整流電源への電流センサの応用

整流電源への電流センサの応用

整流器電源は交流電力を直流電力に変換する中核機器として、産業自動化、新エネルギー発電、電気自動車充電などの分野で広く使用されています。パワーエレクトロニクス技術の発展に伴い、整流器電源の効率と信頼性に対する要求はますます高まっており、電流センサはリアルタイム監視および制御のための重要なコンポーネントとして、整流器電源システムにおいて重要な役割を果たしています。しかし、温度、湿度、電磁干渉などの複雑な環境要因は、電流センサの性能とシステムの安定性に直接影響を与える可能性があります。この記事では、整流器電源の電流センサのアプリケーションシナリオから始め、その動作メカニズムと環境要因の影響を分析します。

1、整流器電源の電流センサのコアアプリケーション

1. 入力/出力電流監視

整流回路では、電流センサは通常、ac入力側とdc出力側に配置されます。

入力側:グリッド電流の振幅、位相、高調波成分を監視し、力率改善(pfc)および過電流保護のためのデータサポートを提供します。

出力側:dcバス電流のリアルタイムフィードバック。電気自動車充電ステーションのバッテリ過充電防止など、動的負荷レギュレーションや短絡保護に使用されます。

2. 過負荷および短絡保護

整流された電源は、突然の負荷や短絡にさらされると、過渡的な大電流を発生する可能性があります。ホール効果電流センサ(例えば、閉ループ館としてセンサー)ですばやくトリガIGBTまたは高いMOSFETの消し動作応答速度(μsレベル)および広ダイナミックレンジ化(0 ~単数又は複数)、通电装置から破损を守ってる

3. 効率の最適化と高調波抑制

フラックスゲートセンサなどの高精度電流センサを用いて電流波形データを収集し、dspやfpgaと組み合わせてfft解析を行うことで、高調波成分を特定し制御アルゴリズムを最適化することができます。例えば、太陽光発電インバータの整流プロセスでは、電流センサデータは最大電力点追跡を達成するのに役立ちます。

図2に、電流センサの性能に対する環境要因の影響を示す

1. 温度変動

ドリフト効果半導体材料の温度係数(温度ドリフトが約0.05%/℃のホール素子の感度など)は、ゼロシフトとゲイン誤差を引き起こす可能性がある。例えば、高温環境(>85℃)では、シャント抵抗の抵抗値の変化によって±1%の誤差が生じることがある。

解決策:温度補償回路(pt1000サーミスタフィードバックなど)を採用するか、広温度範囲センサ(-40~125℃のsicベース磁気抵抗センサなど)を選択してください。

2. における電磁波干渉(EMI)

カップリングノイズ:整流器電源の高周波スイッチングデバイスによって発生する電磁ノイズは、空間放射や伝導経路を通じてセンサー信号に干渉することがあります。実験によると、シールドされていないホールセンサは、10 mhzノイズ下で5%以上の誤差を達成することができます。

対策:差動信号伝送、フェライト磁気リングフィルタリング、または内蔵emiシールドカバー(アルミシェル+導電性ガスケットなど)を採用します。

3. 機械的振動と湿度

構造の信頼性:振動環境(風力発電機など)は、内部はんだ接合部の破損やセンサの磁気コアの変位を引き起こす可能性があります。例えば、ランダム振動(5 ~ 2000 hz、10 grms)試験では、強化されていないセンサの故障率が30%増加しました。

防湿設計:湿度>90% rhの環境では、センサーpcbの漏れ電流が増加する可能性があり、(ポリウレタンなど)ポッティング接着剤またはip67以上の保護レベルのパッケージを使用する必要があります。