電流傳感器在太陽能裝置中的應用
發布時間:2011-12-07
中心議題:
除了諸如《京都協議書》等政治策略所帶來的動力和壓力之外,多種形式能源不斷增長的成本以及“更潔淨”動dong力li源yuan的de搜sou尋xun也ye在zai推tui動dong著zhe對dui諸zhu如ru太tai陽yang能neng等deng替ti代dai能neng源yuan的de關guan注zhu。許xu多duo新xin設she計ji不bu斷duan湧yong現xian,從cong而er最zui有you效xiao和he高gao效xiao地di利li用yong這zhe些xie能neng源yuan。這zhe些xie設she計ji具ju有you當dang今jin電dian子zi技ji術shu的de支zhi持chi,其qi中zhong包bao括kuo電dian流liu傳chuan感gan器qi。
當太陽能電池板所產生的電能反饋回電網時(一個“電網連接”係統),可以采用兩種連接方式:
將太陽能電池組件與逆變器連接,經變壓器(圖1)接入電網,或者將逆變器直接與電網連接,避免使用變壓器(無變壓器係統)(圖2)。
另外一個解決方案是不將電能送進電網,而是對用於自動化裝置加電的電池進行充電。這就是“離網”。對於偏僻建築的應用,如開采沉陷、澳大利亞或加拿大或第三世界國家村莊內的偏僻沉陷,以及路標和地下光等。
現在,市場上可供應處理從500W到10KW功率的太陽能逆變器,以及高達500KW能力的裝置也有可能,例如大型體育館地下停車場的連續照明。係統使用壽命可能長達20年。兩種類型的係統(有變壓器和無變壓器)均可提供一個單相輸出(用於較小功率係統)或三相輸出(用於大功率係統),這取決於目標電網和電力裝置。
根據係統設計目的不同(包括尺寸、重量、穩固性、與電網的電氣分離、價格、效率和損失),現在大多使用兩種或三種不同的逆變器。為了幫助提高效率和保護係統,對所有類型太陽能逆變器內的電流進行測量很重要。
由於無變壓器設計中不會產生變壓器損失,因此是最有效的類型。在這種配置中,有時在光伏(PV)方陣和逆變器(DC/AC)之間使用一台升壓轉換器來將組件的電壓轉換成逆變器的輸入電壓。
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通常在剛好在PV 方陣後使用最大功率點跟蹤(MPPT)組(zu)件(jian)來(lai)確(que)保(bao)方(fang)陣(zhen)工(gong)作(zuo)在(zai)其(qi)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)運(yun)行(xing)水(shui)平(ping)。通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)用(yong)於(yu)跟(gen)蹤(zong)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi),應(ying)用(yong)一(yi)種(zhong)特(te)殊(shu)軟(ruan)件(jian)算(suan)法(fa)和(he)專(zhuan)用(yong)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)一(yi)起(qi)來(lai)控(kong)製(zhi)電(dian)池(chi)板(ban)(電池)的工作點。一般來說,一台電流傳感器可用於測量單相輸出(供到電網的電流),而另一台傳感器可用於測量輸入直流電流(10-25A)。在三相輸出的情況下,兩台傳感器可用於測量三相輸出的交流電流。接入電網的DC/AC逆變器是一台將直流信號轉換為正弦波的全橋逆變器。
流入電網的逆變器輸出電流(15-50ARMS)由一台傳感器進行測量,以便反饋回至控製器進行脈寬調製(PWM)正弦波控製。控製器主要基於供有+5V電壓並與電子控製係統其他有源元件共享基準電壓的微處理器或DSP(數字信號處理器)。LEM公司的HMS電流傳感器通過一個+5V電源來運行。其內部基準電壓(2.5V)由一個單獨的端子提供,允許通過DSP或微處理器輕鬆使用傳感器。但是,傳感器還能接受來自這些相同DSP的外部基準電壓(2V到2.8V之間),傳感器從這些DSP上獲得其自身基準電壓。控製係統所有電子元件之間的這種共生使得整個應用效率更高(錯誤計算中的基準漂移消除)。HMS電流傳感器非常適合太陽能逆變器所需要的所有電流測量。
