JP5381005B2 - Power conversion system - Google Patents
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Description
本発明は、1以上のスイッチング素子を1アームとして2アームを直列に接続したスイッチングアームを複数列並列に接続した第1の電力変換装置と、蓄電装置からの電力を電力変換して前記スイッチングアームの両端に供給する第2の電力変換装置とを有する電力変換システムに関する。 The present invention provides a first power conversion device in which two or more switching elements are connected in series with one or more switching elements as one arm, and the switching arms by converting power from a power storage device to power. The present invention relates to a power conversion system having a second power conversion device to be supplied to both ends.
電力変換装置が発生する伝導ノイズ、放射ノイズによる障害が多々発生している。このことから、電力変換装置が発生するノイズは、CISPR(国際無線障害特別委員会)やVCCI(情報処理装置等電波障害自主規制協議会)により規制の対象になっている。
図9は、電力変換装置の具体例としての三相モータの速度制御システムを示しており、同時に汎用インバータの雑音端子電圧測定システムを図示する。この図9に示す構成は、三相電源1、インピーダンス整合のための擬似電源回路網(LISNという)2、ダイオード整流器3、平滑コンデンサ4、スイッチング素子であるIGBTとそれと逆並列接続されたダイオードとを1アームとして2アームを直列に接続したスイッチングアームを三相分3列備えた汎用インバータ5、汎用インバータ5の各スイッチングアームの中点から導出されるケーブル6、このケーブル6に接続されてスイッチング素子のスイッチングにて駆動電流を制御して速度制御が行われる三相モータ7を備え、更にLISN2内の各相ラインから接地ラインに接続したインピーダンス素子の端子電圧を取得するスペクトラムアナライザ(妨害波強度計)8を備える。
There are many troubles caused by conduction noise and radiation noise generated by the power converter. For this reason, the noise generated by the power converter is subject to regulation by CISPR (International Committee for Radio Interference) and VCCI (Council for Voluntary Control of Radio Interferences such as Information Processing Devices).
FIG. 9 shows a speed control system of a three-phase motor as a specific example of the power converter, and simultaneously illustrates a noise terminal voltage measurement system of a general-purpose inverter. The configuration shown in FIG. 9 includes a three-
汎用インバータの場合、コモンモード成分(浮遊容量を介して流れる高周波漏れ電流をノイズ源とする成分)が支配的なノイズであると一般的に言われている。そして、この高周波漏れ電流の動作を簡易的に表す方法として、図10に示すコモンモード等価回路を用いることが多い。
この図10では、図9の電力変換装置を、中性点電位変動E(V)、漏れ電流経路のインダクタンスL(H)、漏れ電流経路の抵抗分R(Ω)、浮遊容量C(F)の直列回路として簡略して表示する。ここで、図10は図9のモデルを大幅に簡略した構成であるが、ケーブルの浮遊容量や、IGBTモジュールの浮遊容量を考慮したモデルも構成できる。しかしながら、どのようなモデルであっても、高周波漏れ電流はアース線を流れる電流と定義されることから、評価装置(汎用インバータやモータ)内部に形成される浮遊容量を介して流れることになる。
In the case of a general-purpose inverter, it is generally said that a common mode component (a component having a high-frequency leakage current flowing through a stray capacitance as a noise source) is dominant noise. A common mode equivalent circuit shown in FIG. 10 is often used as a method for simply expressing the operation of the high-frequency leakage current.
In FIG. 10, the power converter shown in FIG. 9 has the neutral point potential fluctuation E (V), the leakage current path inductance L (H), the leakage current path resistance R (Ω), and the stray capacitance C (F). It is simply displayed as a series circuit. Here, FIG. 10 is a configuration in which the model of FIG. 9 is greatly simplified, but a model that takes into account the stray capacitance of the cable and the stray capacitance of the IGBT module can also be configured. However, in any model, the high-frequency leakage current is defined as the current flowing through the ground wire, and therefore flows through the stray capacitance formed inside the evaluation device (general-purpose inverter or motor).
また、評価装置には様々な個所に浮遊容量が形成されるものの、高周波漏れ電流の主要な導通経路となる個所は、図9のインバータを形成する3つのスイッチングアームの中点とアース間に形成される浮遊容量となる。また、3スイッチングアームの中点と接続されるケーブル、モータとアース間に形成される浮遊容量も前記アーム中点とアース間の浮遊容量も、前記3スイッチングアームの中点と接続されるケーブル、モータとアース間に形成される浮遊容量も、前記アーム中点とアース間の浮遊容量と並列に接続されることから、主要な高周波漏れ電流経路となる。 In addition, although stray capacitance is formed in various places in the evaluation device, the place that becomes the main conduction path of the high-frequency leakage current is formed between the midpoint of the three switching arms forming the inverter of FIG. 9 and the ground. Stray capacitance. Also, a cable connected to the midpoint of the 3 switching arm, a stray capacitance formed between the motor and the ground, and a stray capacitance between the midpoint of the arm and the ground, a cable connected to the midpoint of the 3 switching arm, Since the stray capacitance formed between the motor and the ground is also connected in parallel with the stray capacitance between the arm midpoint and the ground, it becomes a main high-frequency leakage current path.
すなわち、図9の点線で囲まれる領域9とアース間に形成される浮遊容量が高周波漏れ電流の主要経路となり(具体的には、IGBTモジュールの3スイッチングアームの中点とアース間(3個所)、ケーブル(RST相)とアース間、モータ巻線とアース間に夫々形成される浮遊容量)、他の個所に形成される浮遊容量は存在するものの、高周波の電位変動が印加されないことから、主要な漏れ電流経路にはならないとされている。 That is, the stray capacitance formed between the region 9 surrounded by the dotted line in FIG. 9 and the ground becomes the main path of the high-frequency leakage current (specifically, between the midpoint of the three switching arms of the IGBT module and the ground (three locations)). The stray capacitance formed between the cable (RST phase) and the ground, and between the motor winding and the ground), and the stray capacitance formed at other locations, but the high-frequency potential fluctuation is not applied. It is said that it does not become a proper leakage current path.
また、以上は伝導ノイズについて記述しているが、放射ノイズは伝導ノイズが流れることにより発生することから、伝導ノイズを対策することは、放射ノイズを対策することに相当する。
そして、この高周波漏れ電流を効果的に低減する方法については、従来、スイッチングアームの中点に三相一括短絡回路を接続してインバータ出力の3相を短絡し、この短絡点を電位固定回路にて固定することで中性点の電位変動を低く固定しノイズを低減する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
In addition, although the conduction noise has been described above, since radiation noise is generated by the conduction noise flowing, countermeasures against the conduction noise correspond to countermeasures against the radiation noise.
