DE112021004774T5 - Stromumwandlungsvorrichtung - Google Patents

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Kohei Takada
Koji Kobayashi
Tohlu Matsushima
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Kyushu Institute of Technology NUC
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Abstract

Es wird eine Stromumwandlungsvorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, die Impedanz relativ leicht auszugleichen und Rauschen zu unterdrücken, das durch einen Gleichtaktstrom verursacht wird, wenn ein dreiphasiger Wechselstromausgang zum Antrieb eines Motors angelegt wird. Wenn die Induktivität eines positiv-elektrodenseitigen Pfades 16 Zv ist, die Induktivität eines negativ-elektrodenseitigen Pfades 17 Zg ist, die Kapazität zwischen einem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und einem Gehäuse 15 Zt ist, und die Kapazität zwischen einem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Gehäuse 15 Zb ist, werden die Kapazität Zt und die Kapazität Zb basierend auf einer Gleichgewichtsbedingung einer Brückenschaltung eingestellt, die durch die Induktivität Zv, die Induktivität Zg, die Kapazität Zt und die Kapazität Zb gebildet wird. Eine Zwischenzusatzimpedanz Zm1 ist an die Ausgangspfade 32U bis 32W zwischen einem Zwischenpfad, der die niederpotentialseitigen Anschlüsse der oberen Armschaltelemente 3 bis 5 und die hochpotentialseitigen Anschlüsse der unteren Armschaltelemente 6 bis 8 verbindet, und einem Motor M angeschlossen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromumwandlungsvorrichtung, die einen Dreiphasenwechselstromausgang an einen Motor anlegt.
  • Stand der Technik
  • In einer Stromumwandlungsvorrichtung, die aus einer Gleichstromversorgung durch Schalten von Schaltelementen einen Dreiphasenwechselstromausgang erzeugt und an einen Motor anlegt, erhöht sich ein Gleichtaktstrom (Rauschen), der zu einem Gehäuse (Referenzpotentialleiter) durch eine parasitäre Kapazität (parasitäre Kopplung) zwischen dem Motor und dem Gehäuse fließt, aufgrund von starken Spannungsschwankungen aufgrund eines Schaltvorgangs. Daher wurde bisher die Maßnahme ergriffen, einen großen EMI-Filter, bestehend aus einer Gleichtaktspule und einem Y-Kondensator (Gleichtaktkondensator), an einer Stromversorgungseingangseinheit einer Steuerplatine zu montieren und den Gleichtaktstrom (Rauschen), der über die parasitäre Kapazität zum Gehäuse abfließt, zum Schaltelement (Rauschquelle) zurückfließen zu lassen, um das Rauschen zu reduzieren (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
  • Es ist jedoch unbestreitbar, dass bei einer solchen Maßnahme zur Rauschunterdrückung die Teile zur Rauschunterdrückung an Größe zunehmen und das Produkt selbst, einschließlich der Steuerplatine, größer wird. Daher wurde auch eine Maßnahme entwickelt, bei der eine Brückenschaltung verwendet wird, um die periphere Impedanz in Bezug auf das Schaltelement, das die Rauschquelle darstellt, auszugleichen und eine Potenzialdifferenz zwischen einer Rauschabflussquelle und einem Rauschmesspunkt zu verringern, was zu einem verringerten Gleichtaktstrom (Rauschen) führt (siehe beispielsweise Patentdokument 2 und Nicht-Patentdokument 1).
  • Zitierliste
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5091521
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2019-221061 Nicht-Patentdokument
  • Nicht-Patentdokument 1: „Relation Between Parasitic Coupling Around Power MOSFET and Excitation of Common-Mode Voltage“, IEICE Technical Report EMCJ2017-61 (2017-11)
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Bei der Maßnahme des Patentdokuments 2 ergibt sich jedoch das Problem, dass, wenn die zum Ausgleich hinzugefügte Induktivität oder Kapazität durch einen Schalter geschaltet wird, aufgrund der Überspannung neues Rauschen erzeugt wird, und dass die Steuerung außerdem durch die Ausführung des Schaltens kompliziert wird. Darüber hinaus berücksichtigt das Patentdokument 2 keine parasitäre Kapazität zwischen der Wicklung eines Motors und einem Gehäuse, die einer der Wege für den Rauschabfluss ist.
  • Ferner wurde in dem Nicht-Patentdokument 1 ein Verfahren zum Impedanzausgleich in einem DC-DC Konverter vorgeschlagen. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die parasitäre Kapazität zwischen dem Armmittelpunkt des Schaltelements und dem Gehäuse klein ist und die Zwischenimpedanz ausreichend groß ist. Ein Problem besteht jedoch darin, dass beim Impedanzausgleich mit Hilfe der Brückenschaltung die parasitäre Kapazität zwischen dem Armmittelpunkt und dem Gehäuse groß und die Zwischenimpedanz im Falle eines Dreiphasenmotors klein ist, so dass der Ausgleich schwierig wird und der Effekt begrenzt ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten konventionellen technischen Probleme zu lösen und zielt darauf ab, eine Stromumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, selbst dann, wenn ein Dreiphasenwechselstromausgang angelegt wird, um einen Motor anzutreiben, relativ leicht einen Impedanzausgleich zu erreichen und Rauschen aufgrund eines Gleichtaktstroms wirksam zu unterdrücken.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Es wird eine Stromumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, die ein oberes Armschaltelement und ein unteres Armschaltelement für jede Phase aufweist und einen Dreiphasenwechselstromausgang an einen Motor anlegt. Die Stromumwandlungsvorrichtung umfasst einen positiv-elektrodenseitigen Pfad, um eine positive Elektrodenseite einer Gleichstromversorgung und einen hochpotentialseitigen Anschluss des oberen Armschaltelements zu verbinden, einen negativ-elektrodenseitigen Pfad, um eine negative Elektrodenseite der Gleichstromversorgung und einen niederpotentialseitigen Anschluss des unteren Armschaltelements zu verbinden, und einen Zwischenpfad, um einen niederpotentialseitigen Anschluss des oberen Armschaltelements und einen hochpotentialseitigen Anschluss des unteren Armschaltelements zu verbinden. Die Stromumwandlungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfades Zv ist, die Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfades Zg ist, die Kapazität zwischen einem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und einem Referenzpotentialleiter Zt ist, und die Kapazität zwischen einem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter Zb ist, die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter und die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter auf der Basis einer Gleichgewichtsbedingung einer durch die Induktivität Zv des positiv-elektrodenseitigen Pfades, die Induktivität Zg des negativ-eletrodenseitigen Pfads, die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungsdpunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter und der Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter gebildeten Brückenschaltung eingestellt werden, und eine Zwischenzusatzimpedanz Zm1 zwischen dem Zwischenpfad und dem Motor angeschlossen ist.
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung die Beziehung von Zg·Zt=Zb·Zv hergestellt wird, oder die Beziehung von Zg·Zt=Zb·Zv im Wesentlichen hergestellt wird.
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 3 ist in den obigen jeweiligen Erfindungen dadurch gekennzeichnet, dass sie entweder eine oder beide von einer positiv-elektrodenseitigen Zusatzkapazität, die zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter angeschlossen ist, und eine negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität, die zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter angeschlossen ist, umfasst.
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 in den vorstehenden jeweiligen Erfindungen aus einer Normalmodus-Spule, einer Dreiphasen-Gleichtaktspule oder einem Ferritkern oder einer Kombination aus zwei von diesen oder allen von diesen gebildet ist.
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 5 ist in den vorstehenden jeweiligen Erfindungen dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerplatine zum Steuern des Schaltens der oberen und unteren Armschaltelemente und ein Verdrahtungselement umfasst, das zum Verdrahten zwischen der Gleichstromversorgung, der Steuerplatine, den oberen und unteren Armschaltelementen und dem Motor vorgesehen ist, und dadurch, dass die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 in dem Verdrahtungselement angeordnet ist.
