JP5263663B2 - Conductive noise filter - Google Patents
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Description
本発明は、パワーエレクトロニクス機器で発生する伝導性ノイズを低減する伝導性ノイズフィルタに関するものである。 The present invention relates to a conductive noise filter that reduces conductive noise generated in power electronics equipment.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのパワー半導体デバイスの発展に伴って、インバータのスイッチング周波数が高周波化している。スイッチング周波数が高周波化されると、電動機の騒音や振動が低減するとともに、電圧、電流、トルクなどを制御する能力が向上するが、反面、電動機巻き線の浮遊容量を介して接地線に高周波漏れ電流(コモンモード電流)が流れることになる。コモンモード電流は、インバータの電流制御に悪い影響を与え、また、漏電ブレーカの誤作動などの電磁障害(EMI:Electromagnetic Interference )を引き起こす恐れがある。そこで、従来においては、コモンモード電流を最小にするため、このコモンモード電流を分流させるような受動フィルタや該コモンモード電流を補償する能動フィルタを用いている。 With the development of power semiconductor devices such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), the switching frequency of the inverter is increased. When the switching frequency is increased, the noise and vibration of the motor are reduced and the ability to control voltage, current, torque, etc. is improved, but on the other hand, high-frequency leakage is caused to the ground wire via the stray capacitance of the motor winding. Current (common mode current) flows. The common mode current has a bad influence on the current control of the inverter, and may cause electromagnetic interference (EMI) such as malfunction of the earth leakage breaker. Therefore, conventionally, in order to minimize the common mode current, a passive filter that shunts the common mode current or an active filter that compensates for the common mode current is used.
図11は、特許文献1に記載されたアクティブコモンモードキャンセラの公知例を示す。このアクティブコモンモードキャンセラは、電圧形PWMインバータにより誘導電動機をベクトル制御するシステムの主回路に適用されている。
この主回路では、三相交流電源101の交流出力が整流器102によって直流に変換され、この整流器102の直流出力が平滑用コンデンサ103によって平滑される。平滑用コンデンサ103で平滑された直流電圧は、電圧形PWMインバータ104に入力され、このPWMインバータ104に設けられた電力用半導体素子のスイッチング動作によって三相の交流電圧に変換される。インバータ104の三相交流出力は、ケーブル105を介して誘導電動機106に供給される。なお、誘導電動機106のフレームは、接地線を介して接地端子に接続されている。
FIG. 11 shows a known example of an active common mode canceller described in
In this main circuit, the AC output of the three-phase
コモンモードキャンセラ107は、PWMインバータ104の出力端に接続されている。このコモンモードキャンセラ107において、静電容量がC0である3つのコンデンサ108は、コモンモード電圧を検出するためにインバータ104の三相交流出力端にスター結線されている。このスター結線の中性点より得られるコモンモード電圧は、コンプリメンタリのトランジスタTr1、Tr2を用いたプッシュプル形のエミッタフォロワ回路109によって電力増幅された後、静電容量がC1である一対のコンデンサ110を介してコモンモードトランス111の一次側コイルに入力される。このコモンモードトランス111の二次側コイルは、三相ケーブル105の途中に設けられている。このコモンモードキャンセラ107は、その駆動電源をインバータ104の入力側より得ている。
The
