JP2007274884A - Power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、パワー半導体のスイッチング時に、伝導または放出される伝導性ノイズや放射ノイズを低減することを目的に、ノイズ電流が流れる回路にインピーダンスを追加または付加する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that adds or adds impedance to a circuit through which a noise current flows for the purpose of reducing conductive noise or radiated noise that is conducted or emitted during switching of a power semiconductor.
近年、EMC(電磁妨害:electromagnetic interferrence)規制が厳しくなる中、汎用インバータを始め、様々な産業機器で放射ノイズ(単にノイズとも言う)の低減が技術課題となっている。特に、これらの主部品であるパワー半導体、およびこれらを搭載したパワーモジュールがスイッチングすることにより発生するノイズの低減については、対策が必要とされている。その対策の1つとして、フェライトコアの挿入が挙げられ、例えば特許文献1に開示されている。
In recent years, EMC (electromagnetic interference) regulations have become stricter, and reduction of radiation noise (also simply referred to as noise) has become a technical problem in various industrial devices including general-purpose inverters. In particular, countermeasures are required for the reduction of noise generated by switching of these main components, which are power semiconductors, and power modules on which these are mounted. One countermeasure is the insertion of a ferrite core, which is disclosed in
具体的なノイズ低減の対策手段例としては、例えば以下のようなものがある。
チップと接続端子間をつなぐ電極にノイズ吸収材として磁性材料(フェライト)のコアを挿入している。また、パッケージ内部に封入しているゲル材に磁性粉末を混入している(例えば特許文献2参照)。
また、全ての入出力配線、端子がノイズ吸収用磁性材を貫通させる事によってインダクタンスを発生させてノイズを低減させている(例えば特許文献3参照)。
さらに、2種類の異なる周波数特性を持つインピーダンス追加による対策としては、トロイダルコアを用いた2つのコイルをカスケード接続してフィルタとするノイズ低減装置が、例えば特許文献2にインバータ装置やスイッチング電源装置用として提案されている。
Specific examples of measures for reducing noise include the following.
A magnetic material (ferrite) core is inserted as a noise absorber in the electrode connecting the chip and the connection terminal. Moreover, magnetic powder is mixed in the gel material enclosed in the package (for example, refer patent document 2).
In addition, all input / output wirings and terminals pass through a noise absorbing magnetic material to generate inductance, thereby reducing noise (see, for example, Patent Document 3).
Furthermore, as a countermeasure by adding impedances having two different frequency characteristics, a noise reduction device using a cascade connection of two coils using a toroidal core as a filter is disclosed in, for example, Patent Document 2 for an inverter device and a switching power supply device. As proposed.
しかし、上記特許文献1は、ダイオードのリード端子にフェライトコアを挿入するもので、挿入箇所は特定されているが、対象とする周波数が不明であり、そのためどのような値のインピーダンスを追加すれば良いかが明確でない。さらに、どこから発生するノイズであるのかが明確でない。
例えば特許文献2では、ノイズ発生のメカニズムとして、パワー半導体のスイッチングにより発生し、アンテナとなる部材を介して外部に放出されると考えられている。こうした考え方に基づき、特許文献2においては、アンテナとなりそうな部位(入出力端子、ゲル、パッケージなど)にフェライトコアや、磁性粉末コンパウンドのゲルおよび筐体などを用いている。しかしアンテナと考える部位は、金属を使用している部分の殆ど全てが該当するため、磁性材料を多用する事になり、不要な部分へ適用している可能性が高い。
However,
For example, in Patent Document 2, it is considered that a noise generation mechanism is generated by switching of a power semiconductor and is emitted to the outside through a member serving as an antenna. Based on this concept, Patent Document 2 uses a ferrite core, a magnetic powder compound gel, a housing, and the like for a portion (input / output terminal, gel, package, etc.) that is likely to be an antenna. However, almost all of the parts that use the metal correspond to the parts that are considered to be antennas, so that a lot of magnetic material is used and there is a high possibility that they are applied to unnecessary parts.
