储能系统热议下，芯森CR1V电流传感器如何赋能双向变流PCS及BMS协同？
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在“双碳”目标推动下，大规模储能电站建设进入快车道。2023年7月1日起正式实施的储能安全新国标《电化学储能电站安全规程》要求：储能系统需具备实时监测、快速切断、双向能量管理等能力。国家能源局等部门于2025年4月联合发布了《关于加强电化学储能安全管理有关工作的通知》，进一步强调了完善标准规范、落实安全管理责任等方面的工作。这意味着，电池管理系统（BMS）与双向变流器（PCS）的协同，成为保障电站安全高效运行的关键。
什么是双向变流器及其作用与特点
双向变流器是一种能够实现电能双向转换的电力电子设备，可在交流电（AC）与直流电（DC）之间灵活切换，广泛应用于储能系统、电动汽车及可再生能源领域。
在储能电站中，双向变流器（PCS，Power Conversion System）是电池与电网之间的核心设备。它通过功率半导体器件（如IGBT、MOSFET）的开关控制，结合PWM调制技术，实现电能的双向流动：
- 充电模式（AC-DC整流模式）：将电网交流电转化为直流电，为电池组充电；
- 放电模式（DC-AC逆变模式）：将电池直流电转化为交流电，输送至电网或供交流设备使用。
储能设备系统拓扑图
与单向逆变器不同，储能PCS集成充放电管理功能，需要频繁切换充放电模式，并在不同工况下保持稳定运行。这种双向能量交互，对电流检测的高精度、宽动态范围、快速响应和抗干扰能力提出了更高要求。若检测延迟或精度不足，就可能造成电池过充过放、电网电能质量下降，甚至触发系统级安全事故。
技术需求：电流检测的高标准
在PCS和BMS协同场景下，电流传感器需要满足：
- 宽量程与高精度：既能监测毫安级待机电流，又能覆盖数百安培的充放电主回路。
- 宽带宽与快速响应：确保在毫秒级内准确捕捉电流突变。
- 电气隔离与安全防护：避免高压主回路对控制板产生干扰，保障设备及人员安全。
行业方案对比
电流检测是PCS中的关键技术之一，影响到系统的控制精度和稳定性。常用的电流检测技术包括电阻采样和霍尔传感器采样。传统电阻分流器虽具备高精度，但在高压、大电流条件下易发热，且安全隔离性能有限；而磁通门类传感器虽然精度高，但体积大、成本高，不利于系统集成。行业需要一种兼顾高性能与系统经济性的解决方案。
芯森CR1V简介
芯森电子推出的CR1V系列电流传感器一款高精度霍尔闭环传感器：
特性
- 基于霍尔原理的闭环（补偿）电流传感器
- 原边和副边之间绝缘
- 原材料符合UL 94-V0
- 优异的线性度
- 出色的精度
- 低温漂
- 没有插入损耗
- 执行标准:
n IEC 60664-1: 2020
n IEC 61800-5-1: 2022
n IEC 62109-1: 2010
工业应用领域
- 交流变频调速，伺服电机
- 不间断电源 (UPS)
- 直流电机驱动的静止式变流器
- 开关电源 (SMPS)
- 电焊机电源
- 电池管理
- 风能变频器
- 测试和测量设备
从以上参数表格可看出CR1V可分别应用部署在：
1. 应用于双向变流器（PCS）
核心需求：
- 精确测量双向电流（充电/放电模式切换）。
- 高带宽以跟踪快速切换的电流波形。
- 高隔离电压确保系统安全（储能PCS通常涉及数百伏直流母线电压）。
CR1V PB00 的匹配性：
双向测量能力：
所有型号（CR1V6/15/25 PB00）的测量范围均为±值（如 ±6A, ±15A, ±25A）。
输出电压公式Vout = 2.5 ± (0.625 * Ip / Im)明确支持正负电流输出（2.5V 为中点）。
高动态响应：
跟踪时间仅 1 μs（@90% Im, di/dt=50A/μs），带宽 200 kHz，可准确捕捉PCS高频开关电流。
安全隔离：
- 原副边绝缘耐压AC 2.5kV/50Hz/1min，瞬态耐压 9kV。
- 爬电距离15.5mm，电气间隙6.35mm，满足600V 系统基本绝缘（IEC 61800-5-1, CAT III, PD2），可直接用于直流母线电流检测。
应用领域直接匹配：
规格书明确列出“电池管理”和“风能变频器”（拓扑与储能PCS类似），证明其设计针对此类场景。
2. 应用于电池管理系统（BMS）
核心需求：
- 监测电池充/放电电流（双向）。
- 高精度测量（SOC估算依赖电流积分）
- 低温漂保证全温度范围精度。
CR1V PB00 的匹配性：
高精度与低温漂：
- 全量程精度±0.7%（不包含失调电压）。
- 增益温漂±0.05%/℃，失调电压温漂±0.05 mV/℃（-40℃~85℃），确保宽温范围内电流测量稳定。
双向电流检测：
同样通过±Im范围和输出电压公式支持充放电电流区分。
低插入损耗：
原边电阻极小（单匝仅0.18 mΩ），几乎不影响电池回路效率。
紧凑性与安全性：
质量仅10g，尺寸小巧，易于集成到电池模块。
UL94-V0阻燃材料，符合电池系统安全要求。
结论
在政策高压和市场扩张的双重驱动下，储能系统对PCS与BMS的协同提出了前所未有的挑战。CRIV PB00 系列凭借其双向测量、高精度、安全隔离及动态响应特性，是储能电站中PCS和BMS电流检测的理想选择，为储能电站的安全与高效运行提供了坚实保障。
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