JP2013219919A - Noise reduction filter and electric power conversion device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノイズ低減フィルタおよび、それを用いた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a noise reduction filter and a power conversion device using the same.
従来、電力変換手段から発生するノイズを低減する技術を開示した文献として、例えば下記特許文献1などがある。この特許文献1では、バッテリから電力変換手段に直流電力を供給する電力配線として、幅広形状を有し厚み方向に所定間隔で対向する複数の導体と、導体間に静電容量を発生させるよう少なくとも導体間に介在する誘電体とを有する電力配線の構造を開示している。 Conventionally, as a document disclosing a technique for reducing noise generated from power conversion means, for example, there is Patent Document 1 below. In this Patent Document 1, as power wiring for supplying DC power from a battery to a power conversion means, a plurality of conductors having a wide shape and facing each other at a predetermined interval in the thickness direction, and at least so as to generate capacitance between the conductors. A power wiring structure having a dielectric interposed between conductors is disclosed.
しかしながら、上記従来文献で想定されている電力配線は、電源ケーブルである。電力変換装置の場合、電源ケーブルは、整流回路などの交流直流変換回路(以下「コンバータ回路」と称する)に接続されるケーブルである。また、電力変換装置では、ノイズ源であるスイッチング素子を搭載する直流交流変換回路(以下「インバータ回路」と称する)と電源ケーブルとの間には、コンバータ回路、直流電力を蓄積する平滑回路、コンバータ回路と平滑回路を電気的に接続する直流母線などが介在している。このため、従来技術では、ノイズ源の近傍で発生する放射ノイズを効果的に抑制することができないという問題があった。 However, the power wiring assumed in the conventional literature is a power cable. In the case of the power converter, the power cable is a cable connected to an AC / DC converter circuit (hereinafter referred to as “converter circuit”) such as a rectifier circuit. In the power converter, a converter circuit, a smoothing circuit for storing DC power, a converter is provided between a DC / AC converter circuit (hereinafter referred to as “inverter circuit”) on which a switching element as a noise source is mounted and a power cable. A DC bus for electrically connecting the circuit and the smoothing circuit is interposed. For this reason, the conventional technique has a problem that radiation noise generated in the vicinity of the noise source cannot be effectively suppressed.
また、従来技術は、電源ケーブルの一方と他方との間に生ずる静電容量(いわゆる「Xコンデンサ」)の特性を利用する技術である。Xコンデンサは、ノーマルモードのノイズに対しては効果的であるが、放射ノイズとして支配的なコモンモードに対しては効果的ではない。つまり、従来技術では、コモンモードノイズを効果的に抑制することができないという問題があった。 The prior art is a technique that utilizes the characteristics of capacitance (so-called “X capacitor”) generated between one and the other of the power cable. The X capacitor is effective for normal mode noise, but is not effective for the common mode dominant as radiation noise. That is, the conventional technique has a problem that the common mode noise cannot be effectively suppressed.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ノイズ源の近傍で発生する放射ノイズを効果的に抑制すると共に、放射ノイズとして支配的なコモンモードノイズを効果的に抑制することができるノイズ低減フィルタおよびそれを用いた電力変換装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and can effectively suppress radiated noise generated in the vicinity of a noise source and effectively suppress common mode noise dominant as radiated noise. An object of the present invention is to obtain a noise reduction filter and a power conversion device using the same.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るノイズ低減フィルタは、電力変換部が発生するノイズ電流を低減可能に構成されるノイズ低減フィルタであって、前記電力変換部に接続される正極側の直流母線を成す正極導体と、前記電力変換部に具備されるスイッチング素子モジュールを搭載するアース導体を延設した第1の導体部との間に第1の絶縁体を挟んで形成される第1のYコンデンサと、前記第1の導体部を基準に前記正極導体の反対側に配置され、前記電力変換部に接続される負極側の直流母線を成す負極導体と、前記第1の導体部との間に第2の絶縁体を挟んで形成される第2のYコンデンサと、をフィルタ回路要素として構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a noise reduction filter according to the present invention is a noise reduction filter configured to be able to reduce a noise current generated by a power conversion unit, and the power conversion unit includes A first insulator is sandwiched between a positive electrode conductor forming a DC bus on the positive electrode side to be connected and a first conductor portion extending from a ground conductor for mounting a switching element module provided in the power conversion portion. A first Y capacitor formed by: a negative electrode conductor that forms a DC bus on the negative electrode side that is disposed on the opposite side of the positive electrode conductor with respect to the first conductor portion and is connected to the power conversion unit; A second Y capacitor formed by sandwiching a second insulator between the first conductor portion and the first conductor portion is configured as a filter circuit element.
本発明によれば、ノイズ源の近傍で発生する放射ノイズを効果的に抑制することができるという効果を奏する。また、本発明によれば、放射ノイズとして支配的なコモンモードノイズを効果的に抑制することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to effectively suppress radiation noise generated in the vicinity of a noise source. In addition, according to the present invention, there is an effect that common mode noise dominant as radiation noise can be effectively suppressed.
