VSI給電誘導電動機ドライブ

定義： 電圧形インバータは、DC電源から可変周波数を取り出すインバータ。電圧形インバータの入力電圧は一定に保たれ、その出力電圧は負荷とは無関係です。負荷電流の大きさは負荷インピーダンスの性質に依存します。

下図はトランジスタを用いた電圧形インバータです。

電圧源インバーター使用自転式MOSFET、IGBT、GTOなどのデバイスです。ステップ波インバータまたはパルス幅変調として動作します。電圧形インバータが階段波インバータとして動作するとき、トランジスタは、Ｔ ／ ６の時間差でそれらの数の順序で切り換えられる。

各トランジスタはオンのままにされます。ここで、Tは1サイクルの期間です。線間電圧の波形を下図に示します。インバータの周波数はＴを変えることによって変えられ、インバータの出力電圧はＤＣ入力電圧を変えることによって変えられる。

電源がDCの場合、可変DC入力はDC電源とインバータの間にチョッパーを接続することによって得られます。

電源がACの場合、DC入力電圧は下図に示すように、AC電源とインバータの間に制御整流器を接続することによって得られます。コンデンサCは、DCリンク電圧の高調波を除去します。

VSI誘導電動機の主な欠点ドライブは、出力電圧の低周波の大きな高調波です。高調波はモータの損失を増大させ、低速でロータを急に動かします。

VSI誘導電動機ドライブの制動

ダイナミックブレーキ： ダイナミックブレーキでは、スイッチSWと制動抵抗Ｒと直列の自己整流スイッチがＤＣリンクを横切って接続されている。電動機の動作が電動から制動に移行すると、ＳＷが開く。 DCリンクを流れるエネルギーがコンデンサを充電し、その電圧が上昇します。

電圧が設定値を超えると、スイッチSが閉じていると、リンクの両端に抵抗がかかります。コンデンサに蓄えられたエネルギーは抵抗に流れ込み、DCリンク電圧を下げます。公称値に下がるとSが開きます。したがって、スイッチの開閉はDCリンク電圧に依存し、生成されたエネルギーは抵抗で消費されてダイナミックブレーキがかかります。

回生ブレーキ： インバータ駆動のパルス幅変調の回生制動を考えてみましょう。動作がモータリングからブレーキングに移行すると、DCリンク電流I_日 逆転してDC電源に流れ込み、エネルギーを供給源に供給します。このドライブにはすでに回生ブレーキ機能があります。

回生ブレーキでは、DCリンクへの電源をAC電源に転送する必要があります。動作がモータリングからブレーキングに移行すると、DCリンク電流I_日 逆、しかしV_日 同じ方向に留まります。従って、回生制動のためには、直流電圧と直流電流をどちらの方向にも変換するための変換器が必要である。

四象限操作

制動能力は四象限を得るドライブの操作。インバータ周波数を下げると、同期速度はモータ速度より遅くなります。従って、モータの動作は、象限１（前進モータリング）から象限２（前進ブレーキ）に移行する。

インバータの周波数と電圧は機械がゼロ速度からブレーキをかけるために、速度が下がるにつれて徐々に減少します。出力電圧の位相シーケンスは、サイリスタの点弧パルスを交換することによって逆になります。したがって、モータの動作は、第２象限から第３象限に伝達される（リバースモータリング）。逆方向に必要な速度を得るために、インバータの周波数と電圧を上げます。