WO2016103496A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2016103496A1
WO2016103496A1 PCT/JP2014/084657 JP2014084657W WO2016103496A1 WO 2016103496 A1 WO2016103496 A1 WO 2016103496A1 JP 2014084657 W JP2014084657 W JP 2014084657W WO 2016103496 A1 WO2016103496 A1 WO 2016103496A1
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WO
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power supply
supply bus
connection
power
circuit
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PCT/JP2014/084657
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English (en)
French (fr)
Inventor
賢太郎 秦
クライソン トロンナムチャイ
林　哲也
明範 大久保
Original Assignee
日産自動車株式会社
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Publication date
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Priority to EP14909098.7A priority patent/EP3240178B1/en
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Priority to JP2016565836A priority patent/JP6572910B2/ja
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    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device.
  • a power converter having a converter connected to an AC power source, an inverter connected to the DC output side of the converter, and a DC smoothing capacitor connected to a DC intermediate circuit, and a semiconductor switching element constituting the inverter
  • the noise compensation current supply means is an element whose output current is controlled by a detection signal of the noise current detection means, and is a voltage of the DC intermediate circuit
  • Patent Document 1 A power conversion device having a series circuit of a transistor having a lower withstand voltage and a Zener diode Noise reducing apparatus has been known (Patent Document 1).
  • the high-frequency switching noise has a problem that the transistor and the Zener diode cannot operate at high speed, and the noise cannot be suppressed.
  • the present invention includes a first power supply bus connected to the positive side of the inverter and the power source, a second power supply bus connected to the negative side of the inverter and the power source, a first power supply bus, and a second power supply bus. And a plurality of connection circuits in which a resistive member and a capacitive member are connected in series, and the plurality of connection circuits have at least two different impedances to solve the above-mentioned problem To do.
  • vibration generated in the power supply bus due to switching of the inverter is suppressed by the plurality of connection circuits, and as a result, noise can be suppressed.
  • FIG. 1 is a block diagram of a drive system according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is a perspective view of the power supply bus and the connection circuit
  • FIG. 2B is a graph showing a standing wave generated in the power supply bus
  • FIG. 2C is a connection point of the connection circuit. It is the graph showing the impedance of the connection circuit with respect to position.
  • FIG. 3 is a graph showing the noise characteristics of the power converter according to the present invention and the noise characteristics of the power converter according to the comparative example.
  • FIG. 4A is a graph showing a standing wave generated in the power supply bus
  • FIG. 4B is a graph showing impedance characteristics with respect to the position of the connection point of the connection circuit.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the power feeding bus.
  • FIG. 6 is a perspective view of the power supply bus.
  • FIG. 7 is a graph showing the characteristic of the noise level with respect to the impedance of the connection circuit.
  • FIG. 8A is a graph showing a standing wave generated in the power supply bus, and
  • FIG. 8B is a graph showing impedance characteristics with respect to the position of the connection point of the connection circuit.
  • FIG. 9 is a graph showing the characteristic of the noise level with respect to the impedance ratio (Z 2 / Z 1 ).
  • 10A shows a perspective view of the power supply bus and the connection circuit
  • FIG. 10B is a graph showing a standing wave generated in the power supply bus
  • FIG. 10C shows the connection circuit.
  • FIG. 11 is a graph showing noise level characteristics with respect to the capacitance of the capacitive member included in the connection circuit.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a drive system according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 13 is a perspective view of the electric power feeding bus line and connection circuit of the power converter device which concerns on other embodiment of invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a drive system for an electric vehicle including a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • the power module 5 and the like are housed in the housing 10 and thus cannot actually be seen from the outside, but are illustrated in FIG. 1 for explanation.
  • the electric vehicle of this example is a vehicle that travels using an electric motor 300 such as a three-phase AC power motor as a drive source, and the electric motor 300 is coupled to the axle of the electric vehicle.
  • an electric vehicle is demonstrated to an example, this invention is applicable also to a hybrid vehicle (HEV), and can also be applied to the power converter device mounted in apparatuses other than a vehicle.
  • HEV hybrid vehicle
  • the drive system including the power converter includes a power converter 100, a DC power source 200, an electric motor 300, and shield wires 7 and 8.
  • the DC power source 200 is composed of a plurality of batteries, and is connected to the power conversion device 100 by a shield wire 7.
  • the DC power source 200 serves as a power source for the vehicle and supplies DC power to the power converter 100.
  • the power conversion device 100 is connected between the DC power source 200 and the electric motor 300, converts DC power supplied from the DC power source 200 into AC power, and supplies the AC power to the electric motor 300.
  • the shield wires 7 and 8 are electric wires formed by coating metal wires with resin.
  • the shield wire 7 is composed of a pair of shield wires.
  • One shield wire 7 connects the positive electrode terminal of the DC power source 200 and the power supply bus 11, and the other shield wire 7 is the negative electrode terminal of the DC power source 200 and the power supply bus 12. And connect.
  • the shield wire 8 is composed of three shield wires, and the three shield wires 8 connect the bus bar 6 and the electric motor 300 corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase of the electric motor 300.
  • the power converter 100 includes a housing 10, power supply buses 11 and 12, a passive element unit 30, a smoothing capacitor 4, a power module 5, and a bus bar 6.
  • the housing 10 is a case for housing the power supply buses 11 and 12, the passive element unit 30, the smoothing capacitor 4, the power module 5, and the bus bar 6, and is made of metal.
  • the power supply bus 11 is a power supply line that is formed of a plate-shaped (flat plate) conductor and supplies power output from the positive electrode side of the DC power supply 200 to the power module 5, and is an inverter circuit that constitutes the power converter 100. Of these, it corresponds to the power line on the P side.
  • the power supply bus 12 is a power supply line that is formed of a plate-shaped (flat plate) conductor and supplies power output from the negative electrode side of the DC power supply 200 to the power module 5, and is an inverter circuit that constitutes the power conversion device 100. Of these, it corresponds to the N-side power line.
  • One of the main surfaces of the power supply bus 11 is opposed to the inner surface of the housing 10 with a gap.
  • One of the two main surfaces of the power supply bus 12 is opposed to the inner surface of the housing 10 with a gap.
  • the other main surface of the power supply bus 11 and the other main surface of the power supply bus 12 are opposed to each other with a gap.
  • a part of the power supply buses 11 and 12 or a tip portion of the power supply buses 11 and 12 serves as a terminal (tab) of the power converter 100 and is connected to the tip of the shield wire 7.
  • the feeding buses 11 and 12 are respectively connected to the positive terminal and the negative terminal of the smoothing capacitor 4 and are respectively connected to the positive terminal and the negative terminal of the power module 5 so as to branch the current flow.
  • the power supply buses 11 and 12 and the smoothing capacitor 4 and the power supply buses 11 and 12 and the power module 5 are connected by wiring.
  • the smoothing capacitor 4 is connected between the DC power supply 200 and the power module 5 by being connected between the power supply bus 11 and the power supply bus 12.
  • the smoothing capacitor 4 is a capacitor that rectifies power input / output to / from the DC power supply 200.
  • the power module 5 is connected between the DC power source 200 and the bus bar 6 via the power supply buses 11 and 12.
  • the power module 5 has a plurality of semiconductor switching elements, such as IGBTs or MOSFETs, formed on a substrate. And it is an inverter which converts the electric power from DC power supply by turning on and off the said semiconductor switching element based on the control signal from the controller which is not illustrated, and outputs electric power to the electric motor 300 via the bus bar 6.
