1、低杂散电感的直流母线设计,Norbert Pluschke 0807,2,功率损耗与杂散电感的影响,vCE(t) iC(t),VCC,IO,0,t,0,t1,0,t,pv(t),t2,VCE, IC, Pv, Eswitch 的关系,Norbert Pluschke 0807,3,开关速度的影响,如果增加开关速度, 将减少开关损耗 Eswitch,Norbert Pluschke 0807,4,杂散电感对关断过程的影响,开通(通过续流二极管换流),Norbert Pluschke 0807,5,开通和关断,IGBT模块在端子上引起的过电压,由杂散电感引起的压降,Norbert Pluschke
2、 0807,6,低感汇流母线简介,汇流母线(BUSBAR):汇流母线用于完成电力电子产品中功率电路和器件的电气连接，通过正负极层叠平行分布的结构形式降低线路分布电感，从而降低功率元件两端的反向峰值电压，降低功率器件对电压保护吸收电路的要求，提高功率器件运行的可靠性和稳定性，同时提高了电路的集成度，便于维修维护。,Norbert Pluschke 0807,7,低感汇流母线简介,优 点:低电感系数减少电压尖峰对元器件的损害,延长（提高）电子元件的使用寿命最小的阻抗、压降降低系统噪音和电磁干扰/射频干扰方便安装和现场维护减少部件数量，增加了系统的可靠性简洁、美观,Norbert Pluschke
3、0807,8,汇流母线的应用,电力电子工业变频器逆变(变流)器风力发电UPS系统电焊机测试设备交通运输电力机车轨道交通电动汽车电驱动船舶,航空航天卫星系统航天飞机导弹系统军事潜艇通讯系统装甲车辆雷达系统,Norbert Pluschke 0807,9,设计低杂散电感直流母线的理由,为什么直流环节要低电感设计?由于直流环节的杂散电感, 在IGBT关断时会出现过电压: 加上直流母线电压可能导致VceVcemax, 过电压可以损坏IGBT通过直流环节低电感的设计 (较小的 Lstray),这些过电压能显著减小.,Norbert Pluschke 0807,10,换流回路的寄生元件,Norbert P
4、luschke 0807,11,杂散电感的影响,Norbert Pluschke 0807,12,不良的直流母线设计,Norbert Pluschke 0807,13,不同结构母排的电流分布及电感,平行铜排的 表面电流分布Ls = 73.4 nH,层叠铜排的 表面电流分布Ls = 10.6 nH,Norbert Pluschke 0807,14,如何检查和分析杂散电感?,底层,顶层,测试点,我们需用导线取代电容来测量杂散电感,Norbert Pluschke 0807,15,低电感的设计,结构设计对杂散电感有显著影响导体必须平行= 电流反并联= 没有磁场,Lstray = 100 %,Lstr
5、ay 20 %,Norbert Pluschke 0807,16,低电感的设计,结构设计对杂散电感有显著影响 电流流动没有环路 =电流反并联= 没有磁场,Lstray = 100 %,Lstray = 30 %,剩余环路,Norbert Pluschke 0807,17,结构设计对杂散电感有显著影响电流流动没有交叉 =电流反并联= 没有磁场,低电感的设计,Lstray = 100 %,Lstray = 50 %,保持交叉,电容的并联更能降低电感,Norbert Pluschke 0807,18,直流母线的设计原则,-直流母线 + 半层 直流母线 +/- 全层 -直流母线孔要在合适的地方,Nor
6、bert Pluschke 0807,19,电容端子结构+/- 的影响,4,56 nH,5,55 nH,4,42 nH,3,62 nH,- 不带电容的测量,Norbert Pluschke 0807,20,低电感的直流母线设计,结构设计对直流母线的杂散电感有显著影响 方向也要考虑,Lstray = 100 %,Lstray = 80 %,Norbert Pluschke 0807,21,Low Inductance DC-link Design,+ bus bar,- bus bar,Simulation of current distribution for the case of Lstr
7、ay = 80 %,Norbert Pluschke 0807,22,低电感的直流母线设计,不同设计的比较 两个电容串联 考虑电容连接到功率模块的方向,典型的方案,Norbert Pluschke 0807,23,基于SEMiX模块的直流母线良好布局,Norbert Pluschke 0807,24,Semitrans带不良布局的直流母线,Norbert Pluschke 0807,25,Semitrans带低电感的直流母线设计,Norbert Pluschke 0807,26,举例,+ -+ -+ -,Norbert Pluschke 0807,27,举例,Norbert Pluschke
8、0807,28,电容矩阵,1.5MW风电(双馈)变流器,DC-LINK,功率单元,AC,Vdc,电机,电网,Norbert Pluschke 0807,29,电动汽车方案,电 池,电机A,电机B,Norbert Pluschke 0807,30,母排结构测试 - di/dt = 4.3kA/us,母排宽度 (mm) 母排电感 (nH) 50 21 70 20 120 20,Norbert Pluschke 0807,31,母排的电感以IGBT和电容之间的距离为函数,Norbert Pluschke 0807,32,直流母线绝缘的影响,绝缘层的厚度是重要的 绝缘层厚度作为附加杂散电感的函数 绝缘
9、层厚度作为附加高频电容局部放电的函数,-铜层 -绝缘层 -铜层,Norbert Pluschke 0807,33,母排电感作为绝缘片厚度的函数,Norbert Pluschke 0807,34,绝缘材料,Norbert Pluschke 0807,35,如何测量杂散电感?,Norbert Pluschke 0807,36,如何测,在哪里测?,Norbert Pluschke 0807,37,测试配置,Norbert Pluschke 0807,38,它是如何工作的 ?,续流二极管的反向恢复电流,If,Norbert Pluschke 0807,39,带双脉冲发生器的IGBT电流,Norbert Pluschke 0807,40,波形图 过压, 电流, 短路,Norbert Pluschke 0807,41,杂散电感的计算,Norbert Pluschke 0807,42,感谢您的关注,
