JP6191542B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、メイン入力端子、メイン出力端子及びスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオンオフ操作によって前記メイン入力端子から入力された電圧信号を所定に変換して前記メイン出力端子から出力する電力変換装置に関する。 The present invention has a main input terminal, a main output terminal, and a switching element, and converts the voltage signal input from the main input terminal into a predetermined value by the on / off operation of the switching element and outputs the power signal from the main output terminal Relates to the device.
この種の装置としては、下記特許文献1に見られるように、直流電源の出力をパルス幅変調するインバータ、第1コンデンサ対、第2コンデンサ対、及びコモンモードチョークコイルを備えるものが知られている。詳しくは、第1コンデンサ対は、インバータの出力側に設けられ、第2コンデンサ対は、インバータの入力側に設けられている。コモンモードチョークコイルは、インバータの出力側と第1コンデンサ対との間に設けられている。第1コンデンサ対の中性点と第2コンデンサ対の中性点とは、バイパス経路によって接続されている。
As this type of apparatus, as shown in
こうした構成によれば、インバータの出力側から出力されたコモンモード電流(コモンモードノイズ)を、第1コンデンサ対とバイパス経路とを介して、第2コンデンサ対側へと流すことができる。これにより、電力変換装置から外部へと流出するコモンモード電流の抑制を図っている。 According to such a configuration, the common mode current (common mode noise) output from the output side of the inverter can flow to the second capacitor pair side via the first capacitor pair and the bypass path. Thereby, suppression of the common mode electric current which flows out out of a power converter device is aimed at.
ここで、上記特許文献1に記載された技術では、コモンモード電流がバイパス経路を介して第2コンデンサ対側へと流れる。第2コンデンサ対側へと流れたコモンモード電流は、その後、電力変換装置の入力側へと流れる。このため、電力変換装置の入力側に外部機器が接続されている場合、入力側へと流れたコモンモード電流によって外部機器に悪影響を及ぼす懸念がある。
Here, in the technique described in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部へと流出するコモンモード電流を好適に抑制できる電力変換装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power converter that can suitably suppress a common mode current flowing out to the outside.
上記目的を達成すべく、本発明は、メイン入力端子(Tpin,Tnin;Ta,Tb,Tc;Tin)及びメイン出力端子(Tpout,Tnout;TU〜TW)と、スイッチング素子(24p,24n;52a〜52c;96;SUp〜SWn)を有し、前記スイッチング素子のオンオフ操作によって前記メイン入力端子から入力された電圧信号を所定に変換して前記メイン出力端子から出力する変換回路(16,18;16a,18a;60,62,66,68;90;IV)と、を備える電力変換装置であって、当該電力変換装置を構成する少なくとも1つの電気経路に接続され、前記電気経路に流れるコモンモード電流を分流するバイパス経路(36;36a;36b;106;116)と、当該電力変換装置を構成する電気経路のうち、前記バイパス経路の前記コモンモード電流の流出側に接続された電気経路であって、前記コモンモード電流に対するインピーダンスが相対的に高く設定された高インピーダンス経路(14;14a;14b;14c;14d)と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a main input terminal (Tpin, Tnin; Ta, Tb, Tc; Tin), a main output terminal (Tpout, Tnout; TU to TW), and a switching element (24p, 24n; 52a). To 52c; 96; SUp to SWn), and a conversion circuit (16, 18;) that converts a voltage signal input from the main input terminal to a predetermined value by an on / off operation of the switching element and outputs the voltage signal from the main output terminal. 16a, 18a; 60, 62, 66, 68; 90; IV), which is connected to at least one electric path constituting the power conversion apparatus and flows in the electric path. A bypass path (36; 36a; 36b; 106; 116) for shunting current, and an electrical path constituting the power converter Among the bypass paths, the high-impedance path (14; 14a; 14b; 14c; which is set to have a relatively high impedance to the common-mode current). 14d).
スイッチング素子のオンオフ操作に起因して、変換回路内においてコモンモード電流が発生する。発生したコモンモード電流は、電力変換装置を構成する電気経路に流れる。ここで、上記発明では、電力変換装置を構成する少なくとも1つの電気経路に流れるコモンモード電流を分流するバイパス経路を備えている。こうした構成を前提として、上記発明は、高インピーダンス経路をさらに備えている。高インピーダンス経路によれば、バイパス経路を介して導かれたコモンモード電流が、電力変換装置の外部へと流出することを好適に抑制することができる。 A common mode current is generated in the conversion circuit due to the on / off operation of the switching element. The generated common mode current flows through an electrical path that constitutes the power converter. Here, in the said invention, the bypass path which shunts the common mode electric current which flows into the at least 1 electric path which comprises a power converter device is provided. On the premise of such a configuration, the present invention further includes a high impedance path. According to the high impedance path, the common mode current guided through the bypass path can be suitably suppressed from flowing out of the power converter.
ここで、上記発明は、前記変換回路の出力側と前記メイン出力端子とを接続する第1電気経路に設けられ、中性点を形成するように直列接続された第1コンデンサ対(34;72;102;112U〜112W)と、前記変換回路の出力側よりも前記メイン入力端子側の第2電気経路に設けられ、中性点を形成するように直列接続された第2コンデンサ対(38;38a〜38c;74;104;114)と、をさらに備え、前記バイパス経路は、前記第1コンデンサ対の中性点と前記第2コンデンサ対の中性点とを接続し、前記高インピーダンス経路は、前記第2電気経路のうち前記第2コンデンサ対よりも前記メイン入力端子側、又は前記第1電気経路のうち前記第1コンデンサ対よりも前記メイン出力端子側に設けられ、前記コモンモード電流に対して、前記第1電気経路及び前記第2電気経路よりもインピーダンスの高いインピーダンス部材を含むものとして具体化することができる。 Here, in the above invention, the first capacitor pair (34; 72) provided in the first electric path connecting the output side of the conversion circuit and the main output terminal and connected in series so as to form a neutral point. 102; 112U to 112W), and a second capacitor pair (38; provided in the second electric path on the main input terminal side rather than the output side of the conversion circuit) and connected in series so as to form a neutral point. 38a-38c; 74; 104; 114), wherein the bypass path connects a neutral point of the first capacitor pair and a neutral point of the second capacitor pair, and the high impedance path is The second electric path is provided on the main input terminal side of the second capacitor pair or on the main output terminal side of the first electric path than the first capacitor pair. Against de current can be embodied as including a first electrical path and a high impedance member impedance than the second electrical path.
