フィルタ装置
交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置である。このフィルタ装置は、電力変換器の入力側、出力側あるいは直流側のいずれかの端子と交流回路の入力端子との間に接続されるコモンモードチョークと、交流回路の中性点からの引出し線を、このコモンモードチョークに対してさらに上位側にある電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置に関する。
【背景技術】
ＩＧＢＴなどのパワー半導体デバイスの高速化に伴い、これらパワー半導体デバイスを含む交流電動機可変速ドライブシステムのトルク制御および速度制御はより高性能化され、さらにシステム全体の省エネルギー化に大きく貢献している。
その一方で、パワー半導体デバイスを使用した高速スイッチングを起因とする電磁障害（ＥＭＩ）は、高度に情報化・電子化された現代社会において大きな問題になりつつある。例えば、インバータ駆動の交流電動機における、コモンモード電圧による電動機の軸およびフレーム間に発生する軸電圧や電動機の浮遊容量を通じて流れる高周波の漏れ電流は、軸受に電食を発生させて電動機の回転不良をもたらしかねず、また将来実用化されるであろう電力線インターネットに対して、大きなノイズ源ともなりうる。
既に例えば、パワーエレクトロニクス機器のＥＭＩ対策として、「ＰＷＭインバータを用いた交流電動機駆動システムが発生するＥＭＩ測定とその低減方法」、小笠原、外２名著、電気学会論文誌Ｄ、平成８年、１１６巻、１２号、ｐ．１２１１−１２１９に記載されているような、リアクトルやコンデンサを用いて電流および電圧の急峻な変化を抑制するためのＥＭＩフィルタが提案されている。
同じくパワーエレクトロニクス機器のＥＭＩ対策として、「Ａｃｔｉｖｅ ＥＭＩ Ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｎｏｉｓｅ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ（高周波インバータのスイッチングノイズのためのアクティブＥＭＩフィルタ）」、Ｉ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ（高橋）、外３名著、パワーコンバージョンカンファレンス長岡の議事録（Ｐｒｐｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＰＣＣ）−Ｎａｇａｏｋａ）、平成９年、ｐ．３３１−３３４では、トランジスタなどの能動素子を用いてインバータのコモンモード電圧を相殺するＥＭＩフィルタが提案されている。
また、同じくパワーエレクトロニクス機器のＥＭＩ対策として、「コモンモード電圧を発生しない三相正弦波電圧出力ＰＥＭインバータシステム−パッシブＥＭＩフィルタの設計と特性−」、長谷川、外２名著、電気学会論文誌Ｄ、平成１４年、１２２巻、８号、ｐ．８４５−８５２では、相電圧を正弦波化するＥＭＩパッシブフィルタが提案されている。これは、ノーマルモードチョーク（いわゆる交流リアクトル）、コモンモードチョーク（いわゆる零相リアクトル）、抵抗、コンデンサなどの受動素子のみからＥＭＩフィルタを構成し、インバータの出力相電圧および線間電圧を正弦波化することができるので、軸電圧をほぼ完全に除去することができる。
また、同じくパワーエレクトロニクス機器のＥＭＩ対策として、「Ｍｏｔｏｒ Ｓｈａｆｔ Ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｍｅｄｉｕｍ−Ｖｏｌｔａｇｅ ＰＷＭ Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｓｏｕｒｃｅ−Ｉｎｖｅｒｔｅｒ Ｄｒｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（マルチレベル中間電圧ＰＷＭ電圧源インバータドライブアプリケーションにおける電動機の軸電圧およびベアリング電流ならびにそれらの低減）」、Ｆｅｉ Ｗａｎｇ著、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓのＩＥＥＥトランザクション、平成１２年９月および１０月、Ｎｏ．５、Ｖｏｌ．３６では、電動機の中性点を接地し、直流側の中性点を接地するコモンモード回路が記載されている。
また、特開２００１−３５２７９２号公報では、交流電動機から発生するノイズを低減し、かつ回転不良を防止することを目的として、中性点における矩形波状の比較的大きな振幅を有する電圧を平滑化する技術が提案されている。
上述した従来の技術は、電磁障害に対して一定の抑制効果はあるものの、未だ不十分である。
またこのうち、上述のトランジスタなどの能動素子を用いたＥＭＩフィルタは、コンプリメンタリートランジスタを必要とし、しかも入手可能なトランジスタの耐圧制限から２００ボルト系インバータまでにしか適用することができない。また、構造が複雑であり、したがって製造コストも高いという問題がある。
一方、上述のノーマルモードチョークおよびコモンモードチョークなどを備えるＥＭＩパッシブフィルタは、インバータの出力相電圧および線間電圧を正弦波化することができるので軸電圧を抑制することができるが、そのためにはノーマルモードチョークを必要とするので、装置が大型化し、製造コストも高いという問題がある。
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置において、電磁障害の抑制効果の高い、小型で低価格のフィルタ装置を提供することにある。
【発明の開示】
例えば交流回路として交流電動機を例に挙げる。交流電動機の入力端子にかかるコモンモード電圧をゼロにすれば、交流電動機の軸電圧がゼロになり、漏れ電流（接地線電流）もゼロになる。本発明は、この入力端子にかかるコモンモード電圧をできるだけゼロに近づけることで、軸電圧および漏れ電流をゼロに近づけ、電磁障害を抑制する、という思想に基づく。以下に説明する本発明の構成により、交流電動機（交流回路）の入力端子にかかるコモンモード電圧をゼロに近づけることが可能である。
本発明によるフィルタ装置では、交流回路に接続された電力変換器の入力側、出力側あるいは直流側のいずれかの位置にコモンモードチョークを設置すると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、コモンモードチョークに対してさらに上位側に存在する電圧変動の少ない基準電位点へ接続することで閉ループを構成する。
交流回路の例としては、誘導電動機、同期電動機、Ｙ型結線を有する変圧器を備える電気機器、例えばＵＰＳ（無停電電源装置）システム、あるいは、Ｙ型結線を有する変圧器を備える電源に接続される太陽電池システム、燃料電池システムもしくは各種バッテリシステムなどがある。
上記目的を実現するために、本発明の第１の態様においては、交流出力の電力変換器の交流出力端子と交流回路の入力端子との間にコモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、好ましくは直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる受動素子を介して、この電力変換器に対して電源系統側、すなわち電力変換器に対して上位側に存在する電位変動の少ない基準電位点に接続する。
また、上記目的を実現するために、本発明の第１の態様の変形として、交流入力かつ交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置では、交流入力かつ交流出力の電力変換器の交流入力端子側にコモンモードチョークを接続すると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、好ましくは直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる受動素子を介して、コモンモードチョークに対して電源系統側、すなわちコモンモードチョークに対して上位側に存在する電位変動の少ない基準電位点に接続する。
また、上記目的を実現するために、本発明の第２の態様によれば、直流入力かつ交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置において、交流回路の入力端子に接続された直流入力かつ交流出力の電力変換器の直流入力端子側にコモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、好ましくは直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる受動素子を介して、コモンモードチョークに対して直流電源側、すなわちコモンモードチョークに対して上位側に存在する電位変動の少ない基準電位点に接続する。
また、上記目的を実現するために、本発明の第２の態様の変形として、交流入力かつ直流出力の電力変換器と直流入力かつ交流出力の電力変換器とからなる電力変換システムに接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置では、交流入力かつ直流出力の電力変換器の直流出力端子と、直流入力かつ交流出力の電力変換器の直流入力端子との間にコモンモードチョークを接続すると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、好ましくは直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる受動素子を介して、交流入力かつ直流出力の電力変換器の交流入力端子側もしくは直流出力端子側の、電位変動の少ない基準電位点に接続する。
本発明によれば、フィルタ装置は、コモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点から電力変換器の電源系統側にある基準電位点への閉ループを構成するだけで電磁障害（ＥＭＩ）を効果的に抑制することができる。特に、本発明によるフィルタ装置は、従来例のようにノーマルモードチョークやトランジスタなどの構成要素を必要としないので構造が容易であり、フィルタ装置の小型化、低価格化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の態様によるフィルタ装置のシステム構成図である。
図２は、本発明の第１の態様の変形によるフィルタ装置のシステム構成図である。
図３は、本発明の第１の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図４は、本発明の第１の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
図５は、本発明の第１の実施例によるフィルタ装置の等価回路図であり、（ａ）は図３のコモンモードに対するキャリア周波数領域での等価回路を示し、（ｂ）は、（ａ）で示された等価回路をさらに簡略化した簡易等価回路を示す図である。
図６は、本発明の第２の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図７は本発明の第２の実施例によるフィルタ装置の等価回路図であって、図６のコモンモードに対するキャリア周波数領域での等価回路を示す図である。
図８は、本発明の第３の実施例によるフィルタ装置の回路図（その１）であって、電力変換器の入力側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在しない場合を例示する図である。
図９は、本発明の第３の実施例によるフィルタ装置の回路図（その２）であって、電力変換器の入力側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在する場合を例示する図である。
図１０は、電圧形ＰＷＭコンバータ・インバータの回路図である。
図１１は、電流形ＰＷＭコンバータ・インバータの回路図である。
図１２（ａ）〜（ｅ）は、マトリクスコンバータの回路図である。
図１３は、本発明の第４の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図１４は、本発明の第４の実施例によるフィルタ装置おける高圧変換器内に備えられるコンバータインバータユニットの回路図である。
図１５は、本発明の第５の実施例によるフィルタ装置の回路図（その１）であって、電力変換器の電源系統側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在しない場合を例示する図である。
図１６は、本発明の第５の実施例によるフィルタ装置の回路図（その２）であって、電力変換器の電源系統側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在する場合を例示する図である。
図１７は、本発明の第２の態様によるフィルタ装置のシステム構成図である。
図１８は、本発明の第２の態様の変形によるフィルタ装置のシステム構成図である。
図１９は、本発明の第６の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図２０は、本発明の第６の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
図２１は、本発明の第７の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図２２は、本発明の第７の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
まず、本発明の第１の態様によるフィルタ装置について説明する。
