RU2416867C1 - Устройство преобразования электроэнергии для электромобиля - Google Patents

Устройство преобразования электроэнергии для электромобиля Download PDF

Info

Publication number
RU2416867C1
RU2416867C1 RU2010110352/07A RU2010110352A RU2416867C1 RU 2416867 C1 RU2416867 C1 RU 2416867C1 RU 2010110352/07 A RU2010110352/07 A RU 2010110352/07A RU 2010110352 A RU2010110352 A RU 2010110352A RU 2416867 C1 RU2416867 C1 RU 2416867C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inverter
converter
conversion device
unit
electric power
Prior art date
Application number
RU2010110352/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Дайсуке ИТОХ (JP)
Дайсуке ИТОХ
Сатоси АЗУМА (JP)
Сатоси АЗУМА
Кенго СУГАХАРА (JP)
Кенго СУГАХАРА
Масатака ЯБУУТИ (JP)
Масатака ЯБУУТИ
Original Assignee
Мицубиси Электрик Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мицубиси Электрик Корпорейшн filed Critical Мицубиси Электрик Корпорейшн
Application granted granted Critical
Publication of RU2416867C1 publication Critical patent/RU2416867C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/10—Emission reduction
    • B60L2270/14—Emission reduction of noise
    • B60L2270/147—Emission reduction of noise electro magnetic [EMI]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • H01F2017/065—Core mounted around conductor to absorb noise, e.g. EMI filter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation

Abstract

Технический результат изобретения состоит в эффективном снижении резонансного тока, протекающего в блоке преобразователя и блоке инвертора в устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля. Устройство преобразования электроэнергии включает в себя блок (20) преобразователя, который преобразует электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока, блок (60) инвертора, который преобразует электроэнергию постоянного тока в заданную электроэнергию переменного тока и подает заданную электроэнергию переменного тока на электродвигатель (90), приводящий в движение электромобиль, кожух (80), в котором размещены блок (60) инвертора и часть которого заземлена, и магнитный сердечник (70), который расположен внутри кожуха (80) и обеспечивает подавление резонансного тока, протекающего между блоком (20) преобразователя и блоком (60) инвертора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству преобразования электроэнергии для электромобиля.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Японская выложенная патентная заявка №H9-9412 представляет собой примерную стандартную ссылку, которая посвящена проблеме помех и т.п. в устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля. Согласно Японской выложенной патентной заявке №H9-9412 для подавления гармонического тока утечки, протекающего в корпус электромобиля через все пути разводки, образованные в преобразователе, инверторе или в цепи заземления, схему фильтра располагают либо на входной стороне преобразователя, на выходной стороне преобразователя, или в цепи заземления, либо в одном из местоположений, - на входной стороне преобразователя, на выходной стороне инвертора или в цепи заземления.
В устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля преобразователь, инвертор и т.п., которые составляют устройство преобразования электроэнергии, необходимо устанавливать под полом корпуса электромобиля в подвешенном состоянии. По этой причине в стандартном устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля коробкообразный кожух (здесь и далее называемый «кожухом») изготавливают с возможностью фиксации к корпусу электромобиля и используют для вмещения основных цепей преобразователя и инвертора, соединительных проводников (шин), которые соединяют преобразователь и инвертор, и сглаживающих конденсаторов, которые подключены между соединительными проводниками. Дополнительно снаружи кожуха устанавливают охлаждающий элемент для уменьшения нагрева от переключающих элементов преобразователя и инвертора.
В случае электромобиля, работающего на переменном токе, поскольку вторичная сторона трансформатора отсоединена от земли, необходимо зафиксировать напряжение относительно земли, имеющейся в каждом устройстве, на постоянном значении, и при этом соединить некоторую точку схемы на вторичной стороне с землей. В этом отношении в устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля, сконфигурированном вышеописанным образом, соединение кожуха с землей является общей практикой.
Из-за вышеупомянутой конфигурации в стандартном устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля охлаждающий элемент, который помещен вблизи переключающих элементов и электрически соединен с кожухом, становится точкой заземления. Устройство преобразования электроэнергии таково, что между шиной постоянного тока преобразователя и инвертора и кожухом или охлаждающим элементом растет паразитная емкость.
