得益于全球清潔能源需求的持續增長和政策的大力支持，光伏產業正迎來蓬勃發展的黃金時期。在這一進程中，技術創新發揮了至關重要的作用。尤其是受益于半導體技術的飛速進步，光伏行業不僅實現了成本降低和效率提升，還不斷拓展其應用場景。

在上海國家會展中心舉辦的SNEC第十七屆（2024）國際太陽能光伏與智慧能源展覽會上，精細化、定制化的產品琳瑯滿目，這些創新產品的背后，無不閃爍著半導體技術的光芒。這些先進技術與光伏產業的深度融合，為行業的持續發展注入了強勁動力。

兆易創新攜一系列創新型解決方案亮相本次盛會，這些方案針對光伏、儲能、工業及通訊電源等領域，展示了兆易創新在推動能源轉型和產業升級方面的堅定決心和強大實力。

用AI來做慧眼

像人類發明的所有機器一樣，光伏設備也有自己的諸多隱患，由拉弧所產生的故障就是較為致命的一種。光伏電池板發出直流電，經過光伏逆變器后，才轉成交流電。由于光伏電池組的電壓都很高，從幾百伏到最高1500V不等，加之電纜連接失效或器件老化，很容易產生高溫電弧。這不僅會對光伏板造成損傷，降低能量轉換效率，還可能會引發火災等安全事故。

防護的第一步就是檢測。兆易創新在本次展會上展示了基于高性能GD32H7系列MCU開發的檢測方案，最大亮點就是運用AI算法，使得檢測準確率大幅提升。

基于GD32H7系列MCU的AI直流拉弧檢測方案

傳統的電弧檢測包括波形分析法和特征提取法。波形分析法通過分析采集到的電壓和電流波形，觀察是否存在拉弧故障特征，如高頻振蕩、脈沖等。特征提取法則通過對采集到的信號進行數學處理和特征提取，提取出拉弧故障的特征參數，如能量、幅值、頻率等，從而判斷是否存在拉弧故障。

在面對不斷增多的應用場景和海量數據時，傳統方法開始捉襟見肘，而AI算法則游刃有余。因為AI是數據驅動的，數據量越大，反而越能準確做出判斷并制定出相應的檢測規則，進而適應千變萬化的具體應用場景。有了AI算法，就等于給整個系統裝上了一個能明察秋毫的慧眼。

兆易創新的方案使用了深度卷積神經網絡，支持對1024、2048和4096采樣點的實時檢測，模型大小僅占用1.7KB的Flash空間，單次推理耗時不超過0.6毫秒，能夠對直流拉弧現象即時響應。模型還可以兼容不同硬件采集的數據，兼容0~40A光伏組串電流，實現100%準確性。

強大的硬件核心

要實現高效的AI算法，必須以具備強大算力的硬件為基礎。兆易創新直流拉弧檢測方案的核心是GD32H7系列MCU。該系列采用基于Armv7E-M架構的600MHz Arm Cortex-M7高性能內核，憑借支持分支預測的6級超標量流水線架構，以及支持高帶寬的AXI和AHB總線接口，可實現更高的處理性能。其配備了1024KB到3840KB的片上Flash及1024KB的SRAM，包含512KB可配置超大緊耦合內存(ITCM, DTCM)，確保關鍵指令與數據的零等待執行。同時，還新增了大量通用外設資源，包含8個U(S)ART、4個I2C、6個SPI、4個I2S、2個SDIO以及2個八線制OSPI（可向下兼容四線制QSPI）等。

由于MCU計算性能和實時性要求限制，傳統拉弧檢測通常僅支持1到4個通道。在面對多組串逆變器和日益提高的安全性需求時，傳統方案明顯力不從心。對此，兆易創新提出的拉弧檢測方案，在滿足高安全性的前提下，盡可能提高檢測通道數，方案使用的GD32H7系列MCU具備了2個采樣速率可達4MSPS的14位ADC和1個采樣速率高達5.3MSPS的12位ADC，可保證在500K采樣率下支持多達12路ADC通道的拉弧檢測能力。并且，該方案除了支持12通道的內部ADC數據采集，還搭載有一顆16位高精度的外部ADC，支持8路外部ADC數據采集，能滿足客戶的多樣性需求。