上記エミッタフォロワ回路109は、コモンモード電圧をキャンセルするための制御電圧源として設けられている。この制御電圧源には、PWMインバータ104がスイッチング動作する毎にステップ状に変化するコモンモード電圧を忠実に出力することが可能な高速応答性と低い出カインピーダンス特性とが要求されるが、上記エミッタフォロワ回路109によれば、この要求を満たすことができる。
The
上記コモンモードキャンセラ107の作用を図12に示す等価回路を参照して説明する。図12において、符号Cmは上記電動機106の巻線とフレーム間の浮遊容量を示し、符号lおよびrは経路全体の配線のインダクタンス分および抵抗分をそれぞれ示している。
上記PWMインバータ104の一相がスイッチングした場合には、このインバータ104から出力されるコモンモード電圧VinvがEd/3の大きさでステップ状に変化する。上記エミッタフォロワ回路109は、コモンモード電圧Vinv(Ed/3)を入力して、それと同じ大きさの電圧Vcを出力する制御電圧源として表している。また、エミッタフォロワ回路9の出力端に接続されたコモンモードトランス111は、漏れインダクタンスを無視して励磁インダクタンスLmのみで表している。
The operation of the
When one phase of the
インバータ104は、スイッチング動作する毎にステップ状に変化する零相電圧、すなわちコモンモード電圧を出力し、その結果、コモンモード電流i(t)が電動機106の巻線とフレ一ム間の漂遊容量を通して接地線に流れる。このとき、スター結線されたコンデンサ108を介して上記コモンモード電圧Vinvが検出され、このコモンモード電圧Vinvと大きさが等しく極性が逆の電圧Vcがコモンモードトランス111に出力される。この結果、コモンモード電圧Vinvが打ち消されて、コモンモード電流i(t)が流れなくなる。このように、コモンモードキャンセラ107は、コモンモード電圧Vinvとコモンモード電流i(t)の双方を同時に除去するように作用する。
図13は、デバイスの浮遊容量を考量したコモンモード電圧の等価回路を示す。この図13では、伝導性ノイズを測定するLISN (line impedance stabilization network;擬似電源回路網)112を合わせて示している。この図13において、符号Cyは接地コンデンサを示している。この接地コンデンサCyは、図11に示す電源101の出力に接続されたケーブルと接地点との間にノイズフィルタ要素して設けられたものであって、インバータを使用する場合には慣用的に使用される。また、符号Cbは、インバータ104の浮遊容量を示している。
図12で説明したように、アクティブコモンモードキャンセラ107は、コモンモードトランス111にコモンモード電圧Vinvと大きさが等しい逆極性の電圧Vcを注入する。したがって、図13に示すように、インバータ104と電動機106との間のコモンモード電圧Vinvが電圧Vcで打ち消されて、電動機106(図11参照)側で発生する漏れ電流Imが除去される。
FIG. 13 shows an equivalent circuit of a common mode voltage considering the stray capacitance of the device. In FIG. 13, a LISN (line impedance stabilization network) 112 for measuring conductive noise is also shown. In FIG. 13, reference numeral Cy denotes a grounding capacitor. This grounding capacitor Cy is provided as a noise filter element between the cable connected to the output of the
As described with reference to FIG. 12, the active
しかし、上記アクティブコモンモードキャンセラ107は、インバータ104とLSIN112の間でのコモンモード電圧をキャンセルする機能を有していないので、LSIN112を流れる漏れ電流I2および接地コンデンサCyを流れる電流I3(I1=I2+I3)の補償が不可能である。
また、上記アクティブコモンモードキャンセラ107では、コモンモード電圧Vinvを打ち消すための高電圧を制御電圧源(エミッタフォロワ回路109)から出力させるため、図11に示したように、該制御電圧源に印加する電源をインバータ104の入力側から取っているので、エミッタフォロワ回路109を構成するトランジスタTr1、Tr2として高耐圧のトランジスタを使用する必要がある。これは、集積化を図る上で不利な条件になる。
However, since the active
Further, the active
そこで、本発明は、電源側における漏れ電流の補償が可能で、かつ、相殺用電圧を低くすることが可能な伝導性ノイズフィルタを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a conductive noise filter capable of compensating for a leakage current on the power source side and capable of reducing the canceling voltage.
