JP2018182880A - Power conversion device - Google Patents

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JP2018182880A JP2017078454A JP2017078454A JP2018182880A JP 2018182880 A JP2018182880 A JP 2018182880A JP 2017078454 A JP2017078454 A JP 2017078454A JP 2017078454 A JP2017078454 A JP 2017078454A JP 2018182880 A JP2018182880 A JP 2018182880A
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直人 菊地
Naoto Kikuchi
直人 菊地
伸也 脇阪
Shinya Wakisaka
伸也 脇阪
中村 浩史
Hiroshi Nakamura
浩史 中村
義昭 石原
Yoshiaki Ishihara
義昭 石原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of effectively suppressing common mode noise in a power conversion device comprising a pair of high frequency switching elements and a pair of low frequency switching elements.SOLUTION: A power conversion device disclosed in the specification comprises: a pair of high frequency switching elements connected in series between a DC positive line and DC negative line, the pair of high frequency switching elements operating at a high frequency; and a pair of low frequency switching elements connected in series between the DC positive line and DC negative line, the pair of low frequency switching elements operating at a high frequency. In the power conversion device, electrostatic capacitance formed between the ground and a connection point between the pair of low frequency switching elements is large as compared with the sum of electrostatic capacitance formed between the ground and the DC positive line and electrostatic capacitance formed between the ground and the DC negative line.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本明細書では、電力変換装置を開示する。   A power converter is disclosed herein.

特許文献1に、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、スイッチング動作する一対のスイッチング素子を備える電力変換装置が開示されている。この電力変換装置では、直流正極線とアースとの間に形成される静電容量と、直流負極線とアースとの間に形成される静電容量を、ほぼ同じ大きさに調整し、かつ直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対のスイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量を小さくすることで、一対のスイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズを抑制している。   Patent Document 1 discloses a power conversion device including a pair of switching elements connected in series between a DC positive electrode line and a DC negative electrode line and performing switching operation. In this power conversion device, the capacitance formed between the DC positive electrode line and the earth and the capacitance formed between the DC negative electrode line and the earth are adjusted to approximately the same size, and DC Compared to the sum of the capacitance formed between the positive electrode wire and the ground and the capacitance formed between the DC negative electrode wire and the ground, the connection between the pair of switching elements and the ground is formed By reducing the capacitance, the common mode noise resulting from the switching operation of the pair of switching elements is suppressed.

特開2015−106601号公報JP, 2015-106601, A

トーテムポール型のブリッジレスPFC(Power Factor Correction)コンバータ回路のように、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、高周波でスイッチング動作する一対の高周波スイッチング素子と、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、低周波でスイッチング動作する一対の低周波スイッチング素子を備える電力変換装置が開発されている。このような電力変換装置においては、一対の高周波スイッチング素子と、一対の低周波スイッチング素子のそれぞれがコモンモードノイズの励振源となる。このような電力変換装置に特許文献1の技術を適用した場合、一対の高周波スイッチング素子に起因するコモンモードノイズを抑制することはできるが、一対の低周波スイッチング素子に起因するコモンモードノイズは、そのノイズ発生メカニズムが異なるので、その限りではない。   A pair of high frequency switching elements connected in series between a DC positive electrode line and a DC negative electrode line, such as a totem pole type bridgeless power factor correction (PFC) converter circuit, performing switching operation at high frequency, and a DC positive electrode line And a DC negative electrode line in series, and a power conversion device is developed which includes a pair of low frequency switching elements which perform switching operation at low frequency. In such a power converter, each of the pair of high frequency switching elements and the pair of low frequency switching elements serves as an excitation source of common mode noise. When the technology of Patent Document 1 is applied to such a power conversion device, common mode noise caused by a pair of high frequency switching elements can be suppressed, but common mode noise caused by a pair of low frequency switching elements is This is not the case because the noise generation mechanism is different.

本明細書では、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、一対の高周波スイッチング素子と、一対の低周波スイッチング素子を備える電力変換装置において、コモンモードノイズを効果的に抑制することが可能な技術を提供する。   The present specification provides a technique for solving the above-mentioned problems. The present specification provides a technology capable of effectively suppressing common mode noise in a power conversion device including a pair of high frequency switching elements and a pair of low frequency switching elements.

本明細書が開示する電力変換装置は、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、高周波でスイッチング動作する一対の高周波スイッチング素子と、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、低周波でスイッチング動作する一対の低周波スイッチング素子を備えている。その電力変換装置では、直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きい。   The power conversion device disclosed in the present specification is connected in series between the DC positive electrode line and the DC negative electrode line, and a pair of high frequency switching elements that perform switching operation at high frequency, and between the DC positive electrode line and the DC negative electrode line. A pair of low frequency switching elements connected in series and switching at a low frequency are provided. In the power converter, compared with the sum of the capacitance formed between the DC positive electrode line and the ground and the capacitance formed between the DC negative electrode line and the ground, The capacitance formed between the connection point and the ground is large.

上記の電力変換装置によれば、低周波スイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモード電流の低減および共振点ピーク周波数の低周波数化を図ることができ、コモンモードノイズの抑制を図ることができる。直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量を大きくすることによる、コモンモードノイズの抑制の原理に関しては、後の実施例において図6−図9に関連して詳細に説明する。   According to the above power converter, it is possible to reduce the common mode current and the resonance point peak frequency due to the switching operation of the low frequency switching element, and to suppress the common mode noise. Compared with the sum of the capacitance formed between the DC positive wire and the ground and the capacitance formed between the DC negative wire and the ground, the connection point between the pair of low frequency switching elements and the ground The principle of the suppression of common mode noise by increasing the capacitance formed between will be described in detail in connection with FIGS.

上記の電力変換装置では、一対の高周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きくてもよい。   In the above power converter, the static capacitance formed between the connection point of the pair of low frequency switching elements and the ground is smaller than the capacitance formed between the connection point of the pair of high frequency switching elements and the ground. The capacitance may be large.

上記の電力変換装置によれば、高周波スイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズの高調波成分を低減することができる。一対の高周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きくすることによる、コモンモードノイズの抑制の原理に関しては、後の実施例において図6−図9に関連して詳細に説明する。   According to the above power converter, harmonic components of common mode noise resulting from the switching operation of the high frequency switching element can be reduced. Compared to the capacitance formed between the connection point of the pair of high frequency switching elements and the ground, the capacitance formed between the connection point of the pair of low frequency switching elements and the ground is larger The principle of common mode noise suppression will be described in detail in connection with FIGS.

上記の電力変換装置は、一対の低周波スイッチング素子の接続点に接続された第1バスバ配線と、アースに接続された第2バスバ配線をさらに備えていてもよく、第1バスバ配線と第2バスバ配線が、少なくとも部分的に、略平行に近接して配置されていてもよい。   The above power converter may further include a first bus bar wire connected to a connection point of the pair of low frequency switching elements, and a second bus bar wire connected to the ground. The first bus bar wire and the second bus bar wire The bus bar wires may be arranged at least partially close to each other in a substantially parallel manner.

