JP2000092709A

JP2000092709A - アクティブフィルタ装置

Info

Publication number: JP2000092709A
Application number: JP10255244A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Matsuda; 善秋松田; Shinya Ofuji; 晋也大藤
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-03-31
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: JP3993704B2

Abstract

(57)【要約】【課題】損失が少なく、ノイズが小さいアクティブフィ
ルタ装置を提供する。【解決手段】このアクティブフィルタ装置24では、ダイ
オード素子10_b〜15_bが逆並列接続された主スイッチ素子
10_a〜15_aに、共振用コンデンサ10_c〜15_cが並列接続さ
れ、更に、副スイッチ素子37〜42と共振用チョーク34〜
36が接続されており、副スイッチ素子37〜42が導通した
ときに、共振回路が形成されるようになっている。共振
用コンデンサ10_c〜15_cと共振用チョーク34〜36との間に
共振電流が流れ、共振用コンデンサ10_c〜15_cの電圧が小
さくなったときに主スイッチ素子10_a〜15_aを導通・遮断
させると、損失が小さくなる。共振電流が流れる経路に
一次巻線31_a〜33_aを設け、二次巻線31_b〜33_bに電圧を誘
起させ、共振電流によって主コンデンサ22を充電できる
ように構成しておくと、損失を一層小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアクティブフィルタ
装置にかかり、特に、非線形負荷に電力を供給する電源
の負担を軽くするアクティブフィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電源ラインの高周波抑制や力
率改善にアクティブフィルタ装置が用いられている。図
１２の符号１２４は従来技術のアクティブフィルタ装置
であり、三相電源１０１から負荷１０３に電力を供給す
る三相パワーライン１０２に接続されている。

【０００３】アクティブフィルタ装置１２４は、制御装
置１２３と、３個のインダクタンス素子１０９₁〜１０
９₃と、６個のスイッチ装置１１０〜１１５と、１個の
主コンデンサ１２２とを有している。

【０００４】スイッチ装置１１０〜１１５内には、主ス
イッチ素子(ここではＩＧＢＴが使用されている。)１１
０_a〜１１５_aとダイオード素子１１０_b〜１１５_bとが１
個ずつ設けられており、各ダイオード素子１１０_b〜１
１５_bは、各主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aにそれぞ
れ逆並列接続されている。

【０００５】スイッチ装置１１０〜１１５のうち、３個
のスイッチ素子１１０〜１１２は、高電圧側が主コンデ
ンサ１２２の正極側に共通に接続され、低電圧側がアノ
ード側がインダクタンス素子１０９₁〜１０９₃の一端に
それぞれ接続されている(従って、ダイオード素子１１
０_b〜１１２_bはカソード側が正極側に接続され、アノー
ド側がインダクタンス素子１０９₁〜１０９₃に接続され
ている)。

【０００６】他の３個のスイッチ素子１１３〜１１５
は、低電圧側が主コンデンサ１２２の負極側に共通に接
続され高電圧側が、インダクタンス素子１０９₁〜１０
９₃の一端に、上記３個のスイッチ素子１１０〜１１２
と一緒に、それぞれ接続されている。

【０００７】三相パワーライン１０２がＲ相、Ｓ相、Ｔ
相で構成されているものとすると、各インダクタンス素
子１０９₁〜１０９₃の他端は、それぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ
相に接続されると共に、キャリア成分除去のためのコン
デンサ１１９に接続されている。

【０００８】また、各スイッチ装置１１０〜１１５は制
御装置１２３に接続されており、制御装置１２３によっ
て、内部の各スイッチ素子１１０_a〜１１５_aが制御さ
れ、導通・遮断できるように構成されている。

【０００９】各主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aが、電
流が流れた状態で遮断する際には、インダクタンス素子
９₁〜９₃に起電力が生じるため、その起電力で、ダイオ
ード素子１１０_b〜１１５_bを介して、主コンデンサ１２
２を充電しておき、先ず、主コンデンサ１２２から負荷
１０３に電流が供給できる状態にしておく。

