霍爾電流傳感器在光伏匯流箱的應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：本文分析了霍爾傳感器在光伏匯流箱的應(yīng)用，光伏匯流箱是光伏發(fā)電的重要組成部分,主要用于太陽能光伏組件與直流控制柜間的連接。使用霍爾電流傳感器可以實(shí)現(xiàn)太陽能光伏組件陣列的電流隔離測(cè)量,準(zhǔn)確測(cè)量光伏匯流箱輸出直流電流。

關(guān)鍵詞：光伏匯流箱；霍爾電流傳感器；隔離

0：概述

隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快，國家大力提倡綠色能源，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。在太陽能發(fā)電站運(yùn)行過程中，準(zhǔn)確測(cè)量光電池板輸出的直流電流對(duì)太陽能發(fā)電站的監(jiān)控管理起著至關(guān)重要的作用。直流電流測(cè)量存在兩個(gè)很明顯的困難，一是直流測(cè)量儀表不便串入電路中；二是直流測(cè)量電路與被測(cè)電路不能直接耦合，否則會(huì)影響被測(cè)電路的直流工作點(diǎn)，即直流測(cè)量的隔離成為難題。采用霍爾電流傳感器測(cè)量光伏陣列電流，實(shí)現(xiàn)了電流的準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)解決了電流測(cè)量的隔離問題，不影響被測(cè)電路。

1：光伏匯流箱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制過程

光伏匯流箱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖1所示，霍爾電流傳感器將光伏匯流箱輸出的直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為與原電流成正比的電壓信號(hào)傳送到單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。當(dāng)單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)主站PC通過通信模塊給單片機(jī)發(fā)送的抄收命令時(shí)，單片機(jī)通過通信模塊將信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)主站PC機(jī)。為獲取更高的電壓和電流，光伏組件需要串聯(lián)獲取大電壓，并聯(lián)獲取高電流。由于光伏組件串聯(lián)結(jié)構(gòu)，每一塊光伏組件的電流*相同，因此設(shè)計(jì)只要測(cè)量支路電流就可得到每一塊光伏板的輸出電流。

圖1 光伏匯流箱監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2：霍爾電流傳感器在光伏匯流箱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 霍爾電流傳感器在光伏匯流箱中的作用

 以光伏直流柜需要對(duì)8路光伏匯流箱輸出電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)為例，鑒于光伏直流柜中一般匯流采用銅排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2所示），霍爾電流傳感器將光伏匯流箱輸出的直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為與原電流成正比的電壓信號(hào)傳送到單片機(jī)，計(jì)算獲得原電流的大小。

圖2 霍爾電流傳感器測(cè)量光伏匯流箱輸出電流

2.2 霍爾電流傳感器工作原理

霍爾電流傳感器以霍爾元件為核心，用于隔離檢測(cè)電流的傳感器。當(dāng)電流流過一根導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后由霍爾元件來檢測(cè)，用霍爾元件在磁芯氣隙處感應(yīng)原邊電流IP的大小和方向?；魻栐妮敵鲭妷海?jīng)過信號(hào)處理電路，使傳感器的輸出可以精確反映被測(cè)電流的大小。

圖3 霍爾電流傳感器原理圖

3：霍爾電流傳感器

3.1概述

霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號(hào)的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號(hào)能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，廣泛應(yīng)用于電流監(jiān)控及電池應(yīng)用、逆變電源及光伏發(fā)電站管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、電鍍、焊接應(yīng)用、變頻器，UPS伺服控制等系統(tǒng)電流信號(hào)采集和反饋控制，具有響應(yīng)時(shí)間快，電流測(cè)量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾的能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

3.2技術(shù)指標(biāo)

4：結(jié)束語 

隨著國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求也日益增長。在光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用安科瑞霍爾電流傳感器，能夠?qū)夥l(fā)電站輸出電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障節(jié)點(diǎn)，方便工作人員對(duì)光伏陣列進(jìn)行維護(hù)和檢修，對(duì)光伏發(fā)電站的監(jiān)控管理起著至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6

[2] 王長貴，王斯成.太陽能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3] 王強(qiáng).多路光電流采集[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科版，2007，21(2):117—120.