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世平集团推出一套完整的太阳能绿色节能解决方案

 2011-03-09
放眼全球,当下最流行的无疑是低碳环保。作为可再生能源,

太阳能

自然是低碳环保的代表,它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对

环境

无任何

污染

,为人类创造了一种新的生活形态,使社会及人类进入一个节约能源减少

污染

的时代。而

太阳能

在电子业中的运用也是越来越多。

为响应此环保趋势,世平集团特推出一套完整的

太阳能

方案︰

方案包括如下六个部分︰
  1. Solar Panel
  2. Solar Junction Box
  3. NXP

    太阳能

    电池

    最大功率跟踪MPT612
  4. TI C2000 Inverter 方案
  5. NXP非计费式电能计量EM773
  6. TI 电力线通信

    调制解调器

     
    WPIg_ATU_solar-solution_20110309.jpg

  1. Solar Panel
    GET Main Product :
    WPI_GET_Solar-Panel_20110309.jpg


  2. Solar Junction Box
    WPIg_Vishay_Diode_20110309.jpg


  3. NXP

    太阳能

    电池

    最大功率跟踪方案MPT612

    MPT612 该产品是唯一针对

    太阳能

     (PV)

    电池

    或燃料

    电池

    应用提供最大功率点跟踪 (Maximum Power Point Tracking; MPPT) 的低功耗积体电路。MPT612 芯片采用专利申请中的MPPT演

    算法

    ,可广泛用于如

    太阳能

    电池

    充电控制单元、分布式 MPPT 和微型转换器等应用中,达到98% 的能量萃取(extraction)。

    NXP的MPT612可相当容易配置于各种使用MPPT的

    太阳能

    直流充电控制单元,例如可携式设备和家庭应用的

    电池

    充电器;铁路和交通号志;街道、花园和车道灯。MPT612也相当适合使用于抽水帮浦和电扇等非储存式电动马达。

    主要特性和优点

    • 采用低功耗、32位元ARM7TDMI-S™处理器
    • 支援包括I2C、 UART、SPI和SSP在内的多个串行接口
    • 硬件

      功能

      包括电压和电流

      测量

      、面板

      参数

      配置,并能发送输出讯号来控制外部

      开关

    • 简化开发和最佳化

      系统

      效率,MPT612随目标档 (object

      file

      s) 一起提供,包括NXP正在申请专利的MPPT

      算法

      、针对特定应用的

      软件

      数据库

      和易于使用的应用程式接口函数 (API函数)
    • 用于

      系统

      配置的API可设定降压 (buck) 或降压-升压 (buck-boost) 的拓扑

      算法

    • 提供

      应用软件

      最大15KB的快闪

      存储器

      空间,以及三层级的快闪

      存储器

      代码读取保护 (Code

      Read

       Protection; CRP) 来保证用户所开发代码的安全

    开发工具:
    Flashmagic、IAR、Keil及其他开发工具都支援MPT612。

    系统

    方块图:

    WPI_NXP_MPT612-diagram_20110309.jpg

    WPI_NXP_MPT612-diagram2_20110309.jpg


    Demo board:
    WPI_NXP_MPT612-demoboard_20110309.jpg


  4. TI C2000 Inverter 方案

    TI C2000 Inverter 方案框图
    WPIg_TI_C2000-diagram_20110309.jpg


    Demo Board 图片

    • Renewable Energy Developer's Kit
      WPIg_TI_C2000-renewable kit_20110309.jpg

    • Digital Power Experimenter's Kit
      WPIg_TI_C2000-digital-power-kit_20110309.jpg

    • F28035 Piccolo controlCARD, USB docking

      station

      , CCS V3.3 , USB Cable

      WPIg_TI_C2000-F28035_20110309.jpg

  5. NXP非计费式电能计量解决方案EM773

    EM773电能计量芯片,为全球首款用于非计费式电能计量的32位元ARM®解决方案。近年来,电力公司和公用事业公司纷纷采用先进读表基础建设(Advanced Metering Infrastructure; AMI) 和智慧型电表,进而推出更精确的计价模式和资费