本発明は、交流電源の出力を直流電圧に変換する整流器と、電力用半導体素子のスイッチング動作により前記直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器とを有する系に適用される伝導性ノイズフィルタであって、前記電力用半導体素子のスイッチング動作時に発生するコモンモード電圧を、前記交流電源と前記整流器間の線路に接続された接地コンデンサを介して検出するコモンモード電圧検出手段と、前記検出したコモンモード電圧に基づいて、該コモンモード電圧と同じ大きさの逆極性の相殺用電圧を発生し、この相殺用電圧を前記線路における前記交流電源と前記接地コンデンサの接続点との間に重畳させて前記コモンモード電圧を相殺する相殺用電圧源と、を備え、前記コモンモード電圧検出手段は、前記接地コンデンサと接地点との間に設けられた分圧用コンデンサを備え、前記接地コンデンサで検出される前記コモンモード電圧を前記分圧用コンデンサで分圧して出力するように構成されていることを特徴としている。
The present invention is a conductive noise filter applied to a system having a rectifier that converts an output of an AC power source into a DC voltage and a power converter that converts the DC voltage into an AC voltage by a switching operation of a power semiconductor element. A common mode voltage detecting means for detecting a common mode voltage generated during a switching operation of the power semiconductor element via a ground capacitor connected to a line between the AC power supply and the rectifier; and the detected common Based on the mode voltage, a canceling voltage of the opposite polarity having the same magnitude as the common mode voltage is generated, and this canceling voltage is superimposed between the connection point of the AC power source and the grounding capacitor in the line. and a canceling voltage source for offsetting the common mode voltage, the common mode voltage detecting means includes a ground point and the ground capacitor Comprising a dividing capacitor provided between, and wherein Rukoto the common mode voltage detected by the ground capacitor is configured to divide the output by the voltage-dividing capacitor.
前記相殺用電圧源では、前記相殺用電圧を重畳するための手段として例えばコモンモードトランスを使用することができる。このコモンモードトランスは、前記検出したコモンモード電圧に対応する電圧を一次側に入力するとともに、前記線路における前記交流電源と前記接地コンデンサの間に二次側を介装し、前記二次側に前記相殺用電圧が誘起されように前記一次側と二次側の巻線比が設定される。 In the canceling voltage source, for example, a common mode transformer can be used as a means for superimposing the canceling voltage. The common mode transformer inputs a voltage corresponding to the detected common mode voltage to the primary side, and a secondary side is interposed between the AC power source and the grounding capacitor in the line, and the secondary side The winding ratio between the primary side and the secondary side is set so that the canceling voltage is induced.
前記検出したコモンモード電圧を増幅する増幅器をさらに備えることができる。この場合、該増幅器の出力により前記一次側に入力する電圧が決定され、前記増幅器のゲインに応じて前記巻数比が設定される。
前記相殺用電圧源は、前記コモンモードトランスの前記一次側に接続されたプッシュプル形のエミッタフォロワ回路を備えることができる。
また、この相殺用電圧源は、前記検出したコモンモード電圧の特定の周波数の成分を抽出するフィルタを備えることができる。この場合、この特定の周波数の成分に基づいて前記相殺用電圧が発生される。
前記フィルタとしては、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタのいずれかを適用することができる。
An amplifier for amplifying the detected common mode voltage may be further included. In this case, the voltage input to the primary side is determined by the output of the amplifier, and the turn ratio is set according to the gain of the amplifier.
The cancellation voltage source may include a push-pull type emitter follower circuit connected to the primary side of the common mode transformer.
The canceling voltage source can include a filter for extracting a component of a specific frequency of the detected common mode voltage. In this case, the canceling voltage is generated based on the specific frequency component.
As the filter, any of a band pass filter, a low pass filter, and a high pass filter can be applied.
高周波領域のノイズを低減するためのコイルをさらに備えることできる。このコイルは、前記交流電源と前記相殺用電圧の重畳部位間の線路、前記相殺用電圧の重畳部位と前記接地コンデンサの接続部位間の線路、前記接地コンデンサの接続部位と前記整流器間の線路、前記電力変換器の出力に接続された線路、前記整流器と前記電力変換器間の線路等に設けられる。
本発明は、交流電源の出力を直流電圧に変換する整流器と、電力用半導体素子のスイッチング動作により前記直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器とを有する系に適用される伝導性ノイズフィルタであって、前記電力用半導体素子のスイッチング動作時に発生するコモンモード電圧を、前記交流電源と前記整流器間の線路に接続された接地コンデンサを介して検出するコモンモード電圧検出手段と、前記検出したコモンモード電圧に基づいて、該コモンモード電圧と同じ大きさの逆極性の相殺用電圧を発生し、この相殺用電圧を前記線路における前記交流電源と前記接地コンデンサの接続点との間に重畳させて前記コモンモード電圧を相殺する相殺用電圧源と、高周波領域のノイズを低減するためのコイルと、を備え、前記コイルが前記相殺用電圧の重畳部位と前記接地コンデンサの接続部位間の線路に設けられていることを特徴とする伝導性ノイズフィルタも提供する。
A coil for reducing noise in a high frequency region can be further provided. The coil includes a line between the AC power source and the overlapping part of the canceling voltage, a line between the overlapping part of the canceling voltage and the connection part of the ground capacitor, a line between the connection part of the ground capacitor and the rectifier, It is provided on a line connected to the output of the power converter, a line between the rectifier and the power converter, and the like.
