A Novel Six-Phase Voltage-Source Inverter

図1 新方式6相 インバータ Fig. 1. Proposed six-phase inverter. 大容量電動機として6相 誘導電動機の開発が進められ ているσ)'(5)。インバータには通常の3相 インバータ2 台を用い,パ ルス幅変調(PWM)を 適用して,出 力電圧 波形の改善と制御が行われる(1)-{4}。しかし,高 速大容 量用途には,半 導体デバ イスの制約から高スイッチング 周波数PWMの 適用が困難になるので,従 来方式をその まま適用することがで きなくなる。 そこで,本 レターでは,低 いスイッチング周波数で良 好な電圧波形(60ス テップ波形)が 得られ,高 速大容量6 相誘導電動機駆動に適 した新方式インバータを提案する。 図1に 提案方式の基本構成を示す。2台 の3相 主イン バータ1と2を 直流側M点 で直列接続 し,さ らに,そ のM点 と直流電源2Eの 中点Nの 問に単相補助3レ ベ ルインバータを接続する。主インバータ1と2は 出力電 圧基本波周波数fと 同一周波数で,互 いに30。 位相差で 通常の1800通 電動作をする。直流電源2kEに 接続され た補助 インバータは周波数6fで 動作し,い わゆるクラ ンプ動作により,2kE,kE,0,-kE,-2kEの5レ ベル電 圧vripを 出力す る(図2最 上段)。 単相 インバータには 主 インバータ1と2の 差の電流だけが流れるので,そ の 容量は主インバータに比べて十分小 さい。 2台 の3相 主 インバータは3個 の電流平衡用結合 リア クトル(2)を 介して,誘 導電動機の固定子巻線に接続され る。その固定子巻線は,空 間的に互いに30° の位相差を もつ2つ の3相 巻線から構成される。 結合 リアクトル の巻数比 n=N2/N1を,基 本波電流による合成起磁力 が0に なるように設定すると,(12m±1)次(m:正 の整 数)以 外の高調波電流に対 しては大 きな合成起磁力にな り,(12m±1)次 以外の高調波電圧成分はリアクトルに 吸収 されて電動機に含 まれるそれらの成分は非常に小さ くで きる。なお,図1で は文献2の 結合 リアクトルを表 示したが,よ り簡単化された方式(3)-(5)で も同じ出力電 圧波形が得 られる。 相数が多いので,空 間ベ クトル表示が便利である。例 えば,イ ンバータ1の 出力相電圧vs1の 空間ベクトルを 次 の よ うに定 義 す る(α=exp(jπ/3))。