优化太阳能系统新招：用微型逆变器连接太阳能板

用MCU中一种意料之外却是高价值的特性是双片上振荡器，其可用于增强可靠性的时钟故障检测。同时运行两个系统时钟的能力也有助于减少太阳能板安装期间的问题。

　　由于太阳能微型逆变器设计注定会出现如此多的创新，或许对MCU而言最重要的特性是软件可编程性。这种特性为电源电路设计和控制带来最大程度的灵活性。

　　由于拥有一个能够有效处理算法计算的先进数字运算内核以及一些功率转换控制的片上外围器件组合，C2000微控制器已经广泛地用于许多传统太阳能板逆变器拓扑。一种更为低成本的选择是Piccolo系列C2000微控制器。它拥有最少38引脚的封装尺寸、功能构架改进以及增强型外围器件，以将32位实时控制优势带到如微型逆变器等要求更低总系统成本的应用中。

　　图3：基于微型逆变器的PV系统的MCU系统配置包括CPU、内存、电源及时钟和一些外围器件。

　　另外，Piccolo MCU系列的各种产品都集成了用于时钟比较的双片上10MHz振荡器、具有上电复位功能和击穿保护的片上VREG、多个高精度150-ps PWM、一个12位及4.6兆采样/秒 ADC，以及一些用于I2C （PMBus）、CAN、SPI和UART通信协议的接口。图3显示了一个与基于微型逆变器的PV系统一起工作的计算机系统配置。

　　对于微型逆变器来说，性能是一个关键特性。尽管相比其他C2000 MCU产品，Piccolo器件更便宜且具有更小的尺寸，但这种器件却拥有许多改进之处，例如：可编程浮点控制律加速器（CLA）设计旨在缓解复杂的高速控制算法，从而让CPU能够分配资源用于处理I/O和反馈环路指标测定，从而在一些闭环应用中获得最多达5倍的性能提升。　　PV挑战

　　太阳能发电系统的缺点之一是转换效率。太阳能板从每100mm2PV单元采集约1mW的平均功率。一般效率大约为10%。发电利用率PV源（即，平均产生功率与太阳始终照射情况下能够产生的功率大小之比）约为15%到20%。产生这种结果的原因有很多，其中包括阳光自身的变化无常，即在晚上全部消失，而在白天又通常会受阴影和天气状况影响而减弱。

　　PV转换将更多变量引入效率方程式中，包括太阳能板温度及其理论峰值效率。对于设计工程师们来说，另一个问题是PV单元会产生约0.5V不规律变化的电压。在选择功率转换拓扑时，这种变化会带来严重的影响。例如，较差的功率转换技术实施可能会消耗大量的已采集PV电能。

　　为了适应太阳并非一天24小时照射这种情况，太阳能系统包括了一些电池，以及高效地对这些电池充电所需的复杂电子元件。电池被整合到系统以后，必须为电池充电增加额外的DC/DC转换，同时还要求电池管理和监控。

　　许多太阳能系统还连接电网，从而要求相位同步和功率因数校正。另外，还有几种要求复杂控制的使用情形。例如，必须内建故障预测，以防止公共电网出现如限制用电和停电等事件。这只是一些设计工程师们必须要考虑的重要问题。