Обычно проблема такой паразитной емкости не рассматривалась в качестве основного недостатка. Например, из обзора различной стандартной литературы, включая и вышеупомянутую Японскую выложенную заявку №H9-9412, видно, что проблемы, относящиеся к паразитной емкости этого рода, не обсуждались.
Тем не менее, авторами настоящего изобретения было обнаружено, что резонансная цепь формируется за счет индуктивной составляющей трансформатора или электродвигателя, который соединен с устройством преобразования электроэнергии для электромобиля, и паразитной емкости и что резонансный ток, протекающий в резонансной цепи, может действовать как источник помех, который выдает нежелательную помеху к стороне источника электроснабжения или к стороне электродвигателя.
Таким образом, как обсуждалось выше, если преобразователь и инвертор действуют как источники помех, то, в зависимости от уровня помехи, существует вероятность того, что шумовой ток, протекающий через верхнюю контактную линию, оказывает неблагоприятное влияние на сигнальное заземленное оборудование, а шумовой ток, протекающий через обмотку двигателя, оказывает неблагоприятное влияние на сигнальное оборудование транспортного средства или на сигнальное заземленное оборудование. Дополнительно, в свете последних тенденций в технологии, в которых повышение выходной мощности двигателя считается неизбежным, является желательным проведение некоторых измерений явления резонанса, относящегося к паразитной емкости этого рода.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение было направлено на решения вышеуказанных проблем, имеющихся в стандартной технологии.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение такой технологии, применительно к устройству преобразования электроэнергии для электромобиля, в которой преобразователь и инвертор размещены в кожухе, обеспечивая эффективное снижение резонансного тока, вызванного паразитной емкостью, между шиной постоянного тока преобразователя и инвертора и кожухом.
Для решения вышеупомянутой проблемы и достижения цели устройство преобразования электроэнергии для электромобиля согласно настоящему изобретению содержит блок преобразователя, который преобразует электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока; блок инвертора, который преобразует электроэнергию постоянного тока в заданную электроэнергию переменного тока и подает заданную электроэнергию переменного тока на электродвигатель, который приводит в движение электромобиль; кожух, который вмещает в себя блок преобразователя и блок инвертора и часть которого соединена с землей; и импедансный элемент, который расположен внутри кожуха и который имеет индуктивную составляющую для подавления резонансного тока, протекающего между блоком преобразователя и блоком инвертора.
Согласно настоящему изобретению в устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля внутри кожуха размещены блок преобразователя и блок инвертора, причем кожух частично соединен с землей, и в нем расположен магнитный сердечник, который подавляет резонансный ток, протекающий между блоком преобразователя и блоком инвертора. Поэтому становится возможным эффективно снижать резонансный ток, который объясняется наличием паразитной емкости между шинами постоянного тока преобразователя и инвертора и кожухом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает упрощенную электрическую схему примерной конфигурации устройства преобразования электроэнергии для электромобиля согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения;
Фиг.2 изображает принципиальную схему примерного установленного состояния, когда устройство преобразования электроэнергии для электромобиля, проиллюстрированное на Фиг.1, установлено на корпусе танспортного средства;
Фиг.3 изображает принципиальную схему пути протекания резонансного тока, который генерируется вследствие паразитной емкости, возникающей между каждым соединительным проводником и кожухом устройства для преобразования электроэнергии, и который проиллюстрирован на принципиальной схеме, соответствующей Фиг.1;
Фиг.4 изображает принципиальную схему для разъяснения другого варианта воплощения компоновки магнитных сердечников, отличного от компоновки, проиллюстрированной на Фиг.1.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предпочтительный вариант воплощения устройства преобразования электроэнергии для электромобиля согласно настоящему изобретению будет описан ниже подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. Настоящее изобретение не ограничено вариантом воплощения, описанным ниже.
Фиг.1 изображает упрощенную принципиальную схему примерной конфигурации устройства преобразования электроэнергии для электромобиля согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения. На Фиг.1 устройство 100 преобразования электроэнергии включает в себя блок 20 преобразователя, блок 60 инвертора и магнитный сердечник 70, который размещен между блоком 20 преобразователя и блоком 60 инвертора. Каждый из этих составных элементов прикреплен к кожуху 80. С входной клеммой устройства 100 преобразования электроэнергии соединен трансформатор 6. С блоком 60 инвертора, который расположен у выходной клеммы устройства 100 преобразования электроэнергии, соединен электродвигатель 90, который приводит в движение электромобиль. Что касается электродвигателя 90, то пригодны для использования асинхронный электродвигатель или синхронный электродвигатель.
