JP2018038131A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置を構成する半導体スイッチング素子のスイッチング動作によって生じる電磁ノイズを抑制するための技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for suppressing electromagnetic noise generated by a switching operation of a semiconductor switching element constituting a power conversion device.
電力変換装置として、例えば、図10に示すインバータが知られている。
このインバータは、三相交流電源100から供給される三相交流電力を、主回路部200により交流/直流/交流変換し、三相のモータ300に供給するように構成されている。
For example, an inverter shown in FIG. 10 is known as a power converter.
This inverter is configured to convert the three-phase AC power supplied from the three-phase
すなわち、主回路部200は、ダイオードブリッジからなる交流直流変換部(整流部)210と、還流ダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチング素子のブリッジ回路からなる直流交流変換部230と、直流中間回路に接続された平滑コンデンサ220と、を備え、交流直流変換部210、平滑コンデンサ220及び直流交流変換部230を、電源100側からこの順に並列に接続して構成される。
That is, the
交流直流変換部210の各相の入力端子R,S,Tは、入力ケーブル400を介して三相交流電源100の対応する相にそれぞれ接続され、直流交流変換部230の各相の出力端子U,V,Wは、出力ケーブル500を介して三相のモータ300の端子にそれぞれ接続されている。
The input terminals R, S, and T of each phase of the AC /
入力ケーブル400及び出力ケーブル500はアース線401,501をそれぞれ備えており、これらのアース線401,501により、主回路部200及びモータ300が共通の接地電位に接続されている。なお、主回路部200及びモータ300の接地方法は図示例に限られるものではない。
The
ここで、交流直流変換部210には電源100から正弦波の交流電圧が印加されるため、ダイオードの逆電流阻止動作により、電源周波数(基本波)に対して3倍〜25倍程度の周波数の高調波を含む歪み電流が発生する。この電流が電源100側に流れると、電源電圧波形を歪ませ、図示されていない力率改善コンデンサやトランスを損傷させる等の障害を発生させる。
Here, since a sine wave AC voltage is applied to the AC /
このため、上述の高調波を抑制するための規制に従って電源品質を維持する対策が採られており、この対策として広く用いられる方法に、直流リアクトルを用いる方法がある。
すなわち、図10に示すように、交流直流変換部210と平滑コンデンサ220との間の直流母線上の端子P1,P2に直流リアクトル221を接続することにより、高調波を抑制することができる。
For this reason, measures are taken to maintain the power supply quality in accordance with the above-described regulations for suppressing harmonics, and a method using a DC reactor is widely used as this measure.
That is, as shown in FIG. 10, harmonics can be suppressed by connecting the
ところで、スイッチング素子の動作時には、スイッチング素子の出力電圧や出力電流に高周波成分が含まれるためノイズが発生する。このノイズ成分は、ケーブルを介して電源や負荷に伝導する伝導ノイズや空間を伝搬する放射ノイズの原因となり、また、近接した配線にこれらのノイズが静電結合・誘導結合することによって周辺機器を誤動作させる等の問題を引き起こす。 By the way, when the switching element operates, noise is generated because a high frequency component is included in the output voltage and output current of the switching element. This noise component causes conduction noise that is conducted to the power supply and load via the cable and radiation noise that propagates through the space. In addition, these noises are electrostatically coupled and inductively coupled to the adjacent wiring. It causes problems such as malfunction.
従って、スイッチング素子の動作に起因するノイズを低減するために、様々な方法が提案されている。
例えば、図11は、特許文献1に記載された電力変換装置の回路構成図である。この従来技術では、インバータの主回路部200とモータ300との間の出力ケーブル500にチョークコイルやトランスからなるノイズフィルタ510を挿入することにより、いわゆるコモンモードノイズ電流を低減させている。コモンモードノイズ電流とは、周知のように電力ケーブルやモータの浮遊容量を介して接地側に流れ込む電流であり、伝導ノイズや放射ノイズの原因となるものである。
Therefore, various methods have been proposed to reduce noise caused by the operation of the switching element.
