大功率風(fēng)電變流器中的母排設(shè)計(jì)

3.3 多功率器件并聯(lián)時(shí)的母排設(shè)計(jì)。

目前，MW級(jí)風(fēng)機(jī)已經(jīng)占據(jù)了主流市場(chǎng)，并且向更高功率等級(jí)發(fā)展，單個(gè)功率器件已不能滿足要求，多個(gè)功率器件并聯(lián)是必然的選擇。兩個(gè)或兩個(gè)以上的功率器件并聯(lián)，母排上的電容分布應(yīng)盡量考慮相對(duì)于功率器件對(duì)稱，有利于各功率器件的均流，同時(shí)也避免個(gè)別的電容因承受較大的電流而發(fā)熱嚴(yán)重。如圖5所示，為某大功率變流器的網(wǎng)側(cè)變流器一項(xiàng)模組，由兩個(gè)FF1400R17IP4英飛凌IGBT并聯(lián)。母排設(shè)計(jì)成關(guān)于兩個(gè)IGBT中心完全對(duì)稱，從實(shí)際測(cè)試結(jié)果看，各項(xiàng)參數(shù)良好，獲得了比較理想的波形，并在長時(shí)間帶載測(cè)試過程中運(yùn)行穩(wěn)定。

圖5 典型的并聯(lián)IGBT直流側(cè)母排設(shè)計(jì)

3.4 避免設(shè)計(jì)尺寸過大的母排

母排尺寸越大越容易變形，加大了母排加工制造和安裝的難度，并且還會(huì)導(dǎo)致支撐電容發(fā)熱不均衡性增大，距離功率器件近的電容會(huì)急劇發(fā)熱，嚴(yán)重影響電容壽命，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致電容失效。另外，過大的母排帶來維修不便且增加維修成本，如果母排局部有一點(diǎn)損壞，就必須將整個(gè)母排更換掉，維護(hù)成本大大增加。因此，在條件允許的條件下，可以將大尺寸母排拆分成幾個(gè)小母排，以避免上述缺點(diǎn)，并增加相關(guān)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性。

3.5 母排的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)

目前，常用的疊層母排結(jié)構(gòu)有下面4種形式。

(1)多層銅板+層間絕緣

圖6 銅板裸露

這種結(jié)構(gòu)疊層母排，主要特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但是防護(hù)性差，主要應(yīng)用于承載電流電壓均較小且處在內(nèi)陸干燥地區(qū)的變流器上，MW級(jí)的變流器的主功率回路中基本上不采用此種結(jié)構(gòu)。

(2)多層銅板+層間絕緣+樹脂噴涂

圖7 樹脂噴涂

此種母排采用耐老化、耐腐蝕的高性能絕緣粉末，通過壓合和噴涂技術(shù)制作而成。噴涂層厚度可以調(diào)節(jié)，一般可以做到0.2mm-1mm之間，主要看具體應(yīng)用環(huán)境和電性能要求。當(dāng)母排結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，采用樹脂噴涂有一定的優(yōu)勢(shì)。

(3)多層銅板+層間絕緣+絕緣包覆+樹脂灌膠/環(huán)氧封邊

圖8 樹脂灌膠

(4)多層銅板+層間絕緣+絕緣包覆(壓合封邊)

圖9 壓合封邊

此種母排結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，全密封結(jié)構(gòu)有效防止了因灰塵、潮氣而導(dǎo)致的絕緣性能下降，可在最大相對(duì)濕度95%的環(huán)境中長期工作。當(dāng)變流器應(yīng)用在近海或沙漠等環(huán)境較惡劣的地區(qū)，母排設(shè)計(jì)除了適當(dāng)加大爬電距離和電氣間隙外，還應(yīng)加大對(duì)載流銅板的防護(hù)，采用壓合封邊這種結(jié)構(gòu)是比較理想的選擇。