JPH09103078A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JPH09103078A
JPH09103078A JP7258402A JP25840295A JPH09103078A JP H09103078 A JPH09103078 A JP H09103078A JP 7258402 A JP7258402 A JP 7258402A JP 25840295 A JP25840295 A JP 25840295A JP H09103078 A JPH09103078 A JP H09103078A
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JP
Japan
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capacitor
ground
filter circuit
line
circuit
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JP7258402A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriaki Osada
記明 長田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a leakage current flowing through a ground caused by switching a switching element in high frequency by installing a bypass filter consisting of a capacitor connected between an AC line and the ground and a capacitor connected between a DC line and the ground. SOLUTION: A capacitor 10 is added between an LC filter circuit on the AC side and a frame 8 and a capacitor 11 between the negative pole side of a filter circuit and the frame 8. The output voltage of an inverter contains high frequency, but the high-frequency component of the output voltage is removed by the LC filter circuit on the AC side, and output voltage between AC lines is formed in a sine wave in low frequency. Voltage containing the high-frequency component can be generated between an AC line and a ground and between the ground and a DC line, but the multiple wave component of the frequency of a triangular wave is absorbed by the reactors 6a-6c of the LC filter circuit on the AC side and the filter circuit 10 and the capacitor 11, and only the low frequency of a fundamental-wave component is left.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、順変換又は逆変換
を行う電力変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion device that performs forward conversion or inverse conversion.

【0002】[0002]

【従来の技術】交流電力を直流電力に変換する順変換器
及び直流電力を交流電力に逆変換する逆変換器等で構成
される電力変換装置において、近年は高速スイッチング
素子を使った高周波パルス幅変調(PWM)制御方式が
広く採用されている。
2. Description of the Related Art In a power converter comprising a forward converter for converting AC power into DC power and an inverse converter for converting DC power into AC power, a high frequency pulse width using a high speed switching element has been recently used. A modulation (PWM) control method is widely adopted.

【0003】これらの電力変換装置は、交流ライン間に
発生する高周波成分を除去するため、順変換器及び逆変
換器の各相の交流ラインに交流リアクトルを挿入し、更
に、交流各相間にコンデンサを接続してなるLCフィル
タ回路が設けられていた。
In these power converters, in order to remove high frequency components generated between AC lines, an AC reactor is inserted in the AC line of each phase of the forward converter and the inverse converter, and a capacitor is provided between the AC phases. And an LC filter circuit formed by connecting the.

【0004】図13は従来のコンバータの一例を示すブロ
ック図である。図13においては、交流電源1に接続され
交流電力を直流電力に変換するスイッチング素子をブリ
ッジ接続してなる電力変換器2と、変換された直流電力
を平滑する直流コンデンサ3と、この直流コンデンサ3
に接続される負荷4と、交流電源1の電圧及び電流と直
流コンデンサ3の電圧とを基に電力変換器2のスイッチ
ング素子にゲート信号を与えPWM制御を行う制御回路
5と、交流電源1と電力変換器2との交流ライン間に交
流リアクトル6a〜6cと交流コンデンサ7a〜7cと
からなるLCフィルタ回路とから構成される。
FIG. 13 is a block diagram showing an example of a conventional converter. In FIG. 13, a power converter 2 which is connected to an AC power supply 1 and has a switching connection of a switching element for converting AC power into DC power, a DC capacitor 3 for smoothing the converted DC power, and this DC capacitor 3
A load 4 connected to the AC power supply 1, a control circuit 5 for performing PWM control by applying a gate signal to the switching element of the power converter 2 based on the voltage and current of the AC power supply 1 and the voltage of the DC capacitor 3, and the AC power supply 1. An LC filter circuit including AC reactors 6a to 6c and AC capacitors 7a to 7c is provided between the AC line and the power converter 2.

【0005】更に、交流電源1と負荷4以外の構成は、
コンバータ装置として、導電性のフレーム8に収納され
ている。そして、フレーム8は、安全性と電磁シールド
効果をあげるために、アース9に接続されている。
Further, the configuration other than the AC power source 1 and the load 4 is as follows.
It is housed in a conductive frame 8 as a converter device. The frame 8 is connected to the ground 9 in order to improve safety and electromagnetic shield effect.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
よれば、交流ライン間の高周波成分は除去できても、交
流ラインとアース間及び直流ラインとアース間に生じる
高周波成分は除去することができない。
However, according to the prior art, even though the high frequency component between the AC lines can be removed, the high frequency component generated between the AC line and the ground and between the DC line and the ground can be removed. Can not.

