JP5682194B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、一対の接続ラインの間にスイッチング素子を直列接続してなる直列接続体と、この直列接続体と並列接続されるスナバコンデンサとを備えてなる電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power converter including a series connection body in which switching elements are connected in series between a pair of connection lines, and a snubber capacitor connected in parallel to the series connection body.
従来より、一対の接続ラインの間に絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、単にIGBTという)等のスイッチング素子を直列接続してなる直列接続体を備え、電源と回転電機(モータ)等の負荷との間に配置されて直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a series connection body in which switching elements such as insulated gate bipolar transistors (hereinafter simply referred to as IGBTs) are connected in series between a pair of connection lines has been provided, and between a power source and a load such as a rotating electrical machine (motor). There is known a power conversion device that is arranged in a converter and converts DC power into AC power.
このような電力変換装置では、近年、スイッチング過度時間を短くするために、スイッチングの高速化が進められている。しかしながら、接続ラインは、例えば、金属板をプレス加工等することにより形成されており、自己インダクタンスLを有している。このため、スイッチングの高速化に伴って、スイッチング素子をターンオンまたはオフしたときに生じるサージ電圧(ΔV=−L・di/dt)が大きくなり、スイッチング素子が破壊されてしまうことがある。 In such power conversion devices, in recent years, switching speed has been increased in order to shorten the switching excessive time. However, the connection line is formed by, for example, pressing a metal plate and has a self-inductance L. For this reason, as the switching speed increases, the surge voltage (ΔV = −L · di / dt) generated when the switching element is turned on or off increases, and the switching element may be destroyed.
したがって、最近では、上記電力変換装置において、直列接続体にサージ電圧を吸収するスナバコンデンサを備え、スイッチング素子がサージ電圧により破壊されることを抑制することが知られている。しかしながら、スナバコンデンサを備えた電力変換装置では、スナバコンデンサを配置することによりサージ電圧を吸収することができるものの、スイッチング素子をターンオンまたはオフしたときには、スナバコンデンサと電流経路(接続ライン)とが共振してスナバコンデンサの端子間の電圧が振動し、出力に歪みが生じるという新たな問題が発生する。 Therefore, recently, it is known that the above power converter includes a snubber capacitor that absorbs a surge voltage in the series connection body, and the switching element is prevented from being destroyed by the surge voltage. However, in a power converter equipped with a snubber capacitor, a surge voltage can be absorbed by arranging the snubber capacitor, but when the switching element is turned on or off, the snubber capacitor and the current path (connection line) resonate. As a result, the voltage between the terminals of the snubber capacitor oscillates, causing a new problem that distortion occurs in the output.
この問題を解決するため、接続ラインに対して、誘導電流を発生させる板状の誘導導体を絶縁物を介して平行に、かつ近接させて配置した電力変換装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve this problem, a power conversion device is disclosed in which plate-like induction conductors that generate an induction current are arranged in parallel and close to each other via an insulator with respect to a connection line (for example, a patent) Reference 1).
このような電力変換装置では、接続ラインに交流成分が流れると、その電流によって接続ラインの周囲に磁界が発生する。そして、この磁界により、接続ラインに近接して配置された誘導導体に誘導起電力が発生し、誘導導体には接続ラインに流れる電流とは逆方向に誘導電流が流れることになる。このため、誘導導体の周囲には、誘導電流により接続ラインの周囲に形成される磁界と反対方向の磁界が形成されることになり、接続ラインの周囲に形成される磁界を弱めることができる。すなわち、接続ラインと誘導導体との間に生じる相互インダクタンスにより、交流成分が流れる電流経路全体の自己インダクタンスを低減することができ、これにより、スナバコンデンサと電流経路(接続ライン)とが共振することを抑制することができる。 In such a power converter, when an AC component flows through the connection line, a magnetic field is generated around the connection line due to the current. The magnetic field generates an induced electromotive force in the induction conductor disposed close to the connection line, and an induction current flows in the induction conductor in the opposite direction to the current flowing in the connection line. For this reason, a magnetic field in a direction opposite to the magnetic field formed around the connection line by the induced current is formed around the induction conductor, and the magnetic field formed around the connection line can be weakened. That is, the self-inductance of the entire current path through which the AC component flows can be reduced by the mutual inductance generated between the connection line and the induction conductor, thereby causing the snubber capacitor and the current path (connection line) to resonate. Can be suppressed.
