تطبيق مستشعر التيار في مصدر الطاقة المصحح

تطبيق مستشعر التيار في مصدر الطاقة المصحح

كمعدات أساسية لتحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة التيار المستمر، يستخدم مصدر طاقة المقوم على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية، وتوليد الطاقة الجديدة، وشحن المركبات الكهربائية وغيرها من المجالات. ومع تطور تكنولوجيا إلكترونيات القوى، تتزايد متطلبات إمدادات طاقة المقوِّم من حيث الكفاءة والموثوقية، وتؤدي أجهزة الاستشعار الحالية، بوصفها مكونات رئيسية للرصد والتحكم في الوقت الحقيقي، دوراً هاماً في نظم إمدادات طاقة المقوِّم. ومع ذلك، يمكن أن تؤثر العوامل البيئية المعقدة مثل درجة الحرارة والرطوبة والتداخل الكهرومغناطيسي، وما إلى ذلك مباشرة على أداء واستقرار نظام أجهزة الاستشعار الحالية. ستبدأ هذه المقالة من سيناريوهات تطبيق أجهزة الاستشعار الحالية في إمدادات طاقة المقوم، وتحليل آلية عملها وتأثير العوامل البيئية.

1، التطبيق الأساسي لأجهزة الاستشعار الحالية في إمدادات طاقة المقوم

1. مراقبة تيار المدخلات/المخرجات

في دوائر المقوم، عادة ما يتم نشر مستشعرات التيار على جانب دخل التيار المتردد وجانب خرج التيار المستمر

جانب الإدخال: مراقبة السعة والطور والمكونات التوافقية لتيار الشبكة لتوفير دعم البيانات لتصحيح عامل الطاقة (PFC) وحماية التيار الزائد.

جانب الخرج: تغذية راجعة في الوقت الحقيقي لتيار ناقل التيار المستمر، وتستخدم لتنظيم الحمل الديناميكي وحماية دائرة القصر، مثل منع الشحن الزائد للبطارية في محطات شحن المركبات الكهربائية.

2. الحمل الزائد والحماية من دائرة القصر

قد تولد إمدادات الطاقة المعالجة تيارات عالية مؤقتة عند تعرضها لأحمال مفاجئة أو دوائر قصر. مستشعرات تيار تأثير هول (مثل مستشعرات هول ذات الحلقة المغلقة) يمكن أن تؤدي بسرعة إلى إيقاف عمل IGBT أو MOSFET مع سرعة استجابة عالية (مستوى μ s) ونطاق ديناميكي واسع (0~1000A)، مما يحمي أجهزة الطاقة من التلف.

3. تحسين الكفاءة والكبت التوافقي

وباستخدام أجهزة استشعار للتيار عالية الدقة (مثل أجهزة استشعار بوابة التدفق) لجمع بيانات الشكل الموجي للتيار ودمجها مع بيانات DSP أو FPGA لتحليل FFT يمكن تحديد المكونات التوافقية وتحسين خوارزميات التحكم. على سبيل المثال، في عملية تصحيح المحول الكهروضوئي، يمكن لبيانات الاستشعار الحالية أن تساعد في تحقيق تعقب نقطة الطاقة القصوى.

2، تأثير العوامل البيئية على أداء المستشعرات الحالية

1. تقلبات درجات الحرارة

تأثير الانجراف: يمكن لمعامل درجة الحرارة لمواد أشباه الموصلات (مثل حساسية عناصر هول مع انجراف درجة الحرارة حوالي 0.05%/℃) أن يسبب انزلاقا صفرا ويكتسب خطأ. فعلى سبيل المثال، في البيئات ذات درجات الحرارة العالية (> 85℃)، قد تتسبب التغيرات في مقاومة مقاومة التحويلة في انحراف في القياس قدره ± 1 ٪.

الحل: اعتماد دائرة تعويض درجة الحرارة (مثل التغذية المرتدة لترمستور PT1000) أو اختيار مجس واسع النطاق لدرجة الحرارة (مثل مجس المقاومة المغناطيسية القائم على SiC عند -40~125 ℃).

2. التداخل الكهرومغناطيسي

ضوضاء الاقتران: الضوضاء الكهرومغناطيسية الناتجة عن أجهزة تبديل التردد العالي في إمدادات طاقة المقوّم قد تتداخل مع إشارات الاستشعار من خلال الإشعاع المكاني أو مسارات التوصيل. وقد أظهرت التجارب أن أجهزة استشعار هول غير المحمية يمكن أن تحقق خطأ أكثر من 5 ٪ تحت الضوضاء 10 ميغاهرتز.

تدابير الكبت: اعتماد إرسال الإشارة التفاضلية، أو ترشيح الحلقة المغناطيسية بالفريت، أو الغطاء الواقي المتكامل للتداخل الكهرومغناطيسي (مثل غلاف الألومنيوم + الحشية الموصلة).

3. الاهتزاز والرطوبة الميكانيكية

الموثوقية الهيكلية: قد تتسبب بيئة الاهتزاز (مثل محولات طاقة الرياح) في كسر مفصل اللحام الداخلي أو إزاحة النواة المغناطيسية للمستشعر. على سبيل المثال، في اختبار الاهتزاز العشوائي (5-200 هرتز، 10 جرامز)، زاد معدل فشل أجهزة الاستشعار غير المعززة بنسبة 30 ٪.

التصميم المقاوم للرطوبة: في البيئات التي تزيد فيها الرطوبة عن 90 في المائة، قد يزيد تيار التسرب من ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالمستشعر، ومن الضروري استخدام غراء الصقل (مثل البولي يوريثان) أو IP67 أو تغليف مستوى حماية أعلى.