JP2012019504A - Noise filter - Google Patents

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昭則 西沢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wide-band effective noise filter that can suppress high pass component noise, not only large conductive noise generated in a switching carrier component for power conversion.SOLUTION: The noise filter comprises: main circuit wiring 7a and 7b which are connected to a power converter to propagate AC power; a plurality of common mode coils 1 and 4; and a capacitor to ground 5 for each main circuit wiring for each phase. At least one of the common mode coils is the common mode coil 1 having a resonance circuit in which a resonant wiring 2 is wound in phase with the main circuit wiring 7a and 7b and a resonance capacitor 3 across the resonant wiring 2 is connected.

Description

この発明は電力変換器により発生する伝導性ノイズをノイズフィルタによって抑制する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for suppressing conductive noise generated by a power converter using a noise filter.

従来のノイズフィルタにおいては、コモンモードコイルに共振用配線を取り付け、その両端に共振用コンデンサを取り付けた1つのコイルと、対地間コンデンサで構成されている。共振用配線のインダクタンス値と共振用コンデンサの容量値で共振する周波数においてのみ、大きな減衰量を持つフィルタとなっている(下記特許文献1参照)。   In the conventional noise filter, a resonance wiring is attached to a common mode coil, a coil having a resonance capacitor attached to both ends thereof, and a ground-to-ground capacitor. The filter has a large attenuation amount only at a frequency at which resonance is caused by the inductance value of the resonance wiring and the capacitance value of the resonance capacitor (see Patent Document 1 below).

特開2001−197665号公報(3頁左段1行〜10行、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-197665 (page 3, left row, line 1 to line 10, FIG. 1)

電力変換装置から発生する伝導性ノイズは電力変換素子のスイッチングキャリア周波数の高調波に起因する低域成分から、負荷装置のインピーダンスに起因して発生する高域成分まで、広帯域に発生する。しかし、従来より提案されているノイズフィルタでは、ノイズフィルタの減衰量として、共振回路の共振周波数だけで効果があり、幅広く広帯域に効果のあるノイズフィルタを確保するのが、困難であった。   Conductive noise generated from the power conversion device is generated in a wide band from a low frequency component caused by harmonics of the switching carrier frequency of the power conversion element to a high frequency component caused by the impedance of the load device. However, conventionally proposed noise filters are effective only with the resonance frequency of the resonance circuit as the attenuation amount of the noise filter, and it is difficult to secure a noise filter effective over a wide band.

この発明は、電力変換素子のスイッチングのキャリア成分で発生する大きな伝導性ノイズだけでなく、高域成分のノイズ抑制も可能である、幅広く広帯域に効果のあるノイズフィルタを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a noise filter that is effective not only for large conductive noise generated by switching carrier components of a power conversion element but also for high-frequency components, which is effective for a wide band. .

この発明は、電力変換装置へ接続され交流電力を伝播する主回路配線に、複数のコモンモードコイルと、各相の主回路配線毎の対地間コンデンサとを備え、少なくとも1つの前記コモンモードコイルが、主回路配線と同相に共振用配線を巻き前記共振用配線の両端間に共振コンデンサを接続した共振回路付コモンモードコイルからなることを特徴とするノイズフィルタにある。   The present invention includes a plurality of common mode coils and a ground-to-ground capacitor for each main circuit wiring in a main circuit wiring connected to a power converter and propagating AC power, wherein at least one common mode coil includes A noise filter comprising a common mode coil with a resonance circuit in which a resonance wiring is wound in the same phase as the main circuit wiring and a resonance capacitor is connected between both ends of the resonance wiring.

この発明では、電力変換素子のスイッチングのキャリア成分で発生する大きな伝導性ノイズだけでなく、高域成分のノイズ抑制も可能である、幅広く広帯域に効果のあるノイズフィルタを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a noise filter that is effective not only for large conductive noise generated by switching carrier components of a power conversion element but also for high-frequency components, which is effective for a wide band.

