JP6650109B2 - Noise filter - Google Patents
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Description
この発明は、電力変換装置等において発生する電磁ノイズを低減するためのノイズフィルタに関するものである。 The present invention relates to a noise filter for reducing electromagnetic noise generated in a power converter or the like.
IGBT,MOSFET等のパワー半導体素子が数[kHz]〜数100[kHz]の高速スイッチングを行って電圧・電流を変換するインバータやコンバータ等の電力変換装置は、高効率・小型化・軽量化等のメリットによって急速に普及が拡大している。
しかし、電力変換を行うための高速スイッチングは電磁ノイズを発生する原因となり、周辺機器に対する電磁ノイズ障害が大きな課題となっている。
Power conversion devices, such as inverters and converters, in which power semiconductor elements such as IGBTs and MOSFETs perform high-speed switching of several [kHz] to several hundred [kHz] to convert voltage and current, have high efficiency, small size, light weight, etc. Due to the merits of this, its spread is rapidly expanding.
However, high-speed switching for performing power conversion causes electromagnetic noise, and electromagnetic noise disturbance to peripheral devices is a major problem.
上記の電磁ノイズ障害を防止するため、電力変換装置には一般にノイズフィルタが備えられており、このノイズフィルタの作用によって外部へ流出する電磁ノイズを低減している。また、欧州から始まった電磁ノイズの法規制は世界的に広がってきており、規制対象となる伝導ノイズ(雑音端子電圧)及び放射ノイズ(放射電界強度)は、電力変換装置の使用環境において低減すべきレベルが明確になっている。 In order to prevent the above-described electromagnetic noise interference, the power conversion device is generally provided with a noise filter, and the function of the noise filter reduces the electromagnetic noise flowing to the outside. In addition, laws and regulations on electromagnetic noise, which began in Europe, are spreading around the world. Conducted noise (noise terminal voltage) and radiated noise (radiated electric field strength), which are subject to regulation, are reduced in the usage environment of power converters. The level to be decided is clear.
しかしながら、所定の規格を満足した電力変換装置であっても、フィールドにおいて電磁ノイズ障害が発生することがある。これは、使用環境によって電力変換装置の周辺機器への影響が大きく異なるためである。
周辺機器がノイズ耐性の低い機器(高感度の計測機器のように誤動作しやすい機器)である場合や、電力変換装置の直近に計測機器が配置されるような場合は、電力変換装置が最も厳しい規格(例えば、CISPR22,ClassB)をクリアしていても電磁ノイズ障害が発生することがある。
However, even in a power converter that satisfies a predetermined standard, electromagnetic noise interference may occur in the field. This is because the influence on the peripheral devices of the power converter greatly differs depending on the use environment.
If the peripheral device is a device with low noise resistance (a device that easily malfunctions such as a high-sensitivity measuring device), or if a measuring device is arranged in the immediate vicinity of the power converter, the power converter is the most severe. Even if the standard (for example, CISPR22, ClassB) is cleared, electromagnetic noise interference may occur.
また、電力変換装置のノイズフィルタは、一般にリアクトル(コモンモードチョークコイル)と線間コンデンサ、接地コンデンサを含む形で構成されるが、ノイズフィルタを追加したことによって発生する障害もある。例えば、接地コンデンサを介して流れる漏れ電流が増加して漏電遮断器が応動する事例や、コモンモードチョークコイルに過大なノイズ電流(コモンモード電流)が流れてチョークコイルの過熱・焼損を招く事例等があり、この種の過熱・焼損事故は、例えば、以下のような電動機可変速駆動システムにおいて生じる場合がある。 Further, the noise filter of the power converter generally includes a reactor (common mode choke coil), a line capacitor, and a ground capacitor. However, there is an obstacle generated by adding the noise filter. For example, cases where the leakage current flowing through the grounding capacitor increases and the earth leakage breaker responds, and cases where excessive noise current (common mode current) flows through the common mode choke coil causing overheating and burning of the choke coil This kind of overheating / burnout accident may occur, for example, in the following motor variable speed drive system.
図7は、三相交流電動機(以下、単に電動機という)を三相インバータにより駆動する可変速駆動システムの全体構成を示している。
図7において、10は三相交流電源、20は入力ケーブル、30は後述の図8に示すノイズフィルタ、40は、ダイオード整流回路41と平滑コンデンサCdcとインバータ部42とからなる三相インバータ、50は出力ケーブル、60は電動機である。なお、S1〜S6はIGBT等の半導体スイッチング素子である。
FIG. 7 shows an overall configuration of a variable speed drive system that drives a three-phase AC motor (hereinafter simply referred to as a motor) by a three-phase inverter.
