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(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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