JP2002191167A - 高調波電流抑制回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この種の、コンデンサ入力の機器において、入
力電流は非常に急峻な電流が流れ、特に、奇数次の高調
波電流成分を含む電流波形となり、受配電設備の利用度
を考えると不経済であり、又、高調波電流によって誘導
障害等が発生する。 【解決手段】本発明は、交流電源（Ｖａｃ）とコンデン
サ入力の機器（２）とを接続する回路にトランス（Ｔ
１）を介装し、トランス（Ｔ１）は第１巻線（Ｎ１）と
第２巻線（Ｎ２）とを直列に接続し、第１巻線（Ｎ１）
と第２巻線（Ｎ２）とに並列に第１コンデンサ（Ｃ１）
を接続させた並列共振回路（３）を備えた、更に、交流
電源（Ｖａｃ）と整流回路がコンデンサ入力の機器
（２）とを接続する回路にコンデンサ入力の機器（２）
と並列に且つチョークコイル（Ｌ１）と第２コンデンサ
（Ｃ２）とを直列に接続させた直列共振回路（４）を備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高調波電流抑制回
路に関するもので、更に詳細には、低コストで小型化が
容易で、効果的に高調波電流を抑制する回路に関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】従来は、一般的な解決方法としては、交流
電源と整流回路がコンデンサ入力の機器との間の交流入
力回路に直列にチョークコイルを接続し、そのインピー
ダンスを利用して高調波電流成分の抑制を行うか、若し
くは、接続される機器がスイッチング電源であれば、ア
クティブフィルター等の回路を使用し、高調波電流成分
の抑制を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、高調波の成
分として電源周波数の３倍高調波電流成分並びに電源周
波数の５倍高調波電流成分が非常に多いため、接続する
チョークコイルのインピーダンスは電源周波数の３倍高
調波電流成分並びに電源周波数の５倍高調波電流の成分
に有効な値を使用するため大きなインダクタンスの値を
使用することに成ると共に、前記チョークコイルには、
整流回路がコンデンサ入力の機器の入力電流が流れるた
めチョークコイル巻線の損失が大きいなどの課題があ
り、実際に設置する面積並びに重量及び価格などにおい
て多くの課題を有しているものである。

【０００４】又、この種の、整流回路がコンデンサ入力
の機器においては、入力電流は回路の特性上、非常に急
峻な電流が流れ、特に、奇数次の高調波電流成分を多数
含む電流波形となっており、整流回路がコンデンサ入力
の機器の力率は一般的には０．６程度であり、受配電設
備の利用度を考えると非常に不経済であり、又、この高
調波電流を含む入力電流によって誘導障害等が発生する
ことがある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の高調波電流抑制
回路は、前述の課題を解決するため、鋭意研鑽の結果、
請求項１に記載ものものは、交流電源（Ｖａｃ）と整流
回路がコンデンサ入力の機器（２）との間に設けた高調
波電流抑制回路（１）であって、交流電源（Ｖａｃ）と
整流回路がコンデンサ入力の機器（２）とを接続する片
側の回路にトランス（Ｔ１）を介装し、トランス（Ｔ
１）は少なくとも第１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）
とを直列に接続すると共に第３巻線（Ｎ３）を有し、前
記直列に接続した第１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）
とに並列に第１コンデンサ（Ｃ１）を接続させた並列共
振回路（３）を備えたものである。

【０００６】更に、請求項２に記載のものは、請求項１
に記載の高調波電流抑制回路において、交流電源（Ｖａ
ｃ）と整流回路がコンデンサ入力の機器（２）とを接続
する片側の回路と他側の回路との間にコンデンサ入力の
機器（２）と並列に且つチョークコイル（Ｌ１）と第２
コンデンサ（Ｃ２）とを直列に接続させた直列共振回路
（４）を備えたものである。

【０００７】

【発明の作用】従来、高調波電流を抑制する方法とし
て、交流電源と整流回路がコンデンサ入力の機器との間
の交流入力回路に直列にチョークコイルを挿入する方法
は、非常に簡略であり、特に電源周波数の３次高調波電
流の抑制を行うためには大きなインダクタンスを必要と
し、接続される機器の入力電流が流入するためにチョー
クコイルの巻線抵抗によって損失も大きく成っており、
そこで、本発明の高調波電流抑制回路は、交流電源と整
流回路がコンデンサ入力の機器との間に電源周波数の３
次高調波電流成分の周波数に対して大きなインピーダン
スを有する回路を挿入したことによって、電源周波数の
３次高調波電流を抑制可能としたものであり、前記チョ
ークコイルは電源周波数の５次高調波電流から抑制すれ
ば良いため、必要とするインダクタタンスの小さい値で
可能としたものである。

