JP2016005302A - Power conversion apparatus - Google Patents

Power conversion apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2016005302A
JP2016005302A JP2014122435A JP2014122435A JP2016005302A JP 2016005302 A JP2016005302 A JP 2016005302A JP 2014122435 A JP2014122435 A JP 2014122435A JP 2014122435 A JP2014122435 A JP 2014122435A JP 2016005302 A JP2016005302 A JP 2016005302A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
common mode
ground
conversion device
power conversion
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2014122435A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
延是 春名
Nobuyuki Haruna
延是 春名
拓也 酒井
Takuya Sakai
拓也 酒井
東 聖
Satoshi Azuma
聖 東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014122435A priority Critical patent/JP2016005302A/en
Publication of JP2016005302A publication Critical patent/JP2016005302A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress noise of a power conversion apparatus.SOLUTION: The power conversion apparatus includes: a ground capacitor having one end connected with an input section of the power conversion apparatus and the other end connected with a ground line; a common mode core provided for a power line connecting an output section of the power conversion apparatus with a load; and an inductance element connected between the ground line and a ground on the power supply side.

Description

この発明は、電力変換装置に関し、より特定的には、半導体素子のスイッチング動作を伴う電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device that involves a switching operation of a semiconductor element.

電力変換装置は、たとえば、電力源からの電力を変換して負荷に供給する。通常は、電力線によって、電力源、電力変換装置および負荷が閉回路に配置される。そのため、電力変換装置から負荷に供給される電流とは逆位相の電流が、負荷から電力変換装置に帰還する。   The power conversion device converts, for example, power from a power source and supplies it to a load. Usually, a power source, a power converter, and a load are arranged in a closed circuit by a power line. Therefore, a current having a phase opposite to that of the current supplied from the power converter to the load is fed back from the load to the power converter.

電力変換装置は、電力用半導体素子のスイッチング動作を伴うことも少なくない。スイッチング動作によって高周波の成分が、伝導性のノイズとして発生し得る。ノイズが発生するとノイズ電流が流れるので、ノイズ電流を低減させるための対策が必要になる。   Power converters often involve switching operations of power semiconductor elements. High frequency components can be generated as conductive noise by the switching operation. Since noise current flows when noise is generated, measures for reducing the noise current are required.

ノイズ電流は高周波の成分を含むため、電力線から他の電路へ結合し得る。結合によって、たとえばノイズ電流の一部が、アース線やグラウンドを流れる。アース線やグラウンドを経由して電力変換装置に帰還するノイズ電流は、電力装置から負荷に供給される電流と同位相および同振幅の、コモンモード電流となる。ノイズ電流を低減させるためには、コモンモード電流の低減は重要である。   Since the noise current includes a high-frequency component, it can be coupled from the power line to another electric circuit. Due to the coupling, for example, a part of the noise current flows through the ground wire or the ground. The noise current that returns to the power conversion device via the ground line or the ground is a common mode current having the same phase and the same amplitude as the current supplied from the power device to the load. In order to reduce the noise current, it is important to reduce the common mode current.

特開2008−295126号公報(特許文献1)が提案する電力変換機システムでは、インバータ装置の入力部の各相が接地コンデンサ(対地コンデンサ)を介して放熱器に接続される。インバータ装置の出力部にはモータ(負荷)が接続され、モータは、フレーム(筐体)に収容される。フレームは、放熱器と電気的に接続される。ここで、フレームが、インピーダンス素子を用いてグラウンド(グラウンド)アースに接続される。この構成によれば、フレームおよび放熱器は、直接ではなくインピーダンス素子を介してグラウンドと接続される。したがって、グラウンドを流れるコモンモード電流を低減させることができる。   In the power converter system proposed by Japanese Patent Laying-Open No. 2008-295126 (Patent Document 1), each phase of the input unit of the inverter device is connected to a radiator via a ground capacitor (ground capacitor). A motor (load) is connected to the output unit of the inverter device, and the motor is housed in a frame (housing). The frame is electrically connected to the radiator. Here, the frame is connected to a ground (ground) earth using an impedance element. According to this configuration, the frame and the heat radiator are connected to the ground via the impedance element instead of directly. Therefore, the common mode current flowing through the ground can be reduced.

特開2008−42124号公報(特許文献2)が提案する半導体パワーモジュールでは、整流回路およびインバータ回路は、冷却体(放熱器)上の金属ベース板にそれぞれ配置される。ここで、冷却体(および金属ベース板)は、整流回路側とインバータ回路側とに分割され、インピーダンス素子を介して接続される。この構成によれば、インバータ回路に含まれる半導体チップのスイッチング動作によって発生したノイズ電流が、入力側(整流回路側)のアース線を流れることを抑制することができる。   In the semiconductor power module proposed by Japanese Patent Laying-Open No. 2008-42124 (Patent Document 2), the rectifier circuit and the inverter circuit are respectively disposed on the metal base plate on the cooling body (heat radiator). Here, the cooling body (and the metal base plate) is divided into a rectifier circuit side and an inverter circuit side, and is connected via an impedance element. According to this configuration, it is possible to suppress the noise current generated by the switching operation of the semiconductor chip included in the inverter circuit from flowing through the ground wire on the input side (rectifier circuit side).

特開2008−295126号公報JP 2008-295126 A 特開2008−42124号公報JP 2008-42124 A

特許文献1が提案する技術は、グラウンドを流れるコモンモード電流を低減させることはできるが、アース線を流れるコモンモード電流を低減させることはできない。したがって、電力変換装置のノイズを抑制するには十分ではない。   The technique proposed in Patent Document 1 can reduce the common mode current flowing through the ground, but cannot reduce the common mode current flowing through the ground wire. Therefore, it is not sufficient to suppress noise of the power conversion device.

特許文献2が提案する技術は、アース線(放熱器)を流れるコモンモード電流を低減させることはできるが、グラウンドを流れるコモンモード電流を低減させることはできない。したがって、電力変換装置のノイズを抑制するには十分でない。   The technique proposed in Patent Document 2 can reduce the common mode current flowing through the ground wire (heat radiator), but cannot reduce the common mode current flowing through the ground. Therefore, it is not sufficient to suppress noise of the power conversion device.

この発明の目的は、電力変換装置のノイズを抑制することである。   The objective of this invention is suppressing the noise of a power converter device.

この発明に係る電力変換装置は、電源からの電力を変換して負荷に供給する電力変換装置である。電源は、電源側のグラウンドに接続される。負荷は、アース線が接続された筐体に収容される。電力変換装置は、対地コンデンサと、コモンモードコアと、インダクタンス素子とを備える。対地コンデンサは、電力変換装置の入力部分に接続される一方端と、アース線に接続される他方端とを有する。コモンモードコアは、電力変換装置の出力部分と負荷とを接続する電力線に対して設けられる。インダクタンス素子は、アース線と、電源側のグラウンドとの間に接続される。   A power converter according to the present invention is a power converter that converts power from a power source and supplies the power to a load. The power source is connected to the ground on the power source side. The load is housed in a housing to which a ground wire is connected. The power conversion device includes a ground capacitor, a common mode core, and an inductance element. The ground capacitor has one end connected to the input portion of the power converter and the other end connected to the ground wire. A common mode core is provided with respect to the power line which connects the output part of a power converter device, and load. The inductance element is connected between the ground wire and the ground on the power supply side.

