JP2001245477A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JP2001245477A
JP2001245477A JP2000052469A JP2000052469A JP2001245477A JP 2001245477 A JP2001245477 A JP 2001245477A JP 2000052469 A JP2000052469 A JP 2000052469A JP 2000052469 A JP2000052469 A JP 2000052469A JP 2001245477 A JP2001245477 A JP 2001245477A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力変換器のコモンモードノイズを低減す
る。 【解決手段】 2レベルインバータ4aの主回路を制御
する制御回路41において、主回路の半導体素子のゲー
トを制御するスイッチングパターンに基づいてコモンモ
ードノイズを演算し、この演算結果が入力されたノイズ
低減回路6aは静電容量C2から流れるコモンモードノ
イズ電流I0 をキャンセルするようIcを出力してコモ
ンモードノイズ電流Ieがほぼ0になるよう低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速スイッチング
を行う3相のインバータ/コンバータを含む電力変換装
置に関するもので、特に、コモンモードノイズを低減す
るようにした電力変改装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば図19に示す「特開平9−266
677号公報」に記されたノイズ低減回路では、電力ラ
インの漏れ電流(零相電流)を電流検出器7で検出し、
ノイズ低減回路6により、電動機5からの漏れ電流を低
減するものである。
【0003】また、例えば「特開平10−94244号
公報」に記されたノイズ低減回路では、インバータの3
相出力をコンデンサで分圧してコモンモードの電圧を検
出し、検出したコモンモードの電圧を用いてノイズを低
減するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のノ
イズ低減回路には電力ラインの漏れ電流(零相電流)を
検出する手段、もしくは3相出力のコモンモード電圧を
検出する手段を含んでいた。漏れ電流やコモンモード電
圧を検出する検出器が存在すると、回路構成が複雑にな
り、装置の大型化も招くほか、配線を含む検出器の部分
にノイズが重畳するとノイズ低減回路としてうまく動作
しない場合も考えられる。
【0005】また、高速にスイッチングするIGBT
(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)素子等を用
いたインバータ/コンバータシステムでは、発生するコ
モンモードノイズも高速(高周波)となるため、制御遅
れ等の問題から検出部分にフィルターを追加することは
困難である。また、漏れ電流やコモンモード電圧を検出
する検出器も高速応答の高精度ものが要求されるため高
価となる。
【0006】そこで、本発明では電力ラインの漏れ電流
(零相電流)、もしくはコモンモード電圧等を検出する
手段を付加することなくノイズ低減を行い、低コスト、
小型化及び高性能化を図った電力変換装置を得ることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】(1)この発明の請求項
1の電力変換器によれば、高速スイッチングを行う3相
のインバータを含む電力変換装置において、上記インバ
ータの主回路を制御するスイッチングパターンに基づい
てコモンモードノイズを演算し、その演算結果に応じて
上記電力変換器出力のコモンモードノイズを低減する手
段を設けたものである。
【0008】(2)この発明の請求項2の電力変換器に
よれば、請求項1記載の電力変換装置において、コモン
モードノイズ低減手段は、インバータの主回路を制御す
るスイッチングパターンに基づいてコモンモードノイズ
を演算し、その演算結果に応じて上記電力変換装置の負
荷に流れるコモンモードノイズを低減する手段としたも
のである。
【0009】(3)この発明の請求項4の電力変換器に
よれば、高速スイッチングを行う3相のコンバータを含
む電力変換装置において、上記コンバータの主回路を制
御するスイッチングパターンに基づいてコモンモードノ
イズを演算し、その演算結果に応じて上記電力変換器の
