直流電流檢測中霍爾開關(guān)的應(yīng)用(上篇)
隨著光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電動汽車等技術(shù)的發(fā)展,直流電的應(yīng)用范圍變得日益廣泛。相應(yīng)的直流電流也就成為一個重要的檢測量?;魻栯娏鱾鞲衅髟诰C合了分流器和直流電流互感器優(yōu)點的同時,也有效避免了兩者存在的缺陷,是一種先進的、能隔離主電路回路和電子控制電路的電測量元件,且具有精度高、線性好。響應(yīng)快的優(yōu)點。
霍爾開關(guān)的測量屬于間接測量,可對各種類型的電流進行測量,從直流到幾十千赫茲的交流。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)式和閉環(huán)式兩種。
(1) 開環(huán)式霍爾電流傳感器
通過對圖2分析,可以了解到開環(huán)式征爾電流傳感器主要是由磁芯霍爾元件和放大電路三部分構(gòu)成。其中在磁芯上有一個開口氣隙,霍爾元件置于氣隙處。當(dāng)有電流Ip流過原邊導(dǎo)體時,會在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場強度與電流大小成正比的磁場,磁力線被磁芯聚集在氣隙處,霍爾元件輸出與氣隙處磁感應(yīng)強度成正比的電壓信號,再由放大電路將該信號進行放大并輸出。
這一類傳感器一般情況下可輸出士10 V左右的電壓信號。為了增強傳感器的電磯兼容性,傳感器也可將電壓信號變換為電流信號輸出凹。
(2) 閉環(huán)式霍爾電流傳感器
如圖3所示,閉環(huán)式霍爾電流傳感器主要是由磁芯、霍爾元件、放大電路和副邊補償繞組四部分組成。在工作過程中,放大電路接收到霍爾元件的輸出并放大為電流信號提供給副邊補償繞組,副邊補償繞組會在磁芯中產(chǎn)生一個與原邊電流產(chǎn)生的磁場在氣隙處大小相等,方向相反的磁場,將原有磁場抵消,構(gòu)成負反饋閉環(huán)控制電路。
若在檢測過程中如果副邊電流太小,產(chǎn)生的磁場無法抵消原邊磁場,則放大電路會根據(jù)情況輸出更大的電流;反之,放大電路會根據(jù)情況降低輸出電流,實現(xiàn)氣隙處磁場的平衡。當(dāng)原邊電流發(fā)生變化時,會破壞氣隙處磁場的平衡,相應(yīng)地負反饋閉環(huán)控制電路會及時對副邊輸出電路機械能調(diào)節(jié),使磁場快速恢復(fù)平衡。從理論上講,磁芯的氣隙處在檢測過程中將始終保持零磁通電流傳感器名稱的來由。狀態(tài),這就是零磁通互感器及磁平衡霍爾。
(3) 開環(huán)式和閉環(huán)式的區(qū)別
兩者的區(qū)別主要是體現(xiàn)在檢測帶寬和檢測精度,閉環(huán)式的檢測帶寬可達到100kHz,而開環(huán)式只能夠達到3 kHz;開環(huán)式的檢測精度通常劣于1%,而閉環(huán)式的檢測精度可達到0.2%。
霍爾開關(guān)的測量屬于間接測量,可對各種類型的電流進行測量,從直流到幾十千赫茲的交流。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)式和閉環(huán)式兩種。
(1) 開環(huán)式霍爾電流傳感器

這一類傳感器一般情況下可輸出士10 V左右的電壓信號。為了增強傳感器的電磯兼容性,傳感器也可將電壓信號變換為電流信號輸出凹。
(2) 閉環(huán)式霍爾電流傳感器
如圖3所示,閉環(huán)式霍爾電流傳感器主要是由磁芯、霍爾元件、放大電路和副邊補償繞組四部分組成。在工作過程中,放大電路接收到霍爾元件的輸出并放大為電流信號提供給副邊補償繞組,副邊補償繞組會在磁芯中產(chǎn)生一個與原邊電流產(chǎn)生的磁場在氣隙處大小相等,方向相反的磁場,將原有磁場抵消,構(gòu)成負反饋閉環(huán)控制電路。

(3) 開環(huán)式和閉環(huán)式的區(qū)別
兩者的區(qū)別主要是體現(xiàn)在檢測帶寬和檢測精度,閉環(huán)式的檢測帶寬可達到100kHz,而開環(huán)式只能夠達到3 kHz;開環(huán)式的檢測精度通常劣于1%,而閉環(huán)式的檢測精度可達到0.2%。
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