JP2024145976A - Power conversion equipment, air conditioners - Google Patents
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Abstract
【課題】電力変換装置において、より簡素な構成で放射ノイズを抑制することが可能な技術を提供する【解決手段】本開示の一実施形態に係る電力変換装置２００は、パワーデバイス２３３ＰＤと、パワーデバイス２３３ＰＤと接してパワーデバイス２３３ＰＤからの熱を放熱するための放熱部２４０と、パワーデバイス２３３ＰＤを搭載する電力変換基板２３０と、電力変換基板２３０の商用電源ＰＳ側に接続される電源線Ｌ＿Ｌ５，Ｌ＿ＮＥ５と、を備え、パワーデバイス２３３ＰＤのスイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上であり、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１、及び電源線Ｌ＿Ｌ５，Ｌ＿ＮＥ５により規定される一巡経路ＣＰ１の最も大きな共振の周波数ｆｒ＿ｄが所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１よりも低い。【選択図】図８[Problem] To provide a technology capable of suppressing radiation noise with a simpler configuration in a power conversion device [Solution] A power conversion device 200 according to an embodiment of the present disclosure includes a power device 233PD, a heat dissipation section 240 that is in contact with the power device 233PD to dissipate heat from the power device 233PD, a power conversion board 230 on which the power device 233PD is mounted, and power lines L_L5, L_NE5 connected to the commercial power source PS side of the power conversion board 230, in which the switching frequency of the power device 233PD is 20 kHz or higher, and the maximum resonance frequency fr_d of a loop path CP1 defined by a stray capacitance Cs11 between the power device 233PD and the heat dissipation section 240 and the power lines L_L5, L_NE5 is lower than a predetermined value fr_lim1. [Selected Figure] FIG.
Description
本開示は、電力変換装置等に関する。 This disclosure relates to power conversion devices, etc.
電力変換回路に接続される配線の配線インダクタンスと、その周辺の浮遊容量とによって、高周波電流が装置の筐体や装置の外部に流れることにより、放射ノイズが発生し、ＥＭＩ（Electromagnetic Interference）の問題を引き起こす場がある。 Due to the wiring inductance of the wiring connected to the power conversion circuit and the stray capacitance around it, high-frequency currents can flow into the device's housing or outside the device, generating radiated noise and causing EMI (Electromagnetic Interference) problems.
これに対して、特許文献１では、磁性体（フェライトコア）を用いて、高周波電流を抑制させる技術が開示されている。
In response to this,
しかしながら、フェライトコア等のノイズ対策部品を使用する場合、装置のコストアップ、配置構造の複雑化、サイズアップ等の問題が生じる可能性がある。 However, using noise suppression components such as ferrite cores can lead to problems such as increased equipment costs, more complex layout structures, and larger sizes.
本開示は、電力変換装置において、より簡素な構成で放射ノイズを抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a technology that can suppress radiated noise in a power conversion device with a simpler configuration.
本開示の第１の態様では、
パワーデバイスと、
前記パワーデバイスと接して前記パワーデバイスからの熱を放熱するための放熱部と、
前記パワーデバイスを搭載する基板と、
前記基板の電源側に接続される電線と、を備え、
前記パワーデバイスのスイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上であり、
前記パワーデバイスと前記放熱部との間の浮遊容量及び前記電線を含む一巡経路における最も大きな共振の周波数が所定値よりも低い、
電力変換装置が提供される。
In a first aspect of the present disclosure,
Power devices,
a heat dissipation portion in contact with the power device for dissipating heat from the power device;
a substrate on which the power device is mounted;
an electric wire connected to a power supply side of the board;
The switching frequency of the power device is 20 kHz or more;
a frequency of the largest resonance in a loop including a stray capacitance between the power device and the heat dissipation unit and the electric wire is lower than a predetermined value;
A power converter is provided.
本態様によれば、電力変換装置は、高周波電流が生じうる一巡経路の共振電流の周波数を比較的低く抑えることによって、より簡素な構成で放射ノイズを抑制することができる。 According to this aspect, the power conversion device can suppress radiation noise with a simpler configuration by keeping the frequency of the resonant current in the loop path, in which high-frequency current can occur, relatively low.
また、本開示の第２の態様では、上述の第１の態様を前提として、
前記一巡経路には、磁気コアが設けられなくてもよい。
In addition, in a second aspect of the present disclosure, based on the first aspect described above,
The loop path does not need to be provided with a magnetic core.
また、本開示の第３の態様では、
パワーデバイスと、
前記パワーデバイスと接して前記パワーデバイスからの熱を放熱するための放熱部と、
前記パワーデバイスを搭載する基板と、
前記基板の電源側に接続される電線と、を備え、
前記パワーデバイスのスイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上であり、
前記電線のインダクタンス、及び前記パワーデバイスと前記放熱部との間の浮遊容量により規定される回路の共振周波数が所定値よりも低い、
電力変換装置が提供される。
In addition, in a third aspect of the present disclosure,
Power devices,
a heat dissipation portion in contact with the power device for dissipating heat from the power device;
a substrate on which the power device is mounted;
an electric wire connected to a power supply side of the board;
The switching frequency of the power device is 20 kHz or more;
a resonance frequency of a circuit defined by an inductance of the electric wire and a stray capacitance between the power device and the heat sink is lower than a predetermined value;
A power converter is provided.
本態様によれば、電力変換装置は、高周波電流が生じうる一巡経路の共振電流の周波数を比較的低く抑えることによって、より簡素な構成で高周波ノイズを抑制することができる。 According to this aspect, the power conversion device can suppress high-frequency noise with a simpler configuration by keeping the frequency of the resonant current in the loop path, in which high-frequency current can occur, relatively low.
また、本開示の第４の態様では、上述の第１乃至第３の態様の何れか１つの態様を前提として、
前記所定値は、３０ＭＨｚ以下であってもよい。
In addition, in a fourth aspect of the present disclosure, on the premise of any one of the first to third aspects described above,
The predetermined value may be 30 MHz or less.
また、本開示の第５の態様では、上述の第１乃至第４の態様の何れか１つの態様を前提として、
前記所定値は、電力変換装置を収容する筐体の外周を一巡するように電流が流れうる経路のうちの最大の長さの経路を１波長とする電磁波の周波数に相当する値であってもよい。
In addition, in a fifth aspect of the present disclosure, on the premise of any one of the first to fourth aspects described above,
The specified value may be a value corresponding to the frequency of an electromagnetic wave whose wavelength is the longest path among paths through which a current can flow around the outer periphery of a housing that houses the power conversion device.
また、上述の第６の態様では、上述の第１乃至第５の態様の何れか１つの態様を前提として、
前記パワーデバイスと前記放熱部との接している面積が８００ｍｍ２以下であってもよい。
In addition, in the sixth aspect, on the premise of any one of the first to fifth aspects,
The contact area between the power device and the heat dissipation portion may be 800 mm2 or less.
また、本開示の第７の態様では、上述の第１乃至第６の態様の何れか１つの態様の電力変換装置と、
前記電力変換装置により駆動される電動機と、を備える、
空気調和機が提供される。
In addition, a seventh aspect of the present disclosure includes a power conversion device according to any one of the first to sixth aspects described above;
An electric motor driven by the power conversion device.
An air conditioner is provided.
上述の実施形態によれば、電力変換装置において、より簡素な構成で放射ノイズを抑制することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to suppress radiation noise in a power conversion device with a simpler configuration.
以下、図面を参照して実施形態について説明する。 The following describes the embodiment with reference to the drawings.
［空気調和機の概要］
図１を参照して、本実施形態に係る空気調和機１００の概要について説明する。
[Overview of Air Conditioner]
An overview of an
図１は、空気調和機１００の冷媒回路の一例を示す図である。
Figure 1 shows an example of a refrigerant circuit for an
図１に示すように、空気調和機１００は、室外機１１０と、室内機１２０と、冷媒経路１３０，１４０とを含む。空気調和機１００は、室外機１１０、室内機１２０、冷媒経路１３０，１４０等で構成される冷凍サイクルを動作させ、室内機１２０が設置される室内の温度や湿度等を調整する。
As shown in FIG. 1, the
室外機１１０は、温度等の調整対象の建物の室外に配置される。室外機１１０は、冷媒経路１３０，１４０のそれぞれの一端に接続され、冷媒経路１３０，１４０の何れか一方から冷媒を吸入し、何れか他方に冷媒を排出する。
The
室内機１２０は、温度等の調整対象の建物の室内に配置される。室内機１２０は、冷媒経路１３０，１４０のそれぞれの他端に接続され、冷媒経路１３０，１４０の何れか一方から冷媒を吸入し、何れか他方に冷媒を排出する。
The
冷媒経路１３０，１４０は、例えば、管路により構成され、冷媒が室外機１１０及び室内機１２０の間で循環可能なように、室外機１１０及び室内機１２０との間を接続する。
The
室外機１１０は、冷媒経路Ｌ１～Ｌ６と、油経路Ｌ７，Ｌ８と、四方切換弁１１１と、アキュムレータ１１２と、圧縮機１１３と、油分離器１１４と、室外熱交換器１１５と、室外膨張弁１１６と、ファン１１７とを含む。
The
冷媒経路Ｌ１～Ｌ６は、例えば、管路として構成される。 The refrigerant paths L1 to L6 are configured, for example, as pipes.
