サイクロコンバータについて教えて下さい

Question

正弦波インバータとサイクロコンバータの違いを教えて下さい。

ikkyu3 · Accepted Answer

またも追記です。
サイクロかインバーターかにかかわりませんが、もう一つ重要な品質項目を思いつきました。
＞出力電力：安定して使用するには、使用機器の所要電力に十分な余裕が必要でしょう。
と書きましたが、モーターやコンプレッサーの起動の時には、停止状態から起動しますから、定常回転時の電流の数倍に及ぶ起動電流が流れます。
そこで発電機の方が、余裕が十分にあればよいのですが、その瞬間に大電流に対応できるかどうかが問題になります。
商用電源で使用しているときは、電源が強いので短時間大電流が流れても問題はありませんが、発電機は、容量に限りがあります。
また発電機のエンジンの短時間に出せる力も心配です。まさかエンストは無いかも知れませんが、回転が落ちると周波数と電圧が短時間ですが落ちる可能性があります。
そのときにモーターやコンプレッサーが正常に起動できるかどうかです。
一辺に起動せず大きな物から順に起動すれば、かなり軽減できるとは思いますが。
そこで瞬間的過負荷にどの程度対応できるかも、仕様書では、記載があるかどうか分りませんが、問い合わせなどで確認しておくと良いと思います。

ikkyu3 · Answer

No.2のものです。補足を読みました。山あたりましたね。
＞正弦波では電圧・波形共々安定して、またサイクロでは電圧は安定しているが波形は矩形もしくはノコギリ波ということでよろしいのでしょうか。
おおむねそのとおりです。

正弦波とうたっているものは、商用電源（家庭に来ている１００Ｖ）と同じだと言っているようです。ですので、特に波形には気を配って波形整形をしているものと思われます。

サイクロコンバーターの方は、乱暴な表現をすれば、もともとの交流を切り刻んでつなぎ合わせて、その抱絡線が出力の正弦波になるべく近いように並べていますが、完全な正弦波でないので、正弦波とは言っていないのでしょう。

＞これら方式のよる精度・品質は実際はどうなのでしょうか。
発電機の使用目的が、既存測定機器（回転モーター、コンプレッサー等+パソコン）のようですので、候補となる発電機の仕様書を公開しているはずですから、確認なされば、使用は可能と思います。

確認すべき品質仕様項目は、次のようと思います。
出力電力：安定して使用するには、使用機器の所要電力に十分な余裕が必要でしょう。
出力電圧精度：出力ＡＣ１００Ｖ±１％などとなっていると思いますが、数パーセントで大丈夫と思います。
波形ひずみ率：正弦波がどれだけ歪んでいるかです。これも同程度です。
出力周波数精度または変動：これは、パソコンには影響しませんが、交流モーターやコンプレッサーのモーターの回転数に影響しますので、良く検討してください。

ikkyu3 · Answer

No.2のものです。誤解があるといけませんので追記します。
今度は、山を張らずに一般的なことを書きます。

インバーターは、逆変換装置といい直流を交流に変換します。
サイクロコンバーターは、直接周波数変換装置といい、入出力間に直流回路を介在させずに直接周波数を変換します。

サイリスタやトランジスタなどの半導体素子が開発される以前には、これらの変換装置は、電気機械である回転機で行われていました。

インバーターは、直流モーターで交流発電機を回す、或はこれを一体に作った物でした。発電機が正弦波を出力するので、正弦波インバーターは、普通でした。
サイクロコンバーターは、No.3の方の言われるような回転機でした。

サイリスタやトランジスタなどの半導体が一般化してパワーエレクトロニクスが実用化されてからは、回転機でない静止機器の変換装置が普通になりました。

インバータは、直流を半導体スイッチで断続させ交流に変換するものですから、出力は、そのままでは正弦波でなく矩形波が普通になりました。
そのために正弦波インバーターとは、特別に出力が綺麗なのだと今では主張しているわけです。

サイクロコンバータ（静止型の直接周波数変換装置）は、入力の交流を直接に半導体スイッチで出力に必要な周波数に変換（断続と方向転換）させて、交流出力周波数を得ます。
従ってロスが少なく効率が高いです。
単相も三相も有ります。
ちなみに半導体以前にも水銀スイッチなどを使って直接変換は、試験的に使用されていました。

ymmasayan · Answer

No.1のymmasayanです。
No.3で補足を頂きました。

＞補足で＃１，＃２さんとも、誤解されております

多少言葉足らずだったかもしれませんが、誤解しているわけではないと思います。 

＞サイクロコンバーターとは巻き線型三相誘導電動機とほぼ同等の構造を有しており、 
＞２次巻き線に誘起される誘導電圧が滑り回転数に応じた周波数になることを利用した、 
＞言うならば回転型周波数変換機です。 
＞最近はサイクロコンバーターの採用実績が無く、サイリスター等の静止機器を使用した、周波数変換機が一般的です。 
＞従って質問の回答としては 
＞サイクロコンバーター＝交流から交流へ周波数変換する回転機器です。 

