JP2008236817A - Common mode transformer, common mode filter and filter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置のスイッチング動作で発生する高周波ノイズを低減するフィルタ装置と、それを用いた電力変換装置に関する。この電力変換装置としては交流電源を整流していったん直流電圧変換した後、この直流電圧を可変周波数・可変電圧の交流に変換するインバータ装置や交流電源から直接可変周波数・可変電圧の交流に変換するPWMサイクロコンバータ(別名マトリクスコンバータ)がある。 The present invention relates to a filter device that reduces high-frequency noise generated by a switching operation of a power converter, and a power converter using the filter device. As this power converter, the AC power supply is rectified and converted to DC voltage once, and then this DC voltage is converted directly into AC of variable frequency and variable voltage from an inverter device or AC power source that converts the DC voltage into AC of variable frequency and variable voltage. There is a PWM cycloconverter (also known as a matrix converter).
電力変換装置入力側における問題の一つとして、雑音端子電圧、伝導EMI(Electro Magnetic Interference:電磁妨害雑音)が挙げられる。前記問題を解決するために従来では電力変換装置の入力側にEMIフィルタを付加して対策を行ってきた。一般的なEMIフィルタの従来技術において、電源側へ流出するコモンモードノイズを低減させる場合、EMIフィルタのコモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法あるいは接地コンデンサの容量を大きくする方法が挙げられる。しかし、コモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法は、接地コンデンサの容量を大きくする方法に比べて、サイズが大きくなり且つ高価である。また、接地コンデンサの容量を大きくする方法は、サイズが小さく且つ安価であるが、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流が増大してしまう。 As one of the problems on the input side of the power converter, there are noise terminal voltage and conduction EMI (Electro Magnetic Interference). In order to solve the above problems, conventionally, an EMI filter has been added to the input side of the power conversion device to take measures. In the conventional EMI filter prior art, in order to reduce common mode noise flowing out to the power supply side, a method of increasing the inductance of the common mode choke of the EMI filter or a method of increasing the capacitance of the grounding capacitor can be mentioned. However, the method of increasing the inductance of the common mode choke is larger in size and expensive than the method of increasing the capacitance of the grounding capacitor. Further, although the method of increasing the capacitance of the grounding capacitor is small in size and inexpensive, the leakage current of the fundamental wave component flowing on the power supply side increases.
次に、電力変換装置の出力側フィルタの従来技術を説明する。電力変換装置出力側における問題として、高周波漏れ電流、伝導EMI、放射EMI、モータ軸受の電食(回転中の軸受ボールベアリングの内部を高周波電流が通過することにより、軌道輪と 転動体の接触面が損傷する現象。特徴として、波状の摩耗が見られる)、モータ端子でのサージ電圧が挙げられる。前記問題を解決するために従来では電力変換装置の出力側にノーマルモードフィルタあるいはコモンモードフィルタを付加して対策を行ってきた。従来の電力変換装置の出力側フィルタには例えば特許文献1および2、非特許文献1および2がある。特許文献1および2、非特許文献1は、コモンモード電流を抑制するためのコモンモードフィルタである。また、非特許文献2は、ノーマルモードのノイズ電流を抑制するためのノーマルモードフィルタとコモンモード電流を抑制するためのコモンモードフィルタから構成されたものである。
Next, the prior art of the output side filter of a power converter device is demonstrated. Problems on the output side of the power converter include high-frequency leakage current, conduction EMI, radiation EMI, and electric corrosion of motor bearings (the contact surface between the bearing ring and the rolling element due to high-frequency current passing through the rotating bearing ball bearing) This is characterized by undulating wear) and surge voltage at the motor terminals. In order to solve the above problem, conventionally, a normal mode filter or a common mode filter has been added to the output side of the power converter. For example,
特許文献1および2、非特許文献1に代表されるコモンモードフィルタは、フィルタの共振周波数を電力変換装置のキャリア周波数よりも低くしているため、高周波漏れ電流、伝導EMI、放射EMI、モータ軸受の電食を効果的に抑制することができるが、モータ端子でのサージ電圧の抑制をすることができない。また、非特許文献2に代表される方式は、特許文献1および2、非特許文献1などの方式に比べ、フィルタのカットオフ周波数が、電力変換装置のキャリア周波数よりも遥かに高いため、サイズが小さく且つ安価となる。また、高周波漏れ電流、伝導EMI、放射EMIに加えて、モータ端子でのサージ電圧を抑制することができる。しかし、非特許文献2の方式は、コモンモードフィルタのカットオフ周波数が電力変換装置のキャリア周波数よりも遥かに高いためにモータ軸受の電食を抑制することができない。
Since the common mode filters represented by
図14は、電力変換装置124でモータ116を駆動した場合の各部シミュレーション結果である。図14は、電力変換装置のコモンモード電圧Vc1、軸電位Vsコモンモード電流Icを示している。
FIG. 14 shows a simulation result of each part when the
図14に示すように、コモンモード電圧Vc1が変化した瞬間にコモンモード電流Icは、ピーク値5Aの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまう。また、このコモンモード電流Icは伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなっている。更に、コモンモード電圧Vc1がモータの各部浮遊容量によって分圧されて軸電位Vsを引き起こさせる。この軸電位Vsが発生することによってモータ軸受部では、放電現象が引き起こり軸受には数百mAオーダーのベアリング電流Ibが流れ、電食が発生する。また、上記コモンモード電流Icが、電源側へ流れることにより、雑音端子電圧の増大に繋がってしまう。 As shown in FIG. 14, at the moment when the common mode voltage Vc1 changes, the common mode current Ic becomes a high-frequency oscillation current having a peak value of 5A and flows to the ground line via the motor. The common mode current Ic is one of the main causes of conduction noise and radiation noise. Further, the common mode voltage Vc1 is divided by the stray capacitance of each part of the motor to cause the shaft potential Vs. When this axial potential Vs is generated, a discharge phenomenon is caused in the motor bearing portion, and a bearing current Ib on the order of several hundred mA flows through the bearing, and electric corrosion occurs. Further, the common mode current Ic flows to the power supply side, leading to an increase in noise terminal voltage.
