完整的太陽(yáng)能綠色節能解決方案介紹

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

　　方案包括如下六個(gè)部分︰

　　Solar Panel

　　Solar Junction Box

　　NXP太陽(yáng)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(xiàn)通信調制解調器

　　1、Solar Panel

　　GET Main Product ：

　　2、Solar Junction Box

3、NXP太陽(yáng)能電池最大功率跟蹤方案MPT612

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

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

　　主要特性和優(yōu)點(diǎn)：

　　采用低功耗、32位元ARM7TDMI-S?處理器

　　支援包括I2C、 UART、SPI和SSP在內的多個(gè)串行接口

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

　　
簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)和最佳化系統效率，MPT612隨目標檔 （object files） 一起提供，包括NXP正在申請專(zhuān)利的MPPT算法、針對特定應用的軟件數據庫和易于使用的應用程式接口函數 （API函數）

　　用于系統配置的API可設定降壓 （buck） 或降壓-升壓 （buck-boost） 的拓撲算法

　　提供應用軟件最大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 （Code Read Protection; CRP） 來(lái)保證用戶(hù)所開(kāi)發(fā)代碼的安全

　　開(kāi)發(fā)工具：

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

　　系統方塊圖：

　　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(lái)，電力公司和公用事業(yè)公司紛紛采用先進(jìn)讀表基礎建設（Advanced Metering Infrastructure; AMI） 和智慧型電表，進(jìn)而推出更精確的計價(jià)模式和資費標準，鼓勵用戶(hù)相應調整其能源消耗模式。NXP的EM773電能計量芯片突破了道統的計費概念，使系統設計人員可輕易地將電能計量功能整合至任何類(lèi)型的設備中，為終端用戶(hù)提供更方便且直覺(jué)式的用電資訊。一般消費者和工業(yè)用戶(hù)利用EM773可即時(shí)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架式服務(wù)器等。

　　EM773芯片作為計量引擎，具備自動(dòng)單相 （single phase） 電能計量功能，其API指令可大幅簡(jiǎn)化非計費式計量應用的設計工作。NXP EM773采用ARM Cortex?-M0處理器。

　　EM773電能計量芯片可達到‘輕松計量’- 即使沒(méi)有很深計量學(xué)專(zhuān)業(yè)背景的設計人員也能進(jìn)行非計費式計量設計。NXP EM773達成了創(chuàng )新設備的快速開(kāi)發(fā)與設計，并將終究改變我們的能源消耗模式，無(wú)論是家用電器、行動(dòng)設備，或是工業(yè)環(huán)境。

　　透過(guò)強大的ARM Cortex-M0平臺，NXP EM773可完成復雜的通訊任務(wù)，如運作多功能無(wú)線(xiàn)m-bus堆疊，如此一來(lái)，用電量資訊可在家中或企業(yè)內快速傳遞，并顯示在電腦和智慧手機等終端設備上。EM773標準展示組附有一個(gè)無(wú)線(xiàn)的插入式電表，可將資料從計量引擎透過(guò)無(wú)線(xiàn)m-bus傳輸到USB傳輸器。USB傳輸器采用的是NXP生產(chǎn)的OL2381無(wú)線(xiàn)收發(fā)器和LPC1343微控制單元。

　　透過(guò)簡(jiǎn)單API指令存取的NXP計量引擎能自動(dòng)計算主動(dòng)功率 （單位瓦特，精確度1%以?xún)龋?。計量引擎亦可計算被動(dòng)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(kāi)源插入式電表應用中整合了電量資料（kWh），可發(fā)送至電腦上并顯示出來(lái)。

　　功能強大的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，成本與道統的8位元和16位元微控制單元相當。NXP EM773采用32KB快閃存儲器和8KB SRAM內存的整合設計，支援復雜的客戶(hù)應用軟件，透過(guò)減少外部元件數量提升系統的成本效益。利用NXP完整的展示設計成果和標準的ARM工具鏈環(huán)境的支援，EM773可進(jìn)一步降低成本。

