Applicazione ingegneristica e verifica delle prestazioni dei condotti sbarre lamellari intelligenti nel settore eolico, fotovoltaico e trazione elettrica

Una barra di rame laminato è un componente di connessione elettrica con una struttura composita multi-strato, che può essere considerata come l'"autostrada" nel sistema di distribuzione dell'energia. Rispetto ai tradizionali metodi di cablaggio complessi, ingombranti,-dispendiosi in termini di tempo e manodopera-, le sbarre collettrici impilate possono costruire sistemi di distribuzione con un elevato contenuto tecnologico e una struttura chiara. Le sue caratteristiche principali includono: prestazioni elettriche ripetibili, bassa impedenza induttiva, forte capacità anti-interferenza, alta affidabilità, assemblaggio semplice e risparmio di spazio. Le sbarre collettrici impilate possono fungere da componenti di connessione elettrica ideali per moduli ad alta-potenza, ampiamente utilizzati nei moduli di conversione di potenza per la generazione di energia eolica, fotovoltaica, apparecchiature di trazione elettrica e apparecchiature di rete su larga-scala.

I vantaggi tecnici delle sbarre collettrici laminate per le telecomunicazioni possono essere riassunti in cinque punti: bilanciamento di costi bassi ed elevata sicurezza e affidabilità; Il design compatto consente di risparmiare notevolmente spazio di installazione; Ottimizzazione delle prestazioni del circuito attraverso bassa induttanza e bassa impedenza; Installazione semplice, riducendo la probabilità di errori di installazione; Rispetto ai cavi tradizionali, ha una capacità di trasporto di corrente maggiore e un tasso di aumento della temperatura più lento.

Il busbar laminato intelligente ha un importante valore applicativo in scenari di convertitori di potenza medio-alta grazie alla sua bassa induttanza, alta affidabilità, facilità di installazione ed eccellenti prestazioni di dissipazione del calore e trasporto di corrente. Le sue principali aree di applicazione includono moduli di conversione di potenza in sistemi di generazione di energia eolica, inverter fotovoltaici, apparecchiature di trazione elettrica, moduli di conversione di potenza per apparecchiature di rete di grandi dimensioni, nonché convertitori di frequenza industriali UPS, inverter di trazione ferroviaria, ecc. In questi scenari, le sbarre collettrici impilate possono ridurre efficacemente l'induttanza distribuita, sopprimere i picchi di tensione e migliorare l'efficienza complessiva del sistema e la stabilità operativa a lungo termine.
 

Attraverso casi applicativi specifici, è possibile dimostrare chiaramente il valore applicativo pratico e i vantaggi prestazionali delle sbarre collettrici laminate per azionamenti di motori basati su IGBT. In un determinato scenario applicativo, lo schema di progettazione originale senza l'utilizzo di sbarre collettrici impilate è il seguente: la tensione del bus CC è 790 V, la corrente di funzionamento dell'IGBT è 133 A, l'induttanza del bus arriva fino a 780 nH e la tensione nominale dell'IGBT è impostata su 1700 V. A causa del collegamento diretto delle barre di rame nello schema originale, è presente una grande induttanza tra le barre positive e negative ed è necessario riservare un margine sufficiente all'IGBT per soddisfare i requisiti prestazionali. Allo stesso tempo, la ventola adotta un metodo di raffreddamento a soffiaggio, che porta all'accumulo di calore nella fase A dell'uscita CA e ad un rapido aumento della temperatura, compromettendo seriamente la stabilità del sistema.

Dopo aver introdotto la barra collettrice laminata per azionamento del motore per l'elettronica di potenza, l'induttanza del bus è stata ridotta a circa 21 nH e l'induttanza di distribuzione del circuito è stata significativamente ridotta, evitando efficacemente picchi di tensione, garantendo che l'IGBT non si rompesse e semplificando la struttura di progettazione complessiva. Confrontando i due schemi, l'installazione di collegamenti CC mediante sbarre sovrapposte risulta più conveniente, senza la necessità di considerare questioni complesse come l'isolamento elettrico e la distanza superficiale. Stringere semplicemente i bulloni del punto di installazione per ridurre il rischio di errori di installazione.

In termini di affidabilità dell'isolamento, il bordo chiuso della sbarra collettrice laminata può bloccare efficacemente l'invasione di sostanze inquinanti e polvere, evitare guasti da corto-circuito e ottenere un funzionamento senza guasti a lungo-termine. In termini di dissipazione del calore e trasporto di corrente, la struttura piatta e ampia combinata con un film isolante ad alta conducibilità termica ha un eccellente effetto di dissipazione del calore, bassa resistenza, caratteristiche stabili di aumento della temperatura e lascia un ampio spazio per aumentare la capacità di trasporto di corrente, che può funzionare stabilmente in condizioni di sovraccarico a breve-termine e di corrente elevata.

Sebbene la sbarra collettrice laminata per inverter ad alta corrente presenti vantaggi significativi in ​​termini di prestazioni tecniche, è importante prestare attenzione alle sue caratteristiche di costo e flessibilità nelle applicazioni pratiche. Rispetto alle normali barre di rame, il costo di produzione delle sbarre collettrici laminate è leggermente più elevato e, a causa della necessità di stampi specializzati per la lavorazione, modifiche successive alla struttura della barra di rame possono richiedere modifiche sincrone o addirittura ristampaggio, con conseguente flessibilità insufficiente per le modifiche di progettazione.

Pertanto, si raccomanda che nelle applicazioni pratiche, dopo aver completamente determinato lo schema di progettazione della sbarra collettrice laminata per inverter di potenza per veicoli spaziali, completata la dimostrazione della fase del prototipo e finalizzata la struttura, sia possibile eseguire la lavorazione e la produzione della sbarra collettrice laminata per ridurre i costi e la perdita di ciclo causata dalle modifiche di progettazione e sfruttare appieno i suoi vantaggi tecnici. Nel complesso, le sbarre collettrici in rame laminato presentano una competitività complessiva significativa negli scenari di convertitori di potenza medio-alta grazie alla loro bassa induttanza, elevata affidabilità, facilità di installazione ed eccellenti prestazioni di dissipazione del calore e trasporto di corrente.

Per diversi scenari applicativi come la generazione di energia eolica, inverter fotovoltaici, trazione elettrica e trasmissione industriale, il controllo dell'induttanza, la struttura isolante e la progettazione della dissipazione del calore diBarre laminate intelligentidevono essere ottimizzati e abbinati in base alle specifiche condizioni di lavoro. Non esitate a contattarci per una consulenza professionale sulla selezione e un supporto tecnico su misura per il vostro progetto.