しかしながら、このような電力変換装置では、自己インダクタンスを低減するために、接続ラインに対して誘導導体を平行に、かつ近接させ、絶縁物を介して配置しなければならないため、配置が制限されるという問題がある。 However, in such a power conversion device, in order to reduce the self-inductance, the induction conductor must be arranged in parallel and in close proximity to the connection line, and the arrangement is limited through an insulator. There is a problem.
本発明は上記点に鑑みて、自己インダクタンスを有する接続ラインを用いてなる電力変換装置において、スイッチング素子をターンオンまたはオフしたときに、電流経路とスナバコンデンサとが共振することを抑制することができ、配置の自由度を向上させることができる電力変換装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention can suppress the resonance of the current path and the snubber capacitor when the switching element is turned on or off in the power conversion device using the connection line having self-inductance. An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of improving the degree of freedom of arrangement.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、電流が流れる一対の接続ライン(20、30)を備え、一対の接続ライン(20、30)の間に、平滑コンデンサ(40)と、スイッチング素子(51、52、61、62、71、72)を直列接続してなる直列接続体と、直列接続体に備えられたスナバコンデンサ(80)とを有する電力変換装置において、一対の接続ライン(20、30)には、接続ラインと平滑コンデンサ(40)との接続点および接続ラインと直列接続体との接続点との間に、当該接続ラインよりも自己インダクタンスが低いと共に抵抗値が高い補助配線(21〜23、31〜33)がそれぞれ備えられ、補助配線(21〜23、31〜33)およびスナバコンデンサ(80)を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスは、一対の接続ライン(20、30)を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスより小さくされており、それぞれの補助配線(21〜23)は、当該補助配線(21〜23)が備えられる接続ラインの平面方向であって、一対の接続ラインのうちの当該補助配線が備えられる一方の接続ラインと異なる他方の接続ライン側に突出して備えられ、補助配線(21〜23、31〜33)を含んで構成される電流経路で囲まれる面積は、一対の接続ライン(20、30)を含んで構成される電流経路で囲まれる面積より小さくされていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a pair of connection lines (20, 30) through which a current flows, and a smoothing capacitor (40) between the pair of connection lines (20, 30). In a power converter having a series connection body in which switching elements (51, 52, 61, 62, 71, 72) are connected in series and a snubber capacitor (80) provided in the series connection body, a pair of connections The line (20, 30 ) has a self-inductance lower than that of the connection line and a resistance value between the connection point of the connection line and the smoothing capacitor (40) and the connection point of the connection line and the series connection body. High auxiliary wirings (21 to 23, 31 to 33) are provided, respectively , and the current paths configured to include the auxiliary wirings (21 to 23, 31 to 33) and the snubber capacitor (80). The self-inductance is made smaller than the self-inductance of the current path including the pair of connection lines (20, 30), and each of the auxiliary wirings (21 to 23) has the auxiliary wiring (21 to 23). It is a plane direction of the provided connection line, and is provided to protrude to the other connection line side different from one connection line provided with the auxiliary wiring of the pair of connection lines, and the auxiliary wiring (21 to 23, 31 to 31) 33), the area surrounded by the current path including the pair of connection lines (20, 30) is smaller than the area surrounded by the current path including the pair of connection lines (20, 30) .
このような電力変換装置では、一対の接続ライン(20、30)の少なくとも一方の接続ラインに、この接続ラインよりも自己インダクタンスが低いと共に抵抗値が高い補助配線(21〜23、31〜33)が備えられている。そして、補助配線(21〜23、31〜33)を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスは、一対の接続ライン(20、30)を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスより小さくされている。このため、交流成分は補助配線(21〜23、31〜33)を含んで構成される電流経路を流れることになる。すなわち、スイッチング素子(51、52、61、62、71、72)をターンオンまたはオフしたときのサージ電流は、補助配線(21〜23、31〜33)を含んで構成される電流経路を流れることになり、補助配線(21〜23、31〜33)を備えていない電力変換装置と比較して、電流経路とスナバコンデンサ(80)とが共振することを抑制することができる。 In such a power converter, at least one of the pair of connection lines (20, 30) has auxiliary wiring (21-23, 31-33) having a lower self-inductance and a higher resistance value than the connection line. Is provided. The self-inductance of the current path including the auxiliary wirings (21 to 23, 31 to 33) is made smaller than the self-inductance of the current path including the pair of connection lines (20, 30). Yes. For this reason, an alternating current component flows through the electric current path comprised including auxiliary wiring (21-23, 31-33). That is, the surge current when the switching element (51, 52, 61, 62, 71, 72) is turned on or off flows through a current path including the auxiliary wiring (21 to 23, 31 to 33). Therefore, the resonance of the current path and the snubber capacitor (80) can be suppressed as compared with the power converter that does not include the auxiliary wiring (21 to 23, 31 to 33).
