Объяснение ключевых технологий повышения удельной мощности технологии ламинированных шин

В современных силовых электронных системах плотность мощности стала важнейшим показателем производительности оборудования. С быстрым развитием новых энергетических транспортных средств, систем хранения энергии и высокочастотного силового электронного оборудования традиционные медные шины или кабели все больше не могут удовлетворить требования систем с высокой-мощностью-плотностью с точки зрения паразитной индуктивности, занимаемого пространства и рассеяния тепла. На этом фоне технология ламинированных шин постепенно стала важным решением в области силовой электроники. Благодаря структурированной ламинированной конструкции из нескольких проводников и изоляционных материалов ламинированные шины могут обеспечить эффективную передачу энергии в ограниченном пространстве, при этом значительно снижая паразитную индуктивность и оптимизируя характеристики электромагнитной совместимости. Поэтому они широко используются в высокопроизводительных энергосистемах и структурах подключения силовых модулей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Базовая структура ламинированной шины обычно состоит из нескольких слоев проводящих материалов и изолирующих материалов, уложенных поочередно. Обычными проводниковыми материалами являются медь или алюминий, а в качестве изолирующих слоев часто используются полиимидная пленка, эпоксидная смола или другие изолирующие материалы для высокого-напряжения. В процессе производства слои объединяются в единую структуру посредством процессов горячего прессования или склеивания, тем самым создавая стабильный путь передачи тока. По сравнению с традиционными конструкциями медных шин, ламинированные медные шины обеспечивают более компактную структуру электрического соединения за счет точного контроля расстояния и расположения слоев проводников. Их также можно настроить в соответствии с потребностями различных устройств, учитывая сложные пути тока и структуры системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одним из ключевых преимуществ технологии ламинированных шин является значительное снижение паразитной индуктивности. Когда положительные и отрицательные проводники уложены плотно параллельно внутри структуры, магнитные поля, создаваемые обратными токами, нейтрализуют друг друга в пространстве, тем самым резко уменьшая индуктивность контура. Паразитная индуктивность традиционных медных шин обычно превышает 100 нГн, тогда как оптимизированные ламинированные шины могут снизить ее до уровня ниже 10 нГн. Эта структура с низкой-индуктивностью эффективно подавляет скачки напряжения и электромагнитные помехи, создаваемые переключающими устройствами, что особенно важно для высокоскоростных-систем переключения с использованием SiC MOSFET или IGBT, обеспечивая стабильную и надежную электрическую среду для высокочастотных силовых электронных систем.

 

Помимо улучшенных характеристик индуктивности, ламинированные шины также обладают значительными преимуществами в-пропускной способности и эффективности рассеивания тепла. Многослойная тонкая медная структура значительно увеличивает площадь рассеивания тепла, одновременно сокращая путь теплопроводности, что облегчает отвод тепла во внешнюю систему охлаждения. За счет оптимизации толщины медного слоя и теплопроводности изоляционного материала ламинированные медные шины обычно достигают пропускной способности по току-3–5 А/мм² на единицу площади поперечного- сечения, что более чем на 20 % лучше по сравнению с традиционными медными шинами. Такая структура не только снижает вероятность возникновения локальных горячих точек, но и эффективно снижает повышение температуры во время работы системы, тем самым повышая общую надежность и срок службы оборудования.

 

С точки зрения проектирования системы ламинированные шины могут повысить удельную мощность силовых электронных устройств несколькими технологическими путями. Во-первых, структура с низкой-индуктивностью позволяет силовым устройствам стабильно работать на более высоких частотах переключения, уменьшая размер фильтра и магнитных компонентов. Во-вторых, интегрированная структура может заменить несколько распределенных медных шин и кабелей, значительно сокращая количество точек подключения и упрощая проводку системы, обеспечивая более компактную компоновку силовых модулей, конденсаторов и модулей привода. Например, в системах привода двигателя структура ламинированной шины Motor Drive для силовой электроники может значительно сократить расстояние соединения между цепью источника питания и силовым модулем, эффективно снижая потери в системе и повышая общую эффективность.

 

Ламинированные шины также обладают значительными преимуществами с точки зрения электромагнитной совместимости. Поскольку слои проводников обычно имеют симметричную сложенную конструкцию, магнитные поля, создаваемые высокочастотными токами, могут нейтрализовать друг друга внутри структуры, значительно снижая электромагнитное излучение. В практических приложениях оптимизированная ламинированная шина для привода двигателя на основе IGBT-может снизить излучаемые помехи примерно на 20 дБ в диапазоне частот от 30 МГц до 1 ГГц. В то же время, добавив экранирующую структуру внутри изоляционного слоя, можно дополнительно подавить внешний радиочастотный шум, улучшая защиту системы от-помех. Эта возможность оптимизации ЭМС снижает потребность в дополнительных фильтрующих компонентах, тем самым еще больше уменьшая размер системы и увеличивая удельную мощность.

