電力変換装置
【課題】電力変換装置に設置されたノーマルモード高調波電流抑制用のリアクトルから漏洩するコモンモード電流を低減してコモンモードノイズを十分に抑制し、周辺の機器へ悪影響を与えることのない電力変換装置を提供する。
【解決手段】少なくとも入力、出力または内部の何れかに高調波または高周波電流抑制用のリアクトルを備えた電力変換装置おいて、前記リアクトルのフレームを大地から絶縁した上で、このフレームをインピーダンス素子を介して接地する。
【解決手段】少なくとも入力、出力または内部の何れかに高調波または高周波電流抑制用のリアクトルを備えた電力変換装置おいて、前記リアクトルのフレームを大地から絶縁した上で、このフレームをインピーダンス素子を介して接地する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力、出力または内部にリアクトルを備えた電力変換装置においてリアクトルから漏れるコモンモードのノイズを低減するようにした電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電力変換装置で発生するノーマルモードの高調波電流の低減のために特許文献１に示されるように電力変換装置の回路の適宜の個所にリアクトルを挿入することが行われている。図５は、この特許文献１に示された交流リアクトルを備えた電力変換装置を示すものである。
【０００３】
図５において、１は交流電源であり、交流リアクトル２を介して整流回路３に接続される。整流回路３で交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換し、コンデンサ４により平滑する。コンデンサ４によって平滑された直流電力をインバータ回路５によって交流電力に変換して誘導電動機等の負荷６へ供給する。交流リアクトル２は、電力変換装置のスイッチング動作に伴って交流電源１に流れるノーマルモードの高調波電流を抑制する。なお、整流回路３としてはダイオード整流回路でなく、スイッチング素子を用いた電圧形ＰＷＭ整流回路などを用いる場合もある。
【０００４】
また、図６に示すように、交流リアクトル２の代わりに整流回路３の直流側回路に直流リアクトル７を設けて、交流電源１に流れる高調波電流を低減するようにした電力変換装置も既に知られている。
【０００５】
このような従来の電力変換装置においては、図５および図６に点線で示すように誘導電動機６には各巻線とフレームとの間に浮遊静電容量６ａが存在する。誘導電動機６のフレームは大地に接地されているため、インバータ回路５内のスイッチング素子のオン・オフに伴って、浮遊静電容量６ａを通して大地へ高周波のコモンモードノイズ電流が漏洩し、これによって他の機器に誤動作を起こさせるような不都合が生じる。
【０００６】
このような、コモンモード漏洩電流を抑制するために、従来から電力変換装置の出力にコモンモードチョーク、コモンモードトランスなどを挿入したり、特許文献１に示されるような、コモンモード電圧または電流を検出し、これを打ち消す電圧または電流を電力変換装置の出力回路に注入してコモンモード漏洩電流を抑制するようにしたアクティブコモンノイズキャンセラなどが用いられている。
【０００７】
図７は、特許文献１に示されたアクティブコモンノイズキャンセラを用いた従来の電力変換装置の例である。
【０００８】
図７において、８は零相変流器で構成されたコモンモードノイズを検出するコモンモード電流検出器、９は相補型のトランジスタ回路で構成され、このコモンモード電流検出器８で検出されたコモンモード電流と逆位相の補償電流を発生して結合コンデンサＣ９を介して誘導電動機６の接地回路に注入する補償回路である。負荷の誘導電動機６から大地へ漏洩するコモンモード電流は、コモンモード電流検出器８により検出され、補償回路９によりこの検出されたコモンモード電流Izに応じて、この電流と逆位相の補償電流−Izが形成され接地回路に注入される。これにより、コモンモード漏洩電流Izが補償電流−Izにより打ち消され、コモンモード漏洩電流が抑制される。
【特許文献１】特開平９−２６６６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように電力変換装置にアクティブコモンノイズキャンセラのようなコモンモード漏洩電流抑制手段を設けることにより、誘導電動機等の負荷から漏洩するコモンモード漏洩電流を抑制することができるが、ノーマルモードの高調波電流抑制のために回路の適宜の個所に挿入されたリアクトルのフレームが接地されている場合、このリアクトルの巻線とフレームの間の浮遊静電容量を介してもコモンモード電流が漏洩する。このようなリアクトル自身から漏洩するコモンモード電流は、アクティブコモンノイズキャンセラのようなコモンモード漏洩電流抑制手段を設けても、例えば、図７の場合、リアクトル２のフレームから電源１へ向かう経路のコモンモード電流を抑制することができない。このため、ノーマルモードの高調波電流抑制用リアクトルを有する電力変換装置においては、コモンモード漏洩電流の抑制を十分に行うことができず、周辺の通信機器等へ悪影響を与える不都合があった。