出力のコモンモードノイズを低減する手段を設けたもの
である。
【0010】(4)この発明の請求項4の電力変換器に
よれば、請求項3記載の電力変換装置において、コモン
モードノイズ低減手段は、コンバータの主回路を制御す
るスイッチングパターンに基づいてコモンモードノイズ
を演算し、その演算結果に応じてコンバータ入力側の変
圧器に流れるコモンモードノイズを低減する手段とした
ものである。
【0011】(5)この発明の請求項5の電力変換器に
よれば、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換
装置において、コモンモードノイズ低減手段での演算
は、3相のスイッチングパターンから中性点電位を求
め、求めた中性点電位の時間変化が正のときには正のパ
ルスを、負のときには負のパルスを発生する演算手段と
し、この発生したパルスに基づいてコモンモードノイズ
を低減するようにしたものである。
【0012】(6)この発明の請求項6の電力変換器に
よれば、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換
装置において、コモンモードノイズ低減手段での演算
は、3相のスイッチングパターンから中性点電位を求
め、求めた中性点電位の時間変化が正のときには正のパ
ルスを、負のときには負のパルスを発生すると共に、そ
の正・負パルスの波高値は上記時間変化時の中性点電位
変化の大きさに応じた波高値とする演算手段とし、上記
発生したパルスに基づいてコモンモードノイズを低減す
るようにしたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1、図2、図3
及び図4を用いて実施の形態1を説明する。図1に示す
インバータ装置は、交流電源1(単相でも3相でも可)
に接続された交流を直流に変換する整流回路2と、整流
回路の出力である直流母線P、Nの両端に接続された平
滑用コンデンサ3と、直流母線P、Nに接続された3相
の2レベルインバータ4aと、インバータの出力に接続
された3相の交流電動機5と、ノイズ低減回路6a から
成る。
【0014】3相の2レベルインバータ4aの内部回路
図を図2に示す。3相の2レベルインバータ4aは、6
個のスイッチング素子によって構成され、任意の3相交
流出力を得るためにPWM制御が行われる。図2におい
て、直流母線P、Nの中間電位を仮想中性点としてレベ
ル0とし、P電位を+Ed、N電位を−Ed(マイナス
Ed)とすると、2レベルインバータ4aの各相出力は
下記となる。
【0015】 U相:(US1,US2)=(ON,OFF)の時「+Ed」 (US1,US2)=(OFF,ON)の時「−Ed」 V相:(VS1,VS2)=(ON,OFF)の時「+Ed」 (VS1,VS2)=(OFF,ON)の時「−Ed」 W相:(WS1,WS2)=(ON,OFF)の時「+Ed」 (WS1,WS2)=(OFF,ON)の時「−Ed」
【0016】ここで、OutU,V,Wの出力電圧をV
u,Vv,Vwとすると、3相PWMインバータの特徴
として(Vu,Vv,Vw)=(+Ed,+Ed,−E
d)のように3相出力の合計が0にならないため、3相
出力の中性点電位=(Vu+Vv+Vw)/3 はコモ
ンモード電圧として、電動機ステータコイルの中性点を
変動させる。
【0017】図3にPWM制御時のU、V、W相のパル
スパターン(出力電圧)例、及びその時のU−V線間電
圧波形と3相出力の中性点電圧波形を示す。 ここで、Vu=U(R)相電圧 Vv=V(S)相電圧 Vw=W(T)相電圧 とする。図3から、3相出力の中性点電位(V0 =(V
u+Vv+Vw)/3)はほぼ下記パターンのように
「2/3Ed」の電位変化を繰り返していることがわか
る。…「−Ed」→「−1/3・Ed」→「+1/3・
Ed」→「+Ed」→「+1/3・Ed」→「−1/3
・Ed」→「−Ed」…
【0018】上記のように中性点電位V0 は常に変化し
ながら電動機ステータコイルの中性点を変動させるた
め、電動機ステータコイルの中性点とフレーム(アース
電位)間の静電容量(図1のC2)を充放電し、漏れ電
流I0 =C2・dV0 /dt=C2・(2/3・Ed)
/dtが流れる。漏れ電流I0 はアースE2→E1→電
源とアース系統を含めた電力ラインを環流し、コモンモ
ードノイズを発生させる。
【0019】図4に中性点電位V0 =(Vu+Vv+V
w)/3、漏れ電流I0 の波形を示す。中性点電位V0
の時間変化dV0 /dtが正の時には漏れ電流I0 も
正、V0の時間変化dV0 /dtが負の時には漏れ電流
