(57)【要約】      （修正有）【課題】交流電力投入時に発生する突入電流を抑制し、且つ、交流電源側に発生するノイズを抑制することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、ＭＯＳＦＥＴ１３を有した電力変換部１０と、交流電源１と電力変換部１０との間に接続され、コモンモードチョークコイル３ａ、３ｂとその後段に接続されたアクロスザラインコンデンサ４ｃとを有するノイズフィルタ２と、コモンモードチョークコイル３ｂとアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続され、抵抗６と電磁リレー７との並列回路からなる突入電流防止回路５とを備えている。【選択図】図１
2018196310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を有した電力変換部と、
交流電源と前記電力変換部との間に接続され、コモンモードチョークコイルと前記コモンモードチョークコイルの後段に接続されたコンデンサとを有するノイズフィルタと、
前記コモンモードチョークコイルと前記コンデンサとの間に接続され、抵抗を有する突入電流防止回路と
を備えた、
電力変換装置。
【請求項２】
スイッチング素子を有した電力変換部と、
交流電源と前記電力変換部との間に接続され、複数のコモンモードチョークコイルと複数のコンデンサとを有するノイズフィルタと
を備え、
前記複数のコンデンサのうち１つのコンデンサが、前記複数のコモンモードチョークコイルのうちの１つのコモンモードチョークコイルの後段に接続され、
前記１つのコモンモードチョークコイルと前記１つのコンデンサとの間に、抵抗を有する突入電流防止回路が設けられている、
電力変換装置。
【請求項３】
前記突入電流防止回路は、前記抵抗に対して並列接続されたスイッチング素子をさらに有している、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記突入電流防止回路の前記スイッチング素子が、電磁リレーから構成されている、
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記突入電流防止回路のスイッチング素子が、半導体スイッチング素子から構成されている、
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換部が、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータから構成されている、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されている技術が知られている。特許文献１に記載の電力変換装置では、交流電源投入時に発生する平滑コンデンサへの突入電流を防止するために、ノイズフィルタと電力変換部との間に、突入電流防止用の抵抗が接続されている。しかしながら、この抵抗が交流電源投入後も接続された状態にあると、電力損失が著しく大きくなる。そのため、この抵抗の両端には、一定時間経過後に短絡するためのスイッチング素子が設けられ、専用の駆動回路によりオン／オフ操作される。また、上記ノイズフィルタは、アクロスコンデンサとコモンモードチョークコイルとを備えており、交流電源側に流出する電力変換部のスイッチングノイズ成分を低減している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置では、交流電源投入時に発生するノイズフィルタのアクロスコンデンサへの突入電流の影響が考慮されていない。この突入電流は、アクロスコンデンサの容量値に比例して大きくなる。そのため、大きな容量値のアクロスコンデンサを有するノイズフィルタが接続される場合には、急峻で大きな突入電流が発生するため、この突入電流を国際標準化機構（ＩＳＯ）が規定するＩＳＯ１７４０９の限度値以下のレベルにすることが困難になる。
【０００４】
そこで、上記課題を解決する手段として、例えば特許文献２で開示されている技術が知られている。特許文献２に記載の電力変換装置では、抵抗とスイッチング素子とを有する突入電流防止回路をノイズフィルタの前段に設けることで、アクロスザラインコンデンサへの突入電流と平滑コンデンサへの突入電流とを同時に抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９３９４０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２で開示されている技術を適用した電力変換装置では、突入電流防止回路に伝搬した電力変換部のスイッチングノイズが、ノイズフィルタを通過せずに交流電源側に流出するという問題がある。