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 6 ist in der vorstehenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie entweder eine oder beide von einer positiv-elektrodenseitigen Zusatzkapazität, die zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter angeschlossen ist, und einer negativ-elektrodenseitigen Zusatzkapazität, die zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter angeschlossen ist, umfasst, und dadurch, dass die positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität und/oder die negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität in dem Verdrahtungselement angeordnet ist.
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung nach Anspruch 5 oder 6 das Verdrahtungselement eine Stromschienenbaugruppe ist, die durch Formen einer Stromschiene mit einem Harz ausgebildet ist.
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung der Erfindung nach Anspruch 8 ist in den vorstehenden jeweiligen Erfindungen dadurch gekennzeichnet, dass sie einen EMI-Filter umfasst, der zwischen der Gleichstromversorgung und den oberen und unteren Armschaltelementen angeschlossen ist, und dadurch, dass der EMI-Filter Normalmodus-Spulen umfasst, die sowohl mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad als auch mit dem negativ-elektrodenseitigen Pfad verbunden sind.
  • Vorteilhafter Effekt der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Stromumwandlungsvorrichtung, die ein oberes Armschaltelement und ein unteres Armschaltelement für jede Phase aufweist und einen Dreiphasenwechselstromausgang an einen Motor anlegt. In der Stromumwandlungsvorrichtung, die einen positiv-elektrodenseitigen Pfad zum Verbinden einer positiven Elektrodenseite einer Gleichstromversorgung und eines hochpotentialseitigen Anschlusses des oberen Armschaltelements, einen negativ-elektrodenseitigen Pfad zum Verbinden einer negativen Elektrodenseite der Gleichstromversorgung und eines niederpotentialseitigen Anschlusses des unteren Armschaltelements und einen Zwischenpfad zum Verbinden eines niederpotentialseitigen Anschlusses des oberen Armschaltelements und eines hochpotentialseitigen Anschlusses des unteren Armschaltelements umfasst, ist ferner eine Zwischenzusatzimpedanz Zm1 zwischen dem Zwischenpfad und dem Motor angeschlossen. Dadurch ist es möglich, die Impedanz eines Pfades, der eine parasitäre Kapazität zwischen dem Motor und einem Referenzpotentialleiter durchläuft, zu erhöhen und einen Gleichtaktstrom, der aus diesem Pfad herausfließt, zu reduzieren, wodurch es möglich wird, Rauschen zu unterdrücken.
  • Insbesondere wird die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 zwischen den Zwischenpfad und den Motor geschaltet, um die Impedanz des Pfades, der die parasitäre Kapazität zwischen dem Motor und dem Referenzpotentialleiter durchläuft, ausreichend zu erhöhen. Wenn also die Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfades Zv ist, die Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfades Zg ist, die Kapazität zwischen einem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter Zt ist, und die Kapazität zwischen einem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter Zb ist, werden die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter und die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter basierend auf einer Gleichgewichtsbedingung einer durch die Induktivität Zv des positiv-elektrodenseitigen Pfades, die Induktivität Zg des negativ-elektrodenseitigen Pfades, die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter und die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter gebildeten Brückenschaltung eingestellt, wobei bei dem Impedanzausgleich (Gleichgewicht) die Werte, die die Zwischenimpedanz einbeziehen, klein genug gemacht werden können, um ignoriert zu werden, und der Ausgleich leicht erreicht werden kann, um dadurch eine effektive Rauschreduzierung zu ermöglichen.
  • In diesem Fall, wenn der Dreiphasenwechselstromausgang durch das obere Armschaltelement und das untere Armschaltelement jeder Phase an den Motor angelegt wird, ist die parasitäre Kapazität zwischen dem Armmittelpunkt und dem Referenzpotentialleiter groß, und die Zwischenimpedanz ist klein, so dass es schwierig wird, das Gleichgewicht zu erreichen. Es wird jedoch möglich, ein solches Problem effektiv zu lösen, indem die Zwischenzusatzimpedanz wie in der vorliegenden Erfindung verbunden wird.
  • Die Gleichgewichtsbedingung im obigen Fall ist, dass, wie in der Erfindung von Anspruch 2, die Beziehung von Zg·Zt=Zb·Zv hergestellt wird, oder die Beziehung von Zg·Zt=Zb·Zv im Wesentlichen hergestellt wird.
  • Wie bei der Erfindung nach Anspruch 3, wenn zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter eine positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität geschaltet ist und/oder zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter eine negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität geschaltet ist, wird auch der Impedanzausgleich erleichtert.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 4 wird die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 ferner vorzugsweise durch eine Normalmodus-Spule, eine Dreiphasen-Gleichtaktspule oder einen Ferritkern oder durch eine Kombination von zwei von diesen oder allen von diesen gebildet. Die Bereitstellung der Dreiphasen-Gleichtaktspule und des Ferritkerns als Zwischenzusatzimpedanz ermöglicht es, die Gleichtaktimpedanz zu erhöhen und den Abfluss eines Gleichtaktstroms zu verringern. Andererseits kann durch die Bereitstellung der Normalmodus-Spule als Zwischenzusatzimpedanz ein Schaltstoß wirksam unterdrückt werden. Da die Modenumwandlung zwischen den Dreiphasenleitungen (vom Normalmodus in den Gleichtakt) unterdrückt wird, sind diese weniger anfällig für die parasitäre Kapazität zwischen dem Motor und dem Referenzpotentialleiter.
  • Im Gegensatz zur Gleichtaktspule ist bei der Normalmodus-Spule außerdem keine Kopplung der Dreiphasenleitungen erforderlich, so dass sie separat angeordnet werden kann. Die Anordnung unterliegt weniger Beschränkungen, und sie ist leichter zu miniaturisieren als im Fall der Gleichtaktspule. Da der Effekt der Rauschunterdrückung auch dann erzielt werden kann, wenn nicht alle drei Phasen umfasst sind (beispielsweise nur zwei Phasen), besteht ein weiterer Vorteil in der einfachen Anwendung.
  • Zusätzlich, wie in der Erfindung nach Anspruch 5, wenn eine Steuerplatine, um das Schalten der oberen und unteren Armschaltelemente zu steuern, und ein Verdrahtungselement, das zur Verdrahtung zwischen der Gleichstromversorgung, der Steuerplatine, den oberen und unteren Armschaltelementen und dem Motor vorgesehen ist, vorgesehen sind, wird es auch möglich, die Vorrichtung durch Anordnen der Zwischenzusatzimpedanz Zm1 in dem Verdrahtungselement zu miniaturisieren.
  • Wenn in diesem Fall zudem eine positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität und eine negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität in dem Verdrahtungselement wie in der Erfindung nach Anspruch 6 angeordnet sind, kann eine weitere Miniaturisierung der Vorrichtung erreicht werden.
  • Da das Verdrahtungselement aus einer Stromschienenanordnung besteht, die durch Formen einer Stromschiene mit einem Harz wie in der Erfindung nach Anspruch 7 hergestellt wird, kann auch die Erdbebensicherheit sichergestellt werden, während die Isolierung gewährleistet wird.
  • Darüber hinaus ist gemäß der Erfindung nach Anspruch 8 ein zwischen der Gleichstromversorgung und dem oberen und unteren Armschaltelement geschalteter EMI-Filter mit Normalmodus-Spulen versehen, die sowohl mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad als auch mit dem negativ-elektrodenseitigen Pfad verbunden sind. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Unannehmlichkeit zu unterdrücken, dass ein Normalmodus-Strom zum Referenzpotentialleiter als Gleichtaktstrom fließt. Insbesondere durch den Anschluss der Normalmodus-Spule sowohl an den positiv-elektrodenseitigen Pfad als auch an den negativ-elektrodenseitigen Pfad können die Impedanzen auf der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite gleich gemacht werden, und der Grad des Gleichgewichts kann beibehalten werden, wodurch es möglich wird, den Effekt des Impedanzausgleichs zu maximieren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist ein elektrischer Schaltplan einer Stromumwandlungsvorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird.