I0 も負になることがわかる。図1のインバータ4a内
の制御回路1では、3相のパルスパターンから V0 *=(Vu*+Vv*+Vw*)/3 を演算し(*印は指令値)、V0 *の時間変化dV0 *
/dtが正の時には図1のノイズ低減回路6aのTp1
をdt間オン(Vp1出力)、V0 の時間変化dV0 /
dtが負の時にはTn1をdt間オン(Vn1出力)し
て、漏れ電流I0を打ち消すようにキャンセル電流Ic
を出力する。
【0020】キャンセル電流IcはTp1をオンした時
には、「P→Tp1→C2→電動機ステータコイルの中
性点→インバータ主回路→N」の経路で流れ、Tn1を
オンした時には、「P→インバータ主回路→電動機ステ
ータコイルの中性点→C2→Tn1→N」の経路で流れ
る。
【0021】また、電動機ステータコイルの中性点とフ
レーム間の静電容量C2と中性点電位V0 の時間変化d
V0 /dtの値より漏れ電流I0 の値は推定可能である
ため、I0 =Icとなるようにノイズ低減回路6aのR
1を選定すれば、漏れ電流I0 は打ち消され、アース電
流Ieはほぼ0となりコモンモードノイズもほぼ0とな
る。なお、抵抗R1の代わりにコンデンサ(浮遊容量C
2より容量の大きい)を用いてもよい。
【0022】以上のようにこの実施の形態によれば、3
相のインバータ/コンバータが発生するコモンモードノ
イズを低減することが可能なので、アース系を含めた電
力ライン全体のノイズを低減することができる。
【0023】また、コモンモードノイズが電動機や電動
機に接続された機械の軸受け部分の静電容量に印加され
ることによって発生する「軸受電食」の現象を防止する
効果もある。
【0024】なお、ここで先行技術文献である特開平9
−37593号公報と本発明との違いは、公報が主回路
U,V,Wの出力を直接使ってコモンモードノイズを低
減する方式に対し、本発明は主回路出力より前段階の制
御回路のスイッチングパルスを発生する段階でコモンモ
ードノイズを低減するように動作する。つまり、両者に
は以下の差異がある。
【0025】(1)本発明は、高周波で変化するコモン
モードノイズに対して、主回路出力より前段階の制御回
路で制御するため、制御遅れが発生することなくコモン
モードノイズを低減できる。 (2)上記公報では、高圧のインバータになると主回路
の出力を直接制御に用いることが困難になり、絶縁対策
等の技術的・コスト的な問題が発生する。これに対し本
発明では低電圧の制御回路内で処理するため、インバー
タが高圧であっても絶縁対策等は不要となる。
【0026】実施の形態2.図5、図6、図7及び図8
を用いて実施の形態2を説明する。図5に示すインバー
タ装置は、交流電源1(単相でも3相でも可)に接続さ
れた交流を直流に変換する整流回路2と、整流回路の出
力である直流母線P、Nの両端に接続された平滑用コン
デンサ3と、直流母線P、Nに接続された3相の3レベ
ルインバータ4bと、インバータの出力に接続された3
相の交流電動機5と、ノイズ低減回路6aから成る。
【0027】3相の3レベルインバータ4bの内部回路
図を図6に示す。3相の3レベルインバータ4bは、1
2個のスイッチング素子によって構成され、任意の3相
交流出力を得るためにPWM制御が行われる。図6にお
いて、直流母線P、Nの中間電位を仮想中性点としてレ
ベル0とし、P電位を+Ed、N電位を−Ed(マイナ
スEd)とすると、3レベルインバータの各相出力は下
記となる。
【0028】U相:(US1,US2,US3,US
4)=(ON,ON,OFF,OFF)の時「+Ed」 U相:(US1,US2,US3,US4)=(OF
F,ON,ON,OFF)の時「0」 U相:(US1,US2,US3,US4)=(OF
F,OFF,ON,ON)の時「−Ed」
【0029】V相:(VS1,VS2,VS3,VS
4)=(ON,ON,OFF,OFF)の時「+Ed」 V相:(VS1,VS2,VS3,VS4)=(OF
F,ON,ON,OFF)の時「0」 V相:(VS1,VS2,VS3,VS4)=(OF
F,OFF,ON,ON)の時「−Ed」
【0030】W相:(WS1,WS2,WS3,WS
4)=(ON,ON,OFF,OFF)の時「+Ed」 W相:(WS1,WS2,WS3,WS4)=(OF
F,ON,ON,OFF)の時「0」 W相:(WS1,WS2,WS3,WS4)=(OF
F,OFF,ON,ON)の時「−Ed」
【0031】3相PWMインバータの特徴として(V
u,Vv,Vw)=(+Ed,+Ed,−Ed)のよう
に3相出力の合計が0にならないため、3相出力の中性