7,
ここで、ノイズフィルタ30は、例えば図8に示すように構成されている。このノイズフィルタ30は、いわゆるπ型フィルタとして知られているものである。
図8において、ノイズフィルタ30の各相の入出力端子R,R’,S,S’,T,T’間には、コイル31R,31S,31Tからなるコモンモードチョークコイル31が接続されている。
Here, the
8, a common
また、コモンモードチョークコイル31の入力端子R,S,T側と接地線32(E,Einは接地端子を示す)との間には、第1の線間コンデンサ33と第1の接地コンデンサ34と第1のフィルタスイッチ35とが直列に接続され、コモンモードチョークコイル31の出力端子R’,S’,T’側と接地線32との間には、第2の線間コンデンサ36と第2の接地コンデンサ37と第2のフィルタスイッチ38とが直列に接続されている。なお、33R,33S,33T,36R,36S,36Tは、線間コンデンサ33,36をそれぞれ構成するコンデンサである。
Also, between the input terminal R, S, T side and the
上記のノイズフィルタ30は、主に、三相インバータ40が駆動した際に出力ケーブル50及び電動機60に形成される浮遊容量を介して接地線32に流れ、系統に流出するコモンモード電流(高周波漏れ電流)を低減する役割を果たしており、出力ケーブル50が長くなるほど、出力ケーブル50に形成される浮遊容量が大きくなってコモンモード電流も大きくなる。
可変速駆動システムが設置されるフィールドによっては、出力ケーブル50が取扱説明書等に記載された許容長を超えて敷設されることがあり、その場合には、コモンモードチョークコイル31に設計値以上の過大なコモンモード電流が流れて過熱・焼損に至ることもある。
The above-described
Depending on the field in which the variable speed drive system is installed, the
このような障害の発生を回避するには、ノイズフィルタを外付けタイプにして大電流対応品に交換可能とすることや、ノイズフィルタが内蔵されているシステムにおいては、図8に示したフィルタスイッチ35,38のオン・オフにより、フィルタ機能の有効・無効を選択可能にすることが考えられる。 In order to avoid the occurrence of such a failure, it is necessary to use an external type noise filter so that it can be replaced with a product compatible with a large current, or to use a filter switch shown in FIG. It is conceivable to enable or disable the filter function by turning on and off 35 and 38.
例えば、特許文献1には、図8と同等の機能のフィルタスイッチを備えた電力変換装置が記載されている。この特許文献1では、フィルタスイッチのオン・オフによりフィルタ機能の有効・無効を選択可能としてノイズフィルタの交換に伴う煩雑な作業を解消しており、フィルタスイッチをオフすることで過大な漏れ電流の発生を防止し、漏電遮断器等が応動するのを防いでいる。 For example, Patent Literature 1 describes a power conversion device including a filter switch having the same function as that of FIG. In this patent document 1, the filter function can be enabled / disabled by turning on / off the filter switch, thereby eliminating the complicated work involved in replacing the noise filter. Turning off the filter switch causes excessive leakage current. The occurrence is prevented, and the earth leakage breaker is prevented from responding.
しかしながら、フィルタスイッチをオフしてフィルタ機能を無効にした場合には、電力変換装置から流出するノイズ量が増加することとなり、周辺機器の誤動作やコモンモードチョークコイルの過熱・焼損等の新たな障害を生じさせる懸念がある。また、フィルタスイッチはフィルタ機能の有効・無効を切り替える機能しか持たないため、フィルタ機能の有効時に電磁ノイズ障害が発生した場合には、新たなノイズ対策部品を追加しなければならない。 However, if the filter function is disabled by turning off the filter switch, the amount of noise flowing out of the power converter will increase, causing new malfunctions such as malfunction of peripheral devices and overheating and burning of the common mode choke coil. There is a concern that Further, since the filter switch has only a function of switching the validity / invalidity of the filter function, if an electromagnetic noise disturbance occurs when the filter function is valid, a new noise suppression component must be added.
そこで、本発明の解決課題は、フィルタ機能の有効・無効を切り替えるだけではなく,コモンモードチョークコイルの過熱・焼損を防ぐと共に、フィールドにおける電磁ノイズ障害への適切な対策を実施可能としたノイズフィルタを提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a noise filter that not only switches the validity / invalidity of a filter function but also prevents overheating and burning of a common mode choke coil and implements appropriate measures against electromagnetic noise disturbance in a field. Is to provide.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、コモンモードチョークコイルの入力側に複数のコンデンサからなる第1の線間コンデンサを接続すると共に、前記コモンモードチョークコイルの出力側に複数のコンデンサからなる第2の線間コンデンサを接続し、前記第1の線間コンデンサの中性点と接地線との間に第1の接地コンデンサを接続し、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記接地線との間に第2の接地コンデンサを接続して構成されるπ型のノイズフィルタにおいて、
前記第1の接地コンデンサと前記接地線との間に第1の開閉接続部を設け、かつ、前記第2の接地コンデンサと前記接地線との間に第2の開閉接続部を設けると共に、
前記第1の接地コンデンサと前記第1の開閉接続部との接続点と、前記第2の接地コンデンサと前記第2の開閉接続部との接続点との間に、第3の開閉接続部を設けたものである。
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 connects a first line capacitor composed of a plurality of capacitors to an input side of a common mode choke coil, and connects a plurality of capacitors to an output side of the common mode choke coil. A second line capacitor composed of a capacitor, a first ground capacitor connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a second line capacitor of the second line capacitor. In a π-type noise filter configured by connecting a second ground capacitor between a neutral point and the ground line,
Providing a first switching connection between the first grounding capacitor and the grounding line, and providing a second switching connection between the second grounding capacitor and the grounding line;
A third switching connection is provided between a connection point between the first grounding capacitor and the first switching connection and a connection point between the second grounding capacitor and the second switching connection. It is provided.