図15は、電力変換装置124に図2記載のコモンモードフィルタ100を付加した場合の各部シミュレーション結果である。
FIG. 15 shows a simulation result of each part when the
図15に示すシミュレーション結果は、図2記載のコモンモードフィルタ100に用いているコモンモードトランス102の一次側および二次側の巻数比を1:1にしたものであり、一般的なコモンモードトランスを模擬したものである。また、コモンモードフィルタ100の共振周波数は運転周波数と電力変換装置124のキャリア周波数との間に設定したものである。図15に示すように、コモンモードトランス102の巻数比を1:1にすることによりコモンモード電圧Vc1のキャリア周波数以上の成分は、図15記載のコモンモード電圧Vc2程度までに抑制され、結果としてコモンモード電流Icも抑制されていることが分かる。また、軸電位Vsに対してもコモンモードフィルタ100を付加することにより、抑制されていることが分かる。
The simulation results shown in FIG. 15 are obtained by changing the primary and secondary turns ratio of the
このように、従来のコモンモードフィルタは、周辺機器の誤作動の原因の一つであるコモンモード電流Icあるいはモータ軸受部における電食の原因の一つである軸電位Vsを抑制するものである。 As described above, the conventional common mode filter suppresses the common mode current Ic, which is one of the causes of malfunction of peripheral devices, or the shaft potential Vs, which is one of the causes of electrolytic corrosion in the motor bearing portion. .
また、図15に示すように従来のコモンモードフィルタを付加することによってコモンモード電流Ic、軸電位Vsを抑制することができるが、フィルタ電流Ifはピーク値で2[A]流れてしまう。そのことによって、フィルタから発生する騒音が増大する。また、フィルタ電流が大きいために、コモンモードトランスに用いられているコアにおいては、磁気飽和を避けるためにサイズが大きくなってしまう。
加えて、コモンモード電流Ic、軸電位Vsは完全に抑制する必要はなく、コモンモード電流Icに対しては、周辺機器に誤作動を生じさせない程度に抑制すれば良い。また、軸電位Vsに対しては、モータ軸受部において放電現象を引き起こさない程度に抑制すればよい。しかし、従来方式はコモンモードトランスの二次側巻数が固定されているために、巻数を可変することができず、オーバースペックになってしまう場合があるという問題があった。
As shown in FIG. 15, the common mode current Ic and the shaft potential Vs can be suppressed by adding a conventional common mode filter, but the filter current If flows at a peak value of 2 [A]. As a result, noise generated from the filter increases. In addition, since the filter current is large, the core used in the common mode transformer becomes large in order to avoid magnetic saturation.
In addition, it is not necessary to completely suppress the common mode current Ic and the shaft potential Vs. The common mode current Ic may be suppressed to such an extent that no malfunction occurs in the peripheral device. Further, the axial potential Vs may be suppressed to such an extent that a discharge phenomenon is not caused in the motor bearing portion. However, the conventional method has a problem in that the number of turns cannot be varied because the number of turns on the secondary side of the common mode transformer is fixed, which may result in overspec.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コモンモード電圧・電流、軸電位、フィルタ電流を抑制し、二次側巻数を可変できるコモンモードトランスを提供し、且つ電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を抑制する入出力フィルタおよび電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a common mode transformer capable of suppressing the common mode voltage / current, the shaft potential, and the filter current and changing the secondary side winding number, and at the power source side. An object of the present invention is to provide an input / output filter and a power converter that suppress a leakage current of a flowing fundamental wave component.