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係るノイズ低減フィルタおよびノイズ低減フィルタを備えた電力変換装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。 A noise reduction filter and a power conversion device including the noise reduction filter according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置の一構成例を示す図である。実施の形態1に係る電力変換装置11は、交流電源2から供給された交流電圧を所望の直流電圧に変換する第1の電力変換部としてのコンバータ回路12と、コンバータ回路12によって変換された直流電圧を平滑するコンデンサ(平滑コンデンサ)13aを有する平滑回路13と、平滑後の直流電圧をスイッチング制御により所望の交流電圧に変換して負荷3へ供給する第2の電力変換部としてのインバータ回路14と、を備えて構成される。なお、コンバータ回路12としては、整流回路や回生コンバータ回路、PWMコンバータ回路などが用いられる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The power conversion device 11 according to Embodiment 1 includes a
交流電源2とコンバータ回路12とは入力配線16によって接続され、インバータ回路14と負荷3とは出力配線18によって接続される。なお、入力配線16と出力配線18は電力変換器内部と外部で別々に構成され接続される場合もある。コンバータ回路12とインバータ回路14とは、正極側の直流母線を成す正極配線(以下「P配線」と略記)17aおよび負極側の直流母線を成す負極配線(以下「N配線」と略記)17bによって接続される。平滑コンデンサ13aは、コンバータ回路12およびインバータ回路14に対して並列の関係になるように、P配線17aとN配線17bとの間に接続される。
The
インバータ回路14は、スイッチング素子UPI,VPI,WPIで構成される正側アーム(例えばU相ではUPI)と、スイッチング素子UNI,VNI,WNIで構成される負側アーム(例えばU相ではUNI)とがそれぞれ直列に接続された直列回路(レグ)を有している。すなわち、インバータ回路14には、3組(U相分、V相分、W相分)のレグを有する3相ブリッジ回路が構成されている。
The
インバータ回路14は、スイッチング素子UPI,VPI,WPI,UNI,VNI,WNIをPWM制御することで入力された直流電圧を所望の交流電圧に変換して負荷3に印加する。
The
スイッチング素子UPI,VPI,WPI,UNI,VNI,WNIはモジュール化されて、導体基板上に搭載される。モジュール化される単位は各種あり、全スイッチング素子の場合もあれば、レグ単位でモジュール化される場合もある。なお、レグ単位でモジュール化された場合、モジュール化されたスイッチング素子モジュール(以下単に「モジュール」と称する)からは、P配線17aとの電気的接続を得るための端子と、N配線17bとの電気的接続を得るための端子と、出力配線18との電気的接続を得るための端子とが設けられることになる。
The switching elements UPI, VPI, WPI, UNI, VNI, WNI are modularized and mounted on a conductor substrate. There are various units to be modularized, which may be all switching elements, or may be modularized in units of legs. When modularized in units of legs, from the modularized switching element module (hereinafter simply referred to as “module”), a terminal for obtaining an electrical connection with the
図2は、例えば図1に示す電力変換装置11に用いられて好適な実施の形態1に係る配線構造を模式的に示す図である。図2において、モジュール21は、インバータ回路14を構成するモジュールを想定している。このモジュール21では、所定の各端子に出力導体22、P導体23およびN導体24が接続されている。出力導体22は、図1の回路構成で言えば出力配線18を成す、例えば平板状の導体である。以下同様に、P導体23は、P配線17aを成す、例えば平板状の導体であり、N導体24は、N配線17bを成す、例えば平板状の導体である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a wiring structure according to the first preferred embodiment used for the power conversion device 11 shown in FIG. 1, for example. In FIG. 2, the
これらの出力導体22、P導体23およびN導体24のうち、実施の形態1に係る配線構造では、まず、モジュール搭載面側に配されるアース導体25を延設すると共に、誘電体としての性質も有する絶縁体26aを挟んでモジュール21の近傍にP導体23を構成し、且つ、アース導体25の反対側に同様な絶縁体26bを挟んでモジュール21の近傍にN導体24を構成している。この構成による等価回路は、図2の右側のように表される。
Of these
図2の等価回路に示されるように、P導体23とアース導体25の延設部(第1の導体部)との間で一つのYコンデンサ(P導体Yコンデンサ)28aが形成され、N導体24とアース導体25の延設部とで他のYコンデンサ(N導体Yコンデンサ)28bが形成される。これらのYコンデンサ28a,28bは、絶縁体26a,26bを挟んでいるため、絶縁体26a,26bの比誘電率が大きくなればなるほど、その容量値が大きくなる。また、これらのYコンデンサ28a,28bは、絶縁体26a,26bの厚さが薄くなればなるほど、その容量値が大きくなる。さらに、これらのYコンデンサ28a,28bは、各導体間の対向面積が大きくなればなるほど、その容量値が大きくなる。したがって、比誘電率、絶縁体の厚さ、および各導体間の対向面積の値の少なくとも一つを調整することで、所望の容量値を得ることができる。
As shown in the equivalent circuit of FIG. 2, one Y capacitor (P conductor Y capacitor) 28 a is formed between the
