JP7168873B2 - 高調波低減装置 - Google Patents

Description

電力変換装置に搭載される高調波低減装置に関する。

電力変換装置で発生する高調波電流を抑制する手段として、例えば、特許文献１（ＷＯ２０１７－１１５４３１）に開示されているようなアクティブフィルタ回路が広く知られている。アクティブフィルタ回路は、スイッチング回路が内蔵されたパワーモジュールによって高周波電流を抑制する補償電流を生成する。

アクティブフィルタ回路は、全ての電力変換装置に搭載されるものではなく、例えば、空調機の場合、所定馬力以上の空調機にオプションとして搭載されるので、後付け可能なように、電力変換装置のＤＣ－ＡＣ変換部であるインバータ回路が実装された基板とは別の基板となっている。

それゆえ、所定馬力以上の複数機種に１種類のアクティブフィルタ回路基板で対応することができるように、定格電流の大きいパワーモジュールが搭載されている。

省スペース化、コスト低減の観点からは、アクティブフィルタ回路およびインバータ回路が一基板に実装され、機種ごとに馬力に適した定格電流を有するアクティブフィルタ回路のパワーモジュールが搭載されることが望ましい。

しかしながら、アクティブフィルタ回路のパワーモジュールは、電源の電圧低下時や停電復帰時の突入電流、運転中の電源周波数変動による突入電流を受けるので、機種ごとに馬力に適した定格電流を有するパワーモジュールを採用した場合、従来の定格電流の大きいパワーモジュールに比べて、突入電流に対する余裕が小さくなる。

それゆえ、アクティブフィルタ回路のパワーモジュールにおける突入電流に対する耐力の確保という課題が存在する。

第１観点の高調波低減装置は、交流電源と交流電源の交流電力を直流電力に整流する整流回路との間に並列接続され、高調波電流を抑制するアクティブフィルタ回路を備えた高調波低減装置である。アクティブフィルタ回路は、第１パワーモジュールを有している。第１パワーモジュールは、高調波電流を抑制するための補償電流を生成する複数のスイッチング素子およびスイッチング素子を制御する制御回路を１つのパッケージに内蔵している。第１パワーモジュールの制御電圧は１６．０Ｖ以上である。

アクティブフィルタ回路は、交流電源と整流回路との間に並列接続されており、電源の電圧低下・停電からの復帰時の投入電流、運転中の電源周波数変動による突入電流を第１パワーモジュールが受けるので、第１パワーモジュールには突入電流に対する耐力が要求される。

この高調波低減装置では、第１パワーモジュールの制御電圧を、一般的な１５Ｖよりも高い１６．０Ｖ以上とすることによって、スイッチング素子の突入電流耐力を高くしてスイッチング素子の破壊耐力を高めることができる。

第２観点の高調波低減装置は、第１観点の高調波低減装置であって、第１パワーモジュールの制御電圧が１６．５Ｖである。

第３観点の高調波低減装置は、第１観点または第２観点の高調波低減装置であって、インバータ回路をさらに備えている。インバータ回路は、第２パワーモジュールを有している。第２パワーモジュールは、直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換する複数のスイッチング素子およびスイッチング素子を制御する制御回路を１つのパッケージに内蔵している。第２パワーモジュールの制御電圧は第１パワーモジュールの制御電圧よりも小さい。

インバータ回路は、交流電源側からみて整流回路の下流に接続されているので、電源の電圧低下・停電からの復帰時の投入電流、運転中の電源周波数変動による突入電流を第２パワーモジュールが直接受けることはなく、第２パワーモジュールには第１パワーモジュールほどの突入電流耐力は要求されない。

それゆえ、第２パワーモジュールの制御電圧は第１パワーモジュールの制御電圧よりも小さくすることができる。

第４観点の高調波低減装置は、第３観点の高調波低減装置であって、第２パワーモジュールの制御電圧は１５．５Ｖ以下である。

本開示の一実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。 部品が実装されているプリント配線板の斜視図である。 図２に示すヒートシンクを正面視右端を中心に右方向に１８０°反転させた状態の平面図である。 アクティブフィルタモジュールの突入電流耐力実験の結果を示す表である。

