JP2012235633A - 電力変換回路及び空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子を有するコンバータ回路を備える電力変換回路から発生されるリップルノイズの抑制と、当該リップルノイズが付属回路等に入力する事態の抑制とを、簡易な構成で効果的に可能にする。
【解決手段】交流電源（Ｅ）と接続される入力端子Ｔｍr、Ｔｍｓ、Ｔｍｔとインバータ１００のアクティブコンバータ回路１１との間にノイズフィルタＮＦ１を設け、スイッチング電源回路１５を、交流電源Ｅに接続されて当該交流電源Ｅからの交流電力をモータ駆動制御装置１に入力するための入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，ＮからノイズフィルタＮＦ１までを接続する配線入力端子Ｔｍr、Ｔｍｓ、Ｔｍｔ部分から分岐させて交流電源Ｅに接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換回路及び空気調和装置に関し、特に、交流電源から入力される交流電力を、直流電力もしくは更なる交流電力に変換するコンバータ回路から発生するノイズが制御電源回路等の付属回路に及ぼす影響を抑制する技術に関する。

従来から、空気調和装置等には、例えば、モータ等の強電負荷に電力を供給する電力変換回路と、制御回路等の弱電負荷に電力を供給する制御電源回路とが用いられている（下記特許文献１参照）。この電力変換回路には、スイッチング素子を用いた整流回路であるアクティブコンバータ回路や、当該整流回路により変換された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路、あるいは電流型コンバータ回路と電圧型インバータ回路とを組合わせたインダイレクトマトリックスコンバータ等が近年用いられている（下記特許文献２参照）。

特開平７−１９８１５４号公報 特開２００９−９５１４９号公報

スイッチング素子を用いた上記の各電力変換回路（以下、コンバータ回路と総称する）は、スイッチング素子を任意のタイミングでスイッチングさせることで波形制御を行うため、電源高調波電流の発生は抑制されるが、当該スイッチングによりリップルノイズが発生する。そして、当該コンバータ回路からのリップルノイズが交流電源に向かうラインに伝達されると、交流電源から供給される交流電力の電圧もしくは電流にリップル成分が重畳してしまう。当該リップルノイズが乗った電圧波形が制御電源回路等の付属回路に入力されると、当該制御電源回路からの電源で駆動される制御回路や部品等の動作に不具合を生じる等の問題がある。これらの問題を解決するために、上記リップルノイズを簡易な構成で効果的に抑制する手法が求められる。さらには、電力変換回路が、スイッチング素子を有しないダイオード整流型の整流回路を備える場合であっても、整流回路の負荷としてインバータが接続され、特に平滑回路がない、もしくは平滑能力が小さい場合には、インバータから発生するリップルノイズが同様に交流電源側に伝達されるため、当該電力変換回路が交流電源に与えるノイズを低減させることが望まれる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電力変換を行うコンバータ回路から発生されるノイズの抑制と、当該ノイズが付属回路等に入力する事態の抑制とを、簡易な構成で効果的に可能にすることを目的とする。

本願請求項１に記載の発明は、交流電源から入力される交流電力を直流電力もしくは異なる交流電力に変換するコンバータ回路と、
前記交流電源と前記コンバータ回路とを接続する配線上に設けられたノイズフィルタと、
前記交流電源と前記ノイズフィルタを接続する配線から分岐されて前記交流電源に接続する付属回路とを備え、
前記ノイズフィルタは、前記付属回路に対する前記コンバータ回路からのノイズの影響を抑制するノーマルモードフィルタである電力変換回路である。

この発明では、ノイズフィルタを、交流電源とコンバータ回路とを接続する配線上に設けることで、コンバータ回路で発生し、又はコンバータ回路に接続されるインバータ回路等で発生して、当該コンバータ回路から交流電源に向かう配線に伝達される当該リップルノイズを抑制しつつ、上記電源回路を、交流電源とノイズフィルタを接続する配線を分岐させて交流電源に接続することで、コンバータ回路と電源回路とを結ぶ配線上に上記ノイズフィルタを介在させることにより、付属回路に対するコンバータ回路からのリップルノイズの影響を抑制する。

このように配設されたノイズフィルタによれば、コンバータ回路からのノイズを抑制するために付属回路専用のノイズフィルタを別個に設けなくても、付属回路に対する上記リップルノイズの影響を低減できる。これにより、本願請求項１に記載の発明は、コンバータ回路から発生されるリップルノイズの抑制と、例えば電源回路等の付属回路に当該リップルノイズが入力する事態の抑制とを、簡易な構成で効率よく行うことができる。

また、本願請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電力変換回路であって、前記コンバータ回路は、半導体スイッチをスイッチングさせることで、前記交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換し、
前記コンバータ回路により変換された直流電力を更なる交流電力に変換するインバータ回路を更に有するものである。

また、本願請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電力変換回路であって、前記コンバータ回路は、半導体スイッチをスイッチングさせることで、前記交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路である。

また、本願請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の電力変換回路であって、前記コンバータ回路は、半導体スイッチをスイッチングさせることで、前記交流電源から入力される交流電力を、電圧、電流、周波数の少なくともいずれかが異なる交流電力に変換する直接型電力変換回路である。

