特開 2023-116356 コモンモード電圧キャンセラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023116356

(43)【公開日】2023-08-22

(54)【発明の名称】コモンモード電圧キャンセラ

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20230815BHJP

   H02M 1/00 20070101ALI20230815BHJP

   H02M 1/14 20060101ALI20230815BHJP

   H02M 1/44 20070101ALI20230815BHJP

   H02M 1/12 20060101ALI20230815BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02M1/00 H

H02M1/00 E

H02M1/14

H02M1/44

H02M1/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022019120

(22)【出願日】2022-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】504173471

【氏名又は名称】国立大学法人北海道大学

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100207859

【弁理士】

【氏名又は名称】塩谷 尚人

(72)【発明者】

【氏名】蛭間 淳之

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 悟司

【テーマコード（参考）】

5H740

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H740BA11

5H740BB05

5H740BB09

5H740BB10

5H740BC06

5H740MM01

5H740MM11

5H740NN03

5H740NN08

5H770AA05

5H770BA01

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA22

5H770DA41

5H770HA02Y

5H770HA03Y

5H770HA15Y

5H770HA17Y

5H770JA11W

5H770JA13Y

5H770JA16Y

5H770KA01W

(57)【要約】

【課題】インバータの電圧利用率を向上させることができるコモンモード電圧キャンセラを提供する。
【解決手段】コモンモード電圧キャンセラ（４０）は、直流電力を交流電力に変換するインバータ（２０）の動作に伴い発生するコモンモード電圧をキャンセルする。コモンモード電圧キャンセラ、コモンモード電圧と逆極性のキャンセル電圧を発生するコモンモードトランス（５０）を備えている。コモンモードトランスは、インバータに直流電力を供給する直流電力線（１３，１４）に配置されている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力を交流電力に変換するインバータ（２０）の動作に伴い発生するコモンモード電圧をキャンセルするコモンモード電圧キャンセラ（４０、１４０、２４０、３４０）であって、
前記コモンモード電圧と逆極性のキャンセル電圧を発生するコモンモードトランス（５０、２５０、３５０）を備え、
前記コモンモードトランスは、前記インバータに前記直流電力を供給する直流電力線（１３、１４）に配置されている、コモンモード電圧キャンセラ。

【請求項2】

前記コモンモード電圧キャンセラは、前記コモンモードトランスに接続された受動部品を備えるパッシブコモンモード電圧キャンセラ（４０、１４０、２４０）である、請求項１に記載のコモンモード電圧キャンセラ。

【請求項3】

前記コモンモード電圧キャンセラは、前記コモンモードトランスに接続された能動部品を備えるアクティブコモンモード電圧キャンセラ（３４０）である、請求項１に記載のコモンモード電圧キャンセラ。

【請求項4】

前記コモンモードトランスは、前記コモンモード電圧に相関する電圧が入力される１次コイル（５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ、３５１）と、前記キャンセル電圧を前記直流電力線に出力する２次コイル（５２ｕ、５３ｕ、５２ｖ、５３ｖ、５２ｗ、５３ｗ、３５２、３５３）とを備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のコモンモード電圧キャンセラ。

【請求項5】

前記インバータはＮ相に交流電力を出力し、
前記１次コイルと前記２次コイルとの巻数比はＮ：１である、請求項４に記載のコモンモード電圧キャンセラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータの動作に伴い発生するコモンモード電圧をキャンセルするコモンモード電圧キャンセラに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、インバータが発生するコモンモード電圧を、３つのコモンモードトランスを用いて各相別々にキャンセルするコモンモード電圧キャンセラがある（非特許文献１参照）。非特許文献１に記載のコモンモード電圧キャンセラでは、３相線に発生するコモンモード電圧を各相別々にキャンセルするために、コモンモードトランスをインバータとモータとの間の３相線に配置している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】電気学会「電磁環境／半導体電力変換合同研究会」資料２０２０年１２月１１日２１－２６頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、コモンモードトランスには漏れインダクタンスが存在する。このため、コモンモードトランスが３相線に配置されていると、漏れインダクタンスにより３相線の交流電圧が降下し、インバータの電圧利用率が低下するおそれがある。特に、電動航空機に搭載されるモータは、軽量化のために多極化される傾向にあり、高周波駆動且つ低インダクタンスとなっている。このため、僅かな漏れインダクタンスによっても、交流電圧が降下する影響を受けやすい。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、インバータの電圧利用率を向上させることができるコモンモード電圧キャンセラを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、
直流電力を交流電力に変換するインバータ（２０）の動作に伴い発生するコモンモード電圧をキャンセルするコモンモード電圧キャンセラ（４０、１４０、２４０、３４０）であって、
前記コモンモード電圧と逆極性のキャンセル電圧を発生するコモンモードトランス（５０、２５０、３５０）を備え、
前記コモンモードトランスは、前記インバータに前記直流電力を供給する直流電力線（１３、１４）に配置されている。

