JP2010288381A - Noise reduction circuit of power conversion equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置の伝導ノイズを抑制するためのEMC(EMI)フィルタ等からなるノイズ低減回路に関するものである。 The present invention relates to a noise reduction circuit including an EMC (EMI) filter for suppressing conduction noise of a power converter.
図6は、一般的なL形のEMCフィルタを備えた電力変換装置の主回路を示している。
図6において、1は変圧器として表示した交流電源、2は整流回路等の順変換器、3はコモンモードリアクトル、5a,5bは直流回路の相間コンデンサ、4は相間コンデンサ5a,5b同士の接続点(中点)と接地点との間に接続された接地コンデンサ、6は平滑コンデンサ、7はインバータ等の逆変換器、8は負荷としての交流電動機である。
FIG. 6 shows a main circuit of a power conversion device including a general L-shaped EMC filter.
In FIG. 6, 1 is an AC power source indicated as a transformer, 2 is a forward converter such as a rectifier circuit, 3 is a common mode reactor, 5a and 5b are interphase capacitors of a DC circuit, and 4 is a connection between interphase capacitors 5a and 5b. A grounding capacitor connected between the point (midpoint) and the grounding point, 6 is a smoothing capacitor, 7 is an inverter such as an inverter, and 8 is an AC motor as a load.
上記構成において、コモンモードリアクトル3、相間コンデンサ5a,5b及び接地コンデンサ4はEMCフィルタを構成しており、逆変換器7のスイッチング動作等により発生したノイズが交流電動機8の浮遊容量から接地点を通って交流電源1側に回り込んだとしても、このノイズを上記EMCフィルタによって除去することが可能である。
図示されていないが、順変換器2の交流側にコモンモードリアクトル、相間コンデンサ及び接地コンデンサからなるEMCフィルタを接続しても良く、EMCフィルタの構成、接続箇所は多岐にわたっている。
この種のEMCフィルタを備えた電力変換装置は、例えば特許文献1に記載されている。
In the above configuration, the
Although not shown, an EMC filter including a common mode reactor, an interphase capacitor, and a grounding capacitor may be connected to the AC side of the
A power converter provided with this kind of EMC filter is described in
図6のように、EMCフィルタによって電力変換装置の直流回路が接地されている場合、以下のような問題がある。
すなわち、同一の交流電源を使用する他の電力変換装置によるコモンモード電流が、接地点を介して上記直流回路に流入すると、このコモンモード電流により直流電圧が上昇する。このため、安全装置が動作して電力変換装置の運転が停止したり、回路構成部品が破損する等の問題を生じる。また、交流電源1から相間コンデンサ5a,5b及び接地コンデンサ4を介して接地点に流入する漏れ電流が大幅に増加するという問題もある。
As shown in FIG. 6, when the DC circuit of the power converter is grounded by the EMC filter, there are the following problems.
That is, when a common mode current from another power conversion device using the same AC power source flows into the DC circuit via the ground point, the DC voltage increases due to the common mode current. For this reason, the safety device operates to cause problems such as the operation of the power conversion device being stopped or the circuit components being damaged. There is also a problem that the leakage current flowing from the
コモンモード電流による直流回路の電圧上昇を防止するには、図7に示すように、順変換器2の交流側に相間コンデンサ9a,9b,9cを接続し、その中点を接続線10によって直流側の相間コンデンサ5a,5bの中点に接続することにより、接地点から直流回路に流入するコモンモード電流を接続線10から交流側に分流させることが有効である。
しかし、この回路構成によると、コモンモードリアクトル3が接続線10によってバイパスされてしまい、コモンモードリアクトル3を設けた意味がなくなるという問題がある。この場合の対策として、接続線10にインピーダンスを追加することが考えられるが、インピーダンスの大きさによっては直流電圧の上昇抑制機能が低下してしまうことになる。
In order to prevent an increase in voltage of the DC circuit due to the common mode current,
However, according to this circuit configuration, there is a problem that the
そこで、本発明の解決課題は、コモンモード電流による直流回路の電圧上昇や、交流電源から直流回路の接地コンデンサを介して接地点に流入する漏れ電流を抑制し、しかもコモンモードリアクトルを有する回路ではその機能を損なうことのないノイズ低減回路を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to suppress the voltage rise of the DC circuit due to the common mode current and the leakage current flowing from the AC power source to the ground point through the ground capacitor of the DC circuit, and in the circuit having the common mode reactor. An object of the present invention is to provide a noise reduction circuit that does not impair its function.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、交流電源に接続された順変換器と、この順変換器の直流回路に接続された逆変換器と、からなる電力変換装置の伝導ノイズを低減するためのノイズ低減回路であって、
前記直流回路に接続された複数の直流側相間コンデンサと、これらの直流側相間コンデンサ同士の接続点と接地点との間に接続された第1の接地コンデンサと、を備えたノイズ低減回路において、
前記順変換器の交流側に接続された複数の交流側相間コンデンサと、
これらの交流側相間コンデンサ同士の接続点と前記直流側相間コンデンサ同士の接続点とを接続する接続線と、を備えたものである。
In order to solve the above problem, the invention according to
In a noise reduction circuit comprising: a plurality of DC side phase capacitors connected to the DC circuit; and a first ground capacitor connected between a connection point between these DC side phase capacitors and a ground point.
