JP2023105337A - アクティブフィルタ装置及びそれを備えた電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンモードトランスを用いること無く、また、パッシブ方式のコモンモードノイズフィルタに対して、大きな体積や重量の増加を伴わずに、コモンモードノイズフィルタの減衰特性を向上させることができるアクティブフィルタ装置を提供する。【解決手段】アクティブフィルタ装置１は、一対の電源ライン１１、１２に挿入されたコモンモードチョークコイル２８と、コモンモード電圧を検出する検出部２９と、検出部２９で検出されたコモンモード電圧を反転増幅する反転増幅回路３７と、反転増幅回路の出力と一対の電源ライン１１、１２間にそれぞれ接続されたＹコンデンサ２１、２２を備えており、反転増幅回路３７の出力電圧を補償電圧としてＹコンデンサ２１、２２に印加する。【選択図】図２

Description

本発明は、コモンモードノイズを抑制するためのアクティブフィルタ装置、及び、当該アクティブフィルタ装置を備えた電動圧縮機に関するものである。

コモンモードノイズの低減を目的としたパッシブ方式のコモンモードノイズフィルタ（パッシブフィルタ）は、一対の電源ラインとグランド電位間にそれぞれ接続されたＹコンデンサと、一対の電源ラインに挿入されたコモンモードチョークコイルから構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、例えば電動圧縮機のモータを駆動するインバータ装置の場合、パッシブ方式でコモンモードノイズフィルタの減衰特性を向上させるために、構成要素であるＹコンデンサで対応しようとすると、漏れ電流増加による安全面からの容量値の制約や、現実的でない容量値のものを採用する必要が生じる。また、コモンモードチョークコイルで対応しようとしても、実装可能なコイルに寸法的な制約が生じる課題があった。

そこで、コモンモードノイズフィルタにアクティブ方式を採用したものも種々開発されている（例えば、特許文献２～特許文献３参照）。

特開２００８－７８８４４号公報 特許第３０４４６５０号公報 特許第５５２８５４３号公報

しかしながら、上記何れの文献においてもコモンモードノイズの検出や補償にコモンモードトランスを必要とし、アクティブフィルタ装置の大型化を伴うため、改善が望まれていた。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、コモンモードトランスを用いること無く、また、パッシブ方式のコモンモードノイズフィルタに対して、大きな体積や重量の増加を伴わずに、コモンモードノイズフィルタの減衰特性を向上させることができるアクティブフィルタ装置、及び、それを備えた電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のアクティブフィルタ装置は、一対の電源ラインに挿入されたコモンモードチョークコイルと、コモンモード電圧を検出する検出部と、この検出部で検出されたコモンモード電圧を反転増幅する反転増幅回路と、この反転増幅回路の出力と一対の電源ライン間にそれぞれ接続されたＹコンデンサを備え、反転増幅回路の出力電圧を補償電圧としてＹコンデンサに印加することを特徴とする。

請求項２の発明のアクティブフィルタ装置は、上記発明において反転増幅回路を構成する増幅器の出力電流に応じて、当該増幅器の出力インピーダンスの増加に伴う電圧降下を補償する出力インピーダンス補償回路を備えたことを特徴とする。

請求項３の発明のアクティブフィルタ装置は、上記各発明において検出部のグランド経路と、反転増幅回路のグランド経路を、別々に回路グランドに接続したことを特徴とする。

請求項４の発明の電動圧縮機は、上記各発明のアクティブフィルタ装置と、インバータ装置が、筐体と一体に設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明の電動圧縮機は、上記発明においてアクティブフィルタ装置が、インバータ装置とは異なる基板で構成されていることを特徴とする。

請求項６の発明の電動圧縮機は、請求項４又は請求項５の発明においてアクティブフィルタ装置が、インバータ装置からシールドされていることを特徴とする。

請求項７の発明の電動圧縮機は、請求項４乃至請求項６の発明において筐体をグランド電位とし、回路グランドを筐体に接続すると共に、検出部のグランド経路を筐体に接続し、反転増幅回路のグランド経路を回路グランドに接続したことを特徴とする。