　　系統參數設計圖：

　　6、TI電力線(xiàn)通信調制解調器

　　電力線(xiàn)通信 （PLC）利用現有電力線(xiàn)基礎設施，為在許多工業(yè)應用引進(jìn)智能監控和控制提供了經(jīng)濟高效的方法。它讓PLC成為用于智能電網(wǎng)應用（如智能抄表、照明控制、太陽(yáng)能、插入式電動(dòng)車(chē)以及家庭和樓宇中的供暖、空調和安全系統）的首選技術(shù)之一。

　　對這些應用實(shí)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 500kHz）營(yíng)運可確保數據完整性，同時(shí)可將系統成本降到最低。數據速率從1.2kbps到數百kbps不等，具體取決于現有標準。

　　開(kāi)發(fā)高效PLC實(shí)施也會(huì )遇到困難。電力線(xiàn)本身就具有噪聲，因此需要強大架構才能確保數據可靠性。此外，每種應用和工作環(huán)境都不同，需要開(kāi)發(fā)人員針對各種原素優(yōu)化設計。由于協(xié)議標準和調制方案多種多樣，開(kāi)發(fā)人員需要靈活的開(kāi)發(fā)平臺，以簡(jiǎn)化設計、實(shí)現對環(huán)境條件的優(yōu)化、遵守當地法規的同時(shí)可輕松調整以滿(mǎn)足不斷發(fā)展的標準。

　　方框圖：

　設計注意事項

　　電力線(xiàn)通信調制解調器系統的調制信號首先進(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）調節接收信號時(shí)，可實(shí)現寬動(dòng)態(tài)范圍和優(yōu)化信號處理。它需要足夠快速準確地連接至模數轉換器的輸入，以便正確轉換為數字形式供處理。這可通過(guò)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(lái)實(shí)現。12位ADC的工作頻率高達12.5MSPS，且還包含觸發(fā)機制，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(kāi)發(fā)人員可在同一硬件上支持多種調制，因此無(wú)需重新設計調制解調器來(lái)支持不同的調制或標準。這使得C2000 32 位MCU系列成為用于電力線(xiàn)通信實(shí)施的智能且靈活的平臺。

　　已處理的信號將由用于驅動(dòng)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。必須仔細設計發(fā)送器級，以便從MCU接收數字信號、對這些信號進(jìn)行濾波以消除能帶發(fā)射以及驅動(dòng)AC電力線(xiàn)的低阻抗。OPA564是24V、1.5A、17MHz的功率運算放大器，能夠滿(mǎn)足PLC線(xiàn)路驅動(dòng)器的嚴格要求。將AFE031（高度集成的PLC類(lèi)比前端）與C20000TM相結合時(shí)，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(zhuān)為PLC設計的可編程積體電路中。

　　產(chǎn)生的調制解調器MCU + AFE可透過(guò)其中一個(gè)C2000TM串行界面選項（包括CAN、I2C、LIN、SPI或UART）直接與外部系統（有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)應用）進(jìn)行通信。

　　TI PLC軟件透過(guò)plcSUITE庫提供，讓開(kāi)發(fā)人員可以在一個(gè)獨特設計中支援多種調制和標準。開(kāi)發(fā)人員可實(shí)施 SFSK IEC61334、PRIME和G3標準，將FlexOFDM用于定制OFDM實(shí)施，還可以針對未來(lái)的標準進(jìn)行升級。

　　從電源管理角度來(lái)看，PLC模塊可采用現有系統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）或降壓轉換器（如TPS54231），從而提供低電壓 （5V） PLC系統軌。如果添加線(xiàn)性穩壓器（如TPS79533 LDO），則可透過(guò)低功率組件（如MCU、PGA、運算放大器、USB收發(fā)器和任何其它數字或類(lèi)比組件）提供實(shí)用的低噪聲 3.3V電壓軌。