Zastosowanie inżynieryjne i weryfikacja wydajności inteligentnych szyn zbiorczych laminowanych w energetyce wiatrowej, fotowoltaice i trakcji elektrycznej

Laminowana szyna miedziana to element połączenia elektrycznego o wielo-warstwowej strukturze kompozytowej, który można uznać za „autostradę” w systemie dystrybucji energii. W porównaniu z tradycyjnymi, złożonymi, uciążliwymi,-czasochłonnymi i pracochłonnymi-pracochłonnymi metodami okablowania, szyny zbiorcze ułożone w stosy umożliwiają budowę systemów dystrybucyjnych o wysokim stopniu zaawansowania technologicznego i przejrzystej strukturze. Jego podstawowe cechy obejmują: powtarzalne parametry elektryczne, niską impedancję indukcyjną, silną zdolność zwalczania-zakłóceń, wysoką niezawodność, prosty montaż i oszczędność miejsca. Ułożone w stos szyny zbiorcze mogą służyć jako idealne elementy połączeń elektrycznych dla modułów dużej-mocy, szeroko stosowanych w modułach konwersji mocy do wytwarzania energii wiatrowej, fotowoltaiki, sprzętu trakcji elektrycznej i sprzętu sieciowego-na dużą skalę.

Zalety techniczne laminowanych szyn zbiorczych dla telekomunikacji można podsumować w pięciu punktach: równoważenie niskich kosztów oraz wysokiego bezpieczeństwa i niezawodności; Kompaktowa konstrukcja znacznie oszczędza przestrzeń instalacyjną; Optymalizacja wydajności obwodu poprzez niską indukcyjność i niską impedancję; Łatwa instalacja, zmniejszająca prawdopodobieństwo błędów instalacyjnych; W porównaniu do tradycyjnych kabli ma większą obciążalność prądową i wolniejsze tempo wzrostu temperatury.

Inteligentna laminowana szyna zbiorcza ma ważną wartość aplikacyjną w scenariuszach przetwornic średniej i dużej mocy ze względu na niską indukcyjność, wysoką niezawodność, łatwą instalację oraz doskonałe odprowadzanie ciepła i wydajność przenoszenia prądu. Jego główne obszary zastosowań obejmują moduły konwersji mocy w systemach wytwarzania energii wiatrowej, falowniki fotowoltaiczne, urządzenia trakcji energetycznej, moduły konwersji mocy dla dużych urządzeń sieciowych, a także przemysłowe przetwornice częstotliwości UPS, falowniki trakcji kolejowej itp. W tych scenariuszach ułożone w stos szyny zbiorcze mogą skutecznie zmniejszyć rozproszoną indukcyjność, tłumić skoki napięcia oraz poprawić ogólną wydajność systemu i długoterminową-stabilność operacyjną.
 

Poprzez konkretne przypadki zastosowań można wyraźnie wykazać praktyczną wartość zastosowania i zalety wydajności laminowanych szyn zbiorczych do napędów silnikowych opartych na IGBT. W pewnym scenariuszu zastosowania oryginalny schemat projektowy bez stosowania szyn zbiorczych jest następujący: napięcie szyny DC wynosi 790 V, prąd roboczy IGBT wynosi 133 A, indukcyjność szyny wynosi aż 780 nH, a napięcie znamionowe IGBT jest ustawione na 1700 V. Ze względu na bezpośrednie połączenie szyn miedzianych w pierwotnym schemacie, pomiędzy szynami dodatnimi i ujemnymi występuje duża indukcyjność i należy zarezerwować wystarczający margines dla IGBT, aby spełnić wymagania wydajnościowe. Jednocześnie wentylator wykorzystuje metodę chłodzenia nadmuchowego, co prowadzi do akumulacji ciepła w fazie A wyjścia prądu przemiennego i szybkiego wzrostu temperatury, poważnie wpływając na stabilność systemu.

Po wprowadzeniu laminowanej szyny zbiorczej napędu silnikowego do elektroniki mocy, indukcyjność szyny została zmniejszona do około 21 nH, a indukcyjność dystrybucji obwodu została znacznie zmniejszona, skutecznie unikając skoków napięcia, zapewniając, że IGBT nie ulegnie uszkodzeniu i upraszczając ogólną strukturę projektu. Porównując te dwa schematy, instalacja łączy prądu stałego przy użyciu szyn zbiorczych ułożonych w stos jest wygodniejsza i nie wymaga uwzględniania złożonych kwestii, takich jak odstęp elektryczny i droga upływu. Aby zmniejszyć ryzyko błędów montażowych, wystarczy dokręcić śruby w punktach montażowych.

Jeśli chodzi o niezawodność izolacji, zamknięta krawędź laminowanej szyny zbiorczej może skutecznie blokować wnikanie zanieczyszczeń i pyłu, zapobiegać-zwarciom i zapewniać-długoterminową, bezawaryjną pracę. Jeśli chodzi o rozpraszanie ciepła i przenoszenie prądu, płaska i szeroka konstrukcja w połączeniu z folią izolacyjną o wysokiej przewodności cieplnej zapewnia doskonałe odprowadzanie ciepła, niską rezystancję, charakterystykę stabilnego wzrostu temperatury i pozostawia dużą przestrzeń na zwiększenie obciążalności prądowej, która może pracować stabilnie w- krótkotrwałych przeciążeniach i warunkach wysokiego natężenia prądu.

Chociaż laminowana szyna zbiorcza do falowników wysokoprądowych ma znaczne zalety pod względem parametrów technicznych, ważne jest, aby w praktycznych zastosowaniach zwrócić uwagę na jej koszt i elastyczność. W porównaniu ze zwykłymi szynami miedzianymi koszt produkcji szyn laminowanych jest nieco wyższy, a ze względu na konieczność stosowania specjalistycznych form do obróbki, późniejsze zmiany w konstrukcji szyn miedzianych mogą wymagać synchronicznych modyfikacji lub nawet ponownego formowania, co skutkuje niewystarczającą elastycznością przy zmianach projektowych.

Dlatego zaleca się, aby w zastosowaniach praktycznych, po całkowitym określeniu schematu projektowego laminowanej szyny zbiorczej do falownika statku kosmicznego, zakończeniu demonstracji na etapie prototypu i sfinalizowaniu konstrukcji, można było przeprowadzić przetwarzanie i produkcję laminowanej szyny zbiorczej w celu zmniejszenia kosztów i strat cykli spowodowanych zmianami projektowymi oraz pełnego wykorzystania jej zalet technicznych. Ogólnie rzecz biorąc, laminowane szyny miedziane charakteryzują się znaczną ogólną konkurencyjnością w scenariuszach przetwornic średniej i dużej mocy ze względu na ich niską indukcyjność, wysoką niezawodność, łatwą instalację oraz doskonałe odprowadzanie ciepła i wydajność przenoszenia prądu.

Dla różnych scenariuszy zastosowań, takich jak wytwarzanie energii wiatrowej, falowniki fotowoltaiczne, trakcja elektryczna i przesył przemysłowy, kontrola indukcyjności, struktura izolacji i projekt rozpraszania ciepłaInteligentne laminowane szyny zbiorczemuszą być zoptymalizowane i dopasowane do konkretnych warunków pracy. Zapraszamy do kontaktu w celu uzyskania profesjonalnej porady w zakresie doboru i wsparcia inżynieryjnego dostosowanego do Twojego projektu.