スイッチング素子のオンオフ操作に起因して、変換回路の出力側からコモンモード電流が出力される。ここで、上記発明では、出力されたコモンモード電流を、第1コンデンサ対とバイパス経路とを介して第2コンデンサ対側へと流す。こうした構成を前提として、上記発明は、インピーダンス部材をさらに備えている。第2電気経路のうち第2コンデンサ対よりもメイン入力端子側にインピーダンス部材を設けることにより、メイン入力端子から外部へと流出するコモンモード電流を抑制することができる。一方、第1電気経路のうち第1コンデンサ対よりもメイン出力端子側にインピーダンス部材を設けることにより、メイン出力端子から外部へと流出するコモンモード電流を抑制することができる。このように、上記発明によれば、外部へと流出するコモンモード電流を好適に抑制することができる。 Due to the on / off operation of the switching element, a common mode current is output from the output side of the conversion circuit. Here, in the above invention, the output common mode current is caused to flow to the second capacitor pair side through the first capacitor pair and the bypass path. Based on such a configuration, the above invention further includes an impedance member. By providing the impedance member closer to the main input terminal than the second capacitor pair in the second electric path, it is possible to suppress a common mode current flowing out from the main input terminal. On the other hand, the common mode current flowing out from the main output terminal to the outside can be suppressed by providing the impedance member closer to the main output terminal than the first capacitor pair in the first electric path. Thus, according to the said invention, the common mode electric current which flows out outside can be suppressed suitably.
(第1実施形態)
以下、本発明にかかる電力変換装置をACDCコンバータとして具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a power conversion device according to the present invention is embodied as an ACDC converter will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、ACDCコンバータとしてのスイッチング電源10は、コモンモードチョークコイル14、チョッパ方式の昇圧回路16、全波整流回路18、及び制御装置20を備えている。スイッチング電源10の一対のメイン入力端子であるp側入力端子Tpin,n側入力端子Tninには、交流電圧を出力する外部電源12(商用電源)が接続されている。
As shown in FIG. 1, the
p側入力端子Tpin,n側入力端子Tninには、コモンモードチョークコイル14を介して昇圧回路16の入力側が接続されている。昇圧回路16は、各入力端子Tpin,Tninを介して入力された交流電圧を昇圧及び力率改善する機能を有している。昇圧回路16は、p,n側リアクトル22p,22nと、p,n側スイッチング素子24p,24nとを備えている。本実施形態では、各スイッチング素子24p,24nとして、NチャネルMOSFETを用いている。なお、図中、各スイッチング素子24p,24nに逆並列接続されたダイオードは、例えば、NチャネルMOSFETのボディダイオードであってもよいし、外付け素子のダイオードであってもよい。ちなみに、本実施形態において、p,n側リアクトル22p,22nが「第1,第2リアクトル」に相当する。また、本実施形態において、コモンモードチョークコイル14が「インピーダンス部材」に相当する。
The input side of the
p側リアクトル22pの第1端には、コモンモードチョークコイル14を介してp側入力端子Tpinが接続されている。n側リアクトル22nの第1端には、コモンモードチョークコイル14を介してn側入力端子Tninが接続されている。各リアクトル22p,22nのそれぞれの第2端同士は、p側スイッチング素子24p及びn側スイッチング素子24nの直列接続体を介して接続されている。詳しくは、p側スイッチング素子24pのドレインには、p側リアクトル22pの第2端が接続され、n側スイッチング素子24nのドレインには、n側リアクトル22nの第2端が接続されている。各スイッチング素子24p,24nのソース同士は短絡されている。こうした接続手法によれば、各スイッチング素子24p,24nの双方がオフ操作される場合、各スイッチング素子24p,24nの直列接続体の両端のうち一方から他方への電流の流通が阻止される。
A p-side input terminal Tpin is connected to the first end of the p-
昇圧回路16の出力側(各スイッチング素子24p,24nのドレイン側)には、全波整流回路18の入力側が接続されている。全波整流回路18は、フルブリッジ型であり、第1ダイオードD1及び第3ダイオードD3の直列接続体と、第2ダイオードD2及び第4ダイオードD4の直列接続体との並列接続体を備えている。詳しくは、第1ダイオードD1のアノード及び第3ダイオードD3のカソードの接続点には、p側スイッチング素子24pのドレインが接続されている。第2ダイオードD2のアノード及び第4ダイオードD4のカソードの接続点には、n側スイッチング素子24nのドレインが接続されている。なお、本実施形態において、昇圧回路16及び全波整流回路18が「変換回路」に相当する。
The input side of the full-
全波整流回路18の出力側(第1,第2ダイオードD1,D2のカソード側と、第3,第4ダイオードD3,D4のアノード側)には、平滑コンデンサ26を介して、一対のメイン出力端子であるp側出力端子Tpout,n側出力端子Tnoutが接続されている。p,n側出力端子Tpout,Tnoutには、負荷28が接続されている。なお、本実施形態において、全波整流回路18の出力側とp,n側出力端子Tpout,Tnoutとを接続する電気経路が「第1電気経路」に相当する。また、p,n側入力端子Tpin,Tninとp,n側リアクトル22p,22nの第1端とを接続する電気経路が「第2電気経路」に相当する。
A pair of main outputs are connected to the output side of the full-wave rectifier circuit 18 (the cathode side of the first and second diodes D1 and D2 and the anode side of the third and fourth diodes D3 and D4) via a smoothing
上記制御装置20は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、各スイッチング素子24p,24nのゲート電圧の制御によって各スイッチング素子24p,24nをオンオフ操作する。各スイッチング素子24p,24nのオンオフ操作により、負荷28に対して電力を供給する。以下、図2を用いて、各スイッチング素子24p,24nの操作手法について詳述する。
The
図2(a),(b)は、外部電源12の出力電圧の極性が正となる期間におけるスイッチング電源10内の電流流通経路を示す。図2(c),(d)は、外部電源12の出力電圧の極性が負となる期間における電流流通経路を示す。なお、図2では、コモンモードチョークコイル14等の図示を省略している。
2A and 2B show a current flow path in the switching
まず、外部電源12の出力電圧の極性が正となる期間においては、図2(a),図2(b)に示すように、n側スイッチング素子24nがオフ操作される状況下、p側スイッチング素子24pがオンオフ操作される。このため、p側スイッチング素子24pがオン操作されると、図2(a)に示すように、外部電源12、p側リアクトル22p、p側スイッチング素子24p、n側スイッチング素子24nのダイオード、及びn側リアクトル22nを含む閉回路に電流が流れる。これにより、各入力端子Tpin,Tninから入力された電気エネルギがp側リアクトル22p及びn側リアクトル22nに磁気エネルギとして蓄えられる。なお、図2(a)に示す期間においては、平滑コンデンサ26から負荷28に電流が供給される。
First, during the period in which the polarity of the output voltage of the
その後、図2(b)に示すように、p側スイッチング素子24pがオフ操作に切り替えられると、外部電源12、p側リアクトル22p、第1ダイオードD1、負荷28、第4ダイオードD4、及びn側リアクトル22nを含む閉回路に電流が流れる。これにより、外部電源12の出力電圧が昇圧されて負荷28に印加され、負荷28に電力が供給される。なお、図2(a),(b)に示す期間におけるスイッチング電源10による負荷28への印加電圧は、規定時間(p側スイッチング素子24pのオンオフ操作1周期)に対するp側スイッチング素子24pのオン操作時間の比率である通流率を調節することで調節できる。
