JP2000201044A - コモンモ―ドノイズ抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 そのバッファ型増幅器の電源電圧をより低い
値のものとしてもコモンモード電圧の高周波成分の確実
な抑制が可能となるコモンモードノイズ抑制装置を得る
こと。 【解決手段】 コモンモード電圧補償回路として、交流
電路のコモンモード電圧を検出するコモンモード電圧検
出回路１５、交流電路の各相に直列に挿入された巻線Ｗ
１、Ｗ２、Ｗ３とこれら巻線と磁気的に係合された巻線
Ｗ４とを備えたコモンモードトランスＣＴ１、コモンモ
ード電圧検出回路１５からのコモンモード電圧を相補型
バッファ増幅器ＡＰ１を介して入力して動作するローパ
スフィルタ１３、およびローパスフィルタ１３の出力を
入力して動作する相補型バッファ増幅器ＡＰ２を備え、
相補型バッファ増幅器ＡＰ１とＡＰ２との出力差を巻線
Ｗ４に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インバータ装置
等にもとづくノイズの低減に関するものであり、特にイ
ンバータにより可変速駆動される負荷などから漏洩する
コモンモード電圧、コモンモード電流を抑制するコモン
モードノイズ抑制装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は例えば、平成１０年１月発行半
導体電力変換研究会資料（ＳＰＣ−９８−４３）、「大
容量ＰＷＭインバータのコモンモード電圧のアクティブ
補償回路」、第６３〜６８頁に記載された従来の装置を
示す図であり、図において、１は交流３相系統電源、２
はダイオードブリッジ回路７、平滑用の直流コンデンサ
Ｃ１、インバータ回路８を含む電圧型インバータ、３０
はコモンモード電圧補償回路、４は出力ケーブル、５は
３相電動機、６は接地点、９は上記電圧型インバータ２
の放熱を行うヒートシンク、Ｚ１〜Ｚ５は浮遊インピー
ダンスであり、それぞれ主に浮遊のコンデンサに相当す
る。１４は上記３相電動機５のフレームであり、上記接
地点６に接続されている。インバータ回路８は例えばパ
ルス幅変調などで制御される半導体スイッチにより、直
流電圧を３相の交流電圧に変換する。感電の危険を防ぐ
ために上記電圧型インバータ２と上記３相電動機５は接
地点６に接続されている。上記コモンモード電圧補償回
路３０において、Ｃ１０〜Ｃ１６はコンデンサ、Ｔ１０
〜Ｔ１３はトランジスタ、３１、３２は直流電源、ＣＴ
５は巻線Ｗ７〜Ｗ１０をもつコモンモードトランスであ
る。また抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１６によりハイパスフ
ィルタを構成する。

【０００３】次に上記電圧型インバータ２が発生するコ
モンモード電圧につき説明する。図１５は、ＰＷＭの三
角波キャリア周波数（スイッチング周波数）の１区間を
示す波形図で、図において、（ａ）は上記電圧型インバ
ータ２の出力電圧であるＵ相電圧の波形、（ｂ）は同じ
くＶ相電圧の波形、（ｃ）は同じくＷ相電圧の波形であ
り、インバータ回路８が出力するべき電圧の指令に従っ
て図１５に示したようなパルス状の電圧が発生する。各
パルスの大きさは図１４の上記コンデンサＣ１間の電圧
Ｖｄである。一方上記パルスにより上記電圧型インバー
タ２が負荷側に発生するコモンモード電圧ｖ０は図
（ｄ）の様に与えられ、式（１）の関係に従い、その電
圧ステップ幅は（１／３）＊Ｖｄとなる。 ｖ０＝（ｖＵ＋ｖＶ＋ｖＷ）／３ （１） 図１６において、２００は上記コモンモード電圧ｖ０の
発生源、Ｚ１０１を上記電圧型インバータ２の出力側の
接地点６との浮遊インピーダンス、Ｚ１００を上記電圧
型インバータ２の入力側における接地点６との浮遊イン
ピーダンスとすると、発生源２００によって図１５
（ｄ）に示したようなステップ状の電圧が印加されるこ
とになる。従って上記２つの浮遊インピーダンスを流れ
る高周波のコモンモード電流、それに起因する電磁波ノ
イズが発生する。実際のコモンモード電流の経路として
は図１４において、上記ダイオードブリッジ回路７と上
記接地線ＰＥに接続されたヒートシンク９間に存在する
浮遊インピーダンスＺ２、上記インバータ回路８と上記
ヒートシンク９間に存在する浮遊インピーダンスＺ３、
上記出力ケーブル４と上記接地線ＰＥ間に存在する浮遊
インピーダンスＺ４、上記３相電動機５の３相入力点と
上記接地線ＰＥに接続されたモータフレーム１４間に存
在する浮遊インピーダンスＺ５に代表され、これらはす
べて容量性の特性をもつものである。

【０００４】次に上記従来例の動作について説明する。
上記電圧型インバータ２の出力に現れるコモンモード電
圧は、コンデンサＣ１２〜Ｃ１５により検出及び分圧さ
れる。上記コモンモード電圧補償回路３０の電位基準点
は、コンデンサＣ１０及びＣ１１により得られる。トラ
ンジスタＴ１０〜Ｔ１３により構成される２つの相補型
バッファ増幅器ＡＰ１、ＡＰ２は、上記ハイパスフィル
タＣ１６、Ｒ２と上記コモンモード電圧及び上記コモン
モードトランスＣＴ５間の相互影響を防ぐためのもので
ある。上記相補型バッファ増幅器ＡＰ１、ＡＰ２には直
流電源３１及び３２により電圧が供給される。上記コモ
ンモード電圧補償回路３０は、コンデンサＣ１６及び抵
抗Ｒ２で構成されるハイパスフィルタにより、上記コモ
ンモード電圧をフィルタリングした後、高周波のコモン
モードトランスＣＴ５にフィルタリングされた電圧を印
加し、各相のインバータ出力に上記フィルタリングされ
た電圧を印加し、上記コモンモード電圧の高周波成分を
打ち消す。即ち、ここでは有害ノイズである、例えば１
５０ＫＨｚ〜３０ＭＨｚの高周波域を補償の対象として
おり、コモンモード電圧の低周波成分は補償の対象外と
している。このようにして、上記コモンモード電圧補償
回路３０は、上記３相電動機５に接続されるＸ、Ｙ、Ｚ
端子電圧におけるコモンモード電圧の傾きを抑制し、こ
れにより出力ケーブル４、３相電動機５と大地間に存在
する浮遊インピーダンスを通して流れる電流が抑制さ
れ、上記系統電源１を通して流れる、コモンモード電流
を抑制することができる。

【０００５】図１７は例えば、平成９年電気学会産業応
用部門全国大会、Ｎｏ．８０、「アクティブＥＭＩフィ
ルタのエアコンへの応用」、第１８１〜１８２頁に記載
された他の従来の装置を示す図であり、図において３３
はコモンモード電流補償回路であり、電圧型インバータ
２の入力側のコモンモード電流Ｉｃ１０は、上記コモン
モード電流補償回路３３中の高周波コモンモードトラン
スＣＴ６により検出される。コモンモード電流の検出値
である、上記高周波コモンモードトランスＣＴ６の２次
側電流Ｉｃ１１は、トランジスタＴ１４、Ｔ１５及び抵
抗Ｒ３から構成される電流アンプにより増幅される。こ
のようにして増幅された電流Ｉｃ１２はコンデンサＣ１
７、上記電流アンプ、直流コンデンサＣ１、インバータ
回路８、３相電動機５を介して流れる。このようにし
て、上記電流Ｉｃ１２はＩｃ１０の増幅した値を持つよ
うに制御されるため、３相電動機５の漏洩電流Ｉｃ１３
の多くの部分はＩＣ１２として流れ、上記３相系統電源
１を通して流れるコモンモード電流Ｉｃ１０が抑制され
る。従って、電流増幅係数（Ｉｃ１２／Ｉｃ１０）が大
きければ大きいほど、コモンモード電流Ｉｃ１０の値は
小さくなる。

