JP4305788B2 - Line noise filter and power converter using the same - Google Patents

Line noise filter and power converter using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4305788B2
JP4305788B2 JP33556598A JP33556598A JP4305788B2 JP 4305788 B2 JP4305788 B2 JP 4305788B2 JP 33556598 A JP33556598 A JP 33556598A JP 33556598 A JP33556598 A JP 33556598A JP 4305788 B2 JP4305788 B2 JP 4305788B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
noise filter
line
line noise
power
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP33556598A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000165173A (en
Inventor
晋 中島
克廣 小倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP33556598A priority Critical patent/JP4305788B2/en
Publication of JP2000165173A publication Critical patent/JP2000165173A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4305788B2 publication Critical patent/JP4305788B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力変換装置の電源ライン側に挿入されるEMI(Electro-Magnetic Interference)対策用のライン・ノイズ・フィルタおよびこれを用いたインバータ、DC−DCコンバータ、スイッチング電源などの電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体スイッチング素子の高性能化の進展にともない、インバータ、DC−DCコンバータ、スイッチング電源などの電力変換装置が急速に普及している。特に、IGBTやMOS−FETに代表される高周波化対応の大出力用半導体スイッチ素子の開発により、スイッチング周波数を可聴周波数帯の上限以上とした低騒音インバータを始めとして、大容量電力変換装置の高周波化が急速に図られつつある。
【0003】
このような電力変換装置の普及にともない、半導体スイッチ素子のスイッチング動作により発生する高周波ノイズが電源ラインに伝搬されて同一の電源ラインに接続される他の電子機器に障害を与えてしまう問題がある。そこでスイッチング動作を行う装置から電源ラインに伝搬される高周波ノイズを抑制する様に、電源と負荷を駆動する電力変換装置との間にライン・ノイズ・フィルタを挿入したり、高周波ノイズの抑制が充分でない場合には、さらに零相リアクトルを電力変換装置と負荷の間に挿入する方法が一般的に採用されている。
【0004】
図4に従来のライン・ノイズ・フィルタの回路構成を示す。このライン・ノイズ・フィルタは、電源に接続される入力端子11,12,13、入力側電源ライン間コンデンサ21,22,23、コモンモードチョークコイル31、出力側電源ライン間コンデンサ41,42,43、電源ラインとグランド間コンデンサ51,52,53、電力変換装置に接続される出力端子61,62,63、グランドに接続されるグランド端子71を有する。前記コモンモードチョークコイル31には高透磁率Mn―Znフェライト磁心、高透磁率Co基非晶質軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心、あるいは、特開平3―19303号公報に記載される組織の少なくとも50%が最大寸法で測定した平均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有する結晶粒が含まれるFe基軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
IGBTを用いた低騒音タイプの高周波インバータあるいは、通常の電源機器で用いられているコンデンサ・インプット型整流回路の欠点である高調波電流の発生を抑えるためアクティブ・フィルタを付加したスイッチング電源のように、高レベルの高調波ノイズを発生する装置について、FCC(米国連邦通信委員会) Part 15、FTZ VDE(ドイツ郵政省 ドイツ電気技術者協会)0871、VCCI(情報処理装置等電波障害自主規制協議会)あるいはCISPR(国際無線障害特別委員会)などのノイズ規格を満足させようとすると、特に上記規格で定められる低周波領域のノイズを規格値以下とするために、コモン・モード・チョーク・コイル31のインダクタンスを大きくしたり、電源ラインとグランド間コンデンサ51、52、53の容量を大きくする必要がある。
【0006】
しかしながら、電源ラインとグランド間コンデンサ51、52、53の容量を大きくすると、必然的に各ラインからグランドに流れる漏れ電流が多くなる。この漏れ電流は感電につながるため、例えば電機用品取締法で一般の電気機器では1mA以下とするように規定されている。したがって従来のライン・ノイズ・フィルタでは電源ラインとグランド間コンデンサ51、52、53の容量は前記漏れ電流の規定値によって制限されるので、コモンモードチョークコイル31のインダクタンスを大きくせざるを得ず、コモンモードチョークコイル31が大型化し、結果ライン・ノイズ・フィルタが大型化するという問題があった。またノイズの抑制も十分ではなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、Siおよび/またはBと、結晶粒微細化元素Cuとを含有し、最大寸法で測定した粒径の平均が50nm以下の結晶粒を有し、前記結晶粒が組織の少なくとも50%を占めるFe基軟磁性合金で構成された磁心を用いたライン・ノイズ・フィルタであって、前記ライン・ノイズ・フィルタの入力側の各電源ライン間のみにコンデンサを接続するライン・ノイズ・フィルタである。
【0009】
上記のように構成することにより、少ない部品点数かつ小型のコモン・モード・チョーク・コイルを使用して、 FCC Part 15、FTZ VDE 0871、VCCIあるいはCISPRなどのノイズ規格における低周波領域の規格値を満足でき、ライン・ノイズ・フィルタを小型化できる。しかも、電源ラインとグランド間コンデンサを使用しないためため漏れ電流も極めて少なくすることができ好ましい。
【0010】
第2の発明は、第1の発明のライン・ノイズ・フィルタを電源ライン側に有する電力変換装置である。さらに前記電力変換装置の負荷側に零相リアクトルを有することで、高周波ノイズを抑制することが出来好ましい。ここで、零相リアクトルをSiおよび/またはBと、結晶粒微細化元素Cuとを含有し、最大寸法で測定した粒径の平均が50nm以下の結晶粒を有し、前記結晶粒が組織の少なくとも50%を占めるFe基軟磁性合金で構成された磁心を用ると、零相リアクトルが小型化できるので電力変換装置の大きさも小型化でき好ましい。
【0011】
本発明のライン・ノイズ・フィルタを電力変換装置の電源ライン側に挿入したことを特徴とする電力変換装置は、小型で漏れ電流が少ないにもかかわらず前記ノイズ規格を満足することができ好ましい。前記電力変換装置の負荷側に零相リアクトルを挿入した電力変換装置は、特にMHz帯以上の周波数領域のノイズを効果的に抑制することができ好ましい。
【0012】
【実施例】
以下本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限るものではない。
(実施例1)
出力400Wの3相誘導電動機駆動用の単相AC200V入力、定格容量1.2kVAのインバータの電源ライン側にライン・ノイズ・フィルタ2挿入し、図2の構成として雑音端子電圧がCISPR Pub.11の規定値を満足するかどうかの実装試験を行った。本実装試験では、図2の電力変換装置3に相当するのがインバータ、負荷4に相当するのが3相誘導電動機である。
なお、インバータはIGBTを使用したIPM(Intelligent Power Module)により基本周波数17kHzのスイッチング動作を行っている。
【0013】
ライン・ノイズ・フィルタとして、図1の回路構成のライン・ノイズ・フィルタを使用した。図1の入力側電源ライン間コンデンサ21、22および23には静電容量0.22μFのメタライズド・ポリ・エステル・フィルム・コンデンサを使用した。
【0014】
図1のコモン・モード・チョーク・コイル31には、単ロール法で製造した組成の異なる幅15mm、板厚約20μmの非晶質軟磁性合金薄帯を用い、外径42mm、内径25mm、高さ15mmのトロイダル形状の巻磁心を製作した後、この巻磁心を結晶粒微細化温度で熱処理後、徐冷することによって製造された、最大寸法で測定した平均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有する結晶粒が含まれている巻磁心を、ポリ・エチレン・テレフタレート製の絶縁体ケースに挿入し、同絶縁体ケースの上から線径1.4mmのポリウレタン絶縁被覆の施された銅線を各相ともに15ターン巻いた#1から#11を使用した。
【0015】
また、図1のコモン・モード・チョーク・コイル31には、比較例として、単ロール法で製造した組成の異なる幅15mm、板厚約25μmの非晶質軟磁性合金薄帯を用い、トロイダル形状の巻磁心を製作した後、この巻磁心を結晶化温度以下で熱処理後、徐冷することによって製造された巻磁心を用いた他は寸法と構造は前記#1から#11と同一の#Aと#B、およびMn−Znフェライト磁心を用いた他は寸法と構造は前記#1から#11と同一構造とした#Cを用いた場合についても検討した。
【0016】
雑音端子電圧の測定結果を表1に示す。表1において、雑音端子電圧はその値が特に大きかった150kHz、1.7MHz、4MHz、10MHzの周波数で比較した。
【0017】
【表1】