点電位=(Vu+Vv+Vw)/3 はコモンモード電
圧として、電動機ステータコイルの中性点を変動させ
る。
【0032】図7にPWM制御時のU、V、W相のパル
スパターン(出力電圧)例、及びその時のU−V線間電
圧波形と3相出力の中性点電圧波形を示す。図7から、
3相出力の中性点電位(V0 =(Vu+Vv+Vw)/
3)はほぼ下記パターンのように「1/3・Ed」の電
位変化を繰り返していることがわかる。 …「−Ed」→「−2/3・Ed」→「−1/3・E
d」→「0」→「+1/3・Ed」→「+2/3・E
d」→「+Ed」→「+2/3・Ed」→「+1/3・
Ed」→「0」→「−1/3・Ed」→「−2/3・E
d」→「−Ed」…
【0033】上記のように中性点電位V0 は常に変化し
ながら電動機ステータコイルの中性点を変動させるた
め、電動機ステータコイルの中性点とフレーム(アース
電位)間の静電容量(図5のC2)を充放電し、漏れ電
流I0 =C2・dV0 /dt=C2・(1/3・Ed)
/dtが流れる。漏れ電流I0 はアースE2→E1→電
源とアース系統を含めた電力ラインを環流し、コモンモ
ードノイズを発生させる。
【0034】図8に中性点電位V0 =(Vu+Vv+V
w)/3、漏れ電流I0 の波形を示す。中性点電位V0
の時間変化dV0 /dtが正の時には漏れ電流I0 も
正、V0の時間変化dV0 /dtが負の時には漏れ電流
I0 も負になることがわかる。
【0035】図5のインバータ4b内の制御回路2で
は、3相のパルスパターンから V0 *=(Vu*+Vv*+Vw*)/3 を演算し、V0 *の時間変化dV0 */dtが正の時に
は図5のノイズ低減回路6aのTp1をdt間オン(V
p1出力)、V0 の時間変化dV0 /dtが負の時には
Tn1をdt間オン(Vn1出力)して、漏れ電流I0
を打ち消すようにキャンセル電流Icを出力する。
【0036】キャンセル電流IcはTp1をオンした時
には、「P→Tp1→C2→電動機ステータコイルの中
性点→インバータ主回路→N」の経路で流れ、Tn1を
オンした時には、「P→インバータ主回路→電動機ステ
ータコイルの中性点→C2→Tn1→N」の経路で流れ
る。
【0037】また、電動機ステータコイルの中性点とフ
レーム間の静電容量C2と中性点電位V0 の時間変化d
V0 /dtの値より漏れ電流I0 の値は推定可能である
ため、I0 =Icとなるようにノイズ低減回路6aのR
1を選定すれば、漏れ電流I0 は打ち消され、アース電
流Ieはほぼ0となりコモンモードノイズもほぼ0とな
る。
【0038】実施の形態3.図9、図10、図4及び図
3を用いて実施の形態3を説明する。図9に示すコンバ
ータ装置は、3相の交流電源1に接続されたトランス8
と、トランス2次側に接続された交流を直流に変換する
3相の2レベルコンバータ2a と、コンバータの出力で
ある直流母線P、Nの両端に接続された平滑用コンデン
サ3と、直流母線P、Nに接続されたインバータ4(単
相でも3相でも可)と、インバータの出力に接続された
交流電動機5と、ノイズ低減回路6a から成る。
【0039】3相の2レベルコンバータ2aの内部回路
図を図10に示す。3相の2レベルコンバータ2aは、
6個のスイッチング素子によって構成され、任意の3相
交流入力を得るためにPWM制御が行われる。図10に
おいて、直流母線P、Nの中間電位を仮想中性点として
レベル0とし、P電位を+Ed、N電位を−Ed(マイ
ナスEd)とすると、2レベルコンバータの各相入力は
下記となる。
【0040】 R相:(RS1,RS2)=(ON,OFF)の時「+Ed」 (RS1,RS2)=(OFF,ON)の時「−Ed」 S相:(SS1,SS2)=(ON,OFF)の時「+Ed」 (SS1,SS2)=(OFF,ON)の時「−Ed」 T相:(TS1,TS2)=(ON,OFF)の時「+Ed」 (TS1,TS2)=(OFF,ON)の時「−Ed」
【0041】3相PWMコンバータの特徴として(V
r,Vs,Vt)=(+Ed,+Ed,−Ed)のよう
に3相入力の合計が0にならないため、3相入力の中性
点電位=(Vr+Vs+Vt)/3 はコモンモード電
圧として、トランス巻線の中性点を変動させる。
【0042】図3にPWM制御時のR、R、T相のパル
スパターン(入力電圧)例、及びその時のR−S線間電
圧波形と3相出力の中性点電圧波形を示す。図3から、
3相入力の中性点電位(V0 =(Vr+Vs+Vt)/
3)はほぼ下記パターンのように「2/3・Ed」の電
位変化を繰り返していることがわかる。 …「−Ed」→「−1/3・Ed」→「+1/3・E
