PWM インバータの出力電圧実効値

PWM インバータの出力電圧実効値
正員
中田
篤史＊
上級会員
鳥井
昭宏＊＊
終身会員
植田
明照＊＊
正員
元谷
卓＊＊
Effective Value of Output Voltage of PWM Inverters
Atsushi Nakata*, Member, Akihiro Torii**, Senior Member, Akiteru Ueda**, Life Member, Suguru Mototani**, Member
キーワード：PWM インバータ，実効値
Keywords：PWM inverter, Effective value
1.
まえがき
PWM インバータが一般に普及している。PWM インバー
タの出力電圧はベッセル関数を用いて解析され，基本波成
分振幅値と高調波成分振幅値が理論的に求められている(1)。
これらの解析結果の和から PWM インバータの出力電圧を
求めることができるが，著者等が知る限り PWM インバータ
Fig.2 Voltage and modulation factor in single phase PWM inverter.
の出力電圧実効値を具体的に示した文献はないように思わ
れる。ところで，PWM インバータがヒータ等の制御に用い
られて例がある(2)。文献[2]では，PWM インバータの出力電
圧は LC フィルタを用いて正弦波化され，負荷の駆動に用い
Fig.3 Three phase PWM inverter waveforms.
られる。しかし，LC フィルタ等を用いない場合の出力電圧
の実効値と変調率の関係は，これまでに明らかにされてい
ない。
そこで本論文では，シミュレーションによって PWM イン
バータの出力電圧実効値を求める。単相 PWM インバータと
三相 PWM インバータの出力電圧の実効値，基本波成分の実
効値，高調波成分の実効値について報告する。
2.
Fig.4 Voltage and modulation factor in three phase PWM inverter.
シミュレーション
シミュレーションには PSIM(ver7.1)を用いた。直流入力電
いずれの場合でも PWM インバータの出力電圧の実効値
圧 1V を 50Hz の交流出力電圧に変換する。三角波キャリア
は高調波電圧の実効値の影響を受けるため変調率に比例せ
信号の周波数を 1kHz，振幅を 1 とし，信号波の振幅を変化
ず，基本波成分の実効値よりも大きな値となる。したがっ
させたときの出力電圧を求める。デッドタイムは 0µs とし
て，LC フィルタなしでヒータ等の抵抗負荷の制御を行う場
た。
合には，この特性を考慮する必要がある。
はじめに単相 PWM インバータ(ユニポーラ変調)の出力電
圧を求める。変調率を a=0.8, a=0.4 としたときのシミュレー
3.
まとめ
ション波形を Fig.1 に示し，変調率と単相 PWM 出力電圧実
PWM インバータの出力電圧の実効値をシミュレーショ
効値を Fig.2 に示す。出力電圧の実効値は PSIM の実効値演
ンによって求めた。変調率に対する出力電圧の実効値の関
算機能を用いて求め，基本波成分の実効値はシミュレーシ
係を求めた。単相の場合も三相の場合も，出力電圧の基本
ョン結果を FFT 解析して求めた。高調波成分の実効値は，
波電圧の実効値は変調率に比例し，高調波成分を含めた実
両者より求めた。次に三相 PWM インバータを用いた場合の
効値は基本波成分の実効値よりも大きいことを明らかにし
線間電圧のシミュレーション結果を Fig.3 と Fig.4 に示す。
た。この結果は，LC フィルタなしで PWM インバータを用
いる場合に役立つ。
文
(1)
Fig.1 Single phase PWM inverter waveforms.
＊
静岡理工科大学
〒437-8555 袋井市豊沢 2200-2
＊＊
愛知工業大学
〒470-0392 豊田市八草町八千草 1247
(2)
献
電気学会半導体電力変換方式調査専門委員会著：
「半導体電力変換回
路」，オーム社，pp.114-120(1993-7)
鈴木，佐野，三村：
「位相差 PWM 電力制御方式による高効率（力率）
RTP」，光技術情報誌「ライトエッジ」，No.21，pp.18-21(2001-4)

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