कम {{0}स्ट्रेट {{1} इंडक्शन हाई {{2} डेंसिटी स्टैक्ड बसबार के डिजाइन सिद्धांत और हाई {{3} पावर पावर इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में उनके अनुप्रयोग का विश्लेषण

 

नई ऊर्जा वाहनों, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों, रेल परिवहन, औद्योगिक स्वचालन और स्मार्ट ग्रिड प्रौद्योगिकियों में प्रगति से प्रेरित, उच्च - शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरण उच्च वोल्टेज, उच्च आवृत्तियों और उच्च शक्ति घनत्व की ओर विकसित हो रहे हैं। इस प्रक्रिया में, सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) द्वारा उदाहरणित अगली पीढ़ी के {{3}बैंडगैप सेमीकंडक्टर डिवाइस {{4}धीरे-धीरे पारंपरिक सिलिकॉन आधारित IGBT की जगह ले रहे हैं, जो सिस्टम दक्षता बढ़ाने और उपकरण के आकार को कम करने के लिए एक प्रमुख तकनीकी मार्ग के रूप में काम कर रहे हैं।

 

पारंपरिक सिलिकॉन सामग्रियों की तुलना में, SiC अर्धचालक एक व्यापक बैंडगैप, एक उच्च महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र, कम चालन हानि और बेहतर उच्च तापमान प्रदर्शन प्रदान करते हैं। ये फायदे SiC MOSFETs को चुंबकीय घटकों और थर्मल प्रबंधन संरचनाओं के आकार को कम करने की अनुमति देते हुए उच्च स्विचिंग आवृत्तियों पर काम करने में सक्षम बनाते हैं, जिससे समग्र बिजली घनत्व में वृद्धि होती है।

 

हालाँकि, उच्च गति स्विचिंग क्षमताएँ नई इंजीनियरिंग चुनौतियाँ भी पेश करती हैं। जैसे-जैसे बिजली उपकरणों की स्विचिंग गति बढ़ती है, वर्तमान परिवर्तन (di/dt) और वोल्टेज (dv/dt) की दरें काफी बढ़ जाती हैं। इन शर्तों के तहत, पावर लूप के भीतर अपरिहार्य परजीवी पैरामीटर {{3} सबसे विशेष रूप से भटकने वाले इंडक्शन {{4} सिस्टम के प्रदर्शन पर पर्याप्त प्रभाव डालते हैं।

 

उच्च गति स्विचिंग के दौरान, स्ट्रे इंडक्शन संबंध के अनुसार क्षणिक वोल्टेज स्पाइक्स उत्पन्न करता है:

 

वी=एल × डि/डीटी

 

जब धारा तेजी से बदलती है, तो भटके हुए प्रेरकत्व की एक मिनट की मात्रा भी दसियों वोल्ट या उससे अधिक के वोल्टेज ओवरशूट का उत्पादन कर सकती है। ये क्षणिक वोल्टेज न केवल बिजली उपकरणों पर वोल्टेज तनाव को बढ़ाते हैं बल्कि उपकरणों को उनके सुरक्षित संचालन क्षेत्र (एसओए) से परे भी धकेल सकते हैं, जिससे सिस्टम की विश्वसनीयता से समझौता होता है।

 

नतीजतन, आधुनिक उच्च -पावर रूपांतरण प्रणालियों में, पावर लूप स्ट्रे इंडक्शन को कम करना दक्षता बढ़ाने, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) प्रदर्शन में सुधार करने और अर्धचालक उपकरणों के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए एक महत्वपूर्ण डिजाइन उद्देश्य बन गया है।

 

 

 

स्ट्रे इंडक्शन एक एकल, असतत घटक द्वारा उत्पन्न पैरामीटर नहीं है; बल्कि, यह संपूर्ण वर्तमान लूप की सामूहिक ज्यामिति का परिणाम है। यह मुख्य रूप से स्वयं कंडक्टरों के प्रेरण के साथ-साथ कनेक्शन टर्मिनलों, केबलों, पीसीबी निशानों, आंतरिक पावर मॉड्यूल पैकेजिंग और बसबार इंटरकनेक्ट संरचनाओं से उत्पन्न होता है।

 

मानक तांबे के बसबारों या वायरिंग हार्नेस का उपयोग करने वाली पारंपरिक बिजली प्रणालियों में, सकारात्मक और नकारात्मक वर्तमान पथों के बीच अक्सर महत्वपूर्ण स्थानिक पृथक्करण होता है, जो वर्तमान लूप के क्षेत्र को बढ़ाता है। विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांतों के अनुसार, लूप क्षेत्र जितना बड़ा होगा, उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की सीमा उतनी ही व्यापक होगी, और संबंधित परजीवी प्रेरण उतना ही अधिक होगा।

 

