JP2008104307A - Noise suppressor for semiconductor power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体電力変換装置から外部装置へのノイズ漏洩を、フェライトコアによって抑制するノイズ低減装置に関する。 The present invention relates to a noise reduction device that suppresses noise leakage from a semiconductor power conversion device to an external device using a ferrite core.
本発明に係る半導体電力変換装置として、誘導電動機を可変速駆動するインバータ装置の要部構成を図2に示す。商用電源などの交流電源1が接続される入力部には高調波抑制用のCRフィルタ2と交流リアクトル3からなる高周波除去用フィルタ回路を設け、このフィルタ回路(さらに絶縁トランス)を介して交流−直流電力変換部としてのコンバータ4に交流電力を取り込む。直流−交流電力変換部としてのインバータ5は、コンバータ4を直流電源とし、電圧および周波数を制御し、さらにはPWM制御した3相出力を得、この交流電流を負荷となる誘導電動機6に出力トランスを介して供給し、誘導電動機6を可変速駆動する。
As a semiconductor power conversion apparatus according to the present invention, a main configuration of an inverter apparatus that drives an induction motor at a variable speed is shown in FIG. The input section to which an AC power source 1 such as a commercial power source is connected is provided with a high frequency removing filter circuit comprising a
コンバータ4およびインバータ5は、主スイッチ素子としてダイオード、IGBT、GTO、トランジスタなどの電力用半導体素子を設け、これらをスイッチング動作させることで所期の電力変換動作を得るが、これら素子のスイッチング動作にはパルス性の電流が流れ、この電流が周辺のコンピュータや交流電源に接続される他の装置にノイズとして誘導され、これら外部装置の誤動作などの原因となる。
The
上記のインバータ装置から外部装置へのノイズ漏洩を抑制するノイズ低減方式として、交流入力部およびインバータ出力部の3相ケーブルにフェライトコア7およびフェライトコア8を付設し、さらには誘導電動機のアース線を含めた4相ケーブルにフェライトコア9を付設し、これらフェライトコア7〜9とケーブル間に発生させる高周波電磁誘導によってノイズが外部に漏洩するのを抑制する。
As a noise reduction method for suppressing noise leakage from the inverter device to the external device, a
フェライトコアは、ドーナツ型の一体構造、または複数の角型コア材による組み立て構造にされ、これに3相ケーブルまたは4相ケーブルを数ターン巻回させる。さらには、複数のフェライトコアを一体にしてそれらにケーブルを巻回させる(例えば、特許文献1参照)。
前記のようなフェライトコアの付設構造において、3相ケーブルは大きな電流容量を必要とするため、その線径およびその絶縁被覆が大きくなり、フェライトコアとケーブルとの間に所期のターン数を得るにはフェライトコアの大型化と必要個数増を招く。また、フェライトコアは高周波電流によって発熱するため、その冷却構造を必要とする。 In the attached structure of the ferrite core as described above, since the three-phase cable requires a large current capacity, the wire diameter and the insulation coating become large, and an expected number of turns is obtained between the ferrite core and the cable. Increases the size of the ferrite core and the required number. Further, since the ferrite core generates heat due to the high frequency current, its cooling structure is required.
これら事情から、従来のノイズ低減装置は、フェライトコアおよびケーブルを含めて装置の大型化とコストアップになる問題があった。 Under these circumstances, the conventional noise reduction device has a problem of increasing the size and cost of the device including the ferrite core and the cable.
本発明の目的は、上記の課題を解決したを半導体電力変換装置のノイズ低減装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a noise reduction device for a semiconductor power conversion device that has solved the above-described problems.
本発明は、前記の課題を解決するため、半導体電力変換装置を構成する各部のアース線および負荷のアース線をアース母線まで引き回し配線することで、半導体電力変換装置としてのアースをアース母線で一本化し、これらアース線をフェライトコアに必要ターン数だけ巻回させてアース母線に接続したもので、以下の構成を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured such that the ground wire of each part constituting the semiconductor power conversion device and the ground wire of the load are routed to the ground bus and wired so that the ground as the semiconductor power conversion device is integrated with the ground bus. These ground wires are wound around the ferrite core by the required number of turns and connected to the ground bus, and have the following configuration.
