ES2606606T3

ES2606606T3 - Dispositivo de conversión de alimentación

Info

Publication number: ES2606606T3
Application number: ES11873210.6T
Authority: ES
Inventors: Ryo Yokozutsumi; Akihiro Murahashi; Takushi Jimichi; Satoshi Azuma; Yasuhiro Shiraki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2017-03-24
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: JPWO2013046458A1; JP5456213B2; CN103828215B; WO2013046458A1; EP2763304A1; EP2763304A4; US9271432B2; CN103828215A; EP2763304B1; US20140240948A1

Abstract

Un dispositivo de conversión de alimentación (30), que comprende: un inversor (4) que está dispuesto en una carcasa (30A) y está adaptado para recibir alimentación de un sistema de suministro de alimentación de corriente continua, y accionar un motor (6) que está conectado a una primera tierra (41); un refrigerador (5) que está adaptado para refrigerar el inversor (4); un primer núcleo (8) que incluye un taladro pasante que permite el paso de un conductor de lado positivo (21), que conecta el sistema de suministro de alimentación de corriente continua y el inversor (4), y un conductor de lado negativo (22), que conecta el inversor (4) a una segunda tierra (7); un primer conductor de tierra (50), que conecta el conductor de lado negativo (22) en un lado del sistema de suministro de alimentación de corriente continua con respecto al primer núcleo (8) y el refrigerador (5); y un segundo conductor de tierra (59), que conecta el conductor de lado negativo en un lado del sistema de suministro de alimentación de corriente continua con respecto al primer núcleo (8) y el motor (6) a través de un elemento capacitivo (10), caracterizado por que el refrigerador (5) está conectado a tierra a la segunda tierra (7) a través del primer conductor de tierra (50), la carcasa (30A) está conectada a tierra a una tercera tierra (40) y el refrigerador (5) está también conectado a la carcasa (30A).

Description

DESCRIPCION

Dispositivo de conversion de alimentacion Sector

La presente invencion se refiere a un dispositivo de conversion de alimentacion.

5 Antecedentes

Se ha conocido una tecnica, en la que un dispositivo de conversion de alimentacion incluye un inversor que recibe potencia de un sistema de suministro de alimentacion de corriente continua y activa un motor como carga, una aleta como unidad de refrigeracion que refrigera el inversor, un primer nucleo que incluye un taladro pasante que permite el paso de un cable de alta tension que conecta el sistema de suministro de alimentacion de corriente continua y el 10 inversor, y un cable de tierra que conecta a tierra al inversor, un primer cable de tierra que conecta a tierra a la aleta, un segundo cable de tierra que conecta a tierra al motor, y un segundo nucleo que incluye un taladro pasante. En este dispositivo de conversion de alimentacion, el primer cable de tierra se conecta a un cable de tierra en el lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua con respecto al primer nucleo, y una trayectoria de resonancia que circula a traves del inversor, la aleta, el primer cable de tierra, un punto de tierra comun del primer 15 cable de tierra y el segundo cable de tierra, el motor, el segundo cable de tierra, y el inversor esta dispuesto para pasar a traves del taladro pasante del segundo nucleo, aumentando por ello la impedancia de alta frecuencia de la trayectoria de resonancia, y suprimiendo la corriente de una fuente de ruido en el dispositivo de conversion de alimentacion (vease, por ejemplo, la Literatura de Patente 1).

Otro ejemplo para un sistema de motor que puede suprimir las influencias adversas del ruido electromagnetico 20 proporcionando un cable de retorno del ruido entre el motor y el inversor se describe en la Literatura de Patente 2.

Lista de citas

Literatura de Patente

Literatura de Patente 1: Solicitud de Patente Japonesa presentada de N° 2008-301555 Literatura de Patente 2: EP 1 724 911 A2 25 Compendio

Problema tecnico

De acuerdo con la tecnica descrita en la Literatura de Patente 1 mencionada anteriormente, se obtienen los efectos de suprimir una corriente de alta frecuencia, una corriente de resonancia y otros, asf como la corriente de la fuente de ruido. No obstante, en un estado en el que una frecuencia de conmutacion se desvfa al lado de una frecuencia 30 alta con respecto a un elemento de conmutacion incluido en el dispositivo de conversion de alimentacion, la corriente de la fuente de ruido, la corriente de alta frecuencia y la corriente de resonancia necesitan una reduccion adicional.

La presente invencion ha sido conseguida a la vista de lo anterior, y un objeto de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de conversion de alimentacion que puede proporcionar una reduccion adicional a la corriente de una fuente de ruido, una corriente de alta frecuencia y una corriente de resonancia.