図3は、電力変換装置として図2に示す配線構造を用いたときの等価回路を模式的に示す図である。図2に示す配線構造を採用しない場合、インバータ回路14とグラウンド電位との間には浮遊容量32のみが等価的に存在する。これに対して、図2に示すような配線構造を採用した場合、P配線17aとグラウンド電位との間に多数のP導体Yコンデンサ28aが形成され、N配線17bとグラウンド電位との間に多数のN導体Yコンデンサ28bが形成され、これらのYコンデンサ28a,28bが浮遊容量32に加わる。これにより、グラウンド電位との間に形成される容量値は大きくなり、スイッチング素子で発生したノイズ電流は、ノイズ源であるスイッチング素子の近傍でグラウンド電位側に流出し、ノイズ電流は、極めて短い距離でモジュール側に戻されることになってノイズの外部への流出が抑制される。
FIG. 3 is a diagram schematically showing an equivalent circuit when the wiring structure shown in FIG. 2 is used as the power conversion device. When the wiring structure shown in FIG. 2 is not employed, only the
以上説明したように、実施の形態1では、P導体23と、モジュール21を搭載するアース導体25の延設部との間に絶縁体26aを挟んで形成されるYコンデンサ28aと、アース導体25の延設部を基準にP導体23の反対側に配置され、N導体24とアース導体25の延設部との間に絶縁体28bを挟んで形成されるYコンデンサ26bと、をフィルタ回路要素として構成したので、ノイズ源の近傍で発生する放射ノイズを効果的に抑制することが可能となり、また、放射ノイズとして支配的なコモンモードノイズを効果的に抑制することが可能となる。
As described above, in the first embodiment, the
実施の形態2.
図4は、実施の形態2に係る配線構造を模式的に示す図である。図2に示す実施の形態1の配線構造では、絶縁体26a,26bを間に挟む構造をP導体23およびN導体24に採用したが、実施の形態2の配線構造では、図4に示すように、絶縁体26cを出力導体22とアース導体25との間に挟む構造としている。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a wiring structure according to the second embodiment. In the wiring structure of the first embodiment shown in FIG. 2, the structure sandwiching the
図5は、電力変換装置として図4に示す配線構造を用いたときの等価回路を模式的に示す図である。図4に示すような配線構造を採用した場合、出力配線18とグラウンド電位との間には多数の出力導体Yコンデンサ28cが形成される。スイッチング素子で発生したノイズのうちで出力配線側に流出しようとするノイズ電流は、ノイズ源であるスイッチング素子の近傍でグラウンド電位側に流出するため、外部への流出が抑制される。特に、出力配線18は、負荷3との電気的接続を得るための電力配線であり、電力変換装置の外側では外部に露出するため、出力配線18側へのノイズ電流の低減は放射ノイズの抑制に効果的である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an equivalent circuit when the wiring structure shown in FIG. 4 is used as the power conversion device. When the wiring structure as shown in FIG. 4 is employed, a large number of output
上記のように、実施の形態2では、出力導体22と、モジュール21を搭載するアース導体25の延設部との間に絶縁体26cを挟んで形成されるYコンデンサ28cをフィルタ回路要素として構成したので、ノイズ源の近傍で発生する放射ノイズを効果的に抑制することが可能となり、また、放射ノイズとして支配的なコモンモードノイズを効果的に抑制することが可能となる。
As described above, in the second embodiment, the
実施の形態3.
図6は、実施の形態3に係る配線構造を模式的に示す図であり、図7は、電力変換装置として図6に示す配線構造を用いたときの等価回路を模式的に示す図である。この実施の形態に係る配線構造は、図2に示すような実施の形態1に係る配線構造と、図4に示すような実施の形態2に係る配線構造の双方を採用した配線構造である。具体的には、図6に示すように、P導体23、N導体24がそれぞれ絶縁体26a、絶縁体26bを間に挟んでアース導体25の延設部(第1の導体部)と対向し、出力導体22が絶縁体26cを間に挟んで第1の導体部とは異なるアース導体25の延設部(第2の導体部)と対向するように構成している。
6 is a diagram schematically showing a wiring structure according to the third embodiment, and FIG. 7 is a diagram schematically showing an equivalent circuit when the wiring structure shown in FIG. 6 is used as a power conversion device. . The wiring structure according to this embodiment is a wiring structure that employs both the wiring structure according to the first embodiment as shown in FIG. 2 and the wiring structure according to the second embodiment as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 6, the
また、図6において、スイッチング素子で発生したノイズのうち、電力変換装置の内部でコンバータ回路12側へ向かおうとするノイズ電流は、Yコンデンサ28a,28bの作用によって抑制できる。また、スイッチング素子で発生したノイズのうち、電力変換装置の外部に向かおうとするノイズ電流は、Yコンデンサ28cの作用によって抑制できる。このため、実施の形態3に係る配線構造を採用した場合、ノイズ電流の行き場を効果的にグラウンド電位側に向けることが可能となる。
Further, in FIG. 6, among noises generated in the switching element, a noise current that tends to travel toward the
実施の形態4.