請求項2に係る発明は、コモンモードチョークコイルの入力側に複数のコンデンサからなる第1の線間コンデンサを接続すると共に、前記コモンモードチョークコイルの出力側に複数のコンデンサからなる第2の線間コンデンサを接続し、前記第1の線間コンデンサの中性点と接地線との間に第1の接地コンデンサを接続し、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記接地線との間に第2の接地コンデンサを接続して構成されるπ型のノイズフィルタにおいて、
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の接地コンデンサとの間に第1の開閉接続部を設け、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記第2の接地コンデンサとの間に第2の開閉接続部を設けると共に、
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の開閉接続部との接続点と、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記第2の開閉接続部との接続点との間に、第3の開閉接続部を設けたものである。
According to a second aspect of the present invention, a first line capacitor including a plurality of capacitors is connected to an input side of a common mode choke coil, and a second line including a plurality of capacitors is connected to an output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a neutral point of the second line capacitor is connected to the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a second ground capacitor between
A first switching connection is provided between a neutral point of the first line capacitor and the first grounding capacitor, and a neutral point of the second line capacitor is connected to the second grounding capacitor. Rutotomoni providing the second opening and closing the connecting portion between the capacitor,
A connection point between the neutral point of the first line capacitor and the first switching connection, and a connection point between the neutral point of the second line capacitor and the second switching connection. A third opening / closing connection portion is provided between them.
請求項3に係る発明は、コモンモードチョークコイルの入力側に複数のコンデンサからなる第1の線間コンデンサを接続すると共に、前記コモンモードチョークコイルの出力側に複数のコンデンサからなる第2の線間コンデンサを接続し、前記第1の線間コンデンサの中性点と接地線との間に第1の接地コンデンサを接続し、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記接地線との間に第2の接地コンデンサを接続して構成されるπ型のノイズフィルタにおいて、
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の接地コンデンサとの間に第1の開閉接続部を設け、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記第2の接地コンデンサとの間に第2の開閉接続部を設けると共に、
前記第1の開閉接続部と前記第1の接地コンデンサとの接続点と、前記第2の線間コンデンサの中性点とを接続する第3の開閉接続部を設けたものである。
According to a third aspect of the present invention, a first line capacitor including a plurality of capacitors is connected to an input side of a common mode choke coil, and a second line including a plurality of capacitors is connected to an output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a neutral point of the second line capacitor is connected to the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a second ground capacitor between
A first switching connection is provided between a neutral point of the first line capacitor and the first grounding capacitor , and a neutral point of the second line capacitor is connected to the second grounding capacitor. A second switching connection is provided between the capacitor and the capacitor ,
A third switching connection for connecting a connection point between the first switching connection and the first grounding capacitor and a neutral point of the second line capacitor is provided.
請求項4に係る発明は、コモンモードチョークコイルの入力側に複数のコンデンサからなる第1の線間コンデンサを接続すると共に、前記コモンモードチョークコイルの出力側に複数のコンデンサからなる第2の線間コンデンサを接続し、前記第1の線間コンデンサの中性点と接地線との間に第1の接地コンデンサを接続し、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記接地線との間に第2の接地コンデンサを接続して構成されるπ型のノイズフィルタにおいて、
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の接地コンデンサとの間に第1の開閉接続部を設け、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記第2の接地コンデンサとの間に第2の開閉接続部を設けると共に、
前記第2の開閉接続部と前記第2の接地コンデンサとの接続点と、前記第1の線間コンデンサの中性点とを接続する第3の開閉接続部を設けたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, a first line capacitor including a plurality of capacitors is connected to an input side of a common mode choke coil, and a second line including a plurality of capacitors is connected to an output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a neutral point of the second line capacitor is connected to the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a second ground capacitor between
A first switching connection is provided between a neutral point of the first line capacitor and the first grounding capacitor, and a neutral point of the second line capacitor is connected to the second grounding capacitor. A second switching connection is provided between the capacitor and the capacitor,
A third switching connection for connecting a connection point between the second switching connection and the second grounding capacitor and a neutral point of the first line capacitor is provided.
