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交流電源用フィルタ回路

国内特許コード P05A008197
整理番号 TDU-002
掲載日 2006年1月27日
出願番号 特願平10-377246
公開番号 特開2000-197345
登録番号 特許第3381231号
出願日 平成10年12月29日(1998.12.29)
公開日 平成12年7月14日(2000.7.14)
登録日 平成14年12月20日(2002.12.20)
発明者
  • 吉田 俊哉
  • 宮下 收
出願人
  • 東京電機大学
発明の名称 交流電源用フィルタ回路
従来技術、競合技術の概要 従来、次に述べる交流電源用フィルタ回路が、単相交流電源としての単相PWMインバータから出力される単相交流電源出力としての単相PWMパルス出力を用いて負荷としての単相交流電動機を駆動する、という場合に適用される単相交流電源用フィルタ回路として、提案されている。すなわち、図9に示すような、単相交流電源としての単相PWMインバータ(図示せず)の対の出力端子に接続される対の入力端子1a及び1bと、負荷としての単相交流電動機(図示せず)の対の入力端子に接続される対の出力端子2a及び2bとを有し、そして、入力端子1aと出力端子2aとの間に、インダクタ3が、直列インダクタとして接続され、また、その直列インダクタ3と出力端子2aとの接続中点と入力端子1b及び出力端子2bとの間に、キャパシタ4が、並列キャパシタとして接続され、よって、直列インダクタ3及び並列キャパシタ4による、対の入力端を入力端子1a及び1bとし、対の出力端を出力端子2a及び2bとしている逆L形フィルタFが構成されている、という構成を有する単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路が提案されている。また、図10Aに示すような、図9に示す従来の単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、その逆L形フィルタFを構成している直列インダクタ3と並列に、抵抗5でなるダンピング回路D1が接続されている、という構成を有する単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路、図10Bに示すような、図9に示す単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、その逆L形フィルタFを構成している並列キャパシタ4と並列に、抵抗6でなるダンピング回路D2が接続されているという構成を有する単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路、及び図10Cに示すような、図10Aに示す単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、逆L形フィルタFを構成している並列キャパシタ4と並列に、図1010Bに示す単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路の場合と同様の、抵抗6でなるダンピング回路D2が接続されている、という構成を有する単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路も提案されている。さらに、図11Aに示すような、図10Aに示す従来の単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、その逆L形フィルタFを構成している直列インダクタ3と並列に接続されているダンピング回路D1が、抵抗5でなるのに代え、抵抗5とインダクタ7との直列回路でなる、という構成を有する単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路、図11Bに示すような、図10Bに示す単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、その逆L形フィルタFを構成している並列キャパシタ4と並列に接続されているダンピング回路D2が、抵抗6でなるのに代え、抵抗6とインダクタ8との直列回路でなる、という構成を有する単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路、及び図1111Cに示すような、図10Cに示す従来の単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、その逆L形フィルタFを構成している直列インダクタ3及び並列キャパシタ4とそれぞれ並列に接続されているダンピング回路D1及びD2が、図11A及びBにそれぞれ示す単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路のダンピング回路D1及びD2でそれぞれなる、という構成を有する単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路も提案されている。