図１は、本発明の第１の態様によるフィルタ装置のシステム構成図である。
交流出力の電力変換器２に接続される交流回路３に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置１は、電力変換器２の交流出力端子Ａｐと交流回路３の入力端子Ｂｐとの間に接続されるコモンモードチョーク１１と、交流回路３の中性点Ｎｐからの引出し線を、電力変換器２に対して電源系統側にある電位変動の少ない基準電位点ｒｐに接続する接続手段１２と、を備える。
接続手段１２は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗（図示せず）からなるのが好ましい。この場合、キャパシタおよび抵抗の直列回路は、基本周波数成分に対しては高インピーダンス特性を示し、コモンモード電圧の周波数成分に対しては低インピーダンス特性を示す。
上述のように、基準電位点ｒｐは、電力変換器２の電源系統側、すなわち電力変換器２に対して上位側にあって、電位変動の少ない点であればどこでもよい。
例えば、電力変換器が交流入力で交流出力の変換器である場合は、この電力変換器の電源系統側における中性点を基準電位点とすればよい。
また、電力変換器が直流入力で交流出力の変換器すなわちインバータである場合は、このインバータの直流入力側のプラス電位点もしくはマイナス電位点、あるいは可能であれば中世点電位、のいずれかを基準電位点とすればよい。例えば電力変換器が中性点クランプ型インバータである場合は、この中性点クランプ型インバータの直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点もしくは中性点のいずれかを基準電位点とすればよい。
本発明の第１の態様によれば、交流回路３の中性点Ｎｐから電力変換器２の電源系統側にある基準電位点Ｒｐへの閉ループを構成することによって、コモンモードチョーク１１が有効に作用する。すなわち、電力変換器２が発生するコモンモード電圧のほとんどは、コモンモードチョーク１１の両端にかかり、交流回路３の入力端子にはコモンモード電圧は生じない。したがって、コモンモード電圧に起因する軸電圧、ベアリング電流、漏れ電流が効果的に抑制される。本発明によるフィルタ装置は、従来例と比べて電磁障害の抑制効果が高い。
図２は、本発明の第１の態様の変形によるフィルタ装置のシステム構成図である。
交流入力かつ交流出力の電力変換器２に接続される交流回路３に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置１は、電力変換器２の交流入力端子Ａｐ側に接続されるコモンモードチョーク１１と、交流回路３の中性点Ｎｐからの引出し線を、コモンモードチョーク１１に対して電源系統側にある電位変動Ｒｐの少ない基準電位点に接続する接続手段１２と、を備える。
接続手段１２は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗（図示せず）からなるのが好ましい。この場合、キャパシタおよび抵抗の直列回路は、基本周波数成分に対しては高インピーダンス特性を示し、コモンモード電圧の周波数成分に対しては低インピーダンス特性を示す。
基準電位点ｒｐは、コモンモードチョーク１１の電源系統側、すなわちコモンモードチョーク１１に対して上位側にあって、電位変動の少ない点であればどこでもよい。
本発明の第１の態様の変形によれば、交流回路３の中性点Ｎｐから、電力変換器２の交流入力端子側Ａｐに接続されたコモンモードチョーク１１の電源系統側にある基準電位点ｒｐへの閉ループを構成することによって、コモンモードチョーク１１が有効に作用し、上述の図１の場合と同様の効果を奏する。
図３は、本発明の第１の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
本実施例は上述の本発明の第１の態様における実施例に相当し、交流回路を三相の誘導電動機３１、交流出力の電力変換器をインバータ３２とし、誘導電動機３１をインバータ３２でインバータ駆動するものとする。図中、誘導電動機３１のフレームの接地線ｌｇも示されている。
インバータ３２の直流入力側のマイナス端子を接地するため、並列接続されたキャパシタＣＧおよび抵抗ＲＧが設けられる。これらは、高周波成分に対してはキャパシタＣＧによるコンデンサ接地、低周波成分に対しては抵抗ＲＧによる抵抗接地として動作する。
インバータ３２の電源系統側には電力貯蔵のための直流コンデンサＣｄｃが設けられる。
インバータ３２は、直流コンデンサＣｄｃを介し、系統電圧の三相交流を整流するダイオード整流器３３に接続される。ダイオード整流器３３は、その交流入力を三相交流とし、ΔＹ結線の変圧器３５を介して三相交流系統電圧３４に接続される。なお、ダイオード整流器３３の交流入力を単相交流としてもよく、この例としてはインバータエアコン、インバータ冷蔵庫などのようなインバータ家電製品がある。
そして、本発明の第１の実施例では、まず、インバータ３２の交流出力端子と誘導電動機３１の入力端子との間には、コモンモードチョークＬＣが接続されるということを１つの特徴としている。
コモンモードチョークは、三相の場合でいえば、同じ方向に巻かれた３本の導線を有している。したがって、三相平衡の負荷電流が流れれば、これら負荷電流により磁心に発生する磁束は互いに打ち消されるので、コモンモードチョークは低インピーダンスとなる。しかし、三相平衡以外の負荷電流すなわちコモンモード電流が流れると、上述のような磁束を打ち消し合う作用はないので、コモンモードチョークは高インピーダンスとなる。これらは、コモンモード電流が、コモンモードチョークで抑制されるということを意味する。
さらに、本発明の第１の実施例では、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、直列接続されたキャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎからなる接続手段を介して、基準電位点ｒｐに接続されるということをもう１つの特徴としている。
既に説明したように基準電位点ｒｐは電力変換器であるインバータ３２の電源系統側に存在する電位変動の少ない点であれば良い。本実施例では、基準電位点ｒｐをインバータ入力のマイナス電位点（すなわち直流コンデンサＣｄｃのマイナス電位点）としたが、インバータ入力のプラス電位点（すなわち直流コンデンサＣｄｃのプラス電位点）であってもよい。
なお、理想的には誘導電動機３１の中性点Ｎｐから流れ出る基本波電流はゼロであるので、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、基準電位点ｒｐに直接接続できる。しかし、実際には基本波電流が流出してしまうので、本実施例ではこの基本波電流をカットするためにキャパシタＣｎを設ける。また、このようなキャパシタＣｎを設けると、他のパラメータの条件によっては共振を生じてしまう可能性もあるので、この共振を抑制するための減衰抵抗として抵抗Ｒｎをさらに設ける。
図４は、本発明の第１の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
本変形例は、上述の図３に示された第１の実施例において、交流出力の電力変換器を中性点クランプ型のインバータ３２’とした例である。
本変形例では、基準電位点ｒｐを、直流コンデンサＣｄｃ１およびＣｄｃ２のクランプ点にとる。もちろん、インバータ入力のマイナス電位点もしくはプラス電位点であってもよい。
また例えば、大容量インバータにおいて、コンデンサの耐圧の関係から複数の直流コンデンサが直列接続されるような場合は、インバータの直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点、または直列接続された直流コンデンサ間で電位が安定する点のいずれかを基準電位点とすればよい。
図３に戻り、本実施例では、三相誘導電動機３１の定格出力を２００Ｖ、３．７ｋＷとする。また、インバータの容量を５ｋＶＡ、キャリア周波数を１５ｋＨｚとする。三相交流系統電圧３４は三相２００Ｖ、５０Ｈｚとする。また、コモンモードチョークＬＣ＝２８ｍＨ、キャパシタＣｎ＝０．４７μＦ、抵抗Ｒｎ＝３０Ω、キャパシタＣＧ＝０．１μＦ、そして抵抗ＲＧ＝５１０Ωとする。
なお、上記パラメータの各数値は本発明を限定するものではなく、装置の特性、用途、目的その他を考慮して、その他の数値を設定してもよい。
図５は本発明の第１の実施例によるフィルタ装置の等価回路図であって、（ａ）は図３のコモンモードに対するキャリア周波数領域での等価回路を示し、また（ｂ）は、（ａ）で示された等価回路をさらに簡略化した簡易等価回路を示す図である。
一般に、誘導電動機の浮遊容量を介して仮想接地線ｌｇに流れる電流ｉＧは、誘導電動機のコモンモードインピーダンス（零相インピーダンス）には関係せず、したがって浮遊容量は誘導電動機の端子間フレームに存在することが知られている。
上記各パラメータを有する図３のフィルタ装置に関し、誘導電動機のコモンモードインピーダンスは、例えば実験により決定する。本実施例における実験では、誘導電動機の中性点Ｎｐを基準電位として、誘導電動機のコモンモード電圧ならびに中性点電流ｉｎの振幅および位相差を実測し、キャリア周波数領域でのインピーダンス特性から、ＬＣＭ＝１ｍＨ、ＲＣＭ＝１００Ωに設定した。
また、キャリア周波数領域では、キャパシタＣＧのインピーダンスは十分低いので無視でき、短絡としてみなせる。
また、誘導電動機の浮遊容量ＣＳは、誘導電動機の入力端子への電力線を３本重ね、接地線との間に電圧を印加し、電圧および電流の振幅ならびに位相差を測定し、ＣＳ＝３ｎＦに設定した。
以上より、図３のコモンモードに対する等価回路は、図５（ａ）のように表すことができる。なお、図４の場合についても同様に図５（ａ）のように表すことができる。
そして、図５（ａ）において、誘導電動機の浮遊容量ＣＳのインピーダンス１／ωＣＳ＝３５００Ωであり、また、ＬＣＭ、ＲＣＭ、ＣＧおよびＲＧの合成インピーダンスは１５０Ωである。このことから、図５（ａ）の等価回路は、図５（ｂ）に示すようなＬＣＲ直列回路としてさらに簡略化することができる。
図５（ｂ）において、インバータの交流出力端子でのコモンモード電圧ｖＣに対する誘導電動機の入力端子でのコモンモード電圧ｖＣＭの振幅比は、ｖＣＭ／ｖＣは、次式のように表すことができる。
したがって、誘導電動機の入力端子におけるコモンモード電圧ｖＣＭは、本実施例によるフィルタ装置によって、インバータの交流出力端子でのコモンモード電圧ｖＣの５％にまで低減することができる。つまり上式から、図３に示すように誘導電動機３１の中性点Ｎｐからインバータ３２の電源系統側にある基準電位点Ｒｐへの閉ループを構成することで、インバータ３２の交流出力端子と誘導電動機３１の入力端子との間に設けられたコモンモードチョーク１１が有効に作用していることがわかる。すなわち、インバータ３２が発生するコモンモード電圧のほとんどは、コモンモードチョークＬＣの両端にかかり、誘導電動機３１の入力端子には生じない。したがって、図３における誘導電動機３１の軸電圧ｖｓｈａｆｔおよび漏れ電流ｉＧを抑制することができる。
以上説明したように、本発明の第１の実施例によれば、誘導電動機の入力端子にかかるコモンモード電圧をゼロに近づけることができるので、電磁障害を抑制することができる。本実施例の構成は、コモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点から電力変換器の電源系統側にある基準電位点への閉ループを構成するだけでよく、従来例のようにノーマルモードチョークやトランジスタなどの構成要素を必要としないので、構造が容易であり、小型化、低価格化が可能となる。
次に、本発明の第２の実施例によるフィルタ装置について説明する。
図６は、本発明の第２の実施例によるフィルタ装置の回路図である。また、図７は本発明の第２の実施例によるフィルタ装置の等価回路図であって、図６のコモンモードに対するキャリア周波数領域での等価回路を示す図である。
本実施例は上述の本発明の第１の態様における実施例に相当し、上述の図３に示された第１の実施例において、さらに、メガヘルツ領域での共振を低減する目的で、ノーマルモードチョーク（すなわち交流リアクトル）Ｌと抵抗Ｒとの並列回路で構成したノーマルモードフィルタを、インバータ３２とコモンモードリアクトルとの間に直列に接続した例である。その他の回路構成については上述の第１の実施例と同様である。
第１の実施例で示した等価回路の考え方と同様に、図６に示すフィルタ回路は、キャリア周波数領域では、図７に示すような等価回路で表すことができる。ここで、キャリア周波数領域では、ノーマルモードチョークＬと抵抗Ｒとで構成されるノーマルモードフィルタは、リアクトルＬとして作用するが、このリアクトルＬは、コモンモードチョークＬＣよりも十分に小さいのでノーマルモードフィルタは無視できる。このことから、図７の等価回路は、第１の実施例と同様に、図５（ｂ）に示すようなＬＣＲ直列回路としてさらに簡略化することができる。したがって、インバータの交流出力端子でのコモンモード電圧ｖＣに対する誘導電動機の入力端子でのコモンモード電圧ｖＣＭの振幅比は、ｖＣＭ／ｖＣは、既に説明した第１の実施例の場合と同様となる。つまり、本実施例においても、誘導電動機３１の軸電圧ｖｓｈａｆｔおよび漏れ電流ｉＧを抑制することができる。
以上説明したように、本発明の第２の実施例によれば、電磁障害を抑制することができる。
続いて、本発明の第３の実施例として、図１で説明した電力変換器が交流入力で交流出力の変換器である場合に適用するフィルタ装置を説明する。
