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太阳能系统 - 当前传感的新市场趋势

作者:Tristan Brillet de Cande，产品营销工程师
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介绍

贝尔实验室于1954年发明了硅光伏电池技术，并率先在太空探索中使用太阳能电池板。20世纪70年代首次投入商业使用的太阳能电池板，每瓦的成本达到了20美元。从那时起，许多技术进步将这些成本降低到每瓦0.2美元，使太阳能装置超过了其他可再生能源的竞争对手。到2026年，预计将以25%的复合年增长率增长，太阳能市场将继续受益于提高效率和降低制造成本的技术创新。

GW的太阳能装置(来源:PowerWeb)。

图1：GW中的太阳能装置（来源：PowerWeb）

这种新的模式正在加速太阳能在大多数国家能源结构中的比例，使太阳能成为可持续能源的主要来源。随着太阳能装置越来越大，越来越雄心勃勃的一天，当前的传感新趋势正在这个不断扩大的能源市场出现。

降低成本和提高效率，使用1500 VDC PV直流串

传统上，大多数光伏太阳能电池板系统使用600 VDC和1100 VDC系统，几个光伏电池板连接在一个“串”，以达到所需的电压。随着实现更低成本、更高功率和更高效率的推动，支持1500 VDC的光伏系统正在成为行业标准。由于每个电池板的输出电压相对稳定，太阳能系统的设计中每串都有更多的光伏电池板，减少了光伏安装中使用的dc - ac变换器和组合箱。这种有效的设计方法通过节约材料成本、布线和安装时间，降低了整体系统成本。

在系统级别的这种成本节省的方法将在PV面板串中的各个组件上置于更加艰难的要求。现在必须隔离面板电子设备> 1500 VDC，这对于许多太阳系来说是一种非琐碎的要求。

太阳能逆变器在多个地方使用高压电流传感器，如图2所示。这些电流传感器对电子系统的安全性、效率和健壮性起着至关重要的作用。在新的拓扑结构中，当前传感器面临的一个关键挑战是新的1500 VDC系统在PV串级别需要高隔离电压。更高的隔离意味着需要实现更高的电隔离，具有更大的漏电和间隙，进而导致更大、更昂贵的电流传感器包。

具有电流传感插座的太阳能系统的典型框图。

图2:带有电流感应插座的太阳能系统的典型框图。

幸运的是，对此目前的传感设计挑战有有效的解决方案。例如，来自Allegro Microsystems的基于新的大厅效果的传感器提供UL评级的155亚博棋牌游戏0 VDC工作

绝缘等级，在更包容的封装中提供4.8 kV的介电保护。太阳能系统的优化ACS37002电流传感器是由Allegro提供的，采用SOIC16封装，内部导体电阻为0.85 mΩ。

显着难以开发符合IEC60950-1规范的能量收集应用，同时最小化系统功耗。亚博尊贵会员例如，对于100个电流，MA封装中的ACS37002仅在MC封装中的电流传感器消耗2.65W时绘制8.5W，而不是20W，而不是基于典型的2MΩ分流的电流检测实现（参见表1）。

电流感应选项和功率损失在100 A

表1:100a电流传感选项和功率损耗

MC包中的电流传感器比基于分流的解决方案更高的功率效率近10倍。由于消耗的功率等于R.i2，因此这种效果是符号更重要的是，具有大型公用事业尺度装置所需的更高电流。这种能量效率也降低了装置的自加热，这可以诱导一些线性误差，从而在400kHz带宽处的温度范围内提供高度的1％的高感测精度。

为太阳能应用优化的最先进的电流传感器，如ACS37002，实现了可靠保护、高精度、理想尺寸和快速响应时间之间的理想平衡。亚博尊贵会员

灵活性是设计简化中的一个特征

随着太阳能安装项目的增加和对快速投资回报率的关注，该行业正在通过平台方法适应用例的多样性，使解决方案能够针对特定的客户需求进行定制。这个平台的灵活性减少了工程时间和成本，加快了上市时间，简化了采购和物流，库存和维护的零件数量更少。

例如，如表2所示，ACS37002电流传感器产品组合允许设计人员选择一个部件号，同时通过一对增益选择引脚从四个不同的增益选择。这种灵活的方法使四个特定的部件号能够支持14个不同的敏感性，范围为±10至±133a，如表3中的突出显示所示。

ACS37002LMA -50B3如何选择增益的示例

表2:ACS37002LMA -50B3如何选择增益示例(来源:Allegro datasheet)

ACS37002电流传感器选择指南

表3：ACS37002电流传感器选择指南（资料来源：Allegro Datasheet）

开发人员可以在许多不同的用例中利用模数转换器(ADC)的全动态范围，同时通过更好的信噪比(SNR)实现更高的精度。为设计人员提供了额外的灵活性，VREF输入引脚提供了一个可变的零电流输出电压，实现双向或单向电流传感，更精确地调整ADC在满量程。

进一步提高设计灵活性，ACS37002采用过电流故障检测（OCF）能力，允许通过引脚（VOC）调节阈值，如表4所示和图3中的电路图所示。该OCF功能提供了更快的功能响应（通常）直接到微控制器（MCU）。额外的芯片选择引脚在电流激增的情况下启动关闭，以损坏系统。该电流传感器功能替换了重新创建了这一关键功能所需的繁琐和较慢的比较器。

VOC阈值及相应百分比的满量程。

表4:VOC阈值和相应百分比的满尺度。

图3:ACS37002实现的电路图。

结论

随着太阳能光伏市场的继续加速，系统设计人员需要更高水平的硬件适应性，以解决广泛的安装用例。设计灵活性是降低太阳能应用中系统成本和优化性能的关键，这一要求延伸到电流传感平台的选择。亚博尊贵会员开发人员现在可以选择丰富的功能丰富的电流传感投资组合，在小型脚印封装中提供高隔离，较低功耗和高精度的组合，实现了更好，更灵活地控制太阳能系统。

了解更多关于快板的信息ACS37002目前的传感器和其他可再生能源解决方案，访问Allegromicro.com/renewableenergy.。