JP4351916B2 - Noise filter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に含まれるスイッチング素子のスイッチング動作により発生する漏れ電流やEMIノイズを抑制するためのノイズフィルタに関する。 The present invention relates to a noise filter for suppressing leakage current and EMI noise generated by a switching operation of a switching element included in a power converter.
例えばインバータやコンバータといった電力変換装置は、それに内蔵されるスイッチング素子の高速なスイッチング動作に起因してEMIノイズ(電磁誘導ノイズ)を発生する。このEMIノイズは、例えば電源を共通とする他の機器に伝導して誤動作を起こすなど悪影響を及ぼす可能性がある。このため、EMIノイズには規制が設けられており、装置が発生するEMIノイズは、この規制値を満たす必要がある。そこで、従来はノイズフィルタによりEMIノイズを抑制するという対策を行っている。 For example, a power conversion device such as an inverter or a converter generates EMI noise (electromagnetic induction noise) due to a high-speed switching operation of a switching element incorporated therein. This EMI noise may adversely affect, for example, conduction to other devices having a common power supply and malfunction. For this reason, the EMI noise is regulated, and the EMI noise generated by the apparatus needs to satisfy this regulation value. Therefore, conventionally, a countermeasure is taken to suppress EMI noise by a noise filter.
図9は最もシンプルで一般的なノイズフィルタの構成を示す回路図である。なお、ここでは、コンバータ1、インバータ2および平滑コンデンサ3から構成されるインバータ装置を用いてモータ4を駆動する場合を例に挙げて説明する。
FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the simplest and general noise filter. Here, a case where the
インバータ装置の内部のスイッチング素子がスイッチングすることにより発生される高周波のコモンモード電流は、電力ラインを伝ってモータ4に達し、モータの巻線とアースとの間に存在する浮遊容量などを通してアースへ流れる。ノイズフィルタが存在しない場合、このコモンモード電流はアースから電源5を回ってインバータ装置に戻ってくる。この電源5に流れるコモンモード電流がコモンモードのEMIノイズとして観測される。
A high-frequency common mode current generated by switching of the switching element inside the inverter device reaches the
今、コモンモードチョークコイル6、相間コンデンサ7a、7bおよび7c、ならびに接地コンデンサ8から構成されるノイズフィルタを、電源5とインバータ装置との間に取り付けた場合を考える。コモンモードチョークコイル6は電源ラインを流れる高周波成分であるコモンモード電流に対して大きなインピーダンスを示し、逆に相間コンデンサ7a、7bおよび7cと接地コンデンサ8とから成るバイパス回路のインピーダンスは低くなる。その結果、モータ4からアースに流れたコモンモード電流はインピーダンスの低い接地コンデンサ8と相間コンデンサ7a、7bおよび7cとを通ってインバータ装置へ戻り、電源5でのコモンモードのEMIノイズは低減する。また、相間コンデンサ7a、7bおよび7cは、インバータ装置で発生される他のノイズ成分である高周波のノーマルモード電流に対してバイパス回路として作用する。その結果、電源5でのノーマルモードのEMIノイズも減少する。
Consider a case where a noise filter including a common mode choke coil 6,
なお、関連する技術として、特許文献1は、装置内および負荷から接地ラインに流れ、交流電源線から伝播する漏れ電流を低減し、ノイズ低減を安定して行うノイズ低減装置および電力変換装置を開示している。これらノイズ低減装置および電力変換装置では、零相変流器は、交流電源線に伝播する漏れ電流を、ラインE1,E2に流れる電流の差として、コンデンサよりも電力変換回路部側で検出する。その検出比は1である。検出電流は零相変流器の2次巻線に誘起され、増幅回路は、この電流を増幅する。その増幅率は1である。ノイズ低減回路部は、この電流を補償電流として、漏れ電流を相殺するように漏れ電流とは逆向きに、コンデンサを介して接地ラインに供給する。増幅回路の増幅率が1であるので、発振等は生じなくなる。
As a related technique,
また、特許文献2は、新冷媒を用いた場合であっても筺体を介して流れる漏洩電流を小さくして、規制値を容易にクリアできるようにした漏洩電流抑制回路を開示している。この漏洩電流抑制回路では、コモンモードフィルタの2つのYコンデンサの接続点と筺体との間に、ツェナーダイオードを双方向に接続して所定の電圧より大きな電圧が印加された時にのみ電流が流れるように電流抑制回路を形成して筺体に流れる電流を抑制する。また,Yコンデンサの容量およびコモンモードリアクトルコイルのインダクタンスの値を筺体に流れ込む他のパスの電流と略逆位相になるようにすることも含めて最適設定して位相調整回路を形成する。これにより,筺体から大地に流れる漏洩電流が抑制される。
上述したように、従来のノイズフィルタでは、電力ラインとアースとの間にコンデンサを用いてインピーダンスの低いバイパス回路が形成されている。このため、コモンモード電流の流れる経路全体のインピーダンスはノイズフィルタが存在しない場合に比べて低くなり、モータからの漏れ電流は逆に増大する結果となる。この漏れ電流はアースを共通とする他の機器に再び悪影響を及ぼしたり、あるいはモータのベアリングに流れて電食を発生させるなどの原因になる。従って、EMIノイズを抑制するとともに漏れ電流を極力低減させることが望まれている。 As described above, in the conventional noise filter, a bypass circuit having a low impedance is formed using a capacitor between the power line and the ground. For this reason, the impedance of the entire path through which the common mode current flows is lower than when no noise filter is present, and the leakage current from the motor increases conversely. This leakage current may adversely affect other equipment having a common ground, or may flow into the motor bearing and cause electric corrosion. Therefore, it is desired to suppress the EMI noise and reduce the leakage current as much as possible.