図８は、本発明の第３の実施例によるフィルタ装置の回路図（その１）であって、電力変換器の入力側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在しない場合を例示する図である。また、図９は、本発明の第３の実施例によるフィルタ装置の回路図（その２）であって、電力変換器の入力側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在する場合を例示する図である。
本実施例は、上述の本発明の第１の態様の変形における実施例に相当し、フィルタ装置１では、図８および９の電力変換器２を交流入力交流出力の変換器とし、三相の誘導電動機３１を電力変換器２でインバータ駆動するものとする。電力変換器２は、交流入力交流出力の従来からある変換器であってもよく、交流−直流−交流変換器（ＡＣ−ＤＣ−ＡＣ変換器）や交流を交流に直接変換するマトリクスコンバータなどでよい。ここでは、図８および９の電力変換器２に該当する変換器の例として、図１０〜１２に例示するが、これ以外の交流入力交流出力の変換器であってもよい。図１０は電圧形ＰＷＭコンバータ・インバータの回路図であり、図１１は電流形ＰＷＭコンバータ・インバータの回路図であり、図１２（ａ）〜（ｅ）はマトリクスコンバータの回路図である。なお、図１２（ａ）のマトリクスコンバータにおいて、図１２（ｂ）に示すようなスイッチ４１は、図１２（ｃ）〜（ｅ）に示すような、ダイオードおよびトランジスタもしくサイリスタで構成されるごく一般的なスイッチ手段である。
図８および９に示す本発明の第３の実施例によるフィルタ装置１では、第１の実施例で既に説明したように、変換器２の交流出力端子と誘導電動機の入力端子との間にコモンモードチョーク１１が接続される。
一方、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して基準電位点ｒｐに接続されるが、図８と図９とでは基準電位点のとり方が異なる。
図８は、電力変換器２の電源系統側すなわち交流入力側に、上述の基準電位点となり得る電圧変動の少ない点が存在しない場合に有効であり、変換器２の交流入力端子の各相にそれぞれ抵抗Ｃｎ／３を並列に接続して中性点を構成し、この中性点を基準電位点ｒｐとする。
一方、図９は、電圧変動の少ない点が存在する場合を示している。例えば、変圧器のＹ結線の中性点において系統側が接地される場合がこれに相当する。この中性点は、電圧変動の少ない点の１つであるので、図９のような場合は、中性点を基準電位点ｒｐと設定すればよい。なお、誘導電動機３１からの接地線については、誘導電動機３１を内部に含む筐体（図示せず）内で誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線と接続し、その上で基準電位点に接続してもよい。
このように、本発明の第３の実施例によれば、様々な種類の交流入力交流出力変換器で駆動される誘導電動機の電磁障害抑制にも適用することができる。この場合、交流入力側に中性点が存在すればここを基準電位点とし、電力変換器２の電源系統側すなわち交流入力側に、電圧変動の少ない点が存在しなければ、中性点を新たに構成してここを基準電位点とすれば、電磁障害抑制を目的とした用途に容易に適用可能である。
次に、本発明の第４の実施例として、近年注目されている手法による電動機制御に対し、その電磁障害抑制に本発明を適用した場合について説明する。
図１３は、本発明の第４の実施例によるフィルタ装置の回路図である。また、図１４は、本発明の第４の実施例によるフィルタ装置おける高圧変換器内に備えられるコンバータインバータユニットの回路図である。
本実施例では、多相変圧器（ｍｕｌｔｉ−ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を用いた電動機制御に対して、本発明を適用したものである。多相変圧器を備える高圧変換器による電動機制御の詳細は、Ｐ．Ｗ．Ｈａｍｍｏｎｄ著、「Ａ ｎｅｗ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｆｏｒ ｍｅｄｉｕｍ ｖｏｌｔａｇｅＡＣ ｄｒｉｖｅｓ」、平成９年、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ３３、Ｎｏ．１、ｐ２０２−２０８に記載されているので、本明細書では、多相変圧器を備える高圧変換器の回路構成については簡単な説明にとどめる。
まず、図１３において、高圧変換器２内の多相変圧器５０は、１つの１次巻線５１と、２次巻線として複数の巻線セット５２を備える。なお、１次巻線５１の入力および２次側の各巻線セット５２の出力は三相交流である。各巻線ユニット５２の三相出力は、コンバータインバータユニット５３（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４）の入力にそれぞれ接続される。
図１４は、コンバータインバータユニット５３の回路構成を示す。コンバータインバータユニット５３は、コンデンサＣを備えるＤＣリンクを介してコンバータとインバータとが接続された構造を有しており、その入力は三相交流（ｕ相、ｖ相、ｗ相）であり、出力は二相交流（ａ相、ｂ相）である。
図１３に示す高圧変換器２では、コンバータインバータユニット５３の出力が、図示のように、誘導電動機３１の三相に対応して各相ごとに縦続接続されている。
そして、高圧変換器２は、その一方の三相出力端子は結線されて中性点として構成され、もう一方の三相出力端子に例えば誘導電動機などの三相負荷回路が接続されて使用される。
このような回路構成を有する高圧変換器に対し、本発明を適用すると次のようである。
本実施例では、図１３に示すように、まず、高圧変換器２の一方の出力端子と誘導電動機３１の入力端子との間にコモンモードチョーク１１が接続される。そして、高圧変換器２のもう一方の出力端子には既に中性点が構成されているので、本実施例ではこれを基準電位点ｒｐとして利用する。この基準電位点ｒｐには、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して誘導電動機３１の中性点Ｎｐが接続される。以上のような回路を構成すれば、多相変圧器を備える変換器による電動機制御に対しても本発明を適用することができる。
続いて、本発明の第５の実施例として、図２で概略を説明したような、交流入力かつ交流出力の電力変換器に接続された交流回路の電磁障害を抑制するフィルタ装置を説明する。
図１５は、本発明の第５の実施例によるフィルタ装置の回路図（その１）であって、電力変換器の電源系統側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在しない場合を例示する図である。また、図１６は、本発明の第５の実施例によるフィルタ装置の回路図（その２）であって、電力変換器の電源系統側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在する場合を例示する図である。
本実施例によるフィルタ装置１では、図１５および１６の電力変換器２を交流入力かつ交流出力の変換器とし、三相の誘導電動機３１を電力変換器２でインバータ駆動するものとする。電力変換器２は、交流入力かつ交流出力の従来からある変換器であってもよく、交流−直流−交流変換器（ＡＣ−ＤＣ−ＡＣ変換器）や交流を交流に直接変換するマトリクスコンバータなどでよい。例えば、図１５および１６の電力変換器２に該当する変換器としては、上述の図９〜１１に例示したものがある。ただし、本実施例では、電力変換器２は、交流−直流変換器（ＡＣ−ＤＣ変換器、すなわち整流器）がダイオード整流器である場合を含まないことに注意されたい。
図１５および１６に示す本発明の第５の実施例によるフィルタ装置１では、電力変換器２の交流入力端子側にコモンモードチョーク１１が接続される。
一方、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して基準電位点ｒｐに接続されるが、図１５と図１６とでは基準電位点のとり方が異なる。
図１５は、コモンモードチョーク１１の電源系統側に、基準電位点となり得る電圧変動の少ない点が存在しない場合に有効であり、コモンモードチョーク１１の電源系統側にそれぞれ抵抗Ｃｎ／３を並列に接続して中性点を構成し、この中性点を基準電位点ｒｐとする。
一方、図１６は、電圧変動の少ない点が存在する場合を示している。例えば、変圧器のＹ結線の中性点において系統側が接地される場合がこれに相当する。この中性点は、電圧変動の少ない点の１つであるので、図１６のような場合は、中性点を基準電位点ｒｐと設定すればよい。なお、誘導電動機３１からの接地線については、誘導電動機３１を内部に含む筐体（図示せず）内で誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線と接続し、その上で基準電位点に接続してもよい。
このような本発明の第５の実施例によっても電磁障害を抑制することができる。
さらにまた、第５の実施例を、図１３および図１４を参照して第４の実施例として説明した、多相変圧器（ｍｕｌｔｉ−ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を備える高圧変換器による電動機制御に対して適用してもよい。
この場合は、第４の実施例の図１２では高圧変換器２の一方の出力端子と誘導電動機３１の入力端子との間に接続されていたコモンモードチョーク１１を、基準電位点ｒｐとこの基準電位点ｒｐに最も近いコンバータインバータユニット５３との間にそれぞれ接続すればよい。
続いて、本発明の第２の態様によるフィルタ装置について説明する。
図１７は、本発明の第２の態様によるフィルタ装置のシステム構成図である。
直流入力かつ交流出力の電力変換器２（すなわちインバータ）に接続される交流回路３に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置１は、交流回路３の入力端子に接続された電力変換器２の直流入力端子Ｂｐに接続されるコモンモードチョーク１１と、交流回路３の中性点Ｎｐからの引出し線を、コモンモードチョーク１１に対して直流電源側にある電位変動の少ない基準電位点ｒｐに接続する接続手段１２と、を備える。
接続手段１２は、上述した第１の態様と同様に、直列接続されたキャパシタおよび抵抗（図示せず）からなるのが好ましい。
基準電位点ｒｐは、コモンモードチョーク１１の直流電源側、すなわちコモンモードチョーク１１に対して上位側にあって、電位変動の少ない点であればどこでもよい。
例えば、電力変換器２の直流入力側のプラス電位点もしくはマイナス電位点、あるいは可能であれば中性点電位、のいずれかを基準電位点とすればよい。例えば電力変換器が中性点クランプ型インバータである場合は、この中性点クランプ型インバータの直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点もしくは中性点のいずれかを基準電位点とすればよい。
本発明の第２の態様によれば、交流回路３の中性点Ｎｐから電力変換器２の電源系統側にある基準電位点ｒｐへの閉ループを構成することによって、コモンモードチョーク１１が有効に作用する。すなわち、電力変換器２が発生するコモンモード電圧のほとんどは、コモンモードチョーク１１の両端にかかり、交流回路３の入力端子にはコモンモード電圧は生じない。したがって、コモンモード電圧に起因する軸電圧、ベアリング電流、漏れ電流が効果的に抑制される。本発明によるフィルタ装置は、従来例と比べて電磁障害の抑制効果が高い。
図１８は、本発明の第２の態様の変形によるフィルタ装置のシステム構成図である。
交流入力かつ直流出力の電力変換器２’と直流入力かつ交流出力の電力変換器２とからなる電力変換システムに接続される交流回路３に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置１は、交流入力かつ直流出力の電力変換器２’の直流出力端子Ａｐと直流入力かつ交流出力の電力変換器２の直流入力端子Ｂｐとの間に接続されるコモンモードチョーク１１と、交流回路３の中性点Ｎｐからの引出し線を、交流入力かつ直流出力の電力変換器２’の交流入力端子側もしくは直流入力端子Ｂｐ側の、電位変動の少ない基準電位点ｒｐに接続する接続手段１２と、を備える。
接続手段１２は、上述した第１の態様と同様に、直列接続されたキャパシタおよび抵抗（図示せず）からなるのが好ましい。
基準電位点ｒｐは、交流入力かつ直流出力の電力変換器２’の交流入力端子側もしくは直流入力端子Ｂｐ側にあって、電位変動の少ない点であればどこでもよい。
本発明の第２の態様の変形によれば、交流回路３の中性点Ｎｐから、電力変換器２の直流入力端子側Ｂｐに接続されたコモンモードチョーク１１の上位側にある基準電位点ｒｐへの閉ループを構成することによって、コモンモードチョーク１１が有効に作用し、上述の図１の場合と同様の効果を奏する。
図１９は、本発明の第６の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
本実施例は上述の図１７に示した本発明の第２の態様における実施例に相当する。本実施例では、交流回路を三相の誘導電動機３１、直流入力かつ交流出力の電力変換器をインバータ３２とし、誘導電動機３１を、インバータ３２を介してバッテリなどの直流電源Ｅでインバータ駆動する。図中、誘導電動機３１のフレームの接地線ｌｇも示されている。
インバータ３２の直流入力側のマイナス端子を接地するため、並列接続されたキャパシタＣＧおよび抵抗ＲＧが設けられる。これらは、高周波成分に対してはキャパシタＣＧによるコンデンサ接地、低周波成分に対しては抵抗ＲＧによる抵抗接地として動作する。
