JP2005033895A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、入力交流ラインから交流電源または出力交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制することを目的とする。
【解決手段】コンバ−タ主回路１への入力交流ラインに接続したフィルタ手段１０と、各相の入力交流ラインを流れる電流を検出する交流電流検出手段１２ａ〜１２ｃと、交流電流検出手段１２ａ〜１２ｃで検出した各相の電流を加算し、この加算値に応じた信号を入力交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号としてスイッチング素子１ａ制御用の制御回路２０に入力するコモンモ−ド電流抑制手段２９Ａとを有することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】コンバ−タ主回路１への入力交流ラインに接続したフィルタ手段１０と、各相の入力交流ラインを流れる電流を検出する交流電流検出手段１２ａ〜１２ｃと、交流電流検出手段１２ａ〜１２ｃで検出した各相の電流を加算し、この加算値に応じた信号を入力交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号としてスイッチング素子１ａ制御用の制御回路２０に入力するコモンモ−ド電流抑制手段２９Ａとを有することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＷＭコンバ−タまたはＰＷＭインバ−タ等の電力変換装置に関し、特に低周波のコモンモ−ド電流（同相電流）を抑制しうるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＰＷＭコンバ−タまたはＰＷＭインバ−タ等の電力変換装置、およびこれらの装置における従来のコモンモ−ド電流抑制技術を順に説明する。
【０００３】
図５は、絶縁型３相コンバ−タの構成例を示している。コンバ−タ主回路１は、それぞれダイオ−ドが逆並列接続された６個のスイッチング素子１ａとしてのＩＧＢＴが、３相ブリッジ接続して形成されている。コンバ−タ主回路１の交流入力端には、３相交流電源２からの入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗが接続されている。コンバ−タ主回路１の入力部には、３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗ間にΔ接続された３個のコンデンサ３ａ〜３ｃ、各交流ラインＵ、Ｖ、Ｗに直列接続された入力リアクトル４ａ〜４ｃおよび連系リアクトル５ａ〜５ｃにより、高周波のフィルタ回路６が形成されている。一方、コンバ−タ主回路１の出力部には、正直流ラインＰと負直流ラインＮとの間に、平滑コンデンサ７が接続されている。
【０００４】
３相ブリッジ接続されたＩＧＢＴは、入力３相交流の周波数より高いキャリヤ周波数からなるゲ−ト信号（高周波パルス）でＰＷＭ制御されて、入力３相交流電流を正弦波に維持し、かつその力率を１に保持した状態で、一定の直流電圧を出力している。このとき、ＩＧＢＴのスイッチングによって、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗの各ラインと負側直流ラインＮとの間に、高周波のキャリヤ周波数成分を含んだコモンモ−ド電圧が発生する。コンバ−タ主回路１の入力部に接続されたフィルタ回路６は、この高周波のキャリヤ周波数成分を吸収して、キャリヤ周波数成分によるコモンモ−ド電流が、３相交流電源２へ伝わらないようにしている。絶縁型システムでは、対大地インピ−ダンスが非常に高いため、上記の構成で高周波のキャリヤ周波数成分によるコモンモ−ド電流を抑制することができる。
【０００５】
図６は、入力非絶縁型３相コンバ−タの構成例を示している。非絶縁型システムでは、３相交流電源２の部分で入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗのうち、ある一ラインが接地されている。また、コンバ−タ回路は、筐体８に内装され、筐体８は接地されている。入力非絶縁型３相コンバ−タは、上記の絶縁型のものと同様に、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗの各ラインと負側直流ラインＮとの間に、高周波のキャリヤ周波数成分を含んだコモンモ−ド電圧が発生する。コンバ−タ主回路１の出力直流回路は、大地との間に浮遊容量Ｃ０を持ち、筐体２０は接地されているため、入力交流回路−交流電源２−電源対地インピ−ダンス−接地−浮遊容量Ｃ０−出力直流回路に至る電流の経路ができ、キャリヤ周波数成分のコモンモ−ド電圧により、過大な漏洩電流Ｉｃ（コモンモ−ド電流）が流れてしまう。接地への漏洩電流Ｉｃが生じると、交流ラインに漏電ブレ−カが設けられている場合、トリップすることになる。
【０００６】
図７は、接地への漏洩電流を抑制するようにした入力非絶縁型３相コンバ−タの構成例を示している。コンバ−タ主回路１の入力部には、３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗ間にＹ接続された３個のコンデンサ９ａ〜９ｃ、各交流ラインＵ、Ｖ、Ｗに直列接続された入力リアクトル４ａ〜４ｃおよび連系リアクトル５ａ〜５ｃにより、高周波のフィルタ回路（フィルタ手段）１０が形成されている。Ｙ接続された３個のコンデンサ９ａ〜９ｃの中性点は、ニュ−トラルライン１１を介して２直列の平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。このような回路構成とすることで、上述の高周波のコモンモ−ド電流Ｉｃをコンバ−タ回路内でル−プさせるようにしている。
【０００７】
図８は、３相交流電源２へのコモンモ−ド電流流出を抑制するようにした入力非絶縁型３相コンバ−タの構成例を示している。図８は、ＩＧＢＴをＰＷＭ制御するためのゲ−ト制御回路の構成例も示している。フィルタ回路１０における３個のコンデンサ９ａ〜９ｃの中性点は、接地されるとともにニュ−トラルライン１１を介して平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。一方、３相交流電源２からの３相交流電圧が位相差検出回路１４に入力され、電圧検出器１３で検出された出力直流電圧が直流電圧制御回路１５に入力されている。入力電流制御回路１６には、交流電流検出器１２ａ〜１２ｃで検出された入力交流電流と、位相差検出回路１４からの位相基準信号と、直流電圧制御回路１５からの入力電流振幅基準信号とが入力されている。入力電流制御回路１６は、これらの入力により、入力交流電流を正弦波に制御し、かつその力率を１に制御する。
【０００８】
演算部１７は、入力電流制御回路１６からの正弦波出力と、キャリヤ発生回路１８からの三角波のキャリヤ信号とを比較してＰＷＭ信号を出力する。駆動回路１９は、このＰＷＭ信号をゲ−ト信号としてコンバ−タ主回路１に出力し、ＩＧＢＴがＰＷＭ制御されて、一定の直流電圧を出力するようになっている。上記の位相差検出回路１４〜駆動回路１９により、ゲ−ト制御回路２０が構成されている。ＩＧＢＴのＰＷＭ制御により発生する高周波のコモンモ−ド電流は、フィルタ回路１０のコンデンサ９ａ〜９ｃにより接地にバイパスされ、３相交流電源２へのコモンモ−ド電流の流出を防止することができる。
【０００９】
図９は、負荷２２へのコモンモ−ド電流流出を抑制するようにした出力非絶縁型３相インバ−タの構成例を示している。３相コンバ−タ部分の構成は、上記図８と同じである。インバ−タの非絶縁型システムでは、負荷２２の部分で出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗのうち、ある一ラインが接地されている。インバ−タ主回路２１の出力部には、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗ間にＹ接続された３個のコンデンサ２３ａ〜２３ｃと、各出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗに直列接続されたリアクトル２４ａ〜２４ｃとで、高周波のフィルタ回路２５が形成されている。Ｙ接続された３個のコンデンサ２３ａ〜２３ｃの中性点は、接地されるとともにニュ−トラルライン１１を介して、コンバ−タ回路の直流出力部における平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。
【００１０】
一方、インバ−タ主回路２１の出力３相交流電圧がインバ−タ電圧制御回路２６に入力されている。演算部２７は、インバ−タ電圧制御回路２６の出力と、キャリヤ発生回路１８からの三角波のキャリヤ信号との演算によりＰＷＭ信号を出力する。駆動回路１９は、このＰＷＭ信号をゲ−ト信号としてインバ−タ主回路２１に出力し、ＩＧＢＴがＰＷＭ制御されて、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するようになっている。上記のインバ−タ電圧制御回路２６、演算部２７、キャリヤ発生回路１８および駆動回路１９により、ゲ−ト制御回路２８が構成されている。ＩＧＢＴのＰＷＭ制御により発生する高周波のコモンモ−ド電流は、フィルタ回路２５のコンデンサ２３ａ〜２３ｃにより接地にバイパスされ、負荷２２へのコモンモ−ド電流の流出を防止することができる。
【００１１】
上述のように、従来の電力変換装置では、交流ラインの各相にリアクトルを挿入接続するとともに、この交流ラインの少なくとも１相をコンデンサを介して直流ライン側に接続し、これらのリアクトルおよびコンデンサでフィルタ回路を構成している。コンデンサが接続される直流ライン側は、正、負いずれの直流ラインでもよく、直流ライン側に平滑コンデンサが接続されたものでは、その平滑コンデンサの中性点（平滑コンデンサの端子電圧の中点電位点）に接続してもよい。電力変換装置としては、単相または３相のインバ−タまたはコンバ−タが適用でき、また、コンバ−タとインバ−タとを組合わた無停電電源装置にも適用できる。そして、ＩＧＢＴを高周波パルスでスイッチングすることにより、交流ラインと直流ライン間に発生する高周波電圧（コモンモ−ド電圧）をフィルタ回路のリアクトルとコンデンサにより吸収し、コモンモ−ド電流を低減するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平３−２１８２７０号公報（第３頁、第１−１５図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換装置におけるフィルタ回路は、通常、スイッチング周波数成分の高周波コモンモ−ド電流（例えば、１０ｋＨｚ）をバイパスさせる定数で設計されている。このため、低周波のコモンモ−ド電流（例えば、１５０Ｈｚ〜９００Ｈｚ程度）に対してはフィルタ効果が低く、低周波のコモンモ−ド電流が交流電源または負荷へ流出してしまうという問題がある。そのため、図８や図９に示したように、交流電源側または負荷側を、ニュ−トラルラインを接地した４線式にする等のシステム的な制約が必要であった。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、入力非絶縁型または出力非絶縁型とした場合でも、入力交流ラインから交流電源または出力交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【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、コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、各相の前記入力交流ラインを流れる電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出した各相の電流を加算し、この加算値に応じた信号を前記入力交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００１６】
