长直流母排如何布局电机模块

从机械和电气角度上看，按照驱动器功率大小的顺序排布是最简便有效的方法。例如按照功率大小在电源左侧或者右侧递减即可。这种情况下电机模块功率最大的直接紧挨着电源，功率最小的电机模块远离电源。下图就是举例装机装柜型电机模块以及书本型电机模块分布，在装机装柜型整流单元的右侧，电机功率逐渐递减。

图1-1 SINAMICS S120按照额定功率排布电机模块

推荐按照电机模块功率排布，因为功率相近的模块在电气和机械上的差别很小，这样排布可以提供很多优势：

•  S120电机模块装机装柜型或者书本型邻近安装没有任何问题，因为这些模块有相近的机械尺寸，可以直接和邻近模块安装在一起。

•  装机装柜型或者书本型装置设备之间为了散热需要进行布局，而柜内冷空气设计相对容易实现，因为相邻的电机模块有相似的机械尺寸，具有类似的冷却空气需求。

• 远端的功率小的电机模块可以使用更小的母排，在大多数情况下可以节省材料成本。但是非常重要的一点是保证进线熔断器或者断路器有保护整个直流母排的短路的能力。

• 如果电机模块有问题（IGBT损坏或者DC母线电容）一般仅仅移除有问题的电机模块的快熔。因为这样安装邻近的结构设计和有问题模块类似，其他模块进线一般不受影响。

一些场合需要长直流母线上的电机模块按照 工艺顺序排布。而且整流单元安装在直流母线的一端，不论模块尺寸和功率大小，只是相对于工艺排布驱动器位置。

图1-2 SINAMICS S120按照工艺排布电机模块

根据生产工艺布局电机模块通常是没有问题的，需要满足以下条件：

•  每个电机模块功率差别不要超过4~5倍

• 驱动配置仅仅由一种类型的电机模块组成。比如装机装柜型或书本型。

• 当这些条件满足时，按工艺排布实际和功率排布有相同的优势，邻近的电机模块有相似的机械尺寸和电气功率。

然而，配置中单个电机模块输出功率差5倍以上或者电机模块类型有装机装柜型和书本型混合时，按照工艺排布有以下缺点：

• 布局非常耗时邻近的电机模块尺寸相差太大，高度和重量都有很大偏差。

•  在装机装柜型和书本型优化冷空气路径变复杂。因为不同的尺寸，冷空气的需求不同，因此需要空气压力范围变宽，导致柜内的散热设计变的复杂。

• 如果S120电源位于直流母线一端，另一端是输出功率非常大的装置需要设计成整流所需的满载流量的母排。相对来说成本增加很多。

• 如果其中一个模块大功率的损坏，邻近电机模块的快熔可能也易熔断，从而将会更多熔断器的损坏。

经验证明，装机装柜型和柜机的直流母线长度在50米至75米之间不需要太考虑。75米至150米的距离需要考虑。如果直流母线超过150米，这种情况下要视情况而定，需要更多的技术参数，在这种情况下一般选择ALM。

下面举例多传动系统允许的排布。直流母线最多可以由4个完全一样的电源模块并联提供。在这些典型的配置下电机模块一般按照功率大小排布。

例子1显示典型的线性排布，S120电源模块在最左边，电机模块在右边按照功率递减排布。

图1-3例子1电源模块位于最左端电机模块按功率递减线性排布

例子1所示的适合于低到中等输出功率范围的配置。电机模块大功率输出范围在例子2中可以有效的减少直流母线的负载，通过将S120电源模块放在直流母线中间，电机模块按功率递减分布在电源两侧。

图1-4例子2 电源模块在直流母线中间电机模块按功率递减的线性排布

更大的功率输出，几MW需要更长的直流母线，此时最好配置划分成两条子线背靠背的布局，此外，如果S120电源模块在一条子线的中间位置可以直接连接到另一条子线的直流母线的中间，这样可以优化直流母线的载流量。例子3展示了这一类型的布局。

图1-5例子3直流母线两条子线背靠背线性排布

还可以选择用两个相对的子线进行排列，如例子4所示。一条子线安装在变频器室里，另一条子线安装在相反的墙的变频器室里。

图1-6例子4 直流母线两条子线相对安装线性排布

一些应用两条直流母线的子线配置的距离比较远。两条直流母线子线需要很长的直流母排或者电缆连接，例如示例5

图1-7例子5两条子线长距离配置的直流母排线性排布

这类应用的两条子线的距离不能超过75米。如果距离在75米至150米之间需要更多的技术参数来考虑是否可以这么排布。

一般来说，当子线在上述距离间隔时，要使用低电感的直流母排或者电缆以消除两个子线之间的振荡风险。因为两个子线配置的电容组和直流母线的电感很可能形成振荡电路。例如，振荡电路的谐振频率是驱动配置的系统变量（如电机模块的脉冲频率），所以正负母排或者电缆尽可能平行且尽可能近的排列，以减少电感值。

此外，为了最小化振荡的风险，最好用选用ALM提供直流母线。