Mit Maximum Power Point Tracking
Future: Entwicklungsbeschleuniger für Microinverter
Ein Referenz-Board für das Design von Microinvertern hat Future Energy Solutions zusammen mit Freescale und Fairchild entwickelt.
Das Referenz-Design ermöglicht die Entwicklung eines zweistufigen, netzgekoppelten Microinverters mit einem Wirkungsgrad von bis zu 95 Prozent, der Solaranlagen mit bis zu 200 W und 72 Zellen bedienen kann. Inkludiert ist unter anderem eine Maximum Power Point Tracking (MPPT) Funktion. Das Referenzdesign besteht aus zwei Boards: einem Controller-Board, das auf dem 16 bit MC56F8257 Controller zur digitalen Signalverarbeitung von Freescale aufbaut und dem Inverter-Board, das den DC-DC Boost und DC-AC Wandler inklusive Hilfsspannungsversorgung beinhaltet. Einsetzbar ist das Board als Entwicklungs-Plattform, zu der sich auch weitere Funktionen, wie Display, Anwender- und Kommunikationsschnittstellen hinzufügen lassen. Future stellt das Originaldesign zur Verfügung, so dass der Entwickler individuell am Board weiterentwickeln kann.
Danny Miller, Vice President Future Energy Solutions, erläutert den Ansatz: »Microinverter sind stark nachgefragt auf dem schnell wachsenden Markt für Solarwechselrichter. Unser Reference-Board ist ein nützliches Tool für diejenigen Kunden, die an der Optimierung ihrer Microinverter Designs arbeiten und neue, maßgebliche Technologien einsetzen wollen.«
Das Design beinhaltet eine Topologie, die aus einem DC-DC Gleichspannungserhöher gefolgt von einem DC-AC Wechselrichter besteht. Der Verzicht auf einen Trenntransformator, der normalerweise in gängigen Microinverter-Designs vorhanden ist, reduziert die Verlustleistung in der Phase der Stromumwandlung. Die Topologie lässt einen Brummstrom bis zu 50Hz zu, der von der 240V AC-Last zum Solarpanel reflektiert wird. Brummstrom und –spannung kommen zum Einsatz für eine schnelle MPPT-Technik, die Ripple Korrelationssteuerung genannt wird. Damit lässt sich bei Tageslicht ein Maximum an verfügbarer Energie von der Solaranlage verwerten. Verbesserungen gegenüber herkömmlichen Microinverter-Designs zielen auf die Lebensdauer und den Wirkungsgrad ab. Bei der Komponentenwahl hat Future Wert auf einen weiten Temperaturbereich gelegt und gleichzeitig auf Elektrolytkondensatoren aus Aluminium verzichtet, die die Lebensdauer begrenzen.
Zum Einsatz kommen als aktive Bauelemente FCB20N60 switch-off MOSFETs und FAN7393 Gate-Treiber von Fairchaild. Darüber hinaus enthält das Design eine parallele Topologie mit den Controllern für Boost und Wechselrichter sowie MPPT durch die Software des MC56F8257. Diese Software-basierte Version ermöglicht Entwicklern den Einsatz der Peripherie-Features, die in den MC56F8257 integriert sind. Dazu zählen multiple hochauflösende PWM-Channels, zwei 8-Channel 12 bit ADCs und Unterstützung eines OLED-Displays. Das Control-Board ist über eine Standard 160way Future-Blox-Schnittstelle mit dem Wechselrichter verbunden.
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