Analyse des causes de défaillance des barres omnibus laminées de l'onduleur : plusieurs facteurs affectant la stabilité de l'équipement

Dans le système d'exploitation de l'onduleur, les barres omnibus laminées de l'onduleur servent de canal de transmission de puissance principal reliant les composants critiques tels que les condensateurs et les modules IGBT. Leur stabilité opérationnelle détermine directement les performances et la sécurité de l'onduleur. Il est entendu que la défaillance des barres laminées peut facilement entraîner de graves défauts dans l'onduleur, tels qu'une surtension, une surintensité ou même des courts-circuits directs, affectant ainsi le fonctionnement normal de l'ensemble du système de transmission d'énergie. Par conséquent, l’étude des causes de défaillance et l’atténuation des risques de panne sont devenues une priorité clé dans l’industrie de l’électronique de puissance. La qualité et la rationalité de la conception des jeux de barres laminés sont des facteurs essentiels affectant leur durée de vie.

Les experts du secteur soulignent que la défaillance des jeux de barres laminés par onduleur n'est pas causée par un seul facteur. Parmi elles, le vieillissement et la dégradation de l'isolation sont les causes les plus importantes, qui sont principalement liées à l'environnement d'exploitation et au processus de fabrication à long terme. Lorsque les onduleurs sont soumis à des températures élevées pendant une longue période, les matériaux isolants tels que le PET, le PEN et le PI à l'intérieur de la barre laminée deviendront progressivement cassants et perdront leurs propriétés isolantes, conduisant finalement à des courts-circuits intercouches. Si le contrôle du processus n'est pas bon pendant la fabrication, des espaces ou des bulles apparaîtront dans la couche isolante. Sous l'action d'une tension de barre à haute -fréquence et haute -tension, une décharge partielle (PD) se produira, ce qui entraînera une rupture d'isolation après une accumulation à long-terme. De plus, un traitement inapproprié des bords laminés et une distance d'isolation insuffisante (distance de fluage) peuvent également facilement provoquer une rupture par contournement des bords intercouches. Ce problème est particulièrement important dans les barres omnibus laminées pour les applications à haute -température.

Les défauts de fabrication sont également une cause importante de défaillance des barres omnibus laminées, affectant directement la stabilité structurelle et les performances d'isolation de la barre. Un laminage ou un délaminage inégal est assez courant. En raison d'une liaison insuffisante entre la barre de cuivre et la couche isolante, l'air s'accumule aux points de délaminage, entraînant une décharge partielle ou une concentration de champ électrique, accélérant la défaillance de la barre. Si de la saleté, de l'humidité ou des copeaux métalliques sont présents à la surface de la barre de cuivre avant le laminage, cela peut provoquer un amincissement local de la couche isolante, voire former des canaux conducteurs et créer des défauts potentiels. Dans le même temps, si les bavures laissées par le processus de coupe des barres de cuivre ne sont pas éliminées à temps, elles peuvent percer le film isolant, provoquant directement un court-circuit. Cela impose des exigences plus élevées en matière de précision de fabrication des barres de cuivre laminées.

La dilatation thermique et les dommages dus aux contraintes mécaniques accélèrent encore le taux de défaillance du jeu de barres laminé. Les démarrages et arrêts fréquents de l'onduleur entraînent une alternance de charges élevées et faibles. En raison des différents coefficients de dilatation thermique de la barre de cuivre et de la couche isolante, des dilatations et contractions thermiques répétées se produisent, générant une contrainte de pelage entre les couches. Cela accélère la séparation de la couche isolante de la barre de cuivre, ce qui entraîne des dommages dus à la fatigue dû aux cycles thermiques. Si l'onduleur est situé dans un environnement soumis à des vibrations importantes, cela aggravera encore la rupture par fatigue du matériau stratifié déjà fragile. Ce problème est particulièrement important dans les scénarios comportant des vibrations importantes, tels que les applications automobiles et éoliennes, posant un défi pour la stabilité de la barre omnibus laminée pour les E/S IGBT de l'onduleur d'éolienne.

Les surtensions et les surtensions transitoires peuvent directement percer l'isolation laminée du jeu de barres, provoquant une défaillance soudaine. Lorsque le circuit d'amortissement tombe en panne ou est mal conçu, l'IGBT génère des pics de tension extrêmement élevés sur la barre lors de la commutation haute-fréquence. Si ces pointes dépassent la limite de tolérance de l’isolant, elles perforent instantanément l’isolant. De plus, les surtensions d'entrée CC provoquant une tension de barre trop élevée peuvent également endommager directement l'isolation, entraînant une défaillance de la barre. Cela impose des exigences strictes quant à la rationalité de la conception des barres lamellées.

La corrosion chimique environnementale peut également affecter la durée de vie des jeux de barres laminés, provoquant indirectement une défaillance. Si l'environnement extérieur est humide, ou si des gaz corrosifs s'infiltrent dans l'onduleur, les barres de cuivre vont s'oxyder et subir une corrosion électrochimique, qui va alors éroder la couche d'isolation laminée, réduisant progressivement ses performances d'isolation. Au fil du temps, cela peut entraîner une défaillance de la barre. Ce problème doit être soigneusement évité dans les scénarios d'énergie photovoltaïque et éolienne en extérieur, et il impose des exigences plus élevées en matière de conception de protection des barres laminées pour onduleurs photovoltaïques.

Les experts du secteur résument que l'échec deBarres omnibus d'inverseur laminéesest principalement le résultat de multiples facteurs tels que les contraintes thermiques, électriques et mécaniques. Parmi ceux-ci, la stabilité du système d’isolation et l’étanchéité du processus de fabrication sont essentielles pour déterminer sa durée de vie. À mesure que les onduleurs évoluent vers des fréquences plus élevées, des tensions plus élevées et des tailles plus petites, les exigences techniques pour les solutions d'alimentation à barres laminées continueront d'augmenter. À l'avenir, il sera nécessaire de réduire davantage la probabilité de défaillance des jeux de barres laminés en optimisant la conception, en améliorant la précision de fabrication et en renforçant les mesures de protection, afin de fournir un support solide pour le fonctionnement stable des onduleurs.

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