冷媒経路Ｌ１は、室外機１１０の外部の冷媒経路１３０の一端と四方切換弁１１１との間を接続する。
The refrigerant path L1 connects one end of the
冷媒経路Ｌ２は、四方切換弁１１１と圧縮機１１３の入口との間を接続する。冷媒経路Ｌ２は、冷媒経路Ｌ２１，Ｌ２２を含む。
Refrigerant path L2 connects between the four-
冷媒経路Ｌ２１は、四方切換弁１１１とアキュムレータ１１２との間を接続する。冷媒経路Ｌ２２は、アキュムレータ１１２と圧縮機１１３の入口との間を接続する。
Refrigerant path L21 connects between the four-
冷媒経路Ｌ３は、四方切換弁１１１と圧縮機１１３の出口との間を接続する。冷媒経路Ｌ３は、冷媒経路Ｌ３１，Ｌ３２を含む。
Refrigerant path L3 connects between the four-
冷媒経路Ｌ３１は、圧縮機１１３の出口と油分離器１１４との間を接続する。冷媒経路Ｌ３２は、四方切換弁１１１と油分離器１１４との間を接続する。
Refrigerant path L31 connects the outlet of
冷媒経路Ｌ４は、四方切換弁１１１と室外熱交換器１１５との間を接続する。
Refrigerant path L4 connects the four-
冷媒経路Ｌ５は、室外熱交換器１１５と室外膨張弁１１６との間を接続する。
Refrigerant path L5 connects the
冷媒経路Ｌ６は、室外機１１０の外部の冷媒経路１４０の一端と室外膨張弁１１６との間を接続する。
Refrigerant path L6 connects one end of the
油経路Ｌ７は、例えば、管路として構成され、油分離器１１４により分離された油を冷媒経路Ｌ２２に流入させ、冷媒経路Ｌ２２を通じて圧縮機１１３に戻すために用いられる。
The oil path L7 is configured, for example, as a pipe line, and is used to allow the oil separated by the
尚、油経路Ｌ７を通過する油には、例えば、液相の冷媒（以下、「液冷媒」）が溶け込んでいる場合がある。つまり、油経路Ｌ７には、油だけでなく、液冷媒も通流する。 The oil passing through the oil path L7 may contain, for example, liquid-phase refrigerant (hereinafter, "liquid refrigerant"). In other words, not only oil but also liquid refrigerant flows through the oil path L7.
油経路Ｌ８は、例えば、管路として構成され、アキュムレータ１１２により分離された液冷媒を含む油を冷媒経路Ｌ２２に流入させ、冷媒経路Ｌ２２を通じて圧縮機１１３に戻すために用いられる。
The oil path L8 is configured, for example, as a pipe line, and is used to allow the oil containing the liquid refrigerant separated by the
四方切換弁１１１は、空気調和機１００の冷房運転の場合と暖房運転の場合とで冷媒が循環する流れを逆転させる。
The four-
空気調和機１００の冷房運転時に、四方切換弁１１１は、図１中の実線の経路を接続する。具体的には、空気調和機１００の冷房運転時に、四方切換弁１１１は、冷媒経路Ｌ１と冷媒経路Ｌ２との間、及び冷媒経路Ｌ３と冷媒経路Ｌ４との間を接続させる。
When the
一方、空気調和機１００の暖房運転の場合、四方切換弁１１１は、図１中の点線の経路を接続する。具体的には、空気調和機１００の暖房運転時に、四方切換弁１１１は、冷媒経路Ｌ４と冷媒経路Ｌ２との間、及び冷媒経路Ｌ１と冷媒経路Ｌ３との間を接続させる。
On the other hand, when the
アキュムレータ１１２は、冷媒経路Ｌ２１から吸入される冷媒に含まれる液冷媒を分離し、冷媒経路Ｌ２２に液冷媒の一部又は全部が除去された冷媒を吐出する。アキュムレータ１１２で分離される液冷媒には油が含まれる。アキュムレータ１１２には、油経路Ｌ８と接続される油排出口が設けられ、分離された冷媒を含む油は、油排出口を通じて油経路Ｌ８に流出し、油経路Ｌ８及び冷媒経路Ｌ２２を通じて圧縮機１１３に戻される。
The
圧縮機１１３は、冷媒経路Ｌ２２から冷媒を吸入し、高圧に圧縮して冷媒経路Ｌ３１に吐出する。
The
空気調和機１００の冷房運転時において、圧縮機１１３により圧縮された高温高圧の冷媒は、冷媒経路Ｌ３及び冷媒経路Ｌ４を通じて、室外熱交換器１１５に流入する。
During cooling operation of the
一方、空気調和機１００の暖房運転時において、圧縮機１１３により圧縮された高温高圧の冷媒は、冷媒経路Ｌ３及び冷媒経路Ｌ１を通じて、室外機１１０の外部の冷媒経路１３０に流出する。そして、高温高圧の冷媒は、冷媒経路１３０を通じて、室内機１２０に流入する。
On the other hand, when the
油分離器１１４は、冷媒経路Ｌ３１から流入する冷媒から油を分離し、油の一部又は全部が分離され除去された後の冷媒を冷媒経路Ｌ３２に流出させる。また、油分離器１１４には、油経路Ｌ７と接続される油排出口が設けられ、冷媒から分離された油は、油排出口を通じて油経路Ｌ７に流出し、油経路Ｌ７及び冷媒経路Ｌ２２を通じて圧縮機１１３に戻される。
The
室外熱交換器１１５は、外気と内部を通過する冷媒との間で熱交換を行う。具体的には、室外熱交換器１１５には、ファン１１７が併設され、室外熱交換器１１５は、ファン１１７により送風される外気と内部を通流する冷媒との間で熱交換を行う。
The
空気調和機１００の冷房運転時において、室外熱交換器１１５は、冷媒経路Ｌ４から流入する、圧縮機１１３で圧縮された高温高圧の冷媒に外気への放熱を行わせ、凝縮・液化した冷媒（液冷媒）を冷媒経路Ｌ５に流出させる。
During cooling operation of the
また、空気調和機１００の暖房運転時において、室外熱交換器１１５は、冷媒経路Ｌ５から流入する低温低圧の液冷媒に外気から吸熱を行わせ、蒸発した冷媒を冷媒経路Ｌ４に流出させる。
In addition, when the
室外膨張弁１１６は、空気調和機１００の暖房運転時において、所定の開度に閉じられ、冷媒経路Ｌ６から流入する冷媒（液冷媒）を所定の圧力に減圧させる。一方、室外膨張弁１１６は、空気調和機１００の冷房運転時において、全開状態にされ、冷媒経路Ｌ５から冷媒経路Ｌ６に冷媒（液冷媒）を通過させる。室外膨張弁１１６は、例えば、電磁弁である。
When the
室内機１２０は、室内膨張弁１２１と、室内熱交換器１２２と、ファン１２３とを含む。
The
室内膨張弁１２１は、空気調和機１００の冷房運転時において、所定の開度に閉じられ、冷媒経路１４０から流入する、過冷却状態の液冷媒を所定の圧力に減圧させる。一方、室内膨張弁１２１は、空気調和機１００の暖房運転時において、全開状態にされ、室内熱交換器１２２から流出する冷媒（液冷媒）を冷媒経路１４０に向かって通過させる。室内膨張弁１２１は、例えば、電磁弁である。
When the
室内熱交換器１２２は、室内空気と内部を通過する冷媒との間で熱交換を行う。具体的には、室内機１２０に搭載されるファン１２３の作用で、室内熱交換器１２２の周囲に室内空気が通過し、室内熱交換器１２２の内部の冷媒との間で熱交換が促進される。そして、ファン１２３の作用で、室内熱交換器１２２の内部との冷媒との間の熱交換が行われた室内空気が室内機１２０の外部に送り出されることにより、室内の冷房或いは暖房が実現される。
The
空気調和機１００の冷房運転時において、室内熱交換器１２２は、室内膨張弁１２１により減圧された低温低圧の液冷媒に室内空気から吸熱させ、室内空気の温度を下げる。
When the
一方、空気調和機１００の暖房運転時において、室内熱交換器１２２は、冷媒経路１３０を通じて室外機１１０から流入する高温高圧の冷媒に室内空気への放熱を行わせ、室内空気の温度を上げる。
On the other hand, when the
［電力変換装置の第１例］
次に、本実施形態に係る空気調和機１００に搭載される電力変換装置２００の第１例について説明する。
[First Example of Power Conversion Device]
Next, a first example of the
＜構成＞
図２～図４を参照して、本例に係る電力変換装置２００の構成について説明する。
<Configuration>
The configuration of the
図２は、電力変換装置２００の第１例を示す構成図である。図３は、パワーデバイス２３３ＰＤの放熱構造の一例を示す図である。図４は、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量を説明する図である。
Figure 2 is a configuration diagram showing a first example of the
図２に示すように、室外機１１０は、自身の構成要素を収容する筐体１１０Ｈを有し、筐体１１０Ｈに収容される電力変換装置２００を含む。
As shown in FIG. 2, the
電力変換装置２００は、室外機１１０の外部から供給される、商用電源ＰＳの交流の電力を用いて、圧縮機１１３の電動機１１３Ｍを駆動する。
The
電力変換装置２００は、端子Ｔ＿ＦＧと、電源線Ｌ＿Ｌと、電源線Ｌ＿ＮＥと、グランド線Ｌ＿ＦＧと、電源端子台２１０と、ノイズフィルタ２２０と、電力変換基板２３０と、放熱部２４０とを含む。
The
端子Ｔ＿ＦＧは、筐体１１０Ｈの外部において、接地される。
Terminal T_FG is grounded outside the
電源線Ｌ＿Ｌ，Ｌ＿ＮＥは、商用電源ＰＳの交流の電力を電力変換基板２３０に供給する。
The power supply lines L_L and L_NE supply AC power from the commercial power supply PS to the
電源線Ｌ＿Ｌは、電源線Ｌ＿Ｌ１～Ｌ＿Ｌ５を含む。同様に、電源線Ｌ＿ＮＥは、電源線Ｌ＿ＮＥ１～Ｌ＿ＮＥ５を含む。 The power supply line L_L includes power supply lines L_L1 to L_L5. Similarly, the power supply line L_NE includes power supply lines L_NE1 to L_NE5.