また、接続ライン(20、30)には補助配線(21〜23、31〜33)が備えられるため、板状の誘導導体を備える従来の電力変換装置と比較して、補助配線(21〜23、31〜33)と接続ラインとの間に絶縁物を備える必要はない。そして、補助配線(21〜23、31〜33)を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスが一対の接続ライン(20、30)を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスより小さくされていればよいため、補助配線(21〜23、31〜33)を接続ラインに平行に配置しなくてもよいし、補助配線(21〜23、31〜33)を接続ラインに近接させて配置しなくてもよい。したがって、板状の誘導導体を備える従来の電力変換装置と比較して、配置の自由度を向上させることができる。 In addition, since the connection lines (20, 30) are provided with auxiliary wirings (21-23, 31-33), the auxiliary wirings (21-23) are compared with the conventional power conversion device including a plate-shaped induction conductor. 31 to 33) and the connection line need not be provided with an insulator. The self-inductance of the current path including the auxiliary wirings (21 to 23, 31 to 33) is made smaller than the self-inductance of the current path including the pair of connection lines (20, 30). Therefore, the auxiliary wirings (21 to 23, 31 to 33) need not be arranged in parallel to the connection lines, and the auxiliary wirings (21 to 23, 31 to 33) need not be arranged close to the connection lines. May be. Therefore, the degree of freedom in arrangement can be improved as compared with a conventional power conversion device including a plate-shaped induction conductor.
さらに、請求項2に記載の発明のように、補助配線(21〜23、31〜33)の剛性を接続ライン(20、30)の剛性よりも低くすることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項3に記載の発明のように、補助配線(21〜23、31〜33)を中空部を有する筒状の磁気コア(130)の中空部を通過して備えることができる。
Moreover, like invention of
また、請求項4に記載の発明のように、補助配線(21〜23、31〜33)にダンピング抵抗を備えることができる。このような電力変換装置では、ダンピング抵抗の抵抗値を適宜変更することにより、電流経路とスナバコンデンサ(80)とが共振したときのスナバコンデンサ(80)の端子間の電圧のピーク値や減衰性を容易に調整することができる。 Further, as in the invention described in claim 4 , the auxiliary wiring (21-23, 31-33) can be provided with a damping resistor. In such a power converter, by appropriately changing the resistance value of the damping resistor, the peak value of the voltage between the terminals of the snubber capacitor (80) and the attenuation characteristic when the current path and the snubber capacitor (80) resonate. Can be adjusted easily.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態における電力変換装置を用いて3相交流モータを制御する制御装置を構成したときの回路構成を示す図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration when a control device that controls a three-phase AC motor is configured using the power conversion device according to the present embodiment.
