JPWO2011021485A1 - 出力フィルタとそれを備えた電動機駆動システム - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明における他の代表的な構成は、次のように構成したものである。電動機駆動システムは、3相電動機と、3相電動機を駆動するための電力を供給する電力変換装置と、電力変換装置の出力と3相電動機との間に配置され、電力変換装置のキャリア周波数の設定値に応じて共振周波数の設定値を変更する構成を有する出力フィルタと、を備える。
Vc1=(Vug+Vvg+Vwg)/3 ・・・ (1)
ここで、Vc1はコモンモード電圧、Vug、Vvg、Vwgはグランド(GND)を基準にした電力変換装置100の各出力相電圧である。
Z=Rf+1/(j2πfCfa) ・・・ (2)
Z=Rf+1/(j2πfCfb) ・・・ (3)
なお、図3に示したバイパス経路切替スイッチ106a、106bとしての双方向スイッチの構成は一例を示したものであり、これに限定されるものではない。例えば、トランジスタあるいはIGBTにダイオードを直列接続した一方向スイッチを逆並列に接続して双方向スイッチとすることもできる。
fra=1/(2π(Lc・Ctotal_a)1/2) ・・・ (4)
frb=1/(2π(Lc・Ctotal_b)1/2) ・・・ (5)
ただし、Ctotal_a=(3C・Cfa)/(3C+Cfa)、Ctotal_b=(3C・Cfb)/(3C+Cfb)であり、共振周波数fraはバイパス回路104の双方向スイッチ106aをオン制御した場合、共振周波数frbはバイパス回路104の双方向スイッチ106bをオン制御した場合の共振周波数である。
20log|Vc2/Vc1|<0 ・・・ (7)
このように、バイパス経路切替スイッチ106a、106bにてバイパス経路を切替えることによって、出力フィルタ101の共振周波数を変化させることができる。
なお、本発明における実施例では、キャリア周波数の設定値を変化させる場合のバイパス経路切替スイッチとして106aと106bの2回路の切替え構成として説明したが、キャリア周波数を広い周波数範囲で変更する用途、例えば、キャリア周波数を多段階に変更する場合、あるいは連続的に変更する場合においては、バイパス経路切替スイッチを2回路以上の多段構成の切替え回路とすることが可能であることは言うまでもない。
このような例に限らず、電源装置等においてスイッチングのキャリア周波数の設定値を変化させて電源特性の改善を図る用途において、出力フィルタのバイパス経路をキャリア周波数の設定値の変化に対応させて切替えることにより、出力フィルタの共振点を変えることができるので、キャリア周波数の設定値を自由に変更しても、コモンモード電圧の励振による過電圧の発生を防止することが可能となる。
101出力フィルタ
102コモンモード電圧分圧器
103中性点検出回路
104 バイパス回路
105電動機
106a、106b バイパス経路切替スイッチ(双方向スイッチ)
108 中性点検出用トランス
110a、110b コモンモード電圧測定用コンデンサ
C、Cfa、Cfb コンデンサ
Rf 抵抗
Claims (10)
- 3相電動機を駆動するための電力を供給する電力変換装置の出力と前記3相電動機との間に配置され、前記電力変換装置のキャリア周波数の設定値に応じて共振周波数の設定値を変更する構成を備えることを特徴とする出力フィルタ。
- 前記出力フィルタが、前記電力変換装置の各相出力と前記3相電動機の各相との間に、それぞれコモンモードチョークコイルを直列に接続したコモンモード電圧分圧器と、
3相リアクトルを有し、前記3相リアクトルの1次側の一端を第1乃至3のコンデンサを介して前記電力変換装置の各相出力とそれぞれ接続し、前記3相リアクトルの1次側の他端をスター結線し、前記3相リアクトルの2次側はデルタ結線した中性点検出回路と、
バイパス経路切替スイッチとコンデンサとの直列接続体の複数個を並列接続し、並列接続した前記コンデンサ側の端子を前記3相リアクトルの1次側の他端に接続し、並列接続した前記バイパス経路切替スイッチ側の端子に抵抗の一端を直列接続したバイパス回路と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の出力フィルタ。 - 前記バイパス経路切替スイッチが、半導体素子を用いた双方向スイッチから成ることを特徴とする請求項1または2に記載の出力フィルタ。
- 前記出力フィルタが、前記キャリア周波数の設定値よりも低くかつ前記3相電動機の運転周波数よりも高い前記共振周波数になるように、前記第1乃至3のコンデンサおよび前記バイパス回路内のコンデンサを設定されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の出力フィルタ。
- 前記出力フィルタが、前記コモンモード電圧分圧器の入力側および出力側のコモンモード電圧をそれぞれVc1、Vc2とした場合、20log|Vc2/Vc1|<0なる条件を満たすように、前記第1乃至3のコンデンサおよび前記バイパス回路内のコンデンサを設定されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の出力フィルタ。
- 3相電動機と、
前記3相電動機を駆動するための電力を供給する電力変換装置と、
前記電力変換装置の出力と前記3相電動機との間に配置され、前記電力変換装置のキャリア周波数の設定値に応じて共振周波数の設定値を変更する構成を有する出力フィルタと、を備えることを特徴とする電動機駆動システム。 - 前記出力フィルタが、前記電力変換装置の各相出力と前記3相電動機の各相との間に、それぞれコモンモードチョークコイルを直列に接続したコモンモード電圧分圧器と、
3相リアクトルを有し、前記3相リアクトルの1次側の一端を第1乃至3のコンデンサを介して前記電力変換装置の各相出力とそれぞれ接続し、前記3相リアクトルの1次側の他端をスター結線し、前記3相リアクトルの2次側はデルタ結線した中性点検出回路と、
バイパス経路切替スイッチとコンデンサとの直列接続体の複数個を並列接続し、並列接続した前記コンデンサ側の端子を前記3相リアクトルの1次側の他端に接続し、並列接続した前記バイパス経路切替スイッチ側の端子に抵抗の一端を直列接続したバイパス回路と、を備え、
前記抵抗の他端を前記電力変換装置の中性点に接続することを特徴とする請求項6に記載の電動機駆動システム。 - 前記バイパス経路切替スイッチが、半導体素子を用いた双方向スイッチから成ることを特徴とする請求項6または7に記載の電動機駆動システム。
- 前記出力フィルタが、前記キャリア周波数の設定値よりも低くかつ前記3相電動機の運転周波数よりも高い前記共振周波数になるように、前記第1乃至3のコンデンサおよび前記バイパス回路内のコンデンサを設定されることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項記載の電動機駆動システム。
- 前記出力フィルタが、前記コモンモード電圧分圧器の入力側および出力側のコモンモード電圧をそれぞれVc1、Vc2とした場合、20log|Vc2/Vc1|<0なる条件を満たすように前記第1乃至3のコンデンサおよび前記バイパス回路内のコンデンサを設定されることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項記載の電動機駆動システム。
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