After that, as shown in FIG. 2B, when the p-
続いて、外部電源12の出力電圧の極性が負となる期間においては、図2(c),図2(d)に示すように、p側スイッチング素子24pがオフ操作される状況下、n側スイッチング素子24nがオンオフ操作される。n側スイッチング素子24nがオン操作されると、図2(c)に示すように、外部電源12、n側リアクトル22n、n側スイッチング素子24n、p側スイッチング素子24pのダイオード、及びp側リアクトル22pを含む閉回路に電流が流れる。これにより、先の図2(a)と同様に、各リアクトル22p,22nに磁気エネルギが蓄えられる。なお、図2(c)に示す期間においては、平滑コンデンサ26から負荷28に電流が供給される。
Subsequently, during a period in which the polarity of the output voltage of the
その後、図2(d)に示すように、n側スイッチング素子24nがオフ操作に切り替えられると、外部電源12、n側リアクトル22n、第2ダイオードD2、負荷28、第3ダイオードD3、及びp側リアクトル22pを含む閉回路に電流が流れる。これにより、先の図2(b)と同様に、外部電源12の出力電圧が昇圧されて負荷28に印加され、負荷28に電力が供給される。なお、図2(c),(d)に示す期間におけるスイッチング電源10による負荷28の印加電圧は、規定時間(n側スイッチング素子24nのオンオフ操作1周期)に対するn側スイッチング素子24nのオン操作時間の比率である通流率を調節することで調節できる。
Thereafter, as shown in FIG. 2 (d), when the n-
ところで、スイッチング電源10内には寄生コンデンサが形成されている。本実施形態では、先の図1に示すように、外部電源12と接地部位GND(例えば、スイッチング電源10の筐体)との間に電源側寄生コンデンサ30が形成され、負荷28の正極側と接地部位GNDとの間にp側寄生コンデンサ80pが形成され、負荷28の負極側と接地部位GNDとの間にn側寄生コンデンサ80nが形成されている。なお、接地部位GNDは、例えば、スイッチング電源10のグランドラインとして機能する。
Incidentally, a parasitic capacitor is formed in the switching
ここで、先の図2(b)に示す状態からp側スイッチング素子24pがオン操作に切り替えられると、第1,第4ダイオードD1,D4に逆電圧が印加される。この場合、第1,第4ダイオードD1,D4にリカバリ電流が流れる。ここで、第1,第4ダイオードD1,D4のリカバリ特性は、例えばダイオードの個体差によってばらつくことがある。リカバリ特性がばらつくと、第1,第4ダイオードD1,D4のうち、いずれか一方のリカバリの完了(リカバリ電流が0となること)が他方に対して遅れることがある。例えば、第4ダイオードD4のリカバリの完了が第1ダイオードD1のリカバリの完了に対して遅れるとする。この場合、第4ダイオードD4から出力されるリカバリ電流が0となるまで、第4ダイオードD4は、等価的に電流源(以下、コモンモード電流源)とみなすことができる。このコモンモード電流源は、カソードからアノードへと向かう方向にコモンモード電流を出力する。この電流は、平滑コンデンサ26及びp側寄生コンデンサ80pを介して接地部位GNDに流れたり、n側寄生コンデンサ80nを介して接地部位GNDに流れたりする。接地部位GNDに流れたコモンモード電流は、電源側寄生コンデンサ30を介して外部電源12に流れ込む。この場合、外部電源12に接続された他の電子機器に障害を与えるおそれがある。
Here, when the p-
なお、先の図2(d)に示す状態からn側スイッチング素子24nがオン操作に切り替えられる場合にも、第2,第3ダイオードD2,D3に逆電圧が印加されてリカバリ電流が流れる。そして、第2,第3ダイオードD2,D3のうち、リカバリの完了が遅れる方のダイオードをコモンモード電流源とみなすことができる。
Even when the n-
こうした問題に対処すべく、本実施形態では、先の図1に示すように、スイッチング電源10は、さらに、第1コンデンサ対34、第2コンデンサ対38、及びバイパス経路36を備えている。第1コンデンサ対34は、全波整流回路18の出力側と平滑コンデンサ26とを接続する電気経路に設けられている。第1コンデンサ対34を構成する各コンデンサの静電容量は、互いに同一の値に設定されている。第2コンデンサ対38は、コモンモードチョークコイル14と昇圧回路16の入力側とを接続する電気経路に設けられている。第2コンデンサ対38を構成する各コンデンサの静電容量は、互いに同一の値に設定されている。第1コンデンサ対34の中性点と、第2コンデンサ対38の中性点とは、接地部位GNDを介さず、バイパス経路36によって短絡されている。これにより、接地部位GNDに流れるコモンモード電流を抑制することができる。
In order to deal with such a problem, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the switching
さらに、本実施形態では、コモンモードチョークコイル14の設置位置が、p,n側入力端子Tpin,Tninと第2コンデンサ対38とを接続する電気経路とされている。これにより、外部へと流出するコモンモード電流の抑制効果をさらに向上させている。以下、比較技術と比較しながら、本実施形態の効果について説明する。
Further, in the present embodiment, the installation position of the common
まず、図3を用いて、比較技術について説明する。なお、図3において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。図示されるように、比較技術では、コモンモードチョークコイル14が、第2コンデンサ対38と昇圧回路16の入力側とを接続する電気経路に設けられている。
First, the comparison technique will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals for convenience. As shown in the figure, in the comparative technique, the common
図4に、比較技術にかかるコモンモード電流の流通経路の等価回路を示す。ここで、図4では、第4ダイオードD4がコモンモード電流源40となる例を示した。バイパス経路36を設けると、全波整流回路18から出力されたコモンモード電流が、p,n側寄生コンデンサ80p,80n及び電源側寄生コンデンサ30を含む経路と、バイパス経路36とのそれぞれに分流される。ここで、外部電源12、すなわち電源側寄生コンデンサ30に流れるコモンモード電流Iは、下式(eq1)で表される。
FIG. 4 shows an equivalent circuit of a common mode current distribution path according to the comparative technique. Here, FIG. 4 shows an example in which the fourth diode D4 is the common mode
続いて、図5に、本実施形態にかかる上記等価回路を示す。ここで、図5でも、第4ダイオードD4がコモンモード電流源40となる例を示した。本実施形態において、外部電源12に流れるコモンモード電流Iは、下式(eq2)で表される。
Next, FIG. 5 shows the equivalent circuit according to the present embodiment. Here, an example in which the fourth diode D4 is the common mode
これに対し、本実施形態では、第2コンデンサ対38側から外部電源12側へと流れるコモンモード電流の流通経路のインピーダンスを増大させるために、コモンモードチョークコイル14を先の図1に示した位置に設けた。これにより、外部電源12に流れるコモンモード電流の抑制効果を向上させることができる。特に、一般的に「ZL>>ZB」の関係が成立することから、本実施形態では、外部電源12に流れるコモンモード電流の抑制効果が大きい。
In contrast, in this embodiment, the common
続いて、図6に示す実験データを用いて、外部電源12に流れるコモンモード電流の抑制効果について説明する。ここで、図6(a)は本実施形態に対応し、図6(b)は比較技術に対応する。また、図6(c)は、比較技術からバイパス経路36と各コンデンサ対34,38とを除去した構成に対応する。図6(b)に示す比較技術であっても、図6(c)に示す構成と比較して、一部の周波数帯においてコモンモード電流の抑制効果を得ることはできる。これに対し、図6(a)に示す本実施形態によれば、図6(c)に示す構成と比較して、全周波数帯においてコモンモード電流の抑制効果を得ることができる。
Next, the effect of suppressing the common mode current flowing through the
このように、本実施形態によれば、全波整流回路18から出力されたコモンモード電流が外部電源12を介して外部に流出することを好適に抑制できる。また、本実施形態によれば、スイッチング電源10の外部から例えば出力端子Tpout,Tnoutに流入したコモンモード電流が、外部電源12を介して再度外部に流出することも抑制できる。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to suitably suppress the common mode current output from the full-
