Comment équilibrer le coût, l'inductance parasite et la capacité de tenue en tension dans les barres omnibus laminées ? Un guide de sélection en ingénierie

Lors de la sélection de barres omnibus laminées, il ne faut pas se concentrer uniquement sur l'obtention du prix le plus bas, de l'inductance parasite minimale ou de la tension nominale la plus élevée ; au lieu de cela, une structure appropriée doit être déterminée en tenant compte de la tension de fonctionnement du système, du courant, de la fréquence de commutation, de l'espace d'installation et des exigences d'isolation. Pour les onduleurs IGBT, les unités PCS de stockage d'énergie et les équipements électroniques de puissance-de puissance élevée, un jeu de barres laminé bien conçu-équilibre la nécessité de répondre aux spécifications de performances électriques avec le contrôle des coûts de matériaux et de fabrication.

 

 

Tout d'abord, la section transversale et l'épaisseur du conducteur doivent être déterminées en fonction du courant continu, du courant de crête et de l'augmentation de température autorisée. Bien que l'augmentation de la -zone de section transversale soit un moyen courant d'améliorer la capacité de transport de courant-des barres omnibus en cuivre laminé, la simple augmentation de l'épaisseur n'est pas toujours optimale ; une utilisation excessive de matériaux ajoute du poids et des coûts tout en compliquant la fabrication, de sorte que la conception doit être adaptée aux exigences de charge réelles.

 

Pour les dispositifs de commutation à grande vitesse-tels que les IGBT et les composants SiC, la zone de boucle de courant a un impact direct sur l'inductance parasite. Les jeux de barres laminés conçus pour les entraînements de moteur basés sur IGBT-minimisent les paramètres parasites de boucle en raccourcissant le chemin du courant entre les bornes positives et négatives et en optimisant l'espacement intercouche, réduisant ainsi les pics de tension et les problèmes EMI lors de la commutation à grande vitesse-.

 

Les exigences de tenue à la tension dictent la structure d'isolation. Les solutions d'isolation-telles que les barres omnibus isolées vernies (VIB)-doivent être sélectionnées en fonction de facteurs tels que la tension nominale, l'épaisseur de l'isolation, la ligne de fuite, le dégagement électrique et la température de fonctionnement. Pour les applications haute tension-, l'approche implique plus que simplement une augmentation de l'épaisseur de l'isolation ; il faut également tenir compte des dimensions structurelles globales et de l'environnement d'installation réel.

 

 

Dans le cadre d'un achat réel, il est conseillé de baser la conception sur le principe du « respect des spécifications plutôt que de rechercher des paramètres maximaux ». La conception des jeux de barres lamellés implique d’équilibrer plusieurs facteurs :

 

• Coût-priorité :Utilisez un nombre standard de couches et des épaisseurs de conducteur appropriées qui répondent aux exigences de tenue en courant et en tension, minimisant ainsi l'utilisation de matériaux et les étapes de traitement inutiles.

 

• Faible-priorité d'inductance :Minimisez la distance entre les bornes positives et négatives et réduisez la zone de boucle de courant ; cette approche convient aux modules d'alimentation IGBT et SiC à grande vitesse-.

 

• Priorité de tenue en tension- :Sélectionnez les matériaux et les épaisseurs d'isolation en fonction de la tension du système tout en contrôlant strictement les lignes de fuite et les dégagements électriques.

 

• Priorité espace- :Pour les équipements compacts, utilisez une structure multi-couche pour obtenir une distribution de courant dans un espace d'installation limité.

 

Par conséquent, la conception optimale des jeux de barres laminés connectant les IGBT et les batteries de condensateurs n’est pas nécessairement celle offrant le prix le plus bas ou les performances les plus élevées ; c'est plutôt la solution qui minimise les matériaux et les processus de fabrication inutiles tout en satisfaisant aux exigences de courant, d'inductance parasite et d'isolation.

 

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Les matériaux représentent une part importante des coûts. Alors que les barres omnibus en cuivre destinées aux applications d'énergie alternative offrent une conductivité électrique élevée, d'autres matériaux conducteurs peuvent être évalués en fonction des exigences actuelles et structurelles pour les applications où le poids et le coût sont des facteurs critiques.