  • a controller (not shown) generates a switching signal of the semiconductor switching element from a torque command value corresponding to the accelerator opening of the vehicle and outputs the switching signal to the power module 5, so that the semiconductor switching element is turned on and off.
  • AC power for obtaining a desired output torque in the electric motor 300 is output from the power module 5.
  • the power module 5 is electrically connected to the three-phase motor 300 through U-phase, V-phase, and W-phase output lines corresponding to each phase of the motor 300.
  • the bus bar 6 is formed of three conductive plates having a plate shape made of a conductive material, and is connected to the power module 5 and the shield wire 8.
  • the front end portion of the bus bar 6 serves as a terminal (tab) of the power conversion device 100 and is connected to the front end of the shield wire 8.
  • connection circuits 21 and 22 are circuits that suppress electrical vibration (noise) generated in the power supply bus 11 and the power supply bus 12, and include a resistive member and a capacitive member. Moreover, the connection circuits 21 and 22 are comprised by the series circuit which connected the resistive member and the capacitive member in series.
  • the resistive member is a passive element such as a resistor.
  • the capacitive member is a circuit element such as a capacitor.
  • the connection circuits 21 and 22 are connected between the power supply bus 11 and the power supply bus 12.
  • the connection circuit 21 and the connection circuit 22 are arranged in the housing 10 in a state in which the connection circuit 21 and the connection circuit 22 are arranged in the longitudinal direction of the power supply buses 11 and 12 with a space therebetween.
  • connection circuit 21 and the impedance of the connection circuit 22 are different values.
  • the two connection circuits 21 and 22 are connected to the power supply buses 11 and 12, but the number of the connection circuits 21 and 22 is not limited to two and may be three or more. Good.
  • the circuit design of the connection circuit may be made so that all the connection circuits have different impedances, and the plurality of connection circuits have at least two different impedances. In this way, circuit design may be performed.
  • connection circuits 21 and 22 switching noise suppressed by the connection circuits 21 and 22 will be described.
  • Switching noise is generated between the power supply bus 11 and the power supply bus 12 by the switching operation of the power module 5.
  • the switching noise propagates from the power supply buses 11 and 12 to the housing 10, so that the noise is radiated from the housing 10.
  • the frequency of noise propagating from the power supply buses 11 and 12 to the housing 10 is determined by the shape of the power supply buses 11 and 12. 1, the width of the plate-like power supply buses 11 and 12 shown in FIG. 1 is a, the length is b (the short side of the main surface of the power supply buses 11 and 12 is a and the long side is b), and the power supply buses 11 and 12 When the dielectric constant between them is ⁇ r , the frequency (f mn ) of the switching noise is expressed by the following equation (1). However, m and n are mode numbers and are integers.
  • connection circuit 21 and the connection circuit 22 are connected between the power supply bus 11 and the power supply bus 12.
  • connection circuit 21 and the connection circuit 22 are arranged in the housing 10 in a state where they are arranged in the longitudinal direction of the power supply buses 11 and 12 in a state where they are spaced from each other.
  • the connection circuit 21 can be connected to the power supply buses 11 and 12.
  • connection circuits 21 and 22 are configured by a passive member. Thereby, the connection circuits 21 and 22 can be configured easily.
  • FIG. 2A is a perspective view of the power supply buses 11 and 12 and the connection circuits 21 and 22, and FIG. 2B is a graph showing standing waves generated in the power supply buses 11 and 12.
  • FIG. c) is a graph showing the impedance of the connection circuits 21 and 22 with respect to the position of the connection point of the connection circuits 21 and 22.
  • 2B and 2C represent the positions in the longitudinal direction of the power supply buses 11 and 12 from the end portions of the power supply buses 11 and 12, respectively.
  • the vertical axis in FIG. 2B represents voltage (V)
  • the vertical axis in FIG. 2C represents impedance magnitude ( ⁇ ).
  • Z 1 in FIG. 2C indicates the impedance of the connection circuit 21, and Z 2 indicates the impedance of the connection circuit 21.
  • the vibration wave propagates through the power supply buses 11 and 12.
  • the vibration wave is a wave having various modes and is reflected at the ends of the power supply buses 11 and 12. For this reason, the vibration waves propagating through the power supply buses 11 and 12 are overlapped, and a standing wave as shown in FIG.
  • the standing wave has a portion with a large amplitude and a portion with a small amplitude, and the antinodes of the standing wave are located at the longitudinal ends of the power supply buses 11 and 12.
  • connection point between the connection circuit 21 and the power supply bus 11 and the connection point between the connection circuit 21 and the power supply bus 12 are at the same position on the longitudinal coordinate axes of the power supply buses 11 and 12. Further, the connection point between the connection circuit 22 and the power supply bus 11 and the connection point between the connection circuit 22 and the power supply bus 12 are at the same position on the longitudinal coordinate axes of the power supply buses 11 and 12.
  • the connection point between the connection circuit 21 and the power supply bus 11 and the connection point between the connection circuit 21 and the power supply bus 12 are collectively referred to as a “first connection point”.
  • the connection point between the connection circuit 22 and the power supply bus 11 and the connection point between the connection circuit 22 and the power supply bus 12 are collectively referred to as a “second connection point”.
  • the first connection point is located between the antinodes of the end portions of the power supply buses 11 and 12 and the nodes.
  • the second connection point is located between the midpoint of the midpoint of the feeding buses 11 and 12 and the node.
  • the midpoint of the power supply buses 11 and 12 is an intermediate point between one end of the power supply buses 11 and 12 and the other end.
  • the distance from the position of the antinode of the standing wave to the first connection point (d 1 shown in FIG. 2) is the distance from the position of the antinode of the standing wave to the second connection point (d 2 shown in FIG. 2 ). Shorter than.
  • the distance from the antinode of the standing wave to the first connection point is the distance from the antinode closest to the first connection point
  • the distance from the antinode of the standing wave to the second connection point is 2 The distance from the belly closest to the connection point.
  • the impedance of the connection circuits 21 and 22 has a correlation with the absolute value of the standing wave amplitude, and is determined according to the distance from the antinode to the first and second connection points. As shown in FIG. 2B, the absolute value of the amplitude of the standing wave decreases as the distance from the antinode of the standing wave to the first and second connection points increases. On the other hand, the longer the distance from the antinode of the standing wave to the first and second connection points, the smaller the impedance of the connection circuits 21 and 22.
  • the impedance (Z) of the connection circuits 21 and 22 is expressed by the following formula (2).
  • R shows the resistance value of the resistive member of the connection circuits 21 and 22
  • C shows the capacitance value of the capacitive member of the connection circuits 21 and 22.
  • the distance from the antinode of the standing wave to the first connection point is shorter than the distance from the antinode of the standing wave to the second connection point.
  • the impedance of the connection circuit 21 is smaller than the impedance of the connection circuit 22.
  • FIG. 3 is a graph showing noise characteristics according to the present invention and a comparative example.
  • the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents noise level.
  • graph a shows the noise characteristics of the present invention
  • graph b shows the noise characteristics of the comparative example.
  • the noise level rapidly increases at a specific frequency fa.
  • the noise level is suppressed at a specific frequency fa, and noise can be suppressed in a wide frequency band including the frequency fa. That is, in this embodiment, noise can be suppressed by providing the connection circuits 21 and 22 with different impedances and connecting the connection circuits 21 and 22 between the power supply bus 11 and the power supply bus 12.
  • the first connection point and the second connection point are located in different divisions.
  • the two connection points may be located in the same section.
