2.1單晶光伏組件陣列2.1.1單晶硅光伏板介紹中國科學技術大學出版社常見的光伏發電系統多數由晶硅光伏組件組成。晶硅

光伏組件是指由晶體硅電池片組成的光伏組件,這類電池片

于1954年被發明,當今仍被廣泛使用。在所有類型的電池片

中,晶體硅電池片在全球市場上的份額占到80%以上。我國

的知名光伏廠商如尚德、英利、晶澳、天合、中電等企業

都把他們的主要產品定義在晶體硅電池片范疇。那么晶體硅電池片為什么會有如此高的份額呢?其發展優勢

在于以下幾點:中國科學技術大學出版社(1)硅是地球上非常豐富的元素,在地球表層中僅次于氧元

素,所以原料的獲取相對于其他元素比較容易。(2)晶體硅在常溫下的間接帶隙為1.17eV,直接帶隙為3eV,

其光譜響應可以很好地與太陽光匹配。(3)硅及硅的化合物是一種化學性質相對穩定的材料,而且是

無毒的。中國科學技術大學出版社(4)由于計算機等電子設備的快速發展需求,大規模集成電路

及微電子產業對于硅原料的獲取和制備有了更高的要求,其

對硅材料的需求標準高于光伏產業對硅材料的需求標準,這

為其后發展的晶體硅電池片的制造提供了很好的基礎。在

我國很多省份,光伏企業通常都是半導體芯片或集成電路相

關行業協會的成員。(5)最重要的一點是,現階段晶體硅電池片轉換效率遠高于其

他種類的電池片。中國科學技術大學出版社下面就系統中涉及的晶硅光伏組件所用到的單晶硅電池片

進行介紹并闡述其制造工藝。中國科學技術大學出版社單晶硅光伏組件主要由單晶硅電池片構成,廣泛應用于光伏

發電系統中,尤其是在光伏追日系統中。其主要的特點是光

電轉換效率高,比多晶硅至少高2%,比薄膜材料至少高10%。

而相對應地,其造價也更昂貴,所以很適用于占地面積有限,對

發電功率又有要求的系統中。可以設想,當可以用于建立光

伏系統的地方比較有限,比如只有一個屋頂或幾畝地,而又希

望這個系統能盡可能多地發電,那代價就是昂貴的初投資。中國科學技術大學出版社在這昂貴的初投資中,單晶硅片是主要的花費點,其高額的費

用一大部分來源于從多晶硅到單晶硅的制造工藝,主要以直

拉單晶的方法將多晶硅變為單晶硅。這種方法提高了光伏

電池的光電轉換效率,同時也提升了成本。單晶組件與多晶

組件的最大區別在電池片上,單晶組件用的電池為單晶電池,

多晶組件用多晶電池。其他原材料及組件規格沒有區別。

單晶組件相對多晶組件轉換效率高。中國科學技術大學出版社而單晶硅電池片和多晶硅電池片的最大區別在于單晶硅電

池片的材料是單晶硅,所以制造單晶硅電池片并不像制造多

晶硅那樣有鑄錠環節,取而代之的是制備單晶硅的方法,主要

有直拉單晶法、區熔法、磁拉法等。本部分主要介紹直拉

單晶法。中國科學技術大學出版社直拉單晶法是指使用直拉單晶爐,通過將籽晶在熔融態硅的

上面緩慢上提,使硅原子按照統一的晶向沿籽晶生長,最后形

成單晶硅棒。其工藝流程為:備料、潔凈、裝爐、抽真空、

熔化、生長、出爐、測試等,其重點就是使多晶硅先熔化成

熔融態的硅,再在籽晶的引導下生長成單晶硅棒。中國科學技術大學出版社其最大的特點就是晶向的統一,這種統一可以使單晶硅電池

片在發電過程中電子的移動不用像多晶硅電池片那樣會遇

到晶粒間界,由于單晶硅晶粒間界的消除,電子會攜帶更多的

能量,因此其光電轉換效率更高。中國科學技術大學出版社單晶硅電池片的制備是將單晶硅棒滾圓、切片,形成厚度在2

