JP2019047541A - 電力変換システム - Google Patents

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義次 小山
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Abstract

【課題】コモンモードチョークコイルの磁気飽和を発生させにくくする。【解決手段】複数の電力変換装置(10)は、電源(20)に対して並列に接続されて複数の負荷(30)にそれぞれ対応している。複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、ノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値およびコモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定されている。【選択図】図1

Description

この発明は、電力変換システムに関する。
従来、電源から供給された電力を所定の出力電力に変換して負荷に供給する電力変換装置が知られている。例えば、特許文献1には、モータで駆動される圧縮機と、ノイズフィルタと、ノイズフィルタを介して入力された交流をスイッチング素子のスイッチング動作によって電力変換してモータに供給する電力変換回路(電力変換部)とを備えたインバータ圧縮機システムが開示されている。このノイズフィルタは、アース端子と交流電源線との間に設けられたコンデンサとコモンモードコイルとを有している。また、特許文献1では、複数台のインバータ圧縮機システムが設けられている。
特開2012−124985号公報
特許文献1のように、複数の負荷にそれぞれ対応する複数の電力変換装置(ノイズフィルタと電力変換部とを備えた装置)を電源に対して並列に接続して電力変換システムを構築した場合、複数の電力変換装置の各々に含まれるノイズフィルタには、その電力変換装置の電力変換部において発生したコモンモード電流だけでなく、その電力変換装置とともに電源に並列に接続された他の電力変換装置の電力変換部において発生したコモンモード電流も流れることになる。そのため、ノイズフィルタのコモンモードチョークコイルが磁気飽和するおそれがある。
そこで、この発明は、ノイズフィルタのコモンモードチョークコイルの磁気飽和を発生させにくくすることが可能な電力変換システムを提供することを目的とする。
第1の発明は、電源(20)に対して並列に接続されて複数の負荷(30)にそれぞれ対応する複数の電力変換装置(10)を備え、前記複数の電力変換装置(10)の各々は、前記電源(20)から供給された電力をスイッチング動作により所定の出力電力に変換して該出力電力を前記複数の負荷(30)のうち該電力変換装置(10)に対応する負荷(30)に供給する電力変換部(40)と、一端が前記電源(20)と前記電力変換部(40)との間の電源線(11)に接続されて他端がアース線(G)に接続されるYコンデンサ(51)と、該電源(20)と該電力変換部(40)との間の電源線(11)において該電源(20)と該Yコンデンサ(51)の一端との間に設けられるコモンモードチョークコイル(52)とを含むノイズフィルタ(50)とを有し、前記複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、前記ノイズフィルタ(50)に含まれる前記Yコンデンサ(51)の静電容量値および前記コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、該ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められた該ノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定されていることを特徴とする電力変換システムである。
上記第1の発明では、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように、そのノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値およびコモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値を設定することにより、その電力変換装置(10)に含まれるノイズフィルタ(50)において他の電力変換装置(10)のコモンモード電流(その電力変換装置(10)とともに電源(20)に並列に接続された他の電力変換装置(10)の電力変換部(40)において発生したコモンモード電流)を流れにくくすることができる。
第2の発明は、上記第1の発明において、前記複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、前記ノイズフィルタ(50)に含まれる前記Yコンデンサ(51)の静電容量値および前記コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、該Yコンデンサ(51)の静電容量値をCとし、該コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値をLとし、予め定められた該ノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)をZinとし、該電力変換装置(10)とともに前記電源(20)に並列に接続された他の電力変換装置(10)におけるキャリア周波数をfcarとした場合に、下記の式が成立するように設定されていることを特徴とする電力変換システムである。
Figure 2019047541
