Como selecionar conectores de barramento laminado para PCS e inversores de armazenamento de energia? Uma análise abrangendo corrente, baixa indutância, isolamento e capacidades de fabricação

Os conectores de barramento laminado usados ​​em PCS e inversores de armazenamento de energia não apenas facilitam a transmissão-de alta corrente, mas também influenciam o aumento da temperatura do sistema, o desempenho da comutação e a confiabilidade operacional-de longo prazo. A seleção adequada requer uma avaliação abrangente da corrente operacional, classificações de tensão, indutância parasita, esquemas de isolamento e capacidades de fabricação, em vez de depender apenas das dimensões ou do preço do produto. Para equipamentos eletrônicos de potência-de alta potência, o projeto estrutural de barramentos laminados para PCS de armazenamento de energia deve ser adaptado ao ambiente de aplicação específico para garantir uma operação estável-de longo prazo.

 

 

Os barramentos tradicionais normalmente empregam uma estrutura discreta com espaçamento significativo entre os condutores positivos e negativos; esta configuração tende a criar uma grande área de circuito de corrente, aumentando assim a indutância parasita e a interferência eletromagnética. Em aplicações que envolvem dispositivos de comutação de alta-velocidade, como IGBTs e componentes de SiC, parâmetros parasitas excessivos podem levar a picos de tensão, aumento de perdas de dispositivos e redução da eficiência do sistema.

 

Os barramentos laminados utilizam uma estrutura composta de múltiplas camadas de condutores e materiais isolantes para posicionar os condutores positivos e negativos próximos. Este arranjo permite o cancelamento do campo magnético, reduz a indutância do loop e aumenta a densidade de potência. Conseqüentemente, barramentos laminados de baixa-indutância são amplamente utilizados em unidades PCS de armazenamento de energia, inversores fotovoltaicos (PV), controladores de motores e equipamentos de alta-conversão de energia.

 

Diferentes cenários de aplicação-como gabinetes de sistemas de armazenamento de energia (ESS), inversores fotovoltaicos e sistemas de controle eletrônico de veículos elétricos (EV)-exigem a seleção de uma estrutura apropriada com base em fatores como espaço de instalação, classificações de corrente e requisitos de gerenciamento térmico. Por exemplo, barramentos laminados projetados para veículos elétricos diferem daqueles usados ​​em unidades PCS de armazenamento de energia em relação à densidade de corrente, estrutura mecânica e especificações de isolamento, necessitando de projetos específicos-de aplicação.

 

 

1. Determine a espessura e a{1}área da seção transversal da camada de cobre com base na corrente operacional

 

A espessura da camada de cobre do barramento laminado afeta diretamente a capacidade de transporte de corrente e o desempenho do aumento de temperatura. Ao selecionar, é necessário considerar de forma abrangente a corrente operacional contínua, a corrente de pico, a temperatura ambiente e as condições de resfriamento, em vez de simplesmente aumentar a espessura do cobre.

 

Geralmente é necessário determinar a densidade de corrente por meio de análise térmica para que o barramento possa manter um aumento razoável de temperatura durante a operação-de longo prazo. Ao mesmo tempo, o tipo de material de cobre, o método de processamento e o tratamento de superfície também afetarão o desempenho condutivo. Por exemplo, barramentos laminados de cobre precisam corresponder à área de seção transversal-apropriada de acordo com os diferentes níveis de corrente.

 

Para sistemas PCS de alta-potência, a área do link-CC geralmente adota uma estrutura de transporte-de alta corrente para reduzir pontos quentes locais e melhorar a confiabilidade do sistema, otimizando o layout da camada de cobre.

 

2. Controle a indutância parasita com base na frequência de comutação

 

Os inversores modernos de armazenamento de energia usam cada vez mais módulos de potência IGBT e SiC, e o ambiente de comutação de alta-frequência impõe requisitos mais elevados ao desempenho de baixa indutância do barramento.

 

O projeto de baixa indutância é obtido principalmente através dos seguintes métodos:

 

• Encurte a distância entre os eletrodos positivos e negativos e reduza a área do circuito de corrente;
• Otimizar o arranjo intercalar para compensar o campo magnético gerado pela corrente reversa;
• Reduza o comprimento do caminho de conexão e reduza os parâmetros parasitas.

 

Por exemplo, o barramento laminado personalizado para IGBT precisa ser projetado de acordo com o layout do módulo de potência para que a indutância da barra possa atender aos requisitos de comutação de alta-velocidade.

 

Para aplicações SiC, a aplicação SIC de barramento laminado tornou-se uma importante direção de projeto para equipamentos de alta-frequência e alta{1}}conversão de energia, o que pode efetivamente reduzir o impacto dos transientes de comutação e melhorar a estabilidade do sistema.

 

3. Selecione uma solução de isolamento com base na tensão do sistema

 

O PCS de armazenamento de energia geralmente envolve níveis de tensão de centenas de volts ou até mais, portanto, o projeto de isolamento é fundamental para a confiabilidade dos barramentos laminados.

 

Os materiais de isolamento comuns incluem:

 

• Filme isolante PET;
• Filme de isolamento de alta temperatura PI/Kapton;
• Material de isolamento-resistente ao calor Nomex.

