JP2023105341A - Active filter device and electric compressor provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コモンモードノイズを抑制するためのアクティブフィルタ装置、及び、当該アクティブフィルタ装置を備えた電動圧縮機に関するものである。 The present invention relates to an active filter device for suppressing common mode noise and an electric compressor equipped with the active filter device.
コモンモードノイズの低減を目的としたパッシブ方式のコモンモードノイズフィルタ(パッシブフィルタ)は、一対の電源ラインとグランド電位間にそれぞれ接続されたYコンデンサと、一対の電源ラインに挿入されたコモンモードチョークコイルから構成されていた(例えば、特許文献1参照)。 A passive common mode noise filter (passive filter) aimed at reducing common mode noise consists of a Y capacitor connected between a pair of power supply lines and ground potential, and a common mode choke inserted in the pair of power supply lines. It was composed of a coil (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、例えば電動圧縮機のモータを駆動するインバータ装置の場合、パッシブ方式でコモンモードノイズフィルタの減衰特性を向上させるために、構成要素であるYコンデンサで対応しようとすると、漏れ電流増加による安全面からの容量値の制約や、現実的でない容量値のものを採用する必要が生じる。また、コモンモードチョークコイルで対応しようとしても、実装可能なコイルに寸法的な制約が生じる課題があった。 However, in the case of an inverter device that drives a motor of an electric compressor, for example, if a Y capacitor, which is a component, is used to improve the attenuation characteristics of a common mode noise filter in a passive manner, safety concerns arise due to an increase in leakage current. Therefore, it is necessary to adopt a capacitance value that is not realistic or a capacitance value that is not realistic. In addition, even if an attempt was made to use a common mode choke coil, there was a problem of dimensional restrictions on mountable coils.
そこで、コモンモードノイズフィルタにアクティブ方式を採用したものも種々開発されている(例えば、特許文献2~特許文献4参照)。
Therefore, various common mode noise filters employing an active method have been developed (for example, see
しかしながら、上記何れの文献においてもコモンモードノイズの検出や補償にコモンモードトランスを必要とし、アクティブフィルタ装置の大型化を伴うため、改善が望まれていた。また、Yコンデンサの容量値を大きくすることで、コモンモードノイズインピーダンスを低減することが可能だが、Yコンデンサの容量値の増加に伴い、寄生インダクタンスとの共振周波数が低下することで、高周波領域のノイズ低減性能が低下してしまうという課題もあった。 However, in any of the above-mentioned documents, a common mode transformer is required for detection and compensation of common mode noise, which entails an increase in the size of the active filter device, so improvements have been desired. In addition, it is possible to reduce the common mode noise impedance by increasing the capacitance value of the Y capacitor. There is also a problem that the noise reduction performance is degraded.
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、コモンモードトランスを用いること無く、また、パッシブ方式のコモンモードノイズフィルタに対して、大きな体積や重量の増加を伴わずに、高周波領域でのコモンモードノイズフィルタの減衰特性を向上させることができるアクティブフィルタ装置、及び、それを備えた電動圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such conventional technical problems, without using a common mode transformer, and without increasing the volume and weight of a passive common mode noise filter. It is an object of the present invention to provide an active filter device capable of improving the attenuation characteristics of a common mode noise filter in a high frequency range and an electric compressor provided with the same.
本発明のアクティブフィルタ装置は、一対の電源ラインに一端がそれぞれ接続された複数組のYコンデンサと、一対の電源ラインに挿入されたコモンモードチョークコイルと、コモンモード電圧を検出する検出部と、Yコンデンサの各組に対応して設けられ、検出部で検出されたコモンモード電圧を反転増幅する複数の反転増幅回路を備え、Yコンデンサの容量値を、各組毎に異なる値とすると共に、各反転増幅回路の出力を、各組のYコンデンサの他端にそれぞれ接続し、各反転増幅回路の出力電圧を、補償電圧として各組のYコンデンサにそれぞれ印加することを特徴とする。 The active filter device of the present invention includes a plurality of sets of Y capacitors each having one end connected to a pair of power supply lines, a common mode choke coil inserted in the pair of power supply lines, a detector for detecting a common mode voltage, a plurality of inverting amplifier circuits for inverting and amplifying the common mode voltage detected by the detection unit, provided corresponding to each set of the Y capacitors, and setting the capacitance value of the Y capacitor to a different value for each set; The output of each inverting amplifier circuit is connected to the other end of each set of Y capacitors, and the output voltage of each inverting amplifier circuit is applied to each set of Y capacitors as a compensation voltage.