Более того, на Фиг.1 один конец первичной обмотки трансформатора 6 соединен с внешней контактной линией 1 через токосъемное устройство 2, тогда как другой его конец соединен с рельсом 4, который заземлен через колесо 3. Электроэнергия (как правило, переменный ток 20-25 кВ), подаваемая от внешней контактной линии 1, является входной для первичной обмотки трансформатора 6 через токосъемное устройство 2, тогда как энергия переменного тока, генерируемая во вторичной обмотке трансформатора 6, является входной для блока 20 преобразователя.
Блок 20 преобразователя включает в себя главную цепь 22 преобразователя, к которому подключены по мостовой схеме переключающие элементы и охлаждающий элемент 30 преобразователя для охлаждения переключающих элементов, соединенных по мостовой схеме. Из трех выходных клемм главной цепи 22 преобразователя выведены соединительные проводники P, C и N, которые соединены с блоком 60 преобразователя, описанным ниже. Главная цепь 22 преобразователя осуществляет широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) на каждом переключающем элементе, подключенном по мостовой схеме, для преобразования напряжения переменного тока, подаваемого с внешней контактной линии 1, в заданное напряжение постоянного тока и выводит напряжение постоянного тока. В качестве переключающих элементов, составляющих главную цепь 22 преобразователя, можно подходящим образом использовать, например, элементы биполярного транзистора с изолированным затвором IGBT, включенные вместе с встречно-параллельными диодами. Между тем, существует множество известных примеров подробно описанной конфигурации и способа управления главной цепи 22 преобразователя, описание которых здесь опущено. В примере, проиллюстрированном на Фиг.1, главная цепь 22 преобразователя проиллюстрирована в виде трехуровневого преобразователя. В качестве альтернативы главная цепь 22 преобразователя также может быть сконфигурирована, например, из двухуровневого преобразователя (известного), и такая конфигурация также находится в пределах объема настоящего изобретения.
На выходных клеммах главной цепи 22 преобразователя расположены сглаживающие конденсаторы 24P и 24N, которые действуют как источники питания постоянного тока для блока 60 инвертора. Точнее говоря, сглаживающий конденсатор 24P подключен между соединительными проводниками P и C, тогда как сглаживающий конденсатор 24N подключен между соединительными проводниками С и N.
Блок 60 инвертора включает в себя главную цепь 62 инвертора, к которой по мостовой схеме подключены переключающие элементы и охлаждающий элемент 50 инвертора для охлаждения переключающих элементов, подключенных по мостовой схеме. К трем входным клеммам главной цепи 62 инвертора подсоединены соединительные проводники Р, С и N, как было описано выше. Сглаживающие конденсаторы 64Р и 64N, которые действуют как источники питания постоянного тока, соответственно подключены между соединительными проводниками Р и С и между соединительными проводниками С и N. К выходным клеммам главной цепи 62 инвертора подключен электродвигатель 90. Главная цепь 62 инвертора осуществляет ШИМ-управление на каждом подключенном по мостовой схеме переключающем элементе для преобразования напряжения постоянного тока на его входе в заданное напряжение переменного тока и выводит напряжение переменного тока. В качестве переключающих элементов, составляющих главную цепь 62 инвертора, можно подходящим образом использовать, например, элементы IGBT, включенные вместе с встречно-параллельными диодами. Тем не менее, существует множество известных примеров подробной конфигурации и способа управления главной цепью 62 инвертора, описание которых здесь опущено. В примере, проиллюстрированном на Фиг.1, главная цепь 62 инвертора проиллюстрирована в виде трехуровневого инвертора. В качестве альтернативы главную цепь 62 инвертора также можно сконструировать, например, из двухуровневого преобразователя (известного), и такая конфигурация также находится в пределах объема настоящего изобретения.