電dian流liu傳chuan感gan器qi可ke用yong於yu峰feng值zhi電dian流liu檢jian測ce,用yong於yu真zhen實shi值zhi與yu設she定ding點dian的de對dui比bi。逆ni變bian器qi還hai在zai控kong製zhi輸shu出chu頻pin率lv的de係xi統tong中zhong使shi用yong電dian流liu傳chuan感gan器qi。實shi際ji上shang,無wu論lun頻pin率lv何he時shi移yi出chu預yu選xuan範fan圍wei,逆ni變bian器qi都dou會hui停ting止zhi運yun行xing一yi會hui兒er(短於兩秒)。
由於在電網上(交流側)xuyaobunengchaochudedizhiliuzhi,yincipianyihewendupiaoyibixujinkenengzuihao。duidianwanglianjiedelingyigeyaoqiushibunengjiangzhiliudianliugongjindianwang。youchuanganqipianyihuoIGBTtongxinchanshengdezhiliudianliukenenghuiyinqiwangluomafan。gaidianliukenenghuishibianyaqichanshengbaohe,zheyanghuishiwangluochanshenggengduosunshihegengduoxiebo。duiyuwubianyaqipeizhi,zhebushigedawenti。
盡管各國都有自己各自不同的接受值,但是共同要求都是標稱輸出電流的0.5%或1%,或者在一些國家是一個限定值(英國為20mA,德國和比荷盧三國關稅同盟為1A,日本為100mA,中國和美國為50mA)。如果直流電流大於這個限定值,則必須將係統與電網斷開。對於是否需要測量直流電流或隻是檢測臨界值,現在還沒有清晰的界定。
在未來的太陽能設計中,該電流可能會予以補償。直流元件會通過測量交流電流的平均值來計算;這代表直流元件。因此,逆變器控製環路中所使用的電流傳感器直流偏移應該盡可能的低。而且,應避免由於逆變器IGBT切qie換huan延yan遲chi而er產chan生sheng的de直zhi流liu偏pian移yi或huo使shi其qi盡jin可ke能neng的de小xiao。該gai直zhi流liu偏pian移yi可ke導dao致zhi網wang絡luo分fen配pei變bian壓ya器qi產chan生sheng飽bao和he。為wei了le減jian小xiao這zhe個ge直zhi流liu偏pian移yi,正zheng在zai開kai發fa新xin的de逆ni變bian器qi拓tuo撲pu技ji術shu。
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HMS電流傳感器外形尺寸僅僅為16 (長) x 13.5(寬) x 12(高)mm
erqie,dangyinshuadianlubanshangyongyudianliuceliangdekongjianhenjinzhangshi,lixiangqingkuangshijiangchujidaotijinxingjicheng。jiangzhexiemokuaizhijiebiaomiantiezhuangdaoyinshuadianlubanshang,congerjiangdizhizaochengben,tongshiyebimianhunxiaogezhonghanjiegongyi。chulewaixingchicunxiaozhiwai,HMS設計還實現了8mm漏電和間隙距離。通過一個600 CTI對其塑料管殼進行累積,使得HMS具有高隔離性能(測試隔離電壓:4.3 kVRMS/50 Hz/1分鍾)。
可提供涵蓋標稱交流、直流、脈衝和混合隔離電流測量的四種標準模塊,這些模塊可在寬至± 3 x IPN的測量範圍內測量高達50kHz的5、10、15或20 ARMS電(dian)流(liu)。四(si)種(zhong)模(mo)塊(kuai)的(de)機(ji)械(xie)設(she)計(ji)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong),因(yin)此(ci)這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)可(ke)用(yong)於(yu)測(ce)量(liang)整(zheng)個(ge)最(zui)終(zhong)產(chan)品(pin)範(fan)圍(wei)的(de)電(dian)流(liu)。增(zeng)益(yi)和(he)偏(pian)移(yi)為(wei)固(gu)定(ding)值(zhi)並(bing)進(jin)行(xing)了(le)設(she)定(ding),因(yin)此(ci),在(zai)lpn,輸出電壓等於輸入或輸出基準電壓± 0.625 V。