上記第2の発明では、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、上記の式が成立するようにノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値およびコモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値を設定することにより、その電力変換装置(10)において、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)を予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くすることができる。これにより、その電力変換装置(10)に含まれるノイズフィルタ(50)において他の電力変換装置(10)のコモンモード電流を流れにくくすることができる。
第3の発明は、上記第1の発明において、前記複数の電力変換装置(10)のうち全ての電力変換装置(10)において、前記ノイズフィルタ(50)に含まれる前記Yコンデンサ(51)の静電容量値および前記コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、該ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められた該ノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定されていることを特徴とする電力変換システムである。
上記第3の発明では、複数の電力変換装置(10)のうち全ての電力変換装置(10)において、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように、ノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値およびコモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値を設定することにより、複数の電力変換装置(10)の各々に含まれるノイズフィルタ(50)において他の電力変換装置(10)のコモンモード電流を流れにくくすることができる。
第1および第2の発明によれば、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)に含まれるノイズフィルタ(50)において他の電力変換装置(10)のコモンモード電流を流れにくくすることができるので、その電力変換装置(10)においてノイズフィルタ(50)のコモンモードチョークコイル(52)の磁気飽和を発生させにくくすることができる。
第3の発明によれば、複数の電力変換装置(10)の各々に含まれるノイズフィルタ(50)において他の電力変換装置(10)のコモンモード電流を流れにくくすることができるので、複数の電力変換装置(10)のうち全ての電力変換装置(10)においてノイズフィルタ(50)のコモンモードチョークコイル(52)の磁気飽和を発生させにくくすることができる。
図1は、実施形態による電力変換システムの構成を例示する回路図である。 図2は、ノイズフィルタの構成を例示する回路図である。 図3は、図1に示した電力変換システムの等価回路を示す回路図である。 図4は、第1電力変換部のスイッチング動作により発生するコモンモード電流の経路(第1ノイズフィルタを経由する経路)を例示する回路図である。 図5は、第2電力変換部のスイッチング動作により発生するコモンモード電流の経路(第1ノイズフィルタを経由する経路)を例示する回路図である。 図6は、ノイズフィルタのインピーダンスの周波数特性を例示するグラフである。
以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
(電力変換システム)
図1は、実施形態による電力変換システム(1)の構成を例示している。この電力変換システム(1)は、電源(20)から供給された電力を所定の出力電力に変換して複数のモータ(30)(負荷の一例)に供給するように構成されている。この例では、電源(20)は、三相交流電源によって構成されており、モータ(30)は、三相交流モータによって構成されている。すなわち、この電力変換システム(1)では、電源(20)から供給された三相交流電力に基づいて複数の三相交流電力が生成され、それらの複数の三相交流電力が複数のモータ(30)にそれぞれ供給されて複数のモータ(30)が駆動される。
また、この例では、モータ(30)は、流体を圧縮する圧縮機構(図示を省略)とともに電動式圧縮機を構成している。すなわち、モータ(30)は、圧縮機構を駆動するように構成されている。このような電動式圧縮機は、例えば、空気調和装置や冷凍装置において冷媒を圧縮する圧縮機として利用される。
また、この例では、モータ(30)は、アース線(G)に電気的に接続されている。具体的には、モータ(30)が圧縮機構とともに圧縮機ケーシング(図示を省略)に収納され、その圧縮機ケーシングが筐体(図示を省略)に収納され、その筐体にアース線(G)が接続されている。なお、モータ(30)からアース線(G)に至る電流経路には、モータ(30)に関連する浮遊容量が形成されている。具体的には、モータ(30)の巻線とステータコア(図示を省略)との間や、モータ(30)と圧縮機ケーシングとの間や、圧縮機ケーシングと筐体との間に浮遊容量が形成されている。
〔電力変換装置〕
電力変換システム(1)は、複数の電力変換装置(10)を備えている。複数の電力変換装置(10)は、電源(20)に対して並列に接続されて複数のモータ(30)にそれぞれ対応している。この例では、電力変換システム(1)は、第1および第2モータ(30a,30b)(第1および第2負荷)にそれぞれ対応する第1および第2電力変換装置(10a,10b)を備えている。複数の電力変換装置(10)の各々は、電力変換部(40)とノイズフィルタ(50)とを有している。
〈電力変換部〉
