JP6568743B2 - 伝導性ノイズ抑制回路及びインバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝導性ノイズ抑制回路及びインバータ装置に関する。

モータなどを制御するために用いられるインバータ装置は、ダイオードブリッジやスイッチング素子などによって商用の交流電圧を直流電圧に変換する整流部を備えている。そして、インバータ装置は、変換された直流電圧を、スイッチング素子によって交流電圧に変換するインバータ部を備えている。

このようなインバータ装置は、スイッチング素子の動作などに起因して、電源線を伝わって他の電子機器に影響を与える伝導性ノイズを発生する。伝導性ノイズには、電源線間で往復するノーマルモードノイズ（ディファレンシャルモードノイズ）と、電源線と接地（アース）との間を伝わるコモンモードノイズとがある。

特許文献１には、交流電源の出力を直流電圧に変換する整流器と、電力用半導体素子のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器とを有する系に適用される伝導性ノイズフィルタであって、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、交流電源と整流器間の線路に接続された接地コンデンサを介して検出するコモンモード電圧検出手段と、検出したコモンモード電圧に基づいて、コモンモード電圧と同じ大きさの逆極性の相殺用電圧を発生し、この相殺用電圧を線路における交流電源と接地コンデンサの接続点との間に重畳させてコモンモード電圧を相殺する相殺用電圧源とを備える伝導性ノイズフィルタが記載されている。

特許文献２には、ハイブリッド車などの高電圧モータとそれを駆動する三相インバータ回路とからなる車載用高電圧モータ装置のコモンモード電流をコモンモードノイズ検出回路により検出し、検出した電気信号によりコモンモードノイズキャンセル回路を駆動してコモンモードノイズキャンセル電圧を発生させ、発生したコモンモードノイズキャンセル電圧は出力コンデンサを通じて車載用高電圧モータ装置に加えられ、これによりコモンモード電流がキャンセルされる車載用高電圧モータ装置用コモンモードノイズキャンセル回路装置が記載されている。

特許文献３には、検出トランスと、フィルタ装置と、電圧増幅器と、電圧印加手段とを備え、検出トランスは、主巻線と、主巻線が巻回される共通鉄心と、共通鉄心の内側に配置され各主巻線間を仕切る漏れ磁束用鉄心と、共通鉄心に均等に巻回されて主巻線に流れる電流を検出する検出巻線とを有し、漏れ磁束用鉄心には主巻線を流れるノーマルモード電流により磁束が生じてノーマルモード電流に対するインダクタンスとして作用し、共通鉄心にはノーマルモード電流と主巻線を流れるコモンモード電流により磁束が生じてコモンモード電流に対するインダクタンスとして作用する高周波電流低減装置が記載されている。

非特許文献１には、コモンモードトランスをＬＩＳＮとインバータの間に挿入し、接地コンデンサでのコモンモード電圧変動を検出し、これと逆極性の電圧をコモンモードトランスに発生させることにより、電源側への漏れ電流を原理的には完全に抑制することができる低電圧化電圧型アクティブフィルタが記載されている。

特開２０１０−５７２６８号公報 特開２００６−３３３６４７号公報 特開２０１３−１５８０８５号公報

陳▲爽▼清、高久拓、五十嵐征輝、「伝導性ＥＭＩノイズのモデリングと低減技術」、２００８年、富士時報、富士電機、第８１巻、第６号、ｐ．４４３−４４６

ところで、伝導性ノイズのレベルは、国際無線障害特別委員会ＣＩＳＰＲ（ComiteInternational Special des Perturbations Radioelectriques）の規格により規制されているため、伝導性ノイズを許容値以下に抑制できることが求められる。
本発明の目的は、伝導性ノイズを容易に抑制できる伝導性ノイズ抑制回路等を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される伝導性ノイズ抑制回路は、交流を供給する複数の電源線のそれぞれに直列に設けられ、相互に磁気結合する複数のコイルを有する第１のコイル部を備える。また、伝導性ノイズ抑制回路は、前記第１のコイル部に直列に接続されるとともに、前記複数の電源線のそれぞれに直列に設けられ、相互に磁気結合する複数のコイルを有する第２のコイル部を備える。そして、伝導性ノイズ抑制回路は、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とのいずれか一方に磁気結合してコモンモードノイズを検出する検出コイルを備える。そしてまた、伝導性ノイズ抑制回路は、前記検出コイルが検出したコモンモードノイズに対応する信号を増幅する増幅部を備える。さらに、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間において前記複数の電源線のそれぞれに接続され、前記増幅部からの出力を当該複数の電源線のそれぞれに重畳する複数のコンデンサを有するコンデンサ部とを備える。さらにまた、前記コンデンサ部の有する前記複数のコンデンサのそれぞれの一方の端子は対応する前記複数の電源線のそれぞれに接続され、当該複数のコンデンサのそれぞれの他方の端子は共通に前記増幅部の出力端子のみに接続されている。