【0007】

上記構成によれば、コモンモード電圧キャンセラは、直流電力を交流電力に変換するインバータの動作に伴い発生するコモンモード電圧をキャンセルする。詳しくは、コモンモード電圧キャンセラは、前記コモンモード電圧と逆極性のキャンセル電圧を発生するコモンモードトランスを備えている。このため、インバータの動作に伴い発生するコモンモード電圧を、コモンモードトランスが発生するキャンセル電圧によりキャンセルすることができる。

【0008】

ここで、前記コモンモードトランスは、前記インバータに前記直流電力を供給する直流電力線に配置されている。このため、コモンモードトランスに漏れインダクタンスが存在したとしても、コモンモードトランスの漏れインダクタンスによる交流電圧の降下を抑制することができる。さらに、直流電力線により供給される直流電力は、漏れインダクタンスによる電圧降下を受けない。したがって、インバータの電圧利用率を向上させることができる。しかも、例えばインバータが３相に出力する構成において３相線にコモンモードトランスを配置する場合は３本の相線をコアに貫通させる必要があるのに対して、２本の直流電力線をコアに貫通させればよい。このため、コアに貫通させる配線の断面積を減少させることができ、コモンモードトランスのコアを小型化することができる。

【0009】

具体的には、第２の手段のように、前記コモンモード電圧キャンセラは、前記コモンモードトランスに接続された受動部品を備えるパッシブコモンモード電圧キャンセラである、といった構成を採用することができる。

【0010】

また、第３の手段のように、前記コモンモード電圧キャンセラは、前記コモンモードトランスに接続された能動部品を備えるアクティブコモンモード電圧キャンセラである、といった構成を採用することもできる。

【0011】

第４の手段では、前記コモンモードトランスは、前記コモンモード電圧に相関する電圧が入力される１次コイル（５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ、３５１）と、前記キャンセル電圧を前記直流電力線に出力する２次コイル（５２ｕ、５３ｕ、５２ｖ、５３ｖ、５２ｗ、５３ｗ、３５２、３５３）とを備える。

【0012】

上記構成によれば、コモンモード電圧が発生した際に、コモンモードトランスの２次コイルにより前記キャンセル電圧を前記直流電力線に出力して、コモンモード電圧をキャンセルすることができる。

【0013】

インバータがＮ相に交流電力を出力する場合、コモンモード電圧Ｖｃは各相の電圧の和を１／Ｎにした電圧となる。このため、コモンモードトランスが、各相の電圧を１／Ｎにした逆極性のキャンセル電圧を発生することにより、コモンモード電圧をキャンセル電圧によりキャンセルすることができる。

【0014】

この点、第５の手段では、前記インバータはＮ相に交流電力を出力し、前記１次コイルと前記２次コイルとの巻数比はＮ：１である。したがって、コモンモードトランスは、１次コイルに入力された電圧を１／Ｎにした逆極性のキャンセル電圧を２次コイルに発生することができ、コモンモード電圧をキャンセル電圧によりキャンセルすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】モータ駆動システムを示す回路図。