電源線Ｌ＿Ｌ１，Ｌ＿ＮＥ１は、それぞれ、商用電源ＰＳと電源端子台２１０との間を接続する。電源線Ｌ＿Ｌ２，Ｌ＿ＮＥ２は、それぞれ、電源端子台２１０とノイズフィルタ２２０の電源線Ｌ＿Ｌ３，Ｌ＿ＮＥ３の一端との間を接続する。電源線Ｌ＿Ｌ３，Ｌ＿Ｌ４、及び電源線Ｌ＿ＮＥ３，Ｌ＿ＮＥ４は、ノイズフィルタ２２０の内部の電源線に相当する。電源線Ｌ＿Ｌ５，Ｌ＿ＮＥ５は、それぞれ、ノイズフィルタ２２０の電源線Ｌ＿Ｌ４，Ｌ＿ＮＥ４の他端と電力変換基板２３０との間を接続する。
The power lines L_L1 and L_NE1 each connect between the commercial power source PS and the
グランド線Ｌ＿ＦＧは、基準電位線であり、基準電位に対応する筐体１１０Ｈと端子Ｔ＿ＦＧを通じて接続される。上述の如く、端子Ｔ＿ＦＧが接地されることから、本例では、グランド電位は、接地電位である。
The ground line L_FG is a reference potential line and is connected to the
電源端子台２１０は、電源線Ｌ＿Ｌ１，Ｌ＿ＮＥ１により供給される交流の電力を各種機器に中継したり分岐させたりする。
The power
電源端子台２１０には、電源線Ｌ＿Ｌ１の一端が接続されると共に、電源線Ｌ＿Ｌ２の一端が接続され、電源線Ｌ＿Ｌ１と電源線Ｌ＿Ｌ２との間を電気的に接続する。同様に、電源端子台２１０には、電源線Ｌ＿ＮＥ１の一端が接続されると共に、電源線Ｌ＿ＮＥ２の一端が接続され、電源線Ｌ＿ＮＥ１と電源線Ｌ＿ＮＥ２との間を電気的に接続する。
One end of the power line L_L1 and one end of the power line L_L2 are connected to the
ノイズフィルタ２２０は、電源線Ｌ＿Ｌ３，Ｌ＿Ｌ４、及び電源線Ｌ＿ＮＥ３，Ｌ＿ＮＥ４の電流のノイズを抑制する。例えば、図２に示すように、ノイズフィルタ２２０は、コモンモードチョークコイル２２１と、Ｙコンデンサ２２２と、Ｘコンデンサ２２３とを含む。
The
コモンモードチョークコイル２２１は、電源線Ｌ＿Ｌ３，Ｌ＿Ｌ４、及び電源線Ｌ＿ＮＥ３，Ｌ＿ＮＥ４に流れるコモンモードのノイズ電流に対してインダクタとして作用しノイズ電流を抑制する。
The common
Ｙコンデンサ２２２は、グランドに流出したコモンモードの高周波のノイズ電流をノイズ源（電力変換基板２３０）に戻す働きを有する。Ｙコンデンサ２２２は、Ｙコンデンサ２２２Ａ，２２２Ｂを含む。
The
Ｙコンデンサ２２２Ａは、電源線Ｌ＿Ｌ４とグランド線Ｌ＿ＦＧとの間を接続する電線に設けられる。Ｙコンデンサ２２２Ｂは、電源線Ｌ＿ＮＥ４とグランド線Ｌ＿ＦＧとの間を接続する電線に設けられる。
The
Ｘコンデンサ２２３は、ノーマルモードの高周波のノイズ電流をバイパスしてノイズ源（電力変換基板２３０）に戻す働きを有する。Ｘコンデンサ２２３は、Ｘコンデンサ２２３Ａ，２２３Ｂを含む。
The
Ｘコンデンサ２２３Ａは、電源線Ｌ＿Ｌ３と電源線Ｌ＿ＮＥ３との間を接続する電線に設けられる。Ｘコンデンサ２２３Ｂは、電源線Ｌ＿Ｌ４と電源線Ｌ＿ＮＥ４との間を接続する電線に設けられる。
The
電力変換基板２３０は、電源線Ｌ＿Ｌ，Ｌ＿ＮＥを通じて供給される交流の電力を用いて、所定の電圧及び周波数の三相交流を生成し電動機１１３Ｍに出力するための構成要素が実装される。これにより、電力変換装置２００は、圧縮機１１３を駆動することができる。電力変換基板２３０には、整流回路２３１と、平滑回路２３２と、インバータ回路２３３とが実装される。
The
整流回路２３１は、電源線Ｌ＿Ｌ５，Ｌ＿ＮＥ５の交流を直流に変換し、電源線Ｌ＿Ｐ１，Ｌ＿ＮＧ１に出力する。例えば、図２に示すように、整流回路２３１は、パワーデバイス２３１ＰＤ（半導体ダイオード）を含む。
The
平滑回路２３２は、電源線Ｌ＿Ｐ１，Ｌ＿ＮＧ１の直流を平滑化する。例えば、平滑回路２３２は、平滑コンデンサ２３２Ｃと、リアクトル２３２Ｌとを含む。
The smoothing
平滑コンデンサ２３２Ｃは、電源線Ｌ＿Ｐ１，Ｌ＿ＮＧ１の間を接続する電線に設けられる。平滑コンデンサ２３２Ｃは、適宜、充放電を繰り返しながら、整流回路２３１から出力される直流電力やインバータ回路２３３から出力（回生）される直流を平滑化する。
The smoothing
リアクトル２３２Ｌは、電源線Ｌ＿Ｐ１に設けられる。例えば、リアクトル２３２Ｌは、整流回路２３１と平滑コンデンサ２３２Ｃとの間の電源線Ｌ＿Ｐ１に設けられる。リアクトル２３２Ｌは、適宜、電流の変化を妨げるように電圧を発生させながら、整流回路２３１から出力される直流やインバータ回路２３３から出力（回生）される直流を平滑化する。
The
インバータ回路２３３は、電源線Ｌ＿Ｐ１，Ｌ＿ＮＧ１の他端に接続される。インバータ回路２３３は、パワーデバイス２３３ＰＤを含む。パワーデバイス２３３ＰＤは、例えば、半導体スイッチである。半導体スイッチは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）等である。半導体スイッチは、例えば、ケイ素（シリコン：Ｓｉ）を主材料として構成される。また、半導体スイッチは、ワイドバンドギャップ半導体材料を主材料として構成されてもよい。後述のパワーデバイス２５１ＰＤについても同様であってよい。
The
インバータ回路２３３は、パワーデバイス２３３ＰＤのスイッチ動作により、平滑回路２３２から出力される直流を所定の周波数や所定の電圧を有する三相交流に変換し電動機１１３Ｍに出力する。パワーデバイス２３３ＰＤのスイッチング周波数は、例えば、２０ｋＨｚ以上に設定される。これにより、パワーデバイス２３３ＰＤのスイッチング動作に起因するノイズ音の周波数を人間の可聴域から外すことができる。
The
放熱部２４０は、パワーデバイス２３３ＰＤの熱をパワーデバイス２３３ＰＤの外部に放熱させる。
The
例えば、図３に示すように、放熱部２４０は、ヒートシンクである。本例では、電力変換基板２３０に実装されるパワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０（ヒートシンク）とは、絶縁体である放熱促進部材２４５を介して熱伝導が可能なように間接的に接する。放熱促進部材２４５は、例えば、熱伝導フィラを含む熱伝導シートや熱伝導グリス等である。また、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０（ヒートシンク）とは、熱伝導が可能なように、直接的に接していてもよい。
For example, as shown in FIG. 3, the
以下、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０とが接する状態は、熱伝導によってパワーデバイス２３３ＰＤから放熱部２４０に放熱可能な状態を意味し、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０が直接的に接する状態だけでなく、放熱促進部材２４５等を介して間接的に接する状態をも含む意味で用いる。また、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との接触面積は、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０とが直接的に接しているか間接的に接しているかに依らず、パワーデバイス２３３ＰＤにおける放熱部２４０と対向する面の面積の意味で用いる。
Hereinafter, the state in which the power device 233PD and the
また、放熱部２４０は、内部に冷媒が通流するウォータジャケット等であってもよい。
The
＜コモンモードのノイズ電流＞
図２～図４に加えて、図５を参照して、電力変換装置２００に生じうるコモンモードのノイズ電流について説明する。
<Common mode noise current>
A common mode noise current that may occur in the
図５は、室外機１１０の筐体１１０Ｈの一例を示す図である。
Figure 5 shows an example of the
図２に示すように、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間に浮遊容量Ｃｓ１１が存在する。
As shown in FIG. 2, there is a stray capacitance Cs11 between the power device 233PD and the
例えば、図３に示すように、パワーデバイス２３３ＰＤは、ケース２３３ＰＤａと、ケース２３３ＰＤａの内部に実装されるチップ２３３ＰＤｂとを含む。また、本例では、パワーデバイス２３３ＰＤのケース２３３ＰＤａと放熱部２４０との間には、絶縁体としての放熱促進部材２４５が配置される。
For example, as shown in FIG. 3, the power device 233PD includes a case 233PDa and a chip 233PDb mounted inside the case 233PDa. In this example, a heat
例えば、ケース２３３ＰＤａが樹脂製の場合、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１は、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との対向面同士の間の浮遊容量に相当する。また、ケース２３３ＰＤａが金属製の場合、図４に示すように、チップ２３３ＰＤｂとケース２３３ＰＤａとの間に浮遊容量Ｃｓ１１＿１が存在し、ケース２３３ＰＤａと放熱部２４０との間に浮遊容量Ｃｓ１１＿２が存在する。この場合、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１は、直列接続される、浮遊容量Ｃｓ１１＿１，Ｃｓ１１＿２の合成容量に相当する。
For example, if the case 233PDa is made of resin, the stray capacitance Cs11 between the power device 233PD and the
尚、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１は、インピーダンスアナライザによって測定されうる。具体的には、例えば、作業者は、放熱部２４０と筐体１１０Ｈとを接続する電線を外す等によって、浮遊容量Ｃｓ１１を含む一巡経路（即ち、後述の一巡経路ＣＰ１）を電気的に切断する。そして、作業者は、整流回路２３１とインバータ回路２３３との間のＤＣリンク（例えば、平滑コンデンサ２３２Ｃとインバータ回路２３３との間の電源線Ｌ＿ＮＧ１）と放熱部２４０の間にインピーダンスアナライザを接続する。これにより、作業者は、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１を測定できる。
The stray capacitance Cs11 between the power device 233PD and the
また、図２に示すように、電源線Ｌ＿Ｌ５，Ｌ＿ＮＥ５のそれぞれには、配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２が存在する。 Also, as shown in FIG. 2, the power supply lines L_L5 and L_NE5 each have wiring inductances Lp11 and Lp12.
