6单相光储逆变器
参赛方向：数字电源 团队名称：CC_Mode
随着“碳计划”的不断推进，以及人们日益增长的户外活动需求，本作品基于STM32G474RET6 作为主控，使用锂电池、光伏作为能源供应，可以作为户外电源提供 220V 交流电输出，同时具有并网功能，可以向电网提供能量，带 Type-c 接口。该电源支持光伏 MPPT 进行输入充电，可为户外活动及办公等提供能源供应。
光伏 MPPT 控制模块和逆变电源控制模块均基于 STM32G474，与手机端APP 采用蓝牙互通。在光伏输入情况下可对太阳能电池实现最大功率点跟踪并充电，同时可在手机 APP 端查看电池充放电状态；在输出的情况下可对逆变输出的 220V 进行电压电流双闭环，显著提高输出带载的稳定性与安全性。输出状态可以在逆变器面板屏幕与手机端 APP 进行查看，同时可以使用手机 APP 端对逆变器进行例如工作时间、最大功率限制、过载保护等功能的设定与控制。逆变器快充接口支持多种快充协议，可以为手机、平板电脑等充电。
主要创新点
▲ 作品展示
7混合式家庭储能模拟系统
参赛方向：数字电源 团队名称：赛博顶真
混合式家庭储能系统是即可逆变为家用负载供电、也可逆变并网的新型光储能充系统，可合理利用电网电能与光伏电能储能，提高电网的韧性和稳定性，可广泛应用于城市或偏远山区等不同地区的家用储能场景。
混合储能系统具有多种工作模式，各种模式的智能切换控制与系统的高效率和小型化是系统开发的重要关注点和难点，本作品针对此需求提出了解决方案，采用STM32H750为主控，设计了模拟系统，加以验证。
在 AC-DC 变换器部分，采用图腾柱电路结构，以宽禁带氮化镓器件作为图腾柱结构的快速桥臂，用低内阻硅基 MOS 管作为慢速桥臂，利用氮化镓功率器件无反向恢复损耗的特点，突破了传统硅基 MOS 在图腾柱结构快速桥臂上的劣势，大幅提高工作频率和功率密度，且在低速桥臂上使用成本更具优势的硅基 MOS，实现了性能与成本的综合兼顾，采用双闭环控制，根据锁相环给出的相位，在根据 PI 电压外环的结果，利用 PR 控制器控制电流内环。电池与母线的连接通过隔离式 DC-DC 变换器双有源桥，可实现母线与电池侧的电气隔离和宽电压范围的电池充放电，可适应一定电压范围的不同电池组。MPPT 部分采用 Boost 拓扑，利用电导增量法实现最大功率控制。
主要创新点- 快慢桥式 AC-DC，兼顾性能与成本；
- 并网/PFC 软过零算法，消除过零电流尖峰；
- 光伏电池最大功率点跟踪，PFC 电路自动根据跟踪母线电压，补足剩余；
- 功率，实现恒电流电池充电；
- 自动判断 AC 侧电压，判断可工作模式；
- 隔离式电池充放电，充电电流可设定；
- 运用氮化镓宽禁带器件。
▲ 作品展示
8多场景光伏并网变换器
参赛方向：数字电源 团队名称：油盐都进队
本作品是一款用于模拟家用、工用等多场景的光伏逆变器并网系统，结合了 UPS 技术和逆变 PSC 变流器并联技术，既能在网侧为负载供能的场景下同时将盈余能量存入 UPS 系统中，减少能量浪费并提升安全稳定性，也能在网侧负荷大的情况下将光伏发电能量送入电网，缓解电力系统供电压力，创新性地实现了单变流器能量双向流动。 本系统基于STM32H750开发，分为光伏发电 MPPT 模块、蓄电池储能模块和变流器运行模块。光伏发电模块模拟光伏电池工作状态，用MPPT 算法追踪最大功率点。蓄电池储能模块根据工况进行充放电，实现 UPS不间断电源。双向变流器模块将前级能量经过多变流器大功率并联并反馈至电网，或从电网取能为负载供电；既能在单一逆变器故障情况下保证供电系统正常工作，也能在单负载需求较低的情况下将过余能量充分利用给其余高需求负载。这一创新性设计将在高稳定性和高功率性前提下实现光伏电池的多场景应用，促进太阳能新能源的更广泛应用。
主要创新点- 加入 MPPT 算法，追踪最大功率点，实现光伏电池的最大功率输出；
- 加入中间储能电池，实现 UPS；
- 加入变换器的并联，提升整个电力系统的稳定性、可靠性与灵活性；
- 加入四象限变流器，可将多余电能输送到电网，又可从电网汲取电能；
- 加入显示屏，对负载电压、网侧电能输电、取电情况等参数进行实时显示；
- 加入矩阵键盘，通过键盘对系统参数进行控制调节；
- 加入 NFC 模块，实现用户调节功能。
▲ 作品展示
9新能源智能微网系统
参赛方向：数字电源 团队名称：哆啦追梦
本项目基于新能源光伏发电，构建模拟新能源智能微网系统，实现与上级电网灵活耦合的微网系统。该新能源智能微网系统适用范围广，可为用户提供可靠高效的电能供应，最大化拾取光伏功率，实现对太阳能能源的充分利用。
本系统基于STM32G474开发，由两套分布式光伏发电系统并联组成。每一套分布式光伏发电系统由前级 BOOST 与后级逆变器构成，BOOST 变换器实现最大功率点跟踪，以保证模拟光伏板输出最大功率，逆变器输出正弦交流电给负载或者并网。两套光伏发电系统并联在一起，共有三种供电方式：离网供电、带负载并网自动分配供电、直接并网供电。
主要创新点 - 预留 USB 虚拟串口，在调试时 PC 电脑可以用上位机观察波形，具有传输实时性好、失真度低、带宽高等特点，便于调试电路；
- 采用两级式光伏发电系统，前级 BOOST 使用电导增量法使其工作于最大功率点，后级逆变采用直流电压外环将电压稳定于 40V，同时电流内环跟踪目标电流，具有较好的鲁棒性、精确性与动态响应速度；
- 功率电路、控制电路、测量电路与驱动电路采用隔离方案，将强电和弱电进行分离，以保证系统的安全可靠；
- 分布式光伏发电系统可拓展，将多个系统并联以增大系统容量。
▲ 作品展示
*免责声明：本文所有视频及作品简介均来自2024第七届全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛应用赛道学生提交的参赛作品展示，由学生自行制作。意法半导体展示获奖作品内容仅为展示参赛者作品，为开发者带来更多创意启发，并已征得主办方同意。意法半导体不承担作品展示内容或视频字体的相关法律责任。如有异议，请联系STM32客服沟通（微信号：STM32_01）。
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