As a method for effectively reducing the high-frequency leakage current, conventionally, a three-phase collective short circuit is connected to the middle point of the switching arm to short-circuit the three phases of the inverter output, and this short-circuit point is used as a potential fixing circuit. A method is known in which the potential fluctuation at the neutral point is fixed at a low level by fixing the noise to reduce noise (for example, see Patent Document 1).
また、モータフレームと接地ラインとの間、電力変換器の冷却フィンと接地ラインとの間、ACリアクトルと接地ラインとの間、それぞれにダンピングインピーダンスを挿入して、ノイズ電流を抑制する方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。
更に、電源の次段にコモンモードトランスを介在させ、この二次巻線とコンデンサとの共振周波数をコモンモード成分の周波数帯域に設定して、ノイズを抑制する方法も知られている(例えば、特許文献3参照)。
Also known is a method of suppressing noise current by inserting damping impedance between the motor frame and the ground line, between the cooling fin of the power converter and the ground line, and between the AC reactor and the ground line. (For example, refer to Patent Document 2).
Furthermore, a method of suppressing noise by interposing a common mode transformer at the next stage of the power supply and setting the resonance frequency of the secondary winding and the capacitor to the frequency band of the common mode component is also known (for example, (See Patent Document 3).
なおさらに、インバータの中点各相にリアクトルであるコモンモードチョークを接続してノイズピークの抑制を図ることも知られている(例えば、非特許文献1参照)。
上述の文献にも開示されているようにコモンモード成分のノイズ低減のための方策は、主にスイッチングアームの中点と接地ラインとの間の浮遊容量に着目してこれに流れる高周波漏れ電流を抑制しようとするものである。
ここで、今までの高周波漏れ電流の主要経路となる浮遊容量は、前述したように主にスイッチングアームの中点と接地ラインとの間の浮遊容量(この浮遊容量と並列なケーブルと接地ラインとの浮遊容量並びに三相モータの巻線と接地ラインとの浮遊容量も含む)であり、この浮遊容量が高周波漏れ電流の主要な経路とされてきた。他の個所にも浮遊容量は存在するものの、高周波の電位変動が印加されないことから、主要な漏れ電流経路にはならないとされている。
As disclosed in the above-mentioned document, the measure for reducing the noise of the common mode component mainly focuses on the stray capacitance between the midpoint of the switching arm and the ground line, and reduces the high-frequency leakage current flowing through it. It is something to be suppressed.
Here, the stray capacitance that is the main path of the high-frequency leakage current so far is mainly the stray capacitance between the midpoint of the switching arm and the ground line as described above (the cable and ground line in parallel with this stray capacitance). And the stray capacitance between the winding of the three-phase motor and the ground line). This stray capacitance has been the main path of high-frequency leakage current. Although there are stray capacitances at other locations, high-frequency potential fluctuations are not applied, and therefore, it is not considered as a main leakage current path.
このため、上記従来例では、電力変換装置を構成する各スイッチングアームの中点と接地ラインとの間の浮遊容量に流れる高周波漏れ電流を抑制するために、インバータの出力側に出力短絡回路とこの出力短絡回路の電位を固定する電位固定回路とを接続してモータ中性点の電位変動を抑制したり(特許文献1)、モータフレーム、電力変換機の冷却フィン及びACリアクトルとアースとの間にそれぞれダンピングインピーダンスを挿入したり(特許文献2)、電源とコンバータとの間に介装したコモンモードトランスのニ次巻線とコンデンサとから形成されるLC並列共振回路の共振周波数をコモンモードノイズの周波数帯域に設定したり(特許文献3)、インバータの出力側にコモンモードチョークとLCフィルタを介して誘導電動機を接続し、LCフィルタのフィルタコンデンサの中性点を、コンデンサを介してインバータの直流側(N側)に接続したりしている(非特許文献1)。 For this reason, in the above conventional example, in order to suppress the high-frequency leakage current flowing in the stray capacitance between the midpoint of each switching arm constituting the power conversion device and the ground line, an output short circuit is provided on the output side of the inverter. A potential fixing circuit that fixes the potential of the output short circuit is connected to suppress potential fluctuation at the neutral point of the motor (Patent Document 1), or between the motor frame, the cooling fin of the power converter, the AC reactor, and the ground (Patent Document 2), or the resonance frequency of the LC parallel resonance circuit formed by the secondary winding of the common mode transformer and the capacitor interposed between the power source and the converter is set to the common mode noise. (Patent Document 3), or an induction motor via a common mode choke and LC filter on the output side of the inverter Continued, and the neutral point of the filter capacitor of the LC filter, and or connected to the DC side of the inverter (N side) via a capacitor (Non-Patent Document 1).
しかしながら、上記各従来例では、上述したように、漏れ電流の主要経路が、スイッチングアームの中点と接地ラインとの間の浮遊容量に流れる高周波漏れ電流であることに着目しているので、電力変換装置が前述した図9に示すように各スイッチングアームの中点と接地ラインとの間の浮遊容量を通じて高周波漏れ電流が流れる回路構成である場合には効果的であるが、主要な漏れ電流経路が上記とは異なり、特定のスイッチングアームで中点と接地ラインとの間の浮遊容量以外の浮遊容量が主要な漏れ電流経路となる場合には適用することができないという未解決の課題がある。 However, in each of the above conventional examples, as described above, attention is paid to the fact that the main path of the leakage current is the high-frequency leakage current flowing in the stray capacitance between the midpoint of the switching arm and the ground line. Although effective when the converter has a circuit configuration in which a high-frequency leakage current flows through the stray capacitance between the midpoint of each switching arm and the ground line as shown in FIG. 9, the main leakage current path is effective. However, unlike the above, there is an unsolved problem that it cannot be applied when a stray capacitance other than the stray capacitance between the midpoint and the ground line becomes a main leakage current path in a specific switching arm.
特に、図9の汎用インバータにおける複数のスイッチングアームの両端電圧(P−N間電圧)を確保するために、バッテリ等の蓄電装置から直流電圧を供給するモードを持つ例えば無停電電源装置(UPS)のような電力変換システムがある。この電力変換システムにおいては、一般的にバッテリ電圧とP−N間電圧とは異なることから(P−N電圧の方が高い)、バッテリと汎用インバータとの間に、変圧機能を有する第2の電力変換装置が追加される。 In particular, for example, an uninterruptible power supply (UPS) having a mode in which a DC voltage is supplied from a power storage device such as a battery in order to secure the voltages across the switching arms (voltage between P and N) in the general-purpose inverter of FIG. There is a power conversion system. In this power conversion system, since the battery voltage and the PN voltage are generally different (the PN voltage is higher), the second voltage conversion function is provided between the battery and the general-purpose inverter. A power converter is added.
