บัสบาร์เคลือบใน PV-บวก-พื้นที่จัดเก็บและระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง-: แนวโน้มในการออกแบบตัวเหนี่ยวนำและความน่าเชื่อถือที่หลงทางต่ำ

เนื่องจากระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง-เช่นระบบสำหรับการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ อินเวอร์เตอร์กักเก็บพลังงาน ยานพาหนะไฟฟ้า และการขนส่งทางรถไฟ-พัฒนาไปสู่ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและความถี่ในการสลับที่สูงขึ้น ความเร็วในการสลับของอุปกรณ์จ่ายไฟจึงเพิ่มขึ้น ดังนั้นผลกระทบของพารามิเตอร์ปรสิตภายในต่อประสิทธิภาพการปฏิบัติงานจึงมีนัยสำคัญมากขึ้น เมื่อเทียบกับฉากหลังนี้ บัสบาร์แบบเคลือบได้พัฒนาจากตัวเชื่อมต่อธรรมดาสำหรับการส่งผ่านพลังงานไปเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญซึ่งมีอิทธิพลต่อการเหนี่ยวนำลูปกำลัง แรงดันไฟฟ้าเกิน การจัดการความร้อน และความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC)

 

ในตัวแปลงพลังงานแบบดั้งเดิม บัสบาร์ทำหน้าที่ส่งพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเป็นหลัก และให้การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างหน่วยพลังงานต่างๆ อย่างไรก็ตาม เมื่อระบบใช้อุปกรณ์พลังงานความเร็วสูง- เช่น IGBT, SiC MOSFET หรืออุปกรณ์ GaN ค่า di/dt และ dv/dt สูงที่สร้างขึ้นระหว่างการสลับทรานเซียนท์จะขยายผลกระทบของพารามิเตอร์ปรสิตภายในพาวเวอร์ลูป หากโครงสร้างบัสบาร์ได้รับการออกแบบมาไม่ดี การเหนี่ยวนำการหลงทางของลูปที่มีนัยสำคัญอาจทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินพิกัดอย่างเด่นชัดและการสั่นของความถี่สูง-ระหว่างการสลับ สิ่งนี้จะเพิ่มความเครียดแรงดันไฟฟ้าบนอุปกรณ์และทำให้มีความต้องการเพิ่มเติมในการควบคุม EMI ของระบบ

 

ดังนั้น ใน-อุปกรณ์แปลงกำลังสูง การเลือกบัสบาร์จึงไม่สามารถขึ้นอยู่กับ-ความสามารถในการรองรับกระแสไฟเพียงอย่างเดียวอีกต่อไป ปัจจัยต่างๆ เช่น โทโพโลยีทางไฟฟ้า พื้นที่ลูป ฉนวนระหว่างชั้น การนำความร้อน การติดตั้งทางกล และการกระจายกระแสความถี่สูง-ต้องได้รับการพิจารณาด้วย โครงสร้างความเหนี่ยวนำ-ต่ำกลายเป็นจุดสนใจหลักในการออกแบบการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันสวิตช์ความเร็วสูง-
 

 

 

โดยทั่วไปแล้วบัสบาร์แบบลามิเนตจะเกิดขึ้นจากการเรียงซ้อน การวางตำแหน่ง และการเคลือบแผ่นโลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าตั้งแต่สองแผ่นขึ้นไปพร้อมชั้นฉนวนอิเล็กทริกในการกำหนดค่าเฉพาะ วัสดุตัวนำทั่วไปได้แก่ ทองแดงและโลหะผสมทองแดง แม้ว่าอาจใช้วัสดุ เช่น อะลูมิเนียม ขึ้นอยู่กับน้ำหนัก ต้นทุน และข้อกำหนดในการพกพาในปัจจุบัน- วัสดุฉนวนระหว่างชั้นต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความเป็นฉนวน ความต้านทานต่ออุณหภูมิ ความเสถียรทางกล และ-ความน่าเชื่อถือในระยะยาว

 