本発明は、上記要請に応えるためになされたものであり、その課題は電力変換装置によって発生されるEMIノイズに対して十分な抑制効果を有し、且つ漏れ電流を大幅に低減できるノイズフィルタを提供することにある。 The present invention has been made to meet the above-mentioned demands, and the problem is to provide a noise filter that has a sufficient suppression effect on the EMI noise generated by the power converter and can significantly reduce the leakage current. It is to provide.
上記課題を達成するために、第1の発明に係るノイズフィルタは、電力変換装置で発生されるEMIノイズを抑制するノイズフィルタであって、電力変換装置の出力側の電源ラインに接続されたコモンモード電流に対して低インピーダンスのコモンモード電流抽出回路と、電力変換装置の入力側の電源ラインに接続された相間コンデンサと、相間コンデンサから電力変換装置を経由してコモンモード電流抽出回路に至る経路の任意の位置に直列に挿入された第1コモンモードチョークコイルとを備え、コモンモード電流抽出回路に形成されたコモンモード電流の抽出点は相間コンデンサにより形成された中性点に接続され
、電力変換装置は三相出力を有し、コモンモード電流抽出回路は、鉄心を介して電磁結合する2つの巻線からなる3個の単相リアクトルの各巻線のうち、任意の2つの相の組み合わせに属する2個の巻線がコモンモード電流に対して鉄心の磁束を打ち消しあうように直列接続され、更に2つの相の組み合わせに属する2個の巻線にコンデンサが直列接続された直列回路を備え、直列回路の一方の端部は電力変換装置の出力に接続され、3個の直列回路の他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a noise filter according to a first aspect of the present invention is a noise filter that suppresses EMI noise generated in a power converter, and is a common connected to a power line on the output side of the power converter. Low-impedance common mode current extraction circuit for mode current, interphase capacitor connected to the power line on the input side of the power converter, and path from the interphase capacitor to the common mode current extraction circuit via the power converter A common mode choke coil inserted in series at an arbitrary position of the common mode current extraction circuit, and the common mode current extraction point formed in the common mode current extraction circuit is connected to a neutral point formed by an interphase capacitor.
The power conversion device has a three-phase output, and the common mode current extraction circuit has an arbitrary two phase out of three windings of three single-phase reactors composed of two windings electromagnetically coupled via an iron core. A series circuit in which two windings belonging to the combination are connected in series so as to cancel the magnetic flux of the iron core against the common mode current, and a capacitor is connected in series to the two windings belonging to the combination of the two phases. And one end of the series circuit is connected to the output of the power converter, and the other end of the three series circuits is connected at one point to form a common mode current extraction point. And
第2の発明に係るノイズフフィルタは、入力側の電源ラインからの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、該コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して出力側の電源ラインに出力するインバータとを備えた電力変換装置で発生されるEMIノイズを抑制するノイズフィルタであって、出力側の電源ラインに接続された低インピーダンスのコモンモード電流抽出回路と、コンバータの出力側に接続された、2個の直列接続された相間コンデンサと、相間コンデンサから前記インバータを経由してコモンモード電流抽出回路に至る経路の任意の位置に直列に挿入された第1コモンモードチョークコイルとを備え、コモンモード電流抽出回路に形成されたコモンモード電流抽出点は2個の相間コンデンサの接続点に形成される中性点に接続され、電力変換装置は三相出力を有し、コモンモード電流抽出回路は、鉄心を介して電磁結合する2つの巻線からなる3個の単相リアクトルの各巻線のうち、任意の2つの相の組み合わせに属する2個の巻線がコモンモード電流に対して鉄心の磁束を打ち消しあうように直列接続され、更に2つの相の組み合わせに属する2個の巻線にコンデンサが直列接続された直列回路を備え、直列回路の一方の端部は電力変換装置の出力に接続され、3個の直列回路の他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成していることを特徴とする。 A noise filter according to a second aspect of the present invention is a converter that converts AC power from an input-side power line into DC power, and converts DC power output from the converter into AC power for output-side power lines. A noise filter for suppressing EMI noise generated in a power conversion device having an inverter for output, which is connected to an output side of a converter and a low impedance common mode current extraction circuit connected to a power line on the output side Two interphase capacitors connected in series, and a first common mode choke coil inserted in series at an arbitrary position in a path from the interphase capacitor to the common mode current extraction circuit via the inverter. The common mode current extraction point formed in the common mode current extraction circuit is formed at the connection point of two interphase capacitors. Is connected to the sexual point, it has a power converter three-phase output, common mode current extraction circuit, among the windings of the three single-phase reactors consisting of two windings which are electromagnetically coupled through the core, any Two windings belonging to the combination of the two phases are connected in series so as to cancel the magnetic flux of the iron core against the common mode current, and a capacitor is connected in series to the two windings belonging to the combination of the two phases The one end of the series circuit is connected to the output of the power converter, and the other end of the three series circuits is connected at one point to form a common mode current extraction point. It is characterized by.