請求項2の発明のアクティブフィルタ装置は、上記発明において一対のコモンモード電圧検出コンデンサから構成された単一の検出部が検出したコモンモード電圧が、各反転増幅回路に入力される構成としたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an active filter device in which a common mode voltage detected by a single detection section composed of a pair of common mode voltage detection capacitors is input to each inverting amplifier circuit. characterized by
請求項3の発明のアクティブフィルタ装置は、検出部が各反転増幅回路に対してそれぞれ設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the active filter device is characterized in that a detector is provided for each inverting amplifier circuit.
請求項4の発明のアクティブフィルタ装置は、検出部のグランド経路と、反転増幅回路のグランド経路を、別々に回路グランドに接続したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the active filter device is characterized in that the ground path of the detector and the ground path of the inverting amplifier circuit are separately connected to the circuit ground.
請求項5の発明の電動圧縮機は、上記各発明のアクティブフィルタ装置と、インバータ装置が、筐体と一体に設けられていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an electric compressor in which the active filter device and the inverter device according to the above inventions are provided integrally with a housing.
請求項6の発明の電動圧縮機は、上記発明において筐体をグランド電位とし、回路グランドを筐体に接続すると共に、検出部のグランド経路を筐体に接続し、反転増幅回路のグランド経路を回路グランドに接続したことを特徴とする。 In the electric compressor of the invention of claim 6, in the above invention, the housing is set to a ground potential, the circuit ground is connected to the housing, the ground path of the detection unit is connected to the housing, and the ground path of the inverting amplifier circuit is connected to the housing. It is characterized by being connected to the circuit ground.
本発明のアクティブフィルタ装置によれば、一対の電源ラインに一端がそれぞれ接続された複数組のYコンデンサと、一対の電源ラインに挿入されたコモンモードチョークコイルと、コモンモード電圧を検出する検出部と、Yコンデンサの各組に対応して設けられ、検出部で検出されたコモンモード電圧を反転増幅する複数の反転増幅回路を備えており、Yコンデンサの容量値を、各組毎に異なる値とすると共に、各反転増幅回路の出力を、各組のYコンデンサの他端にそれぞれ接続し、各反転増幅回路の出力電圧を、補償電圧として各組のYコンデンサにそれぞれ印加するようにしたので、各反転増幅回路のゲインに応じて各組のYコンデンサの見かけ上の容量値が増加することになる。 According to the active filter device of the present invention, a plurality of sets of Y capacitors each having one end connected to a pair of power supply lines, a common mode choke coil inserted in the pair of power supply lines, and a detector for detecting a common mode voltage and a plurality of inverting amplifier circuits for inverting and amplifying the common mode voltage detected by the detection unit, provided corresponding to each set of the Y capacitors, and the capacitance value of the Y capacitor is set to a different value for each set. In addition, the output of each inverting amplifier circuit is connected to the other end of each set of Y capacitors, and the output voltage of each inverting amplifier circuit is applied to each set of Y capacitors as a compensation voltage. , the apparent capacitance value of each set of Y capacitors increases according to the gain of each inverting amplifier circuit.
このようなYコンデンサの見かけ上の容量値の増加により、大容量のYコンデンサや大型のコモンモードチョークコイルを用いること無く、ノイズ電流の還流を増やし、電源側へ漏れ出るコモンモード電流を低減させることができるようになる。また、コモンモードチョークコイルとYコンデンサから成る通常のパッシブ方式のノイズフィルタに適用して、コモンモードノイズの減衰特性を改善することができるので、汎用性に富んだものとなる。 By increasing the apparent capacitance value of the Y capacitor in this way, it is possible to increase the return of noise current and reduce the common mode current leaking to the power supply side without using a large-capacity Y capacitor or a large common mode choke coil. be able to In addition, since it can be applied to a normal passive noise filter comprising a common mode choke coil and a Y capacitor to improve the attenuation characteristics of common mode noise, it is highly versatile.