このノイズ成分は、主に、突入電流防止回路のスイッチング素子及びその駆動回路と、電力変換部とが、空間結合することで発生する。この場合、交流電源側には、ノイズフィルタを通過した電力変換部のスイッチングノイズ成分と、突入電流防止回路に伝搬した電力変換部のスイッチングノイズ成分との、合計ノイズ成分が現れる。この合計ノイズ成分を国際規格ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ）が規定しているＩＥＣ６１５８１−２１の限度値以下のレベルにするためには、特許文献１で開示されている技術を適用した電力変換装置よりもノイズ減衰性能が高いノイズフィルタを接続する必要性が生じる。そのため、コモンモードチョークコイル及びコンデンサの追加および回路定数のアップが必須となる。一方、交流電源と突入電流防止回路との間に、更に、ノイズフィルタを追加する方法も考えられるが、いずれの場合もノイズフィルタの大型化およびコストアップが避けられない。
【０００７】
この発明は、かかる課題を解決するために成されたものであって、交流電力投入時に発生する突入電流を抑制し、且つ、交流電源側に発生するノイズを抑制することが可能な電力変換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】
【０００８】
この発明は、スイッチング素子を有した電力変換部と、交流電源と前記電力変換部との間に接続され、コモンモードチョークコイルと前記コモンモードチョークコイルの後段に接続されたコンデンサとを有するノイズフィルタと、前記コモンモードチョークコイルと前記コンデンサとの間に接続され、抵抗を有する突入電流防止回路とを備えた、電力変換装置である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る電力変換装置によれば、コモンモードチョークコイルとコンデンサとを有するノイズフィルタにおいて、コモンモードチョークコイルとその後段のコンデンサとの間に突入電流防止回路を備えるようにしたので、交流電力投入時に発生する突入電流を抑制し、且つ、交流電源側に発生するノイズを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置と特許文献１及び２に記載の従来の電力変換装置とにおける突入電流波形を示した説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置と特許文献１及び２に記載の従来の電力変換装置とにおける周波数ごとの雑音端子電圧を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、実施の形態１に係る電力変換装置は、交流電源１に接続され、負荷２０に電力を供給するまでの各要素で構成されている。交流電源１は、例えば商用電源から構成される。
【００１３】
交流電源１の入力部には、ノイズフィルタ２が接続されている。ノイズフィルタ２は、複数のアクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃ、複数のコモンモードチョークコイル３ａ，３ｂ、突入電流防止回路５で構成されるＬＣ２段構成のノイズフィルタである。
【００１４】
アクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃは、例えばメタライズドフィルムコンデンサから構成される。コモンモードチョークコイル３ａは巻線３１，３２を有し、コモンモードチョークコイル３ｂは巻線３３，３４を有している。
【００１５】
突入電流防止回路５は、抵抗６と電磁リレー７とを有する。抵抗６と電磁リレー７とは、互いに並列に接続されている。抵抗６は、例えばセメント抵抗から構成される。なお、図１においては、突入電流防止回路５のスイッチング素子として電磁リレー７が使用されているが、その場合に限らず、突入電流防止回路５のスイッチング素子として、半導体スイッチング素子を使用するようにしてもよい。すなわち、電磁リレー７は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、サイリスタ、トライアック等の半導体スイッチング素子から構成してもよい。
【００１６】
コモンモードチョークコイル３ａ，３ｂおよびアクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃは、図１に示すように、交流電源１に対して、それぞれ、並列に接続されている。また、接続の順序としては、交流電源１の後段にアクロスザラインコンデンサ４ａが接続され、その後段にコモンモードチョークコイル３ａが接続され、その後段にアクロスザラインコンデンサ４ｂが接続され、その後段にコモンモードチョークコイル３ｂが接続され、その後段にアクロスザラインコンデンサ４ｃが接続されている。さらに、コモンモードチョークコイル３ｂとアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に、抵抗６を有する突入電流防止回路５が設けられている。
