Hochpräzise isolierte Messungen: Stromsensoren LEM LA 25-NP in Photovoltaik-Wechselrichtern

Dieser Artikel bietet eine umfassende Erläuterung des Stromsensors LEM LA 25-NP in PV-Wechselrichtern und behandelt seine technischen Merkmale, die Vorteile der hohen Genauigkeit und großen Bandbreite, die Signalkonditionierung und Systemintegration, die Einhaltung von EMV- und Sicherheitsvorschriften sowie eine typische dreiphasige Messlösung, die zeigt, wie der LA 25-NP die Anforderungen von hocheffizientem MPPT, Fehlerschutz und Netzanschlusssicherheit erfüllt. Schutz und Netzsicherheit.

Produktübersicht

Der LEM LA 25-NP ist ein auf Hall-Effekt basierender PCB-Inline-Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis, der mehrere Stromstärken von 5 A, 6 A, 8 A, 12 A und 25 A mit einem Messbereich von ±36 A und einem unverzögerten Ausgangssignal von 25 mA in einem Verhältnis von 1:1000 unterstützt. Die Geräte arbeiten in einem Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C, werden mit einer Spannung von ±15 V versorgt, haben einen Gesamtfehler von ±0,5 % und eine sehr geringe Temperaturdrift, wurden mit einer Isolationsspannung von 2,5 kV getestet und sind nach UL 94-V0 flammhemmend.

Funktionsprinzip

Der LA 25-NP nutzt die kompensierte Closed-Loop-Hall-Technologie: Das vom Primärleiter erzeugte Magnetfeld wird vom Hall-Element erfasst und dann von der Rückkopplungsspule eliminiert, um einen Null-Feld-Betriebspunkt zu erreichen, was zu einem ausgezeichneten linearen Ansprechverhalten und einer sehr schnellen Ansprechzeit von weniger als 1 µs führt. Diese Struktur eliminiert effektiv Kernsättigung und Hysterese und bietet gleichzeitig ein hohes Maß an Immunität gegenüber externen Störungen, was ein hohes Maß an Immunität in Hochfrequenz-PWM-Umgebungen gewährleistet. Diese Struktur eliminiert effektiv Kernsättigung und Hysterese und bietet gleichzeitig ein hohes Maß an Immunität gegenüber externen Störungen, was eine hohe Messgenauigkeit und Stabilität in Hochfrequenz-PWM-Umgebungen gewährleistet.

Anforderungen an die Stromüberwachung von PV-Wechselrichtern

PV-Wechselrichter benötigen eine Echtzeit-Überwachung des DC-Bus-Stroms, um den MPPT-Algorithmus und die Regelung des AC-Ausgangsstroms zu unterstützen und die Netzsicherheit und Stromqualität zu gewährleisten. In transformatorlosen Wechselrichterarchitekturen müssen Inselbildung und Erdschlussströme erkannt werden, und eine schnelle Reaktion kann die Systemzuverlässigkeit verbessern und internationale Standards erfüllen.

Signalkonditionierung und Systemintegration

Da es sich beim Ausgang des LA 25-NP um ein Stromsignal handelt, muss das Systemdesign einen geeigneten Lastwiderstand wählen, um es in ein Spannungssignal umzuwandeln, und das RC-Tiefpassfilternetzwerk vor der ADC-Abtastung konfigurieren, um hochfrequentes Schaltrauschen zu unterdrücken. Es wird empfohlen, die primär- und sekundärseitigen Ausrichtungen getrennt zu verlegen und die Leiterplatte mit einer Erdungsunterteilung und Abschirmung zu versehen, um die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf die Messgenauigkeit weiter zu reduzieren.

EMV- und Sicherheitsstandards

Die Kunststoffteile des LA 25-NP-Gehäuses erfüllen die UL 94-V0-Zertifizierung und haben den 2,5-kV-Isolationstest bestanden, der die Sicherheitsisolationsanforderungen des PV-Wechselrichters für die Hochspannungs-DC-Seite und die Niederspannungs-Steuerseite erfüllt. Die Konstruktion sollte genügend Kriech- und Luftstrecken vorsehen und die Sicherheitsspezifikationen von IEC 60664-1 und IEC 61010-1 einhalten, um den langfristigen zuverlässigen Betrieb des Systems unter extremen Arbeitsbedingungen zu gewährleisten.

Dreiphasiges Messprogramm

In dreiphasigen netzgekoppelten PV-Wechselrichtern werden häufig drei LA 25-NP zur Erfassung des Ausgangsstroms der Phasen A, B und C zusammen mit den entsprechenden Spannungssensoren LV 25-P eingesetzt, um eine vollständige Analyse von Leistung, Leistungsfaktor und Oberschwingungen zu erhalten. Die synchrone Abtastung von Strom- und Spannungssignalen durch die DSP-Plattform ermöglicht eine Mehrschleifenregelung und Fehlererkennung und unterstützt die Netzumschaltung und Oberwellenunterdrückung.

Typische Anwendungsbeispiele

In einem dreiphasigen PV-Wechselrichter-Prototyp, der auf dem TMS320F28335 basiert, wird die Kombination aus LA 25-NP und LV 25-P zur Durchführung von Closed-Loop-Messungen auf der DC- und AC-Seite verwendet. Experimente haben bestätigt, dass das System in Szenarien wie MPPT-Tracking, Überlastschutz und netzgekoppelter Fehlerschaltung gut funktioniert und dass die Systemstabilität und der Umwandlungswirkungsgrad deutlich verbessert werden. Die Systemstabilität und der Umwandlungswirkungsgrad wurden deutlich verbessert.

Der LEM LA 25-NP bietet mit seinem Mehrbereich, seiner hohen Genauigkeit, seiner großen Bandbreite, seiner schnellen Reaktion und seiner hohen elektrischen Isolation eine ideale Hardwaregrundlage für die Stromüberwachung und den Schutz von PV-Wechselrichtern. Durch eine angemessene Signalkonditionierung und EMV-Auslegung kann er die langfristige Stabilität der Messleistung in komplexen elektromagnetischen Umgebungen gewährleisten und so zur Verbesserung der Effizienz und Sicherheit von PV-Wechselrichtersystemen beitragen.

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