UPS（無停電電源装置）は、現代の電力保障機器として、電力の安定性が非常に求められるデータセンター、医療、産業などの分野で広く使用されています。UPSシステムにおいて、電流検出は入力/出力電流のリアルタイム監視と解析を通じて、UPSの稼働から故障対応までのライフサイクル全体にわたって行われます。本稿では、電流検出がUPSにどのように信頼性の高い安全保障を提供するかを紹介します。
一、UPSとは？
UPS（Uninterruptible Power Supply）、すなわち無停電電源装置は、蓄電装置（通常はバッテリー）を内蔵し、インバーターを主要構成要素とする定電圧定周波数の電源装置です。
その中心的な役割は以下の2点に要約できます：
1.緊急時使用：市電が突然途絶えた場合、負荷機器（パソコン、サーバー、ネットワーク機器など）に即座に清浄で途切れのない電力を供給し、データの損失や機器の損傷を防ぎます。
2.日常的な保護：市電が正常な場合、市電中のサージ、高圧スパイク、電圧降下、ノイズや周波数干渉などの「電源汚染」をフィルタリングし、電源品質を改善して負荷機器に高品質な電力を提供します。
二、UPSの主な種類とその動作原理
動作方式と性能によって、UPSは主に以下の3つの種類に分類されます：
| 種類 | 動作原理 | 長所 | 短所 | 適用シーン |
| 1. 後備式（スタンバイ / オフライン） | - 市電が正常な場合：市電を直接機器に供給しながら、バッテリーを充電。 - 市電異常時：迅速にバッテリー供給に切り替え、インバーターで直流電を交流電に変換して出力。 | 構造が簡単、コストが低く、体積が小さく、効率が高く、騒音が小さい。 | 切り替え時間にミリ秒級の遅延（2-10ms）があり、出力波形は多くの場合方形波または段階波で、負荷保護は一般的。 | パソコン、オフィス機器、周辺機器、重要でない家庭用または商用電気機器の基本的な保護。 |
| 2. オンラインインタラクティブ式（ラインインタラクティブ） | - 市電が正常な場合：市電入力は安定化装置（AVR）で処理された後に出力され、同時にバッテリーを充電。電圧が高すぎたり低すぎたりする場合は自動的に調整。 - 市電異常時：バッテリーインバーター供給に切り替え。 | 電圧適応性があり、切り替え時間が短い（<4ms）、効率が高く、コストが適正。 | バッテリーモードでの出力波形は完全な正弦波ではない場合がある（機種による）。 | 小型ネットワーク機器、家庭用サーバー、中小企業サーバー、ゲーム機など、コストパフォーマンスが高い選択肢。 |
| 3. オンライン式（オンライン / ダブルコンバージョン） | - 市電が正常な場合：市電入力はまず整流器で直流電に変換され、一部はバッテリーを充電し、他の部分はインバーターで清浄な交流電に変換されて出力。 - 市電異常時：完全にバッテリーが直流電をインバーターに供給し、途切れのない出力を行う。 | 最高レベルの保護を提供：出力の切り替え時間ゼロ、出力は清浄な正弦波、市電干渉から完全に隔離。 | 構造が複雑、コストが高く、体積が大きく、発熱量が大きく、効率が比較的低い（継続的な二重変換損失のため）。 | 電力品質が非常に高い要求を持つ重要機器：データセンターのコアサーバー、大型機械室、医療機器、精密機器、金融取引システムなど。 |
簡単なたとえ：
後備式：「予備タイヤ」のようなもので、普段は使わず、緊急時に使う。
オンラインインタラクティブ式：「安定化装置付きの予備タイヤ」のようなもので、普段は電圧調整もでき、緊急時に使う。
オンライン式：「常に稼働している発電機」のようなもので、市電の有無に関係なく、機器が使う電力はすべてそれが再生成したもので、品質が最も高い。
三、UPSの電流検出技術の比較
UPSシステムにおける電流検出方法の選択は、その動作モード、精度要件、および応用シーンと密接に関連しています。
| 検出方法 | 適用UPSタイプ | 精度 | 応答時間 | 典型的なシーン |
| 分流抵抗 | 後備式、工業周波数機 | ±2% | ミリ秒級 | 低コスト、小電流監視 |
| ホールセンサー | オンラインインタラクティブ式、オンライン式 | ±0.5~±1% | マイクロ秒級 | 高周波スイッチング電源、精密負荷 |
| 電流トランス（CT） | 工業周波数機、電網レベルUPS | ±1% | サブミリ秒級 | 交流システムの絶縁測定 |
| 統合電流検出チップ | 中小型オンライン式UPS | ±1% | 1ms | 携帯機器、スマート監視 |
| パラメータ | シンボル | 単位 | 最小値 | 典型値 | 最大値 | 備考 |
| 動作温度 | 万 | ℃ | -40 | 85 | ||
| 保管温度 | 万 | ℃ | -40 | 125 | ||
| 質量 | m | 9 | 300 |
関連性。以下は、異なるUPSタイプにおける電流検出方法の比較分析です。
選定の提案
後備式UPS：低コストの分流抵抗または通常のクランプメーターを優先的に選択し、基本的な過電流保護要件を満たす。
オンラインインタラクティブ式UPS：ホールセンサー（例えば芯森HK1VH00電流センサー）を採用し、絶縁性と動的応答性を両立。
オンライン式UPS：高精度TRMS検出モジュールを設定し、マルチチャネル同期監視と故障予警をサポート。UPSタイプと検出技術をマッチングさせることで、システムの信頼性を最適化し、バッテリー寿命を延ばすことができ、特にデータセンター、医療などの重要シーンにおいて極めて重要。
本稿では、オンラインインタラクティブ式UPSにおける電流センサーの応用についてのみ議論します。
オンライン式（オンライン）UPSシステムにおける電流センサーの応用図
上図は、HK1VH00シリーズ電流センサーがUPSの3つの主要な電流監視ポイントにどのように応用されているかを明確に示しています。
1.バッテリー電流検出 - バッテリーの充電と放電電流を正確に監視。