For example, FIG. 11 is a circuit configuration diagram of the power conversion device described in
上述したように、入出力ケーブルを含む電力ケーブルのコモンモードノイズ対策は広く行われている。
しかしながら、図10に示したように、インバータの主回路部の直流母線に直流リアクトルを接続してノイズ対策を行う場合には、直流リアクトルの接続部から高レベルのノイズが発生することが知られており、この種のノイズ対策は未だ十分とは言えない。
As described above, common mode noise countermeasures for power cables including input / output cables are widely used.
However, as shown in FIG. 10, it is known that when a DC reactor is connected to the DC bus of the main circuit section of the inverter and noise countermeasures are taken, high level noise is generated from the connection section of the DC reactor. This kind of noise countermeasure is still not enough.
例えば、図12は、主回路部200、制御用の電子機器240、開閉器250、直流リアクトル221、及び、図示しない電源用入力フィルタ等を搭載した盤の概念図である。なお、260は盤の筐体、261は配線ダクトである。
For example, FIG. 12 is a conceptual diagram of a panel on which the
図12において、主回路部200と直流リアクトル221とを接続する直流リアクトル用ケーブル222と、主回路部200の入力ケーブル400との2箇所について、MHz帯域のコモンモードノイズを測定した結果を図13に示す。
図13によれば、7[MHz]以下の周波数帯域においては、入力ケーブル400によるノイズレベルが大きいが、それ以上の周波数帯域では、直流リアクトル用ケーブル222によるノイズレベルの方が大きくなっている。
In FIG. 12, the result of measuring the common mode noise in the MHz band at two locations of the
According to FIG. 13, the noise level due to the
また、図14は、図12の直流リアクトル用ケーブル222と電子機器用ケーブル241とを近接させた状態、及び、両ケーブルを互いに数[cm]程度、離した状態における、電子機器用ケーブル241のコモンモードノイズレベルの測定例を示している。
図14によれば、両ケーブル222,241が離れている場合に比べて両ケーブル222,241が近接している場合には、約7[MHz]〜20[MHz]の領域でノイズが大きくなっており、電子機器用ケーブル241に直流リアクトル用ケーブル222からのノイズが重畳されていることが判る。
FIG. 14 shows the state of the
According to FIG. 14, when both
このようなノイズ重畳の問題に対し、直流リアクトル用ケーブル222と電子機器用ケーブル241との間隔を長くする、あるいは、直流リアクトル221をできるだけ主回路部200の近くに配置して直流リアクトル用ケーブル222を短くする、等の対策が考えられる。しかしながら、各部のレイアウト上の制約や装置の外形等の制約から、これらの対策を採ることが困難な場合もある。
In order to solve such a problem of noise superposition, the distance between the
そこで、本発明の解決課題は、直流リアクトルの配置やケーブルの長さの調整等の手段によらずに、電力変換装置の直流母線に対する直流リアクトルの接続部から発生するノイズを低減可能とした電力変換装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that it is possible to reduce the noise generated from the connection portion of the DC reactor to the DC bus of the power converter without using the means such as the arrangement of the DC reactor and the adjustment of the cable length. It is to provide a conversion device.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、半導体整流素子によって交流電力を直流電力に変換する第1変換部と、前記第1変換部から出力される直流電力を半導体スイッチング素子のスイッチング動作により交流電力または直流電力に変換する第2変換部と、前記第1変換部と前記第2変換部との間の直流母線に直列に接続される直流リアクトルと、を備えた電力変換装置において、
前記直流リアクトルの両端と前記直流母線との間に、コモンモードノイズ低減手段を設けたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
Common mode noise reduction means is provided between both ends of the DC reactor and the DC bus.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載した電力変換装置において、前記直流母線は第1,第2の端子を備え、前記第1,第2の端子を、前記コモンモードノイズ低減手段を介して前記直流リアクトルの両端にそれぞれ接続したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the power conversion device according to the first aspect, the DC bus includes first and second terminals, and the first and second terminals are connected to the common mode noise reducing means. And connected to both ends of the DC reactor.
請求項3に係る発明は、請求項1に記載した電力変換装置において、前記直流母線に前記コモンモードノイズ低減手段を介して接続された第1,第2の端子を、前記直流リアクトルの両端にそれぞれ接続したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the power conversion device according to the first aspect, the first and second terminals connected to the DC bus via the common mode noise reducing means are connected to both ends of the DC reactor. It is characterized by being connected to each other.
