高频霍尔电流传感技术领航者：2MHz带宽芯片助力SiC光伏逆变器跨入新时代！

单位：浙江巨磁智能技术有限公司 作者：曹宏达

全球光伏产业正经历从"效率优先"向"系统级性能优化"的深刻变革。随着碳化硅（SiC）功率器件在光伏逆变器中的渗透率突破20%（据Yole预测，2025年将达35%），行业对电流检测技术提出了前所未有的挑战。作为国内实现霍尔传感芯片自主开发的电流传感器方案商，我们即将推出的2MHz带宽电流传感芯片，正在重新定义高频电力电子系统的监测标准。

一，SiC器件重塑光伏逆变器格局

技术革命：

●开关频率提升3-5倍：行业最新SiC模块已实现100kHz以上开关频率（传统IGBT约20kHz），减少无源器件体积达60%

●系统效率突破99%：在1500V光伏逆变器 中，SiC方案效率突破99%，而IGBT因损耗高无法满足光储系统 25年寿命要求。

●耐温性能质变：科锐第三代SiC器件可在200℃环境下稳定工作，允许更紧凑的散热设计

●成本拐点：随着先进8英寸衬底量产，2024年SiC器件成本较硅基方案差距收窄至1.3倍（2020年为4倍），在150kW以上系统中已具备全生命周期成本优势

二，行业标杆案例验证技术方向

高频电流传感器的关键位置

（1）光伏组串输入端（DC侧）

位置：位于光伏组串与逆变器DC输入端之间。

功能：监测每路组串的输入电流，实现MPPT（最大功率点跟踪），优化发电效率；检测输入过流或短路故障，保护直流母线电容和功率器件。

（2）DC/DC升压电路输出端

位置：升压电感或DC/DC变换器输出端（直流母线）。

功能：监控升压后的直流母线电流，确保电压稳定；配合SiC MOSFET高频开关控制，优化动态响应。

（3）逆变桥臂交流输出端（AC侧）

位置：逆变器H桥或三相桥臂的输出端（滤波电感前）。

功能：实时采集交流电流波形，用于PWM调制算法和闭环控制；检测过载或谐波畸变，保障并网电能质量（如THD<3%）。

（4）交流并网点

位置：逆变器输出端与电网连接点（滤波电感后）。

功能：监测并网电流，满足电网规范（如低电压穿越）；检测孤岛效应，确保系统安全。

- 某逆变器龙头企业宁夏200MW项目：

●采用基于SiC的三电平拓扑结构，开关频率提升至75kHz

●部署高频传感器后，MPPT动态响应速度加快40%，单日发电量提升2.7%

●成功通过CQC认证的1500V系统电压下连续72小时满负荷测试

- 特斯拉Powerwall 3技术迭代：

●新一代储能逆变器将开关频率提升至120kHz

●需在5μs内完成过流保护触发，对传感器响应延迟提出<1μs硬性要求

三，高频电流检测的技术挑战与突破

行业痛点：

●开关瞬态盲区：当SiC开关速度达到100KHz以上时，传统<200kHz带宽传感器会丢失30%以上的关键瞬态信息

●电磁干扰倍增：高频工况下寄生参数导致共模干扰强度增加20dB，对CMTI指标提出120kV/μs新要求

●热管理压力：模块化设计使传感器安装空间压缩至传统方案的1/4

Magtron解决方案：

●2MHz带宽：完整捕获SiC开关过程中的振铃、过冲等瞬态特征，时间分辨率达200ns

通过10MHz的调制解调开关频率在时域与频域实现双重突破：

由于主信号环路中的斩波模块(调制解调)的斩波频率高达10MHz级别，同时主信号链路选取高带宽运放高性能运放、数字滤波器等模块。使得整系统电路的信号带宽可以做到较高的频率响应特性。

高频传感器对高频电流的检测检测响应

传统200KHz电流传感器（左）
与Magtron 2MHz带宽电流传感器（右）

●集成式磁聚焦结构

●传感器多核探头，提高精度和带宽的同时，提升传感器本身抗干扰能力

●-40~+125℃宽温区下精度保持±0.5%FS

内置温度传感器模块，可以对芯片进行实时温补，保证在全寿命周期保持较高性能

可自调整的过载保护机制，可以为后端提供fault报警信号

四，结语

当光伏逆变器的功率密度向50kW/L迈进，当SiC器件的开关损耗降至硅基方案的1/5，电流检测技术正从"配套元件"升级为"系统使能者"。我们诚邀行业伙伴共同探索高频电力电子的检测边界，以每秒百万次的数据洞察，守护每瓦特清洁能源的完美转化。

审核编辑 黄宇