電流形インバータとは

質問

他の掲示板でも質問してるのですができるだけ早い解答がほしいのでこちらにも書き込ませていただきます。
１．電流形インバータの出力電流は、矩形波(方形波)となって出力電圧は正弦波になるとある参考書に記されていたのですが、電流形の場合は、電流がPWMによってスイッチングされ電圧が正弦波に近似できるとのことですか？
(日本語がおかしいかもしれません）

２．電流形インバータで、交流側の並列コンデンサを短絡しないためにスイッチング素子は、逆電圧を阻止できなくてはいけませんが、これはどういったことですか？逆電圧阻止特性がなかったらどうなるのでしょう？

３．１台のインバータによる複数電動機の並列駆動は、電圧形は容易、電流形は困難とありますがこれの理由はなんですか？

たくさん質問してしまいすいませんがひとつでも分かる方よろしくお願いします。

回答No.2

foobar · ベストアンサー

1. 電流型インバータの出力電圧
多分、こんな状況を想定されていると思いますが

電源-整流器-インバータ-負荷(電圧源)

インバータ-負荷 の間の電圧は、直接的には負荷が決めています。(インバータが決めてるのは電流です。ただ、負荷によっては、負荷に流れる電流が端子電圧に影響するものも有りますが)
極端な話、短絡負荷(電圧＝0)でもインバータは正常に動作し、負荷に電流を供給できます。
また、正弦波の電圧源を負荷のところに繋いでもOKです。(電力系統に電力を送り返す場合なんかがこれに該当します。)この場合には、負荷の端子電圧は正弦波の電圧源で、電流がインバータで決り、電力が電圧×電流で決まります。

2.逆素子
S1-S2 がアーム1, S3-S4 がアーム2で S1、S3が上側とすると、
最初にS1,S4をONすると、S1-コンデンサ-S4 と電流が流れて、コンデンサにはS1-S2のアームが+の向きに電圧が蓄えられます。
次に、電流の極性を逆にしようとして、S1,S4をOFF,S2,S3をONしたとたん、(コンデンサの電圧はS1,S2のアームが+になっていますから、)コンデンサ-S1-S3-コンデンサの短絡ループができてしまいます。

3. モータの並列運転
電圧型インバータだと、モータの両端電圧が制御されていますから、一方のモータに負荷が かかって電流が増えても、他方のモータには影響が伝わりません。(電圧が変化しないので。ちょうど、電力系統に複数のモータを直接繋いだときと同様の挙動)
ところが、電流型だと、ふたつのモータの電流の合計をインバータが供給(制御)しているので、一方の電流が増えると、(そのままだと)他方の電流は減ってしまいます。(それを防ぐには、インバータを制御して、うまく合計電流を供給できるようにしてやるひつようがあります。)

お礼

なるほど!!完璧ではないんですが理解できました☆
たくさんの回答ありがとうございます。

回答No.1

foobar

電流型変換器の動作を考えるときには、
・直流側に電流源
・交流側に電圧源
を繋いでいると想定してみれば、動作を理解しやすいかも。
（電圧型の場合には、直流側に電圧源，交流側に電流源ですね）

1．電流が矩形波で電圧が正弦波
この記述、誤解を生みそうな。
電流型の場合、変換器の出力電流は矩形波ですが、電圧は任意の波形をとれます（変換器出力には、任意の波形の電圧源を繋ぐことができます）。
このため、正弦波の電圧源（電力系統の電圧、交流電動機の速度起電力など）を繋ぐと、出力電圧は正弦波になります。
（抵抗負荷を直接（ACコンデンサなしで）繋げば、当然、電流も電圧も矩形波、もしくはPWM波形になります。）

2．逆阻止型素子の必要性
UVW三相のスイッチング素子に上側UVW,下側XYZと記号を振っておきます。
逆導通素子を使っていると、例えば、WU間が＋となるような交流線間電圧の時に、UをONするとWに逆電流が流れてONし、WUの線間短絡をします。電流型インバータでは、交流側は低インピーダンス（電圧源もしくはコンデンサ（これも電圧源的な挙動をします））なので、過大な短絡電流が流れ、素子を破壊します。
（電圧型インバータだと、交流側は電流源あるいはインダクタンスなので、線間短絡しても過大電流は流れません）

3．電動機の並列運転
電動機を並列に繋いで運転中、片側の負荷が若干増えるとそちらの電流が増え、(端子電圧が変わって)他方の電流が減ります。このように2台の電動機の動作に干渉が起きてしまいます。

補足

またまた、返答ありがとうございます。自分なりに次のように解釈しましたがよろしいでしょうか？

１．電流形のインバータ部での出力電圧は、コンバータなどの整流器の入力によって決めれるってことですか？　　おそらく理解できてないような・・・

２．これは単相で考えた場合、Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4といったスイッチがあるとき、Ｓ1、Ｓ4をＯＮにしてるとき、Ｓ1(Ｓ2の上部）には＋、Ｓ2の交流側には－が帯電していて、Ｓ2にかかる上向きの逆電圧のはたらきで逆阻止機能がないとＳ2がＯＮとなってしまいＣが短絡するってことですか？

３．説明があったような干渉が起こるとなぜ、電圧形は並列駆動が容易で電流形は困難なんですか？

ほんとfoobarさん何度もすいません！！