図1に示されるように、本実施形態の電力変換装置は、本発明の一対の接続ラインに相当する、電源10の正極と接続される高電位側の電源ライン20と電源10の負極と接続される低電位側の接地ライン30とを有している。電源ライン20および接地ライン30は、本実施形態では、金属板をプレス加工等することにより形成されており、例えば、インダクタンスが500nH、抵抗値が1mΩである。そして、この電源ライン20と接地ライン30との間には、平滑コンデンサ40、U相アーム50、V相アーム60、W相アーム70が並列に備えられている。
As shown in FIG. 1, the power converter according to the present embodiment is connected to a high-potential-
平滑コンデンサ40は、電源10から供給される主電流を平滑するものであり、電源10とU相アーム50との間に備えられている。平滑コンデンサ40としては、例えば、550μFのものが用いられる。
U相アーム50、V相アーム60、W相アーム70それぞれは、電源ライン20と接続される高電位側のスイッチング素子51、61、71および接地ライン30と接続される低電位側のスイッチング素子52、62、72の二つのスイッチング素子51、52、61、62、71、72が直列接続されてなる直列接続体を有する構成とされている。そして、各スイッチング素子51、52、61、62、71、72には、ダイオード53、54、63、64、73、74が逆並列接続されて備えられている。
Each of the
また、U相アーム50、V相アーム60、W相アーム70それぞれには、スナバコンデンサ80が備えられている。スナバコンデンサ80は、スイッチング素子51、52、61、62、71、72をターンオンまたはオフしたときに生じるサージ電圧を吸収するものであり、例えば、1μFのものが用いられる。
Each of the
スイッチング素子51、52、61、62、71、72は、特に限定されるものではないが、例えば、IGBTが用いられる。そして、各スイッチング素子51、52、61、62、71、72のゲートは、図示しない制御回路に接続されており、制御回路からの制御信号により各スイッチング素子51、52、61、62、71、72のターンオンまたはオフの切換えが行われるようになっている。
Although the
また、U相アーム50、V相アーム60、およびW相アーム70には、それぞれ2つのスイッチング素子51、52、61、62、71、72の間に、回転電機(モータ)等の負荷90と接続される接続配線55、65、75が接続されている。
Further, the
さらに、電源ライン20には、平滑コンデンサ40の接続点とU相アーム50の接続点との間、平滑コンデンサ40の接続点とV相アーム60の接続点との間、平滑コンデンサ40の接続点とW相アーム70の接続点との間に、電源ライン20よりも自己インダクタンスが低く、かつ抵抗値が高い補助配線21〜23がそれぞれ備えられている。同様に、接地ライン30には、平滑コンデンサ40の接続点とU相アーム50の接続点との間、平滑コンデンサ40の接続点とV相アーム60の接続点との間、平滑コンデンサ40の接続点とW相アーム70の接続点との間に、接地ライン30よりも自己インダクタンスが低く、かつ抵抗値が高い補助配線31〜33がそれぞれ備えられている。各補助配線21〜23、31〜33は、例えば、ビニール線やワイヤ等の金属に対して柔軟な素材で作られた一般的なもの、つまり接続ライン20、30より剛性が低いものが用いられ、自己インダクタンスが100nH、抵抗値が10mΩのものが用いられる。
Further, the
図2は、図1に示す制御装置における平滑コンデンサ40とU相アーム50に備えられたスナバコンデンサ80との間の回路構成を示す模式図である。なお、図2では、補助配線22、23、32、33を省略して示してある。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a circuit configuration between the smoothing
図2に示されるように、電源ライン20および接地ライン30には、電源ライン20よりも自己インダクタンスが低く、かつ抵抗値が高い補助配線21、31が備えられている。このため、直流成分は主として電源ライン20および接地ライン30を有する電流経路(図2中Aの経路)を流れ、交流成分は主として補助配線21、31を有する電流経路(図2中Bの経路)を流れる。また、交流成分は、補助配線21と補助配線31とにおいて、反対方向に流れる。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、補助配線21〜23、31〜33は次のように電源ライン20および接地ライン30に備えられている。図3は、図1に示す電力変換装置の部分的な平面模式図であり、図1中の二点鎖線部分に相当している。なお、図3中では、補助配線22、23、32、33は省略して示してある。
In the present embodiment, the
図3に示されるように、電力変換装置は、電源ライン20および接地ライン30が平行に配置されており、電源ライン20および接地ライン30はそれぞれ平滑コンデンサ40を含む半導体モジュール100と、スイッチング素子51、52が直列接続された直列接続体、ダイオード53、54、スナバコンデンサ80を含む半導体モジュール110にネジ120により固定されている。
As shown in FIG. 3, in the power conversion apparatus, the
電源ライン20に備えられる補助配線21は、電源ライン20の平面方向であって、接地ライン30側に突出して備えられており、接地ライン30に備えられる補助配線31は、接地ライン30の平面方向であって、電源ライン20側に突出して備えられている。そして、補助配線21のうち接地ライン30側に突出している部分と補助配線30のうち電源ライン20側に突出している部分とは、平行とされている。
The