このような伝導性ノイズ抑制回路において、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とのいずれか他方に磁気的に結合してコモンモードノイズを検出するとともに、前記検出コイルと直列接続される他の検出コイルをさらに備えることを特徴とすることができる。

これにより、検出するコモンモードノイズの信号が大きくできる。

また、前記第１のコイル部のコイルと前記第２のコイル部のコイルとは、トロイダルコアに巻き回されたタップ付導線で構成されていることを特徴とすることができる。

これにより、伝導性ノイズ抑制回路が小型化できる。

さらに、前記増幅部は、電流増幅器を備えることを特徴とすることができる。

これにより、コモンモードノイズの相殺が容易にできる。

また、他の観点からとらえると、本発明が適用されるインバータ装置は、交流を直流に整流する整流部と、前記整流部から出力される直流電圧を平滑化する平滑化部と、を備える。また、インバータ装置は、負荷に接続され、前記平滑化部により平滑化された直流を交流に変換して当該負荷へ出力するインバータ部と、前記整流部又は前記インバータ部において設けられ、伝導性ノイズを抑制する抑制部と、を備える。そして、前記抑制部が、交流を供給する複数の電源線のそれぞれに直列に設けられ、相互に磁気結合する複数のコイルを有する第１のコイル部を備える。また、抑制部は、前記第１のコイル部に直列に接続されるとともに、前記複数の電源線のそれぞれに直列に設けられ、相互に磁気結合する複数のコイルを有する第２のコイル部を備える。そして、抑制部は、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とのいずれか一方に磁気結合してコモンモードノイズを検出する検出コイルを備える。そしてまた、抑制部は、前記検出コイルが検出したコモンモードノイズに対応する信号を増幅する増幅部を備える。さらに、抑制部は、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間において前記複数の電源線のそれぞれに接続され、前記増幅部からの出力を当該複数の電源線のそれぞれに重畳する複数のコンデンサを有するコンデンサ部を備える。さらにまた、前記コンデンサ部の有する前記複数のコンデンサのそれぞれの一方の端子は対応する前記複数の電源線のそれぞれに接続され、当該複数のコンデンサのそれぞれの他方の端子は共通に前記増幅部の出力端子のみに接続されている。

本発明によれば、伝導性ノイズを容易に抑制できる伝導性ノイズ抑制回路等を提供できる。

第１の実施の形態が適用されるインバータ装置を示す図である。 第１の実施の形態が適用されるインバータ装置における抑制部及び整流部のノイズを抑制する周波数帯域における交流等価回路である。（ａ）は、図１に対応した交流等価回路、（ｂ）は、増幅部における演算増幅器の出力端子から見た交流等価回路である。 第１の実施の形態が適用されないインバータ装置を示す図である。 第１の実施の形態が適用されないインバータ装置の抑制部及び整流部のノイズを抑制する周波数帯域における交流等価回路である。（ａ）は、図３に対応した交流等価回路、（ｂ）は、増幅部における演算増幅器の出力端子から見た交流等価回路である。 第１の実施の形態が適用されるインバータ装置の抑制部によるコモンモードノイズを説明する図である。 第２の実施の形態が適用されるインバータ装置を示す図である。 第３の実施の形態が適用されるインバータ装置を示す図である。 第４の実施の形態が適用されるインバータ装置を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の実施の形態で説明するインバータ装置（回路）は、例えばエアコンや冷蔵庫等の圧縮機に用いられるモータなどに電力を供給するために用いられる。インバータ装置は、商用の交流電源から供給される交流を直流に変換（整流）する。そして、その直流を平滑化した後に、交流に変換する。
ここでは、インバータ装置の負荷としてモータを例として説明するが、モータ以外が負荷であってもよい。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００を示す図である。インバータ装置１００は、中性相（Ｎ相）を備えた三相４線式の交流電源２００から交流が供給される。ここでは、第一相から第三相を、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相と表記する。なお、交流電源２００からＲ相、Ｓ相、Ｔ相及びＮ相を供給する電源線を、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相及びＮ相の電源線と表記する。相を区別しない場合は電源線と表記する。また、後述する第１のコイル部１１及び第２のコイル部１３が直列に接続されていても同様に電源線と表記する。

ここでは、インバータ装置１００は、負荷として三相交流で制御されるモータ３００に接続されているとする。モータ３００は、例えば、ＤＣブラシレスモータである。なお、モータ３００は、他の三相交流モータであってもよい。

インバータ装置１００は、伝導性ノイズを抑制する抑制部１０、交流電源２００から供給される交流を直流に整流する整流部２０を備える。また、インバータ装置１００は、整流部２０から出力された直流を平滑化する平滑化部３０を備える。そして、インバータ装置１００は、平滑化された直流を三相交流に変換して、モータ３００に供給するインバータ部４０を備える。
なお、図１に示すように、一部の端子は接地されている。