特に本発明では、複数組のYコンデンサとそれらにそれぞれ対応する複数の反転増幅回路を設け、Yコンデンサの容量値を、各組毎に異なる値とし、各反転増幅回路の出力を、各組のYコンデンサの他端にそれぞれ接続して各反転増幅回路の出力電圧を、補償電圧として各組のYコンデンサにそれぞれ印加するので、Yコンデンサの共振周波数に起因する高周波領域でのコモンモードノイズインピーダンスの上昇を抑制し、コモンモードノイズの減衰特性をより効果的に改善することが可能となる。また、各反転増幅回路のゲイン値も、使用目的に応じて個々に選定することで、EMIノイズの特性に合わせて、コモンモードインピーダンスの周波数特性を調整することができる。 In particular, according to the present invention, a plurality of sets of Y capacitors and a plurality of inverting amplifier circuits corresponding thereto are provided, the capacitance value of each Y capacitor is set to a different value for each set, and the output of each inverting amplifier circuit is used for each set. Since the output voltage of each inverting amplifier circuit is connected to the other end of each Y capacitor and applied to each set of Y capacitors as a compensation voltage, the common mode noise impedance in the high frequency region caused by the resonance frequency of the Y capacitors is reduced. It is possible to suppress the increase and more effectively improve the attenuation characteristics of common mode noise. Further, by individually selecting the gain value of each inverting amplifier circuit according to the purpose of use, the frequency characteristics of common mode impedance can be adjusted in accordance with the characteristics of EMI noise.
この場合、請求項2の発明の如く、一対のコモンモード電圧検出コンデンサから構成された単一の検出部が検出したコモンモード電圧を、各反転増幅回路に入力する構成とすることで、検出部の回路構成を簡略化することができるようになる。 In this case, as in the second aspect of the present invention, the common mode voltage detected by a single detection section composed of a pair of common mode voltage detection capacitors is input to each inverting amplifier circuit, whereby the detection section circuit configuration can be simplified.
一方、請求項3の発明の如く、検出部を各反転増幅回路に対してそれぞれ設けるようにすれば、各反転増幅回路の周波数特性に応じたコモンモードノイズ電圧の検出特性を得ることができる利点がある。 On the other hand, if a detection section is provided for each inverting amplifier circuit as in the third aspect of the present invention, it is possible to obtain common mode noise voltage detection characteristics corresponding to the frequency characteristics of each inverting amplifier circuit. There is
また、請求項4の発明の如く、検出部のグランド経路と、反転増幅回路のグランド経路を、別々に回路グランドに接続するようにすれば、反転増幅回路の動作電流に起因する回路グランドに対する電圧変動が、検出部によるコモンモード電圧の検出に及ぼす悪影響を低減することができるようになる。 Further, if the ground path of the detection section and the ground path of the inverting amplifier circuit are separately connected to the circuit ground as in the fourth aspect of the invention, the voltage to the circuit ground caused by the operating current of the inverting amplifier circuit can be reduced. It becomes possible to reduce the adverse effects of fluctuations on the detection of common mode voltage by the detection unit.