本発明は上記課題を解決するため、電力変換装置用フィルタ装置に用いられる3相コモンモードトランスにおいて、
一次側巻線と二次側巻線の巻き数比を1対N(Nは2以上)であることを特徴とするコモンモードトランスとしたものである。
また、前記3相コモンモードトランスの二次側巻線の巻き始めと巻き終わりの間に複数のタップを有することを特徴とするものである。
また、各相が3相コモンモードトランスの一次側巻線に接続され、他端が前記3相コモンモードトランスの二次側巻線の一端に接続されたコモンモード電圧検出回路(101)を備え、前記3相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つを中性点(n)としたことを特徴とするものである。
また、コモンモード電圧検出回路(101)は、一端が前記3相コモンモードトランスの一次側巻線に接続され、他端がY結線されたコンデンサ(104)からなることを特徴とするものである。
また、他端がY結線されたコンデンサのY結線端子と前記3相コモンモードトランスの二次側巻線の一端との間にコンデンサ(105)とダンピング抵抗器(106)を直列接続したことを特徴とするものである。
また、各相電源端子(U1,V1,W1)と直列に挿入したACリアクトル(110)と前記コモンモード電圧検出用コンデンサ(104)でLCフィルタを構成したことを特徴とするものである。
また、電力変換装置とモータ間に挿入される前記コモンモードフィルタにおいて、前記3相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つと前記電力変換装置の直流中間回路の中性点とを接続したことを特徴とするものである。
また、電力変換装置とモータ間に挿入される前記コモンモードフィルタにおいて、前記3相コモンモードトランスの二次側巻線の複数のタップの中の一つとEMIフィルタの中性点とを接続したことを特徴とするものである。
また、請求項8記載の前記EMIフィルタおよび出力フィルタを電気回路上一体化したことを特徴とするフィルタ装置である。
In order to solve the above problems, the present invention provides a three-phase common mode transformer used in a filter device for a power converter,
The common mode transformer is characterized in that the turn ratio of the primary side winding and the secondary side winding is 1 to N (N is 2 or more).
Further, the present invention is characterized in that a plurality of taps are provided between the winding start and winding end of the secondary side winding of the three-phase common mode transformer.
Further, a common mode voltage detection circuit (101) is provided in which each phase is connected to the primary side winding of the three-phase common mode transformer and the other end is connected to one end of the secondary side winding of the three-phase common mode transformer. The neutral point (n) is one of a plurality of taps of the secondary side winding of the three-phase common mode transformer.
The common mode voltage detection circuit (101) is characterized by comprising a capacitor (104) having one end connected to the primary winding of the three-phase common mode transformer and the other end Y-connected. .
In addition, a capacitor (105) and a damping resistor (106) are connected in series between the Y connection terminal of the capacitor whose Y end is Y-connected and one end of the secondary winding of the three-phase common mode transformer. It is a feature.
In addition, an LC filter is configured by an AC reactor (110) inserted in series with each phase power supply terminal (U1, V1, W1) and the common mode voltage detection capacitor (104).
Further, in the common mode filter inserted between the power converter and the motor, one of a plurality of taps of the secondary winding of the three-phase common mode transformer and the neutral of the DC intermediate circuit of the power converter. It is characterized by connecting dots.
In the common mode filter inserted between the power converter and the motor, one of the taps of the secondary winding of the three-phase common mode transformer is connected to the neutral point of the EMI filter. It is characterized by.
The filter device according to claim 8, wherein the EMI filter and the output filter are integrated on an electric circuit.
本発明は、インバータおよびマトリクスコンバータ等に代表されるような電力変換装置に使用されるコモンモードトランスにおいて、コモンモードトランスの二次側巻線の巻き初めから巻き終わりまでの巻数と一次側巻数の比を1:1とし、且つ二次側巻線の各部にタップを設ける構造にしたので、コモンモード電圧の抑制を調整することができる。
また本発明は、前記電力変換装置の出力部とモータの間に並列に接続されたコモンモード電圧検出回路と前記電力変換装置の出力部とモータの間に直列に接続された請求項1および2記載のコモンモードトランスおよび受動素子から構成されるコモンモードフィルタにすることによって、フィルタ電流を調整することが可能となり、フィルタ騒音を低減できる。
また本発明はフィルタ電流を接地線に流さずに済むために、従来方式に比べ雑音端子電圧を小さくすることができる。
本発明は、従来方式に比べ雑音端子電圧を小さくすることができるため、その分、入力フィルタの接地コンデンサの容量を小さくすることができる。そのため、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を小さくすることができ、感電などの安全上の問題解決にも繋がる。
また本発明はEMIフィルタおよびコモンモードフィルタを一体構成にした入出力フィルタであるため、フィルタの部品点数を減らすことができるため、安価で且つ小形のフィルタ回路を実現できる。
The present invention relates to a common mode transformer used in a power conversion device represented by an inverter, a matrix converter, and the like. Since the ratio is 1: 1 and taps are provided in each part of the secondary winding, the suppression of the common mode voltage can be adjusted.
