インバータ

索引トップ用語の索引ランキングカテゴリー

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/08/01 04:35 UTC 版)

制御用半導体素子

1990年代前半までは、大出力用にはゲートターンオフサイリスタ (GTO)、小出力用途にはパワーバイポーラトランジスタが主として使われていたが、1990年代後半以降は、よりオン抵抗が低く、高速駆動が可能な絶縁ゲートバイポーラトランジスタ (IGBT; 大出力用)やパワーMOSFET(小出力用)が製造されるようになったことから、これらの素子を使用するものがほとんどとなった。さらに、前項に記述したSiCパワー半導体へと置き換えが進んでいる。SiCパワー半導体の製造メーカーには三菱電機やロームなどがある。

インバータ装置

厳密には、直流電力を交流電力に変換する装置あるいは装置の一部をインバータと呼ぶ。バッテリー電源の交流変換装置、直流電気鉄道のインバータ装置はこのタイプのインバータ装置である。一方、日本においては、相数・周波数・電圧等の異なる交流を得るために、商用電源の単相交流、三相交流を、一旦整流器で直流に変換してから、再度交流にするための、整流器 (コンバータ)と (厳密な意味での)インバータを組み合わせ、同一パッケージ内に収容した電力変換装置全体をインバータと呼ぶことも多い（産業用インバータなど）。

インバータの用途

車載インバータ
自動車のアクセサリーソケットやカーバッテリーから得た直流12 Vを交流100 Vに変換する。

一口にインバータと言ってもインバータの応用範囲は幅広く、それぞれの分野におけるインバータ回路と他の用途におけるインバータ回路とはお互いに全く異なるものである。応用面を大きく分けると、モーター制御、DC-ACインバータ、DC-DCコンバータ、放電ランプ用安定器、その他となる。

モーター制御
- インバータによる交流電動機（誘導電動機・同期電動機）の可変速・可変トルク制御 - 可変電圧可変周波数制御 (VVVF制御)
  - エレベータ、ポンプ、ファン、鉄道車両（電車・電気機関車）、電気自動車、エア・コンディショナー、冷蔵庫、洗濯機など
- 従来直流電動機による可変速運転が行われていた用途 (エレベータ・鉄道車両など)では電動機のブラシレス化による省メンテナンス化、従来誘導電動機による定出力運転が行われていた用途では出力のきめ細やかな制御による省電力化や制御目標への追従性向上が実現された。
電源装置
- 無停電電源装置 (UPS)などの電力補償装置 - 一定周波数・電圧の交流を連続的に発生。静止型インバータ (SIV)とも
  - 工場などで使用される機機類、サーバ、パソコンなどのバックアップ電源装置、自動車用12 V電源で家庭用100 V機器を使う車載用インバータ、太陽光発電におけるパワーコンディショナーなど
放電灯安定器
- 蛍光灯の高周波点灯
  - 照明器具、液晶ディスプレイのバックライトに使用される冷陰極管の点灯用などがあるが、発光効率が良く電力節約ができ、かつ長寿命なLED照明が急速に普及しており、次第に消え去って行くと思われる。
誘導加熱用高周波電力発生装置
- 電磁調理器
マグネトロン励起用高周波電力発生装置
- 電子レンジ、レーダー

インバータの保全

インバータは固体回路素子のみから構成されるため、メンテナンスフリーの装置であるかのように誤解される場合もあるが、実際は、とりわけコンバータとインバータを組み合わせた装置においては、コンバータ部の平滑用電解コンデンサが経年劣化の避けられない有寿命部品であり、いずれは交換が必要になる。故障による長時間の停止が好ましくない用途では、予防保全として、電解コンデンサを5〜10年程度の間隔で定期的に交換することが好ましい。また、電動機用などの比較的容量の大きいインバータは近年小型化が進み、素子をファンにより強制冷却していることが多い。そのため、ファンの交換も2〜4年の間隔で定期的に交換することが望ましい。

脚注