本発明のアクティブフィルタ装置によれば、一対の電源ラインに挿入されたコモンモードチョークコイルと、コモンモード電圧を検出する検出部と、この検出部で検出されたコモンモード電圧を反転増幅する反転増幅回路と、この反転増幅回路の出力と一対の電源ライン間にそれぞれ接続されたＹコンデンサを備えており、反転増幅回路の出力電圧を補償電圧としてＹコンデンサに印加するようにしたので、反転増幅回路のゲインに応じてＹコンデンサの見かけ上の容量値が増加することになる。

このようなＹコンデンサの見かけ上の容量値の増加により、大容量のＹコンデンサや大型のコモンモードチョークコイルを用いること無く、ノイズ電流の還流を増やし、電源側へ漏れ出るコモンモード電流を低減させることができるようになる。

特に、コモンモードチョークコイルとＹコンデンサから成る通常のパッシブ方式のノイズフィルタに適用して、コモンモードノイズの減衰特性を改善することができるので、汎用性に富んだものとなる。

この場合、請求項２の発明の如く反転増幅回路を構成する増幅器の出力電流に応じて、当該増幅器の出力インピーダンスの増加に伴う電圧降下を補償する出力インピーダンス補償回路を設ければ、増幅器の出力インピーダンスの増加に伴う高周波領域での減衰特性の低下も抑制することができるようになる。

また、請求項３の発明の如く検出部のグランド経路と、反転増幅回路のグランド経路を、別々に回路グランドに接続するようにすれば、反転増幅回路の動作電流に起因する回路グランドに対する電圧変動が、検出部によるコモンモード電圧の検出に及ぼす悪影響を低減することができるようになる。

そして、上記各発明のアクティブフィルタ装置は、請求項４の発明の如くインバータ装置と共に電動圧縮機の筐体に一体に設けられる場合に極めて好適なものとなる。

この場合、請求項５の発明の如くアクティブフィルタ装置を、インバータ装置とは異なる基板で構成することで、仕様に応じ、任意のフィルタ特性に容易に変更することができるようになる。

更に、請求項６の発明の如くアクティブフィルタ装置をインバータ装置からシールドすることで、ノイズ源（インバータ装置）による影響を抑制して、意図したノイズ減衰効果を発揮させることができるようになる。

また、請求項７の発明の如く筐体をグランド電位とし、回路グランドを筐体に接続すると共に、検出部のグランド経路を筐体に接続し、反転増幅回路のグランド経路を回路グランドに接続することで、反転増幅回路の動作電流に起因する回路グランドの電位変動による検出部の検出誤差を排除することが可能となる。

本発明のアクティブフィルタ装置を適用した一実施例の電動圧縮機及び当該電動圧縮機への給電経路の電気回路図である。 図１の電動圧縮機の電気回路図である（実施例１）。 図１の電動圧縮機のインバータ収容部部分の概略断面図である。 図２のアクティブフィルタ装置の等価回路図である。 本発明のアクティブフィルタ装置によるコモンモードノイズ低減作用を説明するためのＹコンデンサのインピーダンス特性を示す図である。 本発明のアクティブフィルタ装置によるコモンモードノイズ低減作用を説明する図である。 図１の電動圧縮機の他の実施例の電気回路図である（実施例２）。 部品特性を考慮した図２のアクティブフィルタ補償回路の反転増幅回路の等価回路図である。 図２のアクティブフィルタ補償回路の反転増幅回路を構成する増幅器のオープンループゲインＡと出力インピーダンスＺ_outの周波数特性を示す図である。 図２のＹコンデンサのインピーダンス特性を示す図である。 本発明のもう一つの他の実施例のアクティブフィルタ装置の増幅器と出力インピーダンス補償回路の等価回路図である（実施例３）。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明のアクティブフィルタ装置１を適用した一実施例の電動圧縮機２及び当該電動圧縮機２への給電経路の電気回路図、図２は電動圧縮機２の電気回路図、図３は電動圧縮機２のインバータ装置３を収容するインバータ収容部４部分の概略断面図をそれぞれ示している。