【０００６】図１８は例えば特開平９−３７５９３号公
報に記載された他の従来の装置を示す図であり、図にお
いて、３４はコモンモード電流補償回路である。電圧型
インバータ２のコモンモード電圧により引き起こされる
コモンモード電流はインバータ回路８のパワー半導体と
ヒートシンク９間の浮遊コンデンサＣ１８、及び３相電
動機５の入力端子と接地線ＰＥ間の浮遊コンデンサＣ１
９を通して流れる。これらのコモンモード電流を補償す
るために、２つのコンデンサＣ２０及びＣ２１が、Ｃ２
０の容量値＝Ｃ１８の容量値、Ｃ２１の容量値＝Ｃ１９
の容量値、となるように接続されている。上記コンデン
サＣ２０、Ｃ２１は可変電圧源３５に接続され、上記可
変電圧源３５はインバータのコモンモード電圧を検出
し、端子ａにおいて、上記コモンモード電圧を打ち消す
電圧を発生する。その結果、Ｉｃ２０＝−Ｉｃ１８、Ｉ
ｃ２１＝−Ｉｃ１９となり、上記３相系統電源１を通し
て流れる、コモンモード電流Ｉｃ２３、及びＩｃ２２は
抑制される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先ず、図１４に示した
従来の装置においては、既述した通り、抑制補償の対象
をコモンモード電圧の高周波成分としているので、Ｃ１
２〜Ｃ１５で検出したコモンモード電圧の出力からハイ
パスフィルタＣ１６、Ｒ２でその高周波成分を抽出しそ
の出力をコモンモードトランスＣＴ５の巻線Ｗ１０に印
加する。そして、このハイパスフィルタの前後には入
力、出力端との相互影響を防ぐため相補型バッファ増幅
器ＡＰ１およびＡＰ２を設ける構成となっている。以上
の構成からコモンモード電圧の抑制補償が確実になされ
ない可能性がある等の問題点がある。以下、この現象を
詳細に説明する。

【０００８】図１９は、この補償回路部分を示すもの
で、図において、Ｍ１およびＭ２は説明のための３相線
のコモンモード電圧を測定する装置である。また、図２
０は従来例のハイパスフィルタを用いてコモンモード電
圧を補償した結果を示す図である。図において、横軸は
時間軸、（ａ）はインバータ回路８により発生する３相
電動機５におけるコモンモード電圧ｖ０、（ｂ）は図１
９におけるハイパスフィルタ２０の出力電圧ｖ３、
（ｃ）は相補型バッファ増幅器ＡＰ２の出力電圧ｖ４、
（ｄ）は補償後のコモンモード電圧ｖ７であり、ｖ０、
ｖ３、ｖ４、ｖ７は共に電圧型インバータ２の直流コン
デンサＣ１の直流電圧Ｖｄの１／２、Ｖｄ／２で規格化
している。また、それぞれ横方向に並ぶ３つのパターン
は、典型的なコモンモード電圧ｖ０の波形を示すもの
で、図示左端のものは先の図１５で例示したものであ
る。即ち、このパターンのコモンモード電圧ｖ０は、立
上り、立下りのステップの高さが直流電圧Ｖｄの１／３
となる。他の２者のパターンはそのステップ高さがいず
れもＶｄ／３より大きいものである。

【０００９】ハイパスフィルタは、図１４にその典型例
を示したように、例えば、入出力端子間に直列に挿入さ
れたコンデンサＣ１６と出力端子に並列に接続された抵
抗Ｒ２とから構成される。従って、当然のことながら、
ハイパスフィルタに図２０（ａ）に示すようなステップ
状の電圧ｖ０が入力された場合、その出力電圧ｖ３は、
ゼロレベルから一旦、ステップの高さに相当する波高値
まで立ち上がる（または立ち下がる）。

【００１０】ところで、図１４に例示した従来の装置で
は、相補型バッファ増幅器ＡＰ２は、直流電源３１、３
２とトランジスタＴ１２、Ｔ１３のシングルエンドプッ
シュプル回路で構成されているので、直流電源３１、３
２の電圧±５０Ｖまでの振幅しか出力できない。一方、
電圧型インバータ２の直流コンデンサＣ１の電圧Ｖｄは
２８０Ｖであるので、コモンモード電圧ｖ０のステップ
高さがその１／３（２８０／３≒９３．３Ｖ）までのも
のは出力可能であるが、ステップ高さが上記値を越える
と、その出力電圧が制限されることになる。

【００１１】図２０（ｃ）は、この様子を示しており、
左端のステップ高さがＶｄ／３となるコモンモード電圧
ｖ０の場合は、ハイパスフィルタの出力波形ｖ４に歪み
はないが、ステップ高さがＶｄ／３を越える、同図中央
および右端に示すコモンモード電圧ｖ０の場合は、図に
丸で囲んで示すように、直流電源３１、３２の電圧によ
ってハイパスフィルタの出力電圧ｖ４の波高値が制限さ
れ、本来のハイパスフィルタ出力波形から歪んだものと
なる。この結果、この電圧ｖ４を基に補償した電圧ｖ７
には、同図（ｄ）に丸で囲んで示すように、実質的に補
償されない急峻な波形の部分が存在し、高周波成分を含
有することになり、完全にコモンモード電流を抑制する
ことができないという問題点があった。

【００１２】また、これを防ぐには上記トランジスタＴ
１２、Ｔ１３からなる相補型バッファ増幅器ＡＰ２の電
圧源の電圧値を上げればよいが、これにより上記トラン
ジスタＴ１２、Ｔ１３に耐圧が大きいものを必要とする
ことになり、コストが高くなるという問題点があった。
また、一般的に、トランジスタはその耐圧仕様を上げる
と応答性能が低下し、ハイパスフィルタとしての出力特
性が低下し、結果として、コモンモード電流抑制の補償
が不完全となる。

【００１３】また、図１４の従来の装置では電圧を印加
することによりコモンモード電流を抑制し、図１７の従
来の装置では電流を印加することによりコモンモード電
流を抑制する。当然ながらこれら２つの方法を同時に実
施すればコモンモード電流の抑制効果も大きくなるが、
図１４に示した従来の装置は、インバータの３相出力電
圧にコモンモード電圧を印加するために、インバータの
出力側にコモンモードトランスを必要とする。また、図
１７に示した従来の装置は、コモンモード電流を検出す
るために、インバータの入力側にコモンモードトランス
を必要とする。よって装置としてインバータの入力側及
び出力側にそれぞれトランスを接続する必要があり、上
記２つの従来例を同時に実施する構成としたときには、
コスト、重量、体積が大きくなるという問題点があっ
た。

【００１４】また、図１８に示した従来の装置において
は、上記コンデンサＣ２０及びＣ２１の容量値は上記浮
遊のコンデンサＣ１８、Ｃ１９の容量値と同じとしなけ
ればならないが、上記浮遊のコンデンサの値は出力ケー
ブル４の長さや３相電動機５を別の電動機に取り替えた
ときなどにおいて変化するため、その都度上記コンデン
サＣ２０及びＣ２１の容量値を調節しなければならない
という問題点があった。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、その相補型バッファ増幅器の電
源電圧をより低い値のものとしてもコモンモード電圧の
高周波成分の確実な抑制が可能となるコモンモードノイ
ズ抑制装置を得ることを目的とする。

【００１６】また、その高周波成分の抑制効果を一層高
めることを目的とする。更に、コモンモード電圧の補償
手段およびコモンモード電流の補償手段の設置位置の自
由度向上を図るとともに両者併設時の構成の簡便化を実
現することを目的とする。また、コモンモード電流の補
償手段についてもその構成の簡便化を実現することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るコモンモ
ードノイズ抑制装置は、交流電源と負荷とを接続する交
流電路に発生するコモンモード電圧を検出するコモンモ
ード電圧検出手段、上記交流電路の各相に直列に挿入さ
れた第１の巻線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合
された第２の巻線とからなるコモンモードトランス、上
記コモンモード電圧検出手段からのコモンモード電圧を
第１のバッファ手段を介して入力して動作するローパス
フィルタ、および上記ローパスフィルタの出力を入力し
て動作する第２のバッファ手段を備え、上記第１のバッ
ファ手段と第２のバッファ手段との出力差を上記第２の
巻線に印加することにより、上記交流電路におけるコモ
ンモード電圧の高周波成分を抑制するようにしたもので
ある。

【００１８】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電
路に発生するコモンモード電圧を検出するコモンモード
電圧検出手段、上記第１の変換手段と第２の変換手段と
を接続する直流電路の両極に直列に挿入された第１の巻
線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合された第２の
巻線とからなるコモンモードトランス、上記コモンモー
ド電圧検出手段からのコモンモード電圧を第１のバッフ
ァ手段を介して入力して動作するローパスフィルタ、お
よび上記ローパスフィルタの出力を入力して動作する第
２のバッファ手段を備え、上記第１のバッファ手段と第
２のバッファ手段との出力差を上記第２の巻線に印加す
ることにより、上記直流電路および交流電路におけるコ
モンモード電圧の高周波成分を抑制するようにしたもの
である。