つまり、電流経路全体の自己インダクタンスは、単純には、電流経路によって囲まれる面積に比例するため、電源ライン20および接地ライン30を有して構成される電流経路によって囲まれる面積より補助配線21、31を有して構成される電流経路によって囲まれる面積が小さくなるようにしている。すなわち、補助配線21、31を含んで構成される電流経路は、電源ライン20および接地ライン30を含んで構成される電流経路で囲まれる面積と同じである場合であっても、補助配線21、31の自己インダクタンスは電源ライン20および接地ライン30より小さくされているため、電流経路全体の自己インダクタンスが小さくなる。しかしながら、本実施形態では、上記のように、補助配線21、31を含んで構成される電流経路で囲まれる面積を小さくすることにより、さらに電流経路全体の自己インダクタンスが小さくなるようにしている。
That is, since the self-inductance of the entire current path is simply proportional to the area surrounded by the current path, the
言い換えると、補助配線21、31を近接して配置することにより電流経路全体の自己インダクタンスが小さくなるようにしている。例えば、図2中Bの電流経路の自己インダクタンスLは、補助配線21の自己インダクタンスをL1、補助配線31の自己インダクタンスをL2、補助配線21、31の相互インダクタンスをMとすると、補助配線21、31には互いに反対方向の交流成分が流れるため、L=L1+L2−Mで示される。このため、補助配線21、31を近接して配置することにより、補助配線21、31を電磁結合させて相互インダクタンスが大きくなるようにし、電流経路全体の自己インダクタンスが小さくなるようにしている。
In other words, the self-inductance of the entire current path is reduced by arranging the
なお、上記では、補助配線21、31のうち突出している部分が平行とされているものについて説明したが、例えば、補助配線21と補助配線31とがねじり合わされていてもよい。また、補助配線21と補助配線31とは、例えば、ビニール平行線を用いて構成されていてもよい。さらに、上記では、平滑コンデンサ40とU相アーム50に備えられたスナバコンデンサ80との間の部分について説明したが、他の部分も同様の構成とされている。すなわち、補助配線22、23は、電源ライン20の平面方向であって、接地ライン30側に突出して備えられ、補助配線32、33は、接地ライン30の平面方向であって、電源ライン20側に突出して備えられている。
In the above description, the
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置では、電源ライン20および接地ライン30にそれぞれ、電源ライン20よりも自己インダクタンスが低く、かつ抵抗値が高い補助配線21〜23、31〜33が備えられている。そして、補助配線21、31を含んで構成される電流経路(例えば、図2中Bの電流経路)の自己インダクタンスは、電源ライン20および接地ライン30を含んで構成される電流経路(例えば、図2中Aの電流経路)の自己インダクタンスより小さくされている。このため、交流成分は補助配線21〜23、31〜33を含んで構成される電流経路を流れることになる。すなわち、スイッチング素子51、52、61、62、71、72をターンオンまたはオフしたときのサージ電流は、補助配線21〜23、31〜33を含んで構成される電流経路を流れることになり、補助配線21〜23、31〜33を備えていない電力変換装置と比較して、電流経路とスナバコンデンサ80とが共振することを抑制することができる。
As described above, in the power conversion device of the present embodiment, the
図4、図5は、下アーム駆動ハーフブリッジ回路を用いてスナバコンデンサ80の端子間の電圧をシミュレーションにより調べた結果であり、図4(a)は補助配線を備えていない回路構成を示す図、図4(b)はスナバコンデンサ80の端子間の電圧を示す図である。また、図5(a)は補助配線を備えた回路構成を示す図であり、図5(b)はスナバコンデンサ80の端子間の電圧を示す図である。なお、図4、図5では、電源10の電圧を150Vとし、電流を40Aとしたときのシミュレーション結果である。また、図4、図5では、電源ライン20および接地ライン30のインダクタンスを500nH、抵抗値を1mΩとし、平滑コンデンサ40の容量を550μF、スナバコンデンサ80の容量を1μFとしている。そして、図5では、補助配線21、31のインダクタンスを100nH、抵抗値を10mΩとしている。また、図4では、電源ライン20と接地ライン30との相互インダクタンスを10nHとし、図5では、補助配線21、31の相互インダクタンスを100nHとしている。
4 and 5 show the results of examining the voltage between the terminals of the
図4(b)に示されるように、補助配線を備えていない場合には、時点T1においてスイッチング素子52をターンオフすると、スナバコンデンサ80と電流経路とが共振してスナバコンデンサ80の端子間の電圧が振動し、50μs後でも振動が収束しないことが確認される。これに対し、図5(b)に示されるように、補助配線21、31を備えている場合には、時点T1においてスイッチング素子52をターンオフすると、スナバコンデンサ80と電流経路とが共振してスナバコンデンサ80の端子間の電圧が振動するものの、補助配線21、31を備えていない場合と比較して、電圧のピーク値を低減することができると共に、約20μs後には振動をほぼ収束できることが確認される。
As shown in FIG. 4B, when the auxiliary wiring is not provided, when the switching