上記の構成では、第1バスバ配線と第2バスバ配線の間に、比較的大きな静電容量が形成されるので、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量を大きくすることができる。上記の構成によれば、簡素な構成によって、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。   In the above configuration, a relatively large electrostatic capacitance is formed between the first bus bar wiring and the second bus bar wiring, so the electrostatic capacitance formed between the connection point of the pair of low frequency switching elements and the ground Capacity can be increased. According to the above configuration, common mode noise can be effectively suppressed by a simple configuration.

上記の電力変換装置では、第1バスバ配線と第2バスバ配線が略平行に近接して配置されている箇所において、第1バスバ配線と第2バスバ配線の間に高誘電材料が充填されていてもよい。   In the power conversion device described above, the high-dielectric material is filled between the first bus bar wire and the second bus bar wire at the portion where the first bus bar wire and the second bus bar wire are arranged in substantially parallel proximity. It is also good.

上記の構成では、第1バスバ配線と第2バスバ配線の間に、より大きな静電容量を形成することができる。上記の構成によれば、簡素な構成によって、コモンモードノイズをより効果的に抑制することができる。   In the above configuration, a larger capacitance can be formed between the first bus bar interconnection and the second bus bar interconnection. According to the above configuration, common mode noise can be more effectively suppressed by a simple configuration.

上記の電力変換装置は、一対の低周波スイッチング素子の接続点と、アースとの間に接続された、コンデンサをさらに備えていてもよい。   The above power converter may further include a capacitor connected between the connection point of the pair of low frequency switching elements and the ground.

上記の構成では、コンデンサの付加によって、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量を大きくすることができる。上記の構成によれば、簡素な構成によって、コモンモードノイズをより効果的に抑制することができる。   In the above configuration, the addition of the capacitor can increase the capacitance formed between the connection point of the pair of low frequency switching elements and the ground. According to the above configuration, common mode noise can be more effectively suppressed by a simple configuration.

上記の電力変換装置は、一対の低周波スイッチング素子の接続点と、アースとの間に接続された、抵抗器をさらに備えていてもよく、コンデンサと抵抗器が直列に接続されていてもよい。   The above power converter may further include a resistor connected between the connection point of the pair of low frequency switching elements and the ground, and the capacitor and the resistor may be connected in series .

上記の構成によれば、抵抗器の付加によって、低周波スイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズと、高周波スイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズの、共振点ピークレベルを抑制することができる。上記の構成によれば、簡素な構成によって、コモンモードノイズをより効果的に抑制することができる。   According to the above configuration, by adding the resistor, suppressing the resonance point peak level of the common mode noise caused by the switching operation of the low frequency switching element and the common mode noise caused by the switching operation of the high frequency switching element Can. According to the above configuration, common mode noise can be more effectively suppressed by a simple configuration.

実施例の電力変換装置2の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the power converter device 2 of an Example. 実施例の電力変換装置2の外観を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the external appearance of the power converter device 2 of an Example. 実施例の電力変換装置2を図2のIII−III断面で見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the power converter device 2 of the Example by the III-III cross section of FIG. 実施例の電力変換装置2を図2のIV−IV断面で見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the power converter device 2 of the Example by the IV-IV cross section of FIG. 実施例の電力変換装置2を図3,図4のV−V断面で見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the power converter device 2 of the Example by the VV cross section of FIG. 3, FIG. 実施例の電力変換装置2のコモンモード等価回路を示す図である。It is a figure which shows the common mode equivalent circuit of the power converter device 2 of an Example. 実施例の電力変換装置2の高周波電圧源118によるコモンモード電流IPWMについての等価回路を示す図である。It is a diagram showing an equivalent circuit of the common mode current I PWM by the high frequency voltage source 118 of the power conversion apparatus 2 of the embodiment. 実施例の電力変換装置2の低周波電圧源120によるコモンモード電流IRECTについての等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit about the common mode current IRECT by the low frequency voltage source 120 of the power converter device 2 of an Example. 実施例の電力変換装置2によりコモンモードノイズが抑制される様子を説明するグラフである。It is a graph explaining a mode that common mode noise is suppressed by the power converter device 2 of an Example. 変形例の電力変換装置2’の図4に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 4 of power converter device 2 'of a modification.

(実施例)
図1は本願発明の一実施形態に係る電力変換装置2の回路構成を示している。本実施例の電力変換装置2は、商用系統の交流電源4から供給される交流電力を、直流電力に変換して負荷6に供給するために使用される。
(Example)
FIG. 1 shows a circuit configuration of a power conversion device 2 according to an embodiment of the present invention. The power conversion device 2 of the present embodiment is used to convert AC power supplied from the AC power supply 4 of the commercial system into DC power and supply the DC power to the load 6.

交流電源4からは、交流電力線8を介して交流電力が供給される。交流電力線8は、交流正極線8aと、交流負極線8bを備えている。なお、以下の説明では、交流電力線8において、入力となる交流電源4側を上流側といい、出力となる負荷6側を下流側という。   AC power is supplied from AC power supply 4 via AC power line 8. The AC power line 8 includes an AC positive electrode line 8 a and an AC negative electrode line 8 b. In the following description, in the AC power line 8, the AC power supply 4 side serving as the input is referred to as the upstream side, and the load 6 side serving as the output is referred to as the downstream side.

交流電力線8には、LISN(Line Impedance Stabilization Network)10が設けられている。LISN10は、交流正極線8aに組み込まれたコイル12と、交流負極線8bに組み込まれたコイル14と、交流正極線8aのコイル12より下流側とアース16の間に直列に接続されたコンデンサ18および抵抗器20と、交流負極線8bのコイル14より下流側とアース16の間に直列に接続されたコンデンサ22および抵抗器24を備えている。LISN10には、EMI(Electro-Magnetic Interference)レシーバ26が接続されている。EMIレシーバ26は、コンデンサ18と抵抗器20の接続点と、コンデンサ22と抵抗器24の接続点に接続されている。   The AC power line 8 is provided with a Line Impedance Stabilization Network (LISN) 10. The LISN 10 includes a coil 12 incorporated in the alternating current positive electrode wire 8a, a coil 14 incorporated in the alternating current negative electrode wire 8b, and a capacitor 18 connected in series between the coil 12 downstream of the coil 12 of the alternating current positive electrode wire 8a and the ground 16. And a resistor 20, and a capacitor 22 and a resistor 24 connected in series between the side of the AC negative electrode 8b downstream of the coil 14 and the ground 16. An EMI (Electro-Magnetic Interference) receiver 26 is connected to the LISN 10. The EMI receiver 26 is connected to the connection point of the capacitor 18 and the resistor 20 and to the connection point of the capacitor 22 and the resistor 24.

交流電力線8のLISN10より下流側には、ノイズフィルタ28が設けられている。ノイズフィルタ28は、第1トランス30を備えている。第1トランス30は、単一のコアに巻き付けられた一次側コイル30aと二次側コイル30bを備えている。一次側コイル30aは二次側コイル30bとは逆向きに巻き付けられており、二次側コイル30bには一次側コイル30aに印加される電圧とは逆位相の電圧が印加される。一次側コイル30aは、交流正極線8aに組み込まれており、二次側コイル30bは、交流負極線8bに組み込まれている。   A noise filter 28 is provided downstream of the LISN 10 of the AC power line 8. The noise filter 28 includes a first transformer 30. The first transformer 30 includes a primary coil 30a and a secondary coil 30b wound around a single core. The primary side coil 30a is wound in the opposite direction to the secondary side coil 30b, and a voltage having a phase opposite to that of the voltage applied to the primary side coil 30a is applied to the secondary side coil 30b. The primary side coil 30a is incorporated in the alternating current positive electrode wire 8a, and the secondary side coil 30b is incorporated in the alternating current negative electrode wire 8b.