The present invention is a conductive noise filter applied to a system having a rectifier that converts an output of an AC power source into a DC voltage and a power converter that converts the DC voltage into an AC voltage by a switching operation of a power semiconductor element. A common mode voltage detecting means for detecting a common mode voltage generated during a switching operation of the power semiconductor element via a ground capacitor connected to a line between the AC power supply and the rectifier; and the detected common Based on the mode voltage, a canceling voltage of the opposite polarity having the same magnitude as the common mode voltage is generated, and this canceling voltage is superimposed between the connection point of the AC power source and the grounding capacitor in the line. A canceling voltage source for canceling the common mode voltage, and a coil for reducing noise in a high frequency region, the coil being Also it provides conductive noise filter, characterized in that provided in the line between the connection sites of the grounding capacitor and the superimposing portion of the voltage for killing.
本発明によれば、パワーデバイズの浮遊容量を介して漏れ電流を補償することができる。また、接地コンデンサを利用してコモンモード電圧を検出するので、相殺用電圧を低くすることができ、これによって、低圧の部品で構成することが可能になる。一般的に低圧の部品は高周波特性がすぐれているので、より高周波のノイズに対する補賞を行うことができる。また安価であるため、低価格に構成できるという利点も得られる。
また、相殺用電圧源にフィルタを設けて、特定の周波数成分のみ補償するようにすれば、コモンモードトランスの電圧時間積を小さくして、該トランスの小型化を図ることが可能になる。
さらに、高周波領域のノイズを低減するコイルを併用すれば、上記フィルタとしてローパスフィルタやバンドパスフィルタを使用した場合でも、高周波領域のノイズを低減することが可能になる。
According to the present invention, the leakage current can be compensated through the stray capacitance of the power device. In addition, since the common mode voltage is detected using the grounding capacitor, the canceling voltage can be lowered, and it is possible to configure with a low voltage component. In general, low-voltage components have excellent high-frequency characteristics, so that compensation for higher-frequency noise can be performed. Moreover, since it is cheap, the advantage that it can comprise at low cost is also acquired.
Further, if a filter is provided in the canceling voltage source so that only a specific frequency component is compensated for, it is possible to reduce the voltage-time product of the common mode transformer and to reduce the size of the transformer.
Furthermore, if a coil for reducing noise in the high frequency region is used in combination, noise in the high frequency region can be reduced even when a low-pass filter or a band-pass filter is used as the filter.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明に係る伝導性ノイズフィルタの第1の実施形態を示す回路構成図である。本実施形態に係るノイズフィルタは、電圧形PWMインバータにより誘導電動機を制御するシステムに適用されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a conductive noise filter according to the present invention. The noise filter according to the present embodiment is applied to a system that controls an induction motor by a voltage source PWM inverter.
