「二重炭素」目標を追求する現在、風力エネルギーはクリーンエネルギーの主力軍の一つとして、その安定した効率的な運行はエネルギー供給と電力網の安全に直接関係している。この巨大な物の内部では、正確な「知覚神経」システムが電流の安定した伝送を黙々と守っている。今日は、この知覚神経系、高精度電流センシングについてお話しします。

ファン運転の電流監視の課題
自然界の風は、まさに風雲変幻、高深度は計り知れず、ファンは常に風速不定に直面して頻繁に起動停止し、起動時にファンは大電流衝撃を受け、過電流保護メカニズムを引き起こす可能性がある。また、雷雨などの外乱もあり、過渡高圧は設備を損傷する可能性もある。また、ファン内部、過電流、短絡、絶縁劣化などの問題がある。そのため、ファンはリアルタイムで直流/交流/パルス電流を正確に測定する必要があり、これには検出デバイスが高絶縁、低温漂、高速応答などの特性を備えることが必要である。
一般ファン電流検出方式の比較
シナリオ適用シーンの長所と短所
ホール閉ループセンサ1.5 MW及び以上のファンコンバータは高精度（±0.3%）、高速応答（0.5μs）、絶縁信頼性コストが高く、±12 ~ 15 Vの電力供給が必要である
ホール開環センサ中小電力ファン（<1 MW）はコストが低く、取り付け簡便精度が低く（±1%）、温度ドリフトが大きい
シャント低圧直流側（例えばヨーシステム）はコストが低く、応答が速く絶縁がなく、消費電力が大きく、遮断メンテナンスが必要
ロゴフスベースコイルの高圧交流側（例えば集電回路）は飽和しておらず、大電流のための積分回路が必要であり、低周波性能が悪い
磁束ゲートセンサの高精度直流測定（例えばエネルギー貯蔵）超高精度（±0.1%）、広帯域幅コストが高く、体積が大きい
シーン解析と選択の推奨事項：
1.5 MWファンコンバータ：通常ホール閉ループセンサー（例えば芯森CS 3 A 100 P 00）を採用し、±100 A直流電流を測定し、PLCと協力して過電流保護を実現する。
3 MW海上ファン：耐塩ミスト、高絶縁が必要で、拡張型ホールセンサー或いは光ファイバー電流センサーを選択可能。
低圧制御回路：分流器を使用することができるが、絶縁隔離措置を加える必要がある。
1.5 MWファン：コンバータ定格電流は約500 A、複数のCS 3 A 100 P 00並列または単一の大電流センサ（例えばCS 3 A 200 P 00）を選択可能。5 MWファン：≧±300 Aレンジが必要で、CS3 A 125 P 00或いはカスタマイズ方案を推薦する。
海上ファン：UL 94-V 0筐体、耐塩ミスト設計のセンサーを選択する。高原ファン：動作温度が-40°C（CS 3 Aシリーズなど）をカバーすることを確保する。
空間が制限されている場合、コンパクト型閉ループセンサー（例えばCS3 A、寸法25.4×36.5 mm）を優先的に選択する。
ホール効果閉ループ電流センサの簡単な説明
動作原理：
一辺電流Ipによる磁界と出力電流Iは、補償コイルに発生する磁界の大きさが等しく、方向が逆である。ホール誘導素子及び処理回路は、測定された電流の大きさ及び方向を正確に反映する補償コイルと共に電流Ipを出力する。磁気コアはゼロ磁束状態で動作するため、磁気コアの非線形性と残留磁気はセンサの精度に影響を与えないため、Hall閉ループセンサの精度は高く、非線形歪は小さい。

技術的特徴：
周波数帯域幅
測定精度が高い
応答が速い
低温漂亮
非常に良好な非線形歪み
挿入損失なし
ファン故障予防とセンサの役割
1.過電流保護
センサはリアルタイムでコンバータ電流を監視し、電流が予め設定された値（例えば1.2倍定格電流）を超えた場合、保護機構を起動し、故障回路を遮断する。
2.絶縁モニタリング
沿面距離と絶縁耐圧設計により、漏電リスクを予防する。
定期的に絶縁耐圧試験を行い、センサ性能の安定を確保する。
3.動的応答
高帯域幅（150 kHz）は風速変化によるdi/dt衝撃に対応し、誤トリガを回避する。

CS 3 A概要
CS3 A P 00シリーズはコア森電子が独自に開発したホール原理に基づく閉ループ（補償）電流センサで、定格レンジは50 Aから125 Aまでで、直流、交流、パルス電流などの測定に用いることができる。

プロパティ
ホール原理に基づく閉ループ（補償）電流センサ
元辺と副辺の間の絶縁
原材料はUL 94-V 0に適合する
優れた線形度
優れた精度
低温漂亮
挿入損失なし
実行基準：
IEC 60664-1:2020
IEC 61800-5-1:2022
IEC 62109-1:2010
応用分野
交流周波数変調、サーボモータ
無停止電源（UPS）
直流モータ駆動の静止式コンバータ
スイッチング電源（SMPS）
電気溶接機の電源
バッテリー管理
風力エネルギー変換器
試験及び測定設備
パラメータ特性
電流出力
給電電圧：±12 V ~±15 V
額定量程：±50 ~ 125 A
測定範囲：±90 ~ 200 A
動作範囲：-40 ~ 85°C
典型精度：±0.3%
応答時間：0.5μs
絶縁耐圧：3 kV
過渡耐圧：7 kV
電気ギャップ/沿電距離：6.7 mm
帯域幅：150 kHz
線形度：0.2%
選択肢
1.5 MWファンコンバータ：
選択：3つのCS3 A 100 P 00を並列接続し、総量コース±450 A（残量）。
設置：副辺出力はPLCアナログ入力に接続し、Modbusを通じてSCADAシステムをアップロードする。
校正：毎年Fluke 773を用いて精度を検査し、誤差≦0.5%を確保する。
3 MW海上ファン：
オプション：CS 3 A 125 P 00またはカスタム化高絶縁モデル。
注意事項：放熱フィンを取り付け、バスバーの温度≦100°Cを確保する。
適切なセンサを選択することで、検出精度を向上させるだけでなく、設備の寿命を延長し、運行維持コストを低減することができる。
CS3 Aファンへのフレーム図の適用

結語：
現在、私たちはインテリジェント風力発電の時代に向かっており、各基礎技術の精進、特に電流センサは風力発電機の「感知神経」として、感知の基礎を固めなければならず、風を吹き飛ばし、より多くのグリーン電力に貢献することができる。