变频调速对电机绝缘性能的影响

半导体元器件的广泛应用导致了高效、快速的开关电源的发展。但是变频器电源在使用的IGBT晶体管的高频转化过程中，会带来一些不良影响，如电磁辐射的增加和电压峰值的可能性，以及在电压上升速率时出现的高dv/dt比（电压的时间导数，即电位上升速率）。变频驱动器供电电机端子。根据控制特性（栅极电阻、电容器、命令电压等）和所采用的脉宽调制（PWM），当感应电机由变频器电源供电时，这些脉冲与电缆和电机的阻抗结合可能会在电机端子上造成重复的过电压。此脉冲序列可能会降低电机绝缘系统，从而降低电机寿命。
 
电缆和电机可以看作是由变频器矩形脉冲激励的谐振电路。当R、L和C的值达到峰值电压超过电源电压（Vdc≈1.41 VIN）时，电路对这种激励的响应就是所谓的“过冲”。过冲对随机绕组匝间绝缘的影响尤其显著，它取决于几个因素：电压脉冲上升时间、电缆长度和类型、连续脉冲之间的最小时间、开关频率和多电机运行。
 
脉宽调制电压从最小值上升到最大值需要一段时间。这一时期通常被称为“上升时间”。由于变频驱动级开关速度快，电压波前的增长过快，随着电力电子技术的发展，和交流变频电源行业的快速发展，这些过渡时间越来越短。
 
然后，变频驱动的馈电机受到极高的dv/dt速率，因此单相第一线圈的第一圈被送至高电压水平。因此，VFD可以显著增加电机线圈内的电压应力，尽管由于线圈的电感和电容特性，脉冲在随后的线圈上受到阻尼。
 
因此上升时间（Tr）直接影响绝缘寿命，因为脉冲波前增长越快，第一线圈的dv/dt比越大，匝间电压水平越高，导致绝缘系统磨损越快。因此，电机绝缘系统应具有良好的介电特性，以承受在脉宽调制环境中发生的电压梯度升高。