JP2006238582A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、入力、出力または内部にリアクトルを備えた電力変換装置においてリアクトルから漏れるコモンモードのノイズを低減するようにした電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that reduces common mode noise leaking from a reactor in a power conversion device including a reactor at an input, output, or inside.
従来から電力変換装置で発生するノーマルモードの高調波電流の低減のために特許文献1に示されるように電力変換装置の回路の適宜の個所にリアクトルを挿入することが行われている。図5は、この特許文献1に示された交流リアクトルを備えた電力変換装置を示すものである。
Conventionally, in order to reduce a normal mode harmonic current generated in a power conversion device, as shown in
図5において、1は交流電源であり、交流リアクトル2を介して整流回路3に接続される。整流回路3で交流電源1から供給される交流電力を直流電力に変換し、コンデンサ4により平滑する。コンデンサ4によって平滑された直流電力をインバータ回路5によって交流電力に変換して誘導電動機等の負荷6へ供給する。交流リアクトル2は、電力変換装置のスイッチング動作に伴って交流電源1に流れるノーマルモードの高調波電流を抑制する。なお、整流回路3としてはダイオード整流回路でなく、スイッチング素子を用いた電圧形PWM整流回路などを用いる場合もある。
In FIG. 5,
また、図6に示すように、交流リアクトル2の代わりに整流回路3の直流側回路に直流リアクトル7を設けて、交流電源1に流れる高調波電流を低減するようにした電力変換装置も既に知られている。
Further, as shown in FIG. 6, there is already known a power conversion device in which a DC reactor 7 is provided in the DC side circuit of the
このような従来の電力変換装置においては、図5および図6に点線で示すように誘導電動機6には各巻線とフレームとの間に浮遊静電容量6aが存在する。誘導電動機6のフレームは大地に接地されているため、インバータ回路5内のスイッチング素子のオン・オフに伴って、浮遊静電容量6aを通して大地へ高周波のコモンモードノイズ電流が漏洩し、これによって他の機器に誤動作を起こさせるような不都合が生じる。
In such a conventional power converter, as shown by the dotted lines in FIGS. 5 and 6, the
このような、コモンモード漏洩電流を抑制するために、従来から電力変換装置の出力にコモンモードチョーク、コモンモードトランスなどを挿入したり、特許文献1に示されるような、コモンモード電圧または電流を検出し、これを打ち消す電圧または電流を電力変換装置の出力回路に注入してコモンモード漏洩電流を抑制するようにしたアクティブコモンノイズキャンセラなどが用いられている。
In order to suppress such common mode leakage current, a common mode choke, a common mode transformer, or the like has been conventionally inserted into the output of the power converter, or a common mode voltage or current as disclosed in
図7は、特許文献1に示されたアクティブコモンノイズキャンセラを用いた従来の電力変換装置の例である。
FIG. 7 is an example of a conventional power converter using the active common noise canceller disclosed in
図7において、8は零相変流器で構成されたコモンモードノイズを検出するコモンモード電流検出器、9は相補型のトランジスタ回路で構成され、このコモンモード電流検出器8で検出されたコモンモード電流と逆位相の補償電流を発生して結合コンデンサC9を介して誘導電動機6の接地回路に注入する補償回路である。負荷の誘導電動機6から大地へ漏洩するコモンモード電流は、コモンモード電流検出器8により検出され、補償回路9によりこの検出されたコモンモード電流Izに応じて、この電流と逆位相の補償電流−Izが形成され接地回路に注入される。これにより、コモンモード漏洩電流Izが補償電流−Izにより打ち消され、コモンモード漏洩電流が抑制される。
このように電力変換装置にアクティブコモンノイズキャンセラのようなコモンモード漏洩電流抑制手段を設けることにより、誘導電動機等の負荷から漏洩するコモンモード漏洩電流を抑制することができるが、ノーマルモードの高調波電流抑制のために回路の適宜の個所に挿入されたリアクトルのフレームが接地されている場合、このリアクトルの巻線とフレームの間の浮遊静電容量を介してもコモンモード電流が漏洩する。このようなリアクトル自身から漏洩するコモンモード電流は、アクティブコモンノイズキャンセラのようなコモンモード漏洩電流抑制手段を設けても、例えば、図7の場合、リアクトル2のフレームから電源1へ向かう経路のコモンモード電流を抑制することができない。このため、ノーマルモードの高調波電流抑制用リアクトルを有する電力変換装置においては、コモンモード漏洩電流の抑制を十分に行うことができず、周辺の通信機器等へ悪影響を与える不都合があった。
