(57)【要約】  モータドライブ装置における電力変換装置の出力側にコモンモードフィルタを備えたか否かを判断すると共に、コモンモードフィルタ特性の向上および過大なフィルタ電流による電力変換装置の損失増加ならびにコモンモードチョークコイルでの磁気飽和を回避することができるモータドライブ装置を提供する。  実運転前において、前記電力変換装置のキャリア周波数に応じた所定のＰＷＭオンオフ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動して、前記電力変換装置と前記モータとの間に接続されるコモンモードフィルタの有無を判断する手段と、実運転時において、前記コモンモードフィルタの有無判断結果に応じて、前記電力変換装置のＰＷＭ制御方式を変更設定する手段と、を備えた。
2011002015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子および出力電流を検出する電流検出器を有する主回路部と、前記スイッチング素子へのＰＷＭオンオフ駆動信号を出力するドライブ制御部とで構成され、モータに電力を供給する電力変換装置を備えたモータドライブ装置であって、
実運転前において、前記電力変換装置のキャリア周波数に応じた所定のＰＷＭオンオフ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動して、前記電力変換装置と前記モータとの間に接続されるコモンモードフィルタの有無を判断する手段と、
実運転時において、前記コモンモードフィルタの有無判断結果に応じて、前記電力変換装置のＰＷＭ制御方式を変更設定する手段と、を備えたことを特徴とするモータドライブ装置。
【請求項２】
前記コモンモードフィルタの有無を判断する手段が、実運転前において、前記コモンモードフィルタが接続されていると判断した場合、前記コモンモードフィルタの共振周波数と前記キャリア周波数とが近づかないように前記キャリア周波数を変更設定する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータドライブ装置。
【請求項３】
前記所定のＰＷＭオンオフ駆動信号が、前記スイッチング素子の上アームを全てオンかつ下アームを全てオフ状態にする組合せと、前記スイッチング素子の上アームを全てオフかつ下アームを全てオン状態にする組合せとを、前記キャリア周波数に応じたキャリア周期で交互になるように出力されるものであることを特徴とする請求項１に記載のモータドライブ装置。
【請求項４】
前記コモンモードフィルタの有無を判断する手段が、前記主回路部と前記コモンモードフィルタとを還流するフィルタ電流に基づいて、前記コモンモードフィルタの有無を判断することを特徴とする請求項１に記載のモータドライブ装置。
【請求項５】
前記電力変換装置のＰＷＭ制御方式を変更設定する手段が、前記コモンモードフィルタが接続されている場合、前記ＰＷＭ制御方式を２相変調方式以外の方式に変更設定することを特徴とする請求項１に記載のモータドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに電力を供給する電力変換装置を備えたモータドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータドライブ装置における電力変換装置の出力側における一般的な問題として、高周波漏れ電流、伝導ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference：電磁妨害雑音）、放射ＥＭＩ、モータ軸受の電食などが挙げられる。このような問題に鑑みて、従来のモータドライブ装置ではコモンモードフィルタを電力変換装置の出力側に備えて対策していた。【０００３】
特開２００１−０６９７６２号公報（第９頁、図１８）に開示された第１のモータドライブ装置は、インバータと電気機器との間にコモンモードチョークコイルが接続され、コモンモードチョークコイルと電気機器間の各線にコンデンサと抵抗の直列接続体の一方が接続され、直列接続体の他端が共通接続されている。さらに、その共通接続された直列接続体の他端が入力される交流電源より高い周波数成分に対して接地と同等の電位を持つ仮想接地電位部に接続されていることを特徴とする漏洩電流低減フィルタを電力変換装置の出力側に備える。【０００４】