Figure 0004305788
【0018】
本発明によれば、CISPR Pub.11 CLASS Aの雑音端子電圧の規格である150kHzから500kHzで79dBμV以下、500kHzから30MHzで73dBμV以下を満足することができ、表1に示す4つの周波数では、規格に対し3dBμV以上の余裕度を持っていることがわかる。
【0019】
一方、#Aを使用した比較例では表1に示すように150kHzの周波数において、#Cを使用した比較例では表1に示すように150kHzと4MHzにおいて、それぞれ前記雑音端子電圧の規格を満足することができなかった。
【0020】
また、#Bを使用した比較例では、前記雑音端子電圧の規格を満足することができたが、インバータを1000時間連続運転試験後に、再度雑音端子電圧の測定を行ったところ、150kHzの周波数における雑音端子電圧が前記規格値を満足することができなかった。この原因について調査したところ、#Bのコイルのインダクタンスが連続運転開始直前のときの値に対し、1/4に低下してしまったためであることがわかった。このため#は、経時変化の問題から使用できないことがわかった。なお、#Bを除く他のコイルを使用した場合には、この様な経時変化の問題はなかった。
【0021】
そこで、#を除く各コイルを用いて図4の構成のライン・ノイズ・フィルタを構成し、前記表1の場合と同様にして雑音端子電圧を測定した結果を表2に示す。なお、図4の入力側電源ライン間コンデンサ21、22、23および出力側電源ライン間コンデンサ41、42、43には静電容量0.22μFのメタライズド・ポリ・エステル・フィルム・コンデンサ、電源ラインとグランド間コンデンサには静電容量4,700pFのセラミックコンデンサを使用した。
【0022】
表2に示す比較例では、いずれも周波数150kHzにおいて、前記雑音端子電圧の規格を満足できないことがわかる。
なお、#1から#11を用いた場合、図1の構成の本発明のライン・ノイズ・フィルタは、図4の構成とした比較例に比べて、特に、低周波の領域で雑音端子電圧の抑制効果が大きく、表1と表2からもわかるように、その差は10dBμVにも及ぶことがわかる。
【0023】
【表2】
Figure 0004305788
【0024】
(実施例2)
出力400Wの3相誘導電動機駆動用の単相AC200V入力、定格容量1.2kVAのインバータの電源ライン側にライン・ノイズ・フィルタ2、負荷である3相誘導電動機側に零相リアクトル5を挿入し、図3のような構成として雑音端子電圧がCISPR Pub.11の規定値を満足するかどうかの実装試験を行った。本実装試験では、図3の電力変換装置3に相当するのがインバータ、負荷4に相当するのが3相誘導電動機である。
なお、インバータはIGBTを使用したIPM(Intelligent Power Module)により基本周波数17kHzのスイッチング動作を行っている。
【0025】
ライン・ノイズ・フィルタとして、前記実施例1と同様に図1の回路構成のライン・ノイズ・フィルタを使用した。図1の入力側電源ライン間コンデンサ21、22および23には静電容量0.22μFのメタライズド・ポリ・エステル・フィルム・コンデンサを使用した。
また、図1のコモン・モード・チョーク・コイル31には前記実施例1で使用した#1を使用した。
【0026】
零相リアクトル5には単ロール法で製造した組成の異なる幅15mm、板厚約20μmの非晶質軟磁性合金薄帯を用い、外径60mm、内径45mm、高さ20mmのトロイダル形状の巻磁心を製作した後、この巻磁心を結晶粒微細化温度で熱処理後、徐冷することによって製造された、最大寸法で測定した平均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有する結晶粒が含まれている巻磁心を、ポリ・エチレン・テレフタレート製の絶縁体ケースに挿入し、同絶縁体ケースの上からインバータと3相誘導電動機を接続する出力ケーブルを4ターン巻き付けた#21から#31、単ロール法で製造した幅15mm、板厚約25μmの非晶質軟磁性合金薄帯を用い、トロイダル形状の巻磁心を製作した後、この巻磁心を結晶化温度以下で熱処理後、徐冷することによって製造された巻磁心を用いた他は寸法と構造は前記#21から#31と同一の#D、およびMn−Znフェライト磁心を用いた他は寸法と構造は前記#21から#31と同一構造とした#Eを使用した。
【0027】
コモン・モード・チョーク・コイル31に#1を使用し、零相リアクトル5を使用しない場合、零相リアクトル5に前記#21から#31、#Dおよび#Eを用いたときの雑音端子電圧の測定結果を表3に示す。表3において、雑音端子電圧は特にその値が大きかった150kHz、1.7MHz、4MHz、10MHzの周波数で比較した。
なお、表3において、零相リアクトルの名称がなしと記載されているのが零相リアクトル5を使用しないときの結果である。
【0028】
表3からわかるように、零相リアクトル5を挿入することにより、4つの周波数の全てにおいて雑音端子電圧を低下でき、特に1.7MHzと4MHzでの低減効果が大きいことがわかる。
また、最大寸法で測定した平均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有する結晶粒が含まれている巻磁心を使用して構成した零相リアクトル#21から#31を使用した場合にはCISPR Pub.11 CLASS Bの雑音端子電圧の規格である150kHzで66dBμV以下、500kHzから30MHzで56dBμV以下の規格値を満足することができることがわかる。
【0029】
【表3】
Figure 0004305788
【0030】
なお、本実施例では、最大寸法で測定した平均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有する結晶粒が含まれている巻磁心として所定の形状の巻磁心を製作した後、この巻磁心を結晶粒微細化温度で熱処理後、徐冷することによって製造したものを使用した場合について説明したが、前記巻磁心の磁路と垂直方向に磁場を加えながら熱処理して磁心の直流磁気特性における角型比を低下させた磁心の場合にも、全く同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0031】
また、本実施例では最大寸法で測定した平均粒径が50nm以下の体心立方格子構造を有する結晶粒が含まれている巻磁心を構成する軟磁性合金薄帯として、その板厚が約20μmのものを使用したが、30μm以下の板厚であればコモン・モード・チョーク・コイルあるいは零相リアクトルの機能に支障を生じるような渦電流の影響はない。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のライン・ノイズ・フィルタを用いれば、広い周波数帯域に渡って高いノイズ減衰特性を有する小型で高性能かつ経時安定性にも優れた極めて信頼性の高いライン・ノイズ・フィルタを実現でき、零相リアクトルを追加することによってさらに大きなノイズ減衰効果が得られる他、本発明のライン・ノイズ・フィルタを使用した電力変換装置は小型で低漏れ電流でノイズ規格を満足することができるなど実用上の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるライン・ノイズ・フィルタの回路構成を示すブロック図。
【図2】ライン・ノイズ・フィルタを挿入したときの電源、電力変換装置および負荷の接続構成を示すブロック図。
【図3】ライン・ノイズ・フィルタと零相リアクトルを挿入したときの電源、電力変換装置および負荷の接続構成を示すブロック図。
【図4】従来のライン・ノイズ・フィルタの回路構成を示すブロック図。
【図5】ライン・ノイズ・フィルタと零相リアクトルを挿入してないときの電源、電力変換装置および負荷の接続構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1:電源、2:ライン・ノイズ・フィルタ、3:電力変換装置、4:負荷
5:零相リアクトル、12、13:ライン・ノイズ・フィルタの入力端子、
21、22、23:入力側電源ライン間コンデンサ、
31:コモン・モード・チョークコイル、
42、43:出力側電源ライン間コンデンサ、
51、52、53:電源ラインとグランド間コンデンサ、
62、63:ライン・ノイズ・フィルタの出力端子、
71:ライン・ノイズ・フィルタのグランド端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an EMI (Electro-Magnetic Interference) countermeasure line noise filter inserted on the power supply line side of a power converter, and an inverter, a DC-DC converter, a switching power supply, and other power converters using the same. It is.
[0002]
[Prior art]
With the progress of high performance of semiconductor switching elements, power converters such as inverters, DC-DC converters, switching power supplies and the like are rapidly spreading. In particular, with the development of high-power semiconductor switch elements that support high frequencies, such as IGBTs and MOS-FETs, high-frequency power for large-capacity power converters, including low-noise inverters with switching frequencies above the upper limit of the audible frequency band. The process is being rapidly promoted.
