【導讀】電流是工業(yè)設備里面常見的被測量，檢測方法也主要分為直接式與非直接式兩種。其中直接式是用分流器串入到回路中，這種方案對于小電流場合較為適用，電流過大就受限于功率發(fā)熱等因素。非直接式則指的是利用電流互感器或者霍爾電流傳感器進行無插入損耗的測量，其中霍爾電流傳感器由于其在精度、線性度、帶寬等方面的優(yōu)勢，成為精密測量交直流電流的較優(yōu)選擇。接下來，我們通過幾個典型應用場景看看國產(chǎn)霍爾電流傳感器有哪些優(yōu)勢，如何降本增效。
應用場景一：光伏逆變器
光伏逆變器是整個光伏系統(tǒng)中重要的組成設備，雖然只占系統(tǒng)總成本8%-10%,卻直接影響發(fā)電效率、運行穩(wěn)定性和使用壽命，由于逆變器出貨量與光伏新增裝機量完全相關，未來隨著光伏發(fā)電市場的蓬勃發(fā)展，光伏逆變器出貨量將大幅增長，其成本競爭也日益激烈。
典型的分布式光伏逆變器的拓撲包含了直流輸入環(huán)節(jié)（組串輸入?yún)R流），直流升壓環(huán)節(jié)（Boost MPPT線路），直流逆變交流環(huán)節(jié)（DC/AC），以及交流輸出環(huán)節(jié)（漏電流檢測），電流檢測在每一個環(huán)節(jié)都必不可少。
目前大部分廠商在直流側都選擇開環(huán)霍爾電流傳感器，因為在直流側采樣的電流一般只做測量與保護，不做控制功能，測量精度1%-2%也能夠滿足使用需求，同時因為是直流電流，對于帶寬要求也不高，所以選用低成本的開環(huán)霍爾電流傳感器即可。
而在交流側大部分廠商采用閉環(huán)霍爾電流傳感器，因為交流側需要將采樣的電流輸出反饋至單片機做控制，精度越高（0.3%-0.8%），控制輸出電流的精度就越高，同時閉環(huán)霍爾電流傳感器帶寬高達100-200KHz,對于高頻調(diào)制導致的電流擾動也能夠捕捉的更精細。
應用場景二：變頻器
變頻器是可調(diào)速驅動系統(tǒng)的一種，應用變頻驅動技術改變交流電動機工作電壓的頻率和幅度，來平滑控制交流電動機速度及轉矩。變頻器最大的好處就是他能根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，同時還能集成過流、過壓、過載等保護功能。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。
如下圖所示，典型的電壓型變頻器主電路拓撲包含了三相整流（AC/DC）、直流部分、逆變部分（DC/AC），同樣直流部分與逆變部分輸出也需要進行電流檢測。
在直流側的電流采樣僅用于檢測橋臂直通故障，對精度要求較低，但是對于響應時間要求較高（μs級），所以可以選擇開環(huán)霍爾電流傳感器。甚至部分方案對于橋臂的直通保護是通過智能驅動光耦來實現(xiàn)，直流側都可以省去電流檢測。
交流測電流檢測用來實現(xiàn)死區(qū)補償、無跳閘電流閉環(huán)、過載保護、過流保護、缺相保護等功能。對于電流檢測的精度、線性度、響應時間都有較高的要求，為了防止出現(xiàn)誤動作或者誤保護，會選用高精度、高線性度的閉環(huán)霍爾電流傳感器。
應用場景三：動態(tài)無功補償裝置（SVG）
無功補償裝置（SVG）一般并聯(lián)于電網(wǎng)系統(tǒng)中，相當于一個可變的無功電流電源，它的無功電流可以快速的跟著負荷無功電力的變化而變化，自動的補償系統(tǒng)所需的無功功率，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低網(wǎng)絡損耗，是現(xiàn)在柔性交流輸電系統(tǒng)的重要設備。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，再加上各方面技術的完善，SVG無功補償裝置發(fā)展也會越來越好。
SVG較為典型的應用框圖如下，整個系統(tǒng)通過電感并聯(lián)在電網(wǎng)跟負載之間，系統(tǒng)內(nèi)部包含了三相整流部分、三相逆變部分、主控部分、采集部分，其中采集部分包含了電網(wǎng)側電壓、電流采集，逆變部分輸出電流采集跟直流側電壓采集。
其中電網(wǎng)側電流采集數(shù)據(jù)傳回主控部分，主控采用諧波檢測算法快速準確的完成負荷諧波電流計算，通過PWM控制三相逆變部分的調(diào)制與逆變部分輸出電流采集的數(shù)據(jù)形成一個閉環(huán)控制，做出針對性的諧波補償，較為優(yōu)秀的SVG最高可以補償25次諧波，所以這兩個電流采集對精度、帶寬、溫漂的要求均較高。
現(xiàn)在的有一些方案出于成本的考慮，用電流互感器作為電流檢測的選擇，但是電流互感器一般是在標準頻率點的精度較高，超過標準頻率點之后的精度就有所下降，所以針對高次諧波的補償效果會打折扣。隨著國產(chǎn)閉環(huán)霍爾電流傳感器降本提能的發(fā)展，擁有高精度、高帶寬、低溫漂的霍爾閉環(huán)電流傳感器也逐漸將成為SVG電流采樣的優(yōu)選方案之一。
應用場景四：中、高頻加熱設備
中頻加熱設備是利用導體處于交變電磁場中產(chǎn)生感應電流（渦流）所形成的熱效應使導體本身發(fā)熱，根據(jù)不同的加熱工藝要求，感應加熱的電源有工頻（50/60Hz）、中頻（1-20KHz）、高頻(20KHz以上)等不同分類。由于其具有加熱效率高、速度快、可控性較好等優(yōu)點，廣泛應用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等工業(yè)生產(chǎn)過程中。
中、高頻加熱典型方案框圖如下，與變頻器類似，包含了三相整流部分、直流部分、逆變部分、隔離輸出部分。
直流部分考慮成本及實際測量需求，可以直接采用分流器或者開環(huán)霍爾電流傳感器，逆變部分電流檢測因為需要做輸出的閉環(huán)控制及部分保護功能，保證輸出電流的恒定精度，對于電流輸出精度要求較高的應用場景，需要選用高精度的閉環(huán)霍爾電流傳感器。
解決方案：國產(chǎn)霍爾電流傳感器
為了助力客戶降本增效，優(yōu)化供應鏈，金升陽特推出TL系列霍爾閉環(huán)電流傳感器，擁有高精度、低成本、全國產(chǎn)化、高帶寬、低溫漂等特點，完美契合各行業(yè)的電流采樣的需求。
最后，附上電流傳感器應用中的注意點：
1、電流傳感器的穿心導體能夠充滿孔徑，根據(jù)傳感器孔徑不同可合理選擇銅排或銅棒等；
2、穿心導體必然形成閉合回路，為了避免鐵芯外圍電流對傳感器造成影響，穿心導體應該遠離傳感器進行閉合；
3、在傳感器的安裝位置附近沒有強磁場，諸如變壓器、大電流導體等；
4、需要測量的電流應接近于傳感器的標準額定值IPN，不要相差太大。
來源：MORNSUN
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