CN117897901A - 降噪电路、负载系统、电力转换装置以及制冷装置 - Google Patents
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Abstract
抑制关于在使噪声消除器的电源的电压低于电力转换器的DC链路电压的情况下流过补偿电流而产生的不良情况。一种降噪电路,其具有:噪声消除器,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源连接的开关元件的电力转换器通过电力线以及地线流向交流电源;以及向噪声消除器供给电力的直流电源,直流电源的电压Vcc小于电力转换器的DC链路电压的峰值的2/3,将经由噪声消除器连接电力线和地线的路径与电力线的连接点设为第一连接点、将路径与地线的连接点设为第二连接点,将以从交流电源侧向第一连接点流动的方向为正方向时在比第一连接点靠交流电源侧的电力线中流动的补偿后的共模噪声电流设为Ig(t),将以从第二连接点向第一连接点流动的方向为正方向时在路径中流动的补偿电流设为Io(t),将路径的阻抗设为Z1,将比第一连接点及第二连接点靠交流电源侧的阻抗设为Z2,并且V(t)=2*(Z1*Io(t)‑Z2*Ig(t))时,电压Vcc被设定为V(t)的准峰值的最大值或者V(t)的有效值的倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及降噪电路、负载系统、电力转换装置以及制冷装置。
背景技术
在专利文献1中记载了一种电力转换装置的降噪装置,在由交流电源、整流电路、平滑用电容器和逆变器电路构成的逆变器装置上连接电动机作为负载,在交流电源与整流电路之间连接漏电流检测器,在平滑用电容器的一端与电动机的壳体之间连接NPN型的第一晶体管,在电动机的壳体与平滑用电容器的另一端之间连接PNP型的第二晶体管,通过漏电流检测器的输出驱动第一晶体管及第二晶体管,注入用于消除共模噪声的电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3044650号公报
发明内容
发明要解决的课题
若使噪声消除器的电源的电压比电力转换器的DC链路电压低,则能够在噪声消除器中使用耐电压低的元件。然而,在使噪声消除器的电源的电压低于电力转换器的DC链路电压的情况下,由于流过补偿电流有可能产生不良情况。
本发明的目的在于,抑制在使噪声消除器的电源的电压比电力转换器的DC链路电压低的情况下由于流过补偿电流而产生的不良情况。
用于解决课题的手段
本发明的第一方式的降噪电路具有:噪声消除器,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源连接的开关元件的电力转换器通过该电力线及该地线流向该交流电源;和直流电源,其向所述噪声消除器供给电力,所述直流电源的电压Vcc小于所述电力转换器的DC链路电压的峰值的2/3,在将经由所述噪声消除器连接所述电力线与所述地线的路径与所述电力线的连接点设为第一连接点、将该路径与所述地线的连接点设为第二连接点、将以从所述交流电源侧向所述第一连接点流动的方向为正方向时在比所述第一连接点靠所述交流电源侧的所述电力线中流动的补偿后的所述共模噪声电流设为Ig(t)、将以从所述第二连接点向所述第一连接点流动的方向为正方向时在所述路径中流动的所述补偿电流设为Io(t)、将所述路径的阻抗设为Z1、将比所述第一连接点和所述第二连接点靠所述交流电源侧的阻抗设为Z2、并且V(t)=2*(Z1*Io(t)-Z2*Ig(t))时,所述电压Vcc被设定为所述V(t)的准峰值的最大值或所述V(t)的有效值的√2倍以上。
根据该降噪电路,能够抑制在使噪声消除器的电源的电压比电力转换器的DC链路电压低的情况下补偿电流不充分流动这样的不良情况。
本发明的第二方式的降噪电路可以是,在本发明的第一方式的降噪电路中,所述电压Vcc被设定为所述V(t)的绝对值的最大值以上。
这样,能够更可靠地抑制在使噪声消除器的电源的电压低于电力转换器的DC链路电压的情况下补偿电流未充分流动这样的不良情况。
本发明的第三方式的降噪电路可以是,在本发明的第一或第二方式的降噪电路中,所述降噪电路具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测在比所述第一连接点靠所述交流电源侧的所述电力线中产生的共模噪声,所述噪声检测单元使用电压相对于所述地线的变动来检测共模噪声电压。
这样,能够抑制由噪声检测单元引起的阻抗的增加。
本发明的第四方式的降噪电路可以是,在本发明的第一或第二方式的降噪电路中,所述降噪电路具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测在比所述第一连接点靠所述交流电源侧的所述电力线中产生的共模噪声,所述噪声检测单元检测在所述电力线中流动的所述共模噪声电流。
这样,能够将检测出的共模噪声电流直接放大来补偿共模噪声。
本发明的第五方式的降噪电路为,在本发明的第一或第二方式的降噪电路中,所述电压Vcc可以为250V以下。
这样,能够降低构成噪声消除器的部件的耐压。
本发明的第六方式的降噪电路为,在本发明的第一或第二方式的降噪电路中,所述电压Vcc可以为100V以下。
这样,能够在噪声消除器中使用低耐压的高速晶体管。
本发明的第七方式的降噪电路为,在本发明的第一或第二方式的降噪电路中,所述电压Vcc可以为30V以下。
这样,能够在噪声消除器中使用高速的运算放大器。
本发明的第八方式的降噪电路可以是,在本发明的第一至第七方式中的任一方式的降噪电路中,所述电力转换器具有整流部,该整流部对来自所述交流电源的交流电压进行整流,以生成所述DC链路电压,在所述路径的所述第一连接点和所述第二连接点中的一方,比所述整流部靠所述交流电源侧的所述电力线和所述地线中的一方与所述直流电源经由耦合电容器连接,在所述路径的所述第一连接点和所述第二连接点中的另一方,所述电力线和所述地线中的另一方与输出所述噪声消除器的补偿电流的输出部经由输出电容器连接。
这样,能够降低高频区域中的阻抗。
本发明的第九方式的降噪电路可以是,在本发明的第一至第七方式中的任一方式的降噪电路中,所述V(t)设为所述Ig(t)=0。
这样,能够简单地计算必要电源电压。
本发明的第一方式的负载系统是搭载有本发明的第一至第七方式中的任一方式的降噪电路的负载系统,补偿后的所述共模噪声电流Ig(t)是在用于测定所述负载系统的共模噪声的人工电源网路连接在所述交流电源与所述负载系统之间的状态下,按照该负载系统的规定的负载条件在所述电力转换器动作时测定出的噪声电流,所述Z2是包含所述人工电源网路在内的阻抗。
根据该负载系统,如果存在使用了人工电源网路的测定时应遵守的噪声电平的标准,则能够决定将噪声电平抑制为标准以下所需的电压范围。
本发明的第二方式的负载系统也可以是,在本发明的第一方式的负载系统中,所述负载系统是能够进行制冷运转和制热运转中的至少一方的运转且具有室内机和室外机的空调机,在所述制冷运转的情况下,所述规定的负载条件是所述室内机的吸入温度为25度~35度且所述室内机的设定温度为能够设定的最低温度,在所述制热运转的情况下,所述规定的负载条件是所述室内机的吸入温度为10度~20度且所述室内机的设定温度为能够设定的最高温度。
这样,在空调机中,在由标准决定的负载条件下,能够决定将噪声电平抑制在标准以下所需的电压范围。
本发明的第十方式的降噪电路具有:噪声消除器,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源连接的开关元件的电力转换器通过该电力线及该地线流向该交流电源;和直流电源,其向所述噪声消除器供给电力,所述直流电源的电压Vcc小于所述电力转换器的DC链路电压的峰值的2/3,在将经由所述噪声消除器连接所述电力线与所述地线的路径与所述电力线的连接点设为第一连接点、将该路径与所述地线的连接点设为第二连接点、将以从所述第一连接点向所述电力转换器侧流动的方向为正方向时在比所述第一连接点靠所述电力转换器侧的所述电力线中流动的补偿后的所述共模噪声电流设为Ic’(t)、将以从所述第二连接点向所述第一连接点流动的方向为正方向时在所述路径中流动的所述补偿电流设为Io(t)、将所述路径的阻抗设为Z1、将比所述第一连接点和所述第二连接点靠所述电力转换器侧的阻抗设为Z3、并且V(t)=2*(Z1*Io(t)+Z3*Ic’(t))时,所述电压Vcc被设定为所述V(t)的准峰值的最大值或所述V(t)的有效值的√2倍以上。
根据该降噪电路,能够抑制在使噪声消除器的电源的电压比电力转换器的DC链路电压低的情况下补偿电流不充分流动这样的不良情况。
本发明的第十一方式的降噪电路可以是,在本发明的第十方式的降噪电路中,所述降噪电路具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测在比所述第一连接点靠所述电力转换器侧的所述电力线产生的共模噪声,所述噪声检测单元检测在所述电力线中流动的补偿后的所述共模噪声电流Ic'(t)。
这样,能够将检测出的共模噪声电流直接放大来补偿共模噪声。
本发明的第一方式的电力转换装置具有:噪声消除器,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源连接的开关元件的电力转换器通过该电力线及该地线流向该交流电源;和直流电源,其向所述噪声消除器供给电力,所述直流电源在比所述电力转换器靠所述交流电源侧的位置经由耦合电容器与所述电力线连接,所述直流电源的电压Vcc小于所述电力转换器的DC链路电压的峰值的2/3,在所述交流电源与所述电力转换器之间具有由共模扼流圈或Y电容器构成的噪声滤波器,所述噪声检测单元和所述耦合电容器在比所述噪声滤波器靠所述交流电源侧的位置与所述电力线连接。
根据该电力转换装置,能够抑制在使噪声消除器的电源的电压比电力转换器的DC链路电压低的情况下补偿电流流向电力转换器侧而补偿效果降低这样的不良情况。
本发明的第二方式的电力转换装置可以是,在本发明的第一方式的电力转换装置中,所述电力转换装置具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测流过所述电力线的所述共模噪声电流。
这样,能够将检测出的共模噪声电流直接放大来补偿共模噪声。
本发明的第三方式的电力转换装置可以是,在本发明的第二方式的电力转换装置中,所述噪声检测单元对所述共模噪声电流的阻抗比所述噪声滤波器的共模扼流圈对所述共模噪声电流的阻抗低。
这样,能够使补偿电流路径的阻抗降低。
本发明的第四方式的电力转换装置可以是,在本发明的第二方式的电力转换装置中,所述噪声检测单元对所述共模噪声电流的阻抗为所述噪声滤波器的共模扼流圈对所述共模噪声电流的阻抗的1/10以下。
这样,能够进一步降低补偿电流路径的阻抗。
本发明的第五方式的电力转换装置可以是,在本发明的第二方式的电力转换装置中,所述噪声检测单元对所述共模噪声电流的阻抗为所述噪声滤波器的共模扼流圈对所述共模噪声电流的阻抗的1/100以下。