35 Solucion al problema

La presente invencion se dirige a un dispositivo de conversion de alimentacion que consigue el objeto. El dispositivo de conversion de alimentacion incluye un inversor que esta dispuesto en una carcasa y que esta adaptado para recibir alimentacion de un sistema de suministro de alimentacion de corriente continua, y accionar un motor que esta conectado a una primera tierra; un refrigerador que esta adaptado para refrigerar el inversor; incluyendo un primer 40 nucleo un taladro pasante que permite el paso de un conductor de lado positivo que conecta el sistema de suministro de alimentacion de corriente continua y el inversor, y un conductor de lado negativo que conecta el inversor a una segunda tierra; un primer conductor de tierra que conecta el conductor de lado negativo en un lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua con respecto al primer nucleo y al refrigerador; y un segundo conductor de tierra que conecta el conductor de lado negativo en el lado del sistema de suministro de 45 alimentacion de corriente continua con respecto al primer nucleo y el motor a traves de un elemento capacitivo; en el que el refrigerador esta conectado a tierra a la segunda tierra a traves del primer conductor de tierra, la carcasa esta conectada a tierra a una tercera tierra, y el refrigerador esta tambien conectado a la carcasa.

Efectos ventajosos de la invencion

De acuerdo con la presente invencion, la corriente de una fuente de ruido, una corriente de alta frecuencia y una 50 corriente de resonancia pueden sufrir una reduccion adicional.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es un ejemplo de configuracion de un sistema de accionamiento de vetuculo electrico que incluye un dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La figura 2 son diagramas de ejemplo de una primera trayectoria del ruido, que se pueden generar en el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente invencion.

La figura 3 son diagramas de ejemplo de una segunda trayectoria del ruido, que se pueden generar en el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion.

La figura 4 son diagramas de ejemplo de una tercera trayectoria del ruido, que se pueden generar en el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion.

La figura 5 son diagramas de ejemplo de una cuarta trayectoria del ruido, que se pueden generar en el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente invencion.

La figura 6 es una vista en perspectiva de una forma general de un nucleo de ferrita en forma de anillo, como ejemplo de un primer nucleo y un segundo nucleo de acuerdo con la presente realizacion.

La figura 7 es un ejemplo de las caractensticas de impedancia que son adecuadas para el primer nucleo y el segundo nucleo de acuerdo con la presente realizacion.

Descripcion de realizaciones

A continuacion, se explicaran con detalle realizaciones de ejemplo de un dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente invencion, con referencia a los dibujos que se acompanan. La presente invencion no se limita a las realizaciones.

La figura 1 es un ejemplo de la configuracion de un sistema de accionamiento de un vetuculo electrico que incluye un dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El sistema de accionamiento de vetuculo electrico de acuerdo con la presente realizacion incluye, tal como se muestra en la figura 1, un pantografo 1, un reactor 2, una unidad de conversion de alimentacion 30 y un motor 6. La unidad de conversion de alimentacion 30 incluye un condensador de filtro 3 que recibe alimentacion desde un sistema de suministro de alimentacion de corriente continua a traves del pantografo 1 y el reactor 2 y acumula potencia de corriente continua, un inversor 4 que convierte una tension de corriente continua del condensador de filtro 3 en una tension de corriente alterna y acciona el motor 6 como carga, un primer nucleo 8 proporcionado en un lado de entrada del inversor 4 como elemento de impedancia, un segundo nucleo 9 proporcionado en un lado de salida del inversor 4 como elemento de impedancia, una aleta 5 como refrigerador que refrigera un elemento semiconductor 4A que constituye el inversor 4, y un condensador 10 como elemento capacitivo para conectar el potencial de tierra en el lado de entrada del inversor 4 y el potencial de tierra del motor 6 en forma de corriente alterna.

A continuacion, se describen una configuracion de conexion de la unidad de conversion de alimentacion 30 y los elementos constitutivos externos, y una configuracion de conexion interna de la unidad de conversion de alimentacion 30.

Primero, se proporcionan dos cables que incluyen un conductor de lado positivo 21 que conecta el reactor 2 y el inversor 4 y un conductor de lado negativo 22 que conecta a tierra el inversor 4 a una tierra 7, en un lado de entrada de la unidad de conversion de alimentacion 30 (el lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua). El conductor de lado positivo 21 y el conductor de lado negativo 22 estan dispuestos para pasar a traves de un taladro pasante del primer nucleo 8 y conectarse al inversor 4.

Mientras tanto, se proporcionan conductores de carga 23 (23a, 23b y 23c), que conectan el inversor 4 y el motor 6 como carga en un lado de salida de la unidad de conversion de alimentacion 30 (el lado del motor 6). Estos conductores de carga 23 estan dispuestos para pasar a traves de un taladro pasante del segundo nucleo 9 y conectarse al motor 6. En una porcion periferica del motor 6 se proporciona una tierra 41 para conectar a tierra el motor 6 como dispositivo, y una carcasa de motor 6A, que forma parte de una configuracion que constituye el motor 6, y la tierra 41 estan conectados electricamente entre sf.