これらの発明によれば、コンバータ回路に備えられるコンバータ回路又は直接型電力変換回路が行う半導体スイッチのスイッチングにより発生するリップルノイズの抑制と、付属回路である電源回路に当該リップルノイズが入力する事態の抑制とを、簡易な構成で効率よく行うことができる。

また、本願請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の電力変換回路であって、前記コンバータ回路は、前記交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換するダイオード整流回路であり、
前記ダイオード整流回路により変換された直流電力であって、直流電力脈動を平滑する能力を有するコンデンサを経ていない直流電力、又は当該平滑能力が小さいコンデンサを有して当該コンデンサを経た直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を更に有するものである。

この発明によれば、前記インバータ回路が行う半導体スイッチのスイッチングにより発生するリップルノイズの抑制と、例えば電源回路等の付属回路に当該リップルノイズが入力する事態の抑制とを、簡易な構成で効率よく行うことができる。

また、本願請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電力変換回路であって、前記付属回路を制御電源回路としたものである。

また、本願請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電力変換回路であって、前記ノイズフィルタと前記コンバータ回路とを接続する配線が、前記交流電源に接続されて当該交流電源からの交流電力を当該電力変換回路に入力するための入力端子から前記ノイズフィルタまでを接続する配線よりも短いものである。

コンバータ回路で発生したリップルノイズが重畳している電圧又は電流が流れる配線、すなわち、ノイズフィルタとコンバータ回路とを接続する配線が長いと、この配線がノイズを伝播するアンテナとなり、制御回路・通信回路等の他の回路部分に対してノイズによる誤動作等の悪影響を及ぼすおそれがある。この発明では、ノイズフィルタとコンバータ回路とを接続する当該配線を、交流電源からの交流電力を当該電力変換回路に入力するための入力端子からノイズフィルタまでを接続する配線よりも短くしたので、コンバータ回路で発生したリップルノイズが、コンバータ回路からノイズフィルタまでの間の配線において伝搬される距離が短くなり、制御回路・通信回路等の他の回路部分に対するノイズによる誤動作等の悪影響を抑えることができ、ノイズフィルタとコンバータ回路とを接続する当該配線の浮遊容量による影響も小さくすることができる。

また、本願請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７に記載の電力変換回路を用いた空気調和装置である。

また、本願請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の空気調和装置であって、前記電力変換回路は圧縮機駆動用電力変換回路であり、前記付属回路はファン駆動用回路を含むものである。

また、本願請求項１０に記載の発明は、請求項８又は請求項９に記載の空気調和装置であって、前記電力変換回路は圧縮機駆動用電力変換回路であり、前記付属回路は室内機駆動用回路を含むものである。

これらの発明によれば、電力変換回路としての上記回路が有するコンバータ回路から発生されるリップルノイズの抑制と、付属回路に含まれるファン駆動用回路又は室内機駆動用回路に当該リップルノイズが入力する事態の抑制とを、簡易な構成で効率よく行うことができる。

本願発明によれば、コンバータ回路から発生されるリップルノイズの抑制と、当該リップルノイズが付属回路等に入力する事態の抑制とを、簡易な構成で効果的に行うことができる。

本発明に係るモータ駆動制御装置の第１実施形態の概略を示す図である。 本発明に係るモータ駆動制御装置の第２実施形態の概略を示す図である。 本発明に係るモータ駆動制御装置の第３実施形態を示すブロック図である。 本発明に係るモータ駆動制御装置の第４実施形態を示すブロック図である。 本発明に係るモータ駆動制御装置の他の実施形態の概略を示す図である。 本発明に係るモータ駆動制御装置の更に他の実施形態の概略を示す図である。 従来のモータ駆動制御装置の概略を示す図である。 ノイズフィルタＮＦ１の概略構成を示す図である。 フィルタ定数の設定に用いる式を示す図である。 ノイズフィルタＮＦ１の周波数特性例をグラフで示す図である。

本発明に係る電力変換回路および空気調和装置の実施形態を、図面を参照して以下に説明する。

〈第１の実施の形態〉
図１は、本発明に係る電力変換回路を空気調和装置のモータ駆動制御装置として適用する場合における第１実施形態の概略を示す図である。

モータ駆動装置としての電力変換回路（以下、モータ駆動装置という）１は、例えば、圧縮機を備える空気調和装置に備えられ、当該圧縮機のモータ等の駆動を制御するものである。以下、モータ駆動装置１が当該空気調和装置に適用される場合を例にして説明する。

但し、本発明に係る電力変換回路の適用はモータ駆動装置に限られず、また、本発明に係る電力変換回路及びモータ駆動制御装置の適用は空気調和装置に限られない。

電力変換回路１は、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎと、インバータ１００と、整流回路１７と、スイッチング電源回路１５と、ノイズフィルタＮＦ１とを備えている。