図9に示す従来の単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路によれば、対の入力端子1a及び1bを単相交流電源としての単相PWMインバータの対の出力端子に接続し、対の出力端子2a及び2bを負荷としての単相交流電動機の対の入力端子に接続することによって、交流電源用フィルタ回路の使用時とすれば、その使用時において、逆L形フィルタFを構成している直列インダクタ3のインダクタンス(これをLo とする)及び並列キャパシタ4のキャパシタンス(これをCo とする)を予め適当に選定しておけば、直列インダクタ3と並列キャパシタ4とを有する逆L形フィルタFによって、単相PWMインバータから対の入力端子1a及び1b間に出力される単相PWMパルス出力中の基本波成分(単相PWMインバータにおいて単相PWMパルス出力を得るために用いている変調信号に対応する)を、それにそれ以外の周波数成分(単相PWMインバータにおいて単相PWMパルス出力を得るために用いているキャリア信号の周波数を有する成分、及びまたはキャリア信号の周波数のサイドバンドの周波数を有する成分に対応する)を不要周波数成分としてほとんど重畳させていないか重畳させているとしても基本波成分に比し格段的に小さな振幅でしか重畳させずに、単相交流電動機の対の入力端子間に、逆L形フィルタFが通過させたい交流成分として供給させることができる。よって、上述した使用時において、単相交流電動機を、単相PWMインバータから出力される単相PWMパルス出力中の基本波成分以外の不要周波数成分に実質的に影響されることなしに、単相PWMインバータから出力される単相PWMパルス出力中の基本波成分の振幅及び周波数に応じて制御された態様で、円滑に駆動させることができる、という作用・効果が得られる。また、図10A、B及びCにそれぞれ示す従来の単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路によれば、図9に示す従来の単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路を構成している逆L形フィルタFを用いている構成をそれぞれ有するので、詳細説明は省略するが、図9に示す従来の単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路の場合で述べたと同様の使用時において、図9に示す従来の単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路の場合と同様に、単相交流電動機を、単相PWMインバータから出力される単相PWMパルス出力中の基本波成分以外の不要周波数成分に実質的に影響されることなしに、単相PWMインバータから出力される単相PWMパルス出力中の基本波成分の振幅及び周波数に応じて制御された態様で、それぞれ円滑に駆動させることができる。また、上述した使用時において、
産業上の利用分野 本発明は、直列インダクタと並列キャパシタとを有する逆L形フィルタを用いた交流電源用フィルタ回路に関し、とくに、交流電源としてのPWM(パルス幅変調)インバータから出力される交流電源出力としてのPWMパルス出力を用いて、負荷としての交流電動機を駆動する、という場合に適用して好適なものである。
特許請求の範囲 【請求項1】対の第1及び第2の入力端子と対の第1及び第2の出力端子とを有し、上記第1の入力端子と上記第1の出力端子との間に、インダクタが、直列インダクタとして接続され、上記直列インダクタと上記第1の出力端子との接続中点と上記第2の入力端子及び上記第2の出力端子との間に、キャパシタが、並列キャパシタとして接続され、上記第1及び第2の入力端子間でみて直列共振回路を構成している上記直列インダクタ及び上記並列キャパシタによる、対の入力端を上記第1及び第2の入力端子とし、対の出力端を上記第1及び第2の出力端子としている、上記第1及び第2の入力端子間でみた直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる逆L形フィルタが構成されている、という構成を有する単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、上記直列インダクタまたは上記並列キャパシタと並列に、または上記直列インダクタ及び上記並列キャパシタのそれぞれと並列に、インダクタとキャパシタと抵抗とが直列に接続されている直列共振回路またはそれと等価な直列共振回路が、ダンピング回路として接続され、上記ダンピング回路としての直列共振回路が、■そのインピーダンスの周波数特性上でみた低インピーダンス帯域の下限周波数をして、上記逆L形フィルタが通過させたい交流成分の周波数よりも高いこと、及び■上記低インピーダンス帯域をして、その低インピーダンス帯域内に、上記逆L形フィルタが構成している直列共振回路の共振周波数を位置させていることを満足するように、当該ダンピング回路としての直列共振回路を構成している上記インダクタのインダクタンス、上記キャパシタのキャパシタンス、及び上記抵抗の値が選定されていることを特徴とする単相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路。
