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技術課堂之十五 | 榮湃隔離驅動和隔離放大器在家庭移動儲能上的應用方案

2024/12/03
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目前,光伏發(fā)電成為當前新能源發(fā)電的重要研究方向。然而,由于外界環(huán)境的影響,光伏出力會有波動性和隨機性,這往往不能滿足上級電網功率調度的需求。為了減小光伏系統(tǒng)出力的波動性和隨機性對電網的沖擊,則需要引入儲能系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)能夠對光伏出力的波動進行平抑,實現(xiàn)削峰填谷的功能,以滿足并網需求。逆變器在光儲聯(lián)合運行系統(tǒng)中得到運用,則會顯著提高整個系統(tǒng)的效率。同時,如何做好整個系統(tǒng)控制策略的設計,運用合理的能量管理策略,以維持并網電壓的穩(wěn)定、改善電網的電能質量、滿足上級電網調度需求,這些是當前必須要解決的問題。

家庭儲能系統(tǒng)一般分為光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)三大部分,并通過對整個系統(tǒng)控制策略的實現(xiàn),維持了并網電壓的穩(wěn)定,實現(xiàn)了逆變器在單位功率因數(shù)下的可靠運行,滿足了上級電網功率調度的需求,改善了電網的電能質量,增強了電網對新能源的吸納能力。系統(tǒng)整體包括三大系統(tǒng):光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)。后與直流母線相連接;Buck-Boost變流器連接直流母線;H橋逆變器的直流側與直流母線相連。

家庭儲能系統(tǒng)按功能,一般可分為5大功能模塊,分別是: Charge模塊、BOOST 模塊、INV逆變模塊、市電電流采樣模塊、控制模塊。各功能模塊的作用如下:

其中:

01、Charge模塊:負責電池的充放電,以及接收指令,實現(xiàn)能量分配

02、BOOST 模塊:負責追蹤太陽能面板的最大功率點

03、INV逆變模塊:將直流電轉換為交流電輸送出去

04、市電電流采樣模塊:實時采集市電電流信息,將電流信息反饋給主控板

05、控制模塊:實現(xiàn)Charge模塊、BOOST 模塊以及INV逆變模塊之間的能量調度

具體的電路框圖如下,其中Charge模塊采用BUCK-BOOST拓撲+全橋DC-DC拓撲結構,其中全橋拓撲主要用于低壓直流轉高壓直流便于后端逆變,BUCK-BOOST拓撲主要用于儲能系統(tǒng)中電池的充放電,當給電池充電時為BUCK電路,當電池向外供電時為BOOST電路。BOOST 模塊主要負責太陽能面板直流電壓的穩(wěn)定輸出。INV逆變模塊主要采用傳統(tǒng)的H橋拓撲。

針對便攜式儲能的興起,榮湃順勢推出可用于BUCK-BOOST,BOOST,DC-DC全橋,H橋拓撲中MOS管雙通道隔離驅動PAI8233系列,單通道隔離驅動PAI8211系列,用于原副邊兩個DSP隔離通信及用于CAN通信和485通信的數(shù)字隔離器系列,以及會陸續(xù)推出的針對原副邊電流采樣的隔離放大器PAI5500系列等。

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01、PAI8233高可靠性隔離式雙通道柵極驅動器

PAI8233是一系列高可靠性的隔離式雙通道柵極驅動器IC,可以設計為驅動高達5MHz開關頻率的功率晶體管。每個輸出可以實現(xiàn)低至19ns傳播延遲和5ns的最大延遲匹配,來提供最大4A/8A的拉灌電流能力。PAI8233C 在SOIC-16和SOIC-14寬體封裝中提供5000VRMS隔離。100V/μs的最小共模瞬變抗擾度(CMTI)提高系統(tǒng)魯棒性。該驅動器的最大工作電源電壓為25V,而輸入側則接受3V至5.5V的電源電壓。所有電源電壓引腳均支持欠壓鎖定(UVLO)保護。PAI8233C 具有所有這些出色的功能,適用于高可靠性、高功率密度和高效率的開關電源系統(tǒng)。

02、PAI8211單通道隔離式柵極驅動器

PAI8211是單通道隔離式柵極驅動器,旨在驅動許多應用中的IGBT,功率MOSFETSiC MOSFET。它提供分立輸出,分別控制上升和下降時間,并可以提供最大6A/6A的拉灌電流能力。PAI8211提供SOP8(150 mil)封裝,根據(jù)UL1577可支持3750VRMS隔離,150kV/μs的最小共模瞬變抗擾度(CMTI),支持系統(tǒng)魯棒性。該驅動器的最大工作電源電壓為33V,而輸入側則接受2.5V至5.5V的電源電壓。所有電源電壓引腳均支持欠壓鎖定(UVLO)保護。PAI8211具有高驅動電流,出色的耐用性,寬電源電壓范圍和快速信號傳播的特性,適用于高可靠性、高功率密度和高效率的開關電源系統(tǒng)。