特開平０９−０８４３５７号公報（第３−４頁、図７）に開示された第２のモータドライブ装置は、ＰＷＭインバータとそのインバータで駆動される交流電動機との間に挿入されたコモンモードリアクトルと、コモンモードリアクトルと交流電動機との接続点に接続された３相スター結線のリアクトルと、リアクトルの中性点を接地するコンデンサとを備える。コモンモードリアクトルとコンデンサによる共振周波数が、インバータの出力基本波周波数とキャリア周波数の中間に位置し、かつ、いずれからも十分に離れるようにコモンモードリアクトルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスとを選定したことを特徴とするＰＷＭインバータ用フィルタ回路を電力変換装置の出力側に備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０６９７６２号公報（第９頁、図１８）
【特許文献２】特開平０９−０８４３５７号公報（第３−４頁、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のモータドライブ装置における電力変換装置とコモンモードフィルタとの組み合わせにおいて、電力変換装置のＰＷＭ制御方式が２相変調方式の場合、コモンモード電圧低減のためのコモンモードフィルタを電力変換装置の出力側に付加したとしても、３ｆ成分（運転周波数の３倍成分）のコモンモード電圧が残ってしまう問題があった。また、電力変換装置のＰＷＭ制御方式が２相変調方式の場合、２相変調切り替え時におけるコモンモードチョークコイルの瞬間的な磁気飽和に起因する共振電流を含む過大なフィルタ電流が流れるという問題もあった。【０００７】
更に、モータドライブ装置における電力変換装置の用途によっては、キャリア周波数を変更する場合がある。しかしながら、コモンモードフィルタには共振点が存在するため、電力変換装置のキャリア周波数とコモンモードフィルタの共振周波数が近づき過ぎた場合、コモンモードフィルタには過大な共振電流が流れたり、コモンモードチョークコイルが磁気飽和を起こしてしまうという問題もあった。【０００８】
一般的には、コモンモードフィルタの共振周波数は、モータドライブ装置のユーザへは開示されていないため、モータドライブ装置の実運転前に、ＰＷＭ制御方式の変更、コモンモードフィルタの共振点を回避するようなキャリア周波数への変更などを手動で再設定しなければならないという問題もあった。【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、モータドライブ装置における電力変換装置の出力側にコモンモードフィルタを備えたか否かを判断し、コモンモードフィルタを備えたと判断した場合、コモンモードフィルタの共振周波数近辺を回避するような電力変換装置のキャリア周波数を任意に抽出して設定ことができるモータドライブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するため、本願の代表的な発明は、次のように構成したのである。
モータドライブ装置は、複数のスイッチング素子および出力電流を検出する電流検出器を有する主回路部と、前記スイッチング素子へのＰＷＭオンオフ駆動信号を出力するドライブ制御部とで構成され、モータに電力を供給する電力変換装置を備えたモータドライブ装置であって、実運転前において、前記電力変換装置のキャリア周波数に応じた所定のＰＷＭオンオフ駆動信号で前記スイッチング素子を駆動して、前記電力変換装置と前記モータとの間に接続されるコモンモードフィルタの有無を判断する手段と、実運転時において、前記コモンモードフィルタの有無判断結果に応じて、前記電力変換装置のＰＷＭ制御方式を変更設定する手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願の代表的な発明によると、モータドライブ装置における電力変換装置の出力側にコモンモードフィルタを備えたか否かを判断し、コモンモードフィルタを備えたと判断した場合、最適なＰＷＭ制御方式への変更および設定を行い、コモンモードフィルタ特性の向上および過大なフィルタ電流による電力変換装置の損失増加ならびにコモンモードチョークコイルでの磁気飽和を回避することができる。
また、コモンモードフィルタを備えたと判断した場合、コモンモードフィルタの共振周波数近辺を回避するような電力変換装置のキャリア周波数を任意に抽出して設定し、コモンモードフィルタ特性の向上および過大なフィルタ電流による電力変換装置の損失増加およびコモンモードチョークコイルでの磁気飽和を回避することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態におけるモータドライブ装置の概略構成図である。
【図２Ａ】コモンモードフィルタ付加の場合のフィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器２５が出力するＰＷＭドライブ信号
【図２Ｂ】図２Ａの際のコモンモードフィルタ前段のコモンモード電圧
【図２Ｃ】図２Ａの際のコモンモードフィルタ前後の相電流およびフィルタ電流を示す図である。