コモンモードチョークＬＣは、インバータ３２の直流入力端子側に接続される。本実施例におけるコモンモードチョークＬＣは、直流線路中に設置されるので、同じ方向に巻かれた２本の導線を有している。すなわち本実施例によれば、同じ方向に巻かれた３本の導線からなる上述した第１〜第５の実施例のコモンモードチョークよりもさらに、装置を小型化しコストも低減することができる。
インバータ３２は、コモンモードチョークＬＣを介し、直流電源Ｅに接続される。
誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、直列接続されたキャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎからなる接続手段を介して、基準電位点ｒｐに接続される。
既に説明したように基準電位点ｒｐはコモンモードチョークＬＣの直流電源側に存在する電位変動の少ない点であれば良い。本実施例では、基準電位点ｒｐを直流電源Ｅのマイナス電位点としたが、直流電源Ｅのプラス電位点としてもよい。
なお、理想的には誘導電動機３１の中性点Ｎｐから流れ出る基本波電流はゼロであるので、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、基準電位点ｒｐに直接接続できる。しかし、実際には基本波電流が流出してしまうので、本実施例ではこの基本波電流をカットするためにキャパシタＣｎを設ける。また、このようなキャパシタＣｎを設けると、他のパラメータの条件によっては共振を生じてしまう可能性もあるので、この共振を抑制するための減衰抵抗として抵抗Ｒｎをさらに設ける。
図２０は、本発明の第６の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
本変形例は、上述の図１９に示した第６の実施例において、基準電位点ｒｐを、直流コンデンサＣｄｃ１およびＣｄｃ２のクランプ点とした変形例である。
なお、例えば、直流電源が大容量である場合は、コンデンサの耐圧の関係から複数の直流コンデンサを直列接続し、そして基準電位を、直流電源の直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点、または直列接続された直流コンデンサ間で電位が安定する点のいずれかにすればよい。
図２１は、本発明の第７の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
本実施例は上述の図１８に示した本発明の第２の態様の変形における実施例に相当する。
本実施例では、交流回路を三相の誘導電動機３１、直流入力かつ交流出力の電力変換器をインバータ３２、交流入力かつ直流出力の電力変換器をコンバータ３３とし、三相の誘導電動機３１をインバータ３２とコンバータ３３とからなる電力変換システムを用いてインバータ駆動するものとする。なお、インバータ３２およびコンバータ３３の例は、図１０〜１２を参照して説明したとおりである。
図２１に示す本発明の第７の実施例によるフィルタ装置１では、コモンモードチョーク１１は、コンバータ３３の直流出力端子Ａｐとインバータ３２の直流入力端子Ｂｐとの間に接続される。本実施例におけるコモンモードチョーク１１は、上述の第６の実施例と同様に直流線路中に設置されるので、同じ方向に巻かれた２本の導線を有している。すなわち本実施例によれば、同じ方向に巻かれた３本の導線からなる上述した第１〜第５の実施例のコモンモードチョークよりもさらに、装置を小型化しコストも低減することができる。
誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して基準電位点ｒｐに接続される。
本実施例では、変換器２の交流入力端子の各相にそれぞれ抵抗Ｃｎ／３を並列に接続して中性点を構成し、この中性点を基準電位点ｒｐとする。この手法は、電力変換器２の電源系統側すなわち交流入力側に、上述の基準電位点となり得る電圧変動の少ない点が存在しない場合に有効である。
このように、本発明の第７の実施例によれば、インバータ・コンバータシステムのような電力変換システムインバータ駆動される誘導電動機の電磁障害抑制にも適用することができる。
電力変換器の電源系統側すなわち交流入力側に、電圧変動の少ない点が存在しなければ、図２０に示すように中性点を新たに構成してここを基準電位点とすれば、電磁障害抑制を目的とした用途に容易に適用可能である。なお、本実施例において、コンバータ３３の直流出力側に基準電位点ｒｐを設けてもよく、例えば図１９もしくは図２０を参照して説明したように実現してもよい。
図２２は、本発明の第７の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
本変形例は、上述の図２１に示した第７の実施例において、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線が接続される基準電位点の取り方の変形例である。電力変換器の電源系統側すなわち交流入力側に、電圧変動の少ない点が存在する場合、例えば、変圧器のＹ結線の中性点において系統側が接地される場合が本変形例に該当する。
誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して基準電位点ｒｐに接続される。
本変形例では、図２２に示すように、中性点を基準電位点ｒｐと設定すればよい。なお、誘導電動機３１からの接地線については、誘導電動機３１を内部に含む筐体（図示せず）内で誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線と接続し、その上で基準電位点に接続してもよい。
このように、本発明の第７の実施例の変形例によれば、様々な種類の交流入力交流出力変換器で駆動される誘導電動機の電磁障害抑制にも適用することができる。この場合、交流入力側に中性点が存在すればここを基準電位点とすれば、電磁障害抑制を目的とした用途に容易に適用可能である。なお、本実施例において、コンバータ３３の直流出力側に基準電位点ｒｐを設けてもよく、例えば図１９もしくは図２０を参照して説明したように実現してもよい。
なお、本発明の第１〜第７の実施例では、交流回路を誘導電動機としたが、同期電動機であってもよい。また、Ｙ型結線を有する変圧器を備える電気機器、例えばＵＰＳ（無停電電源装置）システムや、同じくＹ型結線を有する変圧器を備える電源に接続される太陽電池システム、燃料電池システムもしくは各種バッテリシステムなどであってもよい。
基準電位点に対して接続される引出し線の起点となる中性点は、例えば、同期電動機の場合は上述の誘導電動機の場合と同様にその内部にある中性点を利用すればよい。また例えば、Ｙ型結線を有する変圧器を備える電気機器の場合は、変圧器の１次側をＹ結線、そして２次側をΔ結線とした上で、１次側のＹ結線中の中性点を利用すればよい。
なお、系統電圧側は、三相に限らず、二相もしくは単相であってもよく、いずれの場合においても、少なくとも交流出力を交流回路に印加するような電力変換器を必ず設ける回路構成であれば、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
本発明によれば、電磁障害を抑制するフィルタ装置において、コモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点から電力変換器の電源系統側にある基準電位点への閉ループを構成するだけで、効果的に電磁障害（ＥＭＩ）を抑制することができ、なおかつ、従来例のようにノーマルモードチョークやトランジスタなどの構成要素を必要としないので、構造が容易であり、小型化、低価格化が可能となる。
本発明によれは、電力変換器の交流出力端子と交流回路の入力端子との間に設けられたコモンモードチョークは、交流回路の中性点から電力変換器の電源系統側にある基準電位点への閉ループを構成することによって、より一層有効に作用することになる。すなわち、電力変換器が発生するコモンモード電圧のほとんどは、コモンモードチョークの両端にかかり、交流回路の入力端子には生じない。このことはコモンモード電圧に起因する軸電圧、ベアリング電流および漏れ電流が効果的に抑制されることを意味しており、電磁障害は抑制効果が高いといえる。
本発明は、系統電源の種類には依存せず、少なくとも交流出力を交流回路に印加するような電力変換器を有する回路構成であれば、本発明を適用することは可能である。したがって、本発明によるフィルタ装置は、産業用電気機器から、インバータエアコンもしくはインバータ冷蔵庫などの民生機器に対して幅広く適用することができる。
また、将来実用化されるであろう電力線インターネットに対して、大きなノイズ源ともなりうる負荷交流回路および／または電力変換機に対するフィルタ装置として本発明は有効である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【技術分野】
本発明は、交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置に関する。
【背景技術】
ＩＧＢＴなどのパワー半導体デバイスの高速化に伴い、これらパワー半導体デバイスを含む交流電動機可変速ドライブシステムのトルク制御および速度制御はより高性能化され、さらにシステム全体の省エネルギー化に大きく貢献している。
その一方で、パワー半導体デバイスを使用した高速スイッチングを起因とする電磁障害（ＥＭＩ）は、高度に情報化・電子化された現代社会において大きな問題になりつつある。例えば、インバータ駆動の交流電動機における、コモンモード電圧による電動機の軸およびフレーム間に発生する軸電圧や電動機の浮遊容量を通じて流れる高周波の漏れ電流は、軸受に電食を発生させて電動機の回転不良をもたらしかねず、また将来実用化されるであろう電力線インターネットに対して、大きなノイズ源ともなりうる。
既に例えば、パワーエレクトロニクス機器のＥＭＩ対策として、「ＰＷＭインバータを用いた交流電動機駆動システムが発生するＥＭＩ測定とその低減方法」、小笠原、外２名著、電気学会論文誌Ｄ、平成８年、１１６巻、１２号、ｐ．１２１１−１２１９に記載されているような、リアクトルやコンデンサを用いて電流および電圧の急峻な変化を抑制するためのＥＭＩフィルタが提案されている。
同じくパワーエレクトロニクス機器のＥＭＩ対策として、「Ａｃｔｉｖｅ ＥＭＩ Ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｎｏｉｓｅ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ（高周波インバータのスイッチングノイズのためのアクティブＥＭＩフィルタ）」、Ｉ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ（高橋）、外３名著、パワーコンバージョンカンファレンス長岡の議事録（Ｐｒｐｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＰＣＣ）−Ｎａｇａｏｋａ）、平成９年、ｐ．３３１−３３４では、トランジスタなどの能動素子を用いてインバータのコモンモード電圧を相殺するＥＭＩフィルタが提案されている。
また、同じくパワーエレクトロニクス機器のＥＭＩ対策として、「コモンモード電圧を発生しない三相正弦波電圧出力ＰＥＭインバータシステム−パッシブＥＭＩフィルタの設計と特性−」、長谷川、外２名著、電気学会論文誌Ｄ、平成１４年、１２２巻、８号、ｐ．８４５−８５２では、相電圧を正弦波化するＥＭＩパッシブフィルタが提案されている。これは、ノーマルモードチョーク（いわゆる交流リアクトル）、コモンモードチョーク（いわゆる零相リアクトル）、抵抗、コンデンサなどの受動素子のみからＥＭＩフィルタを構成し、インバータの出力相電圧および線間電圧を正弦波化することができるので、軸電圧をほぼ完全に除去することができる。
また、同じくパワーエレクトロニクス機器のＥＭＩ対策として、「Ｍｏｔｏｒ Ｓｈａｆｔ Ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｍｅｄｉｕｍ−Ｖｏｌｔａｇｅ ＰＷＭ Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｓｏｕｒｃｅ−Ｉｎｖｅｒｔｅｒ Ｄｒｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（マルチレベル中間電圧ＰＷＭ電圧源インバータドライブアプリケーションにおける電動機の軸電圧およびベアリング電流ならびにそれらの低減）」、Ｆｅｉ Ｗａｎｇ著、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓのＩＥＥＥトランザクション、平成１２年９月および１０月、Ｎｏ．５、Ｖｏｌ．３６では、電動機の中性点を接地し、直流側の中性点を接地するコモンモード回路が記載されている。
また、特開２００１−３５２７９２号公報では、交流電動機から発生するノイズを低減し、かつ回転不良を防止することを目的として、中性点における矩形波状の比較的大きな振幅を有する電圧を平滑化する技術が提案されている。
上述した従来の技術は、電磁障害に対して一定の抑制効果はあるものの、未だ不十分である。
またこのうち、上述のトランジスタなどの能動素子を用いたＥＭＩフィルタは、コンプリメンタリートランジスタを必要とし、しかも入手可能なトランジスタの耐圧制限から２００ボルト系インバータまでにしか適用することができない。また、構造が複雑であり、したがって製造コストも高いという問題がある。
一方、上述のノーマルモードチョークおよびコモンモードチョークなどを備えるＥＭＩパッシブフィルタは、インバータの出力相電圧および線間電圧を正弦波化することができるので軸電圧を抑制することができるが、そのためにはノーマルモードチョークを必要とするので、装置が大型化し、製造コストも高いという問題がある。