【0007】このため、インバータ又はコンバータのス
イッチング素子を高周波でスイッチングすると、交流ラ
インとアース間に図14のvE の如く高周波を含んだ電圧
が発生し、交流ラインとアース間及びアースと直流ライ
ン間に図4のiE の如く高周波を含んだアース電流が流
れていた。
Therefore, when the switching element of the inverter or the converter is switched at a high frequency, a voltage including a high frequency is generated between the AC line and the ground as indicated by v E in FIG. 14, and the voltage between the AC line and the ground and between the ground and the DC line is generated. A ground current containing a high frequency was flowing between them as indicated by i E in FIG.

【0008】これは、図13のコンバータを実際に構成す
ると、各回路要素及び配線とアース間に数十PF/mか
ら数百PF/mの浮遊容量CE が存在するためである。
図15は、図12に示すコンバータ回路ブロック図に浮遊容
量を追記したブロック図である。
This is because when the converter of FIG. 13 is actually constructed, stray capacitance C E of several tens of PF / m to several hundreds of PF / m exists between each circuit element and wiring and ground.
FIG. 15 is a block diagram in which stray capacitance is added to the converter circuit block diagram shown in FIG.

【0009】図15では、交流電源1が一線(例えばV
相)で接地されており、また、電力変換器2の直流部と
フレーム8との間に浮遊容量C3E及び直流ラインとアー
スとの間に浮遊容量C4Eが存在する。
In FIG. 15, the AC power source 1 has a single line (for example, V
Phase), and a stray capacitance C 3E exists between the DC portion of the power converter 2 and the frame 8 and a stray capacitance C 4E exists between the DC line and the ground.

【0010】その結果、電力変換器2で発生する高周波
成分の電圧vE により、電力変換器2の交流ライン→交
流リアクトル6の浮遊容量C5E→交流電源1→接地線→
アース→フレーム→浮遊容量C3E及びC4E→電力変換器
2の直流ラインに至る電流経路ができ、上述した電流i
E が流れる。
As a result, due to the voltage v E of the high frequency component generated in the power converter 2, the AC line of the power converter 2 → the stray capacitance C 5E of the AC reactor 6 → AC power source 1 → ground line →
Ground → Frame → Stray capacitances C 3E and C 4E → A current path to the DC line of the power converter 2 is formed, and the above-mentioned current i
E flows.

【0011】この電流iE は、接地線を流れる漏れ電流
であるから、交流ラインに漏電ブレーカ等があれば、誤
トリップすることになるし、交流ラインに接続される他
の機器に対しても誤動作や雑音障害等を引き起こす問題
がある。又、交流電源1が非接地であっても、交流ライ
ンとアース間の浮遊容量C1Eにより、電流iE が流れ
る。
Since this current i E is a leakage current flowing through the ground line, if there is a leakage breaker or the like in the AC line, it will cause an erroneous trip, and even for other equipment connected to the AC line. There is a problem that causes malfunction or noise disturbance. Even if the AC power supply 1 is not grounded, the stray capacitance C 1E between the AC line and ground causes the current i E to flow.

【0012】例えば、電力変換器のスイッチング素子が
約1μsでスイッチングしているとすると、 400v回路
で1MHz の成分の高調波電圧が 100vで、浮遊容量の合
計が10nFであったとすると、 6.3Aもの漏れ電流が流れ
る。
For example, assuming that the switching element of the power converter is switching in about 1 μs, if the harmonic voltage of the 1 MHz component is 100 v and the total stray capacitance is 10 nF in a 400 v circuit, 6.3 A Leakage current flows.

【0013】よって、本発明はスイッチング素子を高周
波スイッチングすることにより発生するアースを流れる
漏れ電流を低減した電力変換装置を提供することを目的
とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a power conversion device in which the leakage current flowing through the ground generated by high-frequency switching of a switching element is reduced.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の電力変換装置で
は、交流ラインとアース間に接続されたコンデンサと、
直流ラインとアース間に接続されたコンデンサとからな
るバイパスフィルタを設けることにより、スイッチング
素子のスイッチングにより交流ラインとアース間及び直
流ラインとアース間に発生する高周波電圧は上記バイパ
スフィルタにより吸収される。よって、交流ラインとア
ース間に作用する電圧は交流ラインの基本波分となるの
で浮遊容量に起因する漏れ電流を低減できる。
In the power converter of the present invention, a capacitor connected between an AC line and ground,
By providing the bypass filter including the capacitor connected between the DC line and the ground, the high frequency voltage generated between the AC line and the ground and between the DC line and the ground due to the switching of the switching element is absorbed by the bypass filter. Therefore, the voltage acting between the AC line and the ground corresponds to the fundamental wave of the AC line, and the leakage current due to the stray capacitance can be reduced.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態
を示すブロック図である。図1のコンバータは、図13で
説明した従来のコンバータに対して、交流側にあるLC
フィルタ回路のV相とフレーム8との間に第1のコンデ
ンサ10と、直流側にあるフィルタ回路の負極側とフレー
ム8との間に第2のコンデンサ11とを追加した構成とな
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. The converter shown in FIG. 1 has an LC on the AC side as compared with the conventional converter described in FIG.
The configuration is such that a first capacitor 10 is added between the V phase of the filter circuit and the frame 8 and a second capacitor 11 is added between the negative side of the filter circuit on the DC side and the frame 8.