【図３】電力変換装置におけるスイッチング素子オンオフ状態の組合せＡの場合の電流経路を示す図である。
【図４】電力変換装置におけるスイッチング素子オンオフ状態の組合せＢの場合の電流経路を示す図である。
【図５】初期設定モードにおける図１のモータドライブ装置における各部測定波形（Ｖｃ１、Ｉｆ、Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１）を示す図である。
【図６】初期設定モードにおける電力変換装置のキャリア周波数と図１のモータドライブ装置における各部電流（Ｉｆ、Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１）との関係を示す図である。
【図７】図６の条件におけるコモンモードフィルタのコモンモードチョークコイル内に発生する運転周波数に対する磁束密度を示す図である。
【図８】従来のコモンモードフィルタおよび電力変換装置を備えたモータドライブ装置の概略構成図である。
【図９】図８のモータドライブ装置における各部測定波形（Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｉｆ）を示す図である。
【図１０】図８のモータドライブ装置におけるコモンモードフィルタのコモンモードチョークコイル内に発生する運転周波数に対する磁束密度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
先ず、従来のモータドライブ装置について、図８、９、１０を用いて説明する。
図８には、コモンモードフィルタおよび電力変換装置を備えたモータドライブ装置の概略構成図が示されている。
このモータドライブ装置は、電力変換装置（主回路部１０、ドライブ制御部４０）とその出力側に備えたコモンモードフィルタ３０とで構成されている。交流電源１を主回路部１０に入力し、ドライブ制御部４０からのＰＷＭドライブ信号に応じて主回路部１０におけるスイッチング素子Ｓ１−Ｓ６をオンオフ駆動して交流−直流変換後、コモンモードフィルタ３０を介してモータ２に電力を供給している。【００１５】
また、ドライブ制御部４０では、主回路部１０に備えた電流検出器ＣＴからの出力電流検出信号と、上位（図示しない）からの指令信号と、キャリア周波数設定器４４およびＰＷＭ設定器４６における設定値とに基づいて、制御器４７がＰＷＭ制御演算してＰＷＭ信号器４８にＰＷＭドライブ信号を出力する。更に、ＰＷＭ信号器４８は、ＰＷＭドライブ信号に応じてスイッチング素子Ｓ１−Ｓ６をオンオフ駆動するゲートドライブ信号を出力する。【００１６】
コモンモードフィルタ３０は、コモンモードチョークコイルＬｃ、コンデンサＣｎ、Ｃｃ、ノーマルモード電流低減用トランス３１およびダンピング抵抗Ｒｆで構成されている。また、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１はそれぞれコモンモードフィルタ３０の入力端子を示し、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２はそれぞれコモンモードフィルタ３０の出力端子を示している。また、Ｖｃ１はコモンモードフィルタ３０前段のコモンモード電圧、Ｖｃ２はコモンモードフィルタ３０後段のコモンモード電圧、Ｉｆは電力変換装置とコモンモードフィルタ３０内を循環するフィルタ電流を示す。【００１７】
ここで、制御器４７におけるＰＷＭ制御方式には、３相変調方式もしくは２相変調方式などが挙げられる。２相変調方式は、電力変換装置の各アームのスイッチングを一定区間常にオンすることでスイッチング損失を、３相変調方式のスイッチング損失に比べておよそ２／３倍に低減できるというメリットがある。しかしながら、一方では３相変調方式に比べて電圧精度が劣るというデメリットがある。そのため、モータの回転数が低速領域におけるＰＷＭ制御方式は３相変調方式、中高速領域におけるＰＷＭ制御方式は２相変調方式を用いることが多く、電力変換装置の初期設定においてＰＷＭ制御方式を自動的に切換えるための閾値である運転周波数（モータの回転数に相当）を予め設定しておくことが多い。【００１８】
図９は、図８のモータドライブ装置における各部測定波形（Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｉｆ）を示す図である。図において、縦軸は電圧（Ｖｃ１、Ｖｃ２）、電流（Ｉｆ）、横軸は時間軸（Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｉｆ）である。