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において、 前記コモンモードノイズ低減手段が、コモンモードリアクトルであることを特徴とする。
The invention according to
請求項5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において、 前記コモンモードノイズ低減手段が、少なくともコンデンサを有することを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the power conversion device according to any one of
請求項6に係る発明は、請求項1または請求項2に記載した電力変換装置において、前記コモンモードノイズ低減手段が、前記直流リアクトルの両端と前記直流母線との間を接続するためのシールド付きケーブルであることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the power conversion device according to
請求項7に係る発明は、請求項6に記載した電力変換装置において、前記シールド付きケーブルの一部を配線ダクトに収容したことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the power conversion device according to claim 6, wherein a part of the shielded cable is accommodated in a wiring duct.
請求項8に係る発明は、請求項6または請求項7に記載した電力変換装置において、前記シールド付きケーブルのシールド部を、前記電力変換装置の接地導体板に接続したことを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the power converter according to claim 6 or 7, wherein the shield portion of the shielded cable is connected to a ground conductor plate of the power converter.
本発明によれば、高周波帯域において大きなノイズ発生減となる電力変換装置の直流母線と直流リアクトルとの接続部におけるコモンモードノイズを、ノイズ低減手段によって抑制することができる。
これにより、コモンモードノイズに起因する伝導ノイズや放射ノイズを低減し、電源や周辺機器に対する悪影響を除去して電力変換装置の信頼性を高めることが可能である。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the common mode noise in the connection part of the direct-current bus of a power converter and direct-current reactor which becomes large noise generation reduction in a high frequency band can be suppressed by a noise reduction means.
As a result, conduction noise and radiation noise caused by common mode noise can be reduced, and adverse effects on the power supply and peripheral devices can be removed to improve the reliability of the power conversion device.
次に、図に沿って本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明において、図10における各部と同一の部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts as those in FIG.
図1は、本発明の第1実施形態に係る電力変換装置の回路構成図である。この第1実施形態が図10と異なる点は、インバータの主回路部200の直流母線と直流リアクトル221との間にコモンモードノイズ低減手段(以下、単にノイズ低減手段ともいう)10を接続した点にある。なお、主回路部200を構成する交流直流変換部210は請求項における第1変換部に、直流交流変換部230は第2変換部にそれぞれ相当する。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power conversion device according to the first embodiment of the present invention. This first embodiment is different from FIG. 10 in that common mode noise reduction means (hereinafter also simply referred to as noise reduction means) 10 is connected between the DC bus of the inverter
図1において、主回路部200の直流母線の正電位側(高電圧側)には第1,第2の端子P1,P2が設けられており、これらの端子P1,P2には、直流リアクトル用ケーブル222及びノイズ低減手段10を介して直流リアクトル221が接続されている。
In FIG. 1, first and second terminals P 1 and P 2 are provided on the positive potential side (high voltage side) of the DC bus of the
ノイズ低減手段10の配置については、装置構成に応じて適切な位置を選択すれば良く、特に制約はないが、ノイズを低減する観点からは主回路部200の近傍であることが好ましい。これは、スイッチング周波数が高くなると主回路部200からノイズ低減手段10までの配線長による影響が無視できなくなり、ノイズ発生源であるスイッチング素子からノイズ低減手段10にスイッチング周波数帯域のノイズが伝導するためである。
従って、ノイズ低減手段10を主回路部200の近傍に配置した方が、上記周波数帯域のノイズが発生する部位を少なくすることができ、放射ノイズの低減や周辺機器に重畳するノイズの低減効果も大きくなる。
As for the arrangement of the noise reduction means 10, an appropriate position may be selected according to the device configuration, and there is no particular limitation. However, from the viewpoint of reducing noise, it is preferably in the vicinity of the
Therefore, when the noise reduction means 10 is arranged in the vicinity of the
以下では、第1実施形態におけるノイズ低減手段10の具体的な構成を、実施例1〜実施例3として説明する。 Below, the specific structure of the noise reduction means 10 in 1st Embodiment is demonstrated as Example 1-Example 3. FIG.