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図7を参照しつつ説明する。本実施形態では、バイパス経路36に、抵抗体42及びリアクトル46を設けている。なお、図7において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIG. 7 with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the resistor 42 and the
まず、抵抗体42の設置効果について説明する。バイパス経路36における寄生インダクタンス44と、スイッチング電源10内に形成された寄生コンデンサ(例えば、p側寄生コンデンサ80p)の寄生容量とにより、コモンモード電流の流通経路において共振が生じることがある。ここで、抵抗体42によれば、上記経路の共振周波数近傍における電流を大きく低減させることができる。
First, the installation effect of the resistor 42 will be described. The
続いて、リアクトル46の設置効果について説明する。バイパス経路36の設置によって、高周波領域のインピーダンスが低くなる。このため、意図しない高周波コモンモード電流がバイパス経路36に流れて悪影響を及ぼすことがある。ここで、リアクトル46によれば、高周波領域にインピーダンスを持たせることができ、所望の周波数のみを有するコモンモード電流をバイパスさせることが可能となる。
Then, the installation effect of the
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図8を参照しつつ説明する。なお、図8において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to FIG. 8 with a focus on differences from the first embodiment. In FIG. 8, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、本実施形態では、p側リアクトル22pの第2端から第1,第3ダイオードD1,D3の接続点までの電気経路(例えば配線パターン)と、接地部位GNDとの間には、第1寄生コンデンサ48pが形成されている。また、n側リアクトル22nの第2端から第2,第4ダイオードD2,D4の接続点までの電気経路(例えば配線パターン)と、接地部位GNDとの間には、第2寄生コンデンサ48nが形成されている。
As shown in the figure, in the present embodiment, an electrical path (for example, a wiring pattern) from the second end of the p-
ここで、p側スイッチング素子24pやn側スイッチング素子24nが高速でオンオフ操作されることでこれらスイッチング素子24p,24nのソース・ドレイン間の印加電圧が変動する。上記印加電圧が変動すると、各寄生コンデンサ48p,48nが充放電され、p側スイッチング素子24pのドレイン側の電気経路やn側スイッチング素子24nのドレイン側の電気経路から各寄生コンデンサ48p,48nを介して接地部位GNDへとコモンモード電流が流れる。コモンモード電流が接地部位GNDを介して外部へと流れると、他の電子機器に障害を与えるおそれがある。
Here, when the p-
こうした問題に対処すべく、本実施形態では、p側リアクトル22pのインダクタンスLpと、n側リアクトル22nのインダクタンスLnとが同一の値に設定されている。こうした設定によれば、接地部位GNDに対するp側スイッチング素子24pのドレイン側の電位と、接地部位GNDに対するn側スイッチング素子24nのドレイン側の電位とのそれぞれを、コモンモード電圧(0V)を基準として、絶対値を等しくしつつ相補的に変化させることができる。
In order to cope with such a problem, in this embodiment, the inductance Lp of the p-
こうした構成を前提として、さらに、第1寄生コンデンサ48pの寄生容量Cpと、第2寄生コンデンサ48nの寄生容量Cnとが同一の値に設定されている。こうした設定によれば、各スイッチング素子24p,24nのオンオフ操作に伴い、p側スイッチング素子24pのドレイン側から第1寄生コンデンサ48pを介して接地部位GNDへと流れた電流は、第2寄生コンデンサ48nに流れ込む。また、n側スイッチング素子24nのドレイン側から第2寄生コンデンサ48nを介して接地部位GNDへと流れた電流は、第1寄生コンデンサ48pに流れ込む。これにより、接地部位GNDから外部へと流れるコモンモード電流を理論的には「0」とすることができる。したがって、本実施形態によれば、外部へと流出するコモンモード電流の抑制効果をさらに向上させることができる。
On the premise of such a configuration, the parasitic capacitance Cp of the first
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図9を参照しつつ説明する。本実施形態では、電力変換装置を3相のACDCコンバータとして具体化する。なお、図9において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 9 focusing on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the power converter is embodied as a three-phase ACDC converter. In FIG. 9, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、スイッチング電源10aは、コモンモードチョークコイル14a、チョッパ方式の昇圧回路16a、全波整流回路18a、及び制御装置20を備えている。
As illustrated, the switching power supply 10a includes a common mode choke coil 14a, a
スイッチング電源10のメイン入力端子であるA,B,C相入力端子Ta,Tb,Tcには、コモンモードチョークコイル14aを介して昇圧回路16aの入力側が接続されている。昇圧回路16aは、A,B,C相リアクトル50a,50b,50cと、第1,第2,第3スイッチング素子52a,52b,52cとを備えている。本実施形態では、各スイッチング素子52a,52b,52cとして、IGBTを用いている。なお、各スイッチング素子52a,52b,52cは、制御装置20によってオンオフ操作される。また、各相の線間電圧の位相は互いに120度ずつすれている。このため、本実施形態では、各相リアクトル50a〜50cのうち任意に選択される2つのリアクトルが「第1,第2リアクトル」に相当する。
The input side of the
A,B,C相リアクトル50aの第1端には、コモンモードチョークコイル14を介してA,B,C相入力端子Ta,Tb,Tcが接続されている。A相リアクトル50aの第2端には、第1スイッチング素子52aのコレクタが接続され、第1スイッチング素子52aのエミッタには、B相リアクトル50bの第2端が接続されている。B相リアクトル50bの第2端には、第2スイッチング素子52bのコレクタが接続され、第2スイッチング素子52bのエミッタには、C相リアクトル50cの第2端が接続されている。A相リアクトル50aの第2端には、第3スイッチング素子52cのコレクタが接続され、第3スイッチング素子52cのエミッタには、C相リアクトル50cの第2端が接続されている。
A, B, and C phase input terminals Ta, Tb, and Tc are connected to the first end of the A, B, and C phase reactor 50a through a common
昇圧回路16aの出力側には、全波整流回路18aの入力側が接続されている。全波整流回路18aは、3相ブリッジ型であり、一対のダイオードの直列接続体を3つ備えている。詳しくは、第1ダイオードD1のアノード及び第4ダイオードD4のカソードの接続点には、A相リアクトル50aの第2端が接続されている。第2ダイオードD2のアノード及び第5ダイオードD5のカソードの接続点には、B相リアクトル50bの第2端が接続されている。第3ダイオードD3のアノード及び第6ダイオードD6のカソードの接続点には、C相リアクトル50cの第2端が接続されている。
The input side of the full-wave rectifier circuit 18a is connected to the output side of the
全波整流回路18aの出力側には、第1コンデンサ対34が接続されている。第2コンデンサ対34の中性点には、バイパス経路36aと第2コンデンサ対38a,38b,38cとを介して、コモンモードチョークコイル14aと各リアクトル50a,50b,50cの第1端とを接続する電気経路が接続されている。
A
以上説明した本実施形態によれば、3相ACDCコンバータにおいて、全波整流回路18aから出力されるコモンモード電流や、外部から流入するコモンモード電流を抑制することができる。 According to the present embodiment described above, in the three-phase ACDC converter, it is possible to suppress the common mode current output from the full-wave rectifier circuit 18a and the common mode current flowing from the outside.