実施例の電動圧縮機２は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されて車室内を空調する車両用空気調和装置の冷媒回路の一部を構成するものであり、インバータ装置（ＰＷＭインバータ）３及び本発明のアクティブフィルタ装置１は、この電動圧縮機２に一体に設けられる。即ち、実施例の電動圧縮機２はインバータ一体型電動圧縮機である。

インバータ装置３は、直流電源として車両に搭載された高電圧バッテリ７（ＨＶ。例えばＤＣ３５０Ｖ）からの直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換して電動圧縮機２のモータ８に供給し、運転するものであり、本発明の実施例のアクティブフィルタ装置１は、係るインバータ装置３にて発生するコモンモードノイズを低減するために設けられるものである。

（１）電動圧縮機２の給電経路
図１において、インバータ装置３は、高電圧バッテリ７の正側の電源ライン１１と、負側の電源ライン１２に接続された複数のスイッチング素子（ＩＧＢＴ。図３）１５から構成されている。図１中の２０は制御回路であり、インバータ装置３の各スイッチング素子１５は、この制御回路２０によりスイッチング制御（ＰＷＭ制御）される。また、１３は一対の前記電源ライン１１、１２間に接続された平滑コンデンサである。

尚、１４は車両のＥＣＵ、１６は低電圧バッテリ（ＤＣ１２Ｖ）であり、制御回路２０はＥＣＵ１４からの指令に基づき、低電圧バッテリ１６を電源としてインバータ装置３の各スイッチング素子１５をスイッチング制御する。また、１８は電動圧縮機２の筐体（アルミダイカスト製）である。更に、電動圧縮機２は、シールドされたＨＶハーネス２５（一対の電源ライン１１、１２を構成する）で高電圧バッテリ７に接続され、電動圧縮機２の筐体１８は、車両の車体に直接固定される。これにより、筐体１８がグランド電位となる。

実施例のアクティブフィルタ装置１は、一対の電源ライン１１、１２と下記アクティブフィルタ補償回路２３の出力間にそれぞれ接続されたＹコンデンサ（Ｃ_Y）２１、２２と、これらＹコンデンサ２１、２２と筐体１８（グランド電位）間に接続されたかたちとなるアクティブフィルタ補償回路２３と、一対の電源ライン１１、１２とアクティブフィルタ補償回路２３間にそれぞれ接続されたコモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７（Ｃ_sense）。本発明における検出部２９を構成する）と、これらＹコンデンサ２１、２２やアクティブフィルタ補償回路２３、コモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７から見て高電圧バッテリ７側における一対の電源ライン１１、１２に挿入されたコモンモードチョークコイル（ＣＭＣＣ）２８から構成されている。

（２）電動圧縮機２の電気回路
次に、図２は電動圧縮機２の電気回路のみを抽出して示している。この図において、図１と同一符号で示すものは同一のものである。モータ８の巻線８Ｃと筐体１８間には、絶縁紙や冷媒、オイルが介在するが、このモータ８の巻線８Ｃと筐体１８間の浮遊容量を図２中に３１で示す。この浮遊容量３１を介してノイズ電流が流れ、コモンモードノイズが発生することになる。

また、図２中にはアクティブフィルタ装置１のアクティブフィルタ補償回路２３の詳細を示している。実施例のアクティブフィルタ補償回路２３は、増幅器３２と、この増幅器３２の反転入力端子（－）と出力端子間に接続された負帰還抵抗（Ｒ_f＿_com）３３と、増幅器３２の正電源端子と負電源端子に接続された電源回路（Ｖ_CC、Ｖ_EE）３４と、前述したコモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７と、これらコモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７と共に検出部２９を構成するコモンモード電圧検出抵抗（Ｒ_sense）３６とから構成されている。