また、上記特許文献4では、対象とする周波数領域は150kHz〜30MHzと明示されているが、30MHz以上の周波数領域に対しては対策が明確でない。その上、1〜30MHzの領域には複数のピークが存在しているが(約6MHz,9MHz,18MHz,29MHz)、対策後も残っており、規格が厳しい条件になればなるほど(例えばIEC 61800-3, Conducted Emissions, PDS(Power Drive System)用におけるCategoryC1、CategoryC2相当)、規格に対するマージンが小さくなってしまい、対策として十分ではない。
Moreover, in the said
上記特許文献4において、対策後も複数のピークが存在する理由として、2つの理由が考えられる。1つは対策を施している箇所が、根本的に発生しているループに対応していないこと、もう1つはインピーダンスの値が適切でないことを示す。特許文献2では、1MHz以降の周波数領域のために改めてフェライトコアを挿入しているため、後者は考えにくく、ノイズ発生ループが別に存在する場合に見られる現象と言える。また、特許文献2では対策箇所が入力部のみであるため、どんなに大きなインピーダンスを追加挿入しても、ノイズが発生するループが違う箇所を経由している場合には、効果は低い。
In the above-mentioned
つまり、ただ入力部に追加挿入すれば全ての周波数領域のノイズが低減できる訳ではなく、発生する周波数、発生するループに対応した適切な量のインピーダンス追加挿入がなければ、発生ノイズを根本から対策することはできない。
したがって、この発明の課題は、“どの周波数領域の” “どこから発生した”ノイズについて、“どのようなインピーダンスの追加挿入”をして低減するかを明確にすることにある。
In other words, it is not possible to reduce noise in all frequency regions by simply inserting it into the input section. If there is no additional amount of impedance that is appropriate for the frequency and loop that is generated, the generated noise can be completely addressed. I can't do it.
Accordingly, an object of the present invention is to clarify “what type of impedance is additionally inserted” and “noise in which frequency region” and “where it is generated” are reduced.
ここで、この発明の原理について以下に説明する。
まず、この発明では、ノイズを低減したい対象周波数は伝導ノイズの規格範囲150kHz〜30MHzおよび放射ノイズ30MHz〜1GHzの中でも1〜100MHzに限定する。その理由としては、次のことが挙げられる。汎用インバータをはじめ、UPS(無停電電源装置)や産業用電源またはIH(誘導過熱用)インバータ等は、ノイズ対策にEMC対応入力フィルタを有しているが、このフィルタは150kHzのノイズを抑えるように設計されているため、150kHz〜1MHz程度までの周波数領域では高いフィルタ効果が得られる。しかし、MHz以降の周波数領域では効きが悪くなるため、規格に対するマージンが小さく厳しくなる。一方、100MHz以降は放射ノイズ領域であるが、現実的に取り得る回路定数から考えても、共振周波数が100MHz以降では発生する可能性が低いため、ノイズの強度自体も小さく、抑制の必要性も低い。よって、1〜100MHzを対象周波数とする。
Here, the principle of the present invention will be described below.
First, in the present invention, the target frequency for which noise is desired to be reduced is limited to 1 to 100 MHz in the standard range of conduction noise 150 kHz to 30 MHz and
次に、対象とするノイズ発生源を6つのループに限定し、このループによるノイズを低減する。半導体パワーモジュールを用いた実質的なインバータ回路図例を図9に示す。すなわち図8a,8bに示す簡易的な回路に対し、サージなどから保護するためのバリスタ(R)(以下、入力保護用素子ともいう)Bや入力ノイズを低減するための入力フィルタFを付加した、図9のようなより現実的な回路で考えた場合には、モジュールの基板容量やノイズフィルタのC接地など、接地する経路が複数存在するため、グランドを介したコモンループが複数発生する。具体的には、図7a〜7fのように合計で6通りのコモンノイズ電流が流れるループCL1〜CL6が存在する事になる。 Next, the target noise source is limited to six loops, and the noise caused by these loops is reduced. FIG. 9 shows a practical example of an inverter circuit diagram using a semiconductor power module. That is, a varistor (R) (hereinafter also referred to as an input protection element) B for protecting from a surge and an input filter F for reducing input noise are added to the simple circuit shown in FIGS. 8a and 8b. Considering a more realistic circuit as shown in FIG. 9, since there are a plurality of grounding paths such as the module substrate capacity and the noise filter C grounding, a plurality of common loops are generated via the ground. Specifically, there are loops CL1 to CL6 through which a total of six common noise currents flow as shown in FIGS.