そして、上記各発明のアクティブフィルタ装置は、請求項5の発明の如くインバータ装置と共に電動圧縮機の筐体に一体に設けられる場合に極めて好適なものとなる。 The active filter device of each of the above inventions is extremely suitable when it is provided integrally with the housing of the electric compressor together with the inverter device as in the fifth aspect of the invention.
また、請求項6の発明の如く筐体をグランド電位とし、回路グランドを筐体に接続すると共に、検出部のグランド経路を筐体に接続し、反転増幅回路のグランド経路を回路グランドに接続することで、反転増幅回路の動作電流に起因する回路グランドの電位変動による検出部の検出誤差を低減することが可能となる。 Further, as in the sixth aspect of the present invention, the housing is set to the ground potential, the circuit ground is connected to the housing, the ground path of the detection unit is connected to the housing, and the ground path of the inverting amplifier circuit is connected to the circuit ground. This makes it possible to reduce the detection error of the detection unit due to the potential fluctuation of the circuit ground caused by the operating current of the inverting amplifier circuit.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
図1は本発明のアクティブフィルタ装置1を適用した一実施例の電動圧縮機2及び当該電動圧縮機2への給電経路の電気回路図、図2は電動圧縮機2の電気回路図をそれぞれ示している。
FIG. 1 is an electric circuit diagram of an
実施例の電動圧縮機2は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されて車室内を空調する車両用空気調和装置の冷媒回路の一部を構成するものであり、インバータ装置(PWMインバータ)3及び本発明のアクティブフィルタ装置1は、この電動圧縮機2の後述する筐体18に一体に設けられる。即ち、実施例の電動圧縮機2はインバータ一体型電動圧縮機である。
The
インバータ装置3は、直流電源として車両に搭載された高電圧バッテリ7(HV。例えばDC350V)からの直流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換して電動圧縮機2のモータ8に供給し、運転するものであり、本発明の実施例のアクティブフィルタ装置1は、係るインバータ装置3にて発生するコモンモードノイズを低減するために設けられるものである。
The
(1)電動圧縮機2の給電経路
図1において、インバータ装置3は、高電圧バッテリ7の正側の電源ライン11と、負側の電源ライン12に接続された複数のスイッチング素子(IGBT)15から構成されている。図1中の20は制御回路であり、インバータ装置3の各スイッチング素子15は、この制御回路20によりスイッチング制御(PWM制御)される。また、13は一対の前記電源ライン11、12間に接続された平滑コンデンサである。
(1) Power supply path of the
尚、14は車両のECU、16は低電圧バッテリ(DC12V)であり、制御回路20はECU14からの指令に基づき、低電圧バッテリ16を電源としてインバータ装置3の各スイッチング素子15をスイッチング制御する。また、18は電動圧縮機2の筐体(アルミダイカスト製)である。更に、電動圧縮機2は、シールドされたHVハーネス25(一対の電源ライン11、12を構成する)で高電圧バッテリ7に接続され、電動圧縮機2の筐体18は、車両の車体に直接固定される。これにより、筐体18がグランド電位となる。
実施例のアクティブフィルタ装置1は、一対の電源ライン11、12と下記アクティブフィルタ補償回路23の第1の出力間にそれぞれ接続された一組目のYコンデンサ(CY1)21、22(第1のYコンデンサ)と、同じく一対の電源ライン11、12と下記アクティブフィルタ補償回路23の第2の出力間にそれぞれ接続された二組目のYコンデンサ(CY2)41、42(第2のYコンデンサ)と、これら二組のYコンデンサ21、22、41、42と筐体18(グランド電位)間に接続されたかたちとなるアクティブフィルタ補償回路23と、一対の電源ライン11、12とアクティブフィルタ補償回路23間にそれぞれ接続された一対のコモンモード電圧検出コンデンサ26、27(Csense:本発明における検出部29を構成する)と、これらYコンデンサ21、22、41、42やアクティブフィルタ補償回路23、コモンモード電圧検出コンデンサ26、27から見て高電圧バッテリ7側における一対の電源ライン11、12に挿入されたコモンモードチョークコイル(CMCC)28から構成されている。
The
(2)電動圧縮機2の電気回路
次に、図2は電動圧縮機2の電気回路のみを抽出して示している。この図において、図1と同一符号で示すものは同一のものである。モータ8の巻線8Cと筐体18間には、絶縁紙や冷媒、オイルが介在するが、このモータ8の巻線8Cと筐体18間の浮遊容量を図2中に31で示す。この浮遊容量31を介してノイズ電流が流れ、コモンモードノイズが発生することになる。
(2) Electric Circuit of
また、図2中にはアクティブフィルタ装置1のアクティブフィルタ補償回路23の詳細を示している。実施例のアクティブフィルタ補償回路23は、増幅器32、52と、これら増幅器32、52の反転入力端子(-)と出力端子間にそれぞれ接続された負帰還抵抗(Rf_com1)33、負帰還抵抗(Rf_com2)53と、増幅器32、52の正電源端子と負電源端子に接続された電源回路(VCC、VEE)34と、前述したコモンモード電圧検出コンデンサ26、27と、これらコモンモード電圧検出コンデンサ26、27と共に検出部29を構成するコモンモード電圧検出抵抗(Rsense1)36及びコモンモード電圧検出抵抗(Rsense2)56とから構成されている。
