源自：宁波乐士集团有限公司公司网站
本文内容有：叠层母排的优势、设计、应用
1、叠层母排的优势
随着市场对兆瓦极大功率变流器的需求与日俱增，其使用的IGBT 越来越短的开关时间也导致了过高的dv/dt 和di/dt ，由于IGBT 的电压与di/dt 的分布杂散电感成正比，传统的分立母排寄生电感量过大，在功率开关关断瞬间善省的瞬态电压与直流回路电压叠加，对功率开关和电动机绝缘构成威胁，分布电感越大，负载电流越大，功率开关的电流下降时间越短，这种危害就越严重。
低分布电感
Advantages of Laminated Busbar
分立母排
表面电流分布图
表面温度仿真图
母排大小：正负极均为300mm*24mm*2mm
模拟只连接一个电容时的温升分布电感，电容引脚距离32mm 。
分布电感大小：168.17nH
叠层母排
表面电流分布图
表面温度仿真图
叠层母排大小：正负极均为300mm*56mm*1mm
模拟只连接一个电容时的温升及分布电感，电容引脚距离32mm 。
分布电感大小：27.24nH
低局部放电率
Lower Partial Discharge
局部放电的成因有：高电压（大于等于直流1kV ）；不同电压等级间的内绝缘和铜板间用胶粘剂热压后完全贴合，无任何气隙。出厂前进行局部放电率测试，绝缘寿命超过29年，在整个变流器使用过程中免维护。
使用传统分离式母排，受振动。盐雾和粉尘影响会严重威胁设备的安全；长期振动可能造成分离式母排连接处松动解体，海上的潮气如渗入绝缘将导致层之间击穿，粉尘累积可能导致爬电击穿。而使用叠层，母排，高强度整体粘结保证长期不松动，同等电流下可以使铜排尽量减薄，用弹性补偿振动影响，全密闭结构纺织潮气渗入，绝缘材料封装消除了爬点击穿的威胁。
高电气安全性
Higher level of electrical safety
小空间，低成本使用叠层母排的设备能够利用较小的空间实现大电流、高电压元器件之间的链
接，降低系统成本，提高设备可靠性和质量。
More compact space to reduce system costs
2、叠层母排设计
导体材料选择
Conductors 叠层母排的导体材料主要采用牌号为T2的紫铜板或1060的铝板
名称NAME 牌号CODE 密度DENSITY
导电率
Electrical
Conductivity
导热性
Thermal
Conductivity
电镀
Electroplating
紫铜Copper T2/C11000/C1100 8.9g/cm398.3%IACS 388W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold
铝合金Aluminum 1060/A1030 2.7g/cm362%IACS 234W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold,
Copper
碲铜Tellurium copper CuTep/C14500 8.9g/cm393%IACS 355W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold 黄铜Brass H62/C26000 8.53g/cm328%IACS 120W/m-K Tin,Nickel,Silver,Gold
绝缘材料选择
Insulations
叠层母排的主要绝缘材料一般采用PET，这种材料的性价比最优。
如有特殊要求可选用其他材料。FR-4板及GPO-3板作为辅助绝缘材料使用。
材料Material
密度
Density
(g/cm3)
热导率
Thermal
Conductivity
(W/kg.k)
介电常数
Dielectric
Constant
(f=60Hz)
介电强度
Dielectric
Strength
(kV/mm)
阻燃等级
Flame
Retardanc
绝缘耐热等级
Thermal class
吸水性
Hygroscopicity(%)
/24h
诺美纸
NOMEX
0.8~1.1 0.143 2.7 32 94V-0 220 10
聚酰亚胺PI 1.42 0.094 2.8 173 94V-0 220 0.24
聚酯薄膜PET 1.38 0.128 3.8 120 94V-0 105 0.1~0.2
环氧玻璃布层
1.6 0.24 4.6 40 94V-0 130 0.15 压板FR-4
不饱和聚酯树
1.95 0.2 4.5 40 94V-0 155 0.2~0.4 脂版 GPO-3
NOMEX
优良的耐火、耐热性、良好的耐化学腐蚀性，机械性能好的，耐辐射阻燃
Flame resistance;Thermal resistance; Strong corrosion protection
聚酯薄膜PET
良好的电性能，耐化学腐蚀性，低吸湿性价格低廉
Good electrical performance; Corrosion protection;Low water absorption;
Low price.