Por lo que respecta al interior de la unidad de conversion de alimentacion 30, un conductor de tierra 50, que es un primer conductor de tierra (un conductor tal como un cable de tierra o una barra de conexion), se conecta a la aleta 5 y a un punto de conexion 27 que es un punto arbitrario en el conductor de lado negativo 22 situado en el lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua con respecto al primer nucleo 8. Esto es, la aleta 5 esta conectada a tierra al mismo potencial (equipotencial) que la tierra 7 a traves del conductor de tierra 50 y el conductor de lado negativo 22. Un conductor de tierra 59, que es un segundo conductor de tierra, conecta la culata del motor 6A que esta conectada a tierra en la tierra 41, a un punto de conexion 28 en el conductor de lado negativo 22 situado en el lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua con respecto al primer nucleo 8 a

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

traves del condensador 10. Un conductor de tierra 61, que es un tercer conductor de tierra, esta conectado entre un punto de conexion 29, que es un punto arbitrario en el conductor de tierra 50, y una tierra 40 a traves de un punto de conexion 30B que es un punto arbitrario en una carcasa 30A de la unidad de conversion de alimentacion 30. Los puntos de conexion 27 y 28 se pueden conectar a cualquier porcion (incluso fuera de la carcasa 30A) siempre que los puntos esten en el lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua con respecto al nucleo 8 en la unidad de conversion de alimentacion 30.

Aunque en la figura 1 se muestra un ejemplo en el que el conductor de tierra 61 esta conectado al punto de conexion 29, que es un punto arbitrario en el conductor de tierra 50, el conductor de tierra 61 se puede conectar a una porcion de extremo de un lado del conductor de tierra 50 o la aleta 5 situada cerca de la porcion de extremo del un lado del conductor de tierra 50, o se puede conectar al punto de conexion 27, que es una porcion de extremo del otro lado del conductor de tierra 50 o esta en la proximidad de la porcion de extremo del otro lado del conductor de tierra 50. Esto es, el punto arbitrario en el conductor de lado negativo 22, que esta situado en el lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua con respecto a la aleta 5 del primer nucleo 8, esta conectado a tierra al mismo potencial (equipotencial) que la tierra 40 mediante el conductor de tierra 61.

La aleta 5 se puede conectar directamente a la carcasa 30A de la unidad de conversion de alimentacion 30. Esta configuracion elimina la necesidad de aislar la aleta 5 de la carcasa de la unidad de conversion de alimentacion 30, permitiendo con ello una simplificacion del proceso de fabricacion.

Aunque en la figura 1 se muestra un ejemplo en el que el conductor de tierra 61 esta conectado al punto de conexion arbitrario 30B en la carcasa 30A, y el punto de conexion 30B se conecta a la tierra 40, no es necesario que el punto de tierra en la carcasa 30A sea el punto de conexion 30B, y la carcasa 30A puede ser conectada a tierra en cualquier punto distinto del punto de conexion 30B. En este caso, conectando el conductor de tierra 61 a la carcasa 30A, se obtiene una conexion a tierra electrica.

Un efecto de reducir la corriente de ruido, que es unica para el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion configurada tal como se muestra en la figura 1, se describe a continuacion con referencia a la figura 2 y la figura 5.

La figura 2 son diagramas de ejemplo de una primera trayectoria del ruido que se puede generar en el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion. De manera mas espedfica, la figura 2(a) representa la primera trayectoria del ruido en el diagrama de configuracion mostrado en la figura 1, y la figura 2(b) representa un circuito equivalente de la trayectoria del ruido en un sistema de accionamiento de vehfculo electrico.

En primer lugar, se describe el circuito equivalente mostrado en la figura 2(b). En la figura 2(b), un punto A indica el punto de conexion 28 (o el punto de conexion 27), un punto B indica un terminal de salida del inversor 4, un punto C indica la aleta 5 (o el punto de conexion 29), un punto D indica el punto de conexion 30B en la carcasa 30A y un punto E indica la culata del motor 6A. Una unidad de circuito 71 que simula la impedancia del primer nucleo 8, una unidad de circuito 72 que simula la impedancia del conductor de lado negativo 22 situado en el lado derecho del punto de conexion 28 (el lado del inversor 4), y una fuente de ruido 73 como fuente de generacion de un ruido de modo comun estan dispuestos entre el punto A y el punto B. De manera similar, una capacitancia parasita de aleta 86, que es una capacitancia parasita de la aleta 5, esta dispuesta entre el punto B y el punto C, una unidad de circuito 74, que simula la impedancia del conductor de tierra 50, esta dispuesta entre el punto A y el punto C, una unidad de circuito 76, que simula la impedancia del conductor de tierra 61, esta dispuesta entre el punto C y el punto D, una unidad de circuito 77, que simula la impedancia de un cuerpo de vehfculo esta dispuesta entre el punto D y el punto E, una unidad de circuito 80 que simula la impedancia de un cable del conductor de tierra 59 dentro de la carcasa, una capacitancia 79 que es un valor de capacitancia del condensador 10, y una unidad de circuito 78, que simula la impedancia de un cable del conductor de tierra 59 fuera del vehfculo, estan dispuestas entre el punto A y el punto E, y una unidad de circuito 81, que simula la impedancia de un conductor de los conductores de carga 23 dentro de la carcasa, una unidad de circuito 82, que simula la impedancia del segundo nucleo 9, una unidad de circuito 83, que simula la impedancia de un cable de los conductores de carga 23 fuera del vehfculo, una unidad de circuito 84, que simula la impedancia del bobinado de motor del motor 6, y una capacitancia parasita del motor 85, que es la capacitancia parasita del motor 6 estan dispuestas entre el punto B y el punto E.