(1)交流電源から交流電力を取り込む入力部に高周波除去用フィルタ回路を設け、半導体素子を主回路スイッチ素子として前記交流電力を交流または直流に電力変換して負荷に供給する電力変換部を設けた半導体電力変換装置において、
前記入力部と電力変換部および負荷のアース線は半導体電力変換装置のアース母線まで引き回し配線し、前記各アース線は半導体電力変換装置から漏洩するノイズを低減するためのフェライトコアとの間に必要ターン数だけ巻回させて前記アース母線に接続した構成を特徴とする。
(1) A filter circuit for removing high frequency is provided at an input unit that takes in AC power from an AC power source, and a power conversion unit that converts the AC power into AC or DC and supplies it to a load using a semiconductor element as a main circuit switch element is provided. In the semiconductor power converter
The input unit, the power conversion unit and the ground wire of the load are routed to the ground bus of the semiconductor power conversion device, and each ground wire is necessary between the ferrite core for reducing noise leaking from the semiconductor power conversion device. The configuration is characterized in that it is wound by the number of turns and connected to the ground bus.
(2)前記各アース線は、それらに流れるアース電流のうちの主電流の極性が互いに逆極性になるよう前記フェライトコアに巻回させた構成を特徴とする。 (2) Each of the ground wires is characterized in that it is wound around the ferrite core so that the polarities of the main currents out of the ground currents flowing through them are opposite to each other.
以上のとおり、本発明によれば、半導体電力変換装置を構成する各部のアース線および負荷のアース線をアース母線まで引き回し配線することで、半導体電力変換装置としてのアースをアース母線で一本化し、これらアース線をフェライトコアに必要ターン数だけ巻回させてアース母線に接続したため、以下の効果がある。 As described above, according to the present invention, the ground wire as the semiconductor power converter is unified by the ground bus by routing the ground wire of each part constituting the semiconductor power converter and the ground wire of the load to the ground bus. Since these ground wires are wound around the ferrite core by the required number of turns and connected to the ground bus, the following effects are obtained.
(1)フェライトコアは、電力ケーブルに比べて非常に細いアース線のみを巻回させる構成で済み、その小型化、コストダウンおよび必要数量の低減を図ることができ、ひいては半導体電力変換装置の小型化、コストダウンを図ることができる。 (1) The ferrite core only needs to have a configuration in which only a very thin ground wire is wound compared to the power cable, so that it is possible to reduce the size, reduce the cost, and reduce the required quantity. And cost reduction.
(2)アース電流は、電力変換装置の出力電流に比べて非常に小さい電流しか流れないため、フェライトコアに流れる高周波ノイズ電流も小さくなり、フェライトコアの発熱も微々たるものに低減でき、その冷却構造が不要となる。特に、各アース線に流れるアース電流のうちの主電流の極性が互いに逆極性になるようフェライトコアに巻回させる構成にして顕著な効果を得ることができる。 (2) Since the ground current is very small compared to the output current of the power converter, the high-frequency noise current flowing in the ferrite core is also reduced, and the heat generated in the ferrite core can be reduced to a small amount, and the cooling No structure is required. In particular, a remarkable effect can be obtained by winding the ferrite core so that the polarities of the main currents out of the ground currents flowing through the respective ground wires are opposite to each other.
図1は、本発明の実施形態を示し、インバータ装置に適用した場合である。同図が図2と異なる部分は、インバータ装置を構成する各部のアース線および負荷のアース線をアース母線まで引き回し配線することで、インバータ装置としてのアースをアース母線で一本化し、これらアース線をフェライトコアに巻回させてアース母線に接続した点にある。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, which is applied to an inverter device. 2 differs from FIG. 2 in that the ground wire of each part constituting the inverter device and the ground wire of the load are routed to the ground bus, and the ground as the inverter device is unified by the ground bus. Is wound around a ferrite core and connected to a ground bus.