図において、ＰＷＭ制御方式は、低速領域（運転周波数が１０Ｈｚ未満）におけるＰＷＭ制御方式は３相変調方式、中高速領域（運転周波数が１０Ｈｚ以上）におけるＰＷＭ制御方式は２相変調方式としている。また、電力変換装置のキャリア周波数は、例えば、３相変調方式においては１０ｋＨｚ、２相変調方式においては１５ｋＨｚにて運転しているとする。【００１９】
３相変調方式（運転周波数５Ｈｚ）では、コモンモードフィルタ後段のコモンモード電圧Ｖｃ２は、コモンモードフィルタ前段のコモンモード電圧Ｖｃ１と比較して低減されている。一方、２相変調方式（運転周波数１０、３０、６０Ｈｚ）では、コモンモードフィルタ後段のコモンモード電圧Ｖｃ２は、キャリア周波数（１５ｋＨｚ）成分以上のコモンモード電圧は低減されているものの、３ｆ成分（運転周波数の３倍成分）のコモンモード電圧が残ってしまう。また、フィルタ電流Ｉｆは、３相変調方式では、キャリア周波数（１０ｋＨｚ）成分のフィルタ電流Ｉｆが流れるが、２相変調方式では、キャリア周波数（１５ｋＨｚ）成分に加え、２相変調切り替え時に流れる過大な共振電流が流れてしまう。【００２０】
図１０は、図８のモータドライブ装置におけるコモンモードフィルタのコモンモードチョークコイル内に発生する運転周波数に対する磁束密度を示す図である。図において、縦軸は磁束密度Ｂ［Ｔ］、横軸は運転周波数［Ｈｚ］である。また、図８および９と同様、ＰＷＭ制御方式は、低速領域（運転周波数が１０Ｈｚ未満）におけるＰＷＭ制御方式は３相変調方式、中高速領域（運転周波数が１０Ｈｚ以上）におけるＰＷＭ制御方式は２相変調方式としている。
図において、キャリア周波数成分の磁束密度を比較すると、２相変調方式（運転周波数が１０Ｈｚ以上）に比べ、３相変調方式（運転周波数が１０Ｈｚ未満）磁束密度が高い。また、２相変調切り替え時に発生する共振成分を比較すると、元々３相変調方式は常にスイッチングを行っているので切り替えポイントが存在しないため共振成分はなく、２相変調方式のみに存在する。そのため、２相変調方式においては、コモンモードチョークコイルの磁束密度が、２相変調切り替え時に非常に高くなり、コモンモードチョークコイルは瞬間的に磁気飽和を起こし、共振電流を含む過大なフィルタ電流Ｉｆが流れてしまう。
このように、従来のモータドライブ装置には、上記した問題点が存在する。【００２１】
図１は、本発明の実施形態におけるモータドライブ装置の概略構成図である。
図において、本発明のモータドライブ装置は、電力変換装置（主回路部１０、ドライブ制御部２０）とその出力側に備えたコモンモードフィルタ３０とを有する。なお、図においてモータドライブ装置が、コモンモードフィルタ３０を有する場合について図示している。交流電源１を主回路部１０に入力し、ドライブ制御部２０からのＰＷＭドライブ信号に応じて主回路部１０におけるスイッチング素子Ｓ１−Ｓ６をオンオフ駆動して交流−直流変換後、電力変換装置の出力側に備えたコモンモードフィルタ３０を介してモータ２に電力を供給している。【００２２】
コモンモードフィルタ３０は、コモンモードチョークコイルＬｃ、コンデンサＣｎ、Ｃｃ、ノーマルモード電流低減用トランス３１およびダンピング抵抗Ｒｆで構成されている。また、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１はそれぞれコモンモードフィルタ３０の入力端子を示し、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２はそれぞれコモンモードフィルタ３０の出力端子を示している。また、Ｖｃ１はコモンモードフィルタ３０前段のコモンモード電圧、Ｖｃ２はコモンモードフィルタ３０後段のコモンモード電圧、Ｉｆは電力変換装置とコモンモードフィルタ３０内を循環するフィルタ電流を示す。【００２３】
ドライブ制御部２０は、選択器２１、２２、フィルタ付加判断器２３、キャリア周波数設定器２４、フィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器２５、ＰＷＭ設定器２６、制御器２７、ＰＷＭ信号器２８、を有する。なお、選択器２１、２２は、ハード構成であってもソフト構成であってもよい。また、ドライブ制御部２０では２つのモード、すなわち、モータドライブ装置の実運転前の初期設定モードと、通常運転である実運転モードとを有する。【００２４】
先ず、モータドライブ装置の実運転前の初期設定モードでは、ドライブ制御部２０は次の通りに動作する。【００２５】
選択器２１は、電流検出器ＣＴからの出力電流検出信号をフィルタ付加判断器２３に入力するように接続される。また、選択器２２は、キャリア周波数設定器２４からのキャリア周波数設定信号をフィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器２５に入力するように接続される。
