MLPE，即组件级电力电子，是太阳能光伏系统中的一种精细化控制设备，能够对单个或几个光伏组件进行逆变、监控、功率优化和关断等功能的实现，从而达到对光伏组件的精细化管理。逆变器属于核心设备，我们编撰过《新能源之光伏逆变器器件选型浅析》。
图1、MLPE产品技术路径优劣势对比
“组串式逆变器 优化器”的方案作为MLPE(组件级功率管理)技术路线的主流方案之一，占据MLPE市场大半数份额，今天我们分析一下优化器的芯片及方案。
图2、“组串式逆变器 优化器”方案
优化器即功率优化器，功率优化器是一种光伏直流输入/输出的组件级别DC/DC转换器。一至两块光伏组件连接一个具有最大功率点跟踪功能(MPPT，MAXIMum Power Point Tracking)的功率优化器，一般安装在组件背板位置，可根据组件串联的需要，将光伏电流串联并接入汇流箱或光伏逆变器中，实现组件级别的控制。功率优化器的推广使用可以充分利用屋顶资源，挽回发电量损失，一般可提升5%～25%的电能产出，实现组件级快速关断，保障运行安全，同时还可监控与运维光伏组件，及时发现和预防异常问题。
图3、功率优化器
功率优化器在成本、效率、应用场景和改造能力等方面均优于微型逆变器方案：
首先，优化器在成本上更具优势。在传统应用中，优化器通常与组串逆变器配合使用。随着光伏装机规模的增大，优化器与组串逆变器的成本效益更加显著。此外，优化器的成本还有进一步降低的空间。
其次，微型逆变器的启动电压较高，功耗也较大，而优化器与组串逆变器的理论挽回电量效率高于微型逆变器。
第三，随着光伏与储能技术的结合，特别是直流耦合方案的普及，储能逆变器已经取代了光伏逆变器的部分功能。在此背景下，“优化器 储能逆变器”的组合能够满足发电端的功率优化、直流充电以及负载端使用等多种需求，使得优化器的应用场景更加丰富和灵活。
最后，优化器还适用于对因组件失配导致发电量严重损失的老电站进行改造，这一应用场景并不适合微型逆变器。
图4、三种技术路径结构对比
功率优化器由电流采样单元、主控单元、电源管理单元、功率转换单元和通讯单元组成，用到的元器件有MCU芯片、运放、升压MOS管、隔离驱动器、滤波电容、LDO芯片、存储芯片、变压器、ZigBee/Sub-G/PLC通信芯片、阻容感和连接器等。
图5、功率优化器硬件组成结构简图
以下是四款功率优化器拆解后的硬件组成分析：1、一款SolarEdge的700W功率优化器，型号是P700-5NC4MRX，支持125V输入，最高输出电压为80V，最大输出电流为15A，搭配SolarEdge逆变器使用。
|
品牌 | 型号 | 描述 |
SolarEdge | LV640305AP0 | 1颗定制主控芯片 |
兆易创新(GIGADEVICE) | GD25D10CT | 1颗128KB的存储器，用于存储固件和配置信息 |
亚德诺/美信(ADI/MAXIM) | MAX15013A | 1颗耐压175V，2A输出电流的高速半桥驱动器，用于组成同步升降压H桥 |
英飞凌(INFINEON) | BSB165N15NZ3 | 2颗输入端开关管，耐压150V，导阻13.1mΩ的NMOS，支持双面散热，为高频DC-DC转换器优化，具有较低的寄生电感 |
德州仪器(TI) | UCC27211D | 1颗120V耐压，4A峰值电流的输出端半桥驱动器 |
英飞凌(INFINEON) | IRF6644 | 1颗输出端开关管，耐压100V的NMOS，导阻为10.3mΩ |
英飞凌(INFINEON) | BSB056N10NN3 | 1颗输出端开关管，耐压100V的NMOS，导阻5mΩ |
英飞凌(INFINEON) | BSB165N15NZ3 | 1颗输出端开关管，耐压150V，导阻13.1mΩ的NMOS，支持双面散热，为高频DC-DC转换器优化，具有较低的寄生电感 |
德州仪器(TI) | TPS40210 | 1颗52V输入的升压转换器 |
– | 丝印ECI-IN-10UHC | 1颗升降压电感 |
– | 丝印ECI-IN-OP002-B | 1颗电感，用于提取通信信号 |
– | 丝印148C | 1颗TVS二极管，用于浪涌保护 |
– | 丝印101 | 1颗100μH工字电感 |
– | – | 数十颗MLCC滤波电容 |
– | – | 1颗平面变压器，用于各个器件的供电 |
– | – | 1颗16MHz晶振，为主控芯片提供稳定的时钟信号 |
– | – | 阻容感、连接器、接口、灌封胶、散热金属块和金属板、结构件和紧固件等等 |
表1、P700-5NC4MRX部分元器件
2、一款SolarEdge的330W功率优化器，型号是OPJ300-LV，支持5-55V/12.5A输入和5-60V/15A输出。
|
品牌 | 型号 | 描述 |
SolarEdge | LV640304AP0 | 1颗定制主控芯片 |
普冉(PUYA) | P25Q40H | 1颗4Mbit Flash，用于存储固件和配置信息 |
英飞凌(INFINEON) | IRF6646 | 3颗同步升降压开关管，NMOS，耐压80V，导阻7.6mΩ |
英飞凌(INFINEON) | IRF6668 | 1颗同步升降压开关管，NMOS，耐压80V，导阻12mΩ |
意法半导体(ST) | STPS20H100CG | 3颗输入端肖特基二极管，耐压100V，电流20A，用于防反接保护 |
