Ключевые технологии повышения плотности мощности: анализ знаний отрасли ламинированных шин

В связи с быстрым развитием новых энергетических транспортных средств, систем хранения энергии, промышленных преобразователей и высокочастотного силового электронного оборудования традиционные конструкции медных шин больше не могут удовлетворять требованиям высокой плотности мощности, миниатюризации и низких потерь. На этом фоне ламинированные шины постепенно стали важным компонентом современных систем электроснабжения. Являясь интегрированным решением для проводящего соединения, он обеспечивает низкую паразитную индуктивность, высокую допустимую токовую нагрузку и превосходную электромагнитную совместимость за счет композитного ламинирования нескольких проводников и изоляционных материалов и широко используется в сценариях с высокими-частотами, высокими-напряжениями и высокими-мощностями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ламинированные шины по существу представляют собой многослойные соединительные шины композитной конструкции, обычно состоящие из чередующихся слоев медных или алюминиевых проводников и изолирующей среды. По сравнению с традиционными конструкциями дискретных медных шин они позволяют обеспечить более рациональную конструкцию пути тока в ограниченном пространстве, тем самым повышая общую эффективность и стабильность системы. К современным силовым электронным системам предъявляются все более высокие требования к низкой индуктивности, высокой-скорости переключения и терморегуляции; поэтому ламинированные шины с низкой-индуктивностью стали важным выбором для высоко-преобразовательного оборудования.

 

Конструктивно ламинированные шины могут быть двух-слойными, трех-слойными или даже много-слойными, чтобы соответствовать конкретным требованиям применения. Трех-ламинированные шины особенно широко используются в новых инверторах энергии и системах PCS хранения энергии. Плотное расположение положительных и отрицательных электродов позволяет эффективно уменьшить площадь контура, позволяя магнитным полям нейтрализовать друг друга, тем самым значительно уменьшая паразитную индуктивность. По сравнению с традиционными медными шинными системами индуктивность может быть уменьшена примерно до одной-десятой от исходного решения, что имеет решающее значение для стабильной работы высокочастотных-устройств SiC и модулей IGBT.

 

В мощных-электронных системах коммутационные устройства склонны к скачкам напряжения и электромагнитным помехам при работе на высоких скоростях. Применение ламинированных шин в преобразователях большой-мощности может эффективно решить эту проблему. Благодаря чрезвычайно малому расстоянию между слоями проводника магнитные поля, создаваемые контурными токами, могут нейтрализовать друг друга, тем самым уменьшая излучаемый шум и потери на переключение. Эта низкая-характеристика индуктивности не только повышает надежность системы, но также помогает уменьшить размеры фильтров и радиаторов, что еще больше увеличивает удельную мощность оборудования.

 

В связи с широкомасштабным-применением устройств из карбида кремния спрос на индивидуальные ламинированные шины для IGBT и ламинированные шины IGBT продолжает расти. К модулям IGBT предъявляются чрезвычайно высокие требования к равномерному распределению тока и соединениям с низкой-индуктивностью, а ламинированные структуры могут оптимизировать пути тока и уменьшить количество локальных горячих точек. В трех-топологиях ламинированные шины для трех-инверторов могут эффективно уменьшить колебания напряжения в средней точке и улучшить динамический отклик системы, что делает их ценными в новых энергетических инверторах и промышленных преобразователях частоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индустрия транспортных средств на новых источниках энергии — один из наиболее быстрорастущих секторов-технологий ламинированных шин. Ламинированные шины для электромобилей широко используются в системах электропривода, аккумуляторных блоках, OBC и модулях постоянного/постоянного тока. По сравнению с традиционными соединениями жгутов проводов они уменьшают пространство для установки, улучшают проводимость и снижают общий вес автомобиля. Поскольку платформы с высоким-напряжением постепенно приближаются к напряжению 800 В и даже выше, к взрывобезопасным-инверторным шинам высокого напряжения предъявляются более высокие требования к изоляционным характеристикам, выдерживаемому напряжению и термической стабильности; ламинированные конструкции лучше соответствуют этим сложным условиям эксплуатации.

 

В области хранения энергии и электропитания (источники бесперебойного питания) также широко используются системные шины и ламинированные конструкции. К системам ИБП предъявляются чрезвычайно высокие требования к стабильности электропитания и низким-потерям. Ламинированные шины позволяют снизить повышение температуры системы, повысить эффективность передачи энергии и повысить долгосрочную- эксплуатационную надежность оборудования. Кроме того, в коммуникационном оборудовании ламинированные шины для распределения электроэнергии в телекоммуникациях и ламинированные шины для объединительных плат интернет-маршрутизаторов постепенно заменяют традиционные решения для кабельных соединений, чтобы удовлетворить требования к пространству шкафов с высокой-плотностью.

 

Сектор железнодорожного транспорта также является важной областью применения ламинированных шин. Ламинированные шины метро и композитные шины для электроснабжения поездов, четырех-силовые модули широко используются в системах тягового электроснабжения поездов и четырех-модулей преобразователей. Поскольку системы железнодорожного транспорта работают в условиях высокой вибрации, сильного тока и сложной электромагнитной среды, требования к стабильности системы соединения чрезвычайно высоки. Ламинированные шины не только улучшают вибростойкость, но также снижают риски ЭМС системы и повышают общую надежность электропитания.

 

Помимо промышленности и новых областей энергетики, ламинированные шины также все чаще используются в высокотехнологичных областях,-таких как медицинское оборудование, сценическое освещение и центры обработки данных. Например, ламинированные шины для устройств для тестирования медицинских изображений соответствуют требованиям к низкому уровню шума и высокой стабильности, предъявляемым к оборудованию для получения медицинских изображений; ламинированные шины для распределения питания в стойке-подходят для систем питания серверных стоек высокой-плотности; и ламинированные шины для сборки КПК (хит-в-системе освещения сцены) начинают использоваться в высокочастотных-модулях питания для сценического осветительного оборудования.

 

С точки зрения производства ламинированные шины обычно изготавливаются с использованием таких процессов, как вакуумное горячее прессование, ламинирование или формование. В изоляционных материалах часто используются материалы с высокими-изоляционными свойствами, такие как полиимид, ПЭТ и эпоксидная смола, чтобы обеспечить устойчивость к напряжению и термическую стабильность при длительной-эксплуатации. При сложной пространственной компоновке частично ламинированные шины могут использовать ламинированную структуру в локализованных областях, обеспечивая баланс между гибкостью установки и низкой индуктивностью, что делает их подходящими для особых сценариев, таких как ламинированные шины для сложных установок шин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В процессе проектирования инженеры обычно оптимизируют конструкцию, учитывая токовую мощность, требования к повышению температуры, изоляционное расстояние и характеристики ЭМС. Хорошо-спланированная компоновка проводников не только снижает потери в системе, но и повышает эффективность рассеивания тепла. Поскольку ламинированные шины сочетают в себе проводимость и структурную поддержку, их классифицируют как ламинированные шины, пассивные электронные компоненты, и они играют все более важную роль в современных высокоинтегрированных энергосистемах.

 

Общий,ламинированная шинаТехнология стимулирует разработку силовых электронных устройств в сторону более высокой плотности мощности, меньших потерь и меньших размеров. В условиях постоянной модернизации новых отраслей энергетики, хранения энергии, железнодорожного транспорта и высокотехнологичной обрабатывающей промышленности ламинированные шины будут играть еще более важную роль в будущих высоко-вольтных, высокочастотных и высокоинтегрированных энергосистемах, постепенно становясь фундаментальным компонентом современной передачи энергии и подключения к электросети.