d」→「+Ed」→「+1/3・Ed」→「−1/3・
Ed」→「−Ed」…
【0043】上記のように中性点電位V0 は常に変化し
ながらトランス巻線の中性点を変動させるため、トラン
ス巻線の中性点とフレーム( アース電位)間の静電容
量(図9のC2)を充放電し、漏れ電流I0 =C2・d
V0 /dt=C2・(2/3・Ed)/dtが流れる。
漏れ電流I0 はアースE2→E1→電源とアース系統を
含めた電力ラインを環流し、コモンモードノイズを発生
させる。
【0044】図4に中性点電位V0 =(Vr+Vs+V
t)/3、漏れ電流I0 の波形を示す。中性点電位V0
の時間変化dV0 /dtが正の時には漏れ電流I0 も
正、V0の時間変化dV0 /dtが負の時には漏れ電流
I0 も負になることがわかる。
【0045】図9のコンバータ2a内の制御回路1で
は、3相のパルスパターンから V0 *=(Vr*+Vs*+Vt*)/3 を演算し、V0 *の時間変化dV0 */dtが正の時に
は図1のノイズ低減回路6aのTp1をdt間オン(V
p1出力)、V0 の時間変化dV0 /dtが負の時には
Tn1をdt間オン(Vn1出力)して、漏れ電流I0
を打ち消すようにキャンセル電流Icを出力する。
【0046】キャンセル電流IcはTp1をオンした時
には、「P→Tp1→C2→トランス巻線の中性点→コ
ンバータ主回路→N」の経路で流れ、Tn1をオンした
時には、「P→コンバータ主回路→トランス巻線の中性
点→C2→Tn1→N」の経路で流れる。
【0047】また、トランス巻線の中性点とフレーム間
の静電容量C2と中性点電位V0 の時間変化dV0 /d
tの値より漏れ電流I0 の値は推定可能であるため、I
0 =Icとなるようにノイズ低減回路6aのR1を選定
すれば、漏れ電流I0 は打ち消され、アース電流Ieは
ほぼ0となりコモンモードノイズもほぼ0となる。
【0048】実施の形態4.図11、図12、図7及び
図8を用いて実施の形態4を説明する。図11に示すコ
ンバータ装置は、3相の交流電源1に接続されたトラン
ス8と、トランス2次側に接続された交流を直流に変換
する3相の3レベルコンバータ2bと、コンバータの出
力である直流母線P、Nの両端に接続された平滑用コン
デンサ3と、直流母線P、Nに接続されたインバータ4
(単相でも3相でも可)と、インバータの出力に接続さ
れた交流電動機5と、ノイズ低減回路6aから成る。
【0049】3相の3レベルコンバータ2bの内部回路
図を図12に示す。3相の3レベルコンバータ2bは、
12個のスイッチング素子によって構成され、任意の3
相交流入力を得るためにPWM制御が行われる。図12
において、直流母線P、Nの中間電位を仮想中性点とし
てレベル0とし、P電位を+Ed、N電位を−Ed(マ
イナスEd)とすると、3レベルコンバータの各相入力
は下記となる。
【0050】R相:(RS1,RS2,RS3,RS
4)=(ON,ON,OFF,OFF)の時「+Ed」 R相:(RS1,RS2,RS3,RS4)=(OF
F,ON,ON,OFF)の時「0」 R相:(RS1,RS2,RS3,RS4)=(OF
F,OFF,ON,ON)の時「−Ed」
【0051】S相:(SS1,SS2,SS3,SS
4)=(ON,ON,OFF,OFF)の時「+Ed」 S相:(SS1,SS2,SS3,SS4)=(OF
F,ON,ON,OFF)の時「0」 S相:(SS1,SS2,SS3,SS4)=(OF
F,OFF,ON,ON)の時「−Ed」
【0052】T相:(TS1,TS2,TS3,TS
4)=(ON,ON,OFF,OFF)の時「+Ed」 T相:(TS1,TS2,TS3,TS4)=(OF
F,ON,ON,OFF)の時「0」 T相:(TS1,TS2,TS3,TS4)=(OF
F,OFF,ON,ON)の時「−Ed」
【0053】3相PWMコンバータの特徴として(V
r,Vs,Vt)=(+Ed,+Ed,−Ed)のよう
に3相入力の合計が0にならないため、3相入力の中性
点電位=(Vr+Vs+Vt)/3 はコモンモード電
圧として、トランス巻線の中性点を変動させる。
【0054】図7にPWM制御時のR、S、T相のパル
スパターン(出力電圧)例、及びその時のR−S線間電
圧波形と3相入力の中性点電圧波形を示す。図7から、
3相入力の中性点電位(V0 =(Vr+Vs+Vt)/
3)はほぼ下記パターンのように「1/3・Ed」の電
位変化を繰り返していることがわかる。 …「−Ed」→「−2/3・Ed」→「−1/3・E
d」→「0」→「+1/3・Ed」→「+2/3・E
d」→「+Ed」→「+2/3・Ed」→「+1/3・
