薩頓斯 電機驅動器輸出解決方案（上）

目前，電機驅動器市場有多種趨勢可能會對整個驅動系統的可靠性造成巨大影晌，并且需要采取措施確保此可靠性:
1、電機驅動器和電機的小型化常常伴隨著電機繞組絕緣強度的成本節約 
2、在采用舊電機和非屏蔽電纜的現存設備中配備電機驅動
3、高轉速，低質量機器的趨勢(例如HF心軸)
4、具有多極數的創新低速電動機技術(例如機床工程應用中，配備力矩電機的機床) 
5、電機驅動器是眾所周知的干擾源，因此一般配備一個輸入濾波器。
6、然而，較少人意識到當變頻器向電機提供調制信號時，存在于輸出側的問題。下文所述是一些典型的輸出挑戰。
dv/dt電位勢變化與時間之間的關系
為保持變頻器或伺服機構的損耗處于較低的水平，目標是盡量縮短電源半導體的開關時間。結果是對于新一代的IGBT，有時候可以測量超過12kV/μS的上升時間，而根據電機不同.允許采用<1000V/μS的 dv/dt（VDE0530:500~1000V/μS）。

當電機電纜較短，不超過約20米時，這些上升時間由于線路阻抗較小，完全作用于電機繞組的絕緣。根據電 機線圈的結構不同，承受滿電壓的導線緊密地并排布置。因為很短的并排導線也會有電容作用，所以長久性 電位跳變將導致繞組絕緣兩端發生換極損耗。現在，漆包絕緣即使只有很少的不純，也會導數所謂的熱點； 從而遲早發生繞組絕緣破壞。在任一情況下，此dv/dt應力負載都會使電機提前老化，縮短其使用時間。
電壓過沖和電壓峰值
電壓過沖和 電壓尖峰不僅會產生高dv/dt，其自身就是問題，鑒于繞組的結構，在等效電路圖中，由于開關 頻率的快速電壓脈沖，電機就像電容，而不是在普通的50Hz應用環境下的電感。電機電纜每增加一米，導 線電感也隨之增加。
根據能量儲存原理，此電感起扼流圈的作用，在每次開關時，會產生電壓峰值。扼流圈的能含量（電感）越 大.這些電壓峰值亦越高。換句話說，電動機電纜越長，大電壓幅值越高。這些峰值繼而達到一個損壞電 動機的繞組絕緣的數值。對于電動機電纜較長的情況，由于電纜阻擾dv/dt會降到安全數值。然而，根據電 路原理，由于電纜反射的作用，電壓峰值可能會達到1600V或更高（取決于中間直流電壓}，這可能產生非 常陡峭的dv/dt值。根據VDE 0530 ,推薦峰值在1OOOV以下。盡管由于長電纜電感的原因，dv/dt會降低，此 時電機沒有明顯的壓力釋放，所以以此時增大的電壓成為主要的壓力指標。
電機附加損耗
除了繞組絕緣問題之外，陡峭的開關沿還導致另一個現象：輸出信號的諧波。進行傅立葉分析之后，可以在 數學上證明陡峭的開關沿包含很寬的諧波頻譜一即諧波含量很大。電流紋波（PWM和諧波）導致電機內發生 附加磁損耗。對工作溫度非常敏感，溫度變高，電機使用壽命大大縮短。