[0003]
Along with the widespread use of such power conversion devices, there is a problem that high-frequency noise generated by the switching operation of the semiconductor switch element is propagated to the power supply line and interferes with other electronic devices connected to the same power supply line. . Therefore, a line noise filter is inserted between the power converter and the power converter that drives the load, or high frequency noise is sufficiently suppressed so as to suppress high frequency noise transmitted from the device that performs the switching operation to the power supply line. If not, a method of further inserting a zero-phase reactor between the power converter and the load is generally employed.
[0004]
FIG. 4 shows a circuit configuration of a conventional line noise filter. This line noise filter includes input terminals 11, 12, 13 connected to a power source, input side power line capacitors 21, 22, 23, common mode choke coil 31, output side power line capacitors 41, 42, 43. , Capacitors 51, 52, and 53 between the power line and ground, output terminals 61, 62, and 63 connected to the power converter, and a ground terminal 71 connected to the ground. The common mode choke coil 31 has a high magnetic permeability Mn—Zn ferrite magnetic core, a wound magnetic core using a high magnetic permeability Co-based amorphous soft magnetic alloy ribbon, or a structure described in JP-A-3-19303. A wound magnetic core using a Fe-based soft magnetic alloy ribbon containing crystal grains having a body-centered cubic lattice structure with an average grain size of 50 nm or less measured at the maximum dimension is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Like a low-noise type high-frequency inverter using IGBT or a switching power supply with an active filter added to suppress the generation of harmonic current, which is a drawback of the capacitor-input rectifier circuit used in ordinary power supply equipment , FCC (Federal Communications Commission) Part 15, FTZ VDE (German Electrical Engineers Association) 0871, VCCI (Information Processing Equipment and other radio wave interference voluntary regulations council) ) Or CISPR (International Radio Interference Special Committee) and other noise standards, the common mode choke coil 31 is used in order to reduce the noise in the low frequency region defined by the above standards below the standard value. Increase the inductance of the power supply line and ground 51 , 52 and 53 need to be increased in capacity.
[0006]
However, when the capacitances of the capacitors 51, 52, 53 between the power supply line and the ground are increased, the leakage current that inevitably flows from each line to the ground increases. Since this leakage current leads to an electric shock, for example, it is regulated by the Electrical Appliance and Material Control Law to be 1 mA or less for general electric equipment. Therefore, in the conventional line noise filter, the capacitance of the capacitors 51, 52, 53 between the power supply line and the ground is limited by the specified value of the leakage current, so the inductance of the common mode choke coil 31 must be increased, There is a problem that the common mode choke coil 31 is enlarged, and as a result, the line noise filter is enlarged. Moreover, noise suppression was not sufficient.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
1st invention contains Si and / or B, and the crystal grain refinement | purification element Cu , the average of the particle size measured by the largest dimension is 50 nm or less, and the said crystal grain is at least of structure | tissue A line noise filter using a magnetic core made of a Fe-based soft magnetic alloy occupying 50%, wherein a capacitor is connected only between each power line on the input side of the line noise filter. It is a filter.
[0009]
