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世平集團推出一套完整的太陽能綠色節能解決方案

 2011-03-09
放眼全球,當下最流行的無疑是低碳環保。作為可再生能源,

太陽能

自然是低碳環保的代表,它資源豐富,既可免費使用,又無需運輸,對

環境

無任何

污染

,為人類創造了一種新的生活形態,使社會及人類進入一個節約能源減少

污染

的時代。而

太陽能

在電子業中的運用也是越來越多。

為響應此環保趨勢,世平集團特推出一套完整的

太陽能

方案︰

方案包括如下六個部分︰
  1. Solar Panel
  2. Solar Junction Box
  3. NXP

    太陽能

    電池

    最大功率跟蹤MPT612
  4. TI C2000 Inverter 方案
  5. NXP非計費式電能計量EM773
  6. TI 電力線通信

    數據


    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

    太陽能

    電池

    最大功率跟蹤方案MPT612

    MPT612 該產品是唯一針對

    太陽能

     (PV)

    電池

    或燃料

    電池

    應用提供最大功率點跟蹤 (Maximum Power Point Tracking; MPPT) 的低功耗積體電路。MPT612

    晶片

    採用專利申請中的MPPT演

    算法

    ,可廣泛用於如

    太陽能

    電池

    充電控制單元、分散式 MPPT 和微型

    轉換器

    等應用中,達到98% 的能量萃取(extraction)。

    NXP的MPT612可相當容易配置於各種使用MPPT的

    太陽能

    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;鐵路和交通號誌;街道、花園和車道燈。MPT612也相當適合使用於抽水幫浦和電扇等非儲存式電動馬達。

    主要特性和優點

    • 採用低功耗、32位元ARM7TDMI-S™處理器
    • 支援包括I2C、 UART、SPI和SSP在內的多個串列介面
    • 硬體

      功能

      包括

      電壓

      和電流

      測量

      、面板

      參數

      配置,並能發送輸出訊號來控制外部

      開關

    • 簡化開發和最佳化

      系統

      效率,MPT612隨目標檔 (object

      file

      s) 一起提供,包括NXP正在申請專利的MPPT演演

      算法

      、針對特定應用的軟體資料庫和易於使用的應用程式介面函數 (API函數)
    • 用於

      系統

      配置的API可設定降壓 (buck) 或降壓-升壓 (buck-boost) 的拓撲演演

      算法

    • 提供應用軟體最大15KB的快閃記憶體空間,以及三層級的快閃記憶體代碼讀取保護 (Code

      Read

       Protection; CRP) 來保證用戶所開發代碼的安全

    開發工具:
    Flashmagic、IAR、Keil及其他開發工具都支援MPT612。

    系統

    方塊圖:

    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 方案框圖
    WPIg_TI_C2000-diagram_20110309.jpg


    Demo Board 圖片

    • 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非計費式電能計量解決方案EM773

    EM773電能計量

    晶片

    ,為全球首款用於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公司紛紛採用先進讀表基礎建設(Advanced Metering Infrastructure; AMI) 和智慧型電表,進而推出更精確的計價模式和資費標準,鼓勵用戶相應

    調整

    其能源消耗模式。NXP的EM773電能計量

    晶片

    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

    整合至任何類型的設備中,為

    終端

    用戶提供更方便且直覺式的用電資訊。一般消費者和工業用戶利用EM773可即時了解自己的電能消耗情況,範圍包含從智慧插座、智慧電器、節能電子產品到住宅分電表、工業分電表,甚至是資料中心的機架式伺服器等。

    EM773

    晶片

    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用的

    設計

    工作。NXP EM773採用ARM Cortex™-M0處理器。

    EM773電能計量

    晶片

    可達到『輕鬆計量』- 即使沒有很深計量學專業

    背景

    設計

    人員也能進行非計費式計量

    設計

    。NXP EM773達成了創新設備的快速開發與

    設計

    ,並將終究改變我們的能源消耗模式,無論是家用電器、行動設備,或是工業

    環境



    透過強大的ARM Cortex-M0平台,NXP EM773可完成複雜的通訊

    任務

    ,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內快速傳遞,並顯示在

    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傳輸到USB傳輸器。USB傳輸器採用的是NXP生產的OL2381無線收發器和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) 。計量引擎亦可計算被動功率、視在功率 (apparent power)、功率因數比例,甚至是