На Фиг.2 показана принципиальная схема примерного установленного состояния, при котором устройство преобразования электроэнергии установлено относительно корпуса транспортного средства. Как показано на Фиг.2, устройство 100 преобразования электроэнергии наряду с другим электрическим оборудованием 11 расположено под полом корпуса 9 транспортного средства. В устройстве 100 преобразования электроэнергии блок 20 преобразователя, блок 60 инвертора и магнитный сердечник 70 и т.п. размещены в кожухе 80.
Охлаждающий элемент 30 преобразователя включает в себя основание 32 ребер и ребро 34 и расположен на нижней стороне блока 20 преобразователя таким образом, что ребро 34 контактирует с воздухом. Идентичным образом охлаждающий элемент 50 инвертора включает в себя основание 52 ребер и ребро 54 и расположен на нижней стороне блока 60 инвертора таким образом, что ребро 54 контактирует с воздухом. За счет расположения устройства 100 преобразования электроэнергии вышеуказанным образом набегающий ветер W, который возникает при движении электромобиля и который дует в направлении, противоположном направлению движения, течет по ребрам 34 и 54, и тепло, создаваемое в переключающих элементах, уходит в атмосферу через ребра 34 и 54.
В вышеупомянутом примере охлаждающий элемент 30 преобразователя и охлаждающий элемент 50 инвертора расположены за пределами кожуха 80 таким образом, что его ребра контактируют с внешним воздухом. Однако компоновка не ограничена этим примером. Например, также можно располагать каждый охлаждающий элемент внутри кожуха 80 во избежание повреждений ребер. При такой компоновке часть охлаждающего элемента, расположенного внутри кожуха 80, которая контактирует с набегающим ветром W, может быть покрыта, например, сетевидной структурой. Это облегчает создание системы естественного воздушного охлаждения, как проиллюстрировано для охлаждающих элементов на Фиг.2. Тем не менее, в случае использования системы принудительного воздушного охлаждения, работающей с помощью нагнетателя воздуха или использования системы водяного охлаждения, блок 20 преобразователя и блок 60 инвертора могут быть размещены в кожух 80, без необходимости использования сетевидной структуры, или т.п.
На Фиг.3 показана принципиальная схема пути протекания резонансного тока, генерируемого вследствие возникновения паразитной емкости между каждым соединительным проводником и кожухом устройства преобразования энергии, и это проиллюстрировано на электрической схеме, соответствующей Фиг.1. Как было описано ранее, резонансный ток является током, который протекает в сторону трансформатора 6 или электродвигателя 90 под действием паразитной емкости, образованной между шинами постоянного тока блока 20 преобразователя и блока 60 инвертора и кожухом 80, и под действием индуктивной составляющей трансформатора 6 или электродвигателя 90, соединенного с устройством 100 преобразования энергии.
В блоке 20 преобразователя (Фиг.3) паразитные емкости 82-84 образовались так, как проиллюстрировано между шинами постоянного тока, включающими в себя соединительные проводники соответственно P, C и N, и кожухом 80. В блоке 60 инвертора паразитные емкости 86-88 образовались, как проиллюстрировано, между шинами постоянного тока, включающими в себя соединительные проводники, соответственно P, C и N, и кожухом 80. Каждая паразитная емкость проиллюстрирована совмещенными составляющими паразитных емкостей, которые генерируются в каждой части главной цепи 22 преобразователя и главной цепи 62 инвертора.
При наличии таких составляющих паразитной емкости резонанс (последовательный резонанс) возникает между индуктивными составляющими трансформатора 6 и электродвигателем 90 и составляющими паразитной емкости. Таким образом, импеданс для конкретного диапазона частот (например, диапазона 1-2 МГц) понижается, и усиливается только ток этого конкретного диапазона частот. В результате в кожухе 80 резонансный ток 91 протекает через паразитные емкости 82 и 86, резонансный ток 92 протекает через паразитные емкости 83 и 87, а резонансный ток 93 протекает через паразитные емкости 84 и 88.
