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筆者らは既に、サイリスタ整流回路の高調波低減法として、相間リアクトルのタップ切換え方式を考案した。本研究は、この方式を応用して、出力波形を改善した可変周波三相インバータ回路の開発を目的とする。なお、インバータ回路は電流形と電圧形に大別され、その出力波形は全く異なるため、それぞれの方式に対して波形改善法を検討した。
1.電流形インバータの波形改善
まず、誘導電動機の四象限運転に最適な電流形インバータの波形改善を行った。この場合、直流電流が一定であるため、整流回路で開発したタップ切換え方式がほぼそのまま流用できる。すなわち、相間トランスの起磁力の相殺のため、タップ切換えによって電流を積み重ねて正弦波に近い電流波形を得ることができた。ただし、整流回路とは異なって、スイッチングは強制転流で行う必要があるため、自己消弧形素子を使用しなければならない。
2.電圧形インバータの波形改善
次に、汎用インバータとして広く用いられている電圧形インバータの出力電圧の波形改善を行った。しかし、この場合、直流電流は激しく脈動するため、タップ切換え方式をそのまま適用することはできない。むしろ、直流電圧を積み重ねて正弦波の出力電圧を得る方向で、直流電源部に様々な工夫を施した。まず、相間トランスに設けたタップを切換える方式を開発し、これによって目的とする出力電圧を得た。ついで、直流電圧を二分割さらには多分割することによって、相間トランスなしで目標の波形改善効果を挙げる方式を考案した。なお、後者を無停電電源に応用した場合を対象に、出力電圧の調整機能をもたせるために、補助スイッチング素子のみにPWM制御を適用しても、充分に高調波低減効果を維持できることを、定量的に明確とした。
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