霍爾電流傳感器在光伏直流柜中的應(yīng)用

戴金花

　　(江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇 江陰 214405)

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

　　關(guān)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(jìn)行匯總、監(jiān)控、保護(hù)的功能柜(一般指匯總直流負(fù)荷的電柜)，直流防雷柜可以將多路直流輸入?yún)R總成一路電流輸出，每路都有保護(hù)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(jìn)行監(jiān)控，并可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，而霍爾電流傳感器主要起到監(jiān)測光伏匯流箱實(shí)時(shí)輸出電流的作用。

　　2 工作原理

　　霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，按原理可分為開環(huán)(直放式)和閉環(huán)(磁平衡式)，基于實(shí)際應(yīng)用中開環(huán)(直放式)原理傳感器結(jié)構(gòu)相對緊湊、功耗小且成本較低，光伏直流柜中普遍使用開環(huán)(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(huán)(直放式)原理：如圖1所示，當(dāng)原邊電流IP流過一根長導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出，其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標(biāo)定為4V/5V。

　　圖1

　　3 選型

　　3.1 產(chǎn)品介紹

　　霍爾電流傳感器結(jié)合了電流互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn)，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(yōu)點(diǎn)對比表

　　在傳感器行業(yè)內(nèi)，江蘇安科瑞嚴(yán)格按照J(rèn)B/T 7490-2007《霍爾電流互感器》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項(xiàng)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(xiàn)場接線方便、可靠。一般情況下，可以根據(jù)輸入信號、內(nèi)孔尺寸來選擇霍爾電流傳感器 。開環(huán)霍爾電流傳感器型號選型如表2所示：

　　表2 開環(huán)霍爾電流傳感器選型表

　　3.2 產(chǎn)品外形

　　常見開環(huán)霍爾電流傳感器如圖2所示：

　　圖2 開環(huán)霍爾電流傳感器實(shí)物圖

　　3.3 技術(shù)指標(biāo)

　　 響應(yīng)時(shí)間：≤10us

　     頻寬：20kHz

　　 失調(diào)電壓：±15mV

　　工作溫度：-25～70℃

　　 存儲溫度：-40～80℃

　　  輸出負(fù)載：根據(jù)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(fù)正常工作

　　耐壓：3.5kV/50Hz/1min

　　4 應(yīng)用

　　4.1 應(yīng)用案例

　　在實(shí)際應(yīng)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(jìn)行監(jiān)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(gè)體積較小的AHKC-BS 200A/5V霍爾開環(huán)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(jì)算出前級8路匯流箱的實(shí)時(shí)輸出電流，同時(shí)可 配合1個(gè)直流高壓電壓傳感器ACTDS-DV/V(輸入范圍DC 0-1500V)實(shí)現(xiàn)功率及電能測量。

　　圖3                                                                                                    圖4

　　4.2 使用注意事項(xiàng)

　　1、為了得到較好的動(dòng)態(tài)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，最好用單根導(dǎo)線且導(dǎo)線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑;

　　2、使用中當(dāng)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(wěn)壓器或副邊開路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測量精度(故使用時(shí)要先接通電源和測量端M)，發(fā)生這種情況時(shí)，要先進(jìn)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(shù)場合，霍爾傳感器都具有很強(qiáng)的抗外磁場干擾能力，一般在距離模塊5-10cm之間存在一個(gè)兩倍于工作電流Ip的電流所產(chǎn)生的磁場干擾是可以忽略的，但當(dāng)有更強(qiáng)的磁場干擾時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有：

　?、?調(diào)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(gè)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;

　?、?測量的最佳精度是在額定值下得到的，當(dāng)被測電流遠(yuǎn)低于額定值時(shí)，要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數(shù)。另外，原邊饋線溫度不應(yīng)超過80℃。

　　5 結(jié)束語

　　隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的電流傳感器、分流計(jì)等產(chǎn)品已經(jīng)不能勝任更多的工作，在此條件下，霍爾電流傳感器的產(chǎn)生可以使更多的行業(yè)設(shè)備在監(jiān)控下正常工作，減少人員及設(shè)備維護(hù)的投入成本?；魻栯娏鱾鞲衅饕蚱浔姸鄡?yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在各種需要電流檢測的系統(tǒng)中，已成為不可缺少的一部分。

　　參考資料：

　　(1)江蘇安科瑞電器制造有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版

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

　　作者簡介：戴金花，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向?yàn)殡娏總鞲衅髟O(shè)計(jì)，Email: 2880157871@qq.com 手機(jī)：18860995103 QQ:2880157871