図2は、実施例1に係る電力変換装置の主要部を示す回路構成図である。
本実施例では、主回路部200の端子P1と直流リアクトル221の一端とを接続する直流リアクトル用ケーブル222と、主回路部200の端子P2と直流リアクトル221の他端とを接続する上記ケーブル222とにおいてコモンモードになるように、端子P1,P2と直流リアクトル221との間にコモンモードリアクトル10aを接続することにより、コモンモードノイズを低減している。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram illustrating a main part of the power conversion apparatus according to the first embodiment.
In this embodiment, the
コモンモードリアクトル10aは、直流リアクトル221の高調波対策周波数に相当する商用周波数〜25倍調波の周波数帯域(目安として数[kHz]以下)においては低インピーダンス特性であり、直流交流変換部230から発生するノイズ、特に放射ノイズが問題となるMHz帯域で高インピーダンス特性であるもの、詳細には、インピーダンスの周波数特性のピークが、数十[MHz]〜数百[MHz]帯域にあるものが好ましい。
The
図3は、実施例2に係る電力変換装置の主要部を示す回路構成図である。
本実施例では、主回路部200の端子P1と直流リアクトル221の一端とを接続するケーブル222と、主回路部200の端子P2と直流リアクトル221の他端とを接続するケーブル222とを包囲するように、コモンモードリアクトルを構成する磁性体コア10bを巻回することで、コモンモードノイズを低減している。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram illustrating a main part of the power conversion apparatus according to the second embodiment.
In this embodiment, a
図3では、1個の磁性体コア10bを1回巻回しているが、磁性体コアの数や巻回数に特に制約はない。磁性体コアの種類や個数及び巻回数は、磁性体コアを巻回することで、前記同様に、直流リアクトル221の高調波対策周波数に相当する、商用周波数〜25倍調波の周波数帯域(目安として数[kHz]以下)においては低インピーダンス特性であり、直流交流変換部230から発生するノイズ、特に放射ノイズが問題となるMHz帯域で高いインピーダンス特性となるもの、詳細には、インピーダンスの周波数特性のピークが、数十[MHz]〜数百[MHz]の帯域になるようなものが好ましい。
磁性体コア10bとしては、例えば、Ni−Znからなる中空ソフトフェライトコアを端子P1と直流リアクトル221の一端とを接続するケーブルに2回巻回しても良い。
In FIG. 3, one
As the
図4(a)〜(c)は、実施例3に係る電力変換装置の主要部を示す回路構成図である。この実施例3は、ノイズ低減手段として、少なくともコンデンサを備えている。
まず、図4(a)の例は、主回路部200の端子P1と直流リアクトル221の一端とを接続するケーブル222と、インバータ主回路部200の端子P2と直流リアクトル221の他端とを接続するケーブル222との間にコンデンサ10cを接続することにより、コモンモードノイズを低減している。
4A to 4C are circuit configuration diagrams illustrating main parts of the power conversion device according to the third embodiment. The third embodiment includes at least a capacitor as noise reduction means.
First, the example of FIG. 4 (a), the terminal P 1 of the
図4(a)では、1個のコンデンサが接続されているが、複数個のコンデンサを直列または並列に接続しても構わない。コンデンサの種類としては、直流リアクトルの高調波対策周波数に相当する、商用周波数〜25倍調波の周波数帯域(目安として数[kHz]以下)においては高インピーダンス特性であり、直流交流変換部230から発生するノイズ、特に放射ノイズが問題となるMHz帯域で低インピーダンス特性であるもの、詳細には主回路部200と直流リアクトル221との間のケーブルの特性インピーダンスよりも低いインピーダンスとなるように、選定することが好ましい。
また、高周波特性の良いコンデンサを選定することが好ましく、例えば、フィルムコンデンサ等を適用しても良い。
In FIG. 4A, one capacitor is connected, but a plurality of capacitors may be connected in series or in parallel. The type of the capacitor is a high impedance characteristic in a frequency band of commercial frequency to 25 times higher harmonic (corresponding to a few [kHz] or less as a guide), which corresponds to the harmonic countermeasure frequency of the DC reactor. Noise that is generated, especially those that have low impedance characteristics in the MHz band where radiation noise is a problem, more specifically, the impedance is selected to be lower than the characteristic impedance of the cable between the
Moreover, it is preferable to select a capacitor with good high-frequency characteristics, and for example, a film capacitor or the like may be applied.