【００１０】負荷１０３が、主コンデンサインプット型
回路や整流器等の非線形負荷である場合、高調波成分が
発生し、三相電源１０１の負担が大きくなる。三相パワ
ーライン１０２には、電流センサ１０４、１０５が挿入
されており(図１２では、Ｒ相とＴ相に挿入されてい
る。)、この電流センサ１０４、１０５によって負荷１
０３の高調波成分を検出し、アクティブフィルタ１２４
内の主コンデンサ１２２から電流を供給又は吸収させ、
負荷１０３の高調波電流を打ち消しており、その結果、
三相電源１０１は、正弦波状の電流を供給すれば済むよ
うにし、三相交流電源１０１の負担を一定にしている。

【００１１】しかし、このアクティブフィルタ装置１２
４では、主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aがオン／オフ
する際の損失が無視できない。図１３は、主スイッチ素
子１１０_a〜１１５_aが動作したときの電圧又は電流波形
を示しており、同図符号Ａはゲート電圧の波形、符号Ｃ
はコレクタ電流の波形、Ｄはコレクタ電圧の波形を示し
ている。

【００１２】遮断状態から導通状態に転じる間の遷移時
間Ｔ₁と、遮断状態から導通状態に転じる間の遷移時間
Ｔ₂において、主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aの両端
の電圧が大きい状態で電流が流れており、従って、損失
が大きくなっている。

【００１３】また、配線の寄生インダクタンスやダイオ
ード素子のリカバリー特性により、図１３の符号Ａ〜Ｃ
の波形のように、主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aが導
通する際にサージ電圧が発生してしまう。このサージ電
圧はノイズ発生源となるばかりでなく、損失を増大させ
るという問題がある。

【００１４】このように、従来技術のアクティブフィル
タ装置１２４では、高効率化は困難であった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、損失が少なく、ノイズが小さいアクティブフィ
ルタ装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、主コンデンサと、複数の主
スイッチ素子と、複数のインダクタンス素子と、複数の
ダイオード素子とを有し、前記各主スイッチ素子には、
前記ダイオード素子がそれぞれ逆並列接続され、前記各
インダクタンス素子の一端は、前記主スイッチ素子及び
前記ダイオード素子を介して、前記主コンデンサの正電
圧側と負電圧側とに接続され、他端が、電源から負荷に
電力を供給するパワーラインに接続されるように構成さ
れたアクティブフィルタ装置であって、制御装置と、複
数の共振用チョークと、複数の副スイッチ素子と、複数
の共振用コンデンサを有し、前記共振用コンデンサは前
記各主スイッチ素子に並列接続され、前記各主スイッチ
素子と前記各副スイッチ素子は、前記制御装置で制御さ
れるように接続され、前記各インダクタンス素子の一端
に、前記共振用チョークの一端がそれぞれ１個ずつ接続
され、該共振用チョークの他端は、前記副スイッチ素子
を介して、前記主コンデンサの正電圧側と負電圧側に接
続されたことを特徴とする。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のア
クティブフィルタであって、一次巻線と、該一次巻線と
磁気結合した二次巻線とを有し、前記副スイッチ素子と
前記インダクタンス素子の間には、前記一次巻線がそれ
ぞれ接続され、前記二次巻線に誘起された電圧で、前記
主コンデンサを充電できるように構成されたことを特徴
とする。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２記載のア
クティブフィルタであって、前記二次巻線に現れた電流
を全波整流し、前記主コンデンサを充電するように構成
されたことを特徴とする。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項３記載のア
クティブフィルタであって、前記二次巻線はセンタータ
ップ型に構成され、整流器を介して前記主コンデンサに
接続されたことを特徴とする。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項３記載のア
クティブフィルタであって、前記二次巻線にはダイオー
ドブリッジ回路が設けられ、該ダイオードブリッジ回路
を介して、前記主コンデンサを充電できるように構成さ
れたことを特徴とする。