ノイズフィルタ28はさらに、第2トランス32を備えている。第2トランス32は、交流電力線8の第1トランス30より下流側に設けられている。第2トランス32は、単一のコアに巻き付けられた一次側コイル32aと二次側コイル32bを備えている。一次側コイル32aは二次側コイル32bとは逆向きに巻き付けられており、二次側コイル32bには一次側コイル32aに印加される電圧とは逆位相の電圧が印加される。一次側コイル32aは、交流正極線8aに組み込まれており、二次側コイル32bは、交流負極線8bに組み込まれている。   The noise filter 28 further includes a second transformer 32. The second transformer 32 is provided downstream of the first transformer 30 of the AC power line 8. The second transformer 32 includes a primary coil 32a and a secondary coil 32b wound around a single core. The primary coil 32a is wound in the opposite direction to the secondary coil 32b, and a voltage having a phase opposite to that of the voltage applied to the primary coil 32a is applied to the secondary coil 32b. The primary side coil 32a is incorporated in the alternating current positive electrode wire 8a, and the secondary side coil 32b is incorporated in the alternating current negative electrode wire 8b.

ノイズフィルタ28はさらに、第1コンデンサ34、第2コンデンサ36、第3コンデンサ38および第4コンデンサ40を備えている。第1コンデンサ34は、交流正極線8aの第1トランス30の一次側コイル30aと第2トランス32の一次側コイル32aの接続点と、交流負極線8bの第1トランス30の二次側コイル30bと第2トランス32の二次側コイル32bの接続点の間に接続されている。第2コンデンサ36は、交流正極線8aの第1トランス30の一次側コイル30aと第2トランス32の一次側コイル32aの接続点と、アース16の間に接続されている。第3コンデンサ38は、交流負極線8bの第1トランス30の二次側コイル30bと第2トランス32の二次側コイル32bの接続点と、アース16の間に接続されている。第4コンデンサ40は、交流正極線8aの第2トランス32の一次側コイル32aより下流側と、交流負極線8bの第2トランス32の二次側コイル32bより下流側の間に接続されている。   The noise filter 28 further includes a first capacitor 34, a second capacitor 36, a third capacitor 38 and a fourth capacitor 40. The first capacitor 34 is a connection point between the primary coil 30a of the first transformer 30 and the primary coil 32a of the second transformer 32 of the AC positive electrode line 8a, and the secondary coil 30b of the first transformer 30 of the AC negative electrode 8b. And the connection point of the secondary coil 32 b of the second transformer 32. The second capacitor 36 is connected between the ground 16 and a connection point of the primary coil 30 a of the first transformer 30 and the primary coil 32 a of the second transformer 32 of the AC positive electrode line 8 a. The third capacitor 38 is connected between the connection point of the secondary coil 30 b of the first transformer 30 and the secondary coil 32 b of the second transformer 32 of the AC negative electrode wire 8 b and the ground 16. The fourth capacitor 40 is connected between the downstream side of the primary coil 32a of the second transformer 32 of the AC positive electrode line 8a and the downstream side of the secondary coil 32b of the second transformer 32 of the AC negative electrode line 8b. .

交流電力線8のノイズフィルタ28より下流側には、昇圧コイル42が設けられている。昇圧コイル42は、交流正極線8aに組み込まれている。   A boost coil 42 is provided downstream of the noise filter 28 of the AC power line 8. The booster coil 42 is incorporated in the AC positive electrode line 8 a.

交流電力線8の昇圧コイル42より下流側には、電力変換装置2が設けられている。電力変換装置2の下流側には、直流電力線44を介して、負荷6が接続されている。直流電力線44は、直流正極線44aと、直流負極線44bを備えている。直流正極線44aと直流負極線44bの間には、平滑コンデンサ46が接続されている。   A power converter 2 is provided downstream of the boost coil 42 of the AC power line 8. The load 6 is connected to the downstream side of the power conversion device 2 via the DC power line 44. The DC power line 44 includes a DC positive line 44a and a DC negative line 44b. A smoothing capacitor 46 is connected between the DC positive electrode line 44a and the DC negative electrode line 44b.

電力変換装置2には、交流正極端子48と、交流負極端子50と、直流正極端子52と、直流負極端子54と、アース電極端子55が設けられている。交流正極端子48は、交流正極線8aに接続されている。交流負極端子50は、交流負極線8bに接続されている。直流正極端子52は、直流正極線44aに接続されている。直流負極端子54は、直流負極線44bに接続されている。アース電極端子55は、アース16に接続されている。   The power conversion device 2 is provided with an alternating current positive electrode terminal 48, an alternating current negative electrode terminal 50, a direct current positive electrode terminal 52, a direct current negative electrode terminal 54, and a ground electrode terminal 55. The alternating current positive electrode terminal 48 is connected to the alternating current positive electrode line 8 a. The alternating current negative electrode terminal 50 is connected to the alternating current negative electrode line 8b. The direct current positive electrode terminal 52 is connected to the direct current positive electrode line 44a. The direct current negative electrode terminal 54 is connected to the direct current negative electrode line 44 b. The ground electrode terminal 55 is connected to the ground 16.

電力変換装置2は、第1スイッチング素子56と、第2スイッチング素子58と、第3スイッチング素子60と、第4スイッチング素子62と、ヒートシンク64を備えている。   The power converter 2 includes a first switching element 56, a second switching element 58, a third switching element 60, a fourth switching element 62, and a heat sink 64.

第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58は、直流正極端子52と直流負極端子54の間に、直列に接続されている。第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58の接続点は、交流正極端子48に接続されている。第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58は、交流電源4の周波数よりも高い周波数、例えば150kHzでスイッチング動作する。第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58は、高周波スイッチング素子ということができる。第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58は、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。   The first switching element 56 and the second switching element 58 are connected in series between the DC positive electrode terminal 52 and the DC negative electrode terminal 54. The connection point of the first switching element 56 and the second switching element 58 is connected to the AC positive electrode terminal 48. The first switching element 56 and the second switching element 58 perform switching operation at a frequency higher than that of the AC power supply 4, for example 150 kHz. The first switching element 56 and the second switching element 58 can be referred to as a high frequency switching element. The first switching element 56 and the second switching element 58 are, for example, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors).

第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62は、直流正極端子52と直流負極端子54の間に、直列に接続されている。第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62の接続点は、交流負極端子50に接続されている。第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62は、交流電源4の周波数と同じ周波数、例えば50Hzでスイッチング動作する。第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62は、低周波スイッチング素子ということができる。第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62は、例えば、ダイオードである。   The third switching element 60 and the fourth switching element 62 are connected in series between the direct current positive electrode terminal 52 and the direct current negative electrode terminal 54. The connection point of the third switching element 60 and the fourth switching element 62 is connected to the alternating current negative electrode terminal 50. The third switching element 60 and the fourth switching element 62 perform switching operation at the same frequency as that of the AC power supply 4, for example, at 50 Hz. The third switching element 60 and the fourth switching element 62 can be referred to as low frequency switching elements. The third switching element 60 and the fourth switching element 62 are, for example, diodes.