Further, the present invention provides a common mode voltage detection circuit connected in parallel between the output unit of the power converter and the motor, and a series connection between the output unit of the power converter and the motor. By using a common mode filter composed of the described common mode transformer and passive elements, the filter current can be adjusted and the filter noise can be reduced.
Further, since the present invention does not require a filter current to flow through the ground line, the noise terminal voltage can be reduced as compared with the conventional method.
Since the present invention can reduce the noise terminal voltage as compared with the conventional method, the capacitance of the grounding capacitor of the input filter can be reduced accordingly. Therefore, the leakage current of the fundamental wave component flowing on the power source side can be reduced, which leads to the solution of safety problems such as electric shock.
Further, since the present invention is an input / output filter in which an EMI filter and a common mode filter are integrated, the number of parts of the filter can be reduced, so that an inexpensive and small filter circuit can be realized.
以下、本発明の実施を図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、第1実施例を示す本発明のコモンモードトランスおよびコモンモードフィルタ回路構成図である。図において100はコモンモードフィルタであり、101はコモンモード電圧検出回路、102はコモンモードトランスの二次側巻線の各部にタップを設けた本発明のコモンモードトランス、103はタップ(外部端子)である。コモンモードトランス102は一次側(U1−U2,V1−V2,W1−W2)と二次側(端子a〜dを備える)の巻数比は従来技術のように1:1ではなく、1:N(ただしN>1)とすることを特徴とする。なお、コモンモードトランス102の一次側と二次側の巻数比を1:N(ただしN>1)とするのは本発明の図面1〜13に全て共通である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a common mode transformer and a common mode filter circuit according to the present invention showing a first embodiment. In the figure, 100 is a common mode filter, 101 is a common mode voltage detection circuit, 102 is a common mode transformer of the present invention in which a tap is provided in each part of the secondary winding of the common mode transformer, and 103 is a tap (external terminal). It is. In the
また、図2および図3は、図1記載のコモンモードフィルタ100の具体的な回路方式を用いたコモンモードフィルタ回路である。図2中の104はコモンモード電圧検出手段としてY結線されたコンデンサを用いたコモンモード電圧検出用コンデンサである。図3中の108はコモンモード電圧検出手段としてトランスを用いたコモンモード電圧検出用トランスである。また、105はコモンモードトランスにおいてDC成分による磁気飽和を防ぐためのコンデンサであり、106はフィルタ電流の共振を抑制するためのダンピング抵抗である。この磁気飽和を防ぐためのコンデンサ105の一端はコモンモード電圧検出用コンデンサ104の中性点に接続し、他端はダンピング抵抗106を介してコモンモードトランス102の二次側のタップaに接続する。二次側のタップc(二次側のタップa−c巻数は一次側の巻数比より大)は、コモンモード電圧検出用コンデンサ104の中性点と異なる別の中性点に接続するための中性点となる。
2 and 3 show a common mode filter circuit using a specific circuit system of the
図2において、104はコモンモード電圧検出手段として、簡単な方式であるがノーマルモードに対しては、高周波電圧の場合コンデンサ短絡になるために過大なノーマルモード電流がコンデンサに流れ込んでしまう。そのため、電力変換装置出力側にコモンモードフィルタのみを付加する場合、図2記載の方式は不適切となる。
In FIG. 2,
図2に示すコモンモードフィルタ方式を採用する場合は、相間でのコンデンサ短絡を防ぐために図4記載のACリアクトル110を各相電源端子(U1,V1,W1)と直列に挿入しACリアクトル110とコモンモード電圧検出用コンデンサ104でLCフィルタを構成する方式が最適である。また、図4記載の方式にすることによって、コモンモード電圧を抑制できるだけでなく、モータに供給する電圧および電流を正弦波化することができる。コモンモード電圧検出用コンデンサ104は、ノーマルモードフィルタおよびコモンモードフィルタの一部として共有できる。
When the common mode filter system shown in FIG. 2 is employed, the
図3において、108はコモンモード電圧検出用トランスである。108はコモンモード電圧検出手段として、サイズが大きくなり,且つコストが高くなるが、ノーマルモードにおいて高いインピーダンスとして作用するため、過大なノーマルモード電流がコンデンサに流れ込むことを防ぐことができる。そのため、電力変換装置出力側にコモンモードフィルタのみでも付加することができる。
In FIG. 3,
また、図3記載のコモンモードフィルタとノーマルモードフィルタ113を組み合わせた場合の最良の方式を、図5に示す。図5において、111はダンピング抵抗であり、112はACリアクトルである。各相毎のダンピング抵抗111はACリアクトル112と並列に接続される。また、113は電力変換装置の出力電圧のdV/dtを抑制するノーマルモードフィルタである。磁気飽和を防ぐためのコンデンサ105の一端はコモンモード電圧検出用トランス108の中性点に接続し、他端はダンピング抵抗106を介してコモンモードトランス102の二次側のタップaに接続する。二次側のタップc(二次側のタップa−c巻数は一次側の巻数比より大)は、コモンモード電圧検出用コンデンサ108の中性点と異なる別の中性点に接続するための中性点となる。図5記載の方式にすることによって、コモンモード電圧を抑制できるだけでなく、モータ端子におけるサージ電圧を抑制することができる。