【００１０】
この発明は、このような不都合を改善するために、電力変換装置に設置されたノーマルモード高調波電流抑制用のリアクトルから漏洩するコモンモード電流を低減してコモンモードノイズを十分に抑制し、周辺の機器へ悪影響を与えることのない電力変換装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するため、この発明は、少なくとも入力、出力または内部の何れかに高調波または高周波電流抑制用のリアクトルを備えた電力変換装置おいて、前記リアクトルのフレームを大地から絶縁した上で、このフレームをインピーダンス素子を介して接地することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明おいては、前記のインピーダンス素子に抵抗素子を用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、電力変換装置に内に設けられるリアクトルのフレームを大地から絶縁した上で、このフレームをインピーダンス素子を介して大地に接続することにより、リアクトルの巻線に浮遊する静電容量を介して大地に漏れるコモンモード電流の共振周波数が、挿入したインピーダンス素子によって別の周波数にずれることになるため、これまで周辺機器へ悪影響を与えていた周波数の高周波ノイズ電流の大きさが著しく抑制され、周辺機器への悪影響をなくすことができる。
【００１４】
また、インピーダンス素子として抵抗素子を用いた場合、リアクトル巻線の浮遊静電容量を介して大地へ漏洩するコモンモード電流の大きさをこの抵抗素子によって低減することができると同時にこの電流の減衰を早めることができるので、周辺機器へ影響を与えることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、この発明の第１の実施例を示す回路構成図である。
【００１７】
この図１において、１は交流電源であり、この交流電源１に交流リアクトル２０を介して整流回路３が接続される。整流回路３で交流電源１から供給される交流電力が直流電力に変換され、変換された直流電力がコンデンサ４により平滑されてインバータ回路５に供給され、このインバータ回路５で可変周波数の交流電力に変換されて誘導電動機６に供給される。
【００１８】
この構成は、図７に示した従来装置の補償回路９等を除いて示すものであり、リアクトル２０は、インバータ回路５のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って発生するノーマルモードの高調波電流を抑制するが、自身の巻線の浮遊静電容量２０ａを介して大地へ漏れるコモンモード電流の抑制には作用しない。
【００１９】
この発明では、このリアクトル２０の巻線の浮遊静電容量２０ａを介して漏れるコモンモード漏洩電流を抑制するために、リアクトル２０のフレーム２１を大地Ｅから絶縁し、このフレーム２１と大地Ｅの間にインピーダンス素子９を接続し、リアクトル２０のフレーム２１をインピーダンス素子１０を介して接地する。
【００２０】
リアクトル２０のフレーム２ｌがインピーダンス素子１０を介して接地されることにより、このリアクトル２０の漏洩回路における内部静電容量Ｃと、内部インダクタンスＬに、付加したインピーダンス素子１０のキャパシタンスまたはインダクタンスが加ってその値が変化されるため、この漏洩回路の共振周波数が変化することになる。インピーダンス素子１０を接続しないときの共振周波数がｆ０であれば、周数数ｆ０のコモンモード電流が大きくなる。インピーダンス素子１０を接続したときは、共振周波数がｆ１０にずれるため、周波数ｆ１０のコモンモード電流が増大し、周波数ｆ０のコモンモード電流は著しく低減されることになる。なお、インピーダンス素子１０は、キャパシタンス、インダクタンスだけでなく、抵抗を含んでもよい。
【００２１】
したがって、インピーダンス素子１０を接続する前の周波数ｆ０が例えば、ラジオ周波数帯にあるような場合は、リアクトル２０の接地回路に接続するインピーダンス素子１０のインダクタンスまたはキャパシタンスの値を適宜選択することによってこの帯域からはずれたラジオ等の無線機器に影響を与えない周波数ｆ１０とすることができ、周辺のラジオ等の無線機器に対する雑音障害を抑止することができる。
【実施例２】
【００２２】
図２のこの発明の第２の実施例は、整流回路３の直流側に直流リアクトル７０を挿入したものである。この実施例の場合も、直流リアクトル７０のフレーム７１を大地Ｅから絶縁した上で、このフレーム７１をインビーダンス素子１１を介して大地Ｅに接続している。
【００２３】
この実施例２も、実施例１と同様に、リアクトル７０の巻線の浮遊静電容量７０ａを介して大地Ｅへ漏れるコモンモード電流の共振点電流の周波数がインピーダンス素子１１接続することによって周波数ｆ０から周波数ｆ１１へずらされることになり、無線機器等に有害な周波数ｆ０のコモンモード電流を抑制することができる。当然、周波数ｆ１１が、無線機器に影響を与えない周波数となるように、インピーダンス素子のインダクタンスまたはキャパシタンスの値が選ばれる。