这样,能够进一步降低补偿电流路径的阻抗。
本发明的第六方式的电力转换装置可以是,在本发明的第一方式的电力转换装置中,所述直流电源的电压为250V以下。
这样,能够降低构成噪声消除器的部件的耐压。
本发明的第七方式的电力转换装置可以是,在本发明的第一方式的电力转换装置中,所述直流电源的电压为100V以下。
这样,能够在噪声消除器中使用低耐压的高速晶体管。
本发明的第八方式的电力转换装置可以是,在本发明的第一方式的电力转换装置中,所述直流电源的电压为30V以下。
这样,能够在噪声消除器中使用高速的运算放大器。
本发明的制冷装置是具有本发明的第一至第十一方式中的任一方式的降噪回路、或者本发明的第一至第八方式中的任一方式的电力转换装置的制冷装置。
根据该制冷装置,能够抑制关于在使噪声消除器的电源的电压低于电力转换器的DC链路电压的情况下流过补偿电流而产生的不良情况。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图2是表示第二实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图3是表示第三实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图4是表示第四实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图5是表示第五实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图6是表示第六实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图7是表示第七实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图8是表示第八实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图9是表示第九实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图10是表示第十实施方式中的电力转换系统的电路结构的图。
图11是示意性地表示本实施方式的电力转换系统的电路结构的图。
图12是示意性地表示本实施方式的电力转换系统的电路结构的图。
图13是示意性地表示本实施方式的电力转换系统的电路结构的图。
图14是表示本实施方式的电力转换系统的电路结构中的补偿电流路径的图。
图15是示意性地表示图6的电力转换系统的电路结构的图。
图16是表示本实施方式的制冷装置的配管系统的一例的图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式进行详细说明。
[第一实施方式]
图1是表示第一实施方式中的电力转换系统1a的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1a包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300a。
交流电源100例如是三相3线式的商用的交流电源,向电力转换装置300a供给交流。在此,将第一相至第三相标记为R相、S相、T相。另外,将供给R相、S相以及T相的电力线标记为R相、S相、T相的电力线。在不区分相的情况下标记为电力线。此外,以下,对使用三相3线式交流的情况进行说明,但在使用三相4线式、单相交流的情况下也能够以同样的想法构成。
马达200与电力转换装置300a连接,是作为负载由三相交流控制的电动机。马达200例如可以是DC无刷马达。或者,马达200也可以是其他三相交流马达。
电力转换装置300a包括电源端子台10、电力转换器20以及降噪电路30a。
电源端子台10是连接用于从交流电源100输入交流的布线的部分。电源端子台10具有未图示的R相输入端子、S相输入端子以及T相输入端子。另外,电源端子台10有时也具有接地端子E0,该接地端子E0在图中在远离电源端子台10的位置示出,但连接外部地线。
电力转换器20具有整流部21和逆变器部23。在电力转换器20中,从交流电源100侧起依次连接有整流部21、逆变器部23。而且,逆变器部23与马达200连接。
整流部21将从交流电源100供给的交流整流为直流。逆变器部23将从整流部21输出的直流转换为三相交流,并供给至马达200。虽然未图示,但逆变器部23具有开关元件。作为开关元件,例如可以使用绝缘栅双极晶体管(IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor))等。另外,也可以在整流部21与逆变器部23之间设置使从整流部21输出的直流平滑化的平滑化部。另外,为了减少与逆变器部23的开关元件的开关动作相伴的噪声电流流入交流电源100,也可以在整流部21与逆变器部23之间设置由电抗器以及电容器构成的LC电路,该电容器是几乎无法使从整流部21输出的直流电压平滑但能够抑制由开关动作引起的脉动电压的程度的电容器电容。
降噪电路30a是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30a具有噪声检测部31a、耦合电容器部32a、直流电源部33a、检测电路34a、放大器35a以及输出电容器部36a。
噪声检测部31a检测共模噪声电流。作为噪声检测部31a的一例,具有检测芯。检测芯可以具有用于贯通环形铁芯的导线,但在此,以具有线圈(绕组)L1r、L1s、L1t、L1a为例进行说明。
线圈L1r、L1s、L1t是按R相、S相、T相的电力线串联连接的线圈。在此,线圈是指以构成电感器的方式卷绕成螺旋(环)状的导线。
这些线圈L1r、L1s、L1t是构成电力线的一部分的导线(金属丝),是卷绕于一个环形铁芯而构成的。环形铁芯例如由截面为圆形的圆环状(环形)的铁氧体等磁性体构成。环形铁芯有时被称为铁芯。另外,环形铁芯也可以不是圆环状,也可以是四边形、三角形等多边形的框状。另外,截面形状也可以是四边形、三角形等形状。
线圈L1r、L1s、L1t以彼此相邻的方式卷绕于一个环形铁芯。因此,线圈L1r、L1s、L1t相互磁耦合(磁性耦合)。此外,线圈L1r、L1s、L1t以成为图1中“·”所示的极性的方式卷绕。
线圈L1a以与线圈L1r、L1s、L1t磁耦合(磁性耦合)的方式设置。例如,线圈L1a以与线圈L1r、L1s、L1t相邻的方式卷绕于一个环形铁芯。另外,也可以是,线圈L1r、L1s、L1t以彼此相邻的方式卷绕于一个环形铁芯,线圈L1a以与线圈L1r、L1s、L1t重叠的方式卷绕。另外,线圈L1a以成为图1中“·”所示的极性的方式卷绕。
以在线圈L1r、L1s、L1t中例如电流向图的右方向流动的情况下,在线圈L1a中电流向图的左方向流动的方式卷绕线圈L1r、L1s、L1t、L1a。因此,上述的“·”所示的极性是按照电流流入的方向的极性。
共模噪声电流是通过逆变器部23的开关元件St的开关经由马达200等的寄生电容向接地泄漏的高频的电流。因此,共模噪声电流在R相、S相、T相的电力线与接地(地线)之间流动。
当共模噪声电流流过线圈L1r、L1s、L1t时,经由环形铁芯在线圈L1a中感应出与共模噪声电流成比例的电流。在该情况下,线圈L1r、L1s、L1t和线圈L1a作为电流变压器发挥功能,构成检测共模噪声电流的检测变压器。
耦合电容器部32a具有耦合电容器Cc和电容器C1、C2。电容器C1、C2串联连接,与直流电源部33a以及放大器35a并联连接。耦合电容器Cc的一方的3个端子分别与R相、S相、T相的电力线连接。耦合电容器Cc的另一方的端子与串联连接的电容器C1、C2的连接点连接。而且,耦合电容器部32a成为经由耦合电容器Cc以及电容器C1、C2在R相、S相、T相的电力线与放大器35a之间流过补偿电流的路径。
直流电源部33a包括直流电源V。直流电源V向放大器35a供给直流电压。
检测电路34a具有基极电阻Rb。基极电阻Rb是用于限制流过放大器35a的基极电流的电阻。这里,将连接在从检测芯的连接部到基极电阻Rb之间的电路设为检测电路。
放大器35a具有作为第一及第二电流控制元件的一例的第一及第二晶体管Tr1、Tr2和第一及第二二极管D1、D2。
第一晶体管Tr1连接在直流电源V的一端与输出电容器部36a之间。第二晶体管Tr2连接在直流电源V的另一端与输出电容器部36a之间。第一晶体管Tr1为PNP型,第二晶体管Tr2为NPN型,第一及第二晶体管Tr1、Tr2具有彼此相反的极性。第一及第二晶体管Tr1、Tr2的基极(控制端子)与线圈L1a的一方的输出线连接,第一及第二晶体管Tr1、Tr2的相互连接点与线圈L1a的另一方的输出线连接。因此,第一晶体管Tr1和第二晶体管Tr2彼此相反地动作。
第一及第二二极管D1、D2为了保护第一及第二晶体管Tr1、Tr2而与它们反向并联连接。另外,也可以不设置第一及第二二极管D1、D2。
另外,在此,作为放大器35a,使用了包含晶体管的放大器,但不限于晶体管,也可以使用包含运算放大器的放大器。
输出电容器部36a具有输出电容器Co。输出电容器Co的一端与位于第一及第二晶体管Tr1、Tr2的发射极侧的连接点连接,另一端经由补偿电流路径连接端子Ec与框体的接地端子E1连接。此外,也可以采用不存在输出电容器部36a的方式、输出电容器部36a除了输出电容器Co之外还具有与其直接连接的电阻的方式。或者,也可以采用输出电容器部36a与电力线连接并且直流电源部33a直接或经由耦合电容器与地线连接的方式。
在第一实施方式中,检测电路34a、放大器35a和输出电容器部36a构成噪声消除器。
在此,说明第一实施方式中的电力转换系统1a的动作。
商用的交流电源100经由电源端子台10将交流电压供给至电力转换器20。在电力转换器20中,整流部21将从交流电源100供给的交流电压整流为直流电压。逆变器部23通过开关元件的接通断开的控制,对马达200供给交流电压。
此时,每当从逆变器部23以脉冲方式施加电压时,如图所示,从马达200流过共模噪声电流Ic。噪声检测部31a在向电力转换器20输入的电力线中检测共模噪声电流,驱动第一及第二晶体管Tr1、Tr2。当噪声检测部31a的检测电流流入第一晶体管Tr1和第二晶体管Tr2的基极时,该检测电流被第一晶体管Tr1和第二晶体管Tr2放大。
在第一晶体管Tr1导通时(产生正的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io从直流电源V供给,在从直流电源V的正侧端子经由电容器C2、耦合电容器Cc、交流电源100、输出电容器Co、第一晶体管Tr1向直流电源V的负侧端子连接的电流路径(补偿电流路径)中流动。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig沿图中箭头的方向流动。而且,补偿电流Io从来自马达200的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