交流電流検出手段でコモンモ−ド電流を含んだ入力交流電流が各相について検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力された入力交流ライン各相の検出電流が加算され、その加算値に所要の演算が施されて加算値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。コンバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力交流ラインから交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００１７】
請求項２記載の発明は、コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力３相交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記入力３相交流ラインを流れる零相電流を検出する零相電流検出手段と、該零相電流検出手段で検出した零相電流値に応じた信号を前記入力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００１８】
零相電流検出手段でコモンモ−ド電流を含んだ入力３相交流電流から零相電流が検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力された零相電流に所要の演算が施されて零相電流値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。コンバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインから３相交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００１９】
請求項３記載の発明は、コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力３相交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルと前記入力３相交流ライン間にＹ接続したコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記Ｙ接続したコンデンサの中性点と前記コンバ−タ主回路からの出力直流ライン側とを結ぶニュ−トラルラインを流れるニュ−トラル電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出したニュ−トラル電流の値に応じた信号を前記入力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００２０】
交流電流検手段で高周波のコモンモ−ド電流からなるニュ−トラル電流が検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力されたニュ−トラル電流に所要の演算が施されてニュ−トラル電流値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。コンバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインから３相交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００２１】
請求項４記載の発明は、インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、各相の前記出力交流ラインを流れる電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出した各相の電流を加算し、この加算値に応じた信号を前記出力交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００２２】
交流電流検出手段でコモンモ−ド電流を含んだ出力交流電流が各相について検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力された出力交流ライン各相の検出電流が加算され、その加算値に所要の演算が施されて加算値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。インバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる交流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００２３】
請求項５記載の発明は、インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を３相交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記出力３相交流ラインを流れる零相電流を検出する零相電流検出手段と、該零相電流検出手段で検出した零相電流値に応じた信号を前記出力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００２４】
零相電流検出手段でコモンモ−ド電流を含んだ出力３相交流電流から零相電流が検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力された零相電流に所要の演算が施されて零相電流値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。インバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００２５】
請求項６記載の発明は、インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を３相交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルと前記出力３相交流ライン間にＹ接続したコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記Ｙ接続したコンデンサの中性点と前記インバ−タ主回路への入力直流ライン側とを結ぶニュ−トラルラインを流れるニュ−トラル電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出したニュ−トラル電流の値に応じた信号を前記出力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００２６】
交流電流検手段で高周波のコモンモ−ド電流からなるニュ−トラル電流が検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力されたニュ−トラル電流に所要の演算が施されてニュ−トラル電流値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。インバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。なお、図１および後述する各実施の形態を示す図において、前記図８および図９における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。本実施の形態は、入力非絶縁型の３相コンバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしている。高周波のフィルタ回路１０におけるＹ接続された３個のコンデンサ９ａ〜９ｃの中性点は、接地されることなくニュ−トラルライン１１を介して平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。このため、コモンモ−ド電流の高周波成分に関しては、コンバ−タ回路内でル−プされるとともに、高周波のフィルタ回路１０で低減されるようになっている。
【００２９】
本実施の形態では、このようなコモンモ−ド電流の高周波成分を、より一層確実に抑制するとともに、低周波のコモンモ−ド電流の３相交流電源２への流出を抑制するものであり、ゲ−ト制御回路２０に、コモンモ−ド電流抑制手段としてのコモンモ−ド電流抑制回路２９Ａが付設されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ａには、加算部３０と比例ゲイン演算部３１とが設けられている。制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗにそれぞれ設けられた交流電流検出器１２ａ〜１２ｃが利用され、その検出電流信号がコモンモ−ド電流抑制回路２９Ａに入力されている。加算部３０は、入力された交流ラインＵ、Ｖ、Ｗ各相の検出電流を加算し、比例ゲイン演算部３１は、その加算値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２０における演算部１７に入力されている。
【００３０】
上記の交流電流検出器１２ａ〜１２ｃ−コモンモ−ド電流抑制回路２９Ａ−演算部１７−駆動回路１９−コンバ−タ主回路１により、コモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック制御ル−プが形成されている。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。ゲ−ト制御回路２０における演算部１７は、入力電流制御回路１６からの正弦波出力と、キャリヤ発生回路１８からの三角波のキャリヤ信号とを比較して高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。コンバ−タ主回路１は、この高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力する。このとき、ＩＧＢＴのスイッチングによって、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗの各ラインと負側直流ラインＮとの間に、コモンモ−ド電圧が発生し、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗには、高周波成分および低周波成分を含んだコモンモ−ド電流が流れる。