Ed」→「0」→「−1/3・Ed」→「−2/3・E
d」→「−Ed」…
【0055】上記のように中性点電位V0 は常に変化し
ながらトランス巻線の中性点を変動させるため、トラン
ス巻線の中性点とフレーム( アース電位)間の静電容
量(図11のC2)を充放電し、漏れ電流I0 =C2・
dV0 /dt=C2・(1/3・Ed)/dtが流れ
る。漏れ電流I0 はアースE2→E1→電源とアース系
統を含めた電力ラインを環流し、コモンモードノイズを
発生させる。
【0056】図8に中性点電位V0 =(Vr+Vs+V
t)/3、漏れ電流I0 の波形を示す。中性点電位V0
の時間変化dV0 /dtが正の時には漏れ電流I0 も
正、V0 の時間変化dV0 /dtが負の時には漏れ電流
I0 も負になることがわかる。
【0057】図11のコンバータ2b内の制御回路2で
は、3相のパルスパターンから V0 *=(Vr*+Vs*+Vt*)/3 を演算し、V0 *の時間変化dV0 */dtが正の時に
は図11のノイズ低減回路6aのTp1をdt間オン
(Vp1出力)、V0 の時間変化dV0 /dtが負の時
にはTn1をdt間オン(Vn1出力)して、漏れ電流
I0 を打ち消すようにキャンセル電流Icを出力する。
【0058】キャンセル電流IcはTp1をオンした時
には、「P→Tp1→C2→トランス巻線の中性点→コ
ンバータ主回路→N」の経路で流れ、Tn1をオンした
時には、「P→コンバータ主回路→トランス巻線の中性
点→C2→Tn1→N」の経路で流れる。
【0059】また、トランス巻線の中性点とフレーム間
の静電容量C2と中性点電位V0 の時間変化dV0 /d
tの値より漏れ電流I0 の値は推定可能であるため、I
0 =Icとなるようにノイズ低減回路6aのR1を選定
すれば、漏れ電流I0 は打ち消され、アース電流Ieは
ほぼ0となりコモンモードノイズもほぼ0となる。
【0060】実施の形態5.図13、図2、図14及び
図3を用いて第5の実施の形態5を説明する。図2と図
3に関しては、実施の形態1と同じ動作なので説明を省
略する。 図13に示すインバータ装置は図1に示すイ
ンバータ装置とほぼ同じであるが、ノイズ低減回路6b
が2段構成となっている。
【0061】これは図3のパルスパターンにおいて、中
性点電位(V0 )はほぼ「2/3・Ed」の電位変化を
繰り返すと記したが、過渡制御時やパルスの非同期性に
より、図14に示すようにまれに「4/3・Ed」の電
位変化をする場合もある。
【0062】この時の漏れ電流は、I0 =C2・dV0
/dtより「2/3・Ed」の時の電位変化時よりも大
きな値となるため、図13の6bのようにノイズ低減回
路のR2の抵抗値をR1より小さな値にすることによっ
てキャンセル電流Icのレベルも2段階出力が可能なよ
うにする。そうすることによって、常にアース電流Ie
はほぼ0となりコモンモードノイズもほぼ0となる。
【0063】実施の形態6.図15、図6、図16及び
図7を用いて実施の形態6を説明する。図6と図7に関
しては、実施の形態2と同じ動作なので説明を省略す
る。図15に示すインバータ装置は図5に示すインバー
タ装置とほぼ同じであるが、ノイズ低減回路6bが2段
構成となっている。
【0064】これは図7のパルスパターンにおいて、中
性点電位(V0 )はほぼ「1/3・Ed」の電位変化を
繰り返すと記したが、過渡制御時やパルスの非同期性に
より、図16に示すようにまれに「2/3・Ed」の電
位変化をする場合もある。
【0065】この時の漏れ電流は、I0 =C2・dV0
/dtより「1/3・Ed」の時の電位変化時よりも大
きな値となるため、図15の6bのようにノイズ低減回
路のR2の抵抗値をR1より小さな値にすることによっ
てキャンセル電流Icのレベルも2段階出力が可能なよ
うにする。そうすることによって、常にアース電流Ie
はほぼ0となりコモンモードノイズもほぼ0となる。
【0066】実施の形態7.図17、図10、図14及
び図3を用いて実施の形態7を説明する。図10と図3
に関しては、実施の形態3と同じ動作なので説明を省略
する。図17に示すコンバータ装置は図9に示すコンバ
ータ装置とほぼ同じであるが、ノイズ低減回路6bが2
段構成となっている。
【0067】これは図3のパルスパターンにおいて、中
性点電位(V0 )はほぼ「2/3・Ed」の電位変化を
繰り返すと記したが、過渡制御時やパルスの非同期性に
より、図14に示すようにまれに「4/3・Ed」の電
位変化をする場合もある。
【0068】この時の漏れ電流は、I0 =C2・dV0
/dtより「2/3・Ed」の時の電位変化時よりも大
