電圧型インバータと電流型インバータ

質問

電圧型インバータと電流型インバータの初期位相の違いについて教えてください。
電圧型インバータ動作を示す６つの電圧ベクトル（6つの動作モード）においての初期位相はq軸に一致させているのですが、電流型インバータではq軸に対して30度の位相のずれが生じています。この位相のずれはなぜ起こるのでしょうか？？いろいろ調べているのですがさっぱりわからないのでお願いします。

回答No.3

foobar · ベストアンサー

まず、おわび、、。
#1では、バタバタと少々(かなり?)手抜き(雑)な表記をしてしまいました。
少し、きっちりと、書き直してみます。

電流型インバータ
インバータの電流源をId[A]とします。すると、この結果、出力電流のベクトル(Iu,Iv,Iw)は
(Id,-Id,0),(Id,0,-Id),(0,Id,-Id),(-Id,Id,0),,,,となります。
(今回は位相だけを問題としていたため、#1ではId=1[A]としてベクトルを書いていました)
これを三相-二相変換すると(三相-二相変換には、いくつか係数の個となるのが有ります。ここでは、自己インダクタンスが同じ三相巻線と二相巻線で発生する磁束が同じになるような変換を選んでいます)
(Iα,Iβ)は
(3/2Id,-√3/2Id),(3/2Id,√3/2Id),(0,√3Id),,,,となります。

三相電圧型インバーターでは,直流電圧をEdとすると
(Vu,Vv,Vw)は、
(1/2Ed,1/2Ed,-1/2Ed),(1/2Ed,-1/2Ed,-1/2Ed),(1/2Ed,-1/2Ed,1/2Ed),(-1/2Ed,-1/2Ed,1/2Ed),,,となります。
(#1ではEd=2[V]として書いてありました)

ところがこの電圧ベクトルには、零相分が含まれているため、零相分を差し引く(※1)と相電圧は
(1/3Ed,1/3Ed,-2/3Ed),(2/3Ed,-1/3Ed,-1/3Ed),(1/3Ed,-2/3Ed,1/3Ed),,となります。

(※1)零相電圧補足
三相三線式ですから、負荷の相電圧には零相電圧は現れません。(零相電圧は、負荷の中性点と電源の中点の間の電位差として現れます)
零相電圧 V0はV0=1/3(Vu+Vv+Vw) になります。
これを二つ上の出力電圧ベクトルに適用すると、
V0=1/6Ed または V0=-1/6Ed となります。
これを差し引いて、零相電圧=0となった相電圧が負荷には印加されます。

これを三相2相変換すると、(Vα、Vβ)は
(1/2Ed,√3/2Ed),(Ed,0),(1/2Ed,-√3/2Ed),....
となります。

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別の考え方

電流型インバータ
上に同じ

電圧型インバータ
線間電圧に着目すると
(Vuv,Vvw,Vwu)は
(Ed,-Ed,0),(Ed,0,-Ed),(0,Ed,-Ed),,,
となり、線電流と同じ位相の6角形になります。
これを相電圧に焼き治すと、
線間電圧-相電圧 の変換で座標軸(位相)が30度回ります。
(こっちの説明の方が良かったでしょうか。座標軸の回転というのをうまく説明できないので、、#1では最初から相電圧で扱う説明をしましたが、。)

お礼

ありがとうございます。インバータの考え方がよくわかりました。基礎的な知識をもっとつけれるように頑張ります。本当にありがとうございました。

回答No.2

foobar

補足

電流型インバータには、先のベクトル以外にも (0,0,0) (直流バイパス運転)が、
また電圧型インバータには (1,1,1) or (-1,-1,-1 ) (零相電圧を除くと (0,0,0))
という0ベクトルがあります.
が、先のアドバイスではこれは省略しています。
(PWMインバータだと、リプル低減のために、この0ベクトルを使うことがままあります)

補足

電圧ベクトルには、零相分が含まれているため、零相分を差し引くと相電圧は(2/3,2/3,-4/3),(4/3,-2/3,-2/3),(2/3,-4/3,2/3),,となる部分がよくわからないのですが。教えてください

回答No.1

foobar

ご質問がいまひとつ掴み切れていないのですが、、
電流型インバーターの出力電流ベクトルのプロット(6角形の頂点)と電圧型インバータ出力電圧(相電圧)のプロット(6角形の頂点)が30度ずれるのはなぜか?
ということでしょうか?

もしそうなら、
三相電流型インバーターでは、通電しているアームは2つだけで、のこりひとつのアームはOFFになっています。
この結果、出力電流のベクトル(Iu,Iv,Iw)は
(1,-1,0),(1,0,-1),(0,1,-1),(-1,1,0),(-1,0,1),(0,-1,1)
の6通り。で、これを3相-２相変換すると
(Iα,Iβ)は
(3/2,-√3/2),(3/2,√3/2),(0,√3),,,,となります。

これに対して三相電圧型インバーターでは各アームはかならず正負どちらかの直流につながるため、出力電圧ベクトル(Vu,Vv,Vw)は、
(1,1,-1),(1,-1,-1),(1,-1,1),(-1,-1,1),,,となります。
ところがこの電圧ベクトルには、零相分が含まれているため、零相分を差し引くと相電圧は
(2/3,2/3,-4/3),(4/3,-2/3,-2/3),(2/3,-4/3,2/3),,となります。
これを三相2相変換すると、(Vα、Vβ)は
(1,√3),(2,0),(1,-√3),....
となります。(何か逆相で回ってる気がする)

(手計算でやってるので、三相ー二相変換の結果、間違っているかも知れません、、悪しからず御了承願います)

となって、線電流の6角形と、相電圧の6角形は角度が30度ずれます。

結局、
電流型インバータでは、一相が0Aになるのに対し、電圧型インバータでは0Vになる相がない(正負どちらかの電圧が２相に出力される)という違いから、差が出るのかと。

補足

すいません。このベクトル(Iu,Iv,Iw)の1とかの数字は何を表しているのでしょうか？基本的な部分があまりわからないので