2 shows details of the active
増幅器32と負帰還抵抗33、及び、コモンモード電圧検出抵抗36により本発明における一つ目の反転増幅回路37(第1の反転増幅回路:ゲインG1)が構成される。また、増幅器52と負帰還抵抗53、及び、コモンモード電圧検出抵抗56により本発明における二つ目の反転増幅回路57(第2の反転増幅回路:ゲインG2)が構成される。また、コモンモード電圧検出コンデンサ26、27の一端は、一対の電源ライン11、12にそれぞれ接続され、コモンモード電圧検出コンデンサ26、27の共通とされた他端には、コモンモード電圧検出抵抗36、56の一端がそれぞれ接続されている。
The
そして、このコモンモード電圧検出抵抗36の他端は増幅器32の反転入力端子(-)に接続され、コモンモード電圧検出抵抗56の他端は増幅器52の反転入力端子(-)に接続されている。また、増幅器32、52の非反転入力端子(+)は、それぞれグランド経路38、58にてこの実施例では回路グランド30に接続されている。このグランド経路38、58が検出部29のグランド経路となる。尚、回路グランド30はグランド電位である筐体18に接続されている。
The other end of the common mode
一方、前述したYコンデンサ21、22の一端は、一対の電源ライン11、12にそれぞれ接続され、Yコンデンサ41、42の一端も、一対の電源ライン11、12にそれぞれ接続されている。そして、Yコンデンサ21、22の他端は、共に増幅器32の出力端子(アクティブフィルタ補償回路23の第1の出力)に接続され、Yコンデンサ41、42の他端は、共に増幅器52の出力端子(アクティブフィルタ補償回路23の第2の出力)に接続されている。
On the other hand, one ends of the
増幅器32、52の電源回路34のグランド経路39は、この実施例ではグランド経路38、58とは別に回路グランド30に接続されている。このグランド経路39が反転増幅回路37、57のグランド経路である。
The
これにより、Yコンデンサ21、22は、アクティブフィルタ補償回路23の増幅器32を介して、一対の電源ライン11、12と筐体18(グランド電位)間に接続され、Yコンデンサ41、42は、アクティブフィルタ補償回路23の増幅器52を介して、一対の電源ライン11、12と筐体18(グランド電位)間に接続されたかたちとなり、反転増幅回路37(増幅器32)の出力電圧が補償電圧としてYコンデンサ21、22に印加され、反転増幅回路57(増幅器52)の出力電圧が補償電圧としてYコンデンサ41、42に印加されることになる。
As a result, the
(3)アクティブフィルタ装置1の作用(動作)
以上の構成で、次に図2~図4を参照しながら、この実施例のアクティブフィルタ装置1の作用(動作)について説明する。尚、図3、図4において図1、図2と同一符号で示すものは同一のものとする。図3はアクティブフィルタ装置1の等価回路を示している。尚、図3では反転増幅回路37に関する素子の符号を付しているが、もう一つの反転増幅回路57に関しても同様である。即ち、反転増幅回路57の場合の図3は、Yコンデンサ21、22がYコンデンサ41、42に置き換わり、増幅器37が増幅器57、負帰還抵抗33が負帰還抵抗53、コモンモード電圧検出抵抗36がコモンモード抵抗検出抵抗56に置き換わるものとする。
(3) Action (operation) of the
Next, with the above configuration, the action (operation) of the
また、下記寄生インダクタンス51については、Yコンデンサ41、42の場合も異なるインダクタンス値の寄生インダクタンスが図3の同様の位置に入るものとする。即ち、実際の回路においては、Yコンデンサ21、22は寄生インダクタンス51(Lstray_Cy)を有する(Yコンデンサ21、22については、実際は後述するインダクタンス値Lstray_Cy1)。図3において、電源ライン11、12にあらわれるコモンモード電圧(HVコモンモード電圧)をvHV_com、反転増幅回路37の補償電圧をvcomp_comで表すと、コモンモード電圧検出抵抗36が接続される反転増幅回路37の入力端子は仮想接地となるため、コモンモード電圧(HVコモンモード電圧)vHV_comは、下記数式(I)で表すことができる。
As for the
尚、Rsenseはコモンモード電圧検出抵抗の抵抗値であり、コモンモード電圧検出抵抗36の場合はRsense1が代入される(以下、同じ)。また、Csenseはコモンモード電圧検出コンデンサ26、27の容量値であり、Csense(×2)はそれらの合成容量値を意味している。更に、G1は反転増幅回路37のゲインであり、G1=Rf_com/Rsenseとなる。このRf_comは負帰還抵抗の抵抗値であり、負帰還抵抗33の場合には、Rf_com1が代入される。
Incidentally, R sense is the resistance value of the common mode voltage detection resistor, and in the case of the common mode
また、Lstray_Cyは寄生インダクタンス51のインダクタンス値であり、Lstray_Cy(×1/2)はそれらの合成インダクタンス値を意味している。CYはYコンデンサの容量値、CY(×2)はそれらの合成容量値を意味しており、Yコンデンサ21、22の場合には、CY1、CY1(×2)がそれぞれ代入される(以下、同じ)。更に、ICYはYコンデンサを流れる電流であり、Yコンデンサ21、22を流れる電流は、ICY1となる。
Also, L stray — Cy is the inductance value of the
数式(I)より、下記数式(II)が成り立つ。 The following formula (II) holds from the formula (I).