更に、図4(b)や図4(c)に示すように、コンデンサ10cと並列または直列に抵抗10dを接続しても良い。このような構成にすることで、コンデンサ10cに起因する不要な共振、及び共振に伴って発生するノイズのピークを抑制することができる。
これらの場合の抵抗についても、前述したコンデンサと同様に、複数の抵抗を並列または直列に接続しても構わない。
Further, as shown in FIGS. 4B and 4C, a
As for the resistors in these cases, a plurality of resistors may be connected in parallel or in series as in the above-described capacitor.
ここで、第1実施形態の作用効果を説明する。
図5は、前述の図12に示したように、主回路部200、制御用の電子機器240、直流リアクトル221等を備えた盤において、直流リアクトル用ケーブル222との間隔に応じた電子機器用ケーブル241のコモンモードノイズレベルを示しており、「直流リアクトル用ケーブルの隔離時」は、両ケーブル222,241を数[cm]程度、離して配置した状態である。
図5(a)はノイズ低減手段10を備えていない従来技術(前述した図14と実質的に同一)を示し、図5(b)は、第1実施形態(実施例1〜3)のようなノイズ低減手段10を備えた場合を示している。
Here, the function and effect of the first embodiment will be described.
FIG. 5 shows a circuit board for the electronic device according to the distance from the
FIG. 5A shows a conventional technique (substantially the same as FIG. 14 described above) that does not include the
図5(a),(b)から明らかなように、本実施形態によれば、直流リアクトル用ケーブル222と電子機器用ケーブル241とが近接している場合でも、コモンモードノイズレベルは両ケーブル222,241が離れている場合とそれほど変わらず、特に、約7[MHz]〜20[MHz]におけるノイズレベルが減少している。
このため、本実施形態は、直流リアクトル用ケーブル222から電子機器用ケーブル241へのノイズの重畳を抑制するために有効である。また、両ケーブル222,241を意識的に離して引き回す必要性が少ないことから、直流リアクトル221や電子機器240等のレイアウト上の制約が少なく、様々な大きさの筐体であっても直流リアクトル221や電子機器240等を所望の位置に収容することができる。
As is apparent from FIGS. 5A and 5B, according to the present embodiment, even when the
For this reason, this embodiment is effective for suppressing the superimposition of noise from the
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
この第2実施形態が第1実施形態(実施例1〜実施例3)と異なる点は、ノイズ低減手段10をインバータの主回路部側に一体的に配置した点にある。このように、主回路部側にノイズ低減手段10を備えることで、ノイズ源であるスイッチング素子の近傍にノイズ低減手段10を配置できるようになり、一層のノイズ低減効果を得ることができる。
以下、第2実施形態に係る実施例4を、図6(a)〜図6(e)に基づいて説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The second embodiment is different from the first embodiment (Examples 1 to 3) in that the noise reduction means 10 is integrally arranged on the main circuit portion side of the inverter. Thus, by providing the noise reduction means 10 on the main circuit side, the noise reduction means 10 can be disposed in the vicinity of the switching element that is a noise source, and a further noise reduction effect can be obtained.
Hereinafter, Example 4 which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated based on Fig.6 (a)-FIG.6 (e).
