兆易创新推出500W单级光伏微逆方案,助力控制精度更上层楼

Release time:2025-06-19
author:AMEYA360
source:兆易创新
reading:984

  在"双碳"目标推动下,分布式光伏因灵活部署优势成为能源转型的重要载体。作为光伏组件直流转交流的核心设备,微型逆变器凭借组件级精准控制,有效解决传统组串式方案的失配损耗与安全问题,在户用及光伏建筑一体化(BIPV)场景中价值凸显。随着行业对高集成度、高效率及低成本的需求升级,单级式架构以极简设计与高效能优势,正引领微型逆变器技术变革。

  兆易创新深耕半导体领域,根据光伏行业热点,推出了基于高性能MCU GD32G553芯片的单级微型逆变器方案。在2025 SNEC 国际光伏储能展览会上,兆易创新数字电源应用主管工程师王亚立详细解读该方案,揭示控制芯片与功率器件协同设计如何实现效率、可靠性与成本的多重突破。

  在单级架构上实现创新

  作为直接集成于单块或少量光伏组件背部的能量转换装置,微型逆变器的核心技术优势在于其独有的组件级最大功率点跟踪(MPPT)功能。该特性使其能够在组件间性能差异或局部阴影遮挡场景下,通过独立优化每块组件的功率输出,最大化系统发电量。目前,在户用分布式光伏系统、光伏建筑一体化(BIPV)等对灵活性和安全性要求较高的场景中得到广泛应用。

  根据电路结构的不同,微型逆变器主要分为两级式和单级式两种架构。与传统两级式架构相比,单级式架构凭借其更高的能量转换效率、更简洁的BOM以及更低的制造成本,成为行业技术演进的主要方向。兆易创新推出的 500W 单级微型逆变器解决方案,采用基于GD32G5系列MCU与纳微半导体双向GaNFast氮化镓功率芯片的单级一拖一架构,集中体现了该技术方向的核心优势。

兆易创新推出500W单级光伏微逆方案,助力控制精度更上层楼

  ▲单级式微逆与两级式微逆架构对比

  王亚立表示,单级架构通过省去一级直流-直流变换环节,在简化电路结构的同时实现效率提升。值得注意的是,该架构在实现微逆核心功能的基础上,同样支持无功THD优化及一拖n扩展等,满足不同应用场景下的技术需求。

  单级拓扑架构主要由原边全桥电路、变压器、副边半桥电路及 EMI 滤波电路构成。通过原边移相控制,与副边移相控制的协同作用,调节变压器漏感两端的电压,进而控制漏感电流的大小,实现高效的功率传输控制。王亚立指出,为满足微型逆变器应用中的宽电压增益和功率传输比的需求,单一的调制模式难以兼顾功率传输范围与效率优化的双重目标。而混合调制模式通过软开关及功率传输的条件,动态切换调制模式,在保证给定功率传输目标的同时,有效降低回流功率,并拓展软开关范围,从而满足高效率能量传输与高质量并网的要求。

  在技术实现层面,移相控制过程中很容易出现丢波、连波等问题。而兆易创新 GD32G553 MCU凭借高精度及高灵活性的高精度定时器(HRTIMER)外设,通过载波之间的移相计数复位及同步更新等功能,为上述问题提供了完善的解决方案。同时,GD32G553 MCU有着强大的算力,灵活的PWM发波机制及丰富的模拟外设资源,满足了单级微逆在发波、采样及环路控制中的严苛需求,确保单级微逆在复杂工况下的稳定运行。

  全链路控制架构与系统级优化设计

兆易创新推出500W单级光伏微逆方案,助力控制精度更上层楼

  ▲兆易创新500W单级微逆控制方案

  在系统控制架构中,GD32G553 MCU 作为核心控制单元,承担PWM生成、信号采样及环路控制等功能。副边功率转换部分采用了纳微双向 BDS GaN 功率器件。整个控制环路如下:首先通过最大功率点跟踪(MPPT)算法计算出PV电压参考值,经电压环控制器实现对PV电压参考值的动态跟踪;电压环计算得到的结果,与 SOGI PLL锁相环提取到的电网电压相位信息以及给定无功相角信息相结合,给前馈控制器及电流环控制器提供电流参考。最终,计算出原边移相控制量与副边移相控制量,并通过高精度定时器模块,转化为实际驱动脉冲,实现对功率电路的精准调控。

  控制算法在MCU实现过程中,主要由锁相环、前馈补偿、闭环控制及移相转换四部分组成,对这几个部分进行了执行时间的测试,结果表明GD32G553控制器展现出了良好的算力性能。