【実施例３】
【００２４】
図３に示す実施例３は、整流回路３の交流側に挿入した交流リアクトル２０のフレーム２１を大地Ｅに対して絶縁し、このフレーム２１と大地Ｅとの間にインビーダンス素子の代わりに抵抗素子１２を接続したものである。
【００２５】
このようにした場合は、リアクトル２０の漏洩回路の共振周波数を大きく変えることはできないが漏洩するコモンモード電流の大きさを低減すると同時に、その振動の減衰を早めることができ、抵抗素子１１の抵抗値を適当に選択することによって周辺機器へ影響を与えない程度の大きさにすることができる。
【実施例４】
【００２６】
図４に示す実施例４は整流回路３の直流側に挿入した直流リアクトル７０のフレーム７１を大地Ｅに対して絶縁し、このフレーム２１と大地Ｅとの間にインピーダンス素子の代わりに抵抗素子１３を接続したものである。
【００２７】
このようにした場合は、リアクトル２０の漏洩回路の共振周波数を大きく変えることはできないが漏洩するコモンモード電流の大きさを低減すると同時に、その振動の減衰を早めることができ、抵抗素子１３の抵抗値を適当に選択することによって周辺機器へ影響を与えない程度の大きさにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の第１の実施例を示す回路構成図である。
【図２】この発明の第２の実施例を示す回路構成図である。
【図３】この発明の第３の実施例を示す回路構成図である
【図４】この発明の第４の実施例を示す回路構成図である
【図５】従来装置を示す回路構成図である。
【図６】他の従来装置を示す回路構成図である
【図７】さらに別の従来装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：交流電源
２０：交流リアクトル
３：整流回路
４：コンデンサ
５：インバータ回路
６：誘導電動機
７０：直流リアクトル
１０、１１：インピーダンス素子
１２、１３：抵抗素子
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力、出力または内部にリアクトルを備えた電力変換装置においてリアクトルから漏れるコモンモードのノイズを低減するようにした電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電力変換装置で発生するノーマルモードの高調波電流の低減のために特許文献１に示されるように電力変換装置の回路の適宜の個所にリアクトルを挿入することが行われている。図５は、この特許文献１に示された交流リアクトルを備えた電力変換装置を示すものである。
【０００３】
図５において、１は交流電源であり、交流リアクトル２を介して整流回路３に接続される。整流回路３で交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換し、コンデンサ４により平滑する。コンデンサ４によって平滑された直流電力をインバータ回路５によって交流電力に変換して誘導電動機等の負荷６へ供給する。交流リアクトル２は、電力変換装置のスイッチング動作に伴って交流電源１に流れるノーマルモードの高調波電流を抑制する。なお、整流回路３としてはダイオード整流回路でなく、スイッチング素子を用いた電圧形ＰＷＭ整流回路などを用いる場合もある。
【０００４】
また、図６に示すように、交流リアクトル２の代わりに整流回路３の直流側回路に直流リアクトル７を設けて、交流電源１に流れる高調波電流を低減するようにした電力変換装置も既に知られている。
【０００５】
このような従来の電力変換装置においては、図５および図６に点線で示すように誘導電動機６には各巻線とフレームとの間に浮遊静電容量６ａが存在する。誘導電動機６のフレームは大地に接地されているため、インバータ回路５内のスイッチング素子のオン・オフに伴って、浮遊静電容量６ａを通して大地へ高周波のコモンモードノイズ電流が漏洩し、これによって他の機器に誤動作を起こさせるような不都合が生じる。
【０００６】
このような、コモンモード漏洩電流を抑制するために、従来から電力変換装置の出力にコモンモードチョーク、コモンモードトランスなどを挿入したり、特許文献１に示されるような、コモンモード電圧または電流を検出し、これを打ち消す電圧または電流を電力変換装置の出力回路に注入してコモンモード漏洩電流を抑制するようにしたアクティブコモンノイズキャンセラなどが用いられている。
【０００７】
図７は、特許文献１に示されたアクティブコモンノイズキャンセラを用いた従来の電力変換装置の例である。
【０００８】