増幅器３２と負帰還抵抗３３、及び、コモンモード電圧検出抵抗３６により本発明における反転増幅回路３７（ゲインＧ₁）が構成される。また、コモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７の一端は、一対の電源ライン１１、１２にそれぞれ接続され、コモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７の他端は、共にコモンモード電圧検出抵抗３６の一端に接続されている。そして、このコモンモード電圧検出抵抗３６の他端は増幅器３２の反転入力端子（－）に接続されている。また、増幅器３２の非反転入力端子（＋）は、グランド経路３８にてこの実施例では回路グランド３０に接続されている。このグランド経路３８が検出部２９のグランド経路となる。尚、回路グランド３０はグランド電位である筐体１８に接続されている。

一方、前述したＹコンデンサ２１、２２の一端は、一対の電源ライン１１、１２にそれぞれ接続されている。そして、これらＹコンデンサ２１、２２の他端は、共に増幅器３２の出力端子に接続されている。この増幅器３２の電源回路３４のグランド経路３９は、この実施例ではグランド経路３８とは別に回路グランド３０に接続されている。このグランド経路３９が反転増幅回路３７のグランド経路である。これにより、各Ｙコンデンサ２１、２２は、アクティブフィルタ補償回路２３の増幅器３２を介して、一対の電源ライン１１、１２と筐体１８（グランド電位）間に接続されたかたちとなり、反転増幅回路３７（増幅器３２）の出力電圧が補償電圧としてＹコンデンサ２１、２２に印加されることになる。

（３）電動圧縮機２（インバータ収容部４）の構造
ここで、図３は電動圧縮機２の概略断面図を示している。図３に示すアルミダイカスト製の筐体１８内に前述したモータ８や、このモータ８で駆動される圧縮機構が収納されている。そして、実施例では前述したインバータ装置３や平滑コンデンサ１３等の高電圧回路４１（図３）、及び、制御回路２０等の低電圧回路４２（図３）は、図３に示す如く制御基板４３上に設けられている。一方、アクティブフィルタ補償回路２３と、Ｙコンデンサ２１、２２、前述したコモンモードチョークコイル２８から成るアクティブフィルタ装置１は、制御基板４３とは別個に設けられたＨＶフィルタ基板４４上に設けられた構成とされている。

これら制御基板４３とＨＶフィルタ基板４４は、図３に示す如く電動圧縮機２の筐体１８の一端部に構成されたインバータ収容部４内に配設される。この場合、インバータ収容部４内は筐体１８に構成された仕切壁４６により第１の収容室４Ａと第２の収容室４Ｂに仕切られており、制御基板４３は第１の収容室４Ａ内に設けられ、ＨＶフィルタ基板４４は第２の収容室４Ｂ内に設けられる（図３）。これにより、アクティブフィルタ装置１は、インバータ装置３等を含む高電圧回路４１や制御回路２０等を含む低電圧回路４２からシールドされたかたちとなる。

尚、図３中の４７は高電圧バッテリ７とアクティブフィルタ装置１とを接続するためのＨＶコネクタである。また、４８はインバータ装置３や制御回路２０、アクティブフィルタ装置１の配線接続を行うためのバスバーであり、硬質合成樹脂にてモールド成型された構造とされている。そして、前述したスイッチング素子１５（ＩＧＢＴ）は筐体１８に放熱するように配設され、バスバー４８を通過してインバータ装置３（高電圧回路４１）に接続されている。

（４）アクティブフィルタ装置１の作用（動作）
以上の構成で、次に図２、図４～図６を参照しながら、この実施例のアクティブフィルタ装置１の作用（動作）について説明する。尚、図４～図６において図１～図３と同一符号で示すものは同一のものとする。図４はアクティブフィルタ装置１の等価回路を示している。尚、実際の回路においては、Ｙコンデンサ２１、２２は寄生インダクタンス５１（Ｌ_stray＿_Cy）を有する（図４）。