このように電力変換システムを構成した場合には、制御回路とアース間の浮遊容量のみならず、第2の電力変換装置とアース間の浮遊容量、さらにバッテリとアース間の浮遊容量が伝導ノイズ源となる高周波漏れ電流経路となり、大幅にノイズが増加するという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、第1の電力変換装置とこの第1の電力変換装置のスイッチングアームの両端に蓄電装置からの電力を変換して供給する第2の電力変換装置とを有する場合で、スイッチングアームの中点と接地ラインとの浮遊容量が高周波漏れ電流の主要経路にならず、特定のスイッチングアームで中点と接地ラインとの浮遊容量以外の浮遊容量が主要な漏れ電流経路となる場合に、浮遊容量を低減してノイズの小さな電力変換システムを提供することを目的としている。
When the power conversion system is configured in this way, not only the stray capacitance between the control circuit and the ground, but also the stray capacitance between the second power conversion device and the ground, and further the stray capacitance between the battery and the ground is a source of conduction noise. Therefore, there is an unsolved problem that noise is greatly increased.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above conventional example, and the power from the power storage device is supplied to both ends of the first power conversion device and the switching arm of the first power conversion device. In the case of having the second power conversion device to be converted and supplied, the stray capacitance between the midpoint of the switching arm and the ground line does not become the main path of the high-frequency leakage current, and the midpoint and the ground line are not used in a specific switching arm. It is an object of the present invention to provide a power conversion system with low noise by reducing stray capacitance when stray capacitance other than stray capacitance becomes a main leakage current path.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る電力変換システムは、1以上のスイッチング素子を1アームとして2アームを直列に接続したスイッチングアームを複数列並列に接続した第1の電力変換装置と、蓄電装置からの電力を電力変換して前記スイッチングアームの両端に供給する第2の電力変換装置とを有する電力変換システムであって、前記第1の電力変換装置、前記第2の電力変換装置及び前記蓄電装置は放射ノイズの外部への放射を防止する金属筐体に収納され、該金属筐体は前記第1の電力変換装置及び第2の電力変換装置を実装するプリント基板を収納する基板収納領域と前記蓄電装置を収納する蓄電装置収納領域とを仕切る仕切り部を漏れ電流経路となる浮遊容量を低減する絶縁材料で形成したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a power conversion system according to
この請求項1に係る発明では、第1の電力変換装置及び第2の電力変換装置を実装するプリント基板と蓄電装置とを金属筐体に収納することにより、第1の電力変換装置及び第2の電力変換装置で発生する放射ノイズが外部に放射されることを防止し、プリント基板と蓄電装置との間の仕切り部を絶縁材料で形成するので、漏れ電流経路となる浮遊容量を低減して伝導ノイズの低減を図る。
In the invention according to
本発明の請求項2に係る電力変換システムは、1以上のスイッチング素子を1アームとして2アームを直列に接続したスイッチングアームを複数列並列に接続した第1の電力変換装置と、蓄電装置からの電力を電力変換して前記スイッチングアームの両端に供給する第2の電力変換装置とを有する電力変換システムであって、
前記第1の電力変換装置、前記第2の電力変換装置及び前記蓄電装置は放射ノイズの外部への放射を防止する金属筐体に収納され、前記蓄電装置の内部電極と対向する位置に絶縁部材を配置して、前記蓄電装置の内部電極と前記金属筐体との間に形成される平行平板コンデンサの電極面積を小さくし、漏れ電流経路となる浮遊容量を低減したことを特徴としている。
A power conversion system according to
The first power conversion device, the second power conversion device, and the power storage device are housed in a metal casing that prevents radiation noise from being radiated to the outside, and are insulative members at positions facing the internal electrodes of the power storage device. the arranged, to reduce the electrode area of the parallel plate capacitor formed between the internal electrode and the metal housing of the electric storage device, it is characterized in that a reduced stray capacitance becomes leakage current path.
この請求項2に係る発明では、蓄電装置の内部電極と対向する位置に絶縁部材が配設されているので、この絶縁部材によって、バッテリの内部電極と金属筐体を電極とする平行平板コンデンサが形成されるときに、絶縁部材によって対向する電極面積を小さくすることができ、浮遊容量を小さくして、伝導ノイズを低減することができる。
本発明の請求項3にかかる電力変換システムは、1以上のスイッチング素子を1アームとして2アームを直列に接続したスイッチングアームを複数列並列に接続した第1の電力変換装置と、蓄電装置からの電力を電力変換して前記スイッチングアームの両端に供給する第2の電力変換装置とを有する電力変換システムであって、前記第1の電力変換装置及び第2の電力変換装置を実装するプリント基板を放射ノイズの外部への放射を防止するシールド用の金属箱内に収納し、該金属箱及び前記蓄電装置を絶縁材料で形成した筐体内に収納して、前記金属箱の1面と蓄電装置との間で、高周波漏れ電流の主要経路となる浮遊容量を決定することを特徴としている。
In the invention according to
According to a third aspect of the present invention, there is provided a power conversion system including: a first power conversion device in which two or more switching elements are connected in series with one or more switching elements as one arm; A power conversion system having a second power conversion device that converts power into power at both ends of the switching arm, and includes a printed circuit board on which the first power conversion device and the second power conversion device are mounted. The metal box is stored in a shielding metal box that prevents radiation noise from being emitted to the outside , and the metal box and the power storage device are stored in a casing formed of an insulating material. The stray capacitance that is the main path of the high-frequency leakage current is determined .
この請求項3に係る発明では、第1の電力変換装置及び第2の電力変換装置を実装するプリント基板を金属箱内に収納し、この金属箱及び蓄電装置を絶縁材料で形成した筐体内に収納することにより、金属箱で放射ノイズ源となるスイッチング素子が実装されたプリント基板をシールドして、放射ノイズの外部への放射を防止し、筐体全体を絶縁材料で形成することにより、蓄電装置と金属箱の1面との間で、高周波漏れ電流の主要経路となるバッテリとアース間の浮遊容量が決定されて、伝導ノイズを大幅に減少させることができる。
In the invention according to
本発明によれば、第1の電力変換装置及び蓄電装置からの電力を変換して前記第1の経電力変換装置のスイッチングアームに供給する第2の電力変換装置を備えた電力変換システムを構成する場合に、第1の電力変換装置及び第2の電力変換装置を実装するプリント基板と蓄電装置との間の浮遊容量、蓄電装置と金属筐体との浮遊容量等を減少させて伝導ノイズを低減させることができるという効果が得られる。 According to the present invention, the power conversion system including the second power conversion device that converts the power from the first power conversion device and the power storage device and supplies the power to the switching arm of the first power conversion device is configured. When the first power conversion device and the second power conversion device are mounted, the stray capacitance between the printed circuit board and the power storage device, the stray capacitance between the power storage device and the metal housing, etc. are reduced to reduce conduction noise. The effect that it can be reduced is obtained.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の原理を示す電力変換装置として単相PWM(Pulse Width Modulation)コンバータを例示した回路図である。この回路図を用いて本発明者が見出したスイッチングアームの中点と接地ラインとの浮遊容量が高周波漏れ電流の主要経路にならない場合について述べる。まずは、図1の回路について述べる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to in the following description, the same parts as those in the other drawings are denoted by the same reference numerals.