【００１９】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電
路の各相に直列に挿入された第１の巻線群と補償コモン
モード電流を流す第２の巻線と上記第１の巻線群および
第２の巻線に磁気的に結合され上記交流電路に発生する
コモンモード電流と上記補償コモンモード電流との差を
検出する第３の巻線とからなるコモンモードトランス、
上記第３の巻線の電流を増幅する電流増幅手段、および
上記第２の巻線の一端と接地点とを接続するカップリン
グ手段を備え、上記電流増幅手段の出力を上記補償コモ
ンモード電流として上記接地点から上記カップリング手
段、第２の巻線および電流増幅手段を経て上記第１の変
換手段と第２の変換手段とを接続する直流電路に供給す
ることにより、上記直流電路におけるコモンモード電流
を抑制するようにしたものである。

【００２０】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第１の変換器と第２の変換器とを接続する
直流電路の両極に直列に挿入された第１の巻線群とこれ
ら第１の巻線群に磁気的に結合され上記直流電路に発生
するコモンモード電流を検出する第２の巻線とからなる
コモンモードトランス、上記第２の巻線の電流を増幅す
る電流増幅手段、および上記電流増幅手段の一端と接地
点とを接続するカップリング手段を備え、上記電流増幅
手段の出力を上記接地点から上記カップリング手段およ
び電流増幅手段を経て上記直流電路の上記第１の巻線挿
入位置より負荷側の位置に供給することにより、上記直
流電路におけるコモンモード電流を抑制するようにした
ものである。

【００２１】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電
路に発生するコモンモード電圧を検出するコモンモード
電圧検出手段、上記交流電路の各相に直列に挿入された
第１の巻線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合され
た第２の巻線とからなる第１のコモンモードトランス、
上記コモンモード電圧検出手段からのコモンモード電圧
を第１のバッファ手段を介して入力して動作するローパ
スフィルタ、および上記ローパスフィルタの出力を入力
して動作する第２のバッファ手段を備え、上記第１のバ
ッファ手段と第２のバッファ手段との出力差を上記第２
の巻線に印加することにより、上記交流電路におけるコ
モンモード電圧の高周波成分を抑制するコモンモード電
圧補償手段と、上記交流電路の各相に直列に挿入された
第３の巻線群と補償コモンモード電流を流す第４の巻線
と上記第３の巻線群および第４の巻線に磁気的に結合さ
れ上記交流電路に発生するコモンモード電流と上記補償
コモンモード電流との差を検出する第５の巻線とからな
る第２のコモンモードトランス、上記第５の巻線の電流
を増幅する電流増幅手段、および上記第４の巻線の一端
と接地点とを接続するカップリング手段を備え、上記電
流増幅手段の出力を上記補償コモンモード電流として上
記接地点から上記カップリング手段、第４の巻線および
電流増幅手段を経て上記第１の変換手段と第２の変換手
段とを接続する直流電路に供給することにより、上記直
流電路におけるコモンモード電流を抑制するコモンモー
ド電流補償手段とを備え、上記第１および第２のコモン
モードトランスを、両者の磁気回路を共有する一体型と
したものである。

【００２２】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電
路に発生するコモンモード電圧を検出するコモンモード
電圧検出手段、上記第１の変換手段と第２の変換手段と
を接続する直流電路の両極に直列に挿入された第１の巻
線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合された第２の
巻線とからなる第１のコモンモードトランス、上記コモ
ンモード電圧検出手段からのコモンモード電圧を第１の
バッファ手段を介して入力して動作するローパスフィル
タ、および上記ローパスフィルタの出力を入力して動作
する第２のバッファ手段を備え、上記第１のバッファ手
段と第２のバッファ手段との出力差を上記第２の巻線に
印加することにより、上記直流電路および交流電路にお
けるコモンモード電圧の高周波成分を抑制するコモンモ
ード電圧補償手段と、上記直流電路の両極に直列に挿入
された第３の巻線群とこれら第３の巻線群に磁気的に結
合され上記直流電路に発生するコモンモード電流を検出
する第４の巻線とからなる第２のコモンモードトラン
ス、上記第４の巻線の電流を増幅する電流増幅手段、お
よび上記電流増幅手段の一端と接地点とを接続するカッ
プリング手段を備え、上記電流増幅手段の出力を上記接
地点から上記カップリング手段および電流増幅手段を経
て上記直流電路の上記第１および第３の巻線挿入位置よ
り負荷側の位置に供給することにより、上記直流電路に
おけるコモンモード電流を抑制するコモンモード電流補
償手段とを備え、上記第１および第２のコモンモードト
ランスを、両者の磁気回路を共有する一体型としたもの
である。

【００２３】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、そのカップリング手段を、低周波域は遮断
し高周波域は導通するコンデンサとすることにより、直
流電路におけるコモンモード電流の高周波成分を抑制す
るようにしたものである。

【００２４】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第１の変換手段と第２の変換手段とを接続
する直流電路の両極間に互いに直列にして接続された第
１および第２のコンデンサを備え、上記両コンデンサの
接続点と接地点とを接続することにより、上記直流電路
におけるコモンモード電流の高周波成分を抑制するよう
にしたものである。

【００２５】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、そのローパスフィルタを２次以上のフィル
タとしたものである。

【００２６】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、そのバッファ手段を相補型バッファ増幅器
で構成し、その直流電源を直流電路から供給するように
したものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は本発明の
コモンモード電圧補償手段としてのコモンモード電圧補
償回路を示したものであり、従来例図１４の３０に相当
する部分を本発明に従って新たに描きだしたものであ
る。図１に示した部分以外については従来例と同様であ
るので説明を省略する。１３はローパスフィルタであ
る。トランジスタＴ１、Ｔ２により、高入力インピーダ
ンス低出力インピーダンスの第１のバッファ手段として
の相補型バッファ増幅器ＡＰ１を構成し、コンデンサＣ
４〜Ｃ７からなるコモンモード電圧検出手段としてのコ
モンモード電圧検出回路１５とローパスフィルタ１３お
よびコモンモードトランスＣＴ１との間での相互影響を
防止する機能を持たせる。上記コモンモード電圧補償回
路では、その電位基準点を電圧型インバータ２の直流電
圧の中性点ＭＰ（１２）とする。上記中性点ＭＰは、上
記正端子Ｐと負端子Ｎに接続された同一容量値をもつコ
ンデンサＣ２、Ｃ３により電圧Ｖｄを２分することによ
り得られる。上記第１の相補型バッファ増幅器ＡＰ１は
上記中性点ＭＰの電位を基準として±Ｖｓの電圧源に接
続される。上記２つの電圧源は降圧手段としての直流／
直流変換器１０、１１により得られる。上記第１の相補
型バッファ増幅器ＡＰ１の出力は上記コモンモードトラ
ンスＣＴ１の第２の巻線としての巻線Ｗ４およびローパ
スフィルタ１３に接続される。トランジスタＴ３、Ｔ４
で構成される第２のバッファ手段としての相補型バッフ
ァ増幅器ＡＰ２により、上記ローパスフィルタ１３と上
記巻線Ｗ４との間の相互影響を防止する機能を持たせ
る。

【００２８】次に図１を用いて動作について説明する。
上記コモンモード電圧検出回路１５はインバータ回路８
と３相電動機５とを接続する交流電路に発生するコモン
モード電圧を検出する。上記中性点ＭＰの電位を基準に
した場合、上記電圧型インバータ２のコモンモード電圧
ｖ０は出力電圧ｖＵ、ｖＶ、ｖＷを用いて、 ｖ０＝（ｖＵ＋ｖＶ＋ｖＷ）／３ （１） と表される。図１において、第１の相補型バッファ増幅
器ＡＰ１の入力電圧ｖ１は上記コモンモード電圧ｖ０に
比例し、コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７により分圧
することにより得られる。このとき電圧ｖ１は、 ｖ１＝Ｃｘ／（Ｃｘ＋Ｃ７）＊（ｖＵ＋ｖＶ＋ｖＷ） ＝ｋ＊（ｖＵ＋ｖＶ＋ｖＷ）／３ ＝ｋ＊ｖ０ （２） ここで、 Ｃ４＝Ｃ５＝Ｃ６＝Ｃｘ、ｋ＝３＊Ｃｘ／（Ｃｘ＋Ｃ７） （３） と表される。

【００２９】また、上記巻線Ｗ４にかかる電圧ｖ５は、
上記第１の相補型バッファ増幅器ＡＰ１の出力をｖ２、
上記第２の相補型バッファ増幅器ＡＰ２の入力および出
力をそれぞれｖ３、ｖ４として、 ｖ５＝ｖ２−ｖ４≒ｖ２−ｖ３ （４） ここで、電圧ｖ３は電圧ｖ２にローパスフィルタ１３の
伝達関数をかけた波形となっているのでｖ２−ｖ３、即
ちｖ５の電圧は、電圧ｖ２にハイパスフィルタの伝達関
数をかけた波形となる。即ち、 ｖ５＝ｆ＊ｖ２（ｆ：ハイパスフィルタとしての伝達関
数）

