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
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  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。

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  ▲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

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  ▲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。


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兆易创新GD32G5系列荣膺2025全球电子成就奖“年度微控制器/接口产品”奖,印证高性能MCU硬核实力
  11月25日,在全球电子成就奖颁奖典礼上,兆易创新(GigaDevice)旗下高性能微控制器GD32G5系列MCU凭借出色的性能和市场表现,荣获“年度微控制器/接口产品”奖,这一殊荣充分印证了兆易创新在高端微控制器领域的技术实力和市场优势地位。  全球电子成就奖(World Electronics Achievement Awards)旨在评选并表彰对推动全球电子产业创新做出杰出贡献的企业和管理者。该奖项以影响力和权威性著称,是电子产业创新领域的标杆性评选,凭借专业性和公信力,已成为衡量企业技术实力与商业价值的重要标尺。  此次获奖的GD32G5系列MCU采用Arm® Cortex®-M33内核,主频高达216MHz,配备高级DSP硬件加速器、单精度浮点单元(FPU)等单元,可显著优化复杂计算任务的执行效率。其完善的安全机制、大容量存储资源、丰富的模拟外设和通用接口,为需要强劲算力、高可靠性及专业硬件加速的市场应用提供了理想的解决方案。  凭借强劲的算力和多种安全机制,GD32G5系列MCU为数字电源、人形机器人、充电桩、储能逆变、伺服驱动及光通信等领域提供了专业而灵活的硬件基础,尤其是电机驱动与电源应用等场景,能够为客户带来高效、稳定且安全的使用体验。同时,其丰富的开发工具与全面生态支持,能显著缩短用户研发周期,为产品快速上市保驾护航。  当前,工业正在向数字化、智能化与互联化转型,驱动其持续变革发展。在本次颁奖典礼中,GD32G5系列MCU荣膺“年度微控制器/接口产品”奖,充分彰显了兆易创新的技术实力。展望未来,兆易创新将持续完善GD32产品生态,携手产业链伙伴深化合作,共同赋能工业应用创新升级。
2025-11-26 10:14 reading:303
驱动未来:兆易创新GD32 MCU应对电机控制多场景挑战
  自2013年推出首颗32位MCU以来,兆易创新历经十余年深耕,出货量稳步攀升,截至今年上半年,累计出货量已突破20亿颗。作为国内通用MCU领域的领军企业,兆易创新的脚步从未停歇,始终在更多元的应用探索中不懈前行,致力于在产品质量上迈向新高度。  在2025电子发烧友电机控制先进技术研讨会上,兆易创新MCU市场部陈树敏围绕电机驱动领域的技术突破与应用实践,以《释放电机潜能:GD32 MCU的高性能驱动之道》为题发表主题演讲,系统分享了兆易创新在该领域的创新成果与前沿布局。  面向多元领域的解决方案矩阵  电机作为各类电子电器设备不可或缺的核心部件,其发展空间很大程度上由以 MCU 为核心的电机控制方案所决定。陈树敏表示,兆易创新针对工业、家电、消费电子及新兴市场等不同领域的差异化需求,量身打造了一系列适配性强、性能优异的电机控制解决方案,全面覆盖多场景下的电机驱动与控制需求。  伺服电机在工业领域应用非常广泛。兆易创新的双伺服电机方案,采用ARM® Cortex®-M4内核的高性能GD32F4作为主控芯片,主频高达240MHz,实现双伺服电机、高集成度低成本控制。这个方案可实现基于14位精度磁编码器定位的FOC磁场定向控制,并采用位置环、速度环、电流环三闭环控制,支持双电阻、三电阻电流采样方式。  EtherCAT®伺服从站解决方案是兆易创新在工业领域推出的一款重要方案。该方案以主频高达600MHz ARM® Cortex®-M7与ESC控制器二合一的GD32H75E为主控芯片,同时满足伺服控制性能和BOM成本的优化。其伺服驱动采用标准CiA 402协议,通过TwinCAT®进行实时控制,提供开箱即用解决方案。该方案内置自有强化算法,可在轮廓位置模式(PP)下采用梯形曲线规划。同时,基于芯片内部的HPDF模块,方案能以低成本实现高精度In-line电流的采样。  在家电领域,兆易创新的方案也显示了优异特性。在二合一空调外机方案中,兆易创新以主频GD32F30x系列为主控芯片,专门针对空调外机双电机和PFC单芯片应用。为保证家电设备的可靠性,其还内置 FLASH/SRAM ECC等功能安全特性。同时,方案中也集成了兆易创新自有的空调外机算法,包括压缩机单周期闭环启动,风机零速闭环启动等。在滚筒洗衣机的方案中,兆易创新采用了主频84MHz的Cortex®-M4内核的GD32F330系列作为主控芯片,内置成熟的矢量控制算法,转速、电流双闭环控制系统,支持弱磁控制、id=0控制等多种矢量控制策略,可实现滑膜观测器无传感器控制。  在洗地机领域,兆易创新推出GD32F5与GD32VW553双芯片一体方案:GD32F5依托丰富片上资源,承担多类电机控制(含无刷电机、有刷电机、舵机、测速轮)与LCD串口屏驱动任务;GD32VW553则专注无线通信控制,不仅支持微信小程序蓝牙配网,还可通过阿里云“云智能”以SoftAP模式完成设备配网,同时能实现电机启停操作演示。  扫地机方案则围绕主机与基站构建完整硬件体系,通过多模块协同满足复杂清扫需求。