(57)【要約】【課題】  電力変換装置による周辺機器の誤作動防止、フィルタ騒音の低減、モータの長寿命化および人体への感電を防止し、装置を小形化・低コスト化する。【解決手段】  電力変換装置用フィルタ装置に用いられる３相コモンモードトランスにおいて、一次側巻線と二次側巻線の巻き数比を１対Ｎ（Ｎは２以上）であることを特徴とするコモンモードトランスとしたものである。また、各相が前記３相コモンモードトランスの一次側巻線に接続され、他端が前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の一端に接続されたコモンモード電圧検出回路（１０１）を備え、前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つを中性点（n）としたことを特徴としたものである。また、一次側と二次側のインダクタンス比が１対Ｎ（Ｎは１以上）であるコモンモードトランスを備えたコモンモードフィルタの帰線をＥＭＩフィルタもしくは電力変換装置の中性点と接続したものである。【選択図】  図１
2008236817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置用フィルタ装置に用いられる３相コモンモードトランスにおいて、
一次側巻線と二次側巻線の巻き数比を１対Ｎ（Ｎは２以上）であることを特徴とするコモンモードトランス。
【請求項２】
前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の巻き始めと巻き終わりの間に複数のタップを有することを特徴とする請求項１記載のコモンモードトランス。
【請求項３】
各相が３相コモンモードトランスの一次側巻線に接続され、他端が前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の一端に接続されたコモンモード電圧検出回路（１０１）を備え、前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つを中性点（n）としたことを特徴とするコモンモードフィルタ。
【請求項４】
コモンモード電圧検出回路（１０１）は、一端が前記３相コモンモードトランスの一次側巻線に接続され、他端がＹ結線されたコンデンサ（１０４）からなることを特徴とする請求項３記載のコモンモードフィルタ。
【請求項５】
他端がＹ結線されたコンデンサのＹ結線端子と前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の一端との間にコンデンサ（１０５）とダンピング抵抗器（１０６）を直列接続したことを特徴とする請求項３記載のコモンモードフィルタ。
【請求項６】
各相電源端子（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に挿入したＡＣリアクトル（１１０）と前記コモンモード電圧検出用コンデンサ（１０４）でＬＣフィルタを構成したことを特徴とする請求項４記載のコモンモードフィルタ。
【請求項７】
電力変換装置とモータ間に挿入される前記コモンモードフィルタにおいて、前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つと前記電力変換装置の直流中間回路の中性点とを接続したことを特徴とする請求項３記載のコモンモードフィルタ。
【請求項８】
電力変換装置とモータ間に挿入される前記コモンモードフィルタにおいて、前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つとＥＭＩフィルタの中性点とを接続したことを特徴とするコモンモードフィルタ。
【請求項９】
請求項８記載の前記ＥＭＩフィルタおよび出力フィルタを電気回路上一体化したことを特徴とするフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置のスイッチング動作で発生する高周波ノイズを低減するフィルタ装置と、それを用いた電力変換装置に関する。この電力変換装置としては交流電源を整流していったん直流電圧変換した後、この直流電圧を可変周波数・可変電圧の交流に変換するインバータ装置や交流電源から直接可変周波数・可変電圧の交流に変換するＰＷＭサイクロコンバータ（別名マトリクスコンバータ）がある。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置入力側における問題の一つとして、雑音端子電圧、伝導ＥＭＩ(Electro Magnetic Interference：電磁妨害雑音)が挙げられる。前記問題を解決するために従来では電力変換装置の入力側にＥＭＩフィルタを付加して対策を行ってきた。一般的なＥＭＩフィルタの従来技術において、電源側へ流出するコモンモードノイズを低減させる場合、ＥＭＩフィルタのコモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法あるいは接地コンデンサの容量を大きくする方法が挙げられる。しかし、コモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法は、接地コンデンサの容量を大きくする方法に比べて、サイズが大きくなり且つ高価である。また、接地コンデンサの容量を大きくする方法は、サイズが小さく且つ安価であるが、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流が増大してしまう。