フィルタ付加判断器２３は、電流検出器ＣＴからの出力電流検出信号に基づいて、後述するフィルタ付加判断方法により、主回路部１０の出力側にコモンモードフィルタ３０が付加されているか否かを判断する。【００２６】
キャリア周波数設定器２４は、フィルタ付加判断器２３が、後述するフィルタ付加判断方法により、コモンモードフィルタ３０が付加されていると判断した場合、必要に応じて、電力変換装置のキャリア周波数とコモンモードフィルタ３０の共振周波数が近づき過ぎないように、共振電流を含むフィルタ電流Ｉｆに基づいて、キャリア周波数を適当に設定する。なお、フィルタ電流Ｉｆは、その電流ルートに備えられた電流検出器ＣＴ等で検出することができる。
フィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器２５は、キャリア周波数設定器２４からのキャリア周波数設定信号に基づいて、ＰＷＭ信号器２８にＰＷＭドライブ信号を出力する。
ＰＷＭ信号器２８は、ＰＷＭドライブ信号に応じてスイッチング素子Ｓ１−Ｓ６をオンオフ駆動するゲートドライブ信号を出力する。【００２７】
次に、モータドライブ装置の通常運転である実運転モードでは、ドライブ制御部２０は次の通りに動作する。【００２８】
選択器２１は、電流検出器ＣＴからの出力電流検出信号を制御器２７に入力するように接続される。また、選択器２２は、キャリア周波数設定器２４からのキャリア周波数設定信号をＰＷＭ設定器２６に入力するように接続される。
ドライブ制御部２０では、主回路部１０に備えた電流検出器ＣＴからの出力電流検出信号と、上位（図示しない）からの指令信号と、キャリア周波数設定器２４およびＰＷＭ設定器２６における設定値とに基づいて、制御器２７がＰＷＭ制御演算してＰＷＭ信号器４８にＰＷＭドライブ信号を出力する。更に、ＰＷＭ信号器２８は、ＰＷＭドライブ信号に応じてスイッチング素子Ｓ１−Ｓ６をオンオフ駆動するゲートドライブ信号を出力する。
なお、キャリア周波数設定器２４における設定値（キャリア周波数）およびＰＷＭ設定器２６における設定値（ＰＷＭ制御方式）は、前述の初期設定モードにおけるフィルタ付加判断器２３のコモンモードフィルタの有無判断結果、キャリア周波数設定器２４のキャリア周波数の変更設定に応じて決定されるものである。【００２９】
図２Ａはコモンモードフィルタ付加の場合のフィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器２５が出力するＰＷＭドライブ信号、図２Ｂは図２Ａの際のコモンモードフィルタ前段のコモンモード電圧、図２Ｃは図２Ａの際のコモンモードフィルタ前後の相電流およびフィルタ電流を示す図である。なお、Ｖｃ１はコモンモードフィルタ３０前段のコモンモード電圧、Ｉｆは電力変換装置とコモンモードフィルタ３０内を循環するフィルタ電流、Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１はコモンモードフィルタ３０前段の相電流、Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２はコモンモードフィルタ３０後段の相電流を示す。【００３０】
モータドライブ装置の実運転前の初期設定モードにおいて、フィルタ付加判断器２３がコモンモードフィルタ３０の付加を判断するために、主回路部１０の上側アームのスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５）が全てオン状態且つ下側アームのスイッチング素子（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６）が全てオフ状態の組合せ（以下、組合せＡという）と、主回路部１０の上側アームのスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５）が全てオフ状態且つ下側アームのスイッチング素子（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６）が全てオン状態の組合せ（以下、組合せＢという）とが、キャリア周波数設定器２４からのキャリア周波数設定信号に応じたキャリア周期で交互になるように、フィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器２５がＰＷＭドライブ信号を出力する（図２Ａ参照）。【００３１】
ここで、主回路部１０の出力側のコモンモード電圧Ｖｃ１（コモンモードフィルタ３０前段のコモンモード電圧）は、（１）式で表すことができる。なお、Ｕｕｎ、Ｖｖｎ、Ｖｗｎは中性点を基準としたＵ相端子電圧、Ｖ相端子電圧、Ｗ相端子電圧である。
Ｖｃ１＝（Ｖｕｎ＋Ｖｖｎ＋Ｖｗｎ）／３      ・・・（１）
