Các công nghệ chính để cải thiện mật độ điện: Phân tích kiến ​​thức về ngành thanh cái nhiều lớp

Với sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện sử dụng năng lượng mới, hệ thống lưu trữ năng lượng, bộ chuyển đổi công nghiệp và thiết bị điện tử công suất-tần số cao, cấu trúc thanh cái bằng đồng truyền thống không còn có thể đáp ứng nhu cầu về mật độ công suất cao, thu nhỏ và tổn thất thấp. Trong bối cảnh đó, thanh cái nhiều lớp đã dần trở thành một thành phần quan trọng của hệ thống kết nối nguồn hiện đại. Là một giải pháp kết nối dẫn điện tích hợp, nó đạt được độ tự cảm ký sinh thấp, khả năng mang dòng điện cao và khả năng tương thích điện từ tuyệt vời thông qua việc ghép nhiều lớp dây dẫn và vật liệu cách điện, đồng thời được sử dụng rộng rãi trong các trường hợp-tần số cao, điện áp{4}}cao và nguồn điện-cao.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thanh cái nhiều lớp về cơ bản là các thanh kết nối có cấu trúc hỗn hợp nhiều lớp, thường được hình thành bằng cách xen kẽ các lớp dây dẫn đồng hoặc nhôm và vật liệu cách điện. So với các cấu trúc thanh cái đồng rời rạc truyền thống, chúng có thể đạt được thiết kế đường dẫn dòng điện hợp lý hơn trong một không gian hạn chế, từ đó cải thiện hiệu suất và độ ổn định tổng thể của hệ thống. Các hệ thống điện tử công suất hiện đại có yêu cầu ngày càng cao hơn về độ tự cảm thấp, chuyển mạch tốc độ-cao và quản lý nhiệt; do đó, các thanh cái có độ tự cảm thấp-được ép nhiều lớp đã trở thành một lựa chọn quan trọng cho thiết bị chuyển đổi-hiệu suất cao.

 

Về mặt cấu trúc, thanh cái nhiều lớp có thể được thiết kế dưới dạng cấu trúc hai lớp, ba lớp hoặc thậm chí nhiều lớp để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Thanh cái nhiều lớp ba{4}}được sử dụng đặc biệt rộng rãi trong các bộ biến tần năng lượng mới và hệ thống PCS lưu trữ năng lượng. Bằng cách xếp chồng chặt các điện cực dương và âm, diện tích vòng lặp được giảm đi một cách hiệu quả, cho phép từ trường triệt tiêu lẫn nhau, do đó làm giảm đáng kể độ tự cảm ký sinh. So với các hệ thống thanh cái bằng đồng truyền thống, độ tự cảm có thể giảm xuống còn khoảng 1/10 so với giải pháp ban đầu. Điều này rất quan trọng để hoạt động ổn định của các thiết bị SiC tần số cao và mô-đun IGBT.

 

Trong các hệ thống điện tử công suất cao, các thiết bị chuyển mạch dễ bị tăng đột biến điện áp và nhiễu EMI khi hoạt động ở tốc độ cao. Việc áp dụng thanh cái nhiều lớp trong bộ chuyển đổi công suất-cao có thể giảm thiểu vấn đề này một cách hiệu quả. Do khoảng cách cực kỳ nhỏ giữa các lớp dây dẫn, từ trường do dòng điện vòng tạo ra có thể triệt tiêu lẫn nhau, do đó làm giảm nhiễu bức xạ và tổn thất chuyển mạch. Đặc tính điện cảm-thấp này không chỉ cải thiện độ tin cậy của hệ thống mà còn giúp giảm kích thước bộ lọc và bộ tản nhiệt, đồng thời tăng thêm mật độ năng lượng của thiết bị.

 

Với ứng dụng-quy mô lớn của các thiết bị cacbua silic, nhu cầu về thanh cái nhiều lớp tùy chỉnh cho IGBT và thanh cái nhiều lớp IGBT tiếp tục tăng. Mô-đun IGBT có yêu cầu cực kỳ cao về phân phối dòng điện đồng đều và kết nối có độ tự cảm-thấp, đồng thời các cấu trúc nhiều lớp có thể tối ưu hóa đường dẫn hiện tại và giảm các điểm nóng cục bộ. Đối với cấu trúc liên kết ba{4}}cấp, thanh cái nhiều lớp cho bộ biến tần ba{5}}cấp có thể cải thiện hiệu quả sự dao động điện áp điểm giữa và tăng cường phản hồi động của hệ thống, khiến chúng trở nên có giá trị trong các bộ biến tần năng lượng mới và bộ biến tần công nghiệp.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ngành công nghiệp xe năng lượng mới là một trong những ngành-phát triển nhanh nhất nhờ công nghệ thanh cái nhiều lớp. Thanh cái nhiều lớp dành cho ô tô điện được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động điện, bộ pin, OBC và mô-đun DC/DC. So với các kết nối bộ dây truyền thống, chúng giúp giảm không gian lắp đặt, cải thiện độ dẫn điện và giảm trọng lượng tổng thể của xe. Với các nền tảng điện áp cao{4}}đang dần chuyển sang điện áp 800V và thậm chí cao hơn, Thanh cái biến tần chống cháy nổ điện áp cao{6}}phải đối mặt với các yêu cầu cao hơn về hiệu suất cách điện, khả năng chịu được điện áp và độ ổn định nhiệt; cấu trúc nhiều lớp đáp ứng tốt hơn các điều kiện hoạt động phức tạp này.