Поэтому в настоящем варианте воплощения магнитный сердечник 70, имеющий заданную индуктивную составляющую, расположен таким образом, что соединительные проводники P, C и N, которые соединяют блок 20 преобразователя и блок 60 инвертора, проходят через магнитный сердечник 70. За счет соответствующего расположения магнитного сердечника 70 можно смещать частоту максимального резонансного тока (здесь и далее называемую «резонансной частотой») к диапазону частот, который не создает вредного воздействия, например, сигнальному оборудованию транспортного средства, сигнальному заземленному оборудованию и т.п. Более того, за счет введения магнитного сердечника 70 можно повысить индуктивность этого диапазона частот, при котором возникает резонанс. В результате резонансный ток в этом конкретном диапазоне частот может быть снижен, и величина помехи, присущая резонансному току, может быть снижена до уровня, который не вызывает никаких проблем.
Тем не менее, в качестве материала для магнитного сердечника 70 можно использовать, например, ферритовый материал или аморфный материал. Поскольку такой материал обладает свойством низкого импеданса в низкочастотном диапазоне, и в частотном диапазоне энергоснабжения практически отсутствует воздействие на электропередачу.
Более того, размер магнитного сердечника 70 (длина внешней окружности, длина внутренней окружности, толщина, соотношение геометрических размеров и т.п.) можно подходящим образом определить исходя из емкости блока 20 преобразователя и блока 60 инвертора или размера и расположения каждого соединительного проводника и т.д. Кроме того, значение индуктивности магнитного сердечника 70 можно подходящим образом выбрать исходя из величины резонансной частоты и паразитной емкости.
Вышеупомянутые составляющие паразитной емкости в основном объясняются тем, что шины постоянного тока, включающие в себя соединительные проводники P, C и N, расположены близко к кожуху 80, и тем, что кожух 80 соединен с землей таким образом, что он имеет тот же электрический потенциал, что и потенциал земли. Поэтому паразитная емкость возникает, даже если нет никакого охлаждающего элемента. Таким образом, вышеупомянутые контрмеры эффективны даже для конфигурации, в которой отсутствует охлаждающий элемент. Однако по сравнению с конфигурацией, в которой отсутствует охлаждающий элемент, конфигурация с наличием охлаждающего элемента имеет больше составляющих паразитной емкости из-за влияния площади ребер, выделяющих тепло. Таким образом, желательно осуществлять подходящий выбор для каждого типа конфигурации.
На Фиг.4 показана принципиальная схема, объясняющая другой вариант воплощения магнитных сердечников, отличных от компоновки, проиллюстрированной на Фиг.1. В варианте воплощения, проиллюстрированном на Фиг.1, магнитный сердечник 70 расположен между блоком 20 преобразователя и блоком 60 инвертора. В качестве альтернативы магнитный сердечник 70 также может быть расположен внутри каждого из блока 20 преобразователя и блока 60 инвертора. Например, внутри блока 20 преобразователя магнитные сердечники 70a и 70c могут быть расположены либо на выходной стороне (стороне соединительных проводников), либо на входной стороне (стороне главной цепи преобразователя) относительно сглаживающих конденсаторов 24P и 24N, как проиллюстрировано на Фиг.4. Аналогично внутри блока 60 инвертора магнитные сердечники 70b и 70d могут быть расположены либо на входной стороне (стороне соединительных проводников), либо на выходной стороне (стороне главной цепи инвертора) относительно сглаживающих конденсаторов 64P и 64N, как проиллюстрировано на Фиг.4. Даже при такой конфигурации магнитные сердечники расположены в контуре пути протекания, через который протекает резонансный ток. Таким образом, можно снижать резонансный ток, вызванный паразитной емкостью, и смещать резонансную частоту к заданному диапазону частот, что является преимуществами настоящей заявки.
Тем не менее, магнитный сердечник согласно настоящему варианту воплощения расположен с целью уменьшения резонансного тока, который протекает вследствие наличия резонансной цепи, сформированной внутри устройства для преобразования энергии. Кроме того, поскольку потенциальные флуктуации, вызванные резонансным током, подавляются, синфазный ток, протекающий в сторону трансформатора или в сторону электродвигателя, также снижается.
Как было описано выше, в устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля согласно настоящему варианту воплощения внутри кожуха, который вмещает в себя блок преобразователя и блок инвертора и который частично заземлен, расположен магнитный сердечник для подавления резонансного тока, протекающего между блоком преобразователя и блоком инвертора. Поэтому становится возможным эффективно снижать резонансный ток, вызванный наличием паразитной емкости между шинами постоянного тока преобразователя и инвертора и кожухом.