เมื่อเปรียบเทียบกับบัสบาร์ทองแดงแบบแยกแบบดั้งเดิม ข้อได้เปรียบหลักของโครงสร้างเคลือบคือความสามารถในการวางตำแหน่งเส้นทางนำไฟฟ้าที่มีขั้วตรงข้ามหรือมีศักยภาพที่แตกต่างกันในบริเวณใกล้เคียง เมื่อกระแสที่ไหลในทิศทางตรงกันข้ามผ่านตัวนำที่อยู่ติดกัน สนามแม่เหล็กของพวกมันจะหักล้างกันบางส่วน ซึ่งจะเป็นการลดพลังงานสนามแม่เหล็กที่มีประสิทธิผลและการเหนี่ยวนำปรสิตของวงจรสับเปลี่ยน

 

สำหรับ-ตัวแปลงกำลังสูง โครงสร้างนี้เหมาะอย่างยิ่ง-ในการลดเส้นทางการสับเปลี่ยนปัจจุบันระหว่างบัส DC และโมดูลกำลัง ด้วยการออกแบบที่เหมาะสม บัสบาร์ไม่เพียงแต่อำนวยความสะดวกในการส่งกระแสสูง-เท่านั้น แต่ยังช่วยลดพื้นที่ของลูปการสับเปลี่ยนความถี่สูง-ในระดับโครงสร้าง ดังนั้นจึงสร้างสภาพการทำงานที่เสถียรมากขึ้นสำหรับอุปกรณ์กำลังความเร็วสูง-

 

จำนวนชั้นของบัสบาร์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโทโพโลยีของวงจร ตัวอย่างเช่น ตัวแปลงสอง-ระดับอาจใช้โครงสร้างเลเยอร์คู่- (ขั้วบวกและขั้วลบ) ในขณะที่ตัวแปลงหลาย-ระดับอาจต้องใช้เลเยอร์เพิ่มเติม-เช่นจุดที่เป็นกลางหรือระดับที่เป็นไปได้อื่นๆ- ซึ่งส่งผลให้เกิดการกำหนดค่าหลาย-ชั้น เช่น บัสบาร์เคลือบสาม-ชั้น เมื่อจำนวนชั้นเพิ่มขึ้น ปัญหาเกี่ยวกับการแยกทางไฟฟ้า การมีเพศสัมพันธ์ของพารามิเตอร์ปรสิต และการจัดการความร้อนก็มีความซับซ้อนมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องมีวิธีการออกแบบแบบองค์รวมที่ปรับให้เหมาะกับโทโพโลยีเฉพาะ

 

 

 

การเหนี่ยวนำที่หลงทางภายในลูปกำลังเกิดขึ้นจากตัวตัวนำเป็นหลัก ขั้วต่อการเชื่อมต่อ โครงสร้างภายในของโมดูลกำลัง และการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของบัสบาร์ แม้ว่าผู้ออกแบบไม่ได้ตั้งใจแนะนำตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ แต่ก็ทำให้เกิดเอฟเฟกต์ไดนามิกที่สำคัญระหว่าง-การดำเนินการเปลี่ยนความเร็วสูง

 

ตามหลักการอุปนัยพื้นฐาน แม้แต่การเหนี่ยวนำปรสิตเพียงเล็กน้อยก็สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวจำนวนมากได้เมื่ออัตราการเปลี่ยนแปลงกระแสสูง สำหรับอุปกรณ์สวิตชิ่งความเร็วสูง- วงจรสับเปลี่ยนที่ยาวเกินไปหรือการแยกขนาดใหญ่ระหว่างเส้นทางกระแสบวกและลบจะเพิ่มโอกาสที่แรงดันไฟฟ้าจะเกินขอบเขตและ-เสียงเรียกเข้าความถี่สูง

 