インバータ装置１００において、交流電源２００側から抑制部１０、整流部２０、平滑化部３０、インバータ部４０の順に接続されている。そして、インバータ部４０がモータ３００に接続されている。

抑制部１０は、伝導性ノイズを抑制する。抑制部１０については、後述する。

整流部２０は、例えば６つの整流ダイオードＤ１〜Ｄ６から構成されるダイオードブリッジを備える。６つの整流ダイオードＤ１〜Ｄ６は、交流電源２００から供給される交流を直流に整流する。整流ダイオードＤ１〜Ｄ６をそれぞれ区別しないときは、整流ダイオードＤと表記する。

平滑化部３０は、平滑コンデンサ（平滑キャパシタ）Ｃｓを備える。平滑コンデンサＣｓは、整流部２０が整流した直流の高電圧側の配線（図１における上側の配線）と基準電圧側の配線（図１における下側の配線）との間に接続されている。

インバータ部４０は、スイッチング素子Ｓｔと帰還ダイオードＤｆとをそれぞれ有する６つのスイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣ６を備える。なお、スイッチング回路ＳＣ１〜ＳＣ６を区別しない場合には、スイッチング回路ＳＣと表記する。
そして、上アームのスイッチング回路ＳＣ１と下アームのスイッチング回路ＳＣ２とが直列接続され、接続点がモータ３００の端子に接続されている。そして、直列接続された上アームのスイッチング回路ＳＣ１と下アームのスイッチング回路ＳＣ２は、高電圧側の配線と基準電圧側の配線との間に設けられている。他のスイッチング回路ＳＣ３〜ＳＣ６も同様である。
なお、スイッチング素子Ｓｔには、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor））などを用いうる。

ここで、第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００の動作を説明する。
商用の交流電源２００は、伝導性ノイズを抑制する抑制部１０を介して、交流電圧を整流部２０に供給する。整流部２０は、ブリッジ状に接続された整流ダイオードＤ１〜Ｄ６により、交流電源２００から供給された交流電圧を直流電圧に整流する。平滑化部３０は、平滑コンデンサＣｓにより、整流部２０で整流された直流電圧の脈動を平滑化する。インバータ部４０は、スイッチング回路ＳＣにおけるスイッチング素子Ｓｔのオン・オフの制御により、モータ３００に対して交流電圧を供給する。

（抑制部１０）
以下では、抑制部１０を説明する。抑制部１０は、コモンモードノイズを検出し、フィードバックして抑制するアクティブ型の伝導性ノイズ抑制回路である。なお、電力が供給される方向において、抑制部１０に対して、交流電源２００側を上流側、整流部２０側を下流側と表記する。

抑制部１０は、第１のコイル部１１、検出コイルＬ１_Ａ、コンデンサ部１２、第２のコイル部１３及び増幅部１４を備える。第１のコイル部１１、コンデンサ部１２、第２のコイル部１３は、交流電源２００側から、この順に接続されている。なお、第１のコイル部１１が交流電源２００に接続され、第２のコイル部１３が整流部２０に接続されている。そして、検出コイルＬ１_Ａが、第１のコイル部１１と磁気的に結合するように設けられている。

第１のコイル部１１は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相の電源線毎に直列に接続されたコイル（巻線）Ｌ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎを備える。ここでは、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎをそれぞれ区別しないときは、コイルＬ１と表記する。
ここで、コイルとは、インダクタを構成するように螺旋（ループ）状に巻かれた導線をいう。

これらのコイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、電源線の一部を構成する導線（ワイヤ）であって、１個のトロイダルコアに巻き回されて構成されている。トロイダルコアは、例えば、断面が円形の円環状（ドーナツ形状）のフェライトなどの磁性体で構成されている。トロイダルコアは鉄心と呼ばれることがある。なお、トロイダルコアは、円環状でなくともよく、四角形や三角形などの多角形の枠状であってもよい。また、断面形状も四角形や三角形などの形状であってもよい。

そして、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、１個のトロイダルコアに互いに隣接するように巻き回されている。よって、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、相互に磁気的に結合（磁気結合）している。なお、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、図１に“・”で示す極性になるように巻き回されている。

そして、検出コイルＬ１_Ａは、第１のコイル部１１に磁気的に結合（磁気結合）するように設けられている。例えば、検出コイルＬ１_Ａは、１個のトロイダルコアにコイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎと隣接するよう巻き回されている。また、１個のトロイダルコアにコイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎが互いに隣接するように巻き回され、検出コイルＬ１_ＡがコイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎに重なるように巻き回れてもよい。なお、検出コイルＬ１_Ａは、図１に“・”で示す極性になるように巻き回されている。
検出コイルＬ１_Ａの一方の端子は、接地されている。そして、他方の端子は、後述する増幅部１４に接続されている。

コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、交流電源２００から電流が流れる電源線の一部を構成する。よって、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、流れる電流に対応した太さの導線（ワイヤ）で構成されている。一方、検出コイルＬ１_Ａは、後述するように、コモンモードノイズの電流（以下では、コモンモード電流と表記する。）を検出する。よって、検出コイルＬ１_Ａは、コモンモード電流が検出できる太さの導線（ワイヤ）で構成されていればよい。
なお、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、同じインダクタンスであるとよい。

コモンモード電流は、インバータ部４０のスイッチング素子Ｓｔのスイッチングにより、モータ３００などの浮遊容量を介して、接地に対して漏れた高周波の電流である。よって、コモンモード電流は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相の電源線と接地（アース）との間で同じ方向に流れる。
インダクタであるコイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、高周波信号であるコモンモード電流に対して抵抗として働く。よって、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、コモンモードノイズを抑制（低減）する。しかし、第１のコイル部１１では、コモンモードノイズは除去しきれない。

コモンモード電流がコイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎに流れると、トロイダルコアを介して検出コイルＬ１_Ａにコモンモード電流に比例した電流を誘起する。
すなわち、第１のコイル部１１と検出コイルＬ１_Ａとは、電流トランスとして機能し、コモンモード電流を検出する検出トランスを構成する。

なお、ノーマルモードノイズは電源線間で往復するように流れる。よって、トロイダルコアに巻き回されたコイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎは、流れるノーマルモードノイズを互いに打ち消すように機能する。

コンデンサ部１２は、コンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎを備えている。コンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎのそれぞれの一方の端子は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相のそれぞれの電源線に接続されている。コンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎのそれぞれの他方の端子は、後述する増幅部１４の出力端子に共通に接続されている。すなわち、増幅部１４における演算増幅器１４１の出力（コモンモードノイズの電流を相殺する電流）が、コンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎを介して、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相のそれぞれの電源線に重畳される。ここでは、コンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎをそれぞれ区別しないときは、コンデンサＣ１と表記する。
なお、コンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎは、同じ容量であるとよい。

コンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎは、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相の電源線間に設けられている。例えば、直列接続されたコンデンサＣ１_ＲとコンデンサＣ１_Ｓとが、Ｒ相の電源線とＳ相の電源線との間に設けられている。よって、これらのコンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎは、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相の電源線を流れるノーマルモードノイズを互いに打ち消すように機能する。

第２のコイル部１３は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相の電源線毎に直列に接続されたコイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎを備える。これらのコイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎは、電源線の一部を構成する導線（ワイヤ）であって、第１のコイル部１１と同様に、他の１個のトロイダルコアに巻き回されて構成されている。よって、コイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎは、相互に磁気的に結合（磁気結合）している。なお、コイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎは、図１に“・”で示す極性になるように巻き回されている。ここでは、コイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎをそれぞれ区別しないときは、コイルＬ２と表記する。
なお、コイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎは、同じインダクタンスであるとよい。

インダクタであるコイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎは、第１のコイル部１１と同様に、コモンモード電流に対して抵抗として働く。よって、コイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎは、コモンモードノイズを抑制（低減）する。しかし、第１のコイル部１１と同様に、第２のコイル部１３でも、コモンモードノイズは除去しきれない。
また、トロイダルコアに巻き回されたコイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎは、ノーマルモードノイズを互いに打ち消すように機能する。

増幅部１４は、演算増幅器（オペアンプ）１４１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びコンデンサＣ２、Ｃ３を備えている。検出コイルＬ１_Ａの他方の端子は、抵抗Ｒ１を介して接地されている。
抵抗Ｒ１の接地されていない側の端子は、演算増幅器１４１の非反転入力端子（図１では“＋”と表記し、以下では非反転入力端子（＋）と表記する。）に接続されている。

コンデンサＣ２は帰還コンデンサ、抵抗Ｒ３は帰還抵抗であって、並列接続されている。そして、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ３のそれぞれの一方の端子は、演算増幅器１４１の反転入力端子（図１では“−”と表記し、以下では反転入力端子（−）と表記する。）に接続されている。一方、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ３のそれぞれの他方の端子は、演算増幅器１４１の出力端子に接続されている。そして、演算増幅器１４１の反転入力端子（−）は、抵抗Ｒ２を介して接地されている。さらに、位相を調整するためのコンデンサＣ３が、演算増幅器１４１の出力端子と、演算増幅器１４１の駆動電源端子（不図示）との間に設けられている。ここでは、演算増幅器１４１は、電流増幅器として構成されている。

抑制部１０は、次のように動作する。
まず、第１のコイル部１１において、検出コイルＬ１_Ａが、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相の電源線におけるコモンモードノイズ（コモンモード電流）を検出する。次に、増幅部１４の演算増幅器１４１が、コモンモード電流を増幅して、コンデンサ部１２を介して、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相のそれぞれの電源線に供給（重畳）する。なお、演算増幅器１４１は、コモンモードノイズを打ち消す（相殺する）ようにコモンモード電流を増幅する。よって、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相の電源線におけるコモンモードノイズが抑制される。
なお、コンデンサ部１２のコンデンサＣ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎにより、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相のそれぞれの電源線のコモンモードノイズのレベルに対応して、重畳する電流が設定される。