アクティブフィルタ補償回路23の補償によるYコンデンサのインピーダンスをZCyとすると、インピーダンスZCyは下記数式(III)となる。
Assuming that the impedance of the Y capacitor resulting from compensation by the active
数式(I)~数式(III)を用いてインピーダンスZCyをコモンモード電圧検出コンデンサ26、27の合成容量値Csense(×2)、コモンモード電圧検出抵抗の抵抗値Rsense、Yコンデンサの合成容量値CY(×2)、寄生インダクタンス51のインダクタンス値Lstray_Cyで表すと、下記数式(IV)となる。
Using equations (I) to (III), the impedance Z Cy is a combination of the combined capacitance value C sense (×2) of the common mode
ここで、高周波領域においては、コモンモード電圧検出コンデンサ26、27のインピーダンスがコモンモード電圧検出抵抗のインピーダンスに対して無視できるようにコモンモード電圧検出コンデンサ26、27の容量値Csenseとコモンモード電圧検出抵抗の抵抗値Rsenseを選定することで、数式(IV)は下記数式(V)と見なすことができる。
Here, in the high frequency region, the capacitance value C sense of the common mode
ここで、本発明ではYコンデンサ21、22の容量値CY1を、Yコンデンサ41、42の容量値CY2とは異なる値とする。実施例ではYコンデンサ41、42の容量値CY2が、Yコンデンサ21、22の容量値CY1に対して1/10の値となるものを選定している。
Here, in the present invention, the capacitance value C Y1 of the
そして、Yコンデンサ21、22のインピーダンスZCy1は、数式(V)より下記数式(VI)となり、Yコンデンサ41、42のインピーダンスZCy2は、下記数式(VII)となる。尚、数式(VI)、(VII)においては、Yコンデンサ21、22の寄生インダクタンスのインダクタンス値をLstray_Cy1、反転増幅回路37のゲインをG1で示し、Yコンデンサ41、42の前述した寄生インダクタンスのインダクタンス値をLstray_Cy2、反転増幅回路57のゲインをG2で示している。
Then, the impedance Z Cy1 of the
上記数式(VI)は、(1+G1)倍のYコンデンサが接続されているのと等価であることを意味しており、上記数式(VII)は、(1+G2)倍のYコンデンサが接続されているのと等価であることを意味している。即ち、アクティブフィルタ補償回路23の補償により、Yコンデンサ21、22の容量値が見かけ上、(1+G1)倍に増加し、Yコンデンサ41、42の容量値が見かけ上、(1+G2)倍に増加したことになる。尚、寄生インダクタンス51のインダクタンス値は等価的に低減(1/(1+G1)、1/(1+G2))される。
The above formula (VI) means that it is equivalent to (1+G 1 ) times the Y capacitor being connected, and the above formula (VII) is equivalent to (1+G 2 ) times the Y capacitor being connected. is equivalent to That is, the compensation of the active
以上のように検出部29で検出されたコモンモード電圧vHV_comを反転増幅する反転増幅回路37及び57を設け、この反転増幅回路37、57の出力電圧を補償電圧vcomp_com1、vcomp_com2としてYコンデンサ21、22、及び、Yコンデンサ41、42にそれぞれ印加するようにしたので、反転増幅回路37のゲインG1に応じてYコンデンサ21、22の見かけ上の容量値が増加((1+G1)倍)し、反転増幅回路57のゲインG2に応じてYコンデンサ41、42の見かけ上の容量値が増加((1+G2)倍)することになる。
As described above, the inverting
図4の粗い破線は通常のパッシブ方式のノイズフィルタのYコンデンサ(容量値CY1)のインピーダンス特性を示し、最も細かい破線はアクティブフィルタ装置1のYコンデンサ21、22(容量値CY1)のみのインピーダンス特性を示し、中間の破線はアクティブフィルタ装置1のYコンデンサ41、42(容量値CY2)のみのインピーダンス特性をそれぞれ示している。また、実線は本発明のアクティブフィルタ装置1によるYコンデンサ21、22(容量値CY1)、及び、Yコンデンサ41、42(容量値CY2)の並列接続のインピーダンス特性を示している。
The coarse dashed line in FIG. 4 indicates the impedance characteristic of the Y capacitor (capacitance value C Y1 ) of a normal passive noise filter, and the finest dashed line indicates the impedance characteristic of only the
尚、ZCyはYコンデンサのインピーダンスである。この図からも明らかな如く本発明のアクティブフィルタ装置1によれば、各Yコンデンサ21、22の容量値が見かけ上増加して、インピーダンスZCyが通常のパッシブ方式のノイズフィルタよりもゲインG1の値に応じて減少している(図4の最も細かい破線)。
