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              霍爾電流傳感器在光伏直流柜中的應用

              瀏覽次數(shù):1750更新日期:2015-01-14

              徐霜

              (安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定  201801)

              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(jiān)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?yún)R總成一路電流輸出,每路都有保護裝置(斷路器、熔斷器等)、防反二管等,而且可以對每路電壓電流進行監(jiān)控,并可以實現(xiàn)遠程通信,而霍爾電流傳感器主要起到監(jiān)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(jù)霍爾效應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),基于實際應用中開環(huán)(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(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,當原邊電流IP流過一根長導線時,在導線周圍將產(chǎn)生磁場,磁場的大小與流過導線的電流成正比,產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi),通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出,其輸出電壓VS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(chǎn)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(yōu)點,克服了互感器和分流器的不足,如表1所示:

              分類

              方案

              帶寬范圍

              隔離性

              響應時間

              1

              霍爾電流傳感器

              0~20kHZ

              3.5kV

              10us

              2

              互感器+儀表

              50Hz工頻測量

              3.5kV

              200ms

              3

              分流器+儀表

              直流

              不隔離

              200ms

              表1  霍爾電流傳感器優(yōu)點對比表

                  在傳感器行業(yè)內(nèi),江蘇安科瑞嚴格按照JB/T 7490-2007《霍爾電流互感器》行業(yè)標準規(guī)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(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:          

              型號

              輸入信號

              輸出信號

              內(nèi)孔(mm)

              精度

              輔助電源

              AHKC-E

              50~500A

              5V

              Φ21

              1級

              ±15V

              AHKC-LT

              200~2000A

              5V

              Φ32

              1級

              ±15V

              AHKC-BS

              50~500A

              5V

              20.5×10.5

              1級

              ±15V

              AHKC-F

              200~1500A

              5V

              41×12

              1級

              ±15V

               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)霍爾電流傳感器實物圖

              3.3 技術指標

              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(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(xiàn)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(tài)特性和靈敏度,注意原邊線圈和副邊線圈的耦合,要耦合得好,用單根導線且導線*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(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(故使用時要先接通電源和測量端M),發(fā)生這種情況時,要行退磁處理。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(chǎn)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?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有:

                  ① 調(diào)整模塊方向,使外磁場對模塊的影響zui小;

                  ② 在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩;

                  ③ 選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊;

                  ④ 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*精度,原邊可使用多匝,即:IpNp=額定安匝數(shù)。另外,原邊饋線溫度不應超過80℃。

              5 結束語

                  隨著社會的發(fā)展,傳統(tǒng)的電流傳感器、分流計等產(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)設備在監(jiān)控下正常工作,減少人員及設備維護的投入成本。霍爾電流傳感器因其眾多優(yōu)點,被廣泛應用于各個領域,在各種需要電流檢測的系統(tǒng)中,已成為*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.

              作者簡介:徐霜,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為電量傳感器設計

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