【インバーター】HERICインバータの動作原理について

みなさま、お疲れ様です。単相インバーターの動かし方のひとつ、HERICインバータの動作原理について解説してみようと思います。

と悩みを持たれている方の参考になれば幸いです。

Highly Efficient and Reliable Inverter Concept(高効率で信頼性の高いインバータコンセプト)でHERICです。

まず今回の対象のHERICインバーターの回路図はこんな形をしています↓。

他の制御方法のインバーターは以下に解説しておりますので、良かったら読んでみて下さい。

ちなみに逆方向の双方向スイッチ付きPFCコンバータの動作原理解説は以下で解説しておりますので、良かったら読んでみて下さい。

【結論】Q1&Q4と双方向スイッチ、Q2&Q3と双方向スイッチを交互にON/OFFする

HERICインバーターでは

• 上側半波のときはQ1&Q4と双方向スイッチを交互にON/OFFします。
• 下側半波のときはQ2&Q3と双方向スイッチを交互にON/OFFします。

Q1&Q4とQ2&Q3と双方向スイッチのON幅を調整することによって、出力リアクトルLにVdcと0Vを交互に印可しています。

このVdc,0Vの印可を交互に切り替え、それぞれの印可時間を調整することによって、出力電圧を正弦波状にします。

各動作モードがどう動くのか？を解説します。

各動作モードと電流経路

動作モードはスイッチのオンオフ状態に応じて、以下の4つのモードに分けられます。

AC入力の上側半波のときにモード1,2。下側半波のときにモード3,4となります

モード1 上側半波の+Vdc印可

モード1はQ1,4がオンしています。リアクトルと負荷には+Vdcが印加されています。

電流経路は以下の通りです。

リアクトルの電流ΔILは以下の通りです。

$$\small{
ΔIL=\frac{V_{dc}-V_{ac}}{L}*T_1
}$$

T1：モード1の時間

モード2  上側半波の0V印可

モード2は双方向スイッチがオンしています。リアクトルと負荷には0Vが印加されています。

電流経路は以下の通りです。

リアクトルの電流を流し続けようとする性質でモード1と同じ方向に電流が流れます。

リアクトルの電流ΔILは以下の通りです。

$$\small{
ΔIL=\frac{0-V_{ac}}{L}*T_2
}$$

T2：モード2の時間

モード3  下側半波の-Vdc印可

モード3はQ2,3がオンしています。リアクトルと負荷には-Vdcが印加されています。

電流経路は以下の通りです。

リアクトルの電流ΔILは以下の通りです。

$$\small{
ΔIL=\frac{0-(V_{dc}-V{ac})}{L}*T_3
}$$

T3：モード3の時間

モード4  下側半波の0V印可

モード4は双方向スイッチがオンしています。リアクトルと負荷には0Vが印加されています。

電流経路は以下の通りです。

リアクトルの電流を流し続けようとする性質でモード3と同じ方向に電流が流れます。

リアクトルの電流ΔILは以下の通りです。

$$\small{
ΔIL=\frac{0+V_{ac}}{L}*T_4
}$$

T4：モード4の時間

SPWMのイメージを解説

SPWM(正弦波PWM)制御は以下の図のようなVdc,0Vの印可時間を調整することによって、出力電圧を正弦波状にする実現手段です。

具体的にはコンパレータに所望の正弦波と三角波(搬送波と言います。)を入力して、これらを比較して、ゲート信号のH/Lを決めます。

コンパレータは+入力>-入力のときはHigh出力、-入力>+入力のときはHigh出力となります。

変調波のピーク付近ではモード1とモード3の時間が長くなります。上側半波では+Vdcが印可される時間が長くなるってことです。

変調波の0付近ではモード2とモード4の時間が長くなります。上側半波では0Vが印可される時間が短くなるってことです。

はい、本記事は以上になります。

何かの参考になれば幸いです。最後までお読みいただきありがとうございました！！