電力変換装置2は、高周波スイッチング素子である第1スイッチング素子56および第2スイッチング素子58と、低周波スイッチング素子である第3スイッチング素子60および第4スイッチング素子62を用いて、AC/DC変換を行う。電力変換装置2は、トーテムポール型のブリッジレスPFCコンバータ回路ということができる。   The power conversion device 2 performs AC / DC conversion using the first switching element 56 and the second switching element 58 which are high frequency switching elements, and the third switching element 60 and the fourth switching element 62 which are low frequency switching elements. Do. The power converter 2 can be referred to as a totem pole bridgeless PFC converter circuit.

ヒートシンク64は、第1スイッチング素子56、第2スイッチング素子58、第3スイッチング素子60および第4スイッチング素子62で発生した熱を、電力変換装置2の外部に放熱する。ヒートシンク64は、アース電極端子55に接続されている。従って、ヒートシンク64は、アース16と同電位に維持される。   The heat sink 64 dissipates the heat generated by the first switching element 56, the second switching element 58, the third switching element 60 and the fourth switching element 62 to the outside of the power conversion device 2. The heat sink 64 is connected to the ground electrode terminal 55. Accordingly, the heat sink 64 is maintained at the same potential as the ground 16.

図2−図5は、電力変換装置2の物理的な構成を模式的に示している。図2に示すように、交流正極端子48と、交流負極端子50と、直流正極端子52と、直流負極端子54と、アース電極端子55は、電力変換装置2の上面に配置されている。なお、図2−図5においては、電力変換装置2の上面に沿って、直流負極端子54から直流正極端子52に向かう方向をY方向といい、電力変換装置2の上面に沿って、Y方向に直交する方向をX方向といい、Y方向とX方向のそれぞれに直交する方向をZ方向という。   2 to 5 schematically show the physical configuration of the power conversion device 2. As shown in FIG. 2, the alternating current positive electrode terminal 48, the alternating current negative electrode terminal 50, the direct current positive electrode terminal 52, the direct current negative electrode terminal 54, and the ground electrode terminal 55 are disposed on the top surface of the power converter 2. 2-5, the direction from the DC negative electrode terminal 54 toward the DC positive electrode terminal 52 along the upper surface of the power converter 2 is referred to as the Y direction, and the Y direction along the upper surface of the power converter 2 The direction orthogonal to is referred to as the X direction, and the direction orthogonal to the Y direction and the X direction is referred to as the Z direction.

図3および図4に示すように、ヒートシンク64は、電力変換装置2の下面に配置されている。ヒートシンク64の上面には、絶縁層であるセラミック層66が積層されている。セラミック層66の上面には、導体層である金属層68,70,72,74が積層されている。図3に示すように、金属層68の上面には、第1スイッチング素子56が載置されている。金属層70の上面には、第2スイッチング素子58が載置されている。第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58は、Y方向に並んで配置されている。図4に示すように、金属層72の上面には、第3スイッチング素子60が載置されている。金属層74の上面には、第4スイッチング素子62が載置されている。第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62は、Y方向に並んで配置されている。図5に示すように、第1スイッチング素子56と第3スイッチング素子60は、X方向に並んで配置されている。また、第2スイッチング素子58と第4スイッチング素子62は、X方向に並んで配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the heat sink 64 is disposed on the lower surface of the power converter 2. On the top surface of the heat sink 64, a ceramic layer 66 which is an insulating layer is laminated. On top of the ceramic layer 66, metal layers 68, 70, 72, 74, which are conductor layers, are stacked. As shown in FIG. 3, the first switching element 56 is mounted on the top surface of the metal layer 68. The second switching element 58 is mounted on the top surface of the metal layer 70. The first switching element 56 and the second switching element 58 are arranged side by side in the Y direction. As shown in FIG. 4, the third switching element 60 is mounted on the top surface of the metal layer 72. The fourth switching element 62 is mounted on the top surface of the metal layer 74. The third switching element 60 and the fourth switching element 62 are arranged side by side in the Y direction. As shown in FIG. 5, the first switching element 56 and the third switching element 60 are arranged side by side in the X direction. The second switching element 58 and the fourth switching element 62 are arranged side by side in the X direction.

図3および図4に示すように、ヒートシンク64の上面には、絶縁層である樹脂層76,78が積層されている。樹脂層76,78の上面は、セラミック層66、金属層68,70,72,74、第1スイッチング素子56、第2スイッチング素子58、第3スイッチング素子60、第4スイッチング素子62よりも高い位置(すなわち、ヒートシンク64から離れた位置)まで積層されている。樹脂層76の上面には、導体層である金属層80が積層されている。樹脂層78の上面には、導体層である金属層82が積層されている。図5に示すように、金属層80と金属層82は、Y方向に関して、第1スイッチング素子56、第2スイッチング素子58、第3スイッチング素子60および第4スイッチング素子62を両側から挟み込むように配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, resin layers 76 and 78 that are insulating layers are stacked on the top surface of the heat sink 64. The upper surfaces of the resin layers 76 and 78 are higher than the ceramic layer 66, the metal layers 68, 70, 72, 74, the first switching element 56, the second switching element 58, the third switching element 60, and the fourth switching element 62. (Ie, at a position away from the heat sink 64). On the upper surface of the resin layer 76, a metal layer 80 which is a conductor layer is laminated. On the upper surface of the resin layer 78, a metal layer 82 which is a conductor layer is laminated. As shown in FIG. 5, the metal layer 80 and the metal layer 82 are disposed so as to sandwich the first switching element 56, the second switching element 58, the third switching element 60 and the fourth switching element 62 from both sides in the Y direction. It is done.

図3に示すように、直流正極端子52と金属層80は、バスバ配線84によって接続されている。金属層80と金属層68は、ワイヤ86によって接続されている。第1スイッチング素子56と金属層70は、ワイヤ88によって接続されている。第2スイッチング素子58と金属層82は、ワイヤ90によって接続されている。金属層82と直流負極端子54は、バスバ配線92によって接続されている。これによって、第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58は、直流正極端子52と直流負極端子54の間で、直列に接続されている。   As shown in FIG. 3, the DC positive electrode terminal 52 and the metal layer 80 are connected by a bus bar wiring 84. The metal layer 80 and the metal layer 68 are connected by a wire 86. The first switching element 56 and the metal layer 70 are connected by a wire 88. The second switching element 58 and the metal layer 82 are connected by a wire 90. The metal layer 82 and the DC negative electrode terminal 54 are connected by a bus bar wire 92. Thus, the first switching element 56 and the second switching element 58 are connected in series between the direct current positive electrode terminal 52 and the direct current negative electrode terminal 54.