上記構成の電力変換装置では、コモンモードコアによって、電力線を流れるコモンモード電流が低減される。また、インダクタンス素子260によって、アース線から電源側のグラウンドを流れるコモンモード電流も低減される。コモンモードコアおよびインダクタンス素子260の組合せによって、アース線を流れるコモンモード電流およびグラウンドを流れるコモンモード電流をいずれも低減させることができる。   In the power converter configured as described above, the common mode current flowing through the power line is reduced by the common mode core. Further, the inductance element 260 also reduces the common mode current flowing from the ground wire to the ground on the power source side. The combination of the common mode core and the inductance element 260 can reduce both the common mode current flowing through the ground wire and the common mode current flowing through the ground.

この発明によれば、電力変換装置のノイズを抑制することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to suppress noise in the power conversion device.

実施の形態1に係る電力変換装置200を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the power converter device 200 which concerns on Embodiment 1. FIG. 電力変換装置200の構造の一例を説明するための斜視図である。4 is a perspective view for explaining an example of a structure of a power conversion device 200. FIG. 基板210とインダクタンス素子260との配置関係を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an arrangement relationship between a substrate 210 and an inductance element 260. 実施の形態2に係る電力変換装置200Aを説明するための図である。It is a figure for demonstrating 200 A of power converter devices which concern on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る電力変換装置200Bを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the power converter device 200B which concerns on Embodiment 3. FIG. 比較例としての電力変換装置200Eを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the power converter device 200E as a comparative example.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、特に記載がある場合を除き、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Unless otherwise specified, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置200を説明するための図である。図1を参照して、電力変換装置200は、電源100からの電力を変換して負荷400に供給する。負荷400は、代表的にはモータである。ただし、負荷400の種類は特に限定されない。なお、説明の便宜上、アース線ELが、アース線EL1,EL2およびEL3として分けて図示される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a power conversion device 200 according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, power conversion device 200 converts the power from power supply 100 and supplies it to load 400. The load 400 is typically a motor. However, the type of the load 400 is not particularly limited. For convenience of explanation, the ground wire EL is separately illustrated as ground wires EL1, EL2, and EL3.

電源100は、3線式の交流電力を発生する。電源100は、たとえば系統電源である。電源100からの電力は、3つの電力線PIL1,PIL2およびPIL3によって、電力変換装置200に伝送される。電源100は、グラウンド(GND)に接続される。   The power supply 100 generates three-wire AC power. The power source 100 is, for example, a system power source. The electric power from the power supply 100 is transmitted to the power conversion device 200 through three power lines PIL1, PIL2, and PIL3. The power supply 100 is connected to the ground (GND).

電力変換装置200は、整流回路220と、インバータ回路230と、コモンモードコア240と、冷却フィン250と、コンデンサC1〜C3と、インダクタンス素子260とを含む。   Power conversion device 200 includes a rectifier circuit 220, an inverter circuit 230, a common mode core 240, cooling fins 250, capacitors C1 to C3, and an inductance element 260.

電力変換装置200に含まれる幾つかの部品は、基板(図1には図示しない)に実装される。実装される部品の種類は特に限定されない。   Some components included in the power conversion device 200 are mounted on a substrate (not shown in FIG. 1). The type of component to be mounted is not particularly limited.

なお、図1において、端子T1〜T3が電力変換装置200の入力端子として概念的に図示される。また、端子TEが接地端子として概念的に図示される。端子TEは、インダクタ260よりも入力側に位置する点である。   In FIG. 1, terminals T <b> 1 to T <b> 3 are conceptually illustrated as input terminals of the power conversion device 200. The terminal TE is conceptually illustrated as a ground terminal. The terminal TE is a point located on the input side with respect to the inductor 260.

整流回路220は、ダイオードD1〜D6と、コンデンサC4と、入力ノードN1〜N3とを含む。   Rectifier circuit 220 includes diodes D1 to D6, a capacitor C4, and input nodes N1 to N3.

入力ノードN1は、ダイオードD1およびD2の接続点である。入力ノードN2は、ダイオードD3およびD4の接続点である。入力ノードN3は、ダイオードD5およびD6の接続点である。入力ノードN1〜N3には、電力線PIL1〜PIL3がそれぞれ接続される。したがって、入力ノードN1〜N3には、電源100からの電力が入力される。   Input node N1 is a connection point of diodes D1 and D2. Input node N2 is a connection point of diodes D3 and D4. Input node N3 is a connection point of diodes D5 and D6. Power lines PIL1 to PIL3 are connected to input nodes N1 to N3, respectively. Therefore, power from the power supply 100 is input to the input nodes N1 to N3.

ダイオードD1〜D6は、ブリッジ回路を構成する。ブリッジ回路によって、入力ノードN1〜N3に入力された電力が整流される。   The diodes D1 to D6 constitute a bridge circuit. The power input to the input nodes N1 to N3 is rectified by the bridge circuit.

コンデンサC4は、ブリッジ回路によって整流された電力を平滑化する。平滑化された電力は、インバータ回路230に供給される。   The capacitor C4 smoothes the power rectified by the bridge circuit. The smoothed power is supplied to the inverter circuit 230.

インバータ回路230は、スイッチング素子SW1〜SW6と、出力ノードNa〜Ncとを含む。   Inverter circuit 230 includes switching elements SW1 to SW6 and output nodes Na to Nc.

スイッチング素子SW1〜SW6は、パワー半導体素子である。図1に示す例では、スイッチング素子SW1〜SW6として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が示されているが、スイッチング素子SW1〜SW6の種類は特に限定されるものではない。スイッチング素子SW1〜SW6として、たとえばパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が用いられてもよい。なお、各スイッチング素子SW1〜SW6には、帰還ダイオードが接続される。   The switching elements SW1 to SW6 are power semiconductor elements. In the example shown in FIG. 1, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are shown as the switching elements SW1 to SW6, but the types of the switching elements SW1 to SW6 are not particularly limited. As the switching elements SW1 to SW6, for example, a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) may be used. A feedback diode is connected to each switching element SW1 to SW6.

スイッチング素子SW1〜SW6の制御端子(ゲート)には、図示しない制御信号が入力される。制御信号によって、スイッチング素子SW1〜SW6のオン/オフ(導通/非導通)が制御される。   A control signal (not shown) is input to the control terminals (gates) of the switching elements SW1 to SW6. On / off (conduction / non-conduction) of the switching elements SW1 to SW6 is controlled by the control signal.

出力ノードNaは、スイッチング素子SW1およびSW2の接続点である。出力ノードNbは、スイッチング素子SW3およびSW4の接続点である。出力ノードNcは、スイッチング素子SW5およびSW6の接続点である。スイッチング素子SW1〜SW6のオン/オフを制御することによって、出力ノードNa〜Ncに、負荷400を作動させるための電力を発生させることができる。たとえば負荷400が3相モータである場合には、負荷400を作動させるための電力は、3相交流電力となる。   The output node Na is a connection point between the switching elements SW1 and SW2. The output node Nb is a connection point between the switching elements SW3 and SW4. The output node Nc is a connection point between the switching elements SW5 and SW6. By controlling on / off of the switching elements SW1 to SW6, power for operating the load 400 can be generated in the output nodes Na to Nc. For example, when the load 400 is a three-phase motor, the power for operating the load 400 is three-phase AC power.

出力ノードNa〜Ncに発生した3相交流電力は、3つの電力線POL1〜POL3によって負荷400に伝送される。電力線POL1〜POL3は、電力変換装置200の出力部分(たとえば出力ノードNa〜Nc)と、負荷400とを接続する。   The three-phase AC power generated at the output nodes Na to Nc is transmitted to the load 400 through the three power lines POL1 to POL3. Power lines POL <b> 1 to POL <b> 3 connect output portions (for example, output nodes Na to Nc) of power conversion device 200 and load 400.

