インバータの電圧変動について

質問

最近、インバータによるＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）制御により、交流電動機を制御する方式が普及しています。
特に、負荷（電動機）の起動時に過大な起動電流が流れる場合、交流系統だけの場合には、この起動電流による電圧降下があるために電圧変動が大きくなります。
インバータにより、このような起動電流の大きな負荷を供給しても「電圧変動は無い」と言われています。
どうして、交流から一旦直流を介して、インバータにより供給した場合、このように電圧変動が無いのでしょうか？
恐らく、インバータの方式である電圧型または電流型によるものと思われますが、よく理解することができません。
どなたか、よくご存知の方がおられましたらお教え下さい。

回答No.4

foobar · ベストアンサー

インバータにより「電圧変動が無い」というのは、＃１、＃２さんがかかれているように、可変電圧可変周波数の電源を使うことで、起動時に起動に適した（モータ電流が定格電流程度でかつ十分なトルクを発生することができる）低周波数、低電圧で起動し、そこから定常運転の電圧、周波数まで（負荷の状況に応じて）滑らかに加速上昇できるからかと思います。

（停止している誘導機に、直接定格周波数、定格電圧の電源をつなぐと、誘導機内部の起電力（直流モータの速度起電力に相当するもの）が小さくて遅れ低力率の大電流が流れるのと、この状態で出せるトルクが小さいために比較的ゆっくり加速される（大電流の期間が延びる）ので、
この間、電力系統から短時間大電流をとることになって、系統の電圧を引き下げてしまいます。）

お礼

ご回答頂きありがとうございます。
可変電圧可変周波数のメリットについて、また、起動時の現象についてもご説明頂き、理解がし易くなりました。

回答No.3

ss234305

インバータ制御という泥臭い観点からお答えします。
電圧変動の件ですがコンバータ前つまり電力会社側とコンバータ後の直流電圧では異なります。
系統側はインバータ機器が通常の運転を行っている場合経験上電圧は殆ど変化しません。それだけ系統側の容量が大きいのです。これをよく「系統側はマスがでかい」と言います。それでは問題がないかというとそうではありません。インバータが消費する電流とリンクコンデンサのリプル電流等高周波成分を含んだ電流が系統側の電流を乱して力率を下げてしまいます。インバータ機器が普及し始めたころからこの問題は浮上し始めて具体的には電圧と電流波形が同一位相であることを前提に作られた機器が破損したり見た目の効率が悪くなる等の事象が多発して、現在は「高調波抑制ガイドライン」が定められて力率改善をすることになっています。
コンバータ後の直流電圧はご質問の通りＰＷＭデューティーを上げれば下がります。設計段階から下がることは織り込んでＰＷＭのデューティーを設定します。いわゆる「のりしろ」です。
最近はこれらの問題を解決する昇圧型アクティブコンバータを用いことが多いようです。会社によってはＰＡＭと言ったりします。これで力率対策と直流電圧の安定化を両立します。
車両の場合は車両の改造は大変なのでセクション内にアクティブフィルタを設けて無理やり？力率を改善している場合があるようです。減速時に回生電力を架線に返していますがそれがかえって力率を悪くすると言うこともあるようです。

お礼

ご回答頂きありがとうございます。
質問の主旨である電力系統側とコンバータからご説明して頂き、参考となりました。

回答No.2

ASTRO-BABA

回転誘導交流機器（IM)の唯一の欠点は、速度制御ができないことでした。つまり、電源周波数とがすべりで誘導交流器の回転数が決まってしまいます。一昔前では、電動機の起動は、Y-D起動や、低電圧起動（コンドルファ）しかありませんでした。
　最近は、インバータなどパワーエレクトロニクスの技術が進んでいます。
インバータと誘導電動機の組み合せは、この欠点を解決できます。インバータは、誘導電動機に供給する電源周波数を容易に可変できます。誘導電動機が停止状態で供給する電源周波数をゼロ位置から起動できます、したがって誘導電動機の起動電流を抑えることができます。

お礼

ご回答頂きありがとうございました。
インバータの利点である可変電圧可変周波数制御が電圧変動には、効果的なんですね。

回答No.1

yamame17gou

インバータは起動時等の加速時間を制御すること、出来ることが一つの特徴でもあります。
停止時等の減速時間設定も含め機械装置等の無用なショックをを防止でき効果的な機能です。
以上で気ずかれると思います。

お礼

ご回答頂きありがとうございます。
起動時の印加電圧等を制御し、スムースに起動するということですね。