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a single-phase PWM (Pulse Width Modulation) converter as a power conversion device illustrating the principle of the present invention. The case where the stray capacitance between the midpoint of the switching arm and the ground line found by the present inventor is not the main path of the high-frequency leakage current will be described using this circuit diagram. First, the circuit of FIG. 1 will be described.
図1において、単相の交流電源10から出力される単相交流電力がインピーダンス整合のための疑似電源回路網(以下、LISNと称す)11に供給されている。このLISN11の出力側のR相はノーマルリアクトル12を介して単相PWMコンバータで構成される第1の電力変換装置13に接続され、またS相は直接第1の電力変換装置13に接続されている。
In FIG. 1, single-phase AC power output from a single-phase
第1の電力変換装置13は、2列のスイッチングアームSA1及びSA2を有し、各列のスイッチングアームSA1及びSA2の中点にLISN11のR相ライン及びS相ラインがそれぞれ接続されている。
スイッチングアームSA1は、直列に接続された例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)で構成されるスイッチング素子S1及びS2と、各スイッチング素子S1及びS2に個別に逆並列接続されたダイオードD1及びD2とで構成されている。
The
The switching arm SA1 is composed of switching elements S1 and S2 composed of, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) connected in series, and diodes D1 and D2 individually connected in reverse parallel to the switching elements S1 and S2. Has been.
同様に、スイッチングアームSA2も、直列に接続された例えばIGBTで構成されるスイッチング素子S3及びS4と、各スイッチング素子S3及びS4に個別に逆並列に接続されたダイオードD3及びD4とで構成されている。各スイッチングアームSA1及びSA2のスイッチング素子及びダイオード並列回路が1つのアームを構成している。
そして、スイッチングアームSA1のスイッチング素子S1及びS2の中点にLISN11のR相がノーマルリアクトル12を介して接続され、スイッチングアームSA2のスイッチング素子S3及びS4の中点がLISN11のS相に接続されている。また、スイッチングアームSA1及びSA2のスイッチング素子S1及びS3のコレクタが正極ラインPに接続され、スイッチングアームSA1及びSA2のスイッチング素子S2及びS4のエミッタが負極ラインNに接続されている。そして、出力側の正極ラインP及び負極ラインN間に平滑用コンデンサCdcが接続されている。
Similarly, the switching arm SA2 is composed of switching elements S3 and S4 made of, for example, IGBTs connected in series, and diodes D3 and D4 individually connected in antiparallel to the switching elements S3 and S4. Yes. The switching element of each switching arm SA1 and SA2 and the diode parallel circuit constitute one arm.
The R phase of the
この第1の電力変換装置13では、各スイッチングアームSA1及びSA2を構成する各スイッチング素子S1〜S4を入力される交流電力に応じて同一スイッチングアームSA1及びSA2のスイッチング素子S1,S2及びS3,S4が同時にオン状態とならないようにPWM制御によるオンオフ制御を行なうことにより正極ラインP及び負極ラインNに直流電力を出力する。なお、この回路では、第1の電力変換装置13の負荷側から電源側への電力の回生についても電力変換を行なうことができる。
In the first
このような図1に示す回路において、高速スイッチングに基づく高周波漏れ電流の主要経路について述べる。スイッチングアームSA1及びSA2でのスイッチングにより浮遊容量を通って流れる高周波漏れ電流は、このスイッチングによるスイッチングアーム中点の電位変動によって引き起こされる。従って、この電位変動を抑制できれば浮遊容量を充放電する高周波漏れ電流は低減できることになる。ここにおいて、R相ラインに接続されるスイッチングアームSA1のスイッチングとS相ラインに接続されるスイッチングアームSA2のスイッチングとは、回路構成上ノーマルリアクトル12の有無が異なっており、この有無によりスイッチングアームSA1及びSA2の中点の電位変動が異なる。
In the circuit shown in FIG. 1, a main path of high-frequency leakage current based on high-speed switching will be described. The high-frequency leakage current that flows through the stray capacitance due to the switching in the switching arms SA1 and SA2 is caused by the potential fluctuation at the midpoint of the switching arm due to this switching. Therefore, if this potential fluctuation can be suppressed, the high-frequency leakage current for charging and discharging the stray capacitance can be reduced. Here, the switching of the switching arm SA1 connected to the R-phase line and the switching of the switching arm SA2 connected to the S-phase line are different depending on the presence or absence of the
(R相ラインに接続されるスイッチングアームのスイッチング)
スイッチング素子S1またはS2のスイッチングで発生する高周波漏れ電流は、スイッチングアームSA1の中点と接地ラインとの浮遊容量Cs2を通って流れる。すなわち、接地ラインの電位はLISN11内部の回路構成上R相電位及びS相電位の中性点の電位であり、このためR相電位及びS相電位にスイッチングによる高周波電位変動が生じてもそれは大きなものではない。しかも、R相にスイッチングにて高周波電位変動が生じてもこの電位変動についてはノーマルリアクトル12と浮遊容量Cs2とで電圧分担が行われる。従って、この分担された電位変動は、浮遊容量Cs2のみを充放電しこれを介して高周波漏れ電流となって接地ラインに流れる。この点、スイッチングアームの中点と接地ラインとの浮遊容量が高周波漏れ電流の主要経路となることは図6の場合と同じである。
(S相ラインに接続されるスイッチングアームのスイッチング)
スイッチング素子S3、S4のスイッチングによって発生する高周波漏れ電流については、次のようになる。前述したように接地ラインの電位はLISN11内部の回路構成上R相電位及びS相電位の中性点の電位であり、このためR相電位及びS相電位にスイッチングによる高周波電位変動が生じても大きなものではない。すなわち、スイッチング素子S3、S4からなるスイッチングアームSA2の中点電位は、安定電位となるS相電位であり大きな電位変動は生ずることなく浮遊容量Cs4には大きな高周波漏れ電流は生じない。
(Switching of switching arm connected to R phase line)
The high-frequency leakage current generated by switching of the switching element S1 or S2 flows through the stray capacitance Cs2 between the midpoint of the switching arm SA1 and the ground line. That is, the potential of the ground line is a neutral point potential of the R-phase potential and the S-phase potential due to the circuit configuration inside the
(Switching of switching arm connected to S phase line)
The high-frequency leakage current generated by switching of the switching elements S3 and S4 is as follows. As described above, the potential of the ground line is a neutral point potential of the R-phase potential and the S-phase potential due to the circuit configuration inside the
ところが、スイッチング素子S3、S4からなるスイッチングアームSA2と正極ラインP及び負極ラインNとを含むブロック全体を見るとき、大きな電位変動が生ずる。この場合、正極ラインP及び負極ラインN間の電位変動は、平滑用コンデンサCdcの端子間電圧である直流中間電圧Vcdcに相当する。すなわち、次のような動作となる。
<S3オン、S4オフの場合>
正極ラインPの電位変動はS相電位であり、Nラインの電位変動はS相電位−直流中間電圧Vcdcである。
However, when the entire block including the switching arm SA2 including the switching elements S3 and S4 and the positive line P and the negative line N is viewed, a large potential fluctuation occurs. In this case, the potential fluctuation between the positive electrode line P and the negative electrode line N corresponds to the DC intermediate voltage Vcdc that is the voltage across the terminals of the smoothing capacitor Cdc. That is, the following operation is performed.