（１）電力変換装置１０の概要
図１は、本開示の一実施形態に係る高調波低減装置を搭載した電力変換装置１０の構成を示す回路図である。図１において、電力変換装置１０は、整流回路２０と、インバータ回路４０と、アクティブフィルタ回路６０と、スイッチング電源８０と、1つのプリント配線板７０とを備えている。

整流回路２０は、交流電源１００の交流電力を直流電力に整流する。交流電源１００は、三相交流を出力する。

インバータ回路４０は、整流回路２０から出力された直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換して、モータＭに供給する。モータＭは、三相交流モータであり、例えば、空気調和機の冷媒回路に設けられた圧縮機を駆動する。

アクティブフィルタ回路６０は、高調波低減装置として、交流電源１００と整流回路２０との間に並列接続されている。アクティブフィルタ回路６０は、電流検出部３３によって検出されたインバータ回路４０に流れる電流値に基づいて、インバータ回路４０で発生する高調波電流と逆位相の高調波電流を補償することによって、インバータ回路４０から電源ラインへ流出する高調波電流を低減する。

（２）詳細構成
（２－１）整流回路２０
整流部２１は、６つのダイオードＤ０ａ，Ｄ０ｂ，Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ０ａとＤ０ｂ、Ｄ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。

ダイオードＤ０ａ，Ｄ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ２２のプラス側端子に接続されており、整流回路２０の正側出力端子として機能する。

ダイオードＤ０ｂ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ｂの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ２２のマイナス側端子に接続されており、整流回路２０の負側出力端子として機能する。

ダイオードＤ０ａおよびダイオードＤ０ｂの接続点は、三相交流電源１００の一つの極（Ｕ相）に接続されている。ダイオードＤ１ａおよびダイオードＤ１ｂの接続点は、三相交流電源１００の他の一つの極（Ｖ相）に接続されている。ダイオードＤ２ａおよびダイオードＤ２ｂの接続点は、三相交流電源１００の残り１つの極（Ｗ相）に接続されている。

整流回路２０は、三相交流電源１００から出力される交流電力を整流して直流電力を生成し、これを平滑コンデンサ２２へ供給する。

（２－２）インバータ回路４０
インバータ回路４０は、リアクトル２４と、平滑コンデンサ２２と、インバータモジュール３０、電圧検出部３２と、電流検出部３３と、インバータマイコン３５とを有している。

（２－２－１）リアクトル２４
リアクトル２４は、その一端が整流回路２０の正側出力端子に接続され、その他端が平滑コンデンサ２２の正側入力端子に接続されている。

（２－２－２）平滑コンデンサ２２
平滑コンデンサ２２は、一端が整流回路２０の正側出力端子に接続され、他端が整流回路２０の負側出力端子に接続されている。平滑コンデンサ２２は、整流回路２０によって整流された電圧を平滑する。

平滑コンデンサ２２による平滑後の電圧は、平滑コンデンサ２２の出力側に接続されるインバータ回路４０へ供給される。

コンデンサの種類としては、電解コンデンサやフィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、平滑コンデンサ２２としてフィルムコンデンサが採用される。

リアクトル２４と平滑コンデンサ２２とは、ＬＣフィルタを構成している。リアクトル２４のインダクタンスおよび平滑コンデンサ２３のキャパシタンスは、このＬＣフィルタが、インバータ回路４０の制御信号の生成に用いられるキャリアの周波数と同じ周波数の電流成分を減衰させるように、設定されている。このため、キャリアの周波数と同じ周波数の電流成分が交流電源１００に流出することが抑制される。

（２－２－３）インバータモジュール３０
インバータモジュール３０は、スイッチング回路２５および制御回路２６が内蔵され、１つのパッケージになっている。

スイッチング回路２５は、直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換する複数のスイッチング素子から成る。制御回路２６は、スイッチング素子を制御する。