FIG. 5 shows the best method when the common mode filter shown in FIG. 3 and the
また、図6は図4記載の出力フィルタに、ダンピング抵抗114を設けたものである。ダンピング抵抗114はコモンモードトランス102の二次側のタップa、cの間に接続する。
図7は図5記載の出力フィルタに、ダンピング抵抗114を設けたものである。ダンピング抵抗114はコモンモードトランス102の二次側のタップa、cの間に接続する。
図6記載の出力フィルタは、ノーマルモードに関しては図4記載の出力フィルタと同じ特性を示す。また、図7記載の出力フィルタは、ノーマルモードに関しては図5記載の出力フィルタと同じ特性を示す。
FIG. 6 shows the output filter shown in FIG. 4 provided with a damping
FIG. 7 shows the output filter shown in FIG. 5 provided with a damping
The output filter shown in FIG. 6 exhibits the same characteristics as the output filter shown in FIG. 4 in the normal mode. The output filter shown in FIG. 7 exhibits the same characteristics as the output filter shown in FIG. 5 in the normal mode.
図6および図7記載の出力フィルタは、コモンモードに関してはほぼ同じ特性を示す。また、ダンピング抵抗114を付加しているため、フィルタ電流の共振を抑制することができ、コモンモード電圧のdV/dtを抑制することができる。
The output filters described in FIGS. 6 and 7 exhibit substantially the same characteristics with respect to the common mode. Further, since the damping
図8および図9は、図4記載の出力フィルタをモータ駆動インバータドライブシステムへ適用した際のシステム構成図である。図8において、102はコモンモードトランス、115は電源、116はモータ、117は一般的なEMIフィルタ、118は3相電源の各線間に設けられたEMIフィルタコンデンサ、119はコモンモードチョーク、120は接地コンデンサ、124はモータを駆動する電力変換装置、125は電力変換装置の出力側に設けた出力フィルタである。
図9において、121はEMIフィルタコンデンサである。このEMIフィルタコンデンサ121は119と124との間に設置する。図8と同一名称には同一符号をつけ、図8と重複部分の説明を省略する。
8 and 9 are system configuration diagrams when the output filter shown in FIG. 4 is applied to a motor-driven inverter drive system. In FIG. 8, 102 is a common mode transformer, 115 is a power supply, 116 is a motor, 117 is a general EMI filter, 118 is an EMI filter capacitor provided between each line of a three-phase power supply, 119 is a common mode choke, 120 is A grounding capacitor, 124 is a power converter for driving the motor, and 125 is an output filter provided on the output side of the power converter.
In FIG. 9, 121 is an EMI filter capacitor. The
図8は電力変換装置(124)入力側にEMIフィルタ(117)を設け、出力フィルタ125の帰線は電力変換装置の中性点nへ接続される構成となっている。電力変換装置が(a)中性点クランプ(NPC)方式の場合、この中性点nは、直流中間電圧を2等分する分割コンデンサの中性点電位である。電力変換装置が(b)2レベルインバータの場合、この中性点nは、DC母線間に2直列のコンデンサを挿入し、そのコンデンサの中性点直流中間電圧を2等分する分割コンデンサの中性点電位である。電力変換装置がマトリクスコンバータ(c)の場合、この中性点nは、商用電源の各相に接続したコンデンサ、リアクトルなどのインピーダンスをY結線して得られる中性点電位である。このように電力変換装置(124)の種類(a)、(b)、(c)に拘わらず本発明を実施できる。この点は本発明の図面全てに共通である。
図9は電力変換装置入力側にEMIフィルタ(121)を設け、出力フィルタの帰線はEMIフィルタの中性点へ接続される構成となっている。図8では出力フィルタの帰線は、コモンモードトランス102の二次側のタップcからe、を経て電力変換装置(124)中の中性点nに至る経路である。一方図9では出力フィルタの帰線は、コモンモードトランスの二次側のタップcからe、を経て電力変換装置(124)の入力側EMIフィルタ(121)の中性点nに至る経路である。
In FIG. 8, an EMI filter (117) is provided on the input side of the power converter (124), and the return line of the
In FIG. 9, an EMI filter (121) is provided on the input side of the power converter, and the return line of the output filter is connected to the neutral point of the EMI filter. In FIG. 8, the return line of the output filter is a path from the secondary side taps c to e of the
図8および図9記載のシステム構成にすることにより、フィルタ電流Ifを帰線に流すようにしたので、接地線に流さずに済む。また、本発明のコモンモードフィルタによりコモンモード電流Icを抑制しているため、EMIフィルタの接地コンデンサの定格電流容量は小さくて済む。 With the system configuration shown in FIGS. 8 and 9, the filter current If is allowed to flow on the return line, so that it is not necessary to flow on the ground line. Further, since the common mode current Ic is suppressed by the common mode filter of the present invention, the rated current capacity of the ground capacitor of the EMI filter can be small.
