Tecnologías clave para mejorar la densidad de energía: análisis del conocimiento de la industria de barras colectoras laminadas

Con el rápido desarrollo de vehículos de nueva energía, sistemas de almacenamiento de energía, convertidores industriales y equipos electrónicos de potencia de alta-frecuencia, las estructuras tradicionales de barras colectoras de cobre ya no pueden satisfacer las demandas de alta densidad de potencia, miniaturización y bajas pérdidas. En este contexto, las barras colectoras laminadas se han ido convirtiendo poco a poco en un componente importante de los modernos sistemas de conexión eléctrica. Como solución de conexión conductiva integrada, logra una inductancia parásita baja, una alta capacidad de carga de corriente y una excelente compatibilidad electromagnética a través de la laminación compuesta de múltiples conductores y materiales aislantes, y se usa ampliamente en escenarios de alta-frecuencia, alto-voltaje y alta-potencia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Las barras colectoras laminadas son esencialmente barras de conexión de estructura compuesta de múltiples-capas, normalmente formadas por capas alternas de conductores de cobre o aluminio y medios aislantes. En comparación con las estructuras tradicionales de barras colectoras de cobre discretas, pueden lograr un diseño de ruta de corriente más racional dentro de un espacio limitado, mejorando así la eficiencia y estabilidad general del sistema. Los sistemas electrónicos de potencia modernos tienen requisitos cada vez más altos de baja inductancia, conmutación de alta-velocidad y gestión térmica; por lo tanto, las barras colectoras laminadas de baja-inductancia se han convertido en una opción importante para equipos convertidores de alto-rendimiento.

 

Estructuralmente, las barras colectoras laminadas se pueden diseñar como estructuras de doble-capa, triple-capa o incluso de varias-capas para cumplir con los requisitos de aplicaciones específicas. Las barras colectoras laminadas de tres-capas se utilizan especialmente en nuevos inversores de energía y sistemas PCS de almacenamiento de energía. Al apilar firmemente los electrodos positivo y negativo, el área del bucle se reduce efectivamente, permitiendo que los campos magnéticos se cancelen entre sí, reduciendo así significativamente la inductancia parásita. En comparación con los sistemas de barras colectoras de cobre tradicionales, la inductancia se puede reducir a aproximadamente una-décima parte de la solución original, lo cual es crucial para el funcionamiento estable de dispositivos SiC de alta-frecuencia y módulos IGBT.

 

En los sistemas electrónicos de alta-potencia, los dispositivos de conmutación son propensos a sufrir picos de voltaje e interferencias EMI cuando funcionan a altas velocidades. La aplicación de barras colectoras laminadas en convertidores de alta-potencia puede mitigar eficazmente este problema. Debido a la distancia extremadamente pequeña entre las capas conductoras, los campos magnéticos generados por las corrientes del bucle pueden anularse entre sí, reduciendo así el ruido irradiado y las pérdidas de conmutación. Esta característica de baja-inductancia no solo mejora la confiabilidad del sistema, sino que también ayuda a reducir el tamaño de los filtros y disipadores de calor, lo que aumenta aún más la densidad de potencia del equipo.

 

Con la aplicación a gran-escala de dispositivos de carburo de silicio, la demanda de barras colectoras laminadas personalizadas para IGBT y barras colectoras laminadas para IGBT sigue creciendo. Los módulos IGBT tienen requisitos extremadamente altos para una distribución de corriente uniforme y conexiones de baja-inductancia, y las estructuras laminadas pueden optimizar las rutas de corriente y reducir los puntos calientes locales. Para topologías de tres-niveles, las barras colectoras laminadas para inversores de tres-niveles pueden mejorar eficazmente las fluctuaciones de voltaje del punto medio y mejorar la respuesta dinámica del sistema, lo que las hace valiosas en nuevos inversores de energía y convertidores de frecuencia industriales.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La industria de vehículos de nueva energía es uno de los sectores de más rápido-crecimiento de la tecnología de barras colectoras laminadas. Las barras colectoras laminadas para automóviles eléctricos se utilizan ampliamente en sistemas de propulsión eléctrica, paquetes de baterías, OBC y módulos CC/CC. En comparación con las conexiones tradicionales de mazos de cables, reducen el espacio de instalación, mejoran la conductividad y reducen el peso total del vehículo. Con plataformas de alto-voltaje avanzando gradualmente hacia 800 V e incluso voltajes más altos, las barras colectoras de inversor de alto voltaje-a prueba de explosiones enfrentan requisitos más altos de rendimiento de aislamiento, voltaje soportado y estabilidad térmica; Las estructuras laminadas cumplen mejor con estas complejas condiciones operativas.