（２－２－３－１）スイッチング回路２５
スイッチング回路２５は、モータＭのＵ相、Ｖ相およびＷ相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対応する３つの上下アームが互いに並列に、且つ平滑コンデンサ２２の出力側に接続されている。

図１において、スイッチング回路２５は、複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという）Ｑ３ａ，Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ，Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ，Ｑ５ｂおよび複数の還流用のダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ａ，Ｄ５ｂを含む。

トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂは、それぞれ互いに直列に接続されることによって各上下アームを構成しており、それによって形成された接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷそれぞれから対応する相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに向かって出力線が延びている。

各ダイオードＤ３ａ～Ｄ５ｂは、各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂに、トランジスタのコレクタ端子とダイオードのカソード端子が、また、トランジスタのエミッタ端子とダイオードのアノード端子が接続されるよう、並列接続されている。このそれぞれ並列接続されたトランジスタとダイオードにより、スイッチング素子が構成される。

スイッチング回路２５は、平滑コンデンサ２２からの直流電圧が印加され、かつ制御回路２６により指示されたタイミングで各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂがオンおよびオフを行うことによって、モータＭを駆動する駆動電圧を生成する。この駆動電圧は、各トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂの各接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷからモータＭの駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに出力される。

（２－２－３－２）制御回路２６
制御回路２６は、インバータマイコン３５からの指令電圧に基づき、スイッチング回路２５の各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのオンおよびオフの状態を変化させる。

具体的には、制御回路２６は、任意のデューティ比を有するパルス状の駆動電圧がスイッチング２５からモータＭに出力されるように、ゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを生成する。デューティ比は、インバータマイコン３５によって決定される。

生成されたゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚは、それぞれのトランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂのゲート端子に印加される。

（２－２－４）電圧検出部３２
電圧検出部３２は、平滑コンデンサ２２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ２２の両端電圧を検出する。電圧検出部３２は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が平滑コンデンサ２２に並列接続され、平滑コンデンサ２２の両端電圧が分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、インバータマイコン３５に入力される。

（２－２－５）電流検出部３３
電流検出部３３は、平滑コンデンサ２２およびスイッチング回路２５の間であって、かつ平滑コンデンサ２２の負側出力端子側に接続されている。電流検出部３３は、モータＭの起動後、モータＭに流れるモータ電流を三相分の電流の合計値として検出する。

電流検出部３３は、例えば、シャント抵抗および該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流検出部３３によって検出されたモータ電流は、インバータマイコン３５に入力される。

（２－２－６）インバータマイコン３５
インバータマイコン３５は、電圧検出部３２、電流検出部３３、および制御回路２６と接続されている。本実施形態では、インバータマイコン３５は、モータＭをロータ位置センサレス方式にて駆動させている。なお、ロータ位置センサレス方式に限定されるものではなく、センサ方式で行なってもよい。

また、インバータマイコン３５は、電圧検出部３２の検出値を監視し、電圧検出部３２の検出値が所定の閾値を超えたとき、トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂをオフにする保護制御も行っている。

（２－３）アクティブフィルタ回路６０
アクティブフィルタ回路６０は、アクティブフィルタモジュール５０と、第１コンデンサ５２と、キャリアフィルタ５３と、連繋リアクトル５４と、アクティブフィルタマイコン５５と、電圧検出部５６と、電流検出部５７と、Ｕ相電流検出部５８ｕと、Ｗ相電流検出部５８ｗとを有している。

（２－３－１）アクティブフィルタモジュール５０
アクティブフィルタモジュール５０は、スイッチング回路４５および制御回路４６が内蔵され、１つのパッケージになっている。

（２－３－１－１）スイッチング回路４５
スイッチング回路４５は、高調波電流を抑制するための補償電流を生成する複数のスイッチング素子から成る。

スイッチング回路４５は、制御回路４６によってスイッチング動作が制御され、交流電源１００とスイッチング回路４５との間に流れる電流を制御することによって、インバータ回路４０から電源ラインへ流出する高調波電流を打ち消す。