電力変換部(40)は、電源(20)から供給された電力をスイッチング動作により所定の出力電力に変換するように構成されている。そして、電力変換部(40)は、スイッチング動作により得られた所定の出力電力を複数のモータ(30)のうち電力変換部(40)に対応するモータ(30)(すなわち電力変換部(40)を含む電力変換装置(10)に対応するモータ(30))に供給するように構成されている。なお、電力変換部(40)のスイッチング動作は、例えば、パルス幅変調制御により制御される。この例では、電力変換部(40)は、コンバータ回路(41)と直流リンク部(42)とインバータ回路(43)とを有している。
《コンバータ回路》
コンバータ回路(41)は、電源(20)から供給された電力(この例では三相交流電力)を整流するように構成されている。例えば、コンバータ回路(41)は、複数の整流ダイオードがブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路によって構成されている。
《直流リンク部》
直流リンク部(42)は、コンバータ回路(41)の出力を平滑化してインバータ回路(43)に出力するように構成されている。この例では、直流リンク部(42)は、平滑コンデンサ(42a)とリアクトル(42b)とを有している。
《インバータ回路》
インバータ回路(43)は、複数のスイッチング素子を有し、直流リンク部(42)からの電力(直流電力)を複数のスイッチング素子のスイッチング動作により所定の出力電力(この例では三相交流電力)に変換するように構成されている。具体的には、インバータ回路(43)は、複数のスイッチング素子と、複数の還流ダイオードとを有している。この例では、インバータ回路(43)は、三相交流電力をモータ(30)に供給するために、ブリッジ結線された6つのスイッチング素子と、6つのスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続された6つの還流ダイオードとを有している。詳しく説明すると、インバータ回路(43)は、2つのスイッチング素子を互いに直列に接続してなる3つのスイッチングレグを備え、3つのスイッチングレグの中点(すなわち上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子との接続点)がモータ(30)の三相の巻線(U相,V相,W相の巻線)にそれぞれ接続されている。なお、インバータ回路(43)のスイッチング動作は、例えば、パルス幅変調制御により制御される。
〈ノイズフィルタ〉
ノイズフィルタ(50)は、電源(20)と電力変換部(40)とを接続する電源線(11)に設けられ、ノイズ(特にコモンモードノイズ)を低減させるように構成されている。具体的には、ノイズフィルタ(50)は、Yコンデンサ(51)と、電源側コモンモードチョークコイル(52)と、負荷側コモンモードチョークコイル(53)とを有している。
《Yコンデンサ》
Yコンデンサ(51)の一端は、電源線(11)に接続され、Yコンデンサ(51)の他端は、アース線(G)に接続されている。図3に示すように、この例では、Yコンデンサ(51)は、3つの電源線(11x,11y,11z)にそれぞれ対応する3つのコンデンサ(52x,52y,52z)によって構成されている。Yコンデンサ(51)を構成する3つのコンデンサ(52x,52y,52z)は、3つの電源線(11x,11y,11z)とアース線(G)との間にそれぞれ接続されている。
《電源側コモンモードチョークコイル》
電源側コモンモードチョークコイル(52)は、電源線(11)において電源(20)とYコンデンサ(51)の一端(すなわち電源線(11)とYコンデンサ(51)との接続点)との間に設けられている。図3に示すように、この例では、電源側コモンモードチョークコイル(52)は、3つの電源線(11x,11y,11z)にそれぞれ設けられた3つのリアクトル(52x,52y,52z)によって構成されている。電源側コモンモードチョークコイル(52)を構成する3つのリアクトル(52x,52y,52z)は、電源(20)とYコンデンサ(51)を構成する3つのコンデンサ(52x,52y,52z)の一端との間にそれぞれ配置されている。
《負荷側コモンモードチョークコイル》
負荷側コモンモードチョークコイル(53)は、電源線(11)においてYコンデンサ(51)の一端(すなわち電源線(11)とYコンデンサ(51)との接続点)と電力変換部(40)との間に設けられている。図3に示すように、この例では、負荷側コモンモードチョークコイル(53)は、3つの電源線(11x,11y,11z)にそれぞれ設けられた3つのリアクトル(53x,53y,53z)によって構成されている。負荷側コモンモードチョークコイル(53)を構成する3つのリアクトル(53x,53y,53z)は、Yコンデンサ(51)を構成する3つのコンデンサ(52x,52y,52z)の一端と電力変換部(40)との間にそれぞれ配置されている。
〔コモンモード電流〕
次に、図3,図4,図5を参照して、電力変換システム(1)におけるコモンモード電流(電力変換部(40)のスイッチング動作により発生するコモンモード電流)について説明する。
なお、以下の説明では、第1電力変換装置(10a)に含まれる電力変換部(40),インバータ回路(43),ノイズフィルタ(50),Yコンデンサ(51),電源側コモンモードチョークコイル(52),負荷側コモンモードチョークコイル(53)を、それぞれ、第1電力変換部(40a),第1インバータ回路(43a),第1ノイズフィルタ(50a),第1Yコンデンサ(51a),第1電源側コモンモードチョークコイル(52a),第1負荷側コモンモードチョークコイル(53a)と記載し、第2電力変換装置(10b)に含まれる電力変換部(40),インバータ回路(43),ノイズフィルタ(50),Yコンデンサ(51),電源側コモンモードチョークコイル(52),負荷側コモンモードチョークコイル(53)を、それぞれ、第2電力変換部(40b),第2インバータ回路(43b),第2ノイズフィルタ(50b),第2Yコンデンサ(51b),第2電源側コモンモードチョークコイル(52b),第2負荷側コモンモードチョークコイル(53b)と記載する。