【００１７】
さらに具体的に説明すると、すなわち、交流電源１の正側電力ラインにアクロスザラインコンデンサ４ａの一端が接続され、交流電源１の負側電力ラインにアクロスザラインコンデンサ４ａの他端が接続されている。
【００１８】
また、アクロスザラインコンデンサ４ａの一端には、コモンモードチョークコイル３ａの巻線３１の一端が接続され、アクロスザラインコンデンサ４ａの他端には、コモンモードチョークコイル３ａの巻線３２の一端が接続されている。また、巻線３１の他端には、アクロスザラインコンデンサ４ｂの一端が接続され、巻線３２の他端には、アクロスザラインコンデンサ４ｂの他端が接続されている。
【００１９】
また、アクロスザラインコンデンサ４ｂの一端には、コモンモードチョークコイル３ｂの巻線３３の一端が接続され、アクロスザラインコンデンサ４ｂの他端には、コモンモードチョークコイル３ｂの巻線３４の一端が接続されている。また、巻線３３の他端には、アクロスザラインコンデンサ４ｃの一端が接続され、巻線３４の他端には、突入電流防止回路５の一端が接続されている。また、突入電流防止回路５の他端には、アクロスザラインコンデンサ４ｃの他端が接続されている。
【００２０】
このように、図１においては、複数のアクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃのうち１つのコンデンサ４ｃが、複数のコモンモードチョークコイル３ａ，３ｂのうち１つのコモンモードチョークコイル３ｂの後段、すなわち、出力側に接続されている。また、当該１つのコモンモードチョークコイル３ｂと当該１つのコンデンサ４ｃとの間に、突入電流防止回路５が設けられている。
【００２１】
また、実施の形態１に係る電力変換装置においては、図１に示すように、ノイズフィルタ２の後段に、電力変換部１０が接続されている。電力変換部１０は、ダイオードブリッジ１１、リアクトル１２、ＭＯＳＦＥＴ１３、整流ダイオード１４、平滑コンデンサ１５で構成されている。
【００２２】
電力変換部１０は、スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ１３を有し、当該スイッチング素子のスイッチングにより電力変換を行って、負荷２０に電力を供給する。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ１３の動作に応じて、ダイオードブリッジ１１内に設けられた各ダイオードがオン／オフすることで、交流電源１からノイズフィルタ２を介して入力される交流電圧を直流電圧に変換する。変換により得られた直流電力は、リアクトル１２、及び、平滑コンデンサ１５により平滑化されて、負荷２０に伝達される。
【００２３】
ここで、電力変換部１０のスイッチング素子として、ＭＯＳＦＥＴ１３が設けられているが、ＭＯＳＦＥＴ１３の代わりに、ＩＧＢＴ等の他の半導体スイッチング素子を設けるようにしてもよい。
【００２４】
ダイオードブリッジ１１は、ノイズフィルタ２のアクロスザラインコンデンサ４ｃに接続されて、ノイズフィルタ２から入力される交流を全波整流する。ダイオードブリッジ１１内には、ブリッジ接続された複数のダイオードが設けられている。また、ダイオードブリッジ１１には、ＭＯＳＦＥＴ１３が並列接続されている。また、ダイオードブリッジ１１とＭＯＳＦＥＴ１３のドレイン端子との間の正側電力ラインに、リアクトル１２が直列接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ１３のドレイン端子には、整流ダイオー１４６のアノード端子が接続されている。整流ダイオード１４のカソード端子には、正側電力ラインを介して、平滑コンデンサ１５の一端が接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ１３のソース端子には、負側電力ラインを介して、平滑コンデンサ１５の他端が接続されている。また、平滑コンデンサ１５の両端には、負荷２０が接続されている。
【００２５】
ここで、ノイズフィルタ２の突入電流防止回路５は、交流電源１の投入時に発生する、ノイズフィルタ２のアクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃへの突入電流と、平滑コンデンサ１５への突入電流とを抑制するために接続されている。尚、交流電源１の投入後も、抵抗６がコモンモードチョークコイル３ｂとアクロスザラインコンデンサ４ｃとに接続された状態にあると、抵抗６での電力損失が著しく大きくなる。したがって、抵抗６での電力損失を抑制するために、突入電流が発生した時点から予め設定された一定時間が経過したときに、電磁リレー７がＯＮして、抵抗６の両端が短絡されるように構成されている。電磁リレー７のオン／オフ操作は、図示しない専用の駆動回路により行われる。