図8は、実施の形態4に係る配線構造を用いたときの等価回路を模式的に示す図である。実施の形態4では、図6に示す実施の形態3に係る配線構造において、P配線17a、N配線17bおよび出力配線18における導体表面を各配線を形成する素材よりも抵抗率の高い素材で被覆するようにしている。なお、このときの等価回路は、図8に示すように高抵抗成分36または37が多数直列に接続され、これらの高抵抗成分36または37にP導体Yコンデンサ28a、N導体Yコンデンサ28bおよび出力導体Yコンデンサ28cのうちの何れかの容量成分が並列に加わる分布定数的なRCフィルタ回路が構成される。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a diagram schematically showing an equivalent circuit when the wiring structure according to the fourth embodiment is used. In the fourth embodiment, in the wiring structure according to the third embodiment shown in FIG. 6, the conductor surfaces of the
本発明における電力変換装置は、例えば30MHz以上の周波数帯における放射ノイズ低減を図るものであるが、このような周波数帯の電流は導体の表面を流れる性質がある(表皮効果)。したがって、高周波帯のノイズ電流が流れる導体の表面に当該導体よりも高抵抗の材質で被覆すれば、パワーを伝達する低周波帯の電流に影響せず、表皮効果で導体表面を流れようとする高周波帯のノイズ電流を高抵抗素材の被覆で低減することが可能となる。さらに、上述した導体間のコンデンサと併せて、モジュール近傍にRCフィルタを構成することができるので、実施の形態1〜3の電力変換装置に比して、放射ノイズの抑制効果を更に高めることが可能となる。 The power conversion device according to the present invention is intended to reduce radiation noise in a frequency band of 30 MHz or higher, for example, and current in such a frequency band has a property of flowing on the surface of the conductor (skin effect). Therefore, if the surface of a conductor through which high-frequency noise current flows is covered with a material having a higher resistance than that of the conductor, it will not affect the low-frequency current that transmits power, and will attempt to flow through the conductor surface due to the skin effect It becomes possible to reduce the noise current in the high frequency band by covering with a high resistance material. Furthermore, since the RC filter can be configured in the vicinity of the module together with the capacitor between the conductors described above, the radiation noise suppression effect can be further enhanced as compared with the power converters of the first to third embodiments. It becomes possible.
なお、図8では、P配線17aおよびN配線17bと、出力配線18の双方に高低効率の素材を被覆するものとして説明したが、何れか一方に被覆するようにしてもよく、放射ノイズの抑制効果は大きくなる。
In FIG. 8, the
実施の形態5.
図9は、実施の形態5に係る配線構造を模式的に示す図である。図6に示す実施の形態3の配線構造では、アース導体25を中央にしてその両側(上部側および下部側)にそれぞれ絶縁体26a,26bを間に挟んでP導体23およびN導体24を設けるようにしたが、実施の形態5の配線構造では、図9に示すように、絶縁体26dを中央にしてその両側にP導体23およびN導体24を設け、それぞれの各外側(上部側および下部側)にそれぞれ絶縁体26a,26bを間に挟んでアース導体25の延設部を設ける構造としている。また、実施の形態5の構造では、P導体23の上部側にもアース導体25の延設部が設けられるので、この構造を利用して出力導体22を絶縁体26cを間に挟んでアース導体25の延設部に対向させている。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 9 is a diagram schematically showing a wiring structure according to the fifth embodiment. In the wiring structure of the third embodiment shown in FIG. 6, the
図9の配線構造の場合、右側に示す等価回路のように、Yコンデンサ28a,28bに加えてXコンデンサ29が構成される。図6の配線構造でも、Yコンデンサ28a,28bの直列接続回路は、P導体23とN導体24との間に配されたXコンデンサと見なすことはできるが、直列接続であるため容量値はYコンデンサの容量値の1/2になってしまう。一方、図9の場合、P導体23とN導体24との間にはXコンデンサ29のみが配されるので、条件が同一であれば、このXコンデンサ29の容量値はYコンデンサ28a(28b)と同一値、すなわち図6の場合の2倍となる。
In the case of the wiring structure of FIG. 9, an
Xコンデンサ29は、P導体23とN導体24との間を行き来するノイズ電流に対して、モジュール21に直近の経路となる。したがって、Yコンデンサ28a(28b)と同容量のXコンデンサ29を形成することができる実施の形態5の配線構造は、図6に示す実施の形態3に係る配線構造に比して、放射ノイズの抑制効果を更に高めることが可能となる。
The
なお、図9では、P導体23の上部側に設けられるアース導体25の延設部を利用し、出力導体22を絶縁体26cを間に挟んでアース導体25の延設部に対向させることとしたが、アース導体25の下部側に絶縁体を挟んで出力導体22を設けるようにしてもよく、図9に示すものと同等の効果が得られる。
In FIG. 9, the extended portion of the
実施の形態6.