A plurality of AC side interphase capacitors connected to the AC side of the forward converter;
A connection line for connecting the connection point between these AC side phase capacitors and the connection point between the DC side phase capacitors is provided.
請求項2に係る発明は、交流電源に接続された順変換器と、この順変換器の直流回路に接続された逆変換器と、からなる電力変換装置の伝導ノイズを低減するためのノイズ低減回路であって、
前記直流回路に接続された複数の直流側相間コンデンサと、これらの直流側相間コンデンサ同士の接続点と接地点との間に接続された第1の接地コンデンサと、を備えたノイズ低減回路において、
前記順変換器の交流側に接続された複数の交流側相間コンデンサと、
前記順変換器と前記直流側相間コンデンサとの間、もしくは前記順変換器と前記交流側相間コンデンサとの間に接続されたコモンモードリアクトルと、
前記交流側相間コンデンサ同士の接続点と前記直流側相間コンデンサ同士の接続点とを接続する接続線と、を備え、
前記接続線は、前記コモンモードリアクトルの一部を構成するリアクトルを有するものである。
The invention according to
In a noise reduction circuit comprising: a plurality of DC side phase capacitors connected to the DC circuit; and a first ground capacitor connected between a connection point between these DC side phase capacitors and a ground point.
A plurality of AC side interphase capacitors connected to the AC side of the forward converter;
A common mode reactor connected between the forward converter and the DC side phase capacitor, or between the forward converter and the AC side phase capacitor;
A connection line for connecting a connection point between the AC side phase capacitors and a connection point between the DC side phase capacitors,
The connection line has a reactor that constitutes a part of the common mode reactor.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載した電力変換装置のノイズ低減回路において、前記交流側相間コンデンサ同士の接続点を、第2の接地コンデンサを介して接地したものである。 According to a third aspect of the present invention, in the noise reduction circuit of the power conversion device according to the first or second aspect, a connection point between the AC side interphase capacitors is grounded via a second grounding capacitor.
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載した電力変換装置のノイズ低減回路において、前記交流電源と前記交流側相間コンデンサとの間に、交流側コモンモードリアクトルを接続したものである。
The invention according to
本発明によれば、接地点から電力変換装置の直流回路に流入するコモンモード電流の一部を、接続線を介して順変換器の交流側に分流させるため、直流回路の電圧上昇を防止することができる。また、交流電源から直流回路の接地コンデンサを介して接地点に流入する漏れ電流を、接続線を介して順変換器の交流側に迂回させるようにしたので、交流電源から接地点に流入する漏れ電流を減少させることができる。
更に、コモンモードリアクトルを有する回路では、上記接続線がコモンモードリアクトルに対してバイパスを形成することがないため、コモンモードリアクトルの機能が損なわれるおそれもない。
According to the present invention, since a part of the common mode current flowing into the DC circuit of the power converter from the ground point is shunted to the AC side of the forward converter via the connection line, the voltage rise of the DC circuit is prevented. be able to. In addition, the leakage current that flows from the AC power source to the grounding point via the grounding capacitor of the DC circuit is diverted to the AC side of the forward converter via the connection line, so that the leakage current that flows from the AC power supply to the grounding point is bypassed. The current can be reduced.