まず、図6(a)は、インバータの主回路部200aの直流母線の正電位側にコモンモードリアクトル10aの各一端を接続し、その他端を端子P1,P2にそれぞれ接続した例である。直流リアクトル221は、図6(a)の端子P1,P2からケーブルを介して接続すれば良い(図6(b)〜図6(e)も同様)。
なお、コモンモードリアクトル10aのインピーダンス特性の選定方法については、実施例1と同様である。
First, FIG. 6A is an example in which one end of the
The method for selecting the impedance characteristics of the
図6(b)は、主回路部200bの直流母線の正電位側を、コモンモードリアクトルを構成する磁性体コア10bに貫通させて端子P1,P2にそれぞれ接続した例である。磁性体コア10bに貫通させる直流母線の形状、構造等は特に限定されず、例えばブスバーやケーブルであっても構わない。直流母線がケーブルである場合は、磁性体コアを複数回巻回しても良い。磁性体コアの数や種類の選定については、実施例2と同様である。
FIG. 6B is an example in which the positive potential side of the DC bus of the
図6(c)は、主回路部200cの直流母線の正電位側にコンデンサ10cを接続した例であり、このコンデンサ10cの両端が端子P1,P2にそれぞれ接続されている。
コンデンサ10cからスイッチング素子に至る配線の寄生インダクタンス成分ができるだけ小さくなるように、コンデンサ10cの接続位置はノイズ源であるスイッチング素子に近いことが望ましく、高周波で低インダクタンス、かつ表面積の大きい導体によりコンデンサ10cとスイッチング素子とが接続されていれば一層好ましい。図6(c)では、1個のコンデンサ10cが接続されているが、複数のコンデンサを直列または並列に接続しても構わない。コンデンサの選定方法は、実施例3と同様である。
FIG. 6C shows an example in which a
The connection position of the
更に、図6(d)や図6(e)に示す主回路部200d,200eのように、コンデンサ10cと並列または直列に抵抗10dを接続しても良い。これにより、図4(b),(c)と同様に、コンデンサに起因する不要な共振や、この共振に伴って発生するノイズのピークを抑制することができる。コンデンサ10cと並列または直列に接続される抵抗は、1個だけでなく、複数個を並列または直列に接続しても構わない。
Further, a
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
この第3実施形態は、インバータの主回路部を構成する電力用半導体モジュールの外部端子であって直流リアクトル221が接続される端子P1,P2に、コモンモードノイズ低減手段を一体的に接続したものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, common mode noise reduction means is integrally connected to terminals P 1 and P 2 that are external terminals of a power semiconductor module that constitutes a main circuit portion of an inverter and to which a
本実施形態のように、ノイズ低減手段を半導体モジュールの端子P1,P2(図7(a)のみは、端子P1,P2と端子P1’,P2’との間)に接続すれば、ノイズ源であるスイッチング素子に一層近い位置に配置することができ、より高いノイズ抑制効果を得ることができる。また、ノイズ低減手段が半導体モジュールに実装されているので、このノイズ低減手段を別途に設ける必要もない。
なお、図7(a)〜図7(e)に示す英文字の記号は、図7(f)に示すモジュール内部回路の記号とそれぞれ対応している。
以下、この第3実施形態に係る実施例5を、図7(a)〜図7(e)に基づいて説明する。
As in the present embodiment, the noise reduction means is connected to the terminals P 1 and P 2 of the semiconductor module (FIG. 7 (a) is only between the terminals P 1 and P 2 and the terminals P 1 ′ and P 2 ′). If so, it can be arranged at a position closer to the switching element that is a noise source, and a higher noise suppression effect can be obtained. Further, since the noise reduction means is mounted on the semiconductor module, it is not necessary to provide this noise reduction means separately.
7A to 7E correspond to the symbols of the module internal circuit shown in FIG. 7F, respectively.
Hereinafter, Example 5 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 (a) to 7 (e).
