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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

贝尔实验室发明了1954年发明了硅光伏（PV）电池技术，并开创了太阳能电池板在太空勘探中的使用。首先在20世纪70年代商业用途，太阳能电池板达到了每瓦20美元的成本。从那时起，许多技术进步使这些成本下降到每瓦的仅为0.2美元，使太阳能装置能够超越其他可再生能源竞争对手。预计将以2026年估计增长25％的CAGR，太阳能市场将继续受益于技术创新，这将增加效率并降低制造成本。

GW的太阳能装置(来源:PowerWeb)。

图1:GW太阳能装机容量(来源:PowerWeb)

这种新的范式正在加速大多数国家的总能源组合中太阳能的比例，使太阳能成为可持续能源的领先来源。随着太阳能装置在当天增长较大，更雄心勃勃，当前感官的新趋势正在为这一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了600 VDC和1100 VDC系统，其中几个PV面板连接在“串”中以达到所需的电压。随着能够支持1500 VDC的PV系统正在实现更高的成本和更高的功率，可以推动更好的效率，PV系统成为行业标准。由于每个面板的输出电压保持相对恒定，因此太阳能系统正在设计每个串的PV面板，请降低PV安装中使用的DC-AC转换器和组合器盒。这种有效的设计方法通过综合节省的材料成本，布线和安装时间来降低整体系统成本。

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：具有电流传感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雷竞技竞猜下载DC工作

隔离等级，提供4.8 kV介电保护，更包含一个包含的包装。针对太阳能系统进行了优化，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。雷竞技最新网址例如，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)。

100 A电流传感选项和功率损耗

表1：电流传感选项和100a的功率损耗

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。

用于太阳能应用（如ACS37002）优化的最先进的电流传感器，在可靠的保护，高精度，理想尺寸和迅速响应时间之间实现了理想的平衡。雷竞技最新网址

灵活性作为设计简化中的功能

随着太阳能安装项目的乘法和专注于快速投资回报率，该行业正在适应具有平台方法的使用情况的多样性，使解决方案能够根据具体的客户要求量身定制。该平台灵活性降低了工程时间和成本，加速了市场时间，简化了股票和维护的零件数量较少的采购和物流。

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)

开发人员可以利用模数转换器（ADC）在许多不同用例中的全动态范围，同时通过更好的信噪比（SNR）实现更高的精度。VREF输入引脚为设计人员提供额外的灵活性，提供了一个变量零电流输出电压，使双向或单向电流检测能够以满量程更精确地调整到ADC。

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阈值和相应的满量程百分比。

表4：VOC阈值和相应的全尺度百分比。

ACS37002实现的电路图。

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。雷竞技最新网址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。

有关Allegro的更多信息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 - 电流传感的市场趋势，作者特里斯坦·布里莱特·德坎德，最初发表于Bodos电力系统，4月，2021年。原文可以是下载了这里．与许可转载。版权所有©2021,Allegro MicroSystems, Inc。雷竞技竞猜下载