【０００３】
次に、電力変換装置の出力側フィルタの従来技術を説明する。電力変換装置出力側における問題として、高周波漏れ電流、伝導ＥＭＩ、放射ＥＭＩ、モータ軸受の電食（回転中の軸受ボールベアリングの内部を高周波電流が通過することにより、軌道輪と 転動体の接触面が損傷する現象。特徴として、波状の摩耗が見られる）、モータ端子でのサージ電圧が挙げられる。前記問題を解決するために従来では電力変換装置の出力側にノーマルモードフィルタあるいはコモンモードフィルタを付加して対策を行ってきた。従来の電力変換装置の出力側フィルタには例えば特許文献１および２、非特許文献１および２がある。特許文献１および２、非特許文献１は、コモンモード電流を抑制するためのコモンモードフィルタである。また、非特許文献２は、ノーマルモードのノイズ電流を抑制するためのノーマルモードフィルタとコモンモード電流を抑制するためのコモンモードフィルタから構成されたものである。
【０００４】
特許文献１および２、非特許文献１に代表されるコモンモードフィルタは、フィルタの共振周波数を電力変換装置のキャリア周波数よりも低くしているため、高周波漏れ電流、伝導ＥＭＩ、放射ＥＭＩ、モータ軸受の電食を効果的に抑制することができるが、モータ端子でのサージ電圧の抑制をすることができない。また、非特許文献２に代表される方式は、特許文献１および２、非特許文献１などの方式に比べ、フィルタのカットオフ周波数が、電力変換装置のキャリア周波数よりも遥かに高いため、サイズが小さく且つ安価となる。また、高周波漏れ電流、伝導ＥＭＩ、放射ＥＭＩに加えて、モータ端子でのサージ電圧を抑制することができる。しかし、非特許文献２の方式は、コモンモードフィルタのカットオフ周波数が電力変換装置のキャリア周波数よりも遥かに高いためにモータ軸受の電食を抑制することができない。
【０００５】
図１４は、電力変換装置１２４でモータ１１６を駆動した場合の各部シミュレーション結果である。図１４は、電力変換装置のコモンモード電圧Ｖｃ１、軸電位Ｖｓコモンモード電流Ｉｃを示している。
【０００６】
図１４に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃは、ピーク値５Ａの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまう。また、このコモンモード電流Ｉｃは伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなっている。更に、コモンモード電圧Ｖｃ１がモータの各部浮遊容量によって分圧されて軸電位Ｖｓを引き起こさせる。この軸電位Ｖｓが発生することによってモータ軸受部では、放電現象が引き起こり軸受には数百ｍＡオーダーのベアリング電流Ｉｂが流れ、電食が発生する。また、上記コモンモード電流Ｉｃが、電源側へ流れることにより、雑音端子電圧の増大に繋がってしまう。
【０００７】
図１５は、電力変換装置１２４に図２記載のコモンモードフィルタ１００を付加した場合の各部シミュレーション結果である。
【０００８】
図１５に示すシミュレーション結果は、図２記載のコモンモードフィルタ１００に用いているコモンモードトランス１０２の一次側および二次側の巻数比を１：１にしたものであり、一般的なコモンモードトランスを模擬したものである。また、コモンモードフィルタ１００の共振周波数は運転周波数と電力変換装置１２４のキャリア周波数との間に設定したものである。図１５に示すように、コモンモードトランス１０２の巻数比を１：１にすることによりコモンモード電圧Ｖｃ１のキャリア周波数以上の成分は、図１５記載のコモンモード電圧Ｖｃ２程度までに抑制され、結果としてコモンモード電流Ｉｃも抑制されていることが分かる。また、軸電位Ｖｓに対してもコモンモードフィルタ１００を付加することにより、抑制されていることが分かる。
【０００９】
このように、従来のコモンモードフィルタは、周辺機器の誤作動の原因の一つであるコモンモード電流Ｉｃあるいはモータ軸受部における電食の原因の一つである軸電位Ｖｓを抑制するものである。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１４３２３０号公報（第８頁、第図１）