00μm左右、四角保留弧狀的準方片。而后單晶硅同樣要制

作絨面,但由于其晶面的存在,其絨面腐蝕更偏向于其(100)晶

面,由于其(111)面不易被腐蝕,最后在單晶硅硅片表面會形成

很整齊的四面方錐形結構。其后的工序,單晶硅與多晶硅基

本沒有區別(詳見3.1節所述的多晶硅光伏組件制造工藝),由

此可以制造出單晶硅光伏組件。唯有一點不同的是,單晶硅

電池片的色差問題很小。中國科學技術大學出版社在有光照(無論是太陽光,還是其他發光體產生的光照)的情

況下,電池吸收光能,電池兩端出現異號電荷的積累,即產生

“光生電壓”,這就是“光生伏特效應”。在光生伏特效應

的作用下,太陽能電池的兩端產生電動勢,將光能轉換成電

能。太陽能電池是一種對光有響應并能將光能轉換成電力

的器件。能產生光伏效應的材料有許多種,如單晶硅、多晶

硅、非晶硅等。它們的發電原理基本相同,晶體硅的光發電

過程如下:P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅,形成P-N結。中國科學技術大學出版社當光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被硅材料吸收;光

子的能量傳遞給了硅原子,使電子發生躍遷成為自由電子,自

由電子又在P-N結兩側集聚形成電位差,當外部接通電路時,

在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產生一定的輸

出功率。這個過程的實質是光子能轉換成電能的過程。中國科學技術大學出版社本系統使用的太陽能電池板為經過上述處理后的單晶硅光

伏板。單晶硅太陽能電池的光電轉換效率隨著技術的不斷

提高,現在最高可達到24%左右,是所有種類的商用太陽能電

池中光電轉換效率最高的,但制作成本很大,以至于它還不能

被普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹

脂進行封裝,因此其堅固耐用,使用壽命一般可達15年,最高可

達25年。2.1.2單晶離網發電系統光伏陣列中國科學技術大學出版社單體太陽能電池板不能直接作電源使用。作電源必須將若

干單體電池串、并聯并且嚴密封裝成組件。太陽能電池組

件(也叫太陽能電池板)是太陽能發電系統的核心部分,也是

太陽能發電系統中最重要的部分。其作用是將太陽能轉化

為電能,或送往蓄電池中存儲起來,或推動負載工作。如圖2.2所示,此子系統采用工作電壓24V、功率250W的單

晶硅光伏組件,共8塊,兩串兩并接入發電系統。中國科學技術大學出版社圖2.2單晶離網發電系統光伏組件連接圖中國科學技術大學出版社單晶光伏板的電性能參數如表2.1所示。中國科學技術大學出版社表2.1單晶光伏板的電學性能參數(詳細數據參數見附錄)型

號參數

DBM260中國科學技術大學出版社表2.1單晶光伏板的電學性能參數(詳細數據參數見附錄)電學性能Wp峰值功率輸出(W)260Vmp最大功率所對應電

壓(V)31.5Imp最大功率所對應電流

(A)8.26Isc短路電流(A)8.83Voc開路電壓(V)37.9Vdc系統最大電壓(V)1000中國科學技術大學出版社2.2光伏組件的發電原理光伏組件的主要作用就是將太陽光的光能轉化為電能,那么