(第5実施形態)
以下、第5実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、電力変換装置を図10に示す装置として具体化する。なお、図10において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the power conversion device is embodied as the device shown in FIG. In FIG. 10, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals for the sake of convenience.
論理回路10bは、バッファ60、インバータ62、コモンモードチョークコイル14b、及び第1,第2電源66,68を備えている。バッファ60及びインバータ62は、CMOS配置されたPチャネルMOSFET及びNチャネルMOSFETから構成されている。なお、本実施形態において、論理回路10bが「変換回路」に相当する。
The
論理回路10bの入力端子Tin(「メイン入力端子」に相当)には、論理H,Lからなる相補信号を出力する信号源64が接続されている。入力端子Tinには、バッファ60及びインバータ62の入力端子が接続されている。バッファ60のp側電源入力端子には、端子電圧を「Vcc」とする第1電源66が接続されている。インバータ62のn側電源入力端子には、端子電圧を「−Vcc」とする第2電源68が接続されている。バッファ60のn側電源入力端子と、インバータ62のp側電源入力端子とのそれぞれには、接地部位GNDが接続されている。
A
バッファ60及びインバータ62の出力端子には、コモンモードチョークコイル14b及び論理回路10bの出力端子Tpout,Tnoutを介して、信号伝達対象70が接続されている。
The
本実施形態において、p側出力端子Tpoutと信号伝達対象70とを接続する電気経路と、接地部位GNDとの間には、p側寄生コンデンサ80pが形成されている。また、n側出力端子Tnoutと信号伝達対象70とを接続する電気経路と、接地部位GNDとの間には、n側寄生コンデンサ80nが形成されている。
In the present embodiment, a p-side
論理回路10bは、さらに、第1コンデンサ対72、第2コンデンサ対74、及びバイパス経路36bを備えている。第1コンデンサ対72は、バッファ60,インバータ62の出力端子とコモンモードチョークコイル14bとを接続する電気経路に設けられている。第1コンデンサ対72の中性点には、バイパス経路36bを介して、バッファ60のp側電源入力端子と第1電源66とを接続する電気経路,インバータ62のn側電源入力端子と第2電源68とを接続する電気経路が接続されている。以下、本実施形態の効果について、比較技術と比較しながら説明する。
The
まず、図11を用いて、比較技術について説明する。なお、図11において、先の図10に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。図示されるように、比較技術では、第1,第2コンデンサ対72,74とバイパス経路36bとが除去されている。
First, the comparison technique will be described with reference to FIG. In FIG. 11, the same members as those shown in FIG. 10 are given the same reference numerals for the sake of convenience. As illustrated, in the comparison technique, the first and second capacitor pairs 72 and 74 and the
図12に、論理回路10bの動作態様を示す。なお、図12において、「VA」はバッファ60の出力電圧を示し、「VB」はインバータ62の出力電圧を示す。
FIG. 12 shows an operation mode of the
図示されるように、接地部位GNDの電位(0V)を基準として、各出力電圧VA,VBは相補的に変動する。しかしながら、図13に示すように、バッファ60とインバータ62とのスイッチング時間に遅延時間tが生じることがある。図13には、バッファ60に遅延時間tが生じる例を示した。この場合、この期間tにおいて、バッファ60を構成するトランジスタをコモンモード電流源とみなすことができる。その結果、先の図11に示した構成おいて、バッファ60から、コモンモードチョークコイル14bとp側寄生コンデンサ80pとを介して、接地部位GNDにコモンモード電流が流れ込むおそれがある。その結果、p側寄生コンデンサ80pが充電され、出力端子Tpout,Tnoutと信号伝達対象70とを接続する電気経路の電圧が変動するおそれがある。
As shown in the figure, the output voltages VA and VB fluctuate in a complementary manner with reference to the potential (0 V) of the ground portion GND. However, as shown in FIG. 13, a delay time t may occur in the switching time between the
こうした問題に対処すべく、本実施形態では、先の図10に示すように、第1,第2コンデンサ対72,74と、バイパス経路36bとを備えた。本実施形態において、各コンデンサ対72,74を構成するコンデンサの静電容量は、互いに同一の値に設定されている。また、コモンモードチョークコイル14bを、第1コンデンサ対72と出力端子Tpout,Tnoutとを接続する電気経路に設けた。こうした構成によれば、バッファ60やインバータ62の出力端子から出力されたコモンモード電流を、バッファ60及びインバータ62のそれぞれの電源入力端子側に戻すことができる。これにより、外部へと流出するコモンモード電流の抑制効果を向上させることができる。
In order to cope with such a problem, in this embodiment, as shown in FIG. 10, the first and second capacitor pairs 72 and 74 and the
(第6実施形態)
以下、第6実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図14を参照しつつ説明する。本実施形態では、電力変換装置をDCDCコンバータとして具体化する。なお、図14において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to FIG. 14 with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the power conversion device is embodied as a DCDC converter. In FIG. 14, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、DCDCコンバータとしてのスイッチング電源10cは、コモンモードチョークコイル14c、チョッパ方式の昇圧回路90と、制御装置20とを備えている。スイッチング電源10cのp側入力端子Tpin,n側入力端子Tninには、直流電源92(「外部電源」に相当)が接続されている。スイッチング電源10cにおいて、p側入力端子Tpin,n側入力端子Tninには、コモンモードチョークコイル14cを介して昇圧回路90の入力側が接続されている。昇圧回路90は、p,n側リアクトル94p,94nと、スイッチング素子96と、p,n側ダイオード98p,98nとを備えている。本実施形態では、スイッチング素子96として、NチャネルMOSFETを用いている。スイッチング素子96は、制御装置20によってオンオフ操作される。
As shown in the figure, a switching
p側リアクトル94pの第1端には、コモンモードチョークコイル14cを介してp側入力端子Tpinが接続されている。n側リアクトル94nの第1端には、コモンモードチョークコイル14cを介してn側入力端子Tninが接続されている。p側リアクトル94pの第2端には、スイッチング素子96のドレインが接続され、スイッチング素子96のソースには、n側リアクトル94nの第2端が接続されている。
A p-side input terminal Tpin is connected to the first end of the p-side reactor 94p via a common mode choke coil 14c. An n-side input terminal Tnin is connected to the first end of the n-
p側リアクトル94pの第2端には、p側ダイオード98pのアノードが接続されている。p側ダイオード98pのカソードには、p側出力端子Tpoutが接続されている。n側リアクトル94nの第2端には、n側ダイオード98pのカソードが接続されている。n側ダイオード98nのアノードには、n側出力端子Tnoutが接続されている。スイッチング電源10cにおいて、p側出力端子Tpoutとn側出力端子Tnoutとは、平滑コンデンサ100によって接続されている。
The anode of the p-side diode 98p is connected to the second end of the p-side reactor 94p. A p-side output terminal Tpout is connected to the cathode of the p-side diode 98p. The cathode of the n-side diode 98p is connected to the second end of the n-
ここで、本実施形態では、p,n側寄生コンデンサ80p,80nに加えて、p,n側電源寄生コンデンサ82p,82nが形成されている。p側電源寄生コンデンサ82pは、直流電源92の正極側と接地部位GNDとの間に形成されている。n側電源寄生コンデンサ82nは、直流電源92の負極側と接地部位GNDとの間に形成されている。
Here, in this embodiment, in addition to the p and n side
