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霍尔电流传感器在全钒液流电池系统中的应用原理解析

发布时间:2022-05-18 来源:非猩芯人类 责任编辑:wenwei

【导读】钒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。做为一个系统,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。


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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。


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。


应用: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。


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;


2、 使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要先进行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通过同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值;


3、 对于监测蓄电池组的霍尔电流传感器、电压传感器选择时需要注意,是否需要监测反向电流电压,因为蓄电池存在充放电问题;


4、 为了得到较好的动态特性和灵敏度,必须注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,最好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径;


5、 在大多数场合,霍尔传感器都具有很强的抗外磁场干扰能力,一般在距离模块5-10cm之间存在一个两倍于工作电流Ip的电流所产生的磁场干扰是可以忽略的,但当有更强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。


通常方法有:


① 调整模块方向,使外磁场对模块的影响最小;


② 在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩;


③ 选用带双霍尔元件或多霍尔元件的模块;


④ 测量的最佳精度是在额定值下得到的,当被测电流远低于额定值时,要获得最佳精度,原边可使用多匝,即:IpNp=额定安匝数。另外,原边馈线温度不应超过80℃。


钒液流电池具有的先天优势即将得到大面积的推广,同时高可靠性的系统依赖于高可靠性的监控系统的有效运行。霍尔电流传感器因其众多优点,通过对大电流进行精确的检测和控制,保证了电池系统安全可靠的运行。在整个监控系统中,霍尔电流传感器是核心器件之一,能对异常状况及时处理,直接决定着系统的可靠性和长期稳定性,为钒电池系统提供了坚实可靠的保障。



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