    标准

    ,鼓励用户相应

    调整

    其能源消耗模式。NXP的EM773电能计量芯片突破了道统的计费概念,使

    系统

    设计人员可轻易地将电能计量

    功能

    整合至任何类型的设备中,为

    终端

    用户提供更方便且直觉式的用电资讯。一般消费者和工业用户利用EM773可即时了解自己的电能消耗情况,

    范围

    包含从智慧插座、智慧电器、节能电子产品到住宅分电表、工业分电表,甚至是资料中心的机架式

    服务器

    等。

    EM773芯片作为计量引擎,具备自动单相 (single

    phase

    ) 电能计量

    功能

    ,其API

    指令

    可大幅简化非计费式计量应用的设计工作。NXP EM773采用ARM Cortex™-M0处理器。

    EM773电能计量芯片可达到‘轻松计量’- 即使没有很深计量学专业

    背景

    的设计人员也能进行非计费式计量设计。NXP EM773达成了创新设备的快速开发与设计,并将终究改变我们的能源消耗模式,无论是家用电器、行动设备,或是工业

    环境



    透过强大的ARM Cortex-M0平台,NXP EM773可完成复杂的通讯

    任务

    ,如运作多

    功能

    无线m-bus堆叠,如此一来,用电量资讯可在家中或企业内快速传递,并显示在电脑和智慧手机等

    终端

    设备上。EM773

    标准

    展示组附有一个无线的插入式电表,可将资料从计量引擎透过无线m-bus传输到USB传输器。USB传输器采用的是NXP生产的OL2381无线收发器和LPC1343微控制单元。

    透过简单API

    指令

    存取

    的NXP计量引擎能自动计算主动功率 (单位瓦特,精确度1%以内) 。计量引擎亦可计算被动功率、视在功率 (apparent power)、功率因子比例,甚至是

    总谐波失真

     (Total HarmonicDistortion; THD)。此外,附在电能计量芯片展示组的开源插入式电表应用中整合了电量资料(kWh),可发送至电脑上并显示出来。

    功能

    强大的32位元Cortex-M0平台不仅支援最高48 MHz工作

    频率

    ,还保持小封装尺寸和硅元件的低成本优势,成本与道统的8位元和16位元微控制单元相当。NXP EM773采用32KB快闪

    存储器

    和8KB SRAM内存的整合设计,支援复杂的客户

    应用软件

    ,透过减少外部元件数量提升

    系统

    的成本效益。利用NXP完整的展示设计成果和

    标准

    的ARM工具链

    环境

    的支援,EM773可进一步降低成本。

    WPI_NXP_EM773-diagram-_20110309.jpg


    系统参数

    设计图:

