/
/
2018 수익 등급 측정용 DC 전류 센서

2018 수익 등급 측정용 DC 전류 센서

미국 전력 연구소 (EPRI)의 최근 보고서는 마이크로 그리드 및 기타 디지털 부하의 사용이 전 세계적으로 증가함에 따라 2020 년까지 DC 배전 시장이 전체 부하의 50 %를 차지할 것이라고 예측합니다.

그러나 기존 AC 배전 시스템과 함께 사용하려면 AC 전원을 DC 전원으로 변환하거나 DC 전원을 AC 전원으로 변환해야하므로 필연적으로 전력 손실이 발생합니다.

이러한 상황을 해결하기 위해 DC 배전 시스템을 활용하는 추세가 증가하고 있습니다. DC 분배 시스템 내에서는 전력 변환이 필요하지 않으므로 에너지 효율성이 향상됩니다. 또한 DC에는 주파수가 없기 때문에 라인의 무효 전력 손실 및 유도 성 간섭을 제거 할 수있는 추가 이점이 있습니다 (그림 1 참조).

DC 배전 시스템 구축을 위해 전 세계적으로 저전압 DC (LVDC) 배전 인프라 시스템 용 부품이 개발되고 있습니다. 이러한 노력의 일환으로 현재 LVDC 배전 시스템의 DC 계량 및 모니터링에 대한 새로운 표준이 결정되고 있으며, DC 전기 계량기의 표준 인 IEC62053-41 Ed.1은 현재 프로젝트 팀 TC13에서 개발 중이며 표준 이와 동시에 DC 전기 계량기에 대한 NEMA DC 하위 계량 ANSI 표준이 ESM1이라는 별도 프로젝트의 일환으로 수립되고 있습니다. EMerge Alliance는 2016 년에 저전압 및 중전 압 애플리케이션에 대한 수익 등급 DC 미터링 요구 사항을 설정하기위한 새로운위원회를 구성했다고 발표했습니다. 현재이 작업에 대한 요구 사항이 업데이트되고 있습니다.

한국에서 한전은 DC 전압 1500V (단극), 750V (이중 극성)에 대해 LVDC를 정의했습니다. 이 정의에 따라 한전은 현재 고창 전력 시험장에서 LVDC 배전선로를 시범 시험하고있다. 특히 한전은 직류 및 교류 배전을 사용할 수있는 마이크로 그리드 용 전력 소자뿐만 아니라 에너지 저장 장치 (ESS)와 전기 자동차 급속 충전기에 대한 연구를 진행하고있다. 또한 LG 전자는 DC 용 가전 제품 개발에 박차를 가하고있다.

한전은 기존의 두 가지 표준 인 DC 배전 시스템을위한 EMerge Alliance 표준과 전기 계량기의 DC 전력 과금을위한 IEC62053-41 표준을 기반으로 한국 시장을위한 새로운 표준을 개발하고 있습니다.

J&D는 2016 년 3 월부터 DC 계량 용 신제품 개발을위한 세 가지 프로젝트를 시작했습니다 (그림 2 참조).

첫 번째 프로젝트는 1.0 및 0.5 등급별로 정확도가 높은 두 가지 유형의 DC 전기 계량기를 개발하는 것입니다. 한 미터는 EV 급속 충전기 용 단일 미터이고 다른 하나는 ESS 용 변압기 작동 미터입니다.

단일 미터는 내부 DC 전류 센서로 설계되었지만 DC 전압은 저항 전압 분배기를 사용하여 얻습니다. DC 전력은 두 센서의 신호를 기반으로 계산됩니다. DC 전압 센서는 측정 범위가 150V ~ 500V이며 100A 및 200A 용 DC 전류 센서와 결합하여 50kW 및 100kW 용량의 EV 고속 충전기에 대해 DC 전력 요금을 청구 할 수있는 DC 전기 계량기를 구현합니다.

개발중인 변압기 작동 계량기는 J & D DC 고전압 센서와 DC 고전류 센서를 사용합니다. 주로 ESS 및 DC 마이크로 그리드 애플리케이션에 사용됩니다.

두 번째 프로젝트는 DC 단일 계량기 및 변압기 작동 계량기에 사용할 고정밀 DC 전류 센서를 개발하는 것입니다. 현재 시장에 나와있는 대부분의 DC 전류 센서는 전체 규모의 정확도를 위해 지정되어 있습니다. 당연히 이러한 센서는 측정 된 전류에 대한 정확도가 필요하기 때문에 DC 전기 계량기에 적합하지 않습니다. 최대 정확도로 지정된 센서는 낮은 전류에서 오류를 증가시킵니다 (그림 3 참조).