【特許文献２】特許第３４６６１１８号（第１２頁、第図１）
【非特許文献１】IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS、VOL.28、NO.4、p858〜p863、JULY/AUGUST 1992
【非特許文献２】電気学会論文誌Ｄ、116巻12号、平成8年、p1211〜1219
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
また、図１５に示すように従来のコモンモードフィルタを付加することによってコモンモード電流Ｉｃ、軸電位Ｖｓを抑制することができるが、フィルタ電流Ｉｆはピーク値で２[Ａ]流れてしまう。そのことによって、フィルタから発生する騒音が増大する。また、フィルタ電流が大きいために、コモンモードトランスに用いられているコアにおいては、磁気飽和を避けるためにサイズが大きくなってしまう。
加えて、コモンモード電流Ｉｃ、軸電位Ｖｓは完全に抑制する必要はなく、コモンモード電流Ｉｃに対しては、周辺機器に誤作動を生じさせない程度に抑制すれば良い。また、軸電位Ｖｓに対しては、モータ軸受部において放電現象を引き起こさない程度に抑制すればよい。しかし、従来方式はコモンモードトランスの二次側巻数が固定されているために、巻数を可変することができず、オーバースペックになってしまう場合があるという問題があった。
【００１２】
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、コモンモード電圧・電流、軸電位、フィルタ電流を抑制し、二次側巻数を可変できるコモンモードトランスを提供し、且つ電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を抑制する入出力フィルタおよび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】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するため、電力変換装置用フィルタ装置に用いられる３相コモンモードトランスにおいて、
一次側巻線と二次側巻線の巻き数比を１対Ｎ（Ｎは２以上）であることを特徴とするコモンモードトランスとしたものである。
また、前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の巻き始めと巻き終わりの間に複数のタップを有することを特徴とするものである。
また、各相が３相コモンモードトランスの一次側巻線に接続され、他端が前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の一端に接続されたコモンモード電圧検出回路（１０１）を備え、前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つを中性点（n）としたことを特徴とするものである。
また、コモンモード電圧検出回路（１０１）は、一端が前記３相コモンモードトランスの一次側巻線に接続され、他端がＹ結線されたコンデンサ（１０４）からなることを特徴とするものである。
また、他端がＹ結線されたコンデンサのＹ結線端子と前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の一端との間にコンデンサ（１０５）とダンピング抵抗器（１０６）を直列接続したことを特徴とするものである。
また、各相電源端子（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に挿入したＡＣリアクトル（１１０）と前記コモンモード電圧検出用コンデンサ（１０４）でＬＣフィルタを構成したことを特徴とするものである。
また、電力変換装置とモータ間に挿入される前記コモンモードフィルタにおいて、前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つと前記電力変換装置の直流中間回路の中性点とを接続したことを特徴とするものである。
また、電力変換装置とモータ間に挿入される前記コモンモードフィルタにおいて、前記３相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つとＥＭＩフィルタの中性点とを接続したことを特徴とするものである。
また、請求項８記載の前記ＥＭＩフィルタおよび出力フィルタを電気回路上一体化したことを特徴とするフィルタ装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、インバータおよびマトリクスコンバータ等に代表されるような電力変換装置に使用されるコモンモードトランスにおいて、コモンモードトランスの二次側巻線の巻き初めから巻き終わりまでの巻数と一次側巻数の比を１：１とし、且つ二次側巻線の各部にタップを設ける構造にしたので、コモンモード電圧の抑制を調整することができる。