<When S3 is on and S4 is off>
The potential fluctuation of the positive line P is the S phase potential, and the potential fluctuation of the N line is S phase potential−DC intermediate voltage Vcdc.
<S3オフ、S4オンの場合>
正極ラインPの電位変動はS相電位+直流中間電圧Vcdcであり、負極ラインNの電位変動はS相電位である。
従って、スイッチングアームSA2の中点の電位は、スイッチング状態により正極ラインPか負極ラインNの電位となり、電位変動は、直流中間電圧Vcdcになる。
<When S3 is off and S4 is on>
The potential variation of the positive line P is S phase potential + DC intermediate voltage Vcdc, and the potential variation of the negative line N is S phase potential.
Accordingly, the potential at the midpoint of the switching arm SA2 becomes the potential of the positive line P or the negative line N depending on the switching state, and the potential fluctuation becomes the DC intermediate voltage Vcdc.
この結果、スイッチング素子S1、S2のスイッチングアームSA1がスイッチングした場合には、前述のように高周波電位変動に基づく高周波漏れ電流は浮遊容量Cs2を主要回路として流れるのに対し、スイッチング素子S3、S4のスイッチングアームSA2がスイッチングした場合には、高周波電位変動が正極ラインP及び負極ラインNに波及し、浮遊容量Cs4以外のたとえばスイッチング素子S1、S3のコレクタと接地ラインとの浮遊容量Cs1、Cs3等、全てのスイッチング素子と接地ラインEとの浮遊容量を主要経路とする高周波漏れ電流が流れる(ここで、スイッチング素子S1及びS2で構成されるスイッチングアームSA1の中点電位は常に正極ラインPまたは負極ラインNに接続されることからこの中点と接地ラインEとの間に生じる浮遊容量Cs2も高周波漏れ電流経路となる)。 As a result, when the switching arm SA1 of the switching elements S1 and S2 is switched, the high-frequency leakage current based on the high-frequency potential fluctuation flows through the stray capacitance Cs2 as the main circuit as described above, whereas the switching elements S3 and S4 When the switching arm SA2 is switched, the high-frequency potential fluctuation spreads to the positive line P and the negative line N, and other than the stray capacitance Cs4, for example, stray capacitances Cs1, Cs3 between the collectors of the switching elements S1, S3 and the ground line, A high-frequency leakage current having a stray capacitance between all the switching elements and the ground line E as a main path flows (here, the midpoint potential of the switching arm SA1 composed of the switching elements S1 and S2 is always the positive line P or the negative line) Since this is connected to N, this midpoint and ground Stray capacitance Cs2 generated between the in-E also becomes a high-frequency leakage current path).
従って、スイッチングアームSA2の中点と接地ラインとの浮遊容量が高周波漏れ電流の主要経路にならない場合でも、他の浮遊容量によって高周波漏れ電流の主要経路が形成されることとなり、この他の浮遊容量を介して最も大きな高周波漏れ電流が流れることになる。
また、図1の負極ラインNは、一般に制御回路の基準電位と等しくなる場合が多い。このときには、制御回路の配線と接地ラインEとの間の浮遊容量も高周波漏れ電流の主要経路となり、多くの回路構成やプリントパターンがコモンモード成分の影響を受けることになる。
Therefore, even when the stray capacitance between the midpoint of the switching arm SA2 and the ground line does not become the main path of the high-frequency leakage current, the main path of the high-frequency leakage current is formed by another stray capacitance, and this other stray capacitance The largest high-frequency leakage current flows through this.
Further, the negative electrode line N in FIG. 1 is generally often equal to the reference potential of the control circuit. At this time, the stray capacitance between the wiring of the control circuit and the ground line E also becomes the main path of the high-frequency leakage current, and many circuit configurations and print patterns are affected by the common mode component.
図2は、単相無停電電源装置のコンバータ及びインバータを取り出して例示したものである。この図2において、(a)、(b)、(c)は、それぞれフィルタとなるリアクトルL1〜L3の設置位置が異なる例を示している。なお、図1の例からも判明するが、図1でもR相ラインのみならずS相ラインにもノーマルリアクトルを介装することにより、他の浮遊容量による高周波漏れ電流の防止対策も普通考えるところである。しかし、実際問題として大型のノーマルリアクトルを複数設置することは、電力変換装置の嵩が大きなものとなって装置の小型化に逆行する。このためになるべくリアクトルを少なくしようとすると、上述のように他の浮遊容量によって高周波漏れ電流の主要経路が形成されるという問題が顕在化する。その点、図2の例示も同じであり、図2(a)〜(c)は少なくとも1つのスイッチングアームがリアクトル(すなわちインピーダンス素子)を接続せず相対的にインピーダンスが小さいスイッチングアームとなるものである。 FIG. 2 illustrates the converter and inverter of the single-phase uninterruptible power supply device taken out. In FIG. 2, (a), (b), and (c) show examples in which the installation positions of the reactors L1 to L3 serving as filters are different. As can be seen from the example of FIG. 1, in FIG. 1, a normal reactor is interposed not only in the R-phase line but also in the S-phase line, so that a countermeasure for preventing high-frequency leakage current due to other stray capacitance is generally considered. is there. However, as a practical problem, installing a plurality of large normal reactors increases the bulk of the power conversion device and goes against the downsizing of the device. Therefore, if the number of reactors is reduced as much as possible, the problem that the main path of the high-frequency leakage current is formed by other stray capacitance as described above becomes obvious. In this respect, the illustration of FIG. 2 is the same, and FIGS. 2A to 2C are those in which at least one switching arm does not connect a reactor (that is, an impedance element) and becomes a switching arm having a relatively low impedance. is there.