スイッチング回路４５の構成は、インバータモジュール３０のスイッチング回路２５の構成と同じであるので、構成部品であるトランジスタおよびダイオードには、インバータモジュール３０のスイッチング回路２５のトランジスタおよびダイオードと同じ符号を付して、説明を省略する。

（２－３－１－２）制御回路４６
制御回路４６は、スイッチング素子を制御する。制御回路４６の構成も、インバータモジュール３０の制御回路２６の構成と同じであるので、インバータモジュール３０の制御回路２６と同じ符号を付して、説明を省略する。

（２－３－２）第１コンデンサ５２
第１コンデンサ５２は、スイッチング回路４５の出力電力を平滑するコンデンサである。

（２－３－３）キャリアフィルタ５３
キャリアフィルタ５３は、スイッチング回路４５のスイッチングに伴うノイズを除去する。具体的には、キャリアフィルタ５３は、スイッチング回路４５のスイッチングによって生じる補償電流の高域成分を除去する。

（２－３－４）連繋リアクトル５４
連繋リアクトル５４は、スイッチング回路４５と電源ラインとを連系する。

（２－３－５）アクティブフィルタマイコン５５
アクティブフィルタマイコン５５は、電圧検出部５６、電流検出部５７、Ｕ相電流検出部５８ｕ、Ｗ相電流検出部５８ｗ、および制御回路４６と接続されている。

また、アクティブフィルタマイコン５５は、電圧検出部５６、電流検出部５７、Ｕ相電流検出部５８ｕ、およびＷ相電流検出部５８ｗの各検出値に基づいて、スイッチング回路４５の各スイッチング素子のオン／オフを切り換えるための指令電圧を制御回路４６へ送る。

（２－３－６）電圧検出部５６
電圧検出部５６は、第１コンデンサ５２の出力側に接続されており、第１コンデンサ５２の両端電圧を検出する。電圧検出部５６は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が第１コンデンサ５２に並列接続され、第１コンデンサ５２の両端電圧が分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、アクティブフィルタマイコン５５に入力される。

（２－３－７）電流検出部５７
電流検出部５７は、第１コンデンサ５２およびスイッチング回路４５の間であって、かつ第１コンデンサ５２の負側出力端子側に接続されている。電流検出部５７は、スイッチング回路４５の母線電流を検出する。

電流検出部５７は、例えば、シャント抵抗および該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流検出部５７によって検出された電流は、アクティブフィルタマイコン５５に入力される。

（２－３－８）Ｕ相電流検出部５８ｕおよびＷ相電流検出部５８ｗ
Ｕ相電流検出部５８ｕは、Ｕ相に流れる補償電流を検出する。Ｗ相電流検出部５８ｗは、Ｗ相に流れる補償電流を検出する。

（２－４）スイッチング電源８０
スイッチング電源８０は、整流回路２０の出力側に接続されており、インバータマイコン３５およびインバータモジュール３０の制御回路２６に電力を供給する。また、スイッチング電源８０は、アクティブフィルタマイコン５５およびアクティブフィルタモジュール５０の制御回路４６にも電力を供給する。

スイッチング電源８０の接続位置は、整流回路２０の出力側に限定されるものではなく、例えば、限流回路９０よりも交流電源１００側であってもよい。

（２－５）限流回路９０
限流回路９０は、限流抵抗９１、限流リレー９２およびメインリレー９３を有している。限流回路９０は、平滑コンデンサ２２に流れる電流を制限するだけでなく、アクティブフィルタ回路６０の第１コンデンサ５２に流れる電流を制限する限流回路として兼用される。それゆえ、アクティブフィルタ回路６０が個別に限流回路を有する必要がないので、電力変換装置１０の小型化、軽量化、低コスト化が図られる。