請求項5に係る発明は、コモンモードチョークコイルの入力側に複数のコンデンサからなる第1の線間コンデンサを接続すると共に、前記コモンモードチョークコイルの出力側に複数のコンデンサからなる第2の線間コンデンサを接続し、前記第1の線間コンデンサの中性点と接地線との間に第1の接地コンデンサを接続し、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記接地線との間に第2の接地コンデンサを接続して構成されるπ型のノイズフィルタにおいて、
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の接地コンデンサとの間に開閉接続部を設けると共に、
前記開閉接続部と前記第1の接地コンデンサとの接続点と、前記第2の線間コンデンサの中性点との間に、前記開閉接続部とは別の開閉接続部を設けたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, a first line capacitor including a plurality of capacitors is connected to an input side of a common mode choke coil, and a second line including a plurality of capacitors is connected to an output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a neutral point of the second line capacitor is connected to the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a second ground capacitor between
Providing a switching connection between the neutral point of the first line capacitor and the first ground capacitor;
Before a connection point between KiHiraki closed connecting portion and the first grounding capacitor, between the neutral point of the second line between the capacitors, as said opening and closing the connecting portion having a different opening and closing the connecting portion It is.
本発明によれば、コモンモードチョークコイルの入力側及び出力側にそれぞれ接続された線間コンデンサと接地コンデンサとを切り離し可能とし、かつ、これらの線間コンデンサの中性点同士を接続可能とすることにより、コモンモードチョークコイルの過熱・焼損を防ぐと共に、電力変換器等が設置されたフィールドにおける電磁ノイズ障害への適切な対策を実施することができる。 According to the present invention, the line capacitor and the ground capacitor connected to the input side and the output side of the common mode choke coil can be separated, and the neutral points of these line capacitors can be connected to each other. Thus, it is possible to prevent overheating and burning of the common mode choke coil, and to take appropriate measures against electromagnetic noise disturbance in the field where the power converter and the like are installed.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るノイズフィルタ30Aの構成図であり、請求項1に係る発明に相当する。なお、以下の各実施形態において、図8における各部と同一の機能を有するものには図8の参照符号と同一の参照符号を付してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a
図1の第1実施形態が図8と異なるのは、第1の接地コンデンサ34と第1のフィルタスイッチ35との接続点と、第2の接地コンデンサ37と第2のフィルタスイッチ38との接続点との間に、第3のフィルタスイッチ39を接続した点である。このフィルタスイッチ39をオンすることで、コモンモードチョークコイル31の過熱・焼損を防止することができる。
The first embodiment of FIG. 1 is different from that of FIG. 8 in that a connection point between a
ここで、第1,第2,第3のフィルタスイッチ35,38,39は、それぞれ、請求項における第1,第2,第3の開閉接続部に相当している。これら第1,第2,第3の開閉接続部は、スイッチを固定的に配置して構成しても良いし、後述するように、短絡片と、この短絡片により短絡可能な一対の接続点とによって構成しても良い。 Here, the first, second, and third filter switches 35, 38, and 39 correspond to first, second, and third opening / closing connectors in claims, respectively. These first, second, and third opening / closing connection sections may be configured by arranging switches fixedly, or, as described later, a short-circuiting piece and a pair of connection points that can be short-circuited by the short-circuiting piece. May be used.