図2(a)〜(c)において、単相電源20にはLISN21が接続され、LISN21のR相ラインは第1の電力変換装置としてのコンバータ22に接続されている。このコンバータ22は、スイッチング素子S1、S2とこれに逆並列接続されたダイオードD1,D2とからなるスイッチングアームSA1及びスイッチング素子S5、S6とこれと逆並列接続されたダイオードD5,D6からなるスイッチングアームSA3がそれぞれ中点を中心に上下に2個直列に接続された2列のスイッチングアームからなる構造である。そして、R相ライン及びS相ラインはこのスイッチングアームSA1及びSA2の中点に接続されている。また、このコンバータ22内には平滑用コンデンサCdcが備えられている。
2A to 2C, a
コンバータ22の次段には、インバータ23が配置される。このインバータ23では、スイッチング素子S5、S6とこれと逆並列接続されたダイオードD5,D6からなるアームがそれぞれ中点を中心に上下に2個直列に接続されたスイッチングアームSA3をコンバータ22と共用し、このスイッチングアームSA3と並列に、スイッチング素子S7、S8とこれと逆並列接続されたダイオードD7,D8からなるアームがそれぞれ中点を中心に上下に2個直列に接続されたスイッチングアームSA4が接続されている。すなわち、このインバータ23は2列のスイッチングアームSA3及びSA4を有し、各スイッチングアームSA3及びSA4にはスイッチング素子S5,S6及びS7,S8とこれに逆並列接続されたダイオードD5,D6及びD7,D8とからなるアームが中点を中心に上下に2個直列に接続されている。ここで、インバータ23の出力側のスイッチングアームSA4の中点は負荷24に接続されている。また、この回路にはコンバータ22の入力側及びインバータ23の出力側それぞれにR相及びS相間にフィルタとなるコンデンサC1、C2が備えられている。
An
更に、図2(a)において、コンバータ22の入力側スイッチングアームSA1の中点、及びインバータ23の出力側スイッチングアームSA4の中点にはそれぞれリアクトルL1、L3が備えられ、コンバータ22及びインバータ23の共用スイッチングアームSA3の中点は直接S相ラインに直結されている。
また、図2(b)において、共用スイッチングアームSA3の中点とS相ラインとはリアクトルL2を介して接続され、インバータ23の出力側スイッチングアームSA4の中点にはリアクトルL3が備えられる。
Further, in FIG. 2A, reactors L1 and L3 are provided at the midpoint of the input side switching arm SA1 of the
2B, the midpoint of the common switching arm SA3 and the S-phase line are connected via a reactor L2, and the reactor L3 is provided at the midpoint of the output side switching arm SA4 of the
更に、図2(c)において、コンバータ22の入力側スイッチングアームSA1の中点にはリアクトルL1が備えられ、共用スイッチングアームSA3の中点とS相ラインとはリアクトルL2を介して接続されている。
従って、この図2(a)〜図2(c)の各回路には、それぞれリアクトルに接続されないスイッチングアームすなわち接続されるインピーダンスが相対的に小さいスイッチングアームの中点が存在することになる。そして、そのリアクトルすなわちインピーダンス素子が接続されないスイッチングアームの中点は、電気的には図1に示す第1の電力変換装置13のスイッチング素子S3、S4のスイッチングアームSA2の中点と同様の動作となる。
Further, in FIG. 2C, a reactor L1 is provided at the midpoint of the input side switching arm SA1 of the
Accordingly, each of the circuits shown in FIGS. 2A to 2C has a switching arm that is not connected to the reactor, that is, a switching arm that has a relatively small impedance. The midpoint of the switching arm to which the reactor, that is, the impedance element is not connected, is electrically similar to the midpoint of the switching arm SA2 of the switching elements S3 and S4 of the
すなわち、図2(a)では、スイッチング素子S5、S6を有するスイッチングアームSA3のスイッチングにより、図2(b)では、スイッチング素子S1、S2を有するスイッチングアームSA1のスイッチングにより、図2(c)では、スイッチング素子S7、S8を有するスイッチングアームSA4のスイッチングにより、それぞれのスイッチングアームの中点と接地ラインEとの間に形成される浮遊容量が主要経路とならないような最も大きな高周波漏れ電流が流れる。 That is, in FIG. 2A, the switching arm SA3 having the switching elements S5 and S6 is switched, in FIG. 2B, the switching arm SA1 having the switching elements S1 and S2 is switched, and in FIG. By switching the switching arm SA4 having the switching elements S7 and S8, the largest high-frequency leakage current flows so that the stray capacitance formed between the midpoint of each switching arm and the ground line E does not become the main path.
前述したように、図1の負極ラインNは、一般に、制御回路の基準電位と等しくなる場合が多い。これは、負極ラインNを制御電源の基準電位と同一とすることで、図1中の下アームのスイッチング素子S2、S4を、絶縁することなく駆動できるためである。しかしながら、この場合、制御回路部(プリントパターンやスイッチング素子、受動素子を含むすべて)とアースとの間の浮遊容量すべてが高周波漏れ電流の主要経路となることから、大幅に伝導ノイズが増加する。 As described above, the negative electrode line N in FIG. 1 is generally often equal to the reference potential of the control circuit. This is because the switching elements S2 and S4 of the lower arm in FIG. 1 can be driven without insulation by making the negative electrode line N the same as the reference potential of the control power supply. However, in this case, since all the stray capacitance between the control circuit unit (including the printed pattern, switching element, and passive element) and the ground is the main path of the high-frequency leakage current, the conduction noise is greatly increased.
また、図1や図2に示す回路構成において、スイッチングアームSA1〜SA4の両端電圧(P−N間の電圧)を確保するために、第1の電力変換装置13又は第1の電力変換装置としてのコンバータ22と並列にバッテリ等の蓄電装置から供給するモードを持つ電力変換装置を接続する構成が知られている。
その代表的な装置は、無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)である。
Further, in the circuit configuration shown in FIG. 1 and FIG. 2, in order to secure the voltage across the switching arms SA1 to SA4 (voltage between PN), the
A typical device is an uninterruptible power supply (UPS).
