高效智能电网的运行依赖于测量当前水平的能力在高分辨率和其他参数。进一步的智能电网应用程序的关键特性是小规模的增加使用可再生能源。这些系统使用逆变器转换电力需求捕获太阳能或风能来源一个交流信号兼容网格分布。控制回路的电流传感器需要确保满足这些条件。
本文考察了采用霍尔电流传感技术以及如何应用于智能电网。
智能电网依赖于准确的实时数据,以确保设备控制功率输出,并与电网的接口保持在最高效率运行。网格上的传感器所捕获的数据可以发现潜在的问题点形成和提醒运营商问题或激活函数可以执行补救措施。这是导致安装配电单元(pdu),输出功率进行准确的测量及其特点。
一个关键智能电网应用程序的附加特性是小规模的增加使用可再生能源。这些系统使用逆变器转换电力需求捕获太阳能或风能来源一个交流信号兼容网格分布。交流必须同步电网和低谐波失真,但这可能是一个挑战。
在光伏发电的情况下,逆变器需要每个细胞产生的直流转换为一个合适的交流电源输出。电流传感器需要逆变器的控制回路,以确保适当的连接到电网。传感器必须精确测量交流和直流电流和有良好的动态性能。非常快的响应时间需要快速反应的任何改变电网和关闭或断开系统损害发生之前。高输出带宽使系统测量高频交流电流和谐波,以确保输出功率满足严格的电能质量目标实施的电力供应商。
识别直流输出到电网的能力也很重要。规定不同国家但限制通常是小:在几十到几百毫安级的顺序。当前的感知也可以支持故障检测,检查短路和过载条件。
尽管大量的电流敏感选项存在,基于霍尔效应传感器提供的组合功能,非常适合这些应用程序,包括电压瞬态生存,目前侵入处理、空间约束和模块化。非接触式传感技术可以支持,确保内在隔离和保护大电压瞬变和涌入电流。
命名的埃德温˙霍尔在1879年发现的影响,它是生产电压电导体或半导体的磁场垂直于附近的导体的电流。产生的电压取决于使用的材料接收导体和应用磁场,这本身就是依赖于总源导体中的电流。
电压差是由于载流子从一个偏离直线路径的磁场。面对接收电子一起建立一个导体产生可测量的电压差。由此产生的电场反对迁移的进一步变化,这样可以保持稳定的电势只要载流子继续流过材料。
采用霍尔传感器对电流敏感应用程序的一个缺点是他们的零电流输出电压精度的局限性以及灵敏度随温度的变化。其他问题已经输出信号带宽和输出噪声。新一代又一代的采用霍尔设备处理这些问题,更适合inverter-monitoring提供组件应用程序和权力监控。
快板微系统公司雇佣一个BiCMOS过程支持精确的放大器设计与数字电路工厂编程的增益和偏移量的温度。霍尔传感器和放大器chopper-stabilized更好的准确性和抵消漂移性能。
阿莱格罗ACS756家庭电流传感器的ICs使用这些技术,结合精密,low-offset线性霍尔传感器电路与铜导电路径附近提供高精度模具。应用电流通过这个铜导电路径生成一个磁场感觉到的集成霍尔IC和转换成电压成比例。的响应时间小于4μs允许在高频电流传感开关逆变器。在应用程序工作在��低频率,如所需网格监控,输出可以过滤低噪声输出,提高分辨率。
的内部阻力130µω典型的导电路径,提供低功率损失。铜导体的厚度允许设备生存多达5倍过载条件。导电路径的终端是电气隔离,从传感器线索。这允许ACS756系列传感器集成电路中使用应用程序需要电隔离不使用opto-isolators或其他昂贵的隔离技术。
透的cq-3301是一种高速电流传感器基于一个超薄薄膜砷化铟量子阱技术和空心包提供一个节省空间的VSOP24选项。旨在让电流通过包在逆变器监控等应用程序,设备的隔离电压3.0kV/60秒假设50/60Hz交流主指挥,和0.5µs的响应时间。与低噪声输出1.6mVRMScq-3301提供了灵敏度和无电流输出的低温度漂移。它符合IEC/ul-60950和ul-508安全标准。
对于非常大电流应用,快速的提供A136x家庭传感器的集成电路。每个包装在1毫米厚SIP能够适应铁心在导体的差距。A1363,等设备,可以感知电流超过1500a.他们提供120千赫带宽,适用于高频逆变器,再通过输出过滤低带宽提供更好的准确性,如预期的grid-monitoring设计。
图1:SIP-packagedA136x快板可以安装在一个铁心的高压导线测量目前的水平。
的Triaxis电流敏感技术开发的Melexis比如,用于产品MLX91205使得该公司开发的一系列表面装配方案,可以坐在指挥嵌入在PCB或汇流排,而不是让它通过包。常规采用霍尔传感器对磁场敏感平行垂直于芯片表面,而不是有一个准确的测量从设备放置在PCB跟踪或汇流排,这个领域需要本地垂直。这就是Melexis集成磁集中器(IMC)技术设计。
IMC使用高度渗透,low-coercive-field,非晶态铁磁层,这是保税直接到Hall-sensor芯片表面的聚焦磁场通量线到大厅,大约十分之一的大小铁磁元素。IMC的两部分收集和放大的小磁通平行于芯片表面和局部旋转平面组件到一个磁场垂直于芯片表面的。
图2:MelexisIMC技术集中垂直的电场线允许传感领域时,传感器安装在汇流排或PCB跟踪。
传感器的电流范围是有限的导体的几何形状和盾牌。当前的范围可能很容易地通过增加增加汇流条的横截面或传感器和电流导体之间的距离。传感器可以监测电流从5到100多氯联苯或1000汇流排。有两种不同的产品版本。91205hb磁场特性的线性范围的±25吨和91205磅处理±10吨的线性范围。
因此,提供非接触式传感的可能性,采用霍尔电流监测设备提供通用的解决方案在智能电网的应用程序中,无论是逆变器在可再生能源或诊断在配电单元。