จุดเน้นหลักในการออกแบบบัสบาร์แบบลามิเนตคือการลดระยะห่างระหว่างเส้นทางกระแสบวกและลบ และลดระยะการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลพลังงานและตัวเก็บประจุลิงค์ DC การปรับระยะห่างของตัวนำให้เหมาะสมจะช่วยลดพื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยลูปสับเปลี่ยน ทำให้ง่ายต่อการควบคุมการเชื่อมต่อสนามแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำปรสิตของลูป

 

ดังนั้น เมื่อออกแบบบัสบาร์แบบเคลือบสำหรับตัวแปลงกำลังสูง- วิศวกรจะต้องพิจารณาวงจรสับเปลี่ยนทั้งหมด แทนที่จะมุ่งเน้นไปที่ขนาดของบัสบาร์เพียงอย่างเดียว การวางตำแหน่งสัมพัทธ์ของตัวเก็บประจุ โมดูลจ่ายไฟ ขั้วต่อการเชื่อมต่อ และบัสบาร์ ล้วนส่งผลต่อพารามิเตอร์ลูปสุดท้าย

 

 

ความเหนี่ยวนำต่ำไม่ได้ขัดขวางความจำเป็นในการออกแบบการระบายความร้อน เมื่อกำลังของระบบเพิ่มขึ้น โหลดกระแสต่อเนื่องบนบัสบาร์จะเพิ่มขึ้น พร้อมกัน -ความเร็วสูงในการสลับวัตถุ- การกระจายกระแสความถี่สูงไปยังผิวหนังและเอฟเฟกต์ในบริเวณใกล้เคียง

 

ที่ความถี่สูงกว่า กระแสไฟจะไม่กระจายสม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัดของตัวนำ- แต่มีแนวโน้มที่จะรวมตัวไปที่พื้นที่ผิวจำเพาะ หากความกว้าง ความหนา และระยะห่างระหว่างชั้นของบัสบาร์ไม่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม ปัญหาต่างๆ เช่น ความหนาแน่นกระแสที่เพิ่มขึ้นเฉพาะที่ และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นแบบเข้มข้นอาจเกิดขึ้นได้

 

ดังนั้น การออกแบบส่วนตัดขวางของบัสบาร์-จึงต้องอาศัยสมดุล-ความสามารถในการรับกระแสไฟ การสูญเสียไฟฟ้ากระแสสลับ ความแข็งแรงทางกล และสภาวะการกระจายความร้อน สำหรับ-ตัวแปลงหน่วยเก็บพลังงานกำลังสูง นอกเหนือจากการคำนวณความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า DC- แล้ว ยังจำเป็นต้องพิจารณาความแปรผันของความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับที่ความถี่การทำงานจริง และตรวจสอบการออกแบบผ่านการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

 

แม้ว่าโครงสร้างแบบลามิเนตจะลดพื้นที่ลูปกระแสไฟฟ้าได้ แต่โครงสร้างฉนวนหลาย-ชั้นอาจเปลี่ยนเส้นทางการกระจายความร้อนจากตัวนำไปยังภายนอก ดังนั้น จะต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ความหนาของชั้นทองแดง วัสดุฉนวน วิธีการติดตั้ง และสภาวะการทำความเย็นภายนอกในระหว่างกระบวนการออกแบบ อาจจำเป็นต้องใช้กลยุทธ์การออกแบบการระบายความร้อนที่แตกต่างกันสำหรับโครงสร้างบัสบาร์ โดยขึ้นอยู่กับว่าอุปกรณ์ใช้การระบายความร้อนตามธรรมชาติ การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ- หรือการระบายความร้อนด้วยของเหลว

 

 

ในระบบจริง การเหนี่ยวนำของปรสิตไม่ได้จำกัดอยู่ที่ส่วนหลักของบัสบาร์ พารามิเตอร์ปรสิตที่สำคัญยังสามารถเกิดขึ้นได้ในโซนการเชื่อมต่อระหว่างบัสบาร์และส่วนประกอบต่างๆ เช่น โมดูลพลังงาน ตัวเก็บประจุ และชิ้นส่วนไฟฟ้าอื่นๆ

 

