近年来，驱动电机的轴承故障成为影响电驱系统可靠性的关键问题，占电机总故障的 40% - 70%。除了负载过大、维护不足等机械原因外，电流、电压等电气因素也会引发轴承故障。当轴承电压 / 轴电压超过轴承润滑脂的耐受电压时，会发生击穿，产生轴承电流，进而导致轴承电蚀。轴承电蚀会破坏轴承滚珠和滚道间的配合，加剧电机振动和噪声，降低轴承使用寿命，还可能引发电磁干扰和射频干扰问题。据统计，约 25% 的轴承故障由电蚀引起，且这一比例会随电机运行时间增加而上升，对电驱系统可靠性影响极大。因此，深入研究轴承电蚀抑制措施十分必要。
　　目前，行业虽对轴承电蚀进行了大量研究，提出了多种抑制措施，但缺乏全面系统的总结归纳。为给电机驱动系统的轴承电蚀评估与抑制工作提供参考，本文对现有抑制措施进行了全面总结。电驱系统轴承电蚀的抑制措施主要分为硬件抑制、软件抑制和混合抑制三类。
　　硬件抑制措施
　　脉宽调制（PWM）技术的高频脉冲特性会产生高电压变化率（dv/dt）和共模电压（CMV），进而引发高频轴承电流，导致轴承电蚀。高频轴承电流引起电蚀故障的速度是传统低频轴承电流的 7 倍，因其具有更高的瞬时峰值能量。目前，PWM 逆变器形成的高频共模电压引发的高频轴承电流是造成轴承电蚀损伤的主要原因。
　　根据抑制原理和加装改造位置的不同，硬件抑制措施可分为四类：
　　基于电机本体结构改造
　　静电屏蔽法：通过插入接地的高电导率材料，改变定子槽电场线分布，隔断或减小寄生耦合电容，降低轴承电压。可分为完全静电屏蔽、部分静电屏蔽和槽表面静电屏蔽。完全静电屏蔽能有效降低 98% 的轴承电压，但会导致较大涡流损耗和电机运行效率降低；部分静电屏蔽可降低 50% 的轴承分压，工艺简单且涡流损耗小；槽表面静电屏蔽可降低感应轴电压，抑制环型共模磁通和循环轴承电流，但对降低轴承电压效果不佳。该方法结实耐用，能适应复杂恶劣工况，但改造困难、成本高，暂未广泛应用。
　　转轴接地法：在转轴上加装接地电刷，短接转子和机壳间的寄生耦合电容和轴承电容，为电流提供低阻抗路径，实现 EDM 电流的完全抑制。传统电刷在高频信号下有效性会迅速下降，需要外部机械调整和定期维护。导电微纤维环和旋转电容器可减少传统电刷的磨损问题，旋转电容器抑制轴电压和轴承电流的能力比微纤维环提高约 2 倍。
　　基于轴承 / 润滑脂更换
　　绝缘轴承：通过增大轴承阻抗或阻断电流流通路径，降低轴承电流，抑制电蚀损伤。主要分为普通绝缘轴承、混合陶瓷轴承和全陶瓷轴承。普通绝缘轴承可在一定程度上减小电流，但绝缘涂层可能导致散热问题，可靠性降低；混合陶瓷轴承和全陶瓷轴承电绝缘性能好，能完全抑制轴承电流，但成本昂贵、脆性大、抗压强度弱，暂未广泛应用。采用轴承绝缘方法时，电机两个轴承需同时绝缘，并使用绝缘联轴器将转轴、负载及导电设备完全电气隔离。
　　导电润滑脂：采用导电润滑脂可避免轴承润滑脂处电荷和电压的过度累积，抑制轴承电流和电蚀。但导电润滑脂中的金属颗粒会加剧轴承机械磨损，且在电场作用下会分解、变质，失去导电性。目前尚未发现导电性能好且不加剧轴承磨损的润滑脂。
　　基于逆变器拓扑结构改变
　　阻抗源逆变器：在传统 VSI 中加入无源电抗和快速恢复二极管，利用阻抗网络替代传统直流链路。可降低共模电压变化频率，提高系统可靠性，但需与特定调制技术结合使用才能消除共模电压 / 共模电流。该拓扑成本和体积较大，限制了其广泛应用。
　　直流 / 交流去耦逆变器：通过加入快速开关元件和钳位二极管，消除零矢量产生的高水平共模电压。但需添加大量有源器件，会增加电机损耗和开关损耗，限制了其应用。
　　双桥逆变器：针对开式绕组电机电蚀问题提出，可几乎完全消除共模电压和轴承电流，但方法复杂，仅适用于双绕组和开式绕组电机。
　　更改接地点：通过改变直流母线接地点，可将共模电压幅值降至 Udc/6，但组件数量多，损耗大，通用性差。逆变器拓扑结构改变可从源头上降低或消除共模电压，但会增加系统成本、体积、复杂性和额外损耗。
　　基于逆变器与电机间滤波器
　　无源滤波器：包括共模扼流圈 / 共模变压器和 LC/RC/RLC 衰减网络。共模扼流圈 / 共模变压器可限制电机输入端电压变化率，抑制高频共模电流振荡，但无法改变共模电压和轴承电压，可能引起振铃过冲。LC/RC/RLC 衰减网络可减少差模和共模电压变化率，抑制共模电压和共模电流，但会引入相移，需修改控制策略，且对输出电压谐波抑制效果有限。无源滤波器体积大、损耗高，实际商业化应用较少。
　　有源滤波器：利用互补晶体管和共模变压器实现共模电流补偿，可抑制共模电压和共模电流，几乎完全消除轴承电流。但传统有源滤波器无法适应高压应用，改进后的有源滤波器虽提高了可靠性和电磁兼容性，但需要接入直流母线并集成笨重的共模变压器，不便于现有电机驱动系统改造。