Tal como se ha descrito anteriormente, el circuito equivalente del sistema de accionamiento de vehfculo electrico se puede representar como el circuito equivalente mostrado en la figura 2(b), y se pueden generar una pluralidad de trayectorias del ruido en el sistema de accionamiento del vehfculo electrico. Las figuras 2(a) y 2(b) representan la primera trayectoria del ruido entre la pluralidad de trayectorias del ruido que se pueden generar en varios numeros. Tal como se indica mediante lmea de trazos gruesa en la figura 2(a), la primera trayectoria del ruido es una trayectoria del inversor 4 -> la aleta 5 -> el primer nucleo 8 -> el inversor 4, siendo el inversor 4 el punto de inicio y el punto final. En esta primera trayectoria del ruido, tal como se muestra en la figura 2(b), un componente de resistencia, un componente de inductancia y un componente de capacitancia se incluyen en la trayectoria, que constituye un circuito resonante. De este modo, es probable que la impedancia disminuya a una frecuencia espedfica, de tal manera que es probable que una corriente de ruido aumente. Por otro lado, en esta primera trayectoria del ruido, el primer nucleo 8 tiene una impedancia mayor que las impedancias de los otros elementos de impedancia de la trayectoria y, de este modo, una frecuencia de resonancia puede disminuir de tal manera que es

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

posible suprimir la disminucion de la impedancia en una banda de alta frecuencia. Como resultado, una frecuencia de conmutacion se desv^a a un lado de alta frecuencia con respecto a un elemento de conmutacion incluido en el dispositivo de conversion de alimentacion, e incluso bajo una condicion de que la corriente de la fuente de ruido, la corriente de alta frecuencia y la corriente de resonancia aumenten en una region de frecuencia mas alta, el aumento de estas corrientes se puede suprimir.

La figura 3 son diagramas de ejemplo de una segunda trayectoria del ruido que se puede generar en el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion, y de la misma manera que la figura 2, el ruido se muestra en el diagrama de configuracion y el diagrama de circuito equivalente.

Tal como se indica mediante la lmea de trazos gruesa en la figura 3(a), la segunda trayectoria del ruido es una trayectoria del inversor 4 -> la aleta 5 -> la tierra 40 -> la tierra 41 -> la culata del motor 6A -> el condensador 10 -> el primer nucleo 8 -> el inversor 4, siendo el inversor 4 el punto de inicio y el punto de finalizacion. En esta segunda trayectoria del ruido, asimismo, tal como se muestra en la figura 3(b), un componente de resistencia, un componente de inductancia y un componente de capacitancia se incluyen en la trayectoria, lo que constituye un circuito resonante y, de este modo es probable que la impedancia disminuya a una frecuencia espedfica de tal manera que es probable que una corriente de ruido aumente. No obstante, tambien en la segunda trayectoria del ruido, el primer nucleo 8 tiene una impedancia mayor que las impedancias de los otros elementos de impedancia en la trayectoria y, de este modo, una frecuencia de resonancia puede disminuir de tal manera que es posible suprimir la reduccion de la impedancia en una banda de alta frecuencia. Como resultado, una frecuencia de conmutacion se desvfa a un lado de alta frecuencia con respecto a un elemento de conmutacion incluido en el dispositivo de conversion de alimentacion, e incluso bajo una condicion de que la corriente de la fuente de ruido, la corriente de alta frecuencia y la corriente resonante aumenten en una region de mayor frecuencia, el aumento de estas corrientes se puede suprimir. Aunque la segunda trayectoria del ruido mostrada en la figura 3 es una nueva trayectoria del ruido provocada por el cable del conductor de tierra 61, el primer nucleo 8 existe en la segunda trayectoria del ruido tal como se ha descrito anteriormente, y la primera trayectoria del ruido mostrada en la figura 2 tiene una menor impedancia y, de este modo, no existe practicamente ningun efecto adverso debido a la segunda trayectoria del ruido.

La figura 4 son diagramas de ejemplo de una tercera trayectoria del ruido que se pueden generar en el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion y, de la misma manera que las figuras 2 y 3, la trayectoria se muestra en el diagrama de configuracion y el diagrama del circuito equivalente.