【００２１】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項５のいずれか１項記載のアクティブフィルタ装置を制
御する制御方法であって、前記共振用チョークと前記共
振用コンデンサの間に共振電流が流れ、前記共振用コン
デンサの電圧が小さくなったときに、前記制御装置は前
記主スイッチ素子を導通させることを特徴とする。

【００２２】本発明は上記のように構成されており、主
コンデンサと、複数の主スイッチ素子と、複数のインダ
クタンス素子と、複数のダイオード素子とを有してお
り、各主スイッチ素子には、ダイオード素子がそれぞれ
逆並列接続されている。

【００２３】また、各インダクタンス素子の一端は、主
スイッチ素子及びダイオード素子を介して、主コンデン
サの正電圧側と負電圧側とに接続され、各インダクタン
ス素子の他端は、電源から負荷に電力を供給するパワー
ラインに接続されるようになっている。

【００２４】そして、このアクティブフィルタ装置に
は、制御装置と、複数の共振用チョークと、複数の副ス
イッチ素子と、複数の共振用コンデンサを有しており、
共振用コンデンサは各主スイッチ素子に並列接続され、
また、各主スイッチ素子と各副スイッチ素子は、制御装
置で制御されるように接続されている。

【００２５】更に、各インダクタンス素子の一端には、
共振用チョークの一端がそれぞれ１個ずつ接続され、各
共振用チョークの他端は、副スイッチ素子を介して、主
コンデンサの正電圧側と負電圧側に接続されている。

【００２６】従って、主スイッチ素子を制御し、主コン
デンサを充放電させられるので、アクティブフィルタ装
置によって負荷変動による電流変動を吸収し、電源の負
担を軽減させられるようになっている。

【００２７】その際、上記副スイッチ素子を導通させる
と、共振用チョークと共振用コンデンサの間に共振電流
を流すことができる。共振用電流により、共振用コンデ
ンサに現れる電圧が小さくなったときに主スイッチ素子
を導通させると、主スイッチ素子の損失が小さくなる。

【００２８】また、一次巻線と、該一次巻線と磁気結合
した二次巻線とを設け、副スイッチ素子とインダクタン
ス素子の間に、一次巻線をそれぞれ挿入し、一次巻線に
流れる電流が変化し、二次巻線に誘起電圧が誘起された
ときに、その誘起された電圧で、主コンデンサを充電で
きるように構成しておくと、共振コンデンサから放出さ
れる共振電流によって、主コンデンサを充電することが
可能になる。

【００２９】二次巻線をセンタータップ型に構成し、整
流器を設けておくと、二次巻線に誘起される電圧の極性
よらずに主コンデンサを充電することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。図１の符号２４は本発明のアクティブフィ
ルタ装置であり、制御装置２５を有している。

【００３１】制御装置２５には、三相電源１と負荷３と
を接続する三相パワーライン２のＲ相とＴ相に取り付け
られた電流センサ４、５が接続されており、負荷３に流
れる電流を検出できるようになっている。

【００３２】また、このアクティブフィルタ装置２４
は、コンデンサ１９(三相パワーライン２のキャリア成
分除去用)と、３個のインダクタンス素子９₁〜９₃と、
６個のスイッチ装置１０〜１５及び副スイッチ素子３７
〜４２と、１個の主コンデンサ２２と、３個の共振用チ
ョーク(共振用のインダクタンス素子)３４〜３６と、３
個の一次巻線３１_a〜３３_a及び二次巻線３１_b〜３３_bと
を有している。

【００３３】スイッチ装置１０〜１５のうち、３個のス
イッチ装置１０〜１２の一端は主コンデンサ２２の正極
側に共通に接続され、他端はインダクタンス素子９₁〜
９₃の一端にそれぞれ接続されている。

【００３４】他の３個のスイッチ装置１３〜１５の一端
は、主コンデンサ２２の負極側に共通に接続され、他端
は、高電圧側のスイッチ装置１０〜１５とインダクタン
ス素子９₁〜９₃とが接続された部分にそれぞれ接続され
ている。

