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VVVFとV/F制御とは

このページでは
インバータの制御方式の
1つであるVVVFについて
説明します。

インバータについては
以下のページで概要を
説明していますので
ご参考ください。

→インバータとは?概要の79%まで分かるよう15項目で解説

VVVFとは、V/F制御とは

インバータの制御方式には
VVVF、CVVF、CVCFがあります。

それぞれ用途で使い分けます。

(CVCFについては
 以下のサイトを参考ください。
→CVCFとUSPの概要と関係とは)

このページで書くVVVFは
産業用モーターやポンプ、ファンなどを
インバータ制御するときに
使われます。

汎用インバータ例

汎用インバータ-三菱電機

上写真は産業用モーターである
三相誘導電動機を
インバータ制御する
汎用インバータです。

(三相誘導電動機については
 以下のサイトを参考ください。
→三相誘導電動機(三相モーター)とは?)

この汎用インバータに
関わるとV/F制御という
キーワードを聞くことが
多くあります。

後述しますが
VVVFはV/F制御と意味・内容は
同じですが
電車等の制御で使われることが
多いキーワードです。

汎用インバータではVVVFではなく
V/F制御というキーワードが
よく使われます。

このページ、私が普段扱う
産業用モーターを制御する
汎用インバータをイメージして
書いています。

ですので、VVVFは
汎用インバータのV/F制御のことを
書いていると思って
読んでください。

VVVFは
(variable voltage variable frequency)
の略です

可変電圧と可変周波数
という意味です

三相誘導電動機は
周波数を変れることで
回転速度を変えることができます。

そのために、インバータを
使っているわけですが
VVVF(V/F制御)では印可する
電圧も変えています。

なぜでしょうか?

電圧を変える意味

VVVFは出力周波数と
出力電圧を可変しますが、

汎用インバータでは
出力周波数/出力電圧が
一定になるように
可変しています。

理由は
まず簡単にいうと

周波数だけ低くしてしまうと
モーターへ流れる電流が多くなり
効率も悪く、最悪焼損の恐れが
あるからです。

三相誘導電動機に
周波数だけ下げて電圧を
印可すると

励磁電流が増え磁束が増えます。

磁束が増えて磁気飽和を
起こすと過電流が流れ
三相誘導電動機のコイルを
焼損させます。

磁束=K(V/f)

磁束は上記式で算出できます。

kは比例定数ですので一定です。

出力電圧/出力周波数 を
一定にすることで
磁束も一定となり
焼損を防げるというわけです。

出力電圧/出力周波数を
一定にすることから
V/F一定制御ともいわれます。

電気理論・電磁気学が
入ってくるので理解しにくい
部分もあったかと思います。

汎用インバータを
ただ、使うだけの人は

V/F制御は
出力電圧と出力周波数を
同じ割合で変化させる制御
ぐらいで理解しておけば
いいと思います。

励磁電流については
以下をクリックして確認してください。
→励磁電流とは

磁束については
以下をクリックして確認してください。
→磁束とは

磁気飽和については
以下をクリックして確認してください。
→磁気飽和とは

次に、汎用インバータの
VVVF(V/F制御)で
よく聞くトルクブーストに
ついても書いていきます

トルクブーストとは

汎用インバータのVVVF(V/F制御)は
電圧/周波数が一定ということは

モーターを低速運転するために
どこまでも周波数を下げていくと
同じようにどこまでの出力電圧も
下がるということになります。

低電圧になると
電線やモーターのコイルでの
電圧降下が顕著になり
十分なトルクが得られなくなります。
(トルクとは回転する力のことです)

そうですよね?
例えば
出力電圧が100Vで1Vの
電圧降下なら1%ですが

出力電圧が10Vなら
電圧降下は10%にもなります。

無視できなくなりまよね。

そのため下図のように
あらかじめ低周波数での
電圧をあげて補償して
おきます。

トルクブーストの図

トルクブースト-三菱電機資料より

電圧降下分を
補償できる
低周波数での電圧をあげておきます。

これを
トルクブースト(トルク補償)と
いいます。

トルクブーストは
パラメーターで設定できます。

トルクブーストという
キーワードもV/F制御同様に
よく出てくるので
覚えておいて損はないです。

まとめ

汎用インバータを
普段使うときに

VVVFやV/F制御、
トルクブーストは
特に意識したことがありません。

しかし、インバータで
何かを調べたい時に
技術資料を見ると、

これらキーワードを
目にすることは多いです。

これらがどういったこと
なのかだけでも事前に
知っていると

今調べたいことを
理解する上でも役立つと
思います。

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