【００２６】
以下、ダイオードブリッジ１１、リアクトル１２、ＭＯＳＦＥＴ１３、整流ダイオード１４、平滑コンデンサ１５で構成される電力変換部１０の動作原理について簡単に説明する。電力変換部１０は、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータから構成される。まず、ＭＯＳＦＥＴ１３がオンしたとき、リアクトル１２に電流が流れて、そこにエネルギーが蓄積される。次に、ＭＯＳＦＥＴ１３がオフになると、リアクトル１２に蓄積されたエネルギーが平滑コンデンサ１５側に伝達される。このとき、入力電流波形が正弦波状になるように、ＭＯＳＦＥＴ１３のオン／オフをＰＷＭ制御することで、力率を改善するよう制御することができる。
【００２７】
ここで、電力変換部１０は、図１に示す構成に限るものではなく、スイッチングによって交流電圧を直流電圧に電力変換するＡＣ／ＤＣコンバータ回路であれば、他のいずれのＡＣ／ＤＣコンバータ回路で構成されるものであってもよい。
【００２８】
次に、複数のアクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃ、複数のコモンモードチョークコイル３ａ，３ｂ、突入電流防止回路５で構成されるノイズフィルタ２の動作原理について簡単に説明する。上述したように、交流電源１側には電力変換部１０のスイッチングノイズが発生する。そこで、ノイズフィルタ２は、当該スイッチングノイズを抑制するために設けられている。
【００２９】
本実施の形態においては、突入電流防止回路５が第２のコモンモードチョークコイル３ｂと第３のアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続されているため、交流電源１側には、ノイズフィルタ２通過後の電力変換部１０のスイッチングノイズ成分と、ノイズフィルタ２の構成要素のうちアクロスザラインコンデンサ４ｃのみを通過していない突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分の合計ノイズ成分が現れる。
【００３０】
当該合計ノイズ成分のうち、ノイズフィルタ２通過後の電力変換部１０のスイッチングノイズ成分については、ノイズフィルタ２のアクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃ、および、コモンモードチョークコイル３ａ，３ｂによって低減される。
【００３１】
一方、突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分については、ノイズフィルタ２のアクロスザラインコンデンサ４ｃ以外の構成要素、すなわち、ノイズフィルタ２のアクロスザラインコンデンサ４ａ，４ｂ、および、コモンモードチョークコイル３ａ，３ｂによって低減される。図１に示すように、コモンモードチョークコイル３ａ，３ｂの後段に突入電流防止回路５が存在するため、突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分は、アクロスザラインコンデンサ４ｃを通過しない分だけ、ノイズレベルが数ｄＢ程度増加するものの、コモンモードチョークコイル３ａ，３ｂにより殆ど除去される。
【００３２】
こうして、本実施の形態においては、合計ノイズ成分に含まれるスイッチングノイズ成分のいずれもが、共に、ノイズフィルタ２によって低減されるため、交流電源１側に発生するノイズを抑制することができる。
【００３３】
以下、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の効果を明確にするために、特許文献１，２で開示されている従来の電力変換装置と、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の、突入電流とノイズ性能を比較して説明する。
【００３４】
比較にあたり、特許文献１，２で開示されている従来の電力変換装置と、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置との構成は、突入電流防止回路５の接続箇所のみ異なることとする。すなわち、特許文献１で開示されている従来の電力変換装置の場合は、突入電流防止回路５がノイズフィルタ２と電力変換部１０との間に接続され、特許文献２で開示されている従来の電力変換装置の場合は、突入電流防止回路５が交流電源１とノイズフィルタ２との間に接続されている。一方、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の場合は、図１で示した通り、突入電流防止回路５が、第２のコモンモードチョークコイル３ｂとアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続されている。また、電力変換部１０のＭＯＳＦＥＴ１３をオン／オフする周波数も、１００ｋＨｚですべて同一としている。