また本発明は、前記電力変換装置の出力部とモータの間に並列に接続されたコモンモード電圧検出回路と前記電力変換装置の出力部とモータの間に直列に接続された請求項１および２記載のコモンモードトランスおよび受動素子から構成されるコモンモードフィルタにすることによって、フィルタ電流を調整することが可能となり、フィルタ騒音を低減できる。
また本発明はフィルタ電流を接地線に流さずに済むために、従来方式に比べ雑音端子電圧を小さくすることができる。
本発明は、従来方式に比べ雑音端子電圧を小さくすることができるため、その分、入力フィルタの接地コンデンサの容量を小さくすることができる。そのため、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を小さくすることができ、感電などの安全上の問題解決にも繋がる。
また本発明はＥＭＩフィルタおよびコモンモードフィルタを一体構成にした入出力フィルタであるため、フィルタの部品点数を減らすことができるため、安価で且つ小形のフィルタ回路を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施を図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、第１実施例を示す本発明のコモンモードトランスおよびコモンモードフィルタ回路構成図である。図において１００はコモンモードフィルタであり、１０１はコモンモード電圧検出回路、１０２はコモンモードトランスの二次側巻線の各部にタップを設けた本発明のコモンモードトランス、１０３はタップ（外部端子）である。コモンモードトランス１０２は一次側（Ｕ１−Ｕ２，Ｖ１−Ｖ２，Ｗ１−Ｗ２）と二次側（端子ａ〜ｄを備える）の巻数比は従来技術のように１：１ではなく、１：Ｎ（ただしＮ＞１）とすることを特徴とする。なお、コモンモードトランス１０２の一次側と二次側の巻数比を１：Ｎ（ただしＮ＞１）とするのは本発明の図面１〜１３に全て共通である。
【００１７】
また、図２および図３は、図１記載のコモンモードフィルタ１００の具体的な回路方式を用いたコモンモードフィルタ回路である。図２中の１０４はコモンモード電圧検出手段としてＹ結線されたコンデンサを用いたコモンモード電圧検出用コンデンサである。図３中の１０８はコモンモード電圧検出手段としてトランスを用いたコモンモード電圧検出用トランスである。また、１０５はコモンモードトランスにおいてＤＣ成分による磁気飽和を防ぐためのコンデンサであり、１０６はフィルタ電流の共振を抑制するためのダンピング抵抗である。この磁気飽和を防ぐためのコンデンサ１０５の一端はコモンモード電圧検出用コンデンサ１０４の中性点に接続し、他端はダンピング抵抗１０６を介してコモンモードトランス１０２の二次側のタップａに接続する。二次側のタップｃ（二次側のタップａ−ｃ巻数は一次側の巻数比より大）は、コモンモード電圧検出用コンデンサ１０４の中性点と異なる別の中性点に接続するための中性点となる。
【００１８】
図２において、１０４はコモンモード電圧検出手段として、簡単な方式であるがノーマルモードに対しては、高周波電圧の場合コンデンサ短絡になるために過大なノーマルモード電流がコンデンサに流れ込んでしまう。そのため、電力変換装置出力側にコモンモードフィルタのみを付加する場合、図２記載の方式は不適切となる。
【００１９】
図２に示すコモンモードフィルタ方式を採用する場合は、相間でのコンデンサ短絡を防ぐために図４記載のＡＣリアクトル１１０を各相電源端子（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に挿入しＡＣリアクトル１１０とコモンモード電圧検出用コンデンサ１０４でＬＣフィルタを構成する方式が最適である。また、図４記載の方式にすることによって、コモンモード電圧を抑制できるだけでなく、モータに供給する電圧および電流を正弦波化することができる。コモンモード電圧検出用コンデンサ１０４は、ノーマルモードフィルタおよびコモンモードフィルタの一部として共有できる。
【００２０】
図３において、１０８はコモンモード電圧検出用トランスである。１０８はコモンモード電圧検出手段として、サイズが大きくなり，且つコストが高くなるが、ノーマルモードにおいて高いインピーダンスとして作用するため、過大なノーマルモード電流がコンデンサに流れ込むことを防ぐことができる。そのため、電力変換装置出力側にコモンモードフィルタのみでも付加することができる。
【００２１】