兆易创新推出500W单级光伏微逆方案,助力控制精度更上层楼

  ▲GD32G553系列MCU与纳微双向 BDS GaN 功率器件性能指标

  王亚立表示,通过系统级优化,整个方案有着高效率、高质量并网以及高集成度的特点:在100kHz开关频率下,实现了97.5%的峰值效率和97%的CEC加权效率,MPPT效率为99.9%;500W条件下,THD为3.2%,PF为0.999。

  首先,在高效率与低损耗方面。所有开关管均可实现ZVS,显著降低开关损耗;通过优化的混合调制策略,拓宽了软开关范围;降低回流功率和变压器电流有效值,减少了导通损耗;同时使用纳微BDS GaN减少开关损耗。

  其次,在高质量并网方面。该方案的前馈控制能够提高功率响应速度,加强对电网电压的跟踪效果;闭环Q-PR控制可无静差跟踪交流信号,提高并网电流质量。同时,通过原边副边移相控制量之间的协同调整,实现模式间无扰切换,从而平滑变压器电流及并网电流。

  最后,在高集成度与成本优化方面。方案采用了单个集成电感的变压器的磁集成技术,实现了磁性元件体积的缩小,并采用双向BDS GaN来满足对交流侧双向开关的需求,进一步缩小了尺寸,降低方案的整体BOM成本。

  打造丰富的产品矩阵,建设高质量生态圈

兆易创新推出500W单级光伏微逆方案,助力控制精度更上层楼

  ▲高性能GD32 MCU在数字能源领域的应用

  在新能源控制领域,兆易创新构建了覆盖全场景的 MCU 产品矩阵,广泛应用于光伏关断器、优化器、AI拉弧检测、储能ESS系统、BMS、逆变器、HMI通讯监控等产品应用。在拉弧检测、优化器、Bi DC-DC、工商储BMS等部分,兆易创新还提供了完整的方案供客户直接使用或者二次开发,能大幅减少研发周期。在功率控制方面,兆易创新分别有600Mhz高主频的GD32H7系列以及216MHz的GD32G5系列MCU供客户选择。

  本方案中采用的GD32G553属于兆易创新的GD32G5系列MCU。该系列有着出色的算力,采用Arm® Cortex®-M33内核,主频高达216MHz,内置单精度浮点单元(FPU),以及硬件三角函数加速器(TMU)和其他多种硬件加速单元。这些特性大幅提升了数据处理速度和复杂运算能力。同时,GD32G5系列MCU能支持最多16个Channel的高精度PWM输出,分辨率高达145ps。可支持变占空比、变频、移相等发波方式。

  除了算力及发波控制方面的优势以外,GD32G553还支持4个12位ADC模块,采样速率高达5.3MSPS,最多可支持高达42个采样通道,能够高效地采集和处理多种传感器的信号。同时,GD32G553配备了8个CMP(片上比较器),具有快速响应及灵活配置等特点,其输出信号可以内部直连至HRTIMER中,实现对PWM的封锁或切换。

  除了打造表现优异的产品外,兆易创新还加强生态建设。兆易创新与纳微半导体共建联合研发实验室通过将兆易创新高算力MCU和纳微半导体的高频、高效GaN技术进行整合,打造出智能、高效的数字电源产品,为客户带来更多方案选择。同时,配合兆易创新的全产业链的生态与纳微对系统应用的深刻理解,加速在AI 数据中心、光伏逆变器、储能系统、充电桩、电动汽车等领域的布局。


("Note: The information presented in this article is gathered from the internet and is provided as a reference for educational purposes. It does not signify the endorsement or standpoint of our website. If you find any content that violates copyright or intellectual property rights, please inform us for prompt removal.")

