電流型、電圧型インバータの比較

質問

例えば200VAC商用電源からインバータで
モータ負荷（例えば永久磁石同期モータ）を駆動するにあたって
「電圧型インバータ」と「電流型インバータ」とを比較した場合の
それぞれのメリットとデメリットを教えて下さい。
(1)モータの種類による得手不得手
(2)コスト
(3)重量体積
(4)効率
(5)その他
に関連して回答いただけると幸いです。

回答No.1

foobar

詳細は、パワーエレクトロニクス関連の教科書やハンドブックを参照されるほうが良いかと思います。

概略としては
電流型インバータの場合、

・出力電流を直接制御するので電流制御が容易。逆に電圧制御(例えば、V/f一定制御)は別途帰還制御を行う必要がある。（モータの種類よりもどういう制御を行うか、との関連が強いかと思います）

・回路構成では、最近主流のスイッチング素子は逆導通なので、電流型の構成には適していません。電流型を構成するには逆阻止型が必要で、IGBTなどだと直列にダイオードを挿入する必要があります。この直列ダイオードのため、変換器内の損失が増大します。

・直流回路にDCリアクトルが必要で、リアクトルの抵抗による損失があります。

・交流回路はコンデンサ（のように電圧源としての性質をもつもの）で受ける必要があります。モータは誘導性（スイッチング周波数の領域だと電流源）なので、交流回路にコンデンサを挿入する必要があります。（電圧型だと直結も可能）。このため、少し寸法が大きくなります。

・ただし、コンデンサが一段余分に入るために、電動機両端電圧のリプルが小さくなり（電圧型だと直流リンク電圧相当の矩形波電圧が加わるのに対して、三角波状の電圧が加わる）、電動機のリプル電流、高調波損失が低減でき、騒音の発生も抑制可能です。（ついでに、高周波の電圧分担が巻き先端部に集中する問題も回避できる）。
もっとも、交流コンデンサを省略して（その分サージ電圧が発生しますが、これはスナバで吸収する）電動機を駆動する場合には、リプル電流が大きくなるので、損失増大、騒音大、になります。

・電圧型インバータだと直流電圧はほぼ一定に保つ必要がある（系統側の電圧で直流電圧下限が決まる）のに対して、電流型だと直流電流を負荷電流に応じて変えることができます。うまく直流電流の制御ができれば、軽負荷時の損失を低減できます。（ただし、直流電流制御の時定数はそれほど短くできないので、そのあたりうまく調節する必要がありますが）

といったあたりかと思います。

お礼

お礼が遅れてすみません。
わかりやすい説明有難うございました。