隨著全球“雙碳”目標的推進，分布式光伏系統因其靈活部署的優勢成為能源轉型的重要組成部分。特別是微型逆變器，憑借其組件級最大功率點跟蹤（MPPT）功能，解決了傳統組串式逆變器在失配損耗與安全性方面的諸多問題，在戶用及光伏建筑一體化（BIPV）場景中展現出顯著價值。近期，兆易創新推出了基于高性能MCU GD32G553芯片的單級微型逆變器方案，旨在通過極簡設計和高效能優勢引領行業技術變革。

一、單級架構的創新突破

微型逆變器直接集成于單塊或少量光伏組件背部，是將直流電轉換為交流電的關鍵設備。其核心技術在于組件級MPPT功能，能夠在組件間性能差異或局部陰影遮擋的情況下，獨立優化每塊組件的功率輸出，從而最大化系統發電量。這種特性使得微型逆變器在戶用分布式光伏系統及BIPV等對靈活性和安全性要求較高的場景中得到廣泛應用。

傳統的兩級式架構雖然成熟，但效率較低且成本較高。相比之下，單級式架構具有更高的能量轉換效率、更簡潔的物料清單（BOM）以及更低的制造成本，正逐漸成為行業主流趨勢。兆易創新推出的500W單級微型逆變器解決方案，采用基于GD32G5系列MCU與納微半導體雙向GaNFast氮化鎵功率芯片的單級一拖一架構，充分體現了這一技術方向的核心優勢。

王亞立指出，單級架構通過省去一級直流-直流變換環節，在簡化電路結構的同時實現了效率提升。該架構不僅支持無功THD優化及一拖n擴展等功能，還能滿足不同應用場景下的技術需求。

二、單級拓撲架構詳解

單級拓撲架構主要由原邊全橋電路、變壓器、副邊半橋電路及EMI濾波電路構成。通過原邊移相控制與副邊移相控制的協同作用，調節變壓器漏感兩端的電壓，進而控制漏感電流的大小，實現高效的功率傳輸控制。為了滿足寬電壓增益和功率傳輸比的需求，單一調制模式難以兼顧功率傳輸范圍與效率優化的雙重目標。因此，兆易創新采用了混合調制模式，通過動態切換調制模式，在保證給定功率傳輸目標的同時，有效降低回流功率，并拓展軟開關范圍，從而滿足高效率能量傳輸與高質量并網的要求。

三、技術實現細節

在技術實現層面，移相控制過程中容易出現丟波、連波等問題。兆易創新的GD32G553 MCU憑借高精度及高靈活性的高精度定時器（HRTIMER）外設，通過載波之間的移相計數復位及同步更新等功能，提供了完善的解決方案。同時，GD32G553 MCU具備強大的算力、靈活的PWM發波機制及豐富的模擬外設資源，能夠滿足單級微逆在發波、采樣及環路控制中的嚴苛需求，確保單級微逆在復雜工況下的穩定運行。

四、全鏈路控制架構與系統級優化設計

在系統控制架構中，GD32G553 MCU作為核心控制單元，承擔PWM生成、信號采樣及環路控制等功能。副邊功率轉換部分采用了納微雙向BDS GaN功率器件。整個控制環路如下：首先通過MPPT算法計算出PV電壓參考值，經電壓環控制器實現對PV電壓參考值的動態跟蹤；電壓環計算得到的結果，與SOGI PLL鎖相環提取到的電網電壓相位信息以及給定無功相角信息相結合，給前饋控制器及電流環控制器提供電流參考。最終，計算出原邊移相控制量與副邊移相控制量，并通過高精度定時器模塊，轉化為實際驅動脈沖，實現對功率電路的精準調控。

五、系統級優化成果

通過系統級優化，整個方案展現了高效率、高質量并網以及高集成度的特點：

高效率與低損耗：所有開關管均可實現ZVS，顯著降低開關損耗；通過優化的混合調制策略，拓寬了軟開關范圍；降低回流功率和變壓器電流有效值，減少了導通損耗。

高質量并網：前饋控制提高功率響應速度，加強對電網電壓的跟蹤效果；閉環Q-PR控制可無靜差跟蹤交流信號，提高并網電流質量。

高集成度與成本優化：采用單個集成電感的變壓器的磁集成技術，實現了磁性元件體積的縮小，并采用雙向BDS GaN來滿足對交流側雙向開關的需求，進一步縮小尺寸，降低整體BOM成本。

六、產品矩陣與生態建設

兆易創新構建了覆蓋全場景的MCU產品矩陣，廣泛應用于光伏關斷器、優化器、AI拉弧檢測、儲能ESS系統、BMS、逆變器、HMI通訊監控等產品應用。此外，兆易創新還與納微半導體共建聯合研發實驗室，通過整合高算力MCU和高頻、高效GaN技術，打造出智能、高效的數字電源產品，為客戶帶來更多方案選擇。這不僅加速了AI數據中心、光伏逆變器、儲能系統、充電樁、電動汽車等領域的布局，也為工程師們提供了更加豐富的產品選擇和技術支持。如需GD32G553產品規格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。