【請求項2】3個の第1、第2及び第3の入力端子と、3個の第1、第2及び第3の出力端子とを有し、上記第1の入力端子と上記第1の出力端子との間、上記第2の入力端子と上記第2の出力端子との間、及び上記第3の入力端子と上記第3の出力端子との間に、第1、第2及び第3のインダクタが、ともに直列インダクタとしてそれぞれ接続され、上記第1の直列インダクタと上記第1の出力端子との接続中点と共通接続点との間、上記第2の直列インダクタと上記第2の出力端子との接続中点と上記共通接続点との間、及び上記第3の直列インダクタと上記第3の出力端子と接続中点と上記共通接続点との間に、第1、第2、及び第3のキャパシタが、ともに並列キャパシタとしてそれぞれ接続され、上記第1及び第2の入力端子間でみて第1の直列共振回路を構成している上記第1及び第2の直列インダクタと上記第1及び第2の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第1及び第2の入力端子とし、対の出力端を上記第1及び第2の出力端子としている、上記第1及び第2の入力端子間でみた第1の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第1の逆L形フィルタと、上記第2及び第3の入力端子間でみて第2の直列共振回路を構成している上記第2及び第3の直列インダクタと上記第2及び第3の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第2及び第3の入力端子とし、対の出力端を上記第2及び第3の出力端子としている、上記第2及び第3の入力端子間でみた第2の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第2の逆L形フィルタと、上記第3及び第1の入力端子間でみて第3の直列共振回路を構成している上記第3及び第1の直列インダクタと上記第3及び第1の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第3及び第1の入力端子とし、対の出力端を上記第3及び第1の出力端子としている、上記第3及び第1の入力端子間でみた第3の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第3の逆L形フィルタとが構成されている、という構成を有する3相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、上記第1、第2及び第3の直列インダクタとそれぞれ並列に、または上記第1、第2及び第3の並列キャパシタとそれぞれ並列に、もしくは上記第1、第2及び第3の直列インダクタとそれぞれ並列に且つ上記第1、第2及び第3の並列キャパシタとそれぞれ並列に、インダクタとキャパシタと抵抗とが直列に接続されている直列共振回路またはそれと等価な直列共振回路が、それぞれダンピング回路として、接続され、上記ダンピング回路としての直列共振回路のそれぞれが、■そのインピーダンスの周波数特性上でみた低インピーダンス帯域の下限周波数をして、上記第1、第2及び第3の逆L形フィルタ中の当該ダンピング回路を接続している逆L形フィルタが通過させたい交流成分の周波数よりも高いこと、及び■上記低インピーダンス帯域をして、その低インピーダンス帯域内に、上記の第1、第2及び第3の逆L形フィルタ中の当該ダンピング回路を接続している逆L形フィルタが構成している直列共振回路の共振周波数を位置させていることを満足するように、当該ダンピング回路としての直列共振回路を構成している上記インダクタのインダクタンス、上記キャパシタのキャパシタンス、及び上記抵抗の値が選定されていることを特徴とする3相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路。
【請求項3】3個の第1、第2及び第3の入力端子と、3個の第1、第2及び第3の出力端子とを有し、上記第1の入力端子と上記第1の出力端子との間、上記第2の入力端子と上記第2の出力端子との間、及び上記第3の入力端子と上記第3の出力端子との間に、第1、第2及び第3のインダクタが、ともに直列インダクタとしてそれぞれ接続され、上記第1の直列インダクタと上記第1の出力端子との接続中点と上記第2の直列インダクタと上記第2の出力端子と接続中点との間、上記第2の直列インダクタと上記第2の出力端子との接続中点と上記第3の直列インダクタと上記第3の出力端子との接続中点との間、及び上記第3の直列インダクタと上記第3の出力端子と接続中点と上記第1の直列インダクタと上記第1の出力端子との接続中点との間に、第1、第2、及び第3のキャパシタが、ともに並列キャパシタとしてそれぞれ接続され、上記第1及び第2の入力端子間でみて第1の直列共振回路を構成している上記第1及び第2の直列インダクタと上記第1の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第1及び第2の入力端子とし、対の出力端を上記第1及び第2の出力端子としている、上記第1及び第2の入力端子間でみた第1の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第1の逆L形フィルタと、上記第2及び第3の入力端子間でみて第2の直列共振回路を構成している上記第2及び第3の直列インダクタと上記第2の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第2及び第3の入力端子とし、対の出力端を上記第2及び第3の出力端子としている、上記第2及び第3の入力端子間でみた第2の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第2の逆L形フィルタと、上記第3及び第1の入力端子間でみて第3の直列共振回路を構成している上記第3及び第1の直列インダクタと上記第3の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第3及び第1の入力端子とし、対の出力端を上記第3及び第1の出力端子としている、上記第3及び第1の入力端子間でみた第3の