模拟技术——为你打开方便之门

由市场开发经理 Olivier Mathieu 发表
先进电子解决方案

电子系统主要对不同来源的电压和电流进行有效组合和分配。工业传动、可再生能源逆变器、电动汽车动力总成与轨道车辆的变流器等大功率设备必须要将功率损耗降至最低。上述变流器系统的工程师一直面临着这样的挑战：开发一种能够在提高变流器系统性能和工作寿命的同时，处理大功率水平并最小化整体直流电感的配电组件（如叠层母线排）。

模拟技术能够针对系统的整个变流器或单独的部件设计出一种合理、安全且迅速的分析工具，从而实现最优化设计。使用模拟技术不仅有助于设计师和工程师找出其产品和模型中的某些缺陷和限制，也有助于他们减少原型机的生产数量，从而显著降低总体设计流程成本。

随着运输行业的电气化逐渐成为了一个热点问题，市场对更小、更轻、更廉价且更高效的动力总成变流器的需求也日益增加。大部分变流器中的直流电连接系统包括母线排和电容器，这也是整个变流器的主要部分。因此，采用模拟技术有助于评估设计是否符合与电感和热管理有关的初始要求。

母线排模拟主要分为以下三种类型：

1. 电流分配模拟，证实母线排中的电流密度。它能够避免在终端等小横截面上出现高电流密度，从而提高热性能。因此，热性能得以改善。
   
   图 1：层压母线的电流密度模拟
2. 自热模拟评估了电流密度，从而确定关键热点，并在确保厚度或宽度合适的情况下，使导体横截面达到最优方案。这种情况对电流或环境温度都没有限制。
   
   图 2：层压母线自热模拟
3. 电感模拟计算了确定电流回路的母线排电感。通过评估磁通密度，可以推出电感的关键区域，并提出能够降低整体系统电感的解决方案。
   
   图3：层压母线电感模拟

电感模拟是最复杂的模拟，但实际上所有设计都可以进行独立评估，如母线排主体、终端或电容器连接。现代变流器的直流电连接系统的电感必须降低。可以将变流器的开关损耗降至最低，避免通电时出现电压峰值。

母线排的功率密度和热量有助于确定母线排在特定的额定功率下可以实现的紧凑度。然而，小型设备处理较高的功率密度等级已成为目前电子设备的大趋势。

如果您对母线排设计有任何疑问，或需要对您应用的叠层母线排或电容器-母线排进行模拟设计，罗杰斯电力电子解决方案部门的专家随时可以提供帮助。如有任何疑问，欢迎与我们联系。

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标签：
Olivier's Twist 博客, 燃油汽车与电动/混合动力汽车, 通用工业, 轨道交通, 风能和太阳能, 有线基础设施

发布于 2019 年 6 月 24 日

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