この発明の実施の形態1によるノイズフィルタを示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the noise filter by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるコモンモードノイズに対するノイズフィルタの減衰特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the attenuation characteristic of the noise filter with respect to the common mode noise by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2によるノイズフィルタの共振回路付コモンモードコイルの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the common mode coil with the resonant circuit of the noise filter by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3によるノイズフィルタのコモンモードコイルおよび共振回路付コモンモードコイルの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the common mode coil of the noise filter by Embodiment 3 of this invention, and the common mode coil with a resonance circuit. この発明の実施の形態4によるノイズフィルタの共振回路付コモンモードコイルの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the common mode coil with the resonant circuit of the noise filter by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4によるノイズフィルタのコモンモードコイルおよび共振回路付コモンモードコイルの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the common mode coil of the noise filter by Embodiment 4 of this invention, and the common mode coil with a resonance circuit. この発明の実施の形態5によるノイズフィルタの特性を説明するために使用する共振回路付コモンモードコイルの共振回路部分の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the resonance circuit part of the common mode coil with a resonance circuit used in order to demonstrate the characteristic of the noise filter by Embodiment 5 of this invention. 図7の共振回路の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the resonance circuit of FIG. 図8の共振回路の特性をより詳細に示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the resonance circuit of FIG. 8 in detail. この発明の実施の形態5によるノイズフィルタの共振回路付コモンモードコイルの共振回路部分の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the resonant circuit part of the common mode coil with the resonant circuit of the noise filter by Embodiment 5 of this invention.

以下、この発明によるノイズフィルタを各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。   The noise filter according to the present invention will be described below with reference to the drawings according to each embodiment. In each embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるノイズフィルタの一例を示す回路構成図である。図1において、例えば一端Aに交流電源、他端Bに電力変換素子が接続され、交流電源から電力変換素子へ交流電力を伝播する単相の往復の主回路配線7a,7bにはコモンモードコイル4と共振回路付コモンモードコイル1が設けられている。また各主回路配線7a,7bにはそれぞれ対地間コンデンサ5が接続され、主回路配線7a,7b間には線間コンデンサ6が接続されている。コモンモードコイル4は主回路配線7a,7bが同相に巻かれてなり、共振回路付コモンモードコイル1は、主回路配線7a,7bに、さらに同相に巻かれた共振用配線2と共振用配線2の両端間に接続された共振コンデンサ3からなる共振回路ユニットが設けられてなる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an example of a noise filter according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, for example, an AC power source is connected to one end A, a power conversion element is connected to the other end B, and a single-phase reciprocating main circuit wiring 7a, 7b that propagates AC power from the AC power source to the power conversion element is a common mode coil. 4 and a common mode coil 1 with a resonance circuit are provided. A ground-to-ground capacitor 5 is connected to each main circuit wiring 7a, 7b, and a line-to-line capacitor 6 is connected between the main circuit wirings 7a, 7b. The common mode coil 4 has main circuit wires 7a and 7b wound in the same phase, and the common mode coil 1 with a resonance circuit further has resonance circuits 2 and resonance wires wound around the main circuit wires 7a and 7b in the same phase. 2 is provided with a resonance circuit unit including a resonance capacitor 3 connected between the two ends.

インバータなどの電力変換装置においては、電力変換素子のスイッチングにより高周波ノイズが発生する。高周波ノイズは、モータなどの負荷装置を経由して、コモンモードノイズとなり、伝導性ノイズとして大地(GND)や入力電源側へ流れ込む。このような伝導性ノイズを抑制するために電力変換装置の入力電源側にはノイズフィルタが取り付けられる。伝導性ノイズは電力変換素子のスイッチングに起因するため、スイッチングのキャリア周波数の高調波成分の周波数で発生する。このため、伝導性ノイズはキャリア周波数毎に発生し、かつ一般的には低周波帯域で大きく、高周波帯域では小さくなるような周波数特性を示す。また、高周波帯域においては、電力変換装置と変換された電力を受ける負荷装置(図示省略)間のインピーダンスに起因して伝導性ノイズが発生する。電力変換装置の入力電源側に取り付けられるノイズフィルタとしては、低周波側で発生するインバータキャリア周波数のノイズと、高周波側で発生する負荷装置のインピーダンスに起因するノイズの双方を抑制する必要がある。   In a power conversion device such as an inverter, high frequency noise is generated by switching of a power conversion element. The high-frequency noise becomes common mode noise via a load device such as a motor, and flows into the ground (GND) or the input power supply side as conductive noise. In order to suppress such conductive noise, a noise filter is attached to the input power supply side of the power converter. Since the conductive noise is caused by the switching of the power conversion element, it is generated at the frequency of the harmonic component of the switching carrier frequency. For this reason, conductive noise is generated for each carrier frequency, and generally exhibits frequency characteristics that are large in the low frequency band and small in the high frequency band. In the high frequency band, conductive noise is generated due to the impedance between the power converter and a load device (not shown) that receives the converted power. As a noise filter attached to the input power source side of the power converter, it is necessary to suppress both noise of the inverter carrier frequency generated on the low frequency side and noise caused by the impedance of the load device generated on the high frequency side.