すなわち、本実施形態の電力変換装置では、補助配線21、31を備えていることにより、電流経路とスナバコンデンサ80とが共振することを抑制することができる。なお、スナバコンデンサ80はスイッチング素子51、52の近傍に配置されるものであり、平滑コンデンサ40の容量より十分に小さいため、上記電力変換装置においては、スナバコンデンサ80と電流経路との間が共振することになる。また、上記では、スイッチング素子52をターンオフしたときのスナバコンデンサ80の端子間の電圧について説明したが、スイッチング素子52をターンオンしたときのスナバコンデンサ80の端子間の電圧の挙動についても同様の結果となる。
That is, in the power conversion device of the present embodiment, by providing the
また、このような電力変換装置においては、補助配線21〜23、31〜33にダンピング抵抗を備えて抵抗値を調整してもよい。ダンピング抵抗の抵抗値は、特に、限定されるものではないが、補助配線21〜23、31〜33を含んで構成される電流経路の臨界制動値に基づいて適宜選択されることが好ましい。
In such a power converter, the
図6は、図5(a)に示す回路にダンピング抵抗を挿入したときのスナバコンデンサ80の端子間の電圧を示す図であり、(a)は、ダンピング抵抗の抵抗値を臨界制動値としたときのスナバコンデンサ80の端子間の電圧を示す図、(b)は、ダンピング抵抗の抵抗値を臨界制動値の約半分としたときのスナバコンデンサ80の端子間の電圧を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the voltage between the terminals of the
図6に示されるように、時点T1でターンオフすると、ダンピング抵抗を挿入することにより、ダンピング抵抗を挿入していないスナバコンデンサ80の端子間の電圧と比較して、減衰性を高くすることができることが確認できる。しかしながら、図6(a)に示されるように、ダンピング抵抗の抵抗値を臨界制動値とした場合には、図5(b)と比較して、電圧の振動の減衰性を高くすることができるものの、電圧のピーク値が高くなる。これに対し、図6(b)に示されるように、ダンピング抵抗の抵抗値を臨界制動値の約半分とした場合には、図5(b)と比較して、電圧の振動の減衰性を高くしつつ、電圧のピーク値を小さくすることができる。このため、ダンピング抵抗を挿入する場合には、ダンピング抵抗の抵抗値を臨界制動値の約半分とすることが好ましい。
As shown in FIG. 6, when the turn-off is performed at time T1, the damping can be increased by inserting the damping resistor as compared with the voltage between the terminals of the
また、上記電力変換装置では、電源ライン20および接地ライン30には、ビニール線やワイヤ等の補助配線21〜23、31〜33を備えればよく、補助配線21〜23、31〜33と電源ライン20および接地ライン30との間に絶縁物を備える必要はない。そして、補助配線21〜23、31〜33を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスが電源ライン20および接地ライン30を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスより小さくされていればよいため、補助配線21〜23、31〜33を電源ライン20および接地ライン30に平行に配置しなくてもよいし、補助配線21〜23、31〜33を電源ライン20および接地ライン30に近接させて配置しなくてもよい。このため、板状の誘導導体を備える従来の電力変換装置と比較して、配置の自由度を向上させることができる。
Moreover, in the said power converter device, the
また、誘導導体に誘導電流を流して電流経路の自己インダクタンスを低減する従来の電力変換装置と比較して、補助配線21〜23、31〜33にダンピング抵抗を備えることにより、電圧のピーク値や減衰性の調整を容易に行うことができる。
In addition, compared with the conventional power converter that reduces the self-inductance of the current path by flowing an induced current through the induction conductor, the
そして、本実施形態では、補助配線21、31、補助配線22、32、補助配線23、33を近接して配置することにより、相互インダクタンスが大きくなるようにしているため、さらに、電流経路全体の自己インダクタンスを低減させることができる。
In the present embodiment, the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の電力変換装置は、上記第1実施形態に対して、電源ライン20を編組線で構成したものであり、その他に関しては上記第1実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。図7は、本実施形態における電力変換装置の部分的な平面模式図であり、図1中の二点鎖線部分に相当している。なお、図7中では、補助配線22、23は省略して示してある。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The power conversion device according to the present embodiment is configured by configuring the
図7に示されるように、本実施形態の電源ライン20は編組線を用いて構成されている。編組線は、AlやCu等で構成される芯線を樹脂等の絶縁体で覆うと共に絶縁体の周囲に補助配線21を編み込んで備え、さらに、この補助配線21を覆う樹脂等の絶縁体を配置したものである。そして、補助配線21は、半導体モジュール100、110と接続される部分の近傍からそれぞれ引き伸ばされて接地ライン30と電気的に接続されている。このため、編組線の芯線20aと接地ライン30を含んで構成される電流経路によって囲まれる面積より芯線20aと補助配線21を含んで構成される電流経路によって囲まれる面積を小さくすることができる。
