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霍尔效应传感为智能电网供应了电流丈量

宣布时间:2018年03月02日 14:03    宣布者:凯利讯半导体
要害词: 传感器 , 高频逆变器 , 隔离器 , 智能电网
  智能电网的有用运转依附于在高分辨率下丈量以后水平和其他参数的才干。智能电网应用法式模范模范的此外一个要害特点是增添了小规模可再生动力的应用。这些系统请求应用逆变器将从太阳能或风能中取得的电能转换成与网格漫衍兼容的交流旌旗暗记。控制回路中须要电流传感器,以确保知足这些条件。本文研究了以后传感的全效手艺,和若何将其应用于智能电网。
  智能电网依附准确的实时数据来确保控制电力保送的装备和电网的接口保持在最高效力。在网格上传感器捕捉的数据可以发现潜在的误差点,并提醒操作员处置赏罚赏罚效果或激活能够推行拯救行动的功效。这就招致了电力分配单元(pdu)的装配,它能准确地丈量所交付的功率及其特点。
  智能电网应用法式模范模范的一个要害附加功效是增添对小型可再生动力的应用。这些系统请求应用逆变器将从太阳能或风能中取得的电能转换成与网格漫衍兼容的交流旌旗暗记。AC必须与电网同步,并具有低的谐波掉落真,但这是一项具有寻衅性的使命。
  在光电的情形下,须要一个逆变器来将每个电池发生的直流转换成一个合适的交流电源输入。为了确保与电网的准确毗连,逆变器的控制回路须要电撒播感器。传感器必须准确丈量交流电流和直流电流,并具有优胜的静态性能。快速照顾时间须要对网格中的任何变换做出快速回声,并在破损发生之前关闭或断开系统。高输入带宽使系统能够丈量高频交流电流协调波,以确保所转达的电力知足电力供应商施加的严酷的电能质量目的。
  识别DC输入到网格的才干也很主要。各国的划定各不类似,但限制通常很小:按数十到数百毫安的序次。电撒播感也能够或许支持误差检测,检查短路和过载情形。
  虽然存在许多电流感知选项,但基于霍尔效应的传感器供应了一组异常合适于这些应用的特点,网罗电压暂态生计、以后的inrush处置赏罚赏罚、空间限制和模块性。该手艺可以支持非接触式传感,确保对年夜电压瞬态和涌流的内在隔离和掩护。
  以埃德温·霍尔(Edwin Hall)的名字命名,他于1879年发清晰了了这一效应,它是经由历程一个垂直于相近导体中电流的磁场,发生一个导体或半导体的电压差。所发生的电压取决于吸收导体和外加磁场中所应用的质料,这自己取决于源导体的总电流。
  电压差是由电荷载体由磁场的直线蹊径偏转而惹起的。电子沿吸收导体的一个外面组成一个可丈量的电压差。由此发生的电场否决进一步变换的迁徙,这样只需电荷载体一连流过质料,便可以保持稳固的电势。
  在电撒播感应用中,霍尔效应传感器的一个弱点是它们的精度限制在零安培输入电压和温度迅速度的变换上。其他效果网罗输入旌旗暗记带宽和输入噪声。新一代的Hall-effect装备曾经处置赏罚赏罚了这些效果,供应了更合适于反监控应用法式模范模范和浅易的电力监控的组件。
  快板微系统接纳了一种双mos工艺来支持准确的镌汰年夜器设计和数字电路的工厂编程的增益和抵消的温度。霍尔元件和镌汰年夜器都是斩波稳固的,以前进精度和偏移漂移性能。
  以后传感器ICs的Allegro ACS756系列接纳了这些手艺,联络周详、低偏移的线性霍尔传感器电路和靠近芯片的铜传导蹊径,供应了较高的精度。应用电流流过该铜传导通路,发生一个磁场,由集成的霍尔IC感应,并转换成比例电压。的照顾时间小于4μs允许在高频电撒播感开关逆变器。在低频率使命的应用法式模范模范中,如电网监测所须要的,可以经由历程过滤输入来降低输入噪声,前进分辨率。
  的外部阻力130μΩ尺度的导电蹊径,供应低功率损掉落。铜导体的厚度允许装备在逾越电流的情形下存活5倍。导电通路的端子与传感器导线绝缘。这使得ACS756系传记感器芯片可以用于须要电气隔离的应用法式模范模范,而不须要应用光隔离器或其他昂贵的隔离手艺。
  Asahi Kasei的CQ-3301是一种高速电撒播感器,它围绕着一种超薄薄膜铟量子阱手艺和无芯包供应一个节俭空间的VSOP24选项。旨在让电流通过包在逆变器监控等应用法式模范模范,装备的隔离电压3.0 kV / 60秒假定50/60 Hz交流主指导,和0.5μs的照顾时间。低噪声输入1.6 mVRMS, CQ-3301为迅速度和零电流输入供应高温漂移。它切合IEC/UL-60950和UL-508安然尺度。
  关于异常高电流的应用,Allegro供应A136x系传记感器。每个都封装在一个1毫米厚的SIP中,以顺应在一个导体周围的c芯的缺口。这些装备,好比A1363,可以感应到逾越1500的电流。他们供应120 kHz带宽,适用于高频逆变器,再一次经由历程输入滤波为较低带宽供应更好的精度,如预期的网格监测设计。


  来自快板的sip包装的A136x的图象。

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  图1:来自快板的sip包装的A136x可以装配在C-core中,用于丈量高压导体的电流。

  Melexis开发的三轴电撒播感手艺,在MLX91205等产物中应用,使得该公司可以开发一系列的外面装配包,这些包可以在PCB或汇流条中嵌入导体,而不是经由历程包裹。由于传统的ht -效应传感器对垂直于芯片外面的磁场敏感,而不是平行于PCB迹或汇流条上的装备阻拦准确丈量,是以该领域须要在部门垂直。这就是Melexis集成磁集中器(IMC)手艺的设计目的。
  IMC接纳高渗透渗透渗透渗透性、高压力、无定形铁磁层,直接毗连到霍尔传感器芯片的外面,将磁场通量线聚焦在约很是之一铁磁元件年夜小的霍尔上。IMC的两个部门群集和镌汰年夜平行于芯片外面的小磁通,并将平面组件改变到垂直于芯片外面的磁场中。
  Melexis IMC手艺的图象。

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  图2:Melexis IMC手艺集中了电场线,当传感器装配在汇流条或PCB轨迹上时,可以感应垂直磁场。
  传感器的电流规模遭到导体和樊篱体几何形状的限制。经由历程增添母线的横截面或传感器和电流导体之间的距离,可以很容易地增添电流规模。该传感器可以监测从5a到100a在pcb上的电流,或高达1000 A的母线。有两种不合的产物版本可供选择。91205 hb磁场特点的线性规模的±25吨和91205磅处置赏罚赏罚±10吨的线性规模。
  是以,Hall-effect装备供应了非接触传感的能够性,为智能电网应用的以后监测供应了通用的处置赏罚赏罚妄图,岂论是在可再生动力领域的逆变器,照样配电单元的诊断。

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