全球能源短缺,太陽能成為最具前景的再生能源之一,據(jù) IHS iSuppli 的研究報告顯示,受新興市場推動,關鍵零組件太陽能逆變器出貨量預計將在 2014 年之前達到 20% 的成長。然而,目前整體太陽能發(fā)電卻面臨發(fā)電轉換效率、發(fā)電成本與安全可靠的系統(tǒng)設計等叁大挑戰(zhàn)。德州儀器 (TI) 整合廣泛的太陽能相關零組件支援,提供能高效執(zhí)行精確演算法的 C2000微控制器、降低系統(tǒng)電路設計成本的 SolarMagic 電源優(yōu)化器解決方案以及減低熱能的Smart Bypass Diode,充份滿足關鍵太陽能設計要素。
德州儀器亞洲區(qū)市場開發(fā)經理陳俊宏指出,能源短缺促使太陽能成為新一代發(fā)電系統(tǒng),而推動該市場的關鍵即在于效率、成本與安全性。有鑒于該市場的潛力與高技術門檻,TI 于 2011 成立 Silicon Valley Analog (SVA) 部門,透過併購美國國家半導體 (National Semiconductor) 的工業(yè)高壓電源管理產品優(yōu)勢,整合 TI 在嵌入式設計、電源管理與類比產品的強大系列組合,持續(xù)拓展 TI 在太陽能、醫(yī)療和 LED 市場等新興領域的發(fā)展,提供客戶最完善的全面性解決方案。
太陽能逆變器在標準嚴苛的太陽能發(fā)電系統(tǒng)中扮演關鍵角色,經常應用于商業(yè)電網或區(qū)域與獨立型電網中。而逆變器裝置需透過高電壓直流電源長期運行,也因此形成安全隱憂。此外,轉換效率也易受外在環(huán)境因素干擾,而拉低系統(tǒng)整體的發(fā)電效率。例如,10% 的陰影即可導致太陽能面板陣列系統(tǒng)減少多達 50% 的能量採集數(shù)量,大幅限制了一般太陽設備的能量產生、設計和設置位置。因此電池與模組的轉換效率與系統(tǒng)壽命動輒需要 15 年以上的需求均需同時列入考量,逆變器能否長時間的使用,以及能否降低錯誤機率便成為首要問題。在提升系統(tǒng)穩(wěn)定度與安全性外,系統(tǒng)建設與維護的龐大支出成本更是影響太陽能發(fā)電系統(tǒng)佈建的重大考量。
TI精準掌握市場發(fā)展脈動,整合微控制器與電源管理解決方案,提供開發(fā)人員具前瞻性與完整的解決方案,促進太陽能發(fā)電市場發(fā)展。小型微逆變器系統(tǒng)搭載採 MPPT (最大功率點追蹤) 技術之 TI C2000 MCU,應用于發(fā)電面板中可同時評估各種太陽能演算法與拓撲,以克服陰影效應 (shading) 所造成的整體發(fā)電效率問題。SolarMagic 電源優(yōu)化器解決方案透過整合電源分配與通訊,提高太陽能電池陣列的安全性,可使單一面板維持穩(wěn)定的最大功率。且每一模組皆具監(jiān)控功能,可提供系統(tǒng)額外防護并降低維護成本。TI 更提供參考設計及應用說明,協(xié)助系統(tǒng)設計工程師迅速完成整體太陽能系統(tǒng)電路設計、降低整體 50% 以上的物料清單 (BOM) 成本。此外,為滿足高效率太陽能光電模組需求,透過Smart Bypass Diode可縮減連接器尺寸,因此可減少熱能產生與減低火災發(fā)生機率,進一步提高安全性。
C2000 太陽能開發(fā)套件是 TI 首款完整的高電壓、字串就緒 (string-ready)、隔離式 MCU 控制型太陽能解決方案,可幫助電源設計人員開發(fā)高電壓太陽能應用;該太陽能開發(fā)套件包含兩塊單獨的開發(fā)板,提供雙控制器 (dual-controller) 設計,開發(fā)人員因此可就高電壓功率級 (high-voltage power stages) 和處理器間通訊系統(tǒng) (inter-processor communications systems) 進行開發(fā);主板 (primary board) 支援高達 500W 功率的 300VDC 相容型輸入級,其擁有針對最大功率點追蹤 (MPPT) 的交錯式升壓級 (interleaved boost stage),以及用于隔離的共振 LLC 級 (resonant LLC stage),以上兩者均由單顆 Piccolo MCU 控制。副板 (secondary board) 則具備帶電網匹配功能 (grid-matching) 且支援 120/220VAC 輸出的全橋式 DC/AC 逆變器,以單顆 Concerto 或 Piccolo MCU 控制,因此能在單個處理器中同時提供控制與連結能力。
德州儀器電源產碞亞太市場開發(fā)部市場行銷工程師周俊宏表示,TI SolarMagic 電源優(yōu)化器解決方案利用分佈式電路,可將每一模組的發(fā)電量提至最高,并調整每排光電板電壓和電流,以避免一般在轉換過程中必然形成總能量 75% 的耗損,且更進一步提高 25% 發(fā)電量,確保系統(tǒng)操作更加穩(wěn)定可靠;TI 提供參考設計及應用說明,協(xié)助系統(tǒng)設計工程師迅速完成整體太陽能系統(tǒng)的電路設計、降低系統(tǒng)的維護成本并提高系統(tǒng)效能,并可降低整體 50% 以上的物料清單 (BOM) 成本;TI 提供豐富的降壓轉換器組合,不論搭配何種輸出電容器,系統(tǒng)仍可保持穩(wěn)定,提高 MCU 的搭配彈性度與設計靈活度。
周俊宏表示,TI Smart Bypass Diode SM74611可提高太陽能光電模組效率與縮減連接器 (Junction Box) 尺寸,降低太陽能模組成本并可輕易置入太陽能系統(tǒng)裝置中;減少熱能產生,并降低太陽能電平準化成本 (LCOE-Levelized Cost of Energy),以提高太陽能模組壽命;透過降低反向漏電與增加太陽能面板陣列能量產量,與傳統(tǒng)Schottky二極體相比可降低電源耗散。