【0016】図2は、本発明の第1と第2のコンデンサ
の特性を示したものである。この特性は、コンデンサの
周波数(F)−内部インピーダンス(Zc )の特性図で
あり、電力変換器のスイッチング素子のスイッチング時
間tのときに、内部インピーダンスが最も小さくなると
いう特性を持っている。
FIG. 2 shows the characteristics of the first and second capacitors of the present invention. This characteristic is a characteristic diagram of the frequency (F) -internal impedance (Zc) of the capacitor, and has the characteristic that the internal impedance becomes the smallest at the switching time t of the switching element of the power converter.

【0017】また、制御回路5は、交流電圧と交流電流
と直流電圧とを入力とし、交流入力電流を正弦波に制御
し、かつ、その位相と大きさを制御して力率を1に保持
した状態で、直流出力電圧を目標値に保持するようにス
イッチング素子T1〜T6をPWM制御するように構成
されている。尚、このような入力電流の波形改善制御は
公知であり、例えば、「半導体電力変換回路」第211 頁
乃至212 頁(電気学会出版)に記載されているので、こ
こでは、詳細な説明は省略する。
The control circuit 5 receives an AC voltage, an AC current, and a DC voltage as input, controls the AC input current as a sine wave, and controls the phase and magnitude thereof to keep the power factor at 1. In this state, the switching elements T1 to T6 are PWM-controlled so as to maintain the DC output voltage at the target value. Incidentally, such a waveform improving control of the input current is publicly known and is described, for example, in “Semiconductor Power Conversion Circuits”, pages 211 to 212 (published by The Institute of Electrical Engineers of Japan), and therefore detailed description thereof is omitted here. To do.

【0018】ここで、交流ラインとアース間に高周波電
圧が発生する現象について、図3、図4(a)乃至
(g)、図5(a)乃至(h)を用いて説明する。尚、
ここでは、単相インバータを例に説明するが、3相イン
バータ、コンバータについても同様である。
Here, a phenomenon in which a high frequency voltage is generated between the AC line and the ground will be described with reference to FIGS. 3, 4A to 4G, and 5A to 5H. still,
Here, a single-phase inverter will be described as an example, but the same applies to a three-phase inverter and a converter.

【0019】図3において、インバータ回路は、高速な
スイッチングが可能な絶縁ゲート形バイポーラトランジ
スタ(以下、IGBTと称す)T1乃至T4と、これら
に逆並列接続されたフォーストリカバリーダイオードD
1乃至D4をブリッジ接続し、出力の交流ラインにはリ
アクトルL1,L2とコンデンサCとからなるLCフィ
ルタ回路が設けられている。
In FIG. 3, an inverter circuit includes insulated gate bipolar transistors (hereinafter referred to as IGBTs) T1 to T4 capable of high-speed switching, and a forth recovery diode D connected in anti-parallel thereto.
1 to D4 are bridge-connected, and an LC filter circuit including reactors L1 and L2 and a capacitor C is provided on the output AC line.

【0020】このように構成されるインバータの直流ラ
インP,N間に直流電圧Ed を供給し、各IGBTT1
乃至T4を図4(a)乃至(e)に示すように、交流出
力電流に対応した正弦波と搬送波の三角波とを比較して
得られるPWM信号により制御すると、図4(f)に示
したように、インバータの出力電圧Vo は高周波を含ん
だものとなるが、その高周波成分はLCフィルタ回路に
より除去され、交流ラインA,B間の出力電圧VABは低
周波の正弦波となる。
A DC voltage Ed is supplied between the DC lines P and N of the inverter configured as described above, and each IGBT T1
When T4 to T4 are controlled by the PWM signal obtained by comparing the sine wave corresponding to the AC output current with the triangular wave of the carrier wave as shown in FIGS. As described above, the output voltage Vo of the inverter includes a high frequency, but the high frequency component is removed by the LC filter circuit, and the output voltage V AB between the AC lines A and B becomes a low frequency sine wave.

