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  组件级快速关断是一款安装于光伏板上的可实现光伏组件关断的装置，紧急情况下通过该装置可以使光伏板的输出电压快速下降到NEC2017要求的安全电压以下，从而消除光伏系统阵列中存在的直流高压，最大程度降低触电风险，从而保证人员的人身安全。

  基于以上背景，推出了基于GD32E230的组件级快速关断系统的的设计方案。

  本项目包含组件级消防快速关断控制器和组件级消防快速关断执行器。正常情况下控制器通过电力载波的方式发送开机命令，接收端接收到开机命令时使能光伏板输出。当发生火灾等其他异常情况时，可通过自动识别系统温度过高、交流电网电压异常或者人为手动关断控制器的方式实现将关断信号发送给执行器，执行器接收到关机命令时断开光伏板的输出，使光伏组串的电压快速降低到安全电压，从而消除光伏阵列种的直流高压。

  原理框图如下：

  系统原理框图

  GD32E230简介

  GD32E230是一款基于ARM Cortex M23的32位MCU，兼具低功耗和高效处理能力、具有丰富的外设包括ADC、CMP、Timer、Usart等，具备以下特点：

  • 最高总线频率72MHz，芯片功耗仅8.5mA，相对于其他芯片20mA左右的功耗，非常适合应用在这种需要低功耗且运算能力有一定要求的场合;

  • ADC采样率最大可达2MSPS(12bit ADC)，在采样频率为100kHz的情况下，一个采样周期最大可以采样20次，满足项目采样带宽的需求;

  • 具备单周期乘法器，int32的整数乘法时间在0.25us左右，满足项目中滤波器计算所需要的时间;

  • 包含高级定时器T0和通用定时器T2等，通过定时器可以产生死区可配置、占空比可调的PWM信号，满足项目中PWM的需求;

  • 具备Usart通信功能，方便用户实现产品开发过程中的调试;

  • 具备硬件比较器CMP，在紧急停机的场合情况下，可以通过硬件比较器的方式实现2us级别的故障保护;

  • 具备多种电源功耗管理模式，在系统运行过程中可以使芯片进入睡眠、深度睡眠或者待机模式，从而降低整个系统的功耗，提升系统效率;

  • 每个芯片具备唯一的96位ID码，满足项目中对于实现软件防破解加密的需求。

  基于以上的考虑，本系统采样GD32E230作为项目的主控芯片。

  本项目特点

  • 采用GD32E230作为主控芯片;

  • 通过电力载波的方式进行通信，无需另外增加通信线，降低系统成本及减少系统故障点;

  • 智能监控系统温度，在发生火灾的异常情况下能自动关断光伏板的输出。

  控制器MCU功能介绍

  • 实现电力载波信号的调制解调;

  • 实现市电异常检测，异常时发送关机命令;

  • 实现温度采样及过温保护;

  • 实现相关信息监控;

  • 通过芯片的96位唯一识别码实现软件防破解加密。

  执行器MCU功能介绍

  • 实现电力载波信号的调制解调;

  • 接收关机命令时，将光伏板输出断开并使输出电压迅速降低为安全电压;

  • 实现温度采样及过温保护;

  • 实现相关信息监控;

  • 通过芯片的96位唯一识别码实现软件防破解加密。

  产品规格

  PCBA照片

  产品照片

  组件级消防快速关断执行器整机照片

  发射端整机照片