きな値となるため、図13の6bのようにノイズ低減回
路のR2の抵抗値をR1より小さな値にすることによっ
てキャンセル電流Icのレベルも2段階出力が可能なよ
うにする。そうすることによって、常にアース電流Ie
はほぼ0となりコモンモードノイズもほぼ0となる。
【0069】実施の形態8.図18、図12、図16及
び図7を用いて実施の形態8を説明する。図12と図7
に関しては、実施の形態4と同じ動作なので説明を省略
する。図18に示すコンバータ装置は図11に示すコン
バータ装置とほぼ同じであるが、ノイズ低減回路6bが
2段構成となっている。
【0070】これは図7のパルスパターンにおいて、中
性点電位(V0 )はほぼ「1/3・Ed」の電位変化を
繰り返すと記したが、過渡制御時やパルスの非同期性に
より、図16に示すようにまれに「2/3・Ed」の電
位変化をする場合もある。
【0071】この時の漏れ電流は、I0 =C2・dV0
/dtより「1/3・Ed」の時の電位変化時よりも大
きな値となるため、図15の6bのようにノイズ低減回
路のR2の抵抗値をR1より小さな値にすることによっ
てキャンセル電流Icのレベルも2段階出力が可能なよ
うにする。そうすることによって、常にアース電流Ie
はほぼ0となりコモンモードノイズもほぼ0となる。
【0072】実施の形態9.本発明は上述の実施の形態
に限定されるものではなく、例えば次の変形が可能であ
る。 (1)実施の形態5及び実施の形態7の図14において
「4/3・Ed」の電位変動の例を示したが、場合によ
っては「2Ed」の電位変動もあり得る。その場合は、
図13、図17のノイズ低減回路を3段構成にすること
によってコモンモードノイズをほぼ0にすることができ
る。
【0073】(2)実施の形態6及び実施の形態8の図
16において「2/3・Ed」の電位変動の例を示した
が、場合によっては「Ed」「4/3・Ed」「5/3
・Ed」「2Ed」の電位変動もあり得る。その場合
は、図15、図18のノイズ低減回路をそれぞれ3、
4、5、6段構成にすることによってコモンモードノイ
ズをほぼ0にすることができる。
【0074】実施の形態10.上記実施の形態ではイン
バータの負荷は電動機で「Y結線」になっているが、
「△結線」でもよく、この場合も電動機のステータとフ
レーム間の静電容量を介してフレームからアースに流れ
る電流を低減する。また、負荷は電動機以外のその他の
負荷にも適用でき、その負荷の通電部分とケース等の間
に生じる静電容量を介して流れる電流を低減する。
【0075】実施の形態11.実施の形態3では、トラ
ンス8がΔY結線であるが、YY結線でも、Δ△結線で
も、YΔ結線でも本発明が適用できる。要するにトラン
ス8の漏洩電流を導出して低減するようにすればよい。
これらトランスの結線は実施の形態3のみでなく実施の
形態4,7,8についても適用できる。
【0076】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、3相の
インバータ/コンバータを制御するスイッチングパター
ンからコモンモードノイズを演算し、その演算結果に応
じてコモンモードノイズを低減するようにしたので、漏
れ電流(零相電流)やコモンモード電圧等を検出する手
段を付加することなく、また、主回路電圧との絶縁対策
を必要としない、低コスト、小型化、及び即応性のある
電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による電力変換装置
のブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1,5による2レベル
インバータの主回路構成図である。
【図3】 この発明の実施の形態1,3,5,7による
2レベルインバータ/コンバータのスイッチング例を示
す波形図である。
【図4】 この発明の実施の形態1,3による制御回路
のスイッチングパターンを示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態2による電力変換装置
のブロック図である。
【図6】 この発明の実施の形態2,6による3レベル
インバータの主回路構成図である。
【図7】 この発明の実施の形態2,4,6,8による
3レベルインバータ/コンバータのスイッチング例を示
す波形図である。
【図8】 この発明の実施の形態2,4による制御回路
のスイッチングパターンを示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態3による電力変換装置
