(57)【要約】【課題】コモンモード電流による直流回路の電圧上昇や交流電源に流入する漏れ電流を抑制し、コモンモードリアクトルを有する回路ではその機能を損なうことのないノイズ低減回路を提供する。【解決手段】交流電源１に接続された順変換器２と、その直流回路に接続された逆変換器７と、からなる電力変換装置のノイズ低減回路であって、前記直流回路に接続された直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂと、これらの直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの中点と接地点との間に接続された第１の接地コンデンサ４と、を備えたノイズ低減回路において、順変換器２の交流側に接続された交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃと、これらの交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの中点と直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの中点とを接続する接続線１０と、を備える。【選択図】図１
2010288381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続された順変換器と、この順変換器の直流回路に接続された逆変換器と、からなる電力変換装置の伝導ノイズを低減するためのノイズ低減回路であって、
前記直流回路に接続された複数の直流側相間コンデンサと、これらの直流側相間コンデンサ同士の接続点と接地点との間に接続された第１の接地コンデンサと、を備えたノイズ低減回路において、
前記順変換器の交流側に接続された複数の交流側相間コンデンサと、
これらの交流側相間コンデンサ同士の接続点と前記直流側相間コンデンサ同士の接続点とを接続する接続線と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置のノイズ低減回路。
【請求項２】
交流電源に接続された順変換器と、この順変換器の直流回路に接続された逆変換器と、からなる電力変換装置の伝導ノイズを低減するためのノイズ低減回路であって、
前記直流回路に接続された複数の直流側相間コンデンサと、これらの直流側相間コンデンサ同士の接続点と接地点との間に接続された第１の接地コンデンサと、を備えたノイズ低減回路において、
前記順変換器の交流側に接続された複数の交流側相間コンデンサと、
前記順変換器と前記直流側相間コンデンサとの間、もしくは前記順変換器と前記交流側相間コンデンサとの間に接続されたコモンモードリアクトルと、
前記交流側相間コンデンサ同士の接続点と前記直流側相間コンデンサ同士の接続点とを接続する接続線と、を備え、
前記接続線は、前記コモンモードリアクトルの一部を構成するリアクトルを有することを特徴とする電力変換装置のノイズ低減回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載した電力変換装置のノイズ低減回路において、
前記交流側相間コンデンサ同士の接続点を、第２の接地コンデンサを介して接地したことを特徴とする電力変換装置のノイズ低減回路。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか1項に記載した電力変換装置のノイズ低減回路において、
前記交流電源と前記交流側相間コンデンサとの間に、交流側コモンモードリアクトルを接続したことを特徴とする電力変換装置のノイズ低減回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の伝導ノイズを抑制するためのＥＭＣ（ＥＭＩ）フィルタ等からなるノイズ低減回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、一般的なＬ形のＥＭＣフィルタを備えた電力変換装置の主回路を示している。
図６において、１は変圧器として表示した交流電源、２は整流回路等の順変換器、３はコモンモードリアクトル、５ａ，５ｂは直流回路の相間コンデンサ、４は相間コンデンサ５ａ，５ｂ同士の接続点（中点）と接地点との間に接続された接地コンデンサ、６は平滑コンデンサ、７はインバータ等の逆変換器、８は負荷としての交流電動機である。
【０００３】
上記構成において、コモンモードリアクトル３、相間コンデンサ５ａ，５ｂ及び接地コンデンサ４はＥＭＣフィルタを構成しており、逆変換器７のスイッチング動作等により発生したノイズが交流電動機８の浮遊容量から接地点を通って交流電源１側に回り込んだとしても、このノイズを上記ＥＭＣフィルタによって除去することが可能である。
図示されていないが、順変換器２の交流側にコモンモードリアクトル、相間コンデンサ及び接地コンデンサからなるＥＭＣフィルタを接続しても良く、ＥＭＣフィルタの構成、接続箇所は多岐にわたっている。
この種のＥＭＣフィルタを備えた電力変換装置は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３６０５８号公報（段落［００６３］〜［００７３］、図５，図６等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６のように、ＥＭＣフィルタによって電力変換装置の直流回路が接地されている場合、以下のような問題がある。
すなわち、同一の交流電源を使用する他の電力変換装置によるコモンモード電流が、接地点を介して上記直流回路に流入すると、このコモンモード電流により直流電圧が上昇する。このため、安全装置が動作して電力変換装置の運転が停止したり、回路構成部品が破損する等の問題を生じる。また、交流電源１から相間コンデンサ５ａ，５ｂ及び接地コンデンサ４を介して接地点に流入する漏れ電流が大幅に増加するという問題もある。
【０００６】
コモンモード電流による直流回路の電圧上昇を防止するには、図７に示すように、順変換器２の交流側に相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃを接続し、その中点を接続線１０によって直流側の相間コンデンサ５ａ，５ｂの中点に接続することにより、接地点から直流回路に流入するコモンモード電流を接続線１０から交流側に分流させることが有効である。
しかし、この回路構成によると、コモンモードリアクトル３が接続線１０によってバイパスされてしまい、コモンモードリアクトル３を設けた意味がなくなるという問題がある。この場合の対策として、接続線１０にインピーダンスを追加することが考えられるが、インピーダンスの大きさによっては直流電圧の上昇抑制機能が低下してしまうことになる。
【０００７】