03、PAI5500隔離電流放大器

PAI5500是輸出與輸入基于Idivider電容隔離技術的隔離電流放大器。此系列產品具有線性差分輸入信號±250mV范圍(±320mV滿量程)。故障安全功能包括輸入共模過壓檢測和VDD1缺失檢測,簡化了系統(tǒng)級設計和診斷。PAI5500的固定增益為8.2,并提供差分模擬輸出。低失調和增益漂移確保了整個溫度范圍內的精度。高共模瞬變抗擾度可確保即使在存在大功率開關的情況下(例如在電機控制應用中),該設備也能夠提供準確而可靠的測量結果。

具體工作模式能量流動如下:

模式一:太陽能能量剛好與家用負載平衡時,單獨由太陽能給負載供電。

模式二:太陽能能量大于家用負載,除給后端負載供電外,剩余能量將給電池充電。

模式三:太陽能能量大于家用負載和電池充電,多余能量通過逆變輸送給電網。

模式四:太陽能能量小于家用負載,電池放電供給負載。

模式五:太陽能能量和電池放電能量小于負載功率,市電補償所缺能量。

模式六:晚上家用負載功率較小時,電池釋放能量供電。

模式七:晚上家用負載功率較大時,電池釋放能量不足,市電補償所缺能量。

榮湃半導體

榮湃半導體

榮湃半導體(上海)有限公司成立于2017年(以下簡稱“榮湃半導體”或“公司”),專注于高性能、高品質模擬芯片的設計與研發(fā),致力于成為全球技術領先的高性能模擬集成電路產品供應商。 公司產品包括數(shù)字隔離器、驅動(Si/SiC MOSFET、IGBT)、接口(CAN、RS485、I2C)、采樣(放大器、ADC)等,廣泛應用于電動汽車、工業(yè)控制、能源電源、消費電子等領域,產品性能和品質對標世界一流模擬集成電路廠商同類產品,部分關鍵性能指標有所超越。憑借獨創(chuàng)的電容智能分壓技術(iDivider技術),斬獲多項隔離領域發(fā)明專利,實現(xiàn)了國產隔離芯片的突破。 榮湃半導體技術團隊匯集了眾多國內外模擬芯片領域精英,擁有先進的模擬集成電路設計、工藝、測試技術等經驗。從創(chuàng)業(yè)至今,公司始終秉承“用芯創(chuàng)造新價值”的行動理念,從問題的本質出發(fā),探索解決問題的新方法,同時緊跟市場需求的變化,守正創(chuàng)新,為客戶創(chuàng)造高品質、高性價比產品,不斷開創(chuàng)集成電路領域技術革新,實現(xiàn)國產替代,為中國半導體行業(yè)技術創(chuàng)新提供新思路,為社會創(chuàng)造新價值。https://www.rpsemi.com/

榮湃半導體(上海)有限公司成立于2017年(以下簡稱“榮湃半導體”或“公司”),專注于高性能、高品質模擬芯片的設計與研發(fā),致力于成為全球技術領先的高性能模擬集成電路產品供應商。 公司產品包括數(shù)字隔離器、驅動(Si/SiC MOSFET、IGBT)、接口(CAN、RS485、I2C)、采樣(放大器、ADC)等,廣泛應用于電動汽車、工業(yè)控制、能源電源、消費電子等領域,產品性能和品質對標世界一流模擬集成電路廠商同類產品,部分關鍵性能指標有所超越。憑借獨創(chuàng)的電容智能分壓技術(iDivider技術),斬獲多項隔離領域發(fā)明專利,實現(xiàn)了國產隔離芯片的突破。 榮湃半導體技術團隊匯集了眾多國內外模擬芯片領域精英,擁有先進的模擬集成電路設計、工藝、測試技術等經驗。從創(chuàng)業(yè)至今,公司始終秉承“用芯創(chuàng)造新價值”的行動理念,從問題的本質出發(fā),探索解決問題的新方法,同時緊跟市場需求的變化,守正創(chuàng)新,為客戶創(chuàng)造高品質、高性價比產品,不斷開創(chuàng)集成電路領域技術革新,實現(xiàn)國產替代,為中國半導體行業(yè)技術創(chuàng)新提供新思路,為社會創(chuàng)造新價值。https://www.rpsemi.com/收起

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