　　硬件抑制措施虽能在一定程度上抑制轴承电蚀损伤，但制造维护成本和系统复杂性的增加限制了其实际应用。近年来，基于逆变器 PWM 技术优化的软件抑制措施因经济、灵活且无需额外硬件改造而受到广泛关注。
　　软件抑制措施
　　逆变器的 PWM 中，CB - PWM 零序信号的注入和 SV - PWM 零空间矢量的作用会导致共模电压水平 ±Udc/2 的出现。学者们设计了多种基于 CB/SV 的共模电压抑制技术（RCMV - PWM），从源头上缓解轴承电蚀损伤。
　　基于载波的 RCMV - PWM 主动抑制技术
　　载波相移 PWM（CPS - PWM）：通过将 SPWM 三个载波的峰值相互交错 T?/3，避免三相载波同时处于高 / 低电平，降低零状态出现频率。但会产生电压 / 电流纹波现象，增加输出电压和电流的总谐波畸变率（THD），且受调制指数 M?限制。
　　载波峰值位置调制（CPPM）：使用斜三角载波代替对称三角载波，避免所有调制指数下的零状态，输出共模电压只出现两电平电压 ±U??/6。但输出差模电压谐波与 CPS - PWM 类似，输出线电压的 THD 略高于 CPS - PWM。学者们通过反向注入等方法对其进行了改进。
　　基于空间矢量的 RCMV - PWM 主动抑制技术
　　疏远模态脉宽调制（RS - PWM）：采用不同的扇区划分方式，仅使用产生相同共模电压水平的三个有效矢量合成参考矢量，可将共模电压水平保持在 + Udc/6 或 - Udc/6。但矢量切换次数增加会导致额外开关损耗，降低逆变器控制效率，且线性调制范围大大缩小。
　　邻近模态脉宽调制（NS - PWM）：划分的六个扇区与 SV - PWM 相差 30°，通过使用距离 Vref 近的矢量和相邻的两个活动矢量合成目标矢量，将共模电压水平保持在 - Udc/6～+Udc/6。可降低开关损耗，在高调制指数范围内表现优异，但调制范围有限，常需与其他技术结合使用。
　　有效零矢量脉宽调制（AZS - PWM）：在 SV - PWM 已选择的两个有效矢量基础上，使用两个相位相反的有效矢量代替两个零矢量，可将共模电压水平保持在 - Udc/6～+Udc/6。具有扇区划分方式、线性调制范围、控制器效率和开关损耗与 SV - PWM 相同的优势，衍生出多种技术。但这几种 NZ - PWM 技术仅可部分降低共模电流方波幅值，无法降低其周期内峰值，且会增加输出电压 / 电流的谐波含量和 THD，降低电机电压 / 电流输出质量。
　　基于多目标优化的 D - PWM 主动抑制技术：通过在每个调制周期中仅使用一个零矢量和两个相邻的有效矢量，降低共模电压在每个周期内的转换次数。可降低逆变器平均开关频率，保持与 SV - PWM 相同线性范围的同时降低开关损耗。但在低调制指数区域会产生更多共模电流，导致更严重的电蚀损伤，不建议用于低调制指数应用。
　　基于控制策略优化的主动抑制技术：模型预测控制（MPC）可将降低共模电压作为附加目标，通过有效矢量代替零矢量将共模电压限制在 ±Udc/6 以内。MPC 策略在线性范围内均有效，输出电流的 THD 问题明显优于 RCMV - PWM 技术，但会引起计算成本增加，影响电机驱动系统的控制性能。
　　从源头上降低共模电压的 RCMV - PWM 技术会对逆变器调制品质产生负面影响，降低电机驱动系统运行质量；MPC 策略虽可在抑制 CMV 和保持调制性能之间找到平衡，但会增加计算成本。此外，部分技术还涉及逆变器脉冲反转和死区效应问题。
　　混合抑制措施
　　单一的软件或硬件措施存在缺陷，部分学者将硬件和软件措施相结合，弥补了单一措施的不足。混合抑制措施可分为混合硬件措施、混合软件措施和软硬件结合的抑制措施。
　　基于多个硬件抑制措施的混合配置方法：单一被动硬件措施无法抑制所有类型的轴承电流，多个硬件措施混合配置可更大程度地抑制轴承电流 / 电蚀。例如，接地电刷与绝缘轴承配合使用可同时抑制 EDM 电流和循环轴承电流；正弦滤波器和共模扼流圈配合使用可在长电缆场景下降低电机的 dv/dt。
　　基于多个 RCMV - PWM 的混合调制技术：单一 RCMV - PWM 技术会对电机驱动系统的调制性能和运行质量产生负面影响，混合软件措施大多是综合考虑各单一技术优缺点的混合调制技术。例如，RS - PWM 与改进的空间失量调制相结合可扩大线性调制范围；NS - PWM 与 AZS - PWM3 相结合可显著降低共模电压和共模电流。
　　基于软硬件结合的混合抑制措施：硬件措施混合配置会增加系统复杂性和成本，混合调制技术对电压 / 电流纹波现象改善不明显。因此，部分学者将软件抑制措施与硬件措施相结合，创建软硬件结合的混合措施，以完全消除共模电压，降低系统功率损耗，缓解输出电流纹波现象。但部分结合方式未能缓解电流纹波现象，还会加剧逆变器功率损耗。