電能是如何由光能產生的呢?眾所周知,光伏組件產生的電能

類似電池產生的電能。它產生的是直流電,所以很多時候稱

光伏組件為“太陽電池”。那么如何去構建一個電池呢?中國科學技術大學出版社首先它需要一個電池的正極和一個電池的負極,電池的負極

一端需要存在大量的負電荷,一般由電子組成,電池的正極的

一端需要存在大量的正電荷。而這些電荷還需要帶有能量,

使之可以在電池的正負極接觸負載時產生負電荷與正電荷

的定向移動。中國科學技術大學出版社所以一個電池系統需要有正電荷與負電荷,而且這些正電荷

與負電荷還要具有能量,可以定向移動,電池中這種機制是依

靠電池內的化學物質來完成的,而如何設計一個系統來實現

類似一般電池的這種特點,是研究光伏電池的科學家們所要

解決的問題。中國科學技術大學出版社而恰巧有一類物質被稱為半導體,其具有上面提到的正電荷

和負電荷,這兩種電荷分別對應半導體中的電子和空穴,而且

電子和空穴的產生機制是依靠光生伏特效應的,這意味著找

到的正電荷和負電荷是可以具有能量的,而且這種能量來源

于光能,這就已經完成了設計。但還存在一個致命的問題:如

何分開電子和空穴,而光生伏特效應恰恰可以讓半導體產生

的電子和空穴,很快又會復合,然后放出能量。中國科學技術大學出版社如何來解決這個問題呢?隨著技術的發展,人們發現可以向半

導體中摻入其他雜質。雜質對于材料制造往往是不希望看

到的,比如純金,一定是純度越高的其價值越高。而在現代材

料領域,發現摻雜可以解決很多問題。半導體這類材料的導

電性很差,如何改善其導電性呢?人們發現在正四價的半導體

中摻入正五價或正三價的原子都可以改善其導電性。中國科學技術大學出版社摻雜正五價原子的半導體會有很多自由電子,將其稱為N型

半導體,而摻雜正三價原子的半導體會有很多空穴,將其稱為

P型半導體。中國科學技術大學出版社這兩種半導體最早都是為改善半導體的導電性而設計的,但

當將這兩種半導體放在一起時,會發現一個有意思的現象,就

是原本用于導電的摻雜電子和空穴由于濃度差的緣故會不

斷向對方的半導體擴散,這種基于濃度差的擴散就好像鹽在

水中的擴散。這種擴散的結果是會形成一個內建電場,這個

電場由N型半導體指向P型半導體,將這樣的P型半導體與N型

半導體的組合稱為PN結,其最早用于集成半導體領域。中國科學技術大學出版社利用PN結所產生的電場來控制電流的導通,當把這個結放在

太陽光下照射時,由光子能量所產生的電子

空穴對則會被由摻雜電子和空穴所產生的內建電場所控制,進行定向移動,這

種移動將獲得光子能量的電子和空穴移動到PN結的兩端,當

外接負載時,這些電子和空穴復合并放出光的能量。由此光伏組件可以將光的能量轉換為電能。2.3光伏組件的參數測量中國科學技術大學出版社光伏組件的參數在其制造工藝中已經涉及了很多,在這里更

多地涉及其參數的測量。光伏組件的開路電壓和短路電流

的測量方法比較簡單,而其最大功率的測量方法相對復雜一

些。測量其參數要用到的設備主要有太陽光模擬器、萬用表和

變阻器。中國科學技術大學出版社光伏組件的開路電壓是在無外接負載的情況下直接測量光

伏組件的電壓值,當光伏組件在標準的太陽光模擬器(AM1.5)

的照射下,其電壓值稱為開路電壓Uoc。光伏組件的短路電流

也是在無外接負載的情況下直接測量光伏組件的電流值,當

光伏組件在標準的太陽光模擬器(AM1.5)的照射下,其電流值

稱為短路電流Isc。這兩個參數基本成為光伏組件必須要測量

的兩個參數。中國科學技術大學出版社而一般的光伏組件在出廠時還需要測量其功率值,一般一塊

標準的光伏組件其出廠的功率值一般在250W左右,是怎么

測量的呢?這就要用到變阻器了。將光伏組件在連接變阻器

的狀態下同時測量其電壓與電流,不斷改變電阻器的阻值,最

好是從零逐漸增加到最大,在這個過程中記錄多組數據,然后

作圖。以電壓值為x軸,電流值為y軸,將所有數據形成的二維

點畫在圖中,連成曲線,曲線上各點x軸數值與y軸數值乘積最

大的那個值即是最大功率點。中國科學技術大學出版社光伏組件在該情況下工作其輸出功率最高。同時光電轉換

效率就是用這個功率值去除以太陽能模擬器的功率值得出

的;而填充因子(FF)則是用最大功率值除以開路電壓與短路

電流的乘積得出的。中國科學技術大學出版社在這些參數中,開路電壓與短路電流往往描述了光伏組件理

論上的最大能力,而最大功率值則描述了光伏組件實際上的

最大能力;光電轉換效率描述了到底有多少太陽光的能量變

成了電能,而填充因子往往描述了光伏組件其實際值與理想

數值的差異。2.4光伏組件的最佳傾角及間距計算中國科學技術大學出版社如何安放光伏組件?按什么樣的角度安放?如果存在前后排

光伏組件,其間距應該是多少?本部分將說明這些問題。光伏組件的最佳傾角一般與光伏組件所在位置的經緯度有

關。總體來說,光伏組件傾斜面上的總太陽輻射可以由傾斜

面上所獲得的散射輻射、地面反射輻射和直射輻射來表

示。由此,光伏組件傾斜面上的逐時總太陽輻射可以表示為

中國科學技術大學出版社其中:Gtt(i)——在i時刻光伏組件傾斜面上的太陽照射的總輻射,W/

(m2·h);Gbt(i)——在i時刻光伏組件傾斜面上的太陽照射的直射輻射,

W/(m2·h);中國科學技術大學出版社Gdt(i)——在i時刻光伏組件傾斜面上的太陽照射的散射輻射,

W/(m2·h);Gr(i)——在i時刻光伏組件傾斜面上的太陽照射的反射輻射,

W/(m2·h)。對于一個確定的方位角,最佳傾角Z可以通過求解下面的方程

得出:中國科學技術大學出版社

其中:m——計算過程中總的小時數。對于全年的情況,m取8760;

