Ανάλυση των αιτιών της αστοχίας Laminated Busbars Inverter: Πολλαπλοί παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα του εξοπλισμού

Στο λειτουργικό σύστημα του μετατροπέα, οι πολυστρωματικοί δίαυλοι μετατροπέα χρησιμεύουν ως το βασικό κανάλι μετάδοσης ισχύος που συνδέει κρίσιμα εξαρτήματα όπως πυκνωτές και μονάδες IGBT. Η λειτουργική τους σταθερότητα καθορίζει άμεσα την απόδοση και την ασφάλεια του μετατροπέα. Είναι κατανοητό ότι η αστοχία των πολυστρωματικών ράβδων μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε σοβαρές βλάβες στον μετατροπέα, όπως υπέρταση, υπερένταση ή ακόμη και απευθείας βραχυκυκλώματα, επηρεάζοντας έτσι την κανονική λειτουργία ολόκληρου του συστήματος μετάδοσης ισχύος. Ως εκ τούτου, η διερεύνηση των αιτιών της αστοχίας και ο μετριασμός των κινδύνων σφάλματος έχει γίνει βασικός στόχος στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ισχύος. Η ποιότητα και ο ορθολογισμός του σχεδιασμού των πλαστικοποιημένων ράβδων ζυγών είναι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής τους.

Οι εμπειρογνώμονες του κλάδου επισημαίνουν ότι η αστοχία των λαμιναρισμένων ράβδων inverter δεν προκαλείται από έναν μόνο παράγοντα. Μεταξύ αυτών, η γήρανση και η βλάβη της μόνωσης είναι οι πιο σημαντικές αιτίες, οι οποίες σχετίζονται κυρίως με το μακροπρόθεσμο- περιβάλλον λειτουργίας και τη διαδικασία κατασκευής. Όταν οι μετατροπείς βρίσκονται σε συνθήκες υψηλής{3} θερμοκρασίας για μεγάλο χρονικό διάστημα, τα μονωτικά υλικά όπως το PET, το PEN και το PI στο εσωτερικό της πολυστρωματικής ράβδου θα γίνουν σταδιακά εύθραυστα και θα χάσουν τις μονωτικές τους ιδιότητες, οδηγώντας τελικά σε βραχυκυκλώματα μεταξύ των στρωμάτων. Εάν ο έλεγχος της διαδικασίας δεν είναι καλός κατά την κατασκευή, θα υπάρχουν κενά ή φυσαλίδες στο στρώμα μόνωσης. Κάτω από την επίδραση της τάσης ράβδου υψηλής-συχνότητας και υψηλής-τάσης, θα προκύψει μερική εκφόρτιση (PD), η οποία θα οδηγήσει σε βλάβη της μόνωσης μετά από μακροπρόθεσμη συσσώρευση. Επιπλέον, η ακατάλληλη επεξεργασία των ελασματοποιημένων άκρων και η ανεπαρκής απόσταση μόνωσης (απόσταση ερπυσμού) μπορούν επίσης εύκολα να προκαλέσουν βλάβη στα άκρα του ενδιάμεσου στρώματος. Αυτό το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα εμφανές στις Πολυστρωματικές ράβδους διαύλου για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας.

Τα κατασκευαστικά ελαττώματα είναι επίσης μια σημαντική αιτία αστοχίας πολυστρωματικής ράβδου, επηρεάζοντας άμεσα τη δομική σταθερότητα και την απόδοση μόνωσης της ράβδου. Η ανομοιόμορφη πλαστικοποίηση ή η αποκόλληση είναι αρκετά συνηθισμένη. Λόγω της ανεπαρκούς σύνδεσης μεταξύ της ράβδου χαλκού και του μονωτικού στρώματος, ο αέρας συσσωρεύεται στα σημεία αποκόλλησης, οδηγώντας σε μερική εκφόρτιση ή συγκέντρωση ηλεκτρικού πεδίου, επιταχύνοντας την αστοχία της ράβδου. Εάν υπάρχουν ακαθαρσίες, υγρασία ή μεταλλικά ρινίσματα στην επιφάνεια της ράβδου χαλκού πριν από την πλαστικοποίηση, μπορεί να προκληθεί τοπική λέπτυνση του μονωτικού στρώματος, ακόμη και να σχηματιστούν αγώγιμα κανάλια και να δημιουργηθούν πιθανά σφάλματα. Ταυτόχρονα, εάν τα γρέζια που έχουν απομείνει από τη διαδικασία κοπής της ράβδου χαλκού δεν αφαιρεθούν εγκαίρως, μπορεί να τρυπήσουν το μονωτικό φιλμ, προκαλώντας απευθείας βραχυκύκλωμα. Αυτό δημιουργεί υψηλότερες απαιτήσεις για την ακρίβεια κατασκευής των ελασματοποιημένων ράβδων χαλκού.