（２－５－１）限流抵抗９１
限流抵抗９１は、交流電源１００と整流回路２０とを結ぶ三相の電源ラインのうちの１つの電源ライン上に接続されている。

限流抵抗９１は、平滑コンデンサ２２および第１コンデンサ５２を徐々に充電するために設けられている。交流電源１００の電圧は限流抵抗９１を介して整流回路２０に印加され、限流抵抗９１の抵抗値と交流電源１００の交流電圧に応じた電流が平滑コンデンサ２２および第１コンデンサ５２に流れて、平滑コンデンサ２２および第１コンデンサ５２を徐々に充電する。

（２－５－２）限流リレー９２
限流リレー９２は、限流抵抗９１が接続されている電源ライン上に、限流抵抗９１と直列に接続されている。

限流リレー９２の接点間はノーマルオンの状態であり、モータＭを起動させる際に、メインリレー９３をバイパスするように限流抵抗９１と整流回路２０との間を導通状態にしている。限流リレー９２は、平滑コンデンサ２２が適度に充電されてからオフ動作する。

（２－５－３）メインリレー９３
メインリレー９３は、交流電源１００と整流回路２０とを結ぶ三相の電源ラインのうち、限流抵抗９１および限流リレー９２が接続されている電源ライン上であって、限流抵抗９１および限流リレー９２と並列に接続されている。さらに、メインリレー９３は、限流抵抗９１および限流リレー９２が接続されていない電源ライン上にも接続されている。

交流電源１００の電力がいきなり整流回路２０に供給されると、過大な突入電流により平滑コンデンサ２２などの部品が破壊される虞があるので、通常、メインリレー９３が接点間をオフして、交流電源１００と整流回路２０とを結ぶ電源ラインを導通させていない。

メインリレー９３は、平滑コンデンサ２２が適度に充電され、限流リレー９２がオフ動作してから、オン動作する。

（２－６）プリント配線板７０
図２は、部品が実装されているプリント配線板７０の斜視図である。図２において、プリント配線板７０上には、インバータ回路４０、アクティブフィルタ回路６０およびスイッチング電源８０が実装されている。これにより、各回路間を接続するハーネスが不要となり、電力変換装置１０の小型化やコストダウンが図られる。

（２－７）ヒートシンク２００
図２に示すように、インバータモジュール３０には、高温になるスイッチング回路２５からの放熱を促すためにヒートシンク２００が設置されている。

図３は、図２に示すヒートシンク２００を正面視右端を中心に右方向に１８０°反転させた状態の平面図である。図３において、ヒートシンク２００には、インバータモジュール３０だけでなく、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０が装着されている。

ヒートシンク２００は、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０を冷却する冷却器として兼用されている。

１つのヒートシンク２００でインバータモジュール３０、アクティブフィルタモジュール５０およびファン用パワーモジュール１２０を冷却することができるので、電力変換装置１０の小型化、軽量化、低コスト化が図られる。

（３）アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧
図１に示すように、アクティブフィルタ回路６０では、交流電源１００の入力がアクティブフィルタモジュール５０の接続点ＮＵ、ＮＶ、ＮＷに接続されており、アクティブフィルタモジュール５０のＰ、Ｎ端子間に第１コンデンサ５２が接続されている。

その結果、電源の電圧低下・停電復帰時の突入電流、或いは、運転中の電源周波数変動による突入電流をアクティブフィルタモジュール５０自身が受け止めることになり、アクティブフィルタモジュール５０には突入電流に対する耐力が要求される。

従来、アクティブフィルタ回路はオプションとしてアクティブフィルタ回路専用基板に実装されていた。そのため、複数の馬力の機種に１種類のアクティブフィルタ専用基板で対応できるよう、アクティブフィルタモジュールは最高馬力の機種に合わせた、定格電流の大きいものが搭載されていた。それゆえ、アクティブフィルタモジュール自身の突入電流耐力が高く、アクティブフィルタモジュールの突入電流耐力を気にする必要がなかった。