在第二晶体管Tr2导通时(产生了负的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io从直流电源V供给,在从直流电源V的正侧端子经由第二晶体管Tr2、输出电容器Co、交流电源100、耦合电容器Cc、电容器C1向直流电源V的负侧端子连接的电流路径(补偿电流路径)中流动。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig向与图的箭头相反的方向流动。而且,负的补偿电流Io从来自马达200的负的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
如上所述,在第一晶体管Tr1导通的情况和第二晶体管Tr2导通的情况中的任一情况下,补偿后的共模噪声电流Ig都流过交流电源100。
此外,在第一实施方式中,噪声检测部31a检测共模噪声电流,但噪声检测部31a也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30a优选为:根据噪声检测部31a检测出的共模噪声电压来估计路径中流过的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[第二实施方式]
图2是表示第二实施方式中的电力转换系统1b的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1b包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300b。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300b包括电源端子台10、电力转换器20以及降噪电路30b。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30b是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30b具有噪声检测部31b、耦合电容器部32b、直流电源部33b、检测电路34b、放大器35b以及输出电容器部36b。
噪声检测部31b、直流电源部33b、检测电路34b、放大器35b以及输出电容器部36b与第一实施方式中的噪声检测部31a、直流电源部33a、检测电路34a、放大器35a以及输出电容器部36a相同,因此省略说明。
耦合电容器部32b具有耦合电容器Cc1、Cc2。耦合电容器Cc1的一方的3个端子分别与R相、S相、T相的电力线连接。耦合电容器Cc1的另一方的端子与直流电源部33b和放大器35b连接。耦合电容器Cc2的一方的3个端子分别与R相、S相、T相的电力线连接。耦合电容器Cc2的另一方的端子与直流电源部33b和放大器35b连接。而且,耦合电容器部32b成为经由耦合电容器Cc1、Cc2在R相、S相、T相的电力线与放大器35b之间流过补偿电流的路径。
在第二实施方式中,检测电路34b、放大器35b和输出电容器部36b构成噪声消除器。
在此,说明第二实施方式中的电力转换系统1b的动作。
商用的交流电源100经由电源端子台10将交流电压供给至电力转换器20。在电力转换器20中,整流部21将从交流电源100供给的交流电压整流为直流电压。逆变器部23通过开关元件的接通断开的控制,对马达200供给交流电压。
此时,每当从逆变器部23以脉冲方式施加电压时,如图所示,从马达200流过共模噪声电流Ic。噪声检测部31b在向电力转换器20输入的电力线中检测共模噪声电流,驱动第一及第二晶体管Tr1、Tr2。当噪声检测部31b的检测电流流入第一和第二晶体管Tr1、Tr2的基极时,该检测电流被第一和第二晶体管Tr1、Tr2放大。
在第一晶体管Tr1导通时(产生正的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io从直流电源V供给,流过从直流电源V的正侧端子经由耦合电容器Cc2、交流电源100、输出电容器Co、第一晶体管Tr1向直流电源V的负侧端子连接的电流路径(补偿电流路径)。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig沿图中箭头的方向流动。而且,补偿电流Io从来自马达200的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
在第二晶体管Tr2导通时(产生了负的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io从直流电源V供给,在从直流电源V的正侧端子经由第二晶体管Tr2、输出电容器Co、交流电源100、耦合电容器Cc1向直流电源V的负侧端子连接的电流路径(补偿电流路径)中流动。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig向与图的箭头相反的方向流动。而且,负的补偿电流Io从来自马达200的负的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
如上所述,在第一晶体管Tr1导通的情况和第二晶体管Tr2导通的情况中的任一情况下,补偿后的共模噪声电流Ig都流过交流电源100。
此外,在第二实施方式中,噪声检测部31b检测共模噪声电流,但噪声检测部31b也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30b优选为:根据噪声检测部31b检测出的共模噪声电压来估计路径中流过的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[第三实施方式]
图3是表示第三实施方式中的电力转换系统1c的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1c包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300c。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300c包括电源端子台10、电力转换器20以及降噪电路30c。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30c是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30c具有噪声检测部31c、耦合电容器部32c、直流电源部33c、检测电路34c、放大器35c以及输出电容器部36c。
噪声检测部31c、检测电路34c、放大器35c以及输出电容器部36c与第一实施方式中的噪声检测部31a、检测电路34a、放大器35a以及输出电容器部36a相同,因此省略说明。
耦合电容器部32c具有耦合电容器Cc。耦合电容器Cc的一方的3个端子分别与R相、S相、T相的电力线连接。耦合电容器Cc的另一方的端子与串联连接的直流电源V1、V2的连接点连接。而且,耦合电容器部32c成为经由耦合电容器Cc在R相、S相、T相的电力线与放大器35c之间流过补偿电流的路径。
直流电源部33c包括串联连接的直流电源V1、V2。直流电源V1、V2向放大器35c供给直流电压。
在第三实施方式中,检测电路34c、放大器35c和输出电容器部36c构成噪声消除器。
在此,说明第三实施方式中的电力转换系统1c的动作。
商用的交流电源100经由电源端子台10将交流电压供给至电力转换器20。在电力转换器20中,整流部21将从交流电源100供给的交流电压整流为直流电压。逆变器部23通过开关元件的接通断开的控制,对马达200供给交流电压。
此时,每当从逆变器部23以脉冲方式施加电压时,如图所示,从马达200流过共模噪声电流Ic。噪声检测部31c在向电力转换器20输入的电力线中检测共模噪声电流,驱动第一及第二晶体管Tr1、Tr2。当噪声检测部31c的检测电流流入第一和第二晶体管Tr1、Tr2的基极时,该检测电流被第一和第二晶体管Tr1、Tr2放大。
在第一晶体管Tr1导通时(产生正的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io从直流电源V1供给,在从直流电源V1的正侧端子经由耦合电容器Cc、交流电源100、输出电容器Co、第一晶体管Tr1向直流电源V1的负侧端子连接的电流路径(补偿电流路径)中流动。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig沿图中箭头的方向流动。而且,补偿电流Io从来自马达200的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
在第二晶体管Tr2导通时(产生了负的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io从直流电源V2供给,在从直流电源V2的正侧端子经由第二晶体管Tr2、输出电容器Co、交流电源100、耦合电容器Cc向直流电源V2的负侧端子连接的电流路径(补偿电流路径)中流动。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig向与图的箭头相反的方向流动。而且,负的补偿电流Io从来自马达200的负的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
如上所述,在第一晶体管Tr1导通的情况和第二晶体管Tr2导通的情况中的任一情况下,补偿后的共模噪声电流Ig都流过交流电源100。
此外,在第三实施方式中,噪声检测部31c检测共模噪声电流,但噪声检测部31c也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30c优选为:根据噪声检测部31c检测出的共模噪声电压来估计路径中流过的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[第四实施方式]
图4是表示第四实施方式中的电力转换系统1d的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1d包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300d。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300d包括电源端子台10、电力转换器20、降噪电路30d以及电容器部40d。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30d是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30d具有噪声检测部31d、耦合电容器部32d、直流电源部33d、检测电路34d、放大器35d以及输出电容器部36d。