정확도가 충분한 센서는 일반적으로 높은 가격과 높은 전력 소비로 인해 미터 시장에서 경쟁력이 없습니다. 적절한 전원 공급을 위해 큰 크기가 필요하기 때문에 소형 DC 전기 계량기 개발이 쉽지 않습니다.

DC 전류 센서의 경우 일반적으로 세 가지 기술이 사용됩니다.

  • 첫 번째는 플럭스게이트 기술로 매우 정확하지만 가격 경쟁력은 없습니다
  • 두 번째는 중간 수준의 정밀도를 가질 수 있지만 가격면에서는 그다지 경쟁력이없는 폐쇄 루프 기술입니다.
  • 마지막으로 개방 루프 기술은 적절한 정밀도를 가지고 있습니다. 그러나이 기술은 취약한 자기장입니다.

J&D는 위에서 설명한 세 가지 기술을 분석하여 DC 전기 계량기에 적용 할 수있는 최적의 DC 전류 센서를 설계하는 방법을 찾았습니다. 전력 소비가 가장 낮은 소형 DC 전기 계량기를 설계하려면 DC 전류 센서가 최소한의 전력 소비로 적절한 판독 정확도를 가져야합니다.

경쟁 우위를 확보하기 위해 경제적 인 최적의 DC 전류 센서를 개발하는 데 연구가 집중되고 있습니다.

이 집중 연구의 결과는 JOM 및 JCM 시리즈 센서입니다.

  • JOM 시리즈는 1.0 정확도 등급의 DC 단일 미터 용으로 설계된 DC 전류 센서입니다. 또한 개방 루프 기술을 적용하여 0.5 정확도 등급을 달성하도록 설계되었습니다. 제로 드리프트 연산 증폭기와 고 투자율 코어를 사용하여 DC 오프셋을 최소화하고 소형 크기를 달성합니다. 또한 저전력에서 작동하도록 설계되었습니다. 따라서 JOM 시리즈 센서를 사용하여 100A 및 200A 용 소형 DC 신호 미터를 설계 할 수 있습니다.
  • JCM 시리즈는 0.5 정확도 등급 (100A 및 200A)의 DC 단일 미터와 1.0 정확도 등급 (200A ~ 4000A)의 변압기 작동 식 미터 용 제품입니다. AOCT 기술을 사용하여 홀 센서 프런트 엔드 회로 및 차동 증폭기에서 DC 오프셋을 제거하고 폐쇄 루프 기술을 기반으로 고 투과성 코어를 사용하는 JCM 시리즈는 정확도 등급 0.2 미터를 지원합니다. 이 설계는 피드백 코일의 DC 저항과 인덕턴스로 인한 전압 손실을 최소화합니다.
  • 특히 JCM 시리즈 센서는 낮은 작동 전력을 갖도록 설계되었습니다. 따라서 J & D JCM 시리즈 CT를 사용하여 소형 DC 변압기 작동 계량기를 개발할 수 있습니다.

세 번째 프로젝트는 DC 변압기 작동 계량기 용 DC 전압 센서를 개발하는 것이 었습니다. J & D의 새로운 DC 전압 센서는 안정적인 절연 설계와 DC 전류 센서의 AOCT 기술을 활용하는 폐 루프 제품입니다. 이 센서는 1500V ~ 5000V DC 범위에서 0.3 %의 정확도를 달성합니다.
LVDC 분배 시스템에 대한 수요 증가를 해결하는 DC 전압 정확도 및 DC 전기 계량기의 발전을 기반으로합니다.

J&D가 개발 단계에서 기존의 계량 IC가 DC 전기 계량기의 요구 사항을 충족 할 수 없다는 사실을 발견했을 때 J & D 엔지니어는 지원을 위해 선도적 인 계량 IC 제조업체 인 Silergy Corp.에 문의하여 결실을 맺었습니다.

단상 측정 IC 인 MAX71315C가 애플리케이션에 가장 적합한 솔루션으로 선택되었습니다. Silergy는 J & D에 광범위한 기술 지원과 지원을 제공했습니다. 이 기회를 빌어 Silergy에 감사를 전하고 싶습니다.

J&D DC 전기 계량기의 정확성과 전반적인 성능은 진화하고 있으며 첫 번째 솔루션은 2018 년 유럽 유틸리티 위크 (Vienna, 2018 년 11 월)에서 발표 될 예정입니다.

J&D의 전략은 시장을 따라 가기보다는 미리 준비하는 것입니다. 우리는 DC 전기 계량기 또는 DC 배전 시스템 개발에있어 전 세계의 리더들과 협력하고 싶습니다. J & D의 선도적 인 기술을 통해 파트너가 새로운 시장 트렌드를 활용할 수 있습니다.

다운로드