復(fù)合母排在SVG設(shè)備中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

宋博

摘要：隨著電力電子行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)SVG設(shè)備的性能及尺寸有了更高的要求，即性能優(yōu)良、占用空間小。而母排作為SVG設(shè)備的重要電氣連接部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化往往對(duì)設(shè)備性能及尺寸有著重要的作用。本文針對(duì)復(fù)合母排在SVG設(shè)備功率單元模塊中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)，介紹了復(fù)合母排對(duì)比傳統(tǒng)母排所具備的優(yōu)勢(shì)，并簡(jiǎn)述了復(fù)合母排在不同功率單元模塊中的應(yīng)用形式。

關(guān)鍵詞：復(fù)合母排;SVG;電氣連接;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【Abstract】：With the continuous development of power electronics industry， there are higher requirements for the performance and size of SVG equipment， that is， excellent performance and small occupied space. As an important electrical connection component of SVG equipment， the structure design and optimization of busbar often play an important role in the performance and size of equipment. Aiming at the application and design of composite bus in power unit module of SVG equipment， this paper introduces the advantages of composite bus compared with traditional bus， and briefly describes the application forms of composite bus in different power unit modules.

【Key words】：composite busbar;SVG;electrical connection;structural design

1?引言

復(fù)合母排又稱疊層母排、復(fù)合母線、匯流條（母）板、低感母排、迭層功率母排等，英文名Composite Busbar或Laminated Busbar。疊層母排采用導(dǎo)電材料和絕緣材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。，單層或多層導(dǎo)體用高絕緣強(qiáng)度材料封裝形成低電感復(fù)合結(jié)構(gòu)，其具備低阻抗、抗干擾、節(jié)省空間、可靠性高、裝配簡(jiǎn)捷等特點(diǎn)，享有配電系統(tǒng)高速公路的美稱。

目前，復(fù)合母排廣泛應(yīng)用在無功補(bǔ)償、變頻、電力牽引設(shè)備、蜂窩通訊、基站、電話交換系統(tǒng)、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)、軍事設(shè)備系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、電動(dòng)設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換模塊等技術(shù)領(lǐng)域。

2復(fù)合母排的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的配線方式相比，復(fù)合母排具有以下優(yōu)勢(shì)：

●復(fù)合母排具有高可靠性和高安全性;

●復(fù)合母排具有簡(jiǎn)潔緊湊的設(shè)計(jì)，利用較小空間實(shí)現(xiàn)大電流、高電壓元器件之間的連接，降低系統(tǒng)成本;

●復(fù)合母排具有低阻抗，提高安裝正常率。

●復(fù)合母排具有量身定做的模塊式結(jié)構(gòu)，多種類的接口選擇，便于安裝和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù);

●復(fù)合母排具有以低電壓降實(shí)現(xiàn)高電流承載的能力;

●復(fù)合母排容易散熱冷卻，具有更小的溫升;

●復(fù)合母排具有低阻抗，更低的阻值和功率損失，發(fā)熱最小;

●復(fù)合母排具有低電感（特別是對(duì)IGBT的應(yīng)用，降低由于電壓擊穿而引起的電器元件損壞概率）。

3復(fù)合母排在SVG中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)

3.1 復(fù)合母排在SVG中的應(yīng)用

復(fù)合母排在SVG設(shè)備中主要應(yīng)用于功率單元內(nèi)部，作為連接IGBT直流側(cè)及薄膜電容端子的直流導(dǎo)體。根據(jù)功率單元形式的不同，復(fù)合母排的結(jié)構(gòu)及安裝形式也不相同，圖1為不同功率單元中復(fù)合母排的結(jié)構(gòu)及安裝形式。

3.2復(fù)合母排在SVG中的設(shè)計(jì)

因IGBT直流側(cè)分為正負(fù)兩極，所以復(fù)合母排采用2層導(dǎo)體的形式，導(dǎo)體表面采用導(dǎo)電氧化處理，并在正負(fù)極板間及表面采用3層PET膜將極板進(jìn)行絕緣包覆，如圖2所示。PET膜與極板采用膠黏劑熱壓或者樹脂粉末高溫噴涂致密結(jié)合，無任何氣隙包覆極板，用于消除爬電擊穿危險(xiǎn)。

由于復(fù)合母排工作時(shí)，極板會(huì)產(chǎn)生雜散電感（電路中的導(dǎo)體呈現(xiàn)出來的等效電感），而雜散電感過大會(huì)對(duì)IGBT造成較大的電磁干擾，甚至造成IGBT的損壞。所以為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低復(fù)合母排中的雜散電感，需將復(fù)合母排正負(fù)極板除接線端外其余部分相互完全重疊，這樣可以使重疊部分的高頻磁場(chǎng)相互抵消，將雜散電感減到最小。

為了降低成本及使用空間，在滿足載流和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，需要將復(fù)合母排的極板尺寸減到最小，并盡量采用模具沖壓的制作方法將極板一次性成型，減少制作工序。且為了防止尖端放電，將正負(fù)極板模具中所有銳角處進(jìn)行圓角處理。

4 結(jié)論

通過上述分析和實(shí)踐，在SVG功率模塊上 IGBT元件之間與薄膜電容連接，采用復(fù)合母排設(shè)計(jì)，可以降低回路中的雜散電感，大大降低 IGBT關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的尖峰電壓，簡(jiǎn)化吸收電路，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，使電路更為安全、簡(jiǎn)潔可靠。合理的復(fù)合母排結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還可以提高SVG功率單元內(nèi)部的空間利用率，使SVG功率單元模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加緊湊，有利于提高SVG功率單元模塊的集成度和功率密度，為SVG設(shè)備功率部分的集約型設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的支撐。隨著科技的發(fā)展復(fù)合母排的應(yīng)用及設(shè)計(jì)將更為廣泛、更為精密。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉玉柱，王亮，何小剛，等.疊層母排低感設(shè)計(jì)分析[J].大功率變流技術(shù)，2013（1）：25-28.

[2]中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì).疊層母線排用絕緣膜：GB/T 37659―2019[S].北京：國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局，2019.

[3]劉鹿生.迭層功率母線[J].電力電子，2003，1（2）：57-59.

[4]王堯，盛建華.疊層母排的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用綜述[J].變頻器世界，2012（9）：55-60.