對于一個季度,m取2160;對于一個月,m取720。光伏組件傾斜面上的太陽直射部分Gbt可表示為中國科學技術大學出版社

其中:Gbh——水平面上可以獲得的直射太陽輻射,W/(m2·h);θ——入射角,指入射到某表面上的直射輻射和此表面法線的

方向角;中國科學技術大學出版社θz——水平面的入射角,也稱為太陽的天頂角;Rb——形狀因子。入射角θ可以利用以下公式計算確定:

其中:中國科學技術大學出版社δ——太陽的傾斜角,-23.45°≤δ≤23.45°;φ——當地的緯度;γ——光伏板的方位角,南向為0,東向為負,西向為正,-180°≤γ

≤180°;ω——時角,上午為負值,下午為正值。太陽的傾斜角δ可以表示為中國科學技術大學出版社

其中:n——全年的第n天,取值1~365。光伏組件傾斜面上的地面反射部分可以表示為

中國科學技術大學出版社其中:Gth——水平面上總的太陽輻射,W/(m2·h);ρ0——地面反射系數。對于有雪表面的反射系數可以定為0.

6,無雪表面的反射系數可以定為0.2。光伏組件傾斜面上的太陽散射部分可以用Reindl模型來計

算:中國科學技術大學出版社

其中:Gdh——水平面上的散射輻射,W/(m2·h);

中國科學技術大學出版社

G0——大氣外層所在水平面上可以獲得的太陽輻射,可

以表示為

其中:Gsc——太陽常數,約為1353W/m2。中國科學技術大學出版社根據以上數學公式進行計算,得出了我國一些典型城市的光

伏組件最佳傾角及其相關數值,并列于表2.2中。中國科學技術大學出版社表2.2我國20個典型城市光伏組件最佳安裝傾角及其相關數值城市緯度最佳傾

角平均日照小時水平面年平均輻射

量斜面年

輻射量kW/(m2

·h)kJ/cm2kW/(m2·

h)(平均)北京39.843.75.011547.31557.031828.55天津39.144.24.651455.54523.991695.43哈爾濱45.6848.774.391287.94463.661605.80沈陽41.7742.684.61398.46503.441679.31中國科學技術大學出版社表2.2我國20個典型城市光伏組件最佳安裝傾角及其相關數值長春43.944.894.751376.05495.381736.49呼和浩

特40.7843.885.571680.42604.952035.38太原37.7842.84.831527.02549.731763.56西寧36.7537.675.451701.01612.361988.95上海31.1734.263.81293.72465.741388.12南京32373.941328.09478.121440.43杭州30.2333.23.431183.01425.881254.38中國科學技術大學出版社表2.2我國20個典型城市光伏組件最佳安裝傾角及其相關數值南昌28.6730.73.81327.59477.931390.45福州26.0830.13.451216.77438.041262.39濟南36.6842.714.441423.81512.571621.62鄭州34.7241.694.041351.72486.621476.02武漢30.6337.563.81338.43481.841389.74長沙28.234.23.211153.51415.261175.00南寧22.8227.793.531268.88456.81291.09成都30.6732.72.881053.61379.311044.71中國科學技術大學出版社表2.2我國20個典型城市光伏組件最佳安裝傾角及其相關數值銀川38.4840.55.451678.29604.191988.74中國科學技術大學出版社根據光伏組件安裝的最佳傾角Z(見圖2.3),可以計算當太陽電

池陣列前后安裝時的最小間距D。在光伏電站功率較大,需

要前后排布太陽電池方陣,或太陽電池方陣附近有高大建筑

物或樹木的情況下,需要計算建筑物或樹木的陰影,以確定方

陣間的距離或太陽電池方陣與建筑物的距離。一般確定原

則:冬至當天早9:00至下午3:00太陽電池方陣不應被遮擋。中國科學技術大學出版社圖2.3光伏組件最佳傾角及間距計算示意圖中國科學技術大學出版社太陽高度角的計算公式為