図1において、フィルタスイッチ35,38をオフした上で、フィルタスイッチ39をオンすると、線間コンデンサ33,36、接地コンデンサ34,37によってコモンモードチョークコイル31のバイパス経路が形成される。このため、コモンモードチョークコイル31の過熱・焼損の原因となるコモンモード電流は線間コンデンサ33,36側にバイパスして流れるため、コモンモードチョークコイル31には流れにくくなる。これにより、コモンモードチョークコイル31に過大な電流が流れるのを防ぎ、その過熱・焼損を防止することができる。
In FIG. 1, when the filter switches 39 are turned on after the filter switches 35 and 38 are turned off, a bypass path of the common
また、フィルタスイッチ35,38を、短絡片とこの短絡片により短絡可能な一対の接続点によってそれぞれ構成しておき、一方の短絡片を取り外したうえで、図1のフィルタスイッチ39に相当する部位に設けた一対の接続点を短絡させれば、フィルタスイッチ39として独立した部品を設ける必要もない。
The filter switches 35 and 38 are respectively constituted by a short-circuiting piece and a pair of connection points which can be short-circuited by the short-circuiting piece. After removing one of the short-circuiting pieces, a portion corresponding to the
次に、図2は、本発明の第2実施形態に係るノイズフィルタ30Bの基本的な構成図である。
第2実施形態が図8と異なるのは、フィルタスイッチ35,38の接続位置である。すなわち、図8では、フィルタスイッチ35,38が接地コンデンサ34,37と接地線32との間にそれぞれ接続されているが、第2実施形態では、フィルタスイッチ35,38が線間コンデンサ33,36の各中性点と接地コンデンサ34,37との間にそれぞれ接続されている。
Next, FIG. 2 is a basic configuration diagram of a
The second embodiment differs from FIG. 8 in the connection positions of the filter switches 35 and 38. That is, in FIG. 8, the filter switches 35 and 38 are connected between the
通常、ノイズフィルタを構成する部品は、一箇所に集中して配置した方が大きなノイズ低減効果が得られるため、図2に示すように線間コンデンサと接地コンデンサとの間にフィルタスイッチ35,38を設けることは一般的でない。
しかし、図1の第1実施形態では、フィルタスイッチ39をオンすることで線間コンデンサ33,36、接地コンデンサ34,37が直列に接続されるのに対し,図2の第2実施形態では、線間コンデンサ33,36と接地コンデンサ34,37とをフィルタスイッチ35,38によってそれぞれ切り離したうえで、図3のようにフィルタスイッチ39を接続する(オンする)ことにより、コモンモード電流のバイパス経路には線間コンデンサ33,36のみがフィルタスイッチ39を介して直列接続される形になる。
これにより、第1実施形態に比べてコモンモード電流のバイパス経路のインピーダンスが小さくなり、コモンモードチョークコイル31の過熱・焼損を防止する効果を一層高めることができる。
In general, the components constituting the noise filter can be more concentratedly arranged at one place to obtain a large noise reduction effect. Therefore, as shown in FIG. 2, the filter switches 35 and 38 are provided between the line capacitor and the ground capacitor. Is not common.
However, in the first embodiment of FIG. 1, the
Thereby, the impedance of the bypass path of the common mode current is smaller than that of the first embodiment, and the effect of preventing the common
更に詳しく説明すると、第2実施形態ではコモンモード電流のバイパス経路におけるコンデンサの直列数が少なくなるだけでなく、設計上の手法として、接地コンデンサ34,37よりも線間コンデンサ33,36の静電容量の方が大きくなるのが一般的である。これは、コモンモードチョークコイル31の漏れインダクタンスと接地コンデンサ34,37とによってコモンモードフィルタを構成するのに対し、コモンモードチョークコイル31の漏れインダクタンスと線間コンデンサ33,36とによってノーマルモードフィルタを構成しており、何れのフィルタも共振周波数はおよそ同じような値(数10[kHz]付近)に設定することになる。ここで、コモンモードフィルタ31の漏れインダクタンスは非常に小さいため,線間コンデンサ33,36の容量を接地コンデンサ34,37の容量よりも大きくすることで、両フィルタの共振周波数を同程度に設定している。
More specifically, in the second embodiment, not only the number of series-connected capacitors in the bypass path of the common mode current is reduced, but also, as a design technique, the electrostatic capacitance of the
つまり、図3のノイズフィルタ30Cに示すように、バイパス経路にフィルタスイッチ39を介して線間コンデンサ33,36のみが直列接続されるようにすると、コモンモードチョークコイル31と並列に接続される静電容量が大きくなるため、より多くのコモンモード電流を線間コンデンサ33,36側にバイパスさせることができる。結果として、コモンモードチョークコイル31に流れるコモンモード電流が減少するので、コモンモードチョークコイル31の過熱・焼損の恐れが少なくなる。
なお、図3のノイズフィルタ30Cは、請求項2に係る発明に相当している。
That is, as shown in the
The
この第2実施形態においても、フィルタスイッチ35,38を、短絡片とこの短絡片により短絡可能な一対の接続点によってそれぞれ構成しておき、両方の短絡片を取り外したうえで、一方の短絡片を用いて図3のフィルタスイッチ39に相当する部位に設けた一対の接続点を短絡させれば、フィルタスイッチ39として独立した部品を設ける必要もない。
Also in the second embodiment, the filter switches 35 and 38 are each configured by a short-circuiting piece and a pair of connection points that can be short-circuited by the short-circuiting piece. If a pair of connection points provided at a portion corresponding to the
また、図4,図5に示すように接続すると、フィールドにおいて電磁ノイズ障害が発生した際に、新たなノイズフィルタを追加せずに所望のノイズ低減効果を得るように、フィルタ構成を組み替えることができる。
すなわち、図4は、フィルタスイッチ35と接地コンデンサ34との接続点と、線間コンデンサ36の中性点との間にフィルタスイッチ39を接続してノイズフィルタ30Dを構成する例であり、図5は、線間コンデンサ33の中性点と、フィルタスイッチ38と接地コンデンサ37との接続点との間にフィルタスイッチ39を接続してノイズフィルタ30Eを構成する例である。
これらのノイズフィルタ30D,30Eは、それぞれ請求項3,4に係る発明に相当している。
何れの場合も、フィルタスイッチ35,38を短絡片により構成しておき、一方の短絡片を取り外したうえで、図4または図5のフィルタスイッチ39に相当する部位に設けた一対の接続点を短絡させれば良い。
4 and 5, when an electromagnetic noise disturbance occurs in the field, the filter configuration can be rearranged so as to obtain a desired noise reduction effect without adding a new noise filter. it can.
