デュアルインバータを用いた電解コンデンサレスインバータの高力率·低トルク脈動駆動法

摘要

近年，モータドライブシステムに用いられるインバータの長寿命化を目的とした研究が盛hに行われている。これら研究の多くは，PFCや電解コンデンサのレス化を狙うものであり，電力変換器の低コスト，長寿命，小型軽量化に有効である。文献(1)では，直流リンクキャパシタに直列にスイツチング素子を追加する構成でパワーデカツプリングを行い，負荷モータに供給する電力を一定にする。しかし，電圧利用率が0.5以下に制限され，モータの運転範囲が縮小する問題がある。文献(2)-(7)のシステムは，直流リンク部に小容量のキャパシタを設けた構成となっており，海外機種のルームエアコンのコンプレッサ用途に広く普及されている。このシステムでは，電源の単相交流電力を電力変換器で平滑しないで，負荷の内部磁石型永久磁石同期モータ(IPMSM)へ供給するため，q軸電流を電源周波数の2倍の周波数で脈動させる必要がある。このため約200%のトルク脈動が発生し，モータ銅損と機械振動·騒音の増加が懸念される。また，直流リンク電圧が非平滑であることから，インバータの平均出力電圧が低下し，モータの運転範囲の縮小や定格電流の增大によるモータ銅損の増加に影響している。このように，電解コンデンサレスインバータは，電力変換器の低コスト，長寿命化，小型軽量化に有効である一方，モータにおいては，トルクリプル増加による機械振動·騒音増加，モータ運転範囲の縮小，損失增加の課題がある。したがってアプリケーションは，機械的特性による負荷トルク外乱の大きいコンプレッサなどに限定される。