对挑战、解决问题。 控制器的独特架构和性能水平是创新型逆变器解决方案的关键因素。

ADI公司始终致力于设计与制造先进的半导体产品和优秀解决方案，凭借杰出的传感、测量和连接技术，搭建连接真实世界和数字世界的智能化桥梁，从而帮助客户重新认识周围的世界。