电气安全高的复合母排技术优化功率母线布置

高频电力电子装置中主电路的寄生电感会引起较大的电压尖峰，不利于开关器件的可靠工作，其中功率母线的寄生电感是主要部分。功率母线可以采用铜排和极板两种形式：铜排具有较大的漏电感和较强的内应力；传统的极板直接通过螺栓与功率模块相互连接，这种连接方式在小功率变频系统中得到了很好的应用，但在中大功率场合，传统的极板容易出现相反极性的模块端相互碰撞的电气安全问题、因螺栓与功率模块的连接间隙导致的电流分配不均和连接处局部过热等问题。

针对传统功率母线的种种缺陷，结合功率部件的优化布置，目前均采用复合母排技术，如图8-19所示。这种功率母线具有电气安全性高、电磁辐射小、传导发热小、集成度高等特点。

图8-19 复合母排及其组成

在变流系统中，复合母排极板由五层板组成。从功率模块正端开始依次为：上层绝缘板、正极板、中间层绝缘板、负极板和底层绝缘板，在两极板交界面同时可设置绝缘垫圈，如图8-19b所示。复合极板技术的一大特点是：通过中间层绝缘板的形状设计，对各极板边沿可以很好地进行电气隔离，降低了因高压产生空气击穿的可能性。

导体的电感分内电感和外电感两部分，内电感是导体内磁链作用的结果，与电流的集肤效应和邻近效应有关；外电感由两根载流导体的形状和空间位置决定，与电流频率无关。根据电磁理论，假设复合母排长度l远大于宽度b，同时宽度b远大于厚度w和两块极板之间的距离a，复合母排的电感可表示为(www.xing528.com)

式中的电感L包括两部分，前半部分为复合母排的内电感，后半部分为外电感（H），各长度单位均为m，μ₀为极板的磁导率（H/m）。

假定复合母排宽度b远大于两块极板之间的距离a，即当b/2a→∞时，式8-1可简化为

当复合母排的两块极板无限靠近时，同时假定极板厚度w与宽度b相比可忽略时，由公式8-2可知母排电感趋于零。