入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎは、交流電源Ｅに接続されている。交流電源Ｅは多相交流電源であって例えば三相四線の交流電源であり、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎに三相交流電流を供給する。入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎは、交流電源Ｅと接続する入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｎを介して交流電源Ｅに接続されている。当該入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｎへの入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎの接続により、交流電源Ｅからの交流電力がモータ駆動制御装置１に入力される。この入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎは、入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｎからインバータ１００のアクティブコンバータ回路（特許請求の範囲におけるコンバータ回路の一例）１１までの配線を示すが、以下には、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎのうちの入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，ＴｍｔについてノイズフィルタＮＦ１からアクティブコンバータ回路１１までの配線部分は、説明を簡易にするために配線Ｗ２と記す場合がある。

インバータ１００は、モータ４に対して駆動電力を供給する電源回路を構成する。インバータ１００は、アクティブコンバータ回路１１、電圧型インバータ回路１３、平滑回路１２、及び、出力線としての直流電源線Ｌ１，Ｌ２とを有する。

アクティブコンバータ回路１１は、複数のスイッチ素子を有しており、当該複数のスイッチ素子の各スイッチング動作によって、交流電源ＥからノイズフィルタＮＦ１を介して入力される三相交流の電力を直流電力に変換して、直流電源線Ｌ１，Ｌ２に、当該変換された直流電力を供給する。なお、直流電源線Ｌ１は正側直流電源線であり、直流電源線Ｌ２は直流電源線Ｌ１よりも低い電位が印加される負側直流電源線である。アクティブコンバータ回路１１で変換された直流電力は、平滑回路１２を介して電圧型インバータ回路１３に入力される。

より具体的には、アクティブコンバータ回路１１は、トランジスタＴrｐ，Ｔrｎ，Ｔｓｐ，Ｔｓｎ，Ｔｔｐ，Ｔｔｎと、ダイオードＤrｐ，Ｄrｎ，Ｄｓｐ，Ｄｓｎ，Ｄｔｐ，Ｄｔｎとを備えている。

トランジスタＴrｐ，Ｔｓｐ，Ｔｔｐの各コレクタ及びダイオードＤrｐ，Ｄｓｐ，Ｄｔｐの各カソードは直流電源線Ｌ１に接続されている。トランジスタＴrｎ，Ｔｓｎ，Ｔｔｎの各エミッタ及びダイオードＤrｎ，Ｄｓｎ，Ｄｔｎの各アノードは直流電源線Ｌ２にそれぞれ接続されている。

トランジスタＴrｐのエミッタ、トランジスタＴrｎのコレクタ、ダイオードＤrｐのアノードおよびダイオードＤrｎのカソードは、ノイズフィルタＮＦ１を介して、入力線Ｔｍrにより交流電源Ｅに接続されている。同様に、トランジスタＴｓｐのエミッタ、トランジスタＴｓｎのコレクタ、ダイオードＤｓｐのアノードおよびダイオードＤｓｎのカソードは、ノイズフィルタＮＦ１を介して、入力線Ｔｍｓにより交流電源Ｅに接続されている。トランジスタＴｔｐのエミッタ、トランジスタＴｔｎのコレクタ、ダイオードＤｔｐのアノードおよびダイオードＤｔｎのカソードは、ノイズフィルタＮＦ１を介して、入力線Ｔｍｔにより交流電源Ｅに接続されている。

コンデンサＣは直流電源線Ｌ１，Ｌ２の間に接続されており、アクティブコンバータ回路１１からの出力を平滑化する平滑回路１２を構成する。

電圧型インバータ回路１３は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）であるスイッチング素子やダイオード等から構成され、アクティブコンバータ回路１１で変換されてコンデンサＣから出力された直流電力を、任意の周波数や電圧を有する交流電力に変換する。電圧型インバータ回路１３は、当該交流電力をモータ４に出力して、当該モータ４を駆動する。

モータ４は、例えば３相交流モータである。モータ４は、上記のようにして電圧型インバータ回路１３により生成されて出力される交流電力により駆動される。

なお、インバータ１００の電圧型インバータ回路１３は、出力端子Ｔｍｕ，Ｔｍｖ，Ｔｍｗを介してモータ４に接続されている。

制御回路２０は、圧縮機のモータ４及びファンモータの駆動や空気調和機が備える複数の電動弁の開度等を制御することで、空気調和装置の全体的な動作制御を司る。制御回路２０は、圧縮機のモータ４の駆動制御のために、アクティブコンバータ回路１１及び電圧型インバータ回路１３の駆動制御を行う。制御回路２０は、スイッチング電源回路１５からの電力により駆動される。なお、本実施例では、制御回路２０はモータ駆動制御装置１を構成するものではないが、モータ駆動制御装置１を構成するものとしても差し支えない。