また、図9記載のフィルタ回路構成にすることで、EMIフィルタコンデンサ1(118)、コモンモードチョーク(119)、接地コンデンサ(120)から構成するEMIフィルタと、出力フィルタ125とを電気回路上一体化することができる。
Further, with the filter circuit configuration shown in FIG. 9, the EMI filter composed of the EMI filter capacitor 1 (118), the common mode choke (119), and the ground capacitor (120), and the
そのため、本発明のフィルタ装置は、モータの長寿命化、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、感電防止に繋がる。 Therefore, the filter device of the present invention leads to longer motor life, malfunction of peripheral devices, reduction of noise terminal voltage, and prevention of electric shock.
次に図10および図11は、図5記載の出力フィルタをモータ駆動インバータドライブシステムへ適用した際のシステム構成図である。 Next, FIGS. 10 and 11 are system configuration diagrams when the output filter shown in FIG. 5 is applied to a motor-driven inverter drive system.
図10は電力変換装置(124)入力側にEMIフィルタを設け、出力フィルタ(125)の帰線は電力変換装置(124)の中性点nへ接続される構成となっている。一方、図11は電力変換装置(124)入力側にEMIフィルタ(122)を設け、出力フィルタの帰線はEMIフィルタ(122)の中性点nへ接続される構成となっている。図10および図11の両方共に帰線経路中に抵抗素子などコンダクタンス分を有するインピーダンス手段を入れることにより帰線を流れるフィルタ電流Ifを抑制することができる。 In FIG. 10, an EMI filter is provided on the input side of the power converter (124), and the return line of the output filter (125) is connected to the neutral point n of the power converter (124). On the other hand, in FIG. 11, the EMI filter (122) is provided on the input side of the power converter (124), and the return line of the output filter is connected to the neutral point n of the EMI filter (122). In both FIG. 10 and FIG. 11, it is possible to suppress the filter current If flowing through the retrace line by inserting impedance means having a conductance component such as a resistance element in the retrace path.
図10および図11記載のシステム構成にすることにより、フィルタ電流Ifを接地線に流さずに済む。また、本発明のコモンモードフィルタによりコモンモード電流Icを抑制しているため、EMIフィルタの接地コンデンサの定格電流容量は小さくて済む。 With the system configuration shown in FIGS. 10 and 11, the filter current If does not have to flow through the ground line. Further, since the common mode current Ic is suppressed by the common mode filter of the present invention, the rated current capacity of the ground capacitor of the EMI filter can be small.
また、図11記載のフィルタ回路構成にすることで、EMIフィルタと出力フィルタを電気回路上一体化することができる。 Further, with the filter circuit configuration shown in FIG. 11, the EMI filter and the output filter can be integrated on the electric circuit.
そのため、本発明のフィルタ装置は、モータの長寿命化、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、感電防止に繋がる。 Therefore, the filter device of the present invention leads to longer motor life, malfunction of peripheral devices, reduction of noise terminal voltage, and prevention of electric shock.
次に図12および図13は、図6記載の出力フィルタをモータ駆動インバータドライブシステムへ適用した際のシステム構成図である。図12、図13が図10、図11と各々異なる部分は、ダンピング抵抗114をコモンモードトランスの二次側のタップa、cの間に追加した部分だけである。
Next, FIGS. 12 and 13 are system configuration diagrams when the output filter shown in FIG. 6 is applied to a motor-driven inverter drive system. FIGS. 12 and 13 are different from FIGS. 10 and 11 only in that a damping
図12は電力変換装置(124)入力側にEMIフィルタ(117)を設け、出力フィルタ(125)の帰線は電力変換装置(124)の中性点nへ接続される構成となっている。図13は電力変換装置(124)入力側にEMIフィルタ(122)を設け、出力フィルタ(125)の帰線はEMIフィルタの中性点nへ接続される構成となっている。 In FIG. 12, an EMI filter (117) is provided on the input side of the power converter (124), and the return line of the output filter (125) is connected to the neutral point n of the power converter (124). In FIG. 13, the EMI filter (122) is provided on the input side of the power converter (124), and the return line of the output filter (125) is connected to the neutral point n of the EMI filter.
