一種霍爾傳感器溫漂電壓補(bǔ)償裝置和一種匯流箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種霍爾傳感器溫漂電壓補(bǔ)償裝置和一種匯流箱，屬于光伏發(fā)電 和傳感器的溫度補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 霍爾傳感器可作為一種電流檢測(cè)元件，能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)弱電回路在電氣上的安全隔 離。理想狀態(tài)下，我們期望霍爾傳感器輸出的信號(hào)電壓U與采樣電流i之間存在線性比例 關(guān)系u=Ki，其中K為霍爾傳感器將采樣電流轉(zhuǎn)換為信號(hào)電壓的線性轉(zhuǎn)換系數(shù)（單位：mV/ A)，Ki為期望輸出的電壓信號(hào)。但實(shí)際上兩者之間的關(guān)系為u=Ki+b+u'（T)+u"（i)，b是 由傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和供電電源等因素引起的u與Ki之間的偏移電壓（誤差）。u'⑴是由 溫度T導(dǎo)致的實(shí)際輸出信號(hào)u偏離期望信號(hào)Ki的溫漂電壓（誤差），u"（i)是霍爾傳感器 輸出的電壓信號(hào)相對(duì)于采樣電流i的非線性因子（誤差）。當(dāng)達(dá)到霍爾傳感器的額定工作 條件（額定供電電壓、額定電流采樣區(qū)間，額定工作溫度區(qū)間）時(shí)，K和b均為常量，u'（T) 隨著溫度T的改變而改變，u"（i)趨近零可忽略不計(jì)。
[0003]從電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、安全性以及電站整體運(yùn)營質(zhì)量的提高這幾個(gè)角度來 說，采用霍爾傳感器來檢測(cè)光伏電站中數(shù)量龐大的組串電流是十分合適的，因此目前有越 來越多的光伏電站在選擇電流檢測(cè)元件時(shí)青睞使用霍爾傳感器。因受其自身物理原理和材 質(zhì)特性的影響，霍爾傳感器的輸出信號(hào)通常具有比較明顯的溫漂效應(yīng)，因此如果從光伏組 串電流采樣精度的保證這一角度來說，霍爾傳感器并不適合作為一種能夠直接批量投運(yùn)于 光伏電站室外變溫環(huán)境的電流采樣元件。例如運(yùn)行在新疆五家渠地區(qū)的光伏電站，深冬清 晨時(shí)站內(nèi)的室外氣溫可低至-40°C，此時(shí)站內(nèi)的所有霍爾傳感器均因低溫而產(chǎn)生了嚴(yán)重溫 漂，輸出的溫漂電壓最大可超過50mV。由于冬日清晨陽光強(qiáng)度低導(dǎo)致光伏組串電流微弱，霍 爾傳感器輸出的有效信號(hào)電壓僅略高于OmV，此時(shí)有效信號(hào)電壓幾乎"淹沒"在了溫漂電壓 中。
[0004] 通過對(duì)多個(gè)廠家提供的霍爾傳感器樣品進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，一批型號(hào)相同的霍爾傳 感器在溫度和供電電源均保持恒定的條件下，雖然不同器件個(gè)體的偏移電壓b和溫漂電 壓U'（T)各不相同但也都可保持恒定狀態(tài)，因此使用簡(jiǎn)單的消去法即可去除誤差信號(hào) b+u'（T)，但在變溫條件下其溫漂特性趨于復(fù)雜。設(shè)溫度失調(diào)電壓為vOT(溫度每變化rc 所引起的溫漂電壓的變化量，單位mV/°C)。我們通常期望在一批同型號(hào)的霍爾傳感器產(chǎn)品 中，每個(gè)個(gè)體的VOT均相等且保持恒定，以便采用這種以VOT恒定為前提的線性溫度補(bǔ)償法。 但因受現(xiàn)有技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝所限，不同器件個(gè)體在同一溫度環(huán)境下的VOT相差比較大， 甚至同一器件個(gè)體在不同溫度條件下的VOT也不能保持恒定。
[0005] 現(xiàn)有的霍爾傳感器溫漂電壓檢測(cè)裝置和溫漂電壓補(bǔ)償裝置雖然能夠檢測(cè)和補(bǔ)償 個(gè)別的霍爾傳感器的溫漂電壓，但是在光伏電站這種溫度變化區(qū)間大（不同地域、不同季 節(jié)的差異，最大可達(dá)-40°C至60°C)且待測(cè)的組串電流數(shù)量多（發(fā)電量每增加1兆瓦需增 加100-200只霍爾傳感器）的室外工程中，由于投入了特別多的霍爾傳感器，使用常規(guī)的溫 漂電壓檢測(cè)裝置和補(bǔ)償裝置并不能有效地進(jìn)行溫漂電壓檢測(cè)和補(bǔ)償，所以必須設(shè)計(jì)一種效 果好、同時(shí)能夠在光伏電站這個(gè)特殊使用環(huán)境中有效使用的霍爾傳感器溫漂電壓檢測(cè)裝置 和溫漂電壓補(bǔ)償裝置。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的是提供一種霍爾傳感器溫漂電壓補(bǔ)償裝置，用以解決傳統(tǒng)的霍 爾傳感器溫漂電壓補(bǔ)償裝置不能有效地進(jìn)行溫漂電壓補(bǔ)償?shù)膯栴}。本實(shí)用新型同時(shí)提供一 種匯流箱。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括一種霍爾傳感器溫漂電壓補(bǔ)償裝置，所 述補(bǔ)償裝置包括控制器、溫度采樣模塊和若干路補(bǔ)償信號(hào)輸出電路，所述控制器采樣連接 所述溫度采樣模塊，所述控制器通過各所述補(bǔ)償信號(hào)輸出電路輸出補(bǔ)償信號(hào)到對(duì)應(yīng)的加法 運(yùn)算電路，所述加法運(yùn)算電路具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，一個(gè)所述輸入端輸入所述補(bǔ) 償信號(hào)，另一個(gè)輸入端連接霍爾傳感器的信號(hào)輸出端，所述加法運(yùn)算電路的輸出端輸出補(bǔ) 償后的信號(hào)。
