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自从第一台水车和风车问世以来，人们就一直在从一种能源中“收获”能量，并将其应用到另一种能源上。如今，人们可以从周围环境中获取极少量的电能，比如太阳能、风能、潮汐，当然还有目前占世界总发电量15%以上的水力发电。
总的来说，能源收集的目标是创造大量的电力，以减少对化石燃料的依赖，或使小型设备，如可穿戴设备和物联网的传感器，有一天可能会消除这些设备中的电池。在各种各样用于能量收集的技术中，电容器和电流传感放大器通常在系统的长期寿命中发挥着巨大的作用。
例如，电容器是光伏和风力发电的核心部件，它们被用于将直流电转换为交流电的逆变器，并根据应用程序的不同，将电能储存几个月。在风力发电系统中，趋势是直接驱动系统，通过将转子直接连接到发电机来消除齿轮箱。这种方法不仅消除了大型、沉重、昂贵和经常麻烦的组件，而且还减少了维护。
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扭转电容器的潮流
虽然电解电容器首先用于风力应用，但薄膜和聚合物型电容器正在更换它们，因为它们将小尺寸与高效率和更长的操作寿命相结合，并且在某些情况下，在某些情况下，“自我愈合”的能力将修复电介质。缺陷(图1)．陶瓷类型不需要自我修复，因为它们本质上是坚固的，而且对于金属化薄膜，钽电容提供了这种能力。
1.薄膜电容器的自愈显示故障区域被密封。
铝电容器采用固体聚合物作为阴极，当介质故障引起局部加热时过渡到非导电状态。金属化膜电容器还可以过渡到开路时，介质故障发生，大大降低了故障短路的可能性。使用钽电容，当介质发生故障时，电流会导致局部加热，阴极材料过渡到非导电状态，有效地修复了故障部位。当再次施加相同的电压时，电容器将更加坚固。
在太阳能光伏系统的逆变器中，薄膜电容器用于交流和直流部分(图2)．它们通过在电源和交直流变换器之间的交流部分进行滤波来降低谐波含量，在变换器中，“缓冲电容器”降低由MOSFET或IGBT开关晶体管产生的峰值瞬态电压和电流。
2.在风力发电应用中，电容器用作交流谐波滤波器(1)、缓冲器(2)和直流环节(3)。
直流电路将两个不同电压和频率的交流系统连接起来，使用一个中间的直流电级，其中一个电容暂时存储能量，直到转换回交流，同时也滤波交流纹波。Kemet的MKB系列C4B是设计用于直流链路应用的薄膜电容器的一个很好的例子。它结合了低损耗和高接触可靠性，可以处理2.5 kV的峰值电压。
电流传感
太阳能电源模块将可变电源集成到标准化的电力网络中。太阳能逆变器通过将太阳能电池板传递给电网的直流电压进行整流，并监测光伏二极管的非线性响应，以确保产生最大的功率。因此，电流测量是核心要求，电流检测放大器提供了可靠监测电流流的手段。
在能量收集方面，电流感应放大器比差分放大器应用更广泛，因为它们的输入电平超过其供电电压。它们也不需要电阻网络来衰减高压输入电平，并且可以使用小的并联电阻，降低功耗
电流检测放大器(有时称为电流分流监视器或电流分流放大器)采用集成电阻来创建一个全差分输入。它们测量连接到输入端的分流电阻上的小电压降。这些器件精确放大1- 10毫伏信号从分流与不同的增益。
有四种常见的传感配置:低侧、高侧、单向和双向，每一种都有特定的优点和缺点用于特定的应用。低侧电流传感将负载的低侧置于传感电阻的一端，传感电阻的另一端接地。它们的优点是易于实现，但它们不能检测高边空头。而且，如果负载意外地连接到地面，配置可能导致存在非常大的电流。
高端测量消除了这些问题，因为负载的高端被放置在传感电阻的一端，而负载的低端被连接到地面。通过这种方式，负载保持与地面的直接连接，同时检测由意外短路引起的高负载电流。当只需要感知流向负载的电流时，使用单向传感。双向传感用于感应电流在两个方向流动。
ON Semiconductor的NCS和NCV系列电流检测放大器(图3)适应所有四种配置和测量电压跨分流共模电压从−0.3到26 V dc独立于电源电压。他们的零漂移架构使他们能够检测到最大电压降低至10毫伏全量程的分流。它们的工作电压为+2.2- + 26v直流电源，输出80a，工作温度范围为- 40°C至+125°C。
3.使用ON半导体NCS系列放大器的典型电流传感方案。
电容器和电流传感放大器是能量收集系统中的两个关键部件。除此之外，还有各种各样的设备，虽然它们没有得到太多的关注，但它们对维护系统的可靠性和长期寿命同样重要，因为系统通常安装在户外，需要经受住各种因素的考验。
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