Tal como se indica mediante las lmeas de trazos gruesas en la figura 4(a), la tercera trayectoria del ruido es una trayectoria del inversor 4 -> el segundo nucleo 9 -> el motor 6 -> la culata del motor 6A -> el condensador 10 -> el primer nucleo 8 -> el inversor 4, siendo el inversor 4 el punto de inicio y el punto final. Tambien en esta tercera trayectoria del ruido, tal como se muestra en la figura 4(b), un componente de resistencia, un componente de inductancia y un componente de capacitancia se incluyen en la trayectoria, lo que constituye un circuito resonante y, de este modo, es probable que la impedancia disminuya a la frecuencia espedfica, de tal manera que es probable que una corriente de ruido aumente. No obstante, en la tercera trayectoria del ruido, el primer nucleo 8 y el segundo nucleo 9 tienen impedancias mayores que las impedancias de los otros elementos de impedancia de la trayectoria y, de este modo, una frecuencia de resonancia puede disminuir de tal manera que es posible suprimir la disminucion de la impedancia en una banda de alta frecuencia. Como resultado, una frecuencia de conmutacion se desvfa a un lado de alta frecuencia con respecto a un elemento de conmutacion incluido en el dispositivo de conversion de alimentacion, e incluso bajo una condicion de que la corriente de la fuente de ruido, la corriente de alta frecuencia y la corriente de resonancia aumenten en una region de mayor frecuencia, el aumento de estas corrientes se puede suprimir. Ademas, en la tercera trayectoria del ruido, la impedancia del segundo nucleo 9 se anade en serie al primer nucleo 8, y de este modo el efecto de supresion del aumento de la impedancia en la banda de alta frecuencia se puede mejorar.

La figura 5 son diagramas de ejemplo de una cuarta trayectoria del ruido que se puede generar en el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente realizacion, y de la misma manera que en las figuras 2 a 4, la trayectoria se muestra en el diagrama de configuracion y en el diagrama de circuito equivalente.

Tal como se indica mediante la lmea de trazos gruesa en la figura 5(a), la cuarta trayectoria del ruido es una trayectoria del inversor 4 -> el segundo nucleo 9 -> el motor 6 -> la culata del motor 6A -> la tierra 41 -> la tierra 40 - > el primer nucleo 8 -> el inversor 4, siendo el inversor 4 el punto de inicio y el punto final. En la cuarta trayectoria del ruido, asimismo, tal como se muestra en la figura 4(b), un componente de resistencia, un componente de inductancia y un componente de capacitancia se incluyen en la trayectoria, lo que constituye un circuito resonante y, de este modo, es probable que la impedancia disminuya a una frecuencia espedfica, de tal manera que es probable que una corriente de ruido aumente. No obstante, tambien en la cuarta trayectoria del ruido, de manera similar a la tercera trayectoria del ruido, tanto el primer nucleo 8 como el segundo nucleo 9 tienen impedancias mayores que las impedancias de los otros elementos de impedancia de la trayectoria y, de este modo, una frecuencia resonante puede disminuir de manera que es posible suprimir la disminucion de la impedancia en una banda de alta frecuencia. Como resultado, una frecuencia de conmutacion se desvfa a un lado de alta frecuencia con respecto a un elemento de conmutacion incluido en el dispositivo de conversion de alimentacion, e incluso bajo una condicion de que la corriente de la fuente de ruido, la corriente de alta frecuencia y la corriente de resonancia aumenten en

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

una region de alta frecuencia, el aumento de estas corrientes se puede suprimir. Ademas, tambien en la cuarta trayectoria del ruido, de manera similar a la tercera trayectoria del ruido, la impedancia del segundo nucleo 9 se suma en serie al primer nucleo 8 y, de este modo, el efecto de supresion de la disminucion de la impedancia en la banda de alta frecuencia se puede mejorar.

La cuarta trayectoria del ruido es una trayectoria generada conectando el conductor de tierra 61 entre el punto de conexion 29 en el conductor de tierra 50 y la tierra 40, que tiene una relacion paralela con la tercera trayectoria del ruido y, de este modo, existe la preocupacion de que la impedancia disminuya. No obstante, tal como se ha descrito anteriormente, en las trayectorias tercera y cuarta, la capacitancia parasita del motor tiene una impedancia relativamente grande en una banda de baja frecuencia, mientras que tanto el primer nucleo 8 como el segundo nucleo 9 estan dispuestos en la trayectoria y, de este modo, tal preocupacion se puede eliminar.

Ademas, dado que la tercera trayectoria del ruido es relativamente mas larga que las otras trayectorias del ruido, existe la preocupacion de que la cantidad de ruido emitida en proporcion al area de un bucle formado por la trayectoria aumente tambien relativamente. No obstante, la conexion del conductor de tierra 61 entre el punto de conexion 29 en el conductor de tierra 50 y la tierra 40 permite que el potencial del punto C de la aleta 5 este mas estabilizado con respecto al punto E de la culata del motor 6A y, de este modo, la corriente que circula a traves de la tercera trayectoria del ruido se reduce. Por lo tanto, la cantidad de ruido emitida por la tercera trayectoria del ruido se puede reducir de manera correspondiente y, como resultado, la preocupacion se elimina. Ademas, dado que no es necesario fijar el aislante entre la aleta 5 y la carcasa 30A, a diferencia de con el caso convencional, se puede conseguir asimismo una simplificacion de la estructura mecanica.