    • 2 ist ein elektrischer Schaltplan eines Inverterschaltkreises und einer Steuerplatine der Stromumwandlungsvorrichtung von 1.
    • 3 ist ein Diagramm, das die parasitären Komponenten der Steuerplatine (einschließlich einer Stromschienenbaugruppe) der Stromumwandlungsvorrichtung von 1 beschreibt.
    • 4 ist ein Diagramm, das eine modellierte Brückenschaltung der Stromumwandlungsvorrichtung von 1 zeigt.
    • 5 ist ein Diagramm, das einen Rauschpfad einer herkömmlichen Stromumwandlungsvorrichtung beschreibt.
    • 6 ist ein elektrischer Schaltplan zur Beschreibung eines Rauschpfades der Stromumwandlungsvorrichtung von 1.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basierend auf den Zeichnungen im Detail beschrieben. 1 ist ein elektrischer Schaltplan einer Stromumwandlungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, und 2 ist ein elektrischer Schaltplan eines Inverterschaltkreises 2 und einer Steuerplatine 11.
  • (1) Stromumwandlungsvorrichtung 1
  • Die Stromumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform umfasst sechs Schaltelemente 3 bis 8 (2), die aus IGBTs (können MOSFETs sein) bestehen, die obere und untere Arme jeder Phase eines Dreiphasen-Inverterschaltkreises 2 bilden, eine Steuerplatine 11 (2), in der eine Steuerschaltung in gedruckter Verdrahtung implementiert ist, eine Stromschienenbaugruppe 12 als ein Verdrahtungselement für die Verdrahtung zwischen einer Batterie 14, der Steuerplatine 11, jedem Schaltelement 3 bis 8 und einem Motor M, der später beschrieben wird, und eine Filterplatine 13. Die Stromumwandlungsvorrichtung 1 wandelt Gleichstrom, der von der Batterie 14 eines Fahrzeugs als Gleichstromversorgung geliefert wird, in Dreiphasenwechselstrom um und liefert diesen an eine Statorspule (nicht dargestellt) des Motors M.
  • Der Motor M in der Ausführungsform besteht aus einem IPMSM (Innenpermanentmagnetsynchronmotor) und treibt einen in einem aus Metall (beispielsweise Aluminium) gefertigten Gehäuse 15 eines an einem Fahrzeug montierten, nicht dargestellten elektrischen Kompressors untergebrachten nicht gezeigten Kompressionsmechanismus an, um ein Kältemittel zu komprimieren und es in einen Kältemittelkreislauf einer nicht dargestellten Fahrzeugklimaanlage abzuleiten. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Stromumwandlungsvorrichtung 1 integral in dem Gehäuse 15 des elektrischen Kompressors vorgesehen ist.
  • (2) Elektrischer Schaltkreis der Stromumwandlungsvorrichtung 1
  • Zunächst wird der elektrische Schaltkreis der Stromumwandlungsvorrichtung 1 der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Bezugsziffer 16 ist ein positiv-elektrodenseitiger Pfad, der über ein LISN (Netznachbildung) mit der positiven Elektrodenseite (+) der Batterie 14 verbunden ist. Die Kennziffer 17 ist ein negativ-elektrodenseitiger Pfad, der über ein LISN mit der negativen Elektrodenseite () der Batterie 14 verbunden ist. Ein EMI-Filter 18 und ein Glättungskondensator 19 sind mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 und dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 verbunden. Dieser EMI-Filter 18 und dieser Glättungskondensator 19 sind zwischen der Batterie 14 und den Schaltelementen 3 bis 8 des Inverterschaltkreises 2 angeschlossen.
  • Der EMI-Filter 18 besteht aus einem X-Kondensator 21, der zwischen den positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 und den negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 geschaltet ist, Normalmodus-Spulen 22 und 35, die sowohl mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 als auch mit dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 an einer Nachstufe des X-Kondensators 21 verbunden sind, eine Gleichtaktspule 23, die mit einer Nachstufe der Normalmodus-Spulen 22 und 35 verbunden ist, und einen Y-Kondensator 26 und einen Y-Kondensator 24, die jeweils zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 und dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 und dem Gehäuse 15 in einer Nachstufe der Gleichtaktspule 23 angeschlossen sind.
  • Dieser EMI-Filter 18 und dieser Glättungskondensator 19 sind dann auf der Filterplatine 13 angeordnet. Der X-Kondensator 21 ist ein Kondensator zur Reduzierung von Normalmodusrauschen, und die Y-Kondensatoren 24 und 26 sind Kondensatoren zur Reduzierung von Gleichtaktrauschen. Ferner ist der Glättungskondensator 19 ein Kondensator zur Glättung von Spannungswellen und zur Berücksichtigung einer hohen Frequenz als Kurzschluss als Ausgangspunkt für den Impedanzausgleich.
  • Im Übrigen ist das Gehäuse 15 mit einer Fahrzeugkarosserie 27 (GND) verbunden. In der Ausführungsform dient das Gehäuse 15 dann als Referenzpotentialleiter der Stromumwandlungsvorrichtung 1. Ferner ist die Kennziffer 25 ein Nebenschlusswiderstand, der mit dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 zwischen der Stromschienenbaugruppe 12 und dem Glättungskondensator 19 verbunden ist.
  • (2-1) Zwischenzusatzimpedanz Zm1 (Normalmodus-Spule 30, Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und Ferritkern 29)
  • Ferner ist der Inverterschaltkreis 2 mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 und dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 in einer Nachstufe des Glättungskondensators 19 verbunden. Die Normalmodus-Spule 30, die Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und der Ferritkern 29, die bei der vorliegenden Erfindung die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 bilden, sind nacheinander zwischen die später zu beschreibenden Zwischenpfade 31 U bis 31 W des Inverterschaltkreises 2 und des Motors M geschaltet. Diese Normalmodus-Spule 30 und diese Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 erhöhen hauptsächlich die Impedanz einer niedrigen Frequenz, und der Ferritkern 29 erhöht die Impedanz einer hohen Frequenz. Der Ferritkern 29 ist um die später zu beschreibenden Ausgangspfade 32U bis 32W angeordnet, aber in der vorliegenden Erfindung wird eine solche Anordnung auch als Verbindung bezeichnet. Ferner wird angenommen, dass die Normalmodus-Spule 30 mit allen Ausgangspfaden 32U bis 32W in der Ausführungsform verbunden ist.
  • (2-2) Positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität (Kondensator 33) und negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität (Kondensator 34)
  • Ferner ist ein Kondensator 33 (für den Impedanzausgleich) als positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität, die in der Ausführungsform eine Kapazität Zt zwischen einem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Gehäuse 15 bildet, zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 zwischen dem Inverterschaltkreis 2 und dem Glättungskondensator 19 und dem Gehäuse 15 (Referenzpotentialleiter) angeschlossen. Ein Kondensator 34 (zum Impedanzausgleich) als negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität, die in der Ausführungsform eine Kapazität Zb zwischen einem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Gehäuse 15 bildet, ist zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 zwischen dem Inverterschaltkreis 2 und dem Glättungskondensator 19 und dem Gehäuse 15 (Referenzpotentialleiter) angeschlossen. Im Übrigen sind die Kondensatoren 33 und 34 in 1 zwar getrennt von den Erzeugungspunkten parasitärer Kapazitäten P und N dargestellt, aber wie in 3 dargestellt ist, ist der Kondensator 33 (positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität) zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P (dem Schnittpunkt der Kollektoren der oberen Armschaltelemente 3 bis 5 und dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16) und dem Gehäuse 15 angeschlossen, und der Kondensator 34 (negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität) ist in der Ausführungsform über den Nebenschlusswiderstand 25 zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N (dem Schnittpunkt der Emitter der unteren Armschaltelemente 6 bis 8 und dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17) und dem Gehäuse 15 angeschlossen. Die Position des Nebenschlusswiderstands 25 ist in 1 der Übersichtlichkeit halber auch abseits des negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkts parasitärer Kapazität N dargestellt.