 

L’épaisseur des conducteurs a également un impact direct sur la consommation de matériaux et les coûts de traitement. Pour les jeux de barres laminés utilisés avec des circuits imprimés IGBT à courant élevé-, l'épaisseur doit être déterminée en fonction du courant réel, de l'augmentation de la température et des contraintes d'espace d'installation, plutôt que de simplement augmenter la surface de la section transversale.

 

Les matériaux d’isolation influencent également le coût et les dimensions du produit. Les applications telles que les barres omnibus laminées pour les condensateurs de support CC (utilisant des diélectriques à film de polypropylène) nécessitent la sélection de schémas d'isolation appropriés en fonction des tensions nominales, des exigences de température et des structures intercouches pour éviter une ingénierie excessive.

 

Les processus de fabrication déterminent le coût de production de structures complexes. Les jeux de barres laminés pour onduleurs photovoltaïques peuvent impliquer plusieurs étapes-telles que l'estampage, l'usinage CNC, le soudage et le laminage ; par conséquent, minimiser les trous, les courbures et les joints soudés inutiles pendant la phase de conception contribue à réduire les coûts de fabrication et à améliorer la cohérence des lots.

 

 

Lorsqu'ils recherchent des jeux de barres pour l'électronique de puissance, les professionnels des achats doivent aller au-delà des simples devis unitaires et vérifier si le fournisseur peut participer aux-évaluations techniques à un stade précoce. Les fabricants dotés de capacités de conception pour la fabricabilité (DFM) peuvent identifier très tôt les problèmes de structure et de fabrication en analysant les dessins 2D/3D, les spécifications de courant et de tension et les contraintes d'espace d'installation.

 

Les capacités de fabrication ont également un impact direct sur les résultats de livraison finaux. La production de barres omnibus laminées pour les entraînements de moteurs et l'électronique de puissance implique généralement des processus tels que l'estampage de précision, l'usinage CNC, le laminage d'isolation et le soudage au laser ou par résistance ; l'équipement de production et les capacités de contrôle des processus d'un fournisseur sont des facteurs critiques déterminant la cohérence du produit.

 

Les protocoles de gestion de la qualité doivent englober les matériaux, les dimensions, les performances électriques et la traçabilité des lots. Pour les jeux de barres laminés utilisés dans les liaisons CC des condensateurs de puissance, les domaines clés à vérifier lors de l'approvisionnement comprennent l'inspection des matériaux, les contrôles dimensionnels, les tests de tension de tenue d'isolation, l'inspection des joints de soudure et la conformité aux normes de gestion de la qualité telles que ISO 9001 et IATF 16949.

 

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Étape 1 -Déterminer le courant
Définissez le courant continu, le courant de crête et l'augmentation de température admissible.

 

Étape 2 -Déterminer la tension
Définissez les exigences en matière de tension nominale, de classe d'isolation et de tension de tenue.

 

Étape 3 -Déterminer les exigences d'inductance
Évaluez si une structure d'inductance à faible-est requise en fonction de la fréquence de commutation IGBT/SiC.

 

Étape 4 -Optimiser la structure
Déterminez l'épaisseur du conducteur, le nombre de couches, l'espacement intercouche, l'emplacement des bornes et la méthode de montage.

 

Étape 5 -Calculer les coûts de fabrication
Évaluez l’impact financier des matériaux, de l’emboutissage, du soudage, de l’isolation et de l’usinage CNC.

 

Étape 6 -Exemple de validation
Vérifiez la conception grâce à des tests dimensionnels, d’isolation, électriques et d’échauffement avant de passer à la production en série.

 

Pour les applications industrielles d'électronique de puissance-telles queBarres omnibus laminées-cette approche de sélection permet d'aligner les exigences d'ingénierie et les coûts d'approvisionnement dès le début de la phase de développement du produit, minimisant ainsi le besoin de modifications ultérieures des outils et de changements structurels.

 

 

Si vous développez des onduleurs IGBT, des PCS de stockage d'énergie ou d'autres équipements électroniques de puissance-de puissance élevée, vous pouvez fournir des dessins de produits ainsi que des spécifications concernant la tension, le courant et l'espace d'installation ; notre équipe d'ingénierie évaluera ensuite la structure laminée, les matériaux et les solutions de fabrication en fonction de ces paramètres réels.