【図2】コモンモードトランスのうち１相に対応するトランスを示す斜視図。

【図3】コモンモードトランスの結合係数とモータトルクとの関係を示すグラフ。

【図4】従来技術のモータ駆動システムを示す回路図。

【図5】インバータの浮遊容量を示す回路図。

【図6】従来技術のコモンモード電圧及びキャンセル電圧の等価回路を示す回路図。

【図7】コモンモード電圧及びキャンセル電圧の等価回路を示す回路図。

【図8】図６の等価回路を変形した等価回路を示す回路図。

【図9】図７の等価回路を変形した等価回路を示す回路図。

【図10】モータ駆動システムの変更例を示す回路図。

【図11】モータ駆動システムの他の変更例を示す回路図。

【図12】モータ駆動システムの他の変更例を示す回路図。

【図13】モータ駆動システム及びコモンモード電圧キャンセラの変更例を示す回路図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、モータ駆動システムに具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0017】

図１に示すように、モータ駆動システム１０は、３相モータ１１、電源１２、インバータ２０、及びコモンモード電圧キャンセラ４０等を備えている。電源１２は、例えば直流電力を供給するバッテリである。

【0018】

インバータ２０は、直流電力を交流電力に変換して出力する。詳しくは、インバータ２０は、３つの出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗから順番にパルス電圧を繰り返し出力する。

【0019】

コモンモード電圧キャンセラ４０は、コモンモードトランス５０（受動部品）と、６つのＹコンデンサ６１ｕ，６２ｕ，６１ｖ，６２ｖ，６１ｗ，６２ｗ（受動部品）とを備えている。コモンモード電圧キャンセラ４０は、受動部品により構成されており、パッシブコモンモード電圧キャンセラである。

【0020】

Ｙコンデンサ６１ｕ，６１ｖ，６１ｗの一方の端子は、それぞれ正極側の直流電力線１３に接続されている。Ｙコンデンサ６１ｕ，６１ｖ，６１ｗの他方の端子は、それぞれＹコンデンサ６２ｕ，６２ｖ，６２ｗの一方の端子に接続されている。Ｙコンデンサ６２ｕ，６２ｖ，６２ｗの他方の端子は、それぞれ負極側の直流電力線１４に接続されている。すなわち、Ｙコンデンサ６１ｕ，６２ｕの直列接続体と、Ｙコンデンサ６１ｖ，６２ｖの直列接続体と、Ｙコンデンサ６１ｗ，６２ｗの直列接続体とが、直流電力線１３と直流電力線１４との間に並列に接続されている。

【0021】

コモンモードトランス５０は、インバータ２０のＵ相に対応する１次コイル５１ｕ、２次コイル５２ｕ，５３ｕ及びコア５４ｕと、インバータ２０のＶ相に対応する１次コイル５１ｖ、２次コイル５２ｖ，５３ｖ及びコア５４ｖと、インバータ２０のＷ相に対応する１次コイル５１ｗ、２次コイル５２ｗ，５３ｗ及びコア５４ｗと、を備えている。

【0022】

１次コイル５１ｕの一端はインバータ２０の出力端子Ｕに接続され、１次コイル５１ｕの他端はＹコンデンサ６１ｕとＹコンデンサ６２ｕとの接続点に接続されている。２次コイル５２ｕの第１端はインバータ２０の負極入力端子に接続され、２次コイル５２ｕの第２端は２次コイル５２ｖの第１端に接続されている。２次コイル５３ｕの第１端はインバータ２０の正極入力端子に接続され、２次コイル５３ｕの第２端は２次コイル５３ｖの第１端に接続されている。１次コイル５１ｕと２次コイル５２ｕ，５３ｕとの巻数比は、３：１：１である。１次コイル５１ｕ、２次コイル５２ｕ，５３ｕ、及びコア５４ｕによりインバータ２０のＵ相に対応するトランスが構成されている。

【0023】

１次コイル５１ｖの一端はインバータ２０の出力端子Ｖに接続され、１次コイル５１ｖの他端はＹコンデンサ６１ｖとＹコンデンサ６２ｖとの接続点に接続されている。２次コイル５２ｖの第２端は２次コイル５２ｗの第１端に接続されている。２次コイル５３ｕの第２端は２次コイル５３ｗの第１端に接続されている。１次コイル５１ｖと２次コイル５２ｖ，５３ｖとの巻数比は、３：１：１である。１次コイル５１ｖ、２次コイル５２ｖ，５３ｖ、及びコア５４ｖによりインバータ２０のＶ相に対応するトランスが構成されている。

