De la inductancia parásita a la estructura completamente sellada: cómo las barras colectoras de cobre laminado mejoran la confiabilidad de los sistemas de distribución

En los sistemas de distribución de energía tradicionales, la inductancia parásita de las barras colectoras discretas es relativamente grande. Cuando se apaga el interruptor de alimentación, el voltaje transitorio generado por la inductancia parásita se superpone con el voltaje del circuito de CC, lo que representa una grave amenaza para el aislamiento de los motores y dispositivos del interruptor de alimentación. Cuanto mayor sea la inductancia parásita, mayor la corriente de carga y más corto sea el tiempo de caída de corriente del interruptor de alimentación, más significativo se vuelve este peligro y no se eliminará debido a la diferente selección de dispositivos del interruptor de alimentación. Para resolver fundamentalmente este problema, ha surgido la tecnología de barra colectora inversora laminada.

La barra colectora de cobre laminada, también conocida como barra colectora laminada, se compone de capas alternas de conductores de cobre planos y películas aislantes recubiertas con finas capas adhesivas. Los bordes expuestos están sellados con un medio aislante. Esta estructura laminada única le confiere características eléctricas inherentes como capacitancia, baja inductancia y baja impedancia, que pueden reducir eficazmente la caída transitoria de voltaje, suprimir la oscilación del circuito y minimizar la interferencia electromagnética. Con las ventajas anteriores, los conectores de barra laminada se utilizan cada vez más en sistemas electrónicos de potencia.

Según los diferentes escenarios de aplicación y condiciones ambientales, las barras de cobre laminadas se dividen principalmente en dos tipos estructurales. El primer tipo es una placa de cobre multi- y una estructura de compresión de aislamiento interno, adecuada para convertidores de frecuencia industriales UPS. En escenarios como convertidores fotovoltaicos y convertidores de energía eólica interior, la temperatura de trabajo a largo plazo-de los materiales aislantes no debe exceder los 105 grados. El segundo tipo es una placa de cobre multi-capa y una estructura de compresión completamente cerrada con aislamiento interno y externo, adecuada para escenarios como grandes convertidores de tracción ferroviaria, convertidores de propulsión marinos y mineros, y convertidores de energía eólica marina con entornos hostiles. También cumple con el requisito de temperatura de trabajo de aislamiento-a largo plazo que no exceda los 105 grados.

En términos de baja inductancia distribuida, la barra colectora laminada para telecomunicaciones comprime los conductores positivo y negativo del mismo circuito para cancelar la inductancia distribuida. Al mismo tiempo, la estructura sellada de los orificios de montaje aumenta efectivamente la distancia de fuga, reduciendo aún más el valor de la inductancia.

Esta característica puede evitar la avería de los componentes semiconductores de potencia debido al alto voltaje inducido durante el proceso de conmutación, reducir o eliminar los condensadores de derivación y maximizar la eficiencia de los componentes de potencia. Las barras colectoras discretas tradicionales generan picos de voltaje inducidos en el momento en que se apaga el IGBT, que generalmente requieren capacitores de absorción en paralelo para suprimirlos. Sin embargo, esto reduce la eficiencia de producción de los IGBT, aumenta las pérdidas de alta-frecuencia, aumenta los costos de componentes y ensamblaje y conduce a una expansión del volumen de equipos.

En términos de control de descarga parcial, la capa aislante de la barra colectora laminada para inversor de alta corriente está completamente unida a la placa de cobre mediante prensado adhesivo en caliente, sin ningún espacio de aire, eliminando así fundamentalmente el peligro oculto de descarga parcial. La descarga parcial suele producirse en condiciones de alto voltaje.

Si hay un espacio de aire entre el aislamiento y la placa de cobre, acelerará el envejecimiento del aislamiento y provocará fallas en el equipo en aproximadamente cinco años. La vida útil de diseño de los convertidores de energía eólica y otros equipos suele ser de 20 años, y el uso de barras colectoras laminadas separadas tradicionales para montar estructuras de bancos de condensadores puede requerir múltiples reemplazos, lo que aumenta significativamente los costos de componentes y postventa. La barra colectora laminada se somete a pruebas de descarga parcial al 100 % antes de salir de fábrica, con una vida útil del aislamiento de más de 25 años y puede lograr un funcionamiento sin mantenimiento durante toda la vida útil del inversor.

En términos de adaptabilidad a entornos hostiles, las barras colectoras separadas tradicionales tienen deficiencias obvias en entornos de vibración, niebla salina y polvo. La vibración a largo plazo puede provocar el aflojamiento o incluso la desintegración de la conexión, la infiltración de humedad en la capa de aislamiento puede provocar la rotura de la capa intermedia y la acumulación de polvo puede provocar una falla eléctrica progresiva. La barra colectora laminada para IGBT de potencia de soldadura de alta frecuencia adopta una estructura de unión integral de alta-resistencia para garantizar un funcionamiento a largo plazo-sin holgura. En las mismas condiciones actuales, se puede lograr la optimización del espesor de las barras de cobre, mejorando efectivamente la estabilidad y durabilidad del sistema en condiciones de trabajo complejas.
 

El diseño estructural y esquema de aislamiento deBarras colectoras de cobre laminadopara diferentes escenarios de aplicación, como el tránsito ferroviario, la generación de nueva energía y la transmisión industrial, deben optimizarse y adaptarse de acuerdo con las condiciones de trabajo específicas. Bienvenido a contactarnos para obtener asesoramiento de selección profesional y soporte de ingeniería adaptado a su proyecto.