図4に示すように、金属層80と金属層72は、ワイヤ94によって接続されている。また、第3スイッチング素子60と金属層74は、ワイヤ96によって接続されている。第4スイッチング素子62と金属層82は、ワイヤ98によって接続されている。これによって、第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62は、直流正極端子52と直流負極端子54の間で、直列に接続されている。   As shown in FIG. 4, the metal layer 80 and the metal layer 72 are connected by a wire 94. The third switching element 60 and the metal layer 74 are connected by a wire 96. The fourth switching element 62 and the metal layer 82 are connected by a wire 98. Thus, the third switching element 60 and the fourth switching element 62 are connected in series between the direct current positive electrode terminal 52 and the direct current negative electrode terminal 54.

図3に示すように、交流正極端子48と金属層70は、バスバ配線100によって接続されている。これによって、交流正極端子48は、第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58の接続点に接続されている。   As shown in FIG. 3, the AC positive electrode terminal 48 and the metal layer 70 are connected by a bus bar wire 100. Thus, the AC positive electrode terminal 48 is connected to the connection point of the first switching element 56 and the second switching element 58.

図4に示すように、交流負極端子50と金属層74は、バスバ配線102によって接続されている。これによって、交流負極端子50は、第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62の接続点に接続されている。また、アース電極端子55とヒートシンク64は、バスバ配線104によって接続されている。これによって、ヒートシンク64は、アース16と同電位に維持される。   As shown in FIG. 4, the AC negative electrode terminal 50 and the metal layer 74 are connected by a bus bar wiring 102. Thus, the AC negative electrode terminal 50 is connected to the connection point of the third switching element 60 and the fourth switching element 62. Further, the ground electrode terminal 55 and the heat sink 64 are connected by the bus bar wiring 104. The heat sink 64 is thereby maintained at the same potential as the ground 16.

図3、図4に示すように、ヒートシンク64の上面には、高誘電材料である樹脂106がポッティングされている。樹脂106によって、セラミック層66、金属層68,70,72,74、第1スイッチング素子56、第2スイッチング素子58、第3スイッチング素子60、第4スイッチング素子62、樹脂層76,78、金属層80,82、バスバ配線84,92,100,102,104、ワイヤ86,88,90,94,96,98が封止されている。なお、図2に示すように、交流正極端子48と、交流負極端子50と、直流正極端子52と、直流負極端子54と、アース電極端子55は、樹脂106の上面に配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, on the top surface of the heat sink 64, a resin 106, which is a high dielectric material, is potted. By the resin 106, ceramic layer 66, metal layers 68, 70, 72, 74, first switching element 56, second switching element 58, third switching element 60, fourth switching element 62, resin layers 76, 78, metal layer 80, 82, bus bar wiring 84, 92, 100, 102, 104, and wires 86, 88, 90, 94, 96, 98 are sealed. As shown in FIG. 2, the AC positive electrode terminal 48, the AC negative electrode terminal 50, the DC positive electrode terminal 52, the DC negative electrode terminal 54, and the ground electrode terminal 55 are disposed on the top surface of the resin 106.

図6は、図1の電力系統について、コモンモードの等価回路を示している。抵抗110は、LISN10の等価回路に相当している。インダクタンス112、静電容量114よびインダクタンス116は、ノイズフィルタ28の等価回路に相当している。インダクタンス117は、昇圧コイル42の等価回路に相当している。高周波電圧源118は、電力変換装置2の第1スイッチング素子56および第2スイッチング素子58による高周波PWMスイッチング電圧に相当している。以下では、高周波電圧源118の励振電圧をVPWMともいう。低周波電圧源120は、電力変換装置2の第3スイッチング素子60および第4スイッチング素子62による低周波矩形スイッチング電圧に相当している。以下では、低周波電圧源120の励振電圧をVRECTともいう。 FIG. 6 shows an equivalent circuit of the common mode for the power system of FIG. The resistor 110 corresponds to an equivalent circuit of the LISN 10. The inductance 112, the capacitance 114 and the inductance 116 correspond to an equivalent circuit of the noise filter 28. The inductance 117 corresponds to an equivalent circuit of the boosting coil 42. The high frequency voltage source 118 corresponds to a high frequency PWM switching voltage by the first switching element 56 and the second switching element 58 of the power conversion device 2. Hereinafter, the excitation voltage of the high frequency voltage source 118 is also referred to as VPWM . The low frequency voltage source 120 corresponds to a low frequency rectangular switching voltage by the third switching element 60 and the fourth switching element 62 of the power conversion device 2. Hereinafter, the excitation voltage of the low frequency voltage source 120 is also referred to as VRECT .

また、図6に示す静電容量122は、図1に示すように、第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58の接続点と、ヒートシンク64(すなわちアース16)の間の浮遊容量に相当している。図6に示す静電容量124は、図1に示すように、第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62の接続点と、ヒートシンク64(すなわちアース16)の間の浮遊容量に相当している。図6に示す静電容量126は、図1に示すように、直流正極端子52とヒートシンク64(すなわちアース16)の間の浮遊容量126aおよび直流負極端子54とヒートシンク64(すなわちアース16)の間の浮遊容量126bに相当する。以下では、静電容量122の静電容量値をCP1ともいい、静電容量124の静電容量値をCP2ともいい、静電容量126の静電容量値をCPNともいう。 Further, as shown in FIG. 1, the capacitance 122 shown in FIG. 6 corresponds to a stray capacitance between the connection point of the first switching element 56 and the second switching element 58 and the heat sink 64 (that is, the ground 16). ing. The capacitance 124 shown in FIG. 6 corresponds to the stray capacitance between the connection point of the third switching element 60 and the fourth switching element 62 and the heat sink 64 (ie, the ground 16), as shown in FIG. . The capacitance 126 shown in FIG. 6 is, as shown in FIG. 1, a stray capacitance 126a between the DC positive terminal 52 and the heat sink 64 (ie, the ground 16), and between the DC negative terminal 54 and the heat sink 64 (ie the ground 16). Corresponds to the stray capacitance 126b of the Hereinafter, the capacitance value of the capacitance 122 is also referred to as C P1, the electrostatic capacitance value of the capacitance 124 is also referred to as C P2, the capacitance value of the capacitance 126 also referred to as C PN.

図6の等価回路において、高周波電圧源118の励振電圧VPWMと低周波電圧源120の励振電圧VRECTによって抵抗110に流れる電流が、コモンモード電流ICMに相当する。この電流ICMを低減することによって、コモンモードノイズを抑制することができる。 In the equivalent circuit of FIG. 6, the current flowing through the resistor 110 by the excitation voltage V PWM of the high frequency voltage source 118 and the excitation voltage V RECT of the low frequency voltage source 120 corresponds to the common mode current I CM . By reducing the current I CM , common mode noise can be suppressed.

