基于电流传感器的太阳能安装设计

发布于:2024-07-17 编辑:匿名 来源:网络

当太阳能电池板发出的电能反馈到电网(“并网”系统)时,可以采用两种连接方式:    将太阳能电池组件连接至电网逆变器,通过变压器连接到电网(图1),或者将逆变器直接连接到电网以避免使用变压器(无变压器系统)(图2)。

  图1  图2  另一种解决方案是不将电力送入电网,而是为用于为自动化设备供电的电池充电。

这就是“离网”。

适用于远程施工应用,例如采矿沉陷、澳大利亚或加拿大或第三世界国家村庄内的远程沉降,以及道路标志和地下照明。

  现在市场上有处理功率从W到10KW的太阳能逆变器,并且也可以安装高达KW的能力,例如大型体育场地下停车场的连续照明。

系统使用寿命可长达20年。

两种类型的系统(变压器和无变压器)都可以提供单相输出(对于较小的电力系统)或三相输出(对于大功率系统),具体取决于目标电网和电力安装。

  现在主要使用两个或三个不同的逆变器,具体取决于系统设计目的(包括尺寸、重量、稳健性、与电网的电气隔离、价格、效率和损耗)。

为了帮助提高效率和保护系统,测量所有类型太阳能逆变器内的电流非常重要。

  由于无变压器设计中没有变压器损耗,因此它是最有效的类型。

在此配置中,有时在光伏(PV)阵列和逆变器(DC/AC)之间使用升压转换器,以将模块电压转换为逆变器输入电压。

  最大功率点跟踪 (MPPT) 组件通常紧接在光伏阵列之后使用,以确保阵列以其最大功率运行水平运行。

通过使用电流和电压传感器进行跟踪功能,应用特殊的软件算法和专用电子设备来控制面板(电池)的工作点。

一般来说,一个电流传感器可用于测量单相输出(提供给电网的电流),而另一个传感器可用于测量输入直流电流(10-25A)。

在三相输出的情况下,可以使用两个传感器来测量三相输出的交流电流。

连接到电网的DC/AC逆变器是全桥逆变器,将直流信号转换为正弦波。

  流入电网的逆变器输出电流(15-50ARMS)由传感器测量,反馈至控制器进行脉宽调制(PWM)正弦波控制。

该控制器主要基于微处理器或DSP(数字信号处理器),提供V电压并与电子控制系统的其他有源组件共享参考电压。

LEM 的 HMS 电流传感器采用 V 电源供电。

其内部参考电压 (2.5V) 由单独的端子提供,允许通过 DSP 或微处理器轻松使用传感器。

然而,传感器还可以接受来自这些相同 DSP 的外部参考电压(2V 至 2.8V 之间),传感器从中导出自己的参考电压。

控制系统所有电子元件之间的这种共生使整个应用程序更加高效(消除了错误计算中的基线漂移)。

HMS 电流传感器非常适合太阳能逆变器所需的所有电流测量。

  电流传感器可用于峰值电流检测,以将真实值与设定点进行比较。

逆变器还在系统中使用电流传感器来控制输出频率。

事实上,只要频率超出预选范围,变频器就会停止运行一段时间(不到两秒)。

   由于电网(交流侧)需要不能超过的低直流值,因此偏移和温度漂移必须是尽可能最好的。

并网的另一个要求是不能向电网馈入直流电。

传感器偏移或 IGBT 通信产生的直流电流可能会导致网络故障。

该电流会使变压器饱和,从而在网络中产生更多损耗和更多谐波。

对于无变压器配置,这不是一个大问题。

  虽然每个国家都有不同的可接受值,但共同的要求是标称输出电流的0.5%或1%,或者某些国家的限制值(英国20mA,德国和比荷卢经济联盟20mA)1A联盟,日本为 mA,中国和美国为 50mA)。

如果直流电流大于此限制,系统必须与电网断开。

至于是否需要测量直流电流或仅检测临界值,目前还没有明确的定义。

  在未来的太阳能设计中,该电流可能会得到补偿。

直流成分是通过测量交流电流的平均值来计算的;这代表直流元件。

因此,逆变器控制环路中使用的电流传感器的直流偏移应尽可能低。

此外,应避免或尽可能减小由逆变器 IGBT 开关延迟引起的直流偏移。

这种直流偏移可能导致网络配电变压器饱和。

为了减少这种直流偏移,新的逆变器拓扑技术正在开发中。

  HMS电流传感器尺寸仅为16(长)x 13.5(宽)x 12(高)mm  此外,当用于电流测量的印刷电路板上的空间紧张时,理想的情况是使用初级导体是集成的。

将这些模块直接表面安装到印刷电路板上可降低制造成本,同时还可避免混乱的焊接工艺。

除了外形小巧之外,HMS 设计还实现了 8 毫米的泄漏和间隙距离。

基于电流传感器的太阳能安装设计

其塑料管通过 CTI 的堆积赋予 HMS 高隔离性能(测试隔离电压:4.3 kVRMS/50 Hz/1 分钟)。

  提供四种标准模块,涵盖标称交流、直流、脉冲和混合隔离电流测量,这些模块可以在高达 ± 3 x IPN 电流的测量范围内测量高达 50kHz 的 5、10、15 或 20 ARMS。

四个模块的机械设计相同,因此这些模块可用于测量整个最终产品系列的电流。

增益和偏移是固定值并设置为,在 lpn 处,输出电压等于输入或输出参考电压 ± 0.V。

   独特的 LEM ASIC 设计用于与开环霍尔效应技术配合使用,以提高性能。

与传统分立技术相比,除了更宽的工作温度范围(-40 至 °C)之外,这些性能改进还包括更好的失调和增益漂移以及线性度。

  传感器带有CE标志,符合EN 8标准。

  这些传感器可用于工业应用,例如电源逆变器(太阳能、风能等)以及家用电器、变速驱动器、UPS、开关电源(SMPS)和空调,使这些设备更高效的。

基于电流传感器的太阳能安装设计

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