そのため、図２に示すように、配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２と浮遊容量Ｃｓ１１とによって、電源線Ｌ＿Ｌ５及び電源線Ｌ＿ＮＥ５にノイズに起因するコモンモードの共振電流が流れる可能性がある。具体的には、浮遊容量Ｃｓ１１、筐体１１０Ｈ、グランド線Ｌ＿ＦＧ、Ｙコンデンサ２２２Ａ、及び配線インダクタンスＬｐ１１を通過し電力変換基板２３０に戻る経路ＣＰ１１、並びに浮遊容量Ｃｓ１１、筐体１１０Ｈ、グランド線Ｌ＿ＦＧ、Ｙコンデンサ２２２Ｂ、及び配線インダクタンスＬｐ１２を通過し電力変換基板２３０に戻る経路ＣＰ１２にコモンモードの共振電流が流れる可能性がある。
2, the wiring inductances Lp11 and Lp12 and the stray capacitance Cs11 may cause a common mode resonant current due to noise to flow in the power lines L_L5 and L_NE5. Specifically, a common mode resonant current may flow in a path CP11 that passes through the stray capacitance Cs11, the
例えば、図５に示すように、筐体１１０Ｈは、鉛直方向の柱部材や水平方向の梁部材を組みわせて構成され、共振電流ＲＣは、電力変換基板２３０付近を起点として、筐体１１０Ｈの柱部材や梁部材を流れうる。
For example, as shown in FIG. 5, the
図２に示すように、電動機１１３Ｍと、筐体１１０Ｈに導通される圧縮機１１３の筐体１１３Ｈとの間にも浮遊容量Ｃｓ１２が存在する。しかしながら、浮遊容量Ｃｓ１２は、一般的に比較的大きくなる傾向にある。その結果、電動機１１３Ｍのインダクタンスや周辺の配線のインダクタンス及び浮遊容量Ｃｓ１２を含む経路にノイズに起因する共振電流が流れても、その周波数は比較的低くなる可能性が高い。
As shown in FIG. 2, there is also stray capacitance Cs12 between the
これに対して、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１は、一般的に比較的小さくなる傾向にある。特に、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との接触面積が小さい場合（例えば、接触面積が８００ｍｍ２以下の場合）、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１は、より小さくなる可能性が高まる。その結果、経路ＣＰ１１，ＣＰ１２に流れる、ノイズに起因するコモンモードの共振電流の周波数は比較的高くなる可能性がある。そのため、経路ＣＰ１１，ＣＰ１２に流れる共振電流は、特に、放射ノイズが問題となる３０ＭＨｚ以上の高周波電流になる可能性がある。よって、筐体１１０Ｈに流れる高周波電流によって、ＥＭＩの問題が生じる可能性がある。
In contrast, the stray capacitance Cs11 between the power device 233PD and the
＜放射ノイズの抑制方法＞
図２～図５に加えて、図６～図９を参照して、電力変換装置２００における放射ノイズの抑制方法について説明する。
<Method of suppressing radiation noise>
A method for suppressing radiation noise in the
図６は、電力変換装置２００の第１例をコモンモードで表現した等価回路を示す図である。図７は、室外機１１０の筐体１１０Ｈの外周における電流が流れうる経路（ループ経路）の一例を示す図である。図８は、電力変換装置２００の一巡経路ＣＰ１のインピーダンスの測定結果の一例を示す図である。図９は、Ｑ値を説明する図である。
Figure 6 is a diagram showing an equivalent circuit representing a first example of the
図６に示すように、本例では、電力変換装置２００をコモンモードで表現したときの配線インダクタンスＬｐ１及び浮遊容量Ｃｓ１１によって生じる共振電流が流れる一巡経路ＣＰ１について考える。一巡経路ＣＰ１は、浮遊容量Ｃｓ１１、グランド、Ｙコンデンサ２２２、及び配線インダクタンスＬｐ１を含む環状の経路である。Ｙコンデンサ２２２の容量は、並列接続されるＹコンデンサ２２２Ａ，２２２Ｂの合成容量に相当する。配線インダクタンスＬｐ１は、並列接続される配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２の合成インダクタンスに相当する。
As shown in FIG. 6, in this example, we consider a loop path CP1 through which a resonant current flows, which is generated by the wiring inductance Lp1 and the floating capacitance Cs11 when the
電力変換装置２００は、一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１が所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１より低くなるように設定される。所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１は、例えば、３０ＭＨｚである。これにより、一巡経路ＣＰ１の共振電流の周波数を放射ノイズが問題となる高周波帯域から外すことができ、その結果、筐体１１０Ｈからの放射ノイズを抑制することができる。
The
また、所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１は、筐体１１０Ｈの外周を一巡するように電流が流れうる環状のループ経路のうちの最大の長さのループ経路のその長さを１波長とする電磁波の周波数に相当する値であってもよい。筐体１１０Ｈの外周を一巡するように電流が流れうるループ経路とは、始点から筐体１１０Ｈの棒状のフレームを通過し始点と同じ箇所に戻る経路であって、一対の始点及び終点以外で同じ箇所を通過することなく且つ連続して描かれる経路を意味する。これにより、共振周波数ｆｒ１がｆｒ＿ｌｉｍ１より低くなるように設定されることで、一巡経路ＣＰ１の共振電流の１波長が筐体１１０Ｈの外周のどのループ経路の長さよりも長くなる。そのため、例えば、図７に示すように、筐体１１０Ｈの外周の比較的長いループ経路ＲＰに一巡経路ＣＰ１の共振電流が通流しても、ループ経路ＲＰの長さより共振電流の波長が長いことから、ループアンテナの作用による放射ノイズを抑制できる。
The predetermined value fr_lim1 may be a value equivalent to the frequency of an electromagnetic wave having the length of the longest loop path among the annular loop paths through which a current can flow around the outer periphery of the
また、電力変換基板２３０のパワーデバイス２３３ＰＤのスイッチング動作とは異なる他のノイズ発生要因に対応するノイズ電流の共振周波数と異なるように、一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１が設定されてもよい。これにより、例えば、ノイズに関する所定の規格で定められる周波数領域におけるノイズレベルの変動を抑制して平均化することができ、その結果、その規格をクリアし易くなる。
The resonant frequency fr1 of the loop path CP1 may be set to be different from the resonant frequency of a noise current corresponding to a noise generating factor other than the switching operation of the power device 233PD of the
また、電力変換装置２００のキャリア周波数の整数倍成分等のキャリア周波数と相関を有する周波数と異なるように、一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１が設定されてもよい。これにより、電力変換装置２００は、キャリア周波数に起因するノイズを抑制することができる。
The resonant frequency fr1 of the loop path CP1 may be set to be different from a frequency that is correlated with the carrier frequency of the
また、ノイズフィルタ２２０におけるノイズの減衰量が比較的大きい周波数帯に含まれるように、一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１が設定されてもよい。これにより、一巡経路ＣＰ１におけるノイズに起因する共振電流を抑制することができる。
The resonant frequency fr1 of the loop path CP1 may be set so that it is included in a frequency band in which the amount of noise attenuation in the
一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１は、以下の式（１）で表される。 The resonant frequency fr1 of the loop path CP1 is expressed by the following equation (1):
そのため、例えば、設計者は、配線インダクタンスＬｐ１、及び浮遊容量Ｃｓ１１の少なくとも一方の大きさを適宜設定することにより、一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１を所望の値に設定することができる。具体的には、配線インダクタンスＬｐ１及び浮遊容量Ｃｓ１１の少なくとも一方が比較的大きくなるように適宜設定されることで、一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１が所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１より低くなるように設定されうる。配線インダクタンスＬｐ１が比較的大きくなるように設定される場合、配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２の双方が比較的大きくなるように設定される。 Therefore, for example, a designer can set the resonant frequency fr1 of the loop path CP1 to a desired value by appropriately setting the magnitude of at least one of the wiring inductance Lp1 and the stray capacitance Cs11. Specifically, by appropriately setting at least one of the wiring inductance Lp1 and the stray capacitance Cs11 to be relatively large, the resonant frequency fr1 of the loop path CP1 can be set to be lower than a predetermined value fr_lim1. When the wiring inductance Lp1 is set to be relatively large, both of the wiring inductances Lp11 and Lp12 are set to be relatively large.
例えば、設計者は、電源線Ｌ＿Ｌ５及び電源線Ｌ＿ＮＥ５の両方の長さを比較的長くなるように適宜設定する。これにより、電源線Ｌ＿Ｌ５及び電源線Ｌ＿ＮＥ５の配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２の合成インダクタンス（配線インダクタンスＬｐ１）が比較的大きくなるように設定されうる。そのため、設計者は、電源線Ｌ＿Ｌ５及び電源線Ｌ＿ＮＥ５の両方の長さを比較的長くなるように設定することで、共振周波数ｆｒ１を所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１より低くなるように設定することができる。 For example, the designer appropriately sets the lengths of both the power lines L_L5 and L_NE5 to be relatively long. This allows the combined inductance (wiring inductance Lp1) of the wiring inductances Lp11 and Lp12 of the power lines L_L5 and L_NE5 to be set to be relatively large. Therefore, by setting the lengths of both the power lines L_L5 and L_NE5 to be relatively long, the designer can set the resonant frequency fr1 to be lower than a predetermined value fr_lim1.
