電流是工業設備里面常見的被測量，檢測方法也主要分為直接式與非直接式兩種。其中直接式是用分流器串入到回路中，這種方案對于小電流場合較為適用，電流過大就受限于功率發熱等因素。非直接式則指的是利用電流互感器或者霍爾電流傳感器進行無插入損耗的測量，其中霍爾電流傳感器由于其在精度、線性度、帶寬等方面的優勢，成為精密測量交直流電流的較優選擇。接下來，我們通過幾個典型應用場景看看國產霍爾電流傳感器有哪些優勢，如何降本增效。

?

01 應用場景一：

光伏逆變器

光伏逆變器是整個光伏系統中重要的組成設備，雖然只占系統總成本8%-10%,卻直接影響發電效率、運行穩定性和使用壽命，由于逆變器出貨量與光伏新增裝機量完全相關，未來隨著光伏發電市場的蓬勃發展，光伏逆變器出貨量將大幅增長，其成本競爭也日益激烈。

典型的分布式光伏逆變器的拓撲包含了直流輸入環節（組串輸入匯流），直流升壓環節（Boost MPPT線路），直流逆變交流環節（DC/AC），以及交流輸出環節（漏電流檢測），電流檢測在每一個環節都必不可少。

目前大部分廠商在直流側都選擇開環霍爾電流傳感器，因為在直流側采樣的電流一般只做測量與保護，不做控制功能，測量精度1%-2%也能夠滿足使用需求，同時因為是直流電流，對于帶寬要求也不高，所以選用低成本的開環霍爾電流傳感器即可。

而在交流側大部分廠商采用閉環霍爾電流傳感器，因為交流側需要將采樣的電流輸出反饋至單片機做控制，精度越高（0.3%-0.8%），控制輸出電流的精度就越高，同時閉環霍爾電流傳感器帶寬高達100-200KHz,對于高頻調制導致的電流擾動也能夠捕捉的更精細。

02 應用場景二：變頻器

變頻器是可調速驅動系統的一種，應用變頻驅動技術改變交流電動機工作電壓的頻率和幅度，來平滑控制交流電動機速度及轉矩。變頻器最大的好處就是他能根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的，同時還能集成過流、過壓、過載等保護功能。隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。

如下圖所示，典型的電壓型變頻器主電路拓撲包含了三相整流（AC/DC）、直流部分、逆變部分（DC/AC），同樣直流部分與逆變部分輸出也需要進行電流檢測。

在直流側的電流采樣僅用于檢測橋臂直通故障，對精度要求較低，但是對于響應時間要求較高（μs級），所以可以選擇開環霍爾電流傳感器。甚至部分方案對于橋臂的直通保護是通過智能驅動光耦來實現，直流側都可以省去電流檢測。

交流測電流檢測用來實現死區補償、無跳閘電流閉環、過載保護、過流保護、缺相保護等功能。對于電流檢測的精度、線性度、響應時間都有較高的要求，為了防止出現誤動作或者誤保護，會選用高精度、高線性度的閉環霍爾電流傳感器。

03 應用場景三：動態無功補償裝置（SVG）

無功補償裝置（SVG）一般并聯于電網系統中，相當于一個可變的無功電流電源，它的無功電流可以快速的跟著負荷無功電力的變化而變化，自動的補償系統所需的無功功率，提高電網的功率因數，降低網絡損耗，是現在柔性交流輸電系統的重要設備。隨著電力系統的發展，再加上各方面技術的完善，SVG無功補償裝置發展也會越來越好。

SVG較為典型的應用框圖如下，整個系統通過電感并聯在電網跟負載之間，系統內部包含了三相整流部分、三相逆變部分、主控部分、采集部分，其中采集部分包含了電網側電壓、電流采集，逆變部分輸出電流采集跟直流側電壓采集。

其中電網側電流采集數據傳回主控部分，主控采用諧波檢測算法快速準確的完成負荷諧波電流計算，通過PWM控制三相逆變部分的調制與逆變部分輸出電流采集的數據形成一個閉環控制，做出針對性的諧波補償，較為優秀的SVG最高可以補償25次諧波，所以這兩個電流采集對精度、帶寬、溫漂的要求均較高。

現在的有一些方案出于成本的考慮，用電流互感器作為電流檢測的選擇，但是電流互感器一般是在標準頻率點的精度較高，超過標準頻率點之后的精度就有所下降，所以針對高次諧波的補償效果會打折扣。隨著國產閉環霍爾電流傳感器降本提能的發展，擁有高精度、高帶寬、低溫漂的霍爾閉環電流傳感器也逐漸將成為SVG電流采樣的優選方案之一。

04 應用場景四：中、高頻加熱設備

中頻加熱設備是利用導體處于交變電磁場中產生感應電流（渦流）所形成的熱效應使導體本身發熱，根據不同的加熱工藝要求，感應加熱的電源有工頻（50/60Hz）、中頻（1-20KHz）、高頻(20KHz以上)等不同分類。由于其具有加熱效率高、速度快、可控性較好等優點，廣泛應用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等工業生產過程中。

中、高頻加熱典型方案框圖如下，與變頻器類似，包含了三相整流部分、直流部分、逆變部分、隔離輸出部分。

直流部分考慮成本及實際測量需求，可以直接采用分流器或者開環霍爾電流傳感器，逆變部分電流檢測因為需要做輸出的閉環控制及部分保護功能，保證輸出電流的恒定精度，對于電流輸出精度要求較高的應用場景，需要選用高精度的閉環霍爾電流傳感器。

編輯：黃飛

?