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Stromschienen Verbesserte Stromtragfähigkeit ohne Baugrößenzuwachs

Dominik Pawlik *

Anbieter zum Thema

ET System electronic GmbH
Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Laminierte Stromschienen sorgen für induktivitätsarmes Verteilen von Energie, etwa in Umrichtern. Je höher Schaltfrequenz und der Strombetrag sind, umso mehr zählt jedes eingesparte nH.

Bild 1: Diese neue Stromschienen-Kondensator-Baugruppe kombiniert eine laminierte Sammelschiene mit einem ringförmigen Kondensator mit niedrigem Profil für eine verbesserte Stromverarbeitungsfähigkeit in einem kompakten Formfaktor.(Bild: Rogers)
Bild 1: Diese neue Stromschienen-Kondensator-Baugruppe kombiniert eine laminierte Sammelschiene mit einem ringförmigen Kondensator mit niedrigem Profil für eine verbesserte Stromverarbeitungsfähigkeit in einem kompakten Formfaktor.
(Bild: Rogers)

Laminierte Stromschienen haben typischerweise ein kompaktes Design sowie eine niedrige Induktivität und Impedanz. Das verbessert die Zuverlässigkeit des Systems. Da die Anforderungen an die Energieverteilung etwa in elektrischen Fahrzeugen oder der Stromrichter in Solar- und Windkraftanlagen immer komplexer werden, stehen die Entwickler von laminierten Stromschienen vor der Herausforderung, noch höhere Leistungen mit größerer Stromdichte zu berücksichtigen – im Endeffekt heißt das kleinere und leichtere Stromschienen herzustellen, die die höchsten bis jetzt da gewesenen Leistungen kanalisieren können. Mehr Leistung bedeutet normalerweise größere Leiter und größere Stromschienen.

Heutzutage sind die Forderungen nach einer höheren Leistungsdichte und gesteigerter Zuverlässigkeit nicht nur für Stromschienen wichtig, sondern auch für die gesamte Bauweise des Stromrichters. Deshalb bietet eine Kombination aus speziellen Power-Ring-Film-Kondensatoren und Stromschienen-Baugruppen eine neue Lösung für anspruchsvolle Anwendungen. Verglichen mit derzeit erhältlichen Lösungen senkt diese Kombination die gesamten Systemkosten, verbessert die Zuverlässigkeit und steigert die Leistungsdichte.

Elektronische Systeme beruhen auf einer effizienten Kombination und Verteilung von Spannungen aus unterschiedlichen Quellen. In Anwendungen mit höherer Leistung wie beispielsweise Stromrichtern in Solar- und Windkraftanlagen und bei Antrieben von Elektrofahrzeugen (EVs) und Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs) muss Energie mit minimalen Kombinations- und Verteilungsverlusten kanalisiert werden. Für Entwickler solcher Stromrichtersysteme ist es eine ständige Herausforderung, Stromverteilungskomponenten, wie z.B. laminierte Stromschienen zu entwerfen, die robust genug sind, hohe Leistungen zu verarbeiten, ohne sie dabei größer zu machen als bestehende Konstruktionen laminierter Stromschienen.

Eine interessante Lösung ist daher die hier skizzierte Herangehensweise an die Konstruktion der Sammelschiene unter Verwendung einer Baugruppenkonfiguration bestehend aus laminierter Stromschiene der Rogers Corporation und Power-Ring-Film-Kondensatoren in Ringform mit niedrigem Profil. Größe und Gewicht der Stromschienen-Kondensator-Baugruppe werden nur minimal erhöht, während die Leistungsdichte enorm steigt. Mit diesem Ansatz war es möglich, die äquivalente Reiheninduktivität erheblich zu senken und die kompakte Bauform beizubehalten, und zwar aufgrund eines hohen Streckungs-Formfaktors und gesteigerter Leistungsdichte.

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