Note that Z Cy is the impedance of the Y capacitor. As is clear from this figure, according to the
係るYコンデンサ21、22の見かけ上の容量値の増加により、大容量のYコンデンサや大型のコモンモードチョークコイルを用いること無く、図2中に破線矢印で示すノイズ電流の還流を増やし、電源側へ漏れ出るコモンモード電流を低減し、コモンモードノイズを低下させることができるようになる。
Due to the increase in the apparent capacitance of the
一方、Yコンデンサ21、22と反転増幅回路37のみの場合、Yコンデンサ21、22の寄生インダクタンスとの共振により、共振周波数より高い周波数においてはインダクタンス成分が支配的となるため、図の最も細かい破線で示すように、高周波領域においてインピーダンスZCyが上昇している。他方本発明の如く、Yコンデンサ21、22の1/10(実施例)の容量値のYコンデンサ41、42を接続し、更に、ゲインG2の反転増幅回路57(ゲインG1とゲインG2は個々に設定できる)を用いることで、図4に実線で示すように、共振周波数より高い周波数領域におけるインピーダンスZCyの上昇が抑えられる。
On the other hand, in the case of only the
即ち、本は発明ではYコンデンサの共振周波数に起因する高周波領域でのコモンモードノイズインピーダンスの上昇を抑制し、コモンモードノイズの減衰特性をより効果的に改善することが可能となる。また、各反転増幅回路37、57のゲイン値(G1、G2)も、使用目的に応じて個々に選定する。それにより、本発明によればEMIノイズの特性に合わせて、コモンモードインピーダンスの周波数特性を調整することができるようになる。
That is, according to the present invention, it is possible to suppress an increase in common mode noise impedance in a high frequency region caused by the resonance frequency of the Y capacitor, and to more effectively improve the attenuation characteristics of common mode noise. Also, the gain values (G 1 , G 2 ) of the inverting
また、本発明によれば、コモンモードチョークコイルとYコンデンサから成る通常のパッシブ方式のノイズフィルタにアクティブフィルタ補償回路23を追加して、コモンモードノイズの減衰特性を改善することができるので、汎用性に富んだものとなる。
Further, according to the present invention, the active
また、実施例では一対のコモンモード電圧検出コンデンサ26、27から構成された単一の検出部29が検出したコモンモード電圧vHV_comを、各反転増幅回路37、57に入力する構成としているので、検出部29の回路構成を簡略化することができるようになる。
Further, in the embodiment, the common mode voltage vHV_com detected by a
そして、本発明のアクティブフィルタ装置1は、実施例の如くインバータ装置3と共に電動圧縮機2の筐体18に一体に設けられる場合に極めて好適なものとなる。
The
また、実施例では検出部29のグランド経路38、58と、反転増幅回路37、57のグランド経路39を、別々に回路グランド30に接続しているので、反転増幅回路37、57の動作電流に起因する回路グランド30に対する電圧変動が、検出部29によるコモンモード電圧の検出に及ぼす悪影響を低減することができるようになる。
In addition, in the embodiment, the
次に、図5は本発明の他の実施例の電動圧縮機2及び当該電動圧縮機2への給電経路の電気回路図を示している。尚、この図において図1と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この実施例の場合、アクティブフィルタ補償回路23の反転増幅回路37と反転増幅回路57に対して、検出部(符号29A、29Bで示す)をそれぞれ設けている。
Next, FIG. 5 shows an electric circuit diagram of an
この場合、反転増幅回路37用の検出部29Aは、電源ライン11、12に一端がそれぞれ接続された第1のコモンモード電圧検出コンデンサ26A、27A(Csense1)と、それらの他端に接続された前記コモンモード電圧検出抵抗36(図2)で構成され、反転増幅回路57用の検出部29Bは、電源ライン11、12に一端がそれぞれ接続された第2のコモンモード電圧検出コンデンサ26B、27B(Csense2)と、それらの他端にそれぞれ接続された前記コモンモード電圧検出抵抗56(図2)で構成されることになる。
In this case, the
このように、検出部29A、29Bを、反転増幅回路37と反転増幅回路57に対してそれぞれ設けるようにすれば、各反転増幅回路37、57の周波数特性に応じたコモンモードノイズ電圧の検出特性を得ることができる利点がある。
In this way, if the
次に、図6は本発明の電動圧縮機2の他の実施例の電気回路を示している。尚、この図において図1や図2と同一符号で示すものは同一のものとする。この実施例の場合、検出部29のグランド経路38、58は、直接筐体18(グランド電位)に接続され、増幅器32、52の電源回路34のグランド経路39(反転増幅回路37、57のグランド経路)は前述同様に回路グランド30に接続されている。
Next, FIG. 6 shows an electric circuit of another embodiment of the