By configuring as described above, the standard value of the low frequency region in the noise standards such as FCC Part 15, FTZ VDE 0871, VCCI or CISPR can be obtained by using a small number of parts and a small common mode choke coil. Satisfied and can downsize line noise filter. In addition, since no capacitor between the power supply line and the ground is used, the leakage current can be extremely reduced, which is preferable.
[0010]
A second invention is a power converter having the line noise filter of the first invention on the power supply line side. Furthermore, it is preferable to have a zero-phase reactor on the load side of the power converter, because high-frequency noise can be suppressed. Here, the zero-phase reactor contains Si and / or B and the crystal grain refining element Cu, and has an average grain size of 50 nm or less measured at the maximum dimension, and the crystal grain has a texture. Use of a magnetic core made of an Fe-based soft magnetic alloy occupying at least 50% is preferable because the zero-phase reactor can be miniaturized and the size of the power converter can be miniaturized.
[0011]
The power converter characterized in that the line noise filter of the present invention is inserted on the power supply line side of the power converter is preferable because it can satisfy the noise standard despite its small size and low leakage current. A power conversion device in which a zero-phase reactor is inserted on the load side of the power conversion device is particularly preferable because it can effectively suppress noise in the frequency region of the MHz band or higher.
[0012]
【Example】
Examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
A line noise filter 2 is inserted on the power line side of an inverter with a single-phase AC 200V input for driving a three-phase induction motor with an output of 400 W and a rated capacity of 1.2 kVA, and the noise terminal voltage is CISPR Pub. An implementation test was conducted to determine whether the specified value was satisfied. In this mounting test, an inverter corresponds to the power conversion device 3 in FIG. 2, and a three-phase induction motor corresponds to the load 4.
The inverter performs a switching operation at a fundamental frequency of 17 kHz by an IPM (Intelligent Power Module) using an IGBT.
[0013]
The line noise filter having the circuit configuration shown in FIG. 1 was used as the line noise filter. As the capacitors 21, 22 and 23 between the input side power supply lines in FIG. 1, metallized polyester film capacitors having a capacitance of 0.22 μF were used.
[0014]
The common mode choke coil 31 shown in FIG. 1 is made of an amorphous soft magnetic alloy ribbon having a width of 15 mm and a thickness of about 20 μm produced by a single roll method. The outer diameter is 42 mm, the inner diameter is 25 mm, and the height is high. A body-centered cubic body having a mean particle diameter of 50 nm or less, measured at the maximum dimension, was produced by manufacturing a toroidal-shaped core having a thickness of 15 mm and then heat-treating the core at a crystal grain refining temperature and then gradually cooling it. Copper core with a polyurethane insulation coating with a wire diameter of 1.4 mm from above the insulator case is inserted into the insulator case made of poly (ethylene terephthalate), and the wound core containing crystal grains having a lattice structure is inserted. # 1 to # 11 were used in which the wire was wound for 15 turns for each phase.
[0015]
In addition, the common mode choke coil 31 of FIG. 1 uses, as a comparative example, an amorphous soft magnetic alloy ribbon having a width of 15 mm and a thickness of about 25 μm manufactured by a single roll method and having a toroidal shape. #A, which has the same dimensions and structure as those of # 1 to # 11, except that the wound core was manufactured by heat-treating the wound core at a temperature lower than the crystallization temperature and then slowly cooling it. Other than the use of Mn-Zn ferrite magnetic core and #B, the case of using #C having the same structure and the same structure as # 1 to # 11 was also examined.
[0016]
Table 1 shows the measurement results of the noise terminal voltage. In Table 1, the noise terminal voltage was compared at frequencies of 150 kHz, 1.7 MHz, 4 MHz, and 10 MHz, where the values were particularly large.
[0017]
[Table 1]
Figure 0004305788
[0018]