また、以下の説明では、第1モータ(30a)に関連する浮遊容量を第1浮遊容量(31a)と記載し、第2モータ(30b)に関連する浮遊容量を第2浮遊容量(31b)と記載する。第1浮遊容量(31a)は、例えば、第1モータ(30a)の巻線とステータコアとの間の浮遊容量や第1モータ(30a)の巻線とアース線(G)との間の浮遊容量を含んでいる。第2浮遊容量(31b)は、例えば、第2モータ(30b)の巻線とステータコアとの間の浮遊容量や第2モータ(30b)の巻線とアース線(G)との間の浮遊容量を含んでいる。
そして、以下の説明では、第1および第2ノイズフィルタ(50a,50b)の電源側における静電容量成分および抵抗成分をそれぞれ静電容量要素(21)および抵抗要素(22)と記載する。静電容量要素(21)および抵抗要素(22)は、例えば、雑音端子電圧を測定するために電源(20)と第1および第2ノイズフィルタ(50a,50b)との間に接続されるLISN(Line Impedance Stabilization Network)に含まれる静電容量成分および抵抗成分に該当する。
〈電力変換システムの等価回路〉
図3は、図1に示した電力変換システム(1)の等価回路を示している。図3に示すように、第1および第2ノイズフィルタ(50a,50b)の電源側では、静電容量要素(21)と抵抗要素(22)が直列に接続された直列回路が構成されている。
第1電力変換装置(10a)では、直列回路の一端から他端(この例では静電容量要素(21)の端部から抵抗要素(22)の端部)へ向けて、第1電源側コモンモードチョークコイル(52a)と第1負荷側コモンモードチョークコイル(53a)と第1インバータ回路(43a)と第1浮遊容量(31a)とが順に接続されている。また、第1電源側コモンモードチョークコイル(52a)と第1負荷側コモンモードチョークコイル(53a)との接続点と直列回路の他端(この例では抵抗要素(22)の端部)との間に、第1Yコンデンサ(51a)が接続されている。
第2電力変換装置(10b)では、直列回路の一端から他端(この例では静電容量要素(21)の端部から抵抗要素(22)の端部)へ向けて、第2電源側コモンモードチョークコイル(52b)と第2負荷側コモンモードチョークコイル(53b)と第2インバータ回路(43b)と第2浮遊容量(31b)とが順に接続されている。また、第2電源側コモンモードチョークコイル(52b)と第2負荷側コモンモードチョークコイル(53b)との接続点と直列回路の他端(この例では抵抗要素(22)の端部)との間に、第2Yコンデンサ(51b)が接続されている。
〈コモンモード電流の経路〉
複数の電力変換装置(10)の各々において、その電力変換装置(10)に含まれる電力変換部(40)のスイッチング動作により発生したコモンモード電流は、その電力変換装置(10)に対応するモータ(30)に関連する浮遊容量(モータ(30)内の浮遊容量やモータ(30)の巻線とアース線(G)との間の浮遊容量など)を経由してアースに流れ込み、その後、その電力変換装置(10)に含まれるノイズフィルタ(50)を経由して発生源である電力変換部(40)に到達する。
例えば、図4に示すように、第1インバータ回路(43a)のスイッチング動作により発生したコモンモード電流は、第1浮遊容量(31a)を経由してアースに流れ込み、その後、第1ノイズフィルタ(50a)の電源側の要素(抵抗要素(22)と静電容量要素(21))と第1電源側コモンモードチョークコイル(52a)と第1負荷側コモンモードチョークコイル(53a)とを順に経由して第1インバータ回路(43a)に到達する。
なお、複数の電力変換装置(10)の各々に含まれるノイズフィルタ(50)には、その電力変換装置(10)の電力変換部(40)において発生したコモンモード電流だけでなく、その電力変換装置(10)とともに電源(20)に並列に接続された他の電力変換装置(10)の電力変換部(40)において発生したコモンモード電流も流れることになる。
例えば、図5に示すように、第2インバータ回路(43b)のスイッチング動作により発生したコモンモード電流は、第2浮遊容量(31b)を経由してアースに流れ込み、その後、第1Yコンデンサ(51a)と第1電源側コモンモードチョークコイル(52a)と第2電源側コモンモードチョークコイル(52b)と第2負荷側コモンモードチョークコイル(53b)とを順に経由して第2インバータ回路(43b)に到達する。このように、第1Yコンデンサ(51a)と第1電源側コモンモードチョークコイル(52a)には、第1インバータ回路(43a)のスイッチング動作により発生するコモンモード電流(図4参照)だけでなく、第2インバータ回路(43b)のスイッチング動作により発生するコモンモード電流(図5参照)も流れることになる。
〔ノイズフィルタの設計〕
そこで、この実施形態による電力変換システム(1)では、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、その電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値(C1)および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値(L1)は、そのノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)(具体的には、その電力変換装置(10)とともに電源(20)に接続された他の電力変換装置(10)と並列に形成される直列共振回路(Yコンデンサ(51)と電源側コモンモードチョークコイル(52)とを有する直列共振回路)のインピーダンス、以下同様)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定されている。
