Analys av orsakerna till fel på laminerade växelriktare: Flera faktorer som påverkar utrustningens stabilitet

I växelriktarens operativsystem fungerar de laminerade växelriktarens samlingsskenor som kärnkraftöverföringskanalen för att ansluta kritiska komponenter som kondensatorer och IGBT-moduler. Deras driftstabilitet avgör direkt omriktarens prestanda och säkerhet. Det är underförstått att fel på de laminerade stängerna lätt kan leda till allvarliga fel i växelriktaren, såsom överspänning, överström eller till och med direkta kortslutningar, och därigenom påverka den normala driften av hela kraftöverföringssystemet. Att undersöka orsakerna till fel och minska felrisker har därför blivit ett nyckelfokus inom kraftelektronikindustrin. Kvaliteten och designrationaliteten hos de laminerade samlingsskenorna är kärnfaktorer som påverkar deras livslängd.

Branschexperter påpekar att fel på inverterlaminerade samlingsskenor inte orsakas av en enda faktor. Bland dem är isoleringens åldrande och nedbrytning de viktigaste orsakerna, som mestadels är relaterade till den långsiktiga-driftsmiljön och tillverkningsprocessen. När växelriktare är i höga-temperaturer under en längre tid, kommer isoleringsmaterialen som PET, PEN och PI inuti den laminerade stången gradvis att bli spröda och förlora sina isolerande egenskaper, vilket så småningom leder till kortslutningar mellan skikten. Om processkontrollen inte är bra under tillverkningen blir det luckor eller bubblor i isoleringsskiktet. Under verkan av hög-frekvent och hög-barspänning kommer partiell urladdning (PD) att inträffa, vilket kommer att leda till isolationsbrott efter lång-ackumulering. Dessutom kan felaktig behandling av de laminerade kanterna och otillräckligt isoleringsavstånd (krypavstånd) också lätt orsaka sammanbrott mellan skiktets kantöverslag. Det här problemet är särskilt framträdande i laminerade samlingsskenor för tillämpningar med hög{11}}temperatur.

Tillverkningsfel är också en betydande orsak till fel på laminerade samlingsskenor, vilket direkt påverkar skenans strukturella stabilitet och isoleringsprestanda. Ojämn laminering eller delaminering är ganska vanligt. På grund av otillräcklig bindning mellan kopparstången och isoleringsskiktet ansamlas luft vid delamineringspunkterna, vilket leder till partiell urladdning eller koncentration av elektriska fält, vilket accelererar stångfel. Om smuts, fukt eller metallspån finns på ytan av kopparstången före laminering, kan det orsaka lokal förtunning av isoleringsskiktet, till och med bilda ledande kanaler och skapa potentiella fel. Samtidigt, om grader som blivit över från kopparstångskärningsprocessen inte avlägsnas i tid, kan de punktera isoleringsfilmen, vilket direkt orsakar en kortslutning. Detta ställer högre krav på tillverkningsprecisionen av laminerade kopparstänger.

Termisk expansion och mekaniska belastningsskador ökar ytterligare felfrekvensen hos den laminerade samlingsskenan. Frekvent uppstart och avstängning av växelriktaren- leder till omväxlande höga och låga belastningar. På grund av de olika värmeutvidgningskoefficienterna för kopparstången och isoleringsskiktet uppstår upprepad värmeutvidgning och sammandragning, vilket genererar skalningsspänningar mellan skikten. Detta påskyndar separationen av isoleringsskiktet från kopparstången, vilket resulterar i skador på termisk cykling. Om växelriktaren är placerad i en miljö med betydande vibrationer, kommer det att ytterligare förvärra utmattningsbrottet hos det redan ömtåliga laminerade materialet. Detta problem är särskilt framträdande i scenarier med betydande vibrationer, såsom fordons- och vindkraftstillämpningar, vilket utgör en utmaning för stabiliteten hos den laminerade bussskenan för vindkraftsinverter IGBT I/O.

Överspänning och transienta spänningsstötar kan direkt punktera den laminerade samlingsskenans isolering och orsaka plötsligt fel. När snubberkretsen misslyckas eller är otillräckligt utformad, genererar IGBT extremt höga spänningsspikar på stången under hög-omkoppling. Om dessa spikar överskrider isoleringens toleransgräns kommer de omedelbart att punktera isoleringen. Dessutom kan DC-ingångsspänningar som orsakar för hög stavspänning också direkt skada isoleringen, vilket leder till stavfel. Detta ställer höga krav på rationaliteten hos den laminerade stångdesignen.

Miljökemisk korrosion kan också påverka livslängden för laminerade samlingsskenor, vilket indirekt orsakar fel. Om den yttre miljön är fuktig, eller om frätande gaser sipprar in i växelriktaren, kommer kopparstängerna att oxideras och genomgå elektrokemisk korrosion, vilket sedan kommer att erodera det laminerade isoleringsskiktet, vilket gradvis minskar dess isoleringsförmåga. Med tiden kan detta leda till stångfel. Detta problem måste noggrant förebyggas i solcells- och vindkraftsscenarier utomhus, och det ställer högre krav på skyddsdesignen av laminerade stänger för solcellsväxelriktare.

Branschexperter sammanfattar att misslyckandet avLaminerade inverterskenorär mestadels resultatet av flera faktorer som termisk, elektrisk och mekanisk stress. Bland dessa är isoleringssystemets stabilitet och tätheten i tillverkningsprocessen nyckeln till att bestämma dess livslängd. När växelriktare utvecklas mot högre frekvenser, högre spänningar och mindre storlekar, kommer de tekniska kraven på laminerade stångkraftlösningar att fortsätta att öka. I framtiden kommer det att bli nödvändigt att ytterligare minska sannolikheten för laminerade samlingsskenor genom att optimera designen, förbättra tillverkningsprecisionen och stärka skyddsåtgärderna, för att ge ett stabilt stöd för en stabil drift av växelriktare.

Om du behöver konsultation om felsökning av felsökning av laminerade växelriktare, skyddsoptimering och anpassningslösningar, är du välkommen att kontakta oss för professionell teknisk support.