叠层母排知识

源自：宁波乐士集团有限公司公司网站本文有：叠层母排的优势、设计、应用1、叠层母排的优势 随着市场对兆瓦极大功率变流器的需求与日俱增，其使用的IGBT越来越短的开关时间也导致了过高的dv/dt 和di/dt，由于IGBT的电压与di/dt的分布杂散电感成正比，传统的分立母排寄生电感量过大，在功率开关关断瞬间善省的瞬态电压与直流回路电压叠加，对功率开关和电动机绝缘构成威胁，分布电感越大，负载电流越大，功率开关的电流下降时间越短，这种危害就越严重。 低分布电感 Advantages of Laminated Busbar 分立母排 表面电流分布图 表面温度仿真图 母排大小：正负极均为300mm*24mm*2mm模拟只连接一个电容时的温升分布电感，电容引脚距离32mm。分布电感大小：168.17nH 叠层母排 表面电流分布图 表面温度仿真图 叠层母排大小：正负极均为300mm*56mm*1mm模拟只连接一个电容时的温升及分布电感，电容引脚距离32mm。分布电感大小：27.24nH  低局部放电率   Lower Partial Discharge 局部放电的成因有：高电压（大于等于直流1kV）；不同电压等级间的内绝缘和铜板间用胶粘剂热压后完全贴合，无任何气隙。出厂前进行局部放电率测试，绝缘寿命超过29年，在整个变流器使用过程中免维护。  使用传统分离式母排，受振动。盐雾和粉尘影响会严重威胁设备的安全；长期振动可能造成分离式母排连接处松动解体，海上的潮气如渗入绝缘将导致层之间击穿，粉尘累积可能导致爬电击穿。而使用叠层，母排，高强度整体粘结保证长期不松动，同等电流下可以使铜排尽量减薄，用弹性补偿振动影响，全密闭结构纺织潮气渗入，绝缘材料封装消除了爬点击穿的威胁。 高电气安全性 Higher level of electrical safety  小空间，低成本 使用叠层母排的设备能够利用较小的空间实现大电流、高电压元器件之间的链接，降低系统成本，提高设备可靠性和质量。 More compact space to reduce system costs2、叠层母排设计   导体材料选择Conductors 叠层母排的导体材料主要采用牌号为T2的紫铜板或1060的铝板 名称NAME 牌号CODE 密度DENSITY 导电率ElectricalConductivity 导热性ThermalConductivity 电镀Electroplating 紫铜Copper T2/C11000/C1100 8.9g/cm³ 98.3%IACS 388W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 铝合金Aluminum 1060/A1030 2.7g/cm³ 62%IACS 234W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold,Copper 碲铜Telluriumcopper CuTep/C14500 8.9g/cm³ 93%IACS 355W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 黄铜Brass H62/C26000 8.53g/cm³ 28%IACS 120W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 绝缘材料选择Insulations 叠层母排的主要绝缘材料一般采用PET，这种材料的性价比最优。如有特殊要求可选用其他材料。FR-4板及GPO-3板作为辅助绝缘材料使用。 材料Material 密度Density(g/cm³) 热导率ThermalConductivity(W/kg.k) 介电常数DielectricConstant(f=60Hz) 介电强度DielectricStrength(kV/mm) 阻燃等级FlameRetardanc 绝缘耐热等级Thermal class 吸水性Hygroscopicity(%)/24h 诺美纸NOMEX 0.8~1.1 0.143 2.7 32 94V-0 220 10 聚酰亚胺PI 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 0.1~0.2 环氧玻璃布层压板FR-4 1.6 0.24 4.6 40 94V-0 130 0.15 不饱和聚酯树脂版 GPO-3 1.95 0.2 4.5 40 94V-0 155 0.2~0.4 NOMEX   优良的耐火、耐热性、良好的耐化学腐蚀性，机械性能好的，耐辐射阻燃Flame resistance;Thermal resistance; Strong corrosion protection 聚酯薄膜PET   良好的电性能，耐化学腐蚀性，低吸湿性价格低廉Goodelectricalperformance;Corrosionprotection;Lowwaterabsorption;Lowprice. 