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能源環境新聞

電流傳感器優化現代太陽能裝置

星之球激光 來源:電子工程世界2012-07-09 我要評論(0 )   

除了諸如《京都協議書(shu) 》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力源的搜尋也在推動著對諸如 太陽能 等替代能源的關(guan) 注。許多新設計...

       除了諸如《京都協議書(shu) 》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”動力源的搜尋也在推動著對諸如太陽能等替代能源的關(guan) 注。許多新設計不斷湧現,從(cong) 而最有效和高效地利用這些能源。這些設計具有當今電子技術的支持,其中包括電流傳(chuan) 感器

  當太陽能電池板所產(chan) 生的電能反饋回電網時(一個(ge) “電網連接”係統),可以采用兩(liang) 種連接方式:
 
  * 將太陽能電池組件與(yu) 逆變器連接,經變壓器(圖1)接入電網,或者

 


 

  * 將逆變器直接與(yu) 電網連接,避免使用變壓器(無變壓器係統)(圖2)。

 


 

  另外一個(ge) 解決(jue) 方案是不將電能送進電網,而是對用於(yu) 自動化裝置加電的電池進行充電。這就是“離網”。對於(yu) 偏僻建築的應用,如開采沉陷、澳大利亞(ya) 或加拿大或第三世界國家村莊內(nei) 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(cong) 500W到10KW功率太陽能逆變器,以及高達500KW能力的裝置也有可能,例如大型體(ti) 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(liang) 種類型的係統(有變壓器和無變壓器)均可提供一個(ge) 單相輸出(用於(yu) 較小功率係統)或三相輸出(用於(yu) 大功率係統),這取決(jue) 於(yu) 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(yu) 電網的電氣分離、價(jia) 格、效率和損失),現在大多使用兩(liang) 種或三種不同的逆變器。為(wei) 了幫助提高效率和保護係統,對所有類型太陽能逆變器內(nei) 的電流進行測量很重要。
 
  由於(yu) 無變壓器設計中不會(hui) 產(chan) 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。
 
  通常在剛好在PV 方陣後使用最大功率點跟蹤(MPPT)組件來確保方陣工作在其最大功率運行水平。通過使用用於(yu) 跟蹤功能的電流和電壓傳(chuan) 感器,應用一種特殊軟件算法和專(zhuan) 用電子元件一起來控製電池板(電池)的工作點。一般來說,一台電流傳(chuan) 感器可用於(yu) 測量單相輸出(供到電網的電流),而另一台傳(chuan) 感器可用於(yu) 測量輸入直流電流(10-25A)。在三相輸出的情況下,兩(liang) 台傳(chuan) 感器可用於(yu) 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(wei) 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(chuan) 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(yu) 供有+5V電壓並與(yu) 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(chuan) 感器通過一個(ge) +5V電源來運行。其內(nei) 部基準電壓(2.5V)由一個(ge) 單獨的端子提供,允許通過DSP或微處理器輕鬆使用傳(chuan) 感器。但是,傳(chuan) 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(chuan) 感器從(cong) 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(ge) 應用效率更高(錯誤計算中的基準漂移消除)。HMS電流傳(chuan) 感器非常適合太陽能逆變器所需要的所有電流測量。

       電流傳(chuan) 感器可用於(yu) 峰值電流檢測,用於(yu) 真實值與(yu) 設定點的對比。逆變器還在控製輸出頻率的係統中使用電流傳(chuan) 感器。實際上,無論頻率何時移出預選範圍,逆變器都會(hui) 停止運行一會(hui) 兒(er) (短於(yu) 兩(liang) 秒)。

  由於(yu) 在電網上(交流側(ce) )需要不能超出的低直流值,因此偏移和溫度漂移必須盡可能最好。對電網連接的另一個(ge) 要求是不能將直流電流供進電網。由傳(chuan) 感器偏移或IGBT通信產(chan) 生的直流電流可能會(hui) 引起網絡麻煩。該電流可能會(hui) 使變壓器產(chan) 生飽和,這樣會(hui) 使網絡產(chan) 生更多損失和更多諧波。對於(yu) 無變壓器配置,這不是個(ge) 大問題。

  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(ge) 限定值(英國為(wei) 20mA,德國和比荷盧三國關(guan) 稅同盟為(wei) 1A,日本為(wei) 100mA,中國和美國為(wei) 50mA)。如果直流電流大於(yu) 這個(ge) 限定值,則必須將係統與(yu) 電網斷開。對於(yu) 是否需要測量直流電流或隻是檢測臨(lin) 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(hui) 予以補償(chang) 。直流元件會(hui) 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(chuan) 感器直流偏移應該盡可能的低。而且,應避免由於(yu) 逆變器IGBT切換延遲而產(chan) 生的直流偏移或使其盡可能的小。該直流偏移可導致網絡分配變壓器產(chan) 生飽和。為(wei) 了減小這個(ge) 直流偏移,正在開發新的逆變器拓撲技術。

  HMS電流傳(chuan) 感器外形尺寸僅(jin) 僅(jin) 為(wei) 16 (長) x 13.5(寬) x 12(高)mm

 


 

  而且,當印刷電路板上用於(yu) 電流測量的空間很緊張時,理想情況是將初級導體(ti) 進行集成。將這些模塊直接表麵貼裝到印刷電路板上,從(cong) 而降低製造成本,同時也避免混淆各種焊接工藝。除了外形尺寸小之外,HMS設計還實現了8mm漏電和間隙距離。通過一個(ge) 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(chong) 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(nei) 測量高達50kHz的5、10、15或20 ARMS電流。四種模塊的機械設計完全相同,因此這些模塊可用於(yu) 測量整個(ge) 最終產(chan) 品範圍的電流。增益和偏移為(wei) 固定值並進行了設定,因此,在lpn,輸出電壓等於(yu) 輸入或輸出基準電壓± 0.625 V。
 
  設計與(yu) 開環霍爾效應技術共同使用的獨特LEM ASIC已經用於(yu) 改善性能。除了與(yu) 傳(chuan) 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。#p#分頁標題#e#

  傳(chuan) 感器標有CE標識,符合EN 50178標準。

  這些傳(chuan) 感器可用於(yu) 諸如電力逆變器(太陽能、風力等)等工業(ye) 場合以及家用電器、變速驅動器、UPS、開關(guan) 電源(SMPS)和空調,使這些裝置的效率更高。
 

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