สลักเกลียวเชื่อมต่อ การเปลี่ยนขั้วต่อ การโค้งงอเฉพาะจุด และการเปลี่ยนแปลงหน้าตัดของตัวนำอย่างกะทันหัน- ทั้งหมดนี้สามารถเปลี่ยนเส้นทางปัจจุบันได้ หากจุดเชื่อมต่ออยู่ห่างจากอุปกรณ์จ่ายไฟ วงสับเปลี่ยนทั้งหมดอาจยังคงแสดงการเหนี่ยวนำปรสิตจำนวนมาก แม้ว่าบัสบาร์หลักจะใช้โครงสร้างลามิเนตที่มีการเหนี่ยวนำต่ำ-ก็ตาม

 

ดังนั้น การออกแบบทางวิศวกรรมจึงควรลดโครงสร้างการเปลี่ยนที่ไม่จำเป็นให้เหลือน้อยที่สุด และรับประกันความต่อเนื่องของ-เส้นทางกระแสความถี่สูง สำหรับระบบที่ต้องการการเชื่อมต่อหลาย- จุด ความสมมาตรทางเรขาคณิตระหว่างกิ่งขนานควรได้รับการดูแลให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นทางไฟฟ้าและคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ทั่วทั้งกิ่งจะคล้ายกัน

 

หลักการออกแบบที่คล้ายกันถูกนำไปใช้ในพื้นที่ต่างๆ เช่น บัสบาร์เคลือบสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าและระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแรงสูง- เนื่องจากระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าพัฒนาไปสู่แรงดันไฟฟ้าและความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น บัสบาร์ต้องไม่เพียงแต่ตอบสนองความต้องการในการส่งกระแสสูง-เท่านั้น แต่ยังปรับให้เข้ากับพื้นที่การติดตั้งที่จำกัดและโครงสร้างทางกลที่ซับซ้อนด้วย

 

 

ในอุปกรณ์ทางอุตสาหกรรมที่ใช้งานได้จริง บัสบาร์มักไม่ค่อยถูกติดตั้งในพื้นที่การติดตั้งแบบเปิดปกติ ข้อจำกัดเชิงพื้นที่ที่เข้มงวดที่กำหนดโดยโมดูลจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุ ตัวระบายความร้อน แผงควบคุม และส่วนประกอบทางโครงสร้าง มักจะจำเป็นต้องมีการกำหนดค่าบัสบาร์ที่เกี่ยวข้องกับการโค้งงอ คัตเอาต์ การแตกแขนง และการเชื่อมต่อหลาย-ชั้น สำหรับบัสบาร์เคลือบที่ใช้ในการติดตั้งที่ซับซ้อน การออกแบบเน้นขยายไปไกลกว่าขนาดของตัวนำเพื่อรวมความแม่นยำในการจัดตำแหน่งระหว่างชั้น ขอบเขตของฉนวน และความสม่ำเสมอของอินเทอร์เฟซการติดตั้ง

 

รูและช่องเจาะในบัสบาร์จะเปลี่ยนเส้นทางปัจจุบันในพื้นที่ หากลักษณะเหล่านี้ตั้งอยู่ใกล้โซนสับเปลี่ยนหลัก กระแสน้ำอาจถูกบังคับให้เปลี่ยนเส้นทางไปรอบๆ ซึ่งส่งผลต่อความหนาแน่นกระแสในท้องถิ่นและพารามิเตอร์ของปรสิต ดังนั้น ตำแหน่ง ขนาด และขอบของช่องเปิดจะต้องได้รับการประเมินในระหว่างขั้นตอนการออกแบบโครงสร้าง เพื่อป้องกันข้อกำหนดในการติดตั้งเชิงกลไม่ให้ส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า

 

ในระบบไฟฟ้าแรงสูง- ความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าที่ขอบตัวนำและส่วนต่อประสานของฉนวนต้องได้รับการแก้ไขด้วย การใช้รัศมี การลบมุม และการห่อหุ้มฉนวนอย่างเหมาะสมสามารถลดการเพิ่มประสิทธิภาพของสนามไฟฟ้าในพื้นที่ และลดความเสี่ยงที่ฉนวนจะล้มเหลวในระหว่าง-การทำงานในระยะยาว

