逆变器中电压电流传感器应用
一、逆变器系统概述与传感器核心作用
逆变器依靠电力电子元件快速切换，将低电压直流电或储能电池的直流电，转变为设定频率的低电压交流电。以家储逆变器为例，其可将48V的46800电池组电压提升至220V交流电，频率为50Hz，以此供应后续的各种用电设备。它的基本结构由几个关键部分组成，分别是直流电源接入，电压转换提升，直流转交流变换，以及交流波形调整和最终输出。电压感应装置和电流感应装置在各个部分都能起到关键作用，具体作用取决于设计者的具体需求。整体构造的示意图大致如下所示。
电压、电流传感器在这些环节起到的核心作用：
实时监测
即时获取各处电流量与电压值，传送给处理器开元ky888棋牌官网版，处理器执行高速模数转换，把模拟信息变成数字信息，作为程序调控方法的数据根基。
闭环控制
过程
系统依据检测到的电压、电流信息，开展计算处理和推理评估开元棋官方正版下载，进而完成对半导体开关器件（碳化硅晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管）等部件的精确调控，以达成反馈控制目标。
故障的防护和器件的保护
处理器依据电压、电流感应装置反馈的数据，对设备发生电流过大、线路接触不良、电流泄漏等异常情形进行识别，随后启动安全防护功能。
二、电压、电流传感器在逆变器各个环节的实际应用
1. 直流输入环节：
电池组内部普遍配备有完备的BMS系统，该系统涵盖电池充电安全防护和放电时电压过低保护机制，因此通常无需对其进行检测。从安全规范角度出发，一般只需关注光伏电池或储能电池的漏电情况。从硬件电路稳定可靠性角度考虑，可在该位置设置漏电流传感器。该位置属于电源低压区段，各类干扰因素较少，易于实施处理，是一个较为适宜的选择。
2. DC/DC升压：
DC/DC升压部分一般采用全套电路将低压如48V提升至300V左右。因此，通常无需检测升压后的电压值。出于EMC/EMI方面的考虑，可以在此处增设防雷和浪涌防护措施，避免后续元件受损引发设备故障。例如，下文所述防雷电路即可通过2000V浪涌/EFT等测试。其电路设计如下所示：
3. DC/AC逆变环节：IGBT保护桥臂控制与故障保护
IGBT的价格远高于MOS管，为了尽可能避免功率管受损；或者，为了防止功率管损坏后，上下桥臂发生直通导致烧毁甚至引发电器火灾等事故，需要在+300V总线上安装一个高精度、响应迅速的闭环霍尔电流传感器，用以监测此类故障。目前国内有几家公司能够生产具备这种响应速度的电流传感器
此器件的响应时间
这个高精度闭环霍尔传感器安放于此，有两个核心功能，一是监测整体输出电流，以便推算并展示总体的输出能量，二是充当类似保险丝的安全防护；若某个桥臂的MOS管或IGBT发生失效，将造成+300V电源与地直接连通，进而引发短路事故，安装此部件后，这类故障能够被快速识别。
闭环的电流感应装置的复原时刻，因硬件线路的复原速率限制，会显著慢于软件执行过程。因此，该防护指令，能够接入至功率晶体管或绝缘栅双极晶体管的驱动集成电路的控制端口，借此实现比软件指令更为迅捷的阻断操作。
若从费用角度出发，也能够选用成本较低一些的开放式霍尔元件，其反应速度大概介于3到5微秒之间。
4. 交流输出环节：电压质量、谐波少
逆变器供给的电流，一般直接供给用电器具、电源等设备使用，因此必须加入电感元件，将脉宽调制波转换成接近正弦波形，以此提升供能的品质，同时降低谐波干扰。
这个环节，通常可以不用传感器开yunapp体育官网入口下载手机版，不需要监测电压。
三、特殊环境下的应用挑战与应对策略
优先选用精度高且温度稳定性好的闭环霍尔元件，元件的封装设计需符合IP67防护等级标准，这样做是为了确保器件能够满足更高的绝缘耐压性能要求
大电流应用场景
PCB的铜层厚度，一般有0.5盎司、1盎司、2盎司、5盎司等规格；很明显，要承载大电流，就必须增加导线的横截面积，要么使走线变宽，要么提升铜层密度；或者两者同时进行，即拓宽线宽并增加铜层厚度，亦或是采用其它方法。即便这样操作，不仅会大幅提高费用，而且单靠PCB的布线去承载高达100安培的电流也无法达到可靠性标准：铜箔层散发出的热量，在阻焊膜的覆盖下，难以有效散热。
在那些大电流场景中，可以考虑使用穿线式霍尔电流传感器，它能够承载高达100安培的电流，使用面积最多为10平方毫米的铜线或铜排即可，PCB板材选用0.5盎司铜箔厚度的FR4材料，并在PCB上开设对应的焊盘和通孔，这是一个经济实惠的解决方案。
结语
电压、电流感应装置在光伏变流器里的角色，已经从简单的计量工具，转变为确保系统稳定运行和提升性能的关键部件，这种变化正获得技术人员的广泛认同。由于碳化硅元件等新技术的应用日益广泛，加上变流器开关速率的持续提高，传感器产业必将迎来全新的发展阶段。