図10は、実施の形態6に係る配線構造を用いたときの等価回路を模式的に示す図である。実施の形態4では、図8に示すように、P配線17a、N配線17bおよび出力配線18における各導体表面を抵抗率の高い導体で被覆するようにしているが、実施の形態6では、更に入力配線16の導体表面とP配線17aおよびN配線17bにおけるコンバータ回路12と平滑回路(平滑コンデンサ13a)間の部分を抵抗率の高い導体で被覆することとしている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 10 is a diagram schematically showing an equivalent circuit when the wiring structure according to the sixth embodiment is used. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 8, the surfaces of the conductors in the
入力配線16の導体表面とP配線17aおよびN配線17bにおけるコンバータ回路12と平滑回路間の部分を抵抗率の高い導体で被覆した場合、ノイズ源であるインバータ回路14から入力配線16側を見たインピーダンスは、実施の形態4の場合に比して大きくなる。このため、入力配線16側に流出しようとするノイズ電流をよりインピーダンスの低い浮遊容量32を通るノイズ電流K1のようにモジュールの近傍でモジュール側に引き戻すことが可能となる。これにより、入力配線16からの放射ノイズを抑制することが可能となる。
When the conductor surface of the
なお、入力配線16側のインピーダンスが大きくなることから、入力配線16よりもモジュール近傍にある出力配線18側にノイズ電流が流れようとするが、出力配線18の導体表面も抵抗率の高い導体で被覆されているので、ノイズ電流K2で示すようにモジュール側に引き戻すことができ、放射ノイズの発生の原因となるノイズ電流を電力変換装置内に閉じ込めることが可能となる。
Since the impedance on the
実施の形態7.
図11は、実施の形態7に係る配線構造を模式的に示す図である。実施の形態1〜6では、インバータ回路14に具備されるモジュールを想定していたが、実施の形態7では、コンバータ回路12が例えばPWMコンバータ回路である場合を想定している。つまり、図11に示すモジュール41は、スイッチング素子を搭載したコンバータ回路12のモジュールである。このモジュール41では、所定の各端子に入力導体42、P導体43およびN導体44が接続されている。入力導体42は、図1の回路構成で言えば入力配線16を成す、例えば平板状の導体である。以下同様に、P導体43は、コンバータ回路12側のP配線17aを成す、例えば平板状の導体であり、N導体44は、コンバータ回路12側のN配線17bを成す、例えば平板状の導体である。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a wiring structure according to the seventh embodiment. In the first to sixth embodiments, the module provided in the
なお、配線構造については、出力導体22が入力導体42に代わる点を除き、図6に示す配線構造と同等である。具体的に説明すると、実施の形態7に係る配線構造では、モジュール搭載面側に配されるアース導体45を延設すると共に、絶縁体46aを挟んでP導体43を構成し、且つ、アース導体45の反対側に同様な絶縁体46bを挟んでN導体44を構成し、更にアース導体45を入力導体側に延設し、アース導体45の延設部と入力導体42との間に絶縁体46cを挟む構成としている。この構成による等価回路は、図11の右側のように表される。
The wiring structure is the same as the wiring structure shown in FIG. 6 except that the
図11では、図6に示した等価回路と同様に、P導体43とアース導体45との間にP導体Yコンデンサ48aが形成され、N導体44とアース導体45の延設部との間にN導体Yコンデンサ48bが形成され、入力導体42とアース導体45の延設部との間に入力導体Yコンデンサ48cが形成される。
In FIG. 11, similarly to the equivalent circuit shown in FIG. 6, a P
電力変換装置として図11に示すような配線構造を採用した場合、入力配線とアース導体との間には多数の入力導体Yコンデンサ48cが形成される。スイッチング素子で発生したノイズのうちで入力配線側に流出しようとするノイズ電流は、ノイズ源であるスイッチング素子の近傍でグラウンド電位側に流出するため、外部への流出が抑制される。特に、入力配線16は、交流電源2との電気的接続を得るための電力配線であり、電力変換装置の外側では外部に露出するため、入力配線16側へのノイズ電流の低減は放射ノイズの抑制に効果的である。このため、実施の形態7に係る配線構造を採用した場合、ノイズ源からの放射ノイズを効果的に抑制することが可能となる。
When the wiring structure as shown in FIG. 11 is adopted as the power conversion device, a large number of input
図11では、P導体43およびN導体44と、入力導体42とを分離して配線する構造であったが、図12に示すように、P導体43、N導体44および入力導体42を一体化して構成してもよい。なお、この場合、図9と同様に、絶縁体46dを中央にしてその両側にP導体43およびN導体44を設け、それぞれの各外側(上部側および下部側)にそれぞれ絶縁体46a,46bを間に挟んでアース導体45の延設部を設けると共に、入力導体42を絶縁体46cを間に挟んでアース導体45の延設部に対向させることが好ましい。このような構造とすれば、Yコンデンサ48a,48b,48cを構成でき、且つ、Yコンデンサ48aとYコンデンサ48bとの間にXコンデンサ49を構成できるので、放射ノイズの抑制効果を高めることが可能となる。
In FIG. 11, the
なお、図12では、P導体43の上部側に設けられるアース導体45の延設部を利用し、入力導体42を絶縁体46cを間に挟んでアース導体45の延設部に対向させることとしたが、アース導体45の下部側に絶縁体を挟んで入力導体42を設けるようにしてもよく、図12に示すものと同等の効果が得られる。
In FIG. 12, the extended portion of the
なお、実施の形態7に係る配線構造において、図10に示すように、入力配線16、P配線17a、N配線17bおよび出力配線18における各導体表面を抵抗率の高い導体で被覆するようにすれば、放射ノイズの抑制効果を更に高めることが可能となる。
In the wiring structure according to the seventh embodiment, as shown in FIG. 10, the conductor surfaces of the
実施の形態8.
