直流電力を交流電力に変換する半導体電力変換器を総称してインバータという。
本記事では一例として、中小容量のかご形誘導電動機の可変速駆動などに用いられる汎用インバータを取り上げる。
装置構成
汎用インバータは、整流部とインバータ部から構成される。
電源から電動機への電力の流れは次のとおり。
交流電源→整流部→直流電力→インバータ部→三相交流→電動機へ
インバータ部には、半導体スイッチにIGBTを用いた電圧形インバータが用いられる。
制御方式：PWM制御
インバータの制御方式としては、一般的にPWM制御が広く使用されている。
PWM制御では次の2つの制御信号を用いる。
- キャリア信号:三角波
- 三相 各相の電圧指令:三相交流
電圧指令とキャリア信号の電位を常に比較し、
- 電圧指令がキャリア信号よりも大きいときには上側のIGBTをON
- 電圧指令がキャリア信号よりも小さいときには下側のIGBTをON
とする。これを三相分同様に実施する。
(※エネルギー管理士試験などの問題ではPWM制御の出力波形(三相)が与えられてることが多く、三相のうち一相分を取り出して考えると理解しやすい)
これにより、時間ごとに幅が変化する方形波電圧が出力される。
この出力電圧には、キャリア波の周波数(以下「キャリア周波数」)に関係する高調波成分を含むが、誘導電動機巻線の漏れインダクタンスによるフィルタ作用で、正弦波に近い電流が流れる。
電流は、キャリア周波数が高いほど正弦波に近づく。
IGBTを使用するインバータでは、キャリア周波数を15kHz程度まで高くすることができる。
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