【００３２】
交流電流検出器１２ａ〜１２ｃは、このコモンモ−ド電流を含んだ入力交流電流を各相について検出し、その検出出力がゲ−ト制御回路２０における入力電流制御回路１６に入力されるとともに、コモンモ−ド電流抑制回路２９Ａに入力される。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ａでは、入力された交流ラインＵ、Ｖ、Ｗ各相の検出電流を加算し、その加算値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２０における演算部１７に入力させる。演算部１７では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００３３】
コンバ−タ主回路１は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００３４】
なお、本実施の形態では、交流電源および交流ライン等は、３相のものについて説明したが、単相のものにも適用することができる。また、システム的には、入力非絶縁型のものに限らず、入力絶縁型のものにも適用することができる。
【００３５】
本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、入力非絶縁型の３相コンバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしたものである。その構成は、コモンモ−ド電流流出量を検出する検出器とコモンモ−ド電流抑制回路とを除いては、上記第１の実施の形態とほぼ同じである。
【００３６】
本実施の形態では、コモンモ−ド電流抑制回路に、前記と同一の機能を持つ比例ゲイン演算部のみが設けられている。また、制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗを流れる零相電流を検出する公知の零相電流検出器が用いられている。零相電流は、３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗの各相を流れる電流中に、同相で含まれている大きさの等しい電流である。この零相電流検出器の検出電流信号がコモンモ−ド電流抑制回路に入力されている。コモンモ−ド電流抑制回路の比例ゲイン演算部は、入力した零相電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路における演算部に入力されている。
【００３７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。零相電流検出器は、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗを流れるコモンモ−ド電流を含んだ入力交流電流から、零相電流を検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路に入力される。コモンモ−ド電流抑制回路では、入力された零相電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、零相電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路における演算部に入力させる。演算部では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００３８】
コンバ−タ主回路は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００３９】
図２には、本発明の第３の実施の形態を示す。本実施の形態は、入力非絶縁型の３相コンバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしている。高周波のフィルタ回路１０におけるＹ接続された３個のコンデンサ９ａ〜９ｃの中性点は、接地されることなくニュ−トラルライン１１を介して平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。
【００４０】
本実施の形態では、ゲ−ト制御回路２０に、コモンモ−ド電流抑制手段としてのコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂが付設されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂには、前記と同一の機能を持つ比例ゲイン演算部３１のみがが設けられている。制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、ニュ−トラルライン１１を流れるニュ−トラル電流、すなわち高周波のコモンモ−ド電流を検出する交流電流検出器３２が用いられている。本実施の形態は、この高周波のコモンモ−ド電流を用いて高周波、低周波のコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号を作成するものである。交流電流検出器３２の検出電流信号は、コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂに入力されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂの比例ゲイン演算部３１は、入力したニュ−トラル電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、ニュ−トラル電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２０における演算部１７に入力されている。
【００４１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。交流電流検出器３２は、高周波のコモンモ−ド電流からなるニュ−トラル電流を検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂに入力される。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂでは、入力されたニュ−トラル電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、ニュ−トラル電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２０における演算部１７に入力させる。
【００４２】
演算部１７では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００４３】
コンバ−タ主回路１は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００４４】
図３には、本発明の第４の実施の形態を示す。本実施の形態は、出力非絶縁型の３相インバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷２２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしている。高周波のフィルタ回路２５におけるＹ接続された３個のコンデンサ２３ａ〜２３ｃの中性点は、接地されることなくニュ−トラルライン１１を介してコンバ−タ回路の直流出力部における平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。
【００４５】
本実施の形態では、ゲ−ト制御回路２８に、コモンモ−ド電流抑制手段としてのコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃが付設されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃには、加算部３０と比例ゲイン演算部３１とが設けられている。制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗにそれぞれ設けられた交流電流検出器３３ａ〜３３ｃが用いらている。交流電流検出器３３ａ〜３３ｃの各検出電流信号は、コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃに入力されている。加算部３０は、入力された３相交流ラインｕ、ｖ、ｗ各相の検出電流を加算し、比例ゲイン演算部３１は、その加算値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２８における演算部２７に入力されている。
【００４６】
上記の交流電流検出器３３ａ〜３３ｃ−コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃ−演算部２７−駆動回路１９−インバ−タ主回路２１により、コモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック制御ル−プが形成されている。
【００４７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。交流電流検出器３３ａ〜３３ｃは、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗを流れるコモンモ−ド電流を含んだ出力交流電流を各相について検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃに入力される。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃでは、入力された交流ラインｕ、ｖ、ｗ各相の検出電流を加算し、その加算値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２８における演算部２７に入力させる。演算部２７では、インバ−タ電圧制御回路２６からの正弦波出力と、キャリヤ発生回路１８からの三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００４８】
インバ−タ主回路２１は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷２２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００４９】
なお、本実施の形態では、交流電源および交流ライン等は、３相のものについて説明したが、単相のものにも適用することができる。また、システム的には、出力非絶縁型のものに限らず、出力絶縁型のものにも適用することができる。