【0024】

１次コイル５１ｗの一端はインバータ２０の出力端子Ｗに接続され、１次コイル５１ｗの他端はＹコンデンサ６１ｗとＹコンデンサ６２ｗとの接続点に接続されている。２次コイル５２ｗの第２端は負極側の直流電力線１４に接続されている。２次コイル５３ｗの第２端は正極側の直流電力線１３に接続されている。１次コイル５１ｗと２次コイル５２ｗ，５３ｗとの巻数比は、３：１：１である。１次コイル５１ｗ、２次コイル５２ｗ，５３ｗ、及びコア５４ｗによりインバータ２０のＷ相に対応するトランスが構成されている。

【0025】

インバータ２０のＵ相に対応するトランス、Ｖ相に対応するトランス、及びＷ相に対応するトランス（コモンモードトランス５０）は、１つのトランスユニットとして構成されている。そして、コモンモードトランス５０は、インバータ２０に直流電力を供給する直流電力線１３，１４に配置（挿入）されている。

【0026】

なお、１次コイル５１ｕ、２次コイル５２ｕ，５３ｕ及びコア５４ｕと、１次コイル５１ｖ、２次コイル５２ｖ，５３ｖ及びコア５４ｖと、１次コイル５１ｗ、２次コイル５２ｗ，５３ｗ及びコア５４ｗとを互いに入れ替えてもよい。Ｙコンデンサ６１ｕ，６２ｕの直列接続体と、Ｙコンデンサ６１ｖ，６２ｖの直列接続体と、Ｙコンデンサ６１ｗ，６２ｗの直列接続体とは、直流電力線１３，１４において、電源１２とコモンモードトランス５０との間に限らず、コモンモードトランス５０とインバータ２０との間に接続してもよい。

【0027】

図２は、コモンモードトランス５０のうち１相に対応するトランスを示す斜視図である。ここでは、Ｕ相を例にして説明する。

【0028】

１次コイル５１ｕは、円筒状のコア５４ｕに３回巻かれている。２次コイル５２ｕ，５３ｕは、コア５４ｕを貫通している。すなわち、１次コイル５１ｕ、２次コイル５２ｕ，５３ｕ、及びコア５４ｕは貫通型のトランスを構成しており、１次コイル５１ｕと２次コイル５２ｕ，５３ｕとの巻数比は、３：１：１である。

【0029】

１次コイル５１ｕは、インバータ２０の出力電圧に応じて励磁される。各相に相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが出力される場合、コモンモード電圧Ｖｃは以下の式で表される。

【0030】

Ｖｃ＝Ｖｕ／３＋Ｖｖ／３＋Ｖｗ／３
例えば、インバータ２０が相電圧Ｖｕを出力すると、コモンモード電圧Ｖｃ＝Ｖｕ／３が発生する。このとき、１次コイル５１ｕに相電圧Ｖｕが入力され、２次コイル５２ｕ，５３ｕがキャンセル電圧Ｖｒ＝－Ｖｕ／３を発生する。これにより、コモンモード電圧Ｖｃが、インバータ２０の出力側ではなく、インバータ２０の入力側でキャンセル電圧Ｖｒにより予めキャンセルされる。

【0031】

図３は、コモンモードトランスの結合係数とモータトルクとの関係を示すグラフである。

【0032】

コモンモードトランスをインバータ２０と３相モータ１１との間の３相線に配置した従来技術では、コモンモードトランスの結合係数が１．００よりも小さくなるに従って、モータトルクが低下している。これは、インバータ２０が３相線に出力する相電圧は交流であり、コモンモードトランスの漏れインダクタンスにより相電圧が降下することによる。

【0033】

これに対して、コモンモードトランス５０を電源１２とインバータ２０との間の直流電力線１３，１４に配置した本実施形態では、コモンモードトランスの結合係数が１．００よりも小さくなっても、モータトルクが低下していない。これは、直流電力線１３，１４によりインバータ２０に入力される入力電圧は直流であり、コモンモードトランスの漏れインダクタンスによる電圧降下を受けないことによる。