為便于數據的傳輸和處理，該方案還集成有內存卡和基于GD32VW553的Wi-Fi模組，可自動上傳數據至云端，實現數據的在線采集與AI模型訓練，此外還預留有串口和CAN通信接口，方便應用擴展。而該方案板所用到的DC/DC、LDO等芯片均為兆易創新自有，極大地優化了客戶的BOM選擇。

一站式AI算法服務

為了便于客戶進行AI算法的生成和部署，兆易創新進一步提供了一整套的工具和服務。

對于以AI算法為核心的拉弧檢測來說，數據收集、訓練和模型部署是非常重要的步驟。在最初的數據收集階段，兆易創新提供數據采集工具，基于GD32 AFCI硬件平臺進行電弧信號和正常信號的采集并生成標準數據格式。接下來進入數據訓練階段，兆易創新提供的一鍵訓練工具，訓練并生成拉弧檢測AI模型，并支持一鍵生成可編譯、運行的電弧檢測代碼，確保在各種場景中均能準確識別電弧特征，減少漏報和誤報的風險。在整個訓練完成之后，工具生成的模型算法庫，可直接集成到用戶的工程文件里面來使用，快速的完成模型部署工作。

兆易創新的數據采集工具，還具備了數據分析功能。比如，客戶采集完數據之后，想了解數據的質量。該工具就可以將導入的數據生成時域和頻域的波形圖，供客戶進行判斷。

最后，兆易創新的方案還支持云端數據收集、云端訓練和模型參數的OTA升級，這意味著用戶可以通過云平臺持續優化和更新模型，以適應各種復雜多變的工作環境。

在本次展會中，兆易創新的AI拉弧檢測方案榮獲了SNEC十大亮點“兆瓦級翡翠獎”，充分彰顯了公司的技術實力與行業認可度。

從光伏到數字電源的全面布局

除拉弧檢測外，兆易創新還帶了多款光伏及數字電源領域的解決方案，涵蓋了從AC-DC到DC-DC再到DC-AC的全方位拓撲結構，以及相關的MPPT等關鍵技術。

在太陽能光伏板發電時，為了獲取更多能量，需要使用MPPT算法對光伏板的輸入電壓進行最大功率點追蹤。兆易創新基于GD32E50x系列的1kW光伏MPPT鋰電池模塊，采用了四開關buck-boost拓撲對光伏板進行最大功率點追蹤，并對電池進行恒流恒壓充電，峰值效率超過98%，最大功率點追蹤全范圍下超過99%。

基于GD32E50x系列的1kW光伏MPPT鋰電池模塊

雙向儲能逆變器方案采用模塊化設計，通過兩顆GD32E50x系列MCU控制三級架構LLC + Buck/Boost + 逆變/PFC，能夠將太陽能光伏或電池電壓轉換為220V交流電，最大功率可達1kW；也可將220VAC市電電壓，輸出為24V直流電壓用以給電池包充電，最大功率達500W。

基于GD32E50x系列MCU的雙向儲能逆變器方案

數據監測是光儲能源電池系統高效、安全、可靠運行的重要保障，公司的無線能源監控通訊方案將GD32F527 MCU和具有2.4GHz Wi-Fi 6 + BLE 5.2通信功能的GD32VW553無線模組結合，可以實現對電池等相關設備實時工作狀態進行采集處理和監控。

基于GD32F527和GD32VW553的

無線能源監控通訊方案

此外，兆易創新還帶來了500W PFC + LLC數字電源、90W Buck可調數字電源、460W交錯CRM PFC服務器電源等方案。這些技術先進的解決方案，結合兆易創新強大的支持服務，將推動數字能源穩步發展。

審核編輯：彭菁