【００３５】
まず、突入電流について説明する。図２は、国際標準化機構（ＩＳＯ）が規定するＩＳＯ１７４０９に基づき、交流電源１側のラインインピーダンスを１５０ｍΩとし、５ｍｓ時点において交流入力電圧２４０Ｖｒｍｓを位相９０°で電力変換装置に印加した場合の突入電流波形を示している。図２（ａ）は、特許文献１で開示されている従来の電力変換装置で、突入電流防止回路５がノイズフィルタ２と電力変換部１０との間に接続された場合である。図２（ｂ）は、特許文献２で開示されている従来の電力変換装置で、突入電流防止回路５が交流電源１とノイズフィルタ２との間に接続された場合である。図２（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置で、突入電流防止回路５が第２のコモンモードチョークコイル３ｂと第３のアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続された場合である。図２（ａ）〜（ｃ）の破線は、国際標準化機構（ＩＳＯ）が規定するＩＳＯ１７４０９の突入電流の限度値である。ここで、図２（ａ）〜（ｃ）より、交流入力電圧印加時に突入電流が共振現象を起こしている。この共振周波数は、交流入力電圧印加時において交流電源１側のラインとアクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃで形成される共振回路により決まる。この共振周波数が低いほど、国際標準化機構（ＩＳＯ）が規定するＩＳＯ１７４０９の突入電流の限度値を満たすことが困難になる。
【００３６】
まず、図２（ａ）の場合、突入電流防止回路５がノイズフィルタ２と電力変換部１０との間に接続されているため、交流電源１の投入時には全アクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃに突入電流が流れる。ここで、交流電源１側のラインインピーダンスのインダクタンスをＬｌｉｎｅ、アクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃのキャパシタンスを各々Ｃ１〜Ｃ３とすると、この突入電流の共振周波数ｆ１は、下記の式（１）で示される。したがって、図２（ａ）〜（ｃ）のうち、最も低い共振周波数となり、且つ、最も大きな突入電流が流れるため、交流電源１を投入してから０．１ｍｓ経過後に限度値を超過する。
【００３７】
【数１】
2018196310.tif 000003
【００３８】
次に、図２（ｂ）の場合、突入電流防止回路５が、交流電源１とノイズフィルタ２との間に接続されているため、交流電源１の投入時には全アクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃに突入電流が殆ど流れない。したがって、共振現象も殆ど発生することなく限度値を満たす。
【００３９】
また、図２（ｃ）の場合、突入電流防止回路５が、コモンモードチョークコイル３ｂとアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続されているため、交流電源１の投入時にはアクロスザラインコンデンサ４ａ、４ｂのみに突入電流が流れる。ここで、図２（ａ）の場合と同様、交流電源１側のラインインピーダンスのインダクタンスをＬｌｉｎｅ、アクロスザラインコンデンサ４ａ〜４ｃのキャパシタンスを各々Ｃ１〜Ｃ３とすると、この突入電流の共振周波数ｆ２は、下記の式（２）で示される。したがって、図２（ｃ）は、図２（ａ）〜（ｃ）のうち、図２（ａ）の場合よりも高い共振周波数となり、且つ、突入電流も抑制されるため限度値を満たす。
【００４０】
【数２】
2018196310.tif 000004
【００４１】
次に、ノイズ性能について説明する。図３は、交流電源１と電力変換部１０との間にＣＩＳＰＲ１６−１−２で規定されるＬＩＳＮ（Ｌｌｉｎｅ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を接続した場合に、ＬＩＳＮのノイズ測定用抵抗の両端で観測される雑音端子電圧を示している。従って、雑音端子電圧は、ノイズ成分を示す。
【００４２】