【００３５】スイッチ装置１０〜１５内には、主スイッ
チ素子１０_a〜１５_aとダイオード素子１０_b〜１５_bと、
共振用コンデンサ１０_c〜１５_cとが１個ずつ設けられて
いる。各ダイオード素子１０_b〜１５_bは、主スイッチ素
子１０_a〜１５_aにそれぞれ逆並列接続されている。ま
た、各共振用コンデンサ１０_c〜１５_cは、主スイッチ素
子１０_a〜１５_a及びダイオード素子１０_b〜１５_bに対
し、並列に接続されている。

【００３６】主スイッチ素子１０_a〜１５_aには、ここで
はＩＧＢＴが用いられており(電力用ＭＯＳＦＥＴやバ
イポーラトランジスタを用いてもよい。)、各スイッチ
素子１０_a〜１５_aの高電圧側にダイオード素子１０_b〜
１５_bのカソード側が接続され、低電圧側にアノード側
が接続されている(逆並列接続)。

【００３７】主コンデンサ２２の正極側に接続された３
個のスイッチ装置１０〜１２では、各主スイッチ素子１
０_a〜１２_aの高電圧側(各ダイオード素子１０_b〜１２_b
のカソード側)が主コンデンサ２２の正電圧側に共通に
接続され、低電圧側(ダイオード素子１０_b〜１２_bのア
ノード側)がインダクタンス素子９₁〜９₃の一端にそれ
ぞれ接続されている。

【００３８】主コンデンサ２２の負極側に接続された３
個のスイッチ装置１３〜１５では、各主スイッチ素子１
３_a〜１５_aの低電圧側(各ダイオード素子１３_b〜１５_b
のカソード側)が主コンデンサ２２の負極側に共通に接
続され、高電圧側(ダイオード素子１０_b〜１２_bのアノ
ード側)が、インダクタンス素子９₁〜９₃の一端それぞ
れに接続されている。

【００３９】三相パワーライン２がＲ相、Ｓ相、Ｔ相で
構成されているものとすると、各インダクタンス素子９
₁〜９₃の他端は、それぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相に接続され
ている。

【００４０】他方、６個の副スイッチ素子３７〜４２の
うち、３個の副スイッチ素子３７〜３９は、高電圧側が
主コンデンサ２２の正極側に共通に接続され、低電圧側
は、共振用チョーク３４〜３６の一端にそれぞれ接続さ
れている。

【００４１】他の３個の副スイッチ素子４０〜４２は低
電圧側が主コンデンサ２２の負極側に共通に接続され、
高電圧側は、上記の副スイッチ素子３７〜３９と共振用
チョーク３４〜３６とが接続された部分にそれぞれ接続
されている。

【００４２】各共振用チョーク３４〜３６の他端は、一
次巻線３１_a〜３３_aを介して、インダクタンス素子９₁
〜９₃とスイッチ装置１０〜１５とが接続された部分に
それぞれ接続されている。

【００４３】各一次巻線３１_a〜３３_aは、二次巻線３１
_b〜３３_bと互いに磁気結合した状態でトランス内部に設
けられており、一次巻線３１_a〜３３_aに流れる電流が変
化する際に、二次巻線３１_b〜３３_bに電圧が誘起される
ように構成されている。

【００４４】各二次巻線３１_b〜３３_bはセンタータップ
型の構成になっており、３つの出力端子のうち、二次巻
線３１_b〜３３_bの中点は、主コンデンサ２２の負極側に
共通に接続されており、他の２個の端子はダイオード４
３〜４８で構成される整流器に接続されている。

【００４５】各二次巻線３１_b〜３３_bの端子には、ダイ
オード４３〜４８のアノード側がそれぞれ接続されてお
り、それらダイオード４３〜４８のカソード側は、主コ
ンデンサ２２の正極側に共通に接続されている。従っ
て、各二次巻線３１_b〜３３_bに電圧が誘起されると、そ
の電圧の極性に従ってダイオード４３〜４８が順バイア
スされ、誘起された電圧の極性によらずに、主コンデン
サ２２を充電できるように構成されている。