また、電源線Ｌ＿Ｌ５及び電源線Ｌ＿ＮＥ５の両方の少なくとも一部が巻き回されることによってコイルとされていてもよい。これにより、コイルの部分のインダクタンスが増加することから、電源線Ｌ＿Ｌ５及び電源線Ｌ＿ＮＥ５の配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２の合成インダクタンス（配線インダクタンスＬｐ１）が比較的大きくなるように設定されうる。そのため、設計者は、電源線Ｌ＿Ｌ５及び電源線Ｌ＿ＮＥ５の両方の一部又は全部をコイルとすることによって、共振周波数ｆｒ１を所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１より低くなるように設定することができる。 Also, at least a portion of both the power lines L_L5 and L_NE5 may be wound to form a coil. This increases the inductance of the coil portion, so the combined inductance (wiring inductance Lp1) of the wiring inductances Lp11 and Lp12 of the power lines L_L5 and L_NE5 can be set to be relatively large. Therefore, by forming a part or all of both the power lines L_L5 and L_NE5 into a coil, the designer can set the resonant frequency fr1 to be lower than a predetermined value fr_lim1.
また、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間に介在する放熱促進部材２４５として、誘電率が比較的高い部材が採用されてもよい。また、放熱促進部材２４５の厚みが可能な範囲でより小さく設定されてもよい。これにより、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１が比較的大きく設定されうる。そのため、設計者は、放熱促進部材２４５の誘電率及び厚みの少なくとも一方を調整することによって、共振周波数ｆｒ１を所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１より低くなるように設定することができる。
A material with a relatively high dielectric constant may be used as the heat
例えば、図８に示すように、一巡経路ＣＰ１のインピーダンスの測定結果から、一巡経路ＣＰ１の最も大きな共振の周波数ｆｒ＿ｄが所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１（本例では、３０ＭＨｚ）より低くなっていることが分かる。一巡経路ＣＰ１の"最も大きな共振"とは、一巡経路ＣＰ１において生じる、特定の周波数の電流が周辺の周波数の電流よりも流れ易くなっている状態を表す共振のうち、最もインピーダンスが低い共振を意味する。これにより、電力変換装置２００の一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１が、想定通りに、所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１より低く設定されていることを確認することができる。
For example, as shown in FIG. 8, the measurement results of the impedance of the loop path CP1 show that the frequency fr_d of the largest resonance of the loop path CP1 is lower than a predetermined value fr_lim1 (30 MHz in this example). The "largest resonance" of the loop path CP1 refers to the resonance with the lowest impedance among the resonances that occur in the loop path CP1 and represent a state in which a current of a specific frequency flows more easily than currents of surrounding frequencies. This makes it possible to confirm that the resonance frequency fr1 of the loop path CP1 of the
一巡経路ＣＰ１の"最も大きな共振"は、一巡経路ＣＰ１において生じる、特定の周波数の電流が周辺の周波数の電流よりも流れ易くなっている状態を表す共振のうち、Ｑ値が最も大きい共振に対応する。図９に示すように、Ｑ値は、共振の周波数特性の先鋭度を表す指標値であり、共振の角周波数（共振角周波数）ω０、共振角周波数ω０での電流値ＩＭＡＸの１／√２倍の電流値のときの近傍の角周波数ω１，ω２を用いて、以下の式（２），（３）で表される。 The "largest resonance" of the loop path CP1 corresponds to the resonance with the largest Q value among the resonances occurring in the loop path CP1 that indicate a state in which a current of a specific frequency flows more easily than currents of surrounding frequencies. As shown in Fig. 9, the Q value is an index value that indicates the sharpness of the frequency characteristic of the resonance, and is expressed by the following formulas (2) and ( 3 ) using the resonance angular frequency (resonance angular frequency) ω0 and nearby angular frequencies ω1 and ω2 at the current value IMAX at the resonance angular frequency ω0,
尚、一巡経路ＣＰ１のインピーダンスは、一巡経路ＣＰ１から分岐する経路の電気的な接続を切断した上で、一巡経路のＣＰ１の任意の箇所を切断し、その箇所にインピーダンスアナライザを接続することにより測定されうる。例えば、作業者は、一巡経路ＣＰ１から分岐する電源線Ｌ＿Ｌ３，Ｌ＿ＮＥ３、及び電力変換基板２３０と電動機１１３Ｍとの間の配線を取り外す。そして、作業者は、Ｙコンデンサ２２２Ａとグランド線Ｌ＿ＦＧとの接続箇所、及びＹコンデンサ２２２Ｂとグランド線Ｌ＿ＦＧとの接続箇所との双方を電気的に切断し、Ｙコンデンサ２２２Ａ，２２２Ｂの切り離した端同士を接続し、その接続端とグランド線Ｌ＿ＦＧとの間に、インピーダンスアナライザを接続することにより、一巡経路ＣＰ１のインピーダンスを測定することができる。また、作業者は、電源線Ｌ＿Ｌ５及び電源線Ｌ＿ＮＥ５の双方を電気的に切断し、切り離した端をＹコンデンサ２２２側と電力変換基板２３０側とのそれぞれで接続し、両接続端の間に、インピーダンスアナライザを接続することにより、一巡経路ＣＰ１のインピーダンスを測定することもできる。
The impedance of the loop path CP1 can be measured by disconnecting the electrical connections of the paths branching from the loop path CP1, disconnecting any point of the loop path CP1, and connecting an impedance analyzer to that point. For example, the worker removes the power lines L_L3 and L_NE3 branching from the loop path CP1, and the wiring between the
このように、本例では、配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２や浮遊容量Ｃｓ１１が適宜設定されることによって、電力変換装置２００の一巡経路ＣＰ１の共振周波数ｆｒ１が所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１より低く設定される。これにより、磁気コア（例えば、フェライトコア）等の追加部品を用いることなく、より簡素な構成で筐体１１０Ｈからの放射ノイズを抑制することができる。
In this way, in this example, the wiring inductances Lp11, Lp12 and the stray capacitance Cs11 are appropriately set, so that the resonant frequency fr1 of the loop path CP1 of the
［電力変換装置の第２例］
次に、本実施形態に係る空気調和機１００に搭載される電力変換装置２００の第２例について説明する。
[Second Example of Power Conversion Device]
Next, a second example of the
以下、上述の第１例（図２）と同じ或いは対応する構成には同一の符号を付すと共に、上述の第１例と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第１例と同じ或いは対応する内容の説明を省略する場合がある。 In the following, the same reference numerals will be used for configurations that are the same as or correspond to the first example described above (Figure 2), and the explanation will focus on the parts that are different from the first example described above, and explanations of the same or corresponding parts as the first example described above may be omitted.
＜構成＞
図１０を参照して、本例に係る電力変換装置２００の構成について説明する。
<Configuration>
The configuration of a
図１０は、電力変換装置２００の第２例を示す構成図である。
Figure 10 is a configuration diagram showing a second example of the
図１０に示すように、電力変換装置２００は、上述の第１例と同様、端子Ｔ＿ＦＧと、電源線Ｌ＿Ｌと、電源線Ｌ＿ＮＥと、グランド線Ｌ＿ＦＧと、電源端子台２１０と、ノイズフィルタ２２０と、電力変換基板２３０と、放熱部２４０とを含む。また、電力変換装置２００は、上述の第１例と異なり、電力変換基板２５０と、放熱部２６０とを含む。
As shown in FIG. 10, the
電力変換基板２５０は、電源線Ｌ＿Ｐ２，Ｌ＿ＮＧ２を通じて、電力変換基板２３０の直流リンクと接続される。電源線Ｌ＿Ｐ２は、一端が平滑回路２３２とインバータ回路２３３との間の電源線Ｌ＿Ｐ１に接続され、他端が電力変換基板２５０に接続される。電源線Ｌ＿ＮＧ２は、一端が平滑回路２３２とインバータ回路２３３との間の電源線Ｌ＿ＮＧ１に接続され、他端が電力変換基板２５０に接続される。
The
電力変換基板２５０は、電源線Ｌ＿Ｐ２，Ｌ＿ＮＧ２を通じて供給される直流の電力を用いて、所定の電圧及び所定の周波数の三相交流を生成し電動機１１７Ｍに出力するための構成要素が実装される。これにより、電力変換装置２００は、ファン１１７を駆動することができる。電力変換基板２５０には、インバータ回路２５１が実装される。
The
インバータ回路２５１は、電源線Ｌ＿Ｐ２，Ｌ＿ＮＧ２の他端に接続される。インバータ回路２５１は、パワーデバイス２５１ＰＤを含む。パワーデバイス２５１ＰＤは、例えば、半導体スイッチである。
The
インバータ回路２５１は、パワーデバイス２５１ＰＤのスイッチ動作により、平滑回路２３２から出力される直流を所定の周波数や所定の電圧を有する三相交流に変換し電動機１１７Ｍに出力する。パワーデバイス２５１ＰＤのスイッチング周波数は、例えば、２０ｋＨｚ以上に設定される。これにより、パワーデバイス２５１ＰＤのスイッチング動作に起因するノイズ音の周波数を人間の可聴域から外すことができる。
The
放熱部２６０は、パワーデバイス２５１ＰＤの熱をパワーデバイス２５１ＰＤの外部に放熱させる。
The
例えば、図３の放熱部２４０と同様に、放熱部２６０は、ヒートシンクである。パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０（ヒートシンク）とは、絶縁体である伝熱促進部材を介して熱伝導が可能なように間接的に接してもよいし、直接的に接していてもよい。
For example, similar to the
以下、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０とが接する状態は、熱伝導によってパワーデバイス２５１ＰＤから放熱部２６０に放熱可能な状態を意味し、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０が直接的に接する状態だけでなく、伝熱促進部材等を介して間接的に接する状態をも含む意味で用いる。また、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との接触面積は、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０とが直接的に接しているか間接的に接しているかに依らず、パワーデバイス２５１ＰＤにおける放熱部２６０と対応する面の面積の意味で用いる。
Hereinafter, the state in which the power device 251PD and the
また、放熱部２６０は、内部に冷媒が通流するウォータジャケット等であってもよい。
The
＜コモンモードのノイズ電流＞
引き続き、図１０を参照して、電力変換装置２００に生じうるコモンモードのノイズ電流について説明する。
<Common mode noise current>
Next, a common mode noise current that may occur in the
図１０に示すように、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との間に浮遊容量Ｃｓ２１が存在する。
As shown in FIG. 10, there is a stray capacitance Cs21 between the power device 251PD and the
例えば、図３のパワーデバイス２３３ＰＤの場合と同様、パワーデバイス２５１ＰＤは、ケースと、そのケースの内部に実装されるチップとを含む。また、パワーデバイス２５１ＰＤのケースと放熱部２６０との間には、絶縁体としての放熱促進部材が配置される場合がある。
For example, similar to the case of power device 233PD in FIG. 3, power device 251PD includes a case and a chip mounted inside the case. In addition, a heat dissipation promoting member serving as an insulator may be disposed between the case of power device 251PD and
例えば、パワーデバイス２５１ＰＤのケースが樹脂製の場合、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ２１は、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との対向面同士の間の浮遊容量に相当する。また、パワーデバイス２５１ＰＤのケースが金属製の場合、パワーデバイス２５１ＰＤのチップとケースとの間、及びパワーデバイス２５１ＰＤのケースと放熱部２６０との間のそれぞれに浮遊容量が存在する。この場合、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との間の浮遊容量Ｃｓ２１は、直列接続される、２つの浮遊容量の合成容量に相当する。
For example, if the case of power device 251PD is made of resin, stray capacitance Cs21 between power device 251PD and
尚、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との間の浮遊容量Ｃｓ２１は、インピーダンスアナライザによって測定されうる。具体的には、例えば、作業者は、放熱部２６０と筐体１１０Ｈとを接続する電線が外す等によって、浮遊容量Ｃｓ２１を含む一巡経路（即ち、一巡経路ＣＰ２）を電気的に切断する。そして、作業者は、例えば、電源線Ｌ＿ＮＧ２と放熱部２６０の間にインピーダンスアナライザを接続する。これにより、作業者は、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との間の浮遊容量Ｃｓ２１を測定できる。
The stray capacitance Cs21 between the power device 251PD and the
また、図１０に示すように、電源線Ｌ＿Ｐ２，Ｌ＿ＮＧ２のそれぞれには、配線インダクタンスＬｐ２１，Ｌｐ２２が存在する。 Furthermore, as shown in FIG. 10, the power supply lines L_P2 and L_NG2 each have wiring inductances Lp21 and Lp22.
