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    霍爾電流傳感器在光伏直流柜中的應用

      摘要:分析了霍爾電流傳感器的工作原理以及產品選型,淺談其在光伏直流柜中的應用

      關鍵詞:霍爾電流傳感器 工作原理 選型 光伏直流柜

      1 引言

      光伏直流柜是對光伏匯流箱匯流后的直流電進行匯總、監控、保護的功能柜(一般指匯總直流負荷的電柜),直流防雷柜可以將多路直流輸入匯總成一路電流輸出,每路都有保護裝置(斷路器、熔斷器等)、防反二極管等,而且可以對每路電壓電流進行監控,并可以實現遠程通信,而霍爾電流傳感器主要起到監測光伏匯流箱實時輸出電流的作用。

      2 工作原理

      霍爾電流傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器,按原理可分為開環(直放式)和閉環(磁平衡式),基于實際應用中開環(直放式)原理傳感器結構相對緊湊、功耗小且成本較低,光伏直流柜中普遍使用開環(直放式)原理霍爾電流傳感器來配合光伏直流柜匯流采集裝置。

      霍爾電流傳感器開環(直放式)原理:如圖1所示,當原邊電流IP流過一根長導線時,在導線周圍將產生磁場,磁場的大小與流過導線的電流成正比,產生的磁場聚集在磁環內,通過磁環氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出,其輸出電壓VS準確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標定為4V/5V。

     

    圖1

      3 選型

      3.1 產品介紹

      霍爾電流傳感器結合了電流互感器和分流器的所有優點,克服了互感器和分流器的不足,如表1所示:

      表1 霍爾電流傳感器優點對比表

      在傳感器行業內,江蘇安科瑞嚴格按照JB/T 7490-2007《霍爾電流互感器》行業標準規定的各項要求,相對于同行采用插針式接線不同, 一律采用綠色可插拔端子現場接線方便、可靠。一般情況下,可以根據輸入信號、內孔尺寸來選擇霍爾電流傳感器 。開環霍爾電流傳感器型號選型如表2所示:

      表2 開環霍爾電流傳感器選型表

      3.2 產品外形

      常見開環霍爾電流傳感器如圖2所示:

     

    圖2 開環霍爾電流傳感器實物圖

      3.3 技術指標

      ● 響應時間:≤10us

      ● 頻寬:20kHz

      ● 失調電壓:±15mV

      ● 工作溫度:-25~70℃

      ● 存儲溫度:-40~80℃

      ● 輸出負載:根據不同輔助電源、輸入信號、輸出信號而定

      ● 輸入過載能力:輸入量程最大值2倍可恢復正常工作

      ● 耐壓:3.5kV/50Hz/1min

      4 應用

      4.1 應用案例

      在實際應用中,以光伏直流柜需要對8路光伏匯流箱輸出電流電壓進行監測為例,鑒于光伏直流柜中一般匯流采用銅牌接入且柜體空間有限制,可推薦采用8個體積較小的AHKC-BS 200A/5V霍爾開環電流傳感器(如圖3、圖4所示)配合安科瑞直流柜匯流采集裝置AGF-D,可計算出前級8路匯流箱的實時輸出電流,同時可 配合1個直流高壓電壓傳感器ACTDS-DV/V(輸入范圍DC 0-1500V)實現功率及電能測量。

     

    圖3                                                           圖4

      4.2 使用注意事項

      1)、為了得到較好的動態特性和靈敏度,必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合,要耦合得好,盡量用單根導線且導線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑;

      2)、使用中當大的直流電流流過傳感器原邊線圈,且次級電路沒有接通電源|穩壓器或副邊開路,則其磁路被磁化,而產生剩磁,影響測量精度(故使用時要先接通電源和測量端M),發生這種情況時,要先進行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源,而在原邊線圈中通過同樣等級大小的交流電流并逐漸減小其值;

      3)、在大多數場合,霍爾傳感器都具有很強的抗外磁場干擾能力,一般在距離模塊5-10cm之間存在一個兩倍于工作電流Ip的電流所產生的磁場干擾是可以忽略的,但當有更強的磁場干擾時,要采取適當的措施來解決。通常方法有:

     ?、?調整模塊方向,使外磁場對模塊的影響最小;

     ?、?在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩;

     ?、?選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊;

     ?、?測量的精度是在額定值下得到的,當被測電流遠低于額定值時,要獲得準確精度,原邊可使用多匝,即:IpNp=額定安匝數。另外,原邊饋線溫度不應超過80℃。

      5 結束語

      隨著社會的發展,傳統的電流傳感器、分流計等產品已經不能勝任更多的工作,在此條件下,霍爾電流傳感器的產生可以使更多的行業設備在監控下正常工作,減少人員及設備維護的投入成本?;魻栯娏鱾鞲衅饕蚱浔姸鄡烖c,被廣泛應用于各個領域,在各種需要電流檢測的系統中,已成為不可缺少的一部分。

      參考資料:

      (1)安科瑞電氣股份有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版

      (2)謝文和.傳感器及其應用[M].北京:高等教育出版社,2003.