  • In der Ausführungsform sind die Kondensatoren 33 und 34 sowie die Normalmodus-Spule 30, die Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und der Ferritkern 29, die vorstehend beschrieben sind, in der Stromschienenbaugruppe 12 angeordnet. Die mit der Bezugsziffer 36 in 1 bezeichnete Kapazität zeigt übrigens eine parasitäre Kapazität (parasitäre Kopplung) zwischen dem Inverterschaltkreis 2 und dem Gehäuse 15 an, und die mit der Bezugsziffer 37 bezeichnete Kapazität zeigt eine parasitäre Kapazität (parasitäre Kopplung) zwischen dem Motor M und dem Gehäuse 15 an.
  • (2-3) Inverterschaltkreis 2
  • Die elektrische Schaltung des Inverterschaltkreises 2 und die Steuerplatine 11 sind in 2 dargestellt. Der Inverterschaltkreis 2 hat einen U-Phasen-Inverter 38U, einen V-Phasen-Inverter 38V und einen W-Phasen-Inverter 38W. Die Phasen-Inverter 38U bis 38W weisen jeweils einzeln die oben erwähnten oberen armseitigen Schaltelemente (als obere Armschaltelemente bezeichnet) 3 bis 5 und die oben erwähnten unteren armseitigen Schaltelemente (als untere Armschaltelemente bezeichnet) 6 bis 8 auf. Ferner sind an die Schaltelemente 3 bis 8 jeweils die Freilaufdioden 39 antiparallel angeschlossen.
  • Dann sind die hochpotentialseitigen Anschlüsse der oberen Armschaltelemente 3 bis 5 des Inverterschaltkreises 2 mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 verbunden, und die niederpotentialseitigen Anschlüsse der unteren Armschaltelemente 6 bis 8 sind mit dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 verbunden. Der niederpotentialseitige Anschluss des oberen Armschaltelements 3 des U-Phasen-Inverters 38U und der hochpotentialseitige Anschluss des unteren Armschaltelements 6 sind über den Zwischenpfad 31U verbunden. Dieser Zwischenpfad 31U ist über den Ausgangspfad 32U mit der Statorspule der U-Phase des Motors M verbunden.
  • Des Weiteren sind der niederpotentialseitige Anschluss des oberen Armschaltelements 4 des V-Phasen-Inverters 38V und der hochpotentialseitige Anschluss des unteren Armschaltelements 7 über den Zwischenpfad 31V verbunden. Dieser Zwischenpfad 31V ist über den Ausgangspfad 32V mit der Statorspule der V-Phase des Motors M verbunden. Darüber hinaus sind der niederpotentialseitige Anschluss des oberen Armschaltelements 5 des W-Phasen-Inverters 38W und der hochpotentialseitige Anschluss des unteren Armschaltelements 8 über den Zwischenpfad 31W verbunden. Dieser Zwischenpfad 31W ist über den Ausgangspfad 32W mit der Statorspule der W-Phase des Motors M verbunden. Dann sind die oben erwähnte Normalmodus-Spule 30, die Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und der Ferritkern 29 in jedem der Ausgangspfade 32U bis 32W vorgesehen, die sich zwischen den Zwischenpfaden 31U bis 31Wund dem Motor M befinden. Im Übrigen können die Ferritkerne 29 in allen Phasen für die Ausgangspfade 32U bis 32W gemeinsam angeordnet sein, wie durch ein großes Quadrat in 1 angedeutet, oder sie können jeweils separat um die Ausgangspfade 32U bis 32W jeder Phase angeordnet sein, wie durch kleine Quadrate in 1 angedeutet.
  • (2-4) Steuerplatine 11
  • Andererseits besteht die Steuerschaltung der Steuerplatine 11 aus einem Mikrocomputer mit einem Prozessor. In der Ausführungsform gibt die Steuerschaltung einen Drehzahl-Sollwert von einer ECU des Fahrzeugs ein, detektiert und berechnet einen Phasenstrom des Motors M unter Verwendung des Nebenschlusswiderstands 25 und steuert darauf basierend die EIN/AUS-Zustände der oberen und unteren Armschaltelemente 3 bis 8 des Inverterschaltkreises 2. Insbesondere steuert die Steuerschaltung eine Gatespannung (Ansteuersignal), die an einen Gateanschluss jedes der oberen und unteren Armschaltelemente 3 bis 8 angelegt wird, nimmt an, dass die Spannungen (Phasenspannungen) der Zwischenpfade 31U bis 31W, die jeweils die oberen und unteren Armschaltelemente 3 bis 8 jeder Phase verbinden, ein Dreiphasenwechselstromausgang sind, und legt diese an die Statorspule jeder Phase des Motors M über die Ausgangspfade 32U bis 32W an, um den Motor M anzutreiben.
  • (2-5) Stromschienenbaugruppe 12
  • Ferner weist die Stromschienenbaugruppe 12 der Ausführungsform eine Konfiguration auf, bei der eine Stromschiene aus einem leitfähigen Metall mit einem Hartharz ausgeformt ist. Die Filterplatine 13, die Steuerplatine 11, die Schaltelemente 3 bis 8 und der Motor M sind mit der Stromschiene der Stromschienenbaugruppe 12 verbunden, um eine Verdrahtung zwischen der Batterie 14, der Steuerplatine 11, den Schaltelementen 3 bis 8 und dem Motor M auszubilden.
  • (2-6) Parasitäre Komponenten (Induktivität und Kapazität) der Steuerplatine 11 einschließlich der Stromschienenbaugruppe 12
  • Als Nächstes werden die parasitären Komponenten der Steuerplatine 11 (einschließlich der Stromschienenbaugruppe 12) der Stromumwandlungsvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. In der Abbildung ist Zv die Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfades 16 (Verdrahtung), der die Stromschienenbaugruppe 12 umfasst, und Zg ist die Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfades 17 (Verdrahtung), der die Stromschienenbaugruppe 12 umfasst. Obwohl es auch andere parasitäre Komponenten im positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 und im negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 gibt, wird die Induktivität der Verdrahtung dominant.
  • Auch in der Figur ist Zt die Kapazität zwischen dem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P (4) auf der positiven Elektrodenseite einschließlich der Stromschienenbaugruppe 12 und dem Gehäuse 15 (Referenzpotentialleiter), und Zb ist die Kapazität zwischen dem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N (4) auf der negativen Elektrodenseite einschließlich der Stromschienenbaugruppe 12 und dem Gehäuse 15. Die Kapazität Zt umfasst in dieser Ausführungsform die parasitäre Kapazität zwischen dem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P auf der positiven Elektrodenseite und dem Gehäuse 15 sowie die Kapazität des oben beschriebenen Kondensators 33 (positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität zum Impedanzausgleich). Ferner umfasst die Kapazität Zb die parasitäre Kapazität zwischen dem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N auf der negativen Elektrodenseite und dem Gehäuse 15 sowie die Kapazität des oben beschriebenen Kondensators 34 (negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität für den Impedanzausgleich).
  • Ein durch eine gestrichelte Linie gekennzeichneter Abschnitt, der in der Figur mit der Bezugsziffer 41 bezeichnet ist, ist eine Rauschquelle, die aus jedem Schaltelement 3 bis 8 besteht (durch ein Schaltsymbol gekennzeichnet). Bezugsziffer 42 ist die Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfades 16, der in jede Phase verzweigt ist (dies bedeutet auch, dass die Induktivität dominant wird). Bezugsziffer 43 ist die Induktivität eines PCB-Musters (dies bedeutet ebenfalls, dass die Induktivität dominant wird). Bezugsziffer 44 ist die parasitäre Kapazität zwischen jedem der Kollektoren der oberen Armschaltelemente 3 bis 5 und dem Gehäuse 15, und Bezugsziffer 46 ist die parasitäre Kapazität zwischen jedem der Kollektoren der unteren Armschaltelemente 6 bis 8 und dem Gehäuse 15 (dies bedeutet ebenfalls, dass die parasitäre Kapazität dominant wird). Bezugsziffer 48 ist die parasitäre Kapazität zwischen jedem der Emitter der oberen Armschaltelemente 3 bis 5 und dem Gehäuse 15 zuzüglich der parasitären Kapazität zwischen der Stromschiene und dem Gehäuse 15 (dies bedeutet ebenfalls, dass die parasitäre Kapazität dominant wird). Bezugsziffer 49 ist die parasitäre Kapazität zwischen jedem der Emitter der unteren Armschaltelemente 6 bis 8 und dem Gehäuse 15 (dies bedeutet ebenfalls, dass die parasitäre Kapazität dominant wird).