  • the power module 5 corresponds to the “inverter” according to the present invention
  • the power supply bus 11 corresponds to the “first power supply bus” according to the present invention
  • the power supply bus 12 corresponds to the “second power supply bus” according to the present invention
  • the connection circuit 21 corresponds to a “first connection circuit” according to the present invention
  • the connection circuit 22 corresponds to a “second connection circuit” according to the present invention.
  • Second Embodiment A power converter according to another embodiment of the present invention will be described.
  • the position of the first connection point and the position of the second connection point are different from those of the first embodiment described above.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment described above, and the description thereof is incorporated.
  • FIG. 4A is a graph showing standing waves generated in the power supply buses 11 and 12, and FIG. 4B shows the impedance of the connection circuits 21 and 22 with respect to the positions of the connection points of the connection circuits 21 and 22.
  • FIG. It is a represented graph.
  • shaft and horizontal axis of Fig.4 (a) and FIG.4 (b) is the same as that of FIG.2 (b) and FIG.2 (c).
  • FIGS. 4A and 4B show characteristics corresponding to a quarter period of a standing wave.
  • the first connection point is located on the antinode of the standing wave.
  • the second connection point is located between the antinode of the standing wave and the node.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the power supply buses 11 and 12.
  • FIG. 6 is a perspective view of the power supply buses 11 and 12.
  • the distance between the power supply bus 11 and the second power supply bus is d, and the area of the facing surfaces of the power supply bus 11 and the power supply bus 12 facing each other is S. Further, the dielectric constant of vacuum is ⁇ 0, and ⁇ r is the relative dielectric constant ⁇ r .
  • the capacity (C 12 ) between the power supply bus 11 and the power supply bus 12 is expressed by the following formula (3).
  • the length of the power supply buses 11 and 12 is L, the width is W, and the height H.
  • the self-inductance (L) of the power feeding buses 11 and 12, the mutual inductance (M) of the power feeding buses 11 and 12, and the inductance (L 12 ) between the power feeding bus 11 and the power feeding bus 12 are expressed by the following equations (4) to (6 ).
  • the characteristic impedance (Z 12 ) between the power supply bus 11 and the power supply bus 12 is expressed by the following formula (7).
  • FIG. 7 is a graph showing the noise level characteristic with respect to the impedance of the connection circuit 21.
  • the noise level is the magnitude of vibration (noise) generated between the power supply bus 11 and the power supply bus 12.
  • connection circuit 21 when the impedance of the connection circuit 21 is set to the impedance (Z 12 ) between the power supply bus 11 and the power supply bus 12, it is between the power supply buses 11 and 12 and the connection circuit 21.
  • impedance matching can be taken.
  • produced in the electric buses 11 and 12 becomes easy to flow into the connection circuit 21, it can suppress noise.
  • the impedance (Z 1 ) of the connection circuit 21 is set within the range represented by the following formula (8), the effect of reducing the noise level is sufficiently obtained. be able to.
  • connection circuit 21 is connected to the power supply buses 11 and 12 at a portion corresponding to the antinode position of the standing wave.
  • the connection circuit 21 can be connected to the power supply buses 11 and 12 above. Further, by setting the impedance of the connection circuit 21 so as to match the impedance (Z 12 ) between the power supply bus 11 and the power supply bus 12 according to the connection position of the connection circuit 21, the power module 5 Noise due to switching can be suppressed.
  • FIG. 8A is a graph showing standing waves generated in the power supply buses 11 and 12.
  • (B) is a graph showing the impedance of the connection circuits 21 and 22 with respect to the position of the connection point of the connection circuits 21 and 22.
  • shaft and horizontal axis of Fig.8 (a) and FIG.8 (b) is the same as that of FIG.2 (b) and FIG.2 (c).
  • FIGS. 8A and 8B show characteristics corresponding to a quarter period of a standing wave.
  • connection circuit 22 is smaller than the impedance of the connection circuit 21.
  • FIG. 9 is a graph showing the characteristics of the noise level with respect to the impedance ratio (Z 2 / Z 1 ), and shows the characteristics obtained by experiments.
  • the noise level is the magnitude of vibration (noise) generated between the power supply bus 11 and the power supply bus 12.
  • the dotted line p is an asymptotic line.
  • ⁇ 4th Embodiment A power converter according to another embodiment of the present invention will be described.
  • the position of the first connection point and the position of the second connection point are different from those of the first embodiment described above.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment described above, and the description thereof is incorporated.
  • FIG. 10A is a perspective view of the power supply buses 11 and 12 and the connection circuits 21 and 22, and FIG. 10B is a graph showing standing waves generated in the power supply buses 11 and 12, and FIG. c) is a graph showing the impedance of the connection circuits 21 and 22 with respect to the position of the connection point of the connection circuits 21 and 22.
  • the horizontal axis represents the position in the longitudinal direction of the power supply buses 11 and 12 from the ends of the power supply buses 11 and 12. Further, the position indicated by the horizontal axis in FIG. One end of each of the power supply buses 11 and 12 is “0”, and the other end is “2 ⁇ ”. And let the center part of both ends be " ⁇ ".
  • the impedances (Z 1 , Z 2 ) of the connection circuits 21 and 22 have a correlation with the absolute value of the amplitude of the standing wave, and have a relationship as shown in the following formula (9).
  • ⁇ is from the antinode to the first connection point when the antinode position of the standing wave shown in FIG. 10B is 0 and the position of one period of the standing wave from the antinode position is 2 ⁇ .
  • the distance from the antinode to the second connection point are each expressed in angle.
  • the impedances (Z 1 , Z 2 ) of the connection circuits 21 and 22 have a minimum value at the position of the antinode of the standing wave and a maximum value at the position of the node of the standing wave. It has the following characteristics.
  • the impedance (Z 1 , Z 2 ) at the antinode position of the standing wave is Z 12 .
  • impedance matching (Z 1 , Z 2 ) of the connection circuits 21 and 22 is set so as to satisfy the expression (9), whereby impedance matching is performed between the connection circuits 21 and 22 and the power supply buses 11 and 12.
  • the noise generated in the power supply buses 11 and 12 is easily propagated to the connection circuits 21 and 22.
  • the impedances (Z 1 , Z 2 ) of the connection circuits 21 and 22 are set so as to satisfy the above formula (9). As a result, electrical vibration generated between the power supply bus 11 and the power supply bus 12 can be suppressed by the connection circuits 21 and 22.
  • ⁇ 5th Embodiment A power converter according to another embodiment of the present invention will be described.
  • the relationship between the capacity of the capacitive member included in the connection circuits 21 and 22 and the capacity (C 12 ) between the power supply bus 11 and the power supply bus 12 is defined with respect to the first embodiment described above. The point is different. Other configurations are the same as those in the first embodiment described above, and the description thereof is incorporated.
  • the level of noise generated in the power supply buses 11 and 12 varies depending on the relationship between the capacity of the capacitive member included in the connection circuits 21 and 22 and the capacity (C 12 ) between the power supply bus 11 and the power supply bus 12.
  • FIG. 11 is a graph showing the characteristics of the noise level with respect to the capacity of the capacitive members included in the connection circuits 21 and 22.
  • the capacity (C 12 ) is expressed by the above formula (3).
  • the dotted line q is an asymptotic line.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a drive system including a power conversion device according to another embodiment of the invention.
  • the configuration of the power supply buses 11 and 12 is different from that of the first embodiment described above.
  • the power supply buses 11 and 12 are directly connected to the power source 200 instead of the shield wire 7.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the descriptions of the first to fifth embodiments are incorporated as appropriate.
