JP2000102242A - 伝導妨害の除去を最適化する方法および装置 - Google Patents

伝導妨害の除去を最適化する方法および装置

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JP2000102242A
JP2000102242A JP11258984A JP25898499A JP2000102242A JP 2000102242 A JP2000102242 A JP 2000102242A JP 11258984 A JP11258984 A JP 11258984A JP 25898499 A JP25898499 A JP 25898499A JP 2000102242 A JP2000102242 A JP 2000102242A
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JP11258984A
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Jukka Mattila
マチラ ユッカ
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ABB Industry Oy
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters

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  • Power Conversion In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数変換器における伝導高調波妨害の除去
を最適化する方法および装置を提供する。 【解決手段】 周波数変換器は、供給回路網のフィーダ
に結合され、かつ可変スイッチング周波数を有する。こ
の方法は、周波数変換器のフィーダの共通モード妨害電
流を電流確定手段1により確定するステップと、その確
定された共通モード妨害電流の大きさを所定の限度値と
比較するステップと、共通モード妨害電流が所定の限度
値を超えた時、周波数変換器のスイッチング周波数を変
化させるステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数変換器にお
ける伝導高調波妨害の除去を最適化する方法および装置
に関し、その周波数変換器は、供給回路網のフィーダに
結合され、可変スイッチング周波数を有する。
【0002】
【従来の技術】高速変化のために、電子装置は、近隣に
電磁妨害を生じる。この問題は、高い電流および電圧を
扱う電力電子装置のような高電力装置に関しては、特に
明らかである。この種の高電力装置は、例えば、モータ
の制御に通常用いられる周波数変換器である。周波数変
換器は、既知の一定の供給周波数を所望の出力周波数へ
変換する。この出力周波数は、必要な出力電圧に応じて
変調される幅を有する出力DCパルスに接続することに
より発生する。この種の出力電圧発生は、パルス幅変調
(PWM)として公知である。装置の出力に接続される
DCパルスのスイッチング周波数は、一般に、1kHz
から16kHzまでの範囲内にある。ある周波数変換器
は、スイッチング周波数を所望の出力周波数などの基準
に基づいて変化させる。
【0003】高電力半導体の結合損失を最小化するため
には、その高電力半導体の1つの状態からもう1つの状
態への変化をできるだけ高速で行わなければならない。
結合すべき電圧および電流を高くすると共に変化を速く
すると、必然的に電磁妨害を発生し、放射および伝導の
現象の双方として環境内へ広がる。伝導妨害は、供給回
路網の電圧をひずませ、また伝導無線周波数妨害は、さ
らに電磁放射を放出して放射の範囲内の他の高感度の装
置に妨害を与える。複数の異なる規格は、電気装置から
の電磁放出が超えてはならない限度を定めている。その
規格の遵守は、さまざまな装置の電磁的適合に寄与す
る。
【0004】伝導高周波妨害を減少させるために、フィ
ーダに結合させるRFI(無線周波妨害)フィルタが通
常用いられる。これらのフィルタは、一般に容量性およ
び誘導性の部品を含む。RFIフィルタのインダクタン
スは、位相特定モードチョークおよび共通モードチョー
クの双方を含むが、経費節減のために、共通モードチョ
ークのみがこれらのフィルタにおいて用いられる。RF
Iフィルタが共通モードチョークのみを用いる時は、そ
れが飽和するという問題が起こる。飽和は、周波数変換
器のモータケーブルの高い対地キャパシタンスから生
じ、そのキャパシタンスは、変化時に高共通モード電流
を発生する。周波数変換器のスイッチング周波数は、対
地キャパシタンスを通る共通モード電流の大きさに影響
する。共通モード電流は、周波数変換器のDC中間回路
を経て接地された妨害防止キャパシタンスを経て、また
は、供給回路網の対地キャパシタンスを経て、妨害源、
すなわち、周波数変換器の高電力半導体へ復帰する傾向
がある。もし周波数変換器のスイッチング周波数が供給
回路網の対地キャパシタンスと、供給回路網のインダク
タンスと、RFIフィルタの共通モードインダクタンス
とにより形成されるLC回路の共振周波数であれば、共
通モード電流は、前記経路を経て、すなわち、妨害防止
キャパシタを経て妨害源へ復帰する傾向がある。