今回、インバータ回路４０とアクティブフィルタ回路６０とを1つのプリント配線板７０で一体化させ、小型化・低コスト化を図るため、適用機種の馬力に応じて、最適な定格電流のアクティブフィルタモジュール５０を設定する必要がある。

その影響として、従来品との比較において、アクティブフィルタモジュール５０自身の突入電流耐力が低くなり、突入電流によりアクティブフィルタモジュール５０が故障する虞がある。

そこで、適用機種の馬力に応じて、最適な定格電流のアクティブフィルタモジュール５０を用いた場合における突入電流耐力を調べる実験を行った。

実験は、プリント配線板７０の周囲温度を－３５℃、２５℃、又は７０℃に設定し、各周囲温度において、電源電圧を定格電圧の８５％、定格電圧の１００％の電圧、または定格電圧の１１５％の電圧に設定し、各電源電圧において電源周波数を５０Ｈｚから６０Ｈｚまたは６０Ｈｚから５０Ｈｚに切り換えて突入電流耐力を調べる、という内容である。

いずれの条件においても、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧を１５．０Ｖ、１５．５Ｖ、１６．０Ｖおよび１６．５Ｖに設定して確認した。

図４は、アクティブフィルタモジュール５０の突入電流耐力実験の結果を示す表である。図４において、アクティブフィルタモジュール５０の一般的な制御電圧である１５Ｖでは、電源周波数を５０Ｈｚから６０Ｈｚまたは６０Ｈｚから５０Ｈｚに切り換えた場合は、いずれの条件においても、アクティブフィルタモジュール５０の補償電流に大きな突入電流が発生し、アクティブフィルタモジュール５０の動作が停止するか、またはアクティブフィルタモジュール５０自体が破損した。

次に、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧が１５．５Ｖの場合は、１５Ｖの場合と同様に、アクティブフィルタモジュール５０の動作が停止するか、またはアクティブフィルタモジュール５０自体が破損した。

制御電圧が１６．０Ｖおよび１６．５Ｖの場合は、アクティブフィルタモジュール５０の動作の停止や、アクティブフィルタモジュール５０自体の破損は生じなかった。

アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧と電流耐力との関係は、制御電圧を一般的な１５Ｖに設定すると、電流耐力は定格電流の約２２０％であり、制御電圧を１６Ｖ以上に設定すると、電流耐力は定格電流の２５０％以上になる。アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧を上げれば、電流耐力は上がる傾向にある。

定格電流比２５０％の電流に対する耐力が確保することができれば、実使用上、問題はないので、本実施形態では余裕も考慮して、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧を１６．５Ｖに設定した。

以上の実験結果に基づき、本開示に係る実施形態では、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧を一般的な１５Ｖではなく、それよりも高い１６．５Ｖに設定している。これにより、アクティブフィルタモジュール５０自身の突入電流耐力を高くし、電源の電圧低下・停電復帰時の突入電流、或いは、運転中の電源周波数変動に起因して、アクティブフィルタモジュール５０が壊れないようにしている。

ここで、あえて、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧を高くすることのデメリットを挙げれば、アクティブフィルタモジュール５０の短絡耐性時間が短くなることである。

それゆえ、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧の上限値は２２Ｖであるが、短絡耐性時間を考慮して１８Ｖに留めることが好ましい。

但し、アクティブフィルタ回路６０の場合、交流電源１００の入力がアクティブフィルタモジュール５０のＮＵ、ＮＶ、ＮＷ端子に接続されている関係上、アクティブフィルタモジュール５０のＮＵ、ＮＶ、ＮＷ端子が短絡しても、損傷がアクティブフィルタ回路６０だけにとどまる。それゆえ、インバータ回路４０が損傷してモータＭごと交換が必要となる事態に比べると被害が小さい。

そのため、アクティブフィルタ回路６０においてアクティブフィルタモジュール５０の短絡耐量が重要でない場合には、短絡耐性時間が短くなることを犠牲にして、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧を２０Ｖまで高めてもよい。

