变频器出现漏电问题分析

有的现场使用变频器控制电机会出现漏电问题，漏电电压有几十伏到200伏不等，在这里针对此故障的原因进行理论的分析。我们都知道电动机的三相定子绕组流过电流产生旋转磁场，根据磁电感应的原理，电动机的外壳就会产生感应电动势，此电动势的大小就取决于变频器IGBT的开关频率的大小，由于高性能的控制要求高的开关频率，其开关速度很快，则DV/DT偏大，同时这个感应电动势就偏大，人触摸上就有电击的感觉。理论上IGBT的开关速度越快，电机外壳上的感应电动势就越高，而变频器对电机的控制精度和响应就越高，人触摸之后被电的感觉就越高，反之，IGBT的开关频率慢，感应电就小，人触摸的感觉就小，所以国内的低端变频器设计的开关频率偏低，控制电机后感应电小，人摸上没啥感觉，但其控制性较差，动态响应较慢。

变频器输出是以PWM(脉宽调制，类似高速开关)方式控制，因此会发生高频率的漏电电流。下列各因素才能决定系统漏电电流之大小，并选定适当的漏电断路开关及必要措施来改善送电后漏电断路器跳脱之现象。首先，变频器、前级供电变压器、电动机三个传动设备的PE点一定要连在一起后，再统一去接地。

变频器是高频方波电压输出，由于在电机内部线圈与电机外壳之间有等效电容存在，从而产生泄漏电流。如果不接地或接地不良，就会有漏电现象。

影响漏电电流大小之因素有：

（1）电缆线的漏电电流(有二部分)

漏电断路开关、滤波器的电缆线长之漏电电流。变频器、马达的电缆线长之漏电电流。

（2）滤波器的漏电电流 (包含变频器在内)。

（3）马达的漏电电流。

有的现场使用变频器控制电机，会出现漏电问题，漏电电压有几十伏到二百伏电压不等。针对这个问题，特对此种现象产生的原因进行分析如下：

根据变频器控制电机运行的功能框图（上图），三相电源经过变频器整流桥整流之后，经电容滤波送到逆变桥（IGBT），再经过逆变桥输出频率、电压可调的三 相交流电去控制电机的运行。

三相互差120度的交流电在电动机的三相定子线圈绕组里流过，产生旋转磁场，使电动机的转子在定子绕组旋转磁场的作用下自动旋转起来。

电动机的三相定子绕组流过电流之后产生了旋转磁场，而根据电磁感应的原理，电动机的外壳就会产生感应电动势。此感应电动势的大小，就取决于变频器IGBT的开关频率的大小和C×DV/DT（与IGBT的开关的速度有关）。如果这个感应电动势较大，那么人触摸到就会感觉被电击一样。理论上IGBT的开关频率越高，电机外壳的感应电动势的有效值（即感应电压）就越高，而变频器对电机的控制精度和动态响应也就越高，人体触摸之后被电的感觉就越大；反之，IGBT的开关频率越低，电机外壳的感应动势的有效值（感应电压）就越低，而从体触摸到之后被电的感觉就越小。

由于异步电动机运转，电机外壳都会有感应电压（即所谓的漏电），所以，电机制造厂才会在电动机出厂的时候，在其接线盒里面安上接地端子，方便用户在应用时 连接大地以消除其感应电动势（即消除感应漏电电压），以解决人体接触电动机时被电的感觉。

工频运行电机时，工频的开关频率约为50HZ，很低，所以一般情况下几乎不会有漏电的感觉（除非电机绝缘很差）。而变频器控制时，由于其开关频率都比工频频率高得多，所以变频器在控制电动机转动时，电机外壳就会有漏电的感觉。