インバータとは

 
1  インバータ
・機能：直流電流を交流電流に変換する回路。
・用途：電気自動車・電車・発電などモーターを内蔵する機器。
　　　　家電では、高級エアコン/洗濯機にも使用されている。

1.1  基本回路
・フルブリッジインバータ
　・入力は回路図の左側。出力は青いボックス。
　・出力の周辺に、図のようにスイッチが4つついている(S1-S4)

　　　　　　

1.2  動作
・スイッチS1-S4を閉じたり開いたりして、　モード1⇒モード2⇒モード1⇒・・・
　の回路状態を繰り返す。
□モード1
・S2,S3を閉じる⇒”出力”には、左向きの電流が流れる。

□モード2
・S1,S4を閉じる⇒”出力”には、右向きの電流が流れる。

□出力
・入力は下図の左側のように、直流状態。
・スイッチがモード1の状態のときは、出力に←向きに電流が流れる。
・スイッチがモード2の状態のときは、→向きに電流が流れる。
・モード1⇒モード2⇒モード1⇒・・・
　と繰り返すと、一定周期で逆方向に電流が流れるので、
　下図の右側のように交流になる。これがインバータの基本機能。

1.3  スイッチ
・モード1⇒モード2⇒モード1⇒・・・　　は、とんでもなく速いスピードで繰り返す。
・そのため、高速で切ったり繋いだり出来る半導体スイッチング素子(MOS-FET)を使う。

1.4  まとめ 
・以上がベーシックなインバータ。
・ただし、これでは方形波(四角い波)しか生成できない。
　方形波では、電力ロス(=発熱,騒音)が生じてしまう。
・理想の交流は正弦波。正弦波を出力するために、最近のインバータは
　

もっと工夫をしている。2項へ進む。

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2  最近のインバータ
・最近のインバータは、正弦波に近い電流波形を出力する工夫がされている。
　それが、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)という技術。

2.1  パルス幅変調
・パルス幅変調とは、幅のまちまちな方形波(半波)を組み合わせて、正弦波を
　生成するテクニック。
・下の図のように
　　・まず、幅の狭い方形波電流を間隔をあけて流すことで、
　　　平均すると出力の低い電流が流れる。
　　・この方形波電流の幅を少しずつ広く、また間隔を減らしていくことで、
　　　徐々に電流値の平均値が上がっていく。
　　・最終的に、幅の広い方形波電流をほぼ間隔なく流すことで、
　　　電流値の平均値が最高に達する。
・車の運転に例えると、
　　・車のスムーズな加速/減速を、アクセル踏んだり離したり だけで
　　　再現するようなもの。
　　・「アクセルを一瞬だけ踏む」のを、間隔をあけて繰り返すと、
　　　車は遅いスピードで走る。
　　・「アクセルを踏む時間を長く、アクセルを踏む間隔を短く」すると、
　　　車のスピードは徐々に上がっていく。
　　・最終的に「アクセルを踏む時間を超長く、アクセルをほぼ間隔なく踏む」
　　　ことで、スピードは最高速に達する。
・こんな風にして、方形波の幅と流す間隔を変化させることで、
　滑らかな正弦波を生成するテクニックがパルス幅変調。

　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　↓　方形波の幅・間隔をもっと細かく
　　　　　　　　　　　　　　　　↓　変化させてやると、

　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　正弦波(に近く)なる。

2.2  パルス変調回路

追記予定