電源ライン１１、１２にあらわれるコモンモード電圧（ＨＶコモンモード電圧）をｖ_HV＿_com、反転増幅回路３７の補償電圧をｖ_comp＿_comで表すと、コモンモード電圧検出抵抗３６が接続される反転増幅回路３７の入力端子は仮想接地となるため、コモンモード電圧（ＨＶコモンモード電圧）ｖ_HV＿_comは、下記数式（Ｉ）で表すことができる。尚、Ｒ_senseはコモンモード電圧検出抵抗３６の抵抗値、Ｃ_senseはコモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７の容量値であり、Ｃ_sense（×２）はそれらの合成容量値を意味している。Ｇ₁は反転増幅回路３７のゲインであり、Ｇ₁＝Ｒ_f＿_com／Ｒ_senseとなる。このＲ_f＿_comは負帰還抵抗３３の抵抗値である。

また、Ｌ_stray＿_Cyは寄生インダクタンス５１のインダクタンス値であり、Ｌ_stray＿_Cy（×１／２）はそれらの合成インダクタンス値を意味している。Ｃ_YはＹコンデンサ２１、２２の容量値であり、Ｃ_Y（×２）はそれらの合成容量値を意味している。更に、Ｉ_CYはＹコンデンサ２１、２２を流れる電流である。

数式（Ｉ）より、下記数式（ＩＩ）が成り立つ。

アクティブフィルタ補償回路２３の補償によるＹコンデンサ２１、２２のインピーダンスをＺ_Cyとすると、インピーダンスＺ_Cyは下記数式（ＩＩＩ）となる。

数式（Ｉ）～数式（ＩＩＩ）を用いてインピーダンスＺ_Cyをコモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７の合成容量値Ｃ_sense（×２）、コモンモード電圧検出抵抗３６の抵抗値Ｒ_sense、Ｙコンデンサ２１、２２の合成容量値Ｃ_Y（×２）、寄生インダクタンス５１のインダクタンス値Ｌ_stray＿_Cyで表すと、下記数式（ＩＶ）となる。

ここで、高周波領域においては、コモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７のインピーダンスがコモンモード電圧検出抵抗３６のインピーダンスに対して無視できるようにコモンモード電圧検出コンデンサ２６、２７の容量値Ｃ_senseとコモンモード電圧検出抵抗３６の抵抗値Ｒ_senseを選定することで、数式（ＩＶ）は下記数式（Ｖ）と見なすことができる。

この数式（Ｖ）は、（１＋Ｇ₁）倍のＹコンデンサが接続されているのと等価であることを意味している。即ち、アクティブフィルタ補償回路２３の補償により、Ｙコンデンサ２１、２２の容量値が見かけ上、（１＋Ｇ₁）倍に増加したことになる。尚、寄生インダクタンス５１のインダクタンス値は等価的に低減（１／（１＋Ｇ₁））される。

以上のように検出部２９で検出されたコモンモード電圧ｖ_HV＿_comを反転増幅する反転増幅回路３７を設け、この反転増幅回路３７の出力電圧を補償電圧ｖ_comp＿_comとしてＹコンデンサ２１、２２に印加するようにしたので、反転増幅回路３７のゲインＧ₁に応じてＹコンデンサ２１、２２の見かけ上の容量値が増加（（１＋Ｇ₁）倍）することになる。

図５の破線は通常のパッシブ方式のノイズフィルタのＹコンデンサのインピーダンス特性を示し、実線は本発明のアクティブフィルタ装置１によるＹコンデンサのインピーダンス特性を示している。尚、Ｚ_CyはＹコンデンサのインピーダンスである。この図からも明らかな如く本発明のアクティブフィルタ装置１によれば、Ｙコンデンサの容量値が見かけ上増加して、インピーダンスＺ_Cyが通常のパッシブ方式のノイズフィルタよりもゲインＧ₁の値に応じて減少している（図５は、Ｇ₁＝３の場合のインピーダンスの変化を示す）。