【０００８】更に、電源周波数の高調波電流成分の周波
数はある程度固定した周波数であるので、並列共振回路
を利用することが可能で、高調波電流抑制回路に並列共
振回路を挿入すれば印加周波数が共振点において回路イ
ンピーダンスは非常に大きな値となり、印加周波数が共
振点以前の周波数並びに以後の周波数において共振回路
のインピーダンスは低く成り、従って、共振点を目的の
高調波電流周波数成分にあわせれば、インピーダンスは
大きくなり、高調波電流成分の一部周波数成分を抑制す
ることが可能となるものである。

【０００９】更には、目的以外の高調波のインピーダン
スは、直列に挿入したチョークコイルのインピーダンス
に依存する形態は変りなく、更に、チョークコイルのイ
ンピーダンスを低下させ目的を達成するには、その他の
高調波成分を抑制させる必要と成るものである。

【００１０】そこで、抑制の方法は、本発明の請求項１
に記載の如く、交流電源と整流回路がコンデンサ入力の
機器との間に高インピーダンス回路を挿入する方法があ
るが、更に、交流電源のインピーダンスを一旦チョーク
コイル等により上昇させ、整流回路がコンデンサ入力の
機器の入力と並列に高調波電流成分に対して低いインピ
ーダンスを有する回路を挿入し高調波成分を分流させ低
減させる方法がある。

【００１１】そして、本発明の請求項２に記載の如く、
整流回路がコンデンサ入力の機器の入力と並列に直列共
振回路を挿入し、前述以外の高調波電流周波数成分を抑
制すれば、挿入するチョークコイルのインピーダンスは
更に小型のもので目的は達成できるものである。

【００１２】従って、本発明の目的は、前述の課題を解
決し、簡単且つ低コストで高調波電流を抑制する回路を
提供することを目的としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高調波電流抑制回
路を実施の形態の図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明の高調波電流抑制回路の第１
の実施の形態の回路図であり、図２は本発明の高調波電
流抑制回路の第２の実施の形態の回路図であり、図３は
本発明の高調波電流抑制回路の第３の実施の形態の回路
図であり、図４は本発明の高調波電流抑制回路の第４の
実施の形態の回路図である。

【００１５】本発明は、高調波電流抑制回路に関するも
ので、更に詳細には、低コストで小型化が容易で、効果
的に高調波電流を抑制する回路に関するものであり、請
求項１に記載の高調波電流抑制回路は、交流電源（Ｖａ
ｃ）と整流回路がコンデンサ入力の機器（２）との間に
設けた高調波電流抑制回路（１）であって、交流電源
（Ｖａｃ）と整流回路がコンデンサ入力の機器（２）と
を接続する片側の回路にトランス（Ｔ１）を介装し、該
トランス（Ｔ１）は少なくとも第１巻線（Ｎ１）と第２
巻線（Ｎ２）とを直列に接続すると共に第３巻線（Ｎ
３）を有し、前記直列に接続した第１巻線（Ｎ１）と第
２巻線（Ｎ２）とに並列に第１コンデンサ（Ｃ１）を接
続させた並列共振回路（３）を備えたものである。

【００１６】更に、請求項２に記載の高調波電流抑制回
路は、請求項１に記載の高調波電流抑制回路において、
前記交流電源（Ｖａｃ）と整流回路がコンデンサ入力の
機器（２）とを接続する片側の回路と他側の回路との間
にコンデンサ入力の機器（２）と並列に且つチョークコ
イル（Ｌ１）と第２コンデンサ（Ｃ２）とを直列に接続
させた直列共振回路（４）を備えたものである。

【００１７】即ち、本発明の高調波電流抑制回路（１）
の実施の形態は、図示する如く、交流電源（Ｖａｃ）と
整流回路がコンデンサ入力の機器（２）との間に配設さ
れるものである。

【００１８】そして、第１の実施の形態では図１に図示
する如く、トランス（Ｔ１）は交流電源（Ｖａｃ）とコ
ンデンサ入力の機器（２）とを接続する片側の回路に介
装しているもので、第１巻線（Ｎ１）の一方はコンデン
サ入力の機器（２）と接続すると共に、第１巻線（Ｎ
１）の他方は第２巻線（Ｎ２）の一方と接続点を介して
直列に接続させており、更に、第３巻線（Ｎ３）の一方
は第１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）との間の接続点
と接続すると共に、第３巻線（Ｎ３）の他方は交流電源
（Ｖａｃ）と接続しているものである。

