JP6803478B1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
好ましくは、ダンパは、第2のコンデンサをさらに含む。抵抗と第2のコンデンサとで高周波カットフィルタを形成する。
[比較例]
図1は、比較例に基づくモータ制御システム100の構成を説明する図である。
図2は、実施形態1に基づくモータ制御システム1の構成を説明する図である。
Vinv=Vlow+Vhi・・・(1)
励磁インダクタンスLmとコンデンサ10A,10Bの合成容量C4と、コンデンサ7A,7B,7Cの和である合成容量C2とで共振回路が形成される。
電圧制御電源A#の出力Vceに従って、等価回路においては、次式(4)の関係を満たす。
電圧制御電源A#の出力Vceが漏れインダクタンスに起因する誤差電圧を補償する電圧となる。
抑制後のコモンモード電圧Voは、上式(1)、式(3)、式(4)、式(5)により次式(6)で表される。
電圧制御電源A#の入力Veは、式(5)を用いると次式(7)で表わされる。
つまり、コモンモード電圧Voから零相電圧成分を除いたものとなる。
Vce=GVe・・・(8)
ゲインGが十分大きい場合には、イマジナリーショートによりVeは0となる。
Ve=0=Vo-Vlowより、Vo=Vlow・・・(9)
この時Vceは、式(6)より次式(10)として表わされる。
コモンモード電圧Voには零相電圧成分のみが残留する。
上記の比較例および実施形態1のインバータのコモンモード電圧の減衰特性を評価した場合について説明する。
図4(A)は、比較例のコモンモード抑制回路70により抑制したコモンモード電圧である。
当該構成に示されるように、図4(A)で示される5.8V程度の振幅が、図4(B)では、0.6V程度の振幅に低減することが可能である。
図5に示されるように、比較例の構成では、100kHzでの減衰量は、40dBであるが、実施形態1の構成では、60dBに減衰している。20dBの減衰量の向上が見られる。
実施形態2においては、精度の高いコモンモード抑制回路について説明する。
図7に示されるように、位相が−360°の場合に、ゲインが0dB以上の場合に発振する。本例においては、ゲインが20dB以上であるため発振する可能性がある。
図8を参照して、モータ制御システム1#は、モータ制御システム1と比較して電力変換装置2を電力変換装置2#に置換した点が異なる。電力変換装置2#は、電力変換装置2と比較して、コモンモード抑制回路17をコモンモード抑制回路17#に置換した点が異なる。コモンモード抑制回路17#は、コモンモード抑制回路17と比較して、ダンパ回路25をさらに設けた点で異なる。
図9(A)を参照して、4相コモンモードチョークコイルの例が示されている。4つの巻線比の比率は、1:1:1:1である。第4巻線に対してダンパ抵抗が1つ接続される。チョークコイルのリアクタンスは、Ldumpと、ダンパ抵抗の抵抗値は、Rdumpとする。
実施形態3においては、さらに精度の高いコモンモード抑制回路について説明する。
図13を参照して、実施形態3に基づくモータ制御システム1#Aは、モータ制御システム1#と比較して電力変換装置2#を電力変換装置2#Aに置換した点が異なる。電力変換装置2#Aは、電力変換装置2#と比較して、コモンモード抑制回路17#をコモンモード抑制回路17#Aに置換した点が異なる。コモンモード抑制回路17#Aは、コモンモード抑制回路17#と比較して、インバータ4とコモンモードトランス11との間にフィルタ回路30を設けた点で異なる。
ダンパ回路32は、実施形態2で説明したダンパ回路25と同様である。
図15は、実施形態4に基づく残留コモンモード電圧検出回路について説明する図である。
4 インバータ、5 三相ケーブル、6 交流電動機、7 コモンモード電圧検出回路、8,8# 残留コモンモード電圧検出回路、17,17#,17#A,17#B コモンモード抑制回路、10,10A,10B コンデンサ、11 コモンモードトランス、25 ダンパ回路。
Claims (6)
- 電力用半導体素子をスイッチング動作させて電力変換を行う電力変換装置であって、
前記電力用半導体素子のスイッチング動作時に発生するコモンモード電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出されたコモンモード電圧をコモンモードトランスを介して前記電力変換装置の出力に重畳させて前記電力用半導体素子をスイッチング動作させる際に発生するスイッチング周波数以上のコモンモード電圧を相殺する電圧重畳手段と、
前記電圧重畳手段により重畳された前記電力変換装置のコモンモード電圧を検出する残留電圧検出手段とを備え、
前記電圧重畳手段は、前記残留電圧検出手段により検出されたコモンモード電圧を加算して前記コモンモードトランスを介して前記電力変換装置の出力に重畳するためのフィードバック手段を含み、
前記電圧検出手段は、第1のチョークコイルと、第1のコンデンサとで構成され、
前記第1のチョークコイルの漏れインダクタンスに基づく共振の影響を低減するための第1のダンパをさらに備え、
前記第1のダンパは、前記電力用半導体素子と前記コモンモードトランスとの間に設けられた第2のチョークコイルと、前記第2のチョークコイルに対して並列に接続された第1の抵抗とを含む、電力変換装置。 - 前記第1のダンパは、第2のコンデンサをさらに含み、
前記第1の抵抗と前記第2のコンデンサとで高周波カットフィルタを形成する、請求項1記載の電力変換装置。 - 前記コモンモードトランスと負荷との間に設けられた第2のダンパをさらに備える、請求項2記載の電力変換装置。
- 前記第2のダンパは、前記コモンモードトランスと前記負荷との間に設けられた第3のチョークコイルと、前記第3のチョークコイルに対して並列に接続された第2の抵抗とを含む、請求項3記載の電力変換装置。
- 前記電圧検出手段は、前記コモンモード電圧の高周波成分を検出する検出高速化回路をさらに含む、請求項1〜4のいずれかに記載の電力変換装置。
- 前記残留電圧検出手段は、
前記電力変換装置の出力の各相に残留したコモンモード電圧を検出する検出用コンデンサと、
前記検出用コンデンサと直列に接続された検出用抵抗とを含む、請求項1記載の電力変換装置。
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