母排低雜散電感設計課件

低雜散電感的直流母線設計

NorbertPluschke08071功率損耗與雜散電感的影響vCE(t)iC(t)VCCIO0t0t10tpv(t)iCvCEt2VCE,IC,Pv,Eswitch

的關系NorbertPluschke08072開關速度的影響如果增加開關速度,將減少開關損耗EswitchvCE(t)iC(t)VCCIO0tt10tpv(t)t2EswitchvCE(t)iC(t)VCCIO0tt10tpv(t)t2EswitchNorbertPluschke08073開通和關斷IGBT模塊在端子上引起的過電壓由雜散電感引起的壓降NorbertPluschke08075低感匯流母線簡介匯流母線(BUSBAR):

匯流母線用于完成電力電子產(chǎn)品中功率電路和器件的電氣連接，通過正負極層疊平行分布的結構形式降低線路分布電感，從而降低功率元件兩端的反向峰值電壓，降低功率器件對電壓保護吸收電路的要求，提高功率器件運行的可靠性和穩(wěn)定性，同時提高了電路的集成度，便于維修維護。NorbertPluschke08076低感匯流母線簡介優(yōu)點: ★低電感系數(shù) ★減少電壓尖峰對元器件的損害, 延長（提高）電子元件的使用壽命 ★最小的阻抗、壓降 ★降低系統(tǒng)噪音和電磁干擾/射頻干擾 ★方便安裝和現(xiàn)場維護 ★減少部件數(shù)量，增加了系統(tǒng)的可靠性 ★簡潔、美觀NorbertPluschke08077設計低雜散電感直流母線的理由為什么直流環(huán)節(jié)要低電感設計?由于直流環(huán)節(jié)的雜散電感,在IGBT關斷時會出現(xiàn)過電壓:加上直流母線電壓可能導致Vce>Vcemax,過電壓可以損壞IGBT通過直流環(huán)節(jié)低電感的設計(較小的Lstray),這些過電壓能顯著減小.NorbertPluschke08079換流回路的寄生元件NorbertPluschke080710雜散電感的影響L模塊電感+L直流母線電感模塊內(nèi)部過電壓+模塊主端子的過電壓NorbertPluschke080711不同結構母排的電流分布及電感平行銅排的表面電流分布

Ls=73.4nH

層疊銅排的表面電流分布

Ls=10.6nH

NorbertPluschke080713如何檢查和分析雜散電感?底層頂層測試點我們需用導線取代電容來測量雜散電感NorbertPluschke080714低電感的設計結構設計對雜散電感有顯著影響導體必須平行=電流反并聯(lián)=沒有磁場Lstray=100%Lstray<20%loop1cm2≈10nHNorbertPluschke080715結構設計對雜散電感有顯著影響電流流動沒有交叉

=電流反并聯(lián)=沒有磁場低電感的設計Lstray=100%Lstray=50%保持交叉電容的并聯(lián)更能降低電感NorbertPluschke080717直流母線的設計原則-直流母線+

半層直流母線

+/-全層-直流母線孔要在合適的地方NorbertPluschke080718電容端子結構+/-的影響4,56nH5,55nH4,42nH3,62nH-

不帶電容的測量NorbertPluschke080719LowInductanceDC-linkDesign+busbar-busbarSimulationofcurrentdistributionforthecaseofLstray=80%NorbertPluschke080721-+-+-+-+-+-+IGBT模塊電容低電感的方案低電感的直流母線設計不同設計的比較兩個電容串聯(lián)考慮電容連接到功率模塊的方向-+-+-+-+-+-+IGBT模塊電容++--+++典型的方案NorbertPluschke080722基于SEMiX模塊的直流母線良好布局NorbertPluschke080723Semitrans帶低電感的直流母線設計RGoffRGonRGEZ-diodeRGoffRGonRGEZ-diodeNorbertPluschke080725舉例

+-+-+-NorbertPluschke080726舉例NorbertPluschke080727電動汽車方案電池電機A電機BNorbertPluschke080729母排結構測試-di/dt=4.3kA/us母排寬度(mm)

母排電感(nH)50 2170 20120 20如果+/-母線平行沒有殘余區(qū)域,"直流母排的寬度"的影響會非常小NorbertPluschke080730母排的電感以IGBT和電容之間的距離為函數(shù)母排平行,無開放區(qū)NorbertPluschke080731直流母線絕緣的影響絕緣層的厚度是重要的絕緣層厚度作為附加雜散電感的函數(shù)絕緣層厚度作為附加高頻電容局部放電的函數(shù)-銅層-絕緣層-銅層NorbertPluschke080732母排電感作為絕緣片厚度的函數(shù)NorbertPluschke080733絕緣材料性能材料

密度熱膨脹系數(shù)熱導率相對電導率介電常數(shù)介電強度阻燃等級絕緣耐熱等級吸水性g/cm310exp（-6）/℃W/M.K％f=60HzkV/mm

（24h）/%NOMEX0.8～1.1

0.143\1.29UL94V-0C(220)

NMN1.1～1.3

0.136\2.414UL94V-1F(155)

DMD1.2

0.129\4.311UL94V-1H(180)

NHN1.1

0.141\4.88UL94V-0F(155)

PI聚酰亞胺1.42200.094\3.59UL94V-0C(220)0.24PVF1.38530.126\10.419.7UL94V-0A(105)0PET聚酯薄膜1.2～1.41600.128\3.825.6UL94V-2E(120)0.1～0.2521環(huán)氧粉1.3245～650.18\3.5～4.015.7UL94V-0F(155)0.1NorbertPluschke080734如何測量雜散電感?NorbertPluschke080735如何測,在哪里測?NorbertPluschke080736測試配置ACSkiiP模塊IGBT

驅動上管下管

測量下管的VCEmax.

上管的IGBT通過導線或電感短接,加雙脈沖到下管IGBT

不要吸收電容,吸收電容要移去VCEBOTTOPINBOTIN0VDoublepulseCDC-link直流電源DC+DC-電流探頭,RogowskicoilNorbertPluschke080737它是如何工作的?續(xù)流二極管的反向