また、図３記載のコモンモードフィルタとノーマルモードフィルタ１１３を組み合わせた場合の最良の方式を、図５に示す。図５において、１１１はダンピング抵抗であり、１１２はＡＣリアクトルである。各相毎のダンピング抵抗１１１はＡＣリアクトル１１２と並列に接続される。また、１１３は電力変換装置の出力電圧のｄＶ／ｄｔを抑制するノーマルモードフィルタである。磁気飽和を防ぐためのコンデンサ１０５の一端はコモンモード電圧検出用トランス１０８の中性点に接続し、他端はダンピング抵抗１０６を介してコモンモードトランス１０２の二次側のタップａに接続する。二次側のタップｃ（二次側のタップａ−ｃ巻数は一次側の巻数比より大）は、コモンモード電圧検出用コンデンサ１０８の中性点と異なる別の中性点に接続するための中性点となる。図５記載の方式にすることによって、コモンモード電圧を抑制できるだけでなく、モータ端子におけるサージ電圧を抑制することができる。
【００２２】
また、図６は図４記載の出力フィルタに、ダンピング抵抗１１４を設けたものである。ダンピング抵抗１１４はコモンモードトランス１０２の二次側のタップａ、ｃの間に接続する。
図７は図５記載の出力フィルタに、ダンピング抵抗１１４を設けたものである。ダンピング抵抗１１４はコモンモードトランス１０２の二次側のタップａ、ｃの間に接続する。
図６記載の出力フィルタは、ノーマルモードに関しては図４記載の出力フィルタと同じ特性を示す。また、図７記載の出力フィルタは、ノーマルモードに関しては図５記載の出力フィルタと同じ特性を示す。
【００２３】
図６および図７記載の出力フィルタは、コモンモードに関してはほぼ同じ特性を示す。また、ダンピング抵抗１１４を付加しているため、フィルタ電流の共振を抑制することができ、コモンモード電圧のｄＶ／ｄｔを抑制することができる。
【実施例２】
【００２４】
図８および図９は、図４記載の出力フィルタをモータ駆動インバータドライブシステムへ適用した際のシステム構成図である。図８において、１０２はコモンモードトランス、１１５は電源、１１６はモータ、１１７は一般的なＥＭＩフィルタ、１１８は３相電源の各線間に設けられたＥＭＩフィルタコンデンサ、１１９はコモンモードチョーク、１２０は接地コンデンサ、１２４はモータを駆動する電力変換装置、１２５は電力変換装置の出力側に設けた出力フィルタである。
図９において、１２１はＥＭＩフィルタコンデンサである。このＥＭＩフィルタコンデンサ１２１は１１９と１２４との間に設置する。図８と同一名称には同一符号をつけ、図８と重複部分の説明を省略する。
【００２５】
図８は電力変換装置（１２４）入力側にＥＭＩフィルタ（１１７）を設け、出力フィルタ１２５の帰線は電力変換装置の中性点nへ接続される構成となっている。電力変換装置が（ａ）中性点クランプ（ＮＰＣ）方式の場合、この中性点nは、直流中間電圧を２等分する分割コンデンサの中性点電位である。電力変換装置が（ｂ）２レベルインバータの場合、この中性点nは、ＤＣ母線間に２直列のコンデンサを挿入し、そのコンデンサの中性点直流中間電圧を２等分する分割コンデンサの中性点電位である。電力変換装置がマトリクスコンバータ（ｃ）の場合、この中性点nは、商用電源の各相に接続したコンデンサ、リアクトルなどのインピーダンスをＹ結線して得られる中性点電位である。このように電力変換装置（１２４）の種類（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に拘わらず本発明を実施できる。この点は本発明の図面全てに共通である。
図９は電力変換装置入力側にＥＭＩフィルタ（１２１）を設け、出力フィルタの帰線はＥＭＩフィルタの中性点へ接続される構成となっている。図８では出力フィルタの帰線は、コモンモードトランス１０２の二次側のタップｃからｅ、を経て電力変換装置（１２４）中の中性点ｎに至る経路である。一方図９では出力フィルタの帰線は、コモンモードトランスの二次側のタップｃからｅ、を経て電力変換装置（１２４）の入力側ＥＭＩフィルタ（１２１）の中性点ｎに至る経路である。
【００２６】
図８および図９記載のシステム構成にすることにより、フィルタ電流Ｉｆを帰線に流すようにしたので、接地線に流さずに済む。また、本発明のコモンモードフィルタによりコモンモード電流Ｉｃを抑制しているため、ＥＭＩフィルタの接地コンデンサの定格電流容量は小さくて済む。
【００２７】
また、図９記載のフィルタ回路構成にすることで、ＥＭＩフィルタコンデンサ１（１１８）、コモンモードチョーク（１１９）、接地コンデンサ（１２０）から構成するＥＭＩフィルタと、出力フィルタ１２５とを電気回路上一体化することができる。
【００２８】
そのため、本発明のフィルタ装置は、モータの長寿命化、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、感電防止に繋がる。
【００２９】
次に図１０および図１１は、図５記載の出力フィルタをモータ駆動インバータドライブシステムへ適用した際のシステム構成図である。
【００３０】