1つ目は図7aに示すコンバータMIの出力とIGBTインバータM2の入力との間のコモンループCL1、2つ目は図7bに示すインバータ出力と入力フィルタとの間のコモンループCL2、3つ目は図7cに示すインバータ出力と入力保護用素子Bとの間のコモンループCL3、4つ目は図7dに示す入力フィルタと入力保護用用素子Bとの間のコモンループCL4、5つ目は図7eに示す入力保護用素子Bとコンバータ入力との間のコモンループCL5、6つ目は図7fに示す入力フィルタとコンバータ入力との間のコモンループCL6である。これらの6つのループについてノイズを低減する。 The first is a common loop CL between the output of the converter MI and the input of the IGBT inverter M2 shown in FIG. 7a, and the second is the common loop CL2 between the inverter output and the input filter shown in FIG. 7b. Is the common loop CL3 between the inverter output and the input protection element B shown in FIG. 7c, and the fourth is the common loop CL4 between the input filter and the input protection element B shown in FIG. A common loop CL5 between the input protection element B and the converter input shown in FIG. 7e, and the sixth is a common loop CL6 between the input filter and the converter input shown in FIG. 7f. Reduce the noise for these six loops.
対策のための手段としては、上記6つのコモンループ内にインピーダンスを追加挿入する。追加挿入の手段は限定せず、例えば上述のようなフェライトなどのコアを挿入しても良いし、抵抗やインダクタンスなどの電子部品でも良い。ただし、上記6つのコモンループで形成されるLCR共振回路に対し、小容量〜大容量クラスのインバータをPIM(Power Integrated Module)7in1,6in1,2in1,1in1の各モジュールを用いて回路を組んだ場合、L,C,Rの各回路定数は以下の範囲にそれぞれ存在するものとする。
L:5〜1000nH
C:50〜5000pF
R:0.05〜10Ω
As a measure for countermeasures, an impedance is additionally inserted in the six common loops. The means for additional insertion is not limited. For example, a core such as a ferrite as described above may be inserted, or an electronic component such as a resistor or an inductance may be used. However, when the LCR resonant circuit formed by the above six common loops is assembled with a small capacity to large capacity class inverter using each module of PIM (Power Integrated Module) 7in1, 6in1, 2in1, 1in1 , L, C, and R circuit constants are assumed to exist in the following ranges, respectively.
L: 5 to 1000 nH
C: 50-5000 pF
R: 0.05 to 10Ω
上記範囲でLCR共振回路の取り得るインピーダンスZは、次の(1)式で示される。
Z=√{R2+(ωL−1/ωC)2}…(1)
また、追加インピーダンスをZaddとすると、インピーダンスを追加したときのノイズ低減量は、次式となる。
ノイズ低減量[dB]=20log{Z/(Z+Zadd)}…(2)
The impedance Z that the LCR resonant circuit can take in the above range is expressed by the following equation (1).
Z = √ {R 2 + (ωL−1 / ωC) 2 } (1)
If the additional impedance is Zadd, the noise reduction amount when the impedance is added is expressed by the following equation.
Noise reduction amount [dB] = 20 log {Z / (Z + Zadd)} (2)
周波数が1MHz〜100MHzでL,C,Rの各回路定数が上記の範囲にそれぞれ存在する場合、インピーダンス追加前のLCR共振回路におけるZの最大値Zmax,最小値Zminは以下のようになる。
(a)fc=1MHz,L=10nH,C=400pF,R=10Ωのとき、(1)式より、
Zmax=398Ω
(b)fc=100MHz,L=5.1nH,C=497pF,R=0.05Ωのとき、(1)式より、
Zmin=0.05Ω
When the frequency is 1 MHz to 100 MHz and L, C, and R circuit constants are present in the above ranges, the maximum value Zmax and the minimum value Zmin of Z in the LCR resonant circuit before the impedance is added are as follows.
