変調率を使うな。直流電圧利用率を使用しろ!
パワエレ業界は、そのエンジニアの周囲環境によって、
言葉の定義が異なることが多いです。
インバータ(特に三相電圧形インバータ)の初学者にとって、
変調率というのは理解しがたいものだと思います。
パワエレ業界に10年以上居ますが、同じ社内、部署の人との会話でも
いまだに当方もこの定義に違いに悩まされることがあります。
変調率を定義するにあたって変調方式を考えると、
著名な変調方式は大きく分けて、以下となります。
・三角波比較PWM方式
・三次高調波重畳方式
・空間ベクトル変調
・二相変調
・過変調制御
・1パルス制御
変調率の考え方の派閥としては、
①三角波比較PWM方式の最大電圧出力時を変調率1と定義する派閥
⇒少数派ですが、一定数の人はこの定義です。
相電圧基準での変調となるため、変調率1のときの線間電圧は
0.866(√3/2)となります。
②三次高調波重畳方式の最大電圧出力時を変調率1と定義する派閥
⇒多数派だと思います。
三次高調波重畳方式だけではなく、中性点電位を変動させる変調方式
である空間ベクトル変調、二相変調も同じ定義になります。
変調率1のとき、線間電圧が1となります。
③直流電圧に対しての出力線間電圧実効値を変調率と定義する派閥
⇒少数派ですが、根強い人気があります。
当方が推奨する直流電圧利用率と同義です。
インバータという機器は、入力の直流電圧をスイッチングして負荷(主にモータ)に
対して電圧を印加することが目的です。
入力の直流電圧をスイッチングするためどんなに頑張っても、
出力線間電圧のピーク値は入力直流電圧の値を超えることは出来ません。
(昇圧しない前提)
そのため、出力電圧の議論はピーク値では出来ないため、
実効値で議論する必要があります。
(線間電圧の瞬時的なピークはどの方式でも同一)
直流電圧利用率という言葉の定義は、
入力の直流電圧をどれだけ使用できているかという指標です。
直流電圧利用率 = (線間電圧実効値:基本波成分)/(入力電圧)
どの変調方式も結局のところ、いかに高い出力線間電圧実効値を
出すかに注力しているため、この直流電圧利用率との表現の使用すれば
各変調方式を横並びでみることができる。
文字ばっかりになってしまいましたが、そのうち図を入れて
分かりやすい記事となるようにします。
まじめに変調率を理解しようとするなら、
以下のページが各方式に対しての説明が丁寧だと思います。