JP5387021B2 - フィルタ回路 - Google Patents
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Description
一般に、単相PWM整流器、インバータ回路の入力フィルタは、同じ電源系統に接続されている他の電気・電子機器の誤動作を防止する目的で、電源とインバータ回路の間に挿入して使用される。
この入力フィルタ回路110は、単相3線の電源100の出力を入力として、単相PWM整流器120及びインバータ回路130の前段に設けられている。なおインバータ回路130の後段にはモータなどの負荷140が接続される。
高周波EMIフィルタ111は、伝導ノイズ規制(150kHz〜30MHz)と放射ノイズ規制(30MHz〜1GHz)を満足するために接続されており、対象周波数帯で大きな減衰効果をもつように設計されている。
高周波EMIフィルタ111の一般的な構成としては、図9に示すように、コモンモードリアクトルLf1の前段や後段にR相とS相をつなぐ線間コンデンサやR相、S相とE相(アース)をつなぐ接地コンデンサを設けた構成となっている。
次に一般的なリプル抑制用ノーマルモードフィルタ112について説明する。
リプル抑制用ノーマルモードフィルタ112は、スイッチング周波数帯(数kHz〜100kHz程度)で大きな減衰効果をもつように設計されており、その一般的な構成としては、図10(a)に示すように一つの相(同図ではR相)側にノーマルモードリアクトルL11を挿入する構成となっている。ノイズフィルタは低廉化や小型化が要求されるため、ノーマルモードリアクトルは一つの相に接続するのが一般的である。
前記フィルタ回路は、前記電源ラインの一方の電力線と前記負荷回路との間に介装されるノーマルモードリアクトルと、前記電源ラインの他方の電力線と前記接地線とを接続する接地コンデンサと、を備え、前記ノーマルモードリアクトルが介装された前記一方の電力線と、前記接地線との間には、接地コンデンサを備えないことを特徴とする。
同図に示すように、本実施形態のフィルタ回路10aは、単相3線の電源を入力とし、線間コンデンサCx1をコモンモードリアクトルLf1の前段のR相とS相の間に設けると共に、ノーマルモードリアクトルL1を設け、R相(R’)、S相(S’)のうちノーマルモードリアクトルL1を設けなかった方に接地コンデンサCy1を設ける。図1の構成例ではR相(R’)にはノーマルモードリアクトルL1を設けるが接地コンデンサは設けず、逆にS相(S’)には接地コンデンサCy1のみが設けてある。そしてこのフィルタ回路の出力には、PWM整流器やインバータ回路等、電源線やアース線に大電流が流れる回路が接続される。
そしてこのフィルタ回路10aの入力側に電源を接続すれば電源回路になり、更にフィルタ回路10aの出力側にPWM整流器及びインバータ回路を設ければ電力変換装置となる。
図2は、従来の高周波EMIフィルタ111における接地コンデンサの接続の仕方を示す図である。
図4は、この点を示す図である。
図5のような従来の構成のフィルタ回路110において、接地コンデンサCy12を流れるコモンモード電流は、図5中に矢印で示すように、ノーマルモードリアクトルL11にはあまり流れずに、ノーマルモードリアクトルL11よりインピーダンスが低い高周波EMIフィルタ111のコモンモードリアクトルLf1を介して電源側に流れる。
また図3(a)に示したスイッチングリプル抑制ノーマルモードフィルタ112が線間コンデンサC11を備える場合の従来のフィルタ回路110では、コモンモード電流は線間コンデンサC11を介して出力側に流れる。そのため、コモンモード電流が流れる経路には線間コンデンサC11の図示しない寄生インダクタンス成分が加わることになる。そして寄生インダクタンスと線間コンデンサC11によって共振が生じるので周波数特性が悪化する。このような微小な寄生インダクタンス成分に起因する高周波EMIフィルタ特性の悪化の原因は10MHz以上の領域に顕著な影響を与える。
このように本実施形態のフィルタ回路10aは、ノイズ抑制効果を向上させると共に部品点数の削減し回路規模を縮小することが出来る。
同図のフィルタ回路10bは、高周波EMIフィルタ11bにおいて、線間コンデンサ、コモンモードリアクトル及び接地コンデンサを2段に接続してフィルタ特性を向上させた構成である。
なお図6の構成において、接地コンデンサCy1は、線間コンデンサCx2とコモンモードリアクトルLf2の間に設けたが、接地コンデンサCy1の構成位置はこの位置に限定されるものではなく、コモンモードリアクトルLf1と線間コンデンサCx2の間に設けても良い。
同図のフィルタ回路10cは、スイッチングリプル抑制ノーマルモードフィルタ12cにおいて、線間コンデンサC11を設けて、スイッチングリプル抑制ノーマルモードフィルタ12cのフィルタリング特性を向上させたものである。
なお本実施形態のフィルタ回路10は、入力側に接続される電源の種類には制約されない。また出力側に接続されるコンバータやインバータの制御方式、変調方式にも制約されない。
11、111 高周波EMIフィルタ
12、121スイッチングリプル抑制ノーマルモードフィルタ
100 電源
120 PWM整流器
130 インバータ回路
140 負荷
C1、C11、Cx1、Cx2、Cx11、Cx12、Cx21、Cx22 線間コンデンサ
Cy1、Cy2、Cy11、Cy12、Cy13 接地コンデンサ
Lf1、Lf2、Lf11 コモンモードリアクトル
L1、L11 ノーマルモードリアクトル
Claims (3)
- 交流電源に接続された一対の電力線と接地線とを有する電源ラインと、この電源ラインと負荷回路との間に介装されるフィルタ回路であって、
前記フィルタ回路は、前記電源ラインの一方の電力線と前記負荷回路との間に介装されるノーマルモードリアクトルと、
前記電源ラインの他方の電力線と前記接地線とを接続する接地コンデンサと、
を備え、
前記ノーマルモードリアクトルが介装された前記一方の電力線と、前記接地線との間には、接地コンデンサを備えない、
ことを特徴とするフィルタ回路。 - 前記フィルタ回路は、更に前記ノーマルモードリアクトルおよび前記接地コンデンサの前段に前記一対の電源ライン間を接続する線間コンデンサと、
前記一対の電源ラインに介装されるコモンモードリアクトルと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ回路。 - 前記フィルタ回路は、前記接地コンデンサの後段且つ前記ノーマルモードリアクトルの前段に前記一対の電源ライン間を接続する線間コンデンサを更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のフィルタ回路。
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