JP2013110836A - 電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンモードノイズ補償回路を構成する部品の耐電圧を低くすることより、高耐電圧性能を有する部品以外の部品を選定できるようにし、コモンモード補償回路のコストアップ及び大型化を防止する。
【解決手段】３相交流電源３００からの三相交流電圧を直流電圧に変換する整流回路２と、整流回路２から出力される直流電圧を平滑する平滑回路３と、平滑回路３により平滑された直流電圧を３相交流電圧に変換して電動機２００に出力するインバータ回路４と、３相交流電源３００と電動機２００との間に流れるコモンモードノイズを除去するコモンモードノイズ補償回路５とを備え、コモンモードノイズ補償回路５の電源が、３相交流電源３００の中性点Ｎと３相交流電源３００のＲ相、Ｓ相又はＴ相とを接続することにより構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コモンモードノイズ補償回路を有する電力供給装置に関するものである。

従来のコモンモードノイズ補償回路を有する電力供給装置としては、例えば特許文献１に示すように、コモンモード電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段により検出されたコモンモード電圧により制御されてコモンモード電圧と同じ大きさで逆極性の電圧を発生する制御電圧源（スイッチング素子）と、この制御電圧源により発生した電圧を前記コモンモードに重畳して当該コモンモード電圧を相殺する電圧重畳手段（トランス）とを有する電力供給装置がある。そして制御電圧源には、整流回路から出力された直流電圧が印加されることにより、コモンモードノイズ補償回路の電源とされている。

しかしながら、上記のように構成されたコモンモードノイズ補償回路では、３相交流電源が高電圧化するに連れて制御電圧源を構成するスイッチング素子の耐電圧性能を高電圧化しなければならない。例えば、３相交流電源の交流電圧が２００Ｖであれば、整流回路による整流後の直流電圧は２８０Ｖであり、コモンモードノイズ補償回路を構成する部品の耐電圧は設計マージンを含めても６００Ｖ程度である。一方で、３相交流電源の交流電圧が３８０Ｖ以上であれば、整流回路による整流後の直流電圧は５３７Ｖ以上となり、コモンモードノイズ補償回路を構成する部品の耐電圧は設計マージンを含めても１２００Ｖ以上にする必要がある。このようにコモンモードノイズ補償回路を構成する部品の耐電圧性能を１２００Ｖ以上とすると、部品の選定を行う余地が狭まるとともに当該部品のコストアップを招いてしまう。また、コモンモードノイズ補償回路を構成する回路基板においても、１２００Ｖ以上の高電圧に対する絶縁距離を確保して設計する必要があり、回路基板が大型化してしまうとともにコストアップを招いてしまう。

特開平１０−９４２４４号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、コモンモードノイズ補償回路を構成する部品の耐電圧を低くすることより、高耐電圧性能を有する部品以外の部品を選定できるようにし、コモンモード補償回路のコストアップを防止するだけでなく大型化を防止することを主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係る電力供給装置は、電動機に三相交流電力を供給する電力供給装置であって、３相交流電源からの三相交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路から出力される直流電圧を平滑する平滑回路と、前記平滑回路により平滑された直流電圧を３相交流電圧に変換して前記電動機に出力するインバータ回路と、前記３相交流電源と前記電動機との間に流れるコモンモードノイズを除去するコモンモードノイズ補償回路とを備え、前記コモンモードノイズ補償回路の電源が、前記３相交流電源の中性点と前記３相交流電源の何れか１つの相とを接続することにより構成されている。

このようなものであれば、コモンモードノイズ補償回路の電源が、３相交流電源の中性点と３相交流電源の何れか１つの相とを接続することにより構成されているので、コモンモードノイズ補償回路を構成する部品に印加される電圧を下げることができ、当該部品の耐電圧性能等のスペックを下げることができ、高耐電圧性能を有する部品以外の部品を選定できるだけでなく、コストアップを防ぐことができる。また、コモンモードノイズ補償回路を構成する回路基板においても、絶縁距離を短くすることができ、回路基板の大型化を防ぐとともに、コストアップを防ぐことができる。

具体的には、前記コモンモードノイズ補償回路が、前記３相交流電源の中性点及び前記３相交流電源の何れか１つの相に接続されて交流電圧を直流電圧に変換する整流回路部と、前記整流回路部から出力される直流電圧を平滑する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサにより平滑された直流電圧からコモンモード補償用の交流電圧に変換するスイッチング素子とを備え、前記スイッチング素子から出力されたコモンモード補償用の交流電圧を前記電動機のグランドラインに供給するものであることが望ましい。