 

 

เมื่อแรงดันไฟฟ้าของบัสกระแสตรงถึงระดับหลายร้อยโวลต์หรือสูงกว่า การออกแบบบัสบาร์จะก้าวข้ามการส่งกระแสไฟฟ้าแบบธรรมดา แต่ยังต้องคำนึงถึงระยะห่างจากผิวฉนวน ระยะห่างตามผิวฉนวน ความเป็นฉนวน และความน่าเชื่อถือของฉนวนในระยะยาว-

 

ในอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าแรงสูง- วัสดุฉนวนระหว่างชั้นตัวนำจะต้องทนต่อทั้งแรงดันไฟฟ้าในการทำงานอย่างต่อเนื่องและความเครียดจากแรงดันไฟฟ้าซ้ำที่เกิดจากการสลับภาวะชั่วครู่ สำหรับอุปกรณ์พิเศษ-เช่น-บัสบาร์อินเวอร์เตอร์ที่ป้องกันการระเบิด-แรงดันสูง- การออกแบบโครงสร้างจะต้องสอดคล้องกับระดับการป้องกันทางเข้าของอุปกรณ์ (IP) สภาพแวดล้อม และมาตรฐานความปลอดภัย

 

การเลือกวัสดุฉนวนควรคำนึงถึงอุณหภูมิในการทำงานในระยะยาว- ความเป็นฉนวน ความแข็งแรงทางกล ความต้านทานต่อความชื้น และคุณลักษณะการเสื่อมสภาพ สำหรับระบบสวิตช์ความถี่สูง-ความเร็วสูง ความเสถียรในระยะยาว-ของวัสดุภายใต้ความเค้น dv/dt ซ้ำๆ ก็ถือเป็นการพิจารณาที่สำคัญเช่นกัน

 

ในขณะเดียวกัน การเพิ่มความหนาของฉนวนให้สูงสุดก็ไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุด ฉนวนที่หนามากเกินไปจะเพิ่มระยะห่างระหว่างตัวนำ ดังนั้นจึงขยายพื้นที่วงสับเปลี่ยนและอาจเพิ่มการเหนี่ยวนำของปรสิต ดังนั้น การออกแบบเชิงปฏิบัติจึงต้องมีความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างระยะขอบด้านความปลอดภัยของฉนวนกับเป้าหมายในการลดความเหนี่ยวนำให้เหลือน้อยที่สุด

 

 

 

ในขณะที่อุปกรณ์แปลงพลังงานแรงดันปานกลาง- และสูง-มีการพัฒนามากขึ้น โทโพโลยีหลายระดับจึงถูกนำมาใช้มากขึ้นในตัวแปลงกักเก็บพลังงาน ตัวขับความถี่แปรผัน-ทางอุตสาหกรรม (VFD) และระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้าแรงสูง- แม้ว่าโครงสร้างสามระดับ-จะช่วยให้แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนส่วนประกอบสามารถกระจายไปยังระดับที่เป็นไปได้หลายระดับได้ แต่ก็ยังทำให้โครงสร้างบัสบาร์มีความซับซ้อนมากขึ้นอีกด้วย เมื่อออกแบบบัสบาร์แบบเคลือบสำหรับอินเวอร์เตอร์สาม-ระดับ บัสบาร์มักจะต้องจัดการการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับขั้วบวก ขั้วกลาง และขั้วลบพร้อมกัน เนื่องจากเส้นทางการเปลี่ยนปัจจุบันอาจเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับสถานะการทำงาน การออกแบบบัสบาร์จึงไม่สามารถปรับให้เหมาะสมสำหรับสถานะเดียวเพียงอย่างเดียว แต่จะต้องรองรับการวนซ้ำในสถานะการสลับหลักทั้งหมดแทน

 