なお、上記では、増幅部１４は、検知されたコモンモード電流を増幅するとしたが、コモンモード電流が変換された電圧（コモンモード電圧）を増幅するようにしてもよい。

以上説明したように、抑制部１０は、伝導性ノイズであるノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを抑制する。

次に、第２のコイル部１３の機能について説明する。
図２は、第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００における抑制部１０及び整流部２０のノイズを抑制する周波数帯域における交流等価回路である。図２（ａ）は、図１に対応した交流等価回路、図２（ｂ）は、増幅部１４における演算増幅器１４１の出力端子から見た交流等価回路である。
コモンモードノイズは、高周波信号（交流的）である。よって、コイルＬ１、Ｌ２は、交流的には抵抗として機能し、コンデンサＣ１は、交流的には短絡（ショート）となる。また、交流電源２００のＲ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相は、交流的には短絡（ショート）となる。そして、整流部２０の整流ダイオードＤは、交流的には短絡（ショート）となる。
よって、図２（ａ）、（ｂ）では、コイルＬ１、Ｌ２は抵抗の記号で表記し、コンデンサＣ１は線で結んでいる。なお、整流部２０の整流ダイオードＤはそのままダイオードの記号で表記している。

図２（ａ）に示すように、増幅部１４における演算増幅器１４１の非反転入力端子（＋）には、検出コイルＬ１_Ａ及び抵抗Ｒ１が並列接続されている。検出コイルＬ１_Ａは、交流的には抵抗として機能する。よって、演算増幅器１４１の非反転入力端子（＋）に対するインピーダンスが高い。よって、第１のコイル部１１が検出したコモンモード電流に対応する電圧が高くなる。よって、コモンモード電流に対応する電圧が演算増幅器１４１に入力されやすくなるとともに、コモンモード電流の変化に追随しやすくなり、コモンモードノイズが精度よく抑制できる。

なお、コモンモードノイズの検出方法として、コンデンサ部１２と同様の複数のコンデンサを介して検出することが考えられる。この場合、図２（ａ）における第１のコイル部１１がコンデンサ部１２と同様な構成になる。コンデンサは、交流的に短絡（ショート）となるため、演算増幅器１４１の非反転入力端子（＋）に対するインピーダンスが低くなり、コモンモード電流に対応する電圧が低くなってしまう。よって、コモンモード電流に対応する電圧が演算増幅器１４１に入力されにくく、コモンモード電流の変化に追随しづらい。
そこで、第１の実施の形態が適用される抑制部１０では、コモンモードノイズ（コモンモード電流）の検出を、検出コイルＬ１_Ａで行っている。このため、演算増幅器１４１の入力端子（非反転入力端子（＋））に対するインピーダンスを高く設定できる。

一方、図２（ｂ）に示すように、増幅部１４における演算増幅器１４１の出力端子は、第１のコイル部１１のコイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎをそれぞれ介して接地される。また、演算増幅器１４１の出力端子は、第２のコイル部１３のコイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔのそれぞれと整流部２０の整流ダイオードＤ１〜Ｄ６との直列接続を介して接地される。なお、コイルＬ２_Ｎは、整流ダイオードＤを介さずに接地される。
このとき、整流ダイオードＤ１〜Ｄ６は交流的に短絡（ショート）である。しかし、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎ及びコイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎは交流的には抵抗として機能する。よって、演算増幅器１４１の負荷は、インピーダンスが高い。よって、演算増幅器１４１の出力端子は、高い電圧でコモンモードノイズを打ち消す（相殺する）電流を出力できる。

一例として、コモンモードノイズを抑制するために必要な演算増幅器１４１の出力電圧は、±２０Ｖ程度である。このとき、出力電流は、±０．３Ａ程度となる。
このような出力電圧及び出力電流は、広く用いられている演算増幅器（オペアンプ）で対応しうる。

なお、コモンモードノイズを打ち消す（相殺する）電流または電圧を、コンデンサＣ１の代わりに、電源線に直列接続されたインダクタを介して行うことが考えられる。この際、低いインピーダンスの駆動回路（例えばプッシュプル型のトランジスタ回路）で電流を供給すると、インダクタのインダクタンスが変動し、電源線に流れる電流を変動させてしまう。
これに対して、第１の実施の形態が適用される抑制部１０では、演算増幅器１４１の負荷が第１のコイル部１１のコイルＬ１と第２のコイル部１３のコイルＬ２との並列接続となっている。よって、インピーダンスが高い。これにより、電源線に流れる電流に与える影響が抑制されている。

