功率母线技术在变频器中的应用

2015/04/03 | 作者: 广州科誉 | 查看: | 评论: 0 | 来源: 科誉变频器维修培训官网

随着技术的进步，电力电子技术及应用装置正在向高频化发展，变频器中特别是连接线的寄生参数很容易产生巨大的电应力，这些电应力的产生严重影响了变频器的可靠性。从直流储能电容至逆变器的器件之间的直流母线上的寄生电感在通常的硬件开关逆变器中，由于瞬时切断的过电压，会使期间过热，甚至有时会使逆变器失控并超过器件的额定安全工作区而损坏，限定了开关工作频率的提高。

以上问题产生后，人们为了解决电应力的干扰，研究出了功率母线技术。一般情况下，功率母线按其结构主要包括：       

（1）电缆绞线是最常用的传统功率母线，价廉简易，但在IGBT逆变器中，由于电缆线的自感大，与圆截面导线相比，扁平母线的自感只有圆导线的1/3一1/2，而所占的体积只有它的1/10一1/2。       

（2）印刷电路板母线主要用于小电流逆变器，但当母线直流电流达到150A时，要求电路板的复铜层很厚，造价太高，另外用来连接多层导线板的穿孔不但占据较大的空间，而且会影响整机的可靠性。 

（3）裸铜板母线（平面并行母线）是一种工业上广泛应用的IGBT模块馈电系统的传统母线形式，其缺点是并行母线的互感较大。  

（4）支架式母线如果将正直流母线铜板放置在负直流母线板上方，中间用一层薄绝缘材料隔开的方法来制作母线，由于磁场的相互抵消，可以最大限度地降低互感，但其工艺复杂，不宜规模化生产。     

    基于上述几种功率母线都存在着不同的缺点，为此开发出了迭层功率母线。迭层功率母线是基于电磁场理论，把连线做成扁平截面，在同样的截面下，做得越薄越宽，它的寄生电感越小，相邻导线内流过相反的电流，其磁场抵消，也可使寄生电感减小。迭层功率母线是以又薄又宽的铜排形式迭放在一起，各层之间用很薄的高绝缘强度的材料热压成一体，整个母线极之间的距离均匀一致，以减少互感，各层铜排都在所需要的端子位置处同其他层可靠绝缘地引出，使所具有不同电位的端子表露在同一平面上，以便于把主电路中的所有器件与之相连。这种整体的迭层功率母线结构，可承受数百千克的切应力，其导电极之间可承受数千伏的电压。使用迭层功率母线将IGBT和整流管等模块、散热器、电容器及栅极驱动电路组合在一起，迭层功率母线与器件之间的连接是用不同的端子和插接件等来完成的，使相连接的接触表面与母线之间的接触电阻非常小，也使得寄生电感成数量级地减小，从而使Ldi/dt的过电压应力降至最低，保证电力电子装置工作在最佳状态。