そのため、図１０に示すように、配線インダクタンスＬｐ２１，Ｌｐ２２と浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１とによって、電源線Ｌ＿Ｐ２及び電源線Ｌ＿ＮＥ２にノイズに起因するコモンモードの共振電流が流れる可能性がある。具体的には、浮遊容量Ｃｓ２１、筐体１１０Ｈ、浮遊容量Ｃｓ１１、電力変換基板２３０、及び配線インダクタンスＬｐ２１を通過し電力変換基板２５０に戻る経路ＣＰ２１、並びに浮遊容量Ｃｓ２１、筐体１１０Ｈ、浮遊容量Ｃｓ１１、電力変換基板２３０、及び配線インダクタンスＬｐ２２を通過し電力変換基板２５０に戻る経路ＣＰ２２にコモンモードの共振電流が流れる可能性がある。
10, the wiring inductances Lp21 and Lp22 and the stray capacitances Cs11 and Cs21 may cause a common mode resonant current due to noise to flow in the power lines L_P2 and L_NE2. Specifically, a common mode resonant current may flow in a path CP21 that passes through the stray capacitance Cs21, the
＜放射ノイズの抑制方法＞
図１０に加えて、図１１を参照して、電力変換装置２００における放射ノイズの抑制方法について説明する。また、本説明では、上述の第１例の図７～図９を援用する場合がある。
<Method of suppressing radiation noise>
A method for suppressing radiation noise in the
図１１は、電力変換装置２００の第２例をコモンモードで表現した等価回路を示す図である。
Figure 11 shows an equivalent circuit representing a second example of the
図１１に示すように、本例では、電力変換装置２００をコモンモードで表現したときの配線インダクタンスＬｐ２及び浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１によって生じる共振電流が流れる一巡経路ＣＰ２について考える。一巡経路ＣＰ２は、浮遊容量Ｃｓ２１、グランド、浮遊容量Ｃｓ１１、電力変換基板２３０、及び配線インダクタンスＬｐ１を含む環状の経路である。配線インダクタンスＬｐ２は、並列接続される配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２の合成インダクタンスに相当する。
As shown in FIG. 11, in this example, we consider a loop path CP2 through which a resonant current flows, which is generated by the wiring inductance Lp2 and the stray capacitances Cs11 and Cs21 when the
電力変換装置２００は、一巡経路ＣＰ２の共振周波数ｆｒ２が所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２より低くなるように設定される。所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２は、例えば、３０ＭＨｚである。これにより、一巡経路ＣＰ２の共振電流の周波数を放射ノイズが問題となる高周波帯域から外すことができ、その結果、筐体１１０Ｈからの放射ノイズを抑制することができる。
The
また、所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２は、筐体１１０Ｈの外周を一巡するように電流が流れうる環状のループ経路のうちの最大の長さのループ経路のその長さを１波長とする電磁波の周波数に相当する値であってもよい。これにより、共振周波数ｆｒ２がｆｒ＿ｌｉｍ２より低くなるように設定されることで、一巡経路ＣＰ２の共振電流の波長が筐体１１０Ｈの外周のどのループ経路の長さよりも長くなる。そのため、例えば、図７に示すように、筐体１１０Ｈの外周の比較的長いループ経路ＲＰに一巡経路ＣＰ２の共振電流が通流しても、ループ経路ＲＰの長さより共振電流の波長が長いことから、ループアンテナの作用による放射ノイズを抑制できる。
The predetermined value fr_lim2 may be a value equivalent to the frequency of an electromagnetic wave whose wavelength is the length of the longest loop path among the annular loop paths through which a current can flow around the outer periphery of the
また、電力変換基板２５０のパワーデバイス２５１ＰＤのスイッチング動作とは異なる他のノイズ発生要因に対応するノイズ電流の共振周波数と異なるように、一巡経路ＣＰ２の共振周波数ｆｒ２が設定されてもよい。これにより、例えば、ノイズに関する所定の規格で定められる周波数領域におけるノイズレベルの変動を抑制して平均化することができ、その結果、その規格をクリアし易くなる。
The resonant frequency fr2 of the loop path CP2 may be set to be different from the resonant frequency of a noise current corresponding to a noise generating factor other than the switching operation of the power device 251PD of the
また、電力変換装置２００のキャリア周波数の整数倍成分等のキャリア周波数と相関を有する周波数と異なるように、一巡経路ＣＰ２の共振周波数ｆｒ２が設定されてもよい。これにより、電力変換装置２００は、キャリア周波数に起因するノイズを抑制することができる。
The resonant frequency fr2 of the loop path CP2 may be set to be different from a frequency that is correlated with the carrier frequency of the
一巡経路ＣＰ２の共振周波数ｆｒ２は、以下の式（４）で表される。 The resonant frequency fr2 of the loop path CP2 is expressed by the following equation (4):
そのため、例えば、上述の第１例の場合と同様、設計者は、配線インダクタンスＬｐ２、及び浮遊容量Ｃｓ２の少なくとも一方の大きさを適宜設定することにより、一巡経路ＣＰ２の共振周波数ｆｒ２を所望の値に設定することができる。具体的には、配線インダクタンスＬｐ２及び浮遊容量Ｃｓ２の少なくとも一方が比較的大きくなるように適宜設定されることで、一巡経路ＣＰ２の共振周波数ｆｒ２が所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２より低くなるように設定されうる。浮遊容量Ｃｓ２は、浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１の合成容量である。配線インダクタンスＬｐ２が比較的大きくなるように設定される場合、配線インダクタンスＬｐ２１，Ｌｐ２２の双方が比較的大きくなるように設定される。浮遊容量Ｃｓ２が比較的大きくなるように設定される場合、浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１の双方が比較的大きくなるように設定されてもよいし、何れか一方だけが比較的大きくなるように設定されてもよい。 Therefore, for example, as in the first example described above, the designer can set the resonant frequency fr2 of the loop path CP2 to a desired value by appropriately setting the magnitude of at least one of the wiring inductance Lp2 and the stray capacitance Cs2. Specifically, the resonant frequency fr2 of the loop path CP2 can be set to be lower than a predetermined value fr_lim2 by appropriately setting at least one of the wiring inductance Lp2 and the stray capacitance Cs2 to be relatively large. The stray capacitance Cs2 is the combined capacitance of the stray capacitances Cs11 and Cs21. When the wiring inductance Lp2 is set to be relatively large, both the wiring inductances Lp21 and Lp22 are set to be relatively large. When the stray capacitance Cs2 is set to be relatively large, both the stray capacitances Cs11 and Cs21 may be set to be relatively large, or only one of them may be set to be relatively large.
例えば、設計者は、電源線Ｌ＿Ｐ２及び電源線Ｌ＿ＮＧ２の両方の長さを比較的長くなるように適宜設定する。これにより、電源線Ｌ＿Ｐ２及び電源線Ｌ＿ＮＧ２の配線インダクタンスＬｐ２１，Ｌｐ２２の合成インダクタンス（配線インダクタンスＬｐ２）が比較的大きくなるように設定されうる。そのため、設計者は、電源線Ｌ＿Ｐ２及び電源線Ｌ＿ＮＧ２の長さを比較的長くなるように設定することで、共振周波数ｆｒ２を所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２より低くなるように設定することができる。 For example, the designer appropriately sets the lengths of both the power lines L_P2 and L_NG2 to be relatively long. This allows the combined inductance (wiring inductance Lp2) of the wiring inductances Lp21, Lp22 of the power lines L_P2 and L_NG2 to be set relatively large. Therefore, by setting the lengths of the power lines L_P2 and L_NG2 to be relatively long, the designer can set the resonant frequency fr2 to be lower than a predetermined value fr_lim2.