A continuacion, se describen las impedancias del primer nucleo 8 y el segundo nucleo 9. La figura 6 es una vista en perspectiva de una forma global de un nucleo de ferrita en forma de anillo como ejemplo del primer nucleo 8 y del segundo nucleo 9 de acuerdo con la presente realizacion. Este nucleo de ferrita en forma de anillo 90 incluye un taladro pasante 92 tal como se muestra en el dibujo. Cuando el nucleo de ferrita en forma de anillo 90 se utiliza como primer nucleo 8, el conductor de lado positivo 21 y el conductor de lado negativo 22 se insertan a traves del taladro pasante 92. Ademas, cuando el nucleo de ferrita en forma de anillo 90 se utiliza como segundo nucleo 9, los conductores de carga 23 (23a, 23b y 23c) se insertan a traves del taladro pasante 92.

Se conoce que la impedancia del nucleo de ferrita en forma de anillo 90 satisface las relaciones representadas por las Expresiones (1) y (2) siguientes.

|Z|cc (Ae/Le) ................(1)

Ae/Le=(H/2n) -LN(R1/R2) ................(2)

El significado de los sfmbolos incluidos en las Expresiones (1) y (2) es como sigue:

IZI: valor absoluto de la impedancia, Ae: area efectiva de la seccion transversal, Le: longitud efectiva de la trayectoria magnetica, H: grosor, R1: diametro exterior, R2: diametro interior

Como se puede entender a partir de las Expresiones (1) y (2), para aumentar la impedancia del nucleo de ferrita en forma de anillo 90 es efectivo aumentar la relacion del area efectiva de la seccion transversal Ae con respecto a la longitud efectiva de la trayectoria magnetica Le (la relacion del area efectiva de la seccion transversal Ae con respecto a la longitud efectiva de la trayectoria magnetica Le). De manera espedfica, es suficiente para reducir el diametro interior R2, aumentar el grosor H y aumentar el diametro exterior R1.

Como elemento de conmutacion incluido en el inversor, se utiliza generalmente un elemento transistor semiconductor de silicio (Si) (a continuacion, “elemento Si”).

Por otro lado, en los ultimos anos, como sustituto para el elemento de Si, los elementos de conmutacion semiconductores de carburo de silicio (SiC) (a continuacion “elementos de SiC”) han estado atrayendo la atencion.

La razon por la que el elemento de SiC puede realizar una operacion de conmutacion de alta velocidad es porque se puede utilizar a una temperatura alta, con su alta resistencia al calor, de tal manera que la temperatura de operacion permisible de un modulo que incluye el elemento de SiC se puede elevar y, de este modo, incluso cuando la velocidad de conmutacion ha aumentado aumentando una frecuencia de portadora, es posible suprimir todo aumento en el tamano del refrigerador.

No obstante, la utilizacion del elemento de SiC aumenta una componente de alta frecuencia de una tension de salida del inversor y, de este modo, una corriente de alta frecuencia generada por la tension de alta frecuencia funciona como fuente de ruido, lo que resulta en una preocupacion de que se pueda provocar un mal funcionamiento de un senalizador u otro. La razon de por que la utilizacion del elemento de SiC aumenta la componente de alta frecuencia de la tension de salida incluye los dos puntos principales siguientes.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

(1) Debido a que el SiC es un semiconductor de banda prohibida ancha, se puede adoptar una estructura de un dispositivo unipolar, de tal manera que una portadora acumulada es substancialmente cero. Por lo tanto, se puede reducir una perdida en el tiempo de conmutacion, mientras dv/dt y di/dt aumentan y el ruido aumenta.

(2) Debido a que la utilizacion del elemento de SiC puede reducir la perdida por conmutacion, una frecuencia por conmutacion puede aumentar con vistas a mejorar la controlabilidad y reducir una perdida del motor. Como resultado, la frecuencia de la conmutacion por segundo aumenta y, de este modo, el ruido aumenta de manera correspondiente.

Tal como se ha descrito anteriormente, cuando el elemento de SiC se utiliza como elemento de conmutacion incluido en el inversor, la corriente de alta frecuencia generada por la componente de alta frecuencia de la tension de salida del inversor funciona como fuente de ruido, lo que resulta en una preocupacion de que se pueda provocar un mal funcionamiento de un senalizador en el vetuculo, un senalizador de tierra u otros.