 

В практическом применении сложенные друг на друга шины стали ключевыми компонентами различных-электронных систем высокой мощности. Например, ламинированная шина для сильноточного инвертора в системах электропривода транспортных средств на новых источниках энергии обеспечивает стабильную и надежную передачу энергии в условиях сильного тока; в фотоэлектрических преобразователях и преобразователях энергии структура BusBar для силовой электроники повышает эффективность системы и оптимизирует планировку пространства. Кроме того, конструкции шин с высокой-надежностью, подобные шинам для электровозов, широко используются в тяговых системах железнодорожного транспорта, промышленных преобразователях частоты и крупных источниках питания ИБП для удовлетворения требований высокой мощности и высокой надежности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При проектировании ламинированных шин необходимо учитывать множество факторов, включая электрические характеристики, управление температурным режимом и компоновку конструкции. Во-первых, количество слоев шин и толщина проводников должны быть определены на основе номинальной мощности системы, платформы напряжения и пространства для установки. Обычно количество слоев в ламинированной конструкции колеблется от 2 до 6, а толщина медного слоя варьируется от 0,2 мм до 1,0 мм в зависимости от номинала тока. В конструкции высокопроизводительной системы-хорошо-спроектированная конструкция ламинированной шины обеспечивает постоянную длину пути проводника, тем самым гарантируя равномерное распределение тока и уменьшая паразитные параметры. Одновременно моделирование распределения индуктивности и повышения температуры с помощью программного обеспечения для моделирования позволяет заранее оптимизировать структуру проводника на этапе проектирования, повышая общую эффективность системы.

 

Производственный процесс также существенно влияет на характеристики ламинированных шин. В изделиях-высокого качества обычно используется вакуумное горячее-прессование, чтобы обеспечить равномерную толщину изоляции и стабильную прочность межслойного соединения. Стабильный контроль процесса эффективно позволяет избежать таких проблем, как частичный разряд, старение изоляции и аномальное термическое сопротивление. В некоторых приложениях с высокой-надежностью применяется специальная изоляционная обработка, такая как технология лакированной изолированной шины (VIB), для дальнейшего улучшения изоляционных характеристик и адаптации к окружающей среде, тем самым удовлетворяя требованиям долгосрочной-надежности.

 

Тщательное тестирование и проверка одинаково необходимы как при разработке продукта, так и при его массовом производстве. Прежде чем начать практическое применение, многослойные шины обычно проходят многочисленные испытания, включая индуктивность, сопротивление, выдерживаемое напряжение, повышение температуры и электромагнитные помехи, чтобы гарантировать стабильную работу в различных условиях эксплуатации. Благодаря систематическим испытаниям каждое решение по сборке шин для распределения электроэнергии может гарантировать стабильные и стабильные электрические характеристики, что соответствует строгим требованиям надежности, предъявляемым к высокопроизводительному силовому электронному оборудованию.

 

В целом, технология многослойных шин с ее преимуществами в структуре с низкой-индуктивностью, высокой-плотностью интеграции и эффективным управлением температурным режимом обеспечивает решающую поддержку для разработки силового электронного оборудования с высокой-мощностью-плотностью. С ростом распространенности силовых устройств из карбида кремния и технологий высокочастотной силовой электроники применение многослойных шин в новых энергетических транспортных средствах, системах хранения энергии и промышленных источниках питания будет продолжать расширяться, становясь фундаментальным компонентом будущих высокопроизводительных энергосистем. Структурные решения, такие как медная шина для альтернативной энергетики, особенно в новом энергетическом секторе, способствуют повышению эффективности и надежности энергосистем.

 

В практических инженерных приложениях выбор поставщиков с развитыми производственными возможностями одинаково важен для производительности и надежности ламинированных шин. Мы специализируемся на исследованиях, разработках и производстве высокопроизводительных-производительныхЛаминированные шины для промышленностии приложения новой энергетики, предоставляющие индивидуальные решения, основанные на различных номинальных мощностях и требованиях к структуре системы. От проектирования проводников и структуры изоляции до общих процессов сборки — мы можем предоставить клиентам комплексные шины, специально разработанные для решений по электрозащите, отвечающие требованиям компонентов высокой-надежности силового подключения новых энергетических транспортных средств, систем хранения энергии и промышленного силового электронного оборудования.