淮亞利
(安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801)
摘要: 全釩液流電池系統(tǒng)具有其他如鋰電和鉛酸電池所不具備的*特點,在新能源行業(yè)將發(fā)揮重要的作用。作為一個系統(tǒng),對液流電池中各個部件的運行狀態(tài)進行監(jiān)控是*的一個過程,本文介紹了霍爾電流傳感器在全釩液流電池系統(tǒng)中的應用。
關鍵字:開環(huán)霍爾電流傳感器 工作原理 釩電池系統(tǒng) 應用
1. 引言
釩電池,全稱是全釩液流電池,是一種活性物質呈循環(huán)流動液態(tài)的氧化還原電池,也是一種新型清潔能源儲存裝置。在眾多儲能方案中,與其他儲能技術相比,全釩液流電池儲能技術因其使用壽命長、規(guī)模大、安全可靠等突出的優(yōu)勢,成為大規(guī)模儲能的技術之一,未來在儲能行業(yè)具備無可估量的發(fā)展?jié)摿?。大?guī)模儲能電池有三個基本要求:高安全性、生命周期性價比高及生命周期環(huán)境友好?;魻栯娏鱾鞲衅饔捎谄渫怀龅男阅軆?yōu)勢,被越來越多的電池制造商選用,作為電池系統(tǒng)電量監(jiān)控的元器件,能滿足大規(guī)模儲能電池的三個基本要求。
全釩液流電池系統(tǒng)
2. 工作原理
霍爾電流傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器。按原理可分為開環(huán)(直放式)和閉環(huán)(磁平衡式)兩種工作方式。基于實際應用中開環(huán)(直放式)原理傳感器結構相對緊湊、功耗小且成本較低,普遍采用開環(huán)(直放式)原理霍爾電流傳感器應用于電池系統(tǒng)中的電流在線監(jiān)測。
開環(huán)式霍爾電流傳感器又稱直放式霍爾電流傳感器,它是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件、放大器等組成。被測電流經過傳感器的穿孔,軟磁材料起到聚磁作用,位于氣隙中的霍爾元件能檢測到磁性的大小,并輸出微弱的電壓信號,該微弱的電壓信號經過運算放大器放大后,被調理成標準信號DC0-5V、DC4-20mA等,該輸出電壓信號大小與被測量的電流是線性比例關系。
開環(huán)(直放式)原理
3. 產品介紹
3.1產品選型
開環(huán)霍爾電流傳感器具有測量雙向直流電流,過載能力強,反應速度快,高線性度 ,穿孔開口式、維護方便等眾多優(yōu)點。綜合了電流互感器和分流計的所有優(yōu)點,克服了互感器和分流器的不足,如下表所示:
方案分類 | 帶寬范圍 | 隔離性 | 響應時間 |
霍爾電流傳感器 | 0~20kHZ | 3.5kV | 10us |
互感器+儀表 | 50Hz工頻測量 | 3.5kV | 200ms |
分流器+儀表 | 直流 | 不隔離 | 200ms |
一般情況下,根據輸入信號、外形、內孔尺寸來選擇霍爾電流傳感器。在傳感器行業(yè)內,江蘇安科瑞嚴格按照JB/T 7490-2007《霍爾電流互感器》行業(yè)標準規(guī)定的各項要求,相對于同行采用插針式接線不同,一律采用綠色可插拔端子,現場接線方便、可靠。常見的品牌產品如下表:
常見品牌 | 型號 | 精度 | 輔助電源 | 接線方式 |
江蘇安科瑞 | AHKC系列 | 1級 | ±15V | 綠色插拔端子 |
瑞士LEM | HAS系列 | 1級 | ±15V | 插針方式 |
3.2產品外形
根據用戶現場應用將外形分為閉口式開環(huán)、開口式開環(huán)兩種,如下圖所示:
AHKC閉口式開環(huán)組圖 AHKC開口式開環(huán)組圖
3.3 技術指標
4. 應用
4.1對釩電池系統(tǒng)進行監(jiān)測