図３は、第１の実施の形態が適用されないインバータ装置１１０を示す図である。
図３に示すように、第１の実施の形態が適用されないインバータ装置１１０は、図１のインバータ装置１００が備える第２のコイル部１３を備えない。さらに、次に説明するように、Ｎ相を備えない。よって、Ｎ相の電源線などを破線で示す。すなわち、インバータ装置１１０は、三相３線式の交流電源２００により交流が供給される。他の構成は、図１に示した第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００と同様であるので、説明を省略する。

図４は、第１の実施の形態が適用されないインバータ装置１１０の抑制部１０及び整流部２０のノイズを抑制する周波数帯域における交流等価回路である。図４（ａ）は、図３に対応した交流等価回路、図４（ｂ）は、増幅部１４における演算増幅器１４１の出力端子から見た交流等価回路である。
図２（ａ）、（ｂ）と同様に、コイルＬ１は、交流的には抵抗として機能し、コンデンサＣ１は、交流的には短絡（ショート）となる。また、交流電源２００のＲ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相は、交流的には短絡（ショート）となる。そして、整流部２０の整流ダイオードＤは、交流的には短絡（ショート）となる。

増幅部１４における演算増幅器１４１の非反転入力端子（＋）に関しては、図１、図２（ａ）に示した第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００と同様である。すなわち、演算増幅器１４１の非反転入力端子（＋）に対するインピーダンスが高い。よって、第１のコイル部１１において検出されたコモンモード電流に対応する電圧が高くなり、増幅部１４の演算増幅器１４１に入力されやすい。

一方、図４（ｂ）に示すように、増幅部１４における演算増幅器１４１の出力端子は、整流部２０の整流ダイオードＤ１〜Ｄ６を介して接地される。このとき、整流ダイオードＤ１〜Ｄ６は、接地に対して、電流の流れる向きが交互に接続される。よって、演算増幅器１４１の出力端子からの電圧が正負のいずれであっても、整流ダイオードＤ１〜Ｄ６のいずれかにより順方向で接地される。
例えば、シリコンダイオードの場合、順方向の電圧が低く、３０Ａの電流を流しても電圧は１．５Ｖ程度である。
すなわち、コンデンサ部１２を介して、コモンモード電流を打ち消すための電流を供給しようとすると、低電圧で大電流を供給することが必要となる。しかし、広く用いられている演算増幅器１４１では、例えば１．５Ｖの電圧で３０Ａの電流を供給することは難しい。

なお、Ｎ相の電源線があると、図４（ｂ）に示すように、演算増幅器１４１の出力端子が、接地されてしまう。このため、第１の実施の形態が適用されないインバータ装置１１０では、Ｎ相の電源線を用いることができない。

以上説明したように、第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００では、抑制部１０は、第１のコイル部１１及び第２のコイル部１３を備えている。これによって、演算増幅器１４１の入力端子（非反転入力端子（＋））から見たインピーダンスが高い。これにより、検出されたコモンモード電流の変動に対して追随しやすい。よって、精度よくコモンモードノイズが抑制できる。また、演算増幅器１４１の出力端子から見たインピーダンスが高い。これにより、広く用いられている演算増幅器１４１が適用できる。
すなわち、コモンモードノイズを含む伝導性ノイズが容易に抑制できる。

図５は、第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００の抑制部１０によるコモンモードノイズを説明する図である。図５における縦軸は、擬似電源回路網（ＬＩＳＮ：Line Impedance Stabilization Network）のノイズ測定用抵抗の両端の電圧降下である雑音端子電圧（ｄＢ（μＶ））である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）である。また、図５には、国際無線障害特別委員会ＣＩＳＰＲにより設定された許容値を示している。

第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００において、増幅部１４は、演算増幅器１４１を駆動する駆動電源が供給される（オン）と動作し、駆動電源が供給されない（オフ）と動作しない。図５には、演算増幅器１４１のオンの状態（増幅部オン）とオフの状態（増幅部オフ）とを記載している。

増幅部オンでは、演算増幅器１４１が動作し、コイルＬ１_Ａが検知したコモンモード電流が増幅される。よって、コモンモード電流を打ち消す電流が、コンデンサ部１２からＲ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相のそれぞれの電源線に供給（重畳）される。すなわち、増幅部オンでは、抑制部１０が動作している。
一方、増幅部オフでは、演算増幅器１４１は動作せず、コイルＬ１_Ａが検知したコモンモード電流が増幅されない。よって、コモンモード電流を打ち消す電流は、コンデンサ部１２からＲ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相のそれぞれの電源線に供給（重畳）されない。すなわち、増幅部オフでは、抑制部１０が動作していない。

図５において、増幅部オンと増幅部オフとを比較すると、増幅部オフでは、０．５ＭＨｚ以下の周波数帯において、雑音端子電圧が許容値を超えている。しかし、増幅部オンでは、雑音端子電圧が許容値を下回っている。
第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００では、抑制部１０により、コモンモードノイズが抑制されている。すなわち、抑制部１０により、伝導性ノイズが抑制されている。