ここで、スイッチング素子96がオフ操作からオン操作に切り替えられると、p,n側ダイオード98p,98nに逆電圧が印加される。この場合、p,n側ダイオード98p,98nにリカバリ電流が流れる。ここで、p,n側ダイオード98p,98nのリカバリ特性のばらつきに起因して、p,n側ダイオード98p,98nのうち、いずれか一方のリカバリの完了が他方に対して遅れることがある。例えば、n側ダイオード98nのリカバリの完了がp側ダイオード98pのリカバリの完了に対して遅れるとする。この場合、n側ダイオード98nは、カソードからアノードへと向かう方向にコモンモード電流を出力するコモンモード電流源とみなすことができる。コモンモード電流は、例えば、平滑コンデンサ100及びp側寄生コンデンサ80pを介して接地部位GNDに流れた後、p側電源寄生コンデンサ82pを介して直流電源92に流れ込む。この場合、直流電源92に接続された他の電子機器に障害を与えるおそれがある。
Here, when the switching
こうした問題に対処すべく、本実施形態において、スイッチング電源10cは、さらに、第1コンデンサ対102、第2コンデンサ対104、及びバイパス経路106を備えている。第1コンデンサ対102は、p,n側ダイオード98p,98nと平滑コンデンサ100とを接続する電気経路に設けられている。第1コンデンサ対102を構成する各コンデンサの静電容量は、互いに同一の値に設定されている。第2コンデンサ対104は、コモンモードチョークコイル14cと昇圧回路90の入力側とを接続する電気経路に設けられている。第2コンデンサ対104を構成する各コンデンサの静電容量は、互いに同一の値に設定されている。第1コンデンサ対102の中性点と、第2コンデンサ対104の中性点とは、接地部位GNDを介さず、バイパス経路106によって短絡されている。これにより、接地部位GNDに流れるコモンモード電流を抑制することができる。
In order to cope with such a problem, in the present embodiment, the switching
さらに、本実施形態では、コモンモードチョークコイル14cの設置位置が、上記第1実施形態と同様に、p,n側入力端子Tpin,Tninと第2コンデンサ対104とを接続する電気経路とされている。これにより、外部へと流出するコモンモード電流の抑制効果をさらに向上させることができる。なお、本実施形態では、上記第3実施形態と同様に、p側リアクトル94pのインダクタンスLpと、n側リアクトル94nのインダクタンスLnとを同一の値に設定し、また、第1寄生コンデンサ48pの寄生容量Cpと、第2寄生コンデンサ48nの寄生容量Cnとを同一の値に設定している。
Furthermore, in the present embodiment, the installation position of the common mode choke coil 14c is set as an electrical path connecting the p and n side input terminals Tpin and Tnin and the
(第7実施形態)
以下、第7実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図15を参照しつつ説明する。本実施形態では、電力変換装置を3相インバータ装置として具体化する。なお、図15において、先の図14に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to FIG. 15 focusing on the differences from the first embodiment. In the present embodiment, the power conversion device is embodied as a three-phase inverter device. In FIG. 15, the same members as those shown in FIG. 14 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、インバータ装置10dは、コモンモードチョークコイル14d、平滑コンデンサ108、インバータ回路IVを構成する¥相ハイサイド,ローサイドスイッチS¥p,S¥n(¥=U,V,W)、及び制御装置20を備えている。本実施形態では、各スイッチS¥#(#=p,n)として、IGBTを用いている。なお、図示しないが、各スイッチS¥#には、フリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。
As shown in the figure, the
¥相ハイサイドスイッチS¥pと、¥相ローサイドスイッチS¥nとは、直列されている。¥相各スイッチS¥p,S¥nの接続点には、インバータ装置10dの¥相出力端子T¥が接続されている。¥相出力端子T¥には、負荷110(例えば、モータジェネレータ)の¥相が接続されている。¥相ハイサイドスイッチS¥pと、¥相ローサイドスイッチS¥nとは、制御装置20によって交互にオン操作される。制御装置20は、例えば各相に電気角で位相が互いに120°ずれた正弦波状の電流を流すべく、¥相ハイサイドスイッチS¥pと¥相ローサイドスイッチS¥nとを交互にオン操作する。
The $ -phase high-side switch S \ p and the $ -phase low-side switch S \ n are connected in series. The $ phase output terminal T \ of the
ここで、本実施形態では、p,n側電源寄生コンデンサ82p,82nに加えて、モータジェネレータ110と接地部位GNDとの間に寄生コンデンサが形成されている。なお、図15では、負荷110と接地部位GNDとの間に寄生コンデンサを「84,86」にて示した。
Here, in the present embodiment, in addition to the p and n side power source
ここで、インバータ装置10dを構成する各スイッチS¥#は、コモンモード電流源になり得る。具体的には例えば、U相ハイサイドスイッチSUp及びV相ローサイドスイッチSVnのうち、オフタイミングが遅れた方がコモンモード電流源となり得る。この場合、例えば、寄生コンデンサ84を介して接地部位GNDに流れた後、p側電源寄生コンデンサ82pを介して直流電源92に流れ込むこととなる。
Here, each switch S ¥ # constituting the
こうした問題に対処すべく、本実施形態において、インバータ装置10dは、さらに、第1コンデンサ対112U,112V,112W、第2コンデンサ対114、及びバイパス経路116を備えている。第1コンデンサ対112¥は、¥相各スイッチS¥p,S¥nの接続点と¥相出力端子T¥とを接続する電気経路に設けられている。第1コンデンサ対112U,112V,112Wを構成する各コンデンサの静電容量は、互いに同一の値に設定されている。第2コンデンサ対114は、コモンモードチョークコイル14dと平滑コンデンサ108とを接続する電気経路に設けられている。第2コンデンサ対114を構成する各コンデンサの静電容量は、互いに同一の値に設定されている。第1コンデンサ対112U,112V,112Wの中性点と、第2コンデンサ対114の中性点とは、接地部位GNDを介さず、バイパス経路116によって短絡されている。これにより、接地部位GNDに流れるコモンモード電流を抑制することができる。
In order to deal with such a problem, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、コモンモードチョークコイル14dの設置位置が、上記第6実施形態と同様に、p,n側入力端子Tpin,Tninと第2コンデンサ対114とを接続する電気経路とされている。これにより、外部へと流出するコモンモード電流の抑制効果をさらに向上させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the installation position of the common mode choke coil 14d is an electric path that connects the p and n side input terminals Tpin and Tnin and the
(第8実施形態)
以下、第8実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図16を参照しつつ説明する。本実施形態では、図16に示すように、コンデンサ対に代えて、一対の抵抗体を用いる。なお、図16において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Eighth embodiment)
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to FIG. 16 focusing on the differences from the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 16, a pair of resistors is used instead of the capacitor pair. In FIG. 16, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、スイッチング電源10は、さらに、一対の第1抵抗体118と、一対の第2抵抗体120とを備えている。一対の第1抵抗体118のそれぞれの抵抗値は、互いに同一の値に設定されている。一対の第2抵抗体120のそれぞれの抵抗値は、互いに同一の値に設定されている。一対の第1抵抗体118の接続点と、一対の第2抵抗体120の接続点とは、接地部位GNDを介さず、バイパス経路36によって短絡されている。これにより、接地部位GNDに流れるコモンモード電流を抑制することができる。
As illustrated, the switching
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記第1実施形態において、コモンモードチョークコイル14に代えて、受動素子としての一対のリアクトルを用いてもよい。この場合、p側入力端子Tpinとp側リアクトル22pの第1端とを接続する電気経路にリアクトルを設け、n側入力端子Tninとn側リアクトル22nの第1端とを接続する電気経路にリアクトルを設ければよい。また、コモンモードチョークコイル14に代えて、一対の抵抗体を用いてもよい。
In the first embodiment, a pair of reactors as passive elements may be used instead of the common