- 探究電流傳感器在太陽能裝置中的應用
- 不將電能送進電網
- 對用於自動化裝置加電的電池進行充電
- 使用用於跟蹤功能的電流和電壓傳感器
除了諸如《京都協議書》等政治策略所帶來的動力和壓力之外,多種形式能源不斷增長的成本以及“更潔淨”動dong力li源yuan的de搜sou尋xun也ye在zai推tui動dong著zhe對dui諸zhu如ru太tai陽yang能neng等deng替ti代dai能neng源yuan的de關guan注zhu。許xu多duo新xin設she計ji不bu斷duan湧yong現xian,從cong而er最zui有you效xiao和he高gao效xiao地di利li用yong這zhe些xie能neng源yuan。這zhe些xie設she計ji具ju有you當dang今jin電dian子zi技ji術shu的de支zhi持chi,其qi中zhong包bao括kuo電dian流liu傳chuan感gan器qi。
當太陽能電池板所產生的電能反饋回電網時(一個“電網連接”係統),可以采用兩種連接方式:
將太陽能電池組件與逆變器連接,經變壓器(圖1)接入電網,或者將逆變器直接與電網連接,避免使用變壓器(無變壓器係統)(圖2)。

圖 1

圖 2
另外一個解決方案是不將電能送進電網,而是對用於自動化裝置加電的電池進行充電。這就是“離網”。對於偏僻建築的應用,如開采沉陷、澳大利亞或加拿大或第三世界國家村莊內的偏僻沉陷,以及路標和地下光等。
現在,市場上可供應處理從500W到10KW功率的太陽能逆變器,以及高達500KW能力的裝置也有可能,例如大型體育館地下停車場的連續照明。係統使用壽命可能長達20年。兩種類型的係統(有變壓器和無變壓器)均可提供一個單相輸出(用於較小功率係統)或三相輸出(用於大功率係統),這取決於目標電網和電力裝置。
根據係統設計目的不同(包括尺寸、重量、穩固性、與電網的電氣分離、價格、效率和損失),現在大多使用兩種或三種不同的逆變器。為了幫助提高效率和保護係統,對所有類型太陽能逆變器內的電流進行測量很重要。
由於無變壓器設計中不會產生變壓器損失,因此是最有效的類型。在這種配置中,有時在光伏(PV)方陣和逆變器(DC/AC)之間使用一台升壓轉換器來將組件的電壓轉換成逆變器的輸入電壓。
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通常在剛好在PV 方陣後使用最大功率點跟蹤(MPPT)組(zu)件(jian)來(lai)確(que)保(bao)方(fang)陣(zhen)工(gong)作(zuo)在(zai)其(qi)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)運(yun)行(xing)水(shui)平(ping)。通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)用(yong)於(yu)跟(gen)蹤(zong)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi),應(ying)用(yong)一(yi)種(zhong)特(te)殊(shu)軟(ruan)件(jian)算(suan)法(fa)和(he)專(zhuan)用(yong)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)一(yi)起(qi)來(lai)控(kong)製(zhi)電(dian)池(chi)板(ban)(電池)的工作點。一般來說,一台電流傳感器可用於測量單相輸出(供到電網的電流),而另一台傳感器可用於測量輸入直流電流(10-25A)。在三相輸出的情況下,兩台傳感器可用於測量三相輸出的交流電流。接入電網的DC/AC逆變器是一台將直流信號轉換為正弦波的全橋逆變器。
流入電網的逆變器輸出電流(15-50ARMS)由一台傳感器進行測量,以便反饋回至控製器進行脈寬調製(PWM)正弦波控製。控製器主要基於供有+5V電壓並與電子控製係統其他有源元件共享基準電壓的微處理器或DSP(數字信號處理器)。LEM公司的HMS電流傳感器通過一個+5V電源來運行。其內部基準電壓(2.5V)由一個單獨的端子提供,允許通過DSP或微處理器輕鬆使用傳感器。但是,傳感器還能接受來自這些相同DSP的外部基準電壓(2V到2.8V之間),傳感器從這些DSP上獲得其自身基準電壓。控製係統所有電子元件之間的這種共生使得整個應用效率更高(錯誤計算中的基準漂移消除)。HMS電流傳感器非常適合太陽能逆變器所需要的所有電流測量。