  • the power supply bus 11 has a power supply bus 11a and a power supply bus 11b.
  • the power supply bus 11a and the power supply bus 11b are each formed of a plate-like conductor.
  • the end located in the longitudinal direction of the feeding bus 11a is connected to the end located in the longitudinal direction of the feeding bus 11b.
  • the power supply buses 11a and 11b are connected so that the main surface of the power supply bus 11a and the main surface of the power supply bus 11b are perpendicular to each other. That is, the power supply bus 11 is formed of a bent conductor.
  • the power supply bus 12 has a power supply bus 12a and a power supply bus 12b.
  • the configuration of the power supply bus 12a and the power supply bus 12b is the same as the configuration of the power supply bus 11a and the power supply bus 11b.
  • the main surface of the power supply bus 11a and the main surface of the power supply bus 12a are opposed to each other with a predetermined gap, and the main surface of the power supply bus 11b and the main surface of the power supply bus 12b are opposed to each other with a predetermined gap. Yes.
  • connection circuits 21 and 22 have different impedances as in the first embodiment.
  • the connection circuit 21 is connected between the power supply bus 11a and the power supply bus 12a.
  • the connection circuit 22 is connected between the power supply bus 11b and the power supply bus 12b. If there is a portion where the connection circuits 21 and 22 are easily connected and a portion where the connection circuits 21 and 22 are difficult to connect because the power supply buses 11 and 12 are bent, the connection circuits 21 and 22 are connected. What is necessary is just to connect to the electric power feeding buses 11 and 12 in an easy part. At this time, the impedances of the connection circuits 21 and 22 are set according to the connection position so as to take impedance matching with the power supply buses 11 and 12.
  • the position of the power source 200 can be changed by providing bent portions on the power supply buses 11 and 12. Thereby, the vibration which arises between the electric power feeding bus 11 and the electric power feeding bus 12 can be suppressed, raising the freedom degree of layout, such as the position of the power supply 200.
  • FIG. 13 is a perspective view of the power supply buses 11 and 12 and the connection circuit 21 in the configuration of the power conversion device according to another embodiment of the invention.
  • the configuration of the connection circuit 21 is different from the first embodiment described above.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the descriptions of the first to sixth embodiments are incorporated as appropriate.
  • the connection circuit 22 is connected between the power supply bus 11 and the power supply bus 12.
  • the connection circuit 21 has a plurality of series circuits 21a and 21b.
  • the series circuit 21a is a series circuit of a resistive member and a capacitive member.
  • the series circuit 21b is a series circuit of a resistive member and a capacitive member.
  • the plurality of series circuits 21 a and 21 b are arranged in a state where the series circuits 21 a and 21 b are spaced apart from each other and are arranged in the short direction of the power supply buses 11 and 12.
  • the power supply buses 11 and 12 are formed of plate-like members extending in the longitudinal direction with the x direction as the longitudinal direction.
  • the short direction (y direction shown in FIG. 13) is a direction perpendicular to the longitudinal direction on the main surface of the power supply buses 11 and 12.
  • the resistance of the resistive member of the series circuit 21a is R 1a
  • the capacitance of the capacitive member of the series circuit 21a is C 1a
  • the resistance of the resistive member of the series circuit 21b is R 1b
  • the capacitive member of the series circuit 21b The capacity is C 1b . Since the connection circuit 21 includes a series circuit 21a and a series circuit 21b in parallel, the capacitance (C 1 ) of the connection circuit 21 is C 1a + C 1b , and the resistance of the connection circuit 21 is expressed by the following equation (10). Is done.