例えば、第1電力変換装置(10a)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値(C1)および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値(L1)は、第1電力変換装置(10a)のノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)(具体的には第2電力変換装置(10b)と並列に形成される直列共振回路のインピーダンス)が予め定められた第1電力変換装置(10a)のノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定されている。
具体的には、この実施形態による電力変換システム(1)では、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、その電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、そのYコンデンサ(51)の静電容量値をCとし、その電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値をLとし、予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)をZinとし、その電力変換装置(10)とともに電源(20)に並列に接続された他の電力変換装置(10)におけるキャリア周波数をfcarとした場合に、下記の式が成立するように設定されている。
Figure 2019047541
例えば、第1電力変換装置(10a)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、そのYコンデンサ(51)の静電容量値をCとし、その電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値をLとし、予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)をZinとし、第2電力変換装置(10b)におけるキャリア周波数をfcarとした場合に、上記の式が成立するように設定されている。
〔ノイズフィルタの設計条件〕
次に、図6を参照して、ノイズフィルタ(50)の設計条件について説明する。なお、以下の説明では、複数の電力変換装置(10)のうち対象となる電力変換装置(10)を単に「対象となる電力変換装置(10)」と記載し、対象となる電力変換装置(10)とともに電源(20)に並列に接続された他の電力変換装置(10)を単に「他の電力変換装置(10)」と記載し、他の電力変換装置(10)において発生するコモンモード電流を「他の電力変換装置(10)のコモンモード電流」と記載する。
図6は、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)の周波数特性を例示している。図6に示すように、対象となる電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)は、そのノイズフィルタ(50)を流れる電流(具体的には他の電力変換装置(10)のコモンモード電流)の周波数がそのノイズフィルタ(50)の共振周波数(fLC)と一致する場合に最小となり、そのノイズフィルタ(50)を流れる電流の周波数がそのノイズフィルタ(50)の共振周波数(fLC)から遠ざかるに連れて次第に高くなる傾向にある。
なお、電力変換装置(10)において発生するコモンモード電流の周波数成分の中では、その電力変換装置(10)におけるキャリア周波数(パルス幅変調周期を決定する周波数)が支配的である。すなわち、電力変換装置(10)において発生するコモンモード電流の周波数成分は、その電力変換装置(10)におけるキャリア周波数の整数倍に大きく現れる。
したがって、対象となる電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)は、他の電力変換装置(10)のキャリア周波数の整数倍がそのノイズフィルタ(50)の共振周波数(fLC)と一致する場合に最小となり、他の電力変換装置(10)のキャリア周波数の整数倍がそのノイズフィルタ(50)の共振周波数(fLC)から遠ざかるに連れて次第に高くなる傾向にあるといえる。
ここで、対象となる電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値を“C”とし、そのノイズフィルタ(50)に含まれる電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値を“L”とし、他の電力変換装置(10)におけるキャリア周波数を“fcar”とすると、対象となる電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)は、次式のように表現することができる。
Figure 2019047541
また、対象となる電力変換装置(10)に含まれるノイズフィルタ(50)の共振周波数(fLC)よりも他の電力変換装置(10)におけるキャリア周波数(fcar)が低い周波数領域(図6の共振周波数(fLC)よりも左側の領域)において、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)(例えば50Ω)と一致するときの周波数(他の電力変換装置(10)におけるキャリア周波数(fcar))を第1周波数(f1)とすると、第1周波数(f1)は、次式のように表現することができる。
Figure 2019047541
また、対象となる電力変換装置(10)に含まれるノイズフィルタ(50)の共振周波数(fLC)よりも他の電力変換装置(10)におけるキャリア周波数(fcar)が高い周波数領域(図6の共振周波数(fLC)よりも右側の領域)において、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)と一致するときの周波数(他の電力変換装置(10)におけるキャリア周波数(fcar))を第2周波数(f2)とすると、第2周波数(f2)は、次式のように表現することができる。
Figure 2019047541