コモンモードコア240は、電力線POL1〜POL3に対して設けられる、3線コモンモードコアである。コモンモードコア240はたとえばリング状のコアからなり、リングには電力線POL1〜POL3が巻回される。コアとしては、フェライト、アモルファス、結晶性の金属磁性体などを用いることができる。   The common mode core 240 is a three-wire common mode core provided for the power lines POL1 to POL3. The common mode core 240 is formed of, for example, a ring-shaped core, and power lines POL1 to POL3 are wound around the ring. As the core, ferrite, amorphous, crystalline metal magnetic material or the like can be used.

コモンモードコア240は、電力線POL1〜POL3を流れる電流すなわち、電力変換装置200から負荷に供給される電流と、負荷から電力変換装置に帰還する電流とがバランスする(総和がゼロになる)ように作用する。したがって、インバータ回路230のスイッチング素子SW1〜SW6のスイッチング動作によって発生し得るコモンモード電流が、電力線POL1〜POL3を流れることを抑制することができる。   The common mode core 240 balances the current flowing through the power lines POL1 to POL3, that is, the current supplied from the power converter 200 to the load and the current returning from the load to the power converter (the sum is zero). Works. Therefore, the common mode current that can be generated by the switching operation of switching elements SW1 to SW6 of inverter circuit 230 can be suppressed from flowing through power lines POL1 to POL3.

冷却フィン250は、放熱器である。冷却フィン250は、電力変換装置200で発生した熱を、電力変換装置200の外部に放出する。図1に示す例では、冷却フィン250は、アース線EL2とアース線EL3との間に接続される。冷却フィン250は導電性部材からなるため、アース線EL2およびアース線EL3を電気的に良好に接続する。したがって、アース線ELの導電性は損なわれない。   The cooling fin 250 is a radiator. The cooling fins 250 release the heat generated in the power conversion device 200 to the outside of the power conversion device 200. In the example shown in FIG. 1, the cooling fin 250 is connected between the ground wire EL2 and the ground wire EL3. Since the cooling fin 250 is made of a conductive member, the ground wire EL2 and the ground wire EL3 are electrically connected well. Therefore, the conductivity of the ground wire EL is not impaired.

コンデンサC1の一方端は電力線PIL1に接続され、他方端はアース線EL3に接続される。コンデンサC2の一方端は電力線PIL2に接続され、他方端はアース線EL3に接続される。コンデンサC3の一方端は電力線PIL3に接続され、他方端はアース線EL3に接続される。すなわち、コンデンサC1〜C3は、電力変換装置200の入力部分(たとえば入力ノードN1〜N3)に接続される一方端と、アース線EL3に接続される他方端とを有する対地コンデンサである。コンデンサC1〜C3を介して、コモンモード電流を、電力変換装置200の入力部分に帰還させることができる。   One end of capacitor C1 is connected to power line PIL1, and the other end is connected to ground line EL3. One end of capacitor C2 is connected to power line PIL2, and the other end is connected to ground line EL3. Capacitor C3 has one end connected to power line PIL3 and the other end connected to ground line EL3. That is, capacitors C1 to C3 are ground capacitors having one end connected to the input portion (for example, input nodes N1 to N3) of power conversion device 200 and the other end connected to ground line EL3. The common mode current can be fed back to the input portion of the power converter 200 via the capacitors C1 to C3.

インダクタンス素子260は、アース線EL3と、電源100側のGNDとの間に接続される。すなわち、インダクタンス素子260の一方端はアース線EL3に接続され、インダクタンスの他方端は(端子TEを介して)電源100側のGNDに接続される。   The inductance element 260 is connected between the ground line EL3 and the GND on the power supply 100 side. That is, one end of the inductance element 260 is connected to the ground wire EL3, and the other end of the inductance is connected to the GND on the power supply 100 side (via the terminal TE).

電力線ケーブル300は、電力線POL1〜POL3およびアース線EL2を束ねる。たとえば、電力変換装置200と負荷400との間の距離が長い場合には、電力線ケーブル300によって電力線POL1〜POL3およびアース線EL2を束ねることで、それらの配線を整理することができる。   Power line cable 300 bundles power lines POL1 to POL3 and ground line EL2. For example, when the distance between the power conversion device 200 and the load 400 is long, the power lines POL1 to POL3 and the ground line EL2 can be bundled by the power line cable 300 so that their wiring can be arranged.

負荷400は、筐体410に収容される。筐体410には、アース線EL1が接続されている。アース線EL1は、負荷側のGNDに接続される。   The load 400 is accommodated in the housing 410. A ground wire EL1 is connected to the housing 410. The ground wire EL1 is connected to the load-side GND.

負荷400が筐体410に収容さるため、負荷400と筐体410との間には寄生キャパシタンスが存在し得る。寄生キャパシタンスを「Cp1」として図示する。   Since the load 400 is accommodated in the housing 410, there may be a parasitic capacitance between the load 400 and the housing 410. The parasitic capacitance is illustrated as “Cp1”.

以上の構成により、電源100と、負荷400との間には、電力線PIL1〜PIL3、整流回路220、インバータ回路230、コモンモードコア240、電力線POL1〜POL3を含む閉回路が形成される。したがって、たとえば電力線POL1〜POL3(電力線PIL1〜PIL3についても同様)を流れる電流の総和は、基本的にはゼロとなる。   With the above configuration, a closed circuit including the power lines PIL1 to PIL3, the rectifier circuit 220, the inverter circuit 230, the common mode core 240, and the power lines POL1 to POL3 is formed between the power supply 100 and the load 400. Therefore, for example, the total sum of currents flowing through power lines POL1 to POL3 (the same applies to power lines PIL1 to PIL3) is basically zero.

しかし、インバータ回路230のスイッチング動作によって高調波の成分が伝導性のノイズとして発生する。ノイズが発生することによって、コモンモード電流がアース線ELやGNDに流れて、電力線POL1〜POL3を流れる電流の総和がゼロから外れる。   However, a harmonic component is generated as conductive noise by the switching operation of the inverter circuit 230. When noise is generated, a common mode current flows through the ground line EL and GND, and the sum of currents flowing through the power lines POL1 to POL3 deviates from zero.

ここで、コモンモード電流が流れ得る経路について、比較例を参照して説明する。
[比較例]
図6は、比較例としての電力変換装置200Eを説明するための図である。図6を参照して、電力変換装置200Eは、図1のコンデンサC1〜C3と、コモンモードコア240およびインダクタンス素子260を有さない点で、電力変換装置200とは異なる。
Here, a path through which the common mode current can flow will be described with reference to a comparative example.
[Comparative example]
FIG. 6 is a diagram for explaining a power conversion device 200E as a comparative example. Referring to FIG. 6, power conversion device 200 </ b> E is different from power conversion device 200 in that it does not have capacitors C <b> 1 to C <b> 3 of FIG. 1, common mode core 240, and inductance element 260.

図6には、寄生キャパシタンスCp1〜Cp3が概念的に図示される。寄生キャパシタンスCp1は、負荷400と筐体410との間に存在する。寄生キャパシタンスCp2は、電力線POL1〜POL3と、アース線EL2との間に存在する。寄生キャパシタンスCp3は、インバータ回路230と、冷却フィン250との間に存在する。   FIG. 6 conceptually illustrates parasitic capacitances Cp1 to Cp3. The parasitic capacitance Cp1 exists between the load 400 and the housing 410. The parasitic capacitance Cp2 exists between the power lines POL1 to POL3 and the ground line EL2. The parasitic capacitance Cp3 exists between the inverter circuit 230 and the cooling fin 250.