  • connection circuit 21 can be divided and connected to the series circuit 21a and the series circuit 21b. Further, in order to achieve impedance matching between the power supply buses 11 and 12 and the connection circuit 21, even when the capacity of the connection circuit 21 is large, the capacity of the connection circuit 21 is in series with the series circuit 21a. It can be divided into the circuit 21b. Therefore, the capacitance of the element used as the capacitive member of the connection circuit 21 can be reduced.
  • connection circuit 21 The number of series circuits included in the connection circuit 21 is not limited to two as in the present embodiment, but may be three or more.
  • connection circuit 22 may have a plurality of series circuits similarly to the connection circuit 21.
  • the series circuit 21a corresponds to the “first series circuit” according to the present invention
  • the series circuit 21b corresponds to the “second series circuit” according to the present invention.

Abstract

　電力変換装置において、電源から出力される電力を変換するインバータと、インバータ及び電源の正極側に接続された第１の給電母線と、インバータ及び電源の負極側に接続された第２の給電母線と、第１の給電母線と第２の給電母線との間に接続され、抵抗性部材と容量性部材とを直列に接続した複数の接続回路とを備え、複数の接続回路は、少なくとも２つ以上の異なるインピータンスをもつ。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関するものである。
　交流電源に接続されたコンバータと、このコンバータの直流出力側に接続されたインバータと、直流中間回路に接続された直流平滑コンデンサとを有する電力変換装置を対象とし、インバータを構成する半導体スイッチング素子のオン・オフにより電力変換装置を流れるノイズ電流を低減させるための装置であって、前記ノイズ電流を検出するノイズ電流検出手段と、検出されたノイズ電流を低減させるためのノイズ補償電流を生成して電力変換装置に供給するノイズ補償電流供給手段とを備えたノイズ低減装置において、ノイズ補償電流供給手段は、ノイズ電流検出手段の検出信号により出力電流が制御される素子であって直流中間回路の電圧より低い耐圧を有するトランジスタと、ツェナダイオードとの直列回路を備えた電力変換装置のノイズ低減装置が知られている（特許文献１）。
特開２００２－２５２９８５号公報
　しかしながら、高周波のスイッチングノイズに対して、トランジスタ及びツェナダイオードが高速動作できずに、ノイズを抑制することができない、という問題があった。
　本発明は、インバータ及び記電源の正極側に接続された第１の給電母線と、インバータ及び電源の負極側に接続された第２の給電母線と、第１の給電母線と第２の給電母線との間に接続され、抵抗性部材と容量性部材とを直列に接続した複数の接続回路とを備え、複数の接続回路が、少なくとも２つ以上の異なるインピータンスをもつことによって上記課題を解決する。
　本発明によれば、インバータのスイッチングにより給電母線で発生する振動を、複数の接続回路で抑制するので、その結果としてノイズを抑制できる。
本発明の実施形態に係る駆動システムのブロック図である。 図２（ａ）は給電母線及び接続回路の斜視図を示し、図２（ｂ）は、給電母線で発生する定在波を示すグラフであり、図２（ｃ）は、接続回路の接続点の位置に対する接続回路のインピーダンスを表したグラフである。 図３は、本発明に係る電力変換装置のノイズ特性、及び、比較例に係る電力変換装置のノイズ特性を示すグラフである。 図４（ａ）は、給電母線で発生する定在波を示すグラフであり、図４（ｂ）は、接続回路の接続点の位置に対するインピーダンス特性を表したグラフである。 図５は給電母線の断面図である。 図６は給電母線の斜視図である。 図７は、接続回路のインピーダンスに対するノイズレベルの特性を示すグラフである。 図８（ａ）は、給電母線で発生する定在波を示すグラフであり、図８（ｂ）は、接続回路の接続点の位置に対するインピーダンス特性を表したグラフである。 図９は、インピーダンスの比（Ｚ２／Ｚ１）に対するノイズレベルの特性を示すグラフである。 図１０（ａ）は給電母線及び接続回路の斜視図を示し、図１０（ｂ）は、給電母線で発生する定在波を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、接続回路の 図１１は、接続回路に含まれる容量性部材の容量に対するノイズレベルの特性を示したグラフである。 図１２は、発明の他の実施形態に係る駆動システムの概要図である。 図１３は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置の給電母線及び接続回路の斜視図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
　図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置を含む電気自動車の駆動システムの概要図である。なお、パワーモジュール５等は筐体１０に収容されているため、実際には外部から見ることはできないが、図１では説明のために図示されている。他の図でも同様に図示している。本例の電気自動車は、三相交流電力モータなどの電動機３００を駆動源として走行する車両であり、電動機３００は電気自動車の車軸に結合されている。以下、電気自動車を例に説明するが、本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）にも適用することができ、また車両以外の装置に搭載される電力変換装置にも適用可能である。
　本実施形態に係る電力変換装置を含む駆動システムは、電力変換装置１００と、直流電源２００と、電動機３００と、シールド線７、８を備えている。直流電源２００は、複数の電池により構成され、シールド線７により電力変換装置１００に接続されている。直流電源２００は、車両の動力源となり、電力変換装置１００に直流電力を供給する。電力変換装置１００は、直流電源２００と電動機３００との間に接続され、直流電源２００から供給される直流電力を交流電力に変換し電動機３００に供給する。シールド線７、８は、金属線を樹脂により被覆することで形成される電線である。シールド線７は、一対のシールド線で構成され、一方のシールド線７は直流電源２００の正極端子と給電母線１１とを接続し、他方のシールド線７は直流電源２００の負極端子と給電母線１２とを接続する。シールド線８は三本のシールド線により構成され、３本のシールド線８は、電動機３００のＵ相、Ｖ相、Ｗ相と対応して、バスバ６と電動機３００とを接続する。
　電力変換装置１００は、筐体１０と、給電母線１１、１２と、受動素子部３０と、平滑コンデンサ４と、パワーモジュール５と、バスバ６とを備えている。筐体１０は、給電母線１１、１２、受動素子部３０、平滑コンデンサ４、パワーモジュール５、及びバスバ６を収容するためのケースであって、金属により構成されている。給電母線１１は、板状（平板）の導電体により形成され、直流電源２００の正極側から出力される電力をパワーモジュール５に給電する電源線であって、電力変換装置１００を構成するインバータ回路のうち、Ｐ側の電源線に相当する。給電母線１２は、板状（平板）の導電体により形成され、直流電源２００の負極側から出力される電力をパワーモジュール５に給電する電源線であって、電力変換装置１００を構成するインバータ回路のうち、Ｎ側の電源線に相当する。給電母線１１の両主面のうち、一方の面は筐体１０の内側の面と隙間を空けつつ対向している。また給電母線１２の両主面のうち、一方の面は筐体１０の内側の面と隙間を空けつつ対向している。給電母線１１の他方の主面、及び、給電母線１２の他方の主面は、隙間を空けつつ互いに対向している。給電母線１１、１２の一部、又は、給電母線１１、１２の先端部分が、電力変換装置１００の端子（タブ）となって、シールド線７の先端に接続されている。給電母線１１、１２が板状に形成されることで、給電母線１１、１２の抵抗成分及びインダクタンス成分を低減することができる。
　給電母線１１、１２はそれぞれ電流の流れを分岐させるよう、平滑コンデンサ４の正極端子と負極端子にそれぞれ接続され、パワーモジュール５の正極端子と負極端子にそれぞれ接続されている。給電母線１１、１２と平滑コンデンサ４、及び、給電母線１１、１２とパワーモジュール５は、配線で接続されている。平滑コンデンサ４は、給電母線１１及び給電母線１２との間に接続されることで、直流電源２００とパワーモジュール５との間に接続される。平滑コンデンサ４は、直流電源２００に入出力される電力を整流するコンデンサである。