係るＹコンデンサ２１、２２の見かけ上の容量値の増加により、大容量のＹコンデンサや大型のコモンモードチョークコイルを用いること無く、図２中に破線矢印で示すノイズ電流の還流を増やし、電源側へ漏れ出るコモンモード電流を低減し、コモンモードノイズを低下させることができるようになる。

図６の黒色部分は通常のパッシブ方式のノイズフィルタによるコモンモードノイズのレベルを示し、網掛け部分は本発明のアクティブフィルタ装置１によるコモンモードノイズのレベルを示している。この図からも明らかな如く、本発明のアクティブフィルタ装置１によればコモンモードノイズレベルが通常のパッシブ方式のノイズフィルタよりもＹコンデンサのインピーダンスの減少に応じて低下している。

特に、コモンモードチョークコイル２８とＹコンデンサ２１、２２から成る通常のパッシブ方式のノイズフィルタにアクティブフィルタ補償回路２３を追加して、コモンモードノイズの減衰特性を改善することができるので、汎用性に富んだものとなる。

そして、本発明のアクティブフィルタ装置１は、実施例の如くインバータ装置３と共に電動圧縮機２の筐体１８に一体に設けられる場合に極めて好適なものとなる。

また、実施例ではアクティブフィルタ装置１を、インバータ装置３が設けられた制御基板４３とは異なるＨＶフィルタ基板４４で構成しているので、仕様に応じ、任意のフィルタ特性に容易に変更することができるようになる。更に、このＨＶフィルタ基板４４（アクティブフィルタ装置１）はインバータ装置３が設けられた制御基板４３から仕切壁４６によりシールドされているので、ノイズ源（インバータ装置３）による影響を抑制して、意図したノイズ減衰効果を発揮させることができるようになる。

更に、実施例では検出部２９のグランド経路３８と、反転増幅回路３７のグランド経路３９を、別々に回路グランド３０に接続しているので、反転増幅回路３７の動作電流に起因する回路グランド３０に対する電圧変動が、検出部２９によるコモンモード電圧の検出に及ぼす悪影響を低減することができるようになる。

次に、図７は本発明のアクティブフィルタ装置１の他の実施例の電気回路を示している。尚、この図において図２と同一符号で示すものは同一のものとする。この実施例の場合、検出部２９のグランド経路３８は、直接筐体１８（グランド電位）に接続され、増幅器３２の電源回路３４のグランド経路３９（反転増幅回路３７のグランド経路）は前述同様に回路グランド３０に接続されている。

この実施例のように、筐体１８をグランド電位とし、回路グランド３０を筐体１８に接続すると共に、検出部２９のグランド経路３８を筐体１８に接続し、反転増幅回路３７のグランド経路３９を回路グランド３０に接続するようにすれば、反転増幅回路３７の動作電流に起因する回路グランド３０の電位変動による検出部２９の検出誤差を排除することが可能となる。

（５）出力インピーダンス補償回路５６
ここで、前述した各実施例のアクティブフィルタ装置１を構成するアクティブフィルタ補償回路２３の反転増幅回路３７の等価回路を図８に示す。図中Ｒ_senseは前述したコモンモード電圧検出抵抗３６の抵抗値、Ｒ_f＿_comは負帰還抵抗３３の抵抗値、Ｒ_oは増幅器３２の出力抵抗分５４の抵抗値である。

また、図９の上側には反転増幅回路３７を構成する増幅器３２のオープンループゲインＡの周波数特性、下側には増幅器３２の出力インピーダンスＺ_outの周波数特性を示している。反転増幅回路３７を構成する増幅器３２の出力電流をＩ_out、出力電圧をＶ_outとすると、増幅器３２の出力インピーダンスＺ_outは、下記数式（ＶＩ）で表される。また、帰還率βは下記数式（ＶＩＩ）で表されるので、図８の電位と電流の関係から、出力電圧Ｖ_outは下記数式（ＶＩＩＩ）で表される。尚、Ｖ₊は増幅器３２の非反転入力端子（＋）の電圧、Ｖ_-は増幅器３２の反転入力端子（－）の電圧である。