制御回路２０は、アクティブコンバータ回路１１が有する各トランジスタの選択動作を制御する。制御回路２０は、例えば、交流電源Ｅの所定の２相（例えば入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ）における交流電圧を検出して同期信号を生成し、生成した同期信号と同期してアクティブコンバータ回路１１が有する各トランジスタへとスイッチング信号を出力することで、アクティブコンバータ回路１１に、交流電源Ｅからの３相交流の電圧を直流電圧に変換させる。すなわち、制御回路２０は、アクティブコンバータ回路１１にスイッチング信号を出力し、トランジスタＴrｐ，Ｔrｎ，Ｔｓｐ，Ｔｓｎ，Ｔｔｐ，Ｔｔｎのスイッチングを制御する。アクティブコンバータ回路１１は、制御回路２０から信号線Ｌ１６を介してトランジスタＴrｐ，Ｔrｎ，Ｔｓｐ，Ｔｓｎ，Ｔｔｐ，Ｔｔｎの各々のベースに与えられるスイッチ信号に従った当該トランジスタＴrｐ，Ｔrｎ，Ｔｓｐ，Ｔｓｎ，Ｔｔｐ，Ｔｔｎのスイッチングにより、ノイズフィルタＮＦ１を介して入力される交流電源Ｅからの３相交流の電圧を直流電圧に変換する。

また、制御回路２０は、モータ４の駆動周波数や駆動電圧が任意の値となるように、インバータ回路１３にＰＷＭ信号である駆動信号を出力し、インバータ回路１３を制御する。すなわち、電圧型インバータ回路１３は、制御回路２０から信号線Ｌ１５を介してインバータ回路１３に入力されるＰＷＭ信号である駆動信号を受けて上記ＩＧＢＴをオンオフさせることで、前記の直流電圧から方形波状の交流電圧への変換を行う。例えば、制御回路２０からの当該駆動信号による上記スイッチングにより、直流電源線Ｌ１，Ｌ２の間の電位差を交流電圧に変換する。なお、アクティブコンバータ回路や電圧型インバータ回路において、トランジスタやＩＧＢＴを動作させるための駆動回路が別個に設けられることがあるが、本発明の本質に関わるところではないため、ここでは駆動回路は別個に設けられないものとして説明を行なう。

整流回路１７は、交流電源Ｅからの交流電圧を整流して直流電圧に変換し、当該変換した直流電圧をスイッチング電源回路１５に出力する。

スイッチング電源回路（特許請求の範囲でいう付属回路の一例）１５は、上記整流回路１７により変換された直流電圧により、弱電負荷である制御回路２０に電力を供給する電源回路である。

上述したように、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎは、交流電源Ｅに接続されている入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｎに接続され、当該入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｎの接続により、交流電源Ｅからの交流電力をモータ駆動制御装置１に入力する。入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｎとインバータ１００とを接続する入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎ上には、ノイズフィルタＮＦ１が設けられている。すなわち、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎにより、中性点Ｎを有する三相四線式の交流電源Ｅから供給される三相交流電力（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）は、一旦ノイズフィルタＮＦ１に入力され、当該ノイズフィルタＮＦ１を介して、交流電源Ｅから供給される交流電力がアクティブコンバータ回路１１に入力する。

ノイズフィルタＮＦ１は、例えば、リアクタ、コンデンサを含むＬＣ積分型のノイズフィルタであり、交流電源Ｅから供給される交流電圧に含まれるノイズ（高周波ノイズ及びリップルノイズ等。特に、リップルノイズ。以下に記す「ノイズ」は同様の意味を示す）を除去して、その交流電圧をアクティブコンバータ回路１１に出力するノーマルモードフィルタである。

インバータ１００のアクティブコンバータ回路１１におけるトランジスタＴrｐ，Ｔrｎ，Ｔｓｐ，Ｔｓｎ，Ｔｔｐ，Ｔｔｎのスイッチング等によりリップルノイズ等が発生すると、当該リップルノイズ等が、Ｗ２ラインの交流電圧の電圧波形にノイズ（すなわち、ノーマルモードノイズ）を生じさせるが、このように発生したノイズは、ノイズフィルタＮＦ１により除去されてきれいな正弦波で交流電源Ｅに戻る。言い換えると、ノイズフィルタＮＦ１は、スイッチング周波数（キャリア周波数）成分のノイズを除去するキャリアフィルタとしても機能する。

また、上記整流回路１７及びスイッチング電源回路１５は、交流電源ＥとノイズフィルタＮＦ１を接続する入力線Ｔｍｔ，Ｔｍｎにおける交流電源Ｅ及びノイズフィルタＮＦ１間のポイントから分岐されて交流電源Ｅに接続されている。すなわち、スイッチング電源回路１５を、インバータ１００とスイッチング電源回路１５との間の配線上にノイズフィルタＮＦ１を介在させることで、ノイズフィルタＮＦ１は、スイッチング電源回路１５に対するインバータ１００のアクティブコンバータ回路１１からのノイズの影響を抑制する。

また、ノイズフィルタＮＦ１は、ノイズフィルタＮＦ１とインバータ１００のアクティブコンバータ回路１１とを接続する各配線Ｗ２が、上記入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，ＮからノイズフィルタＮＦ１までを接続する入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎ配線よりも短くなる地点に設けられている。これにより、インバータ１００のアクティブコンバータ回路１１におけるトランジスタＴrｐ，Ｔrｎ，Ｔｓｐ，Ｔｓｎ，Ｔｔｐ，Ｔｔｎのスイッチング等により発生したノイズが、インバータ１００からノイズフィルタＮＦ１までの間の配線において伝搬される距離が短くなり、ノイズフィルタＮＦ１とインバータ１００とを接続する配線Ｗ２の浮遊容量による影響も小さくなる。