【0034】

次に、本実施形態は、従来技術と比較してコモンモードトランス５０の巻線断面積を小さくすることができることを説明する。

【0035】

図４は、従来技術のモータ駆動システムを示す回路図である。インバータの直流入力側の平均電圧をＶｄｃ、電流をＩｄｃとし、インバータの三相交流側の基本波実効値の線間電圧をＶ、線電流をＩ、力率をｃｏｓθとすると、有効電力Ｐの関係から次式を得る。

【0036】

Ｐ=Ｖｄｃ・Ｉｄｃ=√３・Ｖ・Ｉ・ｃｏｓθ ・・・（１）
インバータ出力の最大線間実効値電圧は、以下の関係を満たす必要がある。

【0037】

Ｖｄｃ＞√２・Ｖ ・・・（２）
（１）式及び（２）式から、直流電流Ｉｄｃと交流実効値電流Ｉとの間には、以下の関係が成立する。

【0038】

Ｉｄｃ＜√（３／２）・Ｉ・ｃｏｓθ ・・・（３）
コモンモードトランスを直流側に挿入した場合には、直流電力線が２本であるため、コモンモードトランスの巻線断面積は直流電流Ｉｄｃの２倍の電流を流すだけ必要である。一方、コモンモードトランスを交流側に挿入した場合には、相線が３本であるため（３相の場合）、コモンモードトランスの巻線断面積は交流電流の３倍の電流を流すだけ必要である。（３）式の左辺のＩｄｃを２倍し、右辺のＩを３倍して比較すると以下の式が成立する。

【0039】

２Ｉｄｃ＜√６Ｉ・ｃｏｓθ≒２．４４９Ｉ・ｃｏｓθ
このため、交流出力電圧が最大で力率ｃｏｓθ＝１の場合においても、直流側にコモンモードトランスを配置した場合の巻線断面積は、交流側にコモンモードトランスを配置した場合の巻線断面積よりも２．４４９／３＝０．８１６倍小さくてよい。したがって、コモンモードトランス５０におけるコア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗの窓面積を小さくすることができ、コア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗを小型化することができる。実際のモータでは力率ｃｏｓθ＜１であり、通常はｃｏｓθ＝０．６～０．８程度である。このため、交流側にコモンモードトランスを配置した場合は、線電流Ｉをさらに大きくする必要があり、巻線断面積をさらに大きくする必要がある。

【0040】

このことは、本実施形態は従来技術と比較して、コア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗの平均磁路長を小さくできることを意味し、励磁電流を低減することができる。また、交流側電流に比べて直流側電流は常に小さく、巻線断面積が同じであれば、直流側にコモンモードトランス５０を配置した場合は巻線抵抗による損失を小さくすることが可能である。

【0041】

次に、本実施形態と従来技術とで、パワー半導体デバイスの浮遊容量による影響が変わらないことを説明する。

【0042】

パワー半導体デバイスでは、スイッチング損失や導通損失による過熱を防止するために、放熱フィンを取り付けることが一般的である。放熱フィンは、装置筐体に直接取り付けられ、筐体は接地される。このため、デバイスと大地との間に浮遊容量が存在する。例えば、パワー半導体デバイスとしてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を使用した場合には、デバイスの損失のほとんどはコレクタ側で発生し、この熱を効率よく放熱するために、コレクタ部が放熱フィンのベース部に対向するように取り付けられている。その結果、デバイスと大地との間の浮遊容量は、主にＩＧＢＴのコレクタ側に存在する。

【0043】

図５は、インバータの浮遊容量を示す回路図である。ここでは、各ＩＧＢＴの浮遊容量をＣｉｎｖ１，Ｃｉｎｖ２，・・・Ｃｉｎｖ６＝ｃで表している。

【0044】

インバータの交流側各端子には、下アームの３つのＩＧＢＴのコレクタ（浮遊容量Ｃｉｎｖ２，Ｃｉｎｖ４，Ｃｉｎｖ６）だけが接続されている。このため、各相端子の対地浮遊容量もｃとなり、インバータの交流側全体の浮遊容量ＣＡＣ＝３ｃである。

【0045】

一方、インバータの直流側の正側端子には、上アームの３つのＩＧＢＴのコレクタ（浮遊容量Ｃｉｎｖ１，Ｃｉｎｖ３，Ｃｉｎｖ５）が接続されており、直流側の正側端子と大地との間の浮遊容量は３ｃである。しかし、インバータの直流側の負側端子には、ＩＧＢＴのコレクタが接続されていないため、直流側の負側端子の浮遊容量は０である。したがって、インバータの直流側全体の浮遊容量ＣＤＣ＝３ｃであり、ＣＡＣ＝ＣＤＣである。

