王海芹

（安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定  201801)

摘要：分析了霍爾電流傳感器的工作原理以及產(chǎn)品選型，淺談其在光伏直流柜中的應用

關(guān)鍵詞：霍爾電流傳感器  工作原理 選型 光伏直流柜

1 引言

     光伏直流柜是對光伏匯流箱匯流后的直流電進(jìn)行匯總、監控、保護的功能柜（一般指匯總直流負荷的電柜），直流防雷柜可以將多路直流輸入匯總成一路電流輸出，每路都有保護裝置（斷路器、熔斷器等）、防反二極管等，而且可以對每路電壓電流進(jìn)行監控，并可以實(shí)現遠程通信，而霍爾電流傳感器主要起到監測光伏匯流箱實(shí)時(shí)輸出電流的作用。

2 工作原理

    霍爾電流傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場(chǎng)傳感器，按原理可分為開(kāi)環(huán)（直放式）和閉環(huán)（磁平衡式），基于實(shí)際應用中開(kāi)環(huán)（直放式）原理傳感器結構相對緊湊、功耗小且成本較低，光伏直流柜中普遍使用開(kāi)環(huán)（直放式）原理霍爾電流傳感器來(lái)配合光伏直流柜匯流采集裝置。

霍爾電流傳感器開(kāi)環(huán)（直放式）原理：如圖1所示，當原邊電流IP流過(guò)一根長(cháng)導線(xiàn)時(shí)，在導線(xiàn)周?chē)鷮a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導線(xiàn)的電流成正比，產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內，通過(guò)磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出，其輸出電壓VS的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標定為4V/5V。

圖1

3 選型

3.1 產(chǎn)品介紹

霍爾電流傳感器結合了電流互感器和分流器的所有點(diǎn)，克服了互感器和分流器的不足，如表1所示：

表1  霍爾電流傳感器點(diǎn)對比表

    在傳感器行業(yè)內，江蘇安科瑞嚴格按照JB/T 7490-2007《霍爾電流互感器》行業(yè)標準規定的各項要求，相對于同行采用插針式接線(xiàn)不同， 一律采用綠色可插拔端子現場(chǎng)接線(xiàn)方便、可靠。一般情況下，可以根據輸入信號、內孔尺寸來(lái)選擇霍爾電流傳感器 。開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器型號選型如表2所示：          

 表2  開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器選型表

3.2 產(chǎn)品外形

常見(jiàn)開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器如圖2所示：

圖2 開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器實(shí)物圖

3.3 技術(shù)指標

• 響應時(shí)間：≤10us
• 頻寬：20kHz
• 失調電壓：±15mV
• 工作溫度：-25～70℃
• 存儲溫度：-40～80℃
• 輸出負載：根據不同輔助電源、輸入信號、輸出信號而定
• 輸入過(guò)載能力：輸入量程大值2倍可恢復正常工作
• 耐壓：3.5kV/50Hz/1min

4 應用

4.1 應用案例

    在實(shí)際應用中，以光伏直流柜需要對8路光伏匯流箱輸出電流電壓進(jìn)行監測為例，鑒于光伏直流柜中一般匯流采用銅接入且柜體空間有限制，可采用8個(gè)體積較小的AHKC-BS  200A/5V霍爾開(kāi)環(huán)電流傳感器（如圖3、圖4所示）配合安科瑞直流柜匯流采集裝置AGF-D，可計算出前級8路匯流箱的實(shí)時(shí)輸出電流，同時(shí)可 配合1個(gè)直流高壓電壓傳感器ACTDS-DV/V（輸入范圍DC 0-1500V）實(shí)現功率及電能測量。 

 圖3                              圖4

4.2 使用注意事項

    1、為了得到較好的動(dòng)態(tài)特性和靈敏度，注意原邊線(xiàn)圈和副邊線(xiàn)圈的耦合，要耦合得好，好用單根導線(xiàn)且導線(xiàn)*填滿(mǎn)霍爾傳感器模塊孔徑；

    2、使用中當大的直流電流流過(guò)傳感器原邊線(xiàn)圈，且次級電路沒(méi)有接通電源|穩壓器或副邊開(kāi)路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測量精度（故使用時(shí)要先接通電源和測量端M），發(fā)生這種情況時(shí)，要行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線(xiàn)圈中通過(guò)同樣等級大小的交流電流并逐漸減小其值；

    3、在大多數場(chǎng)合，霍爾傳感器都具有很強的抗外磁場(chǎng)力，一般在距離模塊5-10cm之間存在一個(gè)兩倍于工作電流Ip的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾是可以忽略的，但當有更強的磁場(chǎng)干擾時(shí)，要采取適當的措施來(lái)解決。通常方法有：

    ① 調整模塊方向，使外磁場(chǎng)對模塊的影響??；

    ② 在模塊上加罩一個(gè)抗磁場(chǎng)的金屬屏蔽罩；

    ③ 選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊；

    ④ 測量的佳精度是在額定值下得到的，當被測電流遠低于額定值時(shí)，要獲得佳精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數。另外，原邊饋線(xiàn)溫度不應超過(guò)８０℃。

5 結束語(yǔ)

    隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，傳統的電流傳感器、分流計等產(chǎn)品已經(jīng)不能勝任更多的工作，在此條件下，霍爾電流傳感器的產(chǎn)生可以使更多的行業(yè)設備在監控下正常工作，減少人員及設備維護的投入成本?；魻栯娏鱾鞲衅饕蚱浔姸帱c(diǎn)，被廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域，在各種需要電流檢測的系統中，已成為*的一部分。

參考資料：

（1）安科瑞電氣股份有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版

（2）謝文和.傳感器及其應用[M].北京：高等教育出版社，2003.