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第3の逆L形フィルタとが構成されている、という構成を有する3相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、上記第1、第2及び第3の直列インダクタとそれぞれ並列に、または上記第1、第2及び第3の並列キャパシタとそれぞれ並列に、もしくは上記第1、第2及び第3の直列インダクタとそれぞれ並列に且つ上記第1、第2及び第3の並列キャパシタとそれぞれ並列に、インダクタとキャパシタと抵抗とが直列に接続されている直列共振回路またはそれと等価な直列共振回路が、それぞれダンピング回路として、接続され、上記ダンピング回路としての直列共振回路のそれぞれが、■そのインピーダンスの周波数特性上でみた低インピーダンス帯域の下限周波数をして、上記第1、第2及び第3の逆L形フィルタ中の当該ダンピング回路を接続している逆L形フィルタが通過させたい交流成分の周波数よりも高いこと、及び■上記低インピーダンス帯域をして、その低インピーダンス帯域内に、上記の第1、第2及び第3の逆L形フィルタ中の当該ダンピング回路を接続している逆L形フィルタが構成している直列共振回路の共振周波数を位置させていることを満足するように、当該ダンピング回路としての直列共振回路を構成している上記インダクタのインダクタンス、上記キャパシタのキャパシタンス、及び上記抵抗の値が選定されていることを特徴とする3相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路。
【請求項4】3個の第1、第2及び第3の入力端子と、3個の第1、第2及び第3の出力端子とを有し、上記第1の入力端子と上記第1の出力端子との間、及び上記第3の入力端子と上記第3の出力端子との間に、第1、及び第2のインダクタが、ともに直列インダクタとしてそれぞれ接続され、上記第2の入力端子と上記第2の出力端子とが直接的に接続され、上記第1の直列インダクタと上記第1の出力端子との接続中点と上記第2の入力端子及び上記第2の出力端子との間、及び上記第3の直列インダクタと上記第3の出力端子との接続中点と上記第2の入力端子及び上記第2の出力端子との間に、第1、及び第2のキャパシタが、ともに並列キャパシタとしてそれぞれ接続され、上記第1及び第2の入力端子間でみて第1の直列共振回路を構成している上記第1の直列インダクタと上記第1の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第1及び第2の入力端子とし、対の出力端を上記第1及び第2の出力端子としている、上記第1及び第2の入力端子間でみた第1の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第1の逆L形フィルタと、上記第2及び第3の入力端子間でみて第2の直列共振回路を構成している上記第2の直列インダクタと上記第2の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第2及び第3の入力端子とし、対の出力端を上記第2及び第3の出力端子としている、上記第2及び第3の入力端子間でみた第2の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第2の逆L形フィルタと、上記第3及び第1の入力端子間でみて第3の直列共振回路を構成している上記第1及び第2の直列インダクタと上記第1及び第2の並列キャパシタとによる、対の入力端を上記第3及び第1の入力端子とし、対の出力端を上記第3及び第1の出力端子としている、上記第3及び第1の入力端子間でみた第3の直列共振回路の共振周波数よりも低い周波数成分を通過させたい交流成分として通過させる第3の逆L形フィルタとが構成されている、という構成を有する3相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路において、上記第1及び第2の直列インダクタとそれぞれ並列に、または上記第1及び第2の並列キャパシタとそれぞれ並列に、もしくは上記第1及び第2の直列インダクタとそれぞれ並列に且つ上記第1及び第2の並列キャパシタとそれぞれ並列に、インダクタとキャパシタと抵抗とが直列に接続されている直列共振回路またはそれと等価な直列共振回路が、それぞれダンピング回路として、接続され、上記ダンピング回路としての直列共振回路のそれぞれが、■そのインピーダンスの周波数特性上でみた低インピーダンス帯域の下限周波数をして、上記第1、第2及び第3の逆L形フィルタ中の当該ダンピング回路を接続している逆L形フィルタが通過させたい交流成分の周波数よりも高いこと、及び■上記低インピーダンス帯域をして、その低インピーダンス帯域内に、上記の第1、第2及び第3の逆L形フィルタ中の当該ダンピング回路を接続している逆L形フィルタが構成している直列共振回路の共振周波数を位置させていることを満足するように、当該ダンピング回路としての直列共振回路を構成している上記インダクタのインダクタンス、上記キャパシタのキャパシタンス、及び上記抵抗の値が選定されていることを特徴とする3相交流電源用フィルタ回路としての交流電源用フィルタ回路。
産業区分
  • 変電
  • 発電、電動
  • 送配電
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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