According to the present invention, CISPR Pub. 11 CLASS A noise terminal voltage standards of 150 kHz to 500 kHz, 79 dBμV or less, and 500 kHz to 30 MHz, 73 dBμV or less can be satisfied, and the four frequencies shown in Table 1 have a margin of 3 dBμV or more with respect to the standard. You can see that
[0019]
On the other hand, in the comparative example using #A, the noise terminal voltage standard is satisfied at a frequency of 150 kHz as shown in Table 1, and in the comparative example using #C at 150 kHz and 4 MHz as shown in Table 1. I couldn't.
[0020]
Further, in the comparative example using #B, the standard of the noise terminal voltage could be satisfied, but when the inverter was measured again after a 1000-hour continuous operation test, the noise terminal voltage was measured at a frequency of 150 kHz. The noise terminal voltage could not satisfy the standard value. As a result of investigating this cause, it was found that the inductance of the #B coil was reduced to ¼ of the value immediately before the start of continuous operation. Therefore # B were found to be not available from the problem of aging. In addition, when other coils except #B were used, there was no problem of such a change with time.
[0021]
Accordingly, constitute a line noise filter arrangement of FIG. 4 using the respective coils except for # B, Table 2 shows the results of the noise terminal voltage was measured in the same manner as in Table 1. The input side power line capacitors 21, 22, 23 and the output side power line capacitors 41, 42, 43 in FIG. 4 are metallized polyester film capacitors having a capacitance of 0.22 μF, A ceramic capacitor having a capacitance of 4,700 pF was used as a capacitor between the grounds.
[0022]
In the comparative examples shown in Table 2, it can be seen that none of the noise terminal voltage standards can be satisfied at a frequency of 150 kHz.
In addition, when # 1 to # 11 are used, the line noise filter of the present invention having the configuration shown in FIG. 1 has a noise terminal voltage in the low frequency region, particularly in comparison with the comparative example having the configuration shown in FIG. As shown in Tables 1 and 2, the suppression effect is large, and the difference is as large as 10 dBμV.
[0023]
[Table 2]
Figure 0004305788
[0024]
(Example 2)
Insert a single-phase AC200V input for driving a 3-phase induction motor with an output of 400W, a line noise filter 2 on the power line side of an inverter with a rated capacity of 1.2 kVA, and a zero-phase reactor 5 on the 3-phase induction motor side as a load. 3, a mounting test was performed to determine whether the noise terminal voltage satisfies the CISPR Pub. 11 specified value as shown in FIG. In this mounting test, an inverter corresponds to the power conversion device 3 in FIG. 3, and a three-phase induction motor corresponds to the load 4.
The inverter performs a switching operation at a fundamental frequency of 17 kHz by an IPM (Intelligent Power Module) using an IGBT.
[0025]
As the line noise filter, the line noise filter having the circuit configuration shown in FIG. As the capacitors 21, 22 and 23 between the input side power supply lines in FIG. 1, metallized polyester film capacitors having a capacitance of 0.22 μF were used.
The common mode choke coil 31 shown in FIG. 1 is # 1 used in the first embodiment.
[0026]
The zero-phase reactor 5 is an amorphous soft magnetic alloy ribbon having a width of 15 mm and a thickness of about 20 μm manufactured by a single roll method, and a toroidal wound core having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 45 mm, and a height of 20 mm. Including a crystal grain having a body-centered cubic lattice structure with an average grain size measured at the maximum dimension of 50 nm or less, which is manufactured by heat-treating this wound magnetic core at a grain refinement temperature and then slowly cooling it. # 21 to # 31, in which the wound magnetic core is inserted into an insulator case made of polyethylene terephthalate, and the output cable connecting the inverter and the three-phase induction motor is wound four turns from above the insulator case. After producing a toroidal wound core using an amorphous soft magnetic alloy ribbon having a width of 15 mm and a thickness of about 25 μm manufactured by a single roll method, the wound core was heat treated at a temperature below the crystallization temperature, The dimensions and structure are the same as those of # 21 to # 31 except that the wound magnetic core manufactured by slow cooling is used, and the dimensions and structure are from # 21 except that the Mn-Zn ferrite magnetic core is used. #E having the same structure as # 31 was used.