図7(a)は、半導体モジュール205aに設けられた端子P1,P2と端子P1’,P2’との間にコモンモードリアクトル10aを接続した例である。コモンモードリアクトル10aの周波数特性の選定については、実施例2と同様である。
図7(b)は、コモンモードリアクトルを構成する中空の磁性体コア10bに、半導体モジュール205bの端子P1,P2を貫通させた例である。磁性体コアの数や種類の選定については、実施例2と同様である。
FIG. 7A shows an example in which a
FIG. 7B shows an example in which the terminals P 1 and P 2 of the
図7(c)は、半導体モジュール205cに設けられた端子P1,P2間にコンデンサ10cを接続した例である。コンデンサ10cが端子P1,P2間に接続されているため、コンデンサ10cとスイッチング素子との間の寄生インダクタンス成分を小さくすることができ、高い周波数でも良好なノイズ低減特性を得ることができる。なお、コンデンサ10cの種類や特性は実施例3と同様であり、その個数も図示例に何ら限定されない。
FIG. 7C shows an example in which a
更に、図7(d)や図7(e)に示す半導体モジュール205d,205eのように、コンデンサ10cと並列または直列に抵抗10dを接続しても良い。ノイズ低減手段をこのように構成すれば、コンデンサに起因する不要な共振、及びノイズのピークを抑制することができる。
Further, a
次いで、本発明の第4実施形態を説明する。この実施形態は、様々なノイズ低減手段を直流リアクトル221と一体化して直流リアクトル部品を構成した点に特徴がある。
ノイズ低減手段を直流リアクトル221と一体化すれば、特別な作業を要することなく簡便に接続作業を行うことができると共に、電力変換装置の近傍や電力変換装置内にコモンモードノイズ対策部品を接続することが困難な場合にも適用可能となる。以下、この第4実施形態に係る実施例6を、図8(a)〜図8(e)に基づいて説明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. This embodiment is characterized in that a DC reactor component is configured by integrating various noise reduction means with the
If the noise reduction means is integrated with the
図8(a)の直流リアクトル部品20aは、直流リアクトル221の両端と端子P1,P2との間にコモンモードリアクトル10aを接続した例である。コモンモードリアクトル10aの周波数特性については、実施例2と同様である。
図8(b)の直流リアクトル部品20bは、直流リアクトル221の両端と端子P1,P2との間のケーブルを、コモンモードリアクトルを構成する磁性体コア10bに貫通させた例である。磁性体コアの数や種類については実施例2と同様である。
A
A
図8(c)の直流リアクトル部品20cは、直流リアクトル221の両端にコンデンサ10cを接続した例である。コンデンサの数は1個に限らず、複数のコンデンサを直列または並列に接続しても構わない。コンデンサの種類や特性は、実施例3と同様である。
更に、図8(d)や図8(e)に示す直流リアクトル部品20d,20eのように、コンデンサ10cと並列または直列に抵抗10dを接続しても良い。このように構成すれば、コンデンサ10cに起因する不要な共振、及び、それに伴い発生するノイズのピークを抑制することができる。ここで、抵抗10dもコンデンサ10cと同様に、複数個を並列または直列に接続しても良い。
A
Further, a
次に、本発明の第5実施形態を説明する。この実施形態は、インバータの主回路部200と直流リアクトル221とを、ノイズ低減手段としてのシールド付ケーブル223によって接続したものである。
以下、この第5実施形態に係る実施例7を、図9(a),(b)に基づいて説明する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the
Hereinafter, Example 7 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図9(a)は、図12に示した従来技術のように、主回路部200及び直流リアクトル221が筐体260に収容されている盤において、直流リアクトル221の両端と主回路部200の端子P1,P2とをシールド付ケーブル223によって接続した例である。なお、223aはケーブル223の芯線、223bはシールド部、261はケーブル223の一部が収容される配線ダクトである。
First, FIG. 9A shows a case where the
シールド部223bの両端は、直流リアクトル221の金属筐体と主回路部200の金属筐体とにそれぞれ接続されている。シールド部223bの接続方法は特に限定されないが、シールド部223bの表面と金属筺体とが面接触するようにクランプ部品などを用いて接続すると良い。金属筺体がない場合には、主回路部200の接地線と導通している部位のうち、シールド部223bの端部との間のインピーダンスが最も小さくなる部位に接続すれば良い。
Both ends of the
また、図9(b)に示すように、シールド部223bの主回路部200側は金属筺体に接続し、シールド部223bの直流リアクトル221側は、主回路部200の接地導体板262に接続部224を介して接続しても良い。
Also, as shown in FIG. 9B, the
このように主回路部200と直流リアクトル221とをシールド付ケーブル223によって接続することにより、芯線223aを流れるコモンモードノイズ電流は、シールド部223bによって遮蔽されるため、主回路部200と直流リアクトル221との間の配線から発生する放射ノイズや伝導ノイズを低減することができる。
更に、ケーブル223の一部を配線ダクト261に収容すれば、放射ノイズの低減に一層効果的である。
By connecting the
Furthermore, if a part of the
なお、本発明に係る電力変換装置は、上述した実施形態または実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えることが可能である。例えば、電力変換装置を構成する半導体スイッチング素子としては、IGBTに限らず、IEGT(電子注入促進型絶縁ゲートトランジスタ)、バイポーラトランジスタ、MOSFET等を用いても良い。 In addition, the power converter device which concerns on this invention is not limited to the embodiment or Example mentioned above at all, and can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the semiconductor switching element constituting the power conversion device is not limited to the IGBT but may be an IEGT (electron injection promotion insulated gate transistor), a bipolar transistor, a MOSFET, or the like.