のブロック図である。
【図10】 この発明の実施の形態3,7による2レベ
ルコンバータの主回路構成図である。
【図11】 この発明の実施の形態4による電力変換装
置のブロック図である。
【図12】 この発明の実施の形態4,8による3レベ
ルインバータの主回路構成図である。
【図13】 この発明の実施の形態5による電力変換装
置のブロック図である。
【図14】 この発明の実施の形態5,7による制御回
路のスイッチングパターンを示す図である。
【図15】 この発明の実施の形態6による電力変換装
置のブロック図である。
【図16】 この発明の実施の形態6,8による制御回
路のスイッチングパターンを示す図である。
【図17】 この発明の実施の形態7による電力変換装
置のブロック図である。
【図18】 この発明の実施の形態8による電力変換装
置のブロック図である。
【図19】 従来のコモンモードノイズ低減回路を有す
る電力変換装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 交流電源 2 整流回路 2a 2レベルコンバータ 2b 3レベルコ
ンバータ 3 平滑用コンデンサ 4a 2レベルイ
ンバータ 4b 3レベルインバータ 5 電動機 6a,6b ノイズ低減回路 8 トランス 41,42,43,44 制御回路 P,N 直流母線 U,V,W 交流出力ライン R,S,T 交流
入力ライン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速スイッチングを行う3相のインバー
    タを含む電力変換装置において、上記インバータの主回
    路を制御するスイッチングパターンに基づいてコモンモ
    ードノイズを演算し、その演算結果に応じて上記電力変
    換器出力のコモンモードノイズを低減する手段を設けた
    ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電力変換装置において、
    コモンモードノイズ低減手段は、インバータの主回路を
    制御するスイッチングパターンに基づいてコモンモード
    ノイズを演算し、その演算結果に応じて上記電力変換装
    置の負荷に流れるコモンモードノイズを低減する手段と
    したことを特徴とする電力変換装置。
  3. 【請求項3】 高速スイッチングを行う3相のコンバー
    タを含む電力変換装置において、上記コンバータの主回
    路を制御するスイッチングパターンに基づいてコモンモ
    ードノイズを演算し、その演算結果に応じて上記電力変
    換器の出力のコモンモードノイズを低減する手段を設け
    たことを特徴とする電力変換装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の電力変換装置において、
    コモンモードノイズ低減手段は、コンバータの主回路を
    制御するスイッチングパターンに基づいてコモンモード
    ノイズを演算し、その演算結果に応じてコンバータ入力
    側の変圧器に流れるコモンモードノイズを低減する手段
    としたことを特徴とする電力変換装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電
    力変換装置において、コモンモードノイズ低減手段での
    演算は、3相のスイッチングパターンから中性点電位を
    求め、求めた中性点電位の時間変化が正のときには正の
    パルスを、負のときには負のパルスを発生する演算手段
    とし、この発生したパルスに基づいてコモンモードノイ
    ズを低減するようにしたことを特徴とする電力変換装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電
    力変換装置において、コモンモードノイズ低減手段での
    演算は、3相のスイッチングパターンから中性点電位を
    求め、求めた中性点電位の時間変化が正のときには正の
    パルスを、負のときには負のパルスを発生すると共に、
    その正・負パルスの波高値は上記時間変化時の中性点電
    位変化の大きさに応じた波高値とする演算手段とし、上
    記発生したパルスに基づいてコモンモードノイズを低減
    するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
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