ここで、一般的に、バッテリ等の蓄電装置の蓄電電圧と正極ラインP及び負極ラインN間の電圧とは値が異なる。すなわち、バッテリ等の蓄電装置の出力電圧値よりも正極ラインP及び負極ラインN間の電圧値の方が高い。このため、バッテリ等の蓄電装置と図1、図2の第1の電力変換装置13との間に、変圧機能を持つ第2の電力変換装置が追加される。
Here, generally, the value of the storage voltage of a power storage device such as a battery and the voltage between the positive line P and the negative line N are different. That is, the voltage value between the positive line P and the negative line N is higher than the output voltage value of a power storage device such as a battery. Therefore, a second power conversion device having a transformation function is added between the power storage device such as a battery and the first
すなわち、図3に示すように、第1の電力変換装置13の出力側にバッテリ等の蓄電装置39に接続された第2の電力変換装置40が並列に接続されている。
この第2の電力変換装置40は、バッテリなどの蓄電装置39によって充電されるコンデンサ41と、蓄電装置39の出力を二次側に伝達するトランス42と、トランス42に直列に接続されたトランジスタ及びそれと逆並列接続されたダイオードDからなるスイッチング素子Sと、トランス42の二次側に接続された整流ダイオード43と、平滑コンデンサ44とを含んで構成されている。そして、平滑コンデンサ44の両端が第1の電力変換装置13の出力側の正極ラインP、負極ラインNに接続される。
That is, as shown in FIG. 3, the second
This second
また、第2の電力変換装置を図4に示すように構成してもよい。この場合の第2の電力変換装置40は、バッテリなどによる蓄電装置39によって充電されるコンデンサ41と、スイッチング素子Sa、Sb、Sc及びSdとこれらに逆並列接続されたダイオードDa、Db、Dc及びDdによって構成されるトランジスタブリッジTBと、スイッチング素子Sa及びSbの接続点とスイッチング素子Sc及びSd(の接続点に接続されたトランス42と、トランス42の二次側に接続されたダイオードブリッジ45とを含んで構成されている。そして、ダイオードブリッジ45の両端が図1中の第1の電力変換装置13の出力側の正極ラインP、負極ラインNに接続される。
Moreover, you may comprise a 2nd power converter device as shown in FIG. The second
ここで、図3及び図4に示す第2の電力変換装置40にもスイッチング素子が含まれている。このとき、図3及び図4中の負極ラインN′と、第1の電力変換装置(図1、図2)に接続される負極ラインNとは、制御回路を介して同電位となる場合が多い。
これは、図3及び図4の第2の電力変換装置40に含まれているトランス42が、絶縁を目的としたものではなく、変圧作用を目的としていることに起因し、制御回路と非絶縁で接続しスイッチング素子を駆動した方が、制御回路を簡単化でき、コストダウンできるためである。
Here, the
This is because the
しかしながら、このような構成とした場合、上述した制御回路とアースとの間の浮遊容量のみならず、第2の電力変換装置40とアースとの間の浮遊容量も、伝導ノイズ源となる高周波漏れ電流経路となり、大幅にノイズが増加する懸念がある。
これを解決するためには、前述した図3の回路構成において、図5に示すように、前述した第1の電力変換装置13及び第2の電力変換装置40等をプリント基板50に実装し、このプリント基板50を金属筐体51内の上方寄りに形成した基板収納領域50aに収納するとともに、蓄電装置39を金属筐体51内の下方寄りに形成した蓄電装置収納領域50bに収納する。そして、プリント基板50を収納した基板収納領域50aと蓄電装置39を収納した蓄電装置収納領域50bとの間にプラスチック等の絶縁材料で形成された仕切り部52を設ける。ここで、仕切り部52は、蓄電装置39の交換時にプリント基板50部分に接触しないことを目的に仕切り部52と蓄電装置39との間隔が比較的広く設定されている。
However, in such a configuration, not only the stray capacitance between the control circuit and the ground described above but also the stray capacitance between the second
In order to solve this, in the circuit configuration of FIG. 3 described above, the
このように、プリント基板50と蓄電装置39との間に絶縁材料で形成された仕切り部52を設けることにより、蓄電装置39とアースとなる金属筐体51との間に生じる浮遊容量を低減させることができ、高周波漏れ電流の経路となる浮遊容量の低減によって伝導ノイズの低減を図ることができる。このとき、第1の電力変換装置13及び第2の電力変換装置40を実装したプリント基板50及び蓄電装置39を含む装置全体を金属筐体51内に収納することにより、放射ノイズをシールドして装置外部へ放射される放射ノイズの増加を防止することができる。
As described above, by providing the
因みに、従来では、仕切り部52は蓄電装置39の交換時にプリント基板50に接触しないように設けられ、またバッテリ給電線への放射ノイズ重量を防止するため、金属筐体51と同様に金属材料で構成し、金属筐体51と電気的に接続することが多い。このようにすると、蓄電装置39が近接した金属性の仕切り部で取り囲まれることになり、前述のように主要な漏れ電流の経路である蓄電装置39と筐体51間の浮遊容量を増加させて、ノイズが増大する原因となる。しかしながら、本実施形態では、プリント基板50と蓄電装置39との間に絶縁材料で形成された仕切り部52が設けられていることにより、蓄電装置39と金属筐体51との間浮遊容量を減少することができる。
Incidentally, conventionally, the
次に、本発明の第2の実施形態を図6について説明する。
この第2の実施形態では、蓄電装置39のプリント基板50と対向する面以外の面と筐体との間の浮遊容量を減少させるようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態では、図6に示すように、少なくとも蓄電装置39の内部電極板39aに対向する面にプラスチック等の絶縁材料で形成された絶縁部材60を配設している。ここで、絶縁部材60は、蓄電装置39の内部電極板39aと対向する左右端部60a,60bとこれらを蓄電装置39の上方側で連結する連結板部60cとから断面コ字状に形成され、左端部60aが金属筐体51の一部として構成され、右端部60bが蓄電装置39と金属筐体51との間に介在されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the stray capacitance between the surface of the
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, an insulating
このように蓄電装置39を、その内部構造を考慮して絶縁部材60で覆うことにより、蓄電装置39と最も大きく浮遊容量が形成される個所に着目して浮遊容量を低減することで蓄電装置39とアースとの間の浮遊容量を減少させることができる。すなわち、蓄電装置39を鉛蓄電池で構成した場合には、図7に示すように、電槽65内に複数の例えば6個のセル66a〜66fが形成され、左端のセル66aに二酸化鉛で構成されるプラス電極67が配設され、右端のセル66fに鉛で構成されるマイナス電極68が配設されている。各セル66a〜66f内には、セパレータ69及びガラスマット70が配設されている。各セル66a〜66fの隣接するセル間には、両者を直列に接続するための負極71n及び正極71pが配設され、これら負極71n及び正極71pによって各セル66a〜66fが直列に接続されている。各セル66a〜66fは数V(例えば2V)を出力するので、6個のセル66a〜66fで12Vを出力することができる。
In this way, the
ところで、各セル66a〜66fにはセル間を直列に接続するための負極71n及び正極71pとプラス電極67及びマイナス電極68との計12個の電極が存在し、これらは鉛や二酸化鉛などの金属で構成される。各電極はセル66a〜66fを直列に接続するため、外部出力に接続するプラス電極67及びマイナス電極68と、各セル間の負極71n及び正極71pを直列に接続して支持する導電体と見做すことが可能な5組の絶縁仕切板72とで計7個の金属体が蓄電装置39の内部に存在する。これらが筐体との間に浮遊容量を形成することになる。
By the way, each
バッテリ電圧をP−N間電圧へ昇圧する回路の方式や蓄電装置39による給電時間の仕様によって上記の蓄電装置39を複数個直列に接続して構成する場合もあり、この場合浮遊容量はさらに大きくなる。
ここで、平行平板コンデンサの静電容量は、電極面積に比例し、電極間距離に反比例する。蓄電装置39と筐体51間の浮遊容量は、蓄電装置39の電極と筐体51を電極とする平行平板コンデンサと見做すことができるため、対向する電極面積を小さくすることで、浮遊容量を小さくすることができる。
Depending on the circuit system for boosting the battery voltage to the PN voltage and the specification of the power supply time by the
Here, the capacitance of the parallel plate capacitor is proportional to the electrode area and inversely proportional to the distance between the electrodes. Since the stray capacitance between the
そこで、蓄電装置39の内部電極と対向する位置にある筐体51の一部を絶縁部材60の左端部60aとすることで、蓄電装置39とアース間の浮遊容量を小さくすることができ、ノイズの小さな無停電電源装置を実現することができる。
なお、上記第2の実施形態においては、絶縁部材60の左端部60aのみを金属筐体51の一部として構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、右端部60bも金属筐体51の一部として構成することもできる。
Therefore, by setting a part of the
In the second embodiment, the case where only the
次に、本発明の第3の実施形態を図8について説明する。