(A) When fc = 1 MHz, L = 10 nH, C = 400 pF, R = 10Ω, from equation (1),
Zmax = 398Ω
(B) When fc = 100 MHz, L = 5.1 nH, C = 497 pF, R = 0.05Ω,
Zmin = 0.05Ω
従って、上記(a),(b)のZに対し、低減したいインピーダンスを追加すれば良いことになる。具体的には、30dB落とすのに必要なインピーダンスの追加を考える。30dBの根拠は、インバータの実機評価において、内蔵フィルタのみで特別な対策をしない場合に得られる強度に対し、約30dB落とせば最も厳しいIEC(国際電気標準会議)61800−3のC3規格を満足するため、30dBと定めた。30dB低減させるためには、上記(2)式の括弧{}内の値が、
{Z/(Z+Zadd)}=1/35…(3)
となれば良い。
Therefore, an impedance to be reduced may be added to Z in the above (a) and (b). Specifically, consider the addition of impedance necessary to reduce 30 dB. The reason for 30 dB is that in the evaluation of actual inverters, the strength obtained when no special measures are taken with only the built-in filter, satisfies the strictest IEC (International Electrotechnical Commission) 61800-3 C3 standard by dropping about 30 dB. Therefore, it was set to 30 dB. In order to reduce 30 dB, the value in parentheses {} in the above equation (2) is
{Z / (Z + Zadd)} = 1/35 (3)
It would be good if
この(3)式の関係を満たすために、追加挿入すべきインピーダンスは、
(a)の場合は、 Zadd=14kΩ
(b)の場合は、 Zadd=1.7Ω
となる。以上より、30dB低減させるのに必要な追加インピーダンスZaddの取り得る範囲を、次のように定める。
1Ω<Zadd<14kΩ
In order to satisfy the relationship of this equation (3), the impedance to be additionally inserted is
In the case of (a), Zadd = 14 kΩ
In the case of (b), Zadd = 1.7Ω
It becomes. From the above, the possible range of the additional impedance Zadd required to reduce by 30 dB is determined as follows.
1Ω <Zadd <14kΩ
なお、LCR共振周波数fcは、次の(4)式で示され、この共振周波数はfcに対応して放射ノイズのピークが発生する。
√{(1/LC)−(R/2L)2}/2π…(4)
そこで、この(4)式から、fcがノイズ低減を必要とする1M〜100MHzの範囲内に入るようにL,C,Rの値を定めて、上記(a),(b)の条件を導出している。
The LCR resonance frequency fc is expressed by the following equation (4), and a peak of radiation noise occurs at the resonance frequency corresponding to fc.
√ {(1 / LC) − (R / 2L) 2 } / 2π (4)
Therefore, from the equation (4), the values of L, C, and R are determined so that fc falls within the range of 1M to 100 MHz that requires noise reduction, and the above conditions (a) and (b) are derived. is doing.
ただし追加するインピーダンスとして2つの異なる周波数特性を持つものを用いる場合は、Ni−Zn系フェライトとMn−Zn系フェライトを用いる。上記特許文献4において150kHz〜1MHzの低い周波数では鉄基微細結晶軟磁性材料のトロイダルコアを用いているが、この発明では1MHz以降で100MHzまでの周波数領域を対象とするため、この領域の中でも効果の高いフェライトを適材適所するには、1M〜30MHz帯においてインピーダンスの大きなMn−Zn系フェライトと、30M〜100MHz帯においてインピーダンスの大きなNi−Zn系フェライトが好適である。また、特許文献2ではインピーダンス値についての数値的な特定は無いが、この発明では2つのインピーダンスの合計値が1〜14kΩの値を持つものとする。
However, when two impedances having two different frequency characteristics are used, Ni—Zn ferrite and Mn—Zn ferrite are used. In the above-mentioned
インピーダンスとして、2種類の材質のフェライトコアを用いた場合の周波数特性の一例を図6に示す。
図6のZ1は30MHz以下の周波数特性に優れたMn−Znフェライト材、Z2は30MHz以上の周波数特性に優れたNi−Znフェライト材である。これらを組み合わせれば、両方の周波数帯域をカバーすることが可能となる。
FIG. 6 shows an example of frequency characteristics when two types of ferrite cores are used as impedance.
In FIG. 6, Z1 is a Mn—Zn ferrite material having excellent frequency characteristics of 30 MHz or less, and Z2 is a Ni—Zn ferrite material having excellent frequency characteristics of 30 MHz or more. If these are combined, both frequency bands can be covered.