【0021】ここで、IGBTT1乃至T4を上述のよ
うにPWM信号によりスイッチングするときの回路状態
をモード毎に分類すると、正の半波の間は図5(a)乃
至(d)に示す簡易回路モードとなり、負の半波の間は
図5(e)乃至(h)に示す簡易回路モードとなる。こ
のとき、モード(a)と(c)においては、リアクトル
L1,L2の両端電圧をそれぞれVL1,VL2とすると、
Here, when the circuit states when the IGBTs T1 to T4 are switched by the PWM signal as described above are classified according to the modes, during the positive half-wave, the simplified circuit shown in FIGS. During the negative half-wave, the simple circuit mode shown in FIGS. 5E to 5H is set. At this time, in modes (a) and (c), assuming that the voltages across the reactors L1 and L2 are V L1 and V L2 , respectively,

【0022】[0022]

【数1】 VL1+VAB+VL2=Ed …(1) が成立する。また、モード(b)と(d)においては、## EQU1 ## V L1 + V AB + V L2 = Ed (1) holds. In modes (b) and (d),

【0023】[0023]

【数2】 VL1+VAB+VL2=0 …(2) が成立する。同様に、モード(e)と(g)のときには
式3が成立し、モード(f)と(h)のときには式4が
成立する。
[Formula 2] V L1 + V AB + V L2 = 0 (2) holds. Similarly, Formula 3 is established in modes (e) and (g), and Formula 4 is established in modes (f) and (h).

【0024】[0024]

【数3】 VL1+VAB+VL2=−Ed …(3) VL1+VAB+VL2=0 …(4) 次に各モードにおける直流ラインNと交流ラインBとの
間の電圧VBNについて考える。尚、ここではVL1=VL2
とする。モード(a)と(c)のときには、図5(a)
と式1より
(3) V L1 + V AB + V L2 = −Ed (3) V L1 + V AB + V L2 = 0 (4) Next, consider the voltage V BN between the DC line N and the AC line B in each mode. . Here, V L1 = V L2
And In modes (a) and (c), FIG.
And from equation 1

【0025】[0025]

【数4】 となる。また、モード(b)のときには、図5(b)と
式2より、
(Equation 4) Becomes Further, in the mode (b), according to FIG.

【0026】[0026]

【数5】 となる。また、モード(d)のときには、図5(d)と
式2より
(Equation 5) Becomes Further, in the mode (d), according to FIG.

【0027】[0027]

【数6】 となる。同様にして、モード(e)と(g)のときに
は、式8が成立し、モード(f)のときは式9が成立
し、モード(h)のときには、式10が成立する。
(Equation 6) Becomes Similarly, in modes (e) and (g), equation 8 is established, in mode (f), equation 9 is established, and in mode (h), equation 10 is established.

【0028】[0028]

【数7】 (Equation 7)

【0029】このようにして求めた電圧VBNを波形に表
わすと、図4(g)のようになり、高周波を含んだもの
となっている。この高周波の成分は、各IGBTT1乃
至T4がONからOFF又は、OFFからONに切換る
時間(スイッチング時間)tによる非常に高い高周波成
分f=1/tと、三角波の周波数fc の倍数波成分が主
に含まれていて、この高周波電圧のために直流ラインと
アース間の浮遊容量を介して、交流ラインとの間に漏れ
電流が流れる。
The voltage V BN thus obtained is represented in a waveform as shown in FIG. 4 (g), which contains high frequencies. The high frequency component is a very high frequency component f = 1 / t due to the time (switching time) t when each of the IGBTs T1 to T4 is switched from ON to OFF or from OFF to ON, and a multiple wave component of the triangular wave frequency fc. Mainly included, this high frequency voltage causes a leakage current to flow between the AC line and the stray capacitance between the DC line and ground.

【0030】第1の実施形態においても同様に、交流ラ
インとアース間及びアースと直流ライン間において、図
4(g)のような高周波成分を含んだ電圧が発生しうる
が、三角波の周波数fc の倍数波成分は、LCフィルタ
回路のリアクトル6a乃至6cと第1のフィルタ回路10
と第2のコンデンサ11とにより吸収されて、基本波成分
(電源)の低周波のみとなる。
Similarly in the first embodiment, a voltage including a high frequency component as shown in FIG. 4 (g) can be generated between the AC line and the ground and between the ground and the DC line, but the frequency fc of the triangular wave is generated. The multiple wave components of the LC filter circuit reactors 6a to 6c and the first filter circuit 10
Are absorbed by the second capacitor 11 and the low frequency of the fundamental wave component (power supply).