〈第２の実施の形態〉
図２は、本発明に係る電力変換回路をモータ駆動制御装置に適用した場合における第２実施形態の概略を示す図である。以下には、第２実施形態に係るモータ駆動装置１０について、第１実施形態に係るモータ駆動装置１と異なる構成のみを示し、特に言及しないモータ駆動装置１０の構成は、モータ駆動装置１と同様である。

第２実施形態に係るモータ駆動装置１０は、第１実施形態に係るモータ駆動装置１と同様に、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎと、インダイレクトマトリクスコンバータ（特許請求の範囲におけるコンバータ回路の一例）１００Ａと、整流回路１７と、スイッチング電源回路１５と、ノイズフィルタＮＦ１とを備えるが、インダイレクトマトリクスコンバータ１００Ａは、アクティブコンバータ回路１１に代えて、電流型コンバータ１２０を備えている。電流型コンバータ１２０は、制御回路２０によってスイッチング動作が制御される。インダイレクトマトリクスコンバータ１００Ａが備える電圧型インバータ回路１３は、第１実施形態と同様である。

インダイレクトマトリクスコンバータ１００Ａは、平滑回路を伴わない直流リンクを介して、電圧型インバータ回路１３まで含む。この実施形態では、インダイレクトマトリクスコンバータ１２０は、トランジスタＴrｐ，Ｔrｎ，Ｔｓｐ，Ｔｓｎ，Ｔｔｐ，Ｔｔｎと、ダイオードＤrｐ，Ｄrｎ，Ｄｓｐ，Ｄｓｎ，Ｄｔｐ，Ｄｔｎとを備えている。

トランジスタＴrｐのエミッタはダイオードＤrｐのアノードに接続されており、ダイオードＤrｐのカソードは直流電源線Ｌ１に接続されている。トランジスタＴｓｐのエミッタはダイオードＤｓｐのアノードに接続されており、ダイオードＤｓｐのカソードは直流電源線Ｌ１に接続されている。トランジスタＴｔｐのエミッタはダイオードＤｔｐのアノードに接続されており、ダイオードＤｔｐのカソードは直流電源線Ｌ１に接続されている。

ダイオードＤrｎのアノードはトランジスタＴrｎのエミッタに接続され、トランジスタＴrｎのコレクタは直流電源線Ｌ２に接続されている。ダイオードＤｓｎのアノードはトランジスタＴｓｎのエミッタに接続され、トランジスタＴｓｎのコレクタは直流電源線Ｌ２に接続されている。ダイオードＤｔｎのアノードはトランジスタＴｔｎのエミッタに接続され、トランジスタＴｔｎのコレクタは直流電源線Ｌ２に接続されている。

トランジスタＴrｐのコレクタと、ダイオードＤrｎのカソードは、ノイズフィルタＮＦ１を介して、入力線Ｔｍrにより交流電源Ｅに接続されている。同様に、トランジスタＴｓｐのコレクタと、ダイオードＤｓｎのカソードは、ノイズフィルタＮＦ１を介して、入力線Ｔｍｓにより交流電源Ｅに接続されている。トランジスタＴｔｐのコレクタと、ダイオードＤｔｎのカソードは、ノイズフィルタＮＦ１を介して、入力線Ｔｍｔにより交流電源Ｅに接続されている。

なお、図２には、上記各素子が、ダイオードのアノードがＩＧＢＴのエミッタに接続される例を示しているが、ダイオードのカソードがＩＧＢＴのコレクタに接続される構成を用いることも可能である。

また、上記ダイオード及びＩＧＢＴからなる各素子に代えて、逆阻止ＩＧＢＴ（ＲＢ−ＩＧＢＴ）を用いることも可能である。

このように、インダイレクトマトリクスコンバータ１００Ａが用いられる場合でも、当該インダイレクトマトリクスコンバータ１２０は、電力変換時に行うトランジスタＴrｐ，Ｔrｎ，Ｔｓｐ，Ｔｓｎ，Ｔｔｐ，Ｔｔｎのスイッチングと電圧型インバータ１３等によりノイズ（特に、高周波ノイズ、リップルノイズ）を発生し、当該ノイズは配線Ｗ２に伝搬する。第１実施形態と同様に、スイッチング電源回路１５を、インダイレクトマトリクスコンバータ１００Ａとスイッチング電源回路１５との間の配線上にノイズフィルタＮＦ１を介在させることで、ノイズフィルタＮＦ１は、スイッチング電源回路１５に対するインダイレクトマトリクスコンバータ１００Ａからのノイズの影響を抑制する。

〈第３の実施の形態〉
図３は、本発明に係る電力変換回路をモータ駆動制御装置に適用した場合における第３実施形態の概略を示す図である。以下には、第３実施形態に係るモータ駆動装置１０１について、第１実施形態に係るモータ駆動装置１と異なる構成のみを示し、特に言及しないモータ駆動装置１０１の構成は、モータ駆動装置１と同様である。