    總諧波失真

     (Total HarmonicDistortion; THD)。此外,附在電能計量

    晶片

    展示組的開源插入式電表應用中整合了電量資料(kWh),可發送至

    電腦

    上並顯示出來。

    功能

    強大的32位元Cortex-M0平台不僅支援最高48 MHz工作

    頻率

    ,還保持小封裝尺寸和矽元件的低成本優勢,成本與道統的8位元和16位元微控制單元相當。NXP EM773採用32KB快閃記憶體和8KB SRAM記憶體的整合

    設計

    ,支援複雜的客戶應用軟體,透過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

    環境

    的支援,EM773可進一步降低成本。

    WPI_NXP_EM773-diagram-_20110309.jpg


    系統參數

    設計

    圖:

    WPI_NXP_EM773-parameter_20110309.jpg

    WPI_NXP_EM773-working-model_20110309.jpg


  6. TI電力線通信

    數據



    電力線通信 (PLC) 利用現有電力線基礎設施,為在許多工業應用引進智能

    監控

    和控制提供了經濟高效的方法。它讓 PLC 成為用於

    智能電網

    應用(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、空調和安全

    系統

    )的首選技術之一。

    對這些應用實施低頻窄帶 PLC (LF NB PLC) 技術將提供最適合的

    帶寬

    、功耗和成本要求。在窄帶域(

    頻率

    高達 500kHz)營運可確保

    數據完整性

    ,同時可將

    系統

    成本降到最低。

    數據

    速率從 1.2kbps 到數百 kbps 不等,具體取決於現有標準。

    開發高效 PLC 實施也會遇到困難。電力線本身就具有

    噪聲

    ,因此需要強大架構才能確保

    數據

    可靠性。此外,每種應用和工作

    環境

    都不同,需要開發人員針對各種原素優化

    設計

    。由於

    協議

    標準和調製方案多種多樣,開發人員需要靈活的開發平台,以簡化

    設計

    、實現對

    環境條件

    的優化、遵守當地法規的同時可輕鬆

    調整

    以滿足不斷發展的標準。

    方框圖
    WPI_TI_PLC-diagram_20110309.jpg


    設計

    注意事項


    電力線通信

    數據

    系統

    的調製

    信號

    首先進入接收器級或有源帶通濾波器,其中為濾波器

    選擇

    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,可實現寬動態範圍和優化

    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 F28235 Delfino™ 或 F2802x/03x Piccolo™ 微處理器(可升級 C2000™ 32 位微處理器 (MCU) 系列的成員)的片上 12 位 ADC 來實現。12 位 ADC 的工作

    頻率

    高達 12.5MSPS,且還包含觸發機製,用於支援多頻和相位采樣(二次採樣和保持

    功能

    )。C2000™ MCU 系列讓開發人員可在同一硬體上支持多種調製,因此無需重新

    設計

    調製

    解調器

    來支持不同的調製或標準。這使得 C2000™ 32 位 MCU 系列成為用於電力線通信實施的智能且靈活的平台。

    已處理的

    信號

    將由用於驅動高輸出電流的 PLC 發送器級傳回電網。使用低至 150ps 的 C2000 ePWM 支援占空比解析度可進行控制,以便對

    諧波

    進行更多的控制並減少採樣輸出延遲。必須仔細

    設計

    發送器級,以便從 MCU 接收

    數字信號

    、對這些

    信號

    進行濾波以消除能帶發射以及驅動 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

    驅動器的嚴格要求。將 AFE031(高度集成的 PLC 類比前端)與 C20000TM 相結合時,可進一步改善集成、提升

    性能

    和降低成本。AFE031 將發送濾波器、

    功率放大器

    、接收濾波器和 PGA 集成在專為 PLC

    設計

    的可編程積體電路中。

    產生的

    數據

    機 MCU + AFE 可透過其中一個 C2000TM 串列界面選項(包括 CAN、I2C、LIN、SPI 或 UART)直接與外部

    系統

    (有線和無線應用)進行通信。

    TI PLC 軟體透過 plcSUITE 庫提供,讓開發人員可以在一個獨特

    設計

    中支援多種調製和標準。開發人員可實施 SFSK IEC61334、PRIME 和 G3 標準,將 FlexOFDM 用於定製 OFDM 實施,還可以針對未來的標準進行升級。

    電源管理

    角度

    來看,PLC

    模塊

    可採用現有

    系統

    直流軌的電源或直接採用用於通信的主 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)進行濾波,並為 MCU、AFE 和各種支援組件將其轉換為隔離 DC 電源。UCC28600 或 UCC28610 綠色環保模式反向控制單元最適用於提供隔離 12V 或 15V 直流軌,以便直接用於

    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。如果添加線性穩壓器(如 TPS79533 LDO),則可透過低功率組件(如 MCU、PGA、

    運算放大器

    、USB 收發器和任何其它數字或類比組件)提供實用的低

    噪聲

     3.3V

    電壓

    軌。