・上記第4実施形態の図9に示した構成に、上記第3実施形態で説明した寄生コンデンサの寄生容量や各リアクトルのインダクタンスの設定を適用してもよい。また、上記第4〜第8実施形態の図9,図10,図14〜図16に示した構成に、上記第2実施形態で説明したリアクトル及び抵抗体のうち少なくとも一方を設けてもよい。 The setting of the parasitic capacitance of the parasitic capacitor and the inductance of each reactor described in the third embodiment may be applied to the configuration illustrated in FIG. 9 of the fourth embodiment. Moreover, you may provide at least one among the reactor and resistor which were demonstrated in the said 2nd Embodiment in the structure shown in FIG.9, FIG.10, FIG.14 to FIG. 16 of the said 4th-8th embodiment.
・上記第2実施形態において、抵抗体又はリアクトルのいずれかを設けなくてもよい。 -In the said 2nd Embodiment, it is not necessary to provide either a resistor or a reactor.
・上記第1実施形態において、全波整流回路として、一対のスイッチング素子(例えばMOSFET)の直列接続体が2組並列接続された全波整流回路を用いてもよい。この場合、全波整流回路において同期整流が行われる。同期整流では、2組のスイッチング素子が交互にオン操作される。ここで、1組のスイッチング素子に着目すると、スイッチング特性のばらつきにより、1組のスイッチング素子のうち一方のスイッチング素子のオフへの切り替えが他方のスイッチング素子のオフへの切り替えよりも遅れる。この場合、オフへの切り替えが遅れた方のスイッチング素子がコモンモード電流源となり得る。 -In the said 1st Embodiment, you may use the full wave rectifier circuit by which two sets of series connection bodies of a pair of switching element (for example, MOSFET) were connected in parallel as a full wave rectifier circuit. In this case, synchronous rectification is performed in the full-wave rectifier circuit. In synchronous rectification, two sets of switching elements are alternately turned on. Here, when focusing on one set of switching elements, switching of one switching element in the one set of switching elements is delayed from switching off of the other switching element due to variations in switching characteristics. In this case, the switching element whose switching to OFF is delayed can be a common mode current source.
・上記第1実施形態において、「Lp×Cp=Ln×Cn」の関係を満たすなら、p側リアクトル22pのインダクタンスLp及びn側リアクトル22nのインダクタンスLn同士や、第1寄生コンデンサ48pの静電容量Cp及び第2寄生コンデンサ48nの静電容量Cn同士を同一とせず、これらパラメータLp,Ln,Cp,Cnを任意の値に設定してもよい。
In the first embodiment, if the relationship of “Lp × Cp = Ln × Cn” is satisfied, the inductance Lp of the p-
・上記第8実施形態において、一対の第1抵抗体118及び一対の第2抵抗体120のうちいずれか一方を、上記第1実施形態で説明したコンデンサ対にしてもよい。また、上記第2〜第7実施形態において、第1コンデンサ対と第2コンデンサ対とのうち少なくとも一方を、上記第8実施形態で説明した一対の抵抗体の直列接続体としてもよい。
In the eighth embodiment, any one of the pair of
14…コモンモードチョークコイル、16…昇圧回路、18…全波整流回路、34…第1コンデンサ対、36…バイパス経路、38…第2コンデンサ対。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
スイッチング素子(24p,24n;52a〜52c;96;SUp〜SWn)を有し、前記スイッチング素子のオンオフ操作によって前記メイン入力端子から入力された電圧信号を所定に変換して前記メイン出力端子から出力する変換回路(16,18;16a,18a;60,62,66,68;90;IV)と、を備える電力変換装置であって、
当該電力変換装置を構成する少なくとも1つの電気経路に接続され、前記電気経路に流れるコモンモード電流を分流するバイパス経路(36;36a;36b;106;116)と、
当該電力変換装置を構成する電気経路のうち、前記バイパス経路の前記コモンモード電流の流出側に接続された電気経路であって、前記コモンモード電流に対するインピーダンスが相対的に高く設定された高インピーダンス経路(14;14a;14b;14c;14d)と、
前記変換回路の出力側と前記メイン出力端子とを接続する第1電気経路に設けられ、直列接続された一対の第1抵抗体(118)と、
前記変換回路の出力側よりも前記メイン入力端子側の第2電気経路に設けられ、直列接続された一対の第2抵抗体(120)と、を備え、
前記バイパス経路は、一対の前記第1抵抗体の接続点と、一対の前記第2抵抗体の接続点とを接続し、
前記高インピーダンス経路は、前記第2電気経路のうち前記第2抵抗体の直列接続体よりも前記メイン入力端子側、又は前記第1電気経路のうち前記第1抵抗体の直列接続体よりも前記メイン出力端子側に設けられ、前記コモンモード電流に対して、前記第1電気経路及び前記第2電気経路よりもインピーダンスの高いインピーダンス部材を含むことを特徴とする電力変換装置。 Main input terminals (Tpin, Tnin; Ta, Tb, Tc; Tin) and main output terminals (Tpout, Tnout; TU to TW);
A switching element (24p, 24n; 52a to 52c; 96; SUp to SWn), which converts a voltage signal input from the main input terminal into a predetermined value by an on / off operation of the switching element and outputs the voltage signal from the main output terminal A conversion circuit (16, 18; 16a, 18a; 60, 62, 66, 68; 90; IV),
A bypass path (36; 36a; 36b; 106; 116) that is connected to at least one electrical path constituting the power converter and shunts a common mode current flowing through the electrical path;
Among the electric paths constituting the power converter, an electric path connected to the outflow side of the common mode current of the bypass path, wherein the impedance with respect to the common mode current is set to be relatively high and (14d 14; 14a; 14b; ; 14c),
A pair of first resistors (118) provided in a first electrical path connecting the output side of the converter circuit and the main output terminal, and connected in series;
A pair of second resistors (120) provided in a second electrical path on the main input terminal side than the output side of the conversion circuit and connected in series;
The bypass path connects a connection point of the pair of first resistors and a connection point of the pair of second resistors,
The high impedance path is the main input terminal side of the second electrical path than the series connection of the second resistor, or the series connection of the first resistor of the first electrical path. An electric power converter comprising an impedance member provided on a main output terminal side and having an impedance higher than that of the first electric path and the second electric path with respect to the common mode current .