第３実施形態に係るモータ駆動装置１０１は、第１実施形態に係るモータ駆動装置１と同様に、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎと、インバータ１００Ｂと、整流回路１７と、スイッチング電源回路１５と、ノイズフィルタＮＦ１とを備えるが、インバータ１００Ｂは、アクティブコンバータ回路１１に代えて、ダイオードにより交流電力を直流電力に変換するダイオード整流回路１３０を備えている。この場合、制御回路２０は、インバータ回路１３のスイッチング動作を制御する。インバータ１００Ｂが備える電圧型インバータ回路１３は、第１実施形態と同様である。

この実施形態では、ダイオード整流回路１３０は、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６とを備えている。直列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２と、直列接続されたダイオードＤ３，Ｄ４と、直列接続されたダイオードＤ５，Ｄ６は、電源線Ｌ１，Ｌ２に接続されている。これらダイオードＤ１，Ｄ２間の配線上、ダイオードＤ３，Ｄ４間の配線上、ダイオードＤ５，Ｄ６間の配線上に配線Ｗ２が接続される。

このように、インバータ１００Ｂにダイオード整流回路１３０が用いられるモータ駆動装置１０１でも、特に平滑回路が設けられない場合には、電力変換時に行うインバータ回路１３のスイッチング等により発生するリップルノイズが、ダイオード整流回路１３０を介して当該ダイオード整流回路１３０から配線Ｗ２に伝搬するおそれがある。モータ駆動装置１０１において、第１実施形態と同様に、交流電源Ｅとコンバータ回路１３０との間の配線上に、ノーマルモードフィルタであるノイズフィルタＮＦ１を配設することによって、インバータ回路１３のスイッチング等により発生するリップルノイズ等を除去できる。また、スイッチング電源回路１５を、インバータ１００Ｂとスイッチング電源回路１５との間の配線上にノイズフィルタＮＦ１を介在させることで、ノイズフィルタＮＦ１は、スイッチング電源回路１５に対するインバータ１００Ｂのダイオード整流回路１３０からのノイズの影響を抑制する。

なお、図３では、コンバータ１３０が平滑回路としてのコンデンサＣを有さず、インバータ回路１３が当該コンデンサＣを経ていない直流電力を交流電力に変換する例を示しているが、コンバータ１３０は、インバータが発生するノイズを除去できるだけの平滑回路としての機能をなさない程度に能力が小さいコンデンサＣを備え、当該能力の小さいコンデンサＣを経た直流電力をインバータ回路１３が交流電力に変換する構成を採用してもよい。

〈第４の実施の形態〉
図４は、本発明に係る電力変換回路をモータ駆動制御装置に適用した場合における第４実施形態の概略を示す図である。以下には、第４実施形態に係るモータ駆動装置１０２について、第１実施形態に係るモータ駆動装置１と異なる構成のみを示し、特に言及しないモータ駆動装置１０２の構成は、モータ駆動装置１と同様である。

第４実施形態に係るモータ駆動装置１０２は、第１実施形態に係るモータ駆動装置１と同様に、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎと、マトリクスコンバータ回路（特許請求の範囲におけるコンバータ回路の一例）１００Ｃと、整流回路１７と、スイッチング電源回路１５と、ノイズフィルタＮＦ１とを備え、マトリクスコンバータ回路１００Ｃは、交流電力から異なる交流電力（電圧、電流、又は周波数の少なくともいずれかが異なる交流電力）に電力を変換する。この場合、制御回路２０は、信号線Ｌ１６を介して、マトリクスコンバータ回路１００Ｃのスイッチング動作を制御する。

このように、マトリクスコンバータ回路１００Ｃが用いられる場合でも、当該マトリクスコンバータ回路１００Ｃは、電力変換時に行うスイッチング等により発生するリップルノイズ（ノーマルモードノイズ）が配線Ｗ２に伝搬する。第１実施形態と同様に、交流電源Ｅとマトリクスコンバータ回路１００Ｃとの間の配線上に、ノーマルモードフィルタであるノイズフィルタＮＦ１を配設することによって、マトリクスコンバータ回路１００Ｃのスイッチング等により発生するリップルノイズを除去できる。また、第１実施形態と同様に、スイッチング電源回路１５を、マトリクスコンバータ回路１００Ｃとスイッチング電源回路１５との間の配線上にノイズフィルタＮＦ１を介在させることで、ノイズフィルタＮＦ１は、スイッチング電源回路１５に対するマトリクスコンバータ回路１００Ｃからのノイズの影響を抑制する。

なお、本発明は、上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、図５に示すように、スイッチング動作により交流電力−直流電力変換を行うコンバータ回路１００Ｄが備えられている場合であれば、コンバータとスイッチング電源回路１５との間の配線上にノイズフィルタＮＦ１を介在させることで、ノイズフィルタＮＦ１は、スイッチング電源回路１５に対するコンバータ回路１００Ｄのスイッチング動作等で発生するノイズの影響を抑制できる。さらには、本発明には、交流電力−直流電力変換、交流電力−交流電力変換、直流電力−直流電力変換、又は直流電力−交流電力変換を行ういずれのインバータ・コンバータも適用が可能である。また、上記実施形態では、インバータ回路として電圧型インバータを例にとって説明を行なったが、電流型インバータの場合でも同様の効果を得ることができる。