図1において、フィルタ回路2のアース線2Eと、コンバータ4のアース線4Eと、インバータ5のアース線5Eおよび誘導電動機6のアース線6Eは、それぞれアース母線10の位置まで引き回し、アース母線10で接地する。
In FIG. 1, the
フェライトコア11は、フィルタ回路2のアース線2Eとコンバータ4のアース線4Eの両方が必要ターン数だけ巻回され、両アース線2Eと4Eがそれぞれアース母線10に接続される。ここで、フェライトコア11に対する両アース線の巻回方向は、アース線2Eとアース線4Eに流れるアース電流のうちの主電流の極性が互いに逆極性になるよう巻回しておく。これらの主電流の極性を図中に矢印で示す。
In
フェライトコア12は、インバータ5のアース線5Eと誘導電動機6のアース線6Eの両方が必要ターン数だけ巻回され、両アース線5Eと6Eがそれぞれアース母線10に接続される。この場合も同様に、フェライトコア12に対する両アース線の巻回方向は、アース線5Eとアース線6Eに流れるアース電流のうちの主電流の極性が互いに逆極性になるよう巻回しておく。これらの主電流の極性を図中に矢印で示す。
In
以上の構成になるノイズ低減装置によれば、各アース線2E、4E、5E、6Eは、それぞれ1本線構成で、しかも少しのアース電流容量をもてばよいため、インバータ5の出力ケーブル等に比べて非常に細い線で済む。これにより、フェライトコア11、12に必要ターン数を巻回するにも、従来方式に比べて大幅に小型化したフェライトコアを使用することができる。
According to the noise reduction device having the above configuration, each of the
さらに、アース線2Eと4Eを1つのフェライトコア11に巻回させ、それらの主アース電流が互いに逆極性になる構成とするため、フェライトコア11に発生する磁束量としては両アース電流で打ち消され、フェライトコア11の発熱を大幅に低減できる。同様に、フェライトコア12に巻回させるアース線5E、6Eの主アース電流が互いに逆極性になり、フェライトコア12の発熱を大幅に低減できる。
Further, since the
なお、実施形態では、インバータ装置に適用した場合を示すが、本発明は電力用チョッパやサイクロコンバータなど半導体素子を主スイッチ素子とし、大きな電流容量をもつ半導体電力変換装置に適用して同等の作用効果を得ることができる。 Although the embodiment shows a case where the present invention is applied to an inverter device, the present invention uses a semiconductor element such as a power chopper or a cycloconverter as a main switch element and is applied to a semiconductor power conversion device having a large current capacity. An effect can be obtained.
また、実施形態では、コンバータのアース線とCRフィルタのアース線を1つのフェライトコアに巻回し、インバータのアース線と誘導電動機のアース線を1つのフェライトコアに巻回する場合を示すが、全てのアース線を1つのフェライトコアに巻回する構成、逆に3つ以上のフェライトコアに複数のアース線を巻回する構成など、半導体電力変換装置に構成に応じて適宜設計変更される。 In the embodiment, the converter ground wire and the CR filter ground wire are wound around one ferrite core, and the inverter ground wire and the induction motor ground wire are wound around one ferrite core. The design is appropriately changed according to the configuration of the semiconductor power conversion device, such as a configuration in which a plurality of ground wires are wound around one ferrite core, and a configuration in which a plurality of ground wires are wound around three or more ferrite cores.
1 交流電源
2 CRフィルタ
3 交流リアクトル
4 コンバータ
5 インバータ
6 誘導電動機
7〜9 フェライトコア
10 アース母線
11、12 フェライトコア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記入力部と電力変換部および負荷のアース線は半導体電力変換装置のアース母線まで引き回し配線し、前記各アース線は半導体電力変換装置から漏洩するノイズを低減するためのフェライトコアとの間に必要ターン数だけ巻回させて前記アース母線に接続した構成を特徴とする半導体電力変換装置のノイズ低減装置。 Semiconductor power provided with a high frequency elimination filter circuit at the input section for taking in AC power from an AC power supply, and with a power conversion section for converting the AC power into AC or DC power and supplying it to a load using a semiconductor element as a main circuit switch element In the conversion device,
The input unit, the power conversion unit, and the load ground wire are routed to the ground bus of the semiconductor power conversion device, and each ground wire is necessary between the ferrite core for reducing noise leaking from the semiconductor power conversion device. A noise reduction device for a semiconductor power conversion device, characterized in that it is wound by the number of turns and connected to the ground bus.
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