ST(意法半导体)：STM32微控制器在光伏储能中的应用

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。

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。

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。

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

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

3、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;

4、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，ST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。

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