【００４６】上記の主スイッチ素子１０_a〜１５_a及び副
スイッチ素子３７〜４２は、制御装置２５に接続されて
おり、制御装置２５によって導通と遮断が制御されるよ
うに構成されている。

【００４７】従って、このアクティブフィルタ装置２４
では、上記従来技術のアクティブフィルタ装置１２４と
同様に、制御装置２５が各主スイッチ素子１０〜１５を
制御し、三相電源１によって主コンデンサ２２を充放電
させられるようになっている。

【００４８】また、制御装置２５には、三相パワーライ
ン２のＲ相及びＴ相に挿入されたセンサー４、５が接続
されており、制御装置２５が負荷変動を検出すると、下
記のように主スイッチ素子１０_a〜１５_a及び副スイッチ
素子３７〜４２を制御し、負荷変動を吸収するように構
成されている。

【００４９】図２は、Ｒ相が正電圧、Ｓ相が負電圧にな
っており、１個の主スイッチ素子１４_aが導通してお
り、インダクタンス素子９₁に蓄積されたエネルギー
が、Ｒ相に供給されている状態を示している。

【００５０】この状態では、インダクタンス素子９₁が
電源として動作する結果、図中の矢示するように、イン
ダクタンス素子９₁の正電圧側→Ｒ相→負荷３→Ｓ相→
インダクタンス素子９₂→主スイッチ素子１４_a→ダイオ
ード素子１３_b→インダクタンス素子９₁の負電圧側の順
序で電流Ｉ₁が流れる。

【００５１】このとき、インダクタンス素子９₁の負電
圧が誘起されている側の端子は、主コンデンサ２２の負
極側の端子の電圧と略等しくなっている(正確には、主
コンデンサ２２の負電圧側の端子よりもダイオード素子
１３_bの電圧降下分だけ低い電圧になっている)。従っ
て、そのインダクタンス素子９₁の負電圧側と主コンデ
ンサ２２の正極側の間に接続された共振用コンデンサ１
０_bは主コンデンサ２２と略等しい電圧に充電されてい
る。

【００５２】その状態で副スイッチ素子３７が導通する
と、主コンデンサ２２から、図３の符号Ｉ₂に示す電流
がインダクタンス素子９₁に供給され始める。

【００５３】電流Ｉ₂は一次巻線３１_aを流れ、二次巻線
３１_bに電圧を誘起させ、主コンデンサ２２を充電す
る。このアクティブフィルタ装置２４では、一次巻線３
１_a〜３３_aと、各一次巻線３１_a〜３３_aと磁気結合した
二次巻線３１_b〜３３_bとは、巻線比が１：ｎ(１＜ｎ)に
されており、従って、一次巻線３１_a〜３３_aに生じた起
電力の大きさと、二次巻線３１_b〜３３_bに誘起された起
電力の大きさとは、１：ｎになるようにされている。

【００５４】二次巻線３１_b〜３３_bに電流が流れると、
その二次巻線３１_b〜３３_bは、主コンデンサ２２の電圧
にクランプされる。その結果、一次巻線３１_a〜３３_a側
は、主コンデンサ２２の電圧の１／ｎ倍の電圧でクラン
プされる。

【００５５】共振用チョーク３４及び一次巻線３１_aの
直列接続回路の両端には、副スイッチ素子３７の電圧降
下を無視すると、主コンデンサ２２の電圧Ｅ₀が印加さ
れており、従って、共振用チョーク３４には、主コンデ
ンサ２２の電圧Ｅ₀から一次巻線３１に生じた電圧Ｅ₀／
ｎを差し引いた電圧(１−１／ｎ)・Ｅ₀が印加されるこ
とになる。その結果、電流Ｉ₂は、共振用チョーク３４
のインダクタンス値をＬ_aとすると、(１−１／ｎ)・Ｅ₀
／Ｌ_a の傾斜に従って増加することになる。

