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）
id
V
2
vgsH1
vgsH2
vgsH3
iu
vuo
o
u
vvo
iv
v
vwo
V
2
vgsL1
vgsL2
R
vuv
vun
vwu
n
iw
R
w
R
vvn
vgsL3
v
vwn
w
vvw
vno
vuo ，vvo ，vwo ：インバータの相電圧
vun ，vvn ，vwn ：負荷の相電圧
vno ：中性点電圧（nとoの間の電圧）
vuv ，vvw ，vwu ：線間電圧
iu ，iv ，iw
：線電流
2
インバータの相電圧と線間電圧（抵抗負荷）
3
T：交流波形周期
ゲート信号
モード
vuo
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
t
V 2
u
V 2
vvo
iu
vwo
iv
vwu
R
V
vwu
R
vvn
V
vun
n
iw
vuv
vvw
R
vuv
v
vvw
vwn
w
負荷と電源の関係
I
V
2
Z
o
V
2
Z
I
V
2
n
Z
o
Vno(a)
Vno(b)
V
2 V
I
 
Z 3 Z
Z
2
n
Z
(a) 上アームが２つオンの場合
Vno(a)
4
V
V 2V V
  Z I   

2
2 3
6
V
2
Z
Z
(b) 上アームが１つだけオンの場合
Vno(b)
V Z
V V
V
   I     
2 2
2 3
6
中性点 の電位が
異なる！
中性点電圧の変動とその影響（抵抗負荷）
T：交流波形周期
ゲート信号
モード
vgsh1
vgsl1
vgsh2
vgsl2
vgsh3
vgsl3
vno
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
t
5
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
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
V

6
t
V

6
電源周波数の 3倍 の
周波数で電位が変動する
※正弦波の三相交流では生じない
インバータの相電圧と負荷の相電圧（抵抗負荷）
T：交流波形周期
ゲート信号
モード
vuo
vvo
vwo
vno
vun
vvn
vwn
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
t
V 2
V 2
V 6
インバータ の相電圧と
負荷 の相電圧は
波形 が異なる！
V 6
V V 3V  V 4V 2V
 


2 6
6
6
3
V V 3V  V 2V V
 


2 6
6
6
3
6
負荷の相電圧と相電流（抵抗負荷）
T：交流波形周期
ゲート信号
モード
vun
vvn
vwn
iu
iv
iw
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
t

2V
3

V
3
2V

3R
V

3R
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
7
負荷の相電圧と相電流（誘導性負荷）
T：交流波形周期
ゲート信号
モード
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ① ② ③
t
iu
iv
iw
動作（通電） ② ④ ⑥ ⑧ ⑩ ⑫
モード ① ③ ⑤ ⑦ ⑨ ⑪
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
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PWM(Pulse Width Modulation)制御
二つの信号の
大小を 比較 する
vsin
＋
－
vcarrier
コンパレータ
（ 比較器 ）
※ オペアンプ の一種
vsin  vcarrir : High
vsin  vcarrir : Low
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
9
インバータのPWM信号波形
10
t
t
スイッチング
周波数
＝ 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
Vsin Vcarrier
Vsin
変調率 M  V
carrier
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
三相インバータの場合
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w 相変調波（正弦波指令）
u 相変調波
t
v 相変調波
搬送波（ キャリア ）信号
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）
三相電流波形，三相負荷の抵抗電圧波形
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インバータの相電圧波形（一相分）
インバータ-三相負荷の中性点電圧波形（拡大） インバータの線間電圧波形（一相分）
三相負荷のリアクトル電圧波形（三相分）
負荷の相電圧波形（一相分）