【0005】共通モードチョークを過大評価することに
より、共通モードチョークの上述の飽和と、それから生
じる伝導無線周波数妨害の増加とを制限する試みが行わ
れた。過大評価は、チョーク内に用いられているフェラ
イトコアその他の任意の磁性材料の断面を拡大すること
により行われる。しかし、過大評価は、不必要な余分の
経費を要する。さらに、コアの断面積の拡大は、もちろ
ん用いられるチョークの大きさを増大させるので望まし
くない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の欠点を回避し、より効率的な伝導高周波妨害の除去を
可能にすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明の方
法により達成され、本発明の方法は、周波数変換器フィ
ーダの共通モード妨害電流を確定するステップと、前記
確定された共通モード妨害電流の大きさを所定の限度値
と比較するステップと、前記共通モード妨害電流が前記
所定の限度値を超えた時、前記周波数変換器のスイッチ
ング周波数を変化させるステップとを含むことを特徴と
する。
【0008】本発明の方法は、周波数変換器内を通過す
る共通モード電流を測定することにより、また共通モー
ド電流が所定電流限度を超えた時に周波数変換器のスイ
ッチング周波数を変化させることにより行われる除去の
最適化に基づく。本発明の方法の利点は、モータケーブ
ルの対地キャパシタンスの大きさ、またはフィーダ内の
共通モード電流を増大させる他の要因に無関係に、伝導
高周波妨害を顕著に減少させることである。本発明によ
る最適化は、RFIフィルタのより小形の設計を可能に
し、フィルタの過大評価の必要はなくなる。従って、本
発明の方法を利用すれば、スペースおよび経費の双方が
節約される。
【0009】本発明は、周波数変換器における伝導高調
波妨害の除去を最適化する装置にも関し、この周波数変
換器は、供給回路網のフィーダに結合され、可変スイッ
チング周波数を有し、この装置は、相互に接続された、
周波数変換器フィーダの共通モード妨害電流を確定する
電流確定手段と、前記共通モード妨害電流の大きさを所
定の限度値と比較する比較手段と、前記周波数変換器の
スイッチング周波数を変化させる制御手段とを含むこと
を特徴とする。
【0010】本装置により、本発明の方法が提供する利
点は、周波数変流器に対し、または周波数変流器に関連
して、最少の部品の追加のみを必要とする簡単な構造に
より実現される。以下、添付図面を参照しつつ、本発明
を実施例に関して詳細に説明する。
【0011】
【発明の実施の形態】図1の回路網フィルタは、従来か
らの従来技術において、回路網から装置へ、または装置
から回路網へ返る妨害電流の伝搬を制限するために用い
られている。開示されている回路網フィルタは、2つの
共通モードチョークL1、L2およびキャパシタ結合C
1、C2、C3およびC4を含む。このフィルタは、通
過電流から最高周波数を有する成分を除去する低域フィ
ルタとして働く。このフィルタは、共通モード電流の伝
搬を制限するために特に最適化される。共通モード電流
とは、全ての位相において同方向の妨害電流をなす電流
成分をいう。周波数変換器を用いる時、共通モード電流
は、最も典型的には、モータケーブルの高い対地キャパ
シタンスを通る容量性電流から生じる。周波数変換器の
高電力半導体は、速やかに状態を変化し、電位の速やか
な大きい変化が、対地キャパシタンスを通る電流の伝搬
を可能にする。容量性接地電流は、ひいては、望ましく
ないフィーダ内の共通モード電流を生ずる。
【0012】モータケーブルが長いと、対地キャパシタ
ンスは、顕著なものとなり、さらに高い共通モード電流
を生ずる。さらに、モータケーブルの長さ毎に、共通モ
ード電流が最高になる周波数変換器のスイッチング周波
数が存在する。高共通モード電流は、共通モードチョー
クの磁性材料に飽和を生じ、ひいては、フィルタの妨害
除去能力をかなり減少させる。チョークの飽和に関連し
て、除去能力は、1MHzより低い周波数において特に
劇的に減少する。
【0013】図2は、共通モード電流を測定するための
電流確定手段1を組合わせた回路網フィルタを示す。こ
の回路網フィルタの機能は、図1のフィルタと同様であ
る。入力位相は、フィルタ入力U、V、Wに結合し、さ
らにフィルタ出力からコネクタR、S、Tを経て周波数
変換器のような装置に結合されるようにされる。上述の
回路網フィルタは、回路網フィルタの可能な構造を例示
しているに過ぎず、異なる目的のためには、いくつかの
異なるフィルタのタイプが存在することは明らかであ
る。
【0014】本発明の方法によれば、周波数変換器フィ
ーダの共通モード電流が確定される。電流確定手段1
は、共通モード電流の大きさと、手段1の信号線2を通
る共通モード電流の大きさに相当する電流Icomとを
確定する。図2に示されている実施例によれば、共通モ
ード電流は、フィーダの位相導体において確定される。
図2によれば、電流確定手段1は、共通モード変流器で
あり、その一次巻線は、変流器のコア3を通る位相導体
から成り、二次巻線は信号線2から成る。共通モード変
流器とは、一次巻線の共通モード電流を二次電流へ変換
する変成器のことである。
【0015】信号線2の電流Icomは、フィルタの信
号コネクタI+、I−から比較手段に供給され、比較手