【0046】

次に、本実施形態と従来技術とで、高周波領域の伝導性ＥＭＩ（Electromagnetic Interference）に差が生じないことを説明する。

【0047】

図６，７は、従来技術，本実施形態のコモンモード電圧Ｖｃ及びキャンセル電圧Ｖｒの等価回路を示す回路図である。ここで、Ｖｃはインバータが発生するコモンモード電圧を表し、その交流側と直流側とにおいて、それぞれ浮遊容量ＣＡＣ及びＣＤＣを大地との間に挿入している。ＺＳとＺＬは、直流電源と負荷のコモンモードインピーダンスである。インバータの浮遊容量を無視すると、インバータが発生するコモンモード電圧Ｖｃとコモンモードトランスが発生するキャンセル電圧Ｖｒとは、極性が逆向きで直列接続となる。このため、従来技術と本実施形態とで、コモンモードトランスの効果は全く変わらない。

【0048】

図６，７において、コモンモードトランスはインバータが発生するコモンモード電圧Ｖｃと同じ大きさで逆極性のキャンセル電圧Ｖｒを発生するため、Ａ点とＢ点とは同電位であり、またＡ’点とＢ’点とは同電位である。したがって、図６，７の等価回路をそれぞれ図８，９のように書換えることができる。

【0049】

また、ＺＳとＺＬは配線等のインダクタンス成分を直列に含んでいるため、高周波領域においてはＣＡＣとＣＤＣのインピーダンスに対して無視することができる。このため、伝導性ＥＭＩに関係するＺＳに印加される電圧は、ＣＡＣとＣＤＣとの分圧で決定される。したがって、交流側にコモンモードトランスを挿入した場合にＺＳに印加される電圧と、直流側にコモンモードトランスを挿入した場合にＺＳに印加される電圧との比は、ＣＡＣ／（ＣＡＣ＋ＣＤＣ）：ＣＤＣ／（ＣＡＣ＋ＣＤＣ）である。ここで、ＣＡＣ＝ＣＤＣであるため、コモンモードトランスを交流側に挿入した場合と直流側に挿入した場合とでは、高周波領域の伝導性ＥＭＩにほとんど差が生じないと考えられる。

【0050】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0051】

・コモンモード電圧キャンセラ４０は、コモンモード電圧Ｖｃと逆極性のキャンセル電圧Ｖｒを発生するコモンモードトランス５０を備えている。このため、インバータ２０の動作に伴い発生するコモンモード電圧Ｖｃを、コモンモードトランス５０が発生するキャンセル電圧Ｖｒによりキャンセルすることができる。

【0052】

・コモンモードトランス５０は、インバータ２０に直流電力を供給する直流電力線１３，１４に配置されている。このため、コモンモードトランス５０に漏れインダクタンスが存在したとしても、コモンモードトランス５０の漏れインダクタンスによる交流電圧の降下を抑制することができる。さらに、直流電力線１３，１４により供給される直流電力は、漏れインダクタンスによる電圧降下を受けない。したがって、インバータ２０の電圧利用率を向上させることができる。特に、高周波駆動且つ低インダクタンスのモータが採用される用途において、上記効果は有利となる。

【0053】

・インバータ２０が３相に出力する構成において３相線にコモンモードトランス５０を配置する場合は３本の相線をコアに貫通させる必要があるのに対して、２本の直流電力線１３，１４をコア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗに貫通させればよい。このため、コア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗに貫通させる配線の断面積を減少させることができ、コモンモードトランス５０のコア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗを小型化することができる。

