為什么DV/DT驗(yàn)證很重要？
　　如果電機(jī)相（以下簡(jiǎn)稱DV/DT）的電壓的邊緣陡度太高，則可能會(huì)通過電動(dòng)機(jī)繞組的部分放電造成繞組的損害。該行業(yè)中廣泛使用的極限值為5 kV/μs。限制值必須遵守并檢查以保護(hù)電動(dòng)機(jī)。雖然這通常是在開發(fā)過程中通過實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行雙脈沖測(cè)試在開發(fā)過程中執(zhí)行的，但本文重點(diǎn)介紹了在實(shí)際操作條件下終應(yīng)用的測(cè)試。
　　重要的是要了解一個(gè)階段當(dāng)前時(shí)期內(nèi)有許多不同的邊緣。在50 Hz相電流和2 kHz開關(guān)頻率下，有80個(gè)不同的邊緣，包括40個(gè)正和40個(gè)負(fù)。在16 kHz時(shí)，已經(jīng)有640個(gè)邊緣需要針對(duì)每個(gè)負(fù)載條件進(jìn)行評(píng)估。因此，需要快速測(cè)量方法，因?yàn)閷?duì)時(shí)間域中每個(gè)單個(gè)邊緣的手動(dòng)評(píng)估太耗時(shí)了。
　　邊緣及其分布在相位周期內(nèi)的陡度主要取決于功率半導(dǎo)體及其門電阻。其他次要影響因素包括電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，耗盡時(shí)間（軟切換），相位電流方向，相位電流幅度，功率因數(shù)，PWM類型（脈沖寬度調(diào)制），二極管snappiness，電纜的類型和長度，半導(dǎo)體的溫度，半導(dǎo)體的溫度以及電路板和電動(dòng)板和電源模塊的布局。
　　如何確定DV/DT？
　　以示波器記錄以下兩個(gè)參數(shù)：
　　a）相電流

　　b）切換相電壓

　　圖1。 相位電壓和相電流的測(cè)量點(diǎn)的草圖。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供現(xiàn)在，開關(guān)相電壓在示波器數(shù)學(xué)通道的幫助下進(jìn)行區(qū)分和縮放。分化將邊緣陡度從時(shí)域轉(zhuǎn)變?yōu)檎穹颉？s放標(biāo)準(zhǔn)性標(biāo)準(zhǔn)化為kV/μs。
　　進(jìn)入振幅域的轉(zhuǎn)換具有直接在y軸上讀取結(jié)果的優(yōu)點(diǎn)。因此，不再需要對(duì)時(shí)間域中每個(gè)邊緣的費(fèi)力評(píng)估。
　　數(shù)學(xué)頻道的公式：
　　\ [\ frac {kv} {\ mu s} = derivative（phase \，電壓）\ times10^{ - 9} s \]
　　選擇測(cè)量周期很有用，以便在示波器上完全顯示相位電流的一個(gè)完整周期。這意味著可以將特定操作狀態(tài)的所有邊緣記錄在單鏡頭中。
　　評(píng)估測(cè)量結(jié)果

　　DV/DT可以直接從數(shù)學(xué)頻道讀取。無論一個(gè)周期的所有邊緣都在設(shè)定的限制之內(nèi)還是超過限制值（圖2中的綠色尖峰），都可以看一見。

　　圖像由Bodo的Power Systems 

 

　　圖2。DV  /DT測(cè)量（2.2 kW三相異步電動(dòng)機(jī)，無負(fù)載）CH1 =針對(duì)DC的相電壓
　　CH2 =相電流
　　MC = DV/DT
　　如果將5 kV/μs的極限值作為上述示例中的參考，則可以立即看到該極限值已顯著超過相位電流的零交叉面積。

　　圖3和4顯示了（a）下降和（b）上升邊緣的特寫鏡頭。您可以清楚地看到DV/DT計(jì)算如何映射真正的邊緣。

　

　　圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供

　　圖3。 跌落邊緣（詳細(xì)視圖）（90 W三相異步電動(dòng)機(jī)，無負(fù)載）CH1 =針對(duì)DC的相電壓
　　CH2 =相電流
　　MC = DV/DT

　

　　圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供

　　圖4。上升邊緣（詳細(xì)視圖）（90 W三相異步電動(dòng)機(jī)，無負(fù)載）CH1 =針對(duì)DC的相電壓
　　CH2 =相電流
　　MC = DV/DT
　　邊緣/IGBT分配
　　如果邊緣陡度太高，則必須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。在簡(jiǎn)單的情況下，可以調(diào)整門電阻。為了優(yōu)化，每個(gè)陡峭的邊緣都必須分配給負(fù)責(zé)任的IGBT（絕緣柵極雙極晶體管）及其開關(guān)方向。簡(jiǎn)單地說：您必須知道HS（高側(cè)）還是LS（低側(cè)）IGBT負(fù)責(zé)，以及當(dāng)前是否正在打開或關(guān)閉它。分配需要（a）相位電流方向和（b）DV/DT方向的情況分化。

　　下表列出了正確的分配：

　　表1。 負(fù)責(zé)的IGBT的分配表到邊緣。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供圖5以圖形形式說明了上表的內(nèi)容。

　　圖5。 圖形表示：負(fù)責(zé)的IGBT分配到相應(yīng)的邊緣。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供下面給出了一個(gè)實(shí)際的例子。圖6說明了平面PWM開關(guān)逆變器的IGBT的分配。