ความพยายามในการออกแบบยังให้ความสำคัญกับการรักษาความสมมาตรทางเรขาคณิตข้ามสาขาพลังงาน ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความยาวเส้นทางระหว่างกิ่งขนานสามารถนำไปสู่การกระจายกระแสไดนามิกที่ไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้ส่วนประกอบบางอย่างทนต่อโหลดกระแสที่สูงขึ้นและความเครียดจากความร้อน

 

นี่คือเหตุผลสำคัญว่าทำไมบัสบาร์คอมโพสิตหลาย-ชั้นจึงมีคุณค่าอย่างมากในอุปกรณ์-กำลังสูง ด้วยการรวมชั้นตัวนำหลายชั้นเข้ากับวัสดุฉนวน บัสบาร์เหล่านี้ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อขนาดกะทัดรัดที่เกี่ยวข้องกับศักย์ไฟฟ้าหลายตัวและแยกสาขาภายในพื้นที่ที่จำกัด ขณะเดียวกันก็ให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบที่มากขึ้นเกี่ยวกับการควบคุมตัวเหนี่ยวนำและรูปแบบทางกล

 

 

การประยุกต์ใช้บัสบาร์แบบเคลือบได้ขยายออกไปนอกเหนือจากการจ่ายพลังงานทางอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมไปสู่ภาคส่วนต่างๆ เช่น การจัดเก็บพลังงาน ยานยนต์ โทรคมนาคม คอมพิวเตอร์ การขนส่งทางรถไฟ และ-เครื่องจักรอุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์

 

ในไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) และระบบควบคุมมอเตอร์ บัสบาร์-ตัวเหนี่ยวนำต่ำจะทำให้เส้นทางการสับเปลี่ยนความถี่สูง-สั้นลงระหว่างส่วนประกอบกำลังและตัวเก็บประจุลิงค์ DC- ดังนั้น บัสบาร์แบบเคลือบจึงเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับสถาปัตยกรรม VFD สำหรับตัวควบคุมมอเตอร์กำลังสูง- การออกแบบต้องคำนึงถึงความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าสูง- การหมุนเวียนความร้อน และการสั่นสะเทือนทางกล

 

ศูนย์ข้อมูลและระบบคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง-มักต้องการความหนาแน่นของพลังงานสูงและพื้นที่การติดตั้งที่กะทัดรัด บัสบาร์สามารถจัดเรียงในการกำหนดค่าหลาย-ชั้นภายในตู้เพื่อให้บริการแหล่งจ่ายไฟของเซิร์ฟเวอร์ แบ็คเพลน และเครือข่ายการกระจายพลังงาน ในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ บัสบาร์แบบเคลือบสำหรับแผงวงจรซูเปอร์คอมพิวเตอร์หรือแบ็คเพลนจะต้องสร้างสมดุลระหว่างข้อจำกัดด้านพื้นที่และความหนาแน่นกระแสสูงด้วยข้อกำหนดความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ระหว่างระบบสัญญาณและระบบไฟฟ้า

 

โครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคมมีข้อกำหนดที่คล้ายกัน สถานีฐาน เราเตอร์ และอุปกรณ์จ่ายไฟโทรคมนาคมมักต้องการการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลจ่ายไฟหลายตัวภายในพื้นที่โครงสร้างที่จำกัด จำเป็นต้องมีการออกแบบบัสบาร์ที่เอื้อต่อการติดตั้งแบบโมดูลาร์และ-การส่งพลังงานอิมพีแดนซ์ต่ำ ในอุปกรณ์ดังกล่าว บัสบาร์เคลือบลามิเนตที่ออกแบบมาสำหรับการกระจายพลังงานของสถานีฐานเซลลูล่าร์ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเส้นทางการกระจายพลังงานขนาดกะทัดรัด สำหรับเซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์สื่อสาร โดยทั่วไปบัสบาร์ Power Distribution Unit (PDU) จะทำหน้าที่เป็นจุดกระจายพลังงานแบบรวมศูนย์สำหรับสาขาโหลดหลายสาขา การออกแบบโครงสร้างต้องจัดลำดับความสำคัญของ-ความสามารถในการรองรับกระแสไฟ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ฉนวน และความง่ายในการบำรุงรักษา