寄生キャパシタンスCp1〜Cp3によって、図6中に経路P1〜P4として概念的に示される経路に、インバータ回路230で発生したコモンモード電流が流れる可能性がある。   Due to the parasitic capacitances Cp1 to Cp3, there is a possibility that the common mode current generated in the inverter circuit 230 flows through the paths conceptually shown as the paths P1 to P4 in FIG.

経路P1は、電力線ケーブル300、負荷400、寄生キャパシタンスCp1、アース線EL1、負荷側のGND、電源側のGNDをこの順に含む。さらに、電源側のGNDに到達したコモンモード電流は、電源100などを介して、電力変換装置200の入力部分に帰還するが、このことは、経路P2〜P4についても同様である。   The path P1 includes the power line cable 300, the load 400, the parasitic capacitance Cp1, the ground line EL1, the load side GND, and the power source side GND in this order. Furthermore, the common mode current that has reached the power supply side GND returns to the input portion of the power conversion device 200 via the power supply 100 or the like, and this is the same for the paths P2 to P4.

経路P2は、電力線ケーブル300、負荷400、寄生キャパシタンスCp1、アース線EL2、冷却フィン250、アース線EL3をこの順に含む。   The path P2 includes the power line cable 300, the load 400, the parasitic capacitance Cp1, the ground line EL2, the cooling fin 250, and the ground line EL3 in this order.

経路P3は、電力線ケーブル300、寄生キャパシタンスCp2、アース線EL2、冷却フィン250、アース線EL3をこの順に含む。   The path P3 includes the power line cable 300, the parasitic capacitance Cp2, the ground line EL2, the cooling fin 250, and the ground line EL3 in this order.

経路P4は、寄生キャパシタンスCp3、冷却フィン250、アース線EL3をこの順に含む。   The path P4 includes a parasitic capacitance Cp3, a cooling fin 250, and a ground line EL3 in this order.

このように、図6に示す比較例としての電力変換装置200Eでは、経路P1〜P4の4つの経路を、コモンモード電流が流れ得る。そのため、電力変換装置200Eでは、大きなノイズが発生する可能性が高くなる。   As described above, in the power conversion device 200E as the comparative example illustrated in FIG. 6, the common mode current can flow through the four paths P1 to P4. Therefore, in power converter 200E, possibility that a big noise will generate | occur | produce becomes high.

これに対し、再び図1を参照して、実施の形態に係る電力変換装置200は、コンデンサC1〜C3、コモンモードコア240およびインダクタンス素子260を有することによって、コモンモード電流を低減させることができる。この理由は、次のように説明される。   On the other hand, referring to FIG. 1 again, power converter 200 according to the embodiment can reduce the common mode current by having capacitors C1 to C3, common mode core 240, and inductance element 260. . The reason for this is explained as follows.

インダクタンス素子260は、高周波に対してはハイインピーダンスとなるので、アース線EL3を流れるコモンモード電流の大部分は、インダクタンス素子260には流れず、コンデンサC1〜C3を流れる。このため、アース線EL3から電源100側のGNDを流れるコモンモード電流が低減される。すなわち、インダクタンス素子260によって、図2に示す経路P2〜P4を流れるコモンモード電流を低減させることができる。   Since the inductance element 260 has a high impedance with respect to a high frequency, most of the common mode current flowing through the ground wire EL3 does not flow through the inductance element 260 but flows through the capacitors C1 to C3. For this reason, the common mode current flowing from the ground line EL3 to the GND on the power supply 100 side is reduced. That is, the inductance element 260 can reduce the common mode current flowing through the paths P2 to P4 shown in FIG.

ここで、インダクタンス素子260に代えて、電力線PIL1〜PIL3にコモンモードコア(たとえばコモンモードコア240と同様のもの)を取り付けてもよい。ただし、この場合には、電力線PIL1〜PIL3の3つの電力線をいずれもコモンモードコアに巻回させなければならないため、巻回部分が大きくなり、装置が大型化する可能性がある。特に、負荷400の消費電力が大きく、電力線PIL1〜PIL3に大電流が流れる場合には、径大の(太い)電力線を電力線PIL1〜PIL3として準備しなければならず、この問題が顕在化する。一方、インダクタンス素子260は、1つの線をたとえばコアに巻回させることによって形成することができ、また、電力線PIL1〜PIL3を流れる電流よりも小さい電流しか流れないため、装置の大型化を防ぐことができる。   Here, instead of the inductance element 260, a common mode core (for example, the same as the common mode core 240) may be attached to the power lines PIL1 to PIL3. However, in this case, since all the three power lines of the power lines PIL1 to PIL3 must be wound around the common mode core, the winding portion becomes large and the apparatus may be increased in size. In particular, when the power consumption of the load 400 is large and a large current flows through the power lines PIL1 to PIL3, a large (thick) power line must be prepared as the power lines PIL1 to PIL3, and this problem becomes apparent. On the other hand, the inductance element 260 can be formed by winding a single wire around, for example, the core, and only a current smaller than the current flowing through the power lines PIL1 to PIL3 flows, thereby preventing an increase in the size of the device. Can do.

したがって、装置の大型化が許容されるのであれば、インダクタンス素子260を設けるとともに、さらに、電力線PIL1〜PIL3に対してコモンモードコアを設けてもよい。これにより、インダクタンス素子260のみを設ける場合よりも、さらにノイズを抑制することが可能になる。   Therefore, if an increase in the size of the device is allowed, an inductance element 260 may be provided, and a common mode core may be provided for power lines PIL1 to PIL3. As a result, it is possible to further suppress noise than when only the inductance element 260 is provided.

一方で、コモンモードコア240によって、電力線POL1〜POL3を流れるコモンモード電流を低減させることができる。すなわち、コモンモードコア240によって、図6に示す経路P1を流れるコモンモード電流を低減させることができる。さらに、図1に示すように、コモンモードコア240を、電力線ケーブル300よりも負荷400側でなく、電力変換装置200側に配置することで、電力線ケーブル300を流れるコモンモード電流を低減させることができる。すなわち、コモンモードコア240によって、図6に示す経路P3を流れるコモンモード電流を低減させることもできる。   On the other hand, the common mode core 240 can reduce the common mode current flowing through the power lines POL1 to POL3. That is, the common mode core 240 can reduce the common mode current flowing through the path P1 shown in FIG. Furthermore, as shown in FIG. 1, the common mode core 240 is disposed not on the load 400 side but on the power conversion device 200 side rather than the power line cable 300, thereby reducing the common mode current flowing through the power line cable 300. it can. That is, the common mode core 240 can reduce the common mode current flowing through the path P3 shown in FIG.

このように、図1に示す構成によれば、寄生キャパシタンスCp1〜Cp3によって生じる経路、具体的には、図6の経路P2〜P4のようなアース線の経路、および経路P1のようなグラウンドの経路を流れるコモンモード電流を低減させることができる。したがって、図6の比較例としての電力変換装置200Eよりも、電力変換装置200で発生するノイズを抑制することが可能になる。   As described above, according to the configuration shown in FIG. 1, the path caused by the parasitic capacitances Cp1 to Cp3, specifically, the ground line path such as the path P2 to P4 in FIG. The common mode current flowing through the path can be reduced. Therefore, it is possible to suppress noise generated in the power conversion device 200 rather than the power conversion device 200E as the comparative example of FIG.