以上のことから、請求項1の発明は、半導体パワーモジュールを備えた電力変換装置のコモンループの少なくとも1箇所に、ノイズ電流を低減するためのインピーダンスを設けたことを特徴とする。
この請求項1の発明においては、前記コモンループはコンバータ出力とインバータ入力との間のコモンループであることができ(請求項2の発明)、請求項1または2の発明においては、前記コモンループはインバータ出力と入力フィルタとの間のコモンループであることができる(請求項3の発明)。
From the above, the invention of
In the invention of
請求項1〜3のいずれかの発明においては、前記コモンループはインバータ出力と入力保護用素子との間のコモンループであることができ(請求項4の発明)、請求項1〜4のいずれかの発明においては、前記コモンループは入力フィルタと入力保護用素子との間のコモンループであることができ(請求項5の発明)、また、請求項1〜5のいずれかの発明においては、前記コモンループは入力保護用素子とコンバータ入力との間のコモンループであることができ(請求項6の発明)、さらに、請求項1〜6のいずれかの発明においては、前記コモンループは入力フィルタとコンバータ入力との間のコモンループであることができる(請求項7の発明)。
In the invention of any one of
上記請求項1〜7のいずれかの発明においては、前記インピーダンスの値は、1〜14kΩであることができ(請求項8の発明)、請求項1〜8のいずれかの発明においては、前記ノイズは、伝導性電磁波から放射ノイズにまたがる1M〜100MHz付近にピークを持つものであることができ(請求項9の発明)、請求項1〜9のいずれかの発明においては、前記インピーダンスは、伝導性電磁波から放射ノイズにまたがる1M〜100MHz付近にてインピーダンスを大きくすることができ(請求項10の発明)、請求項1〜10のいずれかの発明においては、前記インピーダンスは、1種類、または2種類の周波数特性を持つものを組み合わせて使用することができる(請求項11の発明)。
In the invention of any one of
上記請求項11の発明においては、前記インピーダンスに2種類の周波数特性を持つものを組み合わせて使用する場合、2種類のインピーダンスの合成インピーダンス値が1〜14kΩとなるようにすることができ(請求項12の発明)、また、請求項11または12の発明においては、前記2種類のインピーダンスのうち、1つは1M〜30MHzにおいてインピーダンスの大きなMn−Zn系フェライトであり、もう1つは30M〜100MHzにおいてインピーダンスの大きなNi−Zn系フェライトであることができる(請求項13の発明)。 In the invention of claim 11, when the impedance having two types of frequency characteristics is used in combination, the combined impedance value of the two types of impedance can be set to 1 to 14 kΩ. In addition, in the invention of claim 11 or 12, one of the two types of impedances is Mn-Zn based ferrite having a large impedance at 1 to 30 MHz, and the other is 30 to 100 MHz. And Ni—Zn ferrite having a large impedance.
請求項1〜13のいずれかの発明においては、前記インピーダンスを、前記半導体パワーモジュール内に設けることができる(請求項14の発明)。また、請求項11〜13のいずれかの発明においては、前記2種類のインピーダンスを、接地ラインを挟んで異なる2箇所以上に挿入するときは、接地ラインを挟んで電力変換装置に近い側のインピーダンス値を、接地ラインを挟んで電力変換装置に遠い側のインピーダンス値よりも小さくすることができる(請求項15の発明)。
In the invention of any one of
この発明によれば、これまでの入力フィルタにおいて対策が困難であった1M〜100MHz付近に発生するノイズを対象とし、かつノイズ発生ループをインバータ、コンバータ、入力フィルタ、入力保護用素子間に発生し得るコモンループに絞った上で、そのループに適切なインピーダンスを追加することにより、1M〜100MHz付近に発生するノイズを効果的に低減することができる。 According to the present invention, noise generated in the vicinity of 1M to 100 MHz, which has been difficult to take measures with conventional input filters, is targeted, and a noise generation loop is generated between the inverter, converter, input filter, and input protection element. By narrowing down the common loop to be obtained and adding an appropriate impedance to the loop, noise generated in the vicinity of 1M to 100 MHz can be effectively reduced.