 

 

รถยนต์พลังงานใหม่ (NEV) เป็นตัวแทนของพื้นที่การใช้งานหลักสำหรับโครงสร้างเชื่อมต่อระหว่างกันกระแสตรงกำลังสูง- เมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าของระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้น ชุดสายไฟแบบดั้งเดิมและวิธีการเชื่อมต่อแบบกระจายต้องเผชิญกับข้อจำกัดเกี่ยวกับพื้นที่ -ความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า และการจัดการระบายความร้อน

 

บัสบาร์ใน NEV โดยทั่วไปจะเชื่อมต่อระบบแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ ตัวควบคุมมอเตอร์ และส่วนประกอบแรงดันสูง-อื่นๆ ด้วยเหตุนี้ การออกแบบโครงสร้างจึงต้องรองรับ-ความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า ฉนวนไฟฟ้า ความทนทานต่อการสั่นสะเทือน และรูปแบบเชิงพื้นที่ไปพร้อมๆ กัน

 

ระบบกักเก็บพลังงานให้ความสำคัญกับ-ความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานในระยะยาวมากขึ้น ตัวแปลงกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่-มักจะจัดการกับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าแรงสูงและโครงสร้างบัสบาร์ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลพลังงาน ตัวเก็บประจุ และหน่วยไฟฟ้าอื่นๆ โครงสร้างลามิเนตที่ออกแบบอย่างดี-ช่วยให้วงจรกำลังสั้นลงภายในพื้นที่จำกัด และอำนวยความสะดวกในการติดตั้งอุปกรณ์แบบโมดูลาร์

 

สำหรับ-อุปกรณ์จ่ายไฟสวิตชิ่งความถี่สูงและ-อุปกรณ์แปลงพลังงานสูง การออกแบบตัวเหนี่ยวนำต่ำ-จะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าที่เกินกำหนดและการสั่นของความถี่สูง-ที่เกิดจากการสลับภาวะชั่วครู่ ดังนั้นจึงสร้างสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่มีการควบคุมมากขึ้นสำหรับการทำงานที่เสถียรของอุปกรณ์กำลัง

 

 

 

ระบบรางลากมีลักษณะพิเศษคือมีกำลังสูง ใช้งานได้ยาวนาน และสภาพแวดล้อมทางกลที่ซับซ้อน โครงสร้างเชื่อมต่อกำลังไฟฟ้าจะต้องทนต่อกระแสสูงตลอดจนการสั่นสะเทือนทางกลอย่างต่อเนื่องและการหมุนเวียนความร้อน

 

ในระบบเหล่านี้ บัสบาร์แบบเคลือบใช้สำหรับการเชื่อมต่อพลังงานภายในภายในอุปกรณ์ เช่น ตัวแปลงแรงดึงและอุปกรณ์จ่ายไฟเสริม นอกเหนือจากการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพทางไฟฟ้าแล้ว บัสบาร์เหล่านี้ต้องคำนึงถึงข้อจำกัดของพื้นที่อุปกรณ์ การติดตั้งทางกล ความปลอดภัยของฉนวน และ-สภาพแวดล้อมการทำงานในระยะยาว

 

ในทำนองเดียวกัน โครงสร้างบัสบาร์ในอุปกรณ์ฉุดลากและอุปกรณ์แปลงอุตสาหกรรมมักได้รับการปรับแต่งตามตำแหน่งของโมดูลจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุ และส่วนประกอบการกระจายความร้อน สำหรับอุปกรณ์ที่มีพื้นที่จำกัด- โครงสร้างหลาย-ชั้นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการบูรณาการการเชื่อมต่อพลังงาน และลดพื้นที่ที่เชื่อมโยงกับสายเคเบิลแบบเดิม การออกแบบตัวเหนี่ยวนำต่ำ-กำลังเปลี่ยนจากการเพิ่มประสิทธิภาพของพารามิเตอร์ตัวเดียวไปสู่การทำงานร่วมกันในระดับระบบแบบองค์รวม-