That is, FIG. 4 shows an example in which the
These noise filters 30D and 30E correspond to the invention according to
In any case, the filter switches 35 and 38 are configured by short-circuit pieces, one of the short-circuit pieces is removed, and a pair of connection points provided at a portion corresponding to the
図4,図5に示すような接続構成が可能になるのは、一般的なノイズフィルタは規格を満足するように設計されていることに起因する。この種の規格で求められるのは、150[kHz]〜30[MHz]の伝導ノイズ(雑音端子電圧)と30[MHz]〜1[GHz](最高で6[GHz])の放射ノイズ(放射電界強度)を低減することであり、通常は、このような幅広い周波数帯域に対して全体的にノイズを低減できるようにノイズフィルタを設計している。
つまり、図8に示した従来のノイズフィルタ30では、コモンモードチョークコイル31を挟んで両側に接続される接地コンデンサ34,37は、低減させる周波数帯域が異なっている。
The connection configuration shown in FIGS. 4 and 5 becomes possible because a general noise filter is designed to satisfy the standard. This type of standard requires conducted noise (noise terminal voltage) of 150 [kHz] to 30 [MHz] and radiation noise (radiation of 30 [MHz] to 1 [GHz] (up to 6 [GHz]). In general, a noise filter is designed so that noise can be reduced as a whole in such a wide frequency band.
That is, in the
具体的には、コモンモードチョークコイル31と第2の接地コンデンサ37との組み合わせにより、およそ1[MHz]以下のノイズを低減するのに対し、第1の接地コンデンサ34は、交流電源10までの入力ケーブル20の配線インダクタンスとの組み合わせにより、およそ1[MHz]以上(目安は5[MHz]以下)のノイズを低減するのに効果がある。
More specifically, the combination of the common
しかし、フィールドにおいて電磁ノイズ障害が生じる場合、150[kHz]〜30[MHz]という広い周波数帯域全体に生じている電磁ノイズが原因になっていることは稀である。すなわち、通常は、障害を起こしている周辺機器との組み合わせで狭い周波数帯域における電磁障害が発生する場合がほとんどである。
例えば、AMラジオへの雑音混入の場合では、531[kHz]〜1602[kHz]の周波数帯域における電磁ノイズが問題となる。あるいは、規制対象外の150[kHz]以下に発生している電磁ノイズが原因となって、周辺機器が誤動作する場合もある。つまり、電磁ノイズ障害は、インバータ等の電力変換装置と影響を受ける周辺機器との組み合わせによって発生する。
However, when an electromagnetic noise disturbance occurs in the field, it is rare that the electromagnetic noise is caused by an electromagnetic noise occurring in a wide frequency band of 150 [kHz] to 30 [MHz]. That is, usually, in most cases, electromagnetic interference in a narrow frequency band occurs in combination with a peripheral device that is causing a failure.
For example, in the case where noise is mixed into AM radio, electromagnetic noise in a frequency band of 531 [kHz] to 1602 [kHz] becomes a problem. Alternatively, peripheral devices may malfunction due to electromagnetic noise generated below 150 kHz that is not subject to regulation. That is, the electromagnetic noise disturbance occurs due to a combination of a power conversion device such as an inverter and peripheral devices affected by the power conversion device.
