लैमिनेटेड बसबार्स स्ट्रे इंडक्टेंस ऑप्टिमाइज़ेशन गाइड: SiC इनवर्टर में वोल्टेज स्पाइक्स और स्विचिंग लॉस को कैसे कम करें

पारंपरिक सिलिकॉन आईजीबीटी से सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) उपकरणों में पावर इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के संक्रमण में, एक प्रमुख मुद्दा धीरे-धीरे उभरा है: SiC उपकरणों में बेहद तेज स्विचिंग गति होती है, लेकिन सिस्टम में आवारा अधिष्ठापन प्रदर्शन में गंभीर रूप से बाधा डाल सकता है। वोल्टेज स्पाइक्स और स्ट्रे इंडक्शन के कारण उच्च आवृत्ति दोलन न केवल डिवाइस की सुरक्षा को खतरे में डालते हैं, बल्कि SiC के प्रदर्शन लाभों को भी काफी हद तक कम कर देते हैं। इस बाधा को दूर करने के लिए उच्च घनत्व वाले लेमिनेटेड बसबार मुख्य संरचनात्मक समाधान हैं। यह आलेख समझाएगा कि लैमिनेटेड बसबार्स इंडक्शन को कम क्यों कर सकते हैं और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में उनका चयन कैसे करें।

I. जबकि SiC उपकरण तेज़ होते हैं, आवारा अधिष्ठापन एक बड़ी बाधा बन जाता है।

SiC MOSFETs सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में दस गुना अधिक तेज गति से स्विच करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च शक्ति घनत्व और दक्षता होती है। हालाँकि, सिक्के का दूसरा पहलू यह है कि तेज़ स्विचिंग से करंट (di/dt) के परिवर्तन की दर अधिक हो जाती है। सूत्र V=L × di/dt के अनुसार, केवल कुछ नैनोहेनरीज़ का एक आवारा प्रेरण भी डिवाइस में सैकड़ों वोल्ट की वोल्टेज स्पाइक्स उत्पन्न कर सकता है। ये स्पाइक्स बस वोल्टेज पर आरोपित होते हैं, और यदि वे डिवाइस की वोल्टेज सीमा को पार कर जाते हैं, तो वे टूट जाएंगे और जल जाएंगे।

अधिक समस्याग्रस्त यह है कि आवारा अधिष्ठापन SiC उपकरणों के आउटपुट कैपेसिटेंस के साथ भी प्रतिध्वनित हो सकता है, जिससे उच्च आवृत्ति दोलन (रिंगिंग) उत्पन्न हो सकता है। यह दोलन स्विचिंग नुकसान को बढ़ाता है और डिवाइस को गर्म करने का कारण बनता है, और गंभीर विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप भी उत्पन्न करता है, जो सिस्टम को ईएमसी प्रमाणीकरण पारित करने से रोकता है। सुरक्षा के लिए, इंजीनियरों को अक्सर समझौता करना पड़ता है: या तो उच्च वोल्टेज झेलने वाले मॉड्यूल चुनें (बढ़ती लागत और हानि) या स्विचिंग गति को धीमा करने के लिए गेट प्रतिरोध को बढ़ाएं (सीधे सीआईसी के उच्च आवृत्ति लाभ को बर्बाद कर दें)। तीन परत लेमिनेटेड बसबारों के उद्भव का उद्देश्य संरचनात्मक स्तर पर इस समस्या को खत्म करना है।

द्वितीय. उच्च -पावर कनवर्टर में लेमिनेटेड बसबार इंडक्शन को कम क्यों करता है?

पारंपरिक बसबारों में दो अलग-अलग कंडक्टर होते हैं, जिनमें आगे और पीछे की धाराएं काफी दूर होती हैं। उनके द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र एक-दूसरे को रद्द नहीं कर सकते, जिसके परिणामस्वरूप उच्च आवारा प्रेरण होता है। एक उच्च - पावर कनवर्टर में लेमिनेटेड बसबार का मुख्य विचार आगे और पीछे के कंडक्टरों को एक साथ रखना है, जिससे वे एक साथ बहुत करीब चल सकें। वर्तमान दिशाएँ विपरीत हैं, और चुंबकीय क्षेत्र की दिशाएँ भी विपरीत हैं; दो चुंबकीय क्षेत्र एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं, जिससे पारंपरिक समाधानों का दसवां या उससे भी कम हिस्सा भटकने वाले प्रेरण को कम कर देता है।

उत्पाद वर्गीकरण के दृष्टिकोण से, लेमिनेटेड बस बार सामान्य प्रवाहकीय बसबार नहीं हैं, बल्कि सटीक रूप से डिज़ाइन की गई संरचना के साथ निष्क्रिय शक्ति घटक हैं। परतों की संख्या के आधार पर, सामान्य संरचनाओं में तीन, चार या पाँच परतें शामिल होती हैं। जितनी अधिक परतें होंगी, वर्तमान पथ उतना ही अधिक सघन होगा और प्रेरण उतना ही कम होगा। इन्वर्टर में एक प्रमुख कनेक्शन घटक के रूप में, इसका अधिष्ठापन मूल्य सीधे संपूर्ण इन्वर्टर के गतिशील प्रदर्शन की ऊपरी सीमा निर्धारित करता है।

तृतीय. विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए लैमिनेटेड बस बार्स का चयन कैसे करें?

चयन के लिए मुख्य तर्क यह है: पहले वोल्टेज स्तर, फिर वर्तमान क्षमता और अंत में स्थापना स्थान पर विचार करें।

नई ऊर्जा वाहन वर्तमान में लैम्बिनेटेड बस बार के लिए सबसे तेजी से बढ़ते अनुप्रयोग क्षेत्र हैं। इलेक्ट्रिक कारों के लिए लेमिनेटेड बस बार को ऑटोमोटिव ग्रेड कंपन और तापमान साइकलिंग आवश्यकताओं को पूरा करते हुए एक बहुत ही छोटी जगह के भीतर सैकड़ों एम्पीयर करंट ले जाने की आवश्यकता होती है। वे आम तौर पर कम प्रेरण और उच्च विश्वसनीयता को संतुलित करने के लिए बहु-परत मिश्रित संरचनाओं का उपयोग करते हैं।

रेल पारगमन क्षेत्र में अत्यधिक सुरक्षा आवश्यकताएँ हैं। भूमिगत सुरंगों के संलग्न वातावरण में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को नियंत्रित करते समय, सबवे लैम्बिनेटेड बस बार को विस्फोट-प्रूफ, आग-प्रूफ, और संक्षारण-प्रूफ सुरक्षा के लिए कड़े मानकों को पूरा करना होगा। इसलिए, सुरक्षात्मक डिज़ाइन वाले उत्पाद, जैसे उच्च वोल्टेज विस्फोट प्रूफ इन्वर्टर बसबार, अक्सर चुने जाते हैं।

तीन स्तर के इनवर्टर जैसे जटिल टोपोलॉजी के लिए, तीन स्तर के इनवर्टर के लिए लैम्बिनेटेड बस बार को एक ही बसबार के भीतर कई सकारात्मक और नकारात्मक बसों को एकीकृत करने की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च संरचनात्मक जटिलता होती है और इंटरलेयर इन्सुलेशन और संरेखण सटीकता के लिए अधिक कठोर आवश्यकताएं होती हैं। जटिल बसबार इंस्टॉलेशन के लिए लेमिनेटेड बसबार औद्योगिक आवृत्ति कनवर्टर्स, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों और अन्य अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, और अनुकूलित मल्टी {{3} शाखा डिज़ाइन का समर्थन करते हैं।