As shown in FIG. 7, the
図8は、図7の回路構成を示す模式図である。なお、図8中では、補助配線22、23は省略して示してある。図8に示されるように、交流成分は図8中Cの電流経路を流れ、電源ライン20側では芯線20aを流れると共に接地ライン30側では補助配線21を流れる。なお、補助配線22、23についても同様であり、接地ライン30側では交流成分が補助配線22、23を流れる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the circuit configuration of FIG. In FIG. 8, the
このような電力変換装置では、電源ライン20を編組線を用いて構成し、芯線20aの周囲に配置されている補助配線21〜23を利用して交流成分が流れる電流経路を構成している。このため、上記第1実施形態と比較して、逆方向に交流成分が流れる電流経路、つまり芯線20aと補助配線21〜23とをさらに近接させることができ、相互インダクタンスを大きくすることができるので、電流経路全体の自己インダクタンスをさらに低減することができる。
In such a power converter, the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の電力変換装置は、上記第1実施形態に対して、補助配線21〜23、31〜33を通過させる中空部を有する磁気コアを備えたものであり、その他に関しては上記第1実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。図9は、本実施形態における電力変換装置の部分的な平面模式図であり、図1中の二点鎖線部分に相当している。なお、図9中では、補助配線22、23、32、33を省略して示してある。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The power converter of this embodiment is provided with a magnetic core having a hollow portion through which the
図9に示されるように、本実施形態の電力変換装置は、中空部を有する筒状の磁気コア130を備えており、補助配線21が磁気コア130の中空部を通過して備えられている。特に限定されるものではないが、磁気コア130は、例えば、フェライト等を用いて構成されている。
As shown in FIG. 9, the power conversion device of this embodiment includes a cylindrical
このような電力変換装置では、磁気コア130を備えており、磁気コア130の周囲には磁界が形成される。そして、補助配線21、31は、磁気コア130の中空部を通過して備えられている。このため、磁気コア130を備えていない場合と比較して、補助配線21、31に交流成分が流れたとき、補助配線21、31の周囲の磁束の変化を小さくすることができ、自己インダクタンスを小さくすることができる。このため、さらに、補助配線21、31とスナバコンデンサ80とが共振することを抑制することができる。
Such a power converter includes a
(他の実施形態)
上記第1実施形態では、電源ライン20および接地ライン30に補助配線21〜23、31〜33が備えられている例について説明したが、例えば、電源ライン20にのみ補助配線21〜23が備えられていても良いし、接地ライン30にのみ補助配線31〜33が備えられていてもよい。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the example in which the
また、上記第1、第3実施形態では、電源ライン20には、平滑コンデンサ40の接続点とU相アーム50の接続点との間、平滑コンデンサ40の接続点とV相アーム60の接続点との間、平滑コンデンサ40の接続点とW相アーム70の接続点との間に、補助配線21〜23が備えられており、接地ライン30には、平滑コンデンサ40の接続点とU相アーム50の接続点との間、平滑コンデンサ40の接続点とV相アーム60の接続点との間、平滑コンデンサ40の接続点とW相アーム70の接続点との間に、補助配線31〜33が備えられている例について説明したが、例えば、次のようにすることもできる。すなわち、電源ライン20のうち、平滑コンデンサ40の接続点とU相アーム50の接続点との間、U相アーム50の接続点とV相アーム60の接続点との間、V相アーム60の接続点とW相アーム70の接続点との間にそれぞれ補助配線21〜23を備えることができる。同様に、接地ライン30のうち、平滑コンデンサ40の接続点とU相アーム50の接続点との間、U相アーム50の接続点とV相アーム60の接続点との間、V相アーム60の接続点とW相アーム70の接続点との間にそれぞれ補助配線31〜33を備えることができる。
In the first and third embodiments, the
そして上記第2実施形態においても、電源ライン20のうち、平滑コンデンサ40の接続点とU相アーム50の接続点との間、U相アーム50の接続点とV相アーム60の接続点との間、V相アーム60の接続点とW相アーム70の接続点との間にそれぞれ補助配線21〜23を備えることができる。
Also in the second embodiment, between the connection point of the smoothing
