变频器为什么会损伤电机的绕组绝缘

变频器为什么会损伤电机的绕组绝缘?这是因为变频器驱动电机的电压不是正弦波电压，而是PWM电压。当将PWM电压施加到电机上时，会在电机的绕组上产生尖峰电压，尖峰电压的幅度最大可以达到直流母线电压的2倍，如图1所示。过高的尖峰电压加在电机定子的线圈上，对线圈造成电压冲击，频繁的尖峰电压冲击会导致电机过早失效，如图2所示。

图1 变频器在电机端产生的尖峰电压

图2 变频器损伤的电机定子绕组

PWM电压在电机端产生尖峰电压的机理可以用传输线的理论进行解释。传输线是用来传输信号的一对导体，人们对其进行了深入的研究。传输线的理论表明，当传输线的阻抗与负载的阻抗不同(称为阻抗失配)时，所传输的电压会在负载端发生反射，反射的大小取决于传输线阻抗与负载阻抗失配程度的大小，失配越严重，反射越强。

入射波与反射波叠加产生过冲电压是有条件的。根据传输线的理论，当信号在传输线上的传输时间大于脉冲的上升沿时间的一半时，就会尖峰电压现象，如图3所示。信号在传输线的传输时间与传输线的种类有关，大约为空气中传播时间的1/2，也就是150m/μs。

图3 尖峰电压产生的条件

从图3可知，当电缆的长度一定时(对应传输时间tp一定)，随着脉冲上升沿时间缩短，尖峰电压的幅度随之增加。如果脉冲的上升沿一定，则电缆越长，越容易产生尖峰电压。根据尖峰电压产生的机理，避免尖峰电压损伤电机的技术措施有三种：

第一：将PWM电压波形滤波成正弦波电压波形，这样就彻底消除了PWM电压波形产生尖峰电压的因素。实现这种目的的设备是SWF电机卫士，也叫做正弦波滤波器。这种方法从理论上讲，是最好的方法，但是，这种方法成本较高，SWF的体积较大;

第二：延长PWM电压波形的脉冲上升沿时间，实现这种目的的设备是DVF电机卫士，这种设备的功能是延长PWM脉冲电压波形的上升沿时间。这种方法仅适用于变频器与电机之间的电缆长度小于300米的场合;

第三：在电机端消除产生的尖峰电压，使电压低于特定的数值(例如800V)。