インバータ回路や回生コンバータ回路、PWMコンバータ回路などに用いられるスイッチング素子としては、Si(Silicon)を用いて形成されたスイッチング素子(Si素子)が一般的であるが、最近では、よりバンドギャップが大きい半導体、具体的には、炭化珪素(SiC:Silicon Carbide)や窒化ガリウム(GaN:Gallium Nitride)、ダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体を用いて形成されたスイッチング素子が用いられることも多い。
Embodiment 8 FIG.
As a switching element used for an inverter circuit, a regenerative converter circuit, a PWM converter circuit, etc., a switching element (Si element) formed using Si (Silicon) is generally used, but recently, the band gap is larger. Switching elements formed using semiconductors, specifically, wide band gap semiconductors such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), and diamond are often used.
ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。また、電力損失が低いため、スイッチング素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。その一方で、スイッチングスピードが速く放射ノイズ増加が懸念されるため、上述の対策が有効である。 Switching elements formed of wide bandgap semiconductors have high voltage resistance and high allowable current density, and thus can be miniaturized. By using these miniaturized switching elements, these elements are incorporated. The semiconductor module can be downsized. In addition, since the power loss is low, the efficiency of the switching element can be increased, and as a result, the efficiency of the semiconductor module can be increased. On the other hand, since the switching speed is fast and there is a concern about an increase in radiation noise, the above measures are effective.
上述した実施の形態1〜7は、Si素子のモジュールおよびSiC素子のモジュールの双方に用いて好適な実施の形態である。 The first to seventh embodiments described above are suitable for use in both a Si element module and a SiC element module.
一方、SiC素子のモジュールであれば、モジュールを冷却する放熱器が不要の場合もあるが、Si素子のモジュールでは、通常、放熱器が必要となる。このような場合には、例えば図13に示すように、アース導体25の下部に放熱器50を配置してもよい。また、例えば図14に示すように、モジュール21は放熱器50のフィンベース52上に配置し、フィンベース52とアース導体25とを電気的に接続してもよい。さらに、例えば図15に示すように、放熱器50のフィンベース52の端部を延設するようにして、フィンベース52の一部をアース導体25の延設部として用いても構わない。なお、放熱器50は、フィンベース52と放熱部54とで構成される。
On the other hand, in the case of a SiC element module, a radiator that cools the module may be unnecessary, but in a Si element module, a radiator is usually required. In such a case, for example, as shown in FIG. 13, a
なお、図13〜15に示される実施の形態8の配線構造は、実施の形態1の配線構造を適用したものであるが、実施の形態2〜7に示す他の配線構造を適用してもよく、各実施の形態に固有の効果を得ることができる。 The wiring structure of the eighth embodiment shown in FIGS. 13 to 15 applies the wiring structure of the first embodiment, but the other wiring structures shown in the second to seventh embodiments can be applied. Well, it is possible to obtain an effect specific to each embodiment.
以上のように、本発明は、電力変換装置で発生する放射ノイズを効果的に抑制することができるノイズ低減フィルタとして有用である。 As described above, the present invention is useful as a noise reduction filter that can effectively suppress radiation noise generated in a power converter.