By providing a common mode leakage current suppression means such as an active common noise canceller in the power converter as described above, it is possible to suppress a common mode leakage current leaking from a load such as an induction motor. If the reactor frame inserted at an appropriate location in the circuit for suppression is grounded, the common mode current also leaks through the stray capacitance between the reactor winding and the frame. For example, in the case of FIG. 7, the common mode current leaking from the reactor itself may be the common mode on the path from the frame of the
この発明は、このような不都合を改善するために、電力変換装置に設置されたノーマルモード高調波電流抑制用のリアクトルから漏洩するコモンモード電流を低減してコモンモードノイズを十分に抑制し、周辺の機器へ悪影響を与えることのない電力変換装置を提供することを課題とするものである。 In order to improve such an inconvenience, the present invention reduces common mode current leaked from a reactor for suppressing normal mode harmonic current installed in a power converter, and sufficiently suppresses common mode noise. It is an object of the present invention to provide a power conversion device that does not adversely affect other devices.
このような課題を解決するため、この発明は、少なくとも入力、出力または内部の何れかに高調波または高周波電流抑制用のリアクトルを備えた電力変換装置おいて、前記リアクトルのフレームを大地から絶縁した上で、このフレームをインピーダンス素子を介して接地することを特徴とするものである。 In order to solve such a problem, the present invention provides a power conversion device including a reactor for suppressing harmonics or high-frequency current at least at an input, an output, or an inside thereof, and the reactor frame is insulated from the ground. The frame is grounded via an impedance element.
この発明おいては、前記のインピーダンス素子に抵抗素子を用いることができる。 In the present invention, a resistance element can be used as the impedance element.
この発明によれば、電力変換装置に内に設けられるリアクトルのフレームを大地から絶縁した上で、このフレームをインピーダンス素子を介して大地に接続することにより、リアクトルの巻線に浮遊する静電容量を介して大地に漏れるコモンモード電流の共振周波数が、挿入したインピーダンス素子によって別の周波数にずれることになるため、これまで周辺機器へ悪影響を与えていた周波数の高周波ノイズ電流の大きさが著しく抑制され、周辺機器への悪影響をなくすことができる。 According to the present invention, after the reactor frame provided in the power converter is insulated from the ground, the capacitance is suspended in the reactor winding by connecting the frame to the ground via the impedance element. The resonance frequency of the common mode current that leaks to the ground via the IC shifts to a different frequency due to the inserted impedance element, so the magnitude of the high-frequency noise current that has had an adverse effect on peripheral devices is significantly suppressed. And adverse effects on peripheral devices can be eliminated.
また、インピーダンス素子として抵抗素子を用いた場合、リアクトル巻線の浮遊静電容量を介して大地へ漏洩するコモンモード電流の大きさをこの抵抗素子によって低減することができると同時にこの電流の減衰を早めることができるので、周辺機器へ影響を与えることがなくなる。 In addition, when a resistance element is used as the impedance element, the magnitude of the common mode current leaking to the ground via the floating capacitance of the reactor winding can be reduced by this resistance element, and at the same time, the attenuation of this current can be reduced. Since it can be accelerated, it does not affect peripheral devices.