図7は、図6の等価回路からテブナンの定理に基づき、高周波電圧源118の励振電圧VPWMによって抵抗110に流れるコモンモード電流IPWMの挙動に特化した等価回路である。図7の回路において、等価インダクタンス128と等価静電容量130は、図6のインダクタンス116,117と静電容量122,124,126に相当する。また、図7の回路において、等価電圧源132は、図6の高周波電圧源118に相当する。ここで、等価電圧源132の励振電圧をV'PWMとすると、V'PWM=VPWM×CP1/(CP1+CP2+CPN)の関係が成り立つ。図7の等価回路において、抵抗110を流れる電流IPWMは、等価電圧源132の励振電圧V'PWMに応じて変化する。 FIG. 7 is an equivalent circuit specialized from the equivalent circuit of FIG. 6 to the behavior of the common mode current I PWM which flows through the resistor 110 by the excitation voltage V PWM of the high frequency voltage source 118 based on the Thevenin's theorem. In the circuit of FIG. 7, the equivalent inductance 128 and the equivalent capacitance 130 correspond to the inductances 116 and 117 and the capacitances 122, 124 and 126 of FIG. Further, in the circuit of FIG. 7, the equivalent voltage source 132 corresponds to the high frequency voltage source 118 of FIG. Here, assuming that the excitation voltage of the equivalent voltage source 132 is V ′ PWM , the relationship of V ′ PWM = V PWM × C P1 / (C P1 + C P2 + C PN ) holds. In the equivalent circuit of FIG. 7, the current I PWM flowing through the resistor 110 changes in accordance with the excitation voltage V ′ PWM of the equivalent voltage source 132.

図8は、図6の等価回路からテブナンの定理に基づき、低周波電圧源120の励振電圧VRECTによって抵抗110に流れるコモンモード電流IRECTの挙動に特化した等価回路である。図8の回路において、等価インダクタンス134と等価静電容量136は、図6のインダクタンス116,117と静電容量122,124,126に相当する。また、図8の回路において、等価電圧源138は、図6の低周波電圧源120に相当する。この際に、等価電圧源138の励振電圧をV'RECTとすると、V'RECT=VRECT×(CP1+CPN)/(CP1+CP2+CPN)の関係が成り立つ。図8の回路において、抵抗110を流れる電流IRECTは、等価電圧源138の励振電圧V'RECTに応じて変化する。 FIG. 8 is an equivalent circuit specialized from the equivalent circuit of FIG. 6 to the behavior of the common mode current I RECT flowing through the resistor 110 by the excitation voltage V RECT of the low frequency voltage source 120 based on the Thevenin's theorem. In the circuit of FIG. 8, the equivalent inductance 134 and the equivalent capacitance 136 correspond to the inductances 116 and 117 and the capacitances 122, 124 and 126 of FIG. Further, in the circuit of FIG. 8, the equivalent voltage source 138 corresponds to the low frequency voltage source 120 of FIG. At this time, assuming that the excitation voltage of the equivalent voltage source 138 is V ′ RECT , the relationship of V ′ RECT = V RECT × (C P1 + C PN ) / (C P1 + C P2 + C PN ) holds. In the circuit of FIG. 8, the current I RECT flowing through the resistor 110 changes in accordance with the excitation voltage V ′ RECT of the equivalent voltage source 138.

図6の等価回路において、抵抗110を流れる電流ICMは、図7の等価回路で抵抗110を流れる電流IPWMと、図8の等価回路で抵抗110を流れる電流IRECTの和となる。上記から明らかなように、図7の等価回路で抵抗110を流れる電流IPWMと、図8の等価回路で抵抗110を流れる電流IRECTは、何れも、図6の等価回路の静電容量124の静電容量値CP2を増加させることで、減少する。従って、図6に示す等価回路の静電容量124を増加させることで、抵抗110に流れるコモンモード電流ICMを低減することができる。特に、静電容量124の静電容量値CP2を、静電容量122の静電容量値CP1や、静電容量126の静電容量値CPNより大きくすることで、抵抗110に流れるコモンモード電流ICMを大幅に低減することができる。 In the equivalent circuit of FIG. 6, the current I CM flowing through the resistor 110 is the sum of the current I PWM flowing through the resistor 110 in the equivalent circuit of FIG. 7 and the current I RECT flowing through the resistor 110 in the equivalent circuit of FIG. As apparent from the above, the current I PWM flowing through the resistor 110 in the equivalent circuit of FIG. 7 and the current I RECT flowing through the resistor 110 in the equivalent circuit of FIG. 8 both have the capacitance 124 of the equivalent circuit of FIG. It decreases by increasing the capacitance value C P2 of Therefore, the common mode current I CM flowing through the resistor 110 can be reduced by increasing the capacitance 124 of the equivalent circuit shown in FIG. In particular, common through the electrostatic capacitance value C P2 of the capacitance 124, and the capacitance value C P1 of the capacitance 122 is made larger than the capacitance value C PN of the capacitance 126, the resistor 110 The mode current I CM can be significantly reduced.

図9は、静電容量124の静電容量値CP2の大きさと、コモンモードノイズレベルとの関係を示している。図9において輪郭を実線で示した濃色のノイズレベルは、静電容量124の静電容量値CP2を、静電容量122の静電容量値CP1や、静電容量126の静電容量値CPNより大きくした場合のコモンモードノイズレベルを示しており、図9において輪郭を破線で示した淡色のノイズレベルは、静電容量124の静電容量値CP2を、静電容量122の静電容量値CP1や、静電容量126の静電容量値CPNと同程度とした場合のコモンモードノイズレベルを示している。また、図9において、周波数に対して滑らかに変化するノイズ成分N1は、低周波電圧源120の励振電圧VRECTに起因するノイズ成分(すなわち、第3スイッチング素子60および第4スイッチング素子62のスイッチング動作に起因するノイズ成分)を示しており、周波数に対して急峻に変化するノイズ成分N2は、高周波電圧源118の励振電圧VPWMに起因するノイズ成分(すなわち、第1スイッチング素子56および第2スイッチング素子58のスイッチング動作に起因するノイズ成分)を示している。図9に示すように、静電容量124の静電容量値CP2を静電容量126の静電容量値CPNより大きくすることで、低周波電圧源120の励振電圧VRECTに起因するノイズ成分(すなわち、第3スイッチング素子60および第4スイッチング素子62のスイッチング動作に起因するノイズ成分)の低減および共振点ピーク周波数の低周波数化を図ることができる。また、図9に示すように、静電容量124の静電容量値CP2を、静電容量122の静電容量値CP1より大きくすることで、高周波電圧源118の励振電圧VPWMに起因するノイズ成分(すなわち、第1スイッチング素子56および第2スイッチング素子58のスイッチング動作に起因するノイズ成分であり、コモンモードノイズの高調波成分に相当する)を低減することができる。 Figure 9 shows the magnitude of the capacitance value C P2 of the capacitance 124, the relationship between the common mode noise level. Dark noise level shown outlined by solid lines in FIG. 9, the capacitance value C P2 of the capacitance 124, and the capacitance value C P1 of the capacitance 122, capacitance of the capacitance 126 shows a common mode noise level in the case of greater than the value C PN, pale noise levels indicated the outline by a broken line in FIG. 9, the capacitance value C P2 of the capacitance 124, the capacitance 122 and the capacitance value C P1, shows a common mode noise level in the case where the capacitance value C PN approximately the same capacitance 126. Further, in FIG. 9, the noise component N1 which smoothly changes with respect to the frequency is a noise component caused by the excitation voltage V RECT of the low frequency voltage source 120 (that is, the switching of the third switching element 60 and the fourth switching element 62). operation represents the noise component) due to the noise component N2 of steeply changes with respect to the frequency, the noise component caused by the excitation voltage V PWM RF voltage source 118 (i.e., the first switching element 56 and the second The noise component caused by the switching operation of the switching element 58 is shown. As shown in FIG. 9, the capacitance value C P2 of the capacitance 124 to be larger than the capacitance value C PN of the capacitance 126, noise due to the excitation voltage V RECT low frequency voltage source 120 It is possible to reduce components (that is, noise components resulting from the switching operation of the third switching element 60 and the fourth switching element 62) and to lower the resonance point peak frequency. Further, as shown in FIG. 9, the capacitance value C P2 of the capacitance 124 is made larger than the capacitance value C P1 of the capacitance 122, due to the excitation voltage V PWM RF voltage source 118 Noise components (that is, noise components resulting from the switching operation of the first switching element 56 and the second switching element 58 and corresponding to harmonic components of common mode noise).

