三相PWM整流器电路谐振过电压分析及预防

张绍军，张嘉彧

（1.西门子工厂自动化工程有限公司西安分公司，陕西 西安 710065；2.西门子工厂自动化工程有限公司，北京 100005）

三相6开关电压型PWM整流器属Boost型功率因数调节的整流器，可四象限运行同时也是逆变器。具有电流功率因数接近于1，电流波形正弦化，谐波小，控制精度高，直流母线电压稳定，能量可再生回馈的特点。原理如图1所示。

图1 三相PWM整流器驱动系统拓扑结构Fig.1 Topology of PWM rectifier circuit

IGBT模块内集成整流二极管和IGBT单管，6个二极管构成非受控三相二极管整流桥，6个全控器件IGBT则分别和二极管并联，形成三相6开关电压升压型PWM拓扑电路。由PWM整流器构成的电路同时也包含PWM方式控制的逆变器用于驱动电机，即两端均为PWM方式控制。近些年来，随着对高性能驱动的需求，以及节能环保、电磁兼容性要求愈加严格，三相6开关电压型PWM整流器得到了越来越多的重视和实际应用。

目前业界对于三相PWM整流器，更多的是研究其控制理论策略，对于实际工程应用中的失效现象总体研究较少。部分研究将失效原因归咎为IGBT过流过热等，但实际中相当多的案例中找不到负载过大、IGBT过流和温度过高的现象，这说明对其失效机理认识仍不全面。根据我们多年的实际应用，总结失效原因更多的是来自于过电压。在实际使用中的某些场合和条件下，PWM整流器电路会出现瞬态过电压的情况。瞬态过电压最明显的危害就是击穿器件的绝缘，或者超过了气隙和爬电距离允许最大设计的电压值，导致对设备外壳放电，造成驱动装置故障。……