図３（ａ）は、特許文献１で開示されている従来の電力変換装置で、突入電流防止回路５がノイズフィルタ２と電力変換部１０との間に接続された場合である。図３（ｂ）は、特許文献２で開示されている従来の電力変換装置で、突入電流防止回路５が交流電源１とノイズフィルタ２との間に接続された場合である。図３（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置で、突入電流防止回路５が第２のコモンモードチョークコイル３ｂと第３のアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続された場合である。図３（ａ）〜（ｃ）の破線は、国際規格ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ）が規定しているＩＥＣ６１５８１−２１のノイズの限度値である。ここで、ノイズ発生源である電力変換部１０は、１００ｋＨｚ駆動されているので、ノイズスペクトルは、１００ｋＨｚを基本波とし、１００ｋＨｚ間隔で高調波が発生している。
【００４３】
まず、図３（ａ）の場合、突入電流防止回路５がノイズフィルタ２と電力変換部１０との間に接続されているため、交流電源１側には、ノイズフィルタ２通過後の電力変換部１０のスイッチングノイズ成分と、ノイズフィルタ２通過後の突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分の合計ノイズ成分が現れる。この場合、いずれのスイッチングノイズ成分もノイズフィルタ２を通過しており、ノイズフィルタ２によって低減されているため、限度値を満たす。
【００４４】
次に、図３（ｂ）の場合、突入電流防止回路５が交流電源１とノイズフィルタ２との間に接続されているため、交流電源１側には、ノイズフィルタ２通過後の電力変換部１０のスイッチングノイズと、ノイズフィルタ２を通過していない突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分の合計ノイズ成分が現れる。この場合、突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分がノイズフィルタ２を通過していないため、規格限度値を超過する。したがって、限度値を満たすためには、よりノイズ減衰性能が高いノイズフィルタを接続する必要性が生じるため、コモンモードチョークコイル３ａ，３ｂ及びアクロスザラインコンデンサ４ａ、４ｂ、４ｃの追加および回路定数アップが必須となる。一方、交流電源１と突入電流防止回路５との間に更にノイズフィルタを追加する方法も考えられるが、いずれの場合もノイズフィルタの大型化やコストアップが避けられない。
【００４５】
また、図３（ｃ）の場合、突入電流防止回路５が第２のコモンモードチョークコイル３ｂと第３のアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続されているため、交流電源１側には、ノイズフィルタ２通過後の電力変換部１０のスイッチングノイズ成分と、ノイズフィルタ２の構成要素のうちアクロスザラインコンデンサ４ｃのみを通過していない突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分の合計ノイズ成分が現れる。この場合、限度値を満たす。その理由を以下に述べる。突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分がアクロスザラインコンデンサ４ｃを通過しないため、図３（ａ）の場合に対してノイズレベルが数ｄＢ増加するが、コモンモードチョークコイル３ａ，３ｂの後段に突入電流防止回路５が存在するため、突入電流防止回路５に伝搬した電力変換部１０のスイッチングノイズ成分は、コモンモードチョークコイル３ａ，３ｂにより殆ど除去される。また、電力変換部１０のスイッチングノイズ成分は、ノイズフィルタ２を通過しているため、低減されている。
【００４６】
以上、図２及び図３の突入電流とノイズ性能の比較結果より、特許文献１及び２で開示されている従来の電力変換装置では、突入電流とノイズ性能のうち、何れか一方のみしか限度値を満たせないのに対し、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置では、突入電流とノイズ性能の両方の限度値を満たすことが可能である。
【００４７】
ここで、実施の形態１では、上記の説明において、突入電流防止回路５が、コモンモードチョークコイル３ｂとアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続されている例について説明したが、その場合に限らず、突入電流防止回路５が、コモンモードチョークコイル３ａとアクロスザラインコンデンサ４ｂとの間に接続されていてもよい。その場合にも、同様の効果が得られる。
【００４８】