そこで、本発明の解決課題は、コモンモード電流による直流回路の電圧上昇や、交流電源から直流回路の接地コンデンサを介して接地点に流入する漏れ電流を抑制し、しかもコモンモードリアクトルを有する回路ではその機能を損なうことのないノイズ低減回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、交流電源に接続された順変換器と、この順変換器の直流回路に接続された逆変換器と、からなる電力変換装置の伝導ノイズを低減するためのノイズ低減回路であって、
前記直流回路に接続された複数の直流側相間コンデンサと、これらの直流側相間コンデンサ同士の接続点と接地点との間に接続された第１の接地コンデンサと、を備えたノイズ低減回路において、
前記順変換器の交流側に接続された複数の交流側相間コンデンサと、
これらの交流側相間コンデンサ同士の接続点と前記直流側相間コンデンサ同士の接続点とを接続する接続線と、を備えたものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、交流電源に接続された順変換器と、この順変換器の直流回路に接続された逆変換器と、からなる電力変換装置の伝導ノイズを低減するためのノイズ低減回路であって、
前記直流回路に接続された複数の直流側相間コンデンサと、これらの直流側相間コンデンサ同士の接続点と接地点との間に接続された第１の接地コンデンサと、を備えたノイズ低減回路において、
前記順変換器の交流側に接続された複数の交流側相間コンデンサと、
前記順変換器と前記直流側相間コンデンサとの間、もしくは前記順変換器と前記交流側相間コンデンサとの間に接続されたコモンモードリアクトルと、
前記交流側相間コンデンサ同士の接続点と前記直流側相間コンデンサ同士の接続点とを接続する接続線と、を備え、
前記接続線は、前記コモンモードリアクトルの一部を構成するリアクトルを有するものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した電力変換装置のノイズ低減回路において、前記交流側相間コンデンサ同士の接続点を、第２の接地コンデンサを介して接地したものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した電力変換装置のノイズ低減回路において、前記交流電源と前記交流側相間コンデンサとの間に、交流側コモンモードリアクトルを接続したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、接地点から電力変換装置の直流回路に流入するコモンモード電流の一部を、接続線を介して順変換器の交流側に分流させるため、直流回路の電圧上昇を防止することができる。また、交流電源から直流回路の接地コンデンサを介して接地点に流入する漏れ電流を、接続線を介して順変換器の交流側に迂回させるようにしたので、交流電源から接地点に流入する漏れ電流を減少させることができる。
更に、コモンモードリアクトルを有する回路では、上記接続線がコモンモードリアクトルに対してバイパスを形成することがないため、コモンモードリアクトルの機能が損なわれるおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図である。
【図６】従来技術を示す電力変換装置の主回路構成図である。
【図７】従来技術を示す電力変換装置の主回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明の第１実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図であり、請求項１に対応する。ここで、図６，図７と同一の構成要素には同一の番号を付してある。
【００１５】
図１に示す回路は、図７においてコモンモードリアクトル３を除去した回路に相当しており、順変換器２の直流出力端子Ｐ，Ｎ間には、直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの直列回路が直接、接続されている。また、交流電源１と順変換器２との間に接続された交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの中点が、接続線１０を介して直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの中点に接続され、この中点は第１の接地コンデンサ４を介して接地されている。
【００１６】
この実施形態の動作を説明すると、他の電力変換装置（図示せず）から接地点及び接地コンデンサ４を介して電力変換装置の直流回路に流入するコモンモード電流は、直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの容量と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの合成容量との比に応じて流れる。このため、コモンモードリアクトルを用いなくても、直流回路に流入するコモンモード電流を減少させることができ、これによって直流回路の異常な電圧上昇を防止することができる。
また、交流電源１から直流回路の接地コンデンサ４を介して接地点に流入する漏れ電流を、直流側接地コンデンサ４の容量と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの容量との比に応じて低減することができる。
【００１７】
図２は本発明の第２実施形態を示しており、請求項３に対応するものである。本実施形態において、交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの中点が第２の接地コンデンサ１１を介して接地される以外は、図１の第１実施形態と同様である。
この実施形態においても、接地点から流入するコモンモード電流を直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの容量と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの合成容量との比に応じて分流させることにより、直流回路の異常な電圧上昇を防止することが可能である。
また、交流電源１から直流回路の接地コンデンサ４を介して接地点に流入する漏れ電流を、直流側接地コンデンサ４の容量と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの容量との比に応じて低減することも可能である。
【００１８】
次に、図３は本発明の第３実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図であり、請求項４に対応する。この実施形態では、図１の回路において、交流電源１と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃとの間に、交流側コモンモードリアクトル１２が接続されている。