また、第3の発明に係るノイズフフィルタは、入力側の電源ラインからの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、該コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して出力側の電源ラインに出力するインバータとを備えた電力変換装置で発生されるEMIノイズを抑制するノイズフィルタであって、出力側の電源ラインに接続された低インピーダンスのコモンモード電流抽出回路と、コンバータの出力側に接続された1つの高耐圧の相間コンデンサと、相間コンデンサの何れか一方の端子と前記コモンモード電流抽出回路に形成されたコモンモード電流抽出点との間に設けられたコンデンサと、相間コンデンサからインバータを経由してコモンモード電流抽出回路に至る経路の任意の位置に直列に挿入された第1コモンモードチョークコイルとを備え、前記電力変換装置は三相出力を有し、前記コモンモード電流抽出回路は、鉄心を介して電磁結合する2つの巻線からなる3個の単相リアクトルの各巻線のうち、任意の2つの相の組み合わせに属する2個の巻線がコモンモード電流に対して鉄心の磁束を打ち消しあうように直列接続され、更に前記2つの相の組み合わせに属する2個の巻線にコンデンサが直列接続された直列回路を備え、前記直列回路の一方の端部は前記電力変換装置の出力に接続され、前記3個の直列回路の他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a noise filter comprising: a converter that converts AC power from an input side power line into DC power; and a DC power output from the converter that is converted into AC power to output power source A noise filter for suppressing EMI noise generated in a power conversion device including an inverter that outputs to a line, a low-impedance common mode current extraction circuit connected to an output power line, and an output side of the converter An interphase capacitor having a high withstand voltage connected to the capacitor, a capacitor provided between one terminal of the interphase capacitor and a common mode current extraction point formed in the common mode current extraction circuit, and an interphase capacitor A first common mode channel inserted in series at an arbitrary position in the path leading to the common mode current extraction circuit via the inverter. A Kukoiru has the power converter three-phase output, the common mode current extraction circuit, among the windings of the three single-phase reactors consisting of two windings which are electromagnetically coupled through the core, Two windings belonging to any two-phase combination are connected in series so as to cancel the magnetic flux of the iron core against the common mode current, and a capacitor is connected to the two windings belonging to the two-phase combination. A series circuit connected in series, wherein one end of the series circuit is connected to the output of the power converter, and the other end of the three series circuits is connected in one place to generate a common mode current. An extraction point is formed .
また、第4の発明に係るノイズフィルタは、第1〜第3の発明に係るノイズフィルタにおいて、電源から相間コンデンサに至る経路またはコモンモード電流抽出回路から負荷に至る経路の少なくとも1つに、さらに、第2コモンモードチョークコイルを挿入したことを特徴とする。 The noise filter according to a fourth aspect of the present invention is the noise filter according to the first to third aspects, further comprising at least one of a path from the power source to the interphase capacitor or a path from the common mode current extraction circuit to the load. The second common mode choke coil is inserted.
また、第5の発明に係るノイズフィルタは、第1〜第4の発明に係るノイズフィルタにおいて、電力変換装置の入力側の電源ラインにノーマルモードノイズ除去用相間コンデンサをさらに接続したことを特徴とする。 A noise filter according to a fifth invention is the noise filter according to the first to fourth inventions, wherein a normal mode noise removing interphase capacitor is further connected to the power supply line on the input side of the power converter. To do.
第1の発明に係るノイズフィルタによれば、第1コモンモードチョークコイルによって電力変換装置で発生されるコモンモード電流が低減するのに加え、電源ラインに流れ出るコモンモード電流の殆どはインピーダンスの低いコモンモード電流抽出回路と相間コンデンサとで形成される回路を流れるため、アースや電源にはコモンモード電流は殆ど流れない。その結果、電源でのEMIノイズの低減に加えて、漏れ電流も大幅に低減できる。また、三相リアクトルを用いた場合と同様、コモンモード電流だけを選択的に抽出することができるとともに、単相リアクトルの巻線構造の工夫により漏れインダクタンスを極力抑えることが可能となる。 According to the noise filter of the first aspect of the invention, in addition to reducing the common mode current generated in the power converter by the first common mode choke coil, most of the common mode current flowing out to the power supply line has a low impedance common. Since the current flows through the circuit formed by the mode current extraction circuit and the interphase capacitor, the common mode current hardly flows to the ground or the power source. As a result, in addition to reducing EMI noise at the power source, the leakage current can be greatly reduced. Similarly to the case of using a three-phase reactor, only the common mode current can be selectively extracted, and the leakage inductance can be suppressed as much as possible by devising the winding structure of the single-phase reactor.
第2の発明に係るノイズフィルタによれば、相間コンデンサをコンバータの出力側に設けたので、コモンモード電流抽出回路から相間コンデンサに流れるコモンモード電流がコンバータでブロックされて電源に回りこむのを防ぐことができる。その結果、コモンモード電流抽出回路から取り出されるコモンモード電流が電源に迂回することがなく、電源でのEMIノイズを一層低減させることができる。また、三相リアクトルを用いた場合と同様、コモンモード電流だけを選択的に抽出することができるとともに、単相リアクトルの巻線構造の工夫により漏れインダクタンスを極力抑えることが可能となる。 According to the noise filter of the second invention, the interphase capacitor is provided on the output side of the converter, so that the common mode current flowing from the common mode current extraction circuit to the interphase capacitor is blocked by the converter and is prevented from flowing into the power supply. be able to. As a result, the common mode current extracted from the common mode current extraction circuit does not bypass the power supply, and EMI noise in the power supply can be further reduced. Similarly to the case of using a three-phase reactor, only the common mode current can be selectively extracted, and the leakage inductance can be suppressed as much as possible by devising the winding structure of the single-phase reactor.
第3の発明に係るノイズフィルタによれば、高耐圧が必要な相間コンデンサを1つにしたので、比較的大きな形状を有する相間コンデンサの数を減らすことができる。その結果、
ノイズフィルタの小型化を実現できる。また、三相リアクトルを用いた場合と同様、コモンモード電流だけを選択的に抽出することができるとともに、単相リアクトルの巻線構造の工夫により漏れインダクタンスを極力抑えることが可能となる。
According to the noise filter according to the third aspect of the invention, the number of interphase capacitors having a relatively large shape can be reduced because the number of interphase capacitors that require a high breakdown voltage is one. as a result,
The noise filter can be downsized. Similarly to the case of using a three-phase reactor, only the common mode current can be selectively extracted, and the leakage inductance can be suppressed as much as possible by devising the winding structure of the single-phase reactor.
第4の発明に係るノイズフィルタによれば、電源から相間コンデンサに至る経路またはコモンモード電流抽出回路から負荷に至る経路の少なくとも1つにさらに第2コモンモードチョークコイルを挿入したので、コモンモード電流抽出回路と相間コンデンサとから成るコモンモード電流のバイパス回路に対して、電源を通る経路のインピーダンスがさらに大きくなる。その結果、第1〜第3の発明に係るノイズフィルタに比べて、漏れ電流およびEMIノイズをさらに低減できる。 According to the noise filter of the fourth invention, since the second common mode choke coil is further inserted into at least one of the path from the power source to the interphase capacitor or the path from the common mode current extraction circuit to the load, the common mode current The impedance of the path through the power supply is further increased with respect to the common mode current bypass circuit including the extraction circuit and the interphase capacitor. As a result, the leakage current and EMI noise can be further reduced as compared with the noise filters according to the first to third inventions.
