22. DC-ACインバータ（6）22. DC-AC Inverter ( 6 )

講義内容

1. 三相インバータの各種波形2. PWM制御3. PWMインバータ

三相インバータ回路（抵抗負荷を接続，Y結線展開） 2

vuo，vvo，vwo：インバータの相電圧 vuv，vvw，vwu：線間電圧vun，vvn，vwn：負荷の相電圧 iu，iv ，iw ：線電流vno ：中性点電圧（nとoの間の電圧）

vgsH1

vgsL1

vgsH2

vgsL2

o

u

w

n

w

vuo

vvo

vwo

vwu

vvw

vuv

vgsH3

vgsL3

2

V

2

V

id

v

iu

iv

iw

R

R R

vun

vvn vwn

vno

v

インバータの相電圧と線間電圧（抵抗負荷） 3

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③

T：交流波形周期ゲート信号モード

vuo

t

vvo

vwo

vvw

vwu

2V+

2V−

vuv

V+

V−

w

n

vwu

vvw

vuv

v

R

R R

vun

vvn vwn

iu

iv

iw

u

負荷と電源の関係 4

o

Z Z

Z

n

2

V

2

V

I

(a) 上アームが２つオンの場合

o

Z2

V

2

V

I

(b) 上アームが１つだけオンの場合

Z Z

n Z

V

ZZ

VI =

+

=3

2

2

63

2

22no(a)

VVVIZ

VV =+−=+−=

63222no(b)

VVVI

ZVV −=+−=+−=

中性点 の電位が異なる！

no(a)Vno(b)V

中性点電圧の変動とその影響（抵抗負荷） 5

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③

T：交流波形周期ゲート信号モード

vgsh1

vgsl1

vgsh2

vgsl2

vgsh3

vgsl3

vno

t

t6

V+

6

V−

電源周波数の 3倍 の周波数で電位が変動する

一般的に、中性点接地は行わずに非接地（ フローティング）で行う

※Δ結線ではこのような変動は生じない

※正弦波の三相交流では生じない

インバータで駆動するモータの中性点を接地すると中性点の電位変動 による電流が接地に流れ込んでしまう

インバータの相電圧と負荷の相電圧（抵抗負荷） 6

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③

T：交流波形周期ゲート信号モード

vuo

vvo

vwo

vno

vun

vvn

vwn

2V+

2V−

6V+

6V−

36

2

6

3

62

VVVVVV==

−=−

3

2

6

4

6

3

62

VVVVVV==

+=+

インバータ の相電圧と負荷 の相電圧は波形 が異なる！

t

負荷の相電圧と相電流（抵抗負荷） 7

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③

T：交流波形周期ゲート信号モード

vun

vvn

vwn

iv

iw

iu

R

V

3+

R

V

3

2+

t

3

V+

3

2V+

抵抗負荷なので相電圧 と相電流 の間に位相の遅れ が生じない

負荷の相電圧と相電流（誘導性負荷） 8

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③

T：交流波形周期ゲート信号モード

iu

t

誘導性負荷なので，電圧 の変化に対して電流 が一次遅れ系の特性で変動する

iv

iw

①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫動作（通電）

モード

PWM(Pulse Width Modulation)制御 9

コンパレータ（比較器）

＋

－

二つの信号の大小を比較する

sinv

carrierv※ オペアンプ の一種

Low:

High:

carrirsin

carrirsin

vv

vv

サブハーモニック変調（三角波（搬送波）正弦波比較変調）方式

インバータのPWM信号波形 10

変調率carrier

sin

V

VM =

t

t

Vsin Vcarrier

変調率が 1 を超えた状態で制御する方式を

過変調PWM 制御という

＝ 正弦波の周波数の整数倍 ⇒ 同期式≠ 正弦波の周波数の整数倍 ⇒ 非同期式

スイッチング周波数

三相インバータの場合 11

t

u 相変調波

v 相変調波

搬送波（キャリア）信号

w 相変調波（正弦波指令）

u 相ゲート信号（ハイサイド）

v 相ゲート信号

w 相ゲート信号

u-v線間電圧Vuv

（u の波形）–（v の波形）

各種主要波形（PWMインバータの場合） 12

三相電流波形，三相負荷の抵抗電圧波形

インバータ-三相負荷の中性点電圧波形（拡大）

三相負荷のリアクトル電圧波形（三相分）

インバータの線間電圧波形（一相分）

負荷の相電圧波形（一相分）

インバータの相電圧波形（一相分）