Online messageinquiry

reading
兆易创新GD32H7高性能系列MCU强势扩容,以“超高算力+实时通信”双擎驱动未来
  1月22日,兆易创新(GigaDevice)宣布正式推出新一代GD32H7系列超高性能MCU,包含GD32H789/779系列超高性能通用MCU,以及集成EtherCAT®从站控制器GD32H78E/77E超高实时性系列MCU,该系列产品基于Arm® Cortex®-M7内核,主频高达750MHz,配备高速大容量内存架构及640KB可与CPU同频运行紧耦合内存(TCM),实现了高性能、低动态功耗与高速通信的有机统一。该系列微控制器可适用伺服控制、变频驱动、数字电源、便携电子产品、智能家居以及消防等领域,树立性能新标杆,为下一代智能装备的升级奠定核心硬件基础。  性能铁三角:750MHz内核、高速存储与零等待访问  GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU均基于性能强悍的Cortex®-M7内核,主频高达750MHz。该系列芯片拥有超高存储配置,最高可支持2MB Execution Flash与8MB Storage Flash,并搭载1.2MB的SRAM,更特别配备高达640KB大容量紧耦合内存(TCM),实现CPU同频运行,指令与数据的零等待执行。无论是高实时任务、复杂算法还是密集型数据处理,这一革新架构可让算力持续释放,系统响应更快、执行更稳。  灵活存储与强大扩展接口  该系列MCU在外部存储与扩展连接方面展现出高度灵活性,配备2个OSPI接口支持高达200MHz时钟频率与双倍数据速率(DTR)模式,可高效直连PSRAM、HyperRAM、NAND Flash及NOR Flash等多种外部存储器,实现高速数据交换。  同时,GD32H78E/77E、GD32H789/779系列微控制器均集成16/32位EXMC模块,进一步扩展了连接能力,可支持直接对接外部SDRAM与FPGA,不仅大幅提升了系统内存容量与数据处理带宽,也为复杂系统集成与定制化硬件协同提供了便捷可靠的桥梁。  GD32H78E/77E系列MCU,运动控制核心芯片  ▲GD32H78E/77E芯片框图  GD32H78E/77E系列芯片集成了EtherCAT®从站控制器,其DC同步周期精度提升至62.5微秒,达到业界先进水平。该设计不仅支持复杂的多轴联动与高动态响应控制,更能满足工业自动化、机器人、数控机床等领域对时序一致性的严苛要求,助力实现系统整体性能的提升。  GD32H78E/77E系列芯片还配备了全面的高性能编码器接口,可原生支持多摩川(Tamagawa)T-format、HIPERFACE DSL、EnDat 2.2、BiSS-C及尼康(Nikon)A-format等主流工业编码器协议与旋转变压器(R/D Converter),同时其通信接口具备CBC保护机制。结合其强大算力内核,GD32H78E/77E系列MCU可直接适配各类高端伺服电机与精密位置传感器,为伺服驱动器、机器人关节控制器及数控系统提供了高度集成的一站式解决方案。  GD32H789/779系列MCU,高性能通用芯片  ▲GD32H789/779芯片框图  GD32H789/779系列芯片不仅为复杂应用构建了全功能的通信与交互枢纽,更在模拟性能上实现突破。其内置的14-bit ADC凭借出色的设计,实现了优异的有效位数表现,同时集成的高性能数字滤波器模块(HPDF),能直接处理外接高精度Sigma-Delta ADC,形成了从芯片内置到外接扩展的完整高精度解决方案。该系列产品核心外设资源包括:  先进多媒体:图形处理加速器、 TFT-LCD接口、数字摄像头接口  高速有线通信:8xU(S)ART、4xI²C、6xSPI、4xI²S  先进网络与总线:2x10/100Mbps Ethernet、3xCAN-FD  高性能模拟系统:2x14bit ADC(具有优异有效位)、1x12bit ADC、2CHsx12bit DAC、2xCOMP、1xHPDF(可外接高精度Σ-Δ ADC)  高速数据接口:1xUSB HS OTG(内置PHY)、1xUSB FS(内置PHY)、2xSDIO  全方位构建安全屏障  兆易创新GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU构建了从硬件到软件的全栈安全体系,系统性地实现了安全启动、安全调试、代码保护与安全升级等核心功能。该体系不仅提供基于安全启动与安全更新(SBSFU)的软件平台,更依托用户安全存储区等硬件机制,实现对代码与数据的多级防护,确保固件升级、完整性校验、真实性验证及防回滚检查全程可靠。  在硬件加密层面,芯片内置的CAU模块支持DES、TDES及AES算法,并具备高效的DMA传输能力。HAU模块则支持SHA-1、SHA-224、SHA-256、MD5及HMAC等多种哈希算法,保障数据完整性与身份认证安全。此外,该系列芯片还提供EFUSE用于安全存储系统关键参数,并集成TRNG真随机数发生器,可生成高质量的32位随机数。  该系列MCU集成了全面且高等级的安全功能,MCU STL获得德国莱茵TÜV IEC 61508 SC3(SIL 2/SIL 3)功能安全认证,全面支持 IEC 60730 Class B等各行业安全标准,并助力客户产品从容符合欧盟《网络弹性法案》(CRA)等法规,提升市场准入效率。
2026-01-22 11:33 reading:391
兆易创新与联合电子、伊世智能推出先进网联安全解决方案,聚力生态共赢