【００５０】
本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、出力非絶縁型の３相インバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしたものである。その構成は、コモンモ−ド電流流出量を検出する検出器とコモンモ−ド電流抑制回路とを除いては、上記第４の実施の形態とほぼ同じである。
【００５１】
本実施の形態では、コモンモ−ド電流抑制回路に、前記と同一の機能を持つ比例ゲイン演算部のみが設けられている。また、制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗを流れる零相電流を検出する公知の零相電流検出器が用いられている。零相電流は、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗの各相を流れる電流中に、同相で含まれている大きさの等しい電流である。この零相電流検出器の検出電流信号がコモンモ−ド電流抑制回路に入力されている。コモンモ−ド電流抑制回路の比例ゲイン演算部は、入力した零相電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、零相電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路における演算部に入力されている。
【００５２】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。零相電流検出器は、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗを流れるコモンモ−ド電流を含んだ出力交流電流から、零相電流を検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路に入力される。コモンモ−ド電流抑制回路では、入力された零相電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、零相電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路における演算部に入力させる。演算部では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００５３】
インバ−タ主回路は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００５４】
図４には、本発明の第６の実施の形態を示す。本実施の形態は、出力非絶縁型の３相インバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷２２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしている。高周波のフィルタ回路２５におけるＹ接続された３個のコンデンサ２３ａ〜２３ｃの中性点は、接地されることなくニュ−トラルライン１１を介してコンバ−タ回路の直流出力部における平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。
【００５５】
本実施の形態では、ゲ−ト制御回路２８に、コモンモ−ド電流抑制手段としてのコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄが付設されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄには、前記と同一の機能を持つ比例ゲイン演算部３１のみが設けられている。制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、ニュ−トラルライン１１を流れるニュ−トラル電流、すなわち高周波のコモンモ−ド電流を検出する交流電流検出器３４が用いられている。本実施の形態は、この高周波のコモンモ−ド電流を用いて高周波、低周波のコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号を作成するものである。交流電流検出器３４の検出電流信号は、コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄに入力されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄの比例ゲイン演算部３１は、入力したニュ−トラル電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、ニュ−トラル電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２８における演算部２７に入力されている。
【００５６】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。交流電流検出器３４は、高周波のコモンモ−ド電流からなるニュ−トラル電流を検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄに入力される。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄでは、入力されたニュ−トラル電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、ニュ−トラル電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２８における演算部２７に入力させる。演算部２７では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００５７】
インバ−タ主回路は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷２２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３記載の発明によれば、コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を、コモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を所要の処理が行われた形で含む高周波パルスでスイッチングすることで、コモンモ−ド電圧の発生を抑制することができる。このため、入力交流ラインから交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制することができる。
【００５９】
請求項４〜６記載の発明によれば、インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を、コモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を所要の処理が行われた形で含む高周波パルスでスイッチングすることで、コモンモ−ド電圧の発生を抑制することができる。このため、出力交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるコンバ−タからなる電力変換装置の回路図である。
【図２】本発明の第３の実施の形態であるコンバ−タの回路図である。
【図３】本発明の第４の実施の形態であるインバ−タの回路図である。
【図４】本発明の第６の実施の形態であるインバ−タの回路図である。
【図５】従来の絶縁型３相コンバ−タの回路図である。
【図６】従来の入力非絶縁型３相コンバ−タにおけるコモンモ−ド電流の発生メカニズムを説明するための回路図である。
【図７】従来の入力非絶縁型３相コンバ−タにおいて接地への漏洩電流を抑制するようにした回路構成を示す図である。
【図８】従来の入力非絶縁型３相コンバ−タにおいてニュ−トラルラインを接地した回路構成を示す図である。
【図９】従来の出力非絶縁型３相インバ−タにおいてニュ−トラルラインを接地した回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１ コンバ−タ主回路
１ａ スイッチング素子
２ ３相交流電源
４ａ〜４ｃ 入力リアクトル
５ａ〜５ｃ 連系リアクトル
９ａ〜９ｃ、２３ａ〜２３ｃ Ｙ接続のコンデンサ
１０、２５ フィルタ回路（フィルタ手段）
１１ ニュ−トラルライン
１２ａ〜１２ｃ、３２、３３ａ〜３３ｃ、３４ 交流電流検出器（交流電流検出手段）
１７ 演算部
２０、２８ ゲ−ト制御回路
２１ インバ−タ主回路
２２ 負荷
２４ａ〜２４ｃ リアクトル
２９Ａ〜２９Ｄ コモンモ−ド電流抑制回路（コモンモ−ド電流抑制手段）
３０ 加算部
３１ 比例ゲイン演算部
Ｐ、Ｎ 正、負の直流ライン
Ｕ、Ｖ、Ｗ 入力３相交流ライン
ｕ、ｖ、ｗ 出力３相交流ライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＷＭコンバ−タまたはＰＷＭインバ−タ等の電力変換装置に関し、特に低周波のコモンモ−ド電流（同相電流）を抑制しうるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＰＷＭコンバ−タまたはＰＷＭインバ−タ等の電力変換装置、およびこれらの装置における従来のコモンモ−ド電流抑制技術を順に説明する。
【０００３】
図５は、絶縁型３相コンバ−タの構成例を示している。コンバ−タ主回路１は、それぞれダイオ−ドが逆並列接続された６個のスイッチング素子１ａとしてのＩＧＢＴが、３相ブリッジ接続して形成されている。コンバ−タ主回路１の交流入力端には、３相交流電源２からの入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗが接続されている。コンバ−タ主回路１の入力部には、３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗ間にΔ接続された３個のコンデンサ３ａ〜３ｃ、各交流ラインＵ、Ｖ、Ｗに直列接続された入力リアクトル４ａ〜４ｃおよび連系リアクトル５ａ〜５ｃにより、高周波のフィルタ回路６が形成されている。一方、コンバ−タ主回路１の出力部には、正直流ラインＰと負直流ラインＮとの間に、平滑コンデンサ７が接続されている。
【０００４】
３相ブリッジ接続されたＩＧＢＴは、入力３相交流の周波数より高いキャリヤ周波数からなるゲ−ト信号（高周波パルス）でＰＷＭ制御されて、入力３相交流電流を正弦波に維持し、かつその力率を１に保持した状態で、一定の直流電圧を出力している。このとき、ＩＧＢＴのスイッチングによって、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗの各ラインと負側直流ラインＮとの間に、高周波のキャリヤ周波数成分を含んだコモンモ−ド電圧が発生する。コンバ−タ主回路１の入力部に接続されたフィルタ回路６は、この高周波のキャリヤ周波数成分を吸収して、キャリヤ周波数成分によるコモンモ−ド電流が、３相交流電源２へ伝わらないようにしている。絶縁型システムでは、対大地インピ−ダンスが非常に高いため、上記の構成で高周波のキャリヤ周波数成分によるコモンモ−ド電流を抑制することができる。