また、上記では、本発明に係る電力変換回路の実施形態としてのモータ制御装置１が圧縮機駆動用電力変換回路であり、本発明に係る付属回路の実施形態がスイッチング電源回路１５である場合を例にして説明したが、本発明は当然にこの場合には限定されない。例えば、(1)本発明は、電力変換回路の実施形態としてのモータ制御装置１が圧縮機駆動用電力変換回路であり、本発明に係る付属回路の実施形態がファン駆動用回路を含む回路であってもよいし、(2) 本発明は、電力変換回路の実施形態としてのモータ制御装置１が圧縮機駆動用電力変換回路であり、本発明に係る付属回路の実施形態が室内機駆動用回路を含む回路であってもよい。

なお、上述した第１乃至第４の実施形態、及び図５に示した実施形態においては、更にコモンモードフィルタＮＦ２を、交流電源ＥとノイズフィルタＮＦ１を結ぶ入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎ上に設けることにより、更に、当該モータ駆動装置１とアースとの間のコモンモードノイズを除去することが可能である。例えば、図１乃至図５に破線で示すように、コモンモードフィルタＮＦ２の配設位置は、入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎからスイッチング電源回路１５へ分岐する分岐点から交流電源Ｅ側とされる。

この場合、ノイズフィルタＮＦ１は、図８に一例を示す構成を採るが、ノイズフィルタＮＦ１のフィルタ定数は、上記各コンバータ又はコンバータ回路１１，１２０，１００ｃ，１００Ｄ、更には、インバータ回路１３（図３に示すインバータ１００Ｂの場合）のスイッチング動作の周波数に応じて適宜変更される。すなわち、減衰させたい周波数である上記各コンバータ又はコンバータ回路１１，１２０，１００ｃ，１００Ｄ、又はインバータ回路１３のキャリア周波数のゲインが十分小さくなるように、図９に示す式に基づいて、キャリア周波数に応じてＬ及びＣをチューニングする。例えば、上記各コンバータ又はコンバータ回路１１，１２０，１００ｃ，１００Ｄ又はインバータ回路１３のキャリア周波数が700Hzの場合、ノイズフィルタＮＦ１のインダクタンスＬ15mH，静電容量Ｃ100μF（共振周波数130Hz）とする。この場合、ノイズフィルタＮＦ１により、キャリア周波数成分を30dB減衰させることができる（図１０に示すグラフを参照）。

また、例えば、図６に示すように、スイッチング動作により電力変換を行う電力変換回路１００Ｅ（コンバータ回路として、アクティブコンバータ回路１１，電流型コンバータ１２０等を含む。但し、これらに限定されない。）とスイッチング電源回路１５との間の配線上にノイズフィルタＮＦ１を介在させ、当該ノイズフィルタＮＦ１（ノーマルモードフィルタ）と、更にノイズフィルタＮＦ２（コモンモードフィルタ）とに加えて、ノイズフィルタＮＦ３を設けてもよい。

この実施形態では、ノイズフィルタＮＦ２は、入力線Ｔｍｔ，Ｔｍｎにおいて整流回路１７及びスイッチング電源回路１５に向かう配線が分岐するポイントよりも交流電源Ｅ側となる入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎ上に設けられている。

ノイズフィルタＮＦ３は、入力線Ｔｍｔ，Ｔｍｎから整流回路１７及びスイッチング電源回路１５に向けて分岐された配線上であって整流回路１７までの位置に設けられている。この場合、電力変換回路１００Ｅのコンバータ回路（上記のアクティブコンバータ回路１１，電流型コンバータ１２０等）からの上記ノイズが整流回路１７及びスイッチング電源回路１５に与える影響を更に低減できる。特に、ノイズフィルタＮＦ１を備える事で、ノイズフィルタＮＦ３は、ノイズフィルタＮＦ１を備えずにノイズフィルタＮＦ２及びノイズフィルタＮＦ３のみを備える従来のモータ駆動制御装置（下記図７参照）のノイズフィルタＮＦ３よりも小型化することが可能になる。なお、この図６に示す構成を採る場合、上記コンバータ回路及びインバータ回路１３を備える電力変換回路１００Ｅではなく、スイッチング動作により交流電力−直流電力変換、交流電力−交流電力変換を行うコンバータ回路（例えば、図４に示したマトリクスコンバータ回路１４０）を適用しても同様の効果が得られる。

また、モータ駆動制御装置１，１０，１０１，１０２，１０３，１０４における交流電源Ｅは、単相、三相、三相四線のいずれでも採用可能である。但し、三相四線電源の場合には、上記に示したように、交流電源Ｅとして三相四線の一線と中性点からスイッチング電源回路１５の電源ラインをとれば、当該スイッチング電源回路１５に、耐圧の低い素子を用いることが可能である。