図1に示した構成にすることにより、コモンモードノイズに対するノイズフィルタの減衰量は図2に示すようなものとなる。このように共振回路付コモンモードコイル1の共振回路ユニットの共振周波数にて大きな減衰量を持つフィルタとなり、電力変換素子のスイッチングのキャリア周波数の高調波成分の周波数で発生する伝導性ノイズを抑制することが可能となる。また、このようなノイズフィルタにすることにより、共振回路ユニットの共振周波数から外れた帯域においてもコモンモードコイル4と対地間コンデンサ5が働くことにより高周波帯域にて減衰量を確保することができる。よって、共振回路の共振周波数だけでなく、幅広く広帯域に効果のあるノイズフィルタを得ることが可能となる。   With the configuration shown in FIG. 1, the attenuation amount of the noise filter with respect to common mode noise is as shown in FIG. In this way, the filter has a large attenuation at the resonance frequency of the resonance circuit unit of the common mode coil 1 with the resonance circuit, and suppresses conductive noise generated at the harmonic component frequency of the switching carrier frequency of the power conversion element. It becomes possible. Further, by using such a noise filter, it is possible to secure an attenuation amount in the high frequency band by the common mode coil 4 and the ground-to-ground capacitor 5 working even in a band deviating from the resonance frequency of the resonance circuit unit. Therefore, it is possible to obtain a noise filter that is effective not only at the resonance frequency of the resonance circuit but also over a wide band.

またこのような構成にすることにより、共振コンデンサ3の容量値Cと対地間コンデンサ5の容量値Cを独立に決めることが可能となる。共振コンデンサ3の容量値Cは共振回路の共振周波数を決めるため、共振用配線2のインダクタンス値Lから決めれば良い。また、対地間コンデンサ5の容量値Cは、共振回路の共振周波数から外れた帯域の減衰量を確保するため、共振コンデンサ3が取り付けられていない通常のコモンモードコイル4のインダクタンス値Lから決めることが可能である。このため、所望するインダクタンス値やコンデンサ容量値からフィルタ回路定数を決めることができるという利点を持っている。一般的に対地間コンデンサ5の容量値Cは漏洩電流の観点より小さく設定し、共振コンデンサ3の容量値Cはコイルコアの飽和の観点より大きく設定する。このように、この発明の実施の形態1のようなノイズフィルタは、共振コンデンサ3と対地間コンデンサ5の容量値を別々に独立に決めることが可能であるので、大きなメリットを持っている。 Also by such a configuration, it is possible to determine the capacitance value C 5 of the capacitance values C 3 and ground between the capacitor 5 of the resonant capacitor 3 independently. Capacitance value C 3 of the resonance capacitor 3 is to determine the resonant frequency of the resonant circuit may be determined from the inductance value L 2 of the resonant lines 2. The capacitance value C 5 of ground between the capacitor 5 in order to secure the attenuation in a band off from the resonance frequency of the resonance circuit, the inductance value L 4 of the normal common mode coil 4 resonance capacitor 3 is not attached It is possible to decide. For this reason, there is an advantage that the filter circuit constant can be determined from the desired inductance value and capacitor capacitance value. The capacitance value C 5 generally ground between the capacitor 5 is set smaller than the point of view of leakage current, capacitance value C 3 of the resonance capacitor 3 is set larger from the viewpoint of saturation of the coil core. Thus, the noise filter as in the first embodiment of the present invention has a great merit because the capacitance values of the resonant capacitor 3 and the ground capacitor 5 can be determined independently.

なお、対地間コンデンサ5の容量値Cを共振回路付コモンモードコイル1の共振コンデンサ3の容量値Cよりも小さくすることで、漏洩電流を小さくすることができる。
また、共振回路付コモンモードコイル1のインダクタンス値Lを共振回路を持たないコモンモードコイル4のインダクタンス値Lよりも小さくすることで、コモンモード電流や共振電流からの磁気飽和を抑制することができる。
また、共振回路付コモンモードコイル1の共振用配線2の巻き線インダクタンス値Lと共振コンデンサ3の容量値Cを、電力変換装置におけるスイッチングのキャリア周波数に応じた共振周波数となる値とすることで、電力変換装置におけるスイッチングのキャリア周波数で発生する伝導性ノイズを効率的にノイズフィルタで抑制することができる。
Note is made smaller than the capacitance value C 3 of the resonance capacitor 3 of the capacitance value C 5 a resonant circuit with common-mode coil 1 of the ground between the capacitor 5, it is possible to reduce the leakage current.
Further, by decreasing the inductance value L 1 of the resonant circuit with common-mode coil 1 than the inductance value L 4 of the common mode coil 4 having no resonant circuit, to suppress the magnetic saturation of the common mode current and the resonance current Can do.
Further, the winding inductance value L 2 of the resonance wiring 2 of the resonance mode common mode coil 1 and the capacitance value C 3 of the resonance capacitor 3 are set to values that become the resonance frequency according to the switching carrier frequency in the power converter. Thereby, the conductive noise which generate | occur | produces with the carrier frequency of switching in a power converter device can be efficiently suppressed with a noise filter.