図1において、三相交流電源1の交流出力は、伝導性ノイズを測定するために設けられたLISN (line impedance stabilization network; 擬似電源回路網)2と、ケーブル3とを介して整流器4に入力され、この整流器4によって直流に変換される。そして、整流器4の直流出力は、平滑用コンデンサ5によって平滑された後、電圧形PWMインバータ6に入力され、このPWMインバータ6に設けられた電力用半導体素子のスイッチング動作によって三相の交流電圧に変換される。そして、このインバータ6の三相交流出力が誘導電動機7に供給される。なお、誘導電動機7のフレームは接地線を介して接地端子に接続されている。
In FIG. 1, the AC output of the three-phase
制御電圧源8は、コモンモードトランス9と、プッシュプル形のエミッタフォロワ回路10と、オペレーショナルアンプ11と、エミッタフォロワ回路10およびオペレーショナルアンプ11に電源を供給する正側電源12、負側電源13とを備えている。
コモンモードトランス9は、一次コイルが電源12、13の中性点とエミッタフォロワ回路10の出力との間に介装され、二次コイルがケーブル3の途中に介装されている。エミッタフォロワ回路10は、コンプリメンタリトランジスタTr1、Tr2によって構成され、その入力にオペレーショナルアンプ11の出力が接続されている。オペレーショナルアンプ11は、接地ラインが電源12、13の中性点と接続されている。
The
The
次に、保護回路15について説明する。上記三相ケーブル3には、互いに等しい容量を有する3つの接地コンデンサ14の一端が接続されている。保護回路15は、上記各接地コンデンサ14の他端と接地点との間に介装された分圧用コンデンサ16と、この分圧用コンデンサ16に並列接続された分圧用コンデンサ17,18の直列回路と、分圧用コンデンサ17に並列接続されたツェナダイオード19,20の直列回路とを備えている。ツェナダイオード19,20は、互いの方向が逆となる形態で接続されているので、正負の過大電圧がオペレーショナルアンプ11の入力に加わるのを防止する。なお、接地コンデンサ14は、通常は設置点に直接接続されるが、本実施形態ではこの接地コンデンサ14をコモンモード電圧の検出手段として用いているので、上記するように、分圧用コンデンサ16〜18を介して接地されている。
なお、この保護回路15は、接地コンデンサ14で検出されるコモンモード電圧によってオペレーショナルアンプ11、トランジスタTr1,Tr2などの能動素子が破壊されるのを防止するために設けられている。
Next, the
The
図1において、三相交流電源1の交流出力は、LISN2、ケーブル3を介して整流器4に入力され、ここで直流に変換される。この整流器4の直流出力は、平滑用コンデンサ5によって平滑された後、電圧形PWMインバータ6に入力される。電圧形PWMインバータ6は、入力される直流電圧を電力用半導体素子のスイッチング動作によって三相の交流電圧に変換し、この三相交流電圧を誘導電動機7に出力する。なお、誘導電動機7のフレームは、接地線を介して接地端子に接続されている。
In FIG. 1, the AC output of the three-phase
上記PWMインバータ6は、スイッチング動作する毎にEd/3の大きさでステップ状に変化する零相電圧、すなわちコモンモード電圧Vinvを出力する。接地コンデンサ14は、このコモンモード電圧Vinvに基づいてケーブル3に発生するコモンモード電圧(後述するように、コモンモード電圧Vinvよりも低い値を示す)を検出し、また保護回路15は、この接地コンデンサ14が検出した電圧をコンデンサ16〜18によって分圧する。
The
保護回路15から出力される分圧電圧は、オペレーショナルアンプ11によって反転増幅された後、エミッタフォロワ回路10を介してコモンモードトランス9の一次巻線に入力される。オペレーショナルアンプ11には、差動増幅型のものや反転増幅型のものなどを用いることができる。コモンモードトランス9は、このときに、接地コンデンサ14で検出される電圧とは極性が逆で大きさが等しい電圧が二次巻線に誘起されるようにその巻線比が設定されている。コモンモードトランス9の二次巻線に誘起されたこの電圧は、ケーブル3におけるコモンモード電圧に重畳され、この結果、このコモンモード電圧が相殺されて、電源1側への漏れ電流が補償される。
ここで、オペレーショナルアンプ11のゲイン値を調整することにより、コモンモードトランス9の巻数比を変更することができる。
