3 了解电机驱动器中的故障事件

电机驱动器容易出现多种电气故障事件。如图 3-1 所示，当相邻的功率开关晶体管 1 和 2 同时意外导通时，会发生击穿故障。发生此故障的原因有多种：电磁干扰、控制开关晶体管的微控制器出现故障，或者只是开关晶体管磨损。此故障会使直流链路电容器短路，并可能导致灾难性故障，从而导致过热、火灾甚至爆炸。因此，必须检测击穿故障并采取纠正措施，例如非常快速地关断功率开关晶体管。

如图 3-2 所示，当电机电缆、电机外壳或电机绕组接地短路时，就会发生接地故障。这种接地短路可能是由于长时间的温度或电压过应力条件导致绝缘中的电介质强度下降而发生的。旧电机和电缆更容易受到接地故障事件的影响，这会使操作人员面临触电风险。因此，接地故障需要检测和纠正措施，例如重绕或更换电机。

如图 3-3 所示，当定子两相的两个绕组之间出现绝缘击穿时，就会发生相间短路故障。此类相间短路可能是由于长时间的温度或电压过应力条件导致绝缘中的电介质强度下降而发生的。这种短路会导致定子电流大幅增加，从而可能损坏功率级中的 IGBT。旧电机和电缆更容易受到相间短路的影响。和接地故障一样，需要对相间故障进行检测并采取纠正措施，例如重绕或更换电机。

发生过压的原因有多种：断开期间从电机到直流链路导轨的反向注入、交流电源异常电路负载的调节不良、接线错误和绝缘故障。过压会导致电压过应力和电流过大，从而损坏直流链路电容器和 IGBT，降低电气绝缘性能，并缩短电机驱动系统的使用寿命。通过中断或减少击穿、接地故障和相间短路以及避免瞬态过压情况来限制经由 IGBT 的热能非常重要。