Влияние формы поперечного сечения шины электропитания на её электрические и массогабаритные параметры

DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-1-20-26

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Исследуется влияние формы поперечного сечения шины электропитания (ШЭП) на её электрические и массогабаритные параметры с целью определения оптимальной формы для минимизации электромагнитных помех. Рассмотрены варианты поперечных сечений ШЭП на основе несимметричной и симметричной, а также экранированных линий передачи (ЛП). Моделировалось влияние размеров проводников и относительной диэлектрической проницаемости изолятора на погонные индуктивность (L), ёмкость (C) и волновое сопротивление (Zв) ШЭП. Оценены уменьшение L и рост C за счёт роста отношения ширины проводников к их толщине, а также изолятора с более высокой диэлектрической проницаемостью и меньшей толщиной. Показана предпочтительность ШЭП в виде экранированной линии передачи с прямоугольным центральным проводником.

Ключевые слова: силовая шина электропитания, численное моделирование, погонные параметры

Сведения о финансировании: Работа выполнена в рамках проекта FEWM2024-0005 Минобрнауки России.

Библиография статьи:
Николаев И. И. Влияние формы поперечного сечения шины электропитания на её электрические и массогабаритные параметры / И. И. Николаев, М. Е. Комнатнов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 1. – С. 20–26. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-1-20-26

Авторы и правообладатели:

  • Николаев И. И. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Комнатнов М. Е. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)