図１０は電力変換装置（１２４）入力側にＥＭＩフィルタを設け、出力フィルタ（１２５）の帰線は電力変換装置（１２４）の中性点ｎへ接続される構成となっている。一方、図１１は電力変換装置（１２４）入力側にＥＭＩフィルタ（１２２）を設け、出力フィルタの帰線はＥＭＩフィルタ（１２２）の中性点ｎへ接続される構成となっている。図１０および図１１の両方共に帰線経路中に抵抗素子などコンダクタンス分を有するインピーダンス手段を入れることにより帰線を流れるフィルタ電流Ｉｆを抑制することができる。
【００３１】
図１０および図１１記載のシステム構成にすることにより、フィルタ電流Ｉｆを接地線に流さずに済む。また、本発明のコモンモードフィルタによりコモンモード電流Ｉｃを抑制しているため、ＥＭＩフィルタの接地コンデンサの定格電流容量は小さくて済む。
【００３２】
また、図１１記載のフィルタ回路構成にすることで、ＥＭＩフィルタと出力フィルタを電気回路上一体化することができる。
【００３３】
そのため、本発明のフィルタ装置は、モータの長寿命化、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、感電防止に繋がる。
【００３４】
次に図１２および図１３は、図６記載の出力フィルタをモータ駆動インバータドライブシステムへ適用した際のシステム構成図である。図１２、図１３が図１０、図１１と各々異なる部分は、ダンピング抵抗１１４をコモンモードトランスの二次側のタップａ、ｃの間に追加した部分だけである。
【００３５】
図１２は電力変換装置（１２４）入力側にＥＭＩフィルタ（１１７）を設け、出力フィルタ（１２５）の帰線は電力変換装置（１２４）の中性点ｎへ接続される構成となっている。図１３は電力変換装置（１２４）入力側にＥＭＩフィルタ（１２２）を設け、出力フィルタ（１２５）の帰線はＥＭＩフィルタの中性点ｎへ接続される構成となっている。
【００３６】
図１２および図１３記載のシステム構成にすることにより、フィルタ電流Ｉｆを接地線に流さずに済む。また、本発明のコモンモードフィルタによりコモンモード電流Ｉｃを抑制しているため、ＥＭＩフィルタの接地コンデンサの定格電流容量は小さくて済む。
【００３７】
また、図１３記載のフィルタ回路構成にすることで、ＥＭＩフィルタ（１２２）と出力フィルタ（１２５）を電気回路上一体化することができる。１２３はＥＭＩフィルタ（１２２）と出力フィルタ（１２５）を電気回路上一体化した入出力一体構成のフィルタである。
【００３８】
そのため、本発明のフィルタ装置は、モータの長寿命化、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、感電防止に繋がる。
【実施例３】
【００３９】
次に図９記載の出力フィルタ１２５を付加した場合の各部シミュレーション結果を図１６に示す。波形図は上から順にコモンモード電圧Ｖc１、コモンモード電圧Ｖc２、軸電位Ｖs、コモンモード電流Ｉｃ、フィルタ電流Ｉｆである。
【００４０】
図１６に示すシミュレーション結果は、図１記載のコモンモードフィルタ１００に用いているコモンモードトランス１０２の一次側および二次側のインダクタンス比を１：２にしたものである。また、コモンモードフィルタ１００の共振周波数は運転周波数と電力変換装置１２４のキャリア周波数との間に設定したものである。図１６に示すように、コモンモードトランス１０２のインダクタンス比を１：２にすることによりコモンモード電圧Ｖｃ１は、図１６記載のコモンモード電圧Ｖｃ２程度（およそ１／２）までに抑制され、結果としてコモンモード電流Ｉｃも抑制されていることが分かる。また、軸電位Ｖｓに対してもコモンモードフィルタ１００を付加することにより、およそ１／２に抑制されていることが分かる。
【００４１】
また、コモンモードトランス１０２の一次側および二次側のインダクタンス比が１：２であるために、フィルタ電流Ｉｆもおよそ１／２に抑制されており、フィルタ騒音の抑制も期待できる。
【００４２】
このように、本発明によるコモンモードフィルタは、周辺機器の誤作動の原因の一つであるコモンモード電流Ｉｃあるいはモータ軸受部における電食の原因の一つである軸電位Ｖｓを抑制するだけでなく、フィルタ騒音も抑制するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
一般的に電力変換装置出力側は、ＰＷＭキャリア成分が存在するため、出力側にフィルタを付加すると、フィルタから騒音が発生する。しかし、本発明のコモンモードフィルタを用いることにより、フィルタからの騒音を低減できるので、騒音対策が必要とされるシステムへの用途に適用できる。