噪声检测部31d、耦合电容器部32d、直流电源部33d、检测电路34d、放大器35d以及输出电容器部36d与第一实施方式中的噪声检测部31a、耦合电容器部32a、直流电源部33a、检测电路34a、放大器35a以及输出电容器部36a相同,因此省略说明。
在第四实施方式中,检测电路34d、放大器35d和输出电容器部36d构成噪声消除器。
电容器部40d连接在电力转换器20与降噪电路30d之间。电容器部40d是设置在电力线与地线之间的低阻抗路径。除了负载的寄生电容等以外,有意地设置针对高频的低阻抗路径。电容器部40d具有耦合电容器Cc3和电容器C3。耦合电容器Cc3的一方的3个端子分别与R相、S相、T相的电力线连接。耦合电容器Cc3的另一方的端子与电容器C3的一个端子连接。电容器C3的另一个端子接地。
在此,第四实施方式中的电力转换系统1d的动作与第一实施方式中的电力转换系统1a的动作相同,因此省略说明。
此外,在第四实施方式中,噪声检测部31d检测共模噪声电流,但噪声检测部31d也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30d优选为:根据噪声检测部31d检测出的共模噪声电压来估计路径中流过的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[第五实施方式]
图5是表示第五实施方式中的电力转换系统1e的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1e包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300e。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300e包括电源端子台10、电力转换器20、降噪电路30e以及电容器部40e。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30e是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30e具有噪声检测部31e、耦合电容器部32e、直流电源部33e、检测电路34e、放大器35e以及输出电容器部36e。
噪声检测部31e、耦合电容器部32e、直流电源部33e、检测电路34e、放大器35e以及输出电容器部36e与第一实施方式中的噪声检测部31a、耦合电容器部32a、直流电源部33a、检测电路34a、放大器35a以及输出电容器部36a相同,因此省略说明。
在第五实施方式中,检测电路34e、放大器35e和输出电容器部36e构成噪声消除器。
电容器部40e除了连接在电源端子台10与降噪电路30e之间以外,与第四实施方式中的电容器部40d相同,因此省略说明。
在此,第五实施方式中的电力转换系统1e的动作与第一实施方式中的电力转换系统1a的动作相同,因此省略说明。
此外,在第五实施方式中,噪声检测部31e检测共模噪声电流,但噪声检测部31e也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30e优选为:根据噪声检测部31e检测出的共模噪声电压来估计路径中流过的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[第六实施方式]
图6是表示第六实施方式中的电力转换系统1f的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1f包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300f。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300f包括电源端子台10、电力转换器20、降噪电路30f以及噪声滤波器50f。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30f是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30f具有噪声检测部31f、耦合电容器部32f、直流电源部33f、检测电路34f、放大器35f以及输出电容器部36f。
噪声检测部31f、耦合电容器部32f、直流电源部33f、检测电路34f、放大器35f以及输出电容器部36f与第一实施方式中的噪声检测部31a、耦合电容器部32a、直流电源部33a、检测电路34a、放大器35a以及输出电容器部36a相同,因此省略说明。
在第六实施方式中,检测电路34f、放大器35f以及输出电容器部36f构成噪声消除器。
噪声滤波器50f连接在电力转换器20与降噪电路30f之间。噪声滤波器50f降低共模噪声。噪声滤波器50f具有共模扼流圈L2r、L2s、L2t和Y电容器Cy。共模扼流圈L2r、L2s、L2t是分别与R相、S相、T相的电力线连接的一对线圈。Y电容器Cy是设置在R相、S相、T相的电力线与地线之间的电容器。Y电容器Cy经由噪声滤波器50f的接地端子Ef与框体的接地端子E2连接。
在此,第六实施方式中的电力转换系统1f的动作与第一实施方式中的电力转换系统1a的动作相同,因此省略说明。
此外,在第六实施方式中,噪声检测部31f检测共模噪声电流,但噪声检测部31f也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30f优选为:根据噪声检测部31f检测出的共模噪声电压来估计流过路径的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[第七实施方式]
图7是表示第七实施方式中的电力转换系统1g的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1g包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300g。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300g包括电源端子台10、电力转换器20、降噪电路30g以及噪声滤波器50g。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30g是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30g具有噪声检测部31g、耦合电容器部32g、直流电源部33g、检测电路34g、放大器35g以及输出电容器部36g。
噪声检测部31g、耦合电容器部32g、直流电源部33g、检测电路34g、放大器35g以及输出电容器部36g与第一实施方式中的噪声检测部31a、耦合电容器部32a、直流电源部33a、检测电路34a、放大器35a以及输出电容器部36a相同,因此省略说明。
在第七实施方式中,检测电路34g、放大器35g和输出电容器部36g构成噪声消除器。
噪声滤波器50g除了连接在电源端子台10与降噪电路30g之间以外,与第六实施方式中的噪声滤波器50f相同,因此省略说明。
在此,第七实施方式中的电力转换系统1g的动作与第一实施方式中的电力转换系统1a的动作相同,因此省略说明。
此外,在第七实施方式中,噪声检测部31g检测共模噪声电流,但噪声检测部31g也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30g优选为:根据噪声检测部31g检测出的共模噪声电压来估计流过路径的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[第八实施方式]
图8是表示第八实施方式中的电力转换系统1h的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1h包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300h。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300h包括电源端子台10、电力转换器20以及降噪电路30h。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30h是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30h具有噪声检测部31h、耦合电容器部32h、直流电源部33h、检测电路34h、放大器35h以及输出电容器部36h。
噪声检测部31h检测共模噪声电流。作为噪声检测单元31h的一例,具有检测芯。检测芯也可以具有用于贯通环形铁芯的导线,但在此,以具有线圈(绕组)L1r、L1s、L1t、L1a为例。噪声检测部31h具有与第一实施方式中的噪声检测部31a相同的结构,但线圈L1a的极性与第一实施方式相反。
耦合电容器部32h具有耦合电容器Cc。耦合电容器Cc的一方的3个端子分别与R相、S相、T相的电力线连接。耦合电容器Cc的另一方的端子与输出电容器Co的一个端子连接。
直流电源部33h包括直流电源V和电容器C1、C2。直流电源V向放大器35h供给直流电压。
检测电路34h以及放大器35h与第一实施方式中的检测电路34a以及放大器35a相同,因此省略说明。
输出电容器部36h具有输出电容器Co。输出电容器Co的一端与位于第一及第二晶体管Tr1、Tr2的发射极侧的连接点连接,另一端与耦合电容器部32h连接。另外,也可以采用不存在输出电容器部36h的方式。
另外,第一晶体管Tr1的集电极侧的端子即与直流电源V的负侧连接的端子和地线也可以经由阻抗元件连接。
在第八实施方式中,检测电路34h、放大器35h和输出电容器部36h构成噪声消除器。
在此,说明第八实施方式中的电力转换系统1h的动作。
商用的交流电源100经由电源端子台10将交流电压供给至电力转换器20。在电力转换器20中,整流部21将从交流电源100供给的交流电压整流为直流电压。逆变器部23通过开关元件的接通断开的控制,对马达200供给交流电压。
此时,每当从逆变器部23以脉冲方式施加电压时,如图所示,从马达200流过共模噪声电流Ic。噪声检测部31h在向电力转换器20输入的电力线中检测共模噪声电流,驱动第一及第二晶体管Tr1、Tr2。当噪声检测部31h的检测电流流入第一及第二晶体管Tr1、Tr2的基极时,该检测电流被第一及第二晶体管Tr1、Tr2放大。
在第一晶体管Tr1导通时(产生了负的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io从直流电源V供给,在从直流电源V的正侧端子经由电容器C2、交流电源100、耦合电容器Cc、输出电容器Co、第一晶体管Tr1向直流电源V的负侧端子连接的电流路径(补偿电流路径)中流动。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig向与图的箭头相反的方向流动。而且,负的补偿电流Io从来自马达200的负的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