第5の発明に係るノイズフィルタによれば、電力変換装置の入力側の電源ラインにノイズ除去用相間コンデンサをさらに接続したので、電源に流れようとするノーマルモード電流に対して、インピーダンスの低いバイパス回路が形成される。 According to the noise filter according to the fifth aspect of the present invention, since the noise removing interphase capacitor is further connected to the power supply line on the input side of the power converter, a bypass having a low impedance with respect to the normal mode current that flows to the power supply. A circuit is formed.
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施例において、同一または相当する構成要素には同一の符号を付して説明する。また、電力変換装置としてインバータ装置が使用されるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding components will be described with the same reference numerals. Moreover, an inverter apparatus shall be used as a power converter device.
図1は本発明の実施例1に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動するための駆動回路の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a drive circuit for driving a load by an inverter device to which a noise filter according to a first embodiment of the present invention is applied.
インバータ装置は、コンバータ1、インバータ2および平滑コンデンサ3から構成されている。コンバータ1の入力端子は、後述するコモンモードチョークコイル6および電源ラインを介して電源5に接続されている。コンバータ1の出力端子は、インバータ2の入力端子に接続されている。このコンバータ1は、電源5から入力側の電源ラインおよびコモンモードチョークコイル6を介して供給される交流電力を直流電力に変換してインバータ2に送る。
The inverter device includes a
インバータ2の入力端子は、上述したようにコンバータ1の出力端子に接続されている。インバータ2の出力端子は、電源ラインを介して負荷であるモータ4および後述するコモンモード電流抽出回路9に接続されている。インバータ2は、コンバータ1からの直流電力を交流電力に変換し、出力側の電源ラインを介してモータ4に供給する。平滑コンデンサ3は、コンバータ1の出力端子間(インバータ2の入力端子間に等しい)に接続されており、コンバータ1から出力される直流電力を平滑化する。
The input terminal of the
ノイズフィルタは、コモンモードチョークコイル6、相間コンデンサ7a、7bおよび7c、ならびにコモンモード電流抽出回路9から構成されている。コモンモードチョークコイル6は、3本の電線に対応した3つの巻線6a〜6cが相互に電磁結合してなり、電源5とコンバータ1とを結ぶ電源ラインに直列に挿入されている。
The noise filter includes a common mode choke coil 6,
相間コンデンサ7a、7bおよび7cの一方の端子は、電源5とコモンモードチョークコイル6との間で、電源ラインを構成する3本の電線にそれぞれ接続され、他方の端子は1箇所に接続されて中性点を形成している。
One terminal of the
コモンモード電流抽出回路9は、インバータ2の出力側の電源ラインに、モータ4に並列になるように接続されている。このコモンモード電流抽出回路9に形成されたコモンモード電流の抽出点は、相間コンデンサ7a、7bおよび7cにより形成される中性点に接続されている。
The common mode
以上のように構成される駆動回路では、ノーマルモード電流に対するコモンモード電流抽出回路9のインピーダンスは、モータ4の運転周波数およびインバータ装置のキャリア周波数に対して十分大きくなるように設定される。これは、インバータ装置からコモンモード電流抽出回路9に流れ込む無効電流を極力抑えるためである。
In the drive circuit configured as described above, the impedance of the common mode
一方、コモンモード電流に対しては、コモンモード電流抽出回路9および相間コンデンサ7a、7bおよび7cで形成される回路のインピーダンスが、モータ4、アースおよび電源5から形成される回路のインピーダンスよりも十分低くなるように設定される。
On the other hand, for the common mode current, the impedance of the circuit formed by the common mode
これにより、インバータ装置で発生されたコモンモード電流は、モータ4、アースおよび電源5へではなく、コモンモード電流抽出回路9および相間コンデンサ7a、7bおよび7cで形成される回路に流れる。加えて、コモンモード電流に対して高インピーダンスを示すコモンモードチョークコイル6が相間コンデンサ7a、7b、7cとコモンモード電流抽出回路9との間の電源ラインに取り付けられているので、モータ4からの漏れ電流および電源5でのEMIノイズが大幅に減少する。
As a result, the common mode current generated in the inverter device does not flow to the
なお、図1に示す構成では、コモンモードチョークコイル6は、相間コンデンサ7a、7b、7cとインバータ装置との間に接続されているが、相間コンデンサ7a、7b、7cからインバータ装置を経由してコモンモード電流抽出回路9に至る経路の任意の位置、例えばインバータ2の出力端子とコモンモード電流抽出回路9との間、または、コンバータ1とインバータ2との間に挿入するように構成できる。
In the configuration shown in FIG. 1, the common mode choke coil 6 is connected between the
図2は本発明の実施例2に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動するための駆動回路の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a drive circuit for driving a load in an inverter device to which a noise filter according to a second embodiment of the present invention is applied.