　パワーモジュール５は、給電母線１１、１２を介して、直流電源２００とバスバ６との間に接続されている。パワーモジュール５は、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のモジュール化された、複数の半導体スイッチング素子を基板上に複数有している。そして、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、当該半導体スイッチング素子をオン及びオフさせることで直流電源からの電力を変換して、バスバ６を介して電動機３００に電力を出力するインバータである。図示しないコントローラが、車両のアクセル開度と対応するトルク指令値から、当該半導体スイッチング素子のスイッチング信号を生成し、パワーモジュール５に出力することで、当該半導体スイッチング素子のオン及びオフが切り換えられて、電動機３００において所望の出力トルクを得るための交流電力がパワーモジュール５から出力される。パワーモジュール５は電動機３００の各相に対応させて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の出力線で、三相の電動機３００に電気的に接続されている。
　バスバ６は、導電材料により板状の、３本の導電板で形成されており、パワーモジュール５とシールド線８と接続する。バスバ６の先端部分が、電力変換装置１００の端子（タブ）となって、シールド線８の先端に接続されている。
　複数の接続回路２１、２２は、給電母線１１と給電母線１２に生じる電気的な振動（ノイズ）を抑制する回路であって、抵抗性部材と容量性部材を有している。また、接続回路２１、２２は、抵抗性部材と容量性部材とを直列に接続した直列回路により構成されている。抵抗性部材は、抵抗器などの受動素子である。容量性部材は、コンデンサなどの回路素子である。そして、給電母線１１、１２に生じるノイズが接続回路２１、２２に流れた場合に、ノイズは抵抗性部分で消費され、直流成分は容量性部材によりカットされる。接続回路２１、２２は、給電母線１１と給電母線１２との間に接続されている。また、接続回路２１及び接続回路２２は、互いに間隔を空けた状態で、給電母線１１、１２の長手方向に並んだ状態で、筐体１０内に配置されている。
　接続回路２１のインピーダンスと、接続回路２２のインピーダンスは異なる値である。なお、図１の例では、２つの接続回路２１、２２が給電母線１１、１２に接続されているが、接続回路２１、２２の数は、２個に限らず、３個以上であってもよい。また、３つ以上の接続回路を接続する場合には、全ての接続回路のインピーダンスが異なるように、接続回路の回路設計をしてもよく、複数の接続回路が、少なくとも２つの異なるインピーダンスをもつように、回路設計を行ってもよい。
　ここで、接続回路２１、２２で抑制されるスイッチングノイズについて説明する。スイッチングノイズは、パワーモジュール５のスイッチング動作により、給電母線１１と給電母線１２との間に発生する。そして、このスイッチングノイズが、給電母線１１、１２から筐体１０に伝搬することで、筐体１０からノイズが放射される。
　給電母線１１、１２から筐体１０に伝搬するノイズの周波数は、給電母線１１、１２の形状等により決まる。図１に示した板状の給電母線１１、１２の幅をａとし、長さをｂ（給電母線１１、１２の主面の短辺をａ、長辺をｂ）とし、給電母線１１、１２間の誘電率をεｒとすると、スイッチングノイズの周波数（ｆｍｎ）は下記（１）式で表される。ただし、ｍ、ｎはモード番号であり、整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　例えば、式（１）において、ａ＝０．９ｍ、ｂ＝０．０３ｍ、εｒ＝４を代入すると、（ｍ、ｎ）＝（１、０）で、周波数（ｆ１０）８３．３ＭＨｚとなる。この周波数（ｆ１０）はＦＭ周波数帯域（７６ＭＨｚ～９０ＭＨｚ、８７．５ＭＨｚ～１０８ＭＨｚ）に入るため、周波数（ｆ１０）をもつスイッチングノイズが筐体１０外に放射された場合には、車載ラジオと干渉する可能性がある。また、スイッチングノイズが、車両に搭載された他の電子機器へ悪影響を及ぼす可能性もある。
　本実施形態に係る電力変換装置は、給電母線１１及び給電母線１２との間に、接続回路２１及び接続回路２２を接続している。これにより、パワーモジュール５のスイッチング動作により、給電母線１１、１２でスイッチングノイズが発生した場合に、給電母線１１、１２から筐体１０へのスイッチングノイズの伝搬が、接続回路２１、２２により抑制されている。その結果として、本発明はパワーモジュール５のスイッチングによるノイズを抑制できる。また、接続回路２１、２２を設けるだけでよいため、部品点数が大幅に増加することなく、さらに小さく安価な素子により、高周波ノイズの低減を可能とする。
　また本実施形態では、接続回路２１及び接続回路２２が、互いに間隔を空けた状態で、給電母線１１、１２の長手方向に並んだ状態で、筐体１０内に配置されている。これにより、これにより、図１に示すように、給電母線１１、１２はそれぞれ電流の流れを分岐させるよう、平滑コンデンサ４等が給電母線１１、１２に接続されている場合に、電流の分岐点を避けた上で、接続回路２１を給電母線１１、１２に接続することができる。
　また本実施形態では、接続回路２１、２２に含まれる抵抗性部材が受動性部材により構成されている。これにより、接続回路２１、２２を容易に構成することができる。
　次に、接続回路２１のインピーダンスと接続回路２２のインピーダンスの関係について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は給電母線１１、１２及び接続回路２１、２２の斜視図を示し、図２（ｂ）は、給電母線１１、１２で発生する定在波を示すグラフであり、図２（ｃ）は、接続回路２１、２２の接続点の位置に対する接続回路２１、２２のインピーダンスを表したグラフである。なお、図２（ｂ）及び（ｃ）の横軸は、給電母線１１、１２の端部から、給電母線１１、１２の長手方向の位置を表している。図２（ｂ）の縦軸は電圧（Ｖ）を表し、図２（ｃ）の縦軸はインピーダンスの大きさ（Ω）を表す。図２（ｃ）のＺ１は接続回路２１のインピーダンスを示し、Ｚ２は接続回路２１のインピーダンスを示す。
　パワーモジュール５のスイッチング動作により、給電母線１１と給電母線１２との間に振動が発生した場合には、振動波が給電母線１１、１２を伝搬する。このとき、振動波は、様々なモードをもった波であって、給電母線１１、１２の端部で反射する。そのため、給電母線１１、１２を伝搬する振動波が重なり、給電母線１１、１２には、図２（ａ）に示すような定在波が発生する。
　定在波は、振幅の大きい部分と振幅の小さい部分を有しており、定在波の腹は、給電母線１１、１２の長手方向の端部に位置する。
　接続回路２１と給電母線１１との接続点、及び、接続回路２１と給電母線１２との接続点は、給電母線１１、１２の長手方向の座標軸上では、同一の位置となる。また、接続回路２２と給電母線１１との接続点、及び、接続回路２２と給電母線１２との接続点は、給電母線１１、１２の長手方向の座標軸上では、同一の位置となる。以下、接続回路２１と給電母線１１との接続点と、接続回路２１と給電母線１２との接続点の総称として「第１接続点」と称する。また、接続回路２２と給電母線１１との接続点と、接続回路２２と給電母線１２との接続点の総称として、「第２接続点」と称する。
　第１接続点は、給電母線１１、１２の端部の腹と、節との間に位置する。第２接続点は、給電母線１１、１２の中点の腹と、節との間に位置する。給電母線１１、１２の中点は、給電母線１１、１２の一方の端部と他方の端部との中間点である。また、定在波の腹の位置から第１接続点までの距離（図２に示すｄ１）は、定在波の腹の位置から第２接続点までの距離（図２に示すｄ２）よりも短い。ただし、定在波の腹の位置から第１接続点までの距離は、第１接続点に最も近い腹からの距離とし、定在波の腹の位置から第２接続点までの距離は、第２接続点に最も近い腹からの距離とする。
　接続回路２１、２２のインピーダンスは、定在波の振幅の絶対値に対して相関性をもっており、腹から第１、第２の接続点までの距離に応じて決まる。図２（ｂ）に示すように、定在波の腹から第１、第２接続点までの距離が長くなるほど、定在波の振幅の絶対値は小さくなっている。一方、定在波の腹から第１、第２接続点までの距離が長くなるほど、接続回路２１、２２のインピーダンスは小さくなる。
　また、接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ）は下記式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　ただし、Ｒは、接続回路２１、２２の抵抗性部材の抵抗値を示し、Ｃは接続回路２１、２２の容量性部材の容量値を示す。
　本実施形態では、定在波の腹から第１接続点までの距離は、定在波の腹から第２接続点までの距離より短い。そして、接続回路２１のインピーダンスは、接続回路２２のインピーダンスよりも小さい。これにより、給電母線１１と給電母線１２との間に生じる電気的な振動を、接続回路２１、２２で抑制できる。
　本発明のノイズ抑制効果について、図３を用いて説明する。図３は、本発明及び比較例に係るノイズ特性を示すグラフである。横軸は周波数であり、縦軸はノイズレベルを示す。図３において、グラフａは本発明のノイズ特性を示し、グラフｂは比較例のノイズ特性を示す。
　比較例では、特定の周波数ｆａでノイズレベルが急激に高くなっている。一方、本実施形態では、特定の周波数ｆａでノイズレベルが抑制されており、周波数ｆａを含む広い周波数帯域で、ノイズが抑制できる。すなわち、本実施形態では、接続回路２１、２２に異なるインピーダンスをもたせて、給電母線１１及び給電母線１２との間に接続回路２１、２２を接続することで、ノイズを抑制できる。
　なお、定在波を１／４周期毎に区分けした場合に、本実施形態において、第１の接続点と第２の接続点は、別の区分に位置するが、第１の接続点及び第２の接続点は、同じ区分内に位置してもよい。
　上記のパワーモジュール５が本発明に係る「インバータ」に相当し、給電母線１１が本発明に係る「第１の給電母線」に相当し、給電母線１２が本発明に係る「第２の給電母線」に相当し、接続回路２１が本発明に係る「第１の接続回路」に相当し、接続回路２２が本発明に係る「第２の接続回路」に相当する。
《第２実施形態》
　本発明の他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、第１の接続点の位置と、第２の接続点の位置が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