太陽方位角的計算公式為

其中:中國科學技術大學出版社δ——太陽的赤緯角(傾斜角),-23.45°≤δ≤23.45°,冬至日的太

陽赤緯為-23.45°;φ——當地的緯度;γ——光伏板的方位角,南向為0,東向為負,西向為正,-180°≤γ

≤180°;ω——時角,上午9:00的時角為45°。中國科學技術大學出版社光伏組件間距的公式為

一年內任何一天的赤緯角δ可用下式計算:

其中:中國科學技術大學出版社n——日數,自1月1日開始計算。表2.3以北京市為例給出了其光伏組件傾角及間距的計算結

果。注:后續章節中光伏組件的發電原理、光伏組件的參數測量

和光伏組件最佳傾角及間距計算不再冗述,以本部分為準。中國科學技術大學出版社表2.3北京市光伏組件傾角及間距地區北京方陣長度(mm)3016緯度(φ)39.8方陣傾角(Z)43.7方陣高度(H)2088赤緯角(δ)-23.50太陽高度角(α)0.243太陽方位角(β)0.669中國科學技術大學出版社表2.3北京市光伏組件傾角及間距太陽投影長(L)8332方陣間距(D)6265.4625中國科學技術大學出版社2.5匯流箱對于大型光伏發電系統,為了減少光伏組件與逆變器之間的

連接線,方便維護,提高可靠性,一般需要在光伏組件與逆變器

之間增加直流匯流裝置。匯流箱一般具備匯流、防雷的功

能。匯流箱的設計圖如圖2.4所示。中國科學技術大學出版社圖2.4匯流箱的設計圖中國科學技術大學出版社匯流箱內設計有防反二極管以及壓敏電阻等,可防雷,可以就

地安裝在光伏陣列附近的室外,具有防水功能。2.6蓄電池組中國科學技術大學出版社白天太陽光照射到太陽能組件上,使太陽能電池組件產生一

定幅度的直流電壓,把光能轉換為電能,再傳送給智能控制器,

經過智能控制器的過充保護,將太陽能組件傳來的電能輸送

給蓄電池進行儲存;而儲存就需要有蓄電池,所謂蓄電池即是

諸存化學能量,于必要時放出電能的一種電氣化學設備。中國科學技術大學出版社國內目前被廣泛使用的太陽能蓄電池主要是:鉛酸免維護蓄

電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池因為其固有的“免”維護

特性及對環境產生較少污染的特點,很適合用于性能可靠的

太陽能電源系統,特別是無人值守的工作站。本系統使用的

是膠體蓄電池。由于本系統是48V系統,因此選用了12V的蓄電池共4個,串

聯后構成蓄電池組,每個蓄電池為200AH容量,示意圖如圖2.

5所示。中國科學技術大學出版社圖2.5蓄電池連接圖蓄電池的具體參數如表2.4所示。中國科學技術大學出版社表2.4蓄電池參數(詳細的數據手冊見附錄)標稱電壓12V標稱容量(10小時率)200Ah外觀尺寸長522mm寬239mm高217mm總高222mm質量約66kg端子圓柱銅&引出線中國科學技術大學出版社2.7逆變器逆變器是把直流電能(電池)轉變成交流電(一般為220V、50

Hz正弦波)。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。工作

過程一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路

四大過程。1.整流電路中國科學技術大學出版社整流電路的功能是把交流電源轉換成直流電源。整流電路一般都是單

獨的一塊整流模塊。2.平波電路在整流器整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率脈動電壓,此外逆變器產

生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容

吸收脈動電壓(電流)。一般通用變頻器電源的直流部分對主電路而言有

余量,故省去電感而采用簡單的電容濾波平波電路。3.控制電路中國科學技術大學出版社現在的變頻調速器基本都是以16位、32位單片機或DSP為控制核心,從

而實現全數字化控制的。變頻調速器是輸出電壓和頻率可調的調速裝

置,提供控制信號的回路稱為主控制電路,控制電路由以下電路構成:頻

率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的

“速度檢測電路”。運算電路的控制信號送至“驅動電路”以及逆變

器和電動機的“保護電路”。變頻器采取的控制方式,即速度控制、轉

矩控制、PID或其他方式。4.逆變電路中國科學技術大學出版社同整流電路相反,逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓,以