 

A solução de isolamento precisa ser selecionada com base na tensão nominal, nos requisitos de tensão suportável, no desempenho de descarga parcial e na temperatura operacional. Por exemplo, o BusBar com papel isolante PET é adequado para equipamentos eletrônicos de potência convencionais, enquanto sistemas de alta-tensão exigem projetos de isolamento-de nível mais alto.

 

Ao mesmo tempo, a espessura da camada de isolamento não afeta apenas o desempenho da resistência à tensão, mas também o tamanho geral e a capacidade de dissipação de calor, o que requer um equilíbrio entre segurança e compactação.

 

4. Determine o projeto estrutural de acordo com o ambiente de instalação

 

Diferentes ambientes de aplicação têm requisitos diferentes para barramentos laminados.

 

Os gabinetes de armazenamento de energia internos geralmente se concentram na utilização do espaço e no desempenho de dissipação de calor; os sistemas de armazenamento de energia externos precisam considerar a umidade, a-corrosão e as mudanças ambientais-de longo prazo.

 

Por exemplo, o barramento inversor à prova de explosão-de alta tensão precisa atender aos requisitos de isolamento e segurança em ambientes especiais, enquanto as barras laminadas para instalações complexas de barras exigem projetos personalizados com base no espaço interno do equipamento.

 

 

O desempenho deConectores de barramento laminadodepende não apenas do projeto, mas também de fatores críticos de fabricação, como precisão dimensional, ligação interlaminar e qualidade da conexão.

 

O processamento preciso de cobre requer dimensões de condutor consistentes, com qualidade de borda e precisão de montagem controladas por métodos como estampagem e usinagem CNC.

 

Durante o processo de laminação, parâmetros como posicionamento do material, temperatura-de prensagem a quente, pressão e resistência da ligação interlaminar devem ser rigorosamente controlados para evitar problemas de confiabilidade, como bolhas de ar ou delaminação.

 

Em relação às técnicas de conexão, vários métodos-como soldagem a laser, soldagem por resistência ou brasagem de prata-podem ser empregados dependendo da aplicação. Por exemplo, barramentos laminados usados ​​em sistemas de energia CC IGBT compactos exigem baixa resistência elétrica e estabilidade de ciclos térmicos de longo-prazo nas zonas de conexão.

 

Além disso, um sistema de fabricação robusto deve integrar inspeção dimensional, testes elétricos e verificação de confiabilidade-incluindo inspeção CMM, testes de tensão suportável e testes de aumento de temperatura-para garantir a consistência do produto em toda a produção em massa.

 

 

Para fabricantes de PCS e inversores de armazenamento de energia, selecionar um fornecedor de barramento laminado exige olhar além dos custos de aquisição; é essencial avaliar se o fornecedor possui capacidades abrangentes de fabricação e suporte de engenharia.

 

Um excelente fornecedor deve oferecer:

 

1. Suporte ao design de produto

A capacidade de otimizar projetos estruturais-incluindo configurações de baixa-indutância, coordenação de isolamento e análise DFM (Design for Manufacturability)-com base na tensão, corrente, espaço de instalação e ambiente de aplicação específicos do cliente.

 

2. Capacidades de fabricação de múltiplos-processos

Capacidades que abrangem processamento de cobre, laminação de isolamento, soldagem, galvanização e inspeção de precisão para atender a requisitos que vão desde o desenvolvimento de protótipos até a produção em massa.

 

3. Capacidades de entrega do projeto

A capacidade de oferecer suporte à prototipagem, validação de pequenos-lotes e produção em massa-de longo prazo, apoiada por um sistema robusto de controle de qualidade.

 

Para clientes que exigem soluções de interconexão de alta-confiabilidade-como barramentos laminados para unidades de frequência variável (VFDs), unidades de distribuição de energia (PDUs) ou capacitores de link-CC{3}}, os fornecedores devem possuir conhecimento especializado em projeto e fabricação adaptado a essas aplicações específicas.

 

 

Para aplicações que envolvem PCS de armazenamento de energia, inversores e novos eletrônicos de potência, a fabricação de barramentos laminados abrange vários estágios, incluindo processamento de cobre, laminação de isolamento, soldagem de precisão e testes de desempenho.

 

Como fornecedor com recursos abrangentes de fabricação, oferecemos suporte integrado adaptado às necessidades do cliente-abrangendo projeto estrutural, desenvolvimento de protótipos e produção em massa-e oferecemos serviços como estampagem de precisão, soldagem a laser, galvanoplastia, inspeção automatizada e gerenciamento de sistema de qualidade.

 

Por meio de processos de fabricação estáveis ​​e engenharia colaborativa, ajudamos os clientes a reduzir os riscos de desenvolvimento, melhorar a consistência do produto e atender aos requisitos para a operação-de longo prazo de novos equipamentos de energia.

 

 

Se você estiver desenvolvendo projetos para PCS de armazenamento de energia, inversores fotovoltaicos, controladores de motor ou outros equipamentos eletrônicos de alta-potência e precisar de uma solução adequada de conectores de barramento laminado, forneça as especificações do produto, desenhos estruturais ou requisitos de aplicação. Ofereceremos recomendações de seleção profissional com base na corrente, tensão e ambiente de instalação.