この実施例のように、筐体18をグランド電位とし、回路グランド30を筐体18に接続すると共に、検出部29のグランド経路38、58を筐体18に接続し、反転増幅回路37、57のグランド経路39を回路グランド30に接続するようにすれば、反転増幅回路37、57の動作電流に起因する回路グランド30の電位変動による検出部29の検出誤差を低減することが可能となる。
As in this embodiment, the
尚、実施例ではYコンデンサ(21、22、41、42)を二組接続し、各組のYコンデンサに対して反転増幅回路(37、57)をそれぞれ設けるようにしたが、更に多くの組のYコンデンサを接続して、各組毎にYコンデンサの容量値を異なる値とし、各組のYコンデンサに対して更に多くの反転増幅回路をそれぞれ設けるようにしてもよい。 In the embodiment, two sets of Y capacitors (21, 22, 41, 42) are connected, and an inverting amplifier circuit (37, 57) is provided for each set of Y capacitors. Y capacitors may be connected, each set may have a different capacitance value of the Y capacitors, and more inverting amplifier circuits may be provided for each set of Y capacitors.
また、実施例では車両用空気調和装置の冷媒回路を構成する電動圧縮機2に本発明のアクティブフィルタ装置1を適用したが、請求項1乃至請求項4の発明ではそれに限らず、コモンモードノイズの低減要求のある各種家庭用/業務用機器に本発明は有効である。
Further, in the embodiments, the
1 アクティブフィルタ装置
2 電動圧縮機
3 インバータ装置
4 インバータ収容部
7 高電圧バッテリ(直流電源)
8 モータ
11、12 電源ライン
15 スイッチング素子
18 筐体
20 制御回路
21、22、41、42 Yコンデンサ
23 アクティブフィルタ補償回路
26、27、26A、27A、26B、27B コモンモード電圧検出コンデンサ
28 コモンモードチョークコイル
29、29A、29B 検出部
30 回路グランド
32、52 増幅器(オペアンプ単体、若しくは、出力に電流増幅器を備えたオペアンプ)
36、56 コモンモード電圧検出抵抗
37、57 反転増幅回路
38、39、58 グランド経路
1
8
36, 56 common mode
Claims (6)
前記一対の電源ラインに挿入されたコモンモードチョークコイルと、
コモンモード電圧を検出する検出部と、
前記Yコンデンサの各組に対応して設けられ、前記検出部で検出されたコモンモード電圧を反転増幅する複数の反転増幅回路を備え、
前記Yコンデンサの容量値を、各組毎に異なる値とすると共に、
前記各反転増幅回路の出力を、前記各組のYコンデンサの他端にそれぞれ接続し、前記各反転増幅回路の出力電圧を、補償電圧として前記各組のYコンデンサにそれぞれ印加することを特徴とするアクティブフィルタ装置。 a plurality of sets of Y capacitors each having one end connected to a pair of power supply lines;
a common mode choke coil inserted in the pair of power supply lines;
a detection unit that detects a common mode voltage;
a plurality of inverting amplifier circuits provided corresponding to each set of the Y capacitors for inverting and amplifying the common mode voltage detected by the detecting unit;
The capacitance value of the Y capacitor is set to a different value for each set,
The output of each inverting amplifier circuit is connected to the other end of each Y capacitor of each set, and the output voltage of each inverting amplifier circuit is applied to each set of Y capacitors as a compensation voltage. active filter device.
前記検出部のグランド経路を前記筐体に接続し、前記反転増幅回路のグランド経路を前記回路グランドに接続したことを特徴とする請求項5に記載の電動圧縮機。 setting the housing to a ground potential and connecting a circuit ground to the housing;
6. The electric compressor according to claim 5, wherein a ground path of said detector is connected to said housing, and a ground path of said inverting amplifier circuit is connected to said circuit ground.
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