聚酰亚胺PI
优良的耐热性、良好的电性能，耐辐射阻燃
High temperature proof;
excellent electrical performance;
Radiation resistance;
Flame resistance.
FR-4
机械。电气用，中温下机械强度较高，高温下电气性能稳定性好。
For machinery, electrical equipment, high temperature mechanical strength, good electrical properties under high humidity stability.
COP-3
高温下良好的机械性能；优异的阻燃性，抗电起痕性能及防腐蚀性能。 Good mechanical properties under high temperature; excellent flame resistance,electrical resistance and anti-corrosive.
设计标准
Design reference standards
设计一款叠层母排所需的电气参数如下：
a ：额定工作电压及设备使用坏境污染等级，用于计算机所需的电气间隙、爬电距离和工频耐压测试电压值。
b ：额定工作电流、峰值电流大小及时间以及允许温升，这些参数决定了导体的大小及结构。
c ：其他特殊要求，如用防爆设备的产品，其电气要求会比常规产品要高。参考标准：
GB4706.1-2005家用和类似用途电气的安全:通用要求（IEC60335-1：2001 SAFETY OF HOUSEHOLD AND SIMILAR ELECTRICAL APPLIANCES ）
GB12668.5调速电气传动系统 第5部分：安全的要求（IEC61800-5-1：2003 Adjustable speed electrical power drive drive systems - Part 5-1:Safety requirements - Electrical,thermal and energy ）
GB3836.4-200 1爆炸性环境 第4部分：由本质安全性“i ”保护的设备（IEC 60079-11-2010 Explosive atmospheres - Part 11:Equipment protection by intrinsic safety “i ”）
设计软件
Design software
仿
真分析软件
Simulation Softwares
利用ANSYS 及ANSOFT 进行产品温升、电磁仿真，优化产品结构，以最经济最合理的结构完成产品设计
设计计算
Design formula
最小截面经验计算公式Empirical formula for minimum cross-sectional area:
A=0.203I*[1+0.1(N-1)] A:最小截面面积大小，单位mm2 I:峰值电流大小，单位A
N:叠层母排层数
电感Inductance
a:铜排的电感计算公式（适用于直流和低频交流）：
Inductance formula for single bar ( DC&low-freq AC)
b:叠层母排的电感计算公式（适用于直流和低频交流）：
Inductance formula for laminated bus bar(DC&low-freq AC)
L:叠层母排电感，单位nH
l：铜排长度，单位mm
w：铜排宽度，单位mm
d：上下铜排质检的中心距离，单位mm
电容 Capacitance
C:叠层母排电容，单位pF
μ：绝缘材料的相对介电常数
l：铜排长度，单位mm
w：铜排宽度，单位mm
d：上下铜排质检的中心距离，单位mm数
3、叠层母排应用
叠层母排一般用于大功率电源柜以及各种大功率变流装置中。一般采用铜板或铝板做导体，导体之间采用MYLAR绝缘膜进行隔离绝缘。导体可以结合一些紧固件、连接器、线缆实现总路与各支路之间以及大功率元器件之间的打电流的传递。与传统的、笨重的、费时和麻烦的分立母线和线缆方法相比，使用叠层母排可以提供现代的、易于设计、安装快速和结构清晰的配电的系统。叠层母排由于低分布电动汽车、轨道交通牵引设备、变频器、逆变频、有源滤波装置、无功补偿装置、大型网络设备、大中型计算机、电力开关系统、焊接系统、军用设备系统等设备上。
变频器
Inverter
有源滤波设备
APF equipment
Convertor
光伏逆变器
Solar Inverter
Rail Transit converter
无功补偿设备
SVG equipment
电梯控制器
Elevator Inverter
大型计算机
Super computer
Cell base stations
风电变流器
Windmill Inverter