図12および図13記載のシステム構成にすることにより、フィルタ電流Ifを接地線に流さずに済む。また、本発明のコモンモードフィルタによりコモンモード電流Icを抑制しているため、EMIフィルタの接地コンデンサの定格電流容量は小さくて済む。 With the system configuration shown in FIGS. 12 and 13, the filter current If does not have to flow through the ground line. Further, since the common mode current Ic is suppressed by the common mode filter of the present invention, the rated current capacity of the ground capacitor of the EMI filter can be small.
また、図13記載のフィルタ回路構成にすることで、EMIフィルタ(122)と出力フィルタ(125)を電気回路上一体化することができる。123はEMIフィルタ(122)と出力フィルタ(125)を電気回路上一体化した入出力一体構成のフィルタである。
Further, with the filter circuit configuration shown in FIG. 13, the EMI filter (122) and the output filter (125) can be integrated on the electric circuit.
そのため、本発明のフィルタ装置は、モータの長寿命化、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、感電防止に繋がる。 Therefore, the filter device of the present invention leads to longer motor life, malfunction of peripheral devices, reduction of noise terminal voltage, and prevention of electric shock.
次に図9記載の出力フィルタ125を付加した場合の各部シミュレーション結果を図16に示す。波形図は上から順にコモンモード電圧Vc1、コモンモード電圧Vc2、軸電位Vs、コモンモード電流Ic、フィルタ電流Ifである。
Next, FIG. 16 shows a simulation result of each part when the
図16に示すシミュレーション結果は、図1記載のコモンモードフィルタ100に用いているコモンモードトランス102の一次側および二次側のインダクタンス比を1:2にしたものである。また、コモンモードフィルタ100の共振周波数は運転周波数と電力変換装置124のキャリア周波数との間に設定したものである。図16に示すように、コモンモードトランス102のインダクタンス比を1:2にすることによりコモンモード電圧Vc1は、図16記載のコモンモード電圧Vc2程度(およそ1/2)までに抑制され、結果としてコモンモード電流Icも抑制されていることが分かる。また、軸電位Vsに対してもコモンモードフィルタ100を付加することにより、およそ1/2に抑制されていることが分かる。
The simulation result shown in FIG. 16 is obtained by setting the inductance ratio of the primary side and the secondary side of the
また、コモンモードトランス102の一次側および二次側のインダクタンス比が1:2であるために、フィルタ電流Ifもおよそ1/2に抑制されており、フィルタ騒音の抑制も期待できる。
Further, since the inductance ratio of the primary side and the secondary side of the
このように、本発明によるコモンモードフィルタは、周辺機器の誤作動の原因の一つであるコモンモード電流Icあるいはモータ軸受部における電食の原因の一つである軸電位Vsを抑制するだけでなく、フィルタ騒音も抑制するものである。 As described above, the common mode filter according to the present invention only suppresses the common mode current Ic, which is one of the causes of malfunction of peripheral devices, or the shaft potential Vs, which is one of the causes of electrolytic corrosion in the motor bearing portion. In addition, the filter noise is also suppressed.
一般的に電力変換装置出力側は、PWMキャリア成分が存在するため、出力側にフィルタを付加すると、フィルタから騒音が発生する。しかし、本発明のコモンモードフィルタを用いることにより、フィルタからの騒音を低減できるので、騒音対策が必要とされるシステムへの用途に適用できる。
入出力一体構造フィルタ装置を電力変換装置に付加することによって、インバータおよびマトリクスコンバータ等に代表されるような電力変換装置で発生するノイズを電源側へ流出させず、同時にモータを保護することができるので、周辺機器の誤作動防止およびモータの長寿命化が必要とされるシステムへの用途に適用できる。また、EMIフィルタの接地コンデンサを介して流れる基本波成分の漏れ電流を抑制することが可能であるため、人体保護に繋がる。
Generally, since a PWM carrier component exists on the output side of the power converter, noise is generated from the filter when a filter is added to the output side. However, since the noise from the filter can be reduced by using the common mode filter of the present invention, the present invention can be applied to a system that requires countermeasures against noise.
By adding the input / output integrated filter device to the power conversion device, it is possible to protect the motor at the same time without causing noise generated in the power conversion device typified by an inverter and a matrix converter to flow to the power supply side. Therefore, it can be applied to a system application that requires prevention of malfunction of peripheral devices and extension of motor life. Further, since it is possible to suppress the leakage current of the fundamental wave component flowing through the ground capacitor of the EMI filter, it leads to human body protection.
