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降本增效,就选国产霍尔电流传感器!

电流是工业设备里面常见的被测量,检测方法也主要分为直接式与非直接式两种。其中直接式是用分流器串入到回路中,这种方案对于小电流场合较为适用,电流过大就受限于功率发热等因素。非直接式则指的是利用电流互感器或者霍尔电流传感器进行无插入损耗的测量,其中霍尔电流传感器由于其在精度、线性度、带宽等方面的优势,成为精密测量交直流电流的较优选择。接下来,我们通过几个典型应用场景看看国产霍尔电流传感器有哪些优势,如何降本增效。


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应用场景一:光伏逆变器

      光伏逆变器是整个光伏系统中重要的组成设备,虽然只占系统总成本8%-10%,却直接影响发电效率、运行稳定性和使用寿命,由于逆变器出货量与光伏新增装机量完全相关,未来随着光伏发电市场的蓬勃发展,光伏逆变器出货量将大幅增长,其成本竞争也日益激烈。

典型的分布式光伏逆变器的拓扑包含了直流输入环节(组串输入汇流),直流升压环节(Boost MPPT线路),直流逆变交流环节(DC/AC),以及交流输出环节(漏电流检测),电流检测在每一个环节都必不可少。


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目前大部分厂商在直流侧都选择开环霍尔电流传感器,因为在直流侧采样的电流一般只做测量与保护,不做控制功能,测量精度1%-2%也能够满足使用需求,同时因为是直流电流,对于带宽要求也不高,所以选用低成本的开环霍尔电流传感器即可。

而在交流侧大部分厂商采用闭环霍尔电流传感器,因为交流侧需要将采样的电流输出反馈至单片机做控制,精度越高(0.3%-0.8%),控制输出电流的精度就越高,同时闭环霍尔电流传感器带宽高达100-200KHz,对于高频调制导致的电流扰动也能够捕捉的更精细。

 

应用场景二:变频器

    变频器是可调速驱动系统的一种,应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度,来平滑控制交流电动机速度及转矩。变频器最大的好处就是他能根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,同时还能集成过流、过压、过载等保护功能。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。

     如下图所示,典型的电压型变频器主电路拓扑包含了三相整流(AC/DC)、直流部分、逆变部分(DC/AC),同样直流部分与逆变部分输出也需要进行电流检测。

配图2.jpg


在直流侧的电流采样仅用于检测桥臂直通故障,对精度要求较低,但是对于响应时间要求较高(μs级),所以可以选择开环霍尔电流传感器。甚至部分方案对于桥臂的直通保护是通过智能驱动光耦来实现,直流侧都可以省去电流检测。

交流测电流检测用来实现死区补偿、无跳闸电流闭环、过载保护、过流保护、缺相保护等功能。对于电流检测的精度、线性度、响应时间都有较高的要求,为了防止出现误动作或者误保护,会选用高精度、高线性度的闭环霍尔电流传感器。

 

应用场景三:动态无功补偿装置(SVG)

     无功补偿装置(SVG)一般并联于电网系统中,相当于一个可变的无功电流电源,它的无功电流可以快速的跟着负荷无功电力的变化而变化,自动的补偿系统所需的无功功率,提高电网的功率因数,降低网络损耗,是现在柔性交流输电系统的重要设备。随着电力系统的发展,再加上各方面技术的完善,SVG无功补偿装置发展也会越来越好。

     SVG较为典型的应用框图如下,整个系统通过电感并联在电网跟负载之间,系统内部包含了三相整流部分、三相逆变部分、主控部分、采集部分,其中采集部分包含了电网侧电压、电流采集,逆变部分输出电流采集跟直流侧电压采集。


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其中电网侧电流采集数据传回主控部分,主控采用谐波检测算法快速准确的完成负荷谐波电流计算,通过PWM控制三相逆变部分的调制与逆变部分输出电流采集的数据形成一个闭环控制,做出针对性的谐波补偿,较为优秀的SVG最高可以补偿25次谐波,所以这两个电流采集对精度、带宽、温漂的要求均较高。

现在的有一些方案出于成本的考虑,用电流互感器作为电流检测的选择,但是电流互感器一般是在标准频率点的精度较高,超过标准频率点之后的精度就有所下降,所以针对高次谐波的补偿效果会打折扣。随着国产闭环霍尔电流传感器降本提能的发展,拥有高精度、高带宽、低温漂的霍尔闭环电流传感器也逐渐将成为SVG电流采样的优选方案之一。

    

应用场景四:中、高频加热设备

     中频加热设备是利用导体处于交变电磁场中产生感应电流(涡流)所形成的热效应使导体本身发热,根据不同的加热工艺要求,感应加热的电源有工频(50/60Hz)、中频(1-20KHz)、高频(20KHz以上)等不同分类。由于其具有加热效率高、速度快、可控性较好等优点,广泛应用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业生产过程中。

     中、高频加热典型方案框图如下,与变频器类似,包含了三相整流部分、直流部分、逆变部分、隔离输出部分。


配图4.jpg


直流部分考虑成本及实际测量需求,可以直接采用分流器或者开环霍尔电流传感器,逆变部分电流检测因为需要做输出的闭环控制及部分保护功能,保证输出电流的恒定精度,对于电流输出精度要求较高的应用场景,需要选用高精度的闭环霍尔电流传感器。

 

解决方案:国产霍尔电流传感器

     为了助力客户降本增效,优化供应链,金升阳特推出TL系列霍尔闭环电流传感器,拥有高精度、低成本、全国产化、高带宽、低温漂等特点,完美契合各行业的电流采样的需求。


配图5.jpg


最后,附上电流传感器应用中的注意点:

1、电流传感器的穿心导体能够充满孔径,根据传感器孔径不同可合理选择铜排或铜棒等;

2、穿心导体必然形成闭合回路,为了避免铁芯外围电流对传感器造成影响,穿心导体应该远离传感器进行闭合;

3、在传感器的安装位置附近没有强磁场,诸如变压器、大电流导体等;

4、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN,不要相差太大。

详细产品技术参数请参考技术手册:
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  • 型号

  • 供电电压(VDC)

  • 测量类型

  • 原边额定有效值电流 (A)

  • 额定输出范围

  • 精度

  • 线性度

  • 封装形式

  • 匝比

  • 资料下载 (3D/PCB封装库/原理图库)

  • 认证/标准

  • 技术
    手册

  • 样品
    申请

TL100-D1C ± 12/±15 交直流 100A -150~+150 0.005 0.001 盘式(螺栓固定) 1/2000 - -
TL100-D2C ± 12/±15 交直流 100A -150~+150 0.003 0.0005 塑壳 1/1000 - -
TL100P-D1C ± 12/±15 交直流 100A -150~+150 0.005 0.001 盘式(螺栓固定) 1/2000 - -
TL200-D1C ± 12/±15 交直流 200A -300~+300 0.005 0.001 盘式(螺栓固定) 1/2000 - -
TL200P-D1C ± 12/±15 交直流 200A -300~+300 0.005 0.001 盘式(螺栓固定) 1/2000 - -
TL300-D1C ± 12/±15 交直流 300A -500~+500 0.005 0.001 盘式(螺栓固定) 1/2000 - -
TL300-D2C ± 12/±15 交直流 300A -450~+450 0.003 0.0005 塑壳 1/3000 - -
TL300P-D1C ± 12/±15 交直流 300A -500~+500 0.005 0.001 盘式(螺栓固定) 1/2000 - -
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