  • In der Figur ist mit Zm eine Zwischenimpedanz bezeichnet. Die Zwischenimpedanz Zm ist die parasitäre Komponente zwischen den Kollektoren und Emittern der oberen und unteren Armschaltelemente 3 bis 8, der Stromschiene der Stromschienenbaugruppe 12, der Verdrahtung des Motors M, den Zwischenpfaden 31U bis 31W einschließlich der parasitären Kapazitäten 37, 43, 46 und 48 und der parasitären Induktivität 47 (Mittelpunkte zwischen den oberen Armschaltelementen 3 bis 5 und den unteren Armschaltelementen 6 bis 8) und dem Gehäuse 15. Über die Zwischenimpedanz Zm fließt ein Gleichtaktstrom zum Gehäuse 15, wodurch ein Gleichtaktrauschen erzeugt wird.
  • Im Übrigen, obwohl die oben erwähnte Zwischenzusatzimpedanz Zm1 in 3 nicht dargestellt ist, ist bei der vorliegenden Erfindung, wie in der Ausführungsform von 1 dargestellt, die Zwischenzusatzimpedanz Zm1, die aus der Normalmodus-Spule 30, der Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und dem Ferritkern 29 besteht, zusätzlich mit den Ausgangspfaden 32U bis 32W zwischen den Zwischenpfaden 31U bis 31W und dem Motor M verbunden, und dementsprechend wird der Wert der Zwischenzusatzimpedanz Zm erhöht.
  • (3) Rauschreduzierung durch Herstellung eines Impedanzausgleichszustandes (Gleichgewichtszustand)
  • Als Nächstes wird eine Maßnahme zur Rauschunterdrückung durch Herstellung einer Impedanzausgleichsbedingung (Gleichgewichtsbedingung) unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Eine Brückenschaltung in 4 ist beispielsweise eine Gleichtakt-Äquivalenzschaltung (modellierte Brückenschaltung), wenn der U-Phasen-Inverter 38U in 2 zu einer Rauschquelle V1 wird (wenn das obere Armschaltelement 3 zu einer Rauschquelle wird). In der Figur ist Zv die Induktivität des oben beschriebenen positiv-elektrodenseitigen Pfades 16, Zg ist die Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfades 17, Zt ist die Kapazität zwischen dem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P auf der positiven Elektrodenseite einschließlich der Kapazität des Kondensators 33 und dem Gehäuse 15 (Referenzpotentialleiter), Zb ist die Kapazität zwischen dem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N auf der negativen Elektrodenseite einschließlich der Kapazität des Kondensators 34 und dem Gehäuse 15, und Zm ist die Zwischenimpedanz einschließlich der Zwischenzusatzimpedanz Zm1. Wenn das untere Armschaltelement 6 zu einer Rauschquelle wird, befindet sich die Rauschquelle unterhalb des Schnittpunkts mit der Zwischenimpedanz Zm.
  • Im Übrigen ist im Fall von 4 der positiv-elektrodenseitige Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P bei der vorliegenden Erfindung der Schnittpunkt des Kollektors des oberen Armschaltelements 3 und des positiv-elektrodenseitigen Pfads 16, und der negativ-elektrodenseitige Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N ist der Schnittpunkt des Emitters des unteren Armschaltelements 6 und des negativ-elektrodenseitigen Pfads 17. Ferner ist im Fall von 4 die Induktivität Zv des positiv-elektrodenseitigen Pfads 16 in der vorliegenden Erfindung die Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfads 16 bis zum Schnittpunkt mit dem Kollektor des oberen Armschaltelements 3, und die Induktivität Zg des negativ-elektrodenseitigen Pfads 17 ist die Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfads 17 bis zum Schnittpunkt mit dem Emitter des unteren Armschaltelements 6. Wenn der V-Phasen-Inverter 38V zur Rauschquelle V1 wird, wird der Schnittpunkt des Kollektors des oberen Armschaltelements 4 und des positiv-elektrodenseitigen Pfads 16 ebenfalls zum positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazitäten P, und der Schnittpunkt des Emitters des unteren Armschaltelements 7 und des negativ-elektrodenseitigen Pfads 17 wird zum negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazitäten N. In diesem Fall wird die Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfads 16 bis zum Schnittpunkt mit dem Kollektor des oberen Armschaltelements 4 zu Zv, und die Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfads 17 bis zum Schnittpunkt mit dem Emitter des unteren Armschaltelements 7 wird zu Zg. Wenn außerdem der W-Phasen-Inverter 38W zur Rauschquelle V1 wird, wird der Schnittpunkt des Kollektors des oberen Armschaltelements 5 und des positiv-elektrodenseitigen Pfads 16 zum positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P, und der Schnittpunkt des Emitters des unteren Armschaltelements 8 und des negativ-elektrodenseitigen Pfads 17 wird zum negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N. In diesem Fall wird die Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfads 16 bis zum Schnittpunkt mit dem Kollektor des oberen Armschaltelements 5 zu Zv, und die Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfads 17 bis zum Schnittpunkt mit dem Emitter des unteren Armschaltelements 8 wird zu Zg.
  • Ferner stellt Z1 in 4 die innere Impedanz und Induktivität 42 des oberen Arms der Rauschquelle V1 (3) dar, und Z2 stellt die innere Impedanz und Induktivität 42 des unteren Arms der Rauschquelle V1 dar. Da die Induktivität 42 klein ist und die Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 33 und der parasitären Kapazität 44 im Wesentlichen die gleiche ist, ist die parasitäre Kapazität 44 nicht Z1, sondern die Kapazität Zt. Darüber hinaus stellt Zr eine Gleichtaktimpedanz vom Schnittpunkt der Induktivität Zv und der Induktivität Zg (Ausgangspunkt auf der linken, der Brückenschaltung in 4 zugewandten Seite) zum Gehäuse 15 dar. Der Schnittpunkt der Induktivität Zv und der Induktivität Zg in 4 ist ein Startpunkt auf der Seite der Batterie 14 (Stromversorgung) und ist ein Hochfrequenz-Kurzschlusspunkt.
  • In 4 ist Vc dann eine auf der LISN-Seite erzeugte Gleichtaktspannung, die einen Rauschmesspunkt darstellt. Aufgrund der Gleichtaktspannung Vc, die durch einen Schaltvorgang innerhalb der Schaltung erzeugt wird, fließt ein Gleichtaktstrom durch die angeschlossene Verdrahtung, und es entsteht Rauschen. Durch die Herstellung einer Gleichgewichtsbedingung (Impedanzausgleichsbedingung), die die Gleichtaktspannung Vc zu Null oder extrem klein macht, ist es möglich, das Rauschen aufgrund des Gleichtaktstroms, der aufgrund des Schaltvorgangs fließt, zu beseitigen oder erheblich zu reduzieren.
  • Ausgehend von dieser Schaltungsgleichung kann die Gleichtaktspannung Vc durch die folgende Formel (I) berechnet werden.
    [Formel 1] V C = ( Z g Z t − Z b Z v ) + Z t Z m ( Z b Z g + Z 2 Z g + Z 2 Z b ) Z A + Z t Z m Z B V 1 ,   Z A = ( Z t + Z b ) ( Z v + Z g ) + Z 2 ( Z t + Z b + Z v + Z g ) ,   Z B = ( Z 2 + Z b ) ( Z v + Z g ) + Z 2 Z b ,
    Figure DE112021004774T5_0001
  • Die Impedanz Z1 befindet sich im Übrigen in einem EIN-Zustand des oberen Armschaltelements 3 und wird ignoriert, da ihr Wert niedriger ist als die Werte der anderen Elemente.