2 交流電源
3 負荷
11 電力変換装置
12 コンバータ回路(第1の電力変換部)
13 平滑回路
13a 平滑コンデンサ
14 インバータ回路(第2の電力変換部)
16 入力配線
17a 正極配線(P配線)
17b 負極配線(N配線)
18 出力配線
21,41 モジュール
22 出力導体
23,43 P導体
24,44 N導体
25,45 アース導体
26a〜26c,46a〜46c 絶縁体
28a,48a Yコンデンサ(P導体Yコンデンサ)
28b,48b Yコンデンサ(N導体Yコンデンサ)
28c Yコンデンサ(出力導体Yコンデンサ)
29,49 Xコンデンサ
32 浮遊容量
36,37 高抵抗成分
48c Yコンデンサ(入力導体Yコンデンサ)
50 放熱器
52 フィンベース
54 放熱部
2
13
16
17b Negative wiring (N wiring)
18
28b, 48b Y capacitor (N conductor Y capacitor)
28c Y capacitor (output conductor Y capacitor)
29, 49
50
Claims (31)
前記電力変換部に接続される正極側の直流母線を成す正極導体と、前記電力変換部に具備されるスイッチング素子モジュールを搭載するアース導体を延設した第1の導体部との間に第1の絶縁体を挟んで形成される第1のYコンデンサと、
前記第1の導体部を基準に前記正極導体の反対側に配置され、前記電力変換部に接続される負極側の直流母線を成す負極導体と、前記第1の導体部との間に第2の絶縁体を挟んで形成される第2のYコンデンサと、
をフィルタ回路要素として構成したことを特徴とするノイズ低減フィルタ。 A noise reduction filter configured to be able to reduce noise current generated by the power conversion unit,
A first conductor between a positive conductor forming a positive DC bus connected to the power converter and a first conductor extending a ground conductor for mounting a switching element module provided in the power converter. A first Y capacitor formed with an insulator of
A second conductor is disposed between the first conductor portion and the negative conductor, which is disposed on the opposite side of the positive conductor with respect to the first conductor portion and forms a negative DC bus connected to the power conversion portion. A second Y capacitor formed with an insulator of
A noise reduction filter characterized in that is configured as a filter circuit element.
前記電力変換部と負荷との間を接続する出力配線を成す出力導体と、前記電力変換部に具備されるスイッチング素子モジュールを搭載するアース導体を延設した第1の導体部との間に第1の絶縁体を挟んで形成されるYコンデンサをフィルタ回路要素として構成したことを特徴とするノイズ低減フィルタ。 A noise reduction filter configured to be able to reduce noise current generated by the power conversion unit,
The output conductor forming the output wiring connecting the power conversion unit and the load, and the first conductor unit extending the ground conductor for mounting the switching element module provided in the power conversion unit A noise reduction filter characterized in that a Y capacitor formed by sandwiching one insulator is formed as a filter circuit element.
請求項1〜30のうちの何れか1項に記載のノイズ低減フィルタの構成を前記第1および第2の電力変換部のうちの少なくとも一つの電力変換部に適用して構成したことを特徴とする電力変換装置。 As the power conversion unit, a first power conversion unit that converts an AC voltage into a desired DC voltage, and a second power conversion unit that converts the DC voltage converted by the first power conversion unit into a desired AC voltage. And provided,
A configuration of the noise reduction filter according to any one of claims 1 to 30 is applied to at least one power conversion unit of the first and second power conversion units. Power converter.
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015149883A (en) * | 2014-01-09 | 2015-08-20 | 株式会社デンソー | Power conversion device |
JP2016092924A (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 日産自動車株式会社 | Power conversion device |
JP2016092864A (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-23 | 株式会社明電舎 | Power converter |
JP2017005860A (en) * | 2015-06-10 | 2017-01-05 | 日産自動車株式会社 | Power conversion device |
JP2017017881A (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Power converter |
JP2017216845A (en) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | 株式会社Subaru | Electric unit of electric vehicle |
CN107710582A (en) * | 2015-05-29 | 2018-02-16 | 日产自动车株式会社 | Power inverter |
WO2018158922A1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-09-07 | 三菱電機株式会社 | Main circuit wiring member and power conversion device |
US10084388B2 (en) | 2014-08-22 | 2018-09-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
JP2020072621A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 株式会社デンソー | Drive device and electric power steering device using the same |
WO2021171425A1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-02 | 三菱電機株式会社 | Dc power supply device, refrigerant cycle device, air conditioner, and refrigerator |
JP7014871B1 (en) | 2020-09-04 | 2022-02-01 | 日立Astemo株式会社 | Power converter |
JP2022068929A (en) * | 2020-10-23 | 2022-05-11 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
US20220201892A1 (en) * | 2019-05-13 | 2022-06-23 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Minimalistic power converter and vehicle including a power converter |
US20240022178A1 (en) * | 2022-07-18 | 2024-01-18 | GM Global Technology Operations LLC | Power inverter with enhanced capacitance |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BR112018074899A2 (en) | 2016-06-02 | 2019-03-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | power conversion device |
WO2019150859A1 (en) * | 2018-02-02 | 2019-08-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Filter circuit device, and power conversion apparatus provided with same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05236611A (en) * | 1992-02-19 | 1993-09-10 | Toyota Motor Corp | Wheel motor type electric automobile |