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置において、電磁障害の抑制効果の高い、小型で低価格のフィルタ装置を提供することにある。
【発明の開示】
例えば交流回路として交流電動機を例に挙げる。交流電動機の入力端子にかかるコモンモード電圧をゼロにすれば、交流電動機の軸電圧がゼロになり、漏れ電流（接地線電流）もゼロになる。本発明は、この入力端子にかかるコモンモード電圧をできるだけゼロに近づけることで、軸電圧および漏れ電流をゼロに近づけ、電磁障害を抑制する、という思想に基づく。以下に説明する本発明の構成により、交流電動機（交流回路）の入力端子にかかるコモンモード電圧をゼロに近づけることが可能である。
本発明によるフィルタ装置では、交流回路に接続された電力変換器の入力側、出力側あるいは直流側のいずれかの位置にコモンモードチョークを設置すると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、コモンモードチョークに対してさらに上位側に存在する電圧変動の少ない基準電位点へ接続することで閉ループを構成する。
交流回路の例としては、誘導電動機、同期電動機、Ｙ型結線を有する変圧器を備える電気機器、例えばＵＰＳ（無停電電源装置）システム、あるいは、Ｙ型結線を有する変圧器を備える電源に接続される太陽電池システム、燃料電池システムもしくは各種バッテリシステムなどがある。
上記目的を実現するために、本発明の第１の態様においては、交流出力の電力変換器の交流出力端子と交流回路の入力端子との間にコモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、好ましくは直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる受動素子を介して、この電力変換器に対して電源系統側、すなわち電力変換器に対して上位側に存在する電位変動の少ない基準電位点に接続する。
また、上記目的を実現するために、本発明の第１の態様の変形として、交流入力かつ交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置では、交流入力かつ交流出力の電力変換器の交流入力端子側にコモンモードチョークを接続すると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、好ましくは直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる受動素子を介して、コモンモードチョークに対して電源系統側、すなわちコモンモードチョークに対して上位側に存在する電位変動の少ない基準電位点に接続する。
また、上記目的を実現するために、本発明の第２の態様によれば、直流入力かつ交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置において、交流回路の入力端子に接続された直流入力かつ交流出力の電力変換器の直流入力端子側にコモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、好ましくは直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる受動素子を介して、コモンモードチョークに対して直流電源側、すなわちコモンモードチョークに対して上位側に存在する電位変動の少ない基準電位点に接続する。
また、上記目的を実現するために、本発明の第２の態様の変形として、交流入力かつ直流出力の電力変換器と直流入力かつ交流出力の電力変換器とからなる電力変換システムに接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置では、交流入力かつ直流出力の電力変換器の直流出力端子と、直流入力かつ交流出力の電力変換器の直流入力端子との間にコモンモードチョークを接続すると共に、交流回路の中性点からの引出し線を、好ましくは直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる受動素子を介して、交流入力かつ直流出力の電力変換器の交流入力端子側もしくは直流出力端子側の、電位変動の少ない基準電位点に接続する。
本発明によれば、フィルタ装置は、コモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点から電力変換器の電源系統側にある基準電位点への閉ループを構成するだけで電磁障害（ＥＭＩ）を効果的に抑制することができる。特に、本発明によるフィルタ装置は、従来例のようにノーマルモードチョークやトランジスタなどの構成要素を必要としないので構造が容易であり、フィルタ装置の小型化、低価格化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の態様によるフィルタ装置のシステム構成図である。
図２は、本発明の第１の態様の変形によるフィルタ装置のシステム構成図である。
図３は、本発明の第１の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図４は、本発明の第１の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
図５は、本発明の第１の実施例によるフィルタ装置の等価回路図であり、（ａ）は図３のコモンモードに対するキャリア周波数領域での等価回路を示し、（ｂ）は、（ａ）で示された等価回路をさらに簡略化した簡易等価回路を示す図である。
図６は、本発明の第２の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図７は本発明の第２の実施例によるフィルタ装置の等価回路図であって、図６のコモンモードに対するキャリア周波数領域での等価回路を示す図である。
図８は、本発明の第３の実施例によるフィルタ装置の回路図（その１）であって、電力変換器の入力側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在しない場合を例示する図である。
図９は、本発明の第３の実施例によるフィルタ装置の回路図（その２）であって、電力変換器の入力側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在する場合を例示する図である。
図１０は、電圧形ＰＷＭコンバータ・インバータの回路図である。
図１１は、電流形ＰＷＭコンバータ・インバータの回路図である。
図１２（ａ）〜（ｅ）は、マトリクスコンバータの回路図である。
図１３は、本発明の第４の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図１４は、本発明の第４の実施例によるフィルタ装置おける高圧変換器内に備えられるコンバータインバータユニットの回路図である。
図１５は、本発明の第５の実施例によるフィルタ装置の回路図（その１）であって、電力変換器の電源系統側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在しない場合を例示する図である。
図１６は、本発明の第５の実施例によるフィルタ装置の回路図（その２）であって、電力変換器の電源系統側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在する場合を例示する図である。
図１７は、本発明の第２の態様によるフィルタ装置のシステム構成図である。
図１８は、本発明の第２の態様の変形によるフィルタ装置のシステム構成図である。
図１９は、本発明の第６の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図２０は、本発明の第６の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
図２１は、本発明の第７の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
図２２は、本発明の第７の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
まず、本発明の第１の態様によるフィルタ装置について説明する。
図１は、本発明の第１の態様によるフィルタ装置のシステム構成図である。
交流出力の電力変換器２に接続される交流回路３に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置１は、電力変換器２の交流出力端子Ａｐと交流回路３の入力端子Ｂｐとの間に接続されるコモンモードチョーク１１と、交流回路３の中性点Ｎｐからの引出し線を、電力変換器２に対して電源系統側にある電位変動の少ない基準電位点ｒｐに接続する接続手段１２と、を備える。
接続手段１２は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗（図示せず）からなるのが好ましい。この場合、キャパシタおよび抵抗の直列回路は、基本周波数成分に対しては高インピーダンス特性を示し、コモンモード電圧の周波数成分に対しては低インピーダンス特性を示す。
上述のように、基準電位点ｒｐは、電力変換器２の電源系統側、すなわち電力変換器２に対して上位側にあって、電位変動の少ない点であればどこでもよい。
例えば、電力変換器が交流入力で交流出力の変換器である場合は、この電力変換器の電源系統側における中性点を基準電位点とすればよい。
また、電力変換器が直流入力で交流出力の変換器すなわちインバータである場合は、このインバータの直流入力側のプラス電位点もしくはマイナス電位点、あるいは可能であれば中世点電位、のいずれかを基準電位点とすればよい。例えば電力変換器が中性点クランプ型インバータである場合は、この中性点クランプ型インバータの直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点もしくは中性点のいずれかを基準電位点とすればよい。
本発明の第１の態様によれば、交流回路３の中性点Ｎｐから電力変換器２の電源系統側にある基準電位点Ｒｐへの閉ループを構成することによって、コモンモードチョーク１１が有効に作用する。すなわち、電力変換器２が発生するコモンモード電圧のほとんどは、コモンモードチョーク１１の両端にかかり、交流回路３の入力端子にはコモンモード電圧は生じない。したがって、コモンモード電圧に起因する軸電圧、ベアリング電流、漏れ電流が効果的に抑制される。本発明によるフィルタ装置は、従来例と比べて電磁障害の抑制効果が高い。
図２は、本発明の第１の態様の変形によるフィルタ装置のシステム構成図である。
交流入力かつ交流出力の電力変換器２に接続される交流回路３に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置１は、電力変換器２の交流入力端子Ａｐ側に接続されるコモンモードチョーク１１と、交流回路３の中性点Ｎｐからの引出し線を、コモンモードチョーク１１に対して電源系統側にある電位変動Ｒｐの少ない基準電位点に接続する接続手段１２と、を備える。
接続手段１２は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗（図示せず）からなるのが好ましい。この場合、キャパシタおよび抵抗の直列回路は、基本周波数成分に対しては高インピーダンス特性を示し、コモンモード電圧の周波数成分に対しては低インピーダンス特性を示す。
基準電位点ｒｐは、コモンモードチョーク１１の電源系統側、すなわちコモンモードチョーク１１に対して上位側にあって、電位変動の少ない点であればどこでもよい。
本発明の第１の態様の変形によれば、交流回路３の中性点Ｎｐから、電力変換器２の交流入力端子側Ａｐに接続されたコモンモードチョーク１１の電源系統側にある基準電位点ｒｐへの閉ループを構成することによって、コモンモードチョーク１１が有効に作用し、上述の図１の場合と同様の効果を奏する。
図３は、本発明の第１の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
本実施例は上述の本発明の第１の態様における実施例に相当し、交流回路を三相の誘導電動機３１、交流出力の電力変換器をインバータ３２とし、誘導電動機３１をインバータ３２でインバータ駆動するものとする。図中、誘導電動機３１のフレームの接地線ｌｇも示されている。
インバータ３２の直流入力側のマイナス端子を接地するため、並列接続されたキャパシタＣＧおよび抵抗ＲＧが設けられる。これらは、高周波成分に対してはキャパシタＣＧによるコンデンサ接地、低周波成分に対しては抵抗ＲＧによる抵抗接地として動作する。
インバータ３２の電源系統側には電力貯蔵のための直流コンデンサＣｄｃが設けられる。
インバータ３２は、直流コンデンサＣｄｃを介し、系統電圧の三相交流を整流するダイオード整流器３３に接続される。ダイオード整流器３３は、その交流入力を三相交流とし、ΔＹ結線の変圧器３５を介して三相交流系統電圧３４に接続される。なお、ダイオード整流器３３の交流入力を単相交流としてもよく、この例としてはインバータエアコン、インバータ冷蔵庫などのようなインバータ家電製品がある。
そして、本発明の第１の実施例では、まず、インバータ３２の交流出力端子と誘導電動機３１の入力端子との間には、コモンモードチョークＬＣが接続されるということを１つの特徴としている。