उच्च आवृत्ति शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में, धारा केवल एक कंडक्टर की लंबाई के साथ प्रवाहित नहीं होती है; इसके बजाय, यह आसपास के स्थान में एक जटिल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वितरण बनाता है। इसलिए, स्ट्रे इंडक्शन को कम करने की कुंजी न केवल तांबे के बसबार की मोटाई बढ़ाने में निहित है, बल्कि वर्तमान पथ को अनुकूलित करने में भी निहित है {{2}सकारात्मक और नकारात्मक सर्किट लूप को जितना संभव हो उतना करीब लाना और उन क्षेत्रों को कम करना जहां चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा संग्रहीत है।

 

यह एक प्राथमिक कारण है कि उच्च घनत्व वाले लेमिनेटेड बसबारों का इतने व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

 

 

लेमिनेटेड बसबार एक उच्च प्रदर्शन वाली पावर इंटरकनेक्शन संरचना है जो इंसुलेटिंग मीडिया के साथ प्रवाहकीय सामग्री की कई परतों को मिलाकर बनाई जाती है। आमतौर पर, इसमें कंडक्टर परतों के रूप में अत्यधिक प्रवाहकीय सामग्री जैसे तांबा या एल्यूमीनियम शामिल होती है, जो उत्कृष्ट ढांकता हुआ शक्ति और यांत्रिक स्थिरता प्रदान करने वाली इन्सुलेट सामग्री द्वारा अलग की जाती है; पूरी असेंबली को गर्म दबाव, चिपकने वाला बंधन, या लेमिनेशन जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से एक एकीकृत संरचना में बांधा जाता है।

 

पारंपरिक एकल परत कॉपर बसबार की तुलना में, लेमिनेटेड संरचना का सबसे बड़ा लाभ सकारात्मक और नकारात्मक वर्तमान पथों के बीच उच्च स्तर का ओवरलैप प्राप्त करने की क्षमता है।

 

जब विपरीत दिशाओं में बहने वाली धाराएं आसन्न कंडक्टरों से गुजरती हैं, तो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र रद्दीकरण का सिद्धांत लागू होता है: दो धाराओं द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र एक-दूसरे का विरोध करते हैं, जो प्रभावी रूप से वर्तमान लूप द्वारा उत्पादित कुल चुंबकीय प्रवाह को कम करते हैं और इस तरह सिस्टम के समतुल्य प्रेरण को कम करते हैं।

 

नतीजतन, एक लेमिनेटेड बसबार सिर्फ एक यांत्रिक कनेक्शन घटक से कहीं अधिक है; यह एक महत्वपूर्ण विद्युत चुम्बकीय संरचना है जो पावर इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के गतिशील प्रदर्शन को प्रभावित करती है।

 

उच्च {{0}पावर इनवर्टर, ऊर्जा भंडारण कनवर्टर और औद्योगिक बिजली आपूर्ति उपकरण में, कम {{1}प्रेरण डिजाइन बसबार संरचनाओं को अनुकूलित करने के लिए एक महत्वपूर्ण मीट्रिक बन गया है। उदाहरण के लिए, कुछ उच्च गति स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए लेमिनेटेड बसबारों की आवश्यकता होती है, जैसे कि वेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव (वीएफडी) में उपयोग किए जाने वाले बसबार, त्वरित प्रतिक्रिया और कम नुकसान वाले ऑपरेशन के लिए सिस्टम की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए।

 

 

 

जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का एकीकरण स्तर बढ़ता है, लेमिनेटेड बसबार पारंपरिक औद्योगिक बिजली आपूर्ति क्षेत्रों से परे विभिन्न उच्च- बिजली अनुप्रयोग क्षेत्रों में विस्तारित हो गए हैं।

 

उदाहरण के लिए, सर्वर, दूरसंचार उपकरण और डेटा केंद्रों में बिजली प्रणालियों को ट्रांसमिशन घाटे को कम करने के लिए अत्यधिक विश्वसनीय बिजली वितरण संरचनाओं की आवश्यकता होती है। तदनुसार, उच्च गति कंप्यूटिंग प्लेटफार्मों के लिए स्थिर बिजली वितरण सुनिश्चित करने के लिए लेमिनेटेड बसबारों को उच्च {{1}घनत्व कंप्यूटिंग उपकरण {{2}जैसे सुपरकंप्यूटर सर्किट बोर्ड या बैकप्लेन {{3}में नियोजित किया जाता है।

 

दूरसंचार अवसंरचना के क्षेत्र में, उच्च - पावर बेस स्टेशन उपकरण भी कॉम्पैक्ट, कुशल पावर कनेक्शन समाधान की मांग करते हैं; लेमिनेटेड बसबार स्थान संबंधी बाधाओं और सेलुलर बेस स्टेशन बिजली वितरण में निरंतर संचालन की आवश्यकता को प्रभावी ढंग से पूरा करते हैं।

 

इसके अलावा, बड़े पैमाने पर बिजली प्रणालियों में, लेमिनेटेड बसबारों का उपयोग मॉड्यूलर पावर आर्किटेक्चर में किया जाता है, जैसे किविद्युत वितरण इकाई (पीडीयू) बसबारकई पावर मॉड्यूल के बीच कम नुकसान वाले कनेक्शन की सुविधा प्रदान करने और समग्र सिस्टम विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए संरचनाएं {{0}।