적층 부스바 기술의 동향 및 응용 분석: 고전력 전기 시스템을 위한 저-인덕턴스 연결 솔루션

 

신에너지 차량(NEV), 에너지 저장 시스템, 산업용 전원 공급 장치, 스마트 그리드와 같은 분야의 급속한 발전으로 인해 전력 전자 장비는 더 높은 전력 밀도, 더 높은 전압 정격 및 더 작은 구조로 진화하고 있습니다. 이러한 배경에서 기존 케이블 연결과 표준 구리 버스바 구조는 점점 더 고속 스위칭, 고주파-주파수 작동 및 복잡한 열 관리 환경과 관련된 애플리케이션의 요구 사항을 충족하지 못하고 있습니다.

 

고급 전기 상호 연결 부품인 적층 부스바는{0}}여러 층의 도체와 절연 재료를 통합 구조로 적층하여 형성되며-전류 루프의 기생 인덕턴스를 효과적으로 줄이고 시스템 응답 속도와 작동 안정성을 향상시킵니다. 현재 이 기술은 NEV 전기 구동 시스템, 에너지 저장 컨버터, 산업용 인버터, 철도 운송 및 고성능 전원 공급 시스템에 널리 적용되고 있습니다.-

 

기존 연결 방법과 비교하여 적층 부스바의 주요 장점은 전류 전송 경로를 최적화하는 것입니다. 양극 및 음극 도체(또는 서로 다른 전위의 도체)를 촘촘하게 쌓아 전류 루프 영역을 최소화합니다. 이는 반대 방향으로 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장이 서로 상쇄되도록 하여 부유 인덕턴스를 감소시킵니다. 이는 IGBT 및 SiC MOSFET과 같은 고속 전력 장치를 사용하는 시스템에 특히 중요합니다. 스위칭 중 전압 스파이크를 효과적으로 완화하고 장비 신뢰성을 향상시키기 때문입니다.

 

NEV 부문에서 고전압 플랫폼을 지속적으로 업그레이드하려면 고전류 전달 용량, 경량 설계 및 공간 최적화에 대한 수요를 동시에 충족할 수 있는 전기 상호 연결 구성 요소가 필요합니다.- 예를 들어, 고전압 배터리 시스템의 PDU(전력 분배 장치) 버스바는 전력 분배, 보호 연결 및 안정적인 전류 전도를 처리해야 하므로 재료 특성과 구조 설계에 대한 요구가 더 높아집니다.

 

앞으로 800V 이상의 고전압 플랫폼이 개발되면서 적층 버스바는 새로운 에너지 파워트레인 시스템에서 점점 더 중추적인 역할을 하게 될 것입니다.
 

 

적층 버스바는 일반적으로 전도성 층, 절연층 및 보호층으로 구성됩니다. 도체는 주로 전도성이 높은 구리 또는 알루미늄으로 만들어지는 반면, PET, PI 또는 에폭시 수지와 같은 절연 재료-는 전압 정격, 열 환경 및 특정 애플리케이션 요구 사항에 따라 선택됩니다.

 

제조 공정에는 일반적으로 정밀 스탬핑, 굽힘, 표면 처리, 절연 적층 및 최종 적층 성형이 포함됩니다. 층간 간격과 구조적 치수를 정밀하게 제어함으로써 낮은-인덕턴스와 높은 신뢰성의 전력 전송을 달성할 수 있습니다.

 

고속-스위칭 전원 공급 장치 시스템에서 인덕턴스는 전원 부품의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 과도한 루프 인덕턴스는 과도 스위칭 중에 고전압 스파이크를 발생시켜 부품의 안전한 작동을 저해할 수 있습니다. 결과적으로 낮은-인덕턴스 설계는 적층 버스바의 중요한 기술 사양입니다.

 

산업 자동화의 고속 드라이브 애플리케이션의 경우{0}}가변 주파수 드라이브(VFD)용으로 설계된 적층 버스바는 도체 레이아웃을 최적화하여 전류 루프 길이를 줄여 가변 주파수 시스템의 작동 효율성을 향상시킵니다.

 

인덕턴스를 줄이는 것 외에도 적층 부스바는 다음과 같은 장점을 제공합니다.

 

첫째, 공간 활용도가 향상됩니다. 기존 와이어링 하니스는 상당한 라우팅 공간이 필요한 반면, 적층 구조는 여러 전도성 경로를 컴팩트한 설치 공간에 통합하여 보다 컴팩트한 장비 설계를 가능하게 합니다.

 

둘째, 열 관리 기능을 향상시킵니다. 넓은-표면적-구리 도체는 국지적인 전류 밀도와 온도 상승을 줄여 장기적인-운영 안정성을 향상시킵니다.

 

셋째, 조립 신뢰성을 높입니다. 일체형 구조로 연결점 수를 최소화하여 볼트 풀림이나 접점 산화 등의 요인으로 인한 고장 위험을 줄입니다.

 

고성능 컴퓨팅 분야에서 전력 시스템은 고속-고전류-공급을 지원해야 합니다. 따라서 슈퍼컴퓨터 회로 기판 또는 백플레인용으로 설계된 적층 버스바는 서버 및 컴퓨팅 플랫폼의 작고 신뢰성이 높은 전원 연결에 대한 요구 사항을 충족합니다.

 

 

 

현재 적층 버스바에 대한 수요 증가는 주로 신에너지 차량(NEV), 에너지 저장 시스템, 산업용 인버터 및 데이터 센터와 같은 부문에서 주도됩니다.

 

NEV의 배터리 팩, 모터 컨트롤러 및 고전압 배전 시스템에는 모두 안정적이고 신뢰할 수 있는 전력 전송 구조가 필요합니다. 기존 구리선 연결과 비교하여 적층형 버스바는 무게를 줄이고 공간 활용도를 높이는 동시에 진동-이 발생하기 쉬운 차량 환경에서도 안정적인 작동을 보장합니다.

 

모터 제어 시스템에서 모터 컨트롤러 버스바는 전력 모듈 간의 고전류 연결을 처리하므로 낮은 저항, 낮은 인덕턴스 및 우수한 열 방출이 필요합니다. NEV의 전력 출력이 증가함에 따라 이러한 애플리케이션에서는 버스바 설계에 대한 요구가 점점 더 엄격해지고 있습니다.

 

에너지 저장 산업의 성장은 또한 적층 부스바의 기술 업그레이드를 주도했습니다. 배터리 클러스터, 전력 변환 모듈, 제어 장치로 구성된 대규모-에너지 저장 시스템-에는 신뢰성이 높은 전력 분배 구조가 필요합니다. 적층 설계를 최적화하면 시스템 손실을 줄이고 에너지 변환 효율을 높이는 데 도움이 됩니다.

 

통신 인프라 부문에서는 5G 기지국과 엣지 컴퓨팅 장비의 전력 수요 증가로 인해 고밀도 전력 분배 구조가 핵심 초점이 되었습니다.- 셀룰러 기지국 전력 분배용으로 설계된 적층 버스바는 통신 장비 내에서 보다 안정적이고 컴팩트한 전력 레이아웃을 가능하게 합니다.

 

한편, 데이터 센터는 고전력-전력 밀도-전력 분배에 대한 새로운 요구 사항을 설정하고 있습니다. 서버 랙 내부 공간이 제한되어 있으므로 효율적이고 안전하며 안정적인 전원 연결 솔루션이 필요합니다. 따라서,랙-장착 전력 분배를 위한 적층 버스바점점 현대 데이터 센터 전력 시스템의 필수 구성 요소가 되고 있습니다.