【0054】

・コモンモードトランス５０は、コモンモード電圧Ｖｃ（コモンモード電圧Ｖｃに相関する電圧）が入力される１次コイル５１ｕ，５１ｖ，５１ｗと、キャンセル電圧Ｖｒを直流電力線１３，１４に出力する２次コイル５２ｕ，５３ｕ，５２ｖ，５３ｖ，５２ｗ，５３ｗとを備えている。こうした構成によれば、コモンモード電圧Ｖｃが発生した際に、コモンモードトランス５０の２次コイル５２ｕ，５３ｕ，５２ｖ，５３ｖ，５２ｗ，５３ｗによりキャンセル電圧Ｖｒを直流電力線１３，１４に出力して、コモンモード電圧Ｖｃをキャンセルすることができる。

【0055】

・インバータ２０は３相（Ｎ相）に交流電力を出力し、１次コイル５１ｕ，５１ｖ，５１ｗと２次コイル５２ｕ，５３ｕ，５２ｖ，５３ｖ，５２ｗ，５３ｗとの巻数比は３：１（Ｎ：１）である。したがって、コモンモードトランス５０は、１次コイル５１ｕ，５１ｖ，５１ｗに入力された電圧を１／３（１／Ｎ）にした逆極性のキャンセル電圧Ｖｒを２次コイル５２ｕ，５３ｕ，５２ｖ，５３ｖ，５２ｗ，５３ｗに発生することができ、コモンモード電圧Ｖｃをキャンセル電圧Ｖｒによりキャンセルすることができる。

【0056】

・直流側にコモンモードトランスを配置した場合の巻線断面積は、交流側にコモンモードトランスを配置した場合よりも小さくてよい。したがって、コモンモードトランス５０におけるコモンモードトランス５０のコア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗの窓面積を小さくすることができ、コア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗを小型化することができる。本実施形態は従来技術と比較して、コア５４ｕ，５４ｖ，５４ｗの平均磁路長を小さくできることができ、励磁電流を低減することができる。したがって、巻線を細くしてコモンモードトランス５０を小型化することができる、あるいは巻線の太さが同じであれば低損失にすることができる。

【0057】

・ノイズフィルタと異なり、コモンモード電圧Ｖｃそのものを生じない（キャンセルする）ため、コモン電流に起因する輻射ノイズやベアリング電食を抑制することができる。さらに、輻射ノイズを生じないため、ハーネス（配線）のシールドを不要にすることができる。

【0058】

なお、第１実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0059】

・図１０に示すように、交流電源１５からＡＣ／ＤＣコンバータ１６を介して直流電力線１３，１４に直流電力を供給する構成に、上記実施形態と同様のコモンモード電圧キャンセラ４０を適用することもできる。

【0060】

・図１１に示すように、２つ（複数）の３相モータ１１及び２つ（複数）のインバータ２０を備えるモータ駆動システム１１０に、上記実施形態と同様のコモンモード電圧キャンセラ１４０を適用することもできる。

【0061】

・図１２に示すように、デュアル巻線モータ２１１及び２つのインバータ２０を備えるモータ駆動システム２１０に、上記実施形態と同様のコモンモード電圧キャンセラ２４０を適用することもできる。２つのインバータ２０のキャリアは同期して９０度の位相差を有している。コモンモードトランス２５０は、２つのインバータ２０にそれぞれ対応したトランスを備えている。

【0062】

・図１３に示すように、特許第２８６３８３３号公報に記載されたアクティブコモンモード電圧キャンセラ３４０において、コモンモードトランス３５０を直流電力線１３，１４に配置することにより、上記実施形態に準じた構成を実現することもできる。アクティブコモンモード電圧キャンセラ３４０は、エミッタホロワ回路３４１（能動部品）、コモンモードトランス３５０、コンデンサＣ等を備えている。コモンモードトランス３５０は、直流電力線１３，１４に配置され、１次コイル３５１、及び２次コイル３５２，３５３を備えている。こうした構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。

【0063】

・インバータにより駆動されるモータを備えるモータ駆動システム全般に、上記実施形態及び上記変更例を適用することができる。

【0064】

なお、上記の各変更例を組み合わせて実施することもできる。

【符号の説明】

【0065】

１３…直流電力線、１４…直流電力線、２０…インバータ、４０…コモンモード電圧キャンセラ、５０…コモンモードトランス、１４０…コモンモード電圧キャンセラ、２４０…コモンモード電圧キャンセラ、２５０…コモンモードトランス、３４０…アクティブコモンモード電圧キャンセラ、３５０…コモンモードトランス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】