【００３０】この波形はコモンモードトランスＣＴ１の
各相第１の巻線であるＷ１、Ｗ２、Ｗ３の巻線Ｎ１と第
２の巻線Ｗ４の巻線Ｎ２との比により増幅されて電圧ｖ
６となるが、Ｎ１／Ｎ２＝１／ｋとしておくことによ
り、 ｖ６＝ｖ５／ｋ （５） となる。また、ｖ２≒ｖ１＝ｋ＊ｖ０から ｖ６≒ｆ＊ｖ０ （６） となる。即ち、電圧ｖ６は電圧ｖ０に対してハイパスフ
ィルタが通されたような特性を持つことになる。上記電
圧ｖ６は上記コモンモードトランスＣＴ１により、上記
電圧型インバータ２の出力電圧ｖＵ、ｖＶ、ｖＷの各々
にコモンモード電圧として印加される。従って、上記コ
モンモードトランスＣＴ１には、従来と同様、例えば高
周波フェライトコアなどの材料が使用される。ここで説
明を簡単にするため、実際には存在しないコモンモード
電圧測定装置Ｍ１、Ｍ２により電圧ｖ０、ｖ６、ｖ７が
図１のように測定されているものとする。

【００３１】図２は上記コモンモード電圧補償回路の基
本動作を説明するものである。図において、横軸を時間
として、（ａ）はインバータ回路８により発生する３相
電動機５におけるコモンモード電圧ｖ０、（ｂ）は図１
におけるコモンモード電圧ｖ１及びローパスフィルタ１
３の出力電圧ｖ３、（ｃ）は電圧ｖ５、（ｄ）は補償前
のコモンモード電圧ｖ０と補償後のｖ７である。それぞ
れ３つのパターンのコモンモード電圧ｖ０に対する波形
を示している。上記第１および第２の相補型バッファ増
幅器ＡＰ１、ＡＰ２での電圧降下が少ないことから、ｖ
１≒ｖ２、ｖ３≒ｖ４である。図２（ｃ）において、上
記電圧ｖ５が上記電圧ｖ１に比較してハイパスフィルタ
を通したような特性となっていることを示している。も
ともと発生していたコモンモード電圧ｖ０に補償用のコ
モンモード電圧ｖ６を足し込むことによって、インバー
タ動作により発生するコモンモード電圧ｖ７の電圧傾き
は図２（ｄ）に示すように、補償前のコモンモード電圧
ｖ０と比較して、ずっと低く抑えられる。即ち、コモン
モード電圧の高周波成分が大幅に抑制される。また本発
明におけるコモンモード電圧補償動作は図２に示すよう
に様々な電圧ステップに対応することができる。

【００３２】図１４の従来例との対比のために、図２０
で説明した時の回路と同条件とした場合の、本発明によ
るコモンモード電圧補償動作を図３に示す。（ａ）はイ
ンバータ回路８により発生する３相電動機５におけるコ
モンモード電圧ｖ０、（ｂ）は図１における電圧ｖ２及
び電圧ｖ４、（ｃ）は電圧ｖ６、（ｄ）は補償前のコモ
ンモード電圧ｖ０と補償後のコモンモード電圧ｖ７であ
る。本発明では、ローパスフィルタ１３を用いてコモン
モード電圧の補償を行うため、図２０（ｃ）に示したよ
うな電圧制限を受けることがない。

【００３３】ここでは、従来のハイパスフィルタ２０を
用いた場合と、この発明によるローパスフィルタ１３を
用いた場合のその出力電圧特性の違いについて、図４、
図５によりその解説を試みる。先ず、図４は本発明の構
成によるコモンモード電圧補償部の動作を説明するもの
であり、図において、（ａ）はコモンモード電圧ｖ０、
（ｂ）は図１の回路図における電圧ｖ４、（ｃ）は同じ
く電圧ｖ５であり、（ｖ５＝ｖ２−ｖ４）で定義され
る。（ａ）で示したコモンモード電圧ｖ０の大きさは図
に示すようにプラスマイナス１のステップ状の波形であ
ったと仮定する。このとき電圧ｖ４は図（ｂ）のように
（ａ）の波形にローパスフィルタ１３を通した波形とな
る。従って電圧ｖ５は（ｃ）に示すように高さが２の大
きさのハイパスフィルタを通したような波形となり、巻
線Ｗ４に印加され、コモンモード補償電圧として働く。
このときトランジスタＴ３、Ｔ４からなる相補型バッフ
ァ増幅器ＡＰ２が出力する電圧は±１の大きさでよいた
め、図１の電源電圧Ｖｓの大きさが１以上あれば補償動
作可能となる。

【００３４】次に図５の従来例の構成によるコモンモー
ド電圧補償部の動作を説明する。図において（ａ）はコ
モンモード電圧ｖ０、（ｂ）は図１９の回路図における
電圧ｖ３、（ｃ）は同じく電圧ｖ４である。（ａ）で示
したコモンモード電圧ｖ０の大きさは図４と同様にプラ
スマイナス１のステップ状の波形であったと仮定する。
このとき電圧ｖ３は図（ｂ）に示すように（ａ）の波形
にハイパスフィルタ２０を通した波形となる。従って電
圧ｖ３は高さが２の大きさの波形となる。このとき図４
と同様に電源電圧Ｖｓの大きさが１であったとすると、
電圧ｖ３の波形はそのまま伝達されずに図（ｃ）に示す
ようにピークがカットされたような波形となってしま
う。従って、既述したように、完全にコモンモード電圧
を補償することができないという問題がある。また、完
全に補償するためにはトランジスタＴ３、Ｔ４を駆動す
る電源電圧値を２倍にする必要があり、トランジスタＴ
３、Ｔ４の耐圧を２倍としなければならずコストが増大
する訳である。逆に、この発明の場合は、トランジスタ
Ｔ３、Ｔ４を低い電圧で駆動できるので、コストが増大
せず、また、相補型バッファ増幅器としての応答特性も
良好となり、結果してコモンモード電圧の高周波成分の
より確実な抑制効果が実現する。

【００３５】このようにインバータが発生するコモンモ
ード電圧としての上記電圧ｖ７の傾きは減少するため、
キャパシタンスとしての特性が顕著である上記浮遊イン
ピーダンスＺ４、Ｚ５に流れる高周波もれ電流を抑制す
ることができる。かつ、上記３相電動機５の端子に発生
するサージ電圧を抑制するため、３相電動機の絶縁設計
が容易となる。また、いかなるＰＷＭによるゼロ相電圧
のステップの大きさにも対応して補償することができる
ため、コモンモード電流の抑制効果をより大きくするこ
とができる。

【００３６】なお、以上の説明では、コモンモード電圧
補償手段を、３相系統電源１に接続される電圧型インバ
ータ２と負荷である３相電動機５との間の交流電路に挿
入しているが、電圧型インバータ２とは関係ない一般の
交流電路に挿入して当該交流電路に発生するコモンモー
ド電圧の高周波成分を抑制するようにしてもよいことは
言うまでもない。

【００３７】実施の形態２．次に図６にて上記ローパス
フィルタ１３の次数がどのようにコモンモード電圧抑制
に影響するかを説明する。インバータなどの装置が系統
電源に向かって発生するノイズの測定、いわゆる雑音端
子電圧の測定の際には、標準インピーダンスを装置と系
統の間に挿入する。これはＬＩＳＮ（Ｌｉｎｅ Ｉｍｐ
ｅｄａｎｃｅＳｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏ
ｒｋ：擬似電源回路網）と呼ばれるものであり図６中２
１で示す。上記ＬＩＳＮ２１は接地線との間にインピー
ダンスＺ６をもつものである。ここで説明を簡単にする
ためにコモンモード電圧測定器Ｍ３が上記ＬＩＳＮ２１
と電圧型インバータ２の間に接続されているものとす
る。

【００３８】図７は図６の回路のうち、コモンモード電
圧補償回路を含むコモンモードの等価回路を模式的に表
したものである。図７に記されたすべての記号はラプラ
ス領域で記されている。ここで、Ｚｃｉｎは上記浮遊イ
ンピーダンスＺ１〜Ｚ３及び上記ＬＩＳＮ２１のインピ
ーダンスＺ６の並列接続されたインピーダンスを表し、
Ｚｃｏｕｔは上記浮遊インピーダンスＺ４、Ｚ５の並列
接続されたインピーダンスを表す。ローパスフィルタの
ラプラス変換をＴＬＰとして表す。電圧型インバータの
コモンモード電圧ｖ０と上記測定器Ｍ３で測定されるコ
モンモード電圧Ｖｃｍの関係は以下のように表される。 Ｖｃｍ＝（−Ｚｃｉｎ／（Ｚｃｉｎ＋Ｚｃｏｕｔ））＊ｖ０＊ＴＬＰ （７）