また、増幅器３２の非反転入力端子（＋）の電圧Ｖ₊と反転入力端子（－）の電圧Ｖ_-の差は下記数式（ＩＸ）で表されるので、数式（ＶＩＩＩ）は下記数式（Ｘ）、（ＸＩ）に順次変形することができ、出力インピーダンスＺ_outは最終的に数式（ＸＩＩ）となる。

数式（ＸＩＩ）より、オープンループゲインＡが減少すると出力インピーダンスＺ_outが高くなることが分かる。負帰還をかけることで出力インピーダンスＺ_outは低下するが、図９の上側に示すようにオープンループゲインＡが周波数特性を持つため、周波数が高くなると帰還量が減り、図９の下側に示すように出力インピーダンスＺ_outは高くなり、ノイズ減衰特性が悪化する。

この状況が図１０に示されている。図１０中、Ｌ１はパッシブフィルタの周波数特性、Ｌ２は理想的なアクティブフィルタ補償回路を適用した場合の周波数特性である。図１０で、谷となる共振点まではアクティブフィルタ装置１の場合のＹコンデンサのインピーダンスの方が、前述した作用によりパッシブ方式のＹコンデンサのインピーダンスよりも低くなっているが、共振点を過ぎると、逆に大きくなってノイズ減衰特性が低下する領域が生じている。

即ち、前述した実施例のようなアクティブフィルタ装置１を用いることにより、Ｙコンデンサのインピーダンス（コモンモードインピーダンス）を下げることが可能となる一方で、アクティブフィルタ補償回路２３に反転増幅回路３７を使用しているため、高周波数帯域における増幅器３２のオープンループゲインの低下に起因する増幅器３２の出力抵抗分５４（Ｒ_o）の影響が現れる場合があるからである。

そこで、この実施例（実施例３）では、アクティブフィルタ補償回路２３の増幅器３２の出力電流をフィードバックすることにより、出力インピーダンスの補償を行う。実際には、前述した実施例１の図２や実施例２の図７に示したアクティブフィルタ装置１に、出力インピーダンス補償回路５６を付加する。

図１１に、増幅器３２を使用した反転増幅回路３７に出力インピーダンス補償回路５６を付加した場合の等価回路を示す。図中で図８と同一符号で示すものは同一のものとする。尚、Ｇ₂はもう一つの増幅器５７のゲインである。

実施例の出力インピーダンス補償回路５６は、増幅器５７と、増幅器３２の出力部に接続されて、この増幅器３２の出力抵抗分５４に直列に接続された配置となる抵抗５８（Ｒ_s）と、減算器５９から構成されており、増幅器３２の出力抵抗分５４に接続された抵抗５８の両端の電圧が増幅器５７（ゲインＧ₂）に入力され、この増幅器５７の出力電圧を減算器５９にて増幅器３２の入力電圧から差し引く作用を奏する。

即ち、増幅器３２の出力電流をＩ、増幅器３２の出力抵抗分５４の前段の電圧をＶ_o、アクティブフィルタ補償回路２３の出力電圧をＶ_out、抵抗５８の抵抗値をＲ_s、入力電圧をＶ_inとすると、出力電圧Ｖ_outと電圧Ｖ_oは下記数式（ＸＩＩＩ）で表される。

増幅器５７が出力する電圧は－Ｇ₂Ｒ_sＩであるから、電圧Ｖ_oは下記数式（ＸＩＶ）で表すことができる。

数式（ＸＩＩＩ）と（ＸＩＶ）よりＶ_oを消去、整理すると、出力電圧Ｖ_outは下記数式（ＸＶ）となる。

数式（ＸＶ）で電流Ｉの項を０にすることで、出力インピーダンスの増加につながる出力抵抗分５４（Ｒ_o）の影響を排除することができる。これにより、出力インピーダンス補償回路５６の増幅器５７のゲイン設定として、Ｇ₂が下記数式（ＸＶＩ）により求められる。