また、上記各実施形態では、3相交流モータを制御する制御装置に本発明の電力変換装置を適用した例について説明したが、例えば、単層交流モータを制御する制御装置に適用することも可能である。 Moreover, although each said embodiment demonstrated the example which applied the power converter device of this invention to the control apparatus which controls a three-phase alternating current motor, it is also applicable to the control apparatus which controls a single layer alternating current motor, for example. It is.
10 電源
20 電源ライン
21〜23 補助配線
30 接地ライン
31〜33 補助配線
40 平滑コンデンサ
50 U相アーム
60 V相アーム
70 W相アーム
80 スナバコンデンサ
90 負荷
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記一対の接続ライン(20、30)には、前記接続ラインと前記平滑コンデンサ(40)との接続点および前記接続ラインと前記直列接続体との接続点との間に、当該接続ラインよりも自己インダクタンスが低いと共に抵抗値が高い補助配線(21〜23、31〜33)がそれぞれ備えられ、
前記補助配線(21〜23、31〜33)および前記スナバコンデンサ(80)を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスは、前記一対の接続ライン(20、30)を含んで構成される電流経路の自己インダクタンスより小さくされており、
それぞれの前記補助配線(21〜23)は、当該補助配線(21〜23)が備えられる接続ラインの平面方向であって、前記一対の接続ラインのうちの当該補助配線が備えられる一方の接続ラインと異なる他方の接続ライン側に突出して備えられ、
前記補助配線(21〜23、31〜33)を含んで構成される電流経路で囲まれる面積は、前記一対の接続ライン(20、30)を含んで構成される電流経路で囲まれる面積より小さくされていることを特徴とする電力変換装置。 A pair of connection lines (20, 30) through which current flows are provided, and a smoothing capacitor (40) and switching elements (51, 52, 61, 62, 71, 72) are provided between the pair of connection lines (20, 30). ) In series connection, and a snubber capacitor (80) provided in the series connection,
In the pair of connection lines (20, 30 ), a connection point between the connection line and the smoothing capacitor (40) and a connection point between the connection line and the series connection body are more than the connection line. resistance with self-inductance is low is high auxiliary wiring (21 to 23 and 31 to 33) are provided, respectively,
The self-inductance of the current path including the auxiliary wiring (21 to 23, 31 to 33) and the snubber capacitor (80) is the current path including the pair of connection lines (20, 30). of which is smaller than the self-inductance,
Each of the auxiliary wirings (21 to 23) is a planar direction of a connection line provided with the auxiliary wiring (21 to 23), and is one connection line provided with the auxiliary wiring of the pair of connection lines. Projecting on the other connection line side different from
The area surrounded by the current path including the auxiliary wirings (21 to 23, 31 to 33) is smaller than the area surrounded by the current path including the pair of connection lines (20, 30). The power converter characterized by being made .
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JPH11289751A (en) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | Inverter device and air-conditioning equipment |
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JP2004236374A (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Method of constituting ac-ac direct conversion type power converter |
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