前記変換回路は、
前記スイッチング素子(24p,24n;52a〜52c)のオン操作によって前記メイン入力端子から入力された電気エネルギを蓄積し、前記スイッチング素子のオフ操作によって蓄積エネルギを放出可能に設けられたリアクトル(22p,22n;50a〜50c)を構成部品とし、前記メイン入力端子から入力された交流電圧を昇圧して出力する昇圧回路(16;16a)と、
前記昇圧回路から出力された交流電圧を直流電圧に変換して前記メイン出力端子(Tpout,Tnout)へと出力する全波整流回路(18;18a)と、を有する請求項1又は2記載の電力変換装置。 The main input terminal (Tpin, Tnin; Ta, Tb, Tc) is connected to an external power source (12) that outputs an alternating voltage,
The conversion circuit includes:
Reactors (22p, 24p, 24n; 52a to 52c) are provided so as to store electrical energy input from the main input terminal by turning on the switching elements (24p, 24n; 52a to 52c) and to release stored energy by turning off the switching elements. 22n; 50a-50c) as a component, and a booster circuit (16; 16a) for boosting and outputting an AC voltage input from the main input terminal;
Power of claim 1 or 2 wherein has a; (18a 18), said converts the AC voltage outputted from the booster circuit to a DC voltage main output terminal (Tpout, Tnout) full-wave rectification circuit for outputting to the Conversion device.
前記変換回路は、前記スイッチング素子(96)のオン操作によって前記メイン入力端子から入力された電気エネルギを蓄積し、前記スイッチング素子のオフ操作によって蓄積エネルギを放出可能に設けられたリアクトル(94p,94n)を構成部品とし、前記メイン入力端子から入力された直流電圧を昇圧して前記メイン出力端子(Tpout,Tnout)へと出力する昇圧回路(90)を有する請求項1又は2記載の電力変換装置。 An external power source (92) that outputs a DC voltage is connected to the main input terminals (Tpin, Tnin),
The conversion circuit accumulates electric energy input from the main input terminal when the switching element (96) is turned on, and is provided with a reactor (94p, 94n) capable of discharging the stored energy when the switching element is turned off. ) and the component, the main boosts a DC voltage input from the input terminal said main output terminal (TPOUT, power converter according to claim 1 or 2, wherein with a step-up circuit (90) for outputting to Tnout) .
前記スイッチング素子は、ハイサイドスイッチング素子(SUp〜SWp)と、前記ハイサイドスイッチング素子に直列接続されたローサイドスイッチング素子(SUn〜SWn)と、を含み、
前記変換回路は、前記ハイサイドスイッチング素子と前記ローサイドスイッチング素子との交互のオン操作により、前記メイン入力端子から入力された直流電圧を交流電圧に変換して前記メイン出力端子(TU〜TW)へと出力するインバータ回路(IV)を有する請求項1又は2記載の電力変換装置。 An external power source (92) that outputs a DC voltage is connected to the main input terminals (Tpin, Tnin),
The switching element includes a high side switching element (SUp to SWp) and a low side switching element (SUn to SWn) connected in series to the high side switching element,
The conversion circuit converts a DC voltage input from the main input terminal into an AC voltage by alternating on operation of the high-side switching element and the low-side switching element to the main output terminal (TU to TW). power converter according to claim 1 or 2, wherein an inverter circuit (IV) for outputting a.
前記スイッチング素子は、前記第1リアクトル及び前記第2リアクトルの電流の流通を断続することで入力電圧を昇圧可能に設けられている請求項4記載の電力変換装置。 The reactor includes a first reactor (22p; 50a to 50c; 94p) connected to a first end of the switching element and a second reactor (22n; 50a to 50c) connected to a second end of the switching element. 94n), and
The power conversion device according to claim 4 , wherein the switching element is provided so as to be able to step up an input voltage by intermittently flowing current through the first reactor and the second reactor.
前記第2リアクトルよりも前記スイッチング素子の第2端側の電気経路と、前記接地部材との間には、第2寄生コンデンサ(48n)が形成され、
前記第1寄生コンデンサの寄生容量をCp、前記第2寄生コンデンサの寄生容量をCn、前記第1リアクトルのインダクタンスをLp、前記第2リアクトルのインダクタンスをLnとすると、前記各寄生容量と前記各インダクタンスとは、Lp×Cp=Ln×Cnの関係を満たすように設定されている請求項6記載の電力変換装置。 A first parasitic capacitor (48p) is formed between the electrical path on the first end side of the switching element with respect to the first reactor and a ground member (GND) having a reference potential of the power converter,
A second parasitic capacitor (48n) is formed between the electrical path on the second end side of the switching element with respect to the second reactor and the ground member,
When the parasitic capacitance of the first parasitic capacitor is Cp, the parasitic capacitance of the second parasitic capacitor is Cn, the inductance of the first reactor is Lp, and the inductance of the second reactor is Ln, the parasitic capacitances and the inductances Is a power conversion device according to claim 6, which is set so as to satisfy a relationship of Lp × Cp = Ln × Cn.
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