德州仪器(TI) | LM5101AM | 2颗半桥驱动器，耐压100V，支持3A驱动电流，用于同步升降压MOS管驱动 |
沛波(TMP) | SSC-27014-100 HF | 2颗10μH电感，用于提取通信信号 |
– | 丝印TMS62478CS | 1颗降压模块，用于为主控芯片供电 |
– | 丝印101A | 1颗10μH电感 |
– | – | 数十颗MLCC滤波电容 |
– | – | 1颗16MHz晶振，为主控芯片提供稳定的时钟信号 |
– | – | 阻容感、连接器、接口、灌封胶、散热金属块和金属板、结构件和紧固件等等 |
表2、OPJ300-LV部分元器件
3、一款SolarEdge的320W功率优化器，型号是P320-5NC4ARS，支持8-48V/11A DC输入，以及320W 5-60/15A DC输出，开路电压1V。
|
品牌 | 型号 | 描述 |
SolarEdge | LV640304AP0 | 1颗定制主控芯片 |
联笙电子(AMIC) | A25L040A0 | 1颗16Mbit的低电压串行闪存，用于存储固件和配置信息 |
英飞凌(INFINEON) | BSB104N08NP3 | 2颗输入端开关管，耐压80V的NMOS，导阻为9.3mΩ |
英飞凌(INFINEON) | BSB104N08NP3 | 2颗开关管组成H桥用于同步升降压转换，耐压80V的NMOS，导阻为9.3mΩ |
英飞凌(INFINEON) | BSB056N10NN3 | 2颗用于输出控制的开关管，耐压100V的NMOS，导阻5mΩ |
德州仪器(TI) | TPS40210 | 1颗升压芯片，52V输入的升压控制器 |
德州仪器(TI) | LM5101AM | 2颗半桥驱动器，耐压100V，支持3A驱动电流，用于同步升降压MOS管驱动 |
– | 丝印ECI-IN-10ULC | 2颗电感，用于提取通信信号 |
– | 丝印101 | 1颗100μH电感 |
– | – | 数十颗MLCC滤波电容 |
– | – | 1颗PCB印刷平面变压器，磁芯通过钢片固定 |
– | – | 1颗16MHz晶振，为主控芯片提供稳定的时钟信号 |
– | – | 阻容感、连接器、接口、灌封胶、散热金属块和金属板、结构件和紧固件等等 |
表3、P320-5NC4ARS部分元器件
4、一款华为的450W智能光伏优化器，型号是SUN2000-450W-P，支持450W输出功率，支持80V输入电压，最大输出电流为15A。
|
品牌 | 型号 | 描述 |
海思(HISILICON) | Hi3921ERNIV100 | 1颗PLC-IoT通信芯片，用于与逆变器通信 |
恩智浦(NXP) | SC667548MLF | 1颗主控芯片 |
微芯(MICROCHIP) | 24LC64E | 1颗64 Kbit I2C 串行EEPROM |
MACRONIX | MX25V8035FM1Q | 1颗8Mb NOR FLASH |
德州仪器(TI) | UCC27201A | 1颗耐压120V，驱动电流3A的半桥驱动器，内部两个驱动器为独立输入，芯片内部集成自举二极管，支持欠压闭锁 |
铭普(MNC) | T850CE | 1颗电力线通信变压器 |
京泉华(JQH) | DQG-ER25-6572A | 1颗电感 |
京泉华(JQH) | DQG-EPC20-6571A | 1颗电感 |
英飞凌(INFINEON) | BSC070N10NS | 2颗降压开关管，耐压100V的NMOS，导阻7mΩ |
MPS | 丝印I7HMP | 2颗降压转换器 |
– | 丝印R001 | 1颗用于输入端电流采样的1mΩ电阻 |
– | 丝印R001 | 1颗用于输出端电流采样的1mΩ电阻 |
– | 丝印SBR1515C | 2颗并联二极管，用于输出端防反接 |
– | 丝印CHGCLB | 1颗芯片 |
– | – | 7颗输入端MLCC滤波电容 |
– | – | 9颗输入端MLCC滤波电容 |
– | – | 1颗变压器，用于降压为优化器主板器件供电 |
– | – | 1颗25.000MHz晶振，为通信芯片提供稳定的时钟信号 |
– | – | 阻容感、连接器、接口、灌封胶、散热金属块和金属板、结构件和紧固件等等 |
表4、SUN2000-450W-P部分元器件
总结一下，功率优化器上用到的元器件品牌有恩智浦、SolarEdge、海速芯、极海、海思、力合微、英飞凌、意法半导体、德州仪器、微芯、MPS、纳芯微、亚德诺、兆易创新、普冉、联笙电子、MACRONIX、宜普、沛波、铭普、科达嘉、京泉华等。光伏功率优化器在电气和硬件设计方面，对稳定性、可靠性和安全性方面要求会比商业级高，相应的芯片选型和项目设计工作会更难。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平台，过去数年已积累了丰富的优势货源。我们聚焦服务元器件长尾客户群，让每一家芯片原厂或分销商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，帮助工程师的方案选型、试样及采购，为电子产业供需略尽绵薄之力。
芯片/模块供需，欢迎常来 www.iczoom.com 看看。
版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容， 请发送邮件至 举报，一经查实，本站将立刻删除。