何东欣 张 涛 陈晓光 巩文洁 李清泉

（1. 山东大学电气工程学院山东省特高压输变电技术与装备重点实验室 济南 250061 2. 山东电力工程咨询院有限公司 济南 250013）

0 引言

随着高压直流输电工程的发展和新能源发电并网技术的进步，电力电子技术在电能变换和输送中占据越来越重要的地位。电力电子技术及装备可实现电能的灵活控制和自由变换，极大地缩小了输变电设备体积，提高了系统输电能力和稳定性。然而，电气绝缘性能是制约电力电子器件和装备向高电压、大功率、小型化方向发展的关键问题[1]，亟须开展深入探究。

电力电子半导体开关器件的导通和关断引起电压突变，会在器件本身、电力电子装备及相连接的设备上产生高频、陡上升沿的脉冲电压及电流。同时，脉宽调制技术（Pulse Width Modulation, PWM）的广泛应用，使得现代电力电子装备承受具有快速上升沿和下降沿、较高幅值和重复频率的方波脉冲电压。 PWM 波形及相关参数如图1 所示[2]。可见，长期承受高频脉冲电压的冲击作用是高压电力电子装备绝缘的普遍工况。

图1 PWM 波形及参数Fig.1 The parameters of PWM voltage waveform

大量研究结果表明，重复脉冲电场的作用将加剧电气绝缘老化，诱发绝缘早期失效。对比相同幅值和频率的方波脉冲和正弦电压可知，方波脉冲下变频电机漆包线绝缘的局部放电量及耐电晕寿命分别为正弦电压下的10 倍及1/3（见图2），且局部放电相位、时频域统计特性均存在明显差异[3]。单纯直流电压作用下电树枝起始电压较高，然而在直流叠加脉冲电压的情况下，电树枝起始电压大幅下降，并且生长速度明显加快[4]。……