012 环霍尔电流传感器在全钒液流电池系统中的应用-杨军军.docVIP

开环霍尔电流传感器在全钒液流电池系统中的应用 杨军军 （安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定? 201801） 摘要：?全钒液流电池系统具有其他如锂电和铅酸电池所不具备的独有特点，在新能源行业将发挥重要的作用。作为一个系统，对液流电池中各个部件的运行状态进行监控是必不可少的一个过程，本文介绍了霍尔电流传感器在全钒液流电池系统中的应用。 关键字：开环霍尔电流传感器 工作原理 钒电池系统 应用 1. 引言 钒电池，全称是全钒液流电池，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池,也是一种新型清洁能源储存装置。在众多储能方案中，与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术因其使用寿命长、规模大、安全可靠等突出的优势，成为大规模储能的首选技术之一，未来在储能行业具备无可估量的发展潜力。大规模储能电池有三个基本要求：高安全性、生命周期性价比高及生命周期环境友好。霍尔电流传感器由于其突出的性能优势，被越来越多的电池制造商选用，作为电池系统电量监控的元器件，能满足大规模储能电池的三个基本要求。 ???????????? ??全钒液流电池系统 2. 工作原理 霍尔电流传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。按原理可分为开环（直放式）和闭环（磁平衡式）两种工作方式。基于实际应用中开环（直放式）原理传感器结构相对紧凑、功耗小且成本较低，普遍采用开环（直放式）原理霍尔电流传感器应用于电池系统中的电流在线监测。 开环式霍尔电流传感器又称直放式霍尔电流传感器，它是由原边电路、聚磁环、霍尔元件、放大器等组成。被测电流经过传感器的穿孔，软磁材料起到聚磁作用，位于气隙中的霍尔元件能检测到磁性的大小，并输出微弱的电压信号，该微弱的电压信号经过运算放大器放大后，被调理成标准信号DC0-5V、DC4-20mA等，该输出电压信号大小与被测量的电流是线性比例关系。 开环（直放式）原理 3. 产品介绍 3.1产品选型 开环霍尔电流传感器具有测量双向直流电流，过载能力强，反应速度快，高线性度?，穿孔开口式、维护方便等众多优点。综合了电流互感器和分流计的所有优点，克服了互感器和分流器的不足，如下表所示： 方案分类带宽范围隔离性响应时间霍尔电流传感器0～20kHZ3.5kV10us互感器+仪表50Hz工频测量3.5kV200ms分流器+仪表直流不隔离200ms一般情况下，根据输入信号、外形、内孔尺寸来选择霍尔电流传感器。在传感器行业内，江苏安科瑞严格按照JB/T 7490-2007《霍尔电流互感器》行业标准规定的各项要求，相对于同行采用插针式接线不同，一律采用绿色可插拔端子，现场接线方便、可靠。常见的品牌产品如下表： 常见品牌型号精度辅助电源接线方式江苏安科瑞AHKC系列1级±15V绿色插拔端子瑞士LEMHAS系列1级±15V插针方式3.2产品外形 根据用户现场应用将外形分为闭口式开环、开口式开环两种，如下图所示： AHKC闭口式开环组图 AHKC开口式开环组图 3.3 技术指标 响应时间：≤10us 频宽：20kHz 失调电压：±15mV 工作温度：-25～70℃ 存储温度：-40～80℃ 输出负载：根据不同辅助电源、输入信号、输出信号而定 输入过载能力：输入量程最大值2倍可恢复正常工作 耐压：3.5kV/50Hz/1min 4. 应用 4.1对钒电池系统进行监测 作为一个高效的储能装置，钒液流电池有很多优势，该优势的发挥依赖于对系统中各部件的系统监测，不允许出现故障，否则一切优势将不复存在。在钒液流电池系统中，存在两个容器，分别盛放正极和负极的液体溶液，溶液的交换仰赖于高效的电磁泵的可靠运行，一旦该泵发生故障，交换活动就会停止，电池也将停止运行。所以在整个电池系统中，磁力驱动循环泵作为唯一的一个存在机械运动的部件，必须对其进行可靠监控，才能保证系统的安全运行。所以该磁力驱动循环泵的电流必须要进行监控。此外电堆的放电电流，以及充电时的充电电流，也要监控起来，以监测电堆内部是否发生故障。 钒电池系统 因为存在充放电双向电流，故推荐使用双向测量的直流霍尔电流变送器AHKC系列，为了现场方便安装，推荐采用开口形式及可拆卸方式安装，输出0-5V。对于磁力泵的电流监测，由于电流较小，可以采用AHKC-EKA系列传感器进行监测即可。而对于电堆的充放电监测，由于存在大电流输出，故推荐采用AHKC-EKB系列。 4.2使用注意事项 1、看现场的设备是否已经安装好，传感器有开口的和闭口之分，闭口精度高，开口精度差，在不能断线的线的情况下需要选择开口，而且还需要考虑到以后对设备维护的时候更换传感器能否断线； 使用中当大的直流电流流