実施の形態2.
図3にはこの発明の実施の形態2によるノイズフィルタの共振回路付コモンモードコイルの構成の一例を示す図である。共振回路付コモンモードコイル1は、単相の主回路配線7a,7bが同相で磁性体コア8に巻かれているものとなっている。加えて、主回路配線7a,7bと同相に共振用配線2が巻かれており、共振用配線2の両端には共振コンデンサ3が取り付けられている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a common mode coil with a resonance circuit of a noise filter according to Embodiment 2 of the present invention. In the common mode coil 1 with a resonance circuit, single-phase main circuit wirings 7a and 7b are wound around the magnetic core 8 in the same phase. In addition, the resonance wiring 2 is wound in the same phase as the main circuit wirings 7 a and 7 b, and the resonance capacitors 3 are attached to both ends of the resonance wiring 2.

このような共振回路付コモンモードコイル1においては、単相の主回路配線7a,7bを同相で流れるコモンモード電流に対して、共振用配線2のインダクタンス値Lと共振コンデンサ3の容量値Cで共振する周波数にて大きなインピーダンスを持つことができる。しかし、単相の主回路配線7a,7bを逆相を流れるノーマルモード電流(例えば商用周波数電流)に対しては磁性体コア8に磁束が発生しないため、コア飽和が抑制できる。 In such a common mode coil with a resonance circuit 1, the inductance value L 2 of the resonance wiring 2 and the capacitance value C of the resonance capacitor 3 with respect to the common mode current flowing in the same phase through the single-phase main circuit wirings 7 a and 7 b. 3 can have a large impedance at the frequency of resonance. However, since no magnetic flux is generated in the magnetic core 8 with respect to the normal mode current (for example, commercial frequency current) flowing in the opposite phase through the single-phase main circuit wirings 7a and 7b, core saturation can be suppressed.

このようにこの発明によれば、共振回路付コモンモードコイル1を、主回路配線7a,7bだけでなく、共振用配線2も磁性体コア8に合わせて巻き、共振コンデンサ3を取り付ける(共振回路ユニットを構成)ことで、コモンモード電流に対して共振インピーダンスを持つようにコモンモードコイルが構成され、このような共振回路付コモンモードコイルを取り付けることでノイズフィルタが構成されている。   Thus, according to the present invention, not only the main circuit wirings 7a and 7b but also the resonance wiring 2 is wound around the magnetic core 8 and the resonance capacitor 3 is attached (resonance circuit 3). By configuring the unit, a common mode coil is configured to have a resonance impedance with respect to the common mode current, and a noise filter is configured by attaching such a common mode coil with a resonance circuit.

実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3によるノイズフィルタのコモンモードコイルおよび共振回路付コモンモードコイルの構成の一例を示す図である。単相の主回路配線7a,7bは同心円状(同軸の)の2つの磁性体コア、すなわち外側環状磁性体コア8aと内側環状磁性体コア8bをまとめて軸として巻き線されている。これに対して共振用配線2は、外側環状磁性体コア8aと内側環状磁性体コア8bのうちのいずれか一方、ここでは外側環状磁性体コア8aのみに巻き線され、両端に共振コンデンサ3が接続されて共振回路ユニットを構成している。
Embodiment 3 FIG.
4 is a diagram showing an example of the configuration of a common mode coil and a common mode coil with a resonance circuit of a noise filter according to Embodiment 3 of the present invention. The single-phase main circuit wirings 7a and 7b are wound around two concentric (coaxial) magnetic cores, that is, the outer annular magnetic core 8a and the inner annular magnetic core 8b as a whole. On the other hand, the resonance wiring 2 is wound only on one of the outer annular magnetic core 8a and the inner annular magnetic core 8b, here only the outer annular magnetic core 8a, and the resonance capacitor 3 is provided at both ends. Connected to form a resonant circuit unit.