また、電源線Ｌ＿Ｐ２及び電源線Ｌ＿ＮＧ２の両方の少なくとも一部が巻き回されることによってコイルとされていてもよい。これにより、コイルの部分のインダクタンスが増加することから、電源線Ｌ＿Ｐ２及び電源線Ｌ＿ＮＧ２の配線インダクタンスＬｐ２１，Ｌｐ２２の合成インダクタンス（配線インダクタンスＬｐ２）が比較的大きくなるように設定されうる。そのため、設計者は、電源線Ｌ＿Ｐ２及び電源線Ｌ＿ＮＧ２の両方の一部又は全部をコイルとすることによって、共振周波数ｆｒ２を所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２より低くなるように設定することができる。 Also, at least a portion of both the power lines L_P2 and L_NG2 may be wound to form a coil. This increases the inductance of the coil portion, and therefore the combined inductance (wiring inductance Lp2) of the wiring inductances Lp21, Lp22 of the power lines L_P2 and L_NG2 can be set to be relatively large. Therefore, by forming a part or the whole of both the power lines L_P2 and L_NG2 into a coil, the designer can set the resonant frequency fr2 to be lower than a predetermined value fr_lim2.
また、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との間に介在する放熱促進部材として、誘電率が比較的高い部材が採用されてもよい。また、放熱促進部材の厚みが可能な範囲でより小さく設定されてもよい。これにより、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との間の浮遊容量Ｃｓ２１が比較的大きく設定され、その結果、浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１の合成容量が比較的大きく設定されうる。そのため、設計者は、パワーデバイス２５１ＰＤと放熱部２６０との間の放熱促進部材の誘電率及び厚みの少なくとも一方を調整することによって、共振周波数ｆｒ２を所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２より低くなるように設定することができる。
A material with a relatively high dielectric constant may be used as the heat dissipation promotion material interposed between the power device 251PD and the
また、上述の第１例の場合と同様、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間に介在する放熱促進部材２４５として、誘電率が比較的高い部材が採用されてもよい。また、放熱促進部材２４５の厚みが可能な範囲でより小さく設定されてもよい。これにより、パワーデバイス２３３ＰＤと放熱部２４０との間の浮遊容量Ｃｓ１１が比較的大きく設定され、その結果、浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１の合成容量が比較的大きく設定されうる。そのため、設計者は、放熱促進部材２４５の誘電率及び厚みの少なくとも一方を調整することによって、共振周波数ｆｒ２を所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２より低くなるように設定することができる。
Also, as in the case of the first example described above, a material with a relatively high dielectric constant may be used as the heat
尚、浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１を比較すると、浮遊容量Ｃｓ２１の方が浮遊容量Ｃｓ１１よりも小さい場合が多い。そのため、共振周波数ｆｒ２１，ｆｒ２２への影響は、浮遊容量Ｃｓ１１よりも浮遊容量Ｃｓ２１の方が大きい場合が多い。よって、浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１のうちの浮遊容量Ｃｓ２１について、その容量が比較的大きくなるように優先的に設定されてよい。 When comparing the stray capacitances Cs11 and Cs21, the stray capacitance Cs21 is often smaller than the stray capacitance Cs11. Therefore, the influence of the stray capacitance Cs21 on the resonant frequencies fr21 and fr22 is often greater than that of the stray capacitance Cs11. Therefore, of the stray capacitances Cs11 and Cs21, the stray capacitance Cs21 may be preferentially set to have a relatively large capacitance.
例えば、上述の第１例（図８参照）と同様、一巡経路ＣＰ２のインピーダンスの測定結果から、一巡経路ＣＰ２の最も大きな共振の周波数が所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２（例えば、３０ＭＨｚ）より低くなっていることを確認することができる。一巡経路ＣＰ２の"最も大きな共振"とは、一巡経路ＣＰ２において生じる、特定の周波数の電流が周辺の周波数の電流よりも流れ易くなっている状態を表す共振のうち、最もインピーダンスが低い共振を意味する。これにより、電力変換装置２００の一巡経路ＣＰ２の共振周波数ｆｒ２が、想定通りに、所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２より低く設定されていることを確認することができる。
For example, as in the first example described above (see FIG. 8), it can be confirmed from the measurement results of the impedance of the loop path CP2 that the frequency of the largest resonance of the loop path CP2 is lower than a predetermined value fr_lim2 (e.g., 30 MHz). The "largest resonance" of the loop path CP2 means the resonance with the lowest impedance among the resonances that occur in the loop path CP2 and represent a state in which a current of a specific frequency flows more easily than currents of surrounding frequencies. This makes it possible to confirm that the resonance frequency fr2 of the loop path CP2 of the
上述の第１例の場合（図９参照）と同様、一巡経路ＣＰ２の"最も大きな共振"は、一巡経路ＣＰ２において生じる、特定の周波数の電流が周辺の周波数の電流よりも流れ易くなっている状態を表す共振のうち、最もＱ値が大きい共振に対応する。 As in the first example described above (see Figure 9), the "largest resonance" of the loop path CP2 corresponds to the resonance with the largest Q value among the resonances that occur in the loop path CP2 and represent a state in which a current of a specific frequency flows more easily than currents of surrounding frequencies.
尚、一巡経路ＣＰ２のインピーダンスは、一巡経路ＣＰ２から分岐する経路の電気的な接続を切断した上で、一巡経路のＣＰ２の任意の箇所を切断し、その箇所にインピーダンスアナライザを接続することにより測定されうる。例えば、作業者は、一巡経路ＣＰ２から分岐する電源線Ｌ＿Ｌ５，Ｌ＿ＮＥ５、電力変換基板２３０と電動機１１３Ｍとの間の配線、及び電力変換基板２５０と電動機１１７Ｍとの間の配線を取り外す。そして、作業者は、電源線Ｌ＿Ｐ２及び電源線Ｌ＿ＮＧ２の双方を電気的に切断し、切り離した端を電力変換基板２３０側と電力変換基板２５０側とのそれぞれで接続し、両接続端の間に、インピーダンスアナライザを接続することにより、一巡経路ＣＰ２のインピーダンスを測定することができる。
The impedance of the loop path CP2 can be measured by disconnecting the electrical connections of the paths branching off from the loop path CP2, disconnecting any point of the loop path CP2, and connecting an impedance analyzer to that point. For example, the worker removes the power lines L_L5 and L_NE5 branching off from the loop path CP2, the wiring between the
このように、本例では、配線インダクタンスＬｐ２１，Ｌｐ２２や浮遊容量Ｃｓ１１，Ｃｓ２１が適宜設定されることによって、電力変換装置２００の一巡経路ＣＰ２の共振周波数ｆｒ２が所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２より低く設定される。これにより、磁気コア等の追加部品を用いることなく、より簡素な構成で筐体１１０Ｈからの放射ノイズを抑制することができる。
In this way, in this example, the wiring inductances Lp21, Lp22 and the stray capacitances Cs11, Cs21 are appropriately set, so that the resonant frequency fr2 of the loop path CP2 of the
［他の実施形態］
次に、他の実施形態について説明する。
[Other embodiments]
Next, another embodiment will be described.
上述の実施形態は、適宜、変形や変更が加えられてもよい。 The above-described embodiments may be modified or altered as appropriate.
例えば、上述の実施形態では、ノイズフィルタ２２０は、ノーマルモードチョークコイルを含んでもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態やその変形・変更の例では、平滑コンデンサ２３２Ｃ及びリアクトル２３２Ｌの少なくとも一方が省略されてもよいし、平滑回路２３２自体が省略されてもよい。
In addition, in the above-described embodiment and its modified and altered examples, at least one of the smoothing
上述の実施形態の電力変換装置２００は、空気調和機１００とは異なる冷凍機に搭載されてもよい。つまり、上述の実施形態の電力変換装置２００は、冷凍サイクルを有する任意の機器に搭載されてよい。
The
また、上述の実施形態の電力変換装置２００は、冷凍機とは異なる機器に搭載され、その機器に搭載される電動機等を駆動してもよい。例えば、上述の実施形態の電力変換装置２００は、車両に搭載され、車両の電動機等を駆動してもよい。
The
［作用］
次に、本実施形態に係る電力変換装置及び空気調和機の作用について説明する。
[Action]
Next, the operation of the power conversion device and the air conditioner according to this embodiment will be described.