在第二晶体管Tr2导通时(产生正的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io从直流电源V供给,在从直流电源V的正侧端子经由第二晶体管Tr2、输出电容器Co、耦合电容器Cc、交流电源100、电容器C1向直流电源V的负侧端子连接的电流路径(补偿电流路径)中流动。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig沿图中箭头的方向流动。而且,补偿电流Io从来自马达200的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
如上所述,在第一晶体管Tr1导通的情况和第二晶体管Tr2导通的情况中的任一情况下,补偿后的共模噪声电流Ig都流过交流电源100。
此外,在第八实施方式中,噪声检测部31h检测共模噪声电流,但噪声检测部31h也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30h优选为:根据噪声检测部31h检测出的共模噪声电压来估计路径中流过的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
另外,在第八实施方式中,也可以采用删除电容器C1、C2中的一方,将直流电源V的连接有删除的电容器的一侧直接接地的方式。
[第九实施方式]
图9是表示第九实施方式中的电力转换系统1i的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1i包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300i。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300i包括电源端子台10、电力转换器20以及降噪电路30i。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30i是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30i具有噪声检测部31i、直流电源部33i、检测电路34i、放大器35i以及输出电容器部36i。
噪声检测部31i、检测电路34i、放大器35i以及输出电容器部36i与第一实施方式中的噪声检测部31a、检测电路34a、放大器35a以及输出电容器部36a相同,因此省略说明。
直流电源部33i具有与放大器35i并联连接的电容器Cv。电容器Cv的一端与电力转换器20内的上侧电力线连接,另一端与电力转换器20内的下侧电力线连接,分别连接在整流部21与逆变器部23之间,由此作为电力转换器20的DC链路电压的电源发挥功能。
在第九实施方式中,检测电路34i、放大器35i和输出电容器部36i构成噪声消除器。
在此,说明第九实施方式中的电力转换系统1i的动作。
商用的交流电源100经由电源端子台10将交流电压供给至电力转换器20。在电力转换器20中,整流部21将从交流电源100供给的交流电压整流为直流电压。逆变器部23通过开关元件的接通断开的控制,对马达200供给交流电压。
此时,每当从逆变器部23以脉冲方式施加电压时,如图所示,从马达200流过共模噪声电流Ic。噪声检测部31i在向电力转换器20输入的电力线中检测共模噪声电流,驱动第一及第二晶体管Tr1、Tr2。当噪声检测部31i的检测电流流入第一以及第二晶体管Tr1、Tr2的基极时,该检测电流被第一及第二晶体管Tr1、Tr2放大。
在第一晶体管Tr1导通时(产生正的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io流过从地线经由输出电容器Co、第一晶体管Tr1与电力转换器20内的下侧的电力线连接、进而与交流电源100侧连接的电流路径(补偿电流路径)。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig沿图中箭头的方向流动。而且,补偿电流Io从来自马达200的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
在第二晶体管Tr2导通时(产生了负的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io在从电力转换器20内的上侧的电力线经由第二晶体管Tr2、输出电容器Co连接到地线、进而连接到交流电源100侧的电流路径(补偿电流路径)中流动。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig向与图的箭头相反的方向流动。而且,负的补偿电流Io从来自马达200的负的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
如上所述,在第一晶体管Tr1导通的情况和第二晶体管Tr2导通的情况中的任一情况下,补偿后的共模噪声电流Ig都流过交流电源100。
此外,在第九实施方式中,噪声检测部31i检测共模噪声电流,但噪声检测部31i也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30i优选为:根据噪声检测部31i检测出的共模噪声电压来估计路径中流过的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[第十实施方式]
图10是表示第十实施方式中的电力转换系统1j的电路结构的图。如图所示,电力转换系统1j包括交流电源100、马达200以及电力转换装置300j。
交流电源100及马达200与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
电力转换装置300j包括电源端子台10、电力转换器20以及降噪电路30j。
电源端子台10及电力转换器20与第一实施方式中所述的相同,因此省略说明。
降噪电路30j是检测共模噪声并进行反馈来抑制的主动型的共模降噪电路。降噪电路30j具有噪声检测部31j、检测电路34j、放大器35j以及输出电容器部36j。
检测电路34j和输出电容器部36j与第一实施方式中的检测电路34a和输出电容器部36a相同,因此省略说明。
噪声检测部31j检测流过电力转换器20内的电力线的共模噪声电流。作为噪声检测部31j的一例,具有检测芯。检测芯可以具有用于贯通环形铁芯的导线,但在此,以具有线圈(绕组)L1u、L1d、L1a为例进行说明。
线圈L1u、L1d是按上侧和下侧的电力线串联连接的线圈。在此,线圈是指以构成电感器的方式卷绕成螺旋(环)状的导线。线圈L1u、L1d以彼此相邻的方式卷绕于一个环形铁芯。因此,线圈L1u、L1d相互磁耦合(磁性耦合)。此外,线圈L1u、L1d以成为图1中“·”所示的极性的方式卷绕。
线圈L1a以与线圈L1u、L1d磁耦合(磁性耦合)的方式设置。例如,线圈L1a以与线圈1u、L1d相邻的方式卷绕于一个环形铁芯。另外,也可以在1个环形铁芯上以相互邻接的方式卷绕线圈L1u、L1d,以与线圈L1u、L1d重叠的方式卷绕线圈L1a。另外,线圈L1a以成为图1中“·”所示的极性的方式卷绕。
共模噪声电流是通过逆变器部23的开关元件St的开关经由马达200等的寄生电容向接地泄漏的高频的电流。因此,共模噪声电流在R相、S相、T相的电力线与接地(地线)之间流动。
当共模噪声电流流过线圈1u、L1d时,经由环形铁芯在线圈L1a中感应出与共模噪声电流成比例的电流。在该情况下,线圈L1u、L1d和线圈L1a作为电流变压器发挥功能,构成检测共模噪声电流的检测变压器。
放大器35j的一端与电力转换器20内的上侧电力线连接,另一端与电力转换器20内的下侧电力线连接,分别连接在整流部21与逆变器部23之间,由此接受电力转换器20的DC链路电压的供给。
在第十实施方式中,检测电路34j、放大器35j和输出电容器部36j构成噪声消除器。
在此,说明第十实施方式中的电力转换系统1j的动作。
商用的交流电源100经由电源端子台10将交流电压供给至电力转换器20。在电力转换器20中,整流部21将从交流电源100供给的交流电压整流为直流电压。逆变器部23通过开关元件的接通断开的控制,对马达200供给交流电压。
此时,每当从逆变器部23以脉冲方式施加电压时,如图所示,从马达200流过共模噪声电流Ic。噪声检测部31j在电力转换器20内的电力线中检测共模噪声电流,驱动第一及第二晶体管Tr1、Tr2。当噪声检测部31j的检测电流流入第一以及第二晶体管Tr1、Tr2的基极时,该检测电流被第一以及第二晶体管Tr1、Tr2放大。
在第一晶体管Tr1导通时(产生了正的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io流过从地线经由输出电容器Co、第一晶体管Tr1与电力转换器20内的下侧的电力线连接、进而与交流电源100侧连接的电流路径(补偿电流路径)。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig沿图中箭头的方向流动。而且,补偿电流Io从来自马达200的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
在第二晶体管Tr2导通时(产生了负的共模噪声电流Ic时),补偿电流Io流过从电力转换器20内的上侧的电力线经由第二晶体管Tr2、输出电容器Co连接到地线、进而连接到交流电源100侧的电流路径(补偿电流路径)。在该情况下,共模噪声电流Ic、补偿电流Io以及补偿后的共模噪声电流Ig向与图的箭头相反的方向流动。而且,负的补偿电流Io从来自马达200的负的共模噪声电流Ic被减去,由此降低共模噪声电流Ic。换言之,补偿电流Io补偿共模噪声电流Ic。
如上所述,在第一晶体管Tr1导通的情况和第二晶体管Tr2导通的情况中的任一情况下,补偿后的共模噪声电流Ig都流过交流电源100。
此外,在第十实施方式中,噪声检测部31j检测共模噪声电流,但噪声检测部31j也可以检测共模噪声电压。在该情况下,降噪电路30j优选为:根据噪声检测部31j检测出的共模噪声电压来估计路径中流过的共模噪声电流,以消除该共模噪声电流的方式流过补偿电流。
[直流电源部的电压与补偿电流路径的阻抗之间的关系]
图11是示意性地示出本实施方式中的电力转换系统1的电路结构的图。电力转换系统1相当于图1至图10的电力转换系统1a~1j。如图所示,电力转换系统1包括交流电源100、逆变器部23、噪声消除器500以及路径阻抗501~503。另外,从直流电源部33向噪声消除器500供给电力。以下,将路径阻抗501、502、503的阻抗分别记为Z1、Z2、Z3,将直流电源部33的电压记为Vcc。但是,在第三实施方式(图3)中,将直流电源V1的电压与直流电源V2的电压之和设为Vcc,在除此以外的实施方式中,将直流电源V的电压设为Vcc。