　　圖像由Bodo的Power Systems 提供

　　圖6。DV  /DT測(cè)量（2.2 kW三相異步電動(dòng)機(jī)，平頂PWM，負(fù)載）CH1 =針對(duì)DC的相電壓
　　CH2 =相電流
　　MC = DV/DT
　　橙色箭頭：dv/dt =正＆階段電流=陽性=>打開HS IGBT紫色箭頭：DV/DT =負(fù)＆階段電流=負(fù)=>打開LS IGBTTurquoise Arrow：DV/DT =負(fù)和相位電流=陽性=>關(guān)閉HS IGBT綠色箭頭：沒有邊緣；即，這是來自相鄰階段的陡峭的電容耦合。
　　注意：隨著電動(dòng)機(jī)相之間的快速邊緣和高電容耦合，發(fā)生了串?dāng)_現(xiàn)象。這些通過相電壓的陡峭脈沖可見，因此也通過此處介紹的方法評(píng)估。但是，這并不是至關(guān)重要的，因?yàn)槌鲇谖锢碓颍當(dāng)_現(xiàn)象不能比邊緣本身更陡峭。如有疑問，縮放進(jìn)行測(cè)量將提供有關(guān)它是邊緣還是串?dāng)_現(xiàn)象的信息。
　　表1中的等效電路圖的注釋

　　為相位的半橋繪制等效電路圖可以簡(jiǎn)化對(duì)換向行為的解釋，因?yàn)槊總€(gè)等效電路圖僅包含一個(gè)活動(dòng)的IGBT。如果相位電流為正，則相位的半橋作為降壓階段，如果相位電流為負(fù)，則作為增強(qiáng)階段。因此，一個(gè)相的半橋可以分解為兩個(gè)等效電路圖，即分為（a）降壓階段和（b）增強(qiáng)階段。這樣，二極管模擬了相反的IGBT的抗平行二極管，該二極管在死亡時(shí)間內(nèi)始終是導(dǎo)電性的。 （前提條件：非間隙操作，幾乎總是存在于逆變器操作中）。

　　提高測(cè)量質(zhì)量
　　必須克服許多障礙才能取得良好的結(jié)果，因?yàn)橛?jì)算出的DV/DT的質(zhì)量和準(zhǔn)確性在很大程度上取決于數(shù)學(xué)通道的噪聲。它發(fā)生在計(jì)算過程中，而不是信號(hào)噪聲！
　　注意：計(jì)算出的DV/DT的準(zhǔn)確性很大程度上取決于噪聲。
　　計(jì)算的DV/DT =（DV +噪聲）÷DT

　　為了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，噪聲必須明顯小于開關(guān)邊緣的DV/DT（信噪比）。因此，重要的是要知道噪聲的來源以及如何將其保持在限度。

　　圖7。 噪聲的概念表示。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供注意：可以通過（a）較高的垂直AD分辨率降低噪聲，（b）的測(cè)量范圍以及（c）較低的采樣率。
　　以下比較說明了較高的AD分辨率和更長的采樣時(shí)間如何減少噪聲。比較以下測(cè)量設(shè)置：
　　a）15位AD分辨率 / 8 NS采樣時(shí)間（圖8）
　　b）8位AD分辨率 / 2 NS采樣時(shí)間（圖9）

　　圖8顯示，高廣告分辨率（15位）和長采樣時(shí)間（8 ns）導(dǎo)致低噪聲。

　　圖像由Bodo的Power Systems 提供

　

　　圖8。 使用15位 / 8 ns的低噪聲
　　CH1 =針對(duì)DC的相電壓
　　CH2 =相電流（過濾）

　　MC = DV/DT

　　圖9顯示，低的AD分辨率（8位）和短采樣時(shí)間（2 ns）導(dǎo)致高噪聲。
　　噪聲的差異清晰可見。在圖9中，噪聲甚至高于經(jīng)常使用的極限值（> 5kV/μs），因此對(duì)于此限值測(cè)量值是無法使用的。

　　圖像由Bodo的Power Systems  提供
　　圖9。 具有8位 / 2 NS的高噪聲
　　CH1 =針對(duì)DC的相電壓
　　CH2 =相電流（過濾）
　　MC = DV/DT
　　數(shù)學(xué)頻道中的噪音在哪里？
　　原因本質(zhì)上是示波器AD轉(zhuǎn)換器的量化噪聲。它會(huì)導(dǎo)致高頻振幅誤差。它在數(shù)學(xué)通道的分化過程中導(dǎo)致DV/DT誤差。數(shù)學(xué)通道中的噪聲是所有DV/DT誤差的序列，并且量化誤差（AD分辨率和測(cè)量范圍）越大，并且采樣時(shí)間越短（速率）。
　　選擇合理的抽樣時(shí)間
　　隨著采樣率的增加，噪聲增加，結(jié)果質(zhì)量降低。
　　因此，有必要選擇合理的采樣時(shí)間。采樣時(shí)間必須（a）足夠長以保持噪聲足夠低，并且（b）足夠短，以確保用足夠的分辨率對(duì)邊緣進(jìn)行采樣。
　　一個(gè)良好的妥協(xié)是選擇一個(gè)抽樣時(shí)間，該抽樣時(shí)間在邊緣內(nèi)創(chuàng)建大約3個(gè)測(cè)量段（4個(gè)樣本）。
　　例如，在32 ns邊緣時(shí)間（80％ / 20％）的采樣率應(yīng)約為8 ns。

　　這在圖10中說明了。光標(biāo)之間的時(shí)間對(duì)應(yīng)于8 ns，因此等于明智的采樣時(shí)間。在邊緣內(nèi)測(cè)量了三個(gè)不同的部分。邊緣采樣得很好。這是采樣時(shí)間和噪聲之間的良好折衷，并導(dǎo)致良好的信噪比。

　　圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供
　　圖10。 邊緣長度v。抽樣時(shí)間
　　CH1 =相電壓