【００３９】これより、系統側のコモンモード電圧Ｖｃ
ｍ（の高周波成分）の抑制効果は上記ローパスフィルタ
の関数ＴＬＰに直接関わることがわかる。また、ローパ
スフィルタの次数が高ければ高いほど、上記コモンモー
ド電圧Ｖｃｍの抑制効果を高くすることができる。簡単
に説明するため、図８にローパスフィルタの次数を変え
た時のコモンモード電圧の補償効果を示す。図におい
て、（ａ）は単位ステップに規格化したコモンモード電
圧ｖ０、（ｂ）は上記コモンモード電圧を補償するため
の補償電圧ｖ６、（ｃ）は上式（７）中のｖ０＊ＴＬＰ
に相当する補償後のコモンモード電圧ｖ７、（ｄ）はフ
ィルタの周波数特性を示している。図（ｂ）よりフィル
タの次数が高いほど時間軸０の点における電圧波形が滑
らかとなる。具体的には１次のフィルタの場合には時間
軸０の点における電圧傾きが大きいのに対して、フィル
タの次数が高くなるほどその電圧波形が滑らかになり電
圧傾きが小さくなっている。これにより補償後の電圧波
形（ｃ）における電圧立ち上がりが、フィルタの次数が
大きいほど滑らかになり、結果的に電圧ｖ７による高周
波成分が低く抑えられることになる。これを周波数領域
で確認すると、（ｄ）に示すように、ローパスフィルタ
の次数が大きければ大きいほど高周波における減衰率が
大きくなるので、（ａ）のようなステップ応答の波形に
対して高周波成分が少なくなることは明らかである。従
ってローパスフィルタの次数を大きくすればするほどｖ
０＊ＴＣＰの高周波成分が減り、結果的にＺｃｉｎやＺ
ｃｏｕｔを支配的に形成する浮遊コンデンサに流れる電
流が減少することとなり、コモンモード電流によるノイ
ズを更に抑制することができる。

【００４０】実施の形態３．図９はコモンモード電圧補
償回路とコモンモード電流補償回路を一体化した場合の
装置全体を示す図であり、一体化されたコモンモード電
圧及びコモンモード電流補償手段としての補償回路３は
上記３相電圧型インバータ２の出力Ｕ、Ｖ、Ｗと上記出
力ケーブル４の３相の端子Ｘ、Ｙ、Ｚとの間の交流電路
に接続される。また、上記正端子Ｐと負端子Ｎ及び接地
線ＰＥが上記補償回路３に接続される。コモンモード電
圧補償回路の基本的動作は実施の形態１〜２と同様であ
るため説明を省略する。図１０に図９におけるコモンモ
ード電流補償手段の回路を示す。図においてＣＴ２はコ
モンモード電流を検出する第２のコモンモードトラン
ス、トランジスタＴ５、Ｔ６及び抵抗Ｒ１は電流増幅手
段である電流制御電流源ＡＰ３を構成する。コンデンサ
Ｃ８は第２のコモンモードトランスＣＴ２の巻線Ｗ５の
一端と接地線ＰＥとを接続するカップリング手段であ
る。上記コモンモード電流を検出するコモンモードトラ
ンスＣＴ２は上記電圧型インバータ２の出力端子Ｕ、
Ｖ、Ｗと上記出力ケーブル４との間の交流電路に直列に
接続され、例えば高周波のフェライトコアを用いたもの
であり、３つの巻線Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が同一のターン数
Ｎ１で巻かれ、低電力を扱う巻線Ｗ５が同じくターン数
Ｎ１で巻かれ、低電力を扱う巻線Ｗ６がターン数Ｎ３で
巻かれている。上記コモンモードトランスＣＴ２は上記
電圧型インバータ２により負荷側に出力されるコモンモ
ード電流Ｉｃ１を検出する。上記電流Ｉｃ１は上記３相
電動機５から上記電圧型インバータ２に接地線ＰＥを介
して流れる。コンデンサＣ８は上記トランスＣＴ２の巻
線Ｗ６と接地線ＰＥを低周波的にディカップリングす
る、即ち、低周波域は遮断し高周波域は導通するために
接続される。

【００４１】上記コモンモード電流補償回路の目的とす
るところは、図中の電流Ｉｃ２を補償電流（補償コモン
モード電流）として制御することである。電流Ｉｃ２を
上記コンデンサＣ８を通して、ダイオードブリッジ回路
７とインバータ回路８とを接続する直流電路へ供給する
ことにより、上記接地線ＰＥに流れるコモンモード電流
Ｉｃ３が抑制され、結果的に上記３相系統電源側に流れ
込むコモンモード電流を大幅に抑制することができる。
詳細動作を説明すると、上記補償電流Ｉｃ２をＩｃ１に
等しく制御するために、上記コモンモードトランスＣＴ
２は電流Ｉｃ１と電流Ｉｃ２との差（即ち、補償後の電
流に相当する）を増幅した電流Ｉｃ４を巻線Ｗ６を用い
て以下の式にしたがって検出する。 Ｉｃ４＝α＊（Ｉｃ１−Ｉｃ２） （８） α＝Ｎ１／Ｎ３ ： 巻数比 （９）

【００４２】上記電流Ｉｃ４は更に上記電流制御電流源
ＡＰ３により増幅され出力される。上記電流制御電流源
ＡＰ３の出力電流Ｉｃ３はβをトランジスタＴ５、Ｔ６
の電流増幅ゲインとすると以下のようになる。 Ｉｃ５＝（１＋β）＊Ｉｃ４ （１０） 結果的に、補償コモンモード電流Ｉｃ２とコモンモード
電流Ｉｃ３の関係は以下のようになる。 Ｉｃ２＝（（α＊β）／（１＋α＊β））＊Ｉｃ１ （１１） Ｉｃ３＝（１／（１＋α＊β））＊Ｉｃ１ （１２） 以上より、巻数比αが大きければ大きいほど、またトラ
ンジスタの電流増幅ゲインβが大きければ大きいほど電
流Ｉｃ２は電流Ｉｃ１に等しくなる。上記コンデンサＣ
８を通して流れる電流Ｉｃ２は、直流コンデンサＣ１へ
流れる電流Ｉｃｐｎとなり系統電源へは流れなくなるた
め、コモンモード電流Ｉｃ３が抑制され、３相系統電源
１を介して流れるコモンモード電流の高周波成分を抑制
することができる。

【００４３】以上のように、この実施の形態３において
は、コモンモードトランスＣＴ２に巻線Ｗ５、Ｗ６を備
えることで、補償コモンモード電流を供給する直流電路
よりも負荷側の交流電路の位置であるにもかかわらず補
償後の電流に相当する電流の検出を可能とする構成とし
たので、コモンモード電圧補償用のコモンモードトラン
スとコモンモード電流補償用のコモンモードトランスを
共に同じ交流電路に挿入することができる。すなわち従
来例ではインバータの入力側にあったコモンモード電流
補償用のコモンモードトランスを、本発明ではインバー
タの出力側の交流電路に接続できるようにしたことによ
り、図１０中のコモンモードトランスＣＴ２およびコモ
ンモード電圧補償用のコモンモードトランスＣＴ１を１
つのトランスとして構成できるようになる。図１１に上
記コモンモードトランスＣＴ１及びＣＴ２を一体化した
構成例を示す。上記コモンモード電圧補償回路、上記コ
モンモード電流補償回路におけるコモンモードトランス
ＣＴ１及びＣＴ２を図１１のように２つのフェライトコ
アを用いて一体型としている。低電力に供する巻線Ｗ５
とＷ６に関与するフェライトコア１の厚みは小さくする
ことができる。

【００４４】以上のように本発明によれば、上記コモン
モード電圧補償回路が電流Ｉｃ１を抑制し、上記コモン
モード電流補償回路は、さらに残留したＩｃ１を上記電
圧型インバータの直流電路の方へバイパスするため、上
記３相系統電源１を介して流れるコモンモード電流が大
幅に抑制され、インバータ機器から系統側へのノイズ発
生を更に抑制することができる。

【００４５】また、上記コモンモード電圧補償回路はロ
ーパスフィルタを用いて構成されるため、いかなるパル
ス幅変調によるコモンモード電圧のステップにも対応で
きることとなり、ノイズの発生をより確実に抑制するこ
とが可能となる。