インバータ装置は、コンバータ1、インバータ2および平滑コンデンサ3から構成されている。コンバータ1の入力端子は、電源ラインを介して電源5に接続されている。コンバータ1の出力端子は、後述するコモンモードチョークコイル11を介してインバータ2の入力端子に接続されている。このコンバータ1は、電源5から入力側の電源ラインを介して供給される交流電力を直流電力に変換し、コモンモードチョークコイル11を介してインバータ2に供給する。コモンモードチョークコイル11は2つの巻線11a,11bが相互に電磁結合してなる。
The inverter device includes a
インバータ2の入力端子は、上述したようにコモンモードチョークコイル11を介してコンバータ1の出力端子に接続されている。インバータ2の出力端子は、電源ラインを介して負荷であるモータ4および後述するコモンモード電流抽出回路9に接続されている。インバータ2は、コンバータ1からコモンモードチョークコイル11を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、出力側の電源ラインを介してモータ4に供給する。平滑コンデンサ3は、インバータ2の入力端子間に接続されており、コンバータ1からコモンモードチョークコイル11を介して供給される直流電力を平滑化する。
The input terminal of the
ノイズフィルタは、相間コンデンサ10aおよび10b、コモンモードチョークコイル11、ならびにコモンモード電流抽出回路9から構成されている。相間コンデンサ10aと相間コンデンサ10bとは直列に接続され、コンデンサの出力端子間に接続されている。相間コンデンサ10aと相間コンデンサ10bとの接続点は、中性点を形成している。
The noise filter includes
コモンモードチョークコイル11は、コンバータ1の出力端子とインバータ2の入力端子とを結ぶラインに直列に挿入されている。
The common
コモンモード電流抽出回路9は、インバータ2の出力側の電源ラインに、モータ4に並列になるように接続されている。このコモンモード電流抽出回路9に形成されたコモンモード電流の抽出点は、相間コンデンサ10aおよび10bにより形成される中性点に接続されている。
The common mode
なお、図2に示す構成では、コモンモードチョークコイル11は、相間コンデンサ10aおよび10bの出力端子とインバータ2の入力端子との間に接続されているが、相間コンデンサ10aおよび10bからインバータ2を経由してコモンモード電流抽出回路9に至る経路の任意の位置、例えばインバータ2の出力端子とコモンモード電流抽出回路9との間、または、平滑コンデンサ3とインバータ2との間に挿入するように構成できる。
In the configuration shown in FIG. 2, the common
上述した実施例1に係るノイズフィルタが適用された駆動回路では、コモンモード電流抽出回路9から相間コンデンサ7a、7bおよび7cに流れてきたコモンモード電流はその一部が電源5に迂回する。これはコンバータ1の各相には必ず導通していない状態が存在し、その状態では電流の流れが阻止されるためである。例えば、三相入力でR相とS相が導通していてT相が導通していない場合を考える。この場合、相間コンデンサ7a、7bおよび7cを通して電源ラインに流れてきた電流のうちT相の電流はコンバータ1を通過できず、電源5に迂回してR相、S相へ流れてインバータ2に戻る。
In the drive circuit to which the noise filter according to the first embodiment described above is applied, a part of the common mode current flowing from the common mode
これに対し、この実施例2に係るノイズフィルタが適用された駆動回路では、相間コンデンサ10aおよび10bをコンバータ1とインバータ2との間に設けたので、コモンモード電流抽出回路9から相間コンデンサ10aおよび10bへ流れるコモンモード電流は、コンバータ1にブロックされることなく直接にインバータ2に戻る。その結果、コモンモード電流が電源5に迂回することはないので、電源5で観測されるEMIノイズを大幅に低減することができる。
On the other hand, in the drive circuit to which the noise filter according to the second embodiment is applied, the
図3は本発明の実施例3に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動するための駆動回路の構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a drive circuit for driving a load in an inverter device to which a noise filter according to a third embodiment of the present invention is applied.
インバータ装置は、コンバータ1、インバータ2および平滑コンデンサ3から構成されている。コンバータ1の入力端子は、電源ラインを介して電源5に接続されている。コンバータ1の出力端子は、後述するコモンモードチョークコイル11を介してインバータ2の入力端子に接続されている。このコンバータ1は、電源5から入力側の電源ラインを介して供給される交流電力を直流電力に変換し、コモンモードチョークコイル11を介してインバータ2に供給する。
The inverter device includes a
インバータ2の入力端子は、上述したようにコモンモードチョークコイル11を介してコンバータ1の出力端子に接続されている。インバータ2の出力端子は、電源ラインを介して負荷であるモータ4および後述するコモンモード電流抽出回路9に接続されている。インバータ2は、コンバータ1からコモンモードチョークコイル11を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、出力側の電源ラインを介してモータ4に供給する。平滑コンデンサ3は、インバータ2の入力端子間に接続されており、コンバータ1からコモンモードチョークコイル11を介して供給される直流電力を平滑化する。
The input terminal of the
ノイズフィルタは、コモンモード電流抽出回路9、コモンモードチョークコイル11、相間コンデンサ12およびコンデンサ13から構成されている。相間コンデンサ12は、コンバータ1の出力端子間に接続されている。コモンモードチョークコイル11は、コンバータ1の出力端子とインバータ2の入力端子とを結ぶラインに直列に挿入されている。
The noise filter includes a common mode
コモンモード電流抽出回路9は、インバータ2の出力側の電源ラインに、モータ4に並列になるように接続されている。コンデンサ13は、コモンモード電流抽出回路9に形成されたコモンモード電流の抽出点とコンバータ1の負極側の出力端子(インバータ2の負極側の入力端子)との間に接続されている。
The common mode
なお、図3に示す構成では、コモンモードチョークコイル11は、相間コンデンサ12の出力端子とインバータ2の入力端子との間に接続されているが、相間コンデンサ12からインバータ2を経由してコモンモード電流抽出回路9に至る経路の任意の位置、例えばインバータ2の出力端子とコモンモード電流抽出回路9との間、または、平滑コンデンサ3とインバータ2との間に挿入するように構成できる。
In the configuration shown in FIG. 3, the common
以上のように構成される実施例3に係るノイズフィルタによれば、高耐圧を必要とする相間コンデンサ12が1つで済むのでノイズフィルタを安価に構成できる。また、コンデンサ13としては低い耐圧の小型のコンデンサを用いることができるため、ノイズフィルタを全体として小型化できる。
According to the noise filter according to the third embodiment configured as described above, the noise filter can be configured at low cost because only one
図4は本発明の実施例4に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動するための駆動回路の構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a drive circuit for driving a load in an inverter device to which a noise filter according to a fourth embodiment of the present invention is applied.