電dian流liu傳chuan感gan器qi可ke用yong於yu峰feng值zhi電dian流liu檢jian測ce,用yong於yu真zhen實shi值zhi與yu設she定ding點dian的de對dui比bi。逆ni變bian器qi還hai在zai控kong製zhi輸shu出chu頻pin率lv的de係xi統tong中zhong使shi用yong電dian流liu傳chuan感gan器qi。實shi際ji上shang,無wu論lun頻pin率lv何he時shi移yi出chu預yu選xuan範fan圍wei,逆ni變bian器qi都dou會hui停ting止zhi運yun行xing一yi會hui兒er(短於兩秒)。
由於在電網上(交流側)xuyaobunengchaochudedizhiliuzhi,yincipianyihewendupiaoyibixujinkenengzuihao。duidianwanglianjiedelingyigeyaoqiushibunengjiangzhiliudianliugongjindianwang。youchuanganqipianyihuoIGBTtongxinchanshengdezhiliudianliukenenghuiyinqiwangluomafan。gaidianliukenenghuishibianyaqichanshengbaohe,zheyanghuishiwangluochanshenggengduosunshihegengduoxiebo。duiyuwubianyaqipeizhi,zhebushigedawenti。
盡管各國都有自己各自不同的接受值,但是共同要求都是標稱輸出電流的0.5%或1%,或者在一些國家是一個限定值(英國為20mA,德國和比荷盧三國關稅同盟為1A,日本為100mA,中國和美國為50mA)。如果直流電流大於這個限定值,則必須將係統與電網斷開。對於是否需要測量直流電流或隻是檢測臨界值,現在還沒有清晰的界定。
在未來的太陽能設計中,該電流可能會予以補償。直流元件會通過測量交流電流的平均值來計算;這代表直流元件。因此,逆變器控製環路中所使用的電流傳感器直流偏移應該盡可能的低。而且,應避免由於逆變器IGBT切qie換huan延yan遲chi而er產chan生sheng的de直zhi流liu偏pian移yi或huo使shi其qi盡jin可ke能neng的de小xiao。該gai直zhi流liu偏pian移yi可ke導dao致zhi網wang絡luo分fen配pei變bian壓ya器qi產chan生sheng飽bao和he。為wei了le減jian小xiao這zhe個ge直zhi流liu偏pian移yi,正zheng在zai開kai發fa新xin的de逆ni變bian器qi拓tuo撲pu技ji術shu。
[page]
HMS電流傳感器外形尺寸僅僅為16 (長) x 13.5(寬) x 12(高)mm

可提供涵蓋標稱交流、直流、脈衝和混合隔離電流測量的四種標準模塊,這些模塊可在寬至± 3 x IPN的測量範圍內測量高達50kHz的5、10、15或20 ARMS電(dian)流(liu)。四(si)種(zhong)模(mo)塊(kuai)的(de)機(ji)械(xie)設(she)計(ji)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong),因(yin)此(ci)這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)可(ke)用(yong)於(yu)測(ce)量(liang)整(zheng)個(ge)最(zui)終(zhong)產(chan)品(pin)範(fan)圍(wei)的(de)電(dian)流(liu)。增(zeng)益(yi)和(he)偏(pian)移(yi)為(wei)固(gu)定(ding)值(zhi)並(bing)進(jin)行(xing)了(le)設(she)定(ding),因(yin)此(ci),在(zai)lpn,輸出電壓等於輸入或輸出基準電壓± 0.625 V。
設計與開環霍爾效應技術共同使用的獨特LEM ASIC已經用於改善性能。除了與傳統離散技術相比更寬的工作溫度範圍(-40到+85°C)之外,這些性能改善還包括更好的偏移和增益漂移以及線性度。
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