そこで、図4に示す回路が構成されるように第3のフィルタスイッチ39の設置箇所を選定し、第1のフィルタスイッチ35をオフ、第2,第3のフィルタスイッチ38,39をオンすれば、1[MHz]以下の周波数帯域の電磁ノイズを図8の場合よりも大きく低減することができる。
Therefore, the installation location of the
また、図5に示す回路が構成されるように第3のフィルタスイッチ39の設置箇所を選定した場合、前述したおよそ1[MHz]以下の電磁ノイズは低減量が減ってしまう反面、1[MHz]以上の周波数帯域の電磁ノイズが低減される。一般に、5[MHz]以上の周波数帯域のノイズ対策は、部品配置等に大きく依存しており、理論計算によって求めることが難しい。しかし、図5の構成において、フィルタスイッチ35,39をオンして電源側に接地コンデンサ34,37を集約することにより、高周波に特化して電磁ノイズを低減できることが期待される。
In addition, when the installation location of the
以上の図2〜図5に示した第2実施形態は、第3のフィルタスイッチ39の設置箇所及びそのオン・オフ状態を除けば、第1,第2の線間コンデンサ33,36、第1,第2のフィルタスイッチ35,38、第1,第2の接地コンデンサ34,37の接続構成は同一である。
言い換えれば、第1,第2のフィルタスイッチ35,38を構成する短絡片を用いて第3のフィルタスイッチ39に相当する部位をオンまたはオフすることにより、図2〜図5に示した全ての回路が構成される。
従って、図2〜図5におけるノイズフィルタ30B,30C,30D,30Eは、共通の部品を用いて構成可能であり、最も対策すべき課題(コモンモードチョークコイルを保護する場合、およそ1[MHz]以下の電磁ノイズを低減する場合、1[MHz]以上の電磁ノイズを低減する場合)に応じて、構成を選択すれば良く、基本構成であるフィルタスイッチを設けない場合のノイズフィルタの構成(フィルタスイッチ35,38をオン、同39をオフとした構成)によるノイズ低減効果を損なうことはない。よって、従来から行ってきたフィルタの設計(回路定数の決定)に悪影響を与えることがない。
In the second embodiment shown in FIGS. 2 to 5 described above, except for the installation location of the
In other words, by turning on or off the portion corresponding to the
Therefore, the noise filters 30B, 30C, 30D, and 30E in FIGS. 2 to 5 can be configured using common components, and the problem to be dealt with most (about 1 [MHz] when protecting the common mode choke coil). In order to reduce the following electromagnetic noise, the configuration may be selected according to the case of reducing the electromagnetic noise of 1 [MHz] or more. The configuration in which the
次に、図6は本発明の第3実施形態を示す構成図であり、請求項5に係る発明に相当する。この第3実施形態に係るノイズフィルタ30Fは、図4のノイズフィルタ30Dから第2のフィルタスイッチ38を除去した構成に相当する。
Next, FIG. 6 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention, and corresponds to the fifth aspect of the present invention. The
つまり、図6に示す第3実施形態は、第1,第3のフィルタスイッチ35,39の動作により、基本的な構成であるπ型フィルタと、インバータ40側に接地コンデンサ34,37を集約して1[MHz]以下の周波数帯域の電磁ノイズを大幅に低減可能とする構成(フィルタスイッチ35をオフ、フィルタスイッチ39をオン)や、コモンモードチョークコイル31の過熱・焼損を防止するための構成(フィルタスイッチ35,39をオン)を実現可能である。また、フィルタスイッチ35,39を両方ともオフすれば、接地コンデンサ34を接地線32から切り離せることから、漏れ電流を低減させることもできる。
ただし、図2〜図5のように、すべての接地コンデンサを接地線から切り離すことはできないため、漏れ電流を低減する効果は限定的と言えるが、フィルタスイッチの数が二つで構成できるメリットがある。
That is, in the third embodiment shown in FIG. 6, the operation of the first and third filter switches 35 and 39 integrates the π-type filter having the basic configuration and the
However, as shown in FIGS. 2 to 5, all the ground capacitors cannot be separated from the ground line, so the effect of reducing the leakage current can be said to be limited. However, there is an advantage that the number of filter switches can be constituted by two. is there.
なお、上述した各実施形態は、三相交流電路に接続されるノイズフィルタに関するものであるが、本発明は、単相交流電路に接続される場合にも適用可能である。
更に、本発明に係るノイズフィルタの一部または全部を、電力変換装置の直流中間回路(例えば、図7における平滑コンデンサCdcの接続箇所)に接続する場合にも同様の効果を得ることができる。
加えて、各実施形態では、可変速駆動システムに内蔵されるノイズフィルタを想定しているが、本発明は、外付けタイプのノイズフィルタにも適用可能である。
Note that each of the embodiments described above relates to a noise filter connected to a three-phase AC circuit, but the present invention is also applicable to a case where the noise filter is connected to a single-phase AC circuit.
Further, the same effect can be obtained when a part or all of the noise filter according to the present invention is connected to a DC intermediate circuit (for example, a connection point of the smoothing capacitor Cdc in FIG. 7) of the power converter. .
In addition, in each embodiment, a noise filter built in the variable speed drive system is assumed, but the present invention is also applicable to an external type noise filter.
本発明は、インバータ、コンバータ等により電動機等の負荷を駆動する各種の電力変換装置、電源装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for various power conversion devices and power supply devices that drive loads such as electric motors by inverters, converters, and the like.