  • 1. Simulation and Experimental Study of High-Power Power Conditioning Unit / W. Lu, B. Wang, C. Zhao, H. Chen, K. Wang, T. Zhang // 2019 European Space Power Conference (ESPC). – 2019. – P. 1–4.
  • 2. DC Link Capacitors Selection and Arrangement Procedure in High Power Inverters: A General Review / M. G. Varzaneh, W. Emar, M. Iranshahi, N. Kamali-Omidi, A.S. Panah // 2023 2nd International Engineering Conference on Electrical, Energy, and Artificial Intelligence (EICEEAI). – IEEE, 2023. – P. 1–8.
  • 3. Busbars Stray Parameters Optimization for Double Pulse Test Platform of High Voltage IGCT / Z. Kang, Y. Tang, C. Zhan, W. Wang, L. Zhu, H. Sun, S. Ji // 2024 CPSS & IEEE International Symposium on Energy Storage and Conversion (ISESC). – IEEE, 2024. – P. 190–195.
  • 4. Dorneles A.C. Bus bar design for high-power inverters / A.C. Dorneles, J. Guo // IEEE Trans. on Power Electronics. – 2018. – Vol. 33, No. 3. – P. 235–2367.
  • 5. Wang D. Design and Characterization of Bus Bars for 1MVA Three-level ANPC Inverters in Aerospace Applications / D. Wang, L. Zhou, S. Hemming, J. An, Y. Wang, G. Pietrini // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2025. – Vol. 40, No. 1. – P. 1135–1152.
  • 6. Laminated busbar optimization concerning physical aspects, materials, and structural modifications / A. Venugopal, F. Robert // 2022 International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS). – 2022. – P. 1–5.
  • 7. Hammerstad E. Accurate models for microstrip computer-aided design / E. Hammerstad, O. Jensen // IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. – 1980. – P. 407–409.
  • 8. Gupta K.C. Computer aided design of microwave circuits (Book) / K.C. Gupta, R. Garg, R. Chadha // Research sponsored by the Department of Electronics of India, 1981. – 426 p.
  • 9. Fusco F. Microwave Circuits: Analysis and Computer-Aided Design. IL: Prentice Hall. – 1987.
  • 10. Chen T.S. Determination of the capacitance, inductance, and characteristic impedance of rectangular lines // IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 1960. – Vol. 8, Iss. 5. – P. 510–519.
  • 11. Frankel S. Characteristic impedance of parallel wires in rectangular troughs // Proceedings of the IRE. – 1942. – Vol. 30, Iss. 4. – P. 182–190.
  • 12. Review of Modeling and Analysis of Parasitics in Power Electronic Converters / J. Wang, M. Chen, S. Yu, X. Zhang // Chinese Journal of Electrical Engineering. – 2025. – Vol. 11, No. 1. – P. 151–173.
  • 13. Chen Z. Q. Busbar Design for High-Power SiC Converters / Z. Chen, A. Huang // Electronics. – 2024. – Vol. 13, No. 23. – P. 4758.
  • 14. Mitsui K. Design of a laminated bus bar optimizing the surge voltage, damped oscillation, and switching loss / K. Mitsui, K. Wada // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2021. – Vol. 57, No. 3. – P. 2737–2745.
  • 15. George N. Rectangular busbar with circular sensing part for wideband current measurement / N. George, P. Ripka // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2023. – Vol. 72. – P. 1–8.
  • 16. Busbars Structural Requirements for DC Link in High Power Inverters: A Systematic Review / M.G. Varzaneh, M. Iranshahi, W. Emar, N. Kamali-Omidi, A.S. Panah // 2023 2nd International Engineering Conference on Electrical. – IEEE, 2023. – P. 1–6.
  • 17. Белоусов А.О. Подходы к обеспечению электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств в составе комплекса функционального поражения беспилотных летательных аппаратов мощным электромагнитным излучением // Системы управления, связи и безопасности. – 2023. – № 3. – С. 134–196.
  • 18. Ternov S. Influence of the cross-section form of the power bus bar on its parameters / S. Ternov, A.V. Demakov, M.E. Komnatnov // Moskow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT). – 14–16 March, 2018. – P. 1–4.
  • 19. Venugopal A. Effect of Frequency, Materials and Structural Variations on Stray Parameters of Laminated Busbars / A. Venugopal, F. Robert // Journal of Electrical Engineering & Technology. – 2023. – Vol. 18, No. 2. – P. 1447–1456.
  • 20. Ehrich M. Electrical properties and magnetic fields of a coaxial bus bar / M. Ehrich, L.O. Fichte, M. Luer // Proc. Asia-Pacific Conf. on Environmental Electromagnetics. – Shanghai, China, 7 May. – 2000. – P. 11–16.
  • 21. Yu X. Simulation of the Short Circuit of the Insulated Tubular Busbars in High Voltage Test Room / X. Yu, D. Shang, L. Zhao, C. He, H. Li and M. Jiang // 2024 7th International Conference on Energy, Electrical and Power Engineering (CEEPE). – 2024. – P. 277–282.
  • 22. Гаврюшов М.В., Ефремов С.В. Применение технологии силовых алюминиевых шин Bus bar на КА ОАО «ИСС» // Решетневские чтения. – 2013. – Т. 1, № 17. – С. 213–216.
  • 23. Busbars for e-mobility: State-of-the-art review and a new joining by forming technology / R.F.V. Sampaio, M.F.R. Zwicker, J.P.M. Pragana, I.M.F. Braganca // Mechanical and industrial engineering: historical aspects and future directions. – 2021. – P. 111–141.
  • 24. Improvement of heat dissipation characteristics of cu bus-bar in the switchboards through shape modification and surface treatment / M.J. Kim, S.H. Bak, W.C. Jung, D.J. Hur, D.S. Ko, M.S. Kong // Energies. – 2019. – Vol. 12, No. 1. – P. 146.
  • 25. Разработка программного обеспечения для моделирования радиоэлектронных средств с учетом электромагнитной совместимости в ТУСУР / С.П. Куксенко, Т.Р. Газизов, А.А. Квасников, А.В. Демаков, А.А. Иванов, Д.В. Клюкин, А. Алхадж Хасан, А.Е. Максимов, А.В. Осинцев // Наноиндустрия. – 2023. – Т. 16, № S9–1 (119). – С. 170–178.
  • 26. ГОСТ В 23584–79. Монтаж электрический радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Общие технические требования. – М.: Стандартинформ, 1981. – 15 c.
  • 27. ECSS-Q-ST-30-11C. Rev 1, Space product assurance. Derating – EEE components, Developed by ECSS Secretariat. – Noordwijk, The Netherlands, 2001. – 71 p.
  • 28. Журавлев С.А. Распределительные системы на основе прямоугольной коаксиальной линии // Успехи современной радиоэлектроники. – 2021. – Т. 75, № 9. – С. 69–80.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru