【導(dǎo)讀】電流是工業(yè)設(shè)備里面常見的被測(cè)量，檢測(cè)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(duì)于小電流場(chǎng)合較為適用，電流過(guò)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(jìn)行無(wú)插入損耗的測(cè)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(shì)，成為精密測(cè)量交直流電流的較優(yōu)選擇。接下來(lái)，我們通過(guò)幾個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景看看國(guó)產(chǎn)霍爾電流傳感器有哪些優(yōu)勢(shì)，如何降本增效。
應(yīng)用場(chǎng)景一：光伏逆變器
光伏逆變器是整個(gè)光伏系統(tǒng)中重要的組成設(shè)備，雖然只占系統(tǒng)總成本8%-10%,卻直接影響發(fā)電效率、運(yùn)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(jī)量完全相關(guān)，未來(lái)隨著光伏發(fā)電市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，光伏逆變器出貨量將大幅增長(zhǎng)，其成本競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈。
典型的分布式光伏逆變器的拓?fù)浒酥绷鬏斎氕h(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(cè)），電流檢測(cè)在每一個(gè)環(huán)節(jié)都必不可少。
目前大部分廠商在直流側(cè)都選擇開環(huán)霍爾電流傳感器，因?yàn)樵谥绷鱾?cè)采樣的電流一般只做測(cè)量與保護(hù)，不做控制功能，測(cè)量精度1%-2%也能夠滿足使用需求，同時(shí)因?yàn)槭侵绷麟娏?，?duì)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(cè)大部分廠商采用閉環(huán)霍爾電流傳感器，因?yàn)榻涣鱾?cè)需要將采樣的電流輸出反饋至單片機(jī)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(shí)閉環(huán)霍爾電流傳感器帶寬高達(dá)100-200KHz,對(duì)于高頻調(diào)制導(dǎo)致的電流擾動(dòng)也能夠捕捉的更精細(xì)。
應(yīng)用場(chǎng)景二：變頻器
變頻器是可調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一種，應(yīng)用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)改變交流電動(dòng)機(jī)工作電壓的頻率和幅度，來(lái)平滑控制交流電動(dòng)機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩。變頻器最大的好處就是他能根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，同時(shí)還能集成過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載等保護(hù)功能。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
如下圖所示，典型的電壓型變頻器主電路拓?fù)浒巳嗾鳎ˋC/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(jìn)行電流檢測(cè)。
在直流側(cè)的電流采樣僅用于檢測(cè)橋臂直通故障，對(duì)精度要求較低，但是對(duì)于響應(yīng)時(shí)間要求較高（μs級(jí)），所以可以選擇開環(huán)霍爾電流傳感器。甚至部分方案對(duì)于橋臂的直通保護(hù)是通過(guò)智能驅(qū)動(dòng)光耦來(lái)實(shí)現(xiàn)，直流側(cè)都可以省去電流檢測(cè)。
交流測(cè)電流檢測(cè)用來(lái)實(shí)現(xiàn)死區(qū)補(bǔ)償、無(wú)跳閘電流閉環(huán)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、缺相保護(hù)等功能。對(duì)于電流檢測(cè)的精度、線性度、響應(yīng)時(shí)間都有較高的要求，為了防止出現(xiàn)誤動(dòng)作或者誤保護(hù)，會(huì)選用高精度、高線性度的閉環(huán)霍爾電流傳感器。
應(yīng)用場(chǎng)景三：動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVG）
無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVG）一般并聯(lián)于電網(wǎng)系統(tǒng)中，相當(dāng)于一個(gè)可變的無(wú)功電流電源，它的無(wú)功電流可以快速的跟著負(fù)荷無(wú)功電力的變化而變化，自動(dòng)的補(bǔ)償系統(tǒng)所需的無(wú)功功率，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，是現(xiàn)在柔性交流輸電系統(tǒng)的重要設(shè)備。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，再加上各方面技術(shù)的完善，SVG無(wú)功補(bǔ)償裝置發(fā)展也會(huì)越來(lái)越好。
SVG較為典型的應(yīng)用框圖如下，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)電感并聯(lián)在電網(wǎng)跟負(fù)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(cè)電壓、電流采集，逆變部分輸出電流采集跟直流側(cè)電壓采集。
其中電網(wǎng)側(cè)電流采集數(shù)據(jù)傳回主控部分，主控采用諧波檢測(cè)算法快速準(zhǔn)確的完成負(fù)荷諧波電流計(jì)算，通過(guò)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(gè)閉環(huán)控制，做出針對(duì)性的諧波補(bǔ)償，較為優(yōu)秀的SVG最高可以補(bǔ)償25次諧波，所以這兩個(gè)電流采集對(duì)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(cè)的選擇，但是電流互感器一般是在標(biāo)準(zhǔn)頻率點(diǎn)的精度較高，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)頻率點(diǎn)之后的精度就有所下降，所以針對(duì)高次諧波的補(bǔ)償效果會(huì)打折扣。隨著國(guó)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(yīng)用場(chǎng)景四：中、高頻加熱設(shè)備
中頻加熱設(shè)備是利用導(dǎo)體處于交變電磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流）所形成的熱效應(yīng)使導(dǎo)體本身發(fā)熱，根據(jù)不同的加熱工藝要求，感應(yīng)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(diǎn)，廣泛應(yīng)用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(shí)際測(cè)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(cè)因?yàn)樾枰鲚敵龅拈]環(huán)控制及部分保護(hù)功能，保證輸出電流的恒定精度，對(duì)于電流輸出精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，需要選用高精度的閉環(huán)霍爾電流傳感器。
解決方案：國(guó)產(chǎn)霍爾電流傳感器
為了助力客戶降本增效，優(yōu)化供應(yīng)鏈，金升陽(yáng)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(guó)產(chǎn)化、高帶寬、低溫漂等特點(diǎn)，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(yīng)用中的注意點(diǎn)：
1、電流傳感器的穿心導(dǎo)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(dǎo)體必然形成閉合回路，為了避免鐵芯外圍電流對(duì)傳感器造成影響，穿心導(dǎo)體應(yīng)該遠(yuǎn)離傳感器進(jìn)行閉合；
3、在傳感器的安裝位置附近沒有強(qiáng)磁場(chǎng)，諸如變壓器、大電流導(dǎo)體等；
4、需要測(cè)量的電流應(yīng)接近于傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN，不要相差太大。
來(lái)源：MORNSUN
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