  当《汽车整车信息安全技术要求》强标落地、汽车密码应用规范全面实施,信息安全已成为先进网联汽车的“生命线”。近日,兆易创新携手联合电子、伊世智能推出了基于GD32A7系列车规级MCU与国密 HSM 固件的先进网联安全解决方案,该方案已在联合电子车身控制模块量产,为先进 EE 架构下的网联化产品筑起安全与效能兼具的技术底座。此次合作表明,兆易创新的GD32A7系列车规MCU已通过国内头部Tier 1厂商的严格验证,成功进入汽车电子市场主流供应链,此举也将进一步夯实产品的竞争优势。  在本次合作中,兆易创新的GD32A7系列车规级MCU芯片,以其卓越的性能和可靠的品质,为网联安全解决方案奠定了坚实的硬件基础。该芯片主频高达320MHz,符合AEC-Q100 Grade1和ISO 26262 ASIL-B/D等级,在功耗、可靠性和信息安全等方面表现出色,完美适配汽车电子复杂应用场景的需求。  在坚实的硬件基座之上,联合电子联合将伊世智能自主研发的SecIC-HSM信息安全固件与GD32A7系列车规MCU适配。该固件针对汽车繁杂的应用场景,集成了完备的国密算法(SM2/SM3/SM4)与国际密码算法加速,完全满足即将实施的汽车行业密码强制性标准及整车信息安全强标要求。  此次,兆易创新与联合电子、伊世智能的深度协作,是三方推动供应链多元化、助力国产信息安全解决方案发展的重要举措。该方案的落地,不仅能显著增强联合电子“先进网联”产品在智能互联时代的市场竞争力,更将以坚实的国产化内核,筑牢汽车电子安全生态技术根基。  未来,兆易创新将持续扩大在汽车电子领域的投入,不断丰富车规产品矩阵,打造更加安全、可靠的芯片与解决方案组合。公司还将携手更多产业链伙伴,共同构建安全、开放、协同的国产汽车电子生态,推动汽车产业向智能化、网联化稳步迈进。
2026-01-14 15:49 reading:353
兆易创新成功登陆香港交易所:构建全球资本平台,开启国际化新征程
2026-01-14 15:43 reading:350
兆易创新与奇瑞汽车达成战略合作,共筑“芯车协同”产业发展新范式
  1月12日,兆易创新(GigaDevice)与国内领军汽车制造商奇瑞汽车正式签署战略合作协议。双方将建立长期稳固的战略伙伴关系,致力于在车载芯片全价值链实现深度协同,共同打造面向AI时代的下一代智能汽车系统解决方案,为中国汽车产业的智能化跃迁注入核心驱动力。本次合作,是双方积极构建“芯车协同”产业发展新范式的关键里程碑。  根据协议,双方将整合各自在芯片与整车领域的优势资源,聚焦车规级芯片与下一代电子电气架构的协同创新。兆易创新将凭借在存储、微控制器(MCU)及周边芯片领域的技术领先地位与规模化量产能力,为奇瑞汽车提供高性能、高可靠性的车规级芯片产品与解决方案。奇瑞汽车则将发挥其在整车平台研发、系统集成与前沿市场洞察方面的深厚积淀,为芯片的顶层设计、精准定义与性能优化提供关键输入与整车级验证保障。  双方的合作将率先聚焦智能座舱、自动驾驶等核心智能化场景,旨在打通从芯片定义、联合开发、车规验证到规模化量产应用全链路,加速创新技术的商业化落地进程,共同打造具备行业竞争力的标杆产品与解决方案。  在车规芯片领域,兆易创新已构建起覆盖存储与MCU的多元产品布局与规模化应用。截至目前,车规级Flash累计出货量超3亿颗,广泛应用于智能座舱、辅助驾驶等关键场景,为智能汽车提供高可靠、高性能的存储支持。在高算力MCU方面,GD32A7系列车规MCU已实现规模化量产,并获得多个车型定点,GD32A全系车规MCU累计出货超800万颗,可充分满足整车多层级应用需求。
2026-01-12 14:40 reading:438
  • Week of hot material
  • Material in short supply seckilling
model brand Quote
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
TL431ACLPR Texas Instruments
model brand To snap up
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
BP3621 ROHM Semiconductor
TPS63050YFFR Texas Instruments
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
Hot labels
ROHM
IC
Averlogic
Intel
Samsung
IoT
AI
Sensor
Chip
About us

Qr code of ameya360 official account

Identify TWO-DIMENSIONAL code, you can pay attention to

AMEYA360 weixin Service Account AMEYA360 weixin Service Account
AMEYA360 mall (www.ameya360.com) was launched in 2011. Now there are more than 3,500 high-quality suppliers, including 6 million product model data, and more than 1 million component stocks for purchase. Products cover MCU+ memory + power chip +IGBT+MOS tube + op amp + RF Bluetooth + sensor + resistor capacitance inductor + connector and other fields. main business of platform covers spot sales of electronic components, BOM distribution and product supporting materials, providing one-stop purchasing and sales services for our customers.

Please enter the verification code in the image below:

verification code