【００４６】また、上記コモンモード電圧補償回路及び
上記コモンモード電流補償回路に必要とするコモンモー
ドトランスを一体型としたことにより、装置の小型軽量
化、低コスト化を実現することができる。

【００４７】なお、上記では、補償コモンモード電流Ｉ
ｃ２の通電路を構成するカップリング手段として、低周
波成分を遮断し高周波成分を導通するコンデンサＣ８を
採用してコモンモード電流の高周波成分を抑制するよう
にしたが、更に広い周波数域で導通性を有するカップリ
ング手段を採用することにより、コモンモード電流にお
ける抑制対象周波数域を拡大するようにしてもよい。

【００４８】実施の形態４．図１２にコモンモード電圧
補償回路とコモンモード電流補償回路とを一体化した他
の形態を示す。図において、２５はコモンモード電圧コ
モンモード電流補償手段としてのコモンモード電圧補償
回路とコモンモード電流補償回路を一体化した補償回路
である。コモンモード電圧補償回路は、そのコモンモー
ド電圧検出回路１５は先の形態例と同じく出力ケーブル
４である交流電路に設けているが、そのコモンモードト
ランスＣＴ３はダイオードブリッジ回路７とインバータ
回路８とを接続する直流電路に挿入し、巻線Ｗ４に供給
される補償電圧ｖ５を巻線Ｗ２、Ｗ３を介してこの直流
電路に供給する構成となっている。基本的な動作は先の
形態例のものと同様であるので、それ以上の説明は省略
する。

【００４９】一方、コモンモード電流補償回路は、その
コモンモードトランスＣＴ４を上記直流電路に設け、こ
の直流電路の両極に直列に挿入した巻線Ｗ２、Ｗ３およ
びこれら両巻線Ｗ２、Ｗ３に磁気的に結合された巻線Ｗ
５により検出した電流を増幅してその出力を、上記直流
電路のコモンモードトランスＣＴ４より負荷側の位置に
供給する構成となっている。即ち、コモンモードトラン
スをダイオードブリッジ回路７より負荷側の直流電路に
設けている点を除けば、当該コモンモードトランスをダ
イオードブリッジ回路７より電源側の交流線路に設けて
いる従来の図１７で示したコモンモード電流補償回路と
基本的に変わるところはない。勿論、先の図１０で説明
したコモンモード電流補償回路の構成を採用してもよ
い。

【００５０】このようにして、上記補償回路２５を上記
電圧型インバータ２の直流電路に接続したことにより、
上記浮遊インピーダンスＺ４及びＺ５を流れる漏洩電流
を抑制することができるだけでなく、半導体スイッチと
ヒートシンク９間に存在する浮遊インピーダンスＺ３を
流れる漏洩電流も抑制することができるため、インバー
タ機器から系統側へのノイズ発生を更に抑制することが
できる。

【００５１】また、上記コモンモード電圧補償回路が３
相電動機５を流れるコモンモード電流Ｉｃ１を抑制し、
上記コモンモード電流補償回路は、さらに残留したＩｃ
１を上記電圧型インバータ２の直流電路にバイパスする
ため、上記３相系統電源１を介して流れるコモンモード
電流が大幅に抑制され、インバータ機器から系統側への
ノイズ発生を更に抑制することができる。

【００５２】また、上記コモンモード電圧補償回路及び
上記コモンモード電流補償回路に必要とするコモンモー
ドトランスを一体型とし、かつ上記一体化されたコモン
モード電圧補償回路及びコモンモード電流補償回路は図
１２のように接続されているため、３相の交流電路に接
続する場合に比較して、上記コモンモードトランスにお
ける巻線がそれぞれの補償回路にて１つずつ少なくする
ことができるため、更に装置の小型軽量化、低コスト化
を実現することができる。

【００５３】また、上記コモンモード電圧補償回路はロ
ーパスフィルタを用いて構成されるため、いかなるパル
ス幅変調によるコモンモード電圧のステップにも対応で
きることとなり、ノイズの発生をより確実に抑制するこ
とが可能となる。

【００５４】実施の形態５．図１３はこの発明の実施の
形態５におけるコモンモードノイズ抑制装置を示す回路
構成図である。ここでも、コモンモード電圧補償回路と
コモンモード電流補償回路とを併設して、コモンモード
電流の効果的な抑制を図っている。但し、前者のコモン
モード電圧補償回路は先の実施の形態１の図１で説明し
たものと同一で、再度の説明は省略する。後者のコモン
モード電流補償回路が前記形態例と大きく相違する。即
ち、図１３に示すように、電圧型インバータ２の直流電
路のＰ、Ｎの両極間に互いに直列にしたコンデンサＣ３
０およびＣ３１を接続し、両コンデンサＣ３０、Ｃ３１
の接続点と接地線ＰＥとを接続したものである。

【００５５】この実施の形態５におけるコモンモード電
流補償回路は、補償電流を積極的に線路に送り込んで補
償するというものではなく、電圧型インバータ２の直流
電路の、図１３の例では、浮遊インピーダンスＺ２、Ｚ
３、Ｚ４、Ｚ５を介して流れる電流を上記コンデンサＣ
３０、Ｃ３１を介して吸い上げる形で上記直流電路へ戻
す。換言すれば、負荷側で発生するコモンモード電流を
各電路と接地線ＰＥとで形成される環流路内に閉じ込
め、電源側におけるコモンモード電流の抑制を図るとい
うものである。

【００５６】通例、コモンモードノイズは、図６で例示
したように、変換装置の電源側にＬＩＳＮ２１を挿入し
て測定される。従って、この点に着目すれば、図１３に
示すコモンモード電流補償回路も、コモンモードノイズ
抑制装置として十分な機能を発揮し、コモンモードトラ
ンスが不要でその構成が極めて簡便であり、低コストと
なる利点がある。

【００５７】なお、実施の形態１〜５では３相のインバ
ータの例について述べたが、単相や多相のインバータに
も適用できることは言うまでもない。

【００５８】また、実施の形態１〜５では、インバータ
の出力が２レベルのものについてのべたが、３レベル以
上の多レベルの電圧出力をもつインバータにも適用でき
ることは言うまでもない。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、この発明に係るコモンモ
ードノイズ抑制装置は、交流電源と負荷とを接続する交
流電路に発生するコモンモード電圧を検出するコモンモ
ード電圧検出手段、上記交流電路の各相に直列に挿入さ
れた第１の巻線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合
された第２の巻線とからなるコモンモードトランス、上
記コモンモード電圧検出手段からのコモンモード電圧を
第１のバッファ手段を介して入力して動作するローパス
フィルタ、および上記ローパスフィルタの出力を入力し
て動作する第２のバッファ手段を備え、上記第１のバッ
ファ手段と第２のバッファ手段との出力差を上記第２の
巻線に印加することにより、上記交流電路におけるコモ
ンモード電圧の高周波成分を抑制するようにしたので、
バッファ手段の電源電圧を特別に高くすることなく、高
周波成分抑制のための正確な補償電圧を形成することが
でき、交流電路におけるコモンモード電圧の高周波成分
の確実な抑制が可能となる。

【００６０】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電
路に発生するコモンモード電圧を検出するコモンモード
電圧検出手段、上記第１の変換手段と第２の変換手段と
を接続する直流電路の両極に直列に挿入された第１の巻
線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合された第２の
巻線とからなるコモンモードトランス、上記コモンモー
ド電圧検出手段からのコモンモード電圧を第１のバッフ
ァ手段を介して入力して動作するローパスフィルタ、お
よび上記ローパスフィルタの出力を入力して動作する第
２のバッファ手段を備え、上記第１のバッファ手段と第
２のバッファ手段との出力差を上記第２の巻線に印加す
ることにより、上記直流電路および交流電路におけるコ
モンモード電圧の高周波成分を抑制するようにしたの
で、バッファ手段の電源電圧を特別に高くすることな
く、高周波成分抑制のための正確な補償電圧を形成する
ことができ、直流電路および交流電路におけるコモンモ
ード電圧の高周波成分の確実な抑制が可能となる。ま
た、交流電路の交流相数にかかわらず、コモンモードト
ランスを、その第１の巻線を２個に留めた小形のものと
することができる。