例えば、オペレーショナルアンプ11のゲイン値を1、コモンモードトランスの一次側:二次側の巻数比を1:4としていたものに対し、オペレーショナルアンプ11のゲイン値を2に変更すれば、コモンモードトランス9の一次側:二次側の巻数比を1:2とすることができる。
このように、オペレーショナルアンプ11のゲインの変更により、コモンモードトランス9の巻数比を変更することができるため、コモンモードトランス9の設計の自由度が高くなる。特に、巻数が少ないとトランスが設計しやすい。
The divided voltage output from the
Here, by adjusting the gain value of the
For example, if the gain value of the
Thus, since the turn ratio of the
図2は、浮遊容量を考量した等価回路を示している。この図2において、符号Lmは上記コモンモードトランス9の励磁インダクタンスを、符号Cyは接地コンデンサ14の容量を、符号CbはPWMインバータ6の浮遊容量を、Cmは誘導電動機7の浮遊容量をそれぞれ示し、また、符号lおよびrは経路全体の配線のインダクタンス分および抵抗分をそれぞれ示している。
FIG. 2 shows an equivalent circuit considering the stray capacitance. In FIG. 2, the symbol Lm represents the excitation inductance of the
上記PWMインバータ6の浮遊容量Cbは非常に小さいので、接地コンデンサ14と電動機の浮遊容量Cmは直列に繋がっていると見なすことができる。従って、接地コンデンサ14で検出されるコモンモード電圧をV1とすると、このコモンモード電圧V1は、PWMインバータ6から出力されるコモンモード電圧Vinvを接地コンデンサ14(Cy)と電動機の浮遊容量Cmとで分圧したものとなる。つまり、電圧V1とVinvにはV1<Vinvという関係が成立する。
コモンモードトランス9は、接地コンデンサ14で検出される電圧V1とは極性が逆で大きさが等しい電圧V2を二次巻線に誘起し、この電圧V2によって電圧V1を打ち消すので、電源1側への漏れ電流I1,I2およびI3(伝導性ノイズ)を低減もしくはなくすことができる。そして、図2の等価回路から明らかなように、電源1側での漏れ電流の低減は、結果的に電動機7の漏れ電流Imも低減することになる。
Since the stray capacitance Cb of the
The
本実施形態に係る伝導性ノイズフィルタは、コモンモード電圧をコモンモードトランスの出力で打ち消すという原理において、図11に示したノイズキャンセラ107と共通している。しかし、電源1側のケーブル3に接続された接地コンデンサ14をコモンモード電圧の検出手段として用いているので、上述したように、接地コンデンサ14(Cy)と電動機の浮遊容量Cmとの分圧作用によって打ち消すべきコモンモード電圧V1がPWMインバータ6から出力されるコモンモード電圧Vinvよりも低電圧になる。
The conductive noise filter according to the present embodiment is common to the
この結果、コモンモード電圧V1を打ち消すためのコモンモードトランス9の出力電圧V2も低電圧で良いことになり、これは、エミッタフォロワ回路10に印加する電源電圧が低くて良いこと、換言すれば、トランジスタTr1,Tr2に低耐圧のものを使用できることを意味している。低耐圧のトランジスタTr1,Tr2の使用は、コストの低減を図る上でかつ制御電圧源8等の集積化を図る上で有利となる。もちろん、打消し電圧V2が低圧で良いことは、コモンモードトランス9の小型化にも寄与する。
なお、本実施形態に係る伝導性ノイズフィルタによれば、前記従来のノイズキャンセラ回路では補償できない、デバイスの浮遷容量Cbを介して流れる漏れ電流をも検出して補償することができるため、高いノイズの低減効果が得られる.
As a result, the output voltage V2 of the
The conductive noise filter according to the present embodiment can detect and compensate for the leakage current flowing through the device's floating capacitance Cb, which cannot be compensated for by the conventional noise canceller circuit. Reduction effect.