Furthermore, in a circuit having a common mode reactor, the connection line does not form a bypass with respect to the common mode reactor, so that the function of the common mode reactor is not impaired.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は、本発明の第1実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図であり、請求項1に対応する。ここで、図6,図7と同一の構成要素には同一の番号を付してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a main circuit configuration diagram of a power conversion device showing a first embodiment of the present invention, and corresponds to claim 1. Here, the same number is attached | subjected to the component same as FIG. 6, FIG.
図1に示す回路は、図7においてコモンモードリアクトル3を除去した回路に相当しており、順変換器2の直流出力端子P,N間には、直流側相間コンデンサ5a,5bの直列回路が直接、接続されている。また、交流電源1と順変換器2との間に接続された交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの中点が、接続線10を介して直流側相間コンデンサ5a,5bの中点に接続され、この中点は第1の接地コンデンサ4を介して接地されている。
The circuit shown in FIG. 1 corresponds to the circuit from which the
この実施形態の動作を説明すると、他の電力変換装置(図示せず)から接地点及び接地コンデンサ4を介して電力変換装置の直流回路に流入するコモンモード電流は、直流側相間コンデンサ5a,5bの容量と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの合成容量との比に応じて流れる。このため、コモンモードリアクトルを用いなくても、直流回路に流入するコモンモード電流を減少させることができ、これによって直流回路の異常な電圧上昇を防止することができる。
また、交流電源1から直流回路の接地コンデンサ4を介して接地点に流入する漏れ電流を、直流側接地コンデンサ4の容量と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの容量との比に応じて低減することができる。
The operation of this embodiment will be described. The common mode current flowing from another power converter (not shown) into the DC circuit of the power converter via the ground point and the
Further, the leakage current flowing from the
図2は本発明の第2実施形態を示しており、請求項3に対応するものである。本実施形態において、交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの中点が第2の接地コンデンサ11を介して接地される以外は、図1の第1実施形態と同様である。
この実施形態においても、接地点から流入するコモンモード電流を直流側相間コンデンサ5a,5bの容量と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの合成容量との比に応じて分流させることにより、直流回路の異常な電圧上昇を防止することが可能である。
また、交流電源1から直流回路の接地コンデンサ4を介して接地点に流入する漏れ電流を、直流側接地コンデンサ4の容量と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの容量との比に応じて低減することも可能である。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention and corresponds to claim 3. This embodiment is the same as the first embodiment of FIG. 1 except that the midpoint of the AC
Also in this embodiment, the common mode current flowing from the ground point is shunted according to the ratio of the capacitance of the DC side interphase capacitors 5a, 5b and the combined capacitance of the AC
Further, the leakage current flowing from the
次に、図3は本発明の第3実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図であり、請求項4に対応する。この実施形態では、図1の回路において、交流電源1と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cとの間に、交流側コモンモードリアクトル12が接続されている。
この実施形態においても、接地点から流入するコモンモード電流を直流側相間コンデンサ5a,5bの容量と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの容量との比に応じて分流させ、直流回路の異常な電圧上昇を防止することができる。また、交流電源1から直流回路の接地コンデンサ4を介して接地点に流入する漏れ電流を、直流側接地コンデンサ4の容量と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの容量との比に応じて低減することも可能である。
Next, FIG. 3 is a main circuit configuration diagram of a power conversion device showing a third embodiment of the present invention, and corresponds to claim 4. In this embodiment, in the circuit of FIG. 1, an AC side
Also in this embodiment, the common mode current flowing from the ground point is divided according to the ratio of the capacitance of the DC side interphase capacitors 5a, 5b and the capacitance of the AC