路径阻抗501是经由噪声消除器500将电力线与地线连接的路径的阻抗。另外,将该路径与电力线的连接点设为第一连接点,将该路径与地线的连接点设为第二连接点。在图中,仅在噪声消除器500的单侧示出了路径阻抗501,但也可以在两侧。
路径阻抗502在图1中相当于噪声检测部31a以及交流电源100的阻抗,在图2中相当于噪声检测部31b以及交流电源100的阻抗,在图3中相当于噪声检测部31c以及交流电源100的阻抗。路径阻抗502在图4中相当于噪声检测部31d和交流电源100的阻抗,在图5中相当于噪声检测部31e和交流电源100的阻抗与电容器部40e的阻抗的合成阻抗。路径阻抗502在图6中相当于噪声检测部31f和交流电源100的阻抗,在图7中相当于噪声检测部31g和交流电源100的阻抗与噪声滤波器50g的阻抗的合成阻抗。路径阻抗502在图8中相当于噪声检测部31h以及交流电源100的阻抗,在图9中相当于噪声检测部31i、交流电源100以及整流部21的阻抗,在图10中相当于噪声检测部31j、交流电源100以及整流部21的阻抗。即,路径阻抗502是比第一连接点及第二连接点靠交流电源100侧的阻抗。
路径阻抗503在图1至图3、图5、图7以及图8中相当于由马达200的寄生电容产生的阻抗以及整流部21、逆变器部23、逆变器部23与负载之间的线缆等的阻抗。路径阻抗503在图4中相当于由马达200的寄生电容产生的阻抗以及整流部21、逆变器部23、逆变器部23与负载之间的线缆等的阻抗与电容器部40d的阻抗的合成阻抗。路径阻抗503在图6中相当于由马达200的寄生电容产生的阻抗以及整流部21、逆变器部23、逆变器部23与负载之间的线缆等的阻抗与噪声滤波器50f的阻抗的合成阻抗。路径阻抗503在图9以及图10中相当于由马达200的寄生电容产生的阻抗以及逆变器部23、逆变器部23与负载之间的电缆等的阻抗。也就是说,路径阻抗503是比第一连接点和第二连接点靠电力转换器20侧的阻抗。
另外,在电力转换系统1中,共模噪声电流Ic(t)从逆变器部23以图中箭头的方向为正方向流动。此外,噪声消除器500使补偿电流Io(t)以图中箭头的方向为正方向流动。由此,从共模噪声电流Ic(t)减去了补偿电流Io(t)的补偿后的共模噪声电流Ig(t)以图中箭头的方向为正方向流动。以下,将共模噪声电流Ic(t)、补偿电流Io(t)、补偿后的共模噪声电流Ig(t)的电流值分别记为Ic(t)、Io(t)、Ig(t)。Ig(t)是从作为波形的Ic(t)减去作为波形的Io(t)后的波形,因此为了表示是波形,进行时间轴上的表现。
另外,准确地说,Io(t)与路径阻抗502以及路径阻抗503相应地从第一连接点向路径阻抗502侧和路径阻抗503侧分支,向路径阻抗502侧分支的Io(t)成为从Ic(t)被减去后的Ig(t)。
在图11中,直流电源部33的电压Vcc成为噪声消除器500进行动作所需的电压。
在Io(t)沿着Ic(t)减去Io(t)的方向流过的路径中产生的电压为:
V(t)=2*(Z1*Io(t)-Z2*Ig(t)) (1),
因此,噪声消除器500动作所需的电压的条件为下述式。
电压Vcc≥电压V(t)的绝对值的最大值(2)
电压V(t)是根据电流的方向而正负摆动的波形,因此为了与电流的方向无关地进行补偿,设为绝对值的最大值。
另外,向路径阻抗503侧分支的Io(t)非常小,在考虑为能够忽略的情况下,Ig(t)=Ic(t)-Io(t),因此也能够将式(1)变形而成为下述式。
V(t)=2*((Z1+Z2)*Io(t)-Z2*Ic(t)) (3)
在该情况下,噪声消除器500进行动作所需的电压的条件也是式(2)。
另外,Ic(t)是以与逆变器部23的载波频率对应的周期产生的共模噪声电流,在不经由噪声滤波器的情况下,成为一个周期中的最大值与有效值之差大的波形。但是,在偶尔进入了与其他周期相比具有非常大的最大值的波形的情况下,不需要配合该最大值进行设计。
因此,例如,也可以根据下述式的V(t),设定噪声消除器500动作所需的电压的条件。
电压Vcc≥电压V(t)的准峰值的最大值(4)
用于测定准峰值的检波器取与放电时间常数相比足够大的充电时间常数,成为最大值与平均值的中间的值,因此即使准峰值的最大值是偶尔进入了与其他周期相比具有非常大的最大值的波形的情况下的值,如果在式(4)的条件中选择小的电压Vcc,则例如在载波频率高、正常的周期中的最大值与准峰值的最大值大致相同的情况下,即使偶尔混入与其他周期相比具有非常大的最大值的波形也不会反应,能够以正常的周期使噪声消除器500动作。
另外,准峰值(QP:Quasi-peak)是基于国际无线障碍特别委员会CISPR(ComiteInternational Special des Perturbations Radioelectriques)规定的国际标准CISPR中规定的准峰值测定方法测定的值。
此外,例如,也可以根据下述式的V(t),设定噪声消除器500动作所需的电压的条件。
电压Vcc≥电压V(t)的有效值的倍(5)
例如,在Ic(t)经由噪声滤波器而流动,成为接近正弦波的波形,正常的周期中的最大值与有效值的倍大致相同的情况下,即使偶尔混入与其他周期相比具有非常大的最大值的波形,也能够以正常的周期使噪声消除器500动作。
另外,在本实施方式中,为了能够在噪声消除器500中使用耐电压低的元件,使用比电力转换器20的DC链路电压的峰值低的电压作为直流电源部33的电压Vcc。比电力转换器20的DC链路电压的峰值低的电压可以是通过变压器、齐纳二极管等将电力转换器20的DC链路电压低电压化后的电压。或者,比电力转换器20的DC链路电压的峰值低的电压也可以是从另外准备的电源得到的电压。
因此,在本实施方式中,考虑直流电源部33的电压Vcc小于电力转换器20的DC链路电压的峰值的2/3的情况。并且,在该情况下,将直流电源部33的电压Vcc设定为满足式(2)、式(4)、式(5)中的任一个。另外,式(2)、式(4)、式(5)的关系为式(2)的右边>式(4)的右边,式(2)的右边>式(5)的右边。
在将流过交流电源100的共模电流的影响设为规定的噪声电平以下的情况下,设定为流过用于达到规定的噪声电平以下的Io(t)时的电压Vcc满足式(2)、式(4)、式(5)中的任一个即可。在此,“规定的噪声水平”只不过是一例,是指由国际标准CISPR、电气用品安全法等标准规定的标准值。该标准值是指流出到交流电源100的噪声电平。另一方面,在比噪声消除器500靠交流电源100侧连接有噪声滤波器的情况下,补偿后的共模噪声电流Ig(t)被噪声滤波器进一步衰减。因此,在存在噪声滤波器的情况下,“规定的噪声电平”是指考虑了噪声滤波器的衰减的噪声电平。
此外,在本实施方式中,仅考虑直流电源部33的电压Vcc小于电力转换器20的DC链路电压的峰值的2/3的情况。这是因为,共模噪声源的电压Vcom每次变化DC链路电压的1/3,因此如果电压Vcc处于DC链路电压的±1/3,则不考虑电压Vcc与阻抗Z的关系而使补偿电流流过。共模噪声源的电压Vcom是在通过逆变器部23驱动马达200时产生的马达200的中性点的电位。
另外,在上述条件式中,右边的分母乘以2。这是因为,将用于在正的共模噪声电流流动的情况下使补偿电流流动的电压和用于在负的共模噪声电流流动的情况下使补偿电流流动的电压双方合并。
这里,在噪声消除器500正常动作的情况下,Io(t)接近Ic(t),因此式(1)中的Z2项变小。实际上Ic(t)≠Io(t),因此Z2项也稍微残留,但影响小。
因此,能够按照从式(1)的关系式中删除了Z2项的下式来设计电压。
V(t)=2*Z1*Io(t) (6)
接着,叙述针对直流电源部33的电压Vcc的具体值的设定。
例如,直流电源部33的电压Vcc可以设为250V以下。由此,能够降低构成噪声消除器500的部件的耐压,能够降低成本和尺寸。
另外,直流电源部33的电压Vcc也可以设为100V以下。由此,在噪声消除器500中能够使用低耐压的高速晶体管,因此能够延长补偿频带。
并且,直流电源部33的电压Vcc也可以设为30V以下。由此,在噪声消除器500中能够使用高速的运算放大器,因此能够进行更宽频带的补偿。
[电路结构的限定]
图12也是示意性地示出本实施方式中的电力转换系统1的电路结构的图。电力转换系统1相当于图1至图7的电力转换系统1a~1g。如图所示,电力转换系统1包括交流电源100、整流部21、逆变器部23、噪声消除器500以及路径阻抗501~503。
图12限定了图11中的电路配置和阻抗Z1。共模噪声电流Ic(t)具有多个频率成分,阻抗Z1也具有频率特性,因此认为为了考虑所需的电压也需要频率的观点。
在图12中成为如下的电路结构:噪声消除器500连接在比整流部21靠交流电源100侧,经由耦合电容器Cc(Cc1、Cc2)和输出电容器Co在第一连接点和第二连接点处与电力线和地线连接。由此,将电路结构限定为电流补偿型消除器电路。通过施加该限定,能够将阻抗Z1定义为电容器。
[负载系统]
图13也是示意性地示出本实施方式中的电力转换系统1的电路结构的图。电力转换系统1相当于图1至图10的电力转换系统1a~1j。如图所示,电力转换系统1包括交流电源100、逆变器部23、噪声消除器500、路径阻抗501~503以及人工电源网路(LISN)600。
在国际标准CISPR上,在EMI测定试验中,规定为在负载系统700与交流电源100之间连接人工电源网路(LISN)600。
通过连接人工电源网路600,能够在负载系统700与基准接地之间提供规定的高频阻抗,并且能够从电源线上的测定所不需要的高频信号中分离负载系统700。人工电源网路600的阻抗由国际标准CISPR定义。因此,在图13中,在交流电源100与负载系统700之间连接有人工电源网路600。该人工电源网路600的阻抗包括在路径阻抗502的阻抗Z2中。另外,阻抗Z2所包含的图13的Z2’位于负载系统700的外侧,但也可以位于负载系统700的内侧,也可以位于外侧和内侧双方。例如,负载系统700的外侧的Z2’是布线阻抗等,负载系统700的内侧的Z2’是噪声滤波器等的电路的阻抗、布线阻抗等。
在这样的状态下,在使搭载有包含图13的噪声消除器500在内的降噪电路30a~30j的负载系统在规定的负载条件下动作的情况下,将在电力线上连接噪声消除器500的第一连接点的靠交流电源100侧的电流作为共模噪声电流Ig(t)即可。由此,能够与噪声消除器500的位置无关地定义共模噪声电流Ig(t)。另外,负载系统也可以是一体化的负载装置。
其中,负载系统特别是包括室内机和室外机的空调。在该情况下,EMI测定试验时的运转条件被决定为:在制冷运转时室内机的吸入温度为(30±5)℃的范围并且为能够设定温度的最低值,但没有定义除此以外的运转条件。而且,将运转条件设为在规定的负载条件下运转的运转条件,将此时的噪声电流定义为共模噪声电流即可。