Более того, в настоящем варианте воплощения магнитный сердечник расположен в качестве элемента для подавления резонансного тока, который протекает между блоком преобразователя и блоком инвертора. Вместо магнитного сердечника в качестве импедансного элемента, имеющего индуктивную составляющую, также можно использовать реактор или синфазную дроссельную катушку. Таким образом, основным моментом является то, что, до тех пор пока резонансную частоту можно смещать к диапазону частот, которые не оказывают неблагоприятного влияния, например, на сигнальное оборудование транспортного средства, сигнальное заземленное оборудование и т.п., представляется возможным использовать импедансный элемент любого типа.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Таким образом, настоящее изобретение пригодно для эффективного снижения резонансного тока, который генерируется, вследствие наличия паразитной емкости между шинами постоянного тока преобразователя и инвертора и кожухом, в который вмещены преобразователь и инвертор в устройстве преобразования электроэнергии для электромобиля.
РАЗЪЯСНЕНИЯ БУКВЕННЫХ И ЦИФРОВЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 внешняя контактная линия
2 токосъемное устройство
3 колесо
4 рельс
6 трансформатор
9 корпус транспортного средства
11 электрическое оборудование
20 блок преобразователя
22 главная цепь преобразователя
24P, 24N, 64P, 64N сглаживающий конденсатор
30 охлаждающий элемент преобразователя
32 основание ребер (блок преобразователя)
34 ребро (блок преобразователя)
50 охлаждающий элемент инвертора
52 основание ребер (блок инвертора)
54 ребро (блок инвертора)
60 блок инвертора
62 главная цепь инвертора
70, 70a-70d магнитный сердечник
80 кожух
82-84, 86-88 паразитная емкость
90 электродвигатель
91-93 резонансный ток
100 устройство преобразования электроэнергии
P, C, N соединительный проводник
W набегающий ветер

Claims (4)

1. Устройство (100) преобразования электроэнергии для электромобиля, содержащее: блок (20) преобразователя, преобразующий электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока; блок (60) инвертора, преобразующий электроэнергию постоянного тока в заданную электроэнергию переменного тока и подающий заданную электроэнергию переменного тока на электродвигатель, который приводит в движение электромобиль; кожух (80), в котором размещены блок (20) преобразователя и блок (60) инвертора, и часть которого заземлена; и импедансный элемент (70), расположенный внутри кожуха (80) и имеющий индуктивную составляющую для подавления резонансного тока, протекающего между блоком (20) преобразователя и блоком (60) инвертора.
2. Устройство (100) преобразования электроэнергии для электромобиля по п.1, в котором импедансный элемент (70) расположен между блоком (20) преобразователя и блоком (60) инвертора так, что соединительный проводник, который соединяет блок (20) преобразователя и блок (60) инвертора, проходит через импедансный элемент (70).
3. Устройство (100) преобразования электроэнергии для электромобиля по п.1, в котором импедансный элемент расположен, по меньшей мере, либо на выходной стороне главной цепи (22) преобразователя, включенной в блок (20) преобразователя, либо на входной стороне главной цепи (62) инвертора, включенной в блок (60) инвертора.
4. Устройство (100) преобразования электроэнергии для электромобиля по любому из пп.1-3, в котором импедансный элемент (70) представляет собой магнитный сердечник (70а-70d).