なお、図1に記載の整流回路220(ダイオードD1〜D6およびコンデンサC4)および冷却フィン250は、ノイズの抑制効果を奏するための必須要素ではない。   Note that the rectifier circuit 220 (the diodes D1 to D6 and the capacitor C4) and the cooling fin 250 illustrated in FIG. 1 are not essential elements for exhibiting a noise suppressing effect.

ここで、電力変換装置200におけるインダクタンス素子260の配置などを工夫することで、ノイズの抑制効果をさらに高めることができる。これについて、次に図2および図3を参照して説明する。   Here, the noise suppression effect can be further enhanced by devising the arrangement of the inductance elements 260 in the power conversion device 200. This will now be described with reference to FIGS.

図2は、電力変換装置200の構造の一例を説明するための斜視図である。図2中「U」は電力変換装置200の上方向を示し、「D」は下方向を示す。「F」は電力変換装置200の入力側(図1の電源100側に対応する)方向を示し、「R」は出力側(図1の負荷400側に対応する)を示す。   FIG. 2 is a perspective view for explaining an example of the structure of the power converter 200. In FIG. 2, “U” indicates the upward direction of the power conversion apparatus 200, and “D” indicates the downward direction. “F” indicates an input side (corresponding to the power supply 100 side in FIG. 1) direction of the power conversion apparatus 200, and “R” indicates an output side (corresponding to the load 400 side in FIG. 1).

図2を参照して、先に図1を参照して説明した電力変換装置200に含まれる部分のうち、たとえば、整流回路220と、インバータ回路230と、コモンモードコア240と、冷却フィン250と、インダクタンス素子260と、コンデンサC1〜C4と、端子T1〜T3と、端子TEとが図示される。   Referring to FIG. 2, among the parts included in power conversion device 200 described above with reference to FIG. 1, for example, rectifier circuit 220, inverter circuit 230, common mode core 240, and cooling fin 250 An inductance element 260, capacitors C1 to C4, terminals T1 to T3, and a terminal TE are illustrated.

また、図1には図示されていなかった構成として、図2に示すように、冷却フィン250は切欠部251を含む。また、電力変換装置200は、基板210と、絶縁部材270とをさらに含む。基板210は、基板面Sを含む。   Further, as shown in FIG. 2, the cooling fin 250 includes a notch 251 as a configuration not shown in FIG. 1. In addition, power conversion device 200 further includes a substrate 210 and an insulating member 270. The substrate 210 includes a substrate surface S.

基板面Sは、基板210の一方の実装面である。基板面Sには、コンデンサC1〜C4が実装される。図2に示す例では、基板面Sが上方(U方向)に向かうように、基板210が配置される。なお、基板210の下方(D方向側)には、モジュール内に実装された整流回路220およびインバータ回路230が配置される。   The substrate surface S is one mounting surface of the substrate 210. Capacitors C1 to C4 are mounted on the substrate surface S. In the example illustrated in FIG. 2, the substrate 210 is disposed so that the substrate surface S is directed upward (U direction). A rectifier circuit 220 and an inverter circuit 230 mounted in the module are disposed below the substrate 210 (D direction side).

端子T1〜T3および端子TEは、電力変換装置200の入力側(F方向側)に位置する。   Terminals T1 to T3 and terminal TE are located on the input side (F direction side) of power conversion device 200.

コモンモードコア240は、電力変換装置200の出力側(R方向側)に設けられる。
絶縁部材270は、冷却フィン250の下方(D方向)に設けられる。絶縁部材270の種類などは特に限定されない。絶縁部材270を有することのメリットは、次のように説明される。すなわち、図1および図2を参照して、電力変換装置200は、たとえば下方(D方向)にある図示しない金属製の盤に配置される。金属製の盤は、電源側のGND電位とされていることが多い。電力変換装置200が絶縁部材270を有さないと、冷却フィン250と金属製の盤とが接触し、両者が電気的に接続される。その結果、冷却フィン250の電位は、電源側のGND電位となる。冷却フィン250の電位が電源側のGND電位となると、冷却フィン250(およびアース線EL3)と電源側のGNDとの間に接続されたインダクタンス素子260がバイパスされてしまうので、先に説明したインダクタンス素子260による効果が得られなくなる。これに対し、電力変換装置200が絶縁部材270を有することによって、冷却フィン250と金属製の盤とが接触することを防ぐことができる。したがって、インダクタンス素子260による効果が確実に発揮される。
The common mode core 240 is provided on the output side (R direction side) of the power conversion device 200.
The insulating member 270 is provided below the cooling fin 250 (D direction). The type of the insulating member 270 is not particularly limited. The merit of having the insulating member 270 is described as follows. That is, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the power converter device 200 is arrange | positioned, for example on the metal board which is not shown in the downward direction (D direction). In many cases, a metal board is set to the GND potential on the power supply side. If the power converter 200 does not have the insulating member 270, the cooling fin 250 and the metal board are in contact with each other, and both are electrically connected. As a result, the potential of the cooling fin 250 becomes the GND potential on the power supply side. When the potential of the cooling fin 250 becomes the GND potential on the power supply side, the inductance element 260 connected between the cooling fin 250 (and the ground wire EL3) and the GND on the power supply side is bypassed, so the inductance described above The effect by the element 260 cannot be obtained. On the other hand, the power converter 200 having the insulating member 270 can prevent the cooling fin 250 and the metal board from coming into contact with each other. Therefore, the effect by the inductance element 260 is reliably exhibited.

切欠部251は、冷却フィン250の一部を切取ることによって形成される。切欠部251は、インダクタンス素子260の配置に適した形状や寸法とすることができる。図2に示す例では、切欠部251は、冷却フィン250の一角を切取ることで形成されているが、切欠部251の位置はこれに限定されるものではない。すなわち、後述するシールド機能などが発揮されるのであれば、切欠部251は、冷却フィン250のどのような箇所に設けられてもよい。   The notch 251 is formed by cutting a part of the cooling fin 250. The notch 251 can have a shape and size suitable for the arrangement of the inductance element 260. In the example illustrated in FIG. 2, the notch 251 is formed by cutting one corner of the cooling fin 250, but the position of the notch 251 is not limited to this. That is, the cutout portion 251 may be provided at any location on the cooling fin 250 as long as a shield function described later is exhibited.

インダクタンス素子260は、たとえば筒状(リング状でもよい)のコアに導線が巻回されることによって形成される。インダクタンス素子260は、コアにアース線EL3を巻回して形成してもよい。インダクタンス素子260は、切欠部251に配置される。   Inductance element 260 is formed, for example, by winding a conducting wire around a cylindrical (or ring-shaped) core. The inductance element 260 may be formed by winding the ground wire EL3 around the core. The inductance element 260 is disposed in the notch 251.

ここで、インダクタンス素子260をたとえば基板210に実装すると、その分の実装スペースが必要になり、電力変換装置200が大型化してしまう。   Here, when the inductance element 260 is mounted on the substrate 210, for example, a corresponding mounting space is required, and the power conversion device 200 is increased in size.

これに対し、インダクタンス素子260を切欠部251に配置することによって、電力変換装置200を全体的にコンパクトにすることができる。   On the other hand, by arranging the inductance element 260 in the notch 251, the power conversion device 200 can be made compact as a whole.