【００１９】次いで、第２の実施の形態では図２に図示
する如く、交流電源（Ｖａｃ）とコンデンサ入力の機器
（２）とを接続する片側の回路に介装しているトランス
（Ｔ１）の第３巻線（Ｎ３）は一方はコンデンサ入力の
機器（２）と接続すると共に他方を第１巻線（Ｎ１）の
一方と接続し、該第１巻線（Ｎ１）の他方は第２巻線
（Ｎ２）の接続点を介して直列に接続させており、該第
１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）との間の接続点と交
流電源（Ｖａｃ）と接続しているものである。

【００２０】次に、第１コンデンサ（Ｃ１）は直列に接
続した第１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）とに並列に
接続させており、つまり、第１コンデンサ（Ｃ１）は第
１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）とに並列に接続させ
ることにより、並列共振回路（３）を構成しているもの
である。

【００２１】更には、第３の実施の形態では図３に図示
する如く、チョークコイル（Ｌ１）は第２コンデンサ
（Ｃ２）と直列に接続させており、第２コンデンサ（Ｃ
２）一方は交流電源（Ｖａｃ）とコンデンサ入力の機器
（２）とを接続する他側の回路に接続点を設けて接続
し、チョークコイル（Ｌ１）の他方は第３巻線（Ｎ３）
の一方と第１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）とを接続
した回路に接続点を設けて接続しているものである。

【００２２】更に、第４の実施の形態では図４に図示す
る如く、第１の実施の形態の第１巻線（Ｎ１）の一方と
接続されたコンデンサ入力の機器（２）との間の回路に
接続点を設けると共に、交流電源（Ｖａｃ）とコンデン
サ入力の機器（２）とを接続する他側の回路に接続点を
設けてチョークコイル（Ｌ１）と第２コンデンサ（Ｃ
２）とを直列にして接続しているものである。

【００２３】つまり、コンデンサ入力の機器（２）と並
列に且つチョークコイル（Ｌ１）と第２コンデンサ（Ｃ
２）と直列に接続させることにより、直列共振回路
（４）を構成しているものである。

【００２４】本発明の高調波電流抑制回路（１）を前述
のように構成したことによって、大きなインピーダンス
を必要とする高調波電流成分は電源周波数の倍数の低い
周波数であり特に３倍の高調波電流成分であり、この高
調波電流成分を減衰させれば、チョークコイル（Ｌ１）
の小型化が可能であり、従って、ある程度決定した周波
数帯域に対して大きなインピーダンスを有する回路とし
ては、並列共振回路（３）を電源の入力部分に挿入すれ
ば有効であり、並列共振回路（３）の特性として、共振
周波数でのインピーダンスは極大となり、それ以外の周
波数ではインピーダンスは低下する特性を有しているも
のである。

【００２５】従って、この回路の共振周波数を電源周波
数の任意の周波数にすれば、並列共振回路（３）のイン
ピーダンスは大きくなり、つまり、回路全体のインピー
ダンスも大きくなので、高調波電流成分の任意周波数電
流成分を大きく減衰させることができるもので、従っ
て、並列共振周波数を高調波電流成分の倍数の低い周波
数成分に設定すれば、高調波電流成分の倍数の低い周波
数成分を大きく減衰させることが可能となり、直列に接
続されているチョークコイル（Ｌ１）は高調波電流成分
の倍数の高い成分を低減させればよいので、比較的小容
量のチョークコイル（Ｌ１）で対応が可能と成るもので
ある。

【００２６】前記並列共振回路（３）としては、第１コ
ンデンサ（Ｃ１）とトランス（Ｔ１）の第２巻線（Ｎ
２）と第３巻線（Ｎ３）が接続された回路にて構成され
ているが、第３巻線（Ｎ３）を省略し第１コンデンサ
（Ｃ１）を第２巻線（Ｎ２）の両端の接続しても同様の
効果が期待できるものである。

【００２７】更に、本発明の次実施の形態の高調波電流
抑制回路（１）の高調波電流成分を減衰させるために
は、高調波電流抑制回路（１）に直列に接続されてた直
列共振回路（４）を備えているもので、交流電源（Ｖａ
ｃ）と整流回路がコンデンサ入力の機器（２）の接続の
間にはチョークコイル（Ｌ１）が挿入されており、整流
回路がコンデンサ入力の機器（２）側より交流電源（Ｖ
ａｃ）のインピーダンスは接続されているチョークコイ
ル（Ｌ１）のインピーダンスとなり、従って、高調波電
流成分の周波数の観点からみると回路インピーダンスは
ある程度高い値となっており、そこで、高調波電流成分
を減衰させるには、回路インピーダンスの高い部分に減
衰させたい周波数に対して低いインピーダンスの回路を
追加すれば、高調波電流成分を減衰させることが可能な
ものである。