本実施形態では、電力変換装置は、パワーデバイスと、放熱部と、基板と、電線と、を備える。電力変換装置は、例えば、上述の電力変換装置２００である。パワーデバイスは、例えば、上述のパワーデバイス２３３ＰＤやパワーデバイス２５１ＰＤである。放熱部は、例えば、上述の放熱部２４０や放熱部２６０である。基板は、例えば、上述の電力変換基板２３０や電力変換基板２５０である。電線は、例えば、電源線Ｌ＿Ｌ５，Ｌ＿ＮＥ５や電源線Ｌ＿Ｐ２，Ｌ＿ＮＧ２である。具体的には、放熱部は、パワーデバイスと接してパワーデバイスからの熱を放熱するための構成要素である。基板は、パワーデバイスを搭載する。また、電線は、パワーデバイスを搭載する基板の電源側に接続される。また、パワーデバイスのスイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上である。そして、パワーデバイスと放熱部との間の浮遊容量及び電線を含む一巡経路における最も大きな共振の周波数が所定値よりも低い。浮遊容量は、例えば、上述の浮遊容量Ｃｓ１１や浮遊容量Ｃｓ２１である。一巡経路は、例えば、上述の一巡経路ＣＰ１や一巡経路ＣＰ２である。最も大きな共振の周波数は、例えば、上述の周波数ｆｒ＿ｄである。所定値は、例えば、上述の所定値ｆｒ＿ｌｉｍ１や所定値ｆｒ＿ｌｉｍ２である。より具体的には、一巡経路には、磁気コアが設けられない。
In this embodiment, the power conversion device includes a power device, a heat dissipation unit, a substrate, and an electric wire. The power conversion device is, for example, the
また、本実施形態では、電力変換装置は、パワーデバイスと、放熱部と、基板と、電線と、を備える。具体的には、放熱部は、パワーデバイスと接してパワーデバイスからの熱を放熱するための構成要素である。また、基板は、パワーデバイスを搭載する。また、電線は、基板の電源側に接続される。また、パワーデバイスのスイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上である。そして、電線のインダクタンス、及びパワーデバイスと放熱部との間の浮遊容量により規定される回路の共振周波数が所定値よりも低い。インダクタンスは、例えば、上述の配線インダクタンスＬｐ１１，Ｌｐ１２や配線インダクタンスＬｐ２１，Ｌｐ２２である。回路は、例えば、上述の一巡経路ＣＰ１や一巡経路ＣＰ２である。共振周波数は、例えば、上述の共振周波数ｆｒ１や共振周波数ｆｒ２である。 In the present embodiment, the power conversion device includes a power device, a heat dissipation unit, a substrate, and an electric wire. Specifically, the heat dissipation unit is a component that contacts the power device and dissipates heat from the power device. The substrate mounts the power device. The electric wire is connected to the power supply side of the substrate. The switching frequency of the power device is 20 kHz or higher. The resonant frequency of the circuit, which is determined by the inductance of the electric wire and the stray capacitance between the power device and the heat dissipation unit, is lower than a predetermined value. The inductance is, for example, the above-mentioned wiring inductance Lp11, Lp12 or wiring inductance Lp21, Lp22. The circuit is, for example, the above-mentioned loop path CP1 or loop path CP2. The resonant frequency is, for example, the above-mentioned resonant frequency fr1 or resonant frequency fr2.
これにより、パワーデバイスのスイッチング周波数が２０ｋＨｚ以上と電磁ノイズが比較的多くなる状況下において、電力変換装置は、高周波電流が生じうる一巡経路の共振電流の周波数を比較的低く抑えることができる。そのため、電力変換装置は、例えば、フェライトコア等の磁性体の磁気コア等の追加の部品を用いることなく、より簡素な構成で放射ノイズを抑制することができる。 As a result, in a situation where the switching frequency of the power device is 20 kHz or higher and electromagnetic noise is relatively high, the power conversion device can keep the frequency of the resonant current in the loop path where high-frequency current can occur relatively low. Therefore, the power conversion device can suppress radiated noise with a simpler configuration without using additional components such as a magnetic core made of a magnetic material such as a ferrite core.
また、本実施形態では、所定値は、３０ＭＨｚ以下であってもよい。 In this embodiment, the predetermined value may be 30 MHz or less.
これにより、電力変換装置は、一般的に、ＥＭＩに関する各種の規格で放射ノイズが問題となる３０ＭＨｚの周波数帯よりも共振の周波数を低くすることができる。そのため、電力変換装置は、放射ノイズを抑制することができると共に、ＥＭＩに関する各種の規格の要件を満足し易くなる。 This allows the power conversion device to have a resonant frequency lower than the 30 MHz frequency band, where radiated noise is generally a problem under various EMI standards. As a result, the power conversion device can suppress radiated noise and also more easily satisfy the requirements of various EMI standards.
また、本実施形態では、所定値は、電力変換装置を収容する筐体の外周を一巡するように電流が流れうる経路のうちの最大の長さの経路を１波長とする電磁波の周波数に相当する値であってもよい。 In addition, in this embodiment, the specified value may be a value equivalent to the frequency of an electromagnetic wave whose wavelength is the longest path among the paths through which a current can flow around the outer periphery of the housing that houses the power conversion device.
これにより、筐体を含む一巡経路に流れる共振電流の１波長は、筐体の外周を一巡するように電流が流れうる任意の経路よりも長くなる。そのため、電力変換装置は、一巡経路の共振電流により筐体にループ電流が発生したとしても、ループアンテナとしての作用を抑制することができ、その結果、放射ノイズを抑制することができる。 As a result, one wavelength of the resonant current flowing in a loop path including the housing is longer than any path in which the current can flow in a loop around the outer periphery of the housing. Therefore, even if a loop current is generated in the housing due to the resonant current in the loop path, the power conversion device can suppress the effect as a loop antenna, and as a result, radiated noise can be suppressed.
また、本実施形態では、パワーデバイスと放熱部との接している面積が８００ｍｍ２以下であってもよい。 In this embodiment, the contact area between the power device and the heat dissipation portion may be 800 mm 2 or less.
これにより、パワーデバイスと放熱部との接触面積が小さく、パワーデバイスと放熱部との浮遊容量が比較的小さくなり易い仕様の電力変換装置であっても、共振の周波数を比較的低く抑え、放射ノイズを抑制することができる。 As a result, even in a power conversion device with a small contact area between the power device and the heat dissipation section and a specification that tends to result in a relatively small stray capacitance between the power device and the heat dissipation section, it is possible to keep the resonance frequency relatively low and suppress radiated noise.
また、本実施形態では、空気調和機は、上記の電力変換装置と、電力変換装置により駆動される電動機と、を備えてもよい。 In addition, in this embodiment, the air conditioner may include the above-mentioned power conversion device and an electric motor driven by the power conversion device.
これにより、電力変換装置は、空気調和機の外部への放射ノイズを抑制することができる。 This allows the power conversion device to suppress noise radiated to the outside of the air conditioner.
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 Although the embodiments have been described above, it will be understood that various changes in form and details are possible without departing from the spirit and scope of the claims.
１００ 空気調和機
１１０ 室外機
１１０Ｈ 筐体
１１３ 圧縮機
１１３Ｍ 電動機
１１７ ファン
１１７Ｍ 電動機
１２０ 室内機
２００ 電力変換装置
２１０ 電源端子台
２２０ ノイズフィルタ
２２１ コモンモードチョークコイル
２２２，２２２Ａ，２２２Ｂ Ｙコンデンサ
２２３，２２３Ａ，２２３Ｂ Ｘコンデンサ
２３０ 電力変換基板
２３１ 整流回路
２３２ 平滑回路
２３３ インバータ回路
２３３ＰＤ パワーデバイス
２３３ＰＤａ ケース
２３３ＰＤｂ チップ
２４０ 放熱部
２４５ 放熱促進部材
２５０ 電力変換基板
２５１ インバータ回路
２５１ＰＤ パワーデバイス
２６０ 放熱部
ＣＰ１，ＣＰ２ 一巡経路
Ｃｓ１１，Ｃｓ１１＿１，Ｃｓ１１＿２，Ｃｓ２１ 浮遊容量
ｆｒ＿ｄ 最も大きな共振の周波数
ｆｒ＿ｌｉｍ１，ｆｒ＿ｌｉｍ２ 所定値
ｆｒ１，ｆｒ２ 共振周波数
Ｌ＿ＦＧ グランド線
Ｌ＿Ｌ，Ｌ＿Ｌ１～Ｌ＿Ｌ５ 電源線
Ｌ＿ＮＥ，Ｌ＿ＮＥ１～Ｌ＿ＮＥ５ 電源線
Ｌ＿ＮＧ１，Ｌ＿ＮＧ２ 電源線
Ｌ＿Ｐ１，Ｌ＿Ｐ２ 電源線
Ｌｐ１，Ｌｐ１１，Ｌｐ１２，Ｌｐ２，Ｌｐ２１，Ｌｐ２２ 配線インダクタンス
ＰＳ 商用電源
100
Claims (7)
前記パワーデバイスと接して前記パワーデバイスからの熱を放熱するための放熱部と、
前記パワーデバイスを搭載する基板と、
前記基板の電源側に接続される電線と、を備え、
前記パワーデバイスのスイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上であり、
前記パワーデバイスと前記放熱部との間の浮遊容量及び前記電線を含む一巡経路における最も大きな共振の周波数が所定値よりも低い、
電力変換装置。 Power devices,
a heat dissipation portion in contact with the power device for dissipating heat from the power device;
a substrate on which the power device is mounted;
an electric wire connected to a power supply side of the board;
The switching frequency of the power device is 20 kHz or more;
a frequency of the largest resonance in a loop including a stray capacitance between the power device and the heat dissipation unit and the electric wire is lower than a predetermined value;
Power conversion equipment.
請求項１に記載の電力変換装置。 No magnetic core is provided in the loop path.
The power conversion device according to claim 1 .
前記パワーデバイスと接して前記パワーデバイスからの熱を放熱するための放熱部と、
前記パワーデバイスを搭載する基板と、
前記基板の電源側に接続される電線と、を備え、
前記パワーデバイスのスイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上であり、
前記電線のインダクタンス、及び前記パワーデバイスと前記放熱部との間の浮遊容量により規定される回路の共振周波数が所定値よりも低い、
電力変換装置。 Power devices,
a heat dissipation portion in contact with the power device for dissipating heat from the power device;
a substrate on which the power device is mounted;
an electric wire connected to a power supply side of the board;
The switching frequency of the power device is 20 kHz or more;
a resonance frequency of a circuit defined by an inductance of the electric wire and a stray capacitance between the power device and the heat sink is lower than a predetermined value;
Power conversion equipment.
請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力変換装置。 The predetermined value is 30 MHz or less.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3.
請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力変換装置。 The predetermined value is a value corresponding to a frequency of an electromagnetic wave having a wavelength equal to the maximum length of a path through which a current can flow around the periphery of a case that accommodates the power conversion device.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3.
請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力変換装置。 The contact area between the power device and the heat dissipation portion is 800 mm2 or less.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3.
前記電力変換装置により駆動される電動機と、を備える、
空気調和機。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 3,
An electric motor driven by the power conversion device.
Air conditioner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023058616A JP2024145976A (en) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | Power conversion equipment, air conditioners |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=93057589
Family Applications (1)
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-
2023
- 2023-03-31 JP JP2023058616A patent/JP2024145976A/en active Pending
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Legal Events
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