なお、図1,図2,図3において、直流側相間コンデンサ5a,5bの個々の容量をC05とし、交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの合成容量をΣC09(C09は交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの個々の容量)とすると、各実施形態において直流回路に流入するコモンモード電流の低減率(接続線10がない場合に直流回路に流入するコモンモード電流に対する比率)は、数式1のようになる。
[数式1]
コモンモード電流の低減率〔%〕=(1−C05/ΣC09)×100
1, 2, and 3, the individual capacities of the DC side interphase capacitors 5 a and 5 b are C 05, and the combined capacity of the AC
[Formula 1]
Reduction rate of common mode current [%] = (1-C 05 / ΣC 09 ) × 100
更に、図1,図2,図3の実施形態において、第1の接地コンデンサ4の容量をC04とし、交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの個々の容量をC09とすると、交流電源1から直流回路の接地コンデンサ4を介して接地点に流入する漏れ電流の低減率(接続線10がない場合に交流電源1から接地点に流入する漏れ電流に対する比率)は、数式2のようになる。
[数式2]
漏れ電流の低減率〔%〕=(1−C04/C09)×100
Furthermore, FIG. 1, in the embodiment of FIG. 2, FIG. 3, the capacitance of the
[Formula 2]
Reduction rate of leakage current [%] = (1−C 04 / C 09 ) × 100
上述した第1〜第3実施形態から明らかなように、直流側相間コンデンサ5a,5bの中点と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの中点とを接続線10により接続したことにより、接地点から接地コンデンサ4を介して直流回路に流入するコモンモード電流を減少させて直流回路の電圧上昇を抑制すると共に、交流電源1から直流回路の接地コンデンサ4を介して接地点に流入する漏れ電流も減少させることができる。
As is clear from the first to third embodiments described above, the midpoint of the DC side interphase capacitors 5a, 5b and the midpoint of the AC
次いで、図4は本発明の第4実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図であり、請求項2に対応する。
図4において、13は直流側コモンモードリアクトルであり、順変換器2の直流出力端子P,Nと直流側相間コンデンサ5a,5bの直列回路の両端との間に接続されたリアクトル131,132と、接続線10上のリアクトル133とから構成されている。なお、リアクトル131,132,133は、何れも巻数が同一で極性も等しいものとする。
他の回路構成要素には、前述した各実施形態と同一の参照符号を付してある。
Next, FIG. 4 is a main circuit configuration diagram of a power conversion device showing a fourth embodiment of the present invention, and corresponds to claim 2.
In FIG. 4, 13 is a DC side common mode reactor, and
Other circuit components are denoted by the same reference numerals as those of the above-described embodiments.
この実施形態によれば、第1〜第3実施形態と同様に、接地点から直流回路に流入するコモンモード電流を減少させることができ、これによって直流回路の異常な電圧上昇を防止することができる。また、接地点を介して流れる漏れ電流を接続線10に迂回させることにより、交流電源1に流入する漏れ電流を減少させることも可能である。
更に、本実施形態では、接続線10上のリアクトル133がリアクトル131,132と共に直流側コモンモードリアクトル13を構成している。このため、図7に示した従来技術のように、接続線10がコモンモードリアクトルをバイパスさせる作用がないため、直流側コモンモードリアクトル13が本来の機能を果たすこととなり、コモンモードノイズを低減させることができる。
なお、この実施形態では、コモンモードリアクトル13を順変換器2と直流側相間コンデンサ5a,5bとの間に設けた場合を示したが、コモンモードリアクトルを順変換器2の交流側と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cとの間に設けることも可能である。また、コモンモードリアクトルを順変換器2の交流側と交流側相間コンデンサ9a,9b,9cとの間に配置した場合も同様に、接続線10上に交流回路と巻数が同一で極性も等しいリアクトルを構成させることで、同様の効果を得ることができる。
According to this embodiment, similar to the first to third embodiments, it is possible to reduce the common mode current flowing into the DC circuit from the ground point, thereby preventing an abnormal voltage increase of the DC circuit. it can. Further, the leakage current flowing into the
Furthermore, in this embodiment, the
In this embodiment, the
なお、図5は本発明の第5実施形態を示す電力変換装置の主回路構成図であり、図4の回路に加えて交流側コモンモードリアクトル12を接続したものである。この実施形態は、請求項4に対応する。
この実施形態によれば、交流側コモンモードリアクトル12及び交流側相間コンデンサ9a,9b,9cと、直流側コモンモードリアクトル13及び直流側相間コンデンサ5a,5b並びに接地コンデンサ4によって、2段のEMCフィルタが構成されるため、コモンモードノイズの除去性能が向上すると共に、第4実施形態と同様の直流電圧低減効果、漏れ電流の低減効果を得ることができる。
FIG. 5 is a main circuit configuration diagram of a power conversion device showing a fifth embodiment of the present invention, in which an AC side
According to this embodiment, the AC side
上述した第4,第5実施形態において、交流側相間コンデンサ9a,9b,9cの中点を接地しても良いことは言うまでもない。