図4に示すように、本実施例の電力変換装置2では、バスバ配線102とバスバ配線104が、略平行に近接して配置される箇所を有している。この箇所において、バスバ配線102とバスバ配線104の間に大きな静電容量が形成されるので、図1に示す第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62の接続点と、ヒートシンク64(すなわちアース16)の間の静電容量124を大きくすることができる。これによって、図6の等価回路における静電容量124の静電容量値CP2を、静電容量122の静電容量値CP1や、静電容量126の静電容量値CPNより大きくすることができる。抵抗110に流れるコモンモード電流ICMを大幅に低減することができる。 As shown in FIG. 4, in the power conversion device 2 of the present embodiment, the bus bar wiring 102 and the bus bar wiring 104 have portions disposed close to each other in substantially parallel. At this point, a large electrostatic capacitance is formed between the bus bar wiring 102 and the bus bar wiring 104, so the connection point between the third switching element 60 and the fourth switching element 62 shown in FIG. ) Can be increased. Thus, the capacitance value C P2 of the capacitance 124 in the equivalent circuit of FIG. 6, and the capacitance value C P1 of the capacitance 122, be greater than the capacitance value C PN of the capacitance 126 Can. The common mode current I CM flowing through the resistor 110 can be significantly reduced.

また、本実施例の電力変換装置2では、バスバ配線102とバスバ配線104が略平行に近接して配置される箇所において、バスバ配線102とバスバ配線104の間に、高誘電材料である樹脂106が充填されている。これによって、バスバ配線102とバスバ配線104の間の静電容量をより大きくすることができ、図1に示す第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62の接続点と、ヒートシンク64(すなわちアース16)の間の静電容量124をより大きくすることができる。これによって、図6の等価回路における静電容量124の静電容量値CP2を、静電容量122の静電容量値CP1や、静電容量126の静電容量値CPNよりさらに大きくするができ、抵抗110に流れるコモンモード電流ICMをより低減することができる。 Further, in the power conversion device 2 of the present embodiment, the resin 106, which is a high dielectric material, is disposed between the bus bar wire 102 and the bus bar wire 104 at a location where the bus bar wire 102 and the bus bar wire 104 are arranged close in parallel. Is filled. As a result, the electrostatic capacitance between the bus bar wiring 102 and the bus bar wiring 104 can be further increased, and the heat sink 64 (i.e., the ground 16) is formed at the connection point between the third switching element 60 and the fourth switching element 62 shown in FIG. ) Can be made larger. Thus, the capacitance value C P2 of the capacitance 124 in the equivalent circuit of FIG. 6, and the capacitance value C P1 of the capacitance 122, and further larger than the capacitance value C PN of the capacitance 126 The common mode current I CM flowing through the resistor 110 can be further reduced.

なお、上記以外の構成によって、図6の等価回路における静電容量124、すなわち図1に示す第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62の接続点と、ヒートシンク64(すなわちアース16)の間の静電容量124を大きくしてもよい。例えば、図10に示す電力変換装置2’のように、交流負極端子50とアース電極端子55の間に、コンデンサ140を付加してもよい。図10の電力変換装置2’では、バスバ配線102’とバスバ配線104’は、平行に近接して配置された箇所を有していないが、コンデンサ140によって、図1に示す第3スイッチング素子60と第4スイッチング素子62の接続点と、ヒートシンク64(すなわちアース16)の間の静電容量124を大きくすることができる。図10に示す構成において、コンデンサ140は、電力変換装置2’の外部に配置されていてもよいし、電力変換装置2’の内部に(すなわち、樹脂106によって封止されるように)配置されていてもよい。このような構成とすることによって、図6の等価回路における静電容量124の静電容量値CP2を、静電容量122の静電容量値CP1や、静電容量126の静電容量値CPNより大きくすることができる。抵抗110に流れるコモンモード電流ICMを大幅に低減することができる。 By the configuration other than the above, the capacitance 124 in the equivalent circuit of FIG. 6, that is, the connection point between the third switching element 60 and the fourth switching element 62 shown in FIG. The capacitance 124 may be increased. For example, a capacitor 140 may be added between the alternating current negative electrode terminal 50 and the ground electrode terminal 55 as in the power conversion device 2 ′ shown in FIG. In the power conversion device 2 ′ of FIG. 10, the bus bar wire 102 ′ and the bus bar wire 104 ′ do not have portions disposed in parallel and in close proximity to each other, but the third switching element 60 shown in FIG. The capacitance 124 between the connection point of the third switching element 62 and the heat sink 64 (ie, the ground 16) can be increased. In the configuration shown in FIG. 10, capacitor 140 may be disposed outside power conversion device 2 ′, or is disposed inside power conversion device 2 ′ (ie, sealed by resin 106). It may be With such a configuration, the capacitance value C P2 of the capacitance 124 in the equivalent circuit of FIG. 6, and the capacitance value C P1 of the capacitance 122, the electrostatic capacitance value of the capacitance 126 It can be larger than C PN . The common mode current I CM flowing through the resistor 110 can be significantly reduced.

なお、図10に示す構成とする場合、コンデンサ140に直列に抵抗器142をさらに付加してもよい。抵抗器142は、電力変換装置2’の外部に配置されていてもよいし、電力変換装置2’の内部に(すなわち、樹脂106によって封止されるように)配置されていてもよい。このような構成とすることで、図7に示す高周波電圧源118の励振電圧VPWMによって抵抗110に流れるコモンモード電流IPWMと、図8に示す低周波電圧源120の励振電圧VRECTによって抵抗110に流れるコモンモード電流IRECTのそれぞれについて、共振点ピークレベルを抑制することができる。これによって、図6の等価回路において抵抗110に流れるコモンモード電流ICMを大幅に低減することができる。 In the case of the configuration shown in FIG. 10, a resistor 142 may be further added in series to the capacitor 140. The resistor 142 may be disposed outside the power conversion device 2 ′ or may be disposed inside the power conversion device 2 ′ (ie, sealed by the resin 106). With such a configuration, the common mode current I PWM flowing through the resistor 110 by the excitation voltage V PWM of the high frequency voltage source 118 shown in FIG. 7 and the excitation voltage V RECT of the low frequency voltage source 120 shown in FIG. For each of the common mode currents IRECT flowing through 110, it is possible to suppress the resonance point peak level. Thus, the common mode current I CM flowing through the resistor 110 in the equivalent circuit of FIG. 6 can be significantly reduced.

