疊層母排知識(shí)

1、源自：寧波樂士集團(tuán)有限公司公司網(wǎng)站本文內(nèi)容有：疊層母排的優(yōu)勢(shì)、設(shè)計(jì)、應(yīng)用1、疊層母排的優(yōu)勢(shì)隨著市場(chǎng)對(duì)兆瓦極大功率變流器的需求與日俱增，其使用的IGBT越來越短的開關(guān)時(shí)間也導(dǎo)致了過高的dv/dt 和di/dt，由于IGBT的電壓與di/dt的分布雜散電感成正比，傳統(tǒng)的分立母排寄生電感量過大，在功率開關(guān)關(guān)斷瞬間善省的瞬態(tài)電壓與直流回路電壓疊加，對(duì)功率開關(guān)和電動(dòng)機(jī)絕緣構(gòu)成威脅，分布電感越大，負(fù)載電流越大，功率開關(guān)的電流下降時(shí)間越短，這種危害就越嚴(yán)重。 低分布電感 Advantages of Laminated Busbar 分立母排 表面電流分布圖 表面溫度仿

2、真圖 母排大?。赫?fù)極均為300mm*24mm*2mm 模擬只連接一個(gè)電容時(shí)的溫升分布電感，電容引腳距離32mm。 分布電感大?。?68.17nH 疊層母排 表面電流分布圖 表面溫度仿真圖 疊層母排大?。赫?fù)極均為300mm*56mm*1mm 模擬只連接一個(gè)電容時(shí)的溫升及分布電感，電容引腳距離32mm。 分布電感大?。?7.24nH   低局部放電率   Lower Partial Discharge 局部放電的成因有：高電壓（大于等于直流1kV）；不同電壓等級(jí)間的內(nèi)絕緣和銅板間用膠粘劑熱壓后完全貼合，無任何氣隙。出廠前進(jìn)行局部放電率測(cè)試，絕緣壽命超過2

3、9年，在整個(gè)變流器使用過程中免維護(hù)。   使用傳統(tǒng)分離式母排，受振動(dòng)。鹽霧和粉塵影響會(huì)嚴(yán)重威脅設(shè)備的安全；長期振動(dòng)可能造成分離式母排連接處松動(dòng)解體，海上的潮氣如滲入絕緣將導(dǎo)致層之間擊穿，粉塵累積可能導(dǎo)致爬電擊穿。而使用疊層，母排，高強(qiáng)度整體粘結(jié)保證長期不松動(dòng)，同等電流下可以使銅排盡量減薄，用彈性補(bǔ)償振動(dòng)影響，全密閉結(jié)構(gòu)紡織潮氣滲入，絕緣材料封裝消除了爬點(diǎn)擊穿的威脅。 高電氣安全性 Higher level of electrical safety   小空間，低成本 使用疊層母排的設(shè)備能夠利用較小的空間實(shí)現(xiàn)大電流、高電壓元器件之間的鏈

4、接，降低系統(tǒng)成本，提高設(shè)備可靠性和質(zhì)量。 More compact space to reduce system costs 2、疊層母排設(shè)計(jì)  導(dǎo)體材料選擇 Conductors 疊層母排的導(dǎo)體材料主要采用牌號(hào)為T2的紫銅板或1060的鋁板名稱NAME 牌號(hào)CODE 密度DENSITY 導(dǎo)電率ElectricalConductivity 導(dǎo)熱性ThermalConductivity 電鍍Electroplating 紫銅Copper T2/C11000/C1100 8.9g/cm³ 98.3%IACS 388W/

5、m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 鋁合金Aluminum 1060/A1030 2.7g/cm³ 62%IACS 234W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold,Copper 碲銅Tellurium copper CuTep/C14500 8.9g/cm³ 93%IACS 355W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 黃銅Brass H62/C26000 8.53g/cm³ 28%IACS 120W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 絕緣材料選擇 Insulations 疊層母排的主要絕緣材

6、料一般采用PET，這種材料的性價(jià)比最優(yōu)。如有特殊要求可選用其他材料。FR-4板及GPO-3板作為輔助絕緣材料使用。材料Material 密度Density(g/cm³) 熱導(dǎo)率ThermalConductivity(W/kg.k) 介電常數(shù)DielectricConstant(f=60Hz) 介電強(qiáng)度DielectricStrength(kV/mm) 阻燃等級(jí)FlameRetardanc 絕緣耐熱等級(jí)Thermal class 吸水性Hygroscopicity(%)/24h 諾美紙NOMEX 0.81.1 0.143 2.7 32 94V-0 220 10 聚酰亞胺PI