入出力一体構造フィルタ装置を電力変換装置に付加することによって、インバータおよびマトリクスコンバータ等に代表されるような電力変換装置で発生するノイズを電源側へ流出させず、同時にモータを保護することができるので、周辺機器の誤作動防止およびモータの長寿命化が必要とされるシステムへの用途に適用できる。また、ＥＭＩフィルタの接地コンデンサを介して流れる基本波成分の漏れ電流を抑制することが可能であるため、人体保護に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施例を示すコモンモードトランスおよびコモンモードフィルタを示す回路図
【図２】コモンモード電圧検出回路にＹ結線されたコンデンサを用いた場合の本発明の第１実施例を示すコモンモードフィルタを示す回路図
【図３】コモンモード電圧検出回路にＹ結線されたコンデンサおよびトランスを用いた場合の本発明の第１実施例を示すコモンモードフィルタを示す回路図
【図４】正弦波フィルタとコモンモード電圧検出回路にＹ結線されたコンデンサを用いた場合の本発明の第１実施例を示すコモンモードフィルタとの組み合わせを示す回路図
【図５】ｄＶ／ｄｔ抑制フィルタとコモンモード電圧検出回路にＹ結線されたコンデンサおよびトランスを用いた場合の本発明の第１実施例を示すコモンモードフィルタとの組み合わせを示す回路図
【図６】正弦波フィルタとコモンモード電圧検出回路にＹ結線されたコンデンサを用い、且つダンピング抵抗をコモンモードトランス二次側に並列接続した場合の本発明の第１実施例を示すコモンモードフィルタとの組み合わせを示す回路図
【図７】ｄＶ／ｄｔ抑制フィルタとコモンモード電圧検出回路にＹ結線されたコンデンサおよびトランスを用い、且つダンピング抵抗をコモンモードトランス二次側に並列接続下した場合の本発明の第１実施例を示すコモンモードフィルタとの組み合わせを示す回路図
【図８】本発明の第２実施例を示す電力変換装置入力側にＥＭＩフィルタを設け、出力フィルタの帰線を電力変換装置の中性点へ接続したドライブシステムの構成図（但し、出力フィルタは図４を用いたもの）。
【図９】本発明の第２実施例および第三実施例を示す電力変換装置入力側にＥＭＩフィルタを設け、出力フィルタの帰線をＥＭＩフィルタの中性点へ接続したドライブシステムの構成図（但し、出力フィルタは図５を用いたもの）。
【図１０】本発明の第２実施例を示す電力変換装置入力側にＥＭＩフィルタを設け、出力フィルタの帰線を電力変換装置の中性点へ接続したドライブシステムの構成図（但し、出力フィルタは図６を用いたもの）。
【図１１】本発明の第２実施例を示す電力変換装置入力側にＥＭＩフィルタを設け、出力フィルタの帰線をＥＭＩフィルタの中性点へ接続したドライブシステムの構成図（但し、出力フィルタは図７を用いたもの）。
【図１２】本発明の第２実施例を示す電力変換装置入力側にＥＭＩフィルタを設け、出力フィルタの帰線を電力変換装置の中性点へ接続したドライブシステムの構成図（但し、出力フィルタは図８を用いたもの）。
【図１３】本発明の第２実施例を示す電力変換装置入力側にＥＭＩフィルタを設け、出力フィルタの帰線をＥＭＩフィルタの中性点へ接続したドライブシステムの構成図（但し、出力フィルタは図９を用いたもの）。
【図１４】図８に示すドライブシステムにおいて、ＥＭＩフィルタおよび出力フィルタを接続しない場合（従来技術）の各部シミュレーション波形
【図１５】図８に示すドライブシステムにおいて、コモンモードトランスのインダクタンス比を１：１とした場合（従来技術）の各部シミュレーション波形
【図１６】図８に示すドライブシステムにおいて、コモンモードトランスのインダクタンス比を１：２とした場合（本発明）の各部シミュレーション波形
【符号の説明】
【００４５】
１００  コモンモードフィルタ
１０１  コモンモード電圧検出回路
１０２  本発明方式によるコモンモードトランス
１０３  タップ
１０４  コモンモード電圧検出用コンデンサ
１０５  コンデンサ
１０６  ダンピング抵抗器１
１０７  コンデンサおよびコモンモード電圧検出用トランス
１０８  コモンモード電圧検出用トランス
１０９  ノーマルモードフィルタ１
１１０  ＡＣリアクトル１
１１１  ダンピング抵抗器２
１１２  ＡＣリアクトル２
１１３  ノーマルモードフィルタ２
１１４  ダンピング抵抗３
１１５  電源
１１６  モータ
１１７  一般的なＥＭＩフィルタ
１１８  ＥＭＩフィルタコンデンサ１
１１９  コモンモードチョーク
１２０  接地コンデンサ
１２１  ＥＭＩフィルタコンデンサ２
１２２  入出力フィルタ一体構成用ＥＭＩフィルタ
１２３  入出力一体構成のフィルタ
１２４  電力変換装置
１２５  出力フィルタ
Ｖc１、Ｖc2  コモンモード電圧
Ｖs  軸電位
Ｉｃ  コモンモード電流
Ｉｆ  フィルタ電流
ｎ  中性点
Ｎ  巻き数比
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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