よって、主回路部１０におけるスイッチング素子オンオフ状態の組合せＡでの主回路部１０の出力側のコモンモード電圧Ｖｃ１は（２）式、また、組合せＢでの主回路部１０の出力側のコモンモード電圧Ｖｃ１は（３）式で表すことができる（図２Ｂ参照）。なお、Ｖｐｎは主回路部１０における直流母線ＰＮ間電圧である。
Ｖｃ１＝Ｖｐｎ／２      ・・・（２）
Ｖｃ１＝−Ｖｐｎ／２      ・・・（３）【００３２】
図３は、主回路部１０におけるスイッチング素子オンオフ状態の組合せＡの場合の電流経路を示す図、図４は、主回路部１０におけるスイッチング素子オンオフ状態の組合せＢの場合の電流経路を示す図である。
両図において、主回路部１０におけるスイッチング素子オンオフ状態の組合せＡ、組合せＢの場合は共に還流モードであるため、モータ２へは電力が供給されず、モータへの電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２は流れない。そのため、モータ２を可変速させずにフィルタ電流Ｉｆを検出することができ、結果としてコモンモードフィルタ３０が付加されているか否かを判断することができる。コモンモードフィルタが付加されていない場合、主回路部１０におけるスイッチング素子オンオフ状態の組合せＡ、Ｂでは共にフィルタ電流Ｉｆは流れないため、コモンモードフィルタ３０は付加されていないと判断することができる。【００３３】
図５は、初期設定モードにおける図１のモータドライブ装置の各部測定波形（Ｖｃ１、Ｉｆ、Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１）を示す図である。図において、縦軸は電圧（Ｖｃ１、Ｖｃ２）、電流（Ｉｆ、Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１）、横軸は時間軸（Ｖｃ１、Ｉｆ、Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１）である。また、ｆｃは電力変換装置におけるキャリア周波数である。【００３４】
図において、主回路部の出力側のコモンモード電圧Ｖｃ１を見れば、図２Ｂおよび（２）式、（３）式のように、フィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器２５が、キャリア周波数設定器２４からのキャリア周波数設定信号（１５、１０、５、３．５ｋＨｚ）に基づいたＰＷＭドライブ信号をＰＷＭ信号器２８に出力し、ＰＷＭ信号器２８は、このＰＷＭドライブ信号に応じてスイッチング素子Ｓ１−Ｓ６をオンオフ駆動していることが分かる。
また、初期設定モードの場合、前述のように、モータへの電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２は流れないため、フィルタ電流Ｉｆは（４）式で表すことができる（図２Ｃ参照）。
Ｉｆ＝Ｉｕ１＋Ｉｖ１＋Ｉｗ１＝３×Ｉｕ１      ・・・（４）
したがって、初期設定モードにおいて、フィルタ付加判断器２３は、例えば、Ｕ相の電流検出器ＣＴからの出力電流検出信号とフィルタ電流Ｉｆとの（４）式の関係から、主回路部１０の出力側にコモンモードフィルタ３０が付加されているか否かを判断することができる。【００３５】
ここでは、図１のモータドライブ装置におけるコモンモードフィルタ３０の共振周波数ｆｒが２．９ｋＨｚの場合を例示している。図において、キャリア周波数ｆｃがコモンモードフィルタ３０の共振周波数に近づくにつれ（１５ｋＨｚから３．５ｋＨｚに下がるにつれ）、フィルタ電流Ｉｆ（Ｉｆ＝Ｉｕ１＋Ｉｖ１＋Ｉｗ１）が増加することが分かる。このキャリア周波数ｆｃを変化させた場合にフィルタ電流Ｉｆも変化することを利用して、コモンモードフィルタの共振周波数ｆｒを演算することができる。
例えば、初期設定モードにおいてフィルタ電流Ｉｆを監視しておき、キャリア周波数の増減に伴い、フィルタ電流Ｉｆの振幅ピークとなるキャリア周波数ｆｃが、コモンモードフィルタの共振周波数ｆｒとほぼ同一とすることができ、もしくは、フィルタ電流Ｉｆが予め定められた設定値以上になると、キャリア周波数ｆｃがフィルタの共振周波数ｆｒに近づいたと判断することができる。【００３６】
図６は、実運転モードにおける図１のモータドライブ装置の各部測定波形（Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｉｆ）を示す図である。図において、縦軸は電圧（Ｖｃ１、Ｖｃ２）、電流（Ｉｆ）、横軸は時間軸（Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｉｆ）である。