[0027]
When # 1 is used for the common mode choke coil 31 and the zero-phase reactor 5 is not used, the noise terminal voltage when the # 21 to # 31, #D and #E are used for the zero-phase reactor 5 Table 3 shows the measurement results. In Table 3, the noise terminal voltages were compared at frequencies of 150 kHz, 1.7 MHz, 4 MHz, and 10 MHz, which were particularly large.
In Table 3, the name of the zero-phase reactor is described as “none” as a result when the zero-phase reactor 5 is not used.
[0028]
As can be seen from Table 3, by inserting the zero-phase reactor 5, the noise terminal voltage can be lowered at all four frequencies, and the reduction effect is particularly large at 1.7 MHz and 4 MHz.
In addition, when zero-phase reactors # 21 to # 31 configured using a wound magnetic core including crystal grains having a body-centered cubic lattice structure with an average particle size measured at the maximum dimension of 50 nm or less are used. CISPR Pub. It can be seen that the standard value of the noise terminal voltage of 11 CLASS B, which is 66 dBμV or less at 150 kHz, and 56 dBμV or less from 500 kHz to 30 MHz, can be satisfied.
[0029]
[Table 3]
Figure 0004305788
[0030]
In the present embodiment, a wound core having a predetermined shape is manufactured as a wound core containing crystal grains having a body-centered cubic lattice structure with an average particle size measured at the maximum dimension of 50 nm or less. In the DC magnetic characteristics of the magnetic core, the heat treatment was performed by applying a magnetic field perpendicular to the magnetic path of the wound core. Needless to say, the same effect can be obtained even in the case of a magnetic core with a reduced squareness ratio.
[0031]
Further, in this example, as a soft magnetic alloy ribbon constituting a wound magnetic core containing crystal grains having a body-centered cubic lattice structure with an average grain size measured at the maximum dimension of 50 nm or less, the plate thickness is about 20 μm. However, if the plate thickness is 30 μm or less, there is no influence of eddy currents that would impede the function of the common mode choke coil or the zero-phase reactor.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, when the line noise filter of the present invention is used, it is a highly reliable line noise filter that has a high noise attenuation characteristic over a wide frequency band and is excellent in stability over time. A filter can be realized, and by adding a zero-phase reactor, a larger noise attenuation effect can be obtained. In addition, the power conversion device using the line noise filter of the present invention is small and satisfies the noise standard with low leakage current. The practical effect is extremely large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a line noise filter according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a connection configuration of a power supply, a power conversion device, and a load when a line noise filter is inserted.
FIG. 3 is a block diagram showing a connection configuration of a power supply, a power converter, and a load when a line noise filter and a zero-phase reactor are inserted.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional line noise filter.
FIG. 5 is a block diagram showing a connection configuration of a power supply, a power converter, and a load when a line noise filter and a zero-phase reactor are not inserted.
[Explanation of symbols]
1: power supply, 2: line noise filter, 3: power converter, 4: load 5: zero-phase reactor, 12, 13: input terminal of line noise filter,
21, 22, 23: Capacitor between input side power supply lines,
31: Common mode choke coil,
42, 43: Capacitor between output side power supply lines,
51, 52, 53: Capacitor between power line and ground,
62, 63: output terminals of line noise filter,
71: Ground pin for line noise filter

