大功率風(fēng)電變流器中的母排設計

3.3 多功率器件并聯(lián)時(shí)的母排設計。

目前，MW級風(fēng)機已經(jīng)占據了主流市場(chǎng)，并且向更高功率等級發(fā)展，單個(gè)功率器件已不能滿(mǎn)足要求，多個(gè)功率器件并聯(lián)是必然的選擇。兩個(gè)或兩個(gè)以上的功率器件并聯(lián)，母排上的電容分布應盡量考慮相對于功率器件對稱(chēng)，有利于各功率器件的均流，同時(shí)也避免個(gè)別的電容因承受較大的電流而發(fā)熱嚴重。如圖5所示，為某大功率變流器的網(wǎng)側變流器一項模組，由兩個(gè)FF1400R17IP4英飛凌IGBT并聯(lián)。母排設計成關(guān)于兩個(gè)IGBT中心完全對稱(chēng)，從實(shí)際測試結果看，各項參數良好，獲得了比較理想的波形，并在長(cháng)時(shí)間帶載測試過(guò)程中運行穩定。

圖5 典型的并聯(lián)IGBT直流側母排設計

3.4 避免設計尺寸過(guò)大的母排

母排尺寸越大越容易變形，加大了母排加工制造和安裝的難度，并且還會(huì )導致支撐電容發(fā)熱不均衡性增大，距離功率器件近的電容會(huì )急劇發(fā)熱，嚴重影響電容壽命，嚴重時(shí)可能會(huì )導致電容失效。另外，過(guò)大的母排帶來(lái)維修不便且增加維修成本，如果母排局部有一點(diǎn)損壞，就必須將整個(gè)母排更換掉，維護成本大大增加。因此，在條件允許的條件下，可以將大尺寸母排拆分成幾個(gè)小母排，以避免上述缺點(diǎn)，并增加相關(guān)部件結構設計的靈活性。

3.5 母排的環(huán)境適應性設計

目前，常用的疊層母排結構有下面4種形式。

(1)多層銅板+層間絕緣

圖6 銅板裸露

這種結構疊層母排，主要特點(diǎn)就是結構簡(jiǎn)單、成本低，但是防護性差，主要應用于承載電流電壓均較小且處在內陸干燥地區的變流器上，MW級的變流器的主功率回路中基本上不采用此種結構。

(2)多層銅板+層間絕緣+樹(shù)脂噴涂

圖7 樹(shù)脂噴涂

此種母排采用耐老化、耐腐蝕的高性能絕緣粉末，通過(guò)壓合和噴涂技術(shù)制作而成。噴涂層厚度可以調節，一般可以做到0.2mm-1mm之間，主要看具體應用環(huán)境和電性能要求。當母排結構比較復雜時(shí)，采用樹(shù)脂噴涂有一定的優(yōu)勢。

(3)多層銅板+層間絕緣+絕緣包覆+樹(shù)脂灌膠/環(huán)氧封邊

圖8 樹(shù)脂灌膠

(4)多層銅板+層間絕緣+絕緣包覆(壓合封邊)

圖9 壓合封邊

此種母排結構應用最為廣泛，全密封結構有效防止了因灰塵、潮氣而導致的絕緣性能下降，可在最大相對濕度95%的環(huán)境中長(cháng)期工作。當變流器應用在近?；蛏衬拳h(huán)境較惡劣的地區，母排設計除了適當加大爬電距離和電氣間隙外，還應加大對載流銅板的防護，采用壓合封邊這種結構是比較理想的選擇。