微型逆變器會不會迎來CC2340時代
光伏領域的朋友對微型逆變器并不陌生。而CC2340，對大家而言則都是陌生的主。它是何方神仙？和微型逆變器能有什么關系？你還說它可能引領微型逆變器的下一個時代？不急，我們一起來看看。
在全球為雙碳愿景努力以及俄烏戰(zhàn)爭帶來的歐洲化石能源危機的當下，分布式光伏發(fā)電以其供應綠色能源和增強電網韌性的特點越來越為新能源界所看重，也越來越受到各國管理當局的歡迎和鼓勵。自本世紀初微型逆變器出現以來，幾經發(fā)展，它已成為發(fā)達地區(qū)分布式光伏發(fā)電領域不可或缺的組成部分，它不但能提高光伏模組在現場實際工作中的轉換效率，還能很大程度上提高整個發(fā)電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。預計2023年全球微型逆變器出貨量將達13.39GW，且未來五年將保持年化70%的增長率。當前光伏微型逆變器的通信方式有兩種，一種是采用電纜連接通信，另一種是無線通信方法（主要是ZigBee技術）。無線方式由于安裝便捷，且具有天然的電隔離效果，安全性也更高，因而已經成為市場的發(fā)展趨勢。新技術的大規(guī)模應用，除了它能解決我們的問題外，還需要能帶來足夠的性價比優(yōu)勢，降低應用推廣的入門成本。而CC2340這款德州儀器（Texas Instrument）推出的支持Zigbee的無線通信芯片，恰恰是為這一新趨勢應運而生。而這點，可能是其開發(fā)者TI也未意識到的。為什么呢？客官您繼續(xù)往下看。
ZigBee是一種低速率的短距離無線通信技術，其最大的特點就是天然支持MESH組網，使得其穩(wěn)定性和組網能力十分出色。此外，ZigBee的本地化部署給應對各種特殊情況帶來了良好的穩(wěn)定性。以ZigBee為基礎的產品能夠在微型逆變器系統(tǒng)中完成工作，并且具有較高的穩(wěn)定性和組網能力。微型逆變器適用于戶用或小型工商業(yè)系統(tǒng)，非常適合使用ZigBee組網。
圖 1 微型逆變器
TI在ZigBee領域早有布局。它的CC2530、CC265x都有得到廣泛應用。而TI新推出的CC2340則在性價比方面做到了碾軋優(yōu)勢。該SoC以4x4 RGE QFN24 和5x5 RKP QFN40 兩種封裝出品，帶48MHz MCU，待機功耗710 nA，休眠功耗150nA，接收電流5.3mA， 最高發(fā)射功率+8dbm 情況下，發(fā)射電流小于11mA。這些性能，相比之前世代的芯片都有大幅提高。在此情況下，TI發(fā)布的起始價格僅為0.79美元。采用TI CC2340勢必提高微型逆變器的無線通信性能并有效降低方案的終端成本，為廠商打造足夠的競爭優(yōu)勢。下表是TI CC2340、CC2530和CC265x Soc的參數對比。
表 TI CC2340、CC2530和CC265x SoC對比
微型逆變器系統(tǒng)中，每塊組件都有獨立的MPPT，組件之間的發(fā)電互不影響，可以實現對每塊組件的控制，即組件級控制，通過智能運維系統(tǒng)，可以查看每一塊組件的位置及發(fā)電情況等信息，可以更快、更精準地定位故障問題。
微型逆變器系統(tǒng)采用ZigBee無線通訊方式，能量通信器ECU和微型逆變器內置ZigBee模塊，實現網絡自愈、多級跳轉、優(yōu)化路徑通訊。通過ZigBee MESH網狀網絡，能量通信器ECU負責收集和傳輸微逆變器發(fā)電數據。數據可以通過有線/Wi-Fi/4G網關接入因特網上傳到云平臺，用戶可以通過電腦或者手機等終端設備隨時隨地查看系統(tǒng)的發(fā)電情況，實現實時監(jiān)控、智能告警、統(tǒng)計分析、遠程升級控制等。MESH網絡拓撲具有靈活的通訊模式，當其中一個逆變器出現問題，數據也可以沿著其他的逆變器或者直接與能量通信器ECU自動進行傳輸，不會因一臺逆變器的通訊問題而影響整個系統(tǒng)的通訊。每臺ECU可監(jiān)控上百臺逆變器，微型逆變器之間具有無線信號中繼功能，可以接力傳輸通訊信息，整個系統(tǒng)組網搭建成一個MESH 自組網，傳輸速度更快更穩(wěn)定。