所確定的時間使上橋、下橋的功率開關器件導通和關斷。從而可以在

輸出端U、V、W三相上得到相位互差120°角度的三相交流電壓。太陽能逆變器的主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全

橋電路,一般采用SPWM處理器經過調制、濾波、升壓等,得到與照明負

載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電,供系統終端使用。有了逆變

器,就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。逆變器的原理圖如圖2.6所示。本系統的逆變器操作面板說明見表2.5,詳

細的數據參數見附錄。中國科學技術大學出版社圖2.6逆變器的原理圖中國科學技術大學出版社表2.5本系統的逆變器操作面板說明表(詳細的數據參見附錄)

中國科學技術大學出版社表2.5本系統的逆變器操作面板說明表(詳細的數據參見附錄)船形開關“1擋”節電模式自動檢測負載,當負載

≥30W時,逆變電源開

機;反之待機“0擋”關機不工作,關機“2擋”正常開機逆變電源正常工作模式節電第一個綠色指示燈亮表

示在節電模式下(節電

時負載≤30W)中國科學技術大學出版社表2.5本系統的逆變器操作面板說明表(詳細的數據參見附錄)市電第二個綠色指示燈亮表

示在交流市電供電模式

下逆變第三個黃色指示燈亮表

示在電池逆變供電模式

下充電第四個綠色指示燈亮表

示市電在給電池充電中國科學技術大學出版社表2.5本系統的逆變器操作面板說明表(詳細的數據參見附錄)故障第五個紅色指示燈亮表

示逆變電源有故障電池類型“10擋撥碼開關”可以

設置電池型號2擋撥碼50/60請選擇對應的逆變輸出

頻率:50Hz或60HzAC/DC請選擇合適的供電方

式:交流主供(AC)或直

流主供(DC)中國科學技術大學出版社表2.5本系統的逆變器操作面板說明表(詳細的數據參見附錄)翻頁背光按鍵輕輕按一下,可以翻頁,

也可以開背光中國科學技術大學出版社2.8系統控制柜系統控制柜的主要功能是完成整個子系統的數據采集、蓄

電池充放電以及電氣設備保護等。系統控制柜內安裝有自

制的監控控制器、監控觸摸屏、逆變器以及各傳感器與執

行器。中國科學技術大學出版社系統控制柜是保證整個系統正常運行的“大腦”。其原理

圖、布局圖、接線圖分別如圖2.7(請登錄http://www.press.

/網站下載)、圖2.8(請登錄http://www.press.ustc.e-

/網站下載)、圖2.9所示。控制柜內主要元件包括霍爾

傳感器、采集板(大、小)、觸摸屏、交流接觸器、逆變器

等。1.霍爾傳感器中國科學技術大學出版社霍爾傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器。霍爾效應從本質

上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用引起的偏轉。在半導

體上外加與電流方向垂直的磁場,會使半導體中的電子與空穴受到不同

方向的洛倫茲力而在不同方向上聚集,在聚集起來的電子與空穴之間會

產生電場,電場強度與洛倫茲力產生平衡之后,不再聚集,此時電場將會使

后來的電子和空穴受到電場力的作用而平衡掉磁場對其產生的洛倫茲

力,使得后來的電子和空穴能順利通過不會偏移,這個現象稱為霍爾效

應。而產生的內建電壓稱為霍爾電壓。根據霍爾效應,人們用半導體材料制成的元件稱為霍爾元件。中國科學技術大學出版社2.直放式(開環)電流傳感器當原邊電流IP流過一根長導線時,在導線周圍將產生一磁場,這一磁場的

大小與流過導線的電流大小成正比,產生的磁場聚集在磁環內,通過磁環

氣隙中的霍爾元件進行測量并放大輸出,其輸出電壓VS精確地反映原邊

電流IP。直放式(開環)電流傳感器的原理圖如中國科學技術大學出版社圖2.9系統控制柜接線圖中國科學技術大學出版社圖2.9系統控制柜接線圖(續)中國科學技術大學出版社圖2.9系統控制柜接線圖(續)中國科學技術大學出版社圖2.9系統控制柜接線圖(續)中國科學技術大學出版社圖2.9系統控制柜接線圖(續)中國科學技術大學出版社圖2.9系統控制柜接線圖(續)圖2.10所示。中國科學技術大學出版社圖2.10直放式(開環)電流傳感器的原理圖3.磁平衡式(閉環)電流傳感器中國科學技術大學出版