またまた、インバータについて

質問

○　電圧形インバータでは、１相の上下同時にONしたら,短絡してしまい過電流が流れてしまいます。そのとき、直流側インバータにはインダクタンスがないためなぜ過電流の立ち上がりが高速となりなぜ保護が困難されてるのですか？

○　電流方インバータでは、全相の上(または下)同時にオフしてしまうと電流インダクタの電流環路がなくなり過電圧を発生してしまいます。そのとき直流側インダクタによりなぜ直流電流が制限され、なぜ保護が比較的容易なんですか？

回答No.1

foobar · ベストアンサー

ご質問の内容に混乱しているところが見受けられます。少し、内容を整理された方が良いかと思います。

・電圧型インバータの上下アーム短絡
直流回路がインピーダンスの低い電圧源のため、アーム短絡したとたんに過大な電流が流れます。この短絡電流からスイッチング素子を保護するには、高速で直流回路(もしくは素子)を切り放すOFFスイッチが必要で、このOFFスイッチの実現が難しいものになっています

・電流型インバータ
ご質問の文章で、前半と後半の内容が少々食い違っています。(前半は過電圧、後半は電流制限に関して書かれてますね)
直流電流源の過電圧保護をするのが容易なのは何故か?ということでしたら、
a. 過電圧になったときに直流回路を短絡するバイパススイッチをONするような回路を設置するのは比較的容易(直流の場合、OFFよりもONが楽)
b. バイパス回路で直流を短絡しても、もともとが定電流源のため過電流にはならない。
ということかと。

補足

毎度毎度foobarさん回答ありがとうございます！！
foobarさんのご指摘の通り、電流形インバータの電流制限の方を書きたかったのに間違って書いてしまいました。掲示板に載せた後気づいたのですが書き直すことができなくて・・・。
私のミスまで見破るfoobarさんは凄いですね☆
実は私電気の学生でして、インバータの基礎をほぼ独学で勉強してます。もうひとつだけ分からない点があります。

電流形インバータは、交流出力電圧波形を正弦波に近づけやすく電動機の騒音を低減できる　　という箇所がありまして、電圧型インバータも交流出力電流波形を正弦波に近づけるのになぜ、上のように記述されているのでしょうか？
電圧波形の方がより正弦波に近づけやすいってことでしょうか？それとも、電圧を正弦波に近づけた方が騒音低減には適しているということでしょうか？

回答No.2

foobar

電気科に所属されてるのでしたら、おそらく学科内にパワーエレクトロニクスに詳しい先生が居られると思いますので、その方の指導を受けられたほうがいいような。（こういうQ&Aサイトで断片的に情報を得るよりも、系統立てて学んだほうが、結果として短期間で理解が得られるような気がします）

で、インバータによる電動機駆動
電圧型インバータをPWM制御して、平均電圧を正弦波に近づけても、瞬時波形自体は矩形波の集まりになっています。こういう電圧を電動機に印加すると、電動機に高調波電流が流れて、騒音の元になります。
電流型インバータの場合、電動機のインピーダンスがリアクトル成分をもつ（等価的に電動機は電圧源＋インダクタンスで表現できる）ので、途中に必ずコンデンサを挿入します。で、コンデンサには矩形波状の電流が流れ、コンデンサ両端電圧は台形波状になります。（電圧型インバータの矩形波状出力電圧よりも高調波の含有率が低下しています）
この結果、電動機に流れる高調波電流成分が減少し、高調波電流に起因する騒音が下がります。
もちろん、PWM電圧型インバータの出力に高調波低減のためにLCフィルタを挿入することも可能ですし、この場合には、電動機端子電圧の高調波含有率を電流型インバータ＋ACコンデンサの場合よりもさらに低下させて、騒音を小さくすることは可能です。

結果、まとめると、電流型インバータで電動機駆動する場合にはその特性上必ずコンデンサ(一次のフィルタ）を挿入する必要があり、その結果高調波含有率が電圧型インバータを直接接続する場合(外部にフィルタなし）よりも低くなる、ただし、電圧型インバータに出力フィルタを付けたるとそちらの方が低くなることも多い、ということになります。

お礼

うちの学校にパワエレの凄い先生がいらっしゃるのですが、非常に忙しくてたびたび出張になられて質問できる相手がいないんですよ。助教授の先生は、パワエレ系は苦手らしいですし・・・。

参考文献を読みあさるだけでは、分からないことだらけなので利用させていただきました。
でも。これで電圧系・電流系については完璧です。
ありがとうございました☆