圖 2 微型逆變器系統(tǒng)ZigBee組網
ZigBee無線通信技術特點
01低功耗
ZigBee的低耗電待機模式使得2節(jié)5號干電池可以支持一個節(jié)點工作6-24個月，甚至更長時間。相比之下，藍牙只能工作數周，Wi-Fi只能工作數小時，這是ZigBee的突出優(yōu)勢。
02低成本
通過大幅簡化協(xié)議，ZigBee的成本非常低，不到藍牙的1/10，降低了對通信控制器的要求。根據預測分析，使用8051的8位微控制器，全功能的主節(jié)點需要32 KB代碼，子功能節(jié)點只需要4 KB代碼。另外，ZigBee的協(xié)議專利免費。
03低速率
ZigBee的通訊速率為250 kbps，適合低速率傳輸數據的應用需求。
04近距離
ZigBee的傳輸范圍通常在10~100米之間，通過提高RF發(fā)射功率，傳輸范圍可擴展到1-3千米。這些傳輸距離是相鄰節(jié)點之間的距離。通過路由和節(jié)點間的中繼，傳輸距離可以進一步擴展。
05短時延
ZigBee的響應速度較快，只需15 ms即可從睡眠狀態(tài)轉換為工作狀態(tài)，節(jié)點接入網絡只需30 ms。既提高了響應速度，又節(jié)省電力。相比之下，藍牙需要3~10 s才能建立連接，Wi-Fi需要3 s才能完成連接。
06高容量
ZigBee可以采用星形、片狀和網狀網絡結構，由一個主節(jié)點管理多個子節(jié)點。一個主節(jié)點可以管理最多254個子節(jié)點，同時主節(jié)點還可以由上一層網絡節(jié)點管理，最多可組成65000個節(jié)點的大型網絡。這種高容量的架構可以適應不同規(guī)模和復雜度的應用。
07高安全
ZigBee提供三級安全模式，包括無安全設置、使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數據，以及采用高級加密標準(AES128)的對稱密碼，以確定其安全屬性。這種靈活的安全設置可滿足不同應用的安全需求，保護數據不受到未經授權的訪問。
08免許可頻段
ZigBee使用工業(yè)科學醫(yī)療(ISM)頻段，其中包括915MHz(美國)，868MHz(歐洲)和2.4GHz(全球)，不需申請就可以免費使用。
深圳信馳達科技結合微型逆變器系統(tǒng)和物聯(lián)網復合賽道的需求，繼推出CC2530系列ZigBee模塊、CC265x系列多協(xié)議無線模塊（支持ZigBee協(xié)議）之后，推出了基于TI CC2340無線SoC的RF-BM-2340Bx系列ZigBee模塊，可以內嵌入微型逆變器，實現用戶在遠端讀取微型逆變器數據和遠程控制。
RF-BM-2340Bx系列無線模塊支持ZigBee自組網技術，+8 dBm發(fā)射功率，具有多個封裝尺寸、支持PCB天線和IPEX座的無線輸出方式、具有高性能、低功耗、高可靠性、高性價比、組網靈活便捷、支持大規(guī)模節(jié)點組網等特性。隨著TI CC2340系列SoC的推出，我們可以期待它在微型逆變器市場上有大規(guī)模應用，尤其是基于CC2340的ZigBee模塊。因此，讓我們拭目以待CC2340 SoC市場化的表現。
關于信馳達
信馳達科技的研發(fā)團隊在無線通信模塊行業(yè)擁有多年的經驗和技術積累，致力于為客戶提供優(yōu)質的無線射頻解決方案和產品服務。作為美國TI第三方IDH，信馳達科技將持續(xù)推動著藍牙及多協(xié)議產品的市場普及和技術進步，對TI的第四代無線SoC----CC2340進行全方位的支持，加速其在市場上的推廣和應用。欲了解更多信息，請訪問公司網站m.jxyzhs.com或關注微信公眾號“信馳達科技”，購買樣品請在淘寶APP上搜索“信馳達”進入官方店鋪購買。