Claims (3)

Siおよび/またはBと、結晶粒微細化元素Cuとを含有し、最大寸法で測定した粒径の平均が50nm以下の結晶粒を有し、前記結晶粒が組織の少なくとも50%を占めるFe基軟磁性合金で構成された磁心を用いたライン・ノイズ・フィルタであって、前記ライン・ノイズ・フィルタの入力側の各電源ライン間のみにコンデンサが接続されていることを特徴とするライン・ノイズ・フィルタ。Fe group containing Si and / or B and grain refinement element Cu , having an average grain size of 50 nm or less measured in the maximum dimension, wherein said crystal grain accounts for at least 50% of the structure A line noise filter using a magnetic core made of a soft magnetic alloy, wherein a capacitor is connected only between each power line on the input side of the line noise filter. ·filter. 周波数150kHzでの雑音端子電圧が、出力側にもコンデンサが接続された場合に比べて10dBμV以上低下していることを特徴とする請求項1に記載のライン・ノイズ・フィルタ。2. The line noise filter according to claim 1, wherein the noise terminal voltage at a frequency of 150 kHz is reduced by 10 dBμV or more compared to a case where a capacitor is also connected on the output side. 請求項1または2に記載のライン・ノイズ・フィルタを電源ライン側に有することを特徴とする電力変換装置。A power converter having the line noise filter according to claim 1 or 2 on a power supply line side.
JP33556598A 1998-11-26 1998-11-26 Line noise filter and power converter using the same Expired - Lifetime JP4305788B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33556598A JP4305788B2 (en) 1998-11-26 1998-11-26 Line noise filter and power converter using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33556598A JP4305788B2 (en) 1998-11-26 1998-11-26 Line noise filter and power converter using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000165173A JP2000165173A (en) 2000-06-16
JP4305788B2 true JP4305788B2 (en) 2009-07-29