【０００５】
図６は、入力非絶縁型３相コンバ−タの構成例を示している。非絶縁型システムでは、３相交流電源２の部分で入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗのうち、ある一ラインが接地されている。また、コンバ−タ回路は、筐体８に内装され、筐体８は接地されている。入力非絶縁型３相コンバ−タは、上記の絶縁型のものと同様に、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗの各ラインと負側直流ラインＮとの間に、高周波のキャリヤ周波数成分を含んだコモンモ−ド電圧が発生する。コンバ−タ主回路１の出力直流回路は、大地との間に浮遊容量Ｃ０を持ち、筐体２０は接地されているため、入力交流回路−交流電源２−電源対地インピ−ダンス−接地−浮遊容量Ｃ０−出力直流回路に至る電流の経路ができ、キャリヤ周波数成分のコモンモ−ド電圧により、過大な漏洩電流Ｉｃ（コモンモ−ド電流）が流れてしまう。接地への漏洩電流Ｉｃが生じると、交流ラインに漏電ブレ−カが設けられている場合、トリップすることになる。
【０００６】
図７は、接地への漏洩電流を抑制するようにした入力非絶縁型３相コンバ−タの構成例を示している。コンバ−タ主回路１の入力部には、３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗ間にＹ接続された３個のコンデンサ９ａ〜９ｃ、各交流ラインＵ、Ｖ、Ｗに直列接続された入力リアクトル４ａ〜４ｃおよび連系リアクトル５ａ〜５ｃにより、高周波のフィルタ回路（フィルタ手段）１０が形成されている。Ｙ接続された３個のコンデンサ９ａ〜９ｃの中性点は、ニュ−トラルライン１１を介して２直列の平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。このような回路構成とすることで、上述の高周波のコモンモ−ド電流Ｉｃをコンバ−タ回路内でル−プさせるようにしている。
【０００７】
図８は、３相交流電源２へのコモンモ−ド電流流出を抑制するようにした入力非絶縁型３相コンバ−タの構成例を示している。図８は、ＩＧＢＴをＰＷＭ制御するためのゲ−ト制御回路の構成例も示している。フィルタ回路１０における３個のコンデンサ９ａ〜９ｃの中性点は、接地されるとともにニュ−トラルライン１１を介して平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。一方、３相交流電源２からの３相交流電圧が位相差検出回路１４に入力され、電圧検出器１３で検出された出力直流電圧が直流電圧制御回路１５に入力されている。入力電流制御回路１６には、交流電流検出器１２ａ〜１２ｃで検出された入力交流電流と、位相差検出回路１４からの位相基準信号と、直流電圧制御回路１５からの入力電流振幅基準信号とが入力されている。入力電流制御回路１６は、これらの入力により、入力交流電流を正弦波に制御し、かつその力率を１に制御する。
【０００８】
演算部１７は、入力電流制御回路１６からの正弦波出力と、キャリヤ発生回路１８からの三角波のキャリヤ信号とを比較してＰＷＭ信号を出力する。駆動回路１９は、このＰＷＭ信号をゲ−ト信号としてコンバ−タ主回路１に出力し、ＩＧＢＴがＰＷＭ制御されて、一定の直流電圧を出力するようになっている。上記の位相差検出回路１４〜駆動回路１９により、ゲ−ト制御回路２０が構成されている。ＩＧＢＴのＰＷＭ制御により発生する高周波のコモンモ−ド電流は、フィルタ回路１０のコンデンサ９ａ〜９ｃにより接地にバイパスされ、３相交流電源２へのコモンモ−ド電流の流出を防止することができる。
【０００９】
図９は、負荷２２へのコモンモ−ド電流流出を抑制するようにした出力非絶縁型３相インバ−タの構成例を示している。３相コンバ−タ部分の構成は、上記図８と同じである。インバ−タの非絶縁型システムでは、負荷２２の部分で出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗのうち、ある一ラインが接地されている。インバ−タ主回路２１の出力部には、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗ間にＹ接続された３個のコンデンサ２３ａ〜２３ｃと、各出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗに直列接続されたリアクトル２４ａ〜２４ｃとで、高周波のフィルタ回路２５が形成されている。Ｙ接続された３個のコンデンサ２３ａ〜２３ｃの中性点は、接地されるとともにニュ−トラルライン１１を介して、コンバ−タ回路の直流出力部における平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。
【００１０】
一方、インバ−タ主回路２１の出力３相交流電圧がインバ−タ電圧制御回路２６に入力されている。演算部２７は、インバ−タ電圧制御回路２６の出力と、キャリヤ発生回路１８からの三角波のキャリヤ信号との演算によりＰＷＭ信号を出力する。駆動回路１９は、このＰＷＭ信号をゲ−ト信号としてインバ−タ主回路２１に出力し、ＩＧＢＴがＰＷＭ制御されて、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するようになっている。上記のインバ−タ電圧制御回路２６、演算部２７、キャリヤ発生回路１８および駆動回路１９により、ゲ−ト制御回路２８が構成されている。ＩＧＢＴのＰＷＭ制御により発生する高周波のコモンモ−ド電流は、フィルタ回路２５のコンデンサ２３ａ〜２３ｃにより接地にバイパスされ、負荷２２へのコモンモ−ド電流の流出を防止することができる。
【００１１】
上述のように、従来の電力変換装置では、交流ラインの各相にリアクトルを挿入接続するとともに、この交流ラインの少なくとも１相をコンデンサを介して直流ライン側に接続し、これらのリアクトルおよびコンデンサでフィルタ回路を構成している。コンデンサが接続される直流ライン側は、正、負いずれの直流ラインでもよく、直流ライン側に平滑コンデンサが接続されたものでは、その平滑コンデンサの中性点（平滑コンデンサの端子電圧の中点電位点）に接続してもよい。電力変換装置としては、単相または３相のインバ−タまたはコンバ−タが適用でき、また、コンバ−タとインバ−タとを組合わた無停電電源装置にも適用できる。そして、ＩＧＢＴを高周波パルスでスイッチングすることにより、交流ラインと直流ライン間に発生する高周波電圧（コモンモ−ド電圧）をフィルタ回路のリアクトルとコンデンサにより吸収し、コモンモ−ド電流を低減するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平３−２１８２７０号公報（第３頁、第１−１５図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換装置におけるフィルタ回路は、通常、スイッチング周波数成分の高周波コモンモ−ド電流（例えば、１０ｋＨｚ）をバイパスさせる定数で設計されている。このため、低周波のコモンモ−ド電流（例えば、１５０Ｈｚ〜９００Ｈｚ程度）に対してはフィルタ効果が低く、低周波のコモンモ−ド電流が交流電源または負荷へ流出してしまうという問題がある。そのため、図８や図９に示したように、交流電源側または負荷側を、ニュ−トラルラインを接地した４線式にする等のシステム的な制約が必要であった。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、入力非絶縁型または出力非絶縁型とした場合でも、入力交流ラインから交流電源または出力交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【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、コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、各相の前記入力交流ラインを流れる電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出した各相の電流を加算し、この加算値に応じた信号を前記入力交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００１６】
交流電流検出手段でコモンモ−ド電流を含んだ入力交流電流が各相について検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力された入力交流ライン各相の検出電流が加算され、その加算値に所要の演算が施されて加算値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。コンバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力交流ラインから交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００１７】
請求項２記載の発明は、コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力３相交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記入力３相交流ラインを流れる零相電流を検出する零相電流検出手段と、該零相電流検出手段で検出した零相電流値に応じた信号を前記入力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００１８】
零相電流検出手段でコモンモ−ド電流を含んだ入力３相交流電流から零相電流が検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力された零相電流に所要の演算が施されて零相電流値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。コンバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインから３相交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００１９】
請求項３記載の発明は、コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力３相交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルと前記入力３相交流ライン間にＹ接続したコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記Ｙ接続したコンデンサの中性点と前記コンバ−タ主回路からの出力直流ライン側とを結ぶニュ−トラルラインを流れるニュ−トラル電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出したニュ−トラル電流の値に応じた信号を前記入力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００２０】
