當太陽(yáng)能電池板所產(chǎn)生的電能反饋回電網(wǎng)時(shí)(一個(gè)“電網(wǎng)連接”系統),可以采用兩種連接方式:
將太陽(yáng)能電池組件與逆變器連接,經(jīng)變壓器(圖1)接入電網(wǎng),或者
將逆變器直接與電網(wǎng)連接,避免使用變壓器(無(wú)變壓器系統)(圖2)。
另外一個(gè)解決方案是不將電能送進(jìn)電網(wǎng),而是對用于自動(dòng)化裝置加電的電池進(jìn)行充電。這就是“離網(wǎng)”。對于偏僻建筑的應用,如開(kāi)采沉陷、澳大利亞或加拿大或第三世界國家村莊內的偏僻沉陷,以及路標和地下光等。
現在,市場(chǎng)上可供應處理從500W到10KW功率的太陽(yáng)能逆變器,以及高達500KW能力的裝置也有可能,例如大型體育館地下停車(chē)場(chǎng)的連續照明。系統使用壽命可能長(cháng)達20年。兩種類(lèi)型的系統(有變壓器和無(wú)變壓器)均可提供一個(gè)單相輸出(用于較小功率系統)或三相輸出(用于大功率系統),這取決于目標電網(wǎng)和電力裝置。
根據系統設計目的不同(包括尺寸、重量、穩固性、與電網(wǎng)的電氣分離、價(jià)格、效率和損失),現在大多使用兩種或三種不同的逆變器。為了幫助提高效率和保護系統,對所有類(lèi)型太陽(yáng)能逆變器內的電流進(jìn)行測量很重要。
由于無(wú)變壓器設計中不會(huì )產(chǎn)生變壓器損失,因此是最有效的類(lèi)型。在這種配置中,有時(shí)在光伏(PV)方陣和逆變器(DC/AC)之間使用一臺升壓轉換器來(lái)將組件的電壓轉換成逆變器的輸入電壓。
通常在剛好在PV 方陣后使用最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)組件來(lái)確保方陣工作在其最大功率運行水平。通過(guò)使用用于跟蹤功能的電流和電壓傳感器,應用一種特殊軟件算法和專(zhuān)用電子元件一起來(lái)控制電池板(電池)的工作點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō),一臺電流傳感器可用于測量單相輸出(供到電網(wǎng)的電流),而另一臺傳感器可用于測量輸入直流電流(10-25A)。在三相輸出的情況下,兩臺傳感器可用于測量三相輸出的交流電流。接入電網(wǎng)的DC/AC逆變器是一臺將直流信號轉換為正弦波的全橋逆變器。
流入電網(wǎng)的逆變器輸出電流(15-50ARMS)由一臺傳感器進(jìn)行測量,以便反饋回至控制器進(jìn)行脈寬調制(PWM)正弦波控制??刂破髦饕诠┯?5V電壓并與電子控制系統其他有源元件共享基準電壓的微處理器或DSP(數字信號處理器)。LEM公司的HMS電流傳感器通過(guò)一個(gè)+5V電源來(lái)運行。其內部基準電壓(2.5V)由一個(gè)單獨的端子提供,允許通過(guò)DSP或微處理器輕松使用傳感器。但是,傳感器還能接受來(lái)自這些相同DSP的外部基準電壓(2V到2.8V之間),傳感器從這些DSP上獲得其自身基準電壓??刂葡到y所有電子元件之間的這種共生使得整個(gè)應用效率更高(錯誤計算中的基準漂移消除)。HMS電流傳感器非常適合太陽(yáng)能逆變器所需要的所有電流測量。


電流傳感器可用于峰值電流檢測,用于真實(shí)值與設定點(diǎn)的對比。逆變器還在控制輸出頻率的系統中使用電流傳感器。實(shí)際上,無(wú)論頻率何時(shí)移出預選范圍,逆變器都會(huì )停止運行一會(huì )兒(短于兩秒)。
由于在電網(wǎng)上(交流側)需要不能超出的低直流值,因此偏移和溫度漂移必須盡可能最好。對電網(wǎng)連接的另一個(gè)要求是不能將直流電流供進(jìn)電網(wǎng)。由傳感器偏移或IGBT通信產(chǎn)生的直流電流可能會(huì )引起網(wǎng)絡(luò )麻煩。該電流可能會(huì )使變壓器產(chǎn)生飽和,這樣會(huì )使網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生更多損失和更多諧波。對于無(wú)變壓器配置,這不是個(gè)大問(wèn)題。
盡管各國都有自己各自不同的接受值,但是共同要求都是標稱(chēng)輸出電流的0.5%或1%,或者在一些國家是一個(gè)限定值(英國為20mA,德國和比荷盧三國關(guān)稅同盟為1A,日本為100mA,中國和美國為50mA)。如果直流電流大于這個(gè)限定值,則必須將系統與電網(wǎng)斷開(kāi)。對于是否需要測量直流電流或只是檢測臨界值,現在還沒(méi)有清晰的界定。
在未來(lái)的太陽(yáng)能設計中,該電流可能會(huì )予以補償。直流元件會(huì )通過(guò)測量交流電流的平均值來(lái)計算;這代表直流元件。因此,逆變器控制環(huán)路中所使用的電流傳感器直流偏移應該盡可能的低。而且,應避免由于逆變器IGBT切換延遲而產(chǎn)生的直流偏移或使其盡可能的小。該直流偏移可導致網(wǎng)絡(luò )分配變壓器產(chǎn)生飽和。為了減小這個(gè)直流偏移,正在開(kāi)發(fā)新的逆變器拓撲技術(shù)。
HMS電流傳感器外形尺寸僅僅為16 (長(cháng)) x 13.5(寬) x 12(高)mm

而且,當印刷電路板上用于電流測量的空間很緊張時(shí),理想情況是將初級導體進(jìn)行集成。將這些模塊直接表面貼裝到印刷電路板上,從而降低制造成本,同時(shí)也避免混淆各種焊接工藝。除了外形尺寸小之外,HMS設計還實(shí)現了8mm漏電和間隙距離。通過(guò)一個(gè)600 CTI對其塑料管殼進(jìn)行累積,使得HMS具有高隔離性能(測試隔離電壓:4.3 kVRMS/50 Hz/1分鐘)。
可提供涵蓋標稱(chēng)交流、直流、脈沖和混合隔離電流測量的四種標準模塊,這些模塊可在寬至± 3 x IPN的測量范圍內測量高達50kHz的5、10、15或20 ARMS電流。四種模塊的機械設計完全相同,因此這些模塊可用于測量整個(gè)最終產(chǎn)品范圍的電流。增益和偏移為固定值并進(jìn)行了設定,因此,在lpn,輸出電壓等于輸入或輸出基準電壓± 0.625 V。
設計與開(kāi)環(huán)霍爾效應技術(shù)共同使用的獨特LEM ASIC已經(jīng)用于改善性能。除了與傳統離散技術(shù)相比更寬的工作溫度范圍(-40到+85°C)之外,這些性能改善還包括更好的偏移和增益漂移以及線(xiàn)性度。
傳感器標有CE標識,符合EN 50178標準。
這些傳感器可用于諸如電力逆變器(太陽(yáng)能、風(fēng)力等)等工業(yè)場(chǎng)合以及家用電器、變速驅動(dòng)器、UPS、開(kāi)關(guān)電源(SMPS)和空調,使這些裝置的效率更高。
本文摘自中國傳動(dòng)網(wǎng) |