このように、この実施例（実施例３）では反転増幅回路３７を構成する増幅器３２の出力電流Ｉに応じて、当該増幅器３２の出力インピーダンスの増加に伴う電圧降下を補償する出力インピーダンス補償回路５６を設けているので、増幅器３２の出力インピーダンスの増加に伴う高周波領域での減衰特性の低下も抑制することができるようになる。

この様子も図１０に示されている。図１０中のＬ３はこの実施例の出力インピーダンス補償回路５６を設けて、理想的な出力インピーダンス補償が作用した場合のＹコンデンサのインピーダンスの周波数特性を示している。この図からも明らかな如く、インピーダンス補償回路５６を設けた場合のＹコンデンサのインピーダンス（Ｌ３）は、周波数の全域で通常のパッシブ方式のフィルタにおけるＹコンデンサのインピーダンス（Ｌ１）よりも低くなる。

尚、実施例では車両用空気調和装置の冷媒回路を構成する電動圧縮機２に本発明のアクティブフィルタ装置１を適用したが、請求項１乃至請求項３の発明ではそれに限らず、コモンモードノイズの低減要求のある各種家庭用／業務用機器に本発明は有効である。

１ アクティブフィルタ装置
２ 電動圧縮機
３ インバータ装置
４ インバータ収容部
７ 高電圧バッテリ（直流電源）
８ モータ
１１、１２ 電源ライン
１５ スイッチング素子
１８ 筐体
２０ 制御回路
２１、２２ Ｙコンデンサ
２３ アクティブフィルタ補償回路
２６、２７ コモンモード電圧検出コンデンサ
２８ コモンモードチョークコイル
２９ 検出部
３０ 回路グランド
３２、５７ 増幅器（オペアンプ単体、若しくは、出力に電流増幅器を備えたオペアンプ）
３６ コモンモード電圧検出抵抗
３７ 反転増幅回路
３８、３９ グランド経路
４３ 制御基板
４４ ＨＶフィルタ基板
４６ 仕切壁
５６ 出力インピーダンス補償回路

Claims (7)

1. 一対の電源ラインに挿入されたコモンモードチョークコイルと、
   コモンモード電圧を検出する検出部と、
   該検出部で検出されたコモンモード電圧を反転増幅する反転増幅回路と、
   該反転増幅回路の出力と前記一対の電源ライン間にそれぞれ接続されたＹコンデンサを備え、
   前記反転増幅回路の出力電圧を補償電圧として前記Ｙコンデンサに印加することを特徴とするアクティブフィルタ装置。
2. 前記反転増幅回路を構成する増幅器の出力電流に応じて、当該増幅器の出力インピーダンスの増加に伴う電圧降下を補償する出力インピーダンス補償回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアクティブフィルタ装置。
3. 前記検出部のグランド経路と、前記反転増幅回路のグランド経路を、別々に回路グランドに接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクティブフィルタ装置。
4. 請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載のアクティブフィルタ装置と、インバータ装置を、筐体と一体に設けたことを特徴とする電動圧縮機。
5. 前記アクティブフィルタ装置を、前記インバータ装置とは異なる基板で構成したことを特徴とする請求項４に記載の電動圧縮機。
6. 前記アクティブフィルタ装置を、前記インバータ装置からシールドしたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電動圧縮機。
7. 前記筐体をグランド電位とし、回路グランドを前記筐体に接続すると共に、
   前記検出部のグランド経路を前記筐体に接続し、前記反転増幅回路のグランド経路を前記回路グランドに接続したことを特徴とする請求項４乃至請求項６のうちの何れかに記載の電動圧縮機。

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