為了適應(yīng)新形勢(shì)、新要求，并規(guī)范分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)管理，促進(jìn)分布式光伏發(fā)電高質(zhì)量發(fā)展，國(guó)家能源局對(duì)2013年發(fā)布的《分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目管理暫行辦法》進(jìn)行了修訂，于2025年1月17日形成新的《分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)管理辦法》，新辦法對(duì)于分布式光伏發(fā)電建設(shè)方面有了較高的要求，比如對(duì)“組串級(jí)故障檢測(cè)與隔離”能力提出技術(shù)要求。

在用戶和工商業(yè)光伏項(xiàng)目中，組件輸出不均勻，或被遮擋，或老化，極易引發(fā)電流回流或熱斑等問題，這就需要通過精準(zhǔn)的電流測(cè)量對(duì)組件的狀態(tài)做出評(píng)估。傳統(tǒng)的電流檢測(cè)方案是用采樣電阻（如圖1顯示），存在以下弊端：1、精度受到溫度漂移影響，誤差大；2、需要搭配放大器或者調(diào)制器實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，增加額外成本高；3、響應(yīng)慢，無法捕捉瞬間變化；4、無法隔離直流母線的越來越大的高壓，需要另外安裝隔離器件，存在安全隱患；5、無法測(cè)量高于50A的大電流，存在極大的局限性；6、易損壞，增加光伏運(yùn)維成本。今天我們討論如何通過霍爾閉環(huán)電流傳感器，對(duì)光伏陣列中的分支/組件進(jìn)行隔離式、高精度、高可靠地實(shí)時(shí)電流檢測(cè)。

圖1：采樣電阻方案線路圖

霍爾閉環(huán)電流傳感器

工作原理：

原邊電流Ip產(chǎn)生的磁場(chǎng)和輸出電流I,在補(bǔ)償線圈上產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等，方向相反。霍爾感應(yīng)器件和處理電路與補(bǔ)償線圈一起輸出電流Ip，該輸出電流I精確反映被測(cè)電流的大小和方向。由于磁芯工作在零磁通狀態(tài)，磁芯的非線性和剩磁對(duì)傳感器的精度沒有影響，所以霍爾閉環(huán)傳感器的精度高，非線性失真小。

圖2：霍爾閉環(huán)電流傳感器原理圖

技術(shù)特點(diǎn)：

— 頻帶寬 — 測(cè)量精度高

— 響應(yīng)快 — 低溫漂

— 非常好的非線性失真 — 無插入損耗

CS1V簡(jiǎn)介

芯森電子CS1V P00 系列是一款基于閉環(huán)霍爾補(bǔ)償原理的高精度、高可靠性、高一致性的國(guó)產(chǎn)電流傳感器，包含CS1V 80 P00/CS1V 100 P00/CS1V 150 P00/CS1V 200 P00/CS1V 250 P00/CS1V 300 P00多個(gè)型號(hào)，還可根據(jù)客戶定制其它規(guī)格型號(hào)。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

• 基于霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器
• 原邊和副邊之間絕緣
• 原材料符合UL 94-V0
• 優(yōu)異的線性度
• 出色的精度
• 低溫漂
• 沒有插入損耗
• 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):

nIEC 60664-1: 2020

nIEC 61800-5-1: 2022

nIEC 62109-1: 2010

操作溫度：-40~85℃，可滿足絕大多數(shù)環(huán)境下的光伏發(fā)電場(chǎng)景，

絕緣安全特性：

參數(shù)特點(diǎn)：

• 電壓輸出
• 供電：+5V
• 測(cè)量范圍：80~250A
• 工作范圍：-40~85°C
• 典型精度：1%
• 響應(yīng)時(shí)間：＜3μs
• 絕緣耐壓：3kV
• 瞬態(tài)耐壓：8kV
• 帶寬：＞200kHz
• 線性度：0.1%

從以上參數(shù)可看出，這一款寬量程、高精度，適配組串級(jí)測(cè)量的傳感器，以 CS1V-100P00 為例，其額定測(cè)量范圍為±100 A，支持最大270 A電流測(cè)量，線性誤差低于±0.1%，帶寬200 kHz，輸出響應(yīng)時(shí)間低至1μs。這種動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，在對(duì)比多個(gè)MPPT或組串電流時(shí)表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

CS1V采用小體積焊接封裝形式，適合集成在有限空間內(nèi)的 PCB 板卡上，例如用于智能匯流箱、光伏接線盒或直流測(cè)量模塊中，PCB安裝布局參考如下：

CS1V實(shí)際部署方式參考

在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工商業(yè)分布式光伏系統(tǒng)中，CS1V可部署在以下位置：

• MPPT通道輸入口：用于判斷各通道發(fā)電一致性，便于快速鎖定遮擋或失配問題；
• 組件支路回路：識(shí)別熱斑、電纜接觸不良等局部異常；
• 逆變器DC側(cè)：提供精確的輸入電流采樣，用于實(shí)時(shí)功率控制。

CS1V典型應(yīng)用電路圖：

結(jié)語：

有時(shí)候不需要高成本，如進(jìn)口設(shè)備堆出解決方案，恰恰相反，國(guó)產(chǎn)替代就能以廉價(jià)又適用，還挺穩(wěn)定的完美解決問題。當(dāng)政策要求逐步細(xì)化、光伏系統(tǒng)復(fù)雜性持續(xù)提升時(shí)，電流傳感器的重要性遠(yuǎn)比過去來的更高。