この発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
図1は、この発明の第1の実施例を示す回路構成図である。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
この図1において、1は交流電源であり、この交流電源1に交流リアクトル20を介して整流回路3が接続される。整流回路3で交流電源1から供給される交流電力が直流電力に変換され、変換された直流電力がコンデンサ4により平滑されてインバータ回路5に供給され、このインバータ回路5で可変周波数の交流電力に変換されて誘導電動機6に供給される。
In FIG. 1,
この構成は、図7に示した従来装置の補償回路9等を除いて示すものであり、リアクトル20は、インバータ回路5のスイッチング素子のスイッチング動作に伴って発生するノーマルモードの高調波電流を抑制するが、自身の巻線の浮遊静電容量20aを介して大地へ漏れるコモンモード電流の抑制には作用しない。
This configuration is shown except for the compensation circuit 9 and the like of the conventional apparatus shown in FIG. 7, and the
この発明では、このリアクトル20の巻線の浮遊静電容量20aを介して漏れるコモンモード漏洩電流を抑制するために、リアクトル20のフレーム21を大地Eから絶縁し、このフレーム21と大地Eの間にインピーダンス素子9を接続し、リアクトル20のフレーム21をインピーダンス素子10を介して接地する。
In the present invention, the
リアクトル20のフレーム2lがインピーダンス素子10を介して接地されることにより、このリアクトル20の漏洩回路における内部静電容量Cと、内部インダクタンスLに、付加したインピーダンス素子10のキャパシタンスまたはインダクタンスが加ってその値が変化されるため、この漏洩回路の共振周波数が変化することになる。インピーダンス素子10を接続しないときの共振周波数がf0であれば、周数数f0のコモンモード電流が大きくなる。インピーダンス素子10を接続したときは、共振周波数がf10にずれるため、周波数f10のコモンモード電流が増大し、周波数f0のコモンモード電流は著しく低減されることになる。なお、インピーダンス素子10は、キャパシタンス、インダクタンスだけでなく、抵抗を含んでもよい。
When the
したがって、インピーダンス素子10を接続する前の周波数f0が例えば、ラジオ周波数帯にあるような場合は、リアクトル20の接地回路に接続するインピーダンス素子10のインダクタンスまたはキャパシタンスの値を適宜選択することによってこの帯域からはずれたラジオ等の無線機器に影響を与えない周波数f10とすることができ、周辺のラジオ等の無線機器に対する雑音障害を抑止することができる。
Therefore, when the frequency f0 before connection of the
図2のこの発明の第2の実施例は、整流回路3の直流側に直流リアクトル70を挿入したものである。この実施例の場合も、直流リアクトル70のフレーム71を大地Eから絶縁した上で、このフレーム71をインビーダンス素子11を介して大地Eに接続している。
In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2, a
この実施例2も、実施例1と同様に、リアクトル70の巻線の浮遊静電容量70aを介して大地Eへ漏れるコモンモード電流の共振点電流の周波数がインピーダンス素子11接続することによって周波数f0から周波数f11へずらされることになり、無線機器等に有害な周波数f0のコモンモード電流を抑制することができる。当然、周波数f11が、無線機器に影響を与えない周波数となるように、インピーダンス素子のインダクタンスまたはキャパシタンスの値が選ばれる。
Similarly to the first embodiment, the frequency of the resonance point current of the common mode current that leaks to the ground E through the
図3に示す実施例3は、整流回路3の交流側に挿入した交流リアクトル20のフレーム21を大地Eに対して絶縁し、このフレーム21と大地Eとの間にインビーダンス素子の代わりに抵抗素子12を接続したものである。
In the third embodiment shown in FIG. 3, the
このようにした場合は、リアクトル20の漏洩回路の共振周波数を大きく変えることはできないが漏洩するコモンモード電流の大きさを低減すると同時に、その振動の減衰を早めることができ、抵抗素子11の抵抗値を適当に選択することによって周辺機器へ影響を与えない程度の大きさにすることができる。
In this case, although the resonance frequency of the leakage circuit of the
図4に示す実施例4は整流回路3の直流側に挿入した直流リアクトル70のフレーム71を大地Eに対して絶縁し、このフレーム21と大地Eとの間にインピーダンス素子の代わりに抵抗素子13を接続したものである。
In the fourth embodiment shown in FIG. 4, a
このようにした場合は、リアクトル20の漏洩回路の共振周波数を大きく変えることはできないが漏洩するコモンモード電流の大きさを低減すると同時に、その振動の減衰を早めることができ、抵抗素子13の抵抗値を適当に選択することによって周辺機器へ影響を与えない程度の大きさにすることができる。
In this case, although the resonance frequency of the leakage circuit of the
1:交流電源
20:交流リアクトル
3:整流回路
4:コンデンサ
5:インバータ回路
6:誘導電動機
70:直流リアクトル
10、11:インピーダンス素子
12、13:抵抗素子
1: AC power source 20: AC reactor 3: Rectifier circuit 4: Capacitor 5: Inverter circuit 6: Induction motor 70:
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