図1a〜1sはこの発明の第1の実施の形態として、6種類のループに対するインピーダンスの追加対策箇所を示す回路図、図2はこの発明の第2の実態の形態として、周波数特性の異なる2種類のインピーダンスを追加対策した例を示す回路図、図8a,8bおよび図9は半導体パワーモジュールの従来例を示す回路図である。なお、図8aは電解コンデンサCNが直流中間回路に直結している例、図8bは電解コンデンサCNがスナバコンデンサCに直結した例である。 1a to 1s are circuit diagrams showing additional countermeasures for impedance against six types of loops as a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a second embodiment of the present invention in which frequency characteristics are different 2 FIGS. 8a, 8b and FIG. 9 are circuit diagrams showing a conventional example of a semiconductor power module. 8A is an example in which the electrolytic capacitor CN is directly connected to the DC intermediate circuit, and FIG. 8B is an example in which the electrolytic capacitor CN is directly connected to the snubber capacitor C.
図1a〜1sは、図7a〜7fで説明した6つのコモンループにより、1MHz〜100MHzの周波数帯域で共振周波数が発生し、これによってノイズが発生するので、1〜14kΩのインピーダンスZを追加挿入することでノイズ低減を図るものである。図1a〜1sのうち、図1a,図1d,図1fはモジュール内(図1aはモジュールM2内、図1d,1fはモジュールM1内)に追加挿入した場合、それ以外はモジュール外の経路に追加挿入した場合である。同一経路に同じインピーダンスを追加挿入するとき、モジュール内かまたはモジュール外かには特に差異は無く、同じ機能を果たす。 In FIGS. 1a to 1s, resonance frequencies are generated in the frequency band of 1 MHz to 100 MHz by the six common loops described in FIGS. 7a to 7f, and noise is thereby generated. Therefore, an impedance Z of 1 to 14 kΩ is additionally inserted. This is intended to reduce noise. 1a to 1s, FIG. 1a, FIG. 1d, and FIG. 1f are added in the module (FIG. 1a is in the module M2, and FIGS. 1d and 1f are in the module M1). This is the case when it is inserted. When the same impedance is additionally inserted in the same path, there is no particular difference between inside and outside the module, and the same function is achieved.
図1a〜1d,1rおよび1sは図5a〜fのうちのループCL1〜3に、図1e,1fはループCL2〜6に、図1g,1j〜1mはループCL3〜5に、図1h,1i,1n,1oはループCL2,4,6に、図1p,1qはループCL1,5,6にそれぞれ対処している例と言うことができる。
なお、図1a〜1sで使用するモジュールとしてPIM6in1モジュールを想定しているが、7in1,2in1または1in1のいずれを用いても効果は同じである。また、図1a〜1sではインピーダンスZは1種類で、対策箇所も1ヶ所の例であるが、インピーダンスをZ1、Z2の2種類とし、組み合わせて対処するようにしても良い。
1a-1d, 1r and 1s are in loops CL1-3 of FIGS. 5a-f, FIGS. 1e, 1f are in loops CL2-6, FIGS. 1g, 1j-1m are in loops CL3-5, and FIGS. , 1n, 1o correspond to the loops CL2, 4, 6 and FIGS. 1p, 1q correspond to the loops CL1, 5, 6 respectively.
Although the PIM 6 in 1 module is assumed as the module used in FIGS. 1 a to 1 s, the effect is the same regardless of whether 7 in 1, 2 in 1 or 1 in 1 is used. Further, in FIGS. 1a to 1s, there is one type of impedance Z and one example of countermeasures. However, two types of impedances Z1 and Z2 may be used to cope with them.
図1aの回路において、異なる2種類の周波数のインピーダンスZ1、Z2を用いた場合の回路例を図2を示す。Ni−ZnフェライトとMn−Znフェライトを複合的に追加挿入した場合には、両方の効果が加算され、複数のピークに効果的に対処することができる。 FIG. 2 shows a circuit example when impedances Z1 and Z2 of two different frequencies are used in the circuit of FIG. 1a. When Ni—Zn ferrite and Mn—Zn ferrite are additionally inserted in a composite manner, both effects are added, and a plurality of peaks can be effectively dealt with.