また、インダクタンス素子260を基板210に実装すると、基板210内の回路やコンデンサC1〜C3などの対地コンデンサが、インダクタンス素子260からの漏れ磁束の影響を受ける可能性がある。具体的には、たとえば、漏れ磁束が基板210内の回路を通過すると、鎖交磁束によって新たなノイズ電流(コモンモード電流)が回路を流れるおそれがある。また、漏れ磁束によってコンデンサC1〜C3の配線の寄生インダクタンスが増加してしまい、コンデンサC1〜C3が、周波数の増加に対して誘導性を示しやすくなる。その結果、対地コンデンサとしての機能が低下し、アース線EL3を流れるコモンモード電流の多くが、コンデンサC1〜C3ではなく、インダクタンス素子260を流れてしまう。したがって、図6に示す経路P2〜P4(より具体的には、アース線EL3、電源側GNDを通る部分)を流れるコモンモード電流を低減させることが難しくなる。   In addition, when the inductance element 260 is mounted on the substrate 210, a circuit in the substrate 210 and a ground capacitor such as the capacitors C1 to C3 may be affected by leakage magnetic flux from the inductance element 260. Specifically, for example, when leakage magnetic flux passes through a circuit in the substrate 210, a new noise current (common mode current) may flow through the circuit due to interlinkage magnetic flux. Moreover, the parasitic inductance of the wiring of the capacitors C1 to C3 increases due to the leakage magnetic flux, and the capacitors C1 to C3 are likely to show inductivity with respect to the increase in frequency. As a result, the function as a ground capacitor is reduced, and most of the common mode current flowing through the ground wire EL3 flows through the inductance element 260 instead of the capacitors C1 to C3. Therefore, it becomes difficult to reduce the common mode current flowing through the paths P2 to P4 (more specifically, the portion passing through the ground line EL3 and the power supply side GND) shown in FIG.

これに対し、図2に示すように、インダクタンス素子260を切欠部251に配置すれば、インダクタンス素子260が、基板210から離れた位置に配置されることとなる。これにより、基板210がインダクタンス素子260の漏れ磁束から受ける影響を低減させることができる。加えて、冷却フィン250が電磁界の遮蔽の役割を果たす(シールドとして機能する)ことで、漏れ磁束の影響をさらに低減させることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 2, when the inductance element 260 is arranged in the notch 251, the inductance element 260 is arranged at a position away from the substrate 210. Thereby, the influence which the board | substrate 210 receives from the leakage magnetic flux of the inductance element 260 can be reduced. In addition, since the cooling fin 250 plays a role of shielding the electromagnetic field (functions as a shield), the influence of the leakage magnetic flux can be further reduced.

ここで、基板210を、基板面Sが上下方向(UD方向)と直行するように配置し、インダクタンス素子260を、筒状のコアが上下方向(UD方向)に沿って延びるように配置することが好ましい。こうすることで、次に図3を参照して説明するように、インダクタンス素子260からの漏れ磁束の影響を、最小化することができる。   Here, the substrate 210 is disposed so that the substrate surface S is perpendicular to the vertical direction (UD direction), and the inductance element 260 is disposed so that the cylindrical core extends along the vertical direction (UD direction). Is preferred. By doing so, the influence of the leakage magnetic flux from the inductance element 260 can be minimized as will be described next with reference to FIG.

図3は、基板210とインダクタンス素子260との配置関係を説明するための図である。図3を参照して、インダクタンス素子260の漏れ磁束として、磁束BLが概念的に図示される。インダクタンス素子260の巻回方向より、インダクタンス素子260では、磁束BLが上下方向(UD方向)と直行する方向に発生する。磁束BLの方向は、基板210と平行である。そのため、磁束BLと基板210とは交わらない。したがって、基板210は、磁束BLによってはほとんど影響を受けることはない。   FIG. 3 is a diagram for explaining the positional relationship between the substrate 210 and the inductance element 260. Referring to FIG. 3, the magnetic flux BL is conceptually illustrated as the leakage magnetic flux of the inductance element 260. From the winding direction of the inductance element 260, in the inductance element 260, the magnetic flux BL is generated in a direction perpendicular to the vertical direction (UD direction). The direction of the magnetic flux BL is parallel to the substrate 210. Therefore, the magnetic flux BL and the substrate 210 do not intersect. Therefore, the substrate 210 is hardly affected by the magnetic flux BL.

このように、インダクタンス素子260の磁束方向と、基板210の面方向とが平行になるように、インダクタンス素子260を配置することで、磁束BLによる基板210への影響を低減させることができる。   Thus, by arranging the inductance element 260 so that the magnetic flux direction of the inductance element 260 and the surface direction of the substrate 210 are parallel, the influence of the magnetic flux BL on the substrate 210 can be reduced.

[実施の形態2]
実施の形態1では、コモンモードコア240を電力線POL1〜POL3に対して設ける構成とすることで(図1)、コモンモード電流を低減させる手法について説明した。実施の形態2では、コモンモードコアの変形例を適用することで、コモンモード電流をさらに低減させる手法について説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the common mode core 240 is provided for the power lines POL1 to POL3 (FIG. 1), and the method for reducing the common mode current has been described. In the second embodiment, a method for further reducing the common mode current by applying a modification of the common mode core will be described.

図4は、実施の形態2に係る電力変換装置200Aを説明するための図である。図4を参照して、電力変換装置200Aは、コモンモードコア240(図1)に代えてコモンモードコア240Aを有する点で、電力変換装置200(図1)とは異なる。電力変換装置200Aのその他の部分の構成は、図1に示す電力変換装置200の対応する部分と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。   FIG. 4 is a diagram for explaining a power conversion device 200A according to the second embodiment. Referring to FIG. 4, power conversion device 200 </ b> A is different from power conversion device 200 (FIG. 1) in that it includes a common mode core 240 </ b> A instead of common mode core 240 (FIG. 1). Since the structure of the other part of power converter 200A is the same as that of the corresponding part of power converter 200 shown in FIG. 1, description is not repeated here.

たとえば、電力線ケーブル300として、シールドケーブルが用いられる場合がある。その場合、電力線ケーブル300が長い(たとえば数メートル以上)とき、および/または、シールドケーブルがその周囲のGND(電力線ケーブル側のGND)から近い(たとえば1メートル以下)ときには、電力線ケーブルとGNDとの間の寄生キャパシタンスCp4の存在が無視できなくなる可能性がある。   For example, a shielded cable may be used as the power line cable 300. In that case, when the power line cable 300 is long (for example, several meters or more) and / or when the shielded cable is close to the surrounding GND (GND on the power line cable side) (for example, 1 meter or less), the power line cable and the GND The presence of the parasitic capacitance Cp4 may not be negligible.

寄生キャパシタンスCp4が存在すると、電力線ケーブル300からGNDにもコモンモード電流が流れ得る。したがって、アース線EL2を流れるコモンモード電流の一部は、電力線ケーブル300を通過する際に、寄生キャパシタンスCp4を介して、電力線ケーブル側のGNDに流れる。電力線ケーブル側のGNDを流れるコモンモード電流は、電源100側のGNDを通り、電力変換装置200Aの入力部分に帰還する。ここで、電力線側のGNDから電源側のGNDに至る経路は、アース線EL2よりも、電力線POL1〜POL3から離れている。したがって、電力線POL1〜POL3およびGNDを流れるコモンモード電流が打消し合うことはほとんどなく、コモンモード電流による電磁放射が発生してしまう。   When the parasitic capacitance Cp4 exists, a common mode current can flow from the power line cable 300 to the GND. Therefore, a part of the common mode current flowing through the ground line EL2 flows to the GND on the power line cable side via the parasitic capacitance Cp4 when passing through the power line cable 300. The common mode current flowing through the GND on the power line cable side passes through the GND on the power supply 100 side and returns to the input portion of the power conversion device 200A. Here, the path from the power line side GND to the power source side GND is farther from the power lines POL1 to POL3 than the ground line EL2. Therefore, the common mode currents flowing through the power lines POL1 to POL3 and GND hardly cancel each other, and electromagnetic radiation due to the common mode current is generated.