Se describen las caractensticas de la impedancia del primer nucleo 8 y del segundo nucleo 9, que se pueden utilizar adecuadamente incluso cuando se utiliza el elemento de SiC mencionado anteriormente. La figura 7 es un ejemplo de las caractensticas de impedancia adecuadas para el primer nucleo 8 y el segundo nucleo 9 de acuerdo con la presente realizacion. En la figura 7, la forma de onda de la porcion de lmea continua indica una caractenstica de frecuencia en una magnitud (un valor absoluto) de la impedancia, y la forma de onda de la porcion de lmea de trazos indica una caractenstica de frecuencia en una fase de la impedancia.

Las funciones del primer nucleo 8 y el segundo nucleo 9 son aumentar las impedancias de las trayectorias del ruido primera a cuarta descritas anteriormente, reduciendo de este modo las corrientes de ruido en estas trayectorias. Por lo que respecta a las caractensticas de la impedancia mostradas en la figura 7, el valor absoluto de la impedancia aumenta, dado que la frecuencia aumenta, y la fase de la impedancia tiende a cero (grados), dado que la frecuencia aumenta. Esto es, las caractensticas mostradas en la figura 7 representan, dado que la frecuencia aumenta, caractensticas que cambian gradualmente de un componente de inductancia a un componente de resistencia, y el valor absoluto de la impedancia aumenta. Dado que el principal componente de la impedancia se aproxima a una resistencia, se puede obtener un efecto de amortiguacion, y dado que el valor absoluto de la impedancia aumenta, la corriente de ruido puede disminuir. Por lo tanto, se puede decir que el nucleo de ferrita que tiene las caractensticas tal como las mostradas en la figura 7 es un elemento de impedancia que es adecuado cuando se utiliza como primer nucleo 8 y segundo nucleo 9 de acuerdo con la presente realizacion.

Cuando el nucleo de ferrita tal como el mostrado en la figura 6 se utiliza como primer nucleo 8 y segundo nucleo 9, tal como se entiende a partir de las descripciones de la figura 6, un aumento de la impedancia conduce a un aumento del volumen. Por otro lado, en el caso de la configuracion de acuerdo con la presente realizacion, debido a que la configuracion incluye el primer nucleo 8 y el segundo nucleo 9 tal como se muestra en la figura 1 u otros, cuando existe una restriccion de peso, es preciso considerar un compromiso entre el rendimiento, el peso o el volumen entre el primer nucleo 8 y el segundo nucleo 9.

Considerando las operaciones del primer nucleo 8 y el segundo nucleo 9, solo las trayectorias de ruido tercera y cuarta pasan a traves del segundo nucleo 9, mientras que todas las trayectorias del ruido primera a cuarta descritas anteriormente pasan a traves del primer nucleo 8. Por lo tanto, desde un punto de vista de reduccion de la corriente de ruido total, es mas efectivo aumentar la impedancia del primer nucleo 8 que la impedancia del segundo nucleo 9. Como en el ejemplo anterior, la impedancia del nucleo de ferrita aumenta, dado que el volumen aumenta. Por lo tanto, cuando se utiliza el mismo material, es mas efectivo aumentar el peso o el volumen del primer nucleo 8 que el peso o el volumen del segundo nucleo 9.

Aunque en la presente realizacion se ha descrito una configuracion de utilizacion tanto del primer nucleo 8 como del segundo nucleo 9, debido a que las corrientes que circulan a traves de las trayectorias de ruido tercera y cuarta descritas anteriormente disminuyen dependiendo de la magnitud de la capacitancia parasita del motor, en este caso el segundo nucleo 9 se puede omitir.

En la presente realizacion, como elemento para reducir la corriente de la fuente de ruido, la corriente de alta frecuencia y la corriente de resonancia, por ejemplo, se utiliza el nucleo de ferrita (un nucleo magnetico) tal como se muestra en la figura 6; no obstante, como sustituto para el nucleo magnetico, por ejemplo, se puede utilizar asimismo un elemento tal como un reactor y una bobina de choque en modo comun, es decir, un elemento de impedancia que tiene una componente de inductancia. La cuestion es, siempre que la frecuencia de resonancia en el momento en que circulan la corriente de la fuente de ruido, la corriente de alta frecuencia y la corriente de resonancia, se pueda desviar a una banda de frecuencia que no afecte a un senalizador del vehuculo, a un senalizador de tierra o a otros, se puede utilizar cualquier elemento de impedancia.

Aplicabilidad industrial

Tal como se ha descrito anteriormente, el dispositivo de conversion de alimentacion de acuerdo con la presente invencion es util en la reduccion adicional de una corriente de la fuente de ruido, una corriente de alta frecuencia y una corriente de resonancia.

