由PWM电压源逆变器操作导致的上升时间与电缆长度对电机绝缘损耗的影响.doc

由PWM 电压源逆变器操作导致的 上升时间与电缆长度对电机绝缘损耗的影响 摘要 时间（秒） 图表一 机制端电压反映和电缆长度 电压峰值（伏） 电缆长度（英尺） 图表二 电压峰值和电缆长度 相关电晕量每脉冲 电缆长度（英尺） 图表三 相关电晕暂态能量和电缆长度 图表二显示了一些电缆长度的电压峰值反应。直流电压和逆变器输出电压波形升涨率分别为√2480伏和5000伏/微秒。模型结果很适合，根据回归分析法，方程为 1. y= a+bx+c/x 相互系数为 0.9996，这里 a= 1291.5, b=0.12045, c=6153.7。 曲线表示电压峰值在电缆长度为0到100英尺之间变化的最快。图表一中电压端的另一个特征是当电缆长度升涨时振幅的自然平率也会增长。这是由增长型电缆电感造成的，被视为增长型长度的曲线函数，与电机绕组的相间电容量经行交互。如果假设为绝缘系统具有一个给定类型的电晕起始电压（CIV）, 这样任何电压就可采用绕组端。超出CIV电压可转换成电晕生产量。参考以下公式二； 2. 这里 是瞬态电晕量，R是电晕放电路径的电阻，V是外加电压。Tt 是外加电压超越 时用的时间。即使不能测量R的等值，但是相关值在图标一的波形中可以预算出来。通过预测和R 的值可以得知公式2的数值。 图标三中对相关电晕量在几个电缆长度间的每脉冲给予评估。值被设为1000伏（峰值）。与电压峰值相反的这次达到了渐近线，相关电晕量作为电缆长度的一个成分指数增长。根据回归分析法模型结果跟以下等式相吻合。 3. 相互系数为 0.9997，a= -.0031, b=1.7611e-5, c=1.4566. ⅴ. 逆变器电压的上升率作用 近期以来关于电压源逆变器输出上升时间的问题受到了太多重视。一个陡电压波会影响绕组并且会在绕组内造成瞬态电压的不均匀分布。作者的试验结果证明匝间电压陡度不会影响清漆磁线的值。逆变器输出最快电压上升率更重要的结果是波浪反射的作用。 图表四说明电压在机制端的反应其上升率为1000, 5000~10000伏/微秒，电缆长度假设为150英尺。 电压端（伏） 时间（秒） 图表四 机制端的电压反应逆变器输出上升率 图表五则显示的是峰值电压上升成功率。除了上升率少于3000伏/微秒之外，峰值电压不易受上升时间的变化。数值为1000~3000伏/微秒时是典型的GTOs和双极晶体管。后代IGBTs的上升率高于5000伏/微秒。以下为图表五的公式。 4. 相关系数为 0.9979，a=1275.6, b=1.6628e8. 由以上信息得知，相关电晕量的每瞬态脉冲要比绝缘峰值电压更明显。 峰值电压（伏） 电压上升率（伏/微秒） 图表五 峰值电压逆变器输出电压上升率 相关的电晕量每脉冲 电压上升率（伏/微秒） 图表六 相关的电晕瞬态能量逆变器输出电压上升率 图表六可以看出，相关电晕量曲线在3000伏/微秒时开始饱和，说明了逆变器上升时间比0.18微秒更快。可设为1000伏，峰值和电缆长度为150英尺。可参照以下等式； 5. 相关系数为 0.99963, a= -3.7062 b= -2.076e6 Ⅵ. 总结 造成电绝缘破坏的因素中峰值电压和上升时间为其主要原因。特别是，能量与电晕部分破坏有密切关系，这取决于电绝缘系统里的电应的度数。从以上讨论可看出，电缆长度是决定瞬态电晕量每反射波脉冲和使能量指数型增长的主要因素，是电缆长度无带限制的功能。该论文还指出电晕生产瞬态能量的供给速率直接与逆变器载频率成比例。相反，逆变器输出电压波形的增长率不是决定瞬态电晕能量的主要原因，增长数值与后期的IGBTs 相一致。 由PWM电压源逆变器操作导致的 上升时间与电缆长度对电机绝缘存损耗的影响 1