Аналіз тенденцій і застосувань у технології ламінованих збірних шин: рішення з’єднання з низькою-індуктивністю для електричних систем високої-потужності

 

Зі швидким розвитком таких секторів, як транспортні засоби з новою енергією (NEV), системи накопичення енергії, промислові джерела живлення та інтелектуальні мережі, обладнання для силової електроніки розвивається в бік більшої щільності потужності, вищої номінальної напруги та більш компактних структур. На цьому тлі традиційні кабельні з’єднання та стандартні мідні шинні конструкції все більше не можуть задовольнити вимоги додатків, пов’язаних із високо-швидкісним перемиканням, високо-частотною роботою та складним середовищем керування температурою.

 

Будучи передовим компонентом електричного з’єднання, ламінована збірна шина-утворена шляхом ламінування кількох шарів провідників та ізоляційних матеріалів в інтегровану структуру-ефективно зменшує паразитну індуктивність у контурі струму та підвищує швидкість відгуку системи та стабільність роботи. Зараз ця технологія широко застосовується в системах електроприводів NEV, перетворювачах накопичення енергії, промислових інверторах, залізничному транспорті та високо-системах електропостачання.

 

Порівняно з традиційними методами з’єднання, основна перевага ламінованих шин полягає в оптимізації шляхів передачі струму. Завдяки щільному укладанню позитивних і негативних провідників (або провідників з різними потенціалами) площа петлі струму мінімізується; це дозволяє магнітним полям, створеним струмами, що протікають у протилежних напрямках, гасити одне одного, тим самим зменшуючи індуктивність розсіювання. Це особливо важливо для систем, у яких використовуються високошвидкісні пристрої живлення, такі як IGBT і SiC MOSFET, оскільки це ефективно пом’якшує стрибки напруги під час комутації та підвищує надійність обладнання.

 

У секторі NEV безперервна модернізація платформ високої-напруги вимагає компонентів електричного з’єднання, щоб одночасно відповідати вимогам щодо високої-пропускної здатності, легкої конструкції та оптимізації простору. Наприклад, шина блоку розподілу живлення (PDU) у високовольтних акумуляторних системах має забезпечувати розподіл електроенергії, захисні з’єднання та надійну провідність струму, пред’являючи вищі вимоги до властивостей матеріалу та конструкції конструкції.

 

Заглядаючи в майбутнє, з розвитком платформ 800 В і вищої напруги ламіновані збірні шини будуть відігравати все більш ключову роль у нових енергетичних системах трансмісії.
 

 

Ламіновані шини зазвичай складаються з провідних шарів, ізоляційних шарів і захисних шарів. Провідники в основному виготовляються з високопровідної міді або алюмінію, тоді як ізоляційні матеріали-такі як PET, PI або епоксидна смола-вибираються на основі номінальної напруги, теплового середовища та конкретних вимог до застосування.

 

Виробничий процес зазвичай включає точне штампування, згинання, обробку поверхні, ламінування ізоляції та остаточне формування ламінування. Завдяки точному контролю міжшарових відстаней і конструктивних розмірів можна досягти низької-індуктивності та високонадійної передачі енергії.

 

У високошвидкісних імпульсних системах живлення індуктивність безпосередньо впливає на продуктивність силових компонентів. Надмірна індуктивність контуру може призвести до високих стрибків напруги під час перехідних процесів комутації, що ставить під загрозу безпечну роботу компонентів. Отже, конструкція з низькою-індуктивністю є критично важливою технічною специфікацією для ламінованих шин.

 

Для застосування високошвидкісних приводів у промисловій автоматизації ламіновані шини, розроблені для приводів із змінною частотою (VFD), оптимізують розташування провідників, щоб зменшити довжину петлі струму, тим самим підвищуючи ефективність роботи системи із змінною частотою.

 

Окрім зменшення індуктивності, ламіновані шини мають такі переваги:

 

По-перше, вони покращують використання простору. Традиційні джгути проводів вимагають значного простору для прокладки, тоді як ламінована структура об’єднує кілька провідних шляхів у компактну площу, що забезпечує більш компактні конструкції обладнання.

 

По-друге, вони покращують можливості управління температурою. Мідні провідники з великою-поверхнею-зменшують локалізовану щільність струму та підвищення температури, покращуючи-тривалу стабільність роботи.

 

По-третє, вони підвищують надійність збірки. Інтегрована структура зводить до мінімуму кількість точок з’єднання, знижуючи ризик поломок, спричинених такими факторами, як ослаблені болти або окислення контактів.

 

У сфері високо-продуктивних обчислень системи живлення мають підтримувати високу-швидкість і високий{2}}струм доставки; таким чином, ламіновані збірні шини, розроблені для друкованих плат суперкомп’ютерів або задніх панелей, відповідають вимогам для компактних, високонадійних з’єднань живлення в серверах і обчислювальних платформах.

 

 

 

В даний час зростаючий попит на ламіновані шини зумовлений головним чином такими секторами, як транспортні засоби на новій енергії (NEV), системи зберігання енергії, промислові інвертори та центри обробки даних.

 

Акумуляторні батареї, контролери двигунів і-системи розподілу електроенергії високої напруги в NEV потребують стабільних і надійних структур передачі електроенергії. Порівняно з традиційними з’єднаннями мідного дроту, ламіновані шини зменшують вагу та покращують використання простору, одночасно забезпечуючи надійну роботу в -вібраційних умовах, типових для транспортних засобів.

 

У системах керування двигуном шини контролера двигуна обслуговують з’єднання-силового струму між силовими модулями, вимагаючи низького опору, низької індуктивності та чудового розсіювання тепла. У міру того, як вихідна потужність NEV зростає, ці програми висувають дедалі суворіші вимоги до конструкції шин.

 

Зростання промисловості накопичувачів енергії також стимулює технологічні оновлення для ламінованих збірних шин. Великі-системи накопичення енергії-включають акумуляторні кластери, модулі перетворення електроенергії та блоки керування-вимагають високонадійних структур розподілу електроенергії. Оптимізація ламінованої конструкції допомагає зменшити втрати системи та підвищити ефективність перетворення енергії.

 

У секторі телекомунікаційної інфраструктури зростання потреб у електроенергії для базових станцій 5G і периферійного комп’ютерного обладнання зробило ключову увагу на структурах розподілу електроенергії з високою-щільністю. Ламіновані збірні шини, призначені для розподілу електроенергії базових станцій стільникового зв’язку, забезпечують більш стабільні та компактні схеми живлення в телекомунікаційному обладнанні.

 

Тим часом центри обробки даних висувають нові вимоги до розподілу електроенергії з високою-потужністю-. Враховуючи обмежений простір усередині серверних стійок, існує потреба в ефективних, безпечних і надійних рішеннях для підключення живлення. Отже,ламіновані шини для -монтування в стійку розподілу електроенергіївсе більше стають життєво важливим компонентом сучасних систем живлення центрів обробки даних.