光伏直流柜是對(duì)光伏匯流箱匯流后的直流電進(jìn)行匯總、監(jiān)控、保護(hù)的功能柜(一般指匯總直流負(fù)荷的電柜)，直流防雷柜可以將多路直流輸入?yún)R總成一路電流輸出，每路都有保護(hù)裝置(斷路器、熔斷器等)、防反二極管等，而且可以對(duì)每路電壓電流進(jìn)行監(jiān)控，并可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，而霍爾電流傳感器主要起到監(jiān)測(cè)光伏匯流箱實(shí)時(shí)輸出電流的作用。

2 工作原理

霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，按原理可分為開(kāi)環(huán)(直放式)和閉環(huán)(磁平衡式)，基于實(shí)際應(yīng)用中開(kāi)環(huán)(直放式)原理傳感器結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊、功耗小且成本較低，光伏直流柜中普遍使用開(kāi)環(huán)(直放式)原理霍爾電流傳感器來(lái)配合光伏直流柜匯流采集裝置。

霍爾電流傳感器開(kāi)環(huán)(直放式)原理：如圖1所示，當(dāng)原邊電流IP流過(guò)一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過(guò)磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測(cè)量并放大輸出，其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標(biāo)定為4V/5V。

3 選型

3.1 產(chǎn)品介紹

霍爾電流傳感器結(jié)合了電流互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn)，克服了互感器和分流器的不足，如表1所示：

表1 霍爾電流傳感器優(yōu)點(diǎn)對(duì)比表

一般情況下，可以根據(jù)輸入信號(hào)、內(nèi)孔尺寸來(lái)選擇霍爾電流傳感器。開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器型號(hào)選型如表2所示：

表2 開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器選型表

3.2 產(chǎn)品外形

常見(jiàn)開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器如圖2所示：

圖2 開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器實(shí)物圖

3.3 技術(shù)指標(biāo)

●響應(yīng)時(shí)間：≤10us

●頻寬：20kH*********

●失調(diào)電壓：±15mV

●工作溫度：-25～70℃

●存儲(chǔ)溫度：-40～80℃

●輸出負(fù)載：根據(jù)不同輔助電源、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)而定

●輸入過(guò)載能力：輸入量程最大值2倍可恢復(fù)正常工作

●耐壓：3.5kV/50H*********/1min

4 應(yīng)用

4.1 應(yīng)用案例

在實(shí)際應(yīng)用中，以光伏直流柜需要對(duì)8路光伏匯流箱輸出電流電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)為例，鑒于光伏直流柜中一般匯流采用銅牌接入且柜體空間有限制，可推薦采用8個(gè)體積較小的HKA-F1-200A/5V霍爾開(kāi)環(huán)電流傳感器(如圖3、圖4所示)配合安科瑞直流柜匯流采集裝置AG可計(jì)算出前級(jí)8路匯流箱的實(shí)時(shí)輸出電流，同時(shí)可配合1個(gè)直流高壓電壓傳感器HV100(輸入范圍DC 0-1500V)實(shí)現(xiàn)功率及電能測(cè)量。

4.2 使用注意事項(xiàng)

1、為了得到較好的動(dòng)態(tài)特性和靈敏度，必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合，要耦合得好，最好用單根導(dǎo)線且導(dǎo)線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑;

2、使用中當(dāng)大的直流電流流過(guò)傳感器原邊線圈，且次級(jí)電路沒(méi)有接通電源|穩(wěn)壓器或副邊開(kāi)路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測(cè)量精度(故使用時(shí)要先接通電源和測(cè)量端M)，發(fā)生這種情況時(shí)，要先進(jìn)行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線圈中通過(guò)同樣等級(jí)大小的交流電流并逐漸減小其值;

3、在大多數(shù)場(chǎng)合，霍爾傳感器都具有很強(qiáng)的抗外磁場(chǎng)干擾能力，一般在距離模塊5-10cm之間存在一個(gè)兩倍于工作電流Ip的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾是可以忽略的，但當(dāng)有更強(qiáng)的磁場(chǎng)干擾時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)解決。通常方法有：

①調(diào)整模塊方向，使外磁場(chǎng)對(duì)模塊的影響最小;

②在模塊上加罩一個(gè)抗磁場(chǎng)的金屬屏蔽罩;

③選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊;

④測(cè)量的最佳精度是在額定值下得到的，當(dāng)被測(cè)電流遠(yuǎn)低于額定值時(shí)，要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數(shù)。另外，原邊饋線溫度不應(yīng)超過(guò)80℃。