図７において、８は零相変流器で構成されたコモンモードノイズを検出するコモンモード電流検出器、９は相補型のトランジスタ回路で構成され、このコモンモード電流検出器８で検出されたコモンモード電流と逆位相の補償電流を発生して結合コンデンサＣ９を介して誘導電動機６の接地回路に注入する補償回路である。負荷の誘導電動機６から大地へ漏洩するコモンモード電流は、コモンモード電流検出器８により検出され、補償回路９によりこの検出されたコモンモード電流Izに応じて、この電流と逆位相の補償電流−Izが形成され接地回路に注入される。これにより、コモンモード漏洩電流Izが補償電流−Izにより打ち消され、コモンモード漏洩電流が抑制される。
【特許文献１】特開平９−２６６６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように電力変換装置にアクティブコモンノイズキャンセラのようなコモンモード漏洩電流抑制手段を設けることにより、誘導電動機等の負荷から漏洩するコモンモード漏洩電流を抑制することができるが、ノーマルモードの高調波電流抑制のために回路の適宜の個所に挿入されたリアクトルのフレームが接地されている場合、このリアクトルの巻線とフレームの間の浮遊静電容量を介してもコモンモード電流が漏洩する。このようなリアクトル自身から漏洩するコモンモード電流は、アクティブコモンノイズキャンセラのようなコモンモード漏洩電流抑制手段を設けても、例えば、図７の場合、リアクトル２のフレームから電源１へ向かう経路のコモンモード電流を抑制することができない。このため、ノーマルモードの高調波電流抑制用リアクトルを有する電力変換装置においては、コモンモード漏洩電流の抑制を十分に行うことができず、周辺の通信機器等へ悪影響を与える不都合があった。
【００１０】
この発明は、このような不都合を改善するために、電力変換装置に設置されたノーマルモード高調波電流抑制用のリアクトルから漏洩するコモンモード電流を低減してコモンモードノイズを十分に抑制し、周辺の機器へ悪影響を与えることのない電力変換装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するため、この発明は、少なくとも入力、出力または内部の何れかに高調波または高周波電流抑制用のリアクトルを備えた電力変換装置おいて、前記リアクトルのフレームを大地から絶縁した上で、このフレームをインピーダンス素子を介して接地することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明おいては、前記のインピーダンス素子に抵抗素子を用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、電力変換装置に内に設けられるリアクトルのフレームを大地から絶縁した上で、このフレームをインピーダンス素子を介して大地に接続することにより、リアクトルの巻線に浮遊する静電容量を介して大地に漏れるコモンモード電流の共振周波数が、挿入したインピーダンス素子によって別の周波数にずれることになるため、これまで周辺機器へ悪影響を与えていた周波数の高周波ノイズ電流の大きさが著しく抑制され、周辺機器への悪影響をなくすことができる。
【００１４】
また、インピーダンス素子として抵抗素子を用いた場合、リアクトル巻線の浮遊静電容量を介して大地へ漏洩するコモンモード電流の大きさをこの抵抗素子によって低減することができると同時にこの電流の減衰を早めることができるので、周辺機器へ影響を与えることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、この発明の第１の実施例を示す回路構成図である。
【００１７】
この図１において、１は交流電源であり、この交流電源１に交流リアクトル２０を介して整流回路３が接続される。整流回路３で交流電源１から供給される交流電力が直流電力に変換され、変換された直流電力がコンデンサ４により平滑されてインバータ回路５に供給され、このインバータ回路５で可変周波数の交流電力に変換されて誘導電動機６に供給される。
【００１８】
この構成は、図７に示した従来装置の補償回路９等を除いて示すものであり、リアクトル２０は、インバータ回路５のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って発生するノーマルモードの高調波電流を抑制するが、自身の巻線の浮遊静電容量２０ａを介して大地へ漏れるコモンモード電流の抑制には作用しない。
【００１９】
この発明では、このリアクトル２０の巻線の浮遊静電容量２０ａを介して漏れるコモンモード漏洩電流を抑制するために、リアクトル２０のフレーム２１を大地Ｅから絶縁し、このフレーム２１と大地Ｅの間にインピーダンス素子９を接続し、リアクトル２０のフレーム２１をインピーダンス素子１０を介して接地する。
【００２０】
