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太阳能系统-当前传感的新市场趋势

太阳能系统-当前传感的新市场趋势

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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太阳能装机容量(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。

1500 VDC光伏直流串降低成本，提高效率

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。

这种节省成本的方法在系统层面对光伏电池板串中的单个组件提出了更严格的要求。面板电子现在必须隔离>1500 VDC，这是一个重要的要求，许多太阳能系统。

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。

带有电流感应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，对于当前的传感设计挑战，有有效的解决方案。例如，来自Allegro MicroSystems的新型霍尔效应传感器提供了ul级的1550 V亚博棋牌游戏DC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。

开发符合IEC60950-1规范同时最小化系统功耗的能量收集应用程序是非常困难的。亚博尊贵会员例如，对于100a的电流，MA封装的ACS37002只消耗8.5 W，而MC封装的电流传感器消耗2.65 W，而对于典型的基于2 mΩ分流的电流传感实现，消耗20 W(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封装的电流传感器比基于分流的解决方案节能近10倍。由于消耗的功率等于R.I2，这种效应在大的公用事业规模的安装需要更高的电流时更为重要。这种能源效率还降低了设备的自热，这可能会导致一些线性误差，从而提供了在400 kHz带宽的温度范围内典型1%的高传感精度。

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电流传感器组合允许设计师选择一个部件编号，同时通过一对增益选择引脚从四个不同的增益进行选择。这种灵活的方法使四个特定的零件编号支持14种不同的灵敏度范围从±10到±133a，如表3所示。

以ACS37002LMA -50B3为例说明如何选择增益

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(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。

为了进一步提高设计的灵活性，ACS37002集成了过流故障检测(OCF)功能，允许通过引脚(VOC)调整阈值，如表4和图3中的电路图所示。该OCF特性提供了更快的响应(通常<1µs)直接到微控制器(MCU)。额外的芯片选择引脚，使关闭启动的情况下，电流浪涌，可能损害系统。目前的传感器功能取代了其他笨重和缓慢的比较器需要重建这一关键功能。

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。

ACS37002实现电路图。

图3:ACS37002实现的电路图。

结论

随着太阳能光伏市场的持续加速，系统设计师需要更高水平的硬件适应性，以解决广泛的安装用例。在太阳能应用中，设计灵活性是降低系统成本和优化性能的关键，这一要求延伸到当前传感平台的选择。亚博尊贵会员开发人员现在可以选择功能丰富的电流传感组合，这些组合在小封装中提供高隔离、低功耗和高精度，实现更好、更灵活的太阳能系统控制。

了解更多关于快板的信息ACS37002当前传感器和其他可再生能源解决方案，访问allegromicro.com/RenewableEnergy．

根据文章"太阳能系统-当前传感的新市场趋势，作者特里斯坦·布里莱特·德坎德，最初发表于博多电力系统, 2021年4月。原来的文章可以在这里下载．与许可转载。版权所有©2021,Allegro MicroSystems, Inc。亚博棋牌游戏