組件級(jí)快速關(guān)斷是一款安裝于光伏板上的可實(shí)現(xiàn)光伏組件關(guān)斷的裝置,緊急情況下通過該裝置可以使光伏板的輸出電壓快速下降到NEC2017要求的安全電壓以下,從而消除光伏系統(tǒng)陣列中存在的直流高壓,最大程度降低觸電風(fēng)險(xiǎn),從而保證人員的人身安全。
基于以上背景,推出了基于GD32E230的組件級(jí)快速關(guān)斷系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)方案。
本項(xiàng)目包含組件級(jí)消防快速關(guān)斷控制器和組件級(jí)消防快速關(guān)斷執(zhí)行器。正常情況下控制器通過電力載波的方式發(fā)送開機(jī)命令,接收端接收到開機(jī)命令時(shí)使能光伏板輸出。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等其他異常情況時(shí),可通過自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)溫度過高、交流電網(wǎng)電壓異?;蛘呷藶槭謩?dòng)關(guān)斷控制器的方式實(shí)現(xiàn)將關(guān)斷信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行器,執(zhí)行器接收到關(guān)機(jī)命令時(shí)斷開光伏板的輸出,使光伏組串的電壓快速降低到安全電壓,從而消除光伏陣列種的直流高壓。
原理框圖如下:
系統(tǒng)原理框圖
GD32E230簡(jiǎn)介
GD32E230是一款基于ARM Cortex M23的32位MCU,兼具低功耗和高效處理能力、具有豐富的外設(shè)包括ADC、CMP、Timer、Usart等,具備以下特點(diǎn):
? 最高總線頻率72MHz,芯片功耗僅8.5mA,相對(duì)于其他芯片20mA左右的功耗,非常適合應(yīng)用在這種需要低功耗且運(yùn)算能力有一定要求的場(chǎng)合;
? ADC采樣率最大可達(dá)2MSPS(12bit ADC),在采樣頻率為100kHz的情況下,一個(gè)采樣周期最大可以采樣20次,滿足項(xiàng)目采樣帶寬的需求;
? 具備單周期乘法器,int32的整數(shù)乘法時(shí)間在0.25us左右,滿足項(xiàng)目中濾波器計(jì)算所需要的時(shí)間;
? 包含高級(jí)定時(shí)器T0和通用定時(shí)器T2等,通過定時(shí)器可以產(chǎn)生死區(qū)可配置、占空比可調(diào)的PWM信號(hào),滿足項(xiàng)目中PWM的需求;
? 具備Usart通信功能,方便用戶實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程中的調(diào)試;
? 具備硬件比較器CMP,在緊急停機(jī)的場(chǎng)合情況下,可以通過硬件比較器的方式實(shí)現(xiàn)2us級(jí)別的故障保護(hù);
? 具備多種電源功耗管理模式,在系統(tǒng)運(yùn)行過程中可以使芯片進(jìn)入睡眠、深度睡眠或者待機(jī)模式,從而降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗,提升系統(tǒng)效率;
? 每個(gè)芯片具備唯一的96位ID碼,滿足項(xiàng)目中對(duì)于實(shí)現(xiàn)軟件防破解加密的需求。
基于以上的考慮,本系統(tǒng)采樣GD32E230作為項(xiàng)目的主控芯片。
本項(xiàng)目特點(diǎn)
? 采用GD32E230作為主控芯片;
? 通過電力載波的方式進(jìn)行通信,無需另外增加通信線,降低系統(tǒng)成本及減少系統(tǒng)故障點(diǎn);
? 智能監(jiān)控系統(tǒng)溫度,在發(fā)生火災(zāi)的異常情況下能自動(dòng)關(guān)斷光伏板的輸出。
控制器MCU功能介紹
? 實(shí)現(xiàn)電力載波信號(hào)的調(diào)制解調(diào);
? 實(shí)現(xiàn)市電異常檢測(cè),異常時(shí)發(fā)送關(guān)機(jī)命令;
? 實(shí)現(xiàn)溫度采樣及過溫保護(hù);
? 實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息監(jiān)控;
? 通過芯片的96位唯一識(shí)別碼實(shí)現(xiàn)軟件防破解加密。
執(zhí)行器MCU功能介紹
? 實(shí)現(xiàn)電力載波信號(hào)的調(diào)制解調(diào);
? 接收關(guān)機(jī)命令時(shí),將光伏板輸出斷開并使輸出電壓迅速降低為安全電壓;
? 實(shí)現(xiàn)溫度采樣及過溫保護(hù);
? 實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息監(jiān)控;
? 通過芯片的96位唯一識(shí)別碼實(shí)現(xiàn)軟件防破解加密。
產(chǎn)品規(guī)格
PCBA照片
產(chǎn)品照片
組件級(jí)消防快速關(guān)斷執(zhí)行器整機(jī)照片
發(fā)射端整機(jī)照片