リアクトル２０のフレーム２ｌがインピーダンス素子１０を介して接地されることにより、このリアクトル２０の漏洩回路における内部静電容量Ｃと、内部インダクタンスＬに、付加したインピーダンス素子１０のキャパシタンスまたはインダクタンスが加ってその値が変化されるため、この漏洩回路の共振周波数が変化することになる。インピーダンス素子１０を接続しないときの共振周波数がｆ０であれば、周数数ｆ０のコモンモード電流が大きくなる。インピーダンス素子１０を接続したときは、共振周波数がｆ１０にずれるため、周波数ｆ１０のコモンモード電流が増大し、周波数ｆ０のコモンモード電流は著しく低減されることになる。なお、インピーダンス素子１０は、キャパシタンス、インダクタンスだけでなく、抵抗を含んでもよい。
【００２１】
したがって、インピーダンス素子１０を接続する前の周波数ｆ０が例えば、ラジオ周波数帯にあるような場合は、リアクトル２０の接地回路に接続するインピーダンス素子１０のインダクタンスまたはキャパシタンスの値を適宜選択することによってこの帯域からはずれたラジオ等の無線機器に影響を与えない周波数ｆ１０とすることができ、周辺のラジオ等の無線機器に対する雑音障害を抑止することができる。
【実施例２】
【００２２】
図２のこの発明の第２の実施例は、整流回路３の直流側に直流リアクトル７０を挿入したものである。この実施例の場合も、直流リアクトル７０のフレーム７１を大地Ｅから絶縁した上で、このフレーム７１をインビーダンス素子１１を介して大地Ｅに接続している。
【００２３】
この実施例２も、実施例１と同様に、リアクトル７０の巻線の浮遊静電容量７０ａを介して大地Ｅへ漏れるコモンモード電流の共振点電流の周波数がインピーダンス素子１１接続することによって周波数ｆ０から周波数ｆ１１へずらされることになり、無線機器等に有害な周波数ｆ０のコモンモード電流を抑制することができる。当然、周波数ｆ１１が、無線機器に影響を与えない周波数となるように、インピーダンス素子のインダクタンスまたはキャパシタンスの値が選ばれる。
【実施例３】
【００２４】
図３に示す実施例３は、整流回路３の交流側に挿入した交流リアクトル２０のフレーム２１を大地Ｅに対して絶縁し、このフレーム２１と大地Ｅとの間にインビーダンス素子の代わりに抵抗素子１２を接続したものである。
【００２５】
このようにした場合は、リアクトル２０の漏洩回路の共振周波数を大きく変えることはできないが漏洩するコモンモード電流の大きさを低減すると同時に、その振動の減衰を早めることができ、抵抗素子１１の抵抗値を適当に選択することによって周辺機器へ影響を与えない程度の大きさにすることができる。
【実施例４】
【００２６】
図４に示す実施例４は整流回路３の直流側に挿入した直流リアクトル７０のフレーム７１を大地Ｅに対して絶縁し、このフレーム２１と大地Ｅとの間にインピーダンス素子の代わりに抵抗素子１３を接続したものである。
【００２７】
このようにした場合は、リアクトル２０の漏洩回路の共振周波数を大きく変えることはできないが漏洩するコモンモード電流の大きさを低減すると同時に、その振動の減衰を早めることができ、抵抗素子１３の抵抗値を適当に選択することによって周辺機器へ影響を与えない程度の大きさにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の第１の実施例を示す回路構成図である。
【図２】この発明の第２の実施例を示す回路構成図である。
【図３】この発明の第３の実施例を示す回路構成図である
【図４】この発明の第４の実施例を示す回路構成図である
【図５】従来装置を示す回路構成図である。
【図６】他の従来装置を示す回路構成図である
【図７】さらに別の従来装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：交流電源
２０：交流リアクトル
３：整流回路
４：コンデンサ
５：インバータ回路
６：誘導電動機
７０：直流リアクトル
１０、１１：インピーダンス素子
１２、１３：抵抗素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも入力、出力または内部の何れかにリアクトルを備えた電力変換装置おいて、前記リアクトルのフレームをインピーダンスを介して接地したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、前記インピーダンスとして抵抗を用いたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１】
少なくとも入力、出力または内部の何れかにリアクトルを備えた電力変換装置おいて、前記リアクトルのフレームをインピーダンスを介して接地したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、前記インピーダンスとして抵抗を用いたことを特徴とする電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２３８５８２（Ｐ２００６−２３８５８２Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４８８２８（Ｐ２００５−４８８２８）
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]