霍尔电流传感器在光伏直流柜中的应用

张娟（安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801)摘要：分析了霍尔电流传感器的工作原理以及产品选型，浅谈其在光伏直流柜中的应用关键词：霍尔电流传感器 工作原理 选型 光伏直流柜1 引言 光伏直流柜是对光伏汇流箱汇流后的直流电进行汇总、监控、保护的功能柜（一般指汇总直流负荷的电柜），直流防雷柜可以将多路直流输入汇总成一路电流输出，每路都有保护装置（断路器、熔断器等）、防反二极管等，而且可以对每路电压电流进行监控，并可以实现远程通信，而霍尔电流传感器主要起到监测光伏汇流箱实时输出电流的作用。2 工作原理 霍尔电流传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，按原理可分为开环（直放式）和闭环（磁平衡式），基于实际应用中开环（直放式）原理传感器结构相对紧凑、功耗小且成本较低，光伏直流柜中普遍使用开环（直放式）原理霍尔电流传感器来配合光伏直流柜汇流采集装置。霍尔电流传感器开环（直放式）原理：如图1所示，当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP。一般的额定输出标定为4V/5V。图13 选型3.1 产品介绍霍尔电流传感器结合了电流互感器和分流器的所有点，克服了互感器和分流器的不足，如表1所示：分类方案带宽范围隔离性响应时间1霍尔电流传感器0～20kHZ3.5kV10us2互感器+仪表50Hz工频测3.5kV200ms3分流器+仪表直流不隔离200ms表1 霍尔电流传感器点对比表 在传感器行内，江苏安科瑞严格按照JB/T 7490-2007《霍尔电流互感器》行标准规定的各项要求，相对于同行采用插针式接线不同， 采用绿色可插拔端子现场接线方便、可靠。一般情况下，可以根据输入信号、内孔尺寸来选择霍尔电流传感器 。开环霍尔电流传感器型号选型如表2所示： 型号输入信号输出信号内孔（mm）精度辅助电源AHKC-E50～500A5VΦ211级±15VAHKC-LT200～2000A5VΦ321级±15VAHKC-BS50～500A5V20.5×10.51级±15VAHKC-F200～1500A5V41×121级±15V 表2 开环霍尔电流传感器选型表3.2 产品外形常见开环霍尔电流传感器如图2所示： 图2 开环霍尔电流传感器实物图3.3 技术指标响应时间：≤10us频宽：20kHz失调电压：±15mV工作温度：-25～70℃存储温度：-40～80℃输出负载：根据不同辅助电源、输入信号、输出信号而定输入过载能力：输入程大值2倍可恢复正常工作耐压：3.5kV/50Hz/1min4 应用4.1 应用案例 在实际应用中，以光伏直流柜需要对8路光伏汇流箱输出电流电压进行监测为例，鉴于光伏直流柜中一般汇流采用铜牌接入且柜体空间有限制，可推荐采用8个体积较小的AHKC-BS 200A/5V霍尔开环电流传感器（如图3、图4所示）配合安科瑞直流柜汇流采集装置AGF-D，可计算出前级8路汇流箱的实时输出电流，同时可 配合1个直流高压电压传感器ACTDS-DV/V（输入范围DC 0-1500V）实现功率及电能测。 图3 图44.2 使用注意事项 1、为了得到较好的动态特性和灵敏度，必须注意原边线圈和副边线圈的耦合，要耦合得好，好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径； 2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈，且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路，则其磁路被磁化，而产生剩磁，影响测精度（故使用时要先接通电源和测端M），发生这种情况时，要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源，而在原边线圈中通过同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值； 3、在大多数场合，霍尔传感器都具有很强的抗外磁场干扰能力，一般在距离模块5-10cm之间存在一个两倍于工作电流Ip的电流所产生的磁场干扰是可以忽略的，但当有更强的磁场干扰时，要采取适当的措施来解决。通常方法有： ① 调整模块方向，使外磁场对模块的影响小； ② 在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩； ③ 选用带双霍尔元件或多霍尔元件的模块； ④ 测的佳精度是在额定值下得到的，当被测电流远低于额定值时，要获得佳精度，原边可使用多匝，即：IpNp=额定安匝数。另外，原边馈线温度不应超过８０℃。5 结束语 随着社会的发展，传统的电流传感器、分流计等产品已经不能胜任更多的工作，在此条件下，霍尔电流传感器的产生可以使更多的行设备在监控下正常工作，减少人员及设备维护的投入成本。霍尔电流传感器因其众多点，被广泛应用于各个领域，在各种需要电流检测的系统中，已成为不可缺少的一部分。参考资料：（1）安科瑞电气股份有限公司.电传感器选型手册，201407版（2）谢文和.传感器及其应用[M].北京：高等教育出版社，2003.作者简介：张娟，本科，任职单位：现任职于上海安科瑞电气股份有限公司。联系电话：021-69155367，手机：18701997519，QQ：2880635303