【干貨】光伏組串電流傳感器應用及迭代 _知識百科

什么是光伏組串：
在光伏發電系統中，將若干個光伏組件串聯后，形成具有一定直流輸出的電路單元，簡稱組件串或組串。
組串電流檢測有幾個典型的特點：
1．檢測電流的路數一般較多，典型的有8路16路等（匯流箱），逆變器則根據其MPPT設計各有不同。
2．對其檢測電流的精度有一定要求，但不做計量或計算需求。更大的意義在于實時監控組件發電的狀態。
組串電流檢測的應用：
匯流箱
【【干貨】光伏組串電流傳感器應用及迭代】是指用戶可以將一定數量、規格相同的光伏電池串聯起來，組成一個個光伏串列，然后再將若干個光伏串列并聯接入光伏匯流箱，起到匯流和監控的裝置。匯流箱是作為組串電流的典型應用代表。
逆變器
隨著分布式電站及商用家庭光伏發電的興起。尤其是國內，組串式電流傳感器作為檢測光伏面板的第一道監控，發揮著不可或缺的作用。
電流檢測原件的迭代升級
原理篇
因為需要對光伏面板發出的電流進行實時監控，其關注電流一般在7A～10A的直流電流（雙面組件的電流會更大些）。要檢測這個檔位的直流電方案有很多。有比如電阻，光耦霍爾等檢測方案。這里可以講講光伏匯流箱里電流檢測方案的跟新迭代。
電阻方案：

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在低頻率小幅值電流測量中，表現出高的精度和較快的響應速度。工業領域中，在不涉及到測量回路與被測電流之間電隔離的場合，分流器是將電流信號轉變為電壓信號的首選的低成本方案。
單芯片霍爾方案（SO8封裝等）：

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拿匯流箱舉例，直流匯流箱最早有不帶電流檢測功能的。其主要是用于連接光伏陣列（組串）及逆變器，提供防雷及過流保護等。但對于大型光伏電站項目而言，必須增加智能采集裝置，專門用于監測光伏電池陣列中電池組串的運行參數，以保證對設備的實時監控。

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早期的匯流箱，廠家喜歡用電阻（Shunt）方案來檢測電流。電阻有著使用簡單，成本低廉等優點。但其缺點也很明顯，其溫漂較大且非隔離的特性讓其不是非常適合在光伏系統中使用。如果選擇特殊的電阻隔離方案，則需要選擇較好的運放及線性光耦，其綜合成本也并不低。

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并且光伏電站的實際運營中，出現了一定比率的箱體著火燒毀現象。排查下來，有一大部分原因是因為長時間的使用電阻一直處于通電狀態，其兩端固定處的松動引起接觸阻值異常發熱，甚至拉弧。究其根本原因，還是電阻檢測方案是非隔離方案，在光伏這樣的工業級系統中顯然不太適合。

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就這個問題，各大光伏論壇及年會也時常說起。市場普遍認為，電阻方案做為光伏系統中的電流檢測方案會有潛在風險，原則上不推薦使用。漸漸地主流電站方開始在招標書上指定要求選用隔離的電流傳感器（霍爾）去替代電阻。
在選用霍爾電流傳感器的方案上也有區別。根據工作原理的不同一般分開環和閉環。

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在要求用霍爾替代電阻的那段時間里，可選擇的電流傳感器方案其實并不多，僅有國外的幾家傳感器廠家擁有成熟方案，而且當時的開環方案并不成熟。在這樣的情況下，大家只能硬著頭皮用昂貴的閉環方案。緊接著國內廠家借勢推出了本土化的廉價閉環方案。
閉環在精度上有著相對優勢，但在實際使用時又出現了若干問題。比如，閉環傳感器的線圈匝數較多，灌膠后，傳感器內部在經受熱脹冷縮后線圈容易出現斷裂現象。加上較多的線圈匝數在遇到打雷天氣時耦合較大的能量，容易打壞傳感器的內部芯片。但最根本的問題還是：即使是廉價版的閉環傳感器，其成本價格也是組串電流檢測所無法承受的。
同一時期開環方案逐漸成熟，從LEM的HO系列到國內開環方案的百家開花。從成本和可靠性上，開環電流傳感器真正實現了高性價比和可靠的組串電流檢測方案。
注：介于電阻和霍爾電流傳感器（磁環式）之間的單芯片霍爾（如ACS712）定位稍尷尬，由于其耐壓及電流過沖能力欠佳，不被大多數的光伏用戶認可。

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在開環電流傳感器方案中，電流傳感器智能化推動企業Magtron受到越來越多客戶的青睞，根本的原因還是在于其成熟的自研SOC芯片和敏銳的市場洞悉力，能在短時間內為客戶找到合適的方案，并提供相應可靠的件。
－－結構篇
當開環霍爾成為了主流后。凡是組串類的直流電流檢測，都會優先選用該方案。在找到了適合的原理方案后，大家又開始考慮結構上的問題。
主流的穿芯霍爾做到了完全的隔離，安全等級較高。幾乎所有的傳感器都是以是以豎裝的形式來設計。這種設計延續了傳感器以往的立式方案。

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不同的方案沒有絕對的好壞，但對應用在適合的項目中，會大大降低你的人工成本及綜合成本。
這里還是以匯流箱舉例，對比SNEC 14年的光伏展與16年的光伏展，不難發現，主流的匯流箱方案，都在朝著功率密度集成化的方向在走。這也是我們所提到的，在原理方案沒有太大區分化的今天，結構上的推陳出新能給整個方案帶來全新的設計思路。

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從扁平化的監控模塊到正負極熔斷器的上下疊排，再到使用銅排替代AWG線，甚至雙熔斷絲底座的設計。一些列的結構升級讓整個匯流箱的空間愈發緊湊，生產效率不斷提升。整個機箱體積能減少1／4以上，帶來的優勢不言而喻。
講到生產效率，就不得不提到分布式逆變器的組串電流檢測。它和匯流箱起著類似的作用。作為逆變器的一部分，它的設計會更加緊密。傳統的立式安裝會遇到PCB板占板面積較大，穿線不方便的情況。組串線需要先穿過傳感器的孔再插入逆變器內殼的MC4端子接線頭。兩次穿線會給工人帶來生產效率上的問題。

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而臥裝形式的電流傳感器就恰好適合這種場所。其穿孔緊貼PCB板的空位，而PCB孔又緊貼MC4接線孔。讓穿線一步到位，同時又只占到逆變器內部很小一部分空間。再深挖這種臥裝形式的傳感器你還會發現，有很大一部分的領域都更適合這種方式檢測電流。

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當然，根據不同的場所， Magtron提供不同方案，讓用戶有跟多的選擇權。

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Magtron是All Programamble PGA Sensor、磁電傳感SoC的全球領先企業，致力于實現新一代更智能的、高功率密度和差異化的磁電傳感系統方案。在整個行業向工業物聯網和傳感智能化的大趨勢推動下， Magtron的創新技術Quadcore， RCMU， iShunt等創新技術使得磁電傳感，特別是電流傳感器應用既高度集成易用，同時實現高功率密度化，也首次實現傳感器高速軟件化。