インバータの原理 - nitomath’s blog

インバータは直流を交流に変換する回路です。この記事では、その原理について述べます。

次のようなHブリッジ回路について考えます。負荷抵抗 $R_L$ の端子間電圧が出力電圧です。

この回路で、スイッチ $S_1$ と $S_4$ をON、スイッチ $S_2$ と $S_3$ をOFFにします。すると、下図の赤矢印のように電流が流れます。

電流は負荷抵抗を左から右へと流れているので、スイッチ $S_1$ のある左側が高電位で、スイッチ $S_4$ のある右側が低電位です。

次に、スイッチ $S_2$ と $S_3$ がONで、スイッチ $S_1$ と $S_4$ はOFFの場合を考えます。すると、下図の赤矢印のように電流が流れます。

今度はスイッチ $S_1$ と $S_4$ がONだった場合とは逆に、電流は負荷抵抗を右から左へと流れます。つまり、スイッチ $S_2$ のある右側が高電位で、スイッチ $S_3$ のある左側が低電位です。

したがって、

というふうに、どのスイッチをONにするかで負荷抵抗にかかる電圧の方向を変えることができます。

この1と2を交互に行うことで、負荷抵抗に交流電圧をかけることができます。つまり、４つのスイッチを操作することで、直流電源しかない回路から交流電圧をつくることができるのです。これが、インバータの原理です。

おまけ（デッドタイム）

スイッチ $S_1$ と $S_4$ がONの状態からスイッチ $S_2$ と $S_3$ がONの状態へ切り替えるとき（あるいはその逆をするとき）、すべてのスイッチがOFFの期間（デッドタイム）を設ける必要があります。