霍爾電流傳感器在光伏匯流箱的應用

安科瑞 陳聰

摘要：本文分析了霍爾傳感器在光伏匯流箱的應用，光伏匯流箱是光伏發電的重要組成部分,主要用于太陽能光伏組件與直流控制柜間的連接。使用霍爾電流傳感器可以實現太陽能光伏組件陣列的電流隔離測量,準確測量光伏匯流箱輸出直流電流。

關鍵詞：光伏匯流箱；霍爾電流傳感器；隔離

0：概述

隨著能源結構調整步伐的加快，國家大力提倡綠色能源，太陽能光伏產業飛速發展。在太陽能發電站運行過程中，準確測量光電池板輸出的直流電流對太陽能發電站的監控管理起著至關重要的作用。直流電流測量存在兩個很明顯的困難，一是直流測量儀表不便串入電路中；二是直流測量電路與被測電路不能直接耦合，否則會影響被測電路的直流工作點，即直流測量的隔離成為難題。采用霍爾電流傳感器測量光伏陣列電流，實現了電流的準確測量，同時解決了電流測量的隔離問題，不影響被測電路。

1：光伏匯流箱監測系統控制過程

光伏匯流箱監測系統如圖1所示，霍爾電流傳感器將光伏匯流箱輸出的直流電流信號轉化為與原電流成正比的電壓信號傳送到單片機，單片機對數據進行處理和存儲。當單片機接收到數據主站PC通過通信模塊給單片機發送的抄收命令時，單片機通過通信模塊將信號數據發送回數據主站PC機。為獲取更高的電壓和電流，光伏組件需要串聯獲取大電壓，并聯獲取高電流。由于光伏組件串聯結構，每一塊光伏組件的電流*相同，因此設計只要測量支路電流就可得到每一塊光伏板的輸出電流。

圖1 光伏匯流箱監測硬件系統結構圖

2：霍爾電流傳感器在光伏匯流箱監測系統中的應用

2.1 霍爾電流傳感器在光伏匯流箱中的作用

 以光伏直流柜需要對8路光伏匯流箱輸出電流進行監測為例，鑒于光伏直流柜中一般匯流采用銅排接入且柜體空間有限制，可推薦采用8個體積較小的AHKC-BS ，200A/5V霍爾開環電流傳感器（如圖2所示），霍爾電流傳感器將光伏匯流箱輸出的直流電流信號轉化為與原電流成正比的電壓信號傳送到單片機，計算獲得原電流的大小。

圖2 霍爾電流傳感器測量光伏匯流箱輸出電流

2.2 霍爾電流傳感器工作原理

霍爾電流傳感器以霍爾元件為核心，用于隔離檢測電流的傳感器。當電流流過一根導線時，將在導線周圍產生磁場，磁場的大小與流過導線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后由霍爾元件來檢測，用霍爾元件在磁芯氣隙處感應原邊電流IP的大小和方向。霍爾元件的輸出電壓，經過信號處理電路，使傳感器的輸出可以精確反映被測電流的大小。

圖3 霍爾電流傳感器原理圖

3：霍爾電流傳感器

3.1概述

霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，廣泛應用于電流監控及電池應用、逆變電源及光伏發電站管理系統、直流屏及直流馬達驅動、電鍍、焊接應用、變頻器，UPS伺服控制等系統電流信號采集和反饋控制，具有響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾的能力強等優點。

3.2技術指標

4：結束語 

隨著國內光伏產業的發展，光伏發電監測系統的需求也日益增長。在光伏發電監測系統中使用安科瑞霍爾電流傳感器，能夠對光伏發電站輸出電流進行實時監測，可以及時發現光伏發電系統的故障節點，方便工作人員對光伏陣列進行維護和檢修，對光伏發電站的監控管理起著至關重要的作用。

參考文獻

[1] 企業微電網設計與應用手冊.2020.6

[2] 王長貴，王斯成.太陽能光伏發電實用技術[M].北京:化學工業出版社，2005.

[3] 王強.多路光電流采集[J].濟南大學學報:自然科版，2007，21(2):117—120.