光伏组串电流传感器应用及迭代
2018-7-21 9:13:56

什么是光伏组串:

光伏发电系统中,将若干个光伏组件串联后,形成具有一定直流输出的电路单元,简称组件串或组串。

组串电流检测有几个典型的特点:

1.检测电流的路数一般较多,典型的有8路16路等(汇流箱),逆变器则根据其MPPT设计各有不同。

2.对其检测电流的精度有一定要求,但不做计量或计算需求。更大的意义在于实时监控组件发电的状态。

组串电流检测的应用:

汇流箱

是指用户可以将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来,组成一个个光伏串列,然后再将若干个光伏串列并联接入光伏汇流箱,起到汇流和监控的装置。汇流箱是作为组串电流的典型应用代表。

逆变器

随着分布式电站及商用家庭光伏发电的兴起。尤其是国内,组串式电流传感器作为检测光伏面板的第一道监控,发挥着不可或缺的作用。

电流检测原件的迭代升级

原理篇

因为需要对光伏面板发出的电流进行实时监控,其关注电流一般在7A~10A的直流电流(双面组件的电流会更大些)。要检测这个档位的直流电方案有很多。有比如电阻,光耦霍尔等检测方案。这里可以讲讲光伏汇流箱里电流检测方案的跟新迭代。

电阻方案:

光伏组串电流传感器的应用及迭代

在低频率小幅值电流测量中,表现出高的精度和较快的响应速度。工业领域中,在不涉及到测量回路与被测电流之间电隔离的场合,分流器是将电流信号转变为电压信号的首选的低成本方案。

单芯片霍尔方案(SO8封装等):

光伏组串电流传感器的应用及迭代

拿汇流箱举例,直流汇流箱最早有不带电流检测功能的。其主要是用于连接光伏阵列(组串) 及逆变器,提供防雷及过流保护等。但对于大型光伏电站项目而言,必须增加智能采集装置,专门用于监测光伏电池阵列中电池组串的运行参数,以保证对设备的实时监控。

光伏组串电流传感器的应用及迭代

早期的汇流箱,厂家喜欢用电阻(Shunt)方案来检测电流。电阻有着使用简单,成本低廉等优点。但其缺点也很明显,其温漂较大且非隔离的特性让其不是非常适合在光伏系统中使用。如果选择特殊的电阻隔离方案,则需要选择较好的运放及线性光耦,其综合成本也并不低。

光伏组串电流传感器的应用及迭代

并且光伏电站的实际运营中,出现了一定比率的箱体着火烧毁现象。排查下来,有一大部分原因是因为长时间的使用电阻一直处于通电状态,其两端固定处的松动引起接触阻值异常发热,甚至拉弧。究其根本原因,还是电阻检测方案是非隔离方案,在光伏这样的工业级系统中显然不太适合。

光伏组串电流传感器的应用及迭代

就这个问题,各大光伏论坛及年会也时常说起。市场普遍认为,电阻方案做为光伏系统中的电流检测方案会有潜在风险,原则上不推荐使用。渐渐地主流电站方开始在招标书上指定要求选用隔离的电流传感器(霍尔)去替代电阻。

在选用霍尔电流传感器的方案上也有区别。根据工作原理的不同一般分开环和闭环。

光伏组串电流传感器的应用及迭代

在要求用霍尔替代电阻的那段时间里,可选择的电流传感器方案其实并不多,仅有国外的几家传感器厂家拥有成熟方案,而且当时的开环方案并不成熟。在这样的情况下,大家只能硬着头皮用昂贵的闭环方案。紧接着国内厂家借势推出了本土化的廉价闭环方案。

闭环在精度上有着相对优势,但在实际使用时又出现了若干问题。比如,闭环传感器的线圈匝数较多,灌胶后,传感器内部在经受热胀冷缩后线圈容易出现断裂现象。加上较多的线圈匝数在遇到打雷天气时耦合较大的能量,容易打坏传感器的内部芯片。但最根本的问题还是:即使是廉价版的闭环传感器,其成本价格也是组串电流检测所无法承受的。

(来源:太阳能光伏网)
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