【００５６】この傾斜は、共振用チョーク３４に、二次
巻線３１_bと磁気結合した一次巻線３１_aを設けなかった
場合よりも、Ｅ₀／ｎの値の分だけ電流Ｉ₂の増加率が少
なくなっており、従って、主コンデンサ２２の電圧値を
低くしなくても、電流Ｉ₂をゆっくり増加させることが
できる。

【００５７】図９に、アクティブフィルタ装置２４内を
流れる電流波形及び、内部に現れる電圧波形を示す。符
号ｇは、副スイッチ素子３７に流れる電流波形であり、
この電流波形ｇは共振用チョーク３４に流れる電流波形
と共通している。

【００５８】また、符号ｈはインダクタンス素子９₁に
流れる電流波形であり、この図９では、副スイッチ素子
３７が導通し、電流Ｉ₂が流れ始める時刻が符号ｔ₀で示
されている。

【００５９】時刻ｔ₀後、電流Ｉ₂は上記の傾斜に従って
増加する。そして、時刻ｔ₁に於いて主コンデンサ２２
がインダクタンス素子９₁に流れる電流の全部を供給す
るようになると、電流Ｉ₁(インダクタンス素子９₁の正
電圧側→Ｒ相→負荷３→Ｓ相→インダクタンス素子９₂
→主スイッチ素子１４_a→ダイオード素子１３_b→インダ
クタンス素子９₁の負電圧側の順序で流れる電流)はゼロ
になる。

【００６０】ダイオード素子１３_bは、流れる電流がゼ
ロになった後、逆バイアスされ、図４に示すように、主
コンデンサ２２から、共振用チョーク３４及びインダク
タンス素子９₁を介して、負荷３に電流Ｉ₂が供給され
る。

【００６１】このように、ダイオード素子１３_bは電流
が流れなくなった後、逆バイアスされるので、リカバリ
ー特性の影響を受けず、また、ダイオード１３_bに起因
するノイズが発生することもない。

【００６２】副スイッチ素子３７が導通した状態では、
電流Ｉ₂が流れる共振用チョーク３４と、スイッチ装置
１０内の共振用コンデンサ１０_cとの間で共振回路が形
成され、副スイッチ素子３７を流れる電流は、図５に示
すように、主コンデンサ２２と共振用コンデンサ１０_c
から供給される電流Ｉ₃の合計値になる。また、副スイ
ッチ素子３７を流れた電流の一部は、コンデンサ１３_c
を充電し、主コンデンサ２２に戻る。

【００６３】次いで、共振用コンデンサ１０_cが完全に
放電すると、インダクタンス素子３４に逆起電力が生
じ、インダクタンス素子３４に蓄積されたエネルギーに
より、図６の符号Ｉ₄に示す電流が、主スイッチ素子１
０_aに接続されたダイオード素子１０_bに瞬間的に流れ
る。図９の符号ａは主スイッチ素子１０_aの駆動波形、
符号ｅは副スイッチ素子３７の駆動波形、符号ｃはその
主スイッチ素子１０_aの電流波形、符号ｄは、主スイッ
チ素子１０の両端の電圧波形を示している。

【００６４】ダイオード素子１０_bに電流Ｉ₄が流れてい
る間に主スイッチ素子１０_aが導通し、主スイッチ素子
１０_aに順方向の電流が流れ始める(時刻ｔ₃)。

【００６５】このように、主スイッチ素子１０_aが導通
する際に、その主スイッチ素子１０_aに並列接続された
共振用コンデンサ１０_cが完全に放電しており、両端の
電圧が小さい状態で、主スイッチ素子１０_aが導通する
から、主スイッチ素子１０_aの電力損失は小さくなって
いる。

【００６６】主スイッチ素子１０_aに流れる電流が十分
大きくなる時刻ｔ₄では、副スイッチ素子３７に流れる
電流はゼロになる。その状態で副スイッチ素子３７を遮
断させると、副スイッチ素子３７には電力損失は生じな
い。

