储能双向变流器(PCS)设备中的电流检测方法

储能技术是紧紧牵动着新能源行业发展的，储能具有消除昼夜峰谷差，实现平滑输出、调峰调频和备用容量的作用，满足了新能源发电平稳、安全接入电网的要求，可以有效减少弃风、弃光现象。这是一个典型的分布式储能系统架构：

在整个储能系统中，功率转换系统（Power ConversionSystem, PCS）是其中的核心部件。PCS 是一种由电力电子变换器件构成的装置，它连接着电池系统和交流电网，是 电池储能系统与外界进行能量交换的关键组成部分。

储能变流器主要功能是实现蓄电池与电网之间的能量交换，对蓄电池进行充放电的控制和管理。在并网系统中，变流器主要运行在电流源（P/Q）模式，实现对电网的削峰填谷、调频调峰、有功储备以及无功支撑。同时，变流器也具备恒压、恒流和恒功率的多种充放电模式。 储能变流系统的主要功能是实现电网和蓄电池之间的电能转换，并对交换过程进行监控和管理。这一系统包括蓄电池、电池管理设备和能量管理设备，通常电站还配有隔离变压器和辅助供电设备。示意图如下  

系统中电池（Bat）侧 1 路输入，输出为三相三线制输出，主功率原理框图如图所示：  

储能变流器支持并网和离网两种运行模式。 在并网运行中，储能变流器交流侧连接电网，直流侧连接蓄电池。与电网调度系统配合，参与电网调压调频，实现对电网负荷的削峰填谷。根据选择的运行模式，可对蓄电池进行恒压、恒流和恒功率充放电。 在离网运行中，储能变流器直流侧连接蓄电池，系统运行可输出固定频率和有效值的三相交流电压，实现对交流侧负荷的持续供电。

我们先看一下1000/630kW储能变流器

直流侧参数	最大直流功率 (kW)	693kW
直流母线最高电压 (V)	1000V
直流侧最大电流 (A)	1195A
直流电压工作范围 (V)	550 ～ 1000V
满载工作范围 （V）	580 ～ 850V
直流电压纹波系数 (%)	<2%
交流参数 （并网）	额定功率 (kW)	630kW
最大输出功率 (kW)	693kW
额定输出电流	957A
最大输出电流	1148A
交流接入方式	三相三线
隔离方式	无隔离
无功范围 (kvar)	-630kvar ～ 630kvar
额定电网电压 (V)	380V
额定电网频率 (Hz)	50Hz/60Hz
允许频率偏差（Hz）	±2Hz
电流总谐波畸变率 (%)	<3%（额定功率）
功率因数	-1 ～ +1
充放电转换时间 (ms)	<30ms

该变流器中，直流侧和交流侧的电流都超过1000A，在这种大电流的系统中，一般会使用电流互感器来检测电流。

另外，在实际使用的储能变流器和光伏逆变器中，大量使用250kW的产品，小容量的光伏逆变器到1kW以下。这样，在设备中需要检测的电流就会有从5A到1000A不等的测量范围，那么，如何选择一款合适的器件来检测电流就是一个比较关键的问题。

我们可以把电流检测分为几个范围。

1，检测5A到70A的直流或交流电流。

检测5A到50A的直流或交流电一般选用芯片式的霍尔电流传感器，比如

CH701电流传感器IC，是工业、汽车、商业和通信系统中交流或直流电流传感的经济而精确的解决方案。小封装是空间受限应用的理想选择，同时由于减少了电路板面积而节省了成本。典型应用包括电机控制、负载检测和管理、开关电源和过电流故障保护。 参考文章：霍尔传感器芯片该如何选型  

CH701可以检测到50A峰值的电流。

如果需要检测更大电流，需要更高的隔离电压，可以选择更大电流范围的产品，比如16脚的CH701W系列，电流范围可以到70A，绝缘耐压可以到4800Vrms：

2，检测50A到200A的直流或交流电流。

可以选用直插型的电流传感器

CH704 是专为大电流检测应用开发的隔离集成式电流传感芯片。CH704 内置 0.1 mΩ 的初级导体电阻，有效降低芯片发热支持大电流检测：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其内部集成独特的温度补偿电路以实现芯片在 -40 到150度全温范围内良好的一致性。出厂前芯片已做好灵敏度和静态（零电流）输出电压的校准，在全温度范围内提供 ±2% 的典型准确性。

参考文章：意瑞半导体推出250A霍尔电流传感器产品，可以替换Allegro的ACS758/ACS770/ACS772

3，检测200A到1000A以上的直流或交流电流。

可以选用线性霍尔加磁环的方式，使用可编程的霍尔传感器，能够实现高达1500A的电流检测。

例如：CHI612 可编程线性霍尔芯片，支持 5V 单电源供电。120 kHz带宽，< 3us 响应时间，0.8 – 24 mV/G 可编程，全温-40到150度范围内可实现 2% 精度。芯片出厂前完成静态（零电流）输出电压的校准。

参考文章：国产汽车级可编程线性霍尔传感器CHA611,可以替代Allegro的A1363系列产品，解决汽车级芯片缺货难题

总之，使用，对于双向变流器和光伏逆变器，总会有合适的方式来检测电流。如果有这方面的经验或需求，可以相互交流。

　　审核编辑：汤梓红