日光倾城,低碳未来 | STM32在光伏储能中的应用(上)

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cathy 发布于:周三, 01/24/2024 - 09:15 ,关键词:
光伏发电技术凭借其绿色、环保的优势,已成为绿色经济引擎,海内外市场呈现跃进式发展态势。随着投资成本不断下降、发电效率逐年提升,全球光伏平价大时代已经来临。

但是光伏发电技术发出的电力不稳定,具有间歇性,且与用电高峰存在时差等问题,因此电力系统引入储能技术提升电网的灵活性,平滑电力输出,起到调峰调频的作用,光伏储能技术一体化成为新的发展趋势。在光储技术一体化系统中,STM32提供多种交钥匙解决方案。

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太阳光照射在光伏板上,通过光伏效应将光能转换为直流电能,这时需要电弧检测与阻断技术(AFCI,Arc-Fault Circuit-Interrupter)来保证光伏发电的安全。STM32G4及STM32H7系列,结合边缘AI算法,可实现精准的拉弧识别。

发出来的电能需要进行远距离传输,在配电上网前,要将直流电逆变为交流电,这就需要用到电能逆变系统(PCS,Power Conversion System),STM32可提供平台化解决方案。

因电网调峰调频的需要,暂时不能上网的电能,需要储存起来作为备用电源,这就用到储能系统(ESS,Energy Storge System),STM32同样可提供经过市场验证的方案。

我们还需要人机交互系统(HMI,Human Machine Interface)对光伏系统的工作情况进行实时监看。根据通信监控模块的不同复杂程度,可选用STM32F4、STM32H7、STM32H5等系列;如果需要更高的CPU性能、图形性能,或者运行Linux系统,STM32MP1系列是理想的选择。除了这些子系统,STM32还可用于RSD(快速关断)、MPPT(最大功率点跟踪)等系统中。

基于STM32+AI的智能电弧检测与阻断方案(AFCI)

光伏发电在全球迅猛发展的同时,安全问题备受关注,其中最突出的是直流拉弧引起的电气火灾。直流拉弧是电路断点处击穿空气产生的持续火花。在光伏系统中,持续的电弧会使温度升高,可能引发火灾。

拉弧故障产生的原因很多,接点松脱、接触不良、线缆老化、极端故障天气、环境恶劣等等,且很难检测。电弧检测及阻断技术被寄予厚望,它能在电弧产生时快速识别并切断,避免电弧高温导致火灾,保证光伏系统的安全。AFCI系统在设计时存在很多难点。如逆变器开关电源噪声、多变的天气,以及快速关断设备的载波通信频率与光伏系统中的PLC通信频率重合造成的干扰等等。

STM32推出了交钥匙的解决方案,可以帮助客户快速实现电弧检测产品开发。基于STM32+AI的AFCI方案,通过在信号采集部分的逆变器输入端的互感器,将信号输入到AFCI检测板。当神经网络模型检测到故障后,通过通信接口告诉关断设备切断故障,并向主控单元报告实时拉弧状况。

STM32G4和STM32H7两个系列都具有快速、高精度ADC,均能满足拉弧检测要求,只是在检测速度和精度上有差异。

  • STM32G474是主频170MHz的Cortex-M4内核MCU,有5个4MSPS 的12位 ADC;

  • STM32H7A3是主频280MHz的Cortex-M7内核MCU,有2个3.6MSPS 的16位 ADC;

  • STM32H723是主频550MHz的Cortex-M7内核MCU,有2个3.6MSPS 的16位 ADC 和1个5MSPS 的12位 ADC;

  • STM32H743是主频480MHz的Cortex-M7内核MCU,有3个3.6MSPS的16位ADC。

为方便客户快速上手,我们还提供拉弧检测的硬件评估板。

电弧检测及阻断技术守护光伏发电的安全,STM32提供坚实可靠的助力。

欲了解更多基于STM32+AI的智能电弧检测与阻断方案(AFCI),请访问以下网址:https://stm32ai.st.com/,或联系ST官方代理商。

来源:STM32

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