 

Trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng và cung cấp điện (Uninterruptible Power Supply), Thanh cái hệ thống và kết cấu nhiều lớp cũng được sử dụng rộng rãi. Hệ thống UPS có yêu cầu cực kỳ cao về độ ổn định của nguồn điện và hiệu suất tổn hao-thấp. Thanh cái nhiều lớp có thể giảm mức tăng nhiệt độ của hệ thống, cải thiện hiệu suất truyền năng lượng và nâng cao-độ tin cậy vận hành lâu dài của thiết bị. Hơn nữa, trong thiết bị truyền thông, thanh cái nhiều lớp để phân phối điện viễn thông và thanh cái nhiều lớp cho bảng nối đa năng của bộ định tuyến Internet đang dần thay thế các giải pháp kết nối cáp truyền thống nhằm đáp ứng yêu cầu về không gian của tủ mật độ-cao.

 

Lĩnh vực vận chuyển đường sắt cũng là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng đối với thanh cái nhiều lớp. Thanh cái nhiều lớp dành cho tàu điện ngầm và thanh cái hỗn hợp để cấp điện cho tàu điện ngầm, bốn mô-đun nguồn góc phần tư-được sử dụng rộng rãi trong hệ thống cung cấp điện cho lực kéo tàu hỏa và bốn mô-đun chuyển đổi góc phần tư-. Do hệ thống vận chuyển đường sắt hoạt động trong môi trường có độ rung cao, dòng điện cao và điện từ phức tạp nên yêu cầu về độ ổn định của hệ thống kết nối là cực kỳ cao. Thanh cái nhiều lớp không chỉ cải thiện khả năng chống rung mà còn giảm rủi ro EMC của hệ thống và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện tổng thể.

 

Bên cạnh các lĩnh vực công nghiệp và năng lượng mới, thanh cái nhiều lớp cũng ngày càng được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực{0}cao cấp như thiết bị y tế, ánh sáng sân khấu và trung tâm dữ liệu. Ví dụ, thanh cái nhiều lớp dành cho thiết bị kiểm tra hình ảnh y tế đáp ứng yêu cầu về độ ồn thấp và độ ổn định cao của thiết bị hình ảnh y tế; các thanh cái nhiều lớp để phân phối nguồn điện-gắn trên giá phù hợp với các hệ thống cung cấp điện cho giá máy chủ-mật độ cao; và các thanh cái nhiều lớp để lắp ráp PDA (một điểm nhấn-trong-hệ thống chiếu sáng sân khấu) đang bắt đầu được sử dụng trong các mô-đun cung cấp điện tần số cao-cho thiết bị chiếu sáng sân khấu.

 

Từ góc độ sản xuất, các thanh cái nhiều lớp thường được sản xuất bằng các quy trình như ép nóng chân không, liên kết cán hoặc đúc. Vật liệu cách nhiệt thường sử dụng vật liệu cách nhiệt-cao như polyimide, PET và nhựa epoxy để đảm bảo điện trở và ổn định nhiệt trong quá trình-hoạt động lâu dài. Đối với bố trí không gian phức tạp, các thanh cái nhiều lớp có thể sử dụng cấu trúc nhiều lớp ở các khu vực cục bộ, cân bằng tính linh hoạt trong lắp đặt với hiệu suất điện cảm thấp, khiến chúng phù hợp với các tình huống đặc biệt như thanh cái nhiều lớp để lắp đặt thanh cái phức tạp.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Trong quá trình thiết kế, các kỹ sư thường tối ưu hóa thiết kế bằng cách xem xét công suất hiện tại, yêu cầu tăng nhiệt độ, khoảng cách cách nhiệt và hiệu suất EMC. Bố cục dây dẫn-được quy hoạch hợp lý không chỉ giảm tổn thất hệ thống mà còn cải thiện hiệu quả tản nhiệt. Do thanh cái nhiều lớp kết hợp khả năng dẫn điện và hỗ trợ cấu trúc nên chúng được phân loại là thanh cái nhiều lớp, linh kiện điện tử thụ động và đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các hệ thống điện hiện đại, tích hợp cao.

 

Tổng thể,thanh cái nhiều lớpCông nghệ đang thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị điện tử công suất theo hướng mật độ năng lượng cao hơn, tổn thất thấp hơn và kích thước nhỏ hơn. Với việc liên tục nâng cấp năng lượng mới, lưu trữ năng lượng, vận tải đường sắt và các ngành công nghiệp sản xuất{1} cao cấp, thanh cái nhiều lớp sẽ đóng một vai trò quan trọng hơn nữa trong các hệ thống điện-điện áp cao, tần số cao- và tích hợp cao trong tương lai, dần trở thành một thành phần cơ bản để truyền tải điện và kết nối điện hiện đại.