本発明は、インバータだけでなく、交流/直流変換部と、直流母線に接続された直流リアクトルとを有するコンバータ、無停電電源装置(UPS)等、コモンモードノイズの低減が要請される各種の電力変換装置に適用することができる。 The present invention is not limited to an inverter, but includes various types of power required to reduce common mode noise, such as a converter having an AC / DC converter and a DC reactor connected to a DC bus, an uninterruptible power supply (UPS), and the like. It can be applied to a conversion device.
10:コモンモードノイズ低減手段
10a:コモンモードリアクトル
10b:磁性体コア
10c:コンデンサ
10d:抵抗
20a〜20e:直流リアクトル部品
100:三相交流電源
200,200a〜200e:主回路部
205a〜205e:半導体モジュール
210:交流直流変換部(第1変換部)
220:平滑コンデンサ
221:直流リアクトル
222:直流リアクトル用ケーブル
223:シールド付きケーブル
223a:芯線
223b:シールド部
224:接続部
230:直流交流変換部(第2変換部)
240:電子機器
241:電子機器用ケーブル
250:開閉器
260:筐体
261:配線ダクト
262:接地導体板
270:コモンモードノイズ低減手段
300:モータ
400:入力ケーブル
401,501:アース線
500:出力ケーブル
P1,P2,P1’,P2’:端子
10: Common mode noise reduction means 10a:
220: Smoothing capacitor 221: DC reactor 222: DC reactor cable 223: Shielded
240: Electronic device 241: Electronic device cable 250: Switch 260: Housing 261: Wiring duct 262: Ground conductor plate 270: Common mode noise reduction means 300: Motor 400:
Claims (8)
前記直流リアクトルの両端と前記直流母線との間に、コモンモードノイズ低減手段を設けたことを特徴とする電力変換装置。 A first converter that converts AC power into DC power by a semiconductor rectifier; and a second converter that converts DC power output from the first converter into AC power or DC power by a switching operation of the semiconductor switching element; In a power converter comprising: a DC reactor connected in series to a DC bus between the first converter and the second converter;
A power conversion device, wherein common mode noise reduction means is provided between both ends of the DC reactor and the DC bus.
前記直流母線は第1,第2の端子を備え、前記第1,第2の端子を、前記コモンモードノイズ低減手段を介して前記直流リアクトルの両端にそれぞれ接続したことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1,
The DC bus has first and second terminals, and the first and second terminals are connected to both ends of the DC reactor via the common mode noise reducing means, respectively. .
前記直流母線に前記コモンモードノイズ低減手段を介して接続された第1,第2の端子を、前記直流リアクトルの両端にそれぞれ接続したことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1,
A power conversion device, wherein first and second terminals connected to the DC bus via the common mode noise reducing means are connected to both ends of the DC reactor, respectively.
前記コモンモードノイズ低減手段が、コモンモードリアクトルであることを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device given in any 1 paragraph of Claims 1-3,
The common mode noise reduction means is a common mode reactor.
前記コモンモードノイズ低減手段が、少なくともコンデンサを有することを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device given in any 1 paragraph of Claims 1-3,
The common mode noise reducing means includes at least a capacitor.
前記コモンモードノイズ低減手段が、前記直流リアクトルの両端と前記直流母線との間を接続するためのシールド付きケーブルであることを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1 or 2,
The power converter according to claim 1, wherein the common mode noise reducing means is a shielded cable for connecting between both ends of the DC reactor and the DC bus.
前記シールド付きケーブルの一部を配線ダクトに収容したことを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 6,
A part of the shielded cable is accommodated in a wiring duct.
前記シールド付きケーブルのシールド部を、前記電力変換装置の接地導体板に接続したことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 6 or 7,
A power conversion device, wherein a shield portion of the shielded cable is connected to a ground conductor plate of the power conversion device.
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