(57)【要約】【課題】平滑手段の後段で発生する電気的な高周波成分を、コンデンサ容量を増大させることなく、交流電源側に伝達することを抑制できるインバータ装置を提供すること。【解決手段】交流電源１を整流する整流手段２と、前記整流手段２からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段３と、平滑電圧を所定の交流電圧に変換する直交変換手段４と、前記平滑電圧に対応して電動機５を駆動させるための情報を前記直交変換手段４に伝達する駆動制御手段６とを備え、前記平滑手段３より前記交流電源１側に高周波除去手段７を設けたインバータ装置で、平滑手段３を構成するコンデンサおよびリアクタの容量を削減したことによる装置のサイズの小型化・コスト削減、電源通電幅拡大による力率性能向上および整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現させることができる。【選択図】図１
2006271146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を整流する整流手段と、前記整流手段からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段と、平滑電圧を所定の交流電圧に変換する直交変換手段と、前記平滑電圧に対応して電動機を駆動させるための情報を前記直交変換手段に伝達する駆動制御手段とを備え、前記平滑手段より前記交流電源側に高周波除去手段を設けたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
高周波除去手段にコモンモードフィルタを用いたことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
平滑手段はコンデンサおよびリアクタで構成され、該コンデンサおよびリアクタにより求められる共振周波数を、交流電源周波数の４０倍以上になるよう設定したことを特徴とする請求項１または２記載のインバータ装置。
【請求項４】
平滑手段を構成するコンデンサに、フィルムコンデンサを用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ装置。
【請求項５】
請求請１〜４のいずれか１項に記載のインバータ装置を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流手段の出力端子に著しく小容量のコンデンサで構成される平滑手段を接続し出力電圧が交流電源周波数の２倍周波で大きく脈動する電圧を直交変換するインバータ装置において、前記平滑手段より後段で発生する電気的な高周波成分を、交流電源側に伝達することを抑制することを目的としたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の小容量コンデンサで構成される平滑手段を有したインバータ装置では平滑手段より後段で発生する電気的な高周波成分を交流電源側に伝達することを抑制することができない。
【０００３】
図３は、従来のインバータ装置の全体構成図を示したものである。一般的に平滑手段３より後段で発生する電気的な高周波成分を除去するために、大容量のコンデンサ、リアクタで前記平滑手段３を構成する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２３５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の小容量コンデンサで構成される平滑手段３を備えたインバータ装置では、後段で発生する電気的な高周波成分を十分に抑制することができないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、平滑手段の後段で発生する電気的な高周波成分を、コンデンサ容量を増大させることなく、交流電源側に伝達することを抑制できるインバータ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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、交流電源を整流する整流手段と、前記整流手段からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段と、平滑電圧を所定の交流電圧に変換する直交変換手段と、前記平滑電圧に対応して電動機を駆動させるための情報を前記直交変換手段に伝達する駆動制御手段とを備え、前記平滑手段より前記交流電源側に高周波除去手段を設けたことを特徴とするもので、これにより平滑手段の後段で発生する電気的な高周波成分を、コンデンサ容量を増大させることなく、交流電源側に伝達することを抑制するインバータ装置を提供できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、平滑手段の後段で発生する電気的な高周波成分を、コンデンサ容量を増大させることなく、交流電源側に伝達することを抑制できるインバータ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、交流電源を整流する整流手段と、前記整流手段からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段と、平滑電圧を所定の交流電圧に変換する直交変換手段と、前記平滑電圧に対応して電動機を駆動させるための情報を前記直交変換手段に伝達する駆動制御手段とを備え、前記平滑手段より前記交流電源側に高周波除去手段を設けたことを特徴とするインバータ装置で、前記平滑手段
より前段に高周波除去手段を具備することにより、後段で発生する電気的な高周波成分を交流電源側に伝達することを抑制するため、平滑手段を構成するコンデンサおよびリアクタの容量を削減したことによる装置のサイズの小型化・コスト削減、電源通電幅拡大による力率性能向上および整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現させることができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明のインバータ装置において、高周波除去手段をコモンモードフィルタにて構成するもので、大容量コンデンサを用いず、更に平滑手段を構成するリアクタのリアクタンス成分を兼ねることにより、装置のサイズの小型化と整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現させることができる。