コモンモードチョークは、三相の場合でいえば、同じ方向に巻かれた３本の導線を有している。したがって、三相平衡の負荷電流が流れれば、これら負荷電流により磁心に発生する磁束は互いに打ち消されるので、コモンモードチョークは低インピーダンスとなる。しかし、三相平衡以外の負荷電流すなわちコモンモード電流が流れると、上述のような磁束を打ち消し合う作用はないので、コモンモードチョークは高インピーダンスとなる。これらは、コモンモード電流が、コモンモードチョークで抑制されるということを意味する。
さらに、本発明の第１の実施例では、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、直列接続されたキャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎからなる接続手段を介して、基準電位点ｒｐに接続されるということをもう１つの特徴としている。
既に説明したように基準電位点ｒｐは電力変換器であるインバータ３２の電源系統側に存在する電位変動の少ない点であれば良い。本実施例では、基準電位点ｒｐをインバータ入力のマイナス電位点（すなわち直流コンデンサＣｄｃのマイナス電位点）としたが、インバータ入力のプラス電位点（すなわち直流コンデンサＣｄｃのプラス電位点）であってもよい。
なお、理想的には誘導電動機３１の中性点Ｎｐから流れ出る基本波電流はゼロであるので、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、基準電位点ｒｐに直接接続できる。しかし、実際には基本波電流が流出してしまうので、本実施例ではこの基本波電流をカットするためにキャパシタＣｎを設ける。また、このようなキャパシタＣｎを設けると、他のパラメータの条件によっては共振を生じてしまう可能性もあるので、この共振を抑制するための減衰抵抗として抵抗Ｒｎをさらに設ける。
図４は、本発明の第１の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
本変形例は、上述の図３に示された第１の実施例において、交流出力の電力変換器を中性点クランプ型のインバータ３２’とした例である。
本変形例では、基準電位点ｒｐを、直流コンデンサＣｄｃ１およびＣｄｃ２のクランプ点にとる。もちろん、インバータ入力のマイナス電位点もしくはプラス電位点であってもよい。
また例えば、大容量インバータにおいて、コンデンサの耐圧の関係から複数の直流コンデンサが直列接続されるような場合は、インバータの直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点、または直列接続された直流コンデンサ間で電位が安定する点のいずれかを基準電位点とすればよい。
図３に戻り、本実施例では、三相誘導電動機３１の定格出力を２００Ｖ、３．７ｋＷとする。また、インバータの容量を５ｋＶＡ、キャリア周波数を１５ｋＨｚとする。三相交流系統電圧３４は三相２００Ｖ、５０Ｈｚとする。また、コモンモードチョークＬＣ＝２８ｍＨ、キャパシタＣｎ＝０．４７μＦ、抵抗Ｒｎ＝３０Ω、キャパシタＣＧ＝０．１μＦ、そして抵抗ＲＧ＝５１０Ωとする。
なお、上記パラメータの各数値は本発明を限定するものではなく、装置の特性、用途、目的その他を考慮して、その他の数値を設定してもよい。
図５は本発明の第１の実施例によるフィルタ装置の等価回路図であって、（ａ）は図３のコモンモードに対するキャリア周波数領域での等価回路を示し、また（ｂ）は、（ａ）で示された等価回路をさらに簡略化した簡易等価回路を示す図である。
一般に、誘導電動機の浮遊容量を介して仮想接地線ｌｇに流れる電流ｉＧは、誘導電動機のコモンモードインピーダンス（零相インピーダンス）には関係せず、したがって浮遊容量は誘導電動機の端子間フレームに存在することが知られている。
上記各パラメータを有する図３のフィルタ装置に関し、誘導電動機のコモンモードインピーダンスは、例えば実験により決定する。本実施例における実験では、誘導電動機の中性点Ｎｐを基準電位として、誘導電動機のコモンモード電圧ならびに中性点電流ｉｎの振幅および位相差を実測し、キャリア周波数領域でのインピーダンス特性から、ＬＣＭ＝１ｍＨ、ＲＣＭ＝１００Ωに設定した。
また、キャリア周波数領域では、キャパシタＣＧのインピーダンスは十分低いので無視でき、短絡としてみなせる。
また、誘導電動機の浮遊容量ＣＳは、誘導電動機の入力端子への電力線を３本重ね、接地線との間に電圧を印加し、電圧および電流の振幅ならびに位相差を測定し、ＣＳ＝３ｎＦに設定した。
以上より、図３のコモンモードに対する等価回路は、図５（ａ）のように表すことができる。なお、図４の場合についても同様に図５（ａ）のように表すことができる。
そして、図５（ａ）において、誘導電動機の浮遊容量ＣＳのインピーダンス１／ωＣＳ＝３５００Ωであり、また、ＬＣＭ、ＲＣＭ、ＣＧおよびＲＧの合成インピーダンスは１５０Ωである。このことから、図５（ａ）の等価回路は、図５（ｂ）に示すようなＬＣＲ直列回路としてさらに簡略化することができる。
図５（ｂ）において、インバータの交流出力端子でのコモンモード電圧ｖＣに対する誘導電動機の入力端子でのコモンモード電圧ｖＣＭの振幅比は、ｖＣＭ／ｖＣは、次式のように表すことができる。
したがって、誘導電動機の入力端子におけるコモンモード電圧ｖＣＭは、本実施例によるフィルタ装置によって、インバータの交流出力端子でのコモンモード電圧ｖＣの５％にまで低減することができる。つまり上式から、図３に示すように誘導電動機３１の中性点Ｎｐからインバータ３２の電源系統側にある基準電位点Ｒｐへの閉ループを構成することで、インバータ３２の交流出力端子と誘導電動機３１の入力端子との間に設けられたコモンモードチョーク１１が有効に作用していることがわかる。すなわち、インバータ３２が発生するコモンモード電圧のほとんどは、コモンモードチョークＬＣの両端にかかり、誘導電動機３１の入力端子には生じない。したがって、図３における誘導電動機３１の軸電圧ｖｓｈａｆｔおよび漏れ電流ｉＧを抑制することができる。
以上説明したように、本発明の第１の実施例によれば、誘導電動機の入力端子にかかるコモンモード電圧をゼロに近づけることができるので、電磁障害を抑制することができる。本実施例の構成は、コモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点から電力変換器の電源系統側にある基準電位点への閉ループを構成するだけでよく、従来例のようにノーマルモードチョークやトランジスタなどの構成要素を必要としないので、構造が容易であり、小型化、低価格化が可能となる。
次に、本発明の第２の実施例によるフィルタ装置について説明する。
図６は、本発明の第２の実施例によるフィルタ装置の回路図である。また、図７は本発明の第２の実施例によるフィルタ装置の等価回路図であって、図６のコモンモードに対するキャリア周波数領域での等価回路を示す図である。
本実施例は上述の本発明の第１の態様における実施例に相当し、上述の図３に示された第１の実施例において、さらに、メガヘルツ領域での共振を低減する目的で、ノーマルモードチョーク（すなわち交流リアクトル）Ｌと抵抗Ｒとの並列回路で構成したノーマルモードフィルタを、インバータ３２とコモンモードリアクトルとの間に直列に接続した例である。その他の回路構成については上述の第１の実施例と同様である。
第１の実施例で示した等価回路の考え方と同様に、図６に示すフィルタ回路は、キャリア周波数領域では、図７に示すような等価回路で表すことができる。ここで、キャリア周波数領域では、ノーマルモードチョークＬと抵抗Ｒとで構成されるノーマルモードフィルタは、リアクトルＬとして作用するが、このリアクトルＬは、コモンモードチョークＬＣよりも十分に小さいのでノーマルモードフィルタは無視できる。このことから、図７の等価回路は、第１の実施例と同様に、図５（ｂ）に示すようなＬＣＲ直列回路としてさらに簡略化することができる。したがって、インバータの交流出力端子でのコモンモード電圧ｖＣに対する誘導電動機の入力端子でのコモンモード電圧ｖＣＭの振幅比は、ｖＣＭ／ｖＣは、既に説明した第１の実施例の場合と同様となる。つまり、本実施例においても、誘導電動機３１の軸電圧ｖｓｈａｆｔおよび漏れ電流ｉＧを抑制することができる。
以上説明したように、本発明の第２の実施例によれば、電磁障害を抑制することができる。
続いて、本発明の第３の実施例として、図１で説明した電力変換器が交流入力で交流出力の変換器である場合に適用するフィルタ装置を説明する。
図８は、本発明の第３の実施例によるフィルタ装置の回路図（その１）であって、電力変換器の入力側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在しない場合を例示する図である。また、図９は、本発明の第３の実施例によるフィルタ装置の回路図（その２）であって、電力変換器の入力側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在する場合を例示する図である。
本実施例は、上述の本発明の第１の態様の変形における実施例に相当し、フィルタ装置１では、図８および９の電力変換器２を交流入力交流出力の変換器とし、三相の誘導電動機３１を電力変換器２でインバータ駆動するものとする。電力変換器２は、交流入力交流出力の従来からある変換器であってもよく、交流−直流−交流変換器（ＡＣ−ＤＣ−ＡＣ変換器）や交流を交流に直接変換するマトリクスコンバータなどでよい。ここでは、図８および９の電力変換器２に該当する変換器の例として、図１０〜１２に例示するが、これ以外の交流入力交流出力の変換器であってもよい。図１０は電圧形ＰＷＭコンバータ・インバータの回路図であり、図１１は電流形ＰＷＭコンバータ・インバータの回路図であり、図１２（ａ）〜（ｅ）はマトリクスコンバータの回路図である。なお、図１２（ａ）のマトリクスコンバータにおいて、図１２（ｂ）に示すようなスイッチ４１は、図１２（ｃ）〜（ｅ）に示すような、ダイオードおよびトランジスタもしくサイリスタで構成されるごく一般的なスイッチ手段である。
図８および９に示す本発明の第３の実施例によるフィルタ装置１では、第１の実施例で既に説明したように、変換器２の交流出力端子と誘導電動機の入力端子との間にコモンモードチョーク１１が接続される。
一方、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して基準電位点ｒｐに接続されるが、図８と図９とでは基準電位点のとり方が異なる。
図８は、電力変換器２の電源系統側すなわち交流入力側に、上述の基準電位点となり得る電圧変動の少ない点が存在しない場合に有効であり、変換器２の交流入力端子の各相にそれぞれ抵抗Ｃｎ／３を並列に接続して中性点を構成し、この中性点を基準電位点ｒｐとする。
一方、図９は、電圧変動の少ない点が存在する場合を示している。例えば、変圧器のＹ結線の中性点において系統側が接地される場合がこれに相当する。この中性点は、電圧変動の少ない点の１つであるので、図９のような場合は、中性点を基準電位点ｒｐと設定すればよい。なお、誘導電動機３１からの接地線については、誘導電動機３１を内部に含む筐体（図示せず）内で誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線と接続し、その上で基準電位点に接続してもよい。
このように、本発明の第３の実施例によれば、様々な種類の交流入力交流出力変換器で駆動される誘導電動機の電磁障害抑制にも適用することができる。この場合、交流入力側に中性点が存在すればここを基準電位点とし、電力変換器２の電源系統側すなわち交流入力側に、電圧変動の少ない点が存在しなければ、中性点を新たに構成してここを基準電位点とすれば、電磁障害抑制を目的とした用途に容易に適用可能である。
次に、本発明の第４の実施例として、近年注目されている手法による電動機制御に対し、その電磁障害抑制に本発明を適用した場合について説明する。
図１３は、本発明の第４の実施例によるフィルタ装置の回路図である。また、図１４は、本発明の第４の実施例によるフィルタ装置おける高圧変換器内に備えられるコンバータインバータユニットの回路図である。
本実施例では、多相変圧器（ｍｕｌｔｉ−ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を用いた電動機制御に対して、本発明を適用したものである。多相変圧器を備える高圧変換器による電動機制御の詳細は、Ｐ．Ｗ．Ｈａｍｍｏｎｄ著、「Ａ ｎｅｗ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｆｏｒ ｍｅｄｉｕｍ ｖｏｌｔａｇｅＡＣ ｄｒｉｖｅｓ」、平成９年、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ３３、Ｎｏ．１、ｐ２０２−２０８に記載されているので、本明細書では、多相変圧器を備える高圧変換器の回路構成については簡単な説明にとどめる。
まず、図１３において、高圧変換器２内の多相変圧器５０は、１つの１次巻線５１と、２次巻線として複数の巻線セット５２を備える。なお、１次巻線５１の入力および２次側の各巻線セット５２の出力は三相交流である。各巻線ユニット５２の三相出力は、コンバータインバータユニット５３（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４）の入力にそれぞれ接続される。
図１４は、コンバータインバータユニット５３の回路構成を示す。コンバータインバータユニット５３は、コンデンサＣを備えるＤＣリンクを介してコンバータとインバータとが接続された構造を有しており、その入力は三相交流（ｕ相、ｖ相、ｗ相）であり、出力は二相交流（ａ相、ｂ相）である。
図１３に示す高圧変換器２では、コンバータインバータユニット５３の出力が、図示のように、誘導電動機３１の三相に対応して各相ごとに縦続接続されている。