10:三相交流電源
20:入力ケーブル
30A,30B,30C,30D,30E,30F:ノイズフィルタ
31:コモンモードチョークコイル
31R,31S,31T:コイル
32:接地線
33,36:線間コンデンサ
33R,33S,33T,36R,36S,36T:コンデンサ
34,37:接地コンデンサ
35,38,39:フィルタスイッチ
40:三相インバータ
41:ダイオード整流回路
42:インバータ部
50:出力ケーブル
60:三相電動機
Cdc:平滑コンデンサ
10: three-phase AC power supply 20:
Claims (5)
前記第1の接地コンデンサと前記接地線との間に第1の開閉接続部を設け、かつ、前記第2の接地コンデンサと前記接地線との間に第2の開閉接続部を設けると共に、
前記第1の接地コンデンサと前記第1の開閉接続部との接続点と、前記第2の接地コンデンサと前記第2の開閉接続部との接続点との間に、第3の開閉接続部を設けることを特徴としたノイズフィルタ。 A first line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the input side of the common mode choke coil, and a second line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a second ground is connected between the neutral point of the second line capacitor and the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a capacitor,
Providing a first switching connection between the first grounding capacitor and the grounding line, and providing a second switching connection between the second grounding capacitor and the grounding line;
A third switching connection is provided between a connection point between the first grounding capacitor and the first switching connection and a connection point between the second grounding capacitor and the second switching connection. A noise filter characterized by being provided.
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の接地コンデンサとの間に第1の開閉接続部を設け、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記第2の接地コンデンサとの間に第2の開閉接続部を設けると共に、
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の開閉接続部との接続点と、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記第2の開閉接続部との接続点との間に、第3の開閉接続部を設けることを特徴としたノイズフィルタ。 A first line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the input side of the common mode choke coil, and a second line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a second ground is connected between the neutral point of the second line capacitor and the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a capacitor,
A first switching connection is provided between a neutral point of the first line capacitor and the first grounding capacitor, and a neutral point of the second line capacitor is connected to the second grounding capacitor. A second switching connection is provided between the capacitor and the capacitor ,
A connection point between the neutral point of the first line capacitor and the first switching connection, and a connection point between the neutral point of the second line capacitor and the second switching connection. A noise filter characterized by providing a third opening / closing connection section between them.
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の接地コンデンサとの間に第1の開閉接続部を設け、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記第2の接地コンデンサとの間に第2の開閉接続部を設けると共に、
前記第1の開閉接続部と前記第1の接地コンデンサとの接続点と、前記第2の線間コンデンサの中性点とを接続する第3の開閉接続部を設けることを特徴としたノイズフィルタ。 A first line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the input side of the common mode choke coil, and a second line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a second ground is connected between the neutral point of the second line capacitor and the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a capacitor ,
A first switching connection is provided between a neutral point of the first line capacitor and the first grounding capacitor , and a neutral point of the second line capacitor is connected to the second grounding capacitor. A second switching connection is provided between the capacitor and the capacitor ,
A noise filter , comprising: a third switching connection for connecting a connection point between the first switching connection and the first grounding capacitor and a neutral point of the second line capacitor. .
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の接地コンデンサとの間に第1の開閉接続部を設け、かつ、前記第2の線間コンデンサの中性点と前記第2の接地コンデンサとの間に第2の開閉接続部を設けると共に、
前記第2の開閉接続部と前記第2の接地コンデンサとの接続点と、前記第1の線間コンデンサの中性点とを接続する第3の開閉接続部を設けることを特徴としたノイズフィルタ。 A first line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the input side of the common mode choke coil, and a second line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a second ground is connected between the neutral point of the second line capacitor and the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a capacitor ,
A first switching connection is provided between a neutral point of the first line capacitor and the first grounding capacitor, and a neutral point of the second line capacitor is connected to the second grounding capacitor. A second switching connection is provided between the capacitor and the capacitor,
A noise filter comprising a third switching connection for connecting a connection point between the second switching connection and the second grounding capacitor and a neutral point of the first line capacitor. .
前記第1の線間コンデンサの中性点と前記第1の接地コンデンサとの間に開閉接続部を設けると共に、
前記開閉接続部と前記第1の接地コンデンサとの接続点と、前記第2の線間コンデンサの中性点との間に、前記開閉接続部とは別の開閉接続部を設けることを特徴としたノイズフィルタ。 A first line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the input side of the common mode choke coil, and a second line capacitor consisting of a plurality of capacitors is connected to the output side of the common mode choke coil. A first ground capacitor is connected between a neutral point of the first line capacitor and a ground line, and a second ground is connected between the neutral point of the second line capacitor and the ground line. In a π-type noise filter configured by connecting a capacitor ,
Providing a switching connection between the neutral point of the first line capacitor and the first ground capacitor;
A connection point between said first grounding capacitor before and KiHiraki closed connection portion, between the neutral point of the second line between the capacitor, providing a separate opening and closing the connecting portion and the open-close connecting portions Characteristic noise filter.
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