RU2010110352/07A 2007-09-21 2007-09-21 Устройство преобразования электроэнергии для электромобиля RU2416867C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2007/068411 WO2009037782A1 (ja) 2007-09-21 2007-09-21 電気車用電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2416867C1 true RU2416867C1 (ru) 2011-04-20

Family

ID=40467612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010110352/07A RU2416867C1 (ru) 2007-09-21 2007-09-21 Устройство преобразования электроэнергии для электромобиля

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8345453B2 (ru)
EP (1) EP2192678B1 (ru)
JP (1) JP4540743B2 (ru)
KR (1) KR20100047314A (ru)
CN (1) CN101803162A (ru)
CA (1) CA2699108C (ru)
ES (1) ES2487615T3 (ru)
RU (1) RU2416867C1 (ru)
WO (1) WO2009037782A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667075C1 (ru) * 2015-05-29 2018-09-14 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Устройство преобразования мощности

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5398634B2 (ja) * 2010-05-12 2014-01-29 株式会社東芝 交流電気車
CN103222177B (zh) * 2011-01-07 2016-04-27 东芝三菱电机产业系统株式会社 功率转换装置
JP2014524730A (ja) * 2011-08-23 2014-09-22 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 電力変換器の共振を抑制するためのシステムおよび方法
LU91873B1 (en) * 2011-09-21 2013-03-22 Iee Sarl Combined heating and capacitive seat occupant sensing system
JP5456213B2 (ja) * 2011-09-30 2014-03-26 三菱電機株式会社 電力変換装置
CN103129564B (zh) * 2011-11-29 2016-04-06 永济新时速电机电器有限责任公司 电力机车牵引系统
CN102529731A (zh) * 2012-01-12 2012-07-04 赛锐(青岛)自动化技术有限公司 电动车驱动系统及电动车
JP5906313B2 (ja) 2012-05-31 2016-04-20 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
DE102012109638A1 (de) 2012-10-10 2014-05-15 Sma Solar Technology Ag Multistring-Wechselrichter mit eingangsseitigem EMV-Filter
CN104937680B (zh) * 2012-10-19 2017-04-26 三菱电机株式会社 逆变器装置、变压器及变压器的制造方法
KR101957340B1 (ko) 2012-11-14 2019-03-12 삼성전자주식회사 전력 전달 장치.
JP5968518B2 (ja) * 2013-03-06 2016-08-10 三菱電機株式会社 電気車用主変換装置
JP5987782B2 (ja) * 2013-05-27 2016-09-07 株式会社デンソー 電力変換装置
US9998024B2 (en) * 2013-12-03 2018-06-12 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion apparatus
JP6530987B2 (ja) * 2015-07-09 2019-06-12 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP6529868B2 (ja) * 2015-09-09 2019-06-12 株式会社東芝 電動車制御装置
CN106627179A (zh) * 2016-11-25 2017-05-10 卢振华 普通汽车和带线圈的公路及电源组成的汽车运行装置
WO2018100645A1 (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP6191797B1 (ja) * 2017-02-24 2017-09-06 富士電機株式会社 評価方法、推定方法、評価装置、および複合評価装置
DE102018208835A1 (de) * 2018-06-05 2019-12-05 Volkswagen Ag Hochvoltsystem in einem Kraftfahrzeug
EP3644484A1 (en) 2018-10-25 2020-04-29 ABB Schweiz AG Power converter arrangement having attenuation element for electrical ringing
CN111923742A (zh) * 2020-07-20 2020-11-13 中车永济电机有限公司 直驱永磁牵引电传动系统
DE102020209483A1 (de) * 2020-07-28 2022-02-03 Siemens Mobility GmbH Straßenfahrzeug

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3683271A (en) 1970-06-23 1972-08-08 Tatsuo Kobayashi Power supply filter for noise suppression
US6459213B1 (en) * 1978-03-20 2002-10-01 Ole K. Nilssen Ballast for parallel-connected lamps
US5293947A (en) 1991-09-03 1994-03-15 Wagner Mining And Construction Equipment Co. Variable speed AC electric drive vehicle
JPH08237936A (ja) * 1995-02-28 1996-09-13 Fuji Electric Co Ltd 電圧形インバータのノイズフィルタ
JP3211073B2 (ja) * 1995-06-20 2001-09-25 株式会社日立製作所 交流電気車用電力変換装置
TW407394B (en) * 1997-10-16 2000-10-01 Toshiba Corp Frequency converter to output electric driving power to motor and filter installed on it
