霍尔电流传感器在光伏汇流箱的应用-安科瑞任心怡

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发表时间：2022-04-30

安科瑞任心怡、谭永飞

技术支持：安科瑞彭峰

摘要：本文分析了霍尔传感器在光伏汇流箱的应用，光伏汇流箱是光伏发电的重要组成部分,主要用于太阳能光伏组件与直流控制柜间的连接。使用霍尔电流传感器可以实现太阳能光伏组件阵列的电流隔离测量,准确测量光伏汇流箱输出直流电流。

关键词：光伏汇流箱；霍尔电流传感器；隔离

0：概述

随着能源结构调整步伐的加快，国家大力提倡绿色能源，太阳能光伏产业飞速发展。在太阳能发电站运行过程中，准确测量光电池板输出的直流电流对太阳能发电站的监控管理起着至关重要的作用。直流电流测量存在两个最明显的困难，一是直流测量仪表不便串入电路中；二是直流测量电路与被测电路不能直接耦合，否则会影响被测电路的直流工作点，即直流测量的隔离成为难题。采用霍尔电流传感器测量光伏阵列电流，实现了电流的准确测量，同时解决了电流测量的隔离问题，不影响被测电路。

1：光伏汇流箱监测系统控制过程

光伏汇流箱监测系统如图1所示，霍尔电流传感器将光伏汇流箱输出的直流电流信号转化为与原电流成正比的电压信号传送到单片机，单片机对数据进行处理和存储。当单片机接收到数据主站PC通过通信模块给单片机发送的抄收命令时，单片机通过通信模块将信号数据发送回数据主站PC机。为获取更高的电压和电流，光伏组件需要串联获取大电压，并联获取高电流。由于光伏组件串联结构，每一块光伏组件的电流完全相同，因此设计只要测量支路电流就可得到每一块光伏板的输出电流。

图1 光伏汇流箱监测硬件系统结构图

2：霍尔电流传感器在光伏汇流箱监测系统中的应用

2.1 霍尔电流传感器在光伏汇流箱中的作用

以光伏直流柜需要对8路光伏汇流箱输出电流进行监测为例，鉴于光伏直流柜中一般汇流采用铜排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2所示），霍尔电流传感器将光伏汇流箱输出的直流电流信号转化为与原电流成正比的电压信号传送到单片机，计算获得原电流的大小。

图2 霍尔电流传感器测量光伏汇流箱输出电流

2.2 霍尔电流传感器工作原理

霍尔电流传感器以霍尔元件为核心，用于隔离检测电流的传感器。当电流流过一根导线时，将在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后由霍尔元件来检测，用霍尔元件在磁芯气隙处感应原边电流IP的大小和方向。霍尔元件的输出电压，经过信号处理电路，使传感器的输出可以精确反映被测电流的大小。

图3 霍尔电流传感器原理图

3：霍尔电流传感器

3.1概述

霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集，广泛应用于电流监控及电池应用、逆变电源及光伏发电站管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、焊接应用、变频器，UPS伺服控制等系统电流信号采集和反馈控制，具有响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强等优点。

3.2技术指标