用語の起源としては仰るとおりです。しかし、現在ではパワーエレクトロニクス全盛と言う事で、ＰＷＭ制御の静止機器が、サイクロコンバータという名前で一人歩きをはじめています。「サイクロコンバータ」で検索をかけますと出てくるのは静止機器が殆どです。「サイクロ」がもともと「回転型と周波数」を意味していたのが今では完全に「周波数」だけの意味になってしまったということでしょう。

ちょっと、話がずれますが、風力発電で、よく巻線型の誘導発電機を使います。この場合、１次側で発電しながら、２次側でもすべり（進みのすべり）に比例した周波数の電力が取り出せます。これは電力として２次利用できます。１種の（本来の意味の）サイクロコンバータですね。

obihsot · Answer

補足で＃１，＃２さんとも、誤解されております
サイクロコンバーターとは巻き線型三相誘導電動機とほぼ同等の構造を有しており、
２次巻き線に誘起される誘導電圧が滑り回転数に応じた周波数になることを利用した、
言うならば回転型周波数変換機です。
最近はサイクロコンバーターの採用実績が無く、サイリスター等の静止機器を使用した、周波数変換機が一般的です。
従って質問の回答としては
正弦波インバーター＝直流から交流を作成する機器の総称であり、
サイクロコンバーター＝交流から交流へ周波数変換する回転機器です。
ご参考までに。

ikkyu3 · Answer

＞正弦波インバータとサイクロコンバータ
この二つを同時に並べて違いを、とのご質問ですから、範囲を絞って、エンジン式単相交流発電機の一例の場合とやまをかけましょう。参考ＵＲＬ参照

正弦波インバーター：
一旦直流発電しておいてから、直流から単相交流を作り出します。でインバーターですね。
そのために交流の周波数が自由に変更できるというのが特徴です。
インバーターの場合、直流を交流に変換する時は、変圧器の１次側で直流を半導体スイッチなどで速いスピードで断続させてパルス状にしてやると２次側に交流が出ますが、正弦波ではなく櫛の歯のような歪んだ波形になります。
正弦波にするためにフィルターを通すのですが、その時に綺麗にしやすいようにパルス幅をマイコンなどで制御して平均すると正弦波に近いようにするのが一般です。

サイクロコンバーター：
一旦高周波三相交流発電し、その三相交流から低周波単相交流に変換します。
その後は、インバーターのときのように半導体スイッチとマイコン制御で変換しますが、変換が一段ですのでロスが少なく効率が良いのが特徴のようです。

参考URL：http://www.rental.co.jp/new_f/2001_11_mini_generator/mini_generator.html

ymmasayan · Answer

かなり、入り組んだ話ですので、まず用語の定義から。
インバータ…もともとは、直流から交流を作る装置。
　　　　　　現在では交流を直流にして又交流に戻すものもインバータと称している。
　　　　　　（インバータエアコン、インバータ蛍光灯等）
コンバータ…交流から交流、直流から直流など同じ形式の電気の変換（電圧、周波数）を行なう。
　　　　　　トラックで乗用車用の電気機器を使う場合２４Ｖ／１２ＶのＤＣ／ＤＣコンバータを使う。
　　　　　　先ほどのインバータエアコンも本来はコンバータエアコンと言ってもおかしくない。

本題の正弦波インバータもサイクロコンバータもどちらも周波数変換機（ＶＶＶＦ：可変周波数可変電圧）つまりコンバータといっていいでしょう。
違いは、単相か３相かということ、あるいは波形の作り方の違いに有るのでしょう。正弦波といったときには、出力波形が、相当きれいな正弦波になっています。
サイクロの場合はかなりぎざぎざの激しい階段状の出力波形となる事が多いです。

小容量の場合、正弦波でも作れますが、大容量では難しいです。
それともう一つ、船用のサイクロコンバータでは直流を経由しない方式も研究されているようです。参考ＵＲＬは電車の例ですが考え方は参考になります。

参考URL：http://www2.jan.ne.jp/~jr7cwk/rail/vvvf/vvvf1.html

サイクロコンバータについて教えて下さい

またも追記です。

No.2のものです。

No.2のものです。

この回答への補足

No.1のymmasayanです。

補足で＃１，＃２さんとも、誤解されております

＞正弦波インバータとサイクロコンバータ

かなり、入り組んだ話ですので、まず用語の定義から。

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