  • Wenn Zm ausreichend groß ist, können zudem der zweite Term im Zähler und der zweite Term im Nenner der Formel (I) ignoriert werden, und die Formel (I) kann durch die folgende Formel (II) ausgedrückt werden.
    [Formal 2] V C = ( Z g Z t − Z b Z v ) ( Z t + Z b ) ( Z v + Z g ) + Z 2 ( Z t + Z b + Z v + Z g ) V 1 ,
    Figure DE112021004774T5_0002
  • Hier wird die Bedingung, den Zähler (ZgZt-ZbZv) der Formel (II) auf Null zu setzen, das heißt, die Impedanzausgleichsbedingung, zur folgenden Formel (III). Z g ⋅ Z t = Z b ⋅ Z v
    Figure DE112021004774T5_0003
  • Daher ist in dieser Ausführungsform die Stromumwandlungsvorrichtung 1 so ausgelegt, dass die Kapazitäten der Kondensatoren 33 und 34, die angeschlossen werden sollen, um den Impedanzausgleich, der in 1 dargestellt ist, vorzunehmen, so gewählt werden, dass die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Gehäuse 15 (Referenzpotentialleiter) und die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Gehäuse 15 angepasst wird, wodurch die obige Formel (III) hergestellt oder im Wesentlichen hergestellt wird. Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „im Wesentlichen hergestellt“ nicht Zg·Zt=Zb·Zv bedeutet, sondern dass sie nahezu gleich sind (innerhalb eines bestimmten zulässigen Bereichs A, in dem die Differenz zwischen den beiden extrem klein ist). Es ist somit möglich, das Rauschen wirksam zu reduzieren.
  • Insbesondere, wenn zum Beispiel ein 900 pF-Kondensator 33 (positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität) als Komponente der Kapazität Zt angeschlossen ist, und ein 1000 pF-Kondensator 34 (negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität) als Komponente der Kapazität Zb angeschlossen ist, wenn das Verhältnis der Induktivität Zv zur Induktivität Zg 1:1 ist und die ursprüngliche parasitäre Kapazität zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Gehäuse 15 100 pF ist, wird das Verhältnis der Kapazität Zt zur Kapazität Zb ebenfalls 1:1 und die Impedanzausgleichsbedingung ist erfüllt.
  • Alternativ, auch wenn ein solcher Wert, dass die ursprüngliche parasitäre Kapazität von 100 pF vernachlässigt werden kann, beispielsweise ein Kondensator 33 (positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität) und ein Kondensator 34 (negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität) von 10 nF angeschlossen werden, wird das Verhältnis der Kapazität Zt zur Kapazität Zb etwa 1:1, so dass die Impedanzausgleichsbedingung zufriedenstellend ist.
  • Da bei der vorliegenden Erfindung die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 (Normalmodus-Spule 30, Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und Ferritkern 29) zwischen die Zwischenpfade 31U bis 31W und den Motor M geschaltet ist, wird insbesondere die Impedanz des Pfades, der die parasitäre Kapazität 37 durchläuft, ausreichend groß, auch wenn ein Antriebsziel ein Dreiphasenmotor M ist. Wenn der Impedanzausgleich (Gleichgewicht) erfolgt, werden somit die Werte, die die Zwischenimpedanz Zm einbeziehen, das heißt, der zweite Term im Zähler und der zweite Term im Nenner der Formel (I), vernachlässigbar klein, so dass es einfach wird, das Gleichgewicht der Brückenschaltung (sie ins Gleichgewicht zu bringen) durch die Kapazität Zt zwischen dem positive-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Gehäuse 15 (Referenzpotentialleiter) und die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Gehäuse 15 (die Auswahl der Kapazitäten der Kondensatoren 33 und 34 in der Ausführungsform) zu erreichen, und es wird möglich, das Rauschen einfach und effektiv zu reduzieren.
  • Ferner ist, wie in der Ausführungsform, die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 (Normalmodus-Spule 30, Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und Ferritkern 29) zusätzlich zwischen die Zwischenpfade 31U bis 31W und den Motor M geschaltet. Daher erhöht sich die Impedanz des Pfades, der die parasitäre Kapazität 37 durchläuft, und daher kann der aus diesem Pfad fließende Gleichtaktstrom reduziert werden. Folglich kann selbst bei einer großen parasitären Kapazität 37 zwischen dem Motor M und dem Gehäuse 15 der Effekt des Impedanzausgleichs verstärkt werden, und das Rauschen kann weiter unterdrückt werden, ohne dass ein großer EMI-Filter eingebaut werden muss.
  • Darüber hinaus setzt sich die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 in der Ausführungsform aus der Normalmodus-Spule 30, der Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und dem Ferritkern 29 zusammen. Die Bereitstellung der Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und des Ferritkerns 29 als Zwischenzusatzimpedanz Zm1 in dieser Weise ermöglicht es, die Gleichtaktimpedanz zu erhöhen und den Abfluss des Gleichtaktstroms zu verringern. Andererseits ist es durch die Bereitstellung der Normalmodus-Spule 30 als Zwischenzusatzimpedanz Zm1 möglich, einen Schaltstoß wirksam zu unterdrücken. Da die Modenumwandlung zwischen den Dreiphasenleitungen (vom Normalmodus in den Gleichtakt) unterdrückt wird, ermöglichen diese eine geringere Anfälligkeit für die parasitäre Kapazität 37 zwischen dem Motor M und dem Gehäuse 15.
  • Außerdem erfordert die Normalmodus-Spule 30 im Gegensatz zur Gleichtaktspule keine Kopplung von Dreiphasenleitungen, so dass sie separat angeordnet werden kann. Auch bei der Anordnung in der Stromschienenbaugruppe 12 wie in der Ausführungsform gibt es weniger Einschränkungen bei der Anordnung, und sie ist leichter zu miniaturisieren als im Fall der Gleichtaktspule. Im Übrigen muss die Normalmodus-Spule 30 nicht wie in der Ausführungsform in alle Ausgangspfade 32U bis 32W (drei Phasen) eingefügt werden, sondern kann beispielsweise nur in zwei Phasen eingefügt werden. Dies hat auch den Vorteil der einfachen Verwendung, da ein rauschreduzierender Effekt erzielt werden kann.
  • Ferner kann die Unannehmlichkeit, dass der Normalmodus-Strom als Gleichtaktstrom in das Gehäuse 15 hinausfließt, unterdrückt werden, indem der EMI-Filter 18 mit den Normalmodus-Spulen 22 und 35 versehen wird, die mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 bzw. dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 verbunden sind, wie in der Ausführungsform. Insbesondere durch den Anschluss der Normalmodus-Spulen 22 und 35 sowohl an den positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 als auch an den negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 können die Impedanzen auf der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite gleich gemacht werden, und der Grad des Gleichgewichts kann beibehalten werden, wodurch es möglich ist, den Effekt des Impedanzausgleichs auf das Maximum zu bringen.
  • Im Übrigen kann bei dieser Ausführungsform der Gleichgewichtsgrad auch dann aufrechterhalten werden, wenn die Normalmodus-Spule nicht sowohl mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 als auch mit dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 verbunden ist, aber in diesem Fall ist es nicht möglich, die Unannehmlichkeit zu unterdrücken, dass der Normalmodus-Strom als Gleichtaktstrom abfließt.
  • (4) Rauschreduzierungseffekt
  • Als Nächstes wird der Rauschreduzierungseffekt gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben. 5 zeigt einen elektrischen Schaltplan einer Stromumwandlungsvorrichtung 100, die nicht mit der oben erwähnten Normalmodus-Spule 30, der Dreiphasen-Gleichtaktspule 28, dem Ferritkern 29 und den Kondensatoren 33 und 34 versehen ist. Im Übrigen wird in dieser Figur davon ausgegangen, dass die mit denselben Bezugsziffern wie in 1 bezeichneten Elemente dieselben oder ähnliche Funktionen haben.