段においては、その電流の大きさが所定の限度値と比較
される。もし信号線電流が所定限度値を超えれば、周波
数変換器のスイッチング周波数は、変化される。スイッ
チング周波数は、妨害電流が限度値より小さくなるまで
変化される。スイッチング周波数の変化においては、比
較手段と通信する周波数変換器のマイクロプロセッサの
ような制御手段は、周波数変換器のスイッチング周波数
を変化させる。必要な時には、スイッチング周波数は、
上方または下方へ選択的に変化され、スイッチング周波
数は、増加または減少される。もし1つの方向へのスイ
ッチング周波数の変化が共通モード電流の所望の減少を
生じなければ、スイッチング周波数の変化の方向を変え
ることができる。上述のように、スイッチング周波数
は、共通モード電流の大きさに影響を与え、従って、伝
導高周波妨害のレベルに対しても影響を与える。実際に
は、装置を使用し始める時に、1回だけスイッチング周
波数を最適化することが必要である。
【0016】共通モード電流を比較する対象である電流
限度の限度値が共通モードフィルタL1、L2が飽和す
るための十分な余裕を残すように選択された時は、最適
のスイッチング周波数は、可能な飽和の十分前に検索で
き、除去容量を節約する。この手順は、フィルタの設計
および経費をかなり節約し、さらに除去能力を改善す
る。この方法により、周波数変換器から回路網内に供給
される共通モード電流も最小化され、障害電流保護のた
めに、不必要に装置を回路網から取り外さなくてもよ
く、その理由は、障害電流の確定が共通モード電流の測
定に基づいて行われるからである。
【0017】本発明の1つの実施例によれば、共通モー
ド妨害電流は、入力位相保護接地導体(PE)から直接
に確定され、従って、共通モード変流器を用いる時は、
保護接地導体だけは、その変流器を経て用いられなけれ
ばならない。
【0018】共通モード変流器は、回路網フィルタの共
通モードチョークに組合わされる。その場合には、信号
線がチョークに対し二次巻線として追加されなければな
らない。この構造は、磁性材料をさらに節減する。その
理由は、電流確定手段のために別個のコアが必要でなく
なるからである。
【0019】当業者にとっては、技術の進歩に伴い、本
発明の基本理念がさまざまに実現されることは明らかで
ある。従って、本発明およびその実施例は、上述の例に
制限されるものではなく、特許請求の範囲内において変
更される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の回路網フィルタを示す。
【図2】共通モード変流器が組合わされた回路網フィル
タを示す。
【符号の説明】
1 電流確定手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数変換器における伝導高調波妨害の
    除去を最適化する方法であって、前記周波数変換器が供
    給回路網のフィーダに結合し且つ可変スイッチング周波
    数を有し、前記方法が、 周波数変換器フィーダの共通モード妨害電流を確定する
    ステップと、 前記確定された共通モード妨害電流の大きさを所定の限
    度値と比較するステップと、 前記共通モード妨害電流が前記所定の限度値を超えた
    時、前記周波数変換器のスイッチング周波数を変化させ
    るステップと、を含むことを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項2】 前記フィーダの前記共通モード妨害電流
    の前記確定ステップは、前記共通モード妨害電流を前記
    フィーダの保護接地導体から確定するステップを含むこ
    とを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記フィーダの前記共通モード妨害電流
    の前記確定ステップは、前記共通モード妨害電流を前記
    フィーダの位相導体から確定するステップを含むことを
    特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記フィーダの前記共通モード妨害電流
    の前記確定ステップは、前記共通モード妨害電流を共通
    モード変流器を用いることにより確定するステップを含
    むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 周波数変換器における伝導高調波妨害の
    除去を最適化する装置であって、前記周波数変換器が供
    給回路網のフィーダに結合し且つ可変スイッチング周波
    数を有し、前記装置は、 周波数変換器フィーダの共通モード妨害電流を確定する
    電流確定手段1と、 前記共通モード妨害電流の大きさを所定の限度値と比較
    する比較手段と、 前記周波数変換器のスイッチング周波数を変化させる制
    御手段と、を含むことを特徴とする前記装置。
  6. 【請求項6】 前記電流確定手段は、共通モード変流器
    1であることを特徴とする請求項5に記載の装置。
JP11258984A 1998-09-14 1999-09-13 伝導妨害の除去を最適化する方法および装置 Pending JP2000102242A (ja)

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