在该情况下的规定的负载条件下测定的流过交流电源100的共模电流所引起的共模噪声需要收敛于规定的噪声电平(例如上述的CISPR、电气安全用品法的标准),因此在该负载条件下测定空调机而得到的Ig(t)以及Io(t)称为用于达到规定的噪声水平以下的电流,为了设为该Ig(t)以及Io(t)所需的电压Vcc需要满足式(2)、式(4)、式(5)中的任一个。
作为该情况下的规定的负载条件,优选使用由应用于该空调机的标准所规定的负载条件。例如,可以使用国际标准CISPR中规定的负载条件。
在通过标准的变更而变更了由标准决定的负载条件的情况下,使用按照其标准的负载条件即可。
该负载条件具体而言如国际标准CISPR14-1所记载的以下那样。
A.1.20.1:改变在设备中使用的压缩机电动机的运转时间来控制空气温度的设备、或者具有由恒温器控制的加热装置的设备必须按照与A.4.14同样的运转条件进行测定。
A.1.20.2:在能够通过逆变器电路使风扇或压缩机电动机转速变化来改变能力的设备中,必须将温度控制装置在制冷运转时设定为最低温度、在制热运转时设定为最高温度来实施测定。
A.1.20.3:A.1.20.1以及A.1.20.2的试验时的设备的周围温度在制热运转时设为(15±5)℃,在制冷运转时设为(30±5)℃。如果难以维持该范围的周围温度时,以能够稳定地运转设备为条件,也可以是其他温度。周围温度必须根据室内机的吸入温度来规定。
[补偿电流路径的阻抗间的关系]
图14也是示意性地示出本实施方式中的电力转换系统1的电路结构的图。在图14中,针对图11的电力转换系统1的电路结构示出两个补偿电流路径。一方是交流电源100(参照图1至图10)侧的补偿电流路径R2,另一方是电力转换器20(参照图1至图10)侧的补偿电流路径R3。
在本实施方式中,通过将补偿电流路径R2的阻抗Z2以及补偿电流路径R3的阻抗Z3设定为满足条件式“Z2<Z3”,从而使补偿电流路径成为交流电源100侧的补偿电流路径R2。
具体而言,在电力转换系统1相当于图1至图10的电力转换系统1a~1j的情况下,能够进行这样的设定。
但是,图14的补偿电流Io(t)的方向是通过补偿电流路径R2进行补偿时的方向,在通过补偿电流路径R3进行补偿时,图14的补偿电流Io(t)的方向相反。
接着,考虑电力转换系统1特别相当于图6的电力转换系统1f的情况。另外,也可以说是电力转换系统1所具有的电力转换装置相当于图6的电力转换装置300f的情况。
图15是示意性地表示该情况下的电力转换系统1f的电路结构的图。图15是在图11的电力转换系统1的电路结构中追加了噪声滤波器50f的图。虽然在图15中未示出,但如图6所示,噪声滤波器50f具有共模扼流圈L2r、L2t、L2t和Y电容器Cy。
在该情况下,噪声检测部31对共模噪声电流的阻抗可以比噪声滤波器50f的共模扼流圈L2r、L2t、L2t对共模噪声电流的阻抗低。
另外,噪声检测部31对共模噪声电流的阻抗也可以为噪声滤波器50f的共模扼流圈L2r、L2t、L2t对共模噪声电流的阻抗的1/10以下。
或者,噪声检测部31对共模噪声电流的阻抗也可以为噪声滤波器50f的共模扼流圈L2r、L2t、L2t对共模噪声电流的阻抗的1/100以下。
另外,关于针对直流电源部33的电压Vcc的具体值的设定,与参照图11说明的内容相同。
然而,在电力转换系统1为图1至图10的电力转换系统1a~1j的情况下,补偿电流路径为R2,但补偿电流路径也可以为R3。例如,作为实施方式4的变形例,如果将噪声检测部31d配置于电容器部40d与耦合电容器部32d之间的电力线,使噪声检测部31d的线圈L1a的极性相反,则电容器部40d侧、换言之R3成为补偿电流路径。在该情况下,只要在Z2设置噪声滤波器等来进行R2和R3的阻抗调整即可。在使补偿电流路径为R3的情况下,优选将补偿电流路径R2的阻抗Z2以及补偿电流路径R3的阻抗Z3设为条件式“Z2>Z3”。
例如在如实施方式4的变形例那样使补偿电流路径为R3的情况下,在将图14的电流的方向设为Io(t)、Ic(t)、Ig(t)的正方向的情况下,相当于式(1)的式子成为下述式。
V(t)=2*(Z1*Io(t)+Z3*Ic’(t)) (7)
因此,电压Vcc使用式(7)设定为满足式(2)、式(4)、式(5)中的任一个即可。
其中,Ic’(t)是在补偿电流路径R3中从Ic(t)减去了向补偿电流路径R3分支而流动的Io(t)的补偿后的共模电流。
与式(1)相比,Z3*Ic'(t)的符号为正的理由在于,通过与图14的Io(t)的方向相反地流动,能够减少在补偿电流路径R3中流动的Ic(t)。另外,在实施方式4的变形例中,路径阻抗503(Z3)相当于由马达200的寄生电容产生的阻抗以及整流部21、逆变器部23、逆变器部23与负载之间的线缆等的阻抗与电容器部40d的阻抗的合成阻抗。
[制冷装置]
图16是表示本实施方式的制冷装置9的配管系统的一例的图。制冷装置9使制冷剂在制冷剂回路90中循环,进行制冷循环。在制冷剂回路90中,如图所示,压缩机91、冷凝器92、膨胀机构93、蒸发器94依次通过配管连接。
压缩机91使用马达200的动力来压缩低压的气体制冷剂,并排出高压的气体制冷剂。马达200包含在图1至图10的电力转换系统1a~1j中,电力转换装置300a~300j将交流电源100作为电源来驱动马达200。
冷凝器92将压缩机91排出的高压的气体制冷剂冷凝,排出高压的液体制冷剂。膨胀机构93使冷凝器92排出的高压的液体制冷剂膨胀,排出低压的气液混合状态的制冷剂。蒸发器94使膨胀机构93排出的膨胀后的低压的气液混合状态的液态制冷剂蒸发,排出低压的气态制冷剂。
[实施方式的作用效果]
本实施方式的降噪电路30a~30j具有:噪声消除器500,其通过将补偿电流注入电力线或者接地来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源100连接的开关元件的电力转换器20通过电力线以及地线流向交流电源100;以及直流电源部33,其向噪声消除器500供给电力。并且,直流电源部33的电压Vcc小于电力转换器20的DC链路电压的峰值的2/3,在将经由噪声消除器500将电力线与地线连接的路径与电力线的连接点设为第一连接点、将路径与地线的连接点设为第二连接点、将以从交流电源100侧向第一连接点流动的方向为正方向时在比第一连接点靠交流电源100侧的电力线中流动的补偿后的共模噪声电流设为Ig(t)、将以从第二连接点向第一连接点流动的方向为正方向时在路径中流动的补偿电流设为Io(t)、将路径的阻抗设为Z1、将比第一连接点和第二连接点靠交流电源100侧的阻抗设为Z2、并且V(t)=2*(Z1*Io(t)-Z2*Ig(t))时,电压Vcc被设定为V(t)的准峰值的最大值或V(t)的有效值的倍以上。
根据该降噪电路30a~30j,能够抑制在使噪声消除器500的电源的电压低于电力转换器20的DC链路电压的情况下补偿电流未充分地流动这样的不良情况。另外,通过将电压设为准峰值的最大值或V(t)的有效值的倍,能够抑制由于偶尔产生的具有非常大的最大值的波形而所需电压变高的情况。
在本实施方式中,电压Vcc可以被设定为V(t)的绝对值的最大值以上。
这样,能够更可靠地抑制在使噪声消除器500的电源的电压低于电力转换器20的DC链路电压的情况下补偿电流未充分地流动这样的不良情况。例如,即使在产生了具有较大的最大值的Ic(t)的情况下,也能够抑制补偿电流未充分流动的不良情况。
本实施方式的降噪电路30a~30j可以具有噪声检测部31a~31j,该噪声检测部31a~31j检测在比第一连接点靠交流电源100侧的电力线中产生的共模噪声,噪声检测部31a~31j使用电压相对于地线的变动来检测共模噪声电压。
这样,能够抑制由噪声检测部31a~31j引起的阻抗的增加。
本实施方式的降噪电路30a~30j可以具有噪声检测部31a~31j,该噪声检测部31a~31j检测在比第一连接点靠交流电源100侧的电力线中产生的共模噪声,噪声检测部31a~31j检测在电力线中流动的共模噪声电流。
这样,能够将检测出的共模噪声电流直接放大来补偿共模噪声。
在本实施方式中,电压Vcc可以为250V以下。
这样,能够降低构成噪声消除器500的部件的耐压。
在本实施方式中,电压Vcc可以为100V以下。
这样,能够在噪声消除器500中使用低耐压的高速晶体管。
在本实施方式中,电压Vcc可以为30V以下。
这样,能够在噪声消除器500中使用高速的运算放大器。
在本实施方式中,可以为:电力转换器20具有对来自交流电源100的交流电压进行整流的整流部21,以生成DC链路电压,在路径的第一连接点和第二连接点中的一方,比整流部21靠交流电源100侧的电力线和地线中的一方与直流电源部33经由耦合电容器部32a~32g连接,在路径的第一连接点和第二连接点中的另一方,电力线和地线中的另一方与输出噪声消除器500的补偿电流的输出部经由输出电容器部36a~36g连接。
这样,能够降低高频区域中的阻抗。
在本实施方式中,V(t)可以设为Ig(t)=0。
这样,能够简单地计算必要电源电压。
本实施方式的负载系统是搭载有上述任意一个降噪电路30a~30j的负载系统,补偿后的共模噪声电流Ig(t)是在用于测定负载系统的共模噪声的人工电源网路600被连接在交流电源100与负载系统之间的状态下,按照负载系统的规定的负载条件在电力转换器20动作时测定出的噪声电流,Z2是包含人工电源网路600在内的阻抗。
根据该负载系统,如果存在使用了人工电源网路600的测定时应遵守的噪声电平的标准,则能够决定将噪声电平抑制为标准以下所需的电压范围。
在本实施方式中,也可以是,负载系统是能够进行制冷运转和制热运转中的至少一种运转的、具有室内机和室外机的空调机,在制冷运转的情况下,规定的负载条件是室内机的吸入温度为25度~35度且室内机的设定温度为能够设定的最低温度,在制热运转的情况下,规定的负载条件是室内机的吸入温度为10度~20度且室内机的设定温度为能够设定的最高温度。
这样,在空调机中,在由标准决定的负载条件下,能够决定将噪声电平抑制为标准以下所需的电压范围。
本实施方式的降噪电路具有:噪声消除器500,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源100连接的开关元件的电力转换器20通过电力线及地线流向交流电源100;以及直流电源部33,其向噪声消除器500供给电力。并且,直流电源部33的电压Vcc小于电力转换器20的DC链路电压的峰值的2/3,在将经由噪声消除器500将电力线与地线连接的路径与电力线的连接点设为第一连接点、将路径与地线的连接点设为第二连接点、将以从第一连接点流向电力转换器20侧的方向为正方向时在比第一连接点靠电力转换器20侧的电力线中流动的补偿后的共模噪声电流设为Ic’(t)、将以从第二连接点向第一连接点流动的方向为正方向时在路径中流动的补偿电流设为Io(t)、将路径的阻抗设为Z1、将比第一连接点和第二连接点靠电力转换器20侧的阻抗设为Z3、并且V(t)=2*(Z1*Io(t)+Z3*Ic’(t))时,电压Vcc被设定为V(t)的准峰值的最大值或V(t)的有效值的倍以上。