交流電流検手段で高周波のコモンモ−ド電流からなるニュ−トラル電流が検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力されたニュ−トラル電流に所要の演算が施されてニュ−トラル電流値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。コンバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインから３相交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００２１】
請求項４記載の発明は、インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、各相の前記出力交流ラインを流れる電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出した各相の電流を加算し、この加算値に応じた信号を前記出力交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００２２】
交流電流検出手段でコモンモ−ド電流を含んだ出力交流電流が各相について検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力された出力交流ライン各相の検出電流が加算され、その加算値に所要の演算が施されて加算値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。インバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる交流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００２３】
請求項５記載の発明は、インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を３相交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記出力３相交流ラインを流れる零相電流を検出する零相電流検出手段と、該零相電流検出手段で検出した零相電流値に応じた信号を前記出力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００２４】
零相電流検出手段でコモンモ−ド電流を含んだ出力３相交流電流から零相電流が検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力された零相電流に所要の演算が施されて零相電流値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。インバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００２５】
請求項６記載の発明は、インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を３相交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルと前記出力３相交流ライン間にＹ接続したコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記Ｙ接続したコンデンサの中性点と前記インバ−タ主回路への入力直流ライン側とを結ぶニュ−トラルラインを流れるニュ−トラル電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出したニュ−トラル電流の値に応じた信号を前記出力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを要旨とする。
【００２６】
交流電流検手段で高周波のコモンモ−ド電流からなるニュ−トラル電流が検出され、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制手段に入力される。コモンモ−ド電流抑制手段では、入力されたニュ−トラル電流に所要の演算が施されてニュ−トラル電流値に応じた信号となり、この信号がフィ−ドバック信号として制御回路に入力される。制御回路では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号に上記のフィ−ドバック信号を演算処理した高周波パルスが作成される。インバ−タ主回路は、この高周波パルスを受けてスイッチング素子がＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、スイッチング素子の高周波スイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。なお、図１および後述する各実施の形態を示す図において、前記図８および図９における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。本実施の形態は、入力非絶縁型の３相コンバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしている。高周波のフィルタ回路１０におけるＹ接続された３個のコンデンサ９ａ〜９ｃの中性点は、接地されることなくニュ−トラルライン１１を介して平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。このため、コモンモ−ド電流の高周波成分に関しては、コンバ−タ回路内でル−プされるとともに、高周波のフィルタ回路１０で低減されるようになっている。
【００２９】
本実施の形態では、このようなコモンモ−ド電流の高周波成分を、より一層確実に抑制するとともに、低周波のコモンモ−ド電流の３相交流電源２への流出を抑制するものであり、ゲ−ト制御回路２０に、コモンモ−ド電流抑制手段としてのコモンモ−ド電流抑制回路２９Ａが付設されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ａには、加算部３０と比例ゲイン演算部３１とが設けられている。制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗにそれぞれ設けられた交流電流検出器１２ａ〜１２ｃが利用され、その検出電流信号がコモンモ−ド電流抑制回路２９Ａに入力されている。加算部３０は、入力された交流ラインＵ、Ｖ、Ｗ各相の検出電流を加算し、比例ゲイン演算部３１は、その加算値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２０における演算部１７に入力されている。
【００３０】
上記の交流電流検出器１２ａ〜１２ｃ−コモンモ−ド電流抑制回路２９Ａ−演算部１７−駆動回路１９−コンバ−タ主回路１により、コモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック制御ル−プが形成されている。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。ゲ−ト制御回路２０における演算部１７は、入力電流制御回路１６からの正弦波出力と、キャリヤ発生回路１８からの三角波のキャリヤ信号とを比較して高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。コンバ−タ主回路１は、この高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力する。このとき、ＩＧＢＴのスイッチングによって、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗの各ラインと負側直流ラインＮとの間に、コモンモ−ド電圧が発生し、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗには、高周波成分および低周波成分を含んだコモンモ−ド電流が流れる。
【００３２】
交流電流検出器１２ａ〜１２ｃは、このコモンモ−ド電流を含んだ入力交流電流を各相について検出し、その検出出力がゲ−ト制御回路２０における入力電流制御回路１６に入力されるとともに、コモンモ−ド電流抑制回路２９Ａに入力される。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ａでは、入力された交流ラインＵ、Ｖ、Ｗ各相の検出電流を加算し、その加算値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２０における演算部１７に入力させる。演算部１７では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００３３】
コンバ−タ主回路１は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００３４】
なお、本実施の形態では、交流電源および交流ライン等は、３相のものについて説明したが、単相のものにも適用することができる。また、システム的には、入力非絶縁型のものに限らず、入力絶縁型のものにも適用することができる。
【００３５】
本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、入力非絶縁型の３相コンバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしたものである。その構成は、コモンモ−ド電流流出量を検出する検出器とコモンモ−ド電流抑制回路とを除いては、上記第１の実施の形態とほぼ同じである。
【００３６】
本実施の形態では、コモンモ−ド電流抑制回路に、前記と同一の機能を持つ比例ゲイン演算部のみが設けられている。また、制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗを流れる零相電流を検出する公知の零相電流検出器が用いられている。零相電流は、３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗの各相を流れる電流中に、同相で含まれている大きさの等しい電流である。この零相電流検出器の検出電流信号がコモンモ−ド電流抑制回路に入力されている。コモンモ−ド電流抑制回路の比例ゲイン演算部は、入力した零相電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路における演算部に入力されている。