そして、第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００では、Ｎ相の電源線に係る伝導性ノイズについても、抑制されている。
また、抑制部１０における増幅部１４の演算増幅器１４１を、電流増幅器としている。これにより、コモンモード電流を打ち消す（相殺する）電流が制御しやすくしている。

なお、上記においては、検出コイルＬ１_Ａを第１のコイル部１１に磁気結合させた。しかし、検出コイルＬ１_Ａを第２のコイル部１３に磁気結合させてもよい。同様に動作する。

［第２の実施の形態］
図１に示した第１の実施の形態のインバータ装置１００は、三相４線式の交流電源２００から交流が供給された。第２の実施の形態のインバータ装置１００は、三相３線式の交流電源２００から交流が供給される。
図６は、第２の実施の形態が適用されるインバータ装置１００を示す図である。
図６に示すように、第２の実施の形態のインバータ装置１００は、図１のインバータ装置１００において、Ｎ相の電源線を備えない。すなわち、三相３線式の交流電源２００に対応する。他の構成は、図１に示した第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

三相３線式の交流電源２００を用いるインバータ装置１００でも、第１の実施の形態で説明したように、抑制部１０により、伝導性ノイズが抑制される。

［第３の実施の形態］
第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００及び第２の実施の形態が適用されるインバータ装置１００は、三相の交流電源２００から交流が供給された。これに対して、第３の実施の形態が適用されるインバータ装置１００は、単相２線式の交流電源２００から交流が供給される。
図７は、第３の実施の形態が適用されるインバータ装置１００を示す図である。
図７に示すように、第３の実施の形態が適用されるインバータ装置１００は、図１のインバータ装置１００において、Ｒ相、Ｓ相をＸ相、Ｙ相とし、Ｔ相、Ｎ相を備えない。そして、整流部２０は、４個の整流ダイオードＤ１〜Ｄ４を備えている。すなわち、単相２線式の交流電源２００に対応する。他の構成は、図１に示した第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。なお、ＲをＸに、ＳをＹに置き換えている。

単相２線式の交流電源２００を用いるインバータ装置１００でも、第１の実施の形態で説明したように、抑制部１０により、伝導性ノイズが抑制される。

［第４の実施の形態］
第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００では、第１のコイル部１１に検出コイルＬ１_Ａを磁気結合させた。第４の実施の形態が適用されるインバータ装置１００では、抑制部１０の第２のコイル部１３に検出コイルＬ２_Ａをさらに磁気結合させている。検出コイルＬ２_Ａもコモンモード電流を検出する。

図８は、第４の実施の形態が適用されるインバータ装置１００を示す図である。
図８の第４の実施の形態が適用されるインバータ装置１００では、第２のコイル部１３に対しても、検出コイルＬ２_Ａが追加されている。そして、検出コイルＬ１_Ａの一方の端子は、接地されず、検出コイルＬ２_Ａの一方の端子と接続されている。そして、検出コイルＬ２_Ａの他方の端子が接地されている。
他の構成は、図１に示した第１の実施の形態が適用されるインバータ装置１００と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

このように、検出コイルＬ１_Ａ、Ｌ２_Ａを設けることで、インピーダンスが大きくなり、コモンモード電流に対して取り出される信号が大きくなる。よって、コモンモード電流の変化により追随しやすくなり、コモンモードノイズがより精度よく抑制できる。

この場合、第１のコイル部１１のコイルＬ１_Ｒと第２のコイル部１３のコイルＬ２_Ｒとを、タップ付導線（ワイヤ）で構成し、一個のトロイダルコアに巻き回す。そして、導線（ワイヤ）の一方を交流電源２００側のＲ相の電源線に接続し、導線（ワイヤ）の他方を負荷側（整流部２０を含む下流側）のＲ相の電源線に接続する。そして、タップにコンデンサＣ１_Ｒを接続する。他のコイルＬ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎ及びコイルＬ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎも同様とする。そして、検出コイルＬ１_Ａ及び検出コイルＬ２_Ａも同様に、導線（ワイヤ）を一個のトロイダルコアに巻き回す。
このようにすることで、第１のコイル部１１と第２のコイル部１３とを一つにできる。

なお、コイルＬ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎと検出コイルＬ１_Ａとを一方のトロイダルコアに巻き回し、コイルＬ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎと検出コイルＬ２_Ａとを他のトロイダルコアに巻き回してもよい。このようにすることで、第１のコイル部１１及び検出コイルＬ１_Ａを組み合わせた部品と、第２のコイル部１３及び検出コイルＬ２_Ａを組み合わせた部品とが同じになる。よって、部品の製造及び管理が容易になる。

なお、第２又は第３の実施の形態が適用されるインバータ装置１００の抑制部１０の第２のコイル部１３に対して検出コイルＬ２_Ａを設けてもよい。

第１の実施の形態から第４の実施の形態が適用されるインバータ装置１００では、交流電源２００と整流部２０との間に抑制部１０を設けた。インバータ部４０とインバータ装置１００の負荷であるモータ３００との間に抑制部１０を設けてもよい。すなわち、抑制部１０は、交流を供給する電源線に設ければよい。

