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ANALOG HALL SENSORS Rilevamento sul ramo superiore e inferiore La corrente può essere misurata sul ramo superiore o sul ramo inferiore del circuito. Quando la misura è effettuata sul ramo inferiore, il sensore di rilevamento è in serie tra il carico e la massa, per cui viene misurata la corrente di ritorno dal carico. Quando la misura è effettuata sul ramo superiore, invece, il sensore di rilevamento è posto in se- rie all’ingresso dal pannello fotovoltaico e la corrente che fluisce nel carico del sistema viene misurata direttamen- te (Fig. 1). In un sistema fotovoltaico, per la misura della corrente sul ramo inferiore vengono tipicamente utilizzati degli amplificatori shunt di corrente ( current shunt amplifier ), visto il loro costo relativamente basso e la semplicità di realizzazione; per utilizzare gli shunt di corrente sul ramo superiore servono invece circuiti più complessi e componenti con prestazioni più elevate. Rispetto alle so- luzioni che utilizzano shunt e amplificatore, un sensore di corrente a effetto Hall è molto più semplice e flessibile da utilizzare, sul ramo superiore o inferiore, oltre a ga- rantire l’isolamento dal circuito della corrente da misu- rare. Tutte le varie modalità di misura della corrente sul ramo superiore o inferiore di un circuito con microinver- ter presentano dei compromessi, ma alcuni hanno im- plicazioni maggiori per il sistema di conversione, come illustrato di seguito. Miglioramento dell’affidabilità La capacità di rilevare un cortocircuito nei circuiti di con- versione in corrente continua può avere un impatto sulla sicurezza degli utenti e sulla durata dei dispositivi foto- voltaici. Le condizioni climatiche e di temperatura estre- me che caratterizzano l’ambiente di lavoro dei microin- verter li predispongono a guasti precoci dei componenti, che possono introdurre cortocircuiti. Rilevare e reagire ai cortocircuiti in unmicroinverter è importante per mante- nere condizioni operative stabili e sicure per il dispositivo e la rete. A questo proposito, i sensori di corrente low-si- de hanno uno svantaggio, perché rilevano solo la corrente di ritorno del pannello fotovoltaico, senza fornire alcu- na visibilità del comportamento della corrente a monte. Un cortocircuito nel microinverter bypassa la misura nel ramo inferiore del circuito e ne compromette la funzio- nalità (Fig. 2, a sinistra). Anche se la gravità dell’impatto varia, in casi estremi un cortocircuito potrebbe causare un guasto completo del sistema. La capacità di rilevare que- sti eventi migliora la comprensione dello stato del sistema e la risposta a questi scenari, consentendo agli schemi di protezione dai guasti di prevenire o rimandare la necessità di sostituzione del sistema guasto. Alcuni sensori disponibili sul mercato, come i sensori a effetto Hall di Allegro Microsystems, possono esse- re facilmente inseriti in serie all’ingresso fotovoltaico per rilevare la corrente che scorre nel microinverter. I dispositivi a risposta rapida offerti da Allegro rilevano i picchi di corrente dovuti ai cortocircuiti, che vengono trasmessi al controllore del sistema per adottare le azio- ni di protezione. I sensori di corrente Allegro includono anche funzioni integrate, come il rilevamento del gua- sto per sovracorrente, che protegge il sistema in caso di installazione o configurazione impropria del pannel- lo, quando la corrente di ingresso supera la portata del microinverter (Fig. 2, a destra). Questa robustezza dei circuiti di rilevamento degli ingressi può contribuire a prevenire guasti precoci del dispositivo e a migliorarne la durata complessiva. Consumo energetico e impatto termico Quando si esamina il consumo energetico e l’impatto ter- mico di qualsiasi soluzione per la misura della corrente, è importante considerare il sistema che si sta monitoran- do. Un pannello fotovoltaico genera una corrente da 0 A a 25 A, a seconda della potenza e delle condizioni di illumi- nazione. Qualsiasi soluzione basata su resistore shunt e amplificatore operazionale presenta un compromesso tra guadagno e tensione di offset per ottimizzare la perdita di potenza. Il valore della resistenza di shunt contribui- sce all’impatto termico del sistema, pertanto rientra in Fig. 2 – Percorso della corrente di cortocircuito e rilevamento dei guasti con il sensore di corrente di Allegro ELETTRONICA OGGI 517 - APRILE 2024 35