【００３７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。零相電流検出器は、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗを流れるコモンモ−ド電流を含んだ入力交流電流から、零相電流を検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路に入力される。コモンモ−ド電流抑制回路では、入力された零相電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、零相電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路における演算部に入力させる。演算部では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００３８】
コンバ−タ主回路は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００３９】
図２には、本発明の第３の実施の形態を示す。本実施の形態は、入力非絶縁型の３相コンバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしている。高周波のフィルタ回路１０におけるＹ接続された３個のコンデンサ９ａ〜９ｃの中性点は、接地されることなくニュ−トラルライン１１を介して平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。
【００４０】
本実施の形態では、ゲ−ト制御回路２０に、コモンモ−ド電流抑制手段としてのコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂが付設されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂには、前記と同一の機能を持つ比例ゲイン演算部３１のみがが設けられている。制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、ニュ−トラルライン１１を流れるニュ−トラル電流、すなわち高周波のコモンモ−ド電流を検出する交流電流検出器３２が用いられている。本実施の形態は、この高周波のコモンモ−ド電流を用いて高周波、低周波のコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号を作成するものである。交流電流検出器３２の検出電流信号は、コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂに入力されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂの比例ゲイン演算部３１は、入力したニュ−トラル電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、ニュ−トラル電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２０における演算部１７に入力されている。
【００４１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。交流電流検出器３２は、高周波のコモンモ−ド電流からなるニュ−トラル電流を検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂに入力される。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｂでは、入力されたニュ−トラル電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、ニュ−トラル電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２０における演算部１７に入力させる。
【００４２】
演算部１７では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００４３】
コンバ−タ主回路１は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定の直流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、入力３相交流ラインＵ、Ｖ、Ｗから３相交流電源２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００４４】
図３には、本発明の第４の実施の形態を示す。本実施の形態は、出力非絶縁型の３相インバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷２２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしている。高周波のフィルタ回路２５におけるＹ接続された３個のコンデンサ２３ａ〜２３ｃの中性点は、接地されることなくニュ−トラルライン１１を介してコンバ−タ回路の直流出力部における平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。
【００４５】
本実施の形態では、ゲ−ト制御回路２８に、コモンモ−ド電流抑制手段としてのコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃが付設されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃには、加算部３０と比例ゲイン演算部３１とが設けられている。制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗにそれぞれ設けられた交流電流検出器３３ａ〜３３ｃが用いらている。交流電流検出器３３ａ〜３３ｃの各検出電流信号は、コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃに入力されている。加算部３０は、入力された３相交流ラインｕ、ｖ、ｗ各相の検出電流を加算し、比例ゲイン演算部３１は、その加算値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２８における演算部２７に入力されている。
【００４６】
上記の交流電流検出器３３ａ〜３３ｃ−コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃ−演算部２７−駆動回路１９−インバ−タ主回路２１により、コモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック制御ル−プが形成されている。
【００４７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。交流電流検出器３３ａ〜３３ｃは、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗを流れるコモンモ−ド電流を含んだ出力交流電流を各相について検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃに入力される。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｃでは、入力された交流ラインｕ、ｖ、ｗ各相の検出電流を加算し、その加算値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、加算値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２８における演算部２７に入力させる。演算部２７では、インバ−タ電圧制御回路２６からの正弦波出力と、キャリヤ発生回路１８からの三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００４８】
インバ−タ主回路２１は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷２２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００４９】
なお、本実施の形態では、交流電源および交流ライン等は、３相のものについて説明したが、単相のものにも適用することができる。また、システム的には、出力非絶縁型のものに限らず、出力絶縁型のものにも適用することができる。
【００５０】
本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、出力非絶縁型の３相インバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしたものである。その構成は、コモンモ−ド電流流出量を検出する検出器とコモンモ−ド電流抑制回路とを除いては、上記第４の実施の形態とほぼ同じである。
【００５１】
本実施の形態では、コモンモ−ド電流抑制回路に、前記と同一の機能を持つ比例ゲイン演算部のみが設けられている。また、制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗを流れる零相電流を検出する公知の零相電流検出器が用いられている。零相電流は、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗの各相を流れる電流中に、同相で含まれている大きさの等しい電流である。この零相電流検出器の検出電流信号がコモンモ−ド電流抑制回路に入力されている。コモンモ−ド電流抑制回路の比例ゲイン演算部は、入力した零相電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、零相電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路における演算部に入力されている。
【００５２】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。零相電流検出器は、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗを流れるコモンモ−ド電流を含んだ出力交流電流から、零相電流を検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路に入力される。コモンモ−ド電流抑制回路では、入力された零相電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、零相電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路における演算部に入力させる。演算部では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００５３】
インバ−タ主回路は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００５４】