  • In dieser Figur zeigt ein mit N1 bezeichneter Pfeil den Gleichtaktstrom (Rauschen) an, der über die parasitäre Kapazität 37 vom Motor M zum Gehäuse 15 fließt, ein mit N2 bezeichneter Pfeil zeigt den Gleichtaktstrom (Rauschen) an, der über den parasitären Kondensator 36 vom Inverterschaltkreis 2 zum Gehäuse 15 fließt, ein durch N3 angezeigter Pfeil zeigt den Gleichtaktstrom (Rauschen) an, der vom Gehäuse 15 zu den oberen und unteren Armschaltelementen 3 bis 8 des Inverterschaltkreises 2 über die Y-Kondensatoren 24 und 26 zurückfließt, und ein durch N9 angezeigter Pfeil zeigt den Gleichtaktstrom (Rauschen) an, der in die LISNs 16 und 17 auf der positiven Elektrodenseite (+) bzw. der negativen Elektrodenseite (-) über einen abgeschirmten Draht eines am Gehäuse 15 angebrachten HV-Steckers fließt. Ferner zeigt ein mit N4 bezeichneter Pfeil den Gleichtaktstrom (Rauschen) an, der aus dem Gehäuse 15 zur Fahrzeugkarosserie 27 fließt, und die mit N5 bis N8 bezeichneten Pfeile zeigen den Gleichtaktstrom (Rauschen) an, der von der Fahrzeugkarosserie 27 über die LISN 17 und die LISN 16 zum EMI-Filter 18 fließt. Obwohl die Pfeile in der Figur nur in einer Richtung dargestellt sind, ist der Fluss des Gleichtaktstroms in Wirklichkeit im Übrigen nicht einfach, und der Gleichtaktstrom fließt an jeder Stelle in beide Richtungen ein und aus.
  • Im Fall der Stromumwandlungsvorrichtung 100 von 5 wird der vom Motor M über die parasitäre Kapazität 37 abfließende Gleichtaktstrom (N1) groß. Außerdem fließen der Gleichtaktstrom und der Gleichtaktstrom (N2), der aus dem Inverterschaltkreis 2 zum Gehäuse 15 fließt, über die Y-Kondensatoren 24 und 26 (N3) zu den oberen und unteren Armschaltelementen 3 bis 8 des Inverterschaltkreises 2 zurück, der eine Rauschquelle darstellt. Da die Y-Kondensatoren 24 und 26 jedoch vom Motor M und dem Inverterschaltkreis 2 getrennt sind, wird ein Rückflussweg lang, und der Filtereffekt der Y-Kondensatoren 24 und 26 (der Effekt der Rückführung des Gleichtaktstroms) wird nicht ausreichend erzielt.
  • Andererseits sind bei der in 1 und 6 dargestellten Ausführungsform die Kondensatoren 33 und 34 zum Ausgleich der Impedanz angeschlossen, und die Gleichtaktspannung Vc ist auf Null oder extrem klein eingestellt. Daher ist es möglich, den Gleichtaktstrom (N1) zu unterdrücken und das Rauschen zu eliminieren oder erheblich zu reduzieren.
  • Da bei der vorliegenden Erfindung die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 (Normalmodus-Spule 30, Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und Ferritkern 29) zwischen die Zwischenpfade 31 U bis 31W und den Motor M geschaltet ist, wird insbesondere die Impedanz des Pfades, der die parasitäre Kapazität 37 durchläuft, ausreichend groß. Folglich werden die Werte bezüglich der Zwischenimpedanz Zm (der zweite Term im Zähler und der zweite Term im Nenner der Formel (I)) so klein, dass sie vernachlässigt werden können, wenn der Impedanzausgleich (Gleichgewicht) vorgenommen wird. Daher wird es einfacher, die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Gehäuse 15 (Referenzpotentialleiter) und die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Gehäuse 15 anzupassen, das heißt, das Gleichgewicht (Ausgleich) der Brückenschaltung durch die Auswahl der Kapazitäten der Kondensatoren 33 und 34 in der Ausführungsform zu erreichen, wodurch es möglich wird, das Rauschen einfach und effektiv zu reduzieren.
  • Da die Kondensatoren 33 und 34 in der Stromschienenbaugruppe 12, wie in den 1 und 6 dargestellt, angeordnet sind, fließt der größte Teil des vom Motor M über die parasitäre Kapazität 37 abfließenden Gleichtaktstroms (N1) und des vom Inverterschaltkreis 2 zum Gehäuse 15 abfließenden Gleichtaktstroms (N2) über die Kondensatoren 33 und 34 zu den oberen und unteren Armschaltelementen 3 bis 8 des Inverterschaltkreises 3 zurück, der eine Rauschquelle darstellt, wie durch einen Pfeil N10 in 6 angedeutet.
  • Da die Stromschienenbaugruppe 12 in einer Position vorgesehen ist, die näher am Motor M und den oberen und unteren Armschaltelementen 3 bis 8 des Inverterschaltkreises 2 liegt als die Filterplatine 13, wird der Rückflusspfad durch die Anordnung dieser Kondensatoren 33 und 34 in der Stromschienenbaugruppe 12 kurz, und daher kann ein hoher Filtereffekt in den Kondensatoren 33 und 34 erzielt werden. Folglich ist es möglich, Rauschen zu unterdrücken, ohne eine große Gleichtaktspule in eine Stromversorgungseingangseinheit einzufügen, wie es im herkömmlichen Fall der Fall ist, und es ist möglich, Rauschen effektiv zu unterdrücken, während eine Miniaturisierung realisiert wird.
  • Da die Normalmodus-Spule 30, die Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und der Ferritkern 29 in der Stromschienenbaugruppe 12 zwischen den oberen und unteren Armschaltelementen 3 bis 8 des Inverterschaltkreises 2 und dem Motor M angeordnet sind, erhöht sich in der Ausführungsform zudem die Impedanz des Pfades, der die parasitäre Kapazität 37 durchläuft, und der über die parasitäre Kapazität 37 abfließende Gleichtaktstrom (Rauschen und durch den Pfeil N1 angezeigt) wird klein. Dadurch entfällt auch die Notwendigkeit, eine große Gleichtaktspule in eine Stromversorgungseingangseinheit einzufügen, und es ist möglich, das Rauschen wirksam zu unterdrücken und gleichzeitig einen inverterintegrierten elektrischen Kompressor 1 zu miniaturisieren.
  • In der Ausführungsform ist im Übrigen der Kondensator 33 als positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität zwischen den positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 und das Gehäuse 15 geschaltet und der Kondensator 34 als negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität ist ebenfalls zwischen den negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 und das Gehäuse 15 geschaltet, um dadurch die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Gehäuse 15 (Referenzpotentialleiter) und die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Gehäuse 15 zum Ausgleich der Impedanz einzustellen. Es kann jedoch auch nur einer der beiden Kondensatoren 33 und 34 angeschlossen werden, und die Kapazität des anderen (Zb oder Zt) kann durch Einstellung der parasitären Kapazität zwischen dem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P oder N und dem Gehäuse 15 berücksichtigt werden.
  • Wenn beispielsweise das Verhältnis der Induktivität Zv zur Induktivität Zg 1:1 beträgt und die ursprüngliche parasitäre Kapazität zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Gehäuse 15 100 pF beträgt, wird dies insbesondere als die Kapazität Zt betrachtet. Wenn dann nur ein 100 pF-Kondensator 34 (negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität) als Komponente der Kapazität Zb neu angeschlossen wird, wird das Verhältnis der Kapazität Zt zur Kapazität Zb 1:1, und die Impedanzausgleichsbedingung ist erfüllt.