【0031】更に、スイッチング時間tによる非常に高
い高周波成分f=1/tは、LCフィルタ回路のリアク
トル6の浮遊容量CSEをパスするが、周波数fで内部イ
ンピーダンスが低い特性を持つ第1のコンデンサ10と第
2のコンデンサ11によりバイパスされる。
Further, the very high frequency component f = 1 / t due to the switching time t passes the stray capacitance C SE of the reactor 6 of the LC filter circuit, but has the characteristic that the internal impedance is low at the frequency f. Bypassed by capacitor 10 and second capacitor 11.

【0032】したがって、交流ラインとアース間の電
圧、すなわち第1のコンデンサの両端の電圧は、図6に
示すように正弦波の低周波電圧波形vE となり、アース
と直流ライン間の電圧は直流電圧Ed の1/2の電圧に
なる。
Therefore, the voltage between the AC line and the ground, that is, the voltage across the first capacitor becomes a sinusoidal low frequency voltage waveform v E as shown in FIG. 6, and the voltage between the ground and the DC line is DC. The voltage becomes 1/2 of the voltage Ed.

【0033】この結果、図7に示した図1の回路に浮遊
容量を追加した簡易回路のようにフレーム8と直流ライ
ン間に浮遊容量C3Eが存在し、負荷4へのケーブルの浮
遊容量C4Eが存在し、交流電源1のV相が接地されてい
る場合にも、上記低周波電圧vE より流れる漏れ電流
は、iE ′=2πf′×Co ×vE となる。但し、Co
は浮遊容量である。
As a result, a stray capacitance C 3E exists between the frame 8 and the DC line as in a simple circuit obtained by adding stray capacitance to the circuit of FIG. 1 shown in FIG. 7, and the stray capacitance C of the cable to the load 4 is present. Even when 4E is present and the V phase of the AC power supply 1 is grounded, the leakage current flowing from the low frequency voltage v E is i E ′ = 2πf ′ × Co × v E. However, Co
Is the stray capacitance.

【0034】今、vE = 116v,f′=50Hz,Co =10
nFとすると、iE ′は、 3.3μAとごくわずかな値とな
る。また、交流電源1の系統が非接地系であっても、交
流ラインの長さ(例えばケーブル長)とアース間との距
離によって決まる浮遊容量C1Eと、フレーム8と交流ラ
イン間の浮遊容量C2Eが存在するため、vE に高周波成
分が含まれると同様に漏れ電流iE が流れるが、この場
合にもその値はごくわずかな値となる。
Now, v E = 116 v, f '= 50 Hz, Co = 10
Assuming nF, i E ′ is a very small value of 3.3 μA. Even if the system of the AC power source 1 is a non-grounded system, the stray capacitance C 1E determined by the length of the AC line (for example, cable length) and the distance between the ground and the stray capacitance C between the frame 8 and the AC line. Since 2E exists, the leak current i E flows as in the case where the high frequency component is included in v E , but even in this case, the value thereof becomes a very small value.

【0035】次に本発明の第2の実施の形態を図8を参
照して説明する。第2の実施の形態は、第1の実施の形
態の変形であり、第2のコンデンサ11を直流側にあるフ
ィルタ回路の正側とコンバータのフレーム8との間に接
続されている点のみが異なる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is a modification of the first embodiment, and is different only in that the second capacitor 11 is connected between the positive side of the filter circuit on the DC side and the frame 8 of the converter. different.

【0036】このように構成しても、スイッチング時間
tによる非常に高い高周波成分f=1/tは、交流ライ
ンとアース間に接続された第1のコンデンサ10と、直流
側にあるフィルタ回路の正側とコンバータのフレーム8
との間に接続された第2のコンデンサ11とにより、バイ
パスされるので第1の実施の形態と同様の効果を有す
る。
Even with such a configuration, the very high high frequency component f = 1 / t due to the switching time t is caused by the first capacitor 10 connected between the AC line and the ground and the filter circuit on the DC side. Positive side and converter frame 8
By bypassing with the second capacitor 11 connected between and, the same effect as the first embodiment is obtained.

【0037】次に本発明の第3の実施の形態を図9を参
照して説明する。第3の実施の形態は、第1の実施の形
態の変形であり、直流側のフィルタ回路を構成する直流
コンデンサを2つの直流コンデンサ3a,3bとして構
成し、第2のコンデンサ11を直流コンデンサ3aと3b
の中性点と、コンバータのフレーム8との間に接続して
いる点のみが異なる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is a modification of the first embodiment, in which the DC capacitors forming the DC side filter circuit are configured as two DC capacitors 3a and 3b, and the second capacitor 11 is replaced by the DC capacitor 3a. And 3b
The only difference is that it is connected between the neutral point and the frame 8 of the converter.