この駆動回路は、図2に示した実施例2に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動する駆動回路において、電源5とコンバータ1とを結ぶ電源ラインにコモンモードチョークコイル14が挿入されて構成されている。
In this drive circuit, a common mode choke coil 14 is inserted into a power line connecting the
コモンモードチョークコイル14は、3つの巻線14a〜14cが電磁結合してなり、モータ4、アースおよび電源5から形成される漏れ電流の経路のインピーダンスを高める働きをする。
The common mode choke coil 14 is formed by electromagnetically coupling the three
この実施例4に係るノイズフィルタによれば、モータ4からの漏れ電流および電源5でのEMIノイズを、実施例2に係るノイズフィルタに比べて、さらに低減させることができる。
According to the noise filter according to the fourth embodiment, the leakage current from the
なお、図4に示す構成では、電源5から相間コンデンサ10aおよび10bに至る経路にコモンモードチョークコイル14を挿入したが、このコモンモードチョークコイル14は、コモンモード電流抽出回路9からモータ4に至る経路に挿入するように構成できる。あるいは、コモンモードチョークコイルを、電源5から相間コンデンサ10aおよび10bに至る経路およびコモンモード電流抽出回路9からモータ4に至る経路の双方に挿入するように構成できる。
In the configuration shown in FIG. 4, the common mode choke coil 14 is inserted in the path from the
また、図1に示した実施例1に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動する駆動回路においては、電源5から相間コンデンサ7a、7bおよび7cに至る経路およびコモンモード電流抽出回路9からモータ4に至る経路の少なくとも1つにコモンモードチョークコイルを挿入するように構成できる。また、図3に示した実施例3に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動する駆動回路においては、電源5から相間コンデンサ12に至る経路およびはコモンモード電流抽出回路9からモータ4に至る経路の少なくとも1つにコモンモードチョークコイルを挿入するように構成できる。
In the drive circuit for driving the load with the inverter device to which the noise filter according to the first embodiment shown in FIG. 1 is applied, the path from the
図5は本発明の実施例5に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動するための駆動回路の構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a drive circuit for driving a load in an inverter device to which a noise filter according to a fifth embodiment of the present invention is applied.
この駆動回路は、図2に示した実施例2に係るノイズフィルタが適用されたインバータ装置で負荷を駆動する駆動回路において、電源5とコンバータ1とを結ぶ電源ラインを構成する3本の電線に相間コンデンサ15a、15bおよび15cの一方の端子がそれぞれ接続され、相間コンデンサ15a、15bおよび15cの他方の端子は1箇所に接続されて構成されている。相間コンデンサ15a、15bおよび15cは電源5へ流れるノーマルモード電流の高周波成分をバイパスする役割を果たす。
This drive circuit is a drive circuit for driving a load with an inverter device to which the noise filter according to the second embodiment shown in FIG. 2 is applied. In this drive circuit, three power lines constituting a power line connecting the
この実施例5に係るノイズフィルタによれば、ノーマルモードノイズは電源5まで伝導しないので、電源5でのEMIノイズを低減させることができる。
According to the noise filter according to the fifth embodiment, normal mode noise is not conducted to the
なお、この実施例5に係るノイズフィルタでは、電源5からコンバータ1に至る経路に相間コンデンサ15a、15bおよび15cを接続したが、実施例1〜実施例4に係るノイズフィルタにおいても、電源5からコンバータ1に至る経路に相間コンデンサ15a、15bおよび15cを接続するように構成できる。これらの場合も、上述した効果と同様の効果を奏する。
In the noise filter according to the fifth embodiment, the
図6は本発明の実施例6に係るノイズフィルタを構成するコモンモード電流抽出回路9の構造を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the structure of the common mode
このコモンモード電流抽出回路9は、三相リアクトル16とコンデンサ17a、17bおよび17cとから構成されている。三相リアクトル16を構成する三脚鉄心16a1〜16c1には3つの巻線16a2〜16c2がそれぞれ同じ方向に巻きつけられる。3つの巻線16a2〜16c2の一方の端部はインバータ2の出力側の電源ラインに接続されたコンデンサ17a、17bおよび17cにそれぞれ接続され、3つの巻線16a2〜16c2の他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成している。
The common mode
このように構成される三相リアクトル16は、ノーマルモード電流に対しては各相で発生される磁束は互いに強めあうため、大きなインダクタンスを表す。一方、各相を流れるコモンモード電流は鉄心のそれぞれの脚に同じ方向に同じ大きさの磁束を発生する。このため鉄心内の磁束はバランスして変化せず、コモンモード電流に対してはインダクタンスを表さない。その結果、このコモンモード電流抽出回路9には主にコモンモード電流だけが流れ、電源ラインから流れ込むコモンモード電流はコモンモード電流の抽出点から流れ出す。
The three-phase reactor 16 configured as described above exhibits a large inductance because the magnetic fluxes generated in the respective phases strengthen each other with respect to the normal mode current. On the other hand, the common mode current flowing through each phase generates the same magnitude of magnetic flux in the same direction on each leg of the iron core. For this reason, the magnetic flux in the iron core does not change in a balanced manner, and does not represent inductance for the common mode current. As a result, only the common mode current flows through the common mode