    WPI_NXP_EM773-parameter_20110309.jpg

    WPI_NXP_EM773-working-model_20110309.jpg


  6. TI电力线通信

    调制解调器



    电力线通信 (PLC) 利用现有电力线基础设施,为在许多工业应用引进智能

    监控

    和控制提供了经济高效的方法。它让 PLC 成为用于

    智能电网

    应用(如智能抄表、

    照明

    控制、

    太阳能

    、插入式

    电动车

    以及家庭和楼宇中的供暖、空调和安全

    系统

    )的首选技术之一。

    对这些应用实施低频窄带 PLC (LF NB PLC) 技术将提供最适合的

    带宽

    、功耗和成本要求。在窄带域(

    频率

    高达 500kHz)营运可确保

    数据完整性

    ,同时可将

    系统

    成本降到最低。

    数据

    速率从 1.2kbps 到数百 kbps 不等,具体取决于现有

    标准



    开发高效 PLC 实施也会遇到困难。电力线本身就具有

    噪声

    ,因此需要强大架构才能确保

    数据

    可靠性。此外,每种应用和工作

    环境

    都不同,需要开发人员针对各种原素优化设计。由于

    协议

    标准

    调制

    方案多种多样,开发人员需要灵活的开发平台,以简化设计、实现对

    环境条件

    的优化、遵守当地法规的同时可轻松

    调整

    以满足不断发展的

    标准



    方框图
    WPI_TI_PLC-diagram_20110309.jpg


    设计注意事项

    电力线通信

    调制解调器

    系统

    调制

    信号

    首先进入接收器级或有源带通滤波器,其中为滤波器

    选择

    运算放大器

    应该提供低

    噪声

    、低

    谐波

    失真和低输入偏置(如 TI 的 OPA365 或 OPA353 中所示)。使用可编程

    增益

    放大器 (PGA)(如 PGA112)

    调节

    接收

    信号

    时,可实现宽

    动态范围

    和优化

    信号处理

    。它需要足够快速准确地连接至模数转换器的输入,以便正确转换为数字形式供处理。这可通过 F28235 Delfino™ 或 F2802x/03x Piccolo™ 微处理器(可升级 C2000™ 32 位微处理器 (MCU) 系列的成员)的片上 12 位 ADC 来实现。12 位 ADC 的工作

    频率

    高达 12.5MSPS,且还包含触发机制,用于支援多频和相位采样(二次采样和保持

    功能

    )。C2000™ MCU 系列让开发人员可在同一

    硬件

    上支持多种

    调制

    ,因此无需重新设计

    调制解调器

    来支持不同的

    调制

    标准

    。这使得 C2000™ 32 位 MCU 系列成为用于电力线通信实施的智能且灵活的平台。

    已处理的

    信号

    将由用于驱动高输出电流的 PLC 发送器级传回电网。使用低至 150ps 的 C2000 ePWM 支援占空比分辨率可进行控制,以便对

    谐波

    进行更多的控制并减少采样输出延迟。必须仔细设计发送器级,以便从 MCU 接收

    数字信号

    、对这些

    信号

    进行滤波以消除能带发射以及驱动 AC 电力线的低阻抗。OPA564 是 24V、1.5A、17MHz 的功率

    运算放大器

    ,能够满足 PLC

    线路

    驱动器的严格要求。将 AFE031(高度集成的 PLC 类比前端)与 C20000TM 相结合时,可进一步改善集成、提升

    性能

    和降低成本。AFE031 将发送滤波器、

    功率放大器

    、接收滤波器和 PGA 集成在专为 PLC 设计的可编程积体电路中。

    产生的

    调制解调器

     MCU + AFE 可透过其中一个 C2000TM 串行界面选项(包括 CAN、I2C、LIN、SPI 或 UART)直接与外部

    系统

    (有线和无线应用)进行通信。

    TI PLC

    软件

    透过 plcSUITE 库提供,让开发人员可以在一个独特设计中支援多种

    调制

    标准

    。开发人员可实施 SFSK IEC61334、PRIME 和 G3

    标准

    ,将 FlexOFDM 用于定制 OFDM 实施,还可以针对未来的

    标准

    进行升级。

    电源管理

    角度

    来看,PLC

    模块

    可采用现有

    系统

    直流轨的电源或直接采用用于通信的主 AC 电源。如果是主 AC 电源,则需要对美国的 115V、60Hz 滤波 (或欧洲和亚洲的 230V、50Hz)进行滤波,并为 MCU、AFE 和各种支援组件将其转换为隔离 DC 电源。UCC28600 或 UCC28610 绿色环保模式反向控制单元最适用于提供隔离 12V 或 15V 直流轨,以便直接用于

    功率放大器

    和连接至 DCDC

    模块

    (如 PTH08080W)或降压转换器(如 TPS54231),从而提供低电压 (5V) PLC

    系统

    轨。如果添加线性稳压器(如 TPS79533 LDO),则可透过低功率组件(如 MCU、PGA、

    运算放大器

    、USB 收发器和任何其它数字或类比组件)提供实用的低

    噪声

     3.3V 电压轨。