JP2005245118A - Electric device provided with inverter circuit - Google Patents
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この発明はインバータ装置や無停電電源装置などのインバータ回路を備えた電気装置に関するものである。 The present invention relates to an electric device including an inverter circuit such as an inverter device or an uninterruptible power supply device.
交流電源から入力された交流電圧をスイッチング素子により直流に変換し、変換した直流をスイッチング素子で所望の周波数、電圧の交流電圧に変換するインバータ回路を備えた電気装置においては、スイッチング素子(IGBTなど)の動作に伴い、伝導性ノイズ、放射性ノイズが発生するものであり、このノイズが他の機器への障害とならないようにノイズフィルタが搭載されている。
インバータ回路を備えた電気装置にノイズフィルタを搭載した例として、例えば特許文献1に示されたものがある。
特許文献1は、交流電圧をスイッチング素子により直流に変換する整流器と、変換した直流をスイッチング素子により所望の周波数・電圧の交流電圧に変換する逆変換器と、直流部分に蓄電池が接続された無停電電源装置に関するものであり、共通の磁気回路に互いに絶縁された二つのコイルが巻回され、一方のコイルが交流電源から無停電電源装置に入力される入力回路に直列接続され、他方のコイルが逆変換器から負荷に出力される出力回路に、インバータ回路から出力する方向のノイズ電流に対して、上記入力回路に直列接続された一方のコイルが作る磁界の方向と同一方向になるように接続されたコモンモードチョークが入力回路と出力回路に跨って配置された構成である。
In an electric device including an inverter circuit that converts an alternating voltage input from an alternating current power source into a direct current with a switching element and converts the converted direct current into an alternating voltage with a desired frequency and voltage with the switching element, the switching element (such as an IGBT) ), Conductive noise and radioactive noise are generated, and a noise filter is mounted so that this noise does not interfere with other devices.
As an example in which a noise filter is mounted on an electric device provided with an inverter circuit, there is one disclosed in Patent Document 1, for example.
Patent Document 1 discloses a rectifier that converts an alternating voltage into a direct current using a switching element, an inverse converter that converts the converted direct current into an alternating voltage of a desired frequency and voltage, and a storage battery connected to a direct current portion. It relates to a power failure power supply, and two coils that are insulated from each other are wound around a common magnetic circuit, and one coil is connected in series to an input circuit that is input from an AC power source to the uninterruptible power supply, and the other coil In the output circuit that is output from the inverter to the load, the noise current in the direction that is output from the inverter circuit is the same as the direction of the magnetic field created by one coil connected in series to the input circuit. The connected common mode choke is arranged across the input circuit and the output circuit.
このようにコモンモードチョークを入力回路および出力回路に跨って配置して直列接続すると、無停電電源装置の内部で対アース間に発生したノイズは、コモンモードチョークによって、入力側および出力側のコイルが互いに反対側のコイルにノイズ電流に対応する逆位相の電圧を発生させて相殺し、外部に漏洩することが抑制されるものである。 If the common mode choke is placed across the input circuit and output circuit and connected in series in this way, the noise generated between the uninterruptible power supply and the ground is connected to the coil on the input and output sides by the common mode choke. Are offset by generating opposite-phase voltages corresponding to the noise currents in the coils opposite to each other, and leakage to the outside is suppressed.
上記特許文献1のインバータ回路を備えた電気装置である無停電電源装置では、入力回路および出力回路に跨って共通の磁気回路を持つコモンモードチョークを直列接続したことにより、インバータ回路から見て外部に漏洩するノイズが抑制される効果を有するものであるが、インバータ回路→負荷→接地部→交流電源→インバータ回路というようなループモードのノイズに対しては入力回路と出力回路には同相のノイズ電圧となるので、抑制できないという問題点があった。 In the uninterruptible power supply device that is an electric device provided with the inverter circuit of Patent Document 1, the common mode choke having a common magnetic circuit straddling the input circuit and the output circuit is connected in series, so that it is externally viewed from the inverter circuit. The noise that leaks to the input circuit and the output circuit is the same in the input circuit and the output circuit against the noise in the loop mode such as inverter circuit → load → grounding part → AC power supply → inverter circuit. Since it becomes a voltage, there was a problem that it could not be suppressed.
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、インバータ回路から発生する伝導性、放射性ノイズの主要因となっているのは「インバータ回路→負荷→接地部→交流電源→インバータ回路」のループモードのコモンモード電流であり、このコモンモード電流の抑制が少ないコア数で実現できるインバータ回路を備えた電気装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the main factor of conductivity and radiated noise generated from the inverter circuit is “inverter circuit → load → grounding part → AC power source → inverter”. An object of the present invention is to provide an electric device including an inverter circuit that is a common mode current of a loop mode of a circuit and can be realized with a small number of cores that suppresses the common mode current.