【0038】このような構成においても、スイッチング
時間tによる高周波成分を第1のコンデンサ10と第2の
コンデンサ11によりバイパスできるので、第1の実施の
形態と同様の効果を有する。
Even in such a configuration, the high frequency component due to the switching time t can be bypassed by the first capacitor 10 and the second capacitor 11, so that the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0039】次に本発明の第4の実施の形態を図10を参
照して説明する。第4の実施の形態は、第1の実施の形
態の変形であり、第1のコンデンサを交流ラインの各相
に接続している点のみが異なる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is a modification of the first embodiment, and is different only in that the first capacitor is connected to each phase of the AC line.

【0040】このように構成することによって、第1の
実施例と同様の効果を有し、更に、第1のコンデンサの
容量は1/3に低減でき、また、交流ラインの高周波の
低減程度を独立して決められるという利点がある。
With this structure, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, the capacity of the first capacitor can be reduced to 1/3, and the high frequency of the AC line can be reduced. It has the advantage of being decided independently.

【0041】次に本発明の第5の実施の形態を図11を参
照して説明する。第5の実施の形態は本発明をインバー
タに適用した例である。図11においては、直流電源21を
入力として、直流側のフィルタ回路を構成する直流コン
デンサ22を介して、スイッチング素子T1乃至T6をブ
リッジ構成してなるインバータ23が接続され、交流側に
は、リアクトル24a乃至24cと交流コンデンサ25a乃至
25cからなるLCフィルタ回路が接続され、それを介し
て負荷26に正弦波の交流電力を供給している。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is an example in which the present invention is applied to an inverter. In FIG. 11, a DC power supply 21 is used as an input, and an inverter 23 formed by switching elements T1 to T6 in a bridge configuration is connected via a DC capacitor 22 that constitutes a DC side filter circuit, and an AC side reactor is provided. 24a to 24c and AC capacitor 25a to
An LC filter circuit composed of 25c is connected to supply sine wave AC power to the load 26 via the LC filter circuit.

【0042】また、交流ラインとインバータのフレーム
27の間には、第1のコンデンサ28a乃至28cが接続さ
れ、交流ラインとインバータのフレーム27の間には、第
2のコンデンサ29が接続されており、制御回路30は、交
流出力電圧と交流出力電流とにより出力電圧が所望電圧
及び周波数になるようにスイッチング素子T1乃至T6
をPWM制御する。
The AC line and the frame of the inverter
The first capacitors 28a to 28c are connected between 27, the second capacitor 29 is connected between the AC line and the frame 27 of the inverter, and the control circuit 30 controls the AC output voltage and the AC voltage. The switching elements T1 to T6 are controlled so that the output voltage becomes a desired voltage and frequency according to the output current.
Is PWM controlled.

【0043】このように構成することによって、リアク
トル24a乃至24cと交流コンデンサ25a乃至25cからな
るLCフィルタ回路は、基本波交流成分は通過させ、ス
イッチング素子T1乃至T6のスイッチングによる高周
波成分を除去できる。
With this configuration, the LC filter circuit including the reactors 24a to 24c and the AC capacitors 25a to 25c allows the fundamental wave AC component to pass and removes the high frequency component due to the switching of the switching elements T1 to T6.

【0044】更に、交流ラインとアース間及び直流ライ
ンとアース間に生じる高周波成分も第1のコンデンサ28
a乃至28cと第2のコンデンサ29によりバイパスするこ
とによって、第1の実施の形態で説明したのと同様に交
流ライン部分(例えばケーブル)とアースによって決ま
る浮遊容量により流れる高周波の漏れ電流を低減するこ
とができる。
Further, high frequency components generated between the AC line and the ground and between the DC line and the ground are also stored in the first capacitor 28.
By bypassing with a to 28c and the second capacitor 29, the high-frequency leakage current flowing due to the stray capacitance determined by the AC line portion (for example, the cable) and the ground is reduced as in the first embodiment. be able to.

【0045】次に本発明の第6の実施の形態を図12を参
照して説明する。第6の実施の形態は本発明を無停電電
源装置のコンバータ部及びインバータ部に適用した例で
ある。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The sixth embodiment is an example in which the present invention is applied to a converter section and an inverter section of an uninterruptible power supply.

【0046】図12では、図10で説明した構成のコンバー
タに負荷として図11で説明したインバータが接続され、
更にコンバータとインバータとの接続間には蓄電池33が
接続されている。
In FIG. 12, the converter explained in FIG. 10 is connected to the inverter explained in FIG. 11 as a load,
Further, a storage battery 33 is connected between the converter and the inverter.

