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GD32E230光伏組件級消防快速關(guān)斷系統(tǒng)設(shè)計
2022-12-20 679次

  組件級快速關(guān)斷是一款安裝于光伏板上的可實現(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險,從而保證人員的人身安全。


  基于以上背景,推出了基于GD32E230的組件級快速關(guān)斷系統(tǒng)的的設(shè)計方案。

  本項目包含組件級消防快速關(guān)斷控制器和組件級消防快速關(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)送開機命令,接收端接收到開機命令時使能光伏板輸出。當發(fā)生火災等其他異常情況時,可通過自動識別系統(tǒng)溫度過高、交流電網(wǎng)電壓異?;蛘呷藶槭謩雨P(guān)斷控制器的方式實現(xiàn)將關(guān)斷信號發(fā)送給執(zhí)行器,執(zhí)行器接收到關(guān)機命令時斷開光伏板的輸出,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:

GD32E230光伏組件級消防快速關(guān)斷系統(tǒng)設(shè)計


 系統(tǒng)原理框圖

  GD32E230簡介

  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:

  ? 最高總線頻率72MHz,芯片功耗僅8.5mA,相對于其他芯片20mA左右的功耗,非常適合應用在這種需要低功耗且運算能力有一定要求的場合;

  ? ADC采樣率最大可達2MSPS(12bit ADC),在采樣頻率為100kHz的情況下,一個采樣周期最大可以采樣20次,滿足項目采樣帶寬的需求;

  ? 具備單周期乘法器,int32的整數(shù)乘法時間在0.25us左右,滿足項目中濾波器計算所需要的時間;

  ? 包含高級定時器T0和通用定時器T2等,通過定時器可以產(chǎn)生死區(qū)可配置、占空比可調(diào)的PWM信號,滿足項目中PWM的需求;

  ? 具備Usart通信功能,方便用戶實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程中的調(diào)試;

  ? 具備硬件比較器CMP,在緊急停機的場合情況下,可以通過硬件比較器的方式實現(xiàn)2us級別的故障保護;

  ? 具備多種電源功耗管理模式,在系統(tǒng)運行過程中可以使芯片進入睡眠、深度睡眠或者待機模式,從而降低整個系統(tǒng)的功耗,提升系統(tǒng)效率;

  ? 每個芯片具備唯一的96位ID碼,滿足項目中對于實現(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作為項目的主控芯片。


  本項目特點

  ? 采用GD32E230作為主控芯片;

  ? 通過電力載波的方式進行通信,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;

  ? 智能監(jiān)控系統(tǒng)溫度,在發(fā)生火災的異常情況下能自動關(guān)斷光伏板的輸出。


  控制器MCU功能介紹

  ? 實現(xiàn)電力載波信號的調(diào)制解調(diào);

  ? 實現(xiàn)市電異常檢測,異常時發(fā)送關(guān)機命令;

  ? 實現(xiàn)溫度采樣及過溫保護;

  ? 實現(xiàn)相關(guān)信息監(jiān)控;

  ? 通過芯片的96位唯一識別碼實現(xiàn)軟件防破解加密。


  執(zhí)行器MCU功能介紹

  ? 實現(xiàn)電力載波信號的調(diào)制解調(diào);

  ? 接收關(guān)機命令時,將光伏板輸出斷開并使輸出電壓迅速降低為安全電壓;

  ? 實現(xiàn)溫度采樣及過溫保護;

  ? 實現(xiàn)相關(guān)信息監(jiān)控;

  ? 通過芯片的96位唯一識別碼實現(xiàn)軟件防破解加密。


  產(chǎn)品規(guī)格


GD32E230光伏組件級消防快速關(guān)斷系統(tǒng)設(shè)計


  PCBA照片


GD32E230光伏組件級消防快速關(guān)斷系統(tǒng)設(shè)計

  產(chǎn)品照片


GD32E230光伏組件級消防快速關(guān)斷系統(tǒng)設(shè)計


 組件級消防快速關(guān)斷執(zhí)行器整機照片


GD32E230光伏組件級消防快速關(guān)斷系統(tǒng)設(shè)計

  發(fā)射端整機照片

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