 

En los campos del almacenamiento de energía y el suministro de energía (Suministro de Alimentación Ininterrumpida), también se utilizan ampliamente los Sistemas de Barras y estructuras laminadas. Los sistemas UPS tienen requisitos extremadamente altos en cuanto a estabilidad del suministro de energía y rendimiento de baja-pérdida. Las barras colectoras laminadas pueden reducir el aumento de temperatura del sistema, mejorar la eficiencia de la transmisión de energía y mejorar la confiabilidad operativa-a largo plazo de los equipos. Además, en los equipos de comunicación, las barras colectoras laminadas para distribución de energía de telecomunicaciones y las barras colectoras laminadas para placas posteriores de enrutadores de Internet están reemplazando gradualmente las soluciones tradicionales de conexión de cables para satisfacer los requisitos de espacio de los gabinetes de alta-densidad.

 

El sector del transporte ferroviario también es un área de aplicación importante para las barras colectoras laminadas. Barras colectoras laminadas de metro y barras colectoras compuestas para el suministro de energía de trenes, módulos de potencia de cuatro-cuadrantes se utilizan ampliamente en sistemas de suministro de energía de tracción de trenes y módulos convertidores de cuatro-cuadrantes. Debido a que los sistemas de tránsito ferroviario operan en entornos electromagnéticos complejos, con alta vibración y alta corriente, los requisitos de estabilidad para el sistema de conexión son extremadamente altos. Las barras colectoras laminadas no solo mejoran la resistencia a las vibraciones, sino que también reducen los riesgos EMC del sistema y mejoran la confiabilidad general del suministro de energía.

 

Además de en los campos industriales y de nuevas energías, las barras colectoras laminadas también se utilizan cada vez más en campos de alto nivel-como equipos médicos, iluminación escénica y centros de datos. Por ejemplo, las barras colectoras laminadas para dispositivos de prueba de imágenes médicas cumplen con los requisitos de bajo ruido y alta estabilidad de los equipos de imágenes médicas; las barras colectoras laminadas para distribución de energía montada en bastidor-son adecuadas para sistemas de suministro de energía en bastidores de servidores de alta-densidad; y las barras colectoras laminadas para el ensamblaje de PDA (un éxito-en-sistemas de iluminación de escenarios) están comenzando a usarse en módulos de suministro de energía de alta-frecuencia para equipos de iluminación de escenarios.

 

Desde una perspectiva de fabricación, las barras colectoras laminadas normalmente se fabrican mediante procesos como prensado en caliente al vacío, unión por laminación o moldeado. Los materiales aislantes suelen utilizar materiales de alto aislamiento-como poliimida, PET y resina epoxi para garantizar la resistencia al voltaje y la estabilidad térmica durante el funcionamiento a largo plazo-. Para diseños espaciales complejos, las barras colectoras parcialmente laminadas pueden utilizar una estructura laminada en áreas localizadas, equilibrando la flexibilidad de la instalación con un rendimiento de baja inductancia, lo que las hace adecuadas para escenarios especiales, como barras colectoras laminadas para instalaciones complejas de barras colectoras.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Durante el proceso de diseño, los ingenieros suelen optimizar el diseño considerando la capacidad actual, los requisitos de aumento de temperatura, la distancia de aislamiento y el rendimiento EMC. Una disposición de los conductores bien-planificada no solo reduce las pérdidas del sistema sino que también mejora la eficiencia de la disipación del calor. Debido a que las barras colectoras laminadas combinan conductividad y soporte estructural, se clasifican como barras colectoras laminadas, componentes electrónicos pasivos y desempeñan un papel cada vez más importante en los sistemas de energía modernos y altamente integrados.

 

En general,barra colectora laminadaLa tecnología está impulsando el desarrollo de dispositivos electrónicos de potencia hacia una mayor densidad de potencia, menores pérdidas y un tamaño más pequeño. Con la mejora continua de las nuevas industrias de energía, almacenamiento de energía, transporte ferroviario y fabricación de -alta gama, las barras colectoras laminadas desempeñarán un papel aún más crucial en los futuros sistemas de energía de alto-voltaje, alta-frecuencia y altamente integrados, convirtiéndose gradualmente en un componente fundamental para la transmisión y conexión de energía modernas.