2.出力電流検出 - 核心的な保護機能。UPSが負荷に出力する電流をリアルタイムで監視。負荷電流が安全値を超えた場合、直ちに保護をトリガー。インバーターのフィードバック制御ループに信号を提供し、清浄で安定した正弦波電圧を出力することを保証。
3.入力電流検出 - 最適化と保護（任意）：電網から入力される電流を監視。
四、国産電流センサーHK1V H00シリーズの紹介
HK1V H00は、芯森電子が独自に開発したホール原理に基づく開ループ電流センサーで、100％国産で、国産代替を実現し、測定レンジは200Aから2000Aまでです。交流周波数変換制御、無停電電源装置（UPS）、直流モーター駆動の静止型変流器、スイッチング電源（SMPS）、溶接機電源、バッテリー管理、風力周波数変換器などの分野に応用できます。
製品特性
ホール原理に基づく開ループ電流センサー
原辺と副辺の間に絶縁
原材料はUL 94-V0に準拠
挿入損失がない
体積が小さい
実行基準：
IEC 60664-1:2020
IEC 61800-5-1:2022
IEC 62109-1:2010
環境および製品構造特性
絶縁特性
| パラメータ | シンボル | 単位 | 数値 | 備考 |
| 交流絶縁電圧試験実効値@ | V4 | kV | 5 | |
| 50Hz,1分 | ||||
| 外殻材質 | - | UL94-VO | ||
| 比較路経指数 | CTI | PLC | 3 | |
| 応用例 | 400V | 強化絶縁、基準LEC 61800-5-1, IEC 62109-1CATm,PD2参照 | ||
| 応用例 | 800V | 基本絶縁、基準IEC 61800-5-1 IEC 62109-1CATm,PD2参照 |
電気的特性
| パラメータ | シンボル | 単位 | 最小値 | 典型値 | 最大値 | 備考 |
| -200 | 200 | HK1V 200 H00 | ||||
| -400 | 400 | HK1V 400 H00 | ||||
| -500 | 500 | HK1V 500 1100 | ||||
| 原辺定格電流実効値 | IPN | A | -600 | 600 | HK1V 600 H00 | |
| -800 | 800 | HK1V 800 H00 | ||||
| -1000 | 1000 | HK1V 10001100 | ||||
| -2000 | 2000 | HK1V 2000 H00 | ||||
| -400 | 400 | HK1V2001100 | ||||
| -800 | 800 | HK1V 4001100 | ||||
| -1000 | 1000 | HK1V 500 H00 | ||||
| 原力電流測定範囲 | A | -1200 | 1200 | HK1V 500 1100 | ||
| -1600 | 1600 | HK1V 800 H00 | ||||
| -2000 | 2000 | HK1V 1000 H00 | ||||
| -4000 | 4000 | HK1V 2000 H00 | ||||
| 供給電圧 | VL | V | ±12 | ±15 | @5% | |
| 電流消費 | 1c | mA | 25 | |||
| 負荷抵抗 | RL | KD | 10 | |||
| 出力電圧（アナログ値）@/PN | VoUT | V | 3.980 | 14.000 | 14.020 | |
| 電夫調電圧 | VCE | mV | -20 | 20 | ||
| 電頭調電圧温度係数 | FCVCE | mV/K | -1 | 1 | 0-40℃-85℃ | |
| 20.0 | HK1V 200 H00 | |||||
| 10.0 | HK1V4001100 | |||||
| 8 | HK1V 500 H00 | |||||
| 理論利得 | Git | mV/A | 6.67 | HK1V600 H00 | ||
| 5.0 | HK1V 8001100 | |||||
| 4.0 | HK1V 1000 H00 | |||||
| 2.0 | HK1V 2000 H00 | |||||
| 利得誤差 | EG | % | -0.5 | 0.5 | VCEを含まない | |
| TCG | mV/K | -1 | 1 | D-40℃-85℃ | ||
| 線形誤差0.JPN | EL | % of APN | -1 | 1 | VCEを含まない | |
| 精度 | X | %ofIPN | -1 | 1 | @-40℃-85℃ | |
| 磁人調電圧a=0 after 1x IN | VUM | mV | -20 | 20 | ||
| 応答時間@90% of FN | tr | us | 5 | |||
| 周波数範囲(-1dB) | BW | kHz | 10 |
機械的特性
| + | ·股公差 | 11mm |
| ◆ | 副边插座 | 15CDGVC-3.5-04P |
| 原边过孔尺寸 | D40.5mm | |
| 个 | 传感器安装 | 2个中6.0mm过孔 2个M6金属螺钉 |
| 推荐安装力矩 | 2.1N-m(110%) |
令原边母排最高温度为100℃。
令为了达到最佳的动态特性（比如di/dt和応答時間），原母排の構造設計は原边过孔を完全に満たす必要があります。
これは標準センサーシリーズで、異なる応用（電源電圧、ソケットなど）の製品については、芯森にご連絡ください。
結語：
HK1V H00シリーズ電流センサーは、UPSの3つの主要な電流監視ポイントに応用されるだけでなく、安全保護（過電流、短絡）を実現する「哨兵」であるだけでなく、精密制御（インバーター出力）とスマート管理（バッテリー健康）を実現する「核心参謀」でもあり、中大電力UPSの信頼性が高く、効率的な運転を保証するために欠かせないものです。