　図４（ａ）は、給電母線１１、１２で発生する定在波を示すグラフであり、図４（ｂ）は、接続回路２１、２２の接続点の位置に対する接続回路２１、２２のインピーダンスを表したグラフである。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）の縦軸及び横軸の表示は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）と同様である。また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）と異なり、図４（ａ）及び図４（ｂ）では、定在波の１／４周期に相当する特性が示されている。
　第１の接続点は、定在波の腹に位置する。第２の接続点は、定在波の腹と節との間に位置する。
　ここで、給電母線１１と給電母線１２との間の特性インピーダンス（Ｚ１２）について、式を用いて説明する。図５は給電母線１１、１２の断面図である。図６は、給電母線１１、１２の斜視図である。
　図５において、給電母線１１と第２の給電母線との間の距離をｄとし、給電母線１１と給電母線１２の互いに対向する対向面の面積をＳとする。また、真空の誘電率をε０とし、εｒは比誘電率をεｒとする。
　給電母線１１と給電母線１２との間の容量（Ｃ１２）は下記式（３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　図６において、給電母線１１、１２の長さをＬ、幅をＷ、高さＨとする。給電母線１１、１２の自己インダクタンス（Ｌ）、給電母線１１、１２の相互インダクタンス（Ｍ）、及び給電母線１１と給電母線１２との間のインダクタンス（Ｌ１２）は下記式（４）～（６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　そして、給電母線１１と給電母線１２との間の特性インピーダンス（Ｚ１２）は下記式（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　次に、接続回路２１のインピーダンスと、給電母線１１、１２で発生するノイズとの関係を、図７を用いて説明する。図７は、接続回路２１のインピーダンスに対するノイズレベルの特性を示すグラフである。ノイズレベルは、給電母線１１と給電母線１２との間で発生する振動（ノイズ）の大きさである。
　図７に示すように、接続回路２１のインピーダンスが、給電母線１１と給電母線１２との間のインピーダンス（Ｚ１２）に設定された場合には、給電母線１１、１２と接続回路２１との間で、インピーダンスマッチングをとることができる。そして、電母線１１、１２で発生したノイズは、接続回路２１に流れ易くなるため、ノイズを抑制することができる。
　また、本実施形態において、図７に示すように、接続回路２１のインピーダンス（Ｚ１）が下記式（８）で表される範囲内に設定されれば、ノイズレベルの低減効果を十分に得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　上記のように、本実施形態では、接続回路２１を、定在波の腹の位置に相当する部分で、給電母線１１、１２に接続する。これにより、図１に示すように、給電母線１１、１２はそれぞれ電流の流れを分岐させるよう、平滑コンデンサ４等が給電母線１１、１２に接続されている場合に、電流の分岐点を避けた上で、接続回路２１を給電母線１１、１２に接続することができる。また、接続回路２１の接続位置に応じて、給電母線１１と給電母線１２との間のインピーダンス（Ｚ１２）とインピーダンスマッチングをとるように、接続回路２１のインピーダンスを設定することで、パワーモジュール５のスイッチングによるノイズを抑制できる。
《第３実施形態》
　本発明の他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、第１の接続点の位置と、第２の接続点の位置が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
　図８（ａ）は、給電母線１１、１２で発生する定在波を示すグラフであり、図８
（ｂ）は、接続回路２１、２２の接続点の位置に対する接続回路２１、２２のインピーダンスを表したグラフである。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）の縦軸及び横軸の表示は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）と同様である。また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）と異なり、図８（ａ）及び図８（ｂ）では、定在波の１／４周期に相当する特性が示されている。
　次に、第１の接続点は、定在波の腹と節との間に位置する。第２の接続点は、定在波の節に位置する。接続回路２２のインピーダンスは、接続回路２１のインピーダンスよりも小さい。
　次に、接続回路２１のインピーダンスと接続回路２２のインピーダンスとの比と、給電母線１１、１２で発生するノイズとの関係を、図９を用いて説明する。図９は、インピーダンスの比（Ｚ２／Ｚ１）に対するノイズレベルの特性を示すグラフであって、実験により得られた特性を示している。ノイズレベルは、給電母線１１と給電母線１２との間で発生する振動（ノイズ）の大きさである。なお図９において、点線ｐは漸近線である。
　図９に示すように、インピーダンスの比（Ｚ２／Ｚ１）が２以上に設定された場合に、給電母線１１と給電母線１２との間で発生するノイズを抑制できる。
《第４実施形態》
　本発明の他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、第１の接続点の位置と、第２の接続点の位置が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
　図１０（ａ）は給電母線１１、１２及び接続回路２１、２２の斜視図を示し、図１０（ｂ）は、給電母線１１、１２で発生する定在波を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、接続回路２１、２２の接続点の位置に対する接続回路２１、２２のインピーダンスを表したグラフである。なお、図１０（ｂ）及び（ｃ）の横軸は、給電母線１１、１２の端部から、給電母線１１、１２の長手方向の位置を表している。また、図１０（ｃ）の横軸で示される位置は、ラジアン表示としている。給電母線１１、１２の一方の端部を「０」とし、他方の端部「２π」とする。そして、両端部の中央部分を「π」とする。
　接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）は、定在波の振幅の絶対値に対して相関性をもっており、下記式（９）のような関係性をもっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 　θは、図１０（ｂ）に示す定在波の腹の位置を０とし、当該腹の位置から定在波の１周期分の位置を２πとした場合に、当該腹から第１接続点までの距離、及び、当該腹から第２接続点までの距離を、それぞれ角度で表したものである。
　図１０（ｃ）に示すように、接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）は、定在波の腹の位置で最小値となり、定在波の節の位置で最大値となるような特性をもっている。定在波の腹の位置におけるインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）は、Ｚ１２である。
　そして、式（９）を満たすように、接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）が設定されることで、接続回路２１、２２と給電母線１１、１２との間で、インピーダンスマッチングがとられ、給電母線１１、１２で発生するノイズが、接続回路２１、２２に伝搬しやすくなる。
　上記のように、本実施形態では、接続回路２１、２２のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）が上記の式（９）を満たすように、設定されている。これにより、給電母線１１と給電母線１２との間に生じる電気的な振動を、接続回路２１、２２で抑制できる。
《第５実施形態》
　本発明の他の実施形態に係る電力変換装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、接続回路２１、２２に含まれる容量性部材の容量と、給電母線１１と給電母線１２との間の容量（Ｃ１２）との関係を規定する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
　給電母線１１、１２に生じるノイズのレベルは、接続回路２１、２２に含まれる容量性部材の容量と、給電母線１１と給電母線１２との間の容量（Ｃ１２）との関係によって異なる。
　図１１は、接続回路２１、２２に含まれる容量性部材の容量に対するノイズレベルの特性を示したグラフである。なお、容量（Ｃ１２）は、上記の式（３）で表される。なお、図１１において、点線ｑは漸近線である。
　図１１に示すように、接続回路２１、２２に含まれる容量性部材の容量が容量（Ｃ１２）よりも大きい場合に、給電母線１１と給電母線１２との間で発生するノイズを抑制できる。
《第６実施形態》
　図１２は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置を含む駆動システムの概要図である。本例では上述した第１実施形態に対して、給電母線１１、１２の構成が異なる。また、シールド線７の代わりに給電母線１１、１２を直接、電源２００に接続している。これ以外の構成は、上述した第１実施形態と同じであり、第１～５実施形態の記載を適宜、援用する。
　図１２に示すように給電母線１１は給電母線１１ａと給電母線１１ｂを有している。給電母線１１ａ及び給電母線１１ｂは、板状の導電体によりそれぞれ形成されている。また、給電母線１１ａの長手方向に位置する端部は、給電母線１１ｂの長手方向に位置する端部に接続されている。また、給電母線１１ａの主面と給電母線１１ｂの主面が垂直になるように、給電母線１１ａ、１１ｂが接続されている。すなわち、給電母線１１は屈曲した導電体で形成されている。