【0047】交流電源1が正常時には、コンバータ部分
によって蓄電池33を充電すると共にインバータ部分へ電
力を供給する。交流電源1が停電した場合には、コンバ
ータ部分を停止させ、蓄電池33からインバータ部分へ電
力を供給する。これにより、交流電源1の正常時及び停
電時においても、一定した交流電圧をインバータ部から
負荷26に供給できる。
When the AC power supply 1 is normal, the converter portion charges the storage battery 33 and supplies power to the inverter portion. When the AC power supply 1 fails, the converter part is stopped and the storage battery 33 supplies power to the inverter part. As a result, a constant AC voltage can be supplied from the inverter unit to the load 26 even when the AC power supply 1 is normal and during a power failure.

【0048】この実施の形態の場合には、直流ライン部
分に、直流コンデンサ3以外に蓄電池33があるため、直
流ライン部分とアース間によって決まる浮遊容量が大き
くなる。
In the case of this embodiment, since the storage battery 33 is provided in the DC line portion in addition to the DC capacitor 3, the stray capacitance determined between the DC line portion and the ground becomes large.

【0049】したがって、第1のコンデンサ10a乃至10
cと第2のコンデンサ11と、第3のコンデンサ28a乃至
28cによる漏れ電流低減の効果が非常に大きい。尚、本
発明の実施の形態では、三相のコンバータ及びインバー
タ及び無停電電源装置によって説明したが、単相のコン
バータ及びインバータ及び無停電電源装置においても同
様の効果が得られる。
Therefore, the first capacitors 10a to 10
c, the second capacitor 11, and the third capacitor 28a to
The effect of reducing the leakage current by 28c is extremely large. Although the embodiments of the present invention have been described using the three-phase converter, the inverter, and the uninterruptible power supply, the same effect can be obtained with the single-phase converter, the inverter, and the uninterruptible power supply.

【0050】又、本発明は交流電力を入力し、可変電
圧、可変周波数を出力して各種モータを駆動するVVV
Fインバータ装置に適用しても、同様に漏れ電流を低減
できる。更に、LCフィルタを構成するリアクトルをト
ランスに置き換えても同様な効果が得られる。
Further, the present invention is a VVV for inputting AC power and outputting a variable voltage and a variable frequency to drive various motors.
Even when applied to the F inverter device, the leakage current can be similarly reduced. Further, the same effect can be obtained by replacing the reactor forming the LC filter with a transformer.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の電力変換装置では、交流ライン
とフレームアース間に接続されたコンデンサと、直流ラ
インとフレームアース間に接続されたコンデンサとから
なるバイパスフィルタを設けることにより、スイッチン
グ素子のスイッチングにより交流ラインとアース間及び
直流ラインとアース間に発生する高周波電圧は上記バイ
パスフィルタにより吸収される。よって、交流ラインと
アース間に作用する電圧は交流ラインの基本波分となる
ので浮遊容量に起因する漏れ電流を低減できる。
In the power converter of the present invention, by providing a bypass filter composed of a capacitor connected between the AC line and the frame ground and a capacitor connected between the DC line and the frame ground, the switching element The high frequency voltage generated between the AC line and the ground and between the DC line and the ground due to the switching is absorbed by the bypass filter. Therefore, the voltage acting between the AC line and the ground corresponds to the fundamental wave of the AC line, and the leakage current due to the stray capacitance can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の三相コンバータの
ブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of a three-phase converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1及び第2のコンデンサの特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram of the first and second capacitors of the present invention.

【図3】スイッチングによる高周波発生現象の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a high frequency generation phenomenon due to switching.

【図4】図3の各部の波形図。FIG. 4 is a waveform diagram of each part of FIG.

【図5】図3の各スイッチングモード図。FIG. 5 is a diagram of each switching mode in FIG.

【図6】図1の交流ライン−アース間の電圧、電流波形
図。
FIG. 6 is a voltage and current waveform diagram between the AC line and ground of FIG.

【図7】図1の浮遊容量を考慮した簡易ブロック図。FIG. 7 is a simplified block diagram considering the stray capacitance of FIG.

【図8】本発明の第2の実施の形態の三相コンバータの
ブロック図。
FIG. 8 is a block diagram of a three-phase converter according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施の形態の三相コンバータの
ブロック図。
FIG. 9 is a block diagram of a three-phase converter according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施の形態の三相コンバータ
のブロック図。
FIG. 10 is a block diagram of a three-phase converter according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施の形態の三相コンバータ
のブロック図。
FIG. 11 is a block diagram of a three-phase converter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第6の実施の形態の無停電電源装置
のブロック図。
FIG. 12 is a block diagram of an uninterruptible power supply according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】従来の三相コンデンサのブロック図。FIG. 13 is a block diagram of a conventional three-phase capacitor.