したがって、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧は、１６Ｖ～２０Ｖが好ましい。

（４）インバータモジュール３０の制御電圧
例えば、モータＭが、容量可変型圧縮機のモータである場合、図１に示すように、インバータモジュール３０の接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷそれぞれから対応する相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに向かって出力線が延びている。

それゆえ、インバータモジュール３０が短絡した場合、インバータ回路４０のみならず、圧縮機までも損傷する。したがって、インバータモジュール３０が短絡した場合でも、圧縮機が壊れないようにしておくため、インバータモジュール３０の短絡耐用は必要である。

そこで、本開示の電力変換装置１０では、インバータモジュール３０の制御電圧は、短絡耐性時間がアクティブフィルタモジュール５０よりも長くなるように、１４．５Ｖに設定されることが好ましい。

また、インバータ回路４０は、交流電源側からみて整流回路２０の下流に接続されているので、電源の電圧低下・停電からの復帰時の投入電流、運転中の電源周波数変動による突入電流をインバータモジュール３０が直接受けることはない。したがって、インバータモジュール３０にはアクティブフィルタモジュール５０ほどの突入電流耐力は要求されない。よって、インバータモジュール３０の制御電圧の下限値は１３Ｖであってもよい。

（５）特徴
（５－１）
アクティブフィルタ回路６０では、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧を、一般的な１５Ｖよりも高い１６．０Ｖ以上とすることによって、スイッチング素子の突入電流耐力を高くしてスイッチング素子の破壊耐力を高めることができる。

（５－２）
本開示に係る実施形態では、アクティブフィルタモジュール５０の制御電圧は１６．５Ｖに設定されている。

（５－３）
インバータモジュール３０自身が突入電流を直接受け止めることはないので、突入電流耐力は、アクティブフィルタモジュール５０に要求される突入電流耐力よりも小さい。それゆえ、インバータモジュール３０の制御電圧はアクティブフィルタモジュール５０の制御電圧よりも小さくすることができる。

（５－４）
本開示に係る実施形態では、インバータモジュール３０の制御電圧は１５．５Ｖ以下で下限値は１３Ｖである。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ 電力変換装置
２０ 整流回路
２２ 平滑コンデンサ
３０ インバータモジュール（第２パワーモジュール）
４０ インバータ回路
５０ アクティブフィルタモジュール（第１パワーモジュール）
５２ 第１コンデンサ
６０ アクティブフィルタ回路（高周波低減装置）
７０ プリント配線板
１００ 交流電源

ＷＯ２０１７－１１５４３１

Claims (4)

1. 交流電源（１００）と前記交流電源（１００）の交流電力を直流電力に整流する整流回路（２０）との間に並列接続され、高調波電流を抑制するアクティブフィルタ回路（６０）を備えた高調波低減装置であって、
   アクティブフィルタ回路（６０）は、高調波電流を抑制するための補償電流を生成する複数のスイッチング素子および前記スイッチング素子を制御する制御回路が１つのパッケージに内蔵されている第１パワーモジュール（５０）を有し、
   前記第１パワーモジュール（５０）の制御電圧は１６．０Ｖ以上である、
   高調波低減装置。
2. 前記第１パワーモジュール（５０）の制御電圧は１６．５Ｖである、
   請求項１に記載の高調波低減装置。
3. インバータ回路（４０）をさらに備え、
   前記インバータ回路（４０）は、前記直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換する複数のスイッチング素子および前記スイッチング素子を制御する制御回路が１つのパッケージに内蔵されている第２パワーモジュール（３０）を有し、
   前記第２パワーモジュール（３０）の制御電圧は前記第１パワーモジュール（５０）の制御電圧よりも小さい、
   請求項１または請求項２に記載の高調波低減装置。
4. 前記第２パワーモジュール（３０）の制御電圧は１５．５Ｖ以下である、
   請求項３に記載の高調波低減装置。

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