聚酰亚胺PI   优良的耐热性、良好的电性能，耐辐射阻燃Hightemperatureproof;excellentelectricalperformance;Radiationresistance;Flameresistance. FR-4   机械。电气用，中温下机械强度较高，高温下电气性能稳定性好。Formachinery,electricalequipment,hightemperaturemechanicalstrength,goodelectricalpropertiesunderhighhumiditystability. COP-3   高温下良好的机械性能；优异的阻燃性，抗电起痕性能及防腐蚀性能。Goodmechanicalpropertiesunderhightemperature;excellentflameresistance,electricalresistanceandanti-corrosive. 设计Designreferencestandards 设计一款叠层母排所需的电气参数如下：a：额定工作电压及设备使用坏境污染等级，用于计算机所需的电气间隙、爬电距离和工频耐压测试电压值。b：额定工作电流、峰值电流大小及时间以及允许温升，这些参数决定了导体的大小及结构。c：其他特殊要求，如用防爆设备的产品，其电气要求会比常规产品要高。参考标准：GB4706.1-2005家用和类似用途电气的安全:通用要求（IEC60335-1：2001SAFETYOFHOUSEHOLDANDSIMILARELECTRICALAPPLIANCES）GB12668.5调速电气传动系统第5部分：安全的要求（IEC61800-5-1：2003Adjustablespeedelectricalpowerdrivedrivesystems-Part5-1:Safetyrequirements-Electrical,thermalandenergy）GB3836.4-2001爆炸性环境第4部分：由本质安全性“i”保护的设备（IEC60079-11-2010Explosiveatmospheres-Part11:Equipmentprotectionbyintrinsicsafety“i”）   设计软件Designsoftware 仿真分析软件SimulationSoftwares 利用ANSYS及ANSOFT进行产品温升、电磁仿真，优化产品结构，以最经济最合理的结构完成产品设计   设计计算Designformula 最小截面经验计算公式Empiricalformulaforminimumcross-sectionalarea: A=0.203I*[1+0.1(N-1)] A:最小截面面积大小，单位mm2I:峰值电流大小，单位AN:叠层母排层数 电感Inductancea:铜排的电感计算公式（适用于直流和低频交流）：Inductanceformulaforsinglebar(DC&low-freqAC)   b:叠层母排的电感计算公式（适用于直流和低频交流）：Inductance formula for laminated bus bar(DC&low-freq AC) L:叠层母排电感，单位nHl：铜排长度，单位mmw：铜排宽度，单位mmd：上下铜排质检的中心距离，单位mm 电容 Capacitance C:叠层母排电容，单位pFµ：绝缘材料的相对介电常数l：铜排长度，单位mmw：铜排宽度，单位mmd：上下铜排质检的中心距离，单位mm数3、叠层母排应用 叠层母排一般用于大功率电源柜以及各种大功率变流装置中。一般采用铜板或铝板做导体，导体之间采用MYLAR绝缘膜进行隔离绝缘。导体可以结合一些紧固件、连接器、线缆实现总路与各支路之间以及大功率元器件之间的打电流的传递。与传统的、笨重的、费时和麻烦的分立母线和线缆方法相比，使用叠层母排可以提供现代的、易于设计、安装快速和结构清晰的配电的系统。叠层母排由于低分布电动汽车、轨道交通牵引设备、变频器、逆变频、有源滤波装置、无功补偿装置、大型网络设备、大中型计算机、电力开关系统、焊接系统、军用设备系统等设备上。 变频器Inverter 有源滤波设备APFequipment 变流装置Convertor 光伏逆变器SolarInverter 轨道交通变流器RailTransitconverter 无功补偿设备SVGequipment 电梯控制器ElevatorInverter 大型计算机Supercomputer 通讯基站设备Cellbasestations 风电变流器WindmillInverter