【図14】図13の交流ライン−アース間の電圧・電流波
形図。
14 is a voltage / current waveform diagram between the AC line and ground of FIG.

【図15】図13の浮遊容量を考慮した簡易ブロック図。FIG. 15 is a simplified block diagram considering the stray capacitance of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…交流電源 2…コンバータ 3…直流コンデンサ 4…負荷 5…制御回路 6a,6b,6c…リアクトル 7a,7b,7c…交流コンデンサ 8…フレーム 9…アース 10,28…第1のコンデンサ 11,29…第2のコンデンサ 1 ... AC power supply 2 ... Converter 3 ... DC capacitor 4 ... Load 5 ... Control circuit 6a, 6b, 6c ... Reactor 7a, 7b, 7c ... AC capacitor 8 ... Frame 9 ... Ground 10, 28 ... First capacitor 11, 29 … Second capacitor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング素子をブリッジ接続してな
る電力変換回路と、前記スイッチング素子にPWM制御
信号を与える制御回路と、前記電力変換回路の交流側に
設けられたリアクトルとコンデンサとからなる第1のフ
ィルタ回路と、前記電力変換回路の直流側に設けられた
コンデンサからなる第2のフィルタ回路とを有する電力
変換装置において、前記第1のフィルタ回路の少なくと
も1相とアースとの間に接続される第1のコンデンサ
と、前記第2のフィルタ回路の正側負側のいずれかの極
性側とアースとの間に接続される第2のコンデンサとを
具備したことを特徴とする電力変換装置。
1. A power conversion circuit comprising switching elements connected in a bridge, a control circuit for applying a PWM control signal to the switching element, and a reactor and a capacitor provided on the AC side of the power conversion circuit. A filter circuit and a second filter circuit including a capacitor provided on the DC side of the power converter circuit, the power converter device being connected between at least one phase of the first filter circuit and ground. And a second capacitor connected between any one of the positive and negative polar sides of the second filter circuit and the ground.
【請求項2】 スイッチング素子をブリッジ接続してな
る電力変換回路と、前記スイッチング素子にPWM制御
信号を与える制御回路と、前記電力変換回路の交流側に
設けられたリアクトルとコンデンサとからなる第1のフ
ィルタ回路と、前記電力変換回路の直流側に設けられた
コンデンサからなる第2のフィルタ回路とを有する電力
変換装置において、前記第1のフィルタ回路の少なくと
も1相とアースとの間に接続される第1のコンデンサ
と、前記第2のフィルタ回路のコンデンサの中性点とア
ースとの間に接続される第2のコンデンサとを具備した
ことを特徴とする電力変換装置。
2. A first power conversion circuit comprising a switching element bridge-connected, a control circuit for applying a PWM control signal to the switching element, and a reactor and a capacitor provided on the AC side of the power conversion circuit. A filter circuit and a second filter circuit including a capacitor provided on the DC side of the power converter circuit, the power converter device being connected between at least one phase of the first filter circuit and ground. A power converter comprising a first capacitor and a second capacitor connected between a neutral point of the capacitor of the second filter circuit and ground.
【請求項3】 前記第1のフィルタ回路の各相とアース
との間に第1のコンデンサを接続したことを特徴とする
請求項1又は請求項2記載の電力変換装置。
3. The power converter according to claim 1, wherein a first capacitor is connected between each phase of the first filter circuit and ground.
【請求項4】 前記第1のフィルタ回路はトランスとコ
ンデンサとからなることを特徴とする請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載の電力変換装置。
4. The power conversion device according to claim 1, wherein the first filter circuit includes a transformer and a capacitor.
【請求項5】 前記電力変換回路は、電圧形コンバータ
であり、前記制御回路は、交流入力電流と交流入力電圧
との力率を1に保ちながら、前記交流入力電流の波形を
正弦波に制御するとともに、直流出力電圧を一定に制御
するように前記スイッチング素子をPWM制御すること
を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の
電力変換装置。
5. The power conversion circuit is a voltage source converter, and the control circuit controls the waveform of the AC input current into a sine wave while maintaining the power factor of the AC input current and the AC input voltage at 1. At the same time, the power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the switching element is PWM-controlled so that the DC output voltage is controlled to be constant.
【請求項6】 前記電力変換装置は、電圧形インバータ
であり、前記制御回路は、所望の交流出力電圧及び周波
数を出力するように前記スイッチング素子をPWM制御
することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか
に記載の電力変換装置。
6. The power conversion device is a voltage type inverter, and the control circuit PWM-controls the switching element so as to output a desired AC output voltage and frequency. The power conversion device according to claim 4.
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