母排低杂散电感设计课件

低杂散电感的直流母线设计

NorbertPluschke08071功率损耗与杂散电感的影响vCE(t)iC(t)VCCIO0t0t10tpv(t)iCvCEt2VCE,IC,Pv,Eswitch

的关系NorbertPluschke08072开关速度的影响如果增加开关速度,将减少开关损耗EswitchvCE(t)iC(t)VCCIO0tt10tpv(t)t2EswitchvCE(t)iC(t)VCCIO0tt10tpv(t)t2EswitchNorbertPluschke08073开通和关断IGBT模块在端子上引起的过电压由杂散电感引起的压降NorbertPluschke08075低感汇流母线简介汇流母线(BUSBAR):

汇流母线用于完成电力电子产品中功率电路和器件的电气连接，通过正负极层叠平行分布的结构形式降低线路分布电感，从而降低功率元件两端的反向峰值电压，降低功率器件对电压保护吸收电路的要求，提高功率器件运行的可靠性和稳定性，同时提高了电路的集成度，便于维修维护。NorbertPluschke08076低感汇流母线简介优点: ★低电感系数 ★减少电压尖峰对元器件的损害, 延长（提高）电子元件的使用寿命 ★最小的阻抗、压降 ★降低系统噪音和电磁干扰/射频干扰 ★方便安装和现场维护 ★减少部件数量，增加了系统的可靠性 ★简洁、美观NorbertPluschke08077设计低杂散电感直流母线的理由为什么直流环节要低电感设计?由于直流环节的杂散电感,在IGBT关断时会出现过电压:加上直流母线电压可能导致Vce>Vcemax,过电压可以损坏IGBT通过直流环节低电感的设计(较小的Lstray),这些过电压能显著减小.NorbertPluschke08079换流回路的寄生元件NorbertPluschke080710杂散电感的影响L模块电感+L直流母线电感模块内部过电压+模块主端子的过电压NorbertPluschke080711不同结构母排的电流分布及电感平行铜排的表面电流分布

Ls=73.4nH

层叠铜排的表面电流分布

Ls=10.6nH

NorbertPluschke080713如何检查和分析杂散电感?底层顶层测试点我们需用导线取代电容来测量杂散电感NorbertPluschke080714低电感的设计结构设计对杂散电感有显著影响导体必须平行=电流反并联=没有磁场Lstray=100%Lstray<20%loop1cm²≈10nHNorbertPluschke080715结构设计对杂散电感有显著影响电流流动没有交叉

=电流反并联=没有磁场低电感的设计Lstray=100%Lstray=50%保持交叉电容的并联更能降低电感NorbertPluschke080717直流母线的设计原则-直流母线+

半层直流母线

+/-全层-直流母线孔要在合适的地方NorbertPluschke080718电容端子结构+/-的影响4,56nH5,55nH4,42nH3,62nH-

不带电容的测量NorbertPluschke080719LowInductanceDC-linkDesign+busbar-busbarSimulationofcurrentdistributionforthecaseofLstray=80%NorbertPluschke080721-+-+-+-+-+-+IGBT模块电容低电感的方案低电感的直流母线设计不同设计的比较两个电容串联考虑电容连接到功率模块的方向-+-+-+-+-+-+IGBT模块电容++--+++典型的方案NorbertPluschke080722基于SEMiX模块的直流母线良好布局NorbertPluschke080723Semitrans带低电感的直流母线设计RGoffRGonRGEZ-diodeRGoffRGonRGEZ-diodeNorbertPluschke080725举例

+-+-+-NorbertPluschke080726举例NorbertPluschke080727电动汽车方案电池电机A电机BNorbertPluschke080729母排结构测试-di/dt=4.3kA/us母排宽度(mm)

母排电感(nH)50 2170 20120 20如果+/-母线平行没有残余区域,"直流母排的宽度"的影响会非常小NorbertPluschke080730母排的电感以IGBT和电容之间的距离为函数母排平行,无开放区NorbertPluschke080731直流母线绝缘的影响绝缘层的厚度是重要的绝缘层厚度作为附加杂散电感的函数绝缘层厚度作为附加高频电容局部放电的函数-铜层-绝缘层-铜层NorbertPluschke080732母排电感作为绝缘片厚度的函数NorbertPluschke080733绝缘材料性能材料

密度热膨胀系数热导率相对电导率介电常数介电强度阻燃等级绝缘耐热等级吸水性g/cm310exp（-6）/℃W/M.K％f=60HzkV/mm

（24h）/%NOMEX0.8～1.1

0.143\1.29UL94V-0C(220)

NMN1.1～1.3

0.136\2.414UL94V-1F(155)

DMD1.2

0.129\4.311UL94V-1H(180)

NHN1.1

0.141\4.88UL94V-0F(155)

PI聚酰亚胺1.42200.094\3.59UL94V-0C(220)0.24PVF1.38530.126\10.419.7UL94V-0A(105)0PET聚酯薄膜1.2～1.41600.128\3.825.6UL94V-2E(120)0.1～0.2521环氧粉1.3245～650.18\3.5～4.015.7UL94V-0F(155)0.1NorbertPluschke080734如何测量杂散电感?NorbertPluschke080735如何测,在哪里测?NorbertPluschke080736测试配置ACSkiiP模块IGBT

驱动上管下管

测量下管的VCEmax.

上管的IGBT通过导线或电感短接,加双脉冲到下管IGBT

不要吸收电容,吸收电容要移去VCEBOTTOPINBOTIN0VDoublepulseCDC-link直流电源DC+DC-电流探头,RogowskicoilNorbertPluschke080737它是如何工作的?续流二极管的反向