再生可能エネルギーシステムにおける電流センサの不可欠な役割
はじめに
多くの人々が再生可能エネルギー源に向かうにつれ、このエネルギーを捕捉して分配するシステムは、進化しています。電流センサは、電気の流れを検出し、より高度なモデルでは制御することさえできるデバイスであり、これらのシステムの重要な部分です。再生可能エネルギーシステムが安全に動作し、最適に機能し、全体的な効率を向上させるためには、電流センサが極めて重要です。
変流器 (CT) とホール効果センサは、異なる電流センサタイプの中で際立っています。CTは安全で制御可能な測定のために一次電流に比例した二次電流を生成し、電磁誘導原理に基づいて動作します。このパーセンテージは、次の図に示すように、二次側巻線の巻数によって異なります。
図1 : 変流器の基礎理論
一方、ホール原理に基づくホール効果センサは、電流を直接検出し、多くの特別な利点を提供します。それらはサイズが小さいため、スペースが限られたシステムに統合される場合があります。インテリジェンスを内蔵しているため、デジタルシステムと接続でき、制御機能と通信機能を向上することができます。電気ノイズに対する耐性があるため、ノイズの多い環境でも信頼性の高いパフォーマンスを提供します。ホール効果センサは、広い電流範囲にわたって精度が高いことでもよく知られており、これは再生可能エネルギーシステムで効果的かつ安全に機能するために重要です。次の図に、代表的な表面実装ホール効果電流センサを示します。測定電流は一次側のチップのみを通過します。チップ上の内部電気回路は、ホール素子を使用して磁界を検出し、そして増幅され、VOUT出力上にアナログまたはデジタル電流または電圧として出力されます。
図2 : ピン機能付きホール効果センサ
再生可能エネルギーシステムにおける電流センサの重要な機能
リアルタイムモニタリングと制御
エネルギーの生成と貯蔵のプロセスにおいて、電流センサは非常に重要です。例えば、MPSのMCS1823のような電流センサは、各ソーラーパネルの出力及びグリッドまたは蓄電システムに供給される全体の電流を追跡するために、光起電性ソーラーシステムで使用されます。このリアルタイムデータの助けを借りて、システムは、効率を最大化し、その制限内で安全な機能を保証するために、直ちに調整することができます。
安全性とシステム保護の確保
再生可能エネルギーシステムが安全で耐久性を維持するには、電流センサが不可欠です。システムに流れるエネルギーが多すぎると、過電流が発生して機器に悪影響を及ぼし、安全上のリスクが生じる可能性があります。MPSのMCQ1823のような電流センサは、これらの状況を直ちに識別し、切断スイッチまたは回路遮断器のような安全機能を作動させ、潜在的な損傷を回避することができます。
最大電力点追従 (MPPT)
エネルギーハーベスティングデバイスが効率を高めるために利用するアルゴリズムの総称は、最大電力点追従です。次の図は、ソーラーパネルの最大電力点 (MPP) が配置されている場所を示しています。
図3 : 代表的なPVの出力特性
ソーラーパネルは、その出力電圧と出力電流を掛け合わせて最大の数値になったときに、最大の電力を生成する場合があります。ハーベスティングシステムは、電流センサを使用して、曲線上のMPPに向かって負荷インピーダンスを駆動します。この機能のためには、MPSのMCS18xxシリーズの電流センサなど、高精度の電流センサが不可欠です。
さまざまな再生可能エネルギーシステムにおける電流センサの役割
太陽光エネルギーシステム
電流センサは、太陽光エネルギーシステムにおけるソーラーパネルの性能を追跡するために使用されます。これは、シェーディングやパネルの劣化などの問題によって引き起こされる可能性のある現在の変化を特定できます。これにより、問題の早期診断が可能になり、太陽光発電システムの有効性が維持され、パネルの寿命が延びます。ソーラーパネルが生成するDC電圧を家電製品に電力を供給するために利用する前に、それをグリッド電圧に反転させなければなりません。電流センサは、これらのインバータのハイサイド、ローサイド、または位相ループに使用されます。低電圧電子機器と高電圧電子機器の間には、クリアランスと沿面絶縁が保たれなければなりません。この仕事での注目すべき電流センサの例は、MPSのMCS1806であり、市場で最も小さいフットプリントの1つを有し、3kVRMS電圧に耐えることができます。
風力エネルギーシステム
風力エネルギーシステムでは、風力タービンの電気出力を追跡するために電流センサが使用されます。現在の風の状態に基づいて、この情報を利用して、ブレードの角度などのタービンの機能を最適な発電量に修正することができます。
水力発電と潮汐エネルギーシステム
発電機の電気出力は、水力発電および潮力発電システムの電流センサを使用して観測されます。現在の状態に基づいて、この情報を利用し、水の流れまたは潮汐タービンの向きなどのシステムの機能を修正し、最適な発電量にします。発電機出力は、電流センサによって正確にモニタすることができ、効果的な動作およびリアルタイムの修正を可能にします。
結論
再生可能エネルギーシステムは、電流センサ無しではうまく機能できません。それらは、これらのシステムの単なる構成要素以上のものです。これらは、効率、安全性、パフォーマンスの最適化を向上させるのに役立つ有益な情報を提供します。MPSのような会社の集積回路 (IC) によって、高精度の電流測定と、再生可能エネルギーシステムのリアルタイムのモニタリングと管理が可能になります。再生可能エネルギー技術がさらに発展するにつれて、電流センサと関連するICの重要性は高まるでしょう。これらは、再生可能エネルギーの縁の下の力持ちたちによる革命です。
_______________________
興味のある内容でしたか? お役に立つ情報をメールでお届けします。今すぐ登録を!
アカウントにログイン
新しいアカウントを作成