前記平滑回路及び前記インバータ回路の間に設けられ、前記コモンモードノイズを検出するノイズ検出回路を備え、前記補償用スイッチング素子が前記ノイズ検出回路により得られた前記コモンモードノイズに基づいてコモンモード補償用の交流電圧を出力するものであることが望ましい。これならば、ノイズ検出回路の構成を簡単化することができる。

前記インバータ回路の出力側に設けられ、前記コモンモードノイズを検出するノイズ検出回路を備え、前記補償用スイッチング素子が前記ノイズ検出回路により得られた前記コモンモードノイズに基づいてコモンモード補償用の交流電圧を出力するものであることが望ましい。これならば、ノーマルモードフィルタとしても兼用可能とすることができる。

特に、三相交流電源が相間電圧が３８０Ｖ以上のものである場合には、整流回路により整流された後の直流電圧が５３７Ｖ以上となり、コモンモードノイズ補償回路の部品は、その耐電圧性能が設計マージンを含めて１２００Ｖ以上のものを使用する必要がある。一方で、本発明のように、コモンモードノイズ補償回路の電源が、３相交流電源の中性点と３相交流電源の何れか１つの相とを接続することにより構成されているものでは、整流回路部のよる整流後の直流電圧が２８０Ｖ以上となり、コモンモードノイズ補償回路の部品は、その耐電圧性能が設計マージンを含めて６００Ｖ程度のものを使用することができる。また、コモンモードノイズ補償回路を構成するプリント基板の設計においても従来の１／２電圧用の絶縁距離を確保することで対応可能であり、プリント基板の大型化を防ぐことができる。

このように構成した本発明によれば、コモンモード補償回路を構成する部品の耐電圧を低くすることより、高耐電圧性能を有する部品以外の部品を選定できるようにしてコモンモードノイズ補償回路のコストアップを防止することができる。また、本発明によれば、コモンモードノイズ補償回路を構成する部品の耐電圧を低くすることより、コモンモードノイズ補償回路を構成する回路基板の絶縁距離を短くすることができ、回路基板の大型化を防止できる結果、コモンモードノイズ補償回路の大型化を防止することができる。

本実施形態に係る電力供給装置の回路構成を示す図である。 変形実施形態に係る電力供給装置の回路構成を示す図である。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態における電力供給装置１００は、図１に示すように、３相４線式電源（相間電圧が３８０Ｖ以上）である３相交流電源３００に接続されて、例えば空調機などの冷凍サイクルを構成する圧縮機のモータ等の電動機２００に３相交流電力を供給するものである。

具体的にこの電力供給装置１００は、３相交流電源３００のＲ相、Ｓ相及びＴ相に接続されて三相交流電圧を直流電圧に変換する整流回路２と、当該整流回路２から出力される直流電圧を平滑する平滑回路３と、当該平滑回路３により平滑された直流電圧を３相交流電圧に変換して電動機２００に出力するインバータ回路４と、３相交流電源３００と電動機２００との間に流れるコモンモードノイズを除去するコモンモードノイズ補償回路５とを備えている。本実施形態では３相交流電源３００と整流回路２との間には、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相それぞれにリアクトル６が設けられている。また、平滑回路３は、平滑コンデンサ３１とブリーダ抵抗３２とから構成される。

コモンモードノイズ補償回路５は、３相交流電源３００の中性点Ｎ及び３相交流電源３００のＲ相、Ｓ相又はＴ相の何れか１つに接続されて、その３相交流電源３００の中性点ＮとＲ相、Ｓ相又はＴ相の何れか１つとを電源とするものである。つまり、このコモンモードノイズ補償回路５の電源電圧は、３相交流電源３００の中性点ＮとＲ相、Ｓ相又はＴ相の何れかとの相間電圧であり、ＡＣ３８０Ｖの１／２（≒ＡＣ２００Ｖ）である。なお、本実施形態では、３相交流電源３００の中性点ＮとＴ相とを接続して電源としているがこれに限られない。

具体的にコモンモードノイズ補償回路５は、３相交流電源３００の中性点ＮとＲ相、Ｓ相又はＴ相の何れか１つに接続されて交流電圧（ＡＣ２００Ｖ）を直流電圧（ＤＣ２８０Ｖ）に変換する整流回路部５１と、この整流回路部５１から出力される直流電圧を平滑する平滑用コンデンサ５２と、平滑用コンデンサ５２により平滑された直流電圧からコモンモード補償用の交流電圧に変換するスイッチング素子５３とを備えている。また、このスイッチング素子５３には、コモンモードノイズ補償回路５を駆動するための零相電流検出回路７が接続さている。本実施形態の零相電流検出回路７は、平滑回路３及びインバータ回路４の間に設けられたトランス７１により零相電流（コモンモードノイズ）を検出する。