【００６１】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電
路の各相に直列に挿入された第１の巻線群と補償コモン
モード電流を流す第２の巻線と上記第１の巻線群および
第２の巻線に磁気的に結合され上記交流電路に発生する
コモンモード電流と上記補償コモンモード電流との差を
検出する第３の巻線とからなるコモンモードトランス、
上記第３の巻線の電流を増幅する電流増幅手段、および
上記第２の巻線の一端と接地点とを接続するカップリン
グ手段を備え、上記電流増幅手段の出力を上記補償コモ
ンモード電流として上記接地点から上記カップリング手
段、第２の巻線および電流増幅手段を経て上記第１の変
換手段と第２の変換手段とを接続する直流電路に供給す
ることにより、上記直流電路におけるコモンモード電流
を抑制するようにしたので、補償対象外の交流電路にコ
モンモードトランスを挿入する構成を採用して、コモン
モード電流の抑制が可能となる。

【００６２】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第１の変換器と第２の変換器とを接続する
直流電路の両極に直列に挿入された第１の巻線群とこれ
ら第１の巻線群に磁気的に結合され上記直流電路に発生
するコモンモード電流を検出する第２の巻線とからなる
コモンモードトランス、上記第２の巻線の電流を増幅す
る電流増幅手段、および上記電流増幅手段の一端と接地
点とを接続するカップリング手段を備え、上記電流増幅
手段の出力を上記接地点から上記カップリング手段およ
び電流増幅手段を経て上記直流電路の上記第１の巻線挿
入位置より負荷側の位置に供給することにより、上記直
流電路におけるコモンモード電流を抑制するようにした
ので、交流電路の交流相数にかかわらず、コモンモード
トランスを、その第１の巻線を２個に留めた小形のもの
として、コモンモード電流の抑制が可能となる。

【００６３】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電
路に発生するコモンモード電圧を検出するコモンモード
電圧検出手段、上記交流電路の各相に直列に挿入された
第１の巻線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合され
た第２の巻線とからなる第１のコモンモードトランス、
上記コモンモード電圧検出手段からのコモンモード電圧
を第１のバッファ手段を介して入力して動作するローパ
スフィルタ、および上記ローパスフィルタの出力を入力
して動作する第２のバッファ手段を備え、上記第１のバ
ッファ手段と第２のバッファ手段との出力差を上記第２
の巻線に印加することにより、上記交流電路におけるコ
モンモード電圧の高周波成分を抑制するコモンモード電
圧補償手段と、上記交流電路の各相に直列に挿入された
第３の巻線群と補償コモンモード電流を流す第４の巻線
と上記第３の巻線群および第４の巻線に磁気的に結合さ
れ上記交流電路に発生するコモンモード電流と上記補償
コモンモード電流との差を検出する第５の巻線とからな
る第２のコモンモードトランス、上記第５の巻線の電流
を増幅する電流増幅手段、および上記第４の巻線の一端
と接地点とを接続するカップリング手段を備え、上記電
流増幅手段の出力を上記補償コモンモード電流として上
記接地点から上記カップリング手段、第４の巻線および
電流増幅手段を経て上記第１の変換手段と第２の変換手
段とを接続する直流電路に供給することにより、上記直
流電路におけるコモンモード電流を抑制するコモンモー
ド電流補償手段とを備え、上記第１および第２のコモン
モードトランスを、両者の磁気回路を共有する一体型と
したので、コモンモード電圧補償用およびコモンモード
電流補償用のコモンモードトランスを共に交流電路に挿
入でき、その磁気回路を共有して小形化が実現する。

【００６４】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電
路に発生するコモンモード電圧を検出するコモンモード
電圧検出手段、上記第１の変換手段と第２の変換手段と
を接続する直流電路の両極に直列に挿入された第１の巻
線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合された第２の
巻線とからなる第１のコモンモードトランス、上記コモ
ンモード電圧検出手段からのコモンモード電圧を第１の
バッファ手段を介して入力して動作するローパスフィル
タ、および上記ローパスフィルタの出力を入力して動作
する第２のバッファ手段を備え、上記第１のバッファ手
段と第２のバッファ手段との出力差を上記第２の巻線に
印加することにより、上記直流電路および交流電路にお
けるコモンモード電圧の高周波成分を抑制するコモンモ
ード電圧補償手段と、上記直流電路の両極に直列に挿入
された第３の巻線群とこれら第３の巻線群に磁気的に結
合され上記直流電路に発生するコモンモード電流を検出
する第４の巻線とからなる第２のコモンモードトラン
ス、上記第４の巻線の電流を増幅する電流増幅手段、お
よび上記電流増幅手段の一端と接地点とを接続するカッ
プリング手段を備え、上記電流増幅手段の出力を上記接
地点から上記カップリング手段および電流増幅手段を経
て上記直流電路の上記第１および第３の巻線挿入位置よ
り負荷側の位置に供給することにより、上記直流電路に
おけるコモンモード電流を抑制するコモンモード電流補
償手段とを備え、上記第１および第２のコモンモードト
ランスを、両者の磁気回路を共有する一体型としたの
で、コモンモード電圧補償用およびコモンモード電流補
償用のコモンモードトランスを共に直流電路に挿入して
その磁気回路の共有が可能になるとともに、交流電路の
交流相数にかかわらず、コモンモードトランスの第１お
よび第３の巻線をいずれも２個に留めた小形のものとす
ることができる。

【００６５】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、そのカップリング手段を、低周波域は遮断
し高周波域は導通するコンデンサとすることにより、直
流電路におけるコモンモード電流の高周波成分を抑制す
るようにしたので、コモンモード電流の高周波成分を効
率よく補償することができる。

【００６６】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、交流電源からの交流電力を第１の変換手段
で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流電
力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給す
る回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもので
あって、上記第１の変換手段と第２の変換手段とを接続
する直流電路の両極間に互いに直列にして接続された第
１および第２のコンデンサを備え、上記両コンデンサの
接続点と接地点とを接続することにより、上記直流電路
におけるコモンモード電流の高周波成分を抑制するよう
にしたので、極めて簡便な構成でコモンモード電流の高
周波成分の抑制が可能となる。

【００６７】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、そのローパスフィルタを２次以上のフィル
タとしたので、コモンモードノイズの抑制効果が一層向
上する。

【００６８】また、この発明に係るコモンモードノイズ
抑制装置は、そのバッファ手段を相補型バッファ増幅器
で構成し、その直流電源を直流電路から供給するように
したので、バッファ手段のための特別の電源が不要とな
って経済性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるコモンモー
ド電圧補償回路の構成を示す図である。

【図２】 図１の回路における３種類のコモンモード電
圧に対する動作波形を示す図である。

【図３】 図２を従来との比較を容易にするため同じ条
件に換算して示す波形図である。

【図４】 ローパスフィルタの動作を説明する図であ
る。

【図５】 ハイパスフィルタの動作を説明する図であ
る。

【図６】 この発明の実施の形態２におけるコモンモー
ド電圧補償回路の構成を示す図である。

【図７】 図６の回路のローパスフィルタによるコモン
モード電圧補償特性を説明する図である。

【図８】 図６の回路において、ローパスフィルタの次
数を変えた場合のコモンモード電圧補償特性を説明する
図である。

【図９】 この発明の実施の形態３におけるコモンモー
ドノイズ抑制装置の構成を示す図である。

【図１０】 図９のコモンモード電流補償回路のコモン
モード電流補償特性を説明する図である。

【図１１】 図９のコモンモードトランスの構成を示す
図である。

【図１２】 この発明の実施の形態４におけるコモンモ
ードノイズ抑制装置の構成を示す図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５におけるコモンモ
ードノイズ抑制装置の構成を示す図である。

【図１４】 従来のコモンモード電圧補償回路の構成を
示す図である。

【図１５】 インバータが発生する相電圧およびコモン
モード電圧の波形を示す図である。

【図１６】 インバータが発生するコモンモード電流の
発生原理を説明する図である。

【図１７】 従来のコモンモード電流補償回路の構成を
示す図である。

【図１８】 従来のコモンモード電流補償回路の構成を
示す図である。

【図１９】 図１４の回路のコモンモード電圧補償特性
を説明する図である。

【図２０】 図１４の回路における、３種類のコモンモ
ード電圧に対する動作波形を示す図である。

【符号の説明】

１ ３相系統電源、２ 電圧型インバータ、５ ３相電
動機、７ ダイオードブリッジ回路、８ インバータ回
路、１３ ローパスフィルタ、１５ コモンモード電圧
検出回路、ＣＴ１〜ＣＴ４ コモンモードトランス、Ａ
Ｐ１，ＡＰ２ 相補型バッファ増幅器、ＡＰ３ 電流制
御電流源、Ｃ８，Ｃ３０，Ｃ３１ コンデンサ、ＰＥ
接地線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木全 政弘 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 AA01 AA08 BB06 CA01 CB05 CC09 DC05 HA02 5H740 BA18 BB05 BB09 BB10 BC01 BC02 BC10 MM01 NN02 PP10 5J024 AA01 BA14 CA19 DA01 DA26 EA09