[0008] 所述補(bǔ)償裝置包括DA轉(zhuǎn)換器、反向比例放大模塊和至少一個(gè)采樣保持模塊，所述 控制器輸出連接所述DA轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述DA轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述反向比例放大 模塊的輸入端，所述反向比例放大模塊的輸出端對(duì)應(yīng)連接所述采樣保持模塊的輸入端，所 述采樣保持模塊的輸出端為所述補(bǔ)償信號(hào)輸出電路的輸出端；所述控制器控制連接所有的 采樣保持模塊。
[0009] 所述補(bǔ)償裝置還包括通信傳輸模塊，所述控制器通信連接所述通信傳輸模塊。
[0010] 所述補(bǔ)償裝置還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，所述控制器與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接。
[0011] 所述補(bǔ)償裝置還包括霍爾傳感器溫漂電壓檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括至少一個(gè) 傳感器測(cè)試箱和溫漂特性記錄儀，每個(gè)所述傳感器測(cè)試箱中設(shè)置若干個(gè)測(cè)試座，其中一個(gè) 測(cè)試座用于安裝一個(gè)溫度傳感器，其他的測(cè)試座用于安裝霍爾傳感器，所述測(cè)試座設(shè)有與 霍爾傳感器/溫度傳感器的信號(hào)輸出端電連接的信號(hào)端子，所述溫漂特性記錄儀通過線纜 連接各所述測(cè)試座的信號(hào)端子；所述溫漂特性記錄儀包括MCU和與所述傳感器測(cè)試箱一一 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述測(cè)試座的信號(hào)端子通過所述線纜對(duì)應(yīng)連接所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的 輸入端，所述MCU采樣連接所有的數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸出端。
[0012] 所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括依次連接的多通道選擇電路、信號(hào)放大濾波電路和AD轉(zhuǎn) 換電路，所述傳感器測(cè)試箱中的霍爾傳感器和溫度傳感器對(duì)應(yīng)連接所述多通道選擇電路的 輸入端，所述MCU采樣連接所有的數(shù)據(jù)傳輸模塊中的AD轉(zhuǎn)換電路的輸出端，所述MCU控制 連接所有的數(shù)據(jù)傳輸模塊中的多通道選擇電路和AD轉(zhuǎn)換電路。
[0013] 所述MCU具有數(shù)據(jù)傳輸接口。
[0014] -種匯流箱，包括若干個(gè)用于固定安裝霍爾傳感器的霍爾傳感器固定座、霍爾傳 感器溫漂電壓補(bǔ)償裝置，每個(gè)所述固定座內(nèi)均設(shè)置有加法運(yùn)算電路，該加法運(yùn)算電路有兩 個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，所述霍爾傳感器的信號(hào)輸出端對(duì)應(yīng)連接加法運(yùn)算電路的一個(gè)輸入 端，所述補(bǔ)償裝置包括控制器、溫度采樣模塊和若干路補(bǔ)償信號(hào)輸出電路，所述控制器采樣 連接所述溫度采樣模塊，所述控制器通過各所述補(bǔ)償信號(hào)輸出電路輸出補(bǔ)償信號(hào)到對(duì)應(yīng)的 加法運(yùn)算電路的另一個(gè)輸入端，所述加法運(yùn)算電路的輸出端輸出補(bǔ)償后的信號(hào)。
[0015] 所述補(bǔ)償信號(hào)輸出電路包括DA轉(zhuǎn)換器、反向比例放大模塊和至少一個(gè)米樣保持 模塊，所述控制器輸出連接所述DA轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述DA轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述反向 比例放大模塊的輸入端，所述反向比例放大模塊的輸出端對(duì)應(yīng)連接所述采樣保持模塊的輸 入端，所述采樣保持模塊的輸出端為該補(bǔ)償信號(hào)輸出電路的輸出端。
[0016] 所述補(bǔ)償裝置還包括通信傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，所述控制器連接所述通信傳 輸模塊和所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
[0017] 本實(shí)用新型提供的補(bǔ)償裝置中，利用溫度采樣模塊實(shí)時(shí)采集待補(bǔ)償霍爾傳感器所 處的溫度，然后根據(jù)溫度對(duì)應(yīng)的溫漂電壓對(duì)傳感器進(jìn)行補(bǔ)償。而且，該補(bǔ)償裝置能夠同時(shí)補(bǔ) 償多個(gè)霍爾傳感器，每個(gè)霍爾傳感器對(duì)應(yīng)連接一個(gè)采樣保持模塊，當(dāng)對(duì)其中一個(gè)霍爾傳感 器進(jìn)行溫漂電壓補(bǔ)