根据该降噪电路,能够抑制在使噪声消除器500的电源的电压低于电力转换器20的DC链路电压的情况下补偿电流未充分地流动这样的不良情况。
本实施方式的降噪电路可以具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测在比第一连接点靠电力转换器20侧的电力线中产生的共模噪声,噪声检测单元检测在电力线中流动的补偿后的共模噪声电流Ic'(t)。
这样,能够将检测出的共模噪声电流直接放大来补偿共模噪声。
本实施方式的电力转换装置300f具有:噪声消除器500,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源100连接的开关元件的电力转换器20通过电力线及地线流向交流电源100;以及直流电源部33f,其向噪声消除器500供给电力。并且,直流电源部33f在比电力转换器20靠交流电源100侧的位置经由耦合电容器部32f与电力线连接,直流电源部33f的电压Vcc小于电力转换器20的DC链路电压的峰值的2/3,在交流电源100与电力转换器20之间具有由共模扼流圈或Y电容器构成的噪声滤波器50f,噪声检测部31f和耦合电容器部32f在比噪声滤波器50f靠交流电源100侧的位置与电力线连接。
根据该电力转换装置300f,能够抑制在使噪声消除器500的电源的电压低于电力转换器20的DC链路电压的情况下补偿电流流向电力转换器20侧而补偿效果降低的不良情况。成为电力转换器20侧的路径的寄生电容的电容小,阻抗高,因此所需的电压变高。另一方面,通过流向交流电源100侧,在路径内阻抗高的部分少,能够使路径低阻抗化,即使低压化也能够抑制补偿效果降低。
本实施方式的电力转换装置300f可以具有检测流过电力线的共模噪声电流的噪声检测部31f。
这样,能够将检测出的共模噪声电流直接放大来补偿共模噪声。
在本实施方式中,噪声检测部31f对共模噪声电流的阻抗可以比噪声滤波器50f的共模扼流圈对共模噪声电流的阻抗低。
这样,能够使补偿电流路径的阻抗降低。特别是,通过使用导磁率低的高频带用的芯,不用增加补偿路径的阻抗就能够检测到高频的噪声。
在本实施方式中,噪声检测部31f对共模噪声电流的阻抗可以为噪声滤波器50f的共模扼流圈对共模噪声电流的阻抗的1/10以下。
这样,能够进一步降低补偿电流路径的阻抗。
在本实施方式中,噪声检测部31f对共模噪声电流的阻抗可以为噪声滤波器50f的共模扼流圈对共模噪声电流的阻抗的1/100以下。
这样,能够进一步降低补偿电流路径的阻抗。
在本实施方式中,直流电源部33的电压可以为250V以下。
这样,能够降低构成噪声消除器500的部件的耐压。
在本实施方式中,直流电源部33的电压可以为100V以下。
这样,能够在噪声消除器500中使用低耐压的高速晶体管。
在本实施方式中,直流电源部33的电压可以为30V以下。
这样,能够在噪声消除器500中使用高速的运算放大器。
本实施方式的制冷装置9具有上述任意一个降噪电路30a~30j或上述任意一个电力转换装置300a~300j。
根据该制冷装置9,能够抑制关于在使噪声消除器500的电源的电压低于电力转换器20的DC链路电压的情况下流过补偿电流而产生的不良情况。
以上,对实施方式进行了说明,但可以理解为能够在不脱离权利要求书的主旨以及范围的情况下进行方式、细节的多种变更。
标号说明
1a~1j:电力转换系统;10:电源端子台;20:电力转换器;21:整流部;23:逆变器部;30a~30j:降噪电路;31a~31j:噪声检测部;32a~32j:耦合电容器部;33a~33j:直流电源部;34a~34j:检测电路;35a~35j:放大器;36a~36j:输出电容器部;40d、40e:电容器部;50f、50g:噪声滤波器;91:压缩机;100:交流电源;200:马达;300a~300j:电力转换装置;501、502、503:路径阻抗;600:人工电源网路;700:负载系统。
Claims (22)
1.一种降噪电路,其具有:
噪声消除器,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源连接的开关元件的电力转换器通过该电力线及该地线流向该交流电源;和
直流电源,其向所述噪声消除器供给电力,
所述直流电源的电压Vcc小于所述电力转换器的DC链路电压的峰值的2/3,
在将经由所述噪声消除器连接所述电力线与所述地线的路径与所述电力线的连接点设为第一连接点、将该路径与所述地线的连接点设为第二连接点、将以从所述交流电源侧向所述第一连接点流动的方向为正方向时在比所述第一连接点靠所述交流电源侧的所述电力线中流动的补偿后的所述共模噪声电流设为Ig(t)、将以从所述第二连接点向所述第一连接点流动的方向为正方向时在所述路径中流动的所述补偿电流设为Io(t)、将所述路径的阻抗设为Z1、将比所述第一连接点和所述第二连接点靠所述交流电源侧的阻抗设为Z2、并且V(t)=2*(Z1*Io(t)-Z2*Ig(t))时,
所述电压Vcc被设定为所述V(t)的准峰值的最大值或所述V(t)的有效值的倍以上。
2.根据权利要求1所述的降噪电路,其中,
所述电压Vcc被设定为所述V(t)的绝对值的最大值以上。
3.根据权利要求1或2所述的降噪电路,其中,
所述降噪电路具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测在比所述第一连接点靠所述交流电源侧的所述电力线中产生的共模噪声,
所述噪声检测单元使用电压相对于所述地线的变动来检测共模噪声电压。
4.根据权利要求1或2所述的降噪电路,其中,
所述降噪电路具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测在比所述第一连接点靠所述交流电源侧的所述电力线中产生的共模噪声,
所述噪声检测单元检测在所述电力线中流动的补偿后的所述共模噪声电流Ig(t)。
5.根据权利要求1或2所述的降噪电路,其中,
所述电压Vcc为250V以下。
6.根据权利要求1或2所述的降噪电路,其中,
所述电压Vcc为100V以下。
7.根据权利要求1或2所述的降噪电路,其中,
所述电压Vcc为30V以下。
8.根据权利要求1或2所述的降噪电路,其中,
所述电力转换器具有整流部,该整流部对来自所述交流电源的交流电压进行整流,以生成所述DC链路电压,
在所述路径的所述第一连接点和所述第二连接点中的一方,比所述整流部靠所述交流电源侧的所述电力线和所述地线中的一方与所述直流电源经由耦合电容器连接,
在所述路径的所述第一连接点和所述第二连接点中的另一方,所述电力线和所述地线中的另一方与输出所述噪声消除器的补偿电流的输出部经由输出电容器连接。
9.根据权利要求1或2所述的降噪电路,其中,
所述V(t)设为所述Ig(t)=0。
10.一种负载系统,其搭载有权利要求1或2所述的降噪电路,其中,
补偿后的所述共模噪声电流Ig(t)是在用于测定所述负载系统的共模噪声的人工电源网路连接在所述交流电源与所述负载系统之间的状态下,按照该负载系统的规定的负载条件在所述电力转换器动作时测定出的噪声电流,
所述Z2是包含所述人工电源网路在内的阻抗。
11.根据权利要求10所述的负载系统,其中,
所述负载系统是能够进行制冷运转和制热运转中的至少一方的运转且具有室内机和室外机的空调机,
在所述制冷运转的情况下,所述规定的负载条件是所述室内机的吸入温度为25度~35度且所述室内机的设定温度为能够设定的最低温度,
在所述制热运转的情况下,所述规定的负载条件是所述室内机的吸入温度为10度~20度且所述室内机的设定温度为能够设定的最高温度。
12.一种降噪电路,其具有:
噪声消除器,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源连接的开关元件的电力转换器通过该电力线及该地线流向该交流电源;和
直流电源,其向所述噪声消除器供给电力,
所述直流电源的电压Vcc小于所述电力转换器的DC链路电压的峰值的2/3,
在将经由所述噪声消除器连接所述电力线与所述地线的路径与所述电力线的连接点设为第一连接点、将该路径与所述地线的连接点设为第二连接点、将以从所述第一连接点向所述电力转换器侧流动的方向为正方向时在比所述第一连接点靠所述电力转换器侧的所述电力线中流动的补偿后的所述共模噪声电流设为Ic’(t)、将以从所述第二连接点向所述第一连接点流动的方向为正方向时在所述路径中流动的所述补偿电流设为Io(t)、将所述路径的阻抗设为Z1、将比所述第一连接点和所述第二连接点靠所述电力转换器侧的阻抗设为Z3、并且V(t)=2*(Z1*Io(t)+Z3*Ic’(t))时,
所述电压Vcc被设定为所述V(t)的准峰值的最大值或所述V(t)的有效值的倍以上。
13.根据权利要求12所述的降噪电路,其中,
所述降噪电路具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测在比所述第一连接点靠所述电力转换器侧的所述电力线中产生的共模噪声,
所述噪声检测单元检测在所述电力线中流动的补偿后的所述共模噪声电流Ic'(t)。
14.一种电力转换装置,其具有:
噪声消除器,其通过将补偿电流注入电力线或地线来降低共模噪声电流,该共模噪声电流从具有与交流电源连接的开关元件的电力转换器通过该电力线及该地线流向该交流电源;和
直流电源,其向所述噪声消除器供给电力,
所述直流电源在比所述电力转换器靠所述交流电源侧的位置经由耦合电容器与所述电力线连接,
所述直流电源的电压Vcc小于所述电力转换器的DC链路电压的峰值的2/3,
在所述交流电源与所述电力转换器之间具有由共模扼流圈或Y电容器构成的噪声滤波器,
所述噪声检测单元和所述耦合电容器在比所述噪声滤波器靠所述交流电源侧的位置与所述电力线连接。
15.根据权利要求14所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换装置具有噪声检测单元,该噪声检测单元检测流过所述电力线的所述共模噪声电流。
16.根据权利要求15所述的电力转换装置,其中,
所述噪声检测单元对所述共模噪声电流的阻抗比所述噪声滤波器的共模扼流圈对所述共模噪声电流的阻抗低。
17.根据权利要求15所述的电力转换装置,其中,
所述噪声检测单元对所述共模噪声电流的阻抗为所述噪声滤波器的共模扼流圈对所述共模噪声电流的阻抗的1/10以下。
18.根据权利要求15所述的电力转换装置,其中,
所述噪声检测单元对所述共模噪声电流的阻抗为所述噪声滤波器的共模扼流圈对所述共模噪声电流的阻抗的1/100以下。
19.根据权利要求14所述的电力转换装置,其中,
所述直流电源的电压为250V以下。
20.根据权利要求14所述的电力转换装置,其中,
所述直流电源的电压为100V以下。
21.根据权利要求14所述的电力转换装置,其中,
所述直流电源的电压为30V以下。
22.一种制冷装置,其具有权利要求1或12所述的降噪电路、或者权利要求14至21中任一项所述的电力转换装置。
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