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と負荷とを接続する交流電路に
   発生するコモンモード電圧を検出するコモンモード電圧
   検出手段、上記交流電路の各相に直列に挿入された第１
   の巻線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合された第
   ２の巻線とからなるコモンモードトランス、上記コモン
   モード電圧検出手段からのコモンモード電圧を第１のバ
   ッファ手段を介して入力して動作するローパスフィル
   タ、および上記ローパスフィルタの出力を入力して動作
   する第２のバッファ手段を備え、 上記第１のバッファ手段と第２のバッファ手段との出力
   差を上記第２の巻線に印加することにより、上記交流電
   路におけるコモンモード電圧の高周波成分を抑制するよ
   うにしたコモンモードノイズ抑制装置。
2. 【請求項２】 交流電源からの交流電力を第１の変換手
   段で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流
   電力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給
   する回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもの
   であって、 上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電路に発生
   するコモンモード電圧を検出するコモンモード電圧検出
   手段、上記第１の変換手段と第２の変換手段とを接続す
   る直流電路の両極に直列に挿入された第１の巻線群とこ
   れら第１の巻線群に磁気的に結合された第２の巻線とか
   らなるコモンモードトランス、上記コモンモード電圧検
   出手段からのコモンモード電圧を第１のバッファ手段を
   介して入力して動作するローパスフィルタ、および上記
   ローパスフィルタの出力を入力して動作する第２のバッ
   ファ手段を備え、 上記第１のバッファ手段と第２のバッファ手段との出力
   差を上記第２の巻線に印加することにより、上記直流電
   路および交流電路におけるコモンモード電圧の高周波成
   分を抑制するようにしたコモンモードノイズ抑制装置。
3. 【請求項３】 交流電源からの交流電力を第１の変換手
   段で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流
   電力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給
   する回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもの
   であって、 上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電路の各相
   に直列に挿入された第１の巻線群と補償コモンモード電
   流を流す第２の巻線と上記第１の巻線群および第２の巻
   線に磁気的に結合され上記交流電路に発生するコモンモ
   ード電流と上記補償コモンモード電流との差を検出する
   第３の巻線とからなるコモンモードトランス、上記第３
   の巻線の電流を増幅する電流増幅手段、および上記第２
   の巻線の一端と接地点とを接続するカップリング手段を
   備え、 上記電流増幅手段の出力を上記補償コモンモード電流と
   して上記接地点から上記カップリング手段、第２の巻線
   および電流増幅手段を経て上記第１の変換手段と第２の
   変換手段とを接続する直流電路に供給することにより、
   上記直流電路におけるコモンモード電流を抑制するよう
   にしたコモンモードノイズ抑制装置。
4. 【請求項４】 交流電源からの交流電力を第１の変換手
   段で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流
   電力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給
   する回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもの
   であって、 上記第１の変換器と第２の変換器とを接続する直流電路
   の両極に直列に挿入された第１の巻線群とこれら第１の
   巻線群に磁気的に結合され上記直流電路に発生するコモ
   ンモード電流を検出する第２の巻線とからなるコモンモ
   ードトランス、上記第２の巻線の電流を増幅する電流増
   幅手段、および上記電流増幅手段の一端と接地点とを接
   続するカップリング手段を備え、 上記電流増幅手段の出力を上記接地点から上記カップリ
   ング手段および電流増幅手段を経て上記直流電路の上記
   第１の巻線挿入位置より負荷側の位置に供給することに
   より、上記直流電路におけるコモンモード電流を抑制す
   るようにしたコモンモードノイズ抑制装置。
5. 【請求項５】 交流電源からの交流電力を第１の変換手
   段で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流
   電力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給
   する回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもの
   であって、 上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電路に発生
   するコモンモード電圧を検出するコモンモード電圧検出
   手段、上記交流電路の各相に直列に挿入された第１の巻
   線群とこれら第１の巻線群に磁気的に結合された第２の
   巻線とからなる第１のコモンモードトランス、上記コモ
   ンモード電圧検出手段からのコモンモード電圧を第１の
   バッファ手段を介して入力して動作するローパスフィル
   タ、および上記ローパスフィルタの出力を入力して動作
   する第２のバッファ手段を備え、 上記第１のバッファ手段と第２のバッファ手段との出力
   差を上記第２の巻線に印加することにより、上記交流電
   路におけるコモンモード電圧の高周波成分を抑制するコ
   モンモード電圧補償手段と、 上記交流電路の各相に直列に挿入された第３の巻線群と
   補償コモンモード電流を流す第４の巻線と上記第３の巻
   線群および第４の巻線に磁気的に結合され上記交流電路
   に発生するコモンモード電流と上記補償コモンモード電
   流との差を検出する第５の巻線とからなる第２のコモン
   モードトランス、上記第５の巻線の電流を増幅する電流
   増幅手段、および上記第４の巻線の一端と接地点とを接
   続するカップリング手段を備え、 上記電流増幅手段の出力を上記補償コモンモード電流と
   して上記接地点から上記カップリング手段、第４の巻線
   および電流増幅手段を経て上記第１の変換手段と第２の
   変換手段とを接続する直流電路に供給することにより、
   上記直流電路におけるコモンモード電流を抑制するコモ
   ンモード電流補償手段とを備え、 上記第１および第２のコモンモードトランスを、両者の
   磁気回路を共有する一体型としたコモンモードノイズ抑
   制装置。
6. 【請求項６】 交流電源からの交流電力を第１の変換手
   段で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流
   電力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給
   する回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもの
   であって、 上記第２の変換手段と負荷とを接続する交流電路に発生
   するコモンモード電圧を検出するコモンモード電圧検出
   手段、上記第１の変換手段と第２の変換手段とを接続す
   る直流電路の両極に直列に挿入された第１の巻線群とこ
   れら第１の巻線群に磁気的に結合された第２の巻線とか
   らなる第１のコモンモードトランス、上記コモンモード
   電圧検出手段からのコモンモード電圧を第１のバッファ
   手段を介して入力して動作するローパスフィルタ、およ
   び上記ローパスフィルタの出力を入力して動作する第２
   のバッファ手段を備え、 上記第１のバッファ手段と第２のバッファ手段との出力
   差を上記第２の巻線に印加することにより、上記直流電
   路および交流電路におけるコモンモード電圧の高周波成
   分を抑制するコモンモード電圧補償手段と、 上記直流電路の両極に直列に挿入された第３の巻線群と
   これら第３の巻線群に磁気的に結合され上記直流電路に
   発生するコモンモード電流を検出する第４の巻線とから
   なる第２のコモンモードトランス、上記第４の巻線の電
   流を増幅する電流増幅手段、および上記電流増幅手段の
   一端と接地点とを接続するカップリング手段を備え、 上記電流増幅手段の出力を上記接地点から上記カップリ
   ング手段および電流増幅手段を経て上記直流電路の上記
   第１および第３の巻線挿入位置より負荷側の位置に供給
   することにより、上記直流電路におけるコモンモード電
   流を抑制するコモンモード電流補償手段とを備え、 上記第１および第２のコモンモードトランスを、両者の
   磁気回路を共有する一体型としたコモンモードノイズ抑
   制装置。
7. 【請求項７】 カップリング手段を、低周波域は遮断し
   高周波域は導通するコンデンサとすることにより、直流
   電路におけるコモンモード電流の高周波成分を抑制する
   ようにしたことを特徴とする請求項３ないし６のいずれ
   かに記載のコモンモードノイズ抑制装置。
8. 【請求項８】 交流電源からの交流電力を第１の変換手
   段で直流電力に変換し、上記第１の変換手段からの直流
   電力を第２の変換手段で交流電力に変換して負荷に供給
   する回路で発生するコモンモードノイズを抑制するもの
   であって、 上記第１の変換手段と第２の変換手段とを接続する直流
   電路の両極間に互いに直列にして接続された第１および
   第２のコンデンサを備え、 上記両コンデンサの接続点と接地点とを接続することに
   より、上記直流電路におけるコモンモード電流の高周波
   成分を抑制するようにしたコモンモードノイズ抑制装
   置。
9. 【請求項９】 ローパスフィルタを２次以上のフィルタ
   としたことを特徴とする請求項１、２または５ないし７
   のいずれかに記載のコモンモードノイズ抑制装置。
10. 【請求項１０】 バッファ手段を相補型バッファ増幅器
    で構成し、その直流電源を直流電路から供給するように
    したことを特徴とする請求項２、５ないし７または９の
    いずれかに記載のコモンモードノイズ抑制装置。