Taajuusmuuttajan välipiirikiskojen suunnittelu: Laminoidut kiskot ja induktanssin pienentäminen

Abstract

Taajuusmuuttajien käyttö on lisääntynyt huomattavasti viime vuosikymmenten aikana. Taajuusmuuttajien hyötysuhteita ja energiatehokkuutta kehitetään jatkuvasti. Hyötysuhteen parantaminen edellyttää taajuusmuuttajalta yhä pienempiä häviöitä. Nopeasti kytkevien komponenttien avulla voidaan pienentää tehohäviöitä ja saada sähkötehosta tasaisempaa.

Tässä työssä on tutkittu taajuusmuuttajan välipiirin kiskoja. Kiskojen sähköisiin ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa huomattavasti kiskojen muodolla, materiaalilla ja asettelulla. Eräs välipiirikiskojen tärkeimmistä ominaisuuksia on pieni induktanssi. Kiskojen induktanssi ja transistorien kytkentäaika aiheuttavat kommutoinnin aikana ylijännitepiikin. Ylijännitepiikki voi rikkoa komponentteja ja aiheuttaa häviöitä laitteessa. Ylijännitepiikin suuruus voidaan laskea virranlaskunopeuden (di/dt) ja induktanssin tulona. Koska kytkentäajat ovat lyhentyneet ja lyhentyvät edelleen, vain kiskojen induktanssin muutoksilla voidaan pienentää ylijännitepiikin suuruutta. Induktanssin muodostuminen ja sen pienentäminen selitetään selvästi eri tilanteissa. Työssä esitetään välipiirin toteutustapoja johtosarjasta laminoituun monikerroskiskoon.

Työssä tutustutaan myös osittaispurkausten syntymiseen ja tilanteisiin, missä niitä voi ilmetä.

Työn tuloksena saatiin paljon tietoa välipiirin kiskoihin vaikuttavista asioista sekä muokattiin tuotantoon tulevia välipiirikiskoja työssä opittujen menetelmien mukaisesti. Muutoksilla saavutettiin 12,9 - 63,7 % parannukset induktanssiin kyseisillä kiskoilla. Muutokset toteutettiin ja muutetut kiskot otettiin tuotantoon.