したがって、寄生キャパシタンスCp4が存在する場合に、図1のようにコモンモードコア240を電力線POL1〜POL3に対して設けるだけでは、コモンモード電流を十分に低減させることができない可能性がある。   Therefore, when the parasitic capacitance Cp4 exists, the common mode current may not be sufficiently reduced only by providing the common mode core 240 for the power lines POL1 to POL3 as shown in FIG.

そこで、実施の形態2に係る電力変換装置200Aでは、コモンモードコア240Aとして、電力線POL1〜POL3およびアース線EL2に対して設けられる4線コモンモードコアが採用される。コモンモードコア240Aによって、コモンモード電流が、アース線EL2を流れることを抑制されるため、アース線EL2から寄生キャパシタンスCp4を介して電力線ケーブル側のGNDに流れるコモンモード電流を低減させることができる。これにより、電力線ケーブル側のGNDと電源側のGNDとの間を流れるコモンモード電流による電磁放射を低減させて、電力変換装置200Aのノイズを抑制することが可能になる。   Therefore, in power converter 200A according to Embodiment 2, a four-wire common mode core provided for power lines POL1 to POL3 and ground wire EL2 is employed as common mode core 240A. Since the common mode core 240A prevents the common mode current from flowing through the ground line EL2, the common mode current flowing from the ground line EL2 to the GND on the power line cable side via the parasitic capacitance Cp4 can be reduced. As a result, it is possible to reduce the electromagnetic radiation due to the common mode current flowing between the GND on the power line cable side and the GND on the power source side, thereby suppressing the noise of the power conversion device 200A.

[実施の形態3]
実施の形態2では、コモンモードコア240Aを用いることで(図4)、実施の形態1からコモンモード電流をさらに低減させる手法について説明した。これに対し、実施の形態3では、インダクタンス素子260(図1)にキャパシタンス素子を並列接続することで、コモンモード電流をさらに低減させる手法について説明する。
[Embodiment 3]
In the second embodiment, the method for further reducing the common mode current from the first embodiment by using the common mode core 240A (FIG. 4) has been described. In contrast, in the third embodiment, a method for further reducing the common mode current by connecting a capacitance element in parallel to the inductance element 260 (FIG. 1) will be described.

図5は、実施の形態3に係る電力変換装置200Bを説明するための図である。図5を参照して、電力変換装置200Bは、キャパシタンス素子280を有する点において、電力変換装置200(図1)とは異なる。電力変換装置200Bのその他の部分の構成は、図1に示す電力変換装置200の対応する部分と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。   FIG. 5 is a diagram for explaining a power conversion device 200B according to the third embodiment. Referring to FIG. 5, power conversion device 200 </ b> B is different from power conversion device 200 (FIG. 1) in that it includes capacitance element 280. Since the structure of the other part of power converter 200B is the same as that of the corresponding part of power converter 200 shown in FIG. 1, description is not repeated here.

キャパシタンス素子280は、アース線EL3と、電源100側のGNDとの間に、インダクタンス素子260と並列に接続される。   The capacitance element 280 is connected in parallel with the inductance element 260 between the ground line EL3 and the GND on the power supply 100 side.

アース線EL2のうち電力線ケーブル300中に位置する部分を基準として回路的に見た場合には、寄生キャパシタンスCp4を介して電力線ケーブル側のGNDに向かう経路と、アース線EL2、冷却フィン250、アース線EL3およびキャパシタンス素子280を介して電源100側のGNDに向かう経路とが、並列に存在することとなる。アース線EL2を流れるコモンモード電流が、キャパシタンス素子280を介して電源100側のGNDに向かう経路を流れることによって、寄生キャパシタンスCp4を介して電力線ケーブル側のGNDに流れるコモンモード電流を低減させることができる。これにより、電力線ケーブル側のGNDと電源100側のGNDとの間を流れるコモンモード電流による電磁放射を低減させることができる。   When viewed as a circuit with respect to the portion of the ground line EL2 located in the power line cable 300, the path toward the GND on the power line cable side through the parasitic capacitance Cp4, the ground line EL2, the cooling fin 250, the ground A path toward the GND on the power supply 100 side via the line EL3 and the capacitance element 280 exists in parallel. The common mode current flowing through the ground line EL2 flows through a path toward the GND on the power supply 100 side via the capacitance element 280, thereby reducing the common mode current flowing to the GND on the power line cable side via the parasitic capacitance Cp4. it can. Thereby, the electromagnetic radiation by the common mode current flowing between the GND on the power line cable side and the GND on the power source 100 side can be reduced.

コンデンサC1〜C3を介して電力変換装置200Bに帰還するコモンモード電流が、キャパシタンス素子280によって電源100側のGNDに流れてしまわないように、キャパシタンス素子280の容量を、コンデンサC1〜C3の合成容量よりも小さくするとよい。   The capacitance of the capacitance element 280 is set to the combined capacity of the capacitors C1 to C3 so that the common mode current fed back to the power conversion device 200B via the capacitors C1 to C3 does not flow to the GND on the power supply 100 side by the capacitance element 280. Should be smaller.

具体的には、対地コンデンサであるコンデンサC1〜C3の各容量は、たとえば数十nF程度である。その場合、キャパシタンス素子280の容量は、最大で数nF程度とすることが好ましい。キャパシタンス素子280の容量が数nFよりも大きくなると、たとえば150kHz〜30MHz程度の周波数成分を有するコモンモード電流はキャパシタンス素子280を容易に通過してしまい、コンデンサC1〜C3を介して電力変換装置200Bの入力部分に還流されにくくなるためである。   Specifically, the capacitances of the capacitors C1 to C3 that are the ground capacitors are, for example, about several tens of nF. In that case, the capacitance of the capacitance element 280 is preferably about several nF at the maximum. When the capacitance of the capacitance element 280 is larger than several nF, a common mode current having a frequency component of, for example, about 150 kHz to 30 MHz easily passes through the capacitance element 280, and the power converter 200B has a capacitor C1 to C3. This is because it is difficult to return to the input portion.

より具体的には、たとえばコンデンサC1〜C3の各容量が10nFであるとする。その場合、コモンモード電流に対するコンデンサC1〜C3の合成容量は、30nFとなる。一方で、コンデンサC1〜C3の配線における寄生インダクタンスのインダクタンス値が10nHであるとすると、コンデンサC1〜C3の共振周波数は、約9MHzとなる(共振周波数=1/(2π√LC))。共振周波数よりも大きい周波数では、コンデンサC1〜C3は容量性ではなく誘導性を示すので、対地コンデンサとして機能しにくくなる。また、周波数が共振周波数から大きくなるにつれて、コンデンサC1〜C3の対地コンデンサとしての機能は低下していく。   More specifically, for example, it is assumed that the capacitances of the capacitors C1 to C3 are 10 nF. In that case, the combined capacitance of the capacitors C1 to C3 with respect to the common mode current is 30 nF. On the other hand, if the inductance value of the parasitic inductance in the wiring of the capacitors C1 to C3 is 10 nH, the resonance frequency of the capacitors C1 to C3 is about 9 MHz (resonance frequency = 1 / (2π√LC)). At a frequency higher than the resonance frequency, the capacitors C1 to C3 exhibit inductivity instead of capacitance, so that it is difficult to function as a ground capacitor. Further, as the frequency increases from the resonance frequency, the functions of the capacitors C1 to C3 as the ground capacitors are reduced.

