现代配电系统中的叠层母排技术

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现代配电系统中的叠层母排技术 - 145 -
现代配电系统中的叠层母排技术
赖友源
(广东工程职业技术学院，广州 广东 510520)

摘 要传统的分立母排寄生电感量过大，在功率开关关断瞬间产生的瞬态电压与直流回路电压叠加，对功率开关和电
动机绝缘构成威胁。而叠层母排具有固有电容、低电感、低阻抗、降低瞬态压降、抑制振荡、减少地电磁干扰等优点，被越来
越多的生产厂家所应用。文章概述叠层母线的特点、种类与优点，并介绍了风能上电水冷项目中使用的叠层母排。
关键词叠层母排；配电
中图分类号TM64 文献标识码A 文章编号1008-1151(2010)07-0145-01

传统的分立母排寄生电感量过大，在功率开关关断瞬间
产生的瞬态电压与直流回路电压叠加，对功率开关和电动机
绝缘构成威胁。分布电感量越大，负载电流越大，功率开关
的电流下降时间越短，这种危害就越严重。这种危害不会因
为功率开关器的选择而消失。为了消除这种危害，人们便研
究出了叠层母排技术。
叠层母排也称为层压母排，由扁平铜导体，涂有薄粘胶
的绝缘膜构成，铜导体与绝缘膜交替叠层排列，裸露边缘用
绝缘介质密封。该叠层母排具有固有电容，低电感，低阻抗，
降低瞬态压降，抑制振荡，减少地电磁干扰等优点，叠层母
排凭借其众多优点将会被越来越多的生产厂家所应用。
（-）叠层母排的特点
1.多层铜板。
2.绝缘全密闭压合。
3.单体封装。
加工好的成品如下图所示：




（二）常见叠层母排的种类
1.多层铜板内绝缘压合结构
适用于工业变频器，UPS、光伏变流器和内陆式风电变流
器，绝缘长期工作温度不高于105度。
2.多层铜板内外绝缘全封闭压合结构
适用于大小铁路牵引变流器，采矿和船用驱动变流器，
环境恶劣的海上风电变流器，绝缘长期工作温度不高于 105
度。








（三）叠层母排的优点
1.低分布电感
低电感设计，同-回路的正负导体压合在-起，分布电
感相互抵消，同时安装孔的密闭方式加大爬电间距，减小电
感。防止功率半导体元件开关时层压母排上形成的感应高压
击穿元器件，减序省掉旁路电容，让功率元件发挥出最大
的功效。
分布电感的副作用：IGBT 元件关断瞬间在元件两端产生
感应电压（毛刺脉冲） ，有可能击穿元件。传统的解决感应电
压的方法是在IGBT两端并联吸收电容， 这样会有以下副作用：
降低IGBT输出效率；频率越高，损耗越大；元件费用和组装
成本增加；设备体积更庞大。
2.低局部放电率
局部放电是指绝缘内部产生的局部漏电现象。局部放电
的成因有：高电压(大于等于直流1kV)；不同电压等级间的内
绝缘和铜板间有气隙。
局部放电的后果：绝缘快速老化，5年左右失效，但风电
变流器的设计寿命为20年，使用目前分离式母排，局部放电
可能会导致整个设计寿命内需要更换 3 次母排。零部件和售
后服务成本大幅提高。
叠层母排的绝缘层和铜板间用胶粘剂热压后完全贴合，
无任何气隙。出厂前100%局部放电率测试，绝缘寿命超过25
年，在整个变流器使用过程中免维护。
3.对抗恶劣环境
使用传统分离式母排，振动、盐雾和粉尘威胁母排的安
全：长期振动可能造成分离式母排连接处松动解体，海上的
潮气如渗入绝缘将导致层之间击穿，粉尘累积可能导致爬电
击穿。
而使用叠层母排，高强度整体粘结保证长期不松动，同
等电流下可以使铜排尽量减薄，用弹性补偿（下转第139页）
收稿日期2010-03-16
作者简介赖友源（1970－） ，广东饶平人，广东工程职业技术学院高级讲师，高级技师，硕士，研究方向为单片机、嵌
入式系统的应用。