この実施例6に係るノイズフィルタによれば、コモンモード電流抽出回路9の三相リアクトル16は、ノーマルモード電流に対しては大きなインダクタンスを示すため、電力変換装置からの無効電流はほとんど流れない。その一方、コモンモード電流に対して殆どインダクタンスを持たないため、コモンモード電流だけを選択的に抽出することが可能となる。
According to the noise filter according to the sixth embodiment, the three-phase reactor 16 of the common mode
なお、モータ4を駆動する低周波のノーマルモード電流に対して三相リアクトル16だけで大きなインピーダンスを確保しようとするとコモンモード電流抽出回路9は非常に大きなものとなってしまい実用的ではない。コンデンサ17a、17bおよび17cはこのような低周波のノーマルモード電流をカットする。この構成により、コモンモード電流抽出回路9を実用的な大きさに抑えることができる。
If a large impedance is to be secured only by the three-phase reactor 16 with respect to the low-frequency normal mode current for driving the
また、共振による障害を避けるために、ノーマルモード電流に対する三相リアクトル16とコンデンサ17a、17bおよび17cとの共振周波数は、モータ4の運転周波数よりも高く、逆にインバータ装置のスイッチング周波数よりも低く設定される。また、この共振周波数が高い場合に、三相リアクトル16の鉄心が磁気飽和しにくくなることから、小型化を図るにはスイッチング周波数を高くすることが好ましい。
In order to avoid a failure due to resonance, the resonance frequency of the three-phase reactor 16 and the
また、三相リアクトル16には実際には漏れインダクタンスが存在するため、これがコモンモード電流に対して作用する。この漏れインダクタンスとコンデンサ17a、17bおよび17c、ならびにコモンモード電流抽出回路9のコモンモード電流の抽出点に接続されるコンデンサとで形成される経路のLC共振の周波数は、最も低減したい漏れ電流およびEMIノイズの周波数に設定すれば、漏れ電流およびEMIノイズのより大きな低減効果が発揮される。
Further, since the leakage inductance actually exists in the three-phase reactor 16, this acts on the common mode current. The frequency of LC resonance in the path formed by this leakage inductance, the
なお、図6に示す三相リアクトル16とコンデンサ17a,17b,17cとを入れ換えても、同様な効果が得られるのは勿論である。
Of course, the same effect can be obtained even if the three-phase reactor 16 and the
図7は本発明の実施例7に係るノイズフィルタを構成するコモンモード電流抽出回路9の構造を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the structure of the common mode
このコモンモード電流抽出回路9は、3個の単相リアクトル18a、18bおよび18cとコンデンサ17a、17bおよび17cから構成されている。単相リアクトル18aは、鉄心18a3を介して電磁結合する2つの巻線18a1,18a2からなる。単相リアクトル18bは、鉄心18b3を介して電磁結合する2つの巻線18b1,18b2からなる。単相リアクトル18cは、鉄心18c3を介して電磁結合する2つの巻線18c1,18c2からなる。巻線18a1と巻線18c2とが直列に接続され、巻線18b1と巻線18a2とが直列に接続され、巻線18c1と巻線18b2とが直列に接続されている。
The common mode
即ち、3個の単相リアクトル18a、18bおよび18cの各々の巻線は、三相の中の任意の2つの相の組み合わせに属する2つの巻線が直列に接続されて3個の巻線対を形成し、コモンモード電流に対して鉄心の磁束を打ち消しあって各単相リアクトル18a、18bおよび18cがインダクタンスを示さないようになっている。
That is, each of the three single-
3個の巻線対の一方の端部はコンデンサ17a、17bおよび17cにそれぞれ接続され、他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成している。
One end of each of the three winding pairs is connected to
以上のように構成されたコモンモード電流抽出回路9が含まれる本発明の実施例7に係るノイズフィルタによれば、実施例6に係るノイズフィルタと同様の作用および効果を奏する。さらに、コモンモード電流抽出回路9を単相リアクトル18a、18bおよび18cで構成した場合、2つの巻線を同一鉄心上に巻くなどして漏れインダクタンスを極力抑えることも可能となり、コモンモード電流抽出回路9の性能をより一層向上させることができる。
According to the noise filter according to the seventh embodiment of the present invention including the common mode
図8は本発明の実施例8に係るノイズフィルタを構成するコモンモード電流抽出回路9の構造を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the structure of the common mode
このコモンモード電流抽出回路9は、単相リアクトル19とコンデンサ20aおよび20bから構成されている。単相リアクトル19は、コモンモード電流に対してインダクタンスを示さないように巻線が巻回されている。そして、2つの巻線の一方の端部はコンデンサ20aおよび20bにそれぞれ接続され、他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成している。単相リアクトル19は、鉄心19cを介して電磁結合する2つの巻線19a,19bからなる。2つの巻線19a,19bは、互いに逆相電圧が発生するように巻回されている。
The common mode
以上のように構成されたコモンモード電流抽出回路9が含まれる本発明の実施例8に係るノイズフィルタによれば、実施例6および実施例7に係る三相のノイズフィルタと同様の作用および効果を奏する。
According to the noise filter according to the eighth embodiment of the present invention including the common mode
本発明は、コンバータとインバータとを含むインバータ装置に適用可能である。 The present invention is applicable to an inverter device including a converter and an inverter.