上記の各実施例において、電力変換装置2は、第1スイッチング素子56と第2スイッチング素子58のほかに、直流正極端子52と直流負極端子54の間に直列に接続された、別の一対の高周波スイッチング素子を備えていてもよい。この場合、電力変換装置2をインターリーブ方式として、電力の高出力化と同時に、奇数次のスイッチング周波数に起因するノイズの低減を図ることができる。   In each of the above embodiments, the power conversion device 2 includes, in addition to the first switching element 56 and the second switching element 58, another pair of series connected between the DC positive terminal 52 and the DC negative terminal 54. A high frequency switching element may be provided. In this case, noise can be reduced due to the odd-order switching frequency at the same time as the power conversion device 2 is increased in output power by using the power conversion device 2 as the interleaving method.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
As mentioned above, although the specific example of this invention was described in detail, these are only an illustration and do not limit a claim. The art set forth in the claims includes various variations and modifications of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness singly or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in the present specification or the drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of the purposes itself has technical utility.

2:電力変換装置; 2':電力変換装置; 4:交流電源; 6:負荷; 8:交流電力線; 8a:交流正極線; 8b:交流負極線; 12:コイル; 14:コイル; 16:アース; 18:コンデンサ; 20:抵抗器; 22:コンデンサ; 24:抵抗器; 26:EMIレシーバ; 28:ノイズフィルタ; 30:第1トランス; 30a:一次側コイル; 30b:二次側コイル; 32:第2トランス; 32a:一次側コイル; 32b:二次側コイル; 34:第1コンデンサ; 36:第2コンデンサ; 38:第3コンデンサ; 40:第4コンデンサ; 42:昇圧コイル; 44:直流電力線; 44a:直流正極線; 44b:直流負極線; 46:平滑コンデンサ; 48:交流正極端子; 50:交流負極端子; 52:直流正極端子; 54:直流負極端子; 55:アース電極端子; 56:第1スイッチング素子; 58:第2スイッチング素子; 60:第3スイッチング素子; 62:第4スイッチング素子; 64:ヒートシンク; 66:セラミック層; 68:金属層; 70:金属層; 72:金属層; 74:金属層; 76:樹脂層; 78:樹脂層; 80:金属層; 82:金属層; 84:バスバ配線; 86:ワイヤ; 88:ワイヤ; 90:ワイヤ; 92:バスバ配線; 94:ワイヤ; 96:ワイヤ; 98:ワイヤ; 100:バスバ配線; 102:バスバ配線; 102':バスバ配線; 104:バスバ配線; 104':バスバ配線; 110:抵抗; 112:インダクタンス; 114:静電容量; 116:インダクタンス; 117:インダクタンス; 118:高周波電圧源; 120:低周波電圧源; 122:静電容量; 124:静電容量; 126:静電容量; 126a:浮遊容量; 126b:浮遊容量; 128:等価インダクタンス; 130:等価静電容量; 132:等価電圧源; 134:等価インダクタンス; 136:等価静電容量; 138:等価電圧源; 140:コンデンサ; 142:抵抗器 2: power converter; 2 ': power converter; 4: AC power supply; 6: load: 8: AC power line; 8a: AC positive electrode line; 8b: AC negative electrode line; 12: coil; 14: coil; 18: capacitor; 20: resistor; 22: capacitor; 24: resistor; 26: EMI receiver; 28: noise filter; 30: first transformer; 30a: primary coil; 30b: secondary coil; Second transformer: 32a: primary coil; 32b: secondary coil; 34: first capacitor; 36: second capacitor; 38: third capacitor; 40: fourth capacitor; 42: boost coil; 44: DC power line 44a: DC positive wire; 44b: DC negative wire; 46: smoothing capacitor; 48: Flow positive electrode terminal; 50: AC negative electrode terminal; 52: DC positive electrode terminal; 54: DC negative electrode terminal; 55: earth electrode terminal; 56: first switching element; 58: second switching element; 60: third switching element; 64: heat sink; 66: ceramic layer; 68: metal layer; 70: metal layer; 72: metal layer; 74: metal layer; 76: resin layer; 78: resin layer; 80: metal layer; 82: Metal layer; 84: Busbar wiring; 86: Wire; 88: Wire; 90: Wire; 92: Busbar wiring; 94: Wire; 96: Wire; 98: Wire; 100: Busbar wiring; 102: Busbar wiring; ': Bus bar wiring; 104: bus bar wiring; 104': bus bar wiring; 10: resistance; 112: inductance; 114: capacitance; 116: inductance; 117: inductance; 118: high frequency voltage source; 120: low frequency voltage source; 122: capacitance; 124: capacitance; 126: static Capacitance: 126a: stray capacitance; 126b: stray capacitance; 128: equivalent inductance; 130: equivalent capacitance; 132: equivalent voltage source; 134: equivalent inductance; 136: equivalent capacitance; 138: equivalent voltage source; : Capacitor; 142: resistor

Claims (6)

直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、高周波でスイッチング動作する一対の高周波スイッチング素子と、
直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、低周波でスイッチング動作する一対の低周波スイッチング素子を備える電力変換装置であって、
直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きい、電力変換装置。
A pair of high frequency switching elements connected in series between the DC positive electrode line and the DC negative electrode line, and performing switching operation at high frequency;
A power conversion device comprising a pair of low frequency switching elements connected in series between a direct current positive electrode line and a direct current negative electrode line and performing switching operation at low frequency,
Compared with the sum of the capacitance formed between the DC positive wire and the ground and the capacitance formed between the DC negative wire and the ground, the connection point between the pair of low frequency switching elements and the ground A power converter that has a large capacitance formed between.
一対の高周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きい、請求項1の電力変換装置。   The capacitance formed between the connection point of the pair of low frequency switching devices and the ground is larger than the capacitance formed between the connection point of the pair of high frequency switching devices and the ground. Power converter of 1. 一対の低周波スイッチング素子の接続点に接続された第1バスバ配線と、
アースに接続された第2バスバ配線をさらに備えており、
第1バスバ配線と第2バスバ配線が、少なくとも部分的に、略平行に近接して配置されている、請求項1または2の電力変換装置。
A first bus bar wiring connected to a connection point of the pair of low frequency switching elements;
It also has a second busbar line connected to ground,
The power conversion device according to claim 1, wherein the first bus bar wiring and the second bus bar wiring are disposed at least partially in close proximity in substantially parallel.
第1バスバ配線と第2バスバ配線が略平行に近接して配置されている箇所において、第1バスバ配線と第2バスバ配線の間に高誘電材料が充填されている、請求項3の電力変換装置。   The power conversion according to claim 3, wherein a high dielectric material is filled between the first bus bar wiring and the second bus bar wiring at a location where the first bus bar wiring and the second bus bar wiring are arranged substantially in parallel and close to each other. apparatus. 一対の低周波スイッチング素子の接続点と、アースとの間に接続された、コンデンサをさらに備えている、請求項1から4の何れか一項の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 4, further comprising a capacitor connected between a connection point of the pair of low frequency switching elements and the ground. 一対の低周波スイッチング素子の接続点と、アースとの間に接続された、抵抗器をさらに備えており、
コンデンサと抵抗器が直列に接続されている、請求項5の電力変換装置。
It further comprises a resistor connected between the connection point of the pair of low frequency switching elements and the ground,
The power converter according to claim 5, wherein the capacitor and the resistor are connected in series.
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