そして、高圧変換器２は、その一方の三相出力端子は結線されて中性点として構成され、もう一方の三相出力端子に例えば誘導電動機などの三相負荷回路が接続されて使用される。
このような回路構成を有する高圧変換器に対し、本発明を適用すると次のようである。
本実施例では、図１３に示すように、まず、高圧変換器２の一方の出力端子と誘導電動機３１の入力端子との間にコモンモードチョーク１１が接続される。そして、高圧変換器２のもう一方の出力端子には既に中性点が構成されているので、本実施例ではこれを基準電位点ｒｐとして利用する。この基準電位点ｒｐには、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して誘導電動機３１の中性点Ｎｐが接続される。以上のような回路を構成すれば、多相変圧器を備える変換器による電動機制御に対しても本発明を適用することができる。
続いて、本発明の第５の実施例として、図２で概略を説明したような、交流入力かつ交流出力の電力変換器に接続された交流回路の電磁障害を抑制するフィルタ装置を説明する。
図１５は、本発明の第５の実施例によるフィルタ装置の回路図（その１）であって、電力変換器の電源系統側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在しない場合を例示する図である。また、図１６は、本発明の第５の実施例によるフィルタ装置の回路図（その２）であって、電力変換器の電源系統側に、基準電位点となる電圧変動の少ない点が存在する場合を例示する図である。
本実施例によるフィルタ装置１では、図１５および１６の電力変換器２を交流入力かつ交流出力の変換器とし、三相の誘導電動機３１を電力変換器２でインバータ駆動するものとする。電力変換器２は、交流入力かつ交流出力の従来からある変換器であってもよく、交流−直流−交流変換器（ＡＣ−ＤＣ−ＡＣ変換器）や交流を交流に直接変換するマトリクスコンバータなどでよい。例えば、図１５および１６の電力変換器２に該当する変換器としては、上述の図９〜１１に例示したものがある。ただし、本実施例では、電力変換器２は、交流−直流変換器（ＡＣ−ＤＣ変換器、すなわち整流器）がダイオード整流器である場合を含まないことに注意されたい。
図１５および１６に示す本発明の第５の実施例によるフィルタ装置１では、電力変換器２の交流入力端子側にコモンモードチョーク１１が接続される。
一方、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して基準電位点ｒｐに接続されるが、図１５と図１６とでは基準電位点のとり方が異なる。
図１５は、コモンモードチョーク１１の電源系統側に、基準電位点となり得る電圧変動の少ない点が存在しない場合に有効であり、コモンモードチョーク１１の電源系統側にそれぞれ抵抗Ｃｎ／３を並列に接続して中性点を構成し、この中性点を基準電位点ｒｐとする。
一方、図１６は、電圧変動の少ない点が存在する場合を示している。例えば、変圧器のＹ結線の中性点において系統側が接地される場合がこれに相当する。この中性点は、電圧変動の少ない点の１つであるので、図１６のような場合は、中性点を基準電位点ｒｐと設定すればよい。なお、誘導電動機３１からの接地線については、誘導電動機３１を内部に含む筐体（図示せず）内で誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線と接続し、その上で基準電位点に接続してもよい。
このような本発明の第５の実施例によっても電磁障害を抑制することができる。
さらにまた、第５の実施例を、図１３および図１４を参照して第４の実施例として説明した、多相変圧器（ｍｕｌｔｉ−ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を備える高圧変換器による電動機制御に対して適用してもよい。
この場合は、第４の実施例の図１２では高圧変換器２の一方の出力端子と誘導電動機３１の入力端子との間に接続されていたコモンモードチョーク１１を、基準電位点ｒｐとこの基準電位点ｒｐに最も近いコンバータインバータユニット５３との間にそれぞれ接続すればよい。
続いて、本発明の第２の態様によるフィルタ装置について説明する。
図１７は、本発明の第２の態様によるフィルタ装置のシステム構成図である。
直流入力かつ交流出力の電力変換器２（すなわちインバータ）に接続される交流回路３に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置１は、交流回路３の入力端子に接続された電力変換器２の直流入力端子Ｂｐに接続されるコモンモードチョーク１１と、交流回路３の中性点Ｎｐからの引出し線を、コモンモードチョーク１１に対して直流電源側にある電位変動の少ない基準電位点ｒｐに接続する接続手段１２と、を備える。
接続手段１２は、上述した第１の態様と同様に、直列接続されたキャパシタおよび抵抗（図示せず）からなるのが好ましい。
基準電位点ｒｐは、コモンモードチョーク１１の直流電源側、すなわちコモンモードチョーク１１に対して上位側にあって、電位変動の少ない点であればどこでもよい。
例えば、電力変換器２の直流入力側のプラス電位点もしくはマイナス電位点、あるいは可能であれば中性点電位、のいずれかを基準電位点とすればよい。例えば電力変換器が中性点クランプ型インバータである場合は、この中性点クランプ型インバータの直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点もしくは中性点のいずれかを基準電位点とすればよい。
本発明の第２の態様によれば、交流回路３の中性点Ｎｐから電力変換器２の電源系統側にある基準電位点ｒｐへの閉ループを構成することによって、コモンモードチョーク１１が有効に作用する。すなわち、電力変換器２が発生するコモンモード電圧のほとんどは、コモンモードチョーク１１の両端にかかり、交流回路３の入力端子にはコモンモード電圧は生じない。したがって、コモンモード電圧に起因する軸電圧、ベアリング電流、漏れ電流が効果的に抑制される。本発明によるフィルタ装置は、従来例と比べて電磁障害の抑制効果が高い。
図１８は、本発明の第２の態様の変形によるフィルタ装置のシステム構成図である。
交流入力かつ直流出力の電力変換器２’と直流入力かつ交流出力の電力変換器２とからなる電力変換システムに接続される交流回路３に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置１は、交流入力かつ直流出力の電力変換器２’の直流出力端子Ａｐと直流入力かつ交流出力の電力変換器２の直流入力端子Ｂｐとの間に接続されるコモンモードチョーク１１と、交流回路３の中性点Ｎｐからの引出し線を、交流入力かつ直流出力の電力変換器２’の交流入力端子側もしくは直流入力端子Ｂｐ側の、電位変動の少ない基準電位点ｒｐに接続する接続手段１２と、を備える。
接続手段１２は、上述した第１の態様と同様に、直列接続されたキャパシタおよび抵抗（図示せず）からなるのが好ましい。
基準電位点ｒｐは、交流入力かつ直流出力の電力変換器２’の交流入力端子側もしくは直流入力端子Ｂｐ側にあって、電位変動の少ない点であればどこでもよい。
本発明の第２の態様の変形によれば、交流回路３の中性点Ｎｐから、電力変換器２の直流入力端子側Ｂｐに接続されたコモンモードチョーク１１の上位側にある基準電位点ｒｐへの閉ループを構成することによって、コモンモードチョーク１１が有効に作用し、上述の図１の場合と同様の効果を奏する。
図１９は、本発明の第６の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
本実施例は上述の図１７に示した本発明の第２の態様における実施例に相当する。本実施例では、交流回路を三相の誘導電動機３１、直流入力かつ交流出力の電力変換器をインバータ３２とし、誘導電動機３１を、インバータ３２を介してバッテリなどの直流電源Ｅでインバータ駆動する。図中、誘導電動機３１のフレームの接地線ｌｇも示されている。
インバータ３２の直流入力側のマイナス端子を接地するため、並列接続されたキャパシタＣＧおよび抵抗ＲＧが設けられる。これらは、高周波成分に対してはキャパシタＣＧによるコンデンサ接地、低周波成分に対しては抵抗ＲＧによる抵抗接地として動作する。
コモンモードチョークＬＣは、インバータ３２の直流入力端子側に接続される。本実施例におけるコモンモードチョークＬＣは、直流線路中に設置されるので、同じ方向に巻かれた２本の導線を有している。すなわち本実施例によれば、同じ方向に巻かれた３本の導線からなる上述した第１〜第５の実施例のコモンモードチョークよりもさらに、装置を小型化しコストも低減することができる。
インバータ３２は、コモンモードチョークＬＣを介し、直流電源Ｅに接続される。
誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、直列接続されたキャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎからなる接続手段を介して、基準電位点ｒｐに接続される。
既に説明したように基準電位点ｒｐはコモンモードチョークＬＣの直流電源側に存在する電位変動の少ない点であれば良い。本実施例では、基準電位点ｒｐを直流電源Ｅのマイナス電位点としたが、直流電源Ｅのプラス電位点としてもよい。
なお、理想的には誘導電動機３１の中性点Ｎｐから流れ出る基本波電流はゼロであるので、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、基準電位点ｒｐに直接接続できる。しかし、実際には基本波電流が流出してしまうので、本実施例ではこの基本波電流をカットするためにキャパシタＣｎを設ける。また、このようなキャパシタＣｎを設けると、他のパラメータの条件によっては共振を生じてしまう可能性もあるので、この共振を抑制するための減衰抵抗として抵抗Ｒｎをさらに設ける。
図２０は、本発明の第６の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
本変形例は、上述の図１９に示した第６の実施例において、基準電位点ｒｐを、直流コンデンサＣｄｃ１およびＣｄｃ２のクランプ点とした変形例である。
なお、例えば、直流電源が大容量である場合は、コンデンサの耐圧の関係から複数の直流コンデンサを直列接続し、そして基準電位を、直流電源の直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点、または直列接続された直流コンデンサ間で電位が安定する点のいずれかにすればよい。
図２１は、本発明の第７の実施例によるフィルタ装置の回路図である。
本実施例は上述の図１８に示した本発明の第２の態様の変形における実施例に相当する。
本実施例では、交流回路を三相の誘導電動機３１、直流入力かつ交流出力の電力変換器をインバータ３２、交流入力かつ直流出力の電力変換器をコンバータ３３とし、三相の誘導電動機３１をインバータ３２とコンバータ３３とからなる電力変換システムを用いてインバータ駆動するものとする。なお、インバータ３２およびコンバータ３３の例は、図１０〜１２を参照して説明したとおりである。
図２１に示す本発明の第７の実施例によるフィルタ装置１では、コモンモードチョーク１１は、コンバータ３３の直流出力端子Ａｐとインバータ３２の直流入力端子Ｂｐとの間に接続される。本実施例におけるコモンモードチョーク１１は、上述の第６の実施例と同様に直流線路中に設置されるので、同じ方向に巻かれた２本の導線を有している。すなわち本実施例によれば、同じ方向に巻かれた３本の導線からなる上述した第１〜第５の実施例のコモンモードチョークよりもさらに、装置を小型化しコストも低減することができる。
誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して基準電位点ｒｐに接続される。
本実施例では、変換器２の交流入力端子の各相にそれぞれ抵抗Ｃｎ／３を並列に接続して中性点を構成し、この中性点を基準電位点ｒｐとする。この手法は、電力変換器２の電源系統側すなわち交流入力側に、上述の基準電位点となり得る電圧変動の少ない点が存在しない場合に有効である。
このように、本発明の第７の実施例によれば、インバータ・コンバータシステムのような電力変換システムインバータ駆動される誘導電動機の電磁障害抑制にも適用することができる。
電力変換器の電源系統側すなわち交流入力側に、電圧変動の少ない点が存在しなければ、図２０に示すように中性点を新たに構成してここを基準電位点とすれば、電磁障害抑制を目的とした用途に容易に適用可能である。なお、本実施例において、コンバータ３３の直流出力側に基準電位点ｒｐを設けてもよく、例えば図１９もしくは図２０を参照して説明したように実現してもよい。
図２２は、本発明の第７の実施例の変形例によるフィルタ装置の回路図である。
本変形例は、上述の図２１に示した第７の実施例において、誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線が接続される基準電位点の取り方の変形例である。電力変換器の電源系統側すなわち交流入力側に、電圧変動の少ない点が存在する場合、例えば、変圧器のＹ結線の中性点において系統側が接地される場合が本変形例に該当する。
誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線は、キャパシタＣｎおよび抵抗Ｒｎを介して基準電位点ｒｐに接続される。
本変形例では、図２２に示すように、中性点を基準電位点ｒｐと設定すればよい。なお、誘導電動機３１からの接地線については、誘導電動機３１を内部に含む筐体（図示せず）内で誘導電動機３１の中性点Ｎｐからの引出し線と接続し、その上で基準電位点に接続してもよい。