Family

ID=18290013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33556598A Expired - Lifetime JP4305788B2 (en) 1998-11-26 1998-11-26 Line noise filter and power converter using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4305788B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7082753B2 (en) * 2018-01-16 2022-06-09 日立金属株式会社 How to install electronic circuits and noise filters

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000165173A (en) 2000-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9613745B2 (en) Adjustable integrated combined common mode and differential mode three phase inductors and methods of manufacture and use thereof
JP2922844B2 (en) Apparatus using inverter
US3683271A (en) Power supply filter for noise suppression
US9571058B2 (en) Drive output harmonic mitigation devices and methods of use thereof
Lai et al. An integrated EMI choke for differential-mode and common-mode noise suppression
Borsalani et al. An integrated EMI choke with improved DM inductance
Roc’h et al. Nanocrystalline core material for high-performance common mode inductors
Dzhankhotov et al. A new passive hybrid air-core foil filter for modern power drives
EP0655753A1 (en) Active filter circuit and power supply apparatus including same
JP2001231268A (en) Power conversion device
JP4305788B2 (en) Line noise filter and power converter using the same
Movagharnejad et al. Design methodology for dimensioning EMI filters for traction drives with SiC inverters
CN212322767U (en) Novel topological three-phase inverter EMI filter
JPH08115830A (en) Line-noise filter
Liu et al. THD and EMI performance study of foil-wound inductor of LCL filter for high power density converter
US6791268B2 (en) Noise filter for a high frequency generator
Cuellar et al. Design of Coupled Common-Differential Inductors for EMI filters
JPH10172841A (en) Choke coil and noise filter using the coil
JPH0823673A (en) Switching power unit and its insulating method
JP2002373812A (en) Carrier wave filter
CN219554823U (en) Electromagnetic interference filtering device, motor control device and automobile
CN214336482U (en) Hybrid inductor device
US20230326646A1 (en) Common mode choke for connecting to dc side of power converter, filter arrangement, and power converter
GB1604531A (en) Interference suppression inductor for phase-controlled semi-conductor circuits
Jabbar et al. Radio frequency interference of electric motors and controls

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081003

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081118

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081212

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090120

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20090303

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090410

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090423

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

EXPY Cancellation because of completion of term