Aplicação do sensor de corrente na fonte de alimentação retificada

Aplicação do sensor de corrente na fonte de alimentação retificada

Como o equipamento principal para converter energia CA em energia CC, a fonte de alimentação retificadora é amplamente utilizada em automação industrial, nova geração de energia, carregamento de veículos elétricos e outros campos. Com o desenvolvimento da tecnologia de eletrônica de potência, os requisitos de eficiência e confiabilidade das fontes de alimentação retificadoras são cada vez mais altos, e os sensores de corrente, como componentes-chave para monitoramento e controle em tempo real, desempenham um papel importante nos sistemas de fonte de alimentação retificadora. No entanto, fatores ambientais complexos, como temperatura, umidade, interferência eletromagnética, etc., podem afetar diretamente o desempenho e a estabilidade do sistema dos sensores de corrente. Este artigo partirá dos cenários de aplicação de sensores de corrente em fontes de alimentação retificadoras, analisará seu mecanismo de ação e a influência de fatores ambientais.

1 、 A aplicação principal de sensores de corrente em fontes de alimentação retificadoras

1. Monitoramento de corrente de entrada/saída

Em circuitos retificadores, os sensores de corrente são geralmente implantados no lado da entrada CA e no lado da saída CC:

Lado de entrada: Monitore os componentes de amplitude, fase e harmônicos da corrente da rede para fornecer suporte de dados para correção do fator de potência (PFC) e proteção contra sobrecorrente.

Lado de saída: Feedback em tempo real da corrente do barramento DC, usado para regulação dinâmica de carga e proteção contra curto-circuito, como evitar sobrecarga de bateria em estações de carregamento de veículos elétricos.

2. Proteção contra sobrecarga e curto-circuito

As fontes de alimentação retificadas podem gerar altas correntes transitórias quando submetidas a cargas repentinas ou curtos-circuitos. Sensores de corrente de efeito Hall (como sensores Hall de circuito fechado) podem acionar rapidamente a ação de desligamento do IGBT ou MOSFET com alta velocidade de resposta (nível de μ s) e ampla faixa dinâmica (0 ~ 1000A), protegendo os dispositivos de energia contra danos.

3. Otimização da eficiência e supressão harmônica

Usando sensores de corrente de alta precisão (como sensores de porta de fluxo) para coletar dados de forma de onda de corrente e combiná-los com DSP ou FPGA para análise FFT, os componentes harmônicos podem ser identificados e os algoritmos de controle podem ser otimizados. Por exemplo, no processo de retificação de um inversor fotovoltaico, os dados do sensor de corrente podem ajudar a alcançar o rastreamento do ponto de potência máxima.

2 、 A influência de fatores ambientais no desempenho dos sensores de corrente

1. Flutuações de temperatura

Efeito de deriva: O coeficiente de temperatura dos materiais semicondutores (como a sensibilidade dos elementos Hall com um desvio de temperatura de cerca de 0,05% / ° C) pode causar deslocamento zero e erro de ganho. Por exemplo, em ambientes de alta temperatura (>85 °C), mudanças na resistência dos resistores de derivação podem causar um desvio de medição de ± 1%.

Solução: Adote o circuito de compensação de temperatura (como o feedback do termistor PT1000) ou escolha um sensor de ampla faixa de temperatura (como o sensor de magnetorresistência baseado em SiC a -40 ~ 125 °C).

2. Interferência eletromagnética (EMI)

Ruído de acoplamento: O ruído eletromagnético gerado por dispositivos de comutação de alta frequência em fontes de alimentação retificadoras pode interferir nos sinais do sensor por meio de radiação espacial ou caminhos de condução. Experimentos mostraram que sensores Hall não blindados podem atingir um erro de mais de 5% sob ruído de 10 MHz.

Medidas de supressão: Adote transmissão de sinal diferencial, filtragem de anel magnético de ferrite ou tampa de blindagem EMI integrada (como invólucro de alumínio + junta condutora).

3. Vibração mecânica e umidade

Confiabilidade estrutural: O ambiente de vibração (como conversores de energia eólica) pode causar quebra da junta de solda interna ou deslocamento do núcleo magnético do sensor. Por exemplo, em testes de vibração aleatória (5-2000Hz, 10Grms), a taxa de falha de sensores não reforçados aumentou em 30%.

Design à prova de umidade: Em ambientes com umidade>90% UR, a corrente de fuga da placa de circuito impresso do sensor pode aumentar e é necessário usar cola de envasamento (como poliuretano) ou embalagem de nível de proteção IP67 ou superior.