100 コモンモードフィルタ
101 コモンモード電圧検出回路
102 本発明方式によるコモンモードトランス
103 タップ
104 コモンモード電圧検出用コンデンサ
105 コンデンサ
106 ダンピング抵抗器1
107 コンデンサおよびコモンモード電圧検出用トランス
108 コモンモード電圧検出用トランス
109 ノーマルモードフィルタ1
110 ACリアクトル1
111 ダンピング抵抗器2
112 ACリアクトル2
113 ノーマルモードフィルタ2
114 ダンピング抵抗3
115 電源
116 モータ
117 一般的なEMIフィルタ
118 EMIフィルタコンデンサ1
119 コモンモードチョーク
120 接地コンデンサ
121 EMIフィルタコンデンサ2
122 入出力フィルタ一体構成用EMIフィルタ
123 入出力一体構成のフィルタ
124 電力変換装置
125 出力フィルタ
Vc1、Vc2 コモンモード電圧
Vs 軸電位
Ic コモンモード電流
If フィルタ電流
n 中性点
N 巻き数比
DESCRIPTION OF
107 Capacitor and common mode
110
111 Damping
112
113
114 Damping resistor 3
115
119
122
Claims (9)
一次側巻線と二次側巻線の巻き数比を1対N(Nは2以上)であることを特徴とするコモンモードトランス。 In a three-phase common mode transformer used in a filter device for a power converter,
A common mode transformer, wherein a turn ratio of a primary winding and a secondary winding is 1 to N (N is 2 or more).
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010082553A1 (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | 株式会社安川電機 | Power converter equipped with output filter |
WO2011021485A1 (en) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | 株式会社安川電機 | Output filter and electric motor drive system provided therewith |
US20130142233A1 (en) * | 2008-08-20 | 2013-06-06 | Sony Corporation | Device for determining a common-mode signal in a power line communication network |
CN106093788A (en) * | 2016-07-01 | 2016-11-09 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | The filtering of battery core voltage sample synchronizes anti-interference scheme |
CN106545979A (en) * | 2016-12-09 | 2017-03-29 | 广东美的制冷设备有限公司 | Air-conditioner electric control gear and air-conditioner |
CN110311584A (en) * | 2019-07-26 | 2019-10-08 | 阳光电源股份有限公司 | A kind of inverter and photovoltaic parallel in system |
WO2020179064A1 (en) * | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device |
WO2021205040A1 (en) * | 2020-04-10 | 2021-10-14 | Prodrive Technologies Innovation Services B.V. | Electrical power converter |
-
2007
- 2007-03-16 JP JP2007068143A patent/JP2008236817A/en active Pending
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9866275B2 (en) * | 2008-08-20 | 2018-01-09 | Sony Corporation | Multiple-input and multiple-output modem for connection in a power line communication network |
US20130142233A1 (en) * | 2008-08-20 | 2013-06-06 | Sony Corporation | Device for determining a common-mode signal in a power line communication network |
JP4743457B2 (en) * | 2009-01-13 | 2011-08-10 | 株式会社安川電機 | Power converter with output filter |
CN102282748A (en) * | 2009-01-13 | 2011-12-14 | 株式会社安川电机 | Power converter equipped with output filter |
US8319462B2 (en) | 2009-01-13 | 2012-11-27 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Output filter and power conversion apparatus having the same |
WO2010082553A1 (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | 株式会社安川電機 | Power converter equipped with output filter |
WO2011021485A1 (en) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | 株式会社安川電機 | Output filter and electric motor drive system provided therewith |
US8362733B2 (en) | 2009-08-19 | 2013-01-29 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Output filter and motor drive system including the same |
CN106093788A (en) * | 2016-07-01 | 2016-11-09 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | The filtering of battery core voltage sample synchronizes anti-interference scheme |
CN106545979A (en) * | 2016-12-09 | 2017-03-29 | 广东美的制冷设备有限公司 | Air-conditioner electric control gear and air-conditioner |
WO2020179064A1 (en) * | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device |
JP6803478B1 (en) * | 2019-03-07 | 2020-12-23 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power converter |
KR20210024125A (en) * | 2019-03-07 | 2021-03-04 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | Power conversion device |
US11218069B2 (en) | 2019-03-07 | 2022-01-04 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power conversion device |
KR102509155B1 (en) * | 2019-03-07 | 2023-03-10 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | power converter |
CN110311584A (en) * | 2019-07-26 | 2019-10-08 | 阳光电源股份有限公司 | A kind of inverter and photovoltaic parallel in system |
CN110311584B (en) * | 2019-07-26 | 2021-02-12 | 阳光电源股份有限公司 | Inverter and photovoltaic grid-connected system |
WO2021205040A1 (en) * | 2020-04-10 | 2021-10-14 | Prodrive Technologies Innovation Services B.V. | Electrical power converter |
NL2025328B1 (en) * | 2020-04-10 | 2021-10-26 | Prodrive Tech Bv | Electrical power converter |
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