図７は、従来のモータ駆動制御装置の概略を示す図である。ここでコンバータ回路１１’とインバータ回路１３の間において、直流電力脈動を平滑する能力を有するコンデンサ有無は問わない。

この場合、上記整流回路１７及びスイッチング電源回路１５は、交流電源Ｅとインバータ１００’のコンバータ回路（特許請求の範囲におけるコンバータ回路の一例）１１’を接続する入力線Ｔｍｔ，Ｔｍｎ上に接続されているが、インバータ１００’がＳＷ素子の場合のコンバータ回路１１’から発生するノイズをキャンセルするコモンモードフィルタであるノイズフィルタＮＦ２（ノーマルモードフィルタであってもよい）及びインバータ１００’のコンバータ回路１１’間のポイントから分岐されて交流電源Ｅに接続されている。また、入力線Ｔｍｔ，Ｔｍｎから整流回路１７及びスイッチング電源回路１５に向けて分岐された配線上であって整流回路１７までの位置にノイズフィルタＮＦ３が設けられていても良い。この場合、ノイズフィルタＮＦ３は電力変換回路１００‘からの上記ノイズが整流回路１７及びスイッチング電源回路１５に与える影響を除去する能力が必要である。

また、ノイズフィルタＮＦ２とインバータ１００’のコンバータ回路１１’とを接続する配線Ｗ２が、上記入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔ，ＮからノイズフィルタＮＦ２までを接続する入力線Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎ配線よりも長くなる地点にノイズフィルタＮＦ２が配設されているため、インバータ１００’で発生したノイズが、コンバータ回路１１’からノイズフィルタＮＦ２までの間の配線距離が長くなり、ノイズフィルタＮＦ２とコンバータ回路１１’とを接続する配線Ｗ２と信号線間の浮遊容量によりノイズが伝搬される影響が大きくなる。

これに対して、本発明の一実施形態に係るモータ駆動制御装置１，１０，１０１，１０２，１０３，１０４によれば、上述したように、この従来のモータ駆動制御装置で生じていた不具合は低減される。

１，１０，１０１，１０２，１０３，１０４ モータ駆動制御装置（電力変換回路）
４ モータ
１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ インバータ
１００Ａ インダイレクトマトリクスコンバータ
１００Ｃ マトリクスコンバータ
１００Ｄ コンバータ回路
１００Ｅ 電力変換回路
１１ アクティブコンバータ回路
１３０ ダイオード整流回路
１２ 平滑回路
１３ インバータ回路
１５ スイッチング電源回路
２０ 制御回路
ＮＦ１ ノイズフィルタ
Ｅ 交流電源
Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｎ 入力端子
ＬＣ 整流回路
Ｔｍr，Ｔｍｓ，Ｔｍｔ，Ｔｍｎ 入力線
Ｗ２ 配線

Claims (10)

1. 交流電源から入力される交流電力を直流電力もしくは異なる交流電力に変換するコンバータ回路と、
   前記交流電源と前記コンバータ回路とを接続する配線上に設けられたノイズフィルタと、
   前記交流電源と前記ノイズフィルタを接続する配線から分岐されて前記交流電源に接続する付属回路とを備え、
   前記ノイズフィルタは、前記付属回路に対する前記コンバータ回路からのノイズの影響を抑制するノーマルモードフィルタである電力変換回路。
2. 前記コンバータ回路は、半導体スイッチをスイッチングさせることで、前記交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換し、
   前記コンバータ回路により変換された直流電力を更なる交流電力に変換するインバータ回路を更に有する請求項１に記載の電力変換回路。
3. 前記コンバータ回路は、半導体スイッチをスイッチングさせることで、前記交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路である請求項１に記載の電力変換回路。
4. 前記コンバータ回路は、半導体スイッチをスイッチングさせることで、前記交流電源から入力される交流電力を、電圧、電流、周波数の少なくともいずれかが異なる交流電力に変換する直接型電力変換回路である請求項１に記載の電力変換回路。
5. 前記コンバータ回路は、前記交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換するダイオード整流回路であり、
   前記ダイオード整流回路により変換された直流電力であって、直流電力脈動を平滑する能力を有するコンデンサを経ていない直流電力、又は当該平滑能力が小さいコンデンサを有して当該コンデンサを経た直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を更に有する請求項１に記載の電力変換回路。
6. 前記付属回路は制御電源回路である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電力変換回路。
7. 前記ノイズフィルタと前記コンバータ回路とを接続する配線が、前記交流電源に接続されて当該交流電源からの交流電力を当該電力変換回路に入力するための入力端子から前記ノイズフィルタまでを接続する配線よりも短い請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電力変換回路。
8. 請求項１乃至７に記載の電力変換回路を用いた空気調和装置。
9. 前記電力変換回路は圧縮機駆動用電力変換回路であり、前記付属回路はファン駆動用回路を含む請求項８に記載の空気調和装置。
10. 前記電力変換回路は圧縮機駆動用電力変換回路であり、前記付属回路は室内機駆動用回路を含む請求項８又は請求項９に記載の空気調和装置。

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