したがって、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるための条件は、次式のように表現することができる。
Figure 2019047541
すなわち、上記の式が成立するように、対象となる電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値を設定することにより、対象となる電力変換装置(10)において、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)を予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くすることができる。
〔実施形態による効果〕
以上のように、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように、そのノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値を設定することにより、その電力変換装置(10)に含まれるノイズフィルタ(50)において他の電力変換装置(10)のコモンモード電流(その電力変換装置(10)とともに電源(20)に並列に接続された他の電力変換装置(10)の電力変換部(40)において発生したコモンモード電流)を流れにくくすることができる。これにより、その電力変換装置(10)においてノイズフィルタ(50)の電源側コモンモードチョークコイル(52)の磁気飽和を発生させにくくすることができる。
例えば、第1電力変換装置(10a)のノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように、第1電力変換装置(10a)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値を設定することにより、第1電力変換装置(10a)に含まれるノイズフィルタ(50)において第2電力変換装置(10b)のコモンモード電流(第2電力変換装置(10b)において発生するコモンモード電流)を流れにくくすることができる。
また、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)においてノイズフィルタ(50)の電源側コモンモードチョークコイル(52)の磁気飽和を発生させにくくすることができるので、電源側コモンモードチョークコイル(52)を小型化することができる。これにより、製造コストを低減することができる。
なお、複数の電力変換装置(10)のうち全ての電力変換装置(10)において、ノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、そのノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定されていることが好ましい。
以上のように構成することにより、複数の電力変換装置(10)の各々に含まれるノイズフィルタ(50)において他の電力変換装置(10)のコモンモード電流(その電力変換装置(10)とともに電源(20)に並列に接続された他の電力変換装置(10)の電力変換部(40)において発生したコモンモード電流)を流れにくくすることができる。これにより、複数の電力変換装置(10)のうち全ての電力変換装置(10)においてノイズフィルタ(50)の電源側コモンモードチョークコイル(52)の磁気飽和を発生させにくくすることができる。
(その他の実施形態)
以上の説明では、電力変換システム(1)が2つの電力変換装置(10)を備えている場合を例に挙げたが、電力変換システム(1)は、3つ以上の電力変換装置(10)を備えていてもよい。この場合も、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、その電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値(C1)および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値(L1)は、そのノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)(具体的には、その電力変換装置(10)とともに電源(20)に接続された他の複数の電力変換装置(10)に対して並列に形成される直列共振回路のインピーダンス)が予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定される。具体的には、複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、その電力変換装置(10)のノイズフィルタ(50)に含まれるYコンデンサ(51)の静電容量値および電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、その電力変換装置(10)とともに電源(20)に並列に接続された他の複数の電力変換装置(10)の各々のキャリア周波数(fcar)に対して、下記の式が成立するように設定される。
Figure 2019047541
なお、上式において、“C“は、対象となる電力変換装置(10)のYコンデンサ(51)の静電容量値に該当し、“L”は、対象となる電力変換装置(10)の電源側コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値に該当し、“Zin”は、予め定められたノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)に該当する。
また、以上の実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、上述の電力変換システムは、電源から供給された電力を所定の出力電力に変換して負荷に供給するシステムとして有用である。
1 電力変換システム
