關(guān)于光伏逆變器的關(guān)鍵電流傳感器元器件的一些解析

太陽的光線出現(xiàn)在生活中的每一個(gè)地方，人們的生活已經(jīng)離不開太陽，太陽能不僅為植物生長提供光源，而且也能為人類提供能源，現(xiàn)在的光伏發(fā)電就是很大程度上利用了太陽能。這也就離不開電流傳感器的幫助。

隨著電站類型日益多樣化，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的挑戰(zhàn)：大型地面電站仍將保持較大的市場份額;隨著政策不斷完善，屋頂?shù)确植际诫娬緦⒖焖侔l(fā)展;農(nóng)光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)、漂浮式光伏等新型應(yīng)用將增多。而逆變器的選型應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)“因地制宜，科學(xué)設(shè)計(jì)”的基本原則。

針對(duì)大型地面電站，趙為表示集中式逆變器一直是主流解決方案。更低的初始投資，更友好的電網(wǎng)接入，更低成本的后期運(yùn)維是選擇集中逆變器的主要依據(jù)。多個(gè)電站實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，在平坦無遮擋的應(yīng)用場合，集中式與組串式發(fā)電量持平;且集中式逆變器單機(jī)容量不斷增大，1MW以上的系統(tǒng)將逐漸增多;組串式逆變器作為補(bǔ)充，40-100KW等更大功率的組串式逆變器將逐步取代20-40KW的組串式逆變器。

影響逆變器溫度的主要是地域溫差、晝夜溫差、季節(jié)溫差、天氣變化如太陽、風(fēng)、雨等形成的溫差。同時(shí)自然散熱在熱源和器件、外殼之間也形成溫差，導(dǎo)致逆變器個(gè)部件之間形成溫差。在北方地區(qū)冬季溫度較低，很多地方低于-20℃，夏季溫度超過40℃，晝夜溫差20℃、季節(jié)溫差60℃，同時(shí)逆變器外殼的溫升在20~30℃，內(nèi)部IGBT的溫升在40~50℃。這樣容易在內(nèi)部腔體內(nèi)形成溫度差和各個(gè)部位的溫度差，并且溫度變化頻繁，這些對(duì)產(chǎn)品材料的選擇提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。此外早晚開機(jī)功率輸出，突變的陣雨及惡劣的天氣變化，溫變速率大，容易在一些部件上形成凝露，這也將影響逆變器的安全運(yùn)行。

電流傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測電流的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。電流傳感器也稱磁傳感器，可以在家用電器、智能電網(wǎng)、電動(dòng)車、風(fēng)力發(fā)電等等，在我們生活中都用到很多磁傳感器，比如說電腦硬盤、指南針，家用電器等等。

近年來，全球傳感器市場以穩(wěn)定的增長態(tài)勢向前發(fā)展，各國企業(yè)競相加速對(duì)傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依然是傳感器市場分布最大的國家。

霍爾電流傳感器包括開環(huán)式和閉環(huán)式兩種電流傳感器，開環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是霍爾直放式原理，閉環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是磁平衡原理。高精度的霍爾電流傳感器大多屬于閉環(huán)式。

磁平衡式電流傳感器也稱補(bǔ)償式傳感器，即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個(gè)次級(jí)線圈，電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。

磁通門傳感器是利用被測磁場中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的非線性關(guān)系來測量弱磁場的。磁通門傳感器具有分辨力高、測量弱磁場范圍寬、可靠、能夠直接測量磁場的分量和適于在速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)。

反觀中國，伴隨著中國進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代，尤其是光伏、電動(dòng)汽車等新能源行業(yè)的興起，中國傳感器需求才逐漸好轉(zhuǎn)，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國傳感器市場規(guī)模達(dá)1100億，2020年將達(dá)到2115億。國內(nèi)傳感器市場高度依賴進(jìn)口，特別是高端傳感器方面，我國中高端傳感器進(jìn)口比例高達(dá)八成。由于成本壓力，部分客戶傾向于國產(chǎn)品牌。

磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當(dāng)主回路有一電流通過時(shí)，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上， 所產(chǎn)生的信號(hào)輸出用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個(gè)補(bǔ)償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場 ，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補(bǔ)償了原來的磁場， 使霍爾器件的輸 　　出逐漸減小。當(dāng)與Ip與匝數(shù)相乘 所產(chǎn)生的磁場相等時(shí)，Is不再增加，這時(shí)的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時(shí)可以通過Is來平衡。

磁通門電流傳感器以高精度、溫漂低、頻帶寬、響應(yīng)快為優(yōu)點(diǎn)，特別適合于光伏逆變器，智能電網(wǎng)一二次融合設(shè)備的應(yīng)用。電流傳感器雖然很小，但很關(guān)鍵，這個(gè)小小的元器件融合了越來越多的新技術(shù)。除了磁通門電流傳感器外，還有霍爾電流傳感器(開環(huán)，閉環(huán))、隧道磁阻電流傳感器，客戶通常會(huì)根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇不同原理的電流傳感器來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

以上就是太陽能發(fā)電會(huì)用到的電流傳感器，如果某一天人們能高效利用太陽能，相信能解決很大的能源問題，畢竟太陽能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，能保證人類的永續(xù)發(fā)展，需要我們科研人員更加努力。