22. dc-acインバータ(6...22. dc-ac inverter ( 6 ) 講義内容 1....
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22. DC-ACインバータ(6)22. DC-AC Inverter ( 6 )
講義内容
1. 三相インバータの各種波形2. PWM制御3. PWMインバータ
三相インバータ回路(抵抗負荷を接続,Y結線展開) 2
vuo,vvo,vwo:インバータの相電圧 vuv,vvw,vwu:線間電圧vun,vvn,vwn:負荷の相電圧 iu,iv ,iw :線電流vno :中性点電圧(nとoの間の電圧)
vgsH1
vgsL1
vgsH2
vgsL2
o
u
w
n
w
vuo
vvo
vwo
vwu
vvw
vuv
vgsH3
vgsL3
2
V
2
V
id
v
iu
iv
iw
R
R R
vun
vvn vwn
vno
v
インバータの相電圧と線間電圧(抵抗負荷) 3
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
T:交流波形周期ゲート信号モード
vuo
t
vvo
vwo
vvw
vwu
2V+
2V−
vuv
V+
V−
w
n
vwu
vvw
vuv
v
R
R R
vun
vvn vwn
iu
iv
iw
u
負荷と電源の関係 4
o
Z Z
Z
n
2
V
2
V
I
(a) 上アームが2つオンの場合
o
Z2
V
2
V
I
(b) 上アームが1つだけオンの場合
Z Z
n Z
V
ZZ
VI =
+
=3
2
2
63
2
22no(a)
VVVIZ
VV =+−=+−=
63222no(b)
VVVI
ZVV −=+−=+−=
中性点 の電位が異なる!
no(a)Vno(b)V
中性点電圧の変動とその影響(抵抗負荷) 5
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
T:交流波形周期ゲート信号モード
vgsh1
vgsl1
vgsh2
vgsl2
vgsh3
vgsl3
vno
t
t6
V+
6
V−
電源周波数の 3倍 の周波数で電位が変動する
一般的に、中性点接地は行わずに非接地( フローティング)で行う
※Δ結線ではこのような変動は生じない
※正弦波の三相交流では生じない
インバータで駆動するモータの中性点を接地すると中性点の電位変動 による電流が接地に流れ込んでしまう
インバータの相電圧と負荷の相電圧(抵抗負荷) 6
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
T:交流波形周期ゲート信号モード
vuo
vvo
vwo
vno
vun
vvn
vwn
2V+
2V−
6V+
6V−
36
2
6
3
62
VVVVVV==
−=−
3
2
6
4
6
3
62
VVVVVV==
+=+
インバータ の相電圧と負荷 の相電圧は波形 が異なる!
t
負荷の相電圧と相電流(抵抗負荷) 7
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
T:交流波形周期ゲート信号モード
vun
vvn
vwn
iv
iw
iu
R
V
3+
R
V
3
2+
t
3
V+
3
2V+
抵抗負荷なので相電圧 と相電流 の間に位相の遅れ が生じない
負荷の相電圧と相電流(誘導性負荷) 8
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
T:交流波形周期ゲート信号モード
iu
t
誘導性負荷なので,電圧 の変化に対して電流 が一次遅れ系の特性で変動する
iv
iw
①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫動作(通電)
モード
PWM(Pulse Width Modulation)制御 9
コンパレータ(比較器)
+
-
二つの信号の大小を比較する
sinv
carrierv※ オペアンプ の一種
Low:
High:
carrirsin
carrirsin
vv
vv
サブハーモニック変調(三角波(搬送波)正弦波比較変調)方式
インバータのPWM信号波形 10
変調率carrier
sin
V
VM =
t
t
Vsin Vcarrier
変調率が 1 を超えた状態で制御する方式を
過変調PWM 制御という
= 正弦波の周波数の整数倍 ⇒ 同期式≠ 正弦波の周波数の整数倍 ⇒ 非同期式
スイッチング周波数
三相インバータの場合 11
t
u 相変調波
v 相変調波
搬送波(キャリア)信号
w 相変調波(正弦波指令)
u 相ゲート信号(ハイサイド)
v 相ゲート信号
w 相ゲート信号
u-v線間電圧Vuv
(u の波形)–(v の波形)
各種主要波形(PWMインバータの場合) 12
三相電流波形,三相負荷の抵抗電圧波形
インバータ-三相負荷の中性点電圧波形(拡大)
三相負荷のリアクトル電圧波形(三相分)
インバータの線間電圧波形(一相分)
負荷の相電圧波形(一相分)
インバータの相電圧波形(一相分)