図1a〜1sのうち、特に図1bの場合のノイズ実測結果を図4に示す。
ここでは、伝導ノイズ領域の10MHzのピークを低減するため、この周波数に対応する追加挿入インピーダンスとして、Zadd=22Ωを追加挿入した。これにより、インピーダンス追加挿入していない図4(1)の場合に比べ、インピーダンスを追加挿入した図4(2)の場合の方が約12dB低減できることが分かる。
FIG. 4 shows the noise measurement results, particularly in the case of FIG. 1B among FIGS.
Here, in order to reduce the 10 MHz peak in the conduction noise region, Zadd = 22Ω was additionally inserted as an additional insertion impedance corresponding to this frequency. Accordingly, it can be seen that the case of FIG. 4 (2) in which the impedance is additionally inserted can be reduced by about 12 dB as compared with the case of FIG. 4 (1) in which no additional impedance is inserted.
以上のような追加インピーダンス量とノイズ低減量との関係をまとめると、表1のようになる。
図2では、異なる2種類の周波数のインピーダンスZ1,Z2ともモジュールM2内に挿入したが、図3のようにすることができる。
すなわち、特に1〜4MHzのノイズを低減するため、2つのインピーダンスを互いに異なる位置に挿入した。1つは入力保護用バリスタBと入力フィルタFとの間に、例えばZadd1=75Ωを、もう1つは入力フィルタFとモジュールM1との間に、例えばZadd2=45Ωをそれぞれ追加挿入する。
In FIG. 2, impedances Z1 and Z2 of two different frequencies are inserted into the module M2, but can be as shown in FIG.
That is, in order to reduce noise of 1 to 4 MHz in particular, two impedances were inserted at different positions. One is additionally inserted, for example, Zadd1 = 75Ω between the input protection varistor B and the input filter F, and the other is inserted, for example, Zadd2 = 45Ω between the input filter F and the module M1.
2箇所に挿入することにより、1箇所だけの場合に比べノイズを約15dB低減することができる。この様子を示すのが図5で、1箇所だけの場合を矢印Wに、また2箇所の場合をU,Vに示す。ただし、Zadd1=45Ω、Zadd2=75Ωのように、インピーダンス値を入れ替えた場合をVで示し、この場合は12dB低減し、Zadd1=75Ω、Zadd2=45ΩとするUの場合より3dB程度低くなる。従って、接地ラインを挟んでモジュールM1に近い側(電力変換装置側)のインピーダンス値を、接地ラインを挟んでモジュールM1に近い側(電力変換装置側)のインピーダンス値よりも小さくする方が、効果的と言える。なお、XはIEC61800−3 C3なる国際規格値を示している。 By inserting in two places, the noise can be reduced by about 15 dB compared to the case of only one place. This state is shown in FIG. 5, and the case of only one place is indicated by arrow W, and the case of two places is indicated by U and V. However, the case where the impedance value is switched, such as Zadd1 = 45Ω and Zadd2 = 75Ω, is indicated by V. In this case, the impedance is reduced by 12 dB, which is about 3 dB lower than the case of U where Zadd1 = 75Ω and Zadd2 = 45Ω. Therefore, it is more effective to make the impedance value near the module M1 across the ground line (power converter side) smaller than the impedance value near the module M1 across the ground line (power converter side). It can be said that. X represents an international standard value of IEC61800-3 C3.
以上では、モジュールとしてIGBT(絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ)モジュールの例を示したが、これに限らず一般的なスイッチングモジュールを用いることができるのは勿論である。 In the above, an example of an IGBT (insulated gate bipolar transistor) module is shown as the module. However, the present invention is not limited to this, and a general switching module can be used.
Z,Z1,Z2…インピーダンス、C…スナバコンデンサ、CN…電解コンデンサ、M1…整流ダイオードモジュール、M2…IGBT(スイッチング)モジュール、B・・・入力保護素子(バリスタ(R))、F・・・入力フィルタ、CL1〜CL6…コモンループ。 Z, Z1, Z2 ... impedance, C ... snubber capacitor, CN ... electrolytic capacitor, M1 ... rectifier diode module, M2 ... IGBT (switching) module, B ... input protection element (varistor (R)), F ... Input filter, CL1 to CL6 ... Common loop.
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