為更安全的太陽能系統(tǒng)和電動汽車充電器提供精確的電流檢測

在現(xiàn)代社會中，我們的日常生活深深依賴于電網(wǎng)，為了確保電力供應(yīng)的可靠性，我們必須對電網(wǎng)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測與精心維護(hù)。隨著越來越多用戶從不可再生能源過渡到可再生能源，電網(wǎng)的日常供需不斷變化，因此我們必須應(yīng)對不斷變化的需求。

隔離式電流檢測通常是基于霍爾或基于分流器的檢測，可以安全準(zhǔn)確地測量提供給電網(wǎng)的電流或從電網(wǎng)汲取的電流，從而有助于管理電網(wǎng)。例如，在電動汽車 (EV) 充電系統(tǒng)和太陽能系統(tǒng)中，為了保護(hù)低壓電路控制免受高壓瞬態(tài)的影響，必須進(jìn)行隔離。

圖 1 所示為電動汽車充電和太陽能應(yīng)用中的電流檢測。在這些應(yīng)用中，電流檢測在功率門的效率、計量和控制方面也發(fā)揮著重要作用。本文將討論如何在電動汽車充電器和太陽能系統(tǒng)中提供精確、安全的電流檢測。

圖 1 電動汽車充電和太陽能應(yīng)用中的電流示例

電動汽車充電和太陽能應(yīng)用中的效率和功率轉(zhuǎn)換

直流快速充電器和光伏逆變器均采用類似的主要電源轉(zhuǎn)換構(gòu)建塊。直流快速充電器將來自電網(wǎng)的交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，以便為電動汽車的電池充電。太陽能電池板將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，連接到電網(wǎng)，并將電力輸送到電網(wǎng)。

在電動汽車充電中，基本的直流快速充電器連接到電網(wǎng)中的“公共耦合點”。電磁干擾濾波器緊隨于公共耦合點之后，可防止來自后續(xù)功率因數(shù)校正級的噪聲耦合回電網(wǎng)，從而保持測量精度。這種精度有助于提高交流/直流轉(zhuǎn)換的效率。

太陽能電池板以類似于電動汽車充電器的方式連接到電網(wǎng)。太陽能電池板產(chǎn)生的直流電壓根據(jù)電池板與太陽光的接觸情況以及電池板接收的紫外光量而波動。然后，光伏逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，這些交流電源可以在公共耦合點并回交流電網(wǎng)。為使光伏逆變器的輸出功率與電網(wǎng)匹配，此位置的隔離式電流測量必須準(zhǔn)確。

計量

要實現(xiàn)準(zhǔn)確的計量和計費(fèi)，必須精確測量電流。在公共耦合點，計量系統(tǒng)可使用電流檢測來跟蹤直流快速充電器消耗的能量。跟蹤直流快速充電器的運(yùn)行狀況有助于確定維護(hù)需求，并正確進(jìn)行最終用戶的計費(fèi)。

太陽能電池板的計量標(biāo)準(zhǔn)將監(jiān)測公共耦合點以將可再生能源并回電網(wǎng)。為了跟蹤電流消耗隨時間的微小變化，需要在整個生命周期內(nèi)保持高精度，所以設(shè)計人員通常更喜歡使用基于分流器的隔離式電流傳感器（如 AMC131M03），因為開環(huán)技術(shù)的精度可能會隨時間推移而發(fā)生漂移，而基于分流器的電流傳感器則不會在整個生命周期內(nèi)發(fā)生精度漂移?；诜至髌鞯碾娏鳈z測技術(shù)有助于防止在系統(tǒng)生命周期內(nèi)出現(xiàn)性能下降的情況。

準(zhǔn)確控制功率門

基于霍爾的電流檢測是另一種隔離式電流檢測形式?；诨魻柕碾娏鳈z測可以檢測在功率轉(zhuǎn)換級中用于控制功率門精確開關(guān)操作的電流。在功率轉(zhuǎn)換級中，通常可接受的精度是 10 位，因為電流幅度較大，無需在整個范圍內(nèi)保持精度；所以，TMCS1126 電流傳感器等基于霍爾的技術(shù)具有易于使用且成本較低的優(yōu)點，因而廣受歡迎。

在直流快速充電器的輸出端，與車輛的連接處通常具有基于分流器的電流測量；為了確保車輛電池安全充電，高精度是優(yōu)先考慮的事項。或者，在光伏逆變器的輸入端，為了實現(xiàn)最大的功率產(chǎn)出，質(zhì)量功率點傳輸算法中通常使用 AMC3302 隔離式放大器進(jìn)行基于分流器的精確電流檢測。

結(jié)語

電流檢測將提供重要保護(hù)，不僅可以推動可再生能源的未來發(fā)展，還能實現(xiàn)電網(wǎng)的正確、安全管理。隨著電動汽車和可再生能源的興起，直流快速充電站和太陽能電池板的投資也陸續(xù)增多。在電動汽車充電和太陽能應(yīng)用中，基于分流器和基于霍爾的隔離式電流檢測對于確保安全高效運(yùn)行至關(guān)重要。