この第3の実施形態では、前述した第2の実施形態においては、金属筐体51の蓄電装置39の内部電極に対向する位置に絶縁部材60aを配設することにより、蓄電装置39の内部電極とアースとの間の浮遊容量を低減する場合について説明したが、この場合には、金属筐体51の一部を絶縁部材60aで形成することにより、放射ノイズのシールド効果が小さくなり、放射ノイズが増加する可能性があるが、これを抑制するようにしたものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the third embodiment, in the second embodiment described above, the insulating
すなわち、第3の実施形態では、図8に示すように、蓄電装置39とアース間の浮遊容量を低減しながら、放射ノイズの装置外への漏洩を防止する目的で、第1の電力変換装置13及び第2の電力変換装置40を実装するプリント基板50を金属箱80内に収納し、この金属箱80と蓄電装置39とをプラスチック等の絶縁材料で構成する絶縁筐体81内に収納する構成とされている。ここで、金属箱80は放射ノイズ源となるスイッチング素子等が実装されたプリント基板50をシールドする目的で用いているため、アース電位への接続の有無は問わない。
That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 8, the first power conversion device is used for the purpose of preventing leakage of radiation noise outside the device while reducing the stray capacitance between the
この第3の実施形態によると、高周波漏れ電流の主要経路となる蓄電装置39とアースとの間の浮遊容量は、絶縁筐体81全体をプラスチック等の絶縁材料で構成することによって、蓄電装置39と金属箱80とが対向する1面との配置で決定されることから、伝導ノイズを大幅に減少させることが可能となる。このような構成を採用することで、伝導ノイズ及び放射ノイズの小さな無停電電源装置を実現することができる。
According to the third embodiment, the stray capacitance between the
本発明は、第1及び第2の電力変換装置や蓄電装置が発生する伝導ノイズ及び放射ノイズなどの対策に利用することができる。 The present invention can be used for countermeasures such as conduction noise and radiation noise generated by the first and second power conversion devices and the power storage device.
1…三相電源、2…擬似電源回路網、3…ダイオード整流器、4…平滑コンデンサ、5…汎用インバータ、6…ケーブル、7…三相モータ、8…スペクトラムアナライザ、10…交流電源、12…ノーマルリアクトル、13…第1の電力変換装置、20…単相電源、22…コンバータ、23…インバータ、24…負荷、39…蓄電装置、40…第2の電力変換装置、41…コンデンサ、42…トランス、43…整流ダイオード、44…平滑コンデンサ、45…ダイオードブリッジ、50…プリント基板、51…金属筐体、52…仕切り部、60…絶縁部材、60a…左端部、60b…右端部、60c…連結端部、65…電槽
66a〜66f…セル、67…プラス電極、68…マイナス電極、71n…負極、71p…正極、72…絶縁仕切板、80…金属箱、81…絶縁筐体、L…インダクタンス、L1〜L3…リアクトル、S、S1〜S8、Sa〜Sd…スイッチング素子、SA1〜SA4…スイッチングアーム
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1の電力変換装置、前記第2の電力変換装置及び前記蓄電装置は放射ノイズの外部への放射を防止する金属筐体に収納され、該金属筐体は前記第1の電力変換装置及び第2の電力変換装置を実装するプリント基板を収納する基板収納領域と前記蓄電装置を収納する蓄電装置収納領域とを仕切る仕切り部を漏れ電流経路となる浮遊容量を低減する絶縁材料で形成したことを特徴とする電力変換システム。 A first power conversion device in which two or more switching elements are connected in series with one or more switching elements as one arm, and power from the power storage device is converted and supplied to both ends of the switching arm. A power conversion system comprising: a second power conversion device that includes:
The first power conversion device, the second power conversion device, and the power storage device are housed in a metal casing that prevents radiation noise from being emitted to the outside , and the metal casing includes the first power conversion device and the first power conversion device. The partition part which partitions the board | substrate storage area | region which accommodates the printed circuit board which mounts a 2nd power converter device, and the electrical storage apparatus accommodation area | region which accommodates the said electrical storage apparatus was formed with the insulating material which reduces the stray capacity used as a leakage current path | route. Power conversion system characterized by
前記第1の電力変換装置、前記第2の電力変換装置及び前記蓄電装置は放射ノイズの外部への放射を防止する金属筐体に収納され、前記蓄電装置の内部電極と対向する位置に絶縁部材を配置して、前記蓄電装置の内部電極と前記金属筐体との間に形成される平行平板コンデンサの電極面積を小さくし、漏れ電流経路となる浮遊容量を低減したことを特徴とする電力変換システム。 A first power conversion device in which two or more switching elements are connected in series with one or more switching elements as one arm, and power from the power storage device is converted and supplied to both ends of the switching arm. A power conversion system comprising: a second power conversion device that includes:
The first power conversion device, the second power conversion device, and the power storage device are housed in a metal casing that prevents radiation noise from being radiated to the outside, and are insulative members at positions facing the internal electrodes of the power storage device. To reduce the stray capacitance that becomes a leakage current path by reducing the electrode area of the parallel plate capacitor formed between the internal electrode of the power storage device and the metal casing. system.
前記第1の電力変換装置及び第2の電力変換装置を実装するプリント基板を放射ノイズの外部への放射を防止するシールド用の金属箱内に収納し、該金属箱及び前記蓄電装置を絶縁材料で形成した筐体内に収納して、前記金属箱の1面と蓄電装置との間で、高周波漏れ電流の主要経路となる浮遊容量を決定することを特徴とする電力変換システム。 A first power conversion device in which two or more switching elements are connected in series with one or more switching elements as one arm, and power from the power storage device is converted and supplied to both ends of the switching arm. A power conversion system comprising: a second power conversion device that includes:
A printed circuit board on which the first power conversion device and the second power conversion device are mounted is housed in a shield metal box that prevents radiation noise from being emitted to the outside , and the metal box and the power storage device are insulated from each other. The power conversion system is characterized in that the stray capacitance, which is housed in the housing formed in step (1), is determined as a main path of high-frequency leakage current between one surface of the metal box and the power storage device .
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