ここでは、前述の初期設定モードにおいて、フィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器２５が、予め設定されたキャリア周波数設定信号に基づいてＰＷＭ信号器２８にＰＷＭドライブ信号を出力して主回路部１０におけるスイッチング素子（Ｓ１−Ｓ６）をオンオフ状態の組合せＡまたはＢで駆動した際、フィルタ付加判断器２１が、フィルタ電流Ｉｆ（Ｉｆ＝３×Ｉｕ１）を例えばＵ相の電流検出器ＣＴからの出力電流検出信号に基づいて主回路部１０の出力側にコモンモードフィルタ３０が付加されていると判断したものとする。【００３７】
また、フィルタ付加判断器２１がコモンモードフィルタ３０の付加を判断した後、キャリア周波数設定器２４は、電力変換装置のキャリア周波数とコモンモードフィルタ３０の共振周波数が近づき過ぎないように、共振電流を含むフィルタ電流Ｉｆに基づいて、キャリア周波数を増減させて抽出し設定したものとする（キャリア周波数ｆｃ＝１０ｋＨｚ）。更に、ＰＷＭ設定器２６は、フィルタ付加判断器２１がコモンモードフィルタ３０の付加を判断したことを受けて、前述の電力変換装置のＰＷＭ制御方式が２相変調方式の場合の課題（３ｆ成分のコモンモード電圧が残ってしまう問題、２相変調切り替え時におけるコモンモードチョークコイルの瞬間的な磁気飽和に起因する共振電流を含む過大なフィルタ電流が流れるという問題）を避けるために、電力変換装置のＰＷＭ制御方式を２相変調方式以外(例えば、３相変調方式、３倍調波重畳変調方式等)に設定したものとする。【００３８】
図において、図９（図８のモータドライブ装置における各部測定波形（Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｉｆ）を示す図）と対比すれば、運転周波数（５、１０、３０、６０Ｈｚ）に対して電力変換装置のＰＷＭ制御方式が固定（３相変調方式）であるため、前述の２相変調方式の場合の課題を解決できることが分かり、結果としてコモンモードフィルタ特性を従来技術から向上させることができる。【００３９】
図７は、図６の条件におけるコモンモードフィルタのコモンモードチョークコイル内に発生する運転周波数に対する磁束密度を示す図である。図において、縦軸は磁束密度Ｂ［Ｔ］、横軸は運転周波数［Ｈｚ］である。図において、キャリア周波数成分の磁束密度は、２相変調方式時に発生する磁気飽和現象がない。また、２相変調切り替え時に発生する共振成分は、元々３相変調方式は常にスイッチングを行っているので切り替えポイントが存在しないため共振成分はない。そのため、２相変調方式とは異なり、コモンモードチョークコイルの磁束密度が、コモンモードチョークコイルは瞬間的に磁気飽和はなく、共振電流を含む過大なフィルタ電流Ｉｆも流れることはない。【００４０】
このように、本発明によると、モータドライブ装置における電力変換装置の出力側にコモンモードフィルタを備えたか否かを判断できる共に、コモンモードフィルタを備えたと判断した場合、最適なＰＷＭ制御方式への変更および設定を行い、コモンモードフィルタ特性の向上および過大なフィルタ電流による電力変換装置の損失増加ならびにコモンモードチョークコイルでの磁気飽和を回避することができる。【００４１】
また、コモンモードフィルタを備えたと判断した場合、コモンモードフィルタの共振周波数近辺を回避するような電力変換装置のキャリア周波数を任意に抽出して設定し、コモンモードフィルタ特性の向上および過大なフィルタ電流による電力変換装置の損失増加ならびにコモンモードチョークコイルでの磁気飽和を回避することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  交流電源
２  モータ
１０  主回路部
２０  ドライブ制御部
２１、２２  選択器
２３  フィルタ付加判断器
２４  キャリア周波数設定器
２５  フィルタ付加判断用ＰＷＭ設定器
２６  ＰＷＭ設定器
２７  制御器
２８  ＰＷＭ信号器
３０  コモンモードフィルタ
３１  ノーマルモード電流低減用トランス
Ｓ１−Ｓ６  スイッチング素子
ＣＴ  電流検出器
Ｌｃ  コモンモードチョークコイル
Ｃｎ、Ｃｃ  コンデンサ
Ｒｆ  ダンピング抵抗
Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１  コモンモードフィルタ３０の入力端子
Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２  コモンモードフィルタ３０の出力端子
Ｖｃ１  コモンモードフィルタ３０前段のコモンモード電圧
Ｖｃ２  コモンモードフィルタ３０後段のコモンモード電圧
Ｉｆ  フィルタ電流
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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