そして、このように零相電流検出回路７により検出された零相電流（コモンモードノイズ）を相殺するようにスイッチング素子５３が駆動されて、抵抗５４及びコンデンサ５５を介して電動機２００のグランドラインＧＬにコモンモード補償用の交流電流が供給される。ここで、電動機２００のグランドラインＧＬに供給されるコモンモード補償用の交流電流は、検出された零相電流の電流値を同じであり、且つ位相が逆位相の電流である。これにより、３相交流電源３００及び電動機２００の間で生じるコモンモードノイズを除去することができる。

このように構成した電力供給装置１００によれば、コモンモードノイズ補償回路５の電源が、３相交流電源３００の中性点Ｎと３相交流電源３００の何れか１つの相とを接続することにより構成されているので、コモンモードノイズ補償回路５を構成する部品に印加される電圧を下げることができ、当該部品の耐電圧性能等のスペックを下げることができ、コストアップを防止することができる。

具体的に本実施形態の電力供給装置１００によれば、ＡＣ３８０Ｖ以上の三相交流電源３００が接続されるものにおいて、コモンモードノイズ補償回路５の電源が、３相交流電源３００の中性点Ｎと３相交流電源３００のＲ相、Ｓ相又はＴ相の何れか１つとを接続することにより構成されているので、整流回路部５１による整流後の直流電圧が２８０Ｖ以上となり、コモンモードノイズ補償回路５の部品（例えばスイッチング素子５３）は、その耐電圧性能が設計マージンを含めて６００Ｖ程度のものを使用することができる。また、コモンモードノイズ補償回路６を構成する回路基板の設計においても従来の１／２電圧用の絶縁距離を確保することで対応可能であり、回路基板の大型化を防止できる結果、コモンモードノイズ補償回路５の大型化を防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、図２に示すように、コモンモードノイズ補償回路５におけるスイッチング素子５３を駆動するための零相電流検出回路７のトランス７１をインバータ回路４の出力側に設けても良い。これならば、ノーマルモードフィルタとしても兼用可能とすることができる。

また、前記実施形態では、電動機のグランドラインにコモンモードノイズ補償用の交流電流を出力するように構成したものであったが、その他、インバータ回路の出力電圧にコモンモードノイズ補償用の交流電圧を重畳させて、コモンモードノイズを相殺する補償用トランスを有するものであっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・電力供給装置
２００・・・電動機
３００・・・３相交流電源
Ｎ ・・・３相交流電源の中性点
２ ・・・整流回路
３ ・・・平滑回路
４ ・・・インバータ回路
５ ・・・コモンモードノイズ補償回路
５１ ・・・整流回路部
５２ ・・・平滑用コンデンサ
５３ ・・・スイッチング素子
５４ ・・・トランス

Claims (6)

1. 電動機に三相交流電力を供給する電力供給装置であって、
   ３相交流電源からの三相交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
   前記整流回路から出力される直流電圧を平滑する平滑回路と、
   前記平滑回路により平滑された直流電圧を３相交流電圧に変換して前記電動機に出力するインバータ回路と、
   前記３相交流電源と前記電動機との間に流れるコモンモードノイズを除去するコモンモードノイズ補償回路とを備え、
   前記コモンモードノイズ補償回路の電源が、前記３相交流電源の中性点と前記３相交流電源の何れか１つの相とを接続することにより構成されている電力供給装置。
2. 前記コモンモードノイズ補償回路が、
   前記３相交流電源の中性点及び前記３相交流電源の何れか１つの相に接続されて交流電圧を直流電圧に変換する整流回路部と、
   前記整流回路部から出力される直流電圧を平滑する平滑用コンデンサと、
   前記平滑用コンデンサにより平滑された直流電圧からコモンモード補償用の交流電圧に変換する補償用スイッチング素子とを備え、
   前記補償用スイッチング素子から出力されたコモンモード補償用の交流電圧を前記電動機のグランドラインに供給するものである請求項１記載の電力供給装置。
3. 前記平滑回路及び前記インバータ回路の間に設けられ、前記コモンモードノイズを検出するノイズ検出回路を備え、
   前記補償用スイッチング素子が前記ノイズ検出回路により得られた前記コモンモードノイズに基づいてコモンモード補償用の交流電圧を出力するものである請求項２記載の電力供給装置。
4. 前記インバータ回路の出力側に設けられ、前記コモンモードノイズを検出するノイズ検出回路を備え、
   前記補償用スイッチング素子が前記ノイズ検出回路により得られた前記コモンモードノイズに基づいてコモンモード補償用の交流電圧を出力するものである請求項２記載の電力供給装置。
5. 前記３相交流電源が、３相４線式電源である請求項１乃至４の何れかに記載の電力供給装置。
6. 前記三相交流電源が、相間電圧が３８０Ｖ以上である請求項５記載の電力供給装置。