このように構成することで、外側環状磁性体コア8aは共振回路を形成するが、内側環状磁性体コア8bは共振回路を形成しないため、実施の形態1におけるコモンモードコイル4および共振回路付コモンモードコイル1を一つに集約した、共振周波数での大きな減衰量と幅広い帯域で減衰効果のあるノイズフィルタを得ることができる。   With this configuration, the outer annular magnetic core 8a forms a resonance circuit, but the inner annular magnetic core 8b does not form a resonance circuit. Therefore, the common mode coil 4 and the common with the resonance circuit in the first embodiment are used. A noise filter having a large attenuation amount at the resonance frequency and an attenuation effect in a wide band can be obtained by integrating the mode coils 1 into one.

なお2つの磁性体コアは同軸の環状のものである必要はなく、平行に延びる2つの磁性体コアであればよい。   Note that the two magnetic cores do not have to be coaxial, but may be two magnetic cores extending in parallel.

実施の形態4.
図5はこの発明の実施の形態4によるノイズフィルタの共振回路付コモンモードコイルの構成の一例を示す図である。図6はこの発明の実施の形態4によるノイズフィルタのコモンモードコイルおよび共振回路付コモンモードコイルの構成の一例を示す図である。図5は図3に示す実施の形態2の構成において、共振用配線2と共振コンデンサ3からなる共振回路ユニットを複数設けたものである。また図6は図4に示す実施の形態3の構成において、共振用配線2と共振コンデンサ3からなる共振回路ユニットを複数設けたものである。共振回路ユニットは共振用配線2が外側環状磁性体コア8aと内側環状磁性体コア8bのうちのいずれに巻かれていてもよい。共振回路ユニット(2,3)が複数取り付けられることにより複数の共振回路が形成され、共振回路付コモンモードコイルは共振インピーダンスを複数の周波数で持つことができる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a common mode coil with a resonance circuit of a noise filter according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a common mode coil and a common mode coil with a resonance circuit of a noise filter according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 5 shows a configuration of the second embodiment shown in FIG. 3 in which a plurality of resonance circuit units each including a resonance wiring 2 and a resonance capacitor 3 are provided. FIG. 6 shows a configuration of the third embodiment shown in FIG. 4 in which a plurality of resonance circuit units each including a resonance wiring 2 and a resonance capacitor 3 are provided. In the resonance circuit unit, the resonance wiring 2 may be wound around either the outer annular magnetic core 8a or the inner annular magnetic core 8b. A plurality of resonance circuits are formed by attaching a plurality of resonance circuit units (2, 3), and the common mode coil with a resonance circuit can have resonance impedances at a plurality of frequencies.

このような構成によれば、ノイズフィルタに搭載されている共振回路付コモンモードコイルが複数の共振回路を持っているため、複数の共振周波数において大きなインピーダンスを得ることができる。このため、ノイズフィルタの減衰特性が複数の周波数にて大きな減衰量を持つことができ、電力変換装置からの伝導性ノイズに対して、複数のピークを持つ周波数に対応したノイズフィルタを得ることができる。   According to such a configuration, since the common mode coil with a resonance circuit mounted on the noise filter has a plurality of resonance circuits, a large impedance can be obtained at a plurality of resonance frequencies. For this reason, the attenuation characteristic of the noise filter can have a large attenuation at a plurality of frequencies, and a noise filter corresponding to a frequency having a plurality of peaks can be obtained with respect to the conductive noise from the power converter. it can.

実施の形態5.
図7はこの発明の実施の形態5によるノイズフィルタの特性を説明するために使用するコモンモードコイルの共振回路部分の構成を示す図である。具体的には、共振用配線2からコンデンサ3を取り外した、磁性体コア8cに共振用配線2を巻いたコイルの構成となっている。図7の共振回路のインピーダンスの周波数および位相(Phase)の特性を測定すると、図8のようなものが得られる。実線で示すインピーダンス|Z|(図8の左縦軸)は0.1MHz周辺の低い周波数帯では、破線で示す位相(図8の右縦軸)が90度であり、ほぼ100%誘導性を示す。しかし、周波数が数百kHzと高くなると、抵抗性が加わってきて、インピーダンスの位相は90度より徐々に小さくなっていく。さらに周波数が高くなると、位相が0度からわずかに下回り、インピーダンスはほとんど抵抗性を示す。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a resonance circuit portion of a common mode coil used for explaining the characteristics of the noise filter according to the fifth embodiment of the present invention. Specifically, the capacitor 3 is removed from the resonance wiring 2 and the magnetic core 8 c is wound with the resonance wiring 2. When the impedance frequency and phase characteristics of the resonance circuit of FIG. 7 are measured, the result shown in FIG. 8 is obtained. The impedance | Z | shown by the solid line (left vertical axis in FIG. 8) is 90 degrees in the low frequency band around 0.1 MHz, and the phase shown by the broken line (right vertical axis in FIG. 8) is almost 100% inductive. Show. However, when the frequency becomes as high as several hundred kHz, resistance is added and the phase of the impedance gradually becomes smaller than 90 degrees. When the frequency is further increased, the phase is slightly lower than 0 degree, and the impedance is almost resistive.