図3は、本発明の第2の実施形態を示している。この第2の実施形態は、制御電圧源21の構成においてのみ図1に示す実施形態と相違する。この制御電圧源21は、図1に示す制御電圧源8のオペレーショナルアンプ11に代えてバンドパスフィルタ22を設けた構成を有する。
バンドパスフィルタ22は、反転増幅オペレーショナルアンプ23に入力コンデンサ24、入力抵抗25、帰還コンデンサ26および帰還抵抗27を組み合わせた周知の構成をもち、保護回路15で分圧されたコモンモード電圧の特定周波数帯域の成分のみを通過させる。
従って、この第2の実施形態では、コモンモードトランス9より接地コンデンサ14で検出された特定周波数帯域の成分のコモンモード電圧と大きさが等しい逆極性の電圧が出力される。この電圧は、ケーブル3における接地コンデンサ14と電源1間に重畳されるので、上記特定周波数成分のコモンモード電圧がこの電圧で相殺される。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. This second embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 only in the configuration of the
The
Therefore, in the second embodiment, the
このように、この第2の実施形態では、コモンモード電圧の特定周波数帯域の成分のみを補償するため、コモンモードトランス9の電圧時間積が小さくなる。これは、コモンモードトランス9が飽和しにくくなることを意味するので、本実施形態によれば、コモンモードトランス9をより小型化することが可能になる。
As described above, in the second embodiment, only the components of the specific frequency band of the common mode voltage are compensated, so that the voltage time product of the
図4は、本発明の第3の実施形態を示している。この第3の実施形態の制御電圧源28は、図1に示す制御電圧源8のオペレーショナルアンプ11に代えてローパスフィルタ29を設けた構成を有する。
ローパスフィルタ29は、保護回路15で分圧されたコモンモード電圧の特定周波数以下(カットオフ周波数以下)の成分のみを通過させる。従って、この第3の実施形態では、上記特定周波数以下の成分のコモンモード電圧が打ち消されることになる。この実施形態によってもコモンモードトランス9の電圧時間積が小さくなるので、このコモンモードトランス9の小型化が可能になる。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. The
The low-pass filter 29 passes only a component of the common mode voltage divided by the
図5は、本発明の第4の実施形態を示している。この第4の実施形態の制御電圧源30は、図1に示す制御電圧源8のオペレーショナルアンプ11に代えてハイパスフィルタ31を設けた構成を有する。
ハイパスフィルタ31は、保護回路15で分圧されたコモンモード電圧の特定周波数以上(カットオフ周波数以上)の成分のみを通過させる。従って、この第4の実施形態では、上記特定周波数以上の成分のコモンモード電圧が打ち消されることになる。この実施形態によってもコモンモードトランス9の小型化が可能になる。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. The
The high-
図6〜図10は、それぞれ本発明の第5〜第9の実施形態を示している。この第5〜第9の実施形態は、それぞれコイル32〜36を設けた点において図3の実施形態と相違する。
図6の実施形態におけるコイル32は、ケーブル3における電源1とコモンモードトランス9との間に、図7の実施形態におけるコイル33は、ケーブル3におけるコモンモードトランス9と接地コンデンサ14の間に、図8の実施形態におけるコイル34は、ケーブル3における接地コンデンサ14と整流器4の間に、図9の実施形態におけるコイル35は、PWMインバータ6と誘導電動機7とを結ぶケーブルに、図10の実施形態におけるコイル36は、整流器4とPWMインバータ6とを結ぶ線路(DCリンク部)にそれぞれ設けられている。
6 to 10 show fifth to ninth embodiments of the present invention, respectively. The fifth to ninth embodiments differ from the embodiment of FIG. 3 in that the
The
周知のように、コイルは高周波特性の補償にすぐれている。従って、第5〜第9の実施形態によれば、バンドパスフィルタ22によって規定される通過上限周波数よりも高い周波数のノイズに対する低減効果が得られる。
図4に示す実施形態においても、上記コイル32〜36を設けることによって、ローパスフィルタ29によって規定される通過上限周波数よりも高い周波数のノイズに対する低減効果を得ることができる。
As is well known, the coil is excellent in compensating high frequency characteristics. Therefore, according to the fifth to ninth embodiments, it is possible to obtain a reduction effect on noise having a frequency higher than the upper limit pass frequency defined by the
Also in the embodiment shown in FIG. 4, by providing the
ところで、第1の実施形態の制御電圧源8では、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタを使用していないが、能動素子であるトランジスタ(例えば、エミッタフォロワ回路10のトランジスタTr1、Tr2)の高周波応答性に起因して、高周波領域でのノイズ低減効果に限界を生じることがある。したがって、第1の実施形態においても、上記コイル32〜36を設けることによって高周波領域の雑音端子電圧の低減降下を向上することができる。
Incidentally, the
1 三相交流電源
2 LISN(擬似電源回路網)
3 ケーブル
4 整流器
5 平滑用コンデンサ
