[科普中国]-尖峰电压

尖峰电压属于浪涌电压里的一种，持续时间极短但数值很高。电机、电容器和功率转换设备（如变速驱动器）是产生尖峰电压的主要因素。雷电击中室外的输电线路也会引起极危险的高能瞬变。它们会在低压电源电路中定期发生，峰值可能会达到数千伏。

对电动机的影响（1）使电动机的绝缘强度下降

在变频器的输出电压中，都含有高次谐波冲击电压。这些高次谐波冲击电压如长期作用于电动机线圈上，将会使电动机绕组的绝缘强度下降，特别是PWM控制型变频器更为明显。

（2）使电动机绕组的绝缘损伤

如图所示是无滤波器时变频器的输出电压波形，在变频器输出电压波形的上升沿有着明显的冲击电压，如不采取抑制措施，就很容易导致电动机绕组绝缘损伤。1

处理方法为了防止电动机绕组的绝缘过早老化或引起电动机、变频器的损坏，通常可以提供加接输出电抗器的方法来减小在电动机端脚上的高次谐波冲击电压。当变频器与电动机之间的电缆线较长时，加装输出电抗器虽然可以减小负荷电流的峰值，但输出电抗器不能减小电动机端脚上的瞬变电压峰值。因此，一定要尽量缩短变频器与电动机之间的电缆线的长度。

（1）增加电抗器或滤波器：在连接变频电动机电缆的两侧增加电抗器（扼流圈）或滤波器，这样可以有效减缓电源端输出电压脉冲的上升速度。

（2）缩短电缆长度：在设计线路时，应尽量减少变频器与电动机之间电缆的长度。通过缩短电缆长度来降低两者之间的暂态波过程的振荡周期，以此来降低电动机两端的过电压。

（3）此外，还应确保电动机铁心在检修过程中不受损伤或短路，电动机轴承等部件的装配满足精度要求，尽量降低涡流损耗等引起的局部发热和机械配合问题对电动机绝缘的影响。1

尖峰电压吸收电路尖峰电压吸收电路是反激型开关电源必须的辅助电路。当开关电源的功率MOSFET由导通变成截止时，在高频变压器的一次绕组上就会产生尖峰电压和感应电压。

尖峰电压吸收电路主要有三种设计方案：①利用齐纳二极管和超快恢复二极管（SRD）组成齐纳钳位电路；②利用阻容元件和超快恢复二极管组成的R、C、SRD软钳位电路；③由阻容元件构成RC缓冲吸收电路。尖峰电压吸收电路的典型结构如图所示。吸收电路可以并联到高频变压器的一次绕组上，也可连接在功率MOSFET的漏极与地线之间。2

缓冲吸收电路和钳位电路具用于两种截然不同目的。如果错误使用，会对开关电源内的功率管造成很大的损害。缓冲电路用于降低尖峰电压幅度和减小电压波形的变化率。这有利于功率管工作在安全工作区，还降低了所有射频干扰辐射的频谱，从而减少射频辐射的能量。钳位电路仅用于降低尖峰电压的幅度，它没有影响电压波形的变化率。因此，它对减少射频干扰的作用不大，钳位电路的作用是防止功率管因电压过高造成击穿。软钳位电路的参数选择合理时，可以同时起到钳位和缓冲的作用。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所