この実施形態においても、接地点から流入するコモンモード電流を直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの容量と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの容量との比に応じて分流させ、直流回路の異常な電圧上昇を防止することができる。また、交流電源１から直流回路の接地コンデンサ４を介して接地点に流入する漏れ電流を、直流側接地コンデンサ４の容量と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの容量との比に応じて低減することも可能である。
【００１９】
なお、図１，図２，図３において、直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの個々の容量をＣ０５とし、交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの合成容量をΣＣ０９（Ｃ０９は交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの個々の容量）とすると、各実施形態において直流回路に流入するコモンモード電流の低減率（接続線１０がない場合に直流回路に流入するコモンモード電流に対する比率）は、数式１のようになる。
［数式１］
コモンモード電流の低減率〔％〕＝（１−Ｃ０５／ΣＣ０９）×１００
【００２０】
更に、図１，図２，図３の実施形態において、第１の接地コンデンサ４の容量をＣ０４とし、交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの個々の容量をＣ０９とすると、交流電源１から直流回路の接地コンデンサ４を介して接地点に流入する漏れ電流の低減率（接続線１０がない場合に交流電源１から接地点に流入する漏れ電流に対する比率）は、数式２のようになる。
［数式２］
漏れ電流の低減率〔％〕＝（１−Ｃ０４／Ｃ０９）×１００
【００２１】
上述した第１〜第３実施形態から明らかなように、直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの中点と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの中点とを接続線１０により接続したことにより、接地点から接地コンデンサ４を介して直流回路に流入するコモンモード電流を減少させて直流回路の電圧上昇を抑制すると共に、交流電源１から直流回路の接地コンデンサ４を介して接地点に流入する漏れ電流も減少させることができる。
【００２２】
次いで、図４は本発明の第４実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図であり、請求項２に対応する。
図４において、１３は直流側コモンモードリアクトルであり、順変換器２の直流出力端子Ｐ，Ｎと直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂの直列回路の両端との間に接続されたリアクトル１３１，１３２と、接続線１０上のリアクトル１３３とから構成されている。なお、リアクトル１３１，１３２，１３３は、何れも巻数が同一で極性も等しいものとする。
他の回路構成要素には、前述した各実施形態と同一の参照符号を付してある。
【００２３】
この実施形態によれば、第１〜第３実施形態と同様に、接地点から直流回路に流入するコモンモード電流を減少させることができ、これによって直流回路の異常な電圧上昇を防止することができる。また、接地点を介して流れる漏れ電流を接続線１０に迂回させることにより、交流電源１に流入する漏れ電流を減少させることも可能である。
更に、本実施形態では、接続線１０上のリアクトル１３３がリアクトル１３１，１３２と共に直流側コモンモードリアクトル１３を構成している。このため、図７に示した従来技術のように、接続線１０がコモンモードリアクトルをバイパスさせる作用がないため、直流側コモンモードリアクトル１３が本来の機能を果たすこととなり、コモンモードノイズを低減させることができる。
なお、この実施形態では、コモンモードリアクトル１３を順変換器２と直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂとの間に設けた場合を示したが、コモンモードリアクトルを順変換器２の交流側と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃとの間に設けることも可能である。また、コモンモードリアクトルを順変換器２の交流側と交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃとの間に配置した場合も同様に、接続線１０上に交流回路と巻数が同一で極性も等しいリアクトルを構成させることで、同様の効果を得ることができる。
【００２４】
なお、図５は本発明の第５実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図であり、図４の回路に加えて交流側コモンモードリアクトル１２を接続したものである。この実施形態は、請求項４に対応する。
この実施形態によれば、交流側コモンモードリアクトル１２及び交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃと、直流側コモンモードリアクトル１３及び直流側相間コンデンサ５ａ，５ｂ並びに接地コンデンサ４によって、２段のＥＭＣフィルタが構成されるため、コモンモードノイズの除去性能が向上すると共に、第４実施形態と同様の直流電圧低減効果、漏れ電流の低減効果を得ることができる。
【００２５】
上述した第４，第５実施形態において、交流側相間コンデンサ９ａ，９ｂ，９ｃの中点を接地しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２６】
１：交流電源  
２：順変換器
３：コモンモードリアクトル
４：接地コンデンサ
５ａ，５ｂ：直流側相間コンデンサ
６：平滑コンデンサ
７：逆変換器
８：交流電動機
９ａ，９ｂ，９ｃ：交流側相間コンデンサ
１０：接続線
１１：接地コンデンサ
１２：交流側コモンモードリアクトル
１３：直流側コモンモードリアクトル
１３１，１３２，１３３：リアクトル
Ｐ，Ｎ：直流出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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