また、ノイズフィルタ２は、図１の構成に限るものではなく、アクロスザラインコンデンサ４ａ、コモンモードチョークコイル３ａ、アクロスザラインコンデンサ４ｂを除いた１段構成のノイズフィルタの場合であっても良く、その場合においても、突入電流防止回路５がコモンモードチョークコイル３ｂとアクロスザラインコンデンサ４ｃとの間に接続されていれば、同様の効果が得られる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態１に係る電力変換装置は、スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ１３を有した電力変換部１０と、交流電源１と電力変換部１０との間に接続され、コモンモードチョークコイル３ｂとコモンモードチョークコイル３ｂの後段に接続されたコンデンサ４ｃとを有するノイズフィルタ２と、コモンモードチョークコイル３ｂとコンデンサ４ｃとの間に接続され、抵抗６を有する突入電流防止回路５とを備えている。このように、コモンモードチョークコイル３ｂの後段にコンデンサ４ｃが接続されたノイズフィルタ２を備えることで、図３を用いて説明したように、交流電源１側に発生するノイズが抑制できる。また、コモンモードチョークコイル３ｂとコンデンサ４ｃとの間に抵抗６を有する突入電流防止回路５を備えることで、図２を用いて説明したように、交流電源１の投入時に発生する突入電流を抑制することができる。その結果、電力変換装置において、ノイズフィルタの小型化、および、低コスト化が可能となる。
【符号の説明】
【００５０】
１  交流電源、２  ノイズフィルタ、３ａ，３ｂ  コモンモードチョークコイル、４ａ，４ｂ，４ｃ  アクロスザラインコンデンサ、５  突入電流防止回路、６  抵抗、７  電磁リレー、１０  電力変換部、１１  ダイオードブリッジ、１２  リアクトル、１３  ＭＯＳＦＥＴ、１４  整流ダイオード、１５  平滑コンデンサ、２０  負荷。
【図１】
2018196310.tif 000005
【図２】
2018196310.tif 000006
【図３】
2018196310.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月26日(2018.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明は、スイッチング素子を有した電力変換部と、交流電源と前記電力変換部との間に接続され、コモンモードチョークコイルと前記コモンモードチョークコイルの後段に接続されたアクロスザラインコンデンサとを有するノイズフィルタと、前記コモンモードチョークコイルと前記アクロスザラインコンデンサとの間に接続され、抵抗を有する突入電流防止回路とを備えた、電力変換装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を有した電力変換部と、
交流電源と前記電力変換部との間に接続され、コモンモードチョークコイルと前記コモンモードチョークコイルの後段に接続されたアクロスザラインコンデンサとを有するノイズフィルタと、
前記コモンモードチョークコイルと前記アクロスザラインコンデンサとの間に接続され、抵抗を有する突入電流防止回路と
を備えた、
電力変換装置。
【請求項２】
スイッチング素子を有した電力変換部と、
交流電源と前記電力変換部との間に接続され、複数のコモンモードチョークコイルと複数のアクロスザラインコンデンサとを有するノイズフィルタと
を備え、
前記複数のアクロスザラインコンデンサのうち１つのアクロスザラインコンデンサが、前記複数のコモンモードチョークコイルのうちの１つのコモンモードチョークコイルの後段に接続され、
前記１つのコモンモードチョークコイルと前記１つのアクロスザラインコンデンサとの間に、抵抗を有する突入電流防止回路が設けられている、
電力変換装置。
【請求項３】
前記突入電流防止回路は、前記抵抗に対して並列接続されたスイッチング素子をさらに有している、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記突入電流防止回路の前記スイッチング素子が、電磁リレーから構成されている、
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記突入電流防止回路のスイッチング素子が、半導体スイッチング素子から構成されている、
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換部が、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータから構成されている、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電力変換装置。