これに対し、数nF以下の容量値を有するキャパシタンス素子280であれば、30MHzの周波数であっても、容量性が維持され得る。したがって、30MHzおよびそれよりも高い周波数成分を有するコモンモード電流であっても、コンデンサC1〜C3を介して電力変換装置200Bの入力部分に還流させることができる。   On the other hand, if the capacitance element 280 has a capacitance value of several nF or less, the capacitance can be maintained even at a frequency of 30 MHz. Therefore, even a common mode current having a frequency component of 30 MHz or higher can be returned to the input portion of the power conversion device 200B via the capacitors C1 to C3.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせることは当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, combining the characteristic part of each embodiment mentioned above suitably is planned from the beginning. The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

100 電源、200,200A,200B,200E 電力変換装置、210 基板、220 整流回路、230 インバータ回路、240,240A コモンモードコア、250 冷却フィン、251 切欠部、260 インダクタンス素子、270 絶縁部材、280 キャパシタンス素子、300 電力線ケーブル、400 負荷、410 筐体、BL 磁束、C1〜C4 コンデンサ、Cp1〜Cp4 寄生キャパシタンス、D1〜D6 ダイオード、EL1〜EL3(EL) アース線、N1〜N3 入力ノード、Na〜Nc 出力ノード、P1,P2,P3,P4 経路、PIL1〜PIL3,POL1〜POL3 電力線、S 基板面、SW1〜SW6 スイッチング素子、T1〜T3,TE 端子。   100 power supply, 200, 200A, 200B, 200E power converter, 210 substrate, 220 rectifier circuit, 230 inverter circuit, 240, 240A common mode core, 250 cooling fin, 251 notch, 260 inductance element, 270 insulating member, 280 capacitance Element, 300 power line cable, 400 load, 410 housing, BL magnetic flux, C1-C4 capacitor, Cp1-Cp4 parasitic capacitance, D1-D6 diode, EL1-EL3 (EL) ground wire, N1-N3 input node, Na-Nc Output node, P1, P2, P3, P4 path, PIL1 to PIL3, POL1 to POL3 power line, S substrate surface, SW1 to SW6 switching element, T1 to T3, TE terminals.

Claims (5)

電源からの電力を変換して負荷に供給する電力変換装置であって、
前記電源は、電源側のグラウンドに接続され、
前記負荷は、アース線が接続された筐体に収容され、
前記電力変換装置は、
前記電力変換装置の入力部分に接続される一方端と、前記アース線に接続される他方端とを有する対地コンデンサと、
前記電力変換装置の出力部分と前記負荷とを接続する電力線に対して設けられるコモンモードコアと、
前記アース線と、前記電源側の前記グラウンドとの間に接続されるインダクタンス素子とを備える、電力変換装置。
A power conversion device that converts power from a power source and supplies it to a load,
The power source is connected to the ground on the power source side,
The load is housed in a housing to which a ground wire is connected,
The power converter is
A ground capacitor having one end connected to the input portion of the power converter and the other end connected to the ground wire;
A common mode core provided for a power line connecting the output portion of the power converter and the load;
A power converter comprising: the ground wire and an inductance element connected between the ground on the power supply side.
切欠部を有する冷却フィンをさらに備え、
前記インダクタンス素子は、前記切欠部に配置される、請求項1に記載の電力変換装置。
A cooling fin having a notch,
The power converter according to claim 1, wherein the inductance element is disposed in the notch.
前記対地コンデンサが実装された基板をさらに備え、
前記インダクタンス素子の磁束方向と、前記基板の面方向とが平行になるように、前記インダクタンス素子が配置される、請求項1に記載の電力変換装置。
Further comprising a substrate on which the ground capacitor is mounted,
The power conversion device according to claim 1, wherein the inductance element is arranged so that a magnetic flux direction of the inductance element and a surface direction of the substrate are parallel to each other.
前記コモンモードコアは、前記電力線および前記アース線に対して設けられる、請求項1に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 1, wherein the common mode core is provided for the power line and the ground line. 前記インダクタンス素子に並列に接続されるキャパシタンス素子をさらに備える、請求項1に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 1, further comprising a capacitance element connected in parallel to the inductance element.
JP2014122435A 2014-06-13 2014-06-13 Power conversion apparatus Pending JP2016005302A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014122435A JP2016005302A (en) 2014-06-13 2014-06-13 Power conversion apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014122435A JP2016005302A (en) 2014-06-13 2014-06-13 Power conversion apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016005302A true JP2016005302A (en) 2016-01-12

Family

ID=55224233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014122435A Pending JP2016005302A (en) 2014-06-13 2014-06-13 Power conversion apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016005302A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3547516A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-02 Diehl AKO Stiftung & Co. KG Power supply for an electric motor
EP3547515A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-02 Diehl AKO Stiftung & Co. KG Power supply for an electric motor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007082310A (en) * 2005-09-13 2007-03-29 Kenwood Corp Switching power supply circuit
JP2008295126A (en) * 2007-05-22 2008-12-04 Mitsubishi Electric Corp Power converter system
JP2008301555A (en) * 2007-05-29 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp Power converter
WO2012090307A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 三菱電機株式会社 Electrical converter
WO2014064807A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 三菱電機株式会社 Common-mode-noise reduction device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007082310A (en) * 2005-09-13 2007-03-29 Kenwood Corp Switching power supply circuit
JP2008295126A (en) * 2007-05-22 2008-12-04 Mitsubishi Electric Corp Power converter system
JP2008301555A (en) * 2007-05-29 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp Power converter
WO2012090307A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 三菱電機株式会社 Electrical converter
WO2014064807A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 三菱電機株式会社 Common-mode-noise reduction device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3547516A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-02 Diehl AKO Stiftung & Co. KG Power supply for an electric motor
EP3547515A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-02 Diehl AKO Stiftung & Co. KG Power supply for an electric motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7542316B2 (en) Switching power supply unit
JP4609152B2 (en) Ultra-compact power converter
US9345160B2 (en) Electronic device
JP6709810B2 (en) Low inductive half bridge device
JP6041583B2 (en) Power converter
US8362540B2 (en) Integrated circuit package with reduced parasitic loop inductance
JP2008295126A (en) Power converter system
TW200807460A (en) Power source transforming device and transformer thereof
New et al. Design and characterization of a neutral-point-clamped inverter using medium-voltage silicon carbide power modules
JP2016005302A (en) Power conversion apparatus
US20220270816A1 (en) Transformer and switching power supply apparatus for reducing common mode noise due to line-to-ground capacitances
JP2015012650A (en) Power conversion device
US11387761B2 (en) System and method for sinusoidal output and integrated EMC filtering in a motor drive
JP6541859B1 (en) Power converter
JP2016144238A (en) Electric power conversion system
US11887942B2 (en) Package structure for power supply module
JP6625904B2 (en) Filter device and inverter device
JP2022062571A (en) Electrical equipment and power conversion device
JP6832894B2 (en) Power converter
US20240105684A1 (en) Systems and methods for power module for inverter for electric vehicle
JP6211238B1 (en) choke coil
CN109661708B (en) Choke coil
JP2018038131A (en) Power converter
JP2020178460A (en) Power conversion device
JP6592893B2 (en) Power supply

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161005

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170718

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170719

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180130