この発明に係るインバータ回路を備えた電気装置は、交流電圧をスイッチング素子により直流に変換し、変換した直流をスイッチング素子で所望の周波数および電圧の交流電圧に変換するインバータ回路を備えた電気装置であって、共通の磁気回路に入力側の各相コイルと出力側の各相コイルとが互いに絶縁されて巻回され、入力側の各相コイルは電気装置の入力回路に直列接続され、出力側の各相コイルは、インバータ回路から出力する方向のノイズ電流に対して、入力側の各相コイルによる磁界の方向とは逆方向の磁界となる方向として電気装置の出力回路に直列接続された逆相コモンモードチョークが配置されたものである。 An electric device including an inverter circuit according to the present invention is an electric device including an inverter circuit that converts an alternating voltage into a direct current using a switching element and converts the converted direct current into an alternating voltage having a desired frequency and voltage. Each phase coil on the input side and each phase coil on the output side are insulated and wound around a common magnetic circuit, and each phase coil on the input side is connected in series to the input circuit of the electric device, and the output side Each of the phase coils is connected in series to the output circuit of the electric device as a direction in which the magnetic field in the direction opposite to the direction of the magnetic field by each phase coil on the input side is against the noise current in the direction of output from the inverter circuit. Phase common mode choke is arranged.
この発明によれば、インバータ回路から発生する伝導性、放射性ノイズの主要因となっている「インバータ回路→負荷→接地部→交流電源→インバータ回路」のループモードのコモンモード電流が抑制され、入力回路および出力回路に個別にチョークやコンデンサを設けて抑制する構成に比較して少ないコア数でループモードが抑制され、ループモードノイズの減衰効果が得られるインバータ回路を備えた電気装置が安価に構成できる。 According to this invention, the common mode current in the loop mode of “inverter circuit → load → grounding part → AC power source → inverter circuit”, which is the main factor of conductivity and radiated noise generated from the inverter circuit, is suppressed, and the input Low cost configuration of an electric device equipped with an inverter circuit that can suppress the loop mode with a small number of cores and provide an attenuation effect of loop mode noise compared to a configuration in which chokes and capacitors are individually provided in the circuit and the output circuit. it can.
実施の形態1.
図1は実施の形態1の交流電圧を所望の周波数、電圧の交流電圧に変換するインバータ回路を備えた電気装置の構成を示すブロック図である。
この構成は、交流電圧を直流に変換し、変換された直流を所望の周波数、電圧の交流電圧に変換するインバータ回路1と、交流電源3から交流電圧をインバータ回路1に入力する入力回路2と、インバータ回路1から負荷5に所望の周波数,電圧の交流電圧を負荷5に出力する出力回路4と、共通の磁気回路に入力側の各相コイルと、出力側の各相コイルが互いに絶縁されて巻回され、入力側各相コイルと出力側各相コイルは、インバータ回路から出力する方向のノイズ電流に対して、互いに逆方向の磁界を発生するように接続された逆相コモンモードチョーク6とを備えたものである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric device including an inverter circuit that converts the AC voltage of Embodiment 1 into an AC voltage having a desired frequency and voltage.
This configuration includes an inverter circuit 1 that converts an AC voltage into a DC voltage, converts the converted DC voltage into an AC voltage having a desired frequency and voltage, and an
このようにインバータ回路を備えた電気装置を構成すると、インバータ回路1で発生するコモンモードノイズは、出力回路4を通って負荷5に流れ込み、負荷5と対接地部間のインピーダンスを介して接地部に流れ込む。接地部に流れ込んだコモンモードノイズは入力回路2の対接地部間のインピーダンスを介して入力回路2に流れ込み、ノイズの発生元であるインバータ回路に帰還する。即ち、「インバータ回路→負荷→接地部→交流電源→インバータ回路」のループモードの経路で伝播する。
逆相コモンモードチョーク6は入力側コイルと出力側コイルは、逆相に巻回されているので、「インバータ回路→負荷→接地部→交流電源→インバータ回路」のループモードのコモンモードノイズに対して抑制効果がある。
When the electric device including the inverter circuit is configured as described above, the common mode noise generated in the inverter circuit 1 flows into the
Since the negative side
入力回路と出力回路に跨って逆相コモンモードを直列配置したことにより、ループモードのコモンモードノイズを抑制するために、入力回路、出力回路のそれぞれにチョ−クを配置して対策する場合よりも、チョークの数が少なくなり電気装置として安価に構成できる。 In order to suppress common mode noise in the loop mode by arranging the anti-phase common mode in series across the input circuit and the output circuit, it is better than arranging a choke in each of the input circuit and output circuit. However, the number of chokes is reduced, and the electric device can be constructed at low cost.
実施の形態2.