7、1.42 0.094 2.8 173 94V-0 220 0.24 聚酯薄膜PET 1.38 0.128 3.8 120 94V-0 105 0.10.2 環(huán)氧玻璃布層壓板FR-4 1.6 0.24 4.6 40 94V-0 130 0.15 不飽和聚酯樹脂版 GPO-3 1.95 0.2 4.5 40 94V-0 155 0.20.4 NOMEX   優(yōu)良的耐火、耐熱性、良好的耐化學(xué)腐蝕性，機(jī)械性能好的，耐輻射阻燃Flame resistance;Thermal resistance; Strong corrosion p

8、rotection 聚酯薄膜PET   良好的電性能，耐化學(xué)腐蝕性，低吸濕性價(jià)格低廉 Good electrical performance; Corrosion protection;Low water absorption; Low price. 聚酰亞胺PI   優(yōu)良的耐熱性、良好的電性能，耐輻射阻燃High temperature proof;excellent electrical performance;Radiation resistance;Flame resistance. FR-4   機(jī)械。電氣用，中溫下機(jī)械強(qiáng)度較高，高溫下電氣性能穩(wěn)定性好。

9、For machinery, electrical equipment, high temperature mechanical strength, good electrical properties under high humidity stability. COP-3   高溫下良好的機(jī)械性能；優(yōu)異的阻燃性，抗電起痕性能及防腐蝕性能。Good mechanical properties under high temperature; excellent flame resistance,electrical resistance and anti-corrosive. 設(shè)計(jì)標(biāo)

10、準(zhǔn) Design reference standards 設(shè)計(jì)一款疊層母排所需的電氣參數(shù)如下：a：額定工作電壓及設(shè)備使用壞境污染等級(jí)，用于計(jì)算機(jī)所需的電氣間隙、爬電距離和工頻耐壓測(cè)試電壓值。b：額定工作電流、峰值電流大小及時(shí)間以及允許溫升，這些參數(shù)決定了導(dǎo)體的大小及結(jié)構(gòu)。c：其他特殊要求，如用防爆設(shè)備的產(chǎn)品，其電氣要求會(huì)比常規(guī)產(chǎn)品要高。參考標(biāo)準(zhǔn)：GB4706.1-2005家用和類似用途電氣的安全:通用要求（IEC60335-1：2001 SAFETY OF HOUSEHOLD AND SIMILAR ELECTRICAL APPLIANCES）GB12668.5調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng) 第5部分：安全

11、的要求（IEC61800-5-1：2003 Adjustable speed electrical power drive drive systems - Part 5-1:Safety requirements - Electrical,thermal and energy）GB3836.4-200 1爆炸性環(huán)境 第4部分：由本質(zhì)安全性“i”保護(hù)的設(shè)備（IEC 60079-11-2010 Explosive atmospheres - Part 11:Equipment protection by intrinsic safety “i”）   設(shè)計(jì)軟件 Design softwa

12、re 仿真分析軟件 Simulation Softwares 利用ANSYS及ANSOFT進(jìn)行產(chǎn)品溫升、電磁仿真，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以最經(jīng)濟(jì)最合理的結(jié)構(gòu)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)   設(shè)計(jì)計(jì)算 Design formula 最小截面經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 Empirical formula for minimum cross-sectional area: A=0.203I*1+0.1(N-1) A:最小截面面積大小，單位mm2I:峰值電流大小，單位AN:疊層母排層數(shù) 電感 Inductancea:銅排的電感計(jì)算公式（適用于直流和低頻交流）：Inductance formula for single bar (

13、 DC&low-freq AC)   b:疊層母排的電感計(jì)算公式（適用于直流和低頻交流）：Inductance formula for laminated bus bar(DC&low-freq AC) L:疊層母排電感，單位nHl：銅排長度，單位mmw：銅排寬度，單位mmd：上下銅排質(zhì)檢的中心距離，單位mm 電容 Capacitance C:疊層母排電容，單位pFµ：絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)l：銅排長度，單位mmw：銅排寬度，單位mmd：上下銅排質(zhì)檢的中心距離，單位mm數(shù) 3、疊層母排應(yīng)用疊層母排一般用于大功率電源柜以及各種大功率變流裝置中。一般采用銅板或鋁板做導(dǎo)體，導(dǎo)體之間采用MYLAR絕緣膜進(jìn)行隔離絕緣。導(dǎo)體可以結(jié)合一些緊固件、連接器、線纜實(shí)現(xiàn)總路與各支路之間以及大功率元器件之間的打電流的傳遞。與傳統(tǒng)的、笨重的、費(fèi)時(shí)和麻煩的分立母線和線纜方法相比，使用疊層母排可以提供現(xiàn)代的、易于設(shè)計(jì)、安裝快速和結(jié)構(gòu)清晰的配電的系統(tǒng)。疊層母排由于低分布電動(dòng)汽車、軌道交通牽引設(shè)備、變頻器、逆變頻、有源濾波裝置、無功補(bǔ)償裝置、大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、大中型計(jì)算機(jī)、電力開關(guān)系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、軍用設(shè)備系統(tǒng)等設(shè)備上