【００６７】その状態では、図７の電流Ｉ₅に示すよう
に、主コンデンサ２２から主スイッチ素子１０_aを介し
て、負荷３に電流が供給される。その後、時刻ｔ₅で主
スイッチ素子１０_aを遮断させると、順方向電流が流れ
るに連れ、共振用コンデンサ１０_cに電流が流れ込み、
主スイッチ素子１０_aが充電され始め、その両端の電圧
は徐々に上昇する。このため、主スイッチ素子１０_aの
電圧は徐々に上昇するため、ロスが小さくて済む。

【００６８】共振用コンデンサ１０_cが充電されると、
その電圧分だけ、共振用コンデンサ１３_cが放電する(図
８)。主スイッチ素子１０_aに流れる電流と両端の電圧
は、それぞれ元の状態に戻る。

【００６９】以上は、主コンデンサ２２の正極側に接続
された主及び副スイッチ素子１０_aに、３７ついて説明
したが、負極側に接続された主及び副スイッチ素子１３
_a、４０についても、同様に動作し、印加電圧が小さい
状態でオンするようになっている。

【００７０】そして、インダクタンス素子９₁、９₃と三
相パワーライン２の間には電流センサ７、８が挿入され
ている。制御装置２５は、負荷３に流れる電流を三相パ
ワーライン２に接続した電流センサ４、５で検出し、ア
クティブフィルタ装置２４が供給又は吸収する電流をイ
ンダクタンス素子９₁、９₃側の電流センサ７、８で検出
し、主及び副スイッチ素子１０_a〜１５_a、３７〜４２を
制御し、高調波成分を吸収できるようになっている。

【００７１】また、３相パワーライン２のうち、Ｒ相に
接続された主スイッチ素子１０_a及び副スイッチ素子３
７について説明したが、Ｓ相、Ｔ相に接続された主及び
副スイッチ素子１１_a、１２_a、１４_a、１５_a、３８、３
９、４１、４２についても、同様である。

【００７２】上記はセンタータップ型の二次巻線３１_b
〜３３_bに対し、ダイオード４３〜４８を２個ずつ接続
し、各二次巻線３１_b〜３３_bの電圧を全波整流したが、
図１０に示すように、各二次巻線３１_b〜３３_bを非セン
タータップ型にし、それぞれ４個のダイオード５１₁〜
５１₄、５２₁〜５２₄、５３₁〜５３₄で構成されたダイ
オードブリッジ５１〜５３を接続し、全波整流して主コ
ンデンサ２２を充電するようにしてもよい。

【００７３】更にまた、３相交流電圧ではなく、通常の
商用電源が供給される場合についても、同様のアクティ
ブフィルタ装置を設けることができる。図１１の符号２
４'は、そのアクティブフィルタ装置であり、図２のア
クティブフィルタ装置２４と同じ部材には同じ符号を付
してある。

【００７４】また、上記アクティブフィルタ２４、２
４'は、一次巻線３１_a〜３３_aと、各一次巻線３１_a〜３
３_aと磁気結合した二次巻線３１_b〜３３_bを設け、二次
巻線３１_b〜３３_bに生じた電圧で、主コンデンサ２２を
充電するようにしたが、必ずしも一次巻線３１_a〜３３_a
及び二次巻線３１_b〜３３_bは必要ではない。要するに、
主スイッチ素子に共振用コンデンサを並列接続させ、副
スイッチ装置を導通させると、共振用コンデンサに共振
用チョークが並列接続され、その間に共振電流を流し、
主スイッチ素子両端の電圧が小さい状態で導通させるア
クティブフィルタ装置であればよい。

【００７５】

【発明の効果】主スイッチ素子の損失が小さくなる。主
スイッチ素子が導通又は遮断するときのノイズ発生が少
なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブフィルタ装置の一例