実施の形態2の構成を図2に示す。実施の形態2は、実施の形態1の逆相コモンモードチョーク6を備えた構成に、同相コモンモードチョークを付加したものである。
図2構成のインバータ回路1、入力回路2、交流電源3、出力回路4、負荷5は実施の形態1の図1と同一であり、これに入力回路2と出力回路に跨って同相コモンモードチョーク7を付加したものである。
The configuration of the second embodiment is shown in FIG. In the second embodiment, a common-phase common mode choke is added to the configuration including the negative-phase
The inverter circuit 1,
インバータ回路1から発生するコモンモードノイズは、実施の形態1で説明したループモードのコモンモードノイズの他に、インバータ回路1から見て入力回路2と出力回路4に同相で発生するダイポール(共振)モードのコモンモードノイズも発生する。
同相コモンモードチョ−ク7は共通の磁気回路に入力側の各相コイルと出力側の各相コイルとが互いに絶縁されて巻回され、入力側の各相コイルは電気装置の入力回路2に直列接続され、出力側の各相コイルは、入力側の各相コイルによる磁界の方向とは同一方向の磁界となる方向として電気装置の出力回路4に直列接続されたものである。
The common mode noise generated from the inverter circuit 1 is a dipole (resonance) generated in the same phase in the
The common-mode common mode choke 7 is wound around a common magnetic circuit in which each phase coil on the input side and each phase coil on the output side are insulated from each other, and each phase coil on the input side is connected to the
このように入力回路2と出力回路4に跨って逆相コモンモードチョーク6と同相コモンモードチョーク7を直列接続した構成にすると、実施の形態1で説明したコモンモードノイズと、インバータ回路1から見て、入力回路2と出力回路4に同相で伝播するダイポールモードのコモンモードノイズも抑制できる構成となる。
In this way, when the reverse-phase common mode choke 6 and the common-mode common mode choke 7 are connected in series across the
実施の形態3.
実施の形態3のインバータ回路を備えた電気装置のブロック図を図3に示す。図3の構成は、インバータ回路1の入力回路2に電源ノイズフィルタと、入力回路2と出力回路4に跨って逆相コモンモードチョーク6を設けたものである。図4は三相回路用の電源ノイズフィルタと逆相コモンモードチョーク6を一体にしてブロック化した場合のノイズフィルタ8の詳細構成図である。このノイズフィルタ8は図3に内蔵した構成としても、ブロック化して外付けする構成のいずれでもよい。
図4の構成は、図3の入力回路2のインバータ回路1側に接続される入力回路21と、交流電源3側に接続される電源入力回路22の間に、コモンモードチョーク23と逆相コモンモードチョ−ク6の入力側コイルを直列接続し、電源入力回路22の相間にコンデンサ24、コモンモードチョーク23と逆相コモンモードチョーク6の間の相間にコンデンサ25および各相の対地間にコンデンサ26を接続して電源ノイズフィルタを構成し、インバータ回路1の入力側には電源入力回路21により接続される。
インバータ1の出力側は出力回路41により逆相コモンモードチョーク6の出力側コイルに接続し、逆相コモンモードチョーク6の出力側コイルから、負荷接続回路42により負荷5に接続される構成である。
FIG. 3 shows a block diagram of an electric device provided with the inverter circuit of the third embodiment. In the configuration of FIG. 3, the
4 includes a
The output side of the inverter 1 is connected to the output side coil of the negative phase
このノイズフィルタ8の電源ノイズフィルタは、従来から使用されているLC形の電源ノイズフィルタであり、特に低周波帯(数百kHz〜数MHz)のノイズ減衰を目的としている構成である。コモンモードチョーク23は、共通の磁気回路に3相のコイルが互いに絶縁されて巻回された構成である。
The power supply noise filter of the
このように構成し、逆相コモンモードチョーク6の磁気回路の材質・形状などを高周波(数MHz〜数十MHz)周波数帯の高帯域のノイズを抑制するように選択すると、電源ノイズとともに、ループモードのコモンモードノイズが抑制できる構成となる。
When configured in this way, the material and shape of the magnetic circuit of the reversed-phase
図3におけるノイズフィルタ8は、電源ノイズフィルタと逆相コモンモードチョーク6を一体にブロックにしたものであり、ノイズフィルタ8として組み立てた後に装置に組み込まれるので、生産性が向上する効果がある。
The
1 インバータ回路、2 入力回路、3 交流電源、4 出力回路、5 負荷、
6 逆相コモンモードチョーク、7 同相コモンモードコイル、8 ノイズフィルタ、
21 電源入力回路、22 電源回路、23 コモンモードチョーク、
24,25,26 コンデンサ、41 出力回路、42 負荷接続回路。
1 Inverter circuit, 2 input circuit, 3 AC power supply, 4 output circuit, 5 load,
6 Reverse-phase common mode choke, 7 In-phase common mode coil, 8 Noise filter,
21 power input circuit, 22 power supply circuit, 23 common mode choke,
24, 25, 26 capacitor, 41 output circuit, 42 load connection circuit.
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- 2004-02-26 JP JP2004050965A patent/JP2005245118A/en active Pending
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