 

ด้วยการนำ-อุปกรณ์จ่ายไฟแบบ bandgap แบบกว้างมาใช้เพิ่มมากขึ้น เช่น SiC และ GaN- ซึ่งช่วยให้เปลี่ยนความเร็วและความถี่การทำงานได้สูงขึ้น-การออกแบบบัสบาร์กำลังพัฒนาจาก "การออกแบบส่วนข้าม-แบบแบกกระแส-แบบเดิมไปสู่แนวทางการทำงานร่วมกันที่บูรณาการการพิจารณาด้านไฟฟ้า ความร้อน เครื่องกล และฉนวน

 

การออกแบบบัสบาร์ในอนาคตต้องไม่เพียงแต่ลดการเหนี่ยวนำปรสิตให้เหลือน้อยที่สุด แต่ยังจัดการการสูญเสีย AC อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การกระจายสนามไฟฟ้า และความเครียดทางกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบความถี่สูง- บัสบาร์ทำหน้าที่เป็นส่วนสำคัญของลูปกำลัง โดยมีรูปทรงที่ส่งผลโดยตรงต่อพฤติกรรมทางไฟฟ้าแบบไดนามิกของระบบ

 

ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีการผลิตบัสบาร์กำลังก้าวหน้าไปสู่ระดับที่สูงขึ้นของการบูรณาการ โดยผสมผสานคุณสมบัติต่างๆ เช่น ตัวเก็บประจุแบบฝัง เซ็นเซอร์แบบรวม โครงสร้างตัวนำ 3D ที่ซับซ้อน และเทคนิคการขึ้นรูปฉนวนที่มีความแม่นยำ เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยให้วงจรกำลังสั้นลงและปรับปรุงการใช้พื้นที่ ขณะเดียวกันก็เป็นรากฐานทางโครงสร้างสำหรับการตรวจสอบสภาพอุปกรณ์

 

จากมุมมองทางวิศวกรรม การออกแบบของบัสบาร์ตัวเหนี่ยวนำต่ำ-เคลือบไม่เพียงแต่เกี่ยวกับการบรรลุค่าตัวเหนี่ยวนำที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เท่านั้น แต่จำเป็นต้องกำหนดช่วงเป้าหมายที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุปกรณ์ไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าในการทำงาน ความถี่ในการสวิตชิ่ง การจัดการระบายความร้อน และข้อกำหนดของฉนวน เฉพาะ-การออกแบบบัสบาร์ที่มีวงจรกำลังทั้งหมดเท่านั้นที่จะสามารถบรรลุศักยภาพสูงสุดของโครงสร้างแบบลามิเนตในระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง-ได้

 

โดยรวมแล้ว บัสบาร์แบบเคลือบได้พัฒนาจากตัวเชื่อมต่อ-กระแสไฟสูงธรรมดาๆ ไปสู่ส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญภายใน-อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง คุณค่าของพวกมันอยู่ที่คุณลักษณะต่างๆ เป็นหลัก เช่น ตัวเหนี่ยวนำเล็ดลอดต่ำ การเชื่อมต่อกำลังไฟฟ้าขนาดเล็ก ทางเดินกระแสไฟฟ้าที่ควบคุมได้ และการออกแบบฉนวนไฟฟ้าแรงสูง- เมื่อจัดหาส่วนประกอบเหล่านี้ วิศวกรควรประเมินวัสดุ การออกแบบโครงสร้าง และความสามารถในการผลิตแบบกำหนดเองอย่างครอบคลุม โดยคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าของระบบ กระแสไฟฟ้า ความถี่ในการสลับ พื้นที่ในการติดตั้ง ข้อกำหนดของฉนวน และกระบวนการผลิตจำนวนมาก