JP2001008495A (en) * | 1999-04-22 | 2001-01-12 | Internatl Rectifier Corp | Method for reducing emi emission in motor driven |
JP2006031959A (en) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | Bus bar |
JP2008042124A (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Semiconductor power module |
JP2010016947A (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Power module of power conversion apparatus |
WO2012004860A1 (en) * | 2010-07-06 | 2012-01-12 | 三菱電機株式会社 | Inverter |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3287544B2 (en) * | 1997-08-28 | 2002-06-04 | 富士電機株式会社 | Noise filter |
JP3680627B2 (en) * | 1999-04-27 | 2005-08-10 | 富士電機機器制御株式会社 | Noise filter |
KR100961500B1 (en) * | 2002-09-27 | 2010-06-08 | 쿄세라 코포레이션 | Nose filter |
JP4231769B2 (en) * | 2003-11-14 | 2009-03-04 | 株式会社日立産機システム | Filter device and power conversion device to which the filter device is connected |
TWI281781B (en) * | 2004-08-25 | 2007-05-21 | Murata Manufacturing Co | Noise filter and noise filter array |
JP5038634B2 (en) * | 2006-02-16 | 2012-10-03 | Tdk株式会社 | Noise filter and noise filter mounting structure |
CN101490953A (en) * | 2006-07-27 | 2009-07-22 | 株式会社村田制作所 | Noise filter array |
JP4364892B2 (en) * | 2006-08-09 | 2009-11-18 | Tdk株式会社 | Multilayer filter |
-
2012
- 2012-04-09 JP JP2012088318A patent/JP2013219919A/en active Pending
- 2012-07-16 CN CN201210245918.3A patent/CN103368376B/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05236611A (en) * | 1992-02-19 | 1993-09-10 | Toyota Motor Corp | Wheel motor type electric automobile |
JP2001008495A (en) * | 1999-04-22 | 2001-01-12 | Internatl Rectifier Corp | Method for reducing emi emission in motor driven |
JP2006031959A (en) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | Bus bar |
JP2008042124A (en) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Semiconductor power module |
JP2010016947A (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Power module of power conversion apparatus |
WO2012004860A1 (en) * | 2010-07-06 | 2012-01-12 | 三菱電機株式会社 | Inverter |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015149883A (en) * | 2014-01-09 | 2015-08-20 | 株式会社デンソー | Power conversion device |
US10084388B2 (en) | 2014-08-22 | 2018-09-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
JP2016092864A (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-23 | 株式会社明電舎 | Power converter |
JP2016092924A (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 日産自動車株式会社 | Power conversion device |
CN107710582A (en) * | 2015-05-29 | 2018-02-16 | 日产自动车株式会社 | Power inverter |
EP3306799A4 (en) * | 2015-05-29 | 2018-09-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Power conversion device |
US10734890B2 (en) | 2015-05-29 | 2020-08-04 | Nissan Motor Co., Ltd. | Power conversion device |
JP2017005860A (en) * | 2015-06-10 | 2017-01-05 | 日産自動車株式会社 | Power conversion device |
JP2017017881A (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Power converter |
JP2017216845A (en) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | 株式会社Subaru | Electric unit of electric vehicle |
WO2018158922A1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-09-07 | 三菱電機株式会社 | Main circuit wiring member and power conversion device |
JPWO2018158922A1 (en) * | 2017-03-02 | 2019-07-25 | 三菱電機株式会社 | Main circuit wiring member and power converter |
CN111146908A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-12 | 株式会社电装 | Drive device and electric power steering apparatus using the same |
JP2020072621A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 株式会社デンソー | Drive device and electric power steering device using the same |
US11345397B2 (en) | 2018-11-02 | 2022-05-31 | Denso Corporation | Driving device and electric power steering apparatus using the same |
JP7167635B2 (en) | 2018-11-02 | 2022-11-09 | 株式会社デンソー | Driving device and electric power steering device using the same |
US20220201892A1 (en) * | 2019-05-13 | 2022-06-23 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Minimalistic power converter and vehicle including a power converter |
WO2021171425A1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-02 | 三菱電機株式会社 | Dc power supply device, refrigerant cycle device, air conditioner, and refrigerator |
JP7014871B1 (en) | 2020-09-04 | 2022-02-01 | 日立Astemo株式会社 | Power converter |
JP2022043748A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-16 | 日立Astemo株式会社 | Power conversion device |
US11901836B2 (en) | 2020-09-04 | 2024-02-13 | Hitachi Astemo, Ltd. | Power control unit |
JP2022068929A (en) * | 2020-10-23 | 2022-05-11 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
JP7074175B2 (en) | 2020-10-23 | 2022-05-24 | 富士電機株式会社 | Power converter |
US20240022178A1 (en) * | 2022-07-18 | 2024-01-18 | GM Global Technology Operations LLC | Power inverter with enhanced capacitance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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