1 コンバータ
2 インバータ
3 平滑コンデンサ
4 モータ
5 電源
6 コモンモードチョークコイル
7a、7b、7c 相間コンデンサ
8 接地コンデンサ
9 コモンモード電流抽出回路
10a、10b 相間コンデンサ
11 コモンモードチョークコイル
12 相間コンデンサ
13 コンデンサ
14 コモンモードチョークコイル
15a、15b、15c 相間コンデンサ
16 三相リアクトル
17a、17b、17c コンデンサ
18a、18b、18c 単相リアクトル
19 単相リアクトル
20a、20b コンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電力変換装置の出力側の電源ラインに接続されたコモンモード電流に対して低インピーダンスのコモンモード電流抽出回路と、
前記電力変換装置の入力側の電源ラインに接続された相間コンデンサと、
前記相間コンデンサから前記電力変換装置を経由して前記コモンモード電流抽出回路に至る経路の任意の位置に直列に挿入された第1コモンモードチョークコイルとを備え、
前記コモンモード電流抽出回路に形成されたコモンモード電流の抽出点は前記相間コンデンサにより形成される中性点に接続され、
前記電力変換装置は三相出力を有し、
前記コモンモード電流抽出回路は、
鉄心を介して電磁結合する2つの巻線からなる3個の単相リアクトルの各巻線のうち、任意の2つの相の組み合わせに属する2個の巻線がコモンモード電流に対して鉄心の磁束を打ち消しあうように直列接続され、更に前記2つの相の組み合わせに属する2個の巻線にコンデンサが直列接続された直列回路を備え、前記直列回路の一方の端部は前記電力変換装置の出力に接続され、
前記3個の直列回路の他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成していることを特徴とするノイズフィルタ。 A noise filter for suppressing EMI noise generated in a power converter,
A common mode current extraction circuit having a low impedance with respect to the common mode current connected to the power line on the output side of the power converter;
An interphase capacitor connected to the power line on the input side of the power converter;
A first common mode choke coil inserted in series at an arbitrary position in the path from the interphase capacitor to the common mode current extraction circuit via the power converter,
The common mode current extraction point formed in the common mode current extraction circuit is connected to a neutral point formed by the interphase capacitor ,
The power converter has a three-phase output;
The common mode current extraction circuit includes:
Of the three single-phase reactor windings that consist of two windings that are electromagnetically coupled via an iron core, two windings belonging to a combination of any two phases generate the magnetic flux of the iron core against the common mode current. A series circuit in which capacitors are connected in series to two windings belonging to the combination of the two phases, and one end of the series circuit is connected to the output of the power conversion device. Connected,
The other end of the three series circuits is connected at one place to form a common mode current extraction point.
前記出力側の電源ラインに接続された低インピーダンスのコモンモード電流抽出回路と、
前記コンバータの出力側に接続された、2個の直列接続された相間コンデンサと、
前記相間コンデンサから前記インバータを経由して前記コモンモード電流抽出回路に至る経路の任意の位置に直列に挿入された第1コモンモードチョークコイルとを備え、
前記コモンモード電流抽出回路に形成されたコモンモード電流抽出点は前記2個の相間コンデンサの接続点に形成される中性点に接続され、
前記電力変換装置は三相出力を有し、
前記コモンモード電流抽出回路は、
鉄心を介して電磁結合する2つの巻線からなる3個の単相リアクトルの各巻線のうち、任意の2つの相の組み合わせに属する2個の巻線がコモンモード電流に対して鉄心の磁束を打ち消しあうように直列接続され、更に前記2つの相の組み合わせに属する2個の巻線にコンデンサが直列接続された直列回路を備え、前記直列回路の一方の端部は前記電力変換装置の出力に接続され、
前記3個の直列回路の他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成していることを特徴とするノイズフィルタ。 A power converter comprising a converter that converts AC power from an input power line into DC power, and an inverter that converts DC power output from the converter into AC power and outputs the AC power to an output power line A noise filter for suppressing generated EMI noise,
A low impedance common mode current extraction circuit connected to the output power line;
Two series-connected interphase capacitors connected to the output side of the converter;
A first common mode choke coil inserted in series at an arbitrary position in the path from the interphase capacitor to the common mode current extraction circuit via the inverter;
The common mode current extraction point formed in the common mode current extraction circuit is connected to a neutral point formed at a connection point of the two interphase capacitors ,
The power converter has a three-phase output;
The common mode current extraction circuit includes:
Of the three single-phase reactor windings that consist of two windings that are electromagnetically coupled via an iron core, two windings belonging to a combination of any two phases generate the magnetic flux of the iron core against the common mode current. A series circuit in which capacitors are connected in series to two windings belonging to the combination of the two phases is provided, and one end of the series circuit is connected to the output of the power converter. Connected,
The other end of the three series circuits is connected at one place to form a common mode current extraction point.
前記出力側の電源ラインに接続された低インピーダンスのコモンモード電流抽出回路と、
前記コンバータの出力側に接続された1つの高耐圧の相間コンデンサと、
前記相間コンデンサの何れか一方の端子と前記コモンモード電流抽出回路に形成された
コモンモード電流抽出点との間に設けられたコンデンサと、
前記相間コンデンサから前記インバータを経由して前記コモンモード電流抽出回路に至る経路の任意の位置に直列に挿入された第1コモンモードチョークコイルと、
を備え、
前記電力変換装置は三相出力を有し、
前記コモンモード電流抽出回路は、
鉄心を介して電磁結合する2つの巻線からなる3個の単相リアクトルの各巻線のうち、任意の2つの相の組み合わせに属する2個の巻線がコモンモード電流に対して鉄心の磁束を打ち消しあうように直列接続され、更に前記2つの相の組み合わせに属する2個の巻線にコンデンサが直列接続された直列回路を備え、前記直列回路の一方の端部は前記電力変換装置の出力に接続され、
前記3個の直列回路の他方の端部は1箇所で接続されてコモンモード電流の抽出点を形成していることを特徴とするノイズフィルタ。 A power converter comprising a converter that converts AC power from an input power line into DC power, and an inverter that converts DC power output from the converter into AC power and outputs the AC power to an output power line A noise filter for suppressing generated EMI noise,
A low impedance common mode current extraction circuit connected to the output power line;
One high withstand voltage interphase capacitor connected to the output side of the converter;
A capacitor provided between one terminal of the interphase capacitor and a common mode current extraction point formed in the common mode current extraction circuit;
A first common mode choke coil inserted in series at an arbitrary position in a path from the interphase capacitor to the common mode current extraction circuit via the inverter;
Equipped with a,
The power converter has a three-phase output;
The common mode current extraction circuit includes:
Of the three single-phase reactor windings that consist of two windings that are electromagnetically coupled via an iron core, the two windings belonging to the combination of any two phases generate the magnetic flux of the iron core against the common mode current. A series circuit in which capacitors are connected in series to two windings belonging to the combination of the two phases, and one end of the series circuit is connected to the output of the power conversion device. Connected,
The other end of the three series circuits is connected at one place to form a common mode current extraction point.
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