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突破深海運(yùn)維瓶頸:國(guó)產(chǎn)高精度電流傳感器如何助力漂浮式風(fēng)電降本增效

珠海芯森電子 ? 2025-08-06 17:29 ? 次閱讀
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近日,自然資源部發(fā)布數(shù)據(jù)顯示:2025年上半年我國(guó)海洋生產(chǎn)總值達(dá)5.1萬(wàn)億元,同比增長(zhǎng)5.8%。其中,海上風(fēng)電新增并網(wǎng)容量、發(fā)電量同比分別增長(zhǎng)199.4%和2.2%。全球能源轉(zhuǎn)型加速下,我國(guó)海上風(fēng)電迎來(lái)高速發(fā)展,一種新型的漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目近期密集投產(chǎn)。2025年7月10日,華能聯(lián)合東方電氣研制的全球單機(jī)功率最大的17兆瓦直驅(qū)型漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組在福建福清下線,葉輪直徑達(dá)262米。標(biāo)志著中國(guó)正式領(lǐng)跑全球漂浮式風(fēng)電技術(shù)賽道。

漂浮式風(fēng)電是可在水中漂浮并捕捉風(fēng)能發(fā)電的海上風(fēng)電裝置,采用動(dòng)態(tài)海纜傳輸電力。其結(jié)構(gòu)組成有:浮體模塊、錨固系統(tǒng)、動(dòng)力傳輸風(fēng)機(jī)配置。風(fēng)機(jī)搭載抗臺(tái)風(fēng)型機(jī)組,最高可抵御17級(jí)臺(tái)風(fēng),極限風(fēng)速達(dá)60米/秒。相比一般固定式的海上風(fēng)電,漂浮式風(fēng)電可以在離海岸線100公里以外超遠(yuǎn)距離工作,為深海作業(yè)區(qū)域提供電力。安裝于距海南文昌136公里的“海油觀瀾號(hào)”裝機(jī)容量達(dá)7.25兆瓦,投產(chǎn)后,風(fēng)機(jī)年發(fā)電量將達(dá)2200萬(wàn)千瓦時(shí),所發(fā)電力用于油氣生產(chǎn),每年可節(jié)約燃料近1000萬(wàn)立方米天然氣,同時(shí)減少二氧化碳排放2.2萬(wàn)噸,環(huán)保效果顯著。

由于漂浮式風(fēng)電是處于深海運(yùn)行,日常維護(hù)非人力無(wú)法完成,只能靠遠(yuǎn)程維護(hù),深海運(yùn)維正走智能化時(shí)代,這就需要安裝各種傳感器,借助北斗等衛(wèi)星可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)漂浮式風(fēng)電系統(tǒng)與海纜電力狀態(tài)。在漂浮風(fēng)電系統(tǒng)中,電流檢測(cè)精度直接影響系統(tǒng)效率和壽命。下面談?wù)劵诨魻栃?yīng)的電流傳感器如何在漂浮式風(fēng)電中的高效應(yīng)用。

霍爾閉環(huán)電流傳感器

工作原理

原邊電流Ip產(chǎn)生的磁場(chǎng)和輸出電流I,在補(bǔ)償線圈上產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等,方向相反?;魻柛袘?yīng)器件和處理電路與補(bǔ)償線圈一起輸出電流Ip,該輸出電流I精確反映被測(cè)電流的大小和方向。由于磁芯工作在零磁通狀態(tài),磁芯的非線性和剩磁對(duì)傳感器的精度沒(méi)有影響,所以霍爾閉環(huán)傳感器的精度高,非線性失真小。

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霍爾閉環(huán)電流傳感器原理圖

技術(shù)特點(diǎn):

— 頻帶寬 — 測(cè)量精度高

— 響應(yīng)快 — 低溫漂

— 非常好的非線性失真 — 無(wú)插入損耗

CM9A簡(jiǎn)介

國(guó)產(chǎn)電流傳感器--CM9A H00 系列是芯森電子新推出的基于霍爾原理的閉環(huán)(補(bǔ)償)高精度電流傳感器。目前有兩個(gè)型號(hào):CM9A 1500 H00和CM9A 3500 H00。

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產(chǎn)品特性

  • 原邊和副邊之間絕緣
  • 原材料符合UL 94-V0
  • 優(yōu)異的線性度
  • 出色的精度
  • 低溫漂
  • 沒(méi)有插入損耗
  • 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):

n IEC 60664-1:2020

n IEC 61800-5-1:2022

n IEC 62109-1:2010

絕緣特性

參數(shù)符號(hào)單位數(shù)值備注
交流隔離耐壓測(cè)試有效值@ 50Hz,1minVdkV6參照標(biāo)準(zhǔn)IEC 60664-1
瞬態(tài)耐壓1.2/50μsVWkV23參照標(biāo)準(zhǔn)IEC 60664-1
電氣間隙距離(原邊和副邊之間)dCImm62.68
爬電距離(原邊和副邊之間)dCpmm65.55
外殼材料--UL94-V0
比較路經(jīng)指數(shù)CTIPLC3
應(yīng)用實(shí)例--2000V

加強(qiáng)絕緣,參照標(biāo)準(zhǔn)IEC 61800-5-1,

IEC 62109-1CATⅢ,PD2

應(yīng)用實(shí)例--4000V

基本絕緣,參照標(biāo)準(zhǔn)IEC 61800-5-1,

IEC 62109-1CATⅢ,PD2

參數(shù)特點(diǎn):

  • 供電電壓:±15V~±24V
  • 測(cè)量范圍:±2250~±4500A
  • 工作范圍:-40~85°C
  • 精度:±0.3%
  • 響應(yīng)時(shí)間:<1μs
  • 絕緣耐壓:6kV
  • 瞬態(tài)耐壓:23kV
  • 帶寬:>100kHz
  • 線性度:0.1%

從以上參數(shù)、特性可看出,這是一款足以應(yīng)對(duì)深海鹽霧腐蝕、高濕度的苛刻環(huán)境工作的傳感器。可安裝部署在風(fēng)能變頻器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)IGBT電流,預(yù)防過(guò)載擊穿。該傳感器100%實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,成本較進(jìn)口品牌低30%,并縮短供應(yīng)鏈半徑。

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風(fēng)能變頻器

應(yīng)用電路:

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結(jié)語(yǔ):

我國(guó)漂浮式風(fēng)電之所以比固定式風(fēng)電成本更低,而且降本速度越來(lái)越快,2021年三峽引領(lǐng)號(hào)造價(jià)3.5萬(wàn)元/kW,2025年陽(yáng)江項(xiàng)目已降至2.2萬(wàn)元/kW,降幅達(dá)37%。,得益于全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同降本。從葉片到發(fā)電機(jī),再到IGBT芯片、傳感器芯片等核心部件100%國(guó)產(chǎn)化,交付周期大大縮短。

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