インピーダンスZを誘導性と抵抗性に分解すると図9のようになる。実線がインピーダンス|Z|、一点鎖線が抵抗性R(レジスタンス成分)、破線が誘導性|jωL|(誘導性リアクタンス成分)を示す。図9を見ると明らかなように、インピーダンスは0.1MHz周辺の低い周波数帯では、ほぼ100%リアクタンス成分である。周波数が数百kHzと高くなると、レジスタンス成分が上昇してくる。数百kHzの帯域でリアクタンス成分は極大値を取り、さらに周波数が高くなると、インダクタンスに起因するリアクタンス成分は0となる。この0となる周波数の付近でレジスタンス成分が極大値をとり、これより上の周波数帯域では、インピーダンスはほぼレジスタンス成分となる。このような特性は磁性体コア8cの材料の磁性特性に起因するものであるが、周波数に応じてリアクタンスやレジスタンスが入れ替わるというのが特徴である。   When the impedance Z is decomposed into inductive and resistive, it becomes as shown in FIG. The solid line indicates impedance | Z |, the alternate long and short dash line indicates resistance R (resistance component), and the broken line indicates inductivity | jωL | (inductive reactance component). As apparent from FIG. 9, the impedance is almost 100% reactance component in a low frequency band around 0.1 MHz. When the frequency is as high as several hundred kHz, the resistance component increases. In the band of several hundred kHz, the reactance component has a maximum value, and when the frequency is further increased, the reactance component due to the inductance becomes zero. The resistance component takes a maximum value in the vicinity of the frequency that becomes 0, and in the frequency band above this, the impedance is almost a resistance component. Such characteristics are caused by the magnetic characteristics of the material of the magnetic core 8c, but are characterized in that reactance and resistance are switched according to the frequency.

一方、共振回路付コモンモードコイル1の共振回路部分の等価回路は図10のようにコンデンサCCとインダクタンスLLと抵抗RRの並列回路で表すことができる。共振のQ値は、共振周波数をf、コンデンサ容量をC、抵抗値をRとすると、Q=2πfCRと書くことができる。Q値が大きいほど共振帯域が狭く、大きなインピーダンスを得ることができる。すなわち、ノイズフィルタの共振回路付コモンモードコイル1においては、大きなQ値を持つものが有利であるといえる。抵抗値Rはコイルが持つレジスタンス成分に相当するので、大きな減衰量を持つフィルタを得るには、コイルが持つレジスタンス成分が大きくなる部分を使うと飛躍的に減衰量を稼ぐことができる。しかし、図9に示すように、レジスタンス成分が極大値を持つ付近では、(誘導性)リアクタンスも小さくなるので、コイルL値(インダクタンスL)が小さくなり、共振しにくくなるので、注意が必要である。すなわち、フィルタ減衰量を飛躍的に稼ぐ上限の周波数は、レジスタンス成分が極大値をとる周波数、または(誘導性)リアクタンス成分が0になる周波数(コイルインピーダンスの位相が0)で決められるということである。   On the other hand, an equivalent circuit of the resonance circuit portion of the common mode coil with resonance circuit 1 can be represented by a parallel circuit of a capacitor CC, an inductance LL, and a resistance RR as shown in FIG. The resonance Q value can be written as Q = 2πfCR, where f is the resonance frequency, C is the capacitance of the capacitor, and R is the resistance value. The larger the Q value, the narrower the resonance band and the larger impedance can be obtained. That is, it can be said that the common mode coil 1 with a resonance circuit of the noise filter is advantageous to have a large Q value. Since the resistance value R corresponds to the resistance component of the coil, in order to obtain a filter having a large attenuation, the attenuation can be drastically increased by using a portion where the resistance component of the coil increases. However, as shown in FIG. 9, in the vicinity where the resistance component has a maximum value, the (inductive) reactance also becomes small, so the coil L value (inductance L) becomes small and it becomes difficult to resonate. is there. In other words, the upper limit frequency for dramatically increasing the filter attenuation is determined by the frequency at which the resistance component takes the maximum value, or the frequency at which the (inductive) reactance component becomes 0 (the phase of the coil impedance is 0). is there.