【００１０】
第３の発明は、第１あるいは第２の発明のインバータ装置において、平滑手段を構成するコンデンサおよびリアクタより求められる共振周波数を交流電源周波数の４０倍以上になるように設定することにより、整流手段への入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現することが出来る。
【００１１】
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかのインバータ装置において、平滑手段を構成するコンデンサにフィルムコンデンサを用いることにより、温度による寿命特性への影響を気にせず使用環境を選択することが出来る。
【００１２】
第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれかのインバータ装置を空気調和機に具備することにより、平滑手段を構成するコンデンサの信頼性向上、装置全体の小型化・低コスト化を実現することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるインバータ装置の全体構成図を示したものである。  図１のインバータ装置は、単相交流電源である商用電源などの交流電源１より電力を供給され、供給された交流電源１を全波整流するダイオードブリッジで構成された整流手段２と、コモンモードフィルタで構成される高周波除去手段７と、前記整流手段２からの出力電圧が交流電源周波数の略２倍周波で大きく脈動するようコンデンサの値を設定した平滑手段３と、前記平滑手段３からの出力電圧を電動機５の駆動のために所望の電圧値・周波数に変換する複数の半導体スイッチング素子により構成される直交変換手段４と、大きく脈動する平滑電圧に対応した電動機駆動指令と、電動機５の一回転中の回転速度が一定となる速度指令の合成指令を直交変換手段４に与えるマイコンで構成される駆動制御手段６を有している。
【００１５】
また、前記平滑手段３は、共振周波数が交流電源周波数の４０倍以上になるように設定された小容量のフィルムコンデンサと該コンデンサへの突入充放電電流のピーク値を下げるためのリアクタを有している。
【００１６】
なお、前記平滑手段３を構成するリアクタは、交流電源１と平滑手段３を構成するフィルムコンデンサの間に挿入するため、整流手段２の前後どちらでも構わない。更に該リアクタは、前記高周波除去手段７を構成するコモンモードフィルタのリアクタンス成分との合成成分を考慮する。
【００１７】
以上のように構成されたインバータ装置について、以下にその動作、作用を説明する。
【００１８】
図２は、本実施の形態における各部の動作波形である。ここでまず、従来のインバータ装置の動作について説明する。
【００１９】
交流電源１に交流電源周波数ｆａｃ＝５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用電源を用いた場合、その出力電圧波形は図２（ａ）に示すように周期Ｔａｃ＝２０ｍｓｅｃあるいは１６．７ｍｓｅｃの正弦波波形となる。これを複数のダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成される整流手段２にて全波整流すると、図２（ｂ）に示すように電源周期の半分の周期Ｔａｃ／２で脈動する全波整流波形となる。
【００２０】
次に、この全波整流波形を平滑手段３により平滑した波形を図２（ｃ）に示す。平滑手段２を構成するリアクタとコンデンサの共振周波数ｆｃは以下のようになる。
【００２１】
【数１】
2006271146.tif 000003
【００２２】
リアクタとコンデンサの値は、共振周波数ｆｃが交流電源周波数ｆａｃの４０倍以上になるように設定する。例えば、交流電源周波数ｆａｃ＝５０Ｈｚの場合、リアクタンス値０．５ｍＨ、キャパシタンス値１０μＦのリアクタとコンデンサを用いると、共振周波数ｆｃは以下のようになる。
【００２３】
【数２】
2006271146.tif 000004
【００２４】
このように平滑手段３のコンデンサ容量を著しく小さくすることで、図２（ｃ）に示すように全波整流波形と同様、交流電源周期の半分の周期Ｔａｃ／２で大きく脈動し、交流入力電流の通電幅は図２（ｄ）に示すように広くなるため高入力力率の高性能化を実現することができる。
【００２５】
しかしながら、上記従来のインバータ装置の構成では、平滑手段３より後段で発生する電気的な高周波成分を、平滑手段３で除去することができず、図２（ｄ）に示すように交流電源１側の入力電流に電気的な高周波成分が重畳するため良好な電源高調波特性を得ることができない。
【００２６】
そこで本発明のインバータ装置は、図１に示すように、平滑手段３の前段にコモンモードフィルタを挿入する。これにより電源電流に重畳した高周波成分を抑制した図２（ｅ）に示す電流波形となり、電源高調波特性の高性能化を実現することができる。更に、挿入したコモンモードフィルタのリアクタ成分を、平滑手段３のリアクタと兼用することにより、平滑手段３のリアクタを更に小容量化することができる。
【００２７】
以上のように本実施の形態においては、平滑手段より前段に電気的な高周波成分を除去するための高周波除去手段を備えることにより、装置の小型化・コスト削減のため小容量
のコンデンサおよびリアクタで構成される平滑手段を備えたインバータ装置において、入力電流の電源高調波特性の高性能化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、小容量のコンデンサ、リアクタで構成される平滑手段を用いながら、良好な電源高調波特性を得ることができるため、小型化・低コスト化の実現と、電源高調波の法規制を考慮する必要があるあらゆるインバータ装置への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインバータ装置のブロック構成図
【図２】（ａ）〜（ｅ）インバータ装置の各部の動作波形を示す図
【図３】従来のインバータ装置のブロック構成図
【符号の説明】
【００３０】
１  交流電源
２  整流手段
３  平滑手段
４  直交変換手段
５  電動機
６  駆動制御手段
７  高周波除去手段
【図１】
2006271146.tif 000005
【図２】
2006271146.tif 000006
【図３】
2006271146.tif 000007