中压变频电源的功率母线技术

    在电力电子技术及应用装置向高频化发展的今天，系统中特别是连接线的寄生参数产生巨大的电应力，已成为威胁电力电子装置可靠性的重要因素，从直流储能电容至逆变器的器件之间的直流母线上的寄生电感在通常的硬开关逆变器中，由于瞬时切换时的过电压，会使器件过热，甚至有时使逆变器失控并超过器件的额定安全工作区而损坏，限制了开关工作频率的提高。

    采用功率母线技术能较好的解决变频电源中因连接线的寄生参数产生巨大的电应力问题，变频电源中功率母线按其结构可分为以下几种：

   (1)电缆绞线。电缆绞线是最常用的传统功率母线，价廉、简易。但在变频电源中，由于电缆绞线的自感大；所占体积大（而扁平母线的自感只有同截面电缆绞线的1/3~1/2，而所占的体积只有它的1/10~ 1/2）较少采用。

   (2)印刷电路板。印刷电路板母线主要用于小电流逆变器，但当母线直流电流达到150A时，要求电路板的复铜层很厚，造价太高，另外用来连接多层导线板的穿孔不但占据较大的空间，而且会影响整机的可靠性。

   (3)裸铜板母线（平面并行母线）。这是一种工业上广泛应用的IGBT模块馈电系统的传统母线形式，其缺点是在于并行母线的互感较大。

   (4)支架式母线。如果将正直流母线铜板放置在负直流母线板的上方，中间用一层薄绝缘材料隔开的方法来制作母线，由于磁场的相互抵消，可以最大限度地降低互感，而实用化其工艺复杂，不宜规模化生产。

    由于上述几种功率母线都存在着不同的缺点，因此制约大功率变频电源体积的小型化的进程，为此开发研制出迭层功率母线。

    迭层功率母线是基于电磁理论，把连线做成扁平截面，在同样截面下做得越薄越宽，它的寄生电感越小，相邻导线内流过相反的电流，其磁场抵消，可使寄生电感减小，这就促使萌生迭层功率母线的思路。所谓迭层功率母线是以又薄又宽的铜排形式迭放在一起，各层之间用很薄的高绝缘强度的材料热压成一体，整个母线极之间的距离均匀一致，以减少互感，各层铜排都在所需要的端子位置处同其他层可靠绝缘地引出，使所具有不同电位的端子表露在同一平面上，以便于把主电路中的所有器件与之相连。这种整体的迭层功率母线结构，可承受数百公斤的切应力，其导电极之间可承受数千伏的电压。使用迭层功率母线将功率器件和整流管等模块、散热器、电容器及栅极驱动电路组合在一起，迭层功率母线与功率器件之间的连接是用不同的端子和插接件等来完成的，以使相连接时的接触表面与母线之间的接触电阻非常小，也使得寄生电感成数量级的减小，从而使Ldi/dt的过电压应力降至最低，保证电力电子装置工作在最佳状态下。