JP4106496B2 (ja) 1997-12-26 2008-06-25 株式会社安川電機 インバータのコモンモード電圧・電流の抑制方法および装置
JP3455797B2 (ja) * 1998-02-12 2003-10-14 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP3585733B2 (ja) * 1998-06-05 2004-11-04 株式会社東芝 電力変換装置
JP2000166254A (ja) 1998-11-30 2000-06-16 Mitsubishi Electric Corp インバータ装置
JP3393374B2 (ja) 1999-09-14 2003-04-07 株式会社日立製作所 電力変換システム
JP3432505B1 (ja) 2002-02-26 2003-08-04 学校法人慶應義塾 電力変換器を用いたシステム
CN1253998C (zh) 2002-03-08 2006-04-26 北京利德华福电气技术有限公司 无谐波污染高压变频器能量回馈装置及其方法
US6927988B2 (en) * 2002-05-28 2005-08-09 Ballard Power Systems Corporation Method and apparatus for measuring fault diagnostics on insulated gate bipolar transistor converter circuits
JP3655295B2 (ja) * 2002-07-22 2005-06-02 富士通株式会社 インバータの電流検出方法、その電流検出回路、その異常検出方法、その異常検出回路、表示装置及び情報処理装置
JP3901075B2 (ja) 2002-11-12 2007-04-04 富士電機システムズ株式会社 共振電流抑制方式
JP2004187368A (ja) 2002-12-02 2004-07-02 Toshiba Corp 車両用電力変換装置
JP4479990B2 (ja) 2003-10-10 2010-06-09 学校法人慶應義塾 電力変換器及び電力変換器を用いたシステム
JP2005160263A (ja) * 2003-11-28 2005-06-16 Nippon Reliance Kk Ａｃ可変速駆動装置
JP4351916B2 (ja) 2004-01-16 2009-10-28 株式会社東芝 ノイズフィルタ
JP2005303280A (ja) 2004-03-17 2005-10-27 Daikin Ind Ltd 制御装置
JP2006136058A (ja) 2004-11-02 2006-05-25 Toshiba Corp ノイズフィルタ
US7468649B2 (en) * 2007-03-14 2008-12-23 Flextronics International Usa, Inc. Isolated power converter
US7893804B2 (en) * 2007-06-27 2011-02-22 Rockwell Automation Technologies, Inc. Electric coil and core cooling method and apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667075C1 (ru) * 2015-05-29 2018-09-14 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Устройство преобразования мощности

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100047314A (ko) 2010-05-07
EP2192678A1 (en) 2010-06-02
JPWO2009037782A1 (ja) 2011-01-06
US8345453B2 (en) 2013-01-01
WO2009037782A1 (ja) 2009-03-26
CA2699108A1 (en) 2009-03-26
JP4540743B2 (ja) 2010-09-08
ES2487615T3 (es) 2014-08-22
EP2192678B1 (en) 2014-05-14
US20100207560A1 (en) 2010-08-19
CA2699108C (en) 2014-07-08
EP2192678A4 (en) 2011-03-02
CN101803162A (zh) 2010-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2416867C1 (ru) Устройство преобразования электроэнергии для электромобиля
US8472215B2 (en) Grid-tie inverter for interconnecting AC voltage to electric power grid
KR101218953B1 (ko) 계통 연계 인버터
US11398772B2 (en) Circuit device for reducing common-mode interference of a power converter
CN107404218B (zh) 电力转换装置
Cuzner et al. Control and characterization of electromagnetic emissions in wide band gap based converter modules for ungrounded grid-forming applications
JP5051227B2 (ja) 電力変換装置用コモンモードフィルタおよび出力フィルタおよび電力変換装置
Zhang et al. Leakage current mitigation of non-isolated integrated chargers for electric vehicles
JP5134934B2 (ja) 低ノイズ電力変換装置
JP2018161024A (ja) 電力変換装置及び電力変換システム
JP2013106475A (ja) 系統連系インバータ
JP5235820B2 (ja) 電力変換装置
US11777412B2 (en) Switching power supply apparatus for reducing common mode noise due to line-to-ground capacitances
JP3211073B2 (ja) 交流電気車用電力変換装置
Serban et al. Bidirectional parallel low-voltage series high-voltage dab-based converter analysis and design
JP4592479B2 (ja) 変圧器
JP5721772B2 (ja) 電力変換装置
JP2004187368A (ja) 車両用電力変換装置
JP3873208B2 (ja) 車両用電力変換装置
CN114006522B (zh) 电感电容网络单元及dc-dc变换器
CN113630026A (zh) 一种变流器的共模电流抑制方法、装置以及变流器
JP2021114854A (ja) 電力変換装置および変電所用電源装置
JP2018038131A (ja) 電力変換装置
JPS63114531A (ja) 高調波防止抑制装置
JPWO2017203708A1 (ja) 電気車推進制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20140815