このように、共振用配線2と共振コンデンサ3からなる共振回路の共振周波数を、ノイズ規制がかかる一番低い周波数(一般的には150kHz)以上、共振回路付コモンモードコイル1のインピーダンスのレジスタンス成分が極大値をとる周波数以下、または該インピーダンスのリアクタンス成分が0(共振回路付コモンモードコイル1のインピーダンスの位相が0度)になる周波数以下、の間に設定することで、フィルタ減衰量を飛躍的に稼ぐことが可能になる。   As described above, the resonance frequency of the resonance circuit including the resonance wiring 2 and the resonance capacitor 3 is equal to or higher than the lowest frequency (generally 150 kHz) at which noise is restricted, and the resistance component of the impedance of the common mode coil 1 with the resonance circuit. Is set to a frequency that is less than the frequency at which the maximum value is reached, or less than the frequency at which the reactance component of the impedance is 0 (the phase of the impedance of the common mode coil 1 with a resonance circuit is 0 degrees). Can be earned.

なお、上記各実施の形態では単相の交流のものについて説明したがこの発明はこれに限定されず、多相交流のものにも適用可能である。
さらにこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
In each of the above embodiments, a single-phase alternating current has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a multi-phase alternating current.
Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that all possible combinations thereof are included.

この発明では、コモンモードコイルに共振用配線と共振コンデンサを取り付けたことで、コモンモードコイルは伝導性ノイズが発生する周波数帯にて大きなインピーダンスを持つ。この共振回路付コモンモードコイルと共振用配線を巻いていないコモンモードコイルと対地間コンデンサにより、この発明のノイズフィルタでは減衰量の周波数特性が単調減少とはならず、コイルが共振する周波数にて大きな減衰量を得ることができ、かつ共振回路の共振周波数だけでなく、幅広く広帯域に効果のあるノイズフィルタを得ることができる。このため、電力変換装置から発生する伝導性ノイズに対して、小さなコモンモードコイルや小容量の対地間コンデンサによって必要な減衰量を確保することができる。   In the present invention, since the resonance wiring and the resonance capacitor are attached to the common mode coil, the common mode coil has a large impedance in a frequency band where conductive noise occurs. With the common mode coil with the resonance circuit, the common mode coil not wound with the resonance wiring, and the capacitor between the ground, the frequency characteristics of the attenuation amount are not monotonously decreased in the noise filter of the present invention, but at the frequency at which the coil resonates. A large amount of attenuation can be obtained, and a noise filter effective not only for the resonance frequency of the resonance circuit but also for a wide band can be obtained. For this reason, with respect to the conductive noise generated from the power converter, a necessary attenuation can be ensured by a small common mode coil or a small-capacitance capacitor to ground.

1 共振回路付コモンモードコイル、2 共振用配線、3 共振コンデンサ、4 コモンモードコイル、5 対地間コンデンサ、6 線間コンデンサ、7a,7b 主回路配線、8,8c 磁性体コア、8a 外側環状磁性体コア、8b 内側環状磁性体コア。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Common mode coil with a resonance circuit, 2 Resonance wiring, 3 Resonance capacitor, 4 Common mode coil, 5 Ground-to-ground capacitor, 6-line capacitor, 7a, 7b Main circuit wiring, 8, 8c Magnetic body core, 8a Outer annular magnetism Body core, 8b Inner annular magnetic core.

Claims (9)