6 PWMインバータ
7 誘導電動機
8,21,28,30 制御電圧源
9 コモンモードトランス
10 エミッタフォロワ回路
12,13 電源
14 接地コンデンサ
15 保護回路
16〜18 分圧用コンデンサ
19,20 ツェナダイオード
22 バンドパスフィルタ
29 ローパスフィルタ
31 ハイパスフィルタ
32〜36 コイル
Tr1,Tr2 トランジスタ
1 Three-phase
3
Claims (13)
前記電力用半導体素子のスイッチング動作時に発生するコモンモード電圧を、前記交流電源と前記整流器間の線路に接続された接地コンデンサを介して検出するコモンモード電圧検出手段と、
前記検出したコモンモード電圧に基づいて、該コモンモード電圧と同じ大きさの逆極性の相殺用電圧を発生し、この相殺用電圧を前記線路における前記交流電源と前記接地コンデンサの接続点との間に重畳させて前記コモンモード電圧を相殺する相殺用電圧源と、
を備え、
前記コモンモード電圧検出手段は、前記接地コンデンサと接地点との間に設けられた分圧用コンデンサを備え、前記接地コンデンサで検出される前記コモンモード電圧を前記分圧用コンデンサで分圧して出力するように構成されていることを特徴とする能動素子を用いた伝導性ノイズフィルタ。 A conductive noise filter applied to a system having a rectifier that converts an output of an AC power source into a DC voltage and a power converter that converts the DC voltage into an AC voltage by a switching operation of a power semiconductor element,
Common mode voltage detecting means for detecting a common mode voltage generated during a switching operation of the power semiconductor element via a ground capacitor connected to a line between the AC power supply and the rectifier;
Based on the detected common mode voltage, a canceling voltage having a reverse polarity of the same magnitude as the common mode voltage is generated, and this canceling voltage is connected between the connection point of the AC power source and the ground capacitor in the line. A voltage source for canceling, which is superimposed on the common mode voltage,
Equipped with a,
The common mode voltage detecting means includes a voltage dividing capacitor provided between the grounding capacitor and a ground point, and the common mode voltage detected by the grounding capacitor is divided by the voltage dividing capacitor and output. conductive noise filter using active element characterized that you have configured.
前記電力用半導体素子のスイッチング動作時に発生するコモンモード電圧を、前記交流電源と前記整流器間の線路に接続された接地コンデンサを介して検出するコモンモード電圧検出手段と、Common mode voltage detecting means for detecting a common mode voltage generated during a switching operation of the power semiconductor element via a ground capacitor connected to a line between the AC power supply and the rectifier;
前記検出したコモンモード電圧に基づいて、該コモンモード電圧と同じ大きさの逆極性の相殺用電圧を発生し、この相殺用電圧を前記線路における前記交流電源と前記接地コンデンサの接続点との間に重畳させて前記コモンモード電圧を相殺する相殺用電圧源と、Based on the detected common mode voltage, a canceling voltage having a reverse polarity of the same magnitude as the common mode voltage is generated, and this canceling voltage is connected between the connection point of the AC power source and the ground capacitor in the line. A voltage source for canceling, which is superimposed on the common mode voltage,
高周波領域のノイズを低減するためのコイルと、A coil for reducing noise in the high frequency region;
を備え、With
前記コイルが前記相殺用電圧の重畳部位と前記接地コンデンサの接続部位間の線路に設けられていることを特徴とする伝導性ノイズフィルタ。The conductive noise filter according to claim 1, wherein the coil is provided on a line between a portion where the canceling voltage is superimposed and a portion where the ground capacitor is connected.
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