In the fourth and fifth embodiments described above, it goes without saying that the midpoint of the AC
1:交流電源
2:順変換器
3:コモンモードリアクトル
4:接地コンデンサ
5a,5b:直流側相間コンデンサ
6:平滑コンデンサ
7:逆変換器
8:交流電動機
9a,9b,9c:交流側相間コンデンサ
10:接続線
11:接地コンデンサ
12:交流側コモンモードリアクトル
13:直流側コモンモードリアクトル
131,132,133:リアクトル
P,N:直流出力端子
1: AC power supply
2: Forward converter 3: Common mode reactor 4: Grounding capacitor 5a, 5b: DC side phase capacitor 6: Smoothing capacitor 7: Reverse converter 8:
Claims (4)
前記直流回路に接続された複数の直流側相間コンデンサと、これらの直流側相間コンデンサ同士の接続点と接地点との間に接続された第1の接地コンデンサと、を備えたノイズ低減回路において、
前記順変換器の交流側に接続された複数の交流側相間コンデンサと、
これらの交流側相間コンデンサ同士の接続点と前記直流側相間コンデンサ同士の接続点とを接続する接続線と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置のノイズ低減回路。 A noise reduction circuit for reducing conduction noise of a power converter comprising a forward converter connected to an AC power source and an inverse converter connected to a DC circuit of the forward converter,
In a noise reduction circuit comprising: a plurality of DC side phase capacitors connected to the DC circuit; and a first ground capacitor connected between a connection point between these DC side phase capacitors and a ground point.
A plurality of AC side interphase capacitors connected to the AC side of the forward converter;
A connection line connecting the connection point between these AC side phase capacitors and the connection point between the DC side phase capacitors,
A noise reduction circuit for a power converter, comprising:
前記直流回路に接続された複数の直流側相間コンデンサと、これらの直流側相間コンデンサ同士の接続点と接地点との間に接続された第1の接地コンデンサと、を備えたノイズ低減回路において、
前記順変換器の交流側に接続された複数の交流側相間コンデンサと、
前記順変換器と前記直流側相間コンデンサとの間、もしくは前記順変換器と前記交流側相間コンデンサとの間に接続されたコモンモードリアクトルと、
前記交流側相間コンデンサ同士の接続点と前記直流側相間コンデンサ同士の接続点とを接続する接続線と、を備え、
前記接続線は、前記コモンモードリアクトルの一部を構成するリアクトルを有することを特徴とする電力変換装置のノイズ低減回路。 A noise reduction circuit for reducing conduction noise of a power converter comprising a forward converter connected to an AC power source and an inverse converter connected to a DC circuit of the forward converter,
In a noise reduction circuit comprising: a plurality of DC side phase capacitors connected to the DC circuit; and a first ground capacitor connected between a connection point between these DC side phase capacitors and a ground point.
A plurality of AC side interphase capacitors connected to the AC side of the forward converter;
A common mode reactor connected between the forward converter and the DC side phase capacitor, or between the forward converter and the AC side phase capacitor;
A connection line for connecting a connection point between the AC side phase capacitors and a connection point between the DC side phase capacitors,
The connection line includes a reactor that constitutes a part of the common mode reactor.
前記交流側相間コンデンサ同士の接続点を、第2の接地コンデンサを介して接地したことを特徴とする電力変換装置のノイズ低減回路。 In the noise reduction circuit of the power converter according to claim 1 or 2,
A noise reduction circuit for a power converter, wherein a connection point between the AC side-phase capacitors is grounded via a second grounding capacitor.
前記交流電源と前記交流側相間コンデンサとの間に、交流側コモンモードリアクトルを接続したことを特徴とする電力変換装置のノイズ低減回路。
In the noise reduction circuit of the power converter according to any one of claims 1 to 3,
An AC side common mode reactor is connected between the AC power source and the AC side interphase capacitor.
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