【図２】アクティブフィルタ装置内を流れる電流を説明
するための図

【図３】副スイッチ素子導通後のアクティブフィルタ装
置内に流れる電流を説明するための図

【図４】ダイオード素子に流れる電流が停止した後のア
クティブフィルタ装置内に流れる電流を説明するための
図

【図５】アクティブフィルタ装置内を共振電流が流れて
いる状態を説明するための図

【図６】インダクタンス素子のエネルギー放出により流
れる電流を説明するための図

【図７】主スイッチ素子導通後のアクティブフィルタ装
置内を流れる電流を説明するための図

【図８】共振用コンデンサの放電電流を説明するための
図

【図９】そのタイミングチャート

【図１０】ダイオードブリッジを用いた整流器

【図１１】本発明のアクティブフィルタ装置の他の例

【図１２】従来技術のアクティブフィルタ装置

【図１３】従来技術のアクティブフィルタ装置の動作を
説明するためのタイミングチャート

【符号の説明】

１…電源２…パワーライン３…負荷２２…主コンデンサ９₁〜９₃…インダクタンス素子１０_a〜１５_a…主スイッチ素子１０_b〜１５_b…ダイオード素子１０_c〜１５_c…共振用コンデンサ２４…アクティブフィルタ装置２５…制御装置３１_a〜３３_a…一次巻線３１_b〜３３_b…二次巻線３４〜３６…共振用チョーク３７〜４２…副スイッチ素子４３〜４８、５１₁〜５１₄、５２₁〜５２₄、５３₁〜５
３₄…整流器を構成するダイオード素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5G066 EA03 5H420 BB18 CC04 DD03 EA11 EA44 EA45 EA47 EB19 EB40 FF04 FF22 5H740 BA11 BA18 BB03 BB05 BB07 BC01 BC02 NN03 NN08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主コンデンサと、複数の主スイッチ素子
と、複数のインダクタンス素子と、複数のダイオード素
子とを有し、前記各主スイッチ素子には、前記ダイオード素子がそれ
ぞれ逆並列接続され、前記各インダクタンス素子の一端は、前記主スイッチ素
子及び前記ダイオード素子を介して、前記主コンデンサ
の正電圧側と負電圧側とに接続され、他端が、電源から負荷に電力を供給するパワーラインに
接続されるように構成されたアクティブフィルタ装置で
あって、制御装置と、複数の共振用チョークと、複数の副スイッ
チ素子と、複数の共振用コンデンサを有し、前記共振用コンデンサは前記各主スイッチ素子に並列接
続され、前記各主スイッチ素子と前記各副スイッチ素子は、前記
制御装置で制御されるように接続され、前記各インダクタンス素子の一端に、前記共振用チョー
クの一端がそれぞれ１個ずつ接続され、各共振用チョー
クの他端は、前記副スイッチ素子を介して、前記主コン
デンサの正電圧側と負電圧側に接続されたことを特徴と
するアクティブフィルタ装置。
【請求項２】一次巻線と、該一次巻線と磁気結合した二
次巻線とを有し、前記副スイッチ素子と前記インダクタンス素子の間に
は、前記一次巻線がそれぞれ挿入され、前記二次巻線に誘起された電圧で、前記主コンデンサを
充電できるように構成されたことを特徴とする請求項１
記載のアクティブフィルタ。
【請求項３】前記二次巻線に現れた電流を全波整流し、
前記主コンデンサを充電するように構成されたことを特
徴とする請求項２記載のアクティブフィルタ。
【請求項４】前記二次巻線はセンタータップ型に構成さ
れ、整流器を介して前記主コンデンサに接続されたこと
を特徴とする請求項３記載のアクティブフィルタ。
【請求項５】前記二次巻線にはダイオードブリッジ回路
が設けられ、該ダイオードブリッジ回路を介して、前記
主コンデンサを充電できるように構成されたことを特徴
とする請求項３記載のアクティブフィルタ。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載
のアクティブフィルタ装置を制御する制御方法であっ
て、前記共振用チョークと前記共振用コンデンサの間に共振
電流が流れ、前記共振用コンデンサの電圧が小さくなったときに、前
記制御装置は前記主スイッチ素子を導通させることを特
徴とする制御方法。