主机核心板选用GD32F30x/F503作为MCU,搭配DDR3L/DDR4内存、GD5F系列NAND Flash与GD25Q系列NOR Flash,充分满足核心运算与数据存储需求;驱动板与电源板搭配 GD30AP系列运放、GD30LD系列LDO等产品,确保整机稳定运行。惯导模块搭载 GD32E23x系列MCU,激光或ToF模块适配GD32F310、GD32W515、GD32C231等系列芯片;基站以GD32F303/F503为核心,带屏基站配套对应NAND Flash,带水泵基站采用 GD30DR300x系列单通道全桥驱动,同时集成GD32VW553系列Wi-Fi模块实现无线互联。  此外,工具领域中,锂电电钻方案采用Cortex®-M4内核的GD32F310系列作为主控,以精简的外围器件实现优异控制性能,目前已在头部园林工具客户中实现批量生产。  面对民用低空飞行和人形机器人这两大今年行业热点,兆易创新也带来了相应解决方案。在民用飞行器的飞控模块上,采用ARM® Cortex®-M4内核的高性能 GD32F4作为主控芯片,主频高达240MHz,支持Betaflight开源平台,电调模块则采用高性价比的 GD32C2x1/GD32E23x系列(Cortex®-M23 内核),兼容 AM32开源软件及兆易创新自研电调控制固件。  针对人形机器人,兆易创新提供全场景解决方案,在灵巧手部分,可通过 GD32E513/GD32G553实现单MCU多电机控制,或采用集成EtherCAT®的GD32H75E方案完成手部姿态算法、动作协调与通讯互联;雷达控制部分由GD32F303系列辅助FPGA实现感知功能,GD32F470系列为雷达算法提供算力支持;手臂/腿部关节部位则可通过 GD32E513/GD32G553/GD32H7及 GDSCN832构建高性能、小体积、多电机的控制方案。  以技术深耕构建全维度竞争力  除了丰富多元的解决方案,兆易创新在算法与开发支持层面同样表现突出。其核心算法已覆盖BLDC与正弦波两大控制领域,所有MCU型号均支持有传感器与无传感器两种定位方式,同时集成无感启动算法及多种保护算法,为电机控制的稳定性与安全性提供坚实保障。在开发套件方面,兆易创新提供了多种入门级电机评估套件,包括针对工业级、消费级、汽车级的FOC套件及常规BLDC套件,用户可通过官网渠道申请获取。更重要的是,其构建了完整的GD32开发生态体系,从产品开发套件、解决方案到IDE&编译器及开发量产工具,全面覆盖市面上各类主流应用场景,为开发者提供全流程支持。  目前,兆易创新已构建起完善的量产产品矩阵,覆盖从入门级M23内核、主流级M4内核到更高性能的M7内核产品。公司还在各细分领域深耕细作,持续投入资源打磨技术与产品。除电机控制方案外,兆易创新还提供数字电源、IoT 等领域的解决方案,并与合作伙伴携手,共同拓展更细分的控制应用场景,为产业发展提供更全面的支持。
2025-11-21 16:44 reading:361
兆易创新GD32H75E 斩获第二届焉知具身智能机器人年会卓越产品奖
兆易创新推出GD25NX系列xSPI NOR Flash,高性能双电压设计,面向1.2V SoC快速响应需求
  兆易创新(GigaDevice)推出新一代双电压高性能xSPI NOR Flash——GD25NX系列。该系列采用1.8V核心电压与1.2V I/O电压设计,可直接连接1.2V SoC,无需外部电平转换器,显著降低系统功耗并优化BOM成本。作为继GD25NF与GD25NE系列之后的第三代双电压供电产品,GD25NX系列延续了兆易创新在双电压供电领域的技术积累。该产品系列兼具高速数据传输能力与高可靠性,广泛适用于可穿戴设备、数据中心、边缘AI及汽车电子等对稳定性、响应速度、能效比要求严苛的应用场景。  GD25NX系列SPI NOR Flash支持八通道SPI模式,最高时钟频率为STR 200 MHz,DTR 200 MHz,实现高达400MB/s数据吞吐量。该系列的写入时间典型值为0.12ms,扇区擦除时间为27ms,其与常规1.8V八通道Flash相比,写入速度提升30%,擦除速度提升10%。为保障数据可靠性,GD25NX系列集成ECC算法与CRC校验功能,有效增强数据完整性并延长产品使用寿命。同时,该系列支持DQS功能,为高速系统设计提供完整信号保障,满足数据中心和汽车电子等高稳定性应用需求。  依托创新的1.2V I/O接口架构,GD25NX系列在实现卓越性能的同时,也具备出色的低功耗表现。其读取电流在八通道STR 200MHz模式下低至16mA,在八通道DTR 200MHz模式下低至24mA;与常规的1.8V八通道SPI NOR Flash产品相比,GD25NX系列的1.2V I/O接口设计可将读功耗降低50%,在确保高速运行的同时显著提升系统能效,为功耗敏感型应用提供更具竞争力的解决方案。  “GD25NX系列的诞生开创了低电压与高性能兼具的SPI NOR Flash新格局”兆易创新副总裁、存储事业部总经理苏如伟表示,“其设计紧贴主流SoC对低电压接口的需求,为客户带来了更高的集成度与更低的BOM成本。未来,兆易创新将持续拓展双电压供电产品线,覆盖更丰富的容量与封装规格,助力客户打造更加高效、可靠的低功耗存储解决方案。”  兆易创新GD25NX系列提供64Mb和128Mb两种容量选择,灵活满足不同应用对存储空间的差异化需求。该系列支持TFBGA24 8x6mm (5x5 ball array)以及WLCSP (4x6 ball array)封装形式。目前,128Mb的GD25NX128J产品已开放样片供客户评估,64Mb容量的GD25NX64J样片也在同步准备中。如需获取详细技术资料或报价信息,欢迎联系AMEYA360客服。
2025-11-18 10:35 reading:319
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