Η θερμική διαστολή και η ζημιά από μηχανική καταπόνηση επιταχύνουν περαιτέρω το ποσοστό αστοχίας του πολυστρωματικού ζυγού. Η συχνή εκκίνηση-και ο τερματισμός λειτουργίας του μετατροπέα οδηγεί σε εναλλασσόμενα υψηλά και χαμηλά φορτία. Λόγω των διαφορετικών συντελεστών θερμικής διαστολής της ράβδου χαλκού και του στρώματος μόνωσης, εμφανίζονται επαναλαμβανόμενες θερμικές διαστολές και συστολές, δημιουργώντας τάση αποφλοίωσης μεταξύ των στρωμάτων. Αυτό επιταχύνει τον διαχωρισμό της μονωτικής στρώσης από τη χάλκινη ράβδο, με αποτέλεσμα τη ζημιά λόγω κόπωσης του θερμικού κύκλου. Εάν ο μετατροπέας βρίσκεται σε περιβάλλον με σημαντικούς κραδασμούς, θα επιδεινώσει περαιτέρω τη θραύση λόγω κόπωσης του ήδη εύθραυστου πολυστρωματικού υλικού. Αυτό το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα εμφανές σε σενάρια με σημαντικούς κραδασμούς, όπως οι εφαρμογές αυτοκινητοβιομηχανίας και αιολικής ενέργειας, που θέτουν μια πρόκληση για τη σταθερότητα της Laminated Bus Bar for Windmill Inverter IGBT I/O.

Η υπέρταση και οι παροδικές υπερτάσεις τάσης μπορούν να τρυπήσουν άμεσα τη μόνωση του πολυστρωματικού ζυγού, προκαλώντας ξαφνική αστοχία. Όταν το κύκλωμα snubber αποτυγχάνει ή έχει σχεδιαστεί ανεπαρκώς, το IGBT θα δημιουργήσει αιχμές εξαιρετικά υψηλής τάσης στη ράβδο κατά τη διάρκεια της μεταγωγής υψηλής συχνότητας-. Εάν αυτές οι αιχμές υπερβούν το όριο ανοχής της μόνωσης, θα τρυπήσουν αμέσως τη μόνωση. Επιπλέον, οι υπερτάσεις εισόδου DC που προκαλούν υπερβολικά υψηλή τάση ράβδου μπορούν επίσης να βλάψουν άμεσα τη μόνωση, οδηγώντας σε αστοχία της ράβδου. Αυτό θέτει αυστηρές απαιτήσεις για τον ορθολογισμό του σχεδιασμού της πλαστικοποιημένης ράβδου.

Η περιβαλλοντική χημική διάβρωση μπορεί επίσης να επηρεάσει τη διάρκεια ζωής των πολυστρωματικών ράβδων ζυγών, προκαλώντας έμμεσα αστοχία. Εάν το εξωτερικό περιβάλλον είναι υγρό ή εάν εισχωρήσουν διαβρωτικά αέρια στον μετατροπέα, οι ράβδοι χαλκού θα οξειδωθούν και θα υποστούν ηλεκτροχημική διάβρωση, η οποία στη συνέχεια θα διαβρώσει το πολυστρωματικό μονωτικό στρώμα, μειώνοντας σταδιακά τη μονωτική του απόδοση. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία της ράβδου. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να αποφευχθεί προσεκτικά σε υπαίθρια σενάρια φωτοβολταϊκών και αιολικής ενέργειας και θέτει υψηλότερες απαιτήσεις στον σχεδιασμό προστασίας των Πολυστρωματικών Ράβδων Φωτοβολταϊκών Μετατροπέων.

Οι ειδικοί του κλάδου συνοψίζουν ότι η αποτυχία τουΠολυστρωματικές μπάρες Inverterείναι ως επί το πλείστον αποτέλεσμα πολλαπλών παραγόντων όπως θερμική, ηλεκτρική και μηχανική καταπόνηση. Μεταξύ αυτών, η σταθερότητα του συστήματος μόνωσης και η στεγανότητα της διαδικασίας κατασκευής είναι το κλειδί για τον καθορισμό της διάρκειας ζωής του. Καθώς οι μετατροπείς εξελίσσονται προς υψηλότερες συχνότητες, υψηλότερες τάσεις και μικρότερα μεγέθη, οι τεχνικές απαιτήσεις για λύσεις ισχύος πολυστρωματικής ράβδου θα συνεχίσουν να αυξάνονται. Στο μέλλον, θα είναι απαραίτητο να μειωθεί περαιτέρω η πιθανότητα αστοχίας ελασματοποιημένης ράβδου με βελτιστοποίηση του σχεδιασμού, βελτίωση της ακρίβειας κατασκευής και ενίσχυση των μέτρων προστασίας, ώστε να παρέχεται σταθερή υποστήριξη για τη σταθερή λειτουργία των μετατροπέων.

Εάν χρειάζεστε συμβουλή σχετικά με την αντιμετώπιση προβλημάτων, τη βελτιστοποίηση προστασίας και τις λύσεις προσαρμογής Laminated Busbars Inverter, επικοινωνήστε μαζί μας για επαγγελματική τεχνική υποστήριξη.