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直流屏故障防護(hù)的“哨兵”:芯森電子AS1V電流傳感器如何實(shí)現(xiàn)電池組間限流保護(hù)?

珠海芯森電子 ? 2025-08-13 15:30 ? 次閱讀
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直流屏是通過整流模塊將交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電,為變電站、發(fā)電廠、IDC數(shù)據(jù)中心等場所的設(shè)備提供直流電源,在交流電源中斷后,其蓄電池仍可持續(xù)給設(shè)備供電,以保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行。直流屏蓄電池一般采用多組蓄電池并聯(lián)使用,在使用過程中如果電池組間出現(xiàn)短路或者容量差異過大,很容易引發(fā)相互“倒灌”電流,造成母排過熱、熔斷器熔斷甚至設(shè)備損壞,那么,如何防止這現(xiàn)象發(fā)生呢?只需在電池組之間設(shè)置限流保護(hù)即可,本文探討一種通過電流傳感器在直流屏電池組間限流保護(hù)的可行技術(shù)路徑。

直流屏并聯(lián)電池的隱患與間限流保護(hù)需求

電池并聯(lián)工作模式中,總電壓與單個(gè)電池電壓相同,總電流為各電池電流之和,例如4節(jié)12Ah,12V電池并聯(lián)后,總?cè)萘繛?8Ah,總電壓仍為12V。電池并聯(lián)后在長期使用過程中,若存在電壓差異,或者某一組內(nèi)部短路,或者電池組老化導(dǎo)致電阻差異過大,或者人為誤操作導(dǎo)致短路/短接等,在這些情況下,可能導(dǎo)致電流從高壓電池快速流向低壓電池,或者健康電池組會(huì)向故障支路快速充電或放電,瞬間電流可能遠(yuǎn)超額定值,如果缺乏有效的電流檢測,可能在瞬間造成嚴(yán)重?fù)p壞。所以電池組之間要有限流保護(hù),在發(fā)生過流瞬間,第一時(shí)間切斷故障支路。

電流傳感器與其它方案的優(yōu)缺點(diǎn)

電流傳感器方案:

這里以芯森電子一款基于霍爾效應(yīng)的開環(huán)電流傳感器---AS1V系列為例,其能夠?qū)χ绷?、交流及脈沖電流進(jìn)行隔離測量。有如下特點(diǎn):

  • 電氣隔離安全:原邊與副邊之間交流耐壓比較高有3.6kV,有效保障控制系統(tǒng)與高壓側(cè)的電氣隔離。同時(shí)滿足EN50178、IEC 61010-1等電氣安全標(biāo)準(zhǔn)。
  • 快速響應(yīng):響應(yīng)時(shí)間為5μs,能夠在電池組過流的早期階段及時(shí)輸出相關(guān)信號(hào),為保護(hù)動(dòng)作爭取足夠時(shí)間。
  • 寬量程與高精度提供50A至800A多種額定型號(hào)(AS1V 50 H00、AS1V 100 H00、AS1V 200 H00、AS1V 300 H00、AS1V 400 H00、AS1V 500 H00、AS1V 600 H00、AS1V 700 H00、AS1V 800 H00),可覆蓋不同容量的直流屏需求。其精度@ IPN達(dá)±1%,在-40℃至105℃的工作溫度下溫漂系數(shù)控制在±0.5%以內(nèi)。
  • 安裝靈活:母排過孔設(shè)計(jì),方便直接穿過直流屏的母排進(jìn)行測量,無插入損耗。
  • 結(jié)構(gòu)簡單,無反饋回路設(shè)計(jì)靈活。
  • AS1V系列100%國產(chǎn)化,國產(chǎn)替代成本較低

當(dāng)然,缺點(diǎn)也是有的,測量精度較閉環(huán)電流傳感器低,當(dāng)受到溫度、外部磁場干擾影響精度時(shí),注意需要進(jìn)行補(bǔ)償。這里在直流屏上應(yīng)用是沒問題的。

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其它方案:

  • 保險(xiǎn)絲方案成本很低,但其致命缺陷是滯后性,無法快速響應(yīng)短路或突發(fā)大電流,無法立即切斷電路;
  • 熔斷器方案:熔斷后無法自動(dòng)復(fù)位,無法繼續(xù)使用,需要人工更換,增加器件成本和維護(hù)成本;
  • 機(jī)械斷路器的響應(yīng)延遲,通常需要10-20毫秒;
  • 分流器方案的精度存在瓶頸:初始阻值偏差為1%或5%,溫度系數(shù)(TCR),溫漂大;
  1. 電流傳感器在直流屏并聯(lián)電池組中的限流保護(hù)應(yīng)用

安裝位置:在每組電池的正極或負(fù)極母排上安裝電流傳感器(結(jié)構(gòu)線路圖如下),實(shí)時(shí)檢測流入或流出的電流。AS1V輸出的模擬電壓可直接接入控制單元或繼電保護(hù)模塊。正常運(yùn)行時(shí),電流信號(hào)保持穩(wěn)定;一旦檢測到瞬時(shí)過流,控制邏輯立即執(zhí)行切斷或限流動(dòng)作。

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安裝注意事項(xiàng):

  • 量程選擇:額定電流建議取正常最大工作電流的1.2~1.5倍;
  • 盡量讓母排與傳感器過孔緊密貼合,有助于提升動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
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  • 盡量避免傳感器信號(hào)線與強(qiáng)干擾電源線平行走線,以提高測量穩(wěn)定性。
  • 在高溫或高濕環(huán)境下,應(yīng)加強(qiáng)散熱與絕緣措施,防止性能下降。

結(jié)語

通過以上方案分析,在直流屏并聯(lián)電池組限流保護(hù)中,快速、精準(zhǔn)的電流檢測是關(guān)鍵。電流傳感器以微秒級(jí)響應(yīng)速度、高精度低溫漂、寬量程適配能力、高隔離無插入損耗等特性,稱得上直流屏并聯(lián)電池組故障防護(hù)的“哨兵”。

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