相关阅读 工业电子应用 封面故事 可再生能源方兴未艾，助力打造环保与节约型社会 在常规能源告急和全球生态环境恶 化的双重压力下，清洁无污染的可 再生能源日益受到人们的青睐，以 太阳能、风能为代表的电力技术近 年来得到快速发展，一些国家也纷 纷出台鼓励政策，大力促进新能源 的应用。在巨大市场需求推动下， 上游半导体供应商也积极从器件创 新角度开发效率更高、成本更低的 产品，力争为系统制造商提供更具 竞争力的技术方案，以抓住这一潜 在商机。 太阳能逆变器注重提高转换效率 作为地球所有能源供应的基础，取 之不尽、用之不竭的太阳能可谓 是大自然对人类的恩赐，太阳能发 电更以其无污染、投资少而受到人 们的关注。据中投顾问的一项调 查，2008年全球太阳能安装总量已 累计达15GW，日本政府计划太阳 能发电量到2030年的发展目标是要 达到2005年的40倍，并在3~5年后 将太阳能电池系统的价格降至目前 的一半左右，中国太阳能资源也很 丰富，理论储量达每年17,000亿吨 标准煤，太阳能资源开发利用的潜 力非常广阔。 太阳能发电系统包括太阳能电 池板、蓄电池、控制器、逆变器等 组成部分，其中逆变器的主要作用 是将太阳能电池板所产生的直流电 转换成交流电，以传送到普通民用 电网中。“据分析师预测，传统的 太阳能逆变器市场将在未来两到三 年内获得长足发展，而新兴微型太 阳能逆变器和转换器市场也将迎来 强劲增长。”德州仪器公司(TI)终端 产品业务发展经理Zheng Yu表示。 据他介绍，针对太阳能逆变器市 场，TI有着非常广阔的产品组合， 包括TMS320C2000实时控制平台以 及基于ARM Cortex-M3的Stellaris微 处理器平台等，MSP430超低功耗微 处理器系列非常适合太阳能采集应 用的需求。 国家半导体公司则在去年6月推 出面向太阳能发电应用的SolarMagic 技术以及电源优化器，宣布正式进 以太阳能、风能为代表的可再生能源技术由于适用性广、可以有效保护资源并减少环境污染，有望成为未来的投资热点。 入太阳能光伏市场。通常情况下太 阳能电池板由于受自身特性限制， 如果受到遮挡，即使只有少量阳光 阴影(如光伏系统只要有10%的板面 被阴影覆盖)也可能使系统发电量 下跌超过50%。因此用户有时不得 不安装较小的电池板，以避开可能 出现的阴影，导致成本上升、能效 下降。而SolarMagic技术可以有效 解决这一问题，使系统可安装在阳 光不足或以往认为不适宜安装太阳 能发电系统的屋顶上，电池板即使 部分被阴影遮挡，太阳能发电系统 也能补偿50%的电量损失。 另一家领先厂商飞思卡尔半导 体公司针对太阳能发电的应用方案 主要包括DC/DC和DC/AC部分的 数字信号控制，以及HMI与通信部 分的微控制器。“DC/DC与AC/ DC要求数字信号控制提供高速 PWM、ADC模组和较强的处理性 能以进行控制和转换，HMI则可以 是LED、LCD或者键盘。”该公司 微控制器部高级市场经理黄耀君说 道，“太阳能逆变器是一个新兴市 场，虽然目前容量还不大，但我们 预计会有较高的增长速度。” 技术的进步将不断降低太阳能 逆变器的成本，并提高电源转换效 率，用户都期待在未来几年太阳能 可以实现较经济的单位成本，而IC 厂商提供的解决方案对于太阳能转 换的效率有着很大影响。集成高精 度PWM和高速、高精度片上ADC 的32位微处理器可支持高PWM转换 频率，快速而准确地关合电压与电 流环，执行高级控制算法，如非线 性控制和更为复杂的最大功率追踪 器(MPPT)算法，这些算法对太阳能 逆变器的转换效率十分重要。“我 们可以清楚看到技术的发展趋势， 即将集成了闪存、控制外设和诸如 CAN等符合业界标准的通信端口与 32位微处理器相结合。同时，在微 型逆变器和转换器领域，电源IC和 数字控制器的集成技术将有很大发 展。”Zheng Yu表示，“另外，对 于能满足太阳能路灯照明等简单应 用的低端MCU需求也在增长，只要 还需关合电压与电流环，此类微处 理器的作用就十分重要。因此，高 速CPU、32位、高精度脉宽调制， 以及高速、高精确度片上ADC都是 至关重要的因素。” “太阳能还将为栅极驱动、电 流与温度感应器、运算放大器以及 IGBT MOSFET等带来商机。”黄 耀君补充道，“单位瓦特成本、转 换效率以及电池寿命将是太阳能转 换器面对的主要挑战。” 由于应用场合不同，系统厂 商在开发传统太阳能逆变器时遇到 的挑战与设计微型逆变器和转换器 时遇到的不同。传统逆变器因为存 在多个功率转换级和通信要求，设 计者面临的主要挑战更多是控制这 些功率转换级和实现所有的通信、 系统监测功能所需要的控制器、微 处理器和关联电路，解决方案关键 指标包括CPU速度、片上闪存数 量、PWM数量、ADC精度与速度 以及可用的通信端口；而对于微型 逆变器和转换器，重要的是既能达 到高性能又能保持低成本，这也就 是为什么高电压和高功率集成那么 重要的原因。 据介绍，在太阳能解决方案领 域TI已与多家中国IC公司合作，其 中有些客户已在使用TI包括微处理 器在内的芯片进行量产。为进一步 开拓中国市场，TI将继续扩充MCU 和模拟/电源类产品阵营，开发更多 的应用评估板，并为中国市场提供 更多的本地化销售和技术支持。 风力发电成本优势日渐突出 尽管太阳能发电方兴未艾，但太阳 能系统的核心部件单晶硅由于资源 有限，存在供应不足的潜在瓶颈， 此时技术日趋成熟的风能发电成为 可再生能源的另一最佳选择。风力 发电安全可靠，可用率已达95%以 上，发电成本接近煤电，低于油电 与核电，若考虑煤电的环境保护与 交通运输的间接投资，则风电经济 性将优于煤电。另外风力发电场建 设工期短，单台机组安装仅需几 周，从土建、安装到投产，只需半 年至一年时间，而且投资规模灵 活，有多少钱装多少机。对沿海岛 屿、交通不便的边远山区、地广人 稀的草原牧场，以及远离电网和近 期内电网还难以达到的农村、边疆 来说，可作为解决生产和生活能源 的一种有效途径。 据上海雅创电子有限公司市 场部经理华良介绍，风电市场的扩 下接50页 » 年月 www.esmchina.com | 2009年9月 | 国际电子商情 49