10 電力変換装置
10a 第1電力変換装置
10b 第2電力変換装置
11 電源線
20 電源
30 モータ(負荷)
30a 第1モータ(第1負荷)
30b 第2モータ(第2負荷)
40 電力変換部
41 コンバータ
42 直流リンク部
43 インバータ
50 ノイズフィルタ
51 Yコンデンサ
52 電源側コモンコードチョークコイル
53 負荷側コモンモードチョークコイル
G アース線

Claims (3)

  1. 電源(20)に対して並列に接続されて複数の負荷(30)にそれぞれ対応する複数の電力変換装置(10)を備え、
    前記複数の電力変換装置(10)の各々は、
    前記電源(20)から供給された電力をスイッチング動作により所定の出力電力に変換して該出力電力を前記複数の負荷(30)のうち該電力変換装置(10)に対応する負荷(30)に供給する電力変換部(40)と、
    一端が前記電源(20)と前記電力変換部(40)との間の電源線(11)に接続されて他端がアース線(G)に接続されるYコンデンサ(51)と、該電源(20)と該電力変換部(40)との間の電源線(11)において該電源(20)と該Yコンデンサ(51)の一端との間に設けられるコモンモードチョークコイル(52)とを含むノイズフィルタ(50)とを有し、
    前記複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、前記ノイズフィルタ(50)に含まれる前記Yコンデンサ(51)の静電容量値および前記コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、該ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められた該ノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定されている
    ことを特徴とする電力変換システム。
  2. 請求項1において、
    前記複数の電力変換装置(10)のうち少なくとも1つの電力変換装置(10)において、前記ノイズフィルタ(50)に含まれる前記Yコンデンサ(51)の静電容量値および前記コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、該Yコンデンサ(51)の静電容量値をCとし、該コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値をLとし、予め定められた該ノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)をZinとし、該電力変換装置(10)とともに前記電源(20)に並列に接続された他の電力変換装置(10)におけるキャリア周波数をfcarとした場合に、下記の式が成立するように設定されている
    ことを特徴とする電力変換システム。
    Figure 2019047541
  3. 請求項1において、
    前記複数の電力変換装置(10)のうち全ての電力変換装置(10)において、前記ノイズフィルタ(50)に含まれる前記Yコンデンサ(51)の静電容量値および前記コモンモードチョークコイル(52)のインダクタンス値は、該ノイズフィルタ(50)のインピーダンス(ZLC)が予め定められた該ノイズフィルタ(50)の電源側のインピーダンス(Zin)よりも高くなるように設定されている
    ことを特徴とする電力変換システム。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6698975B1 (ja) * 2019-09-12 2020-05-27 三菱電機株式会社 電気機器
WO2020183955A1 (ja) 2019-03-14 2020-09-17 帝人株式会社 生物学的粒子の濃縮膜、濃縮デバイス、濃縮システム及び濃縮方法、並びに生物学的粒子の検出方法
CN113370805A (zh) * 2020-03-09 2021-09-10 丰田自动车株式会社 车辆用电源系统
WO2023079617A1 (ja) * 2021-11-04 2023-05-11 三菱電機株式会社 電力変換装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020183955A1 (ja) 2019-03-14 2020-09-17 帝人株式会社 生物学的粒子の濃縮膜、濃縮デバイス、濃縮システム及び濃縮方法、並びに生物学的粒子の検出方法
JP6698975B1 (ja) * 2019-09-12 2020-05-27 三菱電機株式会社 電気機器
WO2021048978A1 (ja) * 2019-09-12 2021-03-18 三菱電機株式会社 電気機器
CN113370805A (zh) * 2020-03-09 2021-09-10 丰田自动车株式会社 车辆用电源系统
EP3878700A1 (en) 2020-03-09 2021-09-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle power supply system
JP2021141545A (ja) * 2020-03-09 2021-09-16 トヨタ自動車株式会社 車両用電源システム
US11312245B2 (en) 2020-03-09 2022-04-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle power supply system
JP7363599B2 (ja) 2020-03-09 2023-10-18 トヨタ自動車株式会社 車両用電源システム
WO2023079617A1 (ja) * 2021-11-04 2023-05-11 三菱電機株式会社 電力変換装置

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