電力変換装置へ接続され交流電力を伝播する主回路配線に、複数のコモンモードコイルと、各相の主回路配線毎の対地間コンデンサとを備え、少なくとも1つの前記コモンモードコイルが、主回路配線と同相に共振用配線を巻き前記共振用配線の両端間に共振コンデンサを接続した共振回路付コモンモードコイルからなることを特徴とするノイズフィルタ。   A main circuit wiring that is connected to a power converter and propagates AC power includes a plurality of common mode coils and a ground-to-ground capacitor for each main circuit wiring of each phase, and at least one of the common mode coils includes the main circuit wiring. A noise filter comprising a common mode coil with a resonance circuit in which a resonance wiring is wound in the same phase as that of the resonance wiring and a resonance capacitor is connected between both ends of the resonance wiring. 対地間コンデンサの容量が共振回路付コモンモードコイルの共振コンデンサの容量よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のノイズフィルタ。   2. The noise filter according to claim 1, wherein the capacitance of the capacitor between the ground is smaller than the capacitance of the resonant capacitor of the common mode coil with a resonant circuit. 共振回路付コモンモードコイルのインダクタンスが共振回路を持たないコモンモードコイルのインダクタンスよりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載のノイズフィルタ。   The noise filter according to claim 1 or 2, wherein the inductance of the common mode coil with a resonance circuit is smaller than the inductance of the common mode coil having no resonance circuit. 主回路配線が交流電源と前記電力変換装置との間を接続し、共振回路付コモンモードコイルの共振用配線の巻き線インダクタンスと共振コンデンサの容量が、前記電力変換装置におけるスイッチングのキャリア周波数に応じた共振周波数となる値を有することを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のノイズフィルタ。   The main circuit wiring connects between the AC power source and the power converter, and the winding inductance of the resonance wiring of the common mode coil with the resonant circuit and the capacity of the resonant capacitor depend on the switching carrier frequency in the power converter. The noise filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the noise filter has a value corresponding to a resonance frequency. 共振回路付コモンモードコイルが、磁性体コアに主回路配線および共振用配線が共に同相に巻かれ、前記共振用配線の両端に共振コンデンサが接続されてなることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のノイズフィルタ。   5. A common mode coil with a resonance circuit, wherein a main circuit wiring and a resonance wiring are both wound around a magnetic core in the same phase, and a resonance capacitor is connected to both ends of the resonance wiring. The noise filter according to any one of the above. 1つのコモンモードコイルと1つの共振回路付コモンモードコイルが、平行に延びる第1の磁性体コアと第2の磁性体コアに、主回路配線が前記第1および第2の磁性体コアをまとめて軸として同相に巻かれ、共振用配線が前記第1および第2の磁性体コアのいずれか一方を軸として同相に巻かれ、前記共振用配線の両端に共振コンデンサが接続されてなることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のノイズフィルタ。   One common mode coil and one common mode coil with a resonance circuit are combined into a first magnetic core and a second magnetic core extending in parallel, and a main circuit wiring combines the first and second magnetic cores. And the resonance wiring is wound in the same phase with one of the first and second magnetic cores as an axis, and a resonance capacitor is connected to both ends of the resonance wiring. The noise filter according to claim 1, wherein the noise filter is characterized in that: 磁性体コアまたは第1および第2の磁性体コアのいずれか一方を軸として同相に巻かれる共振用配線と前記共振用配線の両端に接続された共振コンデンサからなる共振回路ユニットを少なくとも1つ追加したことを特徴とする請求項5または6に記載のノイズフィルタ。   At least one resonance circuit unit comprising a resonance wiring wound in the same phase with one of the magnetic core and the first and second magnetic cores as an axis and a resonance capacitor connected to both ends of the resonance wiring is added. The noise filter according to claim 5 or 6, characterized in that: 主回路配線が交流電源と前記電力変換装置との間を接続し、共振回路付コモンモードコイルの共振用配線の巻き線インダクタンスと共振コンデンサの容量からなる共振回路における共振周波数を、ノイズ規制がかかる一番低い周波数以上、共振回路付コモンモードコイルのインピーダンスの位相が0度になる周波数以下の間に設定したことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のノイズフィルタ。   The main circuit wiring connects between the AC power supply and the power converter, and noise regulation is applied to the resonance frequency in the resonance circuit consisting of the winding inductance of the resonance wiring of the resonance mode common mode coil and the capacitance of the resonance capacitor. The noise filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the noise filter is set between the lowest frequency and a frequency equal to or lower than a frequency at which the impedance phase of the common mode coil with a resonance circuit becomes 0 degrees. 主回路配線が交流電源と前記電力変換装置との間を接続し、共振回路付コモンモードコイルの共振用配線の巻き線インダクタンスと共振コンデンサの容量からなる共振回路における共振周波数を、ノイズ規制がかかる一番低い周波数以上、共振回路付コモンモードコイルのインピーダンスのレジスタンス成分が極大値となる周波数以下の間に設定したことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のノイズフィルタ。   The main circuit wiring connects between the AC power supply and the power converter, and noise regulation is applied to the resonance frequency in the resonance circuit consisting of the winding inductance of the resonance wiring of the resonance mode common mode coil and the capacitance of the resonance capacitor. The noise filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the noise filter is set between the lowest frequency and a frequency at which a resistance component of the impedance of the common mode coil with a resonance circuit becomes a maximum value. .
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