  • Ferner kann bei den Erfindungen nach Anspruch 1 und 2 sowohl die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Gehäuse 15 als auch die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Gehäuse 15 nur durch Einstellung der parasitären Kapazität ohne Verbindung des Kondensators 33 (positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität) und des Kondensators 34 (negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität) berücksichtigt werden, um dadurch den Impedanzausgleich zu erreichen. In diesen Fällen kann die parasitäre Kapazität beispielsweise durch Änderung des Abstands zwischen einer Wärmesenke und einer Wärmeabstrahlungsplatte zur Abstrahlung von Wärme von jedem der Schaltelemente 3 bis 8 oder durch unterschiedliche Auswahl der Schaltelemente hinsichtlich der parasitären Kopplung zwischen dem Kollektor und der Wärmesenke und der parasitären Kopplung zwischen dem Emitter und der Wärmesenke eingestellt werden.
  • Die Änderung des Abstands zwischen der Wärmesenke und der Wärmestrahlungsplatte führt zu einer Anpassung der parasitären Kapazität, und der Wert der parasitären Kapazität 44 in 3 ändert sich, so dass die Kapazität Zt geändert (angepasst) wird. Das Schaltelement selbst kann durch den Wert der internen Impedanz und parasitären Kapazität und deren Position verändert (angepasst) werden. Wenn sich die interne Impedanz ändert, ändern sich Z1 und Z2 in 4, aber da Z1 und Z2 keine dominanten Faktoren im Impedanzausgleich sind, ändert sich nur die parasitäre Kapazität 44.
  • Auch in der Ausführungsform wird die Stromschienenbaugruppe 12, in der die Stromschiene mit dem Hartharz geformt ist, als Verdrahtungselement übernommen, aber in den Erfindungen der Ansprüche 1 bis 6, kann die Stromschiene nicht mit dem Harz geformt werden. Ferner sind in der Ausführungsform die Normalmodus-Spule 30, die Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und der Ferritkern 29 als Zwischenzusatzimpedanz Zm1 verbunden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und nur entweder eine von ihnen oder zwei Kombinationen (eine Kombination der Normalmodus-Spule 30 und der Dreiphasen-Gleichtaktspule 28, oder eine Kombination aus der Normalmodus-Spule 30 und dem Ferritkern 29, oder eine Kombination aus der Dreiphasen-Gleichtaktspule 28 und dem Ferritkern 29) von ihnen können verbunden werden, um als die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 ausgebildet zu werden.
  • Ferner sind in der Ausführungsform die Normalmodus-Spulen 22 und 35 sowohl mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 als auch mit dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 verbunden, aber in den Erfindungen, die von Anspruch 8 abweichen, kann die Normalmodus-Spule (22 oder 35) nur mit einem von dem positiv-elektrodenseitigen Pfad 16 und dem negativ-elektrodenseitigen Pfad 17 verbunden sein.
  • Darüber hinaus, obwohl das Beispiel, in dem der Motor M des elektrischen Kompressors durch die Stromumwandlungsvorrichtung 1 in der Ausführungsform dargestellt wurde, beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es ist unnötig zu sagen, dass die vorliegende Erfindung für verschiedene Geräte, die einen Drehstrommotor antreiben, wirksam ist.
  • Beschreibung der Bezugsziffern
    • 1
    Stromumwandlungsvorrichtung
    2
    Inverterschaltkreis
    3 bis 8
    oberes und unteres Armschaltelement
    11
    Steuerplatine
    12
    Stromschienenbaugruppe (Verdrahtungselement)
    14
    Batterie (Gleichstromversorgung)
    15
    Gehäuse (Referenzpotentialleiter)
    16
    positiv-elektrodenseitiger Pfad
    17
    negativ-elektrodenseitiger Pfad
    22, 35
    Normalmodus-Spule
    28
    Dreiphasen-Gleichtaktspule (Zm1)
    29
    Ferritkern (Zm1)
    30
    Normalmodus-Spule (Zm1)
    31Ubis 31W
    Zwischenpfad
    32U bis 32W
    Ausgabepfad
    33
    Kondensator (positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität)
    34
    Kondensator (negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität)
    M
    Motor
    N
    negativ-elektrodenseitiger Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität
    P
    positiv-elektrodenseitiger Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität
    Zb
    Kapazität zwischen negativ-elektrodenseitigem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und Gehäuse 15
    Zg
    Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfads
    Zm
    Zwischenimpedanz
    Zm1
    Zwischenzusatzimpedanz
    Zt
    Kapazität zwischen positiv-elektrodenseitigem Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und Gehäuse 15
    Zv
    Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfads
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 5091521 [0003]

Claims (8)

  1. Stromumwandlungsvorrichtung, die ein oberes Armschaltelement und ein unteres Armschaltelement für jede Phase umfasst und einen dreiphasigen Wechselstromausgang an einen Motor anlegt, umfassend: einen positiv-elektrodenseitigen Pfad, um eine positive Elektrodenseite einer Gleichstromversorgung und einen hochpotentialseitigen Anschluss des oberen Armschaltelements zu verbinden; einen negativ-elektrodenseitigen Pfad zum Verbinden einer negativen Elektrodenseite der Gleichstromversorgung und eines niederpotentialseitigen Anschlusses des unteren Armschaltelements; und einen Zwischenpfad zum Verbinden eines niederpotentialseitigen Anschlusses des oberen Armschaltelements und eines hochpotentialseitigen Anschlusses des unteren Armschaltelements, wobei die Induktivität des positiv-elektrodenseitigen Pfades Zv ist, die Induktivität des negativ-elektrodenseitigen Pfades Zg ist, die Kapazität zwischen einem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und einem Referenzpotentialleiter Zt ist, und die Kapazität zwischen einem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter Zb ist, die Kapazität Zt zwischen dem positiven elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter und die Kapazität Zb zwischen dem negativen elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter basierend auf einer Gleichgewichtsbedingung einer Brückenschaltung eingestellt werden, die durch die Induktivität Zv des positiv-elektrodenseitigen Pfades, die Induktivität Zg des positiv-elektrodenseitigen Pfades, die Kapazität Zt zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Bezugspotentialleiter und die Kapazität Zb zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Bezugspotentialleiter gebildet wird, und wobei eine Zwischenzusatzimpedanz Zm1 zwischen dem Zwischenpfad und dem Motor angeschlossen ist.
  2. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beziehung von Zg Zt=Zb Zv hergestellt wird oder die Beziehung von Zg Zt=Zb Zv im Wesentlichen hergestellt wird.
  3. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend entweder eine positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität, die zwischen dem positiven elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter angeschlossen ist, oder eine negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität, die zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter angeschlossen ist, oder beide.
  4. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 aus einer Normalmodus-Spule, einer Dreiphasen-Gleichtaktspule oder einem Ferritkern oder einer Kombination aus zwei von diesen oder allen von diesen besteht.
  5. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend: eine Steuerplatine zur Steuerung des Schaltens der oberen und unteren Armschaltelemente, und ein Verdrahtungselement, das vorgesehen ist, um die Gleichstromversorgung, die Steuerplatine, die oberen und unteren Armschaltelemente und den Motor miteinander zu verdrahten, wobei die Zwischenzusatzimpedanz Zm1 in dem Verdrahtungselement angeordnet ist.
  6. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, umfassend entweder eine positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität, die zwischen dem positiv-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität P und dem Referenzpotentialleiter angeschlossen ist, oder eine negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität, die zwischen dem negativ-elektrodenseitigen Erzeugungspunkt parasitärer Kapazität N und dem Referenzpotentialleiter angeschlossen ist, oder beide, wobei die positiv-elektrodenseitige Zusatzkapazität und/oder die negativ-elektrodenseitige Zusatzkapazität in dem Verdrahtungselement angeordnet ist.
  7. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Verdrahtungselement eine Stromschienenbaugruppe ist, die durch Formung einer Stromschiene mit einem Harz ausgebildet ist.
  8. Die Stromumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend einen EMI-Filter, der zwischen die Gleichstromversorgung und das obere und untere Armschaltelement geschaltet ist, wobei der EMI-Filter Normalmodus-Spulen umfasst, die sowohl mit dem positiv-elektrodenseitigen Pfad als auch mit dem negativ-elektrodenseitigen Pfad verbunden sind.
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