　給電母線１２は、給電母線１２ａと給電母線１２ｂを有している。給電母線１２ａ及び給電母線１２ｂの構成は、給電母線１１ａ及び給電母線１１ｂの構成と同様である。給電母線１１ａの主面と給電母線１２ａの主面は所定の隙間を空けた状態で対向し、給電母線１１ｂの主面と給電母線１２ｂの主面は所定の隙間を空けた状態で対向している。
　接続回路２１、２２は、第１実施形態と同様に、互いに異なるインピーダンスをもっている。接続回路２１は、給電母線１１ａと給電母線１２ａとの間に接続されている。接続回路２２は、給電母線１１ｂと給電母線１２ｂとの間に接続されている。給電母線１１、１２が屈曲していることで、接続回路２１、２２を接続しやすい部分と、接続回路２１、２２を接続しにくい部分がある場合には、接続回路２１、２２は、接続しやすい部分で給電母線１１、１２に接続すればよい。このとき、接続回路２１、２２のインピーダンスは、給電母線１１、１２との間でインピーダンスマッチングをとるように、接続位置に応じて設定されている。
　上記のように本実施形態では、給電母線１１、１２に屈曲した部分を設けることで、電源２００の位置を変更することができる。これにより、電源２００の位置等、レイアウトの自由度を高めつつ、給電母線１１と給電母線１２との間で生じる振動を抑制できる。
《第７実施形態》
　図１３は、発明の他の実施形態に係る電力変換装置の構成のうち、給電母線１１、１２及び接続回路２１の斜視図である。本例では上述した第１実施形態に対して、接続回路２１の構成が異なる。これ以外の構成は、上述した第１実施形態と同じであり、第１～６実施形態の記載を適宜、援用する。なお、図１２では図示を省略しているが、接続回路２２は給電母線１１と給電母線１２との間に接続されている。
　接続回路２１は、複数の直列回路２１ａ、２１ｂを有している。直列回路２１ａは、抵抗性部材と容量性部材との直列回路である。直列回路２１ｂは抵抗性部材と容量性部材との直列回路である。複数の直列回路２１ａ、２１ｂは、直列回路２１ａと直列回路２１ｂとの間に間隔を空けて、かつ、給電母線１１、１２の短手方向に並んだ状態で配置されている。図１３に示すように、給電母線１１、１２は、ｘ方向を長手方向としつつ、当該長手方向に延在した板状の部材で形成されている。短手方向（図１３に示すｙ方向）は、給電母線１１、１２の主面上で、長手方向に対して垂直な方向である。
　直列回路２１ａの抵抗性部材の抵抗をＲ１ａとし、直列回路２１ａの容量性部材の容量をＣ１ａとし、直列回路２１ｂの抵抗性部材の抵抗をＲ１ｂとし、直列回路２１ｂの容量性部材の容量をＣ１ｂとする。接続回路２１は、直列回路２１ａと直列回路２１ｂとを並列に回路となるため、接続回路２１の容量（Ｃ１）はＣ１ａ＋Ｃ１ｂとなり、接続回路２１の抵抗は下記式（１０）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　これにより、接続回路２１を、直列回路２１ａと直列回路２１ｂに分けて接続することができる。また、給電母線１１、１２と接続回路２１との間でインピーダンスマッチングをとるためには、接続回路２１の容量が大きい値になるような場合でも、接続回路２１の容量は、直列回路２１ａと直列回路２１ｂに分けることができる。そのため、接続回路２１の容量性部材として用いる素子の容量を小さくすることができる。
　接続回路２１に含まれる直列回路の数は、本実施形態のように２つに限らず、３つ以上であってもよい。また、接続回路２２が、接続回路２１と同様に、複数の直列回路を有してもよい。
　上記の直列回路２１ａが本発明に係る「第１の直列回路」に相当し、上記の直列回路２１ｂが本発明に係る「第２の直列回路」に相当する。
１…交流電源
２…充電器
３…バッテリ
４…センサ
５…コントローラ

Claims (11)

  1. 　電源から出力される電力を変換するインバータと、
    　前記インバータ及び前記電源の正極側に接続された第１の給電母線と、
    　前記インバータ及び前記電源の負極側に接続された第２の給電母線と、
    　前記第１の給電母線と前記第２の給電母線との間に接続され、抵抗性部材と容量性部材とを直列に接続した複数の接続回路とを備え、
    前記複数の接続回路は、少なくとも２つ以上の異なるインピータンスをもつ
    電力変換装置。
  2. 前記複数の接続回路は、第１の接続回路及び第２の接続回路を有し、
    前記第１の接続回路は、第１の給電母線との接続点及び第２の給電母線との接続点を、それぞれ第１の接続点として、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線に接続され、
    前記第２の接続回路は、第１の給電母線との接続点及び第２の給電母線との接続点を、それぞれ第２の接続点として、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線に接続され、
    前記第１の接続点及び前記第２の接続点は、定在波の腹と節との間に位置し、
    前記定在波は、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線を伝搬する振動波であり、
    前記定在波の腹から前記第１の接続点までの距離は、前記定在波の腹から前記第２の接続点までの距離よりも短く、
    前記第１の接続回路のインピーダンスは、前記第２の接続回路のインピーダンスより小さい
    請求項１記載の電力変換装置。
  3. 前記第１の接続点は前記腹に位置する
    請求項２記載の電力変換装置。
  4. 前記第１の接続回路のインピーダンスは下記式（１）を満たす
    請求項３記載の電力変換装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　ただし、Ｚ１は前記第１の接続回路のインピーダンスを示し、Ｚ１２は前記第１の給電母線と前記第２の給電母線の間の特性インピーダンスを示す。
  5. 前記第２の接続点は前記節に位置し、
    下記式（２）を満たす
    請求項２又は３記載の電力変換装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　ただし、Ｚ１は前記第１の接続回路のインピーダンスを示し、Ｚ２は前記第２の接続回路のインピーダンスを示す。
  6. 前記複数の接続回路は、第１の接続回路及び第２の接続回路を有し、
    前記第１の接続回路は、第１の給電母線との接続点及び第２の給電母線との接続点を、それぞれ第１の接続点として、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線に接続され、
    前記第２の接続回路は、第１の給電母線との接続点及び第２の給電母線との接続点を、それぞれ第２の接続点として、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線に接続され、
    前記第１の接続回路のインピーダンスは下記式（３）を満たし、
    前記第２の接続回路のインピーダンスは下記式（４）を満たす
    請求項１～５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     　ただし、
    　　Ｚ１は前記第１の接続回路のインピーダンスを示し、
    　　Ｚ１２は前記第１の給電母線と前記第２の給電母線の間の特性インピーダンスを示し、
    　　Ｚ２は前記第２の接続回路のインピーダンスを示し、
    　　θは、定在波の腹の位置を０とし、前記腹の位置から前記定在波の１周期分の位置を２πとした場合に、前記腹から第１接続点までの距離、及び、前記腹から第２接続点までの距離を、それぞれ角度で表し、
    　　前記定在波は、前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線を伝搬する振動波である。
  7. 前記容量性部材の容量は、前記第１の給電母線と前記第２の給電母線との間の容量よりも大きい
    請求項１～６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  8. 前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線は、長手方向に延在した板状に形成されており、
    前記第１の接続回路及び前記第２の接続回路は、前記第１の接続回路と前記第２の接続回路との間に間隔を空けて、かつ、前記長手方向に並んだ状態で配置されている
    請求項１～７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  9. 前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線は屈曲した形状に形成されている
    請求項１～７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  10. 前記第１の給電母線及び前記第２の給電母線は、長手方向に延在した板状に形成されており、
    前記第１の接続回路は、前記抵抗性部材と前記容量性部材を直列に接続した第１の直列回路と、前記抵抗性部材と前記容量性部材を直列に接続した第２の直列回路とを有し、
    前記第１の直列回路及び前記第２の直列回路は、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路との間に間隔を空けて、かつ、前記長手方向に対して垂直な短手方向に並んだ状態で配置されている
    請求項１～７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  11. 前記抵抗性部材は受動素子である
    請求項１～１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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