第１の実施の形態から第４の実施の形態において示したインバータ装置１００は、一例である。よって、インバータ装置１００は、説明した以外の電子部材（抵抗、コンデンサ、コイルなど）や回路を含んで構成されていてもよい。

第１の実施の形態から第４の実施の形態では、インバータ装置１００において、伝導性ノイズを抑制する抑制部１０を説明した。
しかし、伝導性ノイズを抑制する抑制部１０は、インバータ装置１００以外の伝導性ノイズを発生する装置に適用されてもよい。

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施の形態の組み合わせを行っても構わない。

１０…抑制部、１１…第１のコイル部、１２…コンデンサ部、１３…第２のコイル部、１４…増幅部、２０…整流部、３０…平滑化部、４０…インバータ部、１００、１１０…インバータ装置、１４１…演算増幅器、２００…交流電源、３００…モータ、Ｃ１、Ｃ１_Ｒ、Ｃ１_Ｓ、Ｃ１_Ｔ、Ｃ１_Ｎ、Ｃ１_Ｘ、Ｃ１_Ｙ、Ｃ２、Ｃ３…コンデンサ、Ｃｓ…平滑コンデンサ、Ｄ、Ｄ１〜Ｄ６…整流ダイオード、Ｄｆ…帰還ダイオード、Ｌ１、Ｌ１_Ｒ、Ｌ１_Ｓ、Ｌ１_Ｔ、Ｌ１_Ｎ、Ｌ２、Ｌ２_Ｒ、Ｌ２_Ｓ、Ｌ２_Ｔ、Ｌ２_Ｎ…コイル、Ｌ１_Ａ、Ｌ２_Ａ…検出コイル、Ｒ１〜Ｒ３…抵抗、ＳＣ、ＳＣ１〜ＳＣ６…スイッチング回路、Ｓｔ…スイッチング素子

Claims (5)

1. 交流を供給する複数の電源線のそれぞれに直列に設けられ、相互に磁気結合する複数のコイルを有する第１のコイル部と、
   前記第１のコイル部に直列に接続されるとともに、前記複数の電源線のそれぞれに直列に設けられ、相互に磁気結合する複数のコイルを有する第２のコイル部と、
   前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とのいずれか一方に磁気結合してコモンモードノイズを検出する検出コイルと、
   前記検出コイルが検出したコモンモードノイズに対応する信号を増幅する増幅部と、
   前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間において前記複数の電源線のそれぞれに接続され、前記増幅部からの出力を当該複数の電源線のそれぞれに重畳する複数のコンデンサを有するコンデンサ部と、を備え、
   前記コンデンサ部の有する前記複数のコンデンサのそれぞれの一方の端子は対応する前記複数の電源線のそれぞれに接続され、当該複数のコンデンサのそれぞれの他方の端子は共通に前記増幅部の出力端子のみに接続されている
   伝導性ノイズ抑制回路。
2. 前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とのいずれか他方に磁気的に結合してコモンモードノイズを検出するとともに、前記検出コイルと直列接続される他の検出コイルをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の伝導性ノイズ抑制回路。
3. 前記複数の電源線のそれぞれにおける前記第１のコイル部のコイルと前記第２のコイル部のコイルとは、トロイダルコアに巻き回されたタップ付導線で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝導性ノイズ抑制回路。
4. 前記増幅部は、電流増幅器を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伝導性ノイズ抑制回路。
5. 交流を直流に整流する整流部と、
   前記整流部から出力される直流電圧を平滑化する平滑化部と、
   負荷に接続され、前記平滑化部により平滑化された直流を交流に変換して当該負荷へ出力するインバータ部と、
   前記整流部又は前記インバータ部において設けられ、伝導性ノイズを抑制する抑制部と、を備え、
   前記抑制部が、
   交流を供給する複数の電源線のそれぞれに直列に設けられ、相互に磁気結合する複数のコイルを有する第１のコイル部と、
   前記第１のコイル部に直列に接続されるとともに、前記複数の電源線のそれぞれに直列に設けられ、相互に磁気結合する複数のコイルを有する第２のコイル部と、
   前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とのいずれか一方に磁気結合してコモンモードノイズを検出する検出コイルと、
   前記検出コイルが検出したコモンモードノイズに対応する信号を増幅する増幅部と、
   前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間において前記複数の電源線のそれぞれに接続され、前記増幅部からの出力を当該複数の電源線のそれぞれに重畳する複数のコンデンサを有するコンデンサ部と、を備え、
   前記コンデンサ部の有する前記複数のコンデンサのそれぞれの一方の端子は対応する前記複数の電源線のそれぞれに接続され、当該複数のコンデンサのそれぞれの他方の端子は共通に前記増幅部の出力端子のみに接続されている
   ことを特徴とするインバータ装置。

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