図４には、本発明の第６の実施の形態を示す。本実施の形態は、出力非絶縁型の３相インバ−タにおいて、フィ−ドバック制御により、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷２２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制するようにしている。高周波のフィルタ回路２５におけるＹ接続された３個のコンデンサ２３ａ〜２３ｃの中性点は、接地されることなくニュ−トラルライン１１を介してコンバ−タ回路の直流出力部における平滑コンデンサ７ａ、７ｂの中点に接続されている。
【００５５】
本実施の形態では、ゲ−ト制御回路２８に、コモンモ−ド電流抑制手段としてのコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄが付設されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄには、前記と同一の機能を持つ比例ゲイン演算部３１のみが設けられている。制御量となるコモンモ−ド電流流出量を検出する検出器には、ニュ−トラルライン１１を流れるニュ−トラル電流、すなわち高周波のコモンモ−ド電流を検出する交流電流検出器３４が用いられている。本実施の形態は、この高周波のコモンモ−ド電流を用いて高周波、低周波のコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号を作成するものである。交流電流検出器３４の検出電流信号は、コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄに入力されている。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄの比例ゲイン演算部３１は、入力したニュ−トラル電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、ニュ−トラル電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号を作成する。この作成された信号が、フィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２８における演算部２７に入力されている。
【００５６】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。交流電流検出器３４は、高周波のコモンモ−ド電流からなるニュ−トラル電流を検出し、その検出出力がコモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄに入力される。コモンモ−ド電流抑制回路２９Ｄでは、入力されたニュ−トラル電流値に比例ゲインｋを用いた所要の演算を施して、ニュ−トラル電流値に応じたコモンモ−ド電流抑制用信号をフィ−ドバック信号としてゲ−ト制御回路２８における演算部２７に入力させる。演算部２７では、正弦波と三角波のキャリヤ信号とを比較して得た信号から上記のコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスからなるＰＷＭ信号を作成する。
【００５７】
インバ−タ主回路は、このコモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を減算処理した高周波パルスを受けてＩＧＢＴがＰＷＭ制御され、一定振幅の正弦波からなる３相交流電圧を出力するとともに、ＩＧＢＴのスイッチングによるコモンモ−ド電圧の発生が抑制されるように制御される。この結果、出力３相交流ラインｕ、ｖ、ｗから負荷２２への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出が抑制される。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３記載の発明によれば、コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を、コモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を所要の処理が行われた形で含む高周波パルスでスイッチングすることで、コモンモ−ド電圧の発生を抑制することができる。このため、入力交流ラインから交流電源への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制することができる。
【００５９】
請求項４〜６記載の発明によれば、インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を、コモンモ−ド電流抑制用のフィ−ドバック信号を所要の処理が行われた形で含む高周波パルスでスイッチングすることで、コモンモ−ド電圧の発生を抑制することができる。このため、出力交流ラインから負荷への高周波、低周波のコモンモ−ド電流の流出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるコンバ−タからなる電力変換装置の回路図である。
【図２】本発明の第３の実施の形態であるコンバ−タの回路図である。
【図３】本発明の第４の実施の形態であるインバ−タの回路図である。
【図４】本発明の第６の実施の形態であるインバ−タの回路図である。
【図５】従来の絶縁型３相コンバ−タの回路図である。
【図６】従来の入力非絶縁型３相コンバ−タにおけるコモンモ−ド電流の発生メカニズムを説明するための回路図である。
【図７】従来の入力非絶縁型３相コンバ−タにおいて接地への漏洩電流を抑制するようにした回路構成を示す図である。
【図８】従来の入力非絶縁型３相コンバ−タにおいてニュ−トラルラインを接地した回路構成を示す図である。
【図９】従来の出力非絶縁型３相インバ−タにおいてニュ−トラルラインを接地した回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１ コンバ−タ主回路
１ａ スイッチング素子
２ ３相交流電源
４ａ〜４ｃ 入力リアクトル
５ａ〜５ｃ 連系リアクトル
９ａ〜９ｃ、２３ａ〜２３ｃ Ｙ接続のコンデンサ
１０、２５ フィルタ回路（フィルタ手段）
１１ ニュ−トラルライン
１２ａ〜１２ｃ、３２、３３ａ〜３３ｃ、３４ 交流電流検出器（交流電流検出手段）
１７ 演算部
２０、２８ ゲ−ト制御回路
２１ インバ−タ主回路
２２ 負荷
２４ａ〜２４ｃ リアクトル
２９Ａ〜２９Ｄ コモンモ−ド電流抑制回路（コモンモ−ド電流抑制手段）
３０ 加算部
３１ 比例ゲイン演算部
Ｐ、Ｎ 正、負の直流ライン
Ｕ、Ｖ、Ｗ 入力３相交流ライン
ｕ、ｖ、ｗ 出力３相交流ライン
Claims (6)
- コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、各相の前記入力交流ラインを流れる電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出した各相の電流を加算し、この加算値に応じた信号を前記入力交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを特徴とする電力変換装置。
- コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力３相交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記入力３相交流ラインを流れる零相電流を検出する零相電流検出手段と、該零相電流検出手段で検出した零相電流値に応じた信号を前記入力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを特徴とする電力変換装置。
- コンバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記コンバ−タ主回路への入力３相交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記コンバ−タ主回路への入力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルと前記入力３相交流ライン間にＹ接続したコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記Ｙ接続したコンデンサの中性点と前記コンバ−タ主回路からの出力直流ライン側とを結ぶニュ−トラルラインを流れるニュ−トラル電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出したニュ−トラル電流の値に応じた信号を前記入力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを特徴とする電力変換装置。
- インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、各相の前記出力交流ラインを流れる電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出した各相の電流を加算し、この加算値に応じた信号を前記出力交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを特徴とする電力変換装置。
- インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を３相交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルとコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記出力３相交流ラインを流れる零相電流を検出する零相電流検出手段と、該零相電流検出手段で検出した零相電流値に応じた信号を前記出力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを特徴とする電力変換装置。
- インバ−タ主回路を構成するスイッチング素子を制御回路からの高周波パルスでスイッチングして前記インバ−タ主回路への入力直流電力を３相交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記インバ−タ主回路からの出力３相交流ラインに挿入接続したリアクトルと前記出力３相交流ライン間にＹ接続したコンデンサとからなるフィルタ手段と、前記Ｙ接続したコンデンサの中性点と前記インバ−タ主回路への入力直流ライン側とを結ぶニュ−トラルラインを流れるニュ−トラル電流を検出する交流電流検出手段と、該交流電流検出手段で検出したニュ−トラル電流の値に応じた信号を前記出力３相交流ラインから流出するコモンモ−ド電流を抑制するためのフィ−ドバック信号として前記制御回路に入力するコモンモ−ド電流抑制手段とを有することを特徴とする電力変換装置。
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