このように、本発明の第７の実施例の変形例によれば、様々な種類の交流入力交流出力変換器で駆動される誘導電動機の電磁障害抑制にも適用することができる。この場合、交流入力側に中性点が存在すればここを基準電位点とすれば、電磁障害抑制を目的とした用途に容易に適用可能である。なお、本実施例において、コンバータ３３の直流出力側に基準電位点ｒｐを設けてもよく、例えば図１９もしくは図２０を参照して説明したように実現してもよい。
なお、本発明の第１〜第７の実施例では、交流回路を誘導電動機としたが、同期電動機であってもよい。また、Ｙ型結線を有する変圧器を備える電気機器、例えばＵＰＳ（無停電電源装置）システムや、同じくＹ型結線を有する変圧器を備える電源に接続される太陽電池システム、燃料電池システムもしくは各種バッテリシステムなどであってもよい。
基準電位点に対して接続される引出し線の起点となる中性点は、例えば、同期電動機の場合は上述の誘導電動機の場合と同様にその内部にある中性点を利用すればよい。また例えば、Ｙ型結線を有する変圧器を備える電気機器の場合は、変圧器の１次側をＹ結線、そして２次側をΔ結線とした上で、１次側のＹ結線中の中性点を利用すればよい。
なお、系統電圧側は、三相に限らず、二相もしくは単相であってもよく、いずれの場合においても、少なくとも交流出力を交流回路に印加するような電力変換器を必ず設ける回路構成であれば、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
本発明によれば、電磁障害を抑制するフィルタ装置において、コモンモードチョークを設けると共に、交流回路の中性点から電力変換器の電源系統側にある基準電位点への閉ループを構成するだけで、効果的に電磁障害（ＥＭＩ）を抑制することができ、なおかつ、従来例のようにノーマルモードチョークやトランジスタなどの構成要素を必要としないので、構造が容易であり、小型化、低価格化が可能となる。
本発明によれは、電力変換器の交流出力端子と交流回路の入力端子との間に設けられたコモンモードチョークは、交流回路の中性点から電力変換器の電源系統側にある基準電位点への閉ループを構成することによって、より一層有効に作用することになる。すなわち、電力変換器が発生するコモンモード電圧のほとんどは、コモンモードチョークの両端にかかり、交流回路の入力端子には生じない。このことはコモンモード電圧に起因する軸電圧、ベアリング電流および漏れ電流が効果的に抑制されることを意味しており、電磁障害は抑制効果が高いといえる。
本発明は、系統電源の種類には依存せず、少なくとも交流出力を交流回路に印加するような電力変換器を有する回路構成であれば、本発明を適用することは可能である。したがって、本発明によるフィルタ装置は、産業用電気機器から、インバータエアコンもしくはインバータ冷蔵庫などの民生機器に対して幅広く適用することができる。
また、将来実用化されるであろう電力線インターネットに対して、大きなノイズ源ともなりうる負荷交流回路および／または電力変換機に対するフィルタ装置として本発明は有効である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記電力変換器の交流出力端子と前記交流回路の入力端子との間に接続されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記電力変換器に対して電源系統側にある電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記基準電位点は、前記電力変換器の電源系統側における中性点である請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記電力変換器は、インバータであり、
前記基準電位点は、前記インバータの直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点もしくは中性点のいずれかである請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
交流入力かつ交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記電力変換器の交流入力端子側に接続されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記コモンモードチョークに対して電源系統側にある電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項６】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項５に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記基準電位点は、前記コモンモードの電源系統側における中性点である請求項５に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
直流入力かつ交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記電力変換器の直流入力端子に接続されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記コモンモードチョークに対して直流電源側にある電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項９】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項８に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
前記基準電位点は、前記電力変換器の直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点もしくは中性点のいずれかである請求項８に記載のフィルタ装置。
【請求項１１】
交流入力かつ直流出力の第１の電力変換器と直流入力かつ交流出力の第２の電力変換器とからなる電力変換システムに接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記第１の電力変換器の直流出力端子と、前記交流回路に接続される前記第２の電力変換器の直流入力端子と、の間に接続されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記第１の電力変換器の交流入力端子側もしくは直流入力端子側の、電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項１２】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項１１に記載のフィルタ装置。
【請求項１３】
前記基準電位点は、前記第１の電力変換器の電源系統側における中性点である請求項１１に記載のフィルタ装置。
【請求項１４】
交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記電力変換器の入力側、出力側あるいは直流側のいずれかの位置に配置されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記コモンモードチョークに対してさらに上位側に存在する基準電位点へ接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項１５】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項１４に記載のフィルタ装置。
【請求項１６】
前記基準電位点は、電圧変動の少ない点である請求項１４に記載のフィルタ装置。
【請求項１】
交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記電力変換器の交流出力端子と前記交流回路の入力端子との間に接続されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記電力変換器に対して電源系統側にある電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記基準電位点は、前記電力変換器の電源系統側における中性点である請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記電力変換器は、インバータであり、
前記基準電位点は、前記インバータの直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点もしくは中性点のいずれかである請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
交流入力かつ交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記電力変換器の交流入力端子側に接続されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記コモンモードチョークに対して電源系統側にある電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項６】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項５に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記基準電位点は、前記コモンモードの電源系統側における中性点である請求項５に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
直流入力かつ交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記電力変換器の直流入力端子に接続されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記コモンモードチョークに対して直流電源側にある電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項９】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項８に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
前記基準電位点は、前記電力変換器の直流入力側のプラス電位点、マイナス電位点もしくは中性点のいずれかである請求項８に記載のフィルタ装置。
【請求項１１】
交流入力かつ直流出力の第１の電力変換器と直流入力かつ交流出力の第２の電力変換器とからなる電力変換システムに接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記第１の電力変換器の直流出力端子と、前記交流回路に接続される前記第２の電力変換器の直流入力端子と、の間に接続されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記第１の電力変換器の交流入力端子側もしくは直流入力端子側の、電位変動の少ない基準電位点に接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項１２】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項１１に記載のフィルタ装置。
【請求項１３】
前記基準電位点は、前記第１の電力変換器の電源系統側における中性点である請求項１１に記載のフィルタ装置。
【請求項１４】
交流出力の電力変換器に接続される交流回路に発生する電磁障害を抑制するフィルタ装置であって、
前記電力変換器の入力側、出力側あるいは直流側のいずれかの位置に配置されるコモンモードチョークと、
前記交流回路の中性点からの引出し線を、前記コモンモードチョークに対してさらに上位側に存在する基準電位点へ接続する接続手段と、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項１５】
前記接続手段は、直列接続されたキャパシタおよび抵抗からなる請求項１４に記載のフィルタ装置。
【請求項１６】
前記基準電位点は、電圧変動の少ない点である請求項１４に記載のフィルタ装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０４５０５５
【国際公開日】平成１６年５月２７日（２００４．５．２７）
【発行日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５５１１８４（Ｐ２００４−５５１１８４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００３１１９
【国際出願日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
【出願人】（８９９００００１３）財団法人理工学振興会 (81)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１６年５月２７日（２００４．５．２７）
【発行日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００３１１９
【国際出願日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
【出願人】（８９９００００１３）財団法人理工学振興会 (81)
【Ｆターム（参考）】
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