Lista de signos de referencia

1: pantografo

2: reactor

3: condensador de filtro

4: inversor

4A: elemento semiconductor

5: aleta

6: motor

6A: culata del motor

7, 40, 41: tierra

8: primer nucleo

9: segundo nucleo

10: condensador

21: conductor de lado positivo

22: conductor de lado negativo

23: conductor de carga

27, 28, 29, 30B: punto de conexion

30: unidad de conversion de alimentacion

30A: carcasa

50: conductor de tierra (primer conductor de tierra)

59: conductor de tierra (segundo conductor de tierra)

61: conductor de tierra (tercer conductor de tierra)

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de conversion de alimentacion (30), que comprende:

un inversor (4) que esta dispuesto en una carcasa (30A) y esta adaptado para recibir alimentacion de un sistema de suministro de alimentacion de corriente continua, y accionar un motor (6) que esta conectado a una primera tierra (41);

un refrigerador (5) que esta adaptado para refrigerar el inversor (4);

un primer nucleo (8) que incluye un taladro pasante que permite el paso de un conductor de lado positivo

(21) , que conecta el sistema de suministro de alimentacion de corriente continua y el inversor (4), y un conductor de lado negativo (22), que conecta el inversor (4) a una segunda tierra (7);

un primer conductor de tierra (50), que conecta el conductor de lado negativo (22) en un lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua con respecto al primer nucleo (8) y el refrigerador (5); y

un segundo conductor de tierra (59), que conecta el conductor de lado negativo en un lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua con respecto al primer nucleo (8) y el motor (6) a traves de un elemento capacitivo (10),

caracterizado por que

el refrigerador (5) esta conectado a tierra a la segunda tierra (7) a traves del primer conductor de tierra (50), la carcasa (30A) esta conectada a tierra a una tercera tierra (40) y el refrigerador (5) esta tambien conectado a la carcasa (30A).
2. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de la reivindicacion 1, en el que

el segundo conductor de tierra (59) esta adaptado para conectar a tierra el motor (6) por medio de corriente alterna a traves del elemento capacitivo (10), comprendiendo ademas el dispositivo de conversion de alimentacion (30):

un tercer conductor de tierra (61), que incluye un extremo que esta conectado al conductor de lado negativo

(22) en el lado del sistema de suministro de alimentacion de corriente continua o al primer conductor de tierra (50) con respecto al primer nucleo (8), y el otro extremo que esta conectado a la tercera tierra (40).
3. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la primera tierra (41) y la tercera tierra (40) estan conectadas entre sf a traves de un cuerpo de vehuculo.
4. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que el primer nucleo (8) esta dispuesto de tal manera que, cuando el inversor (4) funciona como fuente de ruido, una trayectoria de corriente a traves de la cual una corriente entra y sale del inversor (4) a traves del refrigerador (5), el primer conductor de tierra (50) y el conductor de lado negativo (22), pasa a traves del primer nucleo (8).
5. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que el primer nucleo (8) esta dispuesto de tal manera que, cuando el inversor (4) funciona como fuente de ruido, una trayectoria de corriente a traves de la cual una corriente entra y sale del inversor (4) a traves del refrigerador (5), el tercer conductor de tierra (61), el motor (6), el elemento capacitivo (10), el segundo conductor de tierra (59) y el conductor de lado negativo (22), pasa a traves del primer nucleo (8).
6. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con la reivindicacion 2, que comprende ademas un segundo nucleo (9) que incluye un taladro pasante que permite el paso de un conductor de carga (23) que conecta el inversor (4) y el motor (6).
7. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que el primer nucleo (8) y el segundo nucleo (9) estan dispuestos de tal manera que, cuando el inversor (4) funciona como fuente de ruido, una trayectoria de corriente a traves de la cual una corriente entra y sale del inversor (4) a traves del conductor de carga (23), el motor (6), el elemento capacitivo (10), el segundo conductor de tierra (59) y el conductor de lado negativo (22), pasa a traves del primer nucleo (8) y el segundo nucleo (9).
8. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que el primer nucleo (8) y el segundo nucleo (9) estan dispuestos de tal manera que, cuando el inversor (4) funciona como fuente de ruido, una trayectoria de corriente a traves de la cual una corriente entra y sale del inversor (4) a traves del conductor de carga (23), el motor (6), el tercer conductor de tierra (61) y el conductor de lado negativo (22), pasa a traves del primer nucleo (8) y el segundo nucleo (9).
9. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que una impedancia del primer nucleo (8) es mayor que una impedancia del segundo nucleo (9).
10. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que cuando una frecuencia de la fuente de ruido aumenta por encima de 10 kHz, una fase de la impedancia de cada uno del primer nucleo (8) y el segundo nucleo (9) gradualmente disminuye desde un valor igual o menos que 80° a 0°.

5 11. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2, 4 a 8,

en el que la carcasa (30A) que contiene el inversor (4) esta conectada a la tercera tierra (40); y

el tercer conductor de tierra (61) esta conectado a la carcasa (30A) que esta conectada a la tercera tierra (40).
12. El dispositivo de conversion de alimentacion (30) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que un dispositivo de conmutacion incluido en el inversor (4) esta formado de un semiconductor de banda 10 prohibida ancha.