大功率风电变流器中的母排设计

3.3 多功率器件并联时的母排设计。

目前，MW级风机已经占据了主流市场，并且向更高功率等级发展，单个功率器件已不能满足要求，多个功率器件并联是必然的选择。两个或两个以上的功率器件并联，母排上的电容分布应尽量考虑相对于功率器件对称，有利于各功率器件的均流，同时也避免个别的电容因承受较大的电流而发热严重。如图5所示，为某大功率变流器的网侧变流器一项模组，由两个FF1400R17IP4英飞凌IGBT并联。母排设计成关于两个IGBT中心完全对称，从实际测试结果看，各项参数良好，获得了比较理想的波形，并在长时间带载测试过程中运行稳定。

图5 典型的并联IGBT直流侧母排设计

3.4 避免设计尺寸过大的母排

母排尺寸越大越容易变形，加大了母排加工制造和安装的难度，并且还会导致支撑电容发热不均衡性增大，距离功率器件近的电容会急剧发热，严重影响电容寿命，严重时可能会导致电容失效。另外，过大的母排带来维修不便且增加维修成本，如果母排局部有一点损坏，就必须将整个母排更换掉，维护成本大大增加。因此，在条件允许的条件下，可以将大尺寸母排拆分成几个小母排，以避免上述缺点，并增加相关部件结构设计的灵活性。

3.5 母排的环境适应性设计

目前，常用的叠层母排结构有下面4种形式。

(1)多层铜板+层间绝缘

图6 铜板裸露

这种结构叠层母排，主要特点就是结构简单、成本低，但是防护性差，主要应用于承载电流电压均较小且处在内陆干燥地区的变流器上，MW级的变流器的主功率回路中基本上不采用此种结构。

(2)多层铜板+层间绝缘+树脂喷涂

图7 树脂喷涂

此种母排采用耐老化、耐腐蚀的高性能绝缘粉末，通过压合和喷涂技术制作而成。喷涂层厚度可以调节，一般可以做到0.2mm-1mm之间，主要看具体应用环境和电性能要求。当母排结构比较复杂时，采用树脂喷涂有一定的优势。

(3)多层铜板+层间绝缘+绝缘包覆+树脂灌胶/环氧封边

图8 树脂灌胶

(4)多层铜板+层间绝缘+绝缘包覆(压合封边)

图9 压合封边

此种母排结构应用最为广泛，全密封结构有效防止了因灰尘、潮气而导致的绝缘性能下降，可在最大相对湿度95%的环境中长期工作。当变流器应用在近海或沙漠等环境较恶劣的地区，母排设计除了适当加大爬电距离和电气间隙外，还应加大对载流铜板的防护，采用压合封边这种结构是比较理想的选择。