【００２８】そして、前記直列共振回路（４）のインピ
ーダンスは、共振点にてインピーダンスは最低となり共
振点以外の周波数では高いインピーダンスを有する回路
であり、従って、直列共振回路（４）を整流回路がコン
デンサ入力の機器（２）側に並列に接続すれば高調波電
流成分は回路の共振点周波数成分を減衰させることが可
能となるものであり、トランス（Ｔ１）の第１巻線（Ｎ
１）と第２巻線（Ｎ２）の間の接続点と第３巻線（Ｎ
３）とを接続した回路に接続点を設け、前記接続点にチ
ョークコイル（Ｌ１）と第２コンデンサ（Ｃ２）を直列
に接続して、直列共振回路（４）を形成させたものであ
る。

【００２９】つまり、直列共振回路（４）を接続させた
ことによって、機器から発生する高調波電流成分の一部
周波数成分を直列共振点の周波数成分は、図２に図示す
るＢ点とＤ点の間のインピーダンスは低い値となり、説
明を換えるとショート状態に近くなるため、共振周波数
部分の高調波電流成分を減衰させることができ、従っ
て、直列共振回路（４）の共振周波数を高調波電流成分
の低い周波数部分に設定すれば、チョークコイル（Ｌ
１）の必要インダクタンスは少ない容量のもので可能と
なるものである。

【００３０】本発明の高調波電流抑制回路（１）は、ト
ランス（Ｔ１）の第１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）
との直列部分と第１コンデンサ（Ｃ１）の並列共振周波
数を交流入力電源（Ｖａｃ）の周波数の３倍の周波数に
設定し、更に、チョークコイル（Ｌ１）と第２コンデン
サ（Ｃ２）の直列共振周波数を交流入力電源（Ｖａｃ）
の周波数の５倍の周波数に設定するものである。

【００３１】そして、電源周波数の３倍高調波電流成分
は第１巻線（Ｎ１）並びに第２巻線（Ｎ２）、第１コン
デンサ（Ｃ１）の並列共振部分のインピーダンスが高い
ため減衰され、図示するＢ点とＤ点の間では電源周波数
の５倍高調波電流成分のインピーダンスは極めて低い状
態となり減衰するものであり、従って、高調波電流成分
の内電源周波数の３次並び５次周波数はおのおの減衰す
るので、それ以上の周波数の高調波電流成分は従来のチ
ョークコイルを利用し、今回の回路ではトランス（Ｔ
１）の第３巻線（Ｎ３）を使用して低減させるものであ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明の高調波電流抑制回路は前述の構
成により、入力電流の高調波成分を小さなチョークコイ
ル並びに最小のトランスで大きく減衰させることが可能
であり、実用性の高い有効な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の高調波電流抑制回路の第１の実
施の形態の回路図である。

【図２】図２は本発明の高調波電流抑制回路の第２の実
施の形態の回路図である。

【図３】図３は本発明の高調波電流抑制回路の第３の実
施の形態の回路図である。

【図４】図４は本発明の高調波電流抑制回路の第４の実
施の形態の回路図である。

【符号の説明】

１ 高調波電流抑制回路 ２ コンデンサ入力の機器 ３ 並列共振回路 ４ 直列共振回路 Ｖａｃ 交流電源 Ｔ１ トランス Ｎ１ 第１巻線 Ｎ２ 第２巻線 Ｎ３ 第３巻線 Ｃ１ 第１コンデンサ Ｃ２ 第２コンデンサ Ｌ１ チョークコイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源（Ｖａｃ）と整流回路がコンデン
   サ入力の機器（２）との間に設けた高調波電流抑制回路
   （１）であって、交流電源（Ｖａｃ）と整流回路がコン
   デンサ入力の機器（２）とを接続する片側の回路にトラ
   ンス（Ｔ１）を介装し、該トランス（Ｔ１）は少なくと
   も第１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）とを直列に接続
   すると共に第３巻線（Ｎ３）を有し、前記直列に接続し
   た第１巻線（Ｎ１）と第２巻線（Ｎ２）とに並列に第１
   コンデンサ（Ｃ１）を接続させた並列共振回路（３）を
   備えたことを特徴とする高調波電流抑制回路。
2. 【請求項２】前記交流電源（Ｖａｃ）と整流回路がコン
   デンサ入力の機器（２）とを接続する片側の回路と他側
   の回路との間にコンデンサ入力の機器（２）と並列に且
   つチョークコイル（Ｌ１）と第２コンデンサ（Ｃ２）と
   を直列に接続させた直列共振回路（４）を備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の高調波電流抑制回路。