作為一個的儲能裝置,釩液流電池有很多優(yōu)勢,該優(yōu)勢的發(fā)揮依賴于對系統(tǒng)中各部件的系統(tǒng)監(jiān)測,不允許出現故障,否則一切優(yōu)勢將不復存在。在釩液流電池系統(tǒng)中,存在兩個容器,分別盛放正極和負極的液體溶液,溶液的交換仰賴于的電磁泵的可靠運行,一旦該泵發(fā)生故障,交換活動就會停止,電池也將停止運行。所以在整個電池系統(tǒng)中,磁力驅動循環(huán)泵作為*的一個存在機械運動的部件,必須對其進行可靠監(jiān)控,才能保證系統(tǒng)的安全運行。所以該磁力驅動循環(huán)泵的電流必須要進行監(jiān)控。此外電堆的放電電流,以及充電時的充電電流,也要監(jiān)控起來,以監(jiān)測電堆內部是否發(fā)生故障。
釩電池系統(tǒng)
因為存在充放電雙向電流,故使用雙向測量的直流霍爾電流變送器AHKC系列,為了現場方便安裝,采用開口形式及可拆卸方式安裝,輸出0-5V。對于磁力泵的電流監(jiān)測,由于電流較小,可以采用AHKC-EKA系列傳感器進行監(jiān)測即可。而對于電堆的充放電監(jiān)測,由于存在大電流輸出,故采用AHKC-EKB系列。
4.2使用注意事項
1、看現場的設備是否已經安裝好,傳感器有開口的和閉口之分,閉口精度高,開口精度差,在不能斷線的線的情況下需要選擇開口,而且還需要考慮到以后對設備維護的時候更換傳感器能否斷線;
2、 使用中當大的直流電流流過傳感器原邊線圈,且次級電路沒有接通電源|穩(wěn)壓器或副邊開路,則其磁路被磁化,而產生剩磁,影響測量精度(故使用時要先接通電源和測量端M),發(fā)生這種情況時,要先進行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源,而在原邊線圈中通過同樣等級大小的交流電流并逐漸減小其值;;
3、 對于監(jiān)測蓄電池組的霍爾電流傳感器、電壓傳感器選擇時需要注意,是否需要監(jiān)測反向電流電壓,因為蓄電池存在充放電問題;
4、 為了得到較好的動態(tài)特性和靈敏度,必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合,要耦合得好,用單根導線且導線*填滿霍爾傳感器模塊孔徑;
5、 在大多數場合,霍爾傳感器都具有很強的抗外磁場干擾能力,一般在距離模塊5-10cm之間存在一個兩倍于工作電流Ip的電流所產生的磁場干擾是可以忽略的,但當有更強的磁場干擾時,要采取適當的措施來解決。通常方法有:
① 調整模塊方向,使外磁場對模塊的影響zui??;
② 在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩;
③ 選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊;
④ 測量的*精度是在額定值下得到的,當被測電流遠低于額定值時,要獲得*精度,原邊可使用多匝,即:IpNp=額定安匝數。另外,原邊饋線溫度不應超過80℃。
5. 結束語
釩液流電池具有的先天優(yōu)勢即將得到大面積的推廣,同時高可靠性的系統(tǒng)依賴于高可靠性的監(jiān)控系統(tǒng)的有效運行?;魻栯娏鱾鞲衅饕蚱浔姸鄡?yōu)點,通過對大電流進行的檢測和控制,保證了電池系統(tǒng)安全可靠的運行。在整個監(jiān)控系統(tǒng)中,霍爾電流傳感器是核心器件之一,能對異常狀況及時處理,直接決定著系統(tǒng)的可靠性和長期穩(wěn)定性,為釩電池系統(tǒng)提供了堅實可靠的保障。
參考文獻:
[1]劉建英.霍爾傳感器在電參量測量中的應用. [M].中國民航學院,1999 .5
[2]江蘇安科瑞電器制造有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版
作者簡介:淮亞利,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為電量傳感器設計,,:,: