CN109196763B - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

一种电力转换装置，对经由第一供电母线(93)及第二供电母线(94)供给的电力进行转换，并具有：与第一供电母线(93)连接的电感元件(L1)、通过开关而对供给到第一供电母线(93)与第二供电母线(94)之间的电力进行转换的功率模块(3)。进而，具备收纳电感元件(L1)及功率模块(3)的壳体(1)、设置在电感元件(L1)与壳体(1)之间的第一阻抗元件(11)。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及一种将从交流电源或直流电源输出的电力转换为所希望的直 流电力的电力转换装置。
背景技术
目前，在电动汽车或混合动力汽车等中，为了从高电压的蓄电池向低电 压的蓄电池充电，使用电力转换装置。电力转换装置在内部搭载有由分立封 装的功率半导体元件或模块化的功率半导体元件构成的开关(下称“功率模 块”)。功率模块通过从控制电路赋予的信号切换开关的接通、断开，从而转 换电压。
功率模块在切换开关元件的接通、断开时，产生开关噪声，该开关噪声 向电源侧及负载侧传播。因此，例如，在从设置于一般家庭的商用电源向搭 载于车辆的电力转换装置供给电力时，往往向家庭侧的电气***传播噪声。
专利文献1中公开有，为了除去噪声而将设置于功率模块的电抗器的框 架经由阻抗元件接地，从而来抑制噪声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－238582号公报
但是，专利文献1中公开的现有例不能调整电感元件与框架之间的阻抗， 不能有效地降低噪声。
发明内容
本发明是为了解决这样现有的问题而创立的，其目的在于，提供一种能 够降低切换开关元件的接通、断开时产生的噪声的电力转换装置。
本发明一方式的电力转换装置具有与第一供电母线连接的电感元件、通 过开关而对供给到第一供电母线和第二供电母线之间的电力进行转换的开关 元件、收纳电感元件及开关元件的壳体、设置在电感元件与壳体之间的第一 阻抗元件。
发明效果
根据本发明的一方式，能够降低切换开关元件的接通、断开时产生的噪 声。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的电力转换装置及其周边设备的结构的电 路图；
图2是表示第一实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图3是表示电力转换装置中产生的噪声电平的图表；
图4是表示第一实施方式的变形例的电力转换装置的、电感元件及第二 供电母线的截面的说明图；
图5是表示第二实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图6是表示第二实施方式的变形例的电力转换装置的、电感元件及第二 供电母线的截面的说明图；
图7是表示第三实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图8是表示第四实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图9是表示第五实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图10是表示第五实施方式的电力转换装置的、频率与阻抗的关系的图表；
图11是表示第六实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图12是表示第七实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图13是表示第七实施方式的变形例的电力转换装置的、电感元件及第二 供电母线的截面的说明图；
图14是表示第八实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图15是表示第九实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图16是表示第十实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母线 的截面的说明图；
图17是表示第十实施方式的电力转换装置的、频率与阻抗的关系的图表；
图18是表示第十实施方式的电力转换装置的、阻抗与噪声的关系的图表；
图19是表示第十实施方式的第一变形例的电力转换装置的、电感元件及 第二供电母线的截面的说明图；
图20是表示第十实施方式的第二变形例的电力转换装置的、电感元件及 第二供电母线的截面的说明图；
图21是表示第十一实施方式的电力转换装置的、电感元件及第二供电母 线的截面的说明图；
图22是表示第十一实施方式的电力转换装置的、频率与阻抗的关系的图 表；
图23是表示第十一实施方式的第一变形例的电力转换装置的、频率与阻 抗的关系的图表；
图24是表示第十一实施方式的第二变形例的电力转换装置的、频率与阻 抗的关系的图表；
图25是表示第十一实施方式的第三变形例的电力转换装置的、频率与阻 抗的关系的图表；
图26是图25所示的“A”部放大图；
图27是表示第十一实施方式的电力转换装置的、各电阻元件的电阻值与 噪声电平的关系的图表；
图28是表示电力转换装置的其它结构的电路图；
图29是表示电力转换装置的进一步其它结构的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
[第一实施方式的说明]
图1是表示本发明第一实施方式的电力转换装置及其周边设备的结构的 电路图。如图1所示，本实施方式的电力转换装置101整体由铁或铝等金属 制的壳体1覆盖。另外，电力转换装置101的输入侧经由第一供电母线93、 及第二供电母线94与输出直流的电源91连接，输出侧经由输出线95、96与 负载92连接。因此，能够将从电源91供给的电压转换成所希望的电压并向 负载92供给。电源91例如是设置于一般家庭的商用电源或蓄电池，负载92例如是搭载于电动汽车或混合动力汽车的蓄电池。
电源91的正端子与第一供电母线93连接，负端子与第二供电母线94连 接。
在电力转换装置101的壳体1内设置有与第一供电母线93连接的电感元 件L1。进而，在第一供电母线93和第二供电母线94之间设置有功率模块3。
功率模块3具备IGBT(绝缘栅双极晶体管)、或MOSFET等开关元件 Q1、二极管D1。电感元件L1例如是环形绕组型的线圈或平板型的线圈。
在功率模块3的前半部分及后半部分分别设置有平滑电容器C100、C200。 另外，开关元件Q1的控制输入(例如IGBT的基极)与控制该开关元件Q1 的接通、断开的控制电路2连接。
而且，通过在控制电路2的控制下控制开关元件Q1的接通、断开，将从 电源91供给的电压转换成不同的电压向负载92供给。
图2表示图1所示的“A－A”截面。如图2所示，在电感元件L1和壳 体1之间设置有第一阻抗元件11。第一阻抗元件11例如是电容元件、或电容 元件与电阻元件的串联连接电路。
而且，在第一实施方式的电力转换装置101中，通过设置第一阻抗元件 11，使电感元件L1和壳体1之间的阻抗接近存在于第二供电母线94和壳体 1之间的第二寄生电容。而且，在向图1所示的负载92供给电力进行驱动时， 抑制从电感元件L1向壳体1传播的噪声。此外，“接近”是指包含完全一致的 概念。
图3是表示在使开关元件Q1进行开关时的、向壳体1传播的噪声的图表。 图3中，虚线所示的曲线S1表示未设置第一阻抗元件11时的噪声的变化， 实现所示的曲线S2表示设置有第一阻抗元件11时的噪声的变化。如图3的 图表所理解的那样，通过设置第一阻抗元件11，从电感元件L1向壳体1传 播的噪声降低。
这样，在第一实施方式的电力转换装置中，通过设置第一阻抗元件11， 能够提高电感元件L1和壳体1之间的阻抗，使其接近存在于第二供电母线 94和壳体1之间的第二寄生电容，因此，能够降低从电感元件L1向壳体1 传播的噪声。
[第一实施方式的变形例的说明]
接着，说明第一实施方式的变形例。在变形例的电力转换装置中，使用 平面型的电感元件L1a这一点、及第二供电母线94构成为平板形状的电线或 基板图案这一点不同。图4是电感元件L1a、及第二供电母线94的剖面图， 如图4所示，电感元件L1a、及第二供电母线94均形成平板形状。另外，在 电感元件L1a和壳体1之间设置有第一阻抗元件11。此外，平面型的电感元 件L1a也可以由基板图案构成。
而且，在这种结构中，也与上述的第一实施方式相同，能够降低从电感 元件L1a向壳体1传播的噪声。此外，在以下所示的各实施方式中，如图2 所示，示出作为电感元件L1使用环形线圈的例子，但也可以是图4所示的平 面型的电感元件L1a。
[第二实施方式的说明]
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。图5是表示第二实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图5 所示，电感元件L1收纳于例如铁、铝等金属制的框架4的内部。框架4固定 于壳体1且与该壳体1导通。在电感元件L1和框架4之间设置有第一阻抗元 件11。即，与上述的第一实施方式对比，在将电感元件L1收纳于框架4内 这一点上不同。框架4设置于壳体1内，且在电感元件L1和框架4之间设置 第一阻抗元件11，因此，第一阻抗元件11设置于电感元件L1和壳体1之间。
这样，在第二实施方式的电力转换装置中，通过在框架4的内部收纳电 感元件L1，能够抑制从电感元件L1直接辐射的噪声。另外，通过设置第一 阻抗元件11，能够提高电感元件L1和框架4之间的阻抗，进而能够使电感 元件L1和壳体1之间的阻抗接近第二供电母线94和壳体1之间的第二寄生 电容。其结果，能够降低从电感元件L1向壳体1传播的噪声。
[第二实施方式的变形例的说明]
接着，对第二实施方式的变形例进行说明。图6是表示第二实施方式的 变形例的电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明 图。
如图6所示，在变形例中，在收纳电感元件L1的框架4的底面和壳体1 通过接合线5连接这一点上，与上述的第二实施方式不同。即，利用接合线5 将壳体1和框架4导通。此外，壳体1和框架4通过省略图示的绝缘体等进 行固定。而且，即使作为这种结构，也能够实现与上述的第二实施方式相同 的效果。
[第三实施方式的说明]
接着，对本发明的第三实施方式进行说明。图7是表示第三实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图7 所示，第三实施方式的电力转换装置以将电感元件L1收纳于框架4内，进而 以覆盖电感元件L1的方式设置有第一阻抗元件11。第一阻抗元件11例如是 电介质。
框架4设置于壳体1内，且在电感元件L1和框架4之间设置第一阻抗元 件11。另外，框架4和壳体1通过寄生电容结合，因此，第一阻抗元件11 设置于电感元件L1和壳体1之间。
另外，壳体1和框架4通过省略图示的绝缘体等固定。在框架4和壳体1 之间存在寄生电容，因此，在电感元件L1和壳体1之间存在规定的静电电容。
这样，在第三实施方式的电力转换装置中，通过使上述的规定的静电电 容接近第二供电母线94和壳体1之间的第二寄生电容，能够降低从电感元件 L1向壳体1传播的噪声。
[第四实施方式的说明]
接着，对本发明的第四实施方式进行说明。图8是表示第四实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图8 所示，第四实施方式的电力转换装置在电感元件L1和壳体1之间设置有第一 阻抗元件。进而，在第二供电母线94和壳体1之间设置有第二阻抗元件12。
通过设置第一阻抗元件11、及第二阻抗元件12，能够使电感元件L1与 壳体1之间的阻抗和第二供电母线94与壳体1之间的阻抗接近。因此，能够 降低从电感元件L1向壳体1传播的噪声、及从第二供电母线94向壳体1传 播的噪声。
另外，因为是设置第一阻抗元件11、第二阻抗元件12的结构，所以可以 进行各阻抗的微调，能够容易地使电感元件L1与壳体1之间的阻抗和第二供 电母线94与壳体1之间的阻抗一致。因此，能够以简单的作业降低从电感元 件L1向壳体1传播的噪声、及从第二供电母线94向壳体1传播的噪声。
[第五实施方式的说明]
接着，对本发明的第五实施方式进行说明。图9是表示第五实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图9 所示，在第五实施方式中，在电感元件L1和壳体1之间设置有第一电容元件 C11。进而，在第二供电母线94和壳体1之间设置有第二电容元件C12。即， 在第五实施方式中，将图8所示的第一阻抗元件11设为第一电容元件C11， 将第二阻抗元件12设为第二电容元件C12。另外，图9所示的C01是电感元件L1和壳体1之间的第一寄生电容，C02是第二供电母线94和壳体1之间 的第二寄生电容。
在第五实施方式中，通过适当设定第一电容元件C11及第二电容元件C12 的静电电容，使第一寄生电容C01与第一电容元件C11的合计的静电电容和 第二寄生电容C02与第二电容元件C12的合计的静电电容接近。其结果，能 够使施加于电感元件L1与壳体1之间的电压和施加于第二供电母线94与壳 体1之间的电压一致，进而能够降低从电感元件L1及第二供电母线94向壳 体1传播的噪声。
图10是表示频率和阻抗的关系的图表。图10中，实线所示的曲线S3表 示电感元件L1和壳体1之间的阻抗相对于频率变化而变化的情况。虚线所示 的曲线S4表示第二供电母线94和壳体1之间的阻抗相对于频率变化而变化 的情况。如从曲线S3、S4所理解，曲线S3、S4所示的各阻抗与频率无关而 大致一致。即，在第五实施方式的电力转换装置中，即使在开关元件Q1的频 率发生了变动的情况下，也能够降低向壳体传播的噪声。
[第六实施方式的说明]
接着，对本发明的第六实施方式进行说明。图11是表示第六实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图 11所示，在第六实施方式中，与图9所示的第五实施方式相同，在电感元件 L1和壳体1之间设置有第一电容元件C11。另外，在第二供电母线94和壳体 1之间设置有第二电容元件C12。进而，存在电感元件L1和壳体1之间的第 一寄生电容C01、第二供电母线94和壳体1之间的第二寄生电容C02。在第二供电母线94由平板形状的电线构成这一点上与第五实施方式不同。
在第六实施方式的电力转换装置中，与上述的第五实施方式相同，通过 适当设定第一电容元件C11及第二电容元件C12的静电电容，能够使第一寄 生电容C01与第一电容元件C11的合计的静电电容和第二寄生电容C02与第 二电容元件C12的合计的静电电容接近。此时，通过使用平板形状的电线作 为第二供电母线94，能够调整第二寄生电容C02。以下进行详细说明。
第二供电母线94和壳体1之间的静电电容(第二寄生电容C02)可以由 以下的式(1)表示。
(静电电容)＝ε0·εr·(S/d) (1)
其中，ε0为真空的介电常数，εr为相对介电常数，S为相对面积，d为距 离。
因此，通过使相对面积S变化，能够使第二供电母线94和壳体1之间的 第二寄生电容C02变化。在第六实施方式中，除第一电容元件C11、第二电 容元件C12之外，通过调整第二供电母线94和壳体1的相对面积S，设定电 感元件L1和壳体1之间的静电电容、第二供电母线94和壳体1之间的静电 电容，因此，能够容易地进行静电电容的调整。因此，能够使施加于电感元 件L1与壳体1之间的电压和施加于第二供电母线94与壳体1之间的电压接 近，能够降低向壳体1传播的噪声。
[第七实施方式的说明]
接着，对本发明的第七实施方式进行说明。图12是表示第七实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图 12所示，在第七实施方式中，与图9所示的第五实施方式相同，在电感元件 L1和壳体1之间设置有第一电容元件C11。另外，在第二供电母线94和壳体 1之间设置有第二电容元件C12。进而，存在电感元件L1和壳体1之间的第 一寄生电容C01、第二供电母线94和壳体1之间的第二寄生电容C02。在第二供电母线94的附近的壳体1成为厚板部7这一点上与第五实施方式不同。
在第七实施方式的电力转换装置中，通过适当设定第一电容元件C11及 第二电容元件C12的静电电容，能够使第一寄生电容C01和第一电容元件C11 的合计的静电电容接近第二寄生电容C02和第二电容元件C12的合计的静电 电容。此时，通过变更厚板部7的厚度，能够调整第二寄生电容C02。
即，如上述的式(1)所示，通过使距离d变化，能够使第二供电母线94 和壳体1之间的第二寄生电容C02变化。在第七实施方式中，除第一电容元 件C11、第二电容元件C12之外，还调整厚板部7的厚度，由此，使电感元 件L1与壳体1之间的静电电容和第二供电母线94与壳体1之间的静电电容 一致，因此，能够容易地进行静电电容的调整。此外，图12中，对使壳体1 的板厚变化的例子进行了说明，但也可以在壳体1的内面配置导电性的板材 而使距离d变化。
因此，能够使施加于电感元件L1与壳体1之间的电压和施加于第二供电 母线94与壳体1之间的电压接近，能够降低向壳体1传播的噪声。
[第七实施方式的变形例的说明]
接着，对本发明的第七实施方式的变形例进行说明。图13是表示第七实 施方式的变形例的电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截 面的说明图。如图13所示，在变形例中，在壳体1的内面的接近第二供电母 线94的部位设置有金属制的板材6。因此，与上述的第七实施方式相同，通 过使第二供电母线94和板材6的距离变化，能够调整第二寄生电容C02，能 够通过简单地操作使电感元件L1与壳体1的合计的静电电容和第二供电母线 94与壳体1的合计的静电电容接近。
[第八实施方式的说明]
接着，对本发明的第八实施方式进行说明。图14是表示第八实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图 14所示，在第八实施方式中，与图9所示的第五实施方式相同，在电感元件 L1和壳体1之间设置有第一电容元件C11。另外，在第二供电母线94和壳体 1之间设置有第二电容元件C12。
在第二供电母线94和壳体1之间设置有第二电介质8这一点上与第五实 施方式不同。在电感元件L1和壳体1之间存在第一寄生电容C01，在第二供 电母线94和壳体1之间存在第二寄生电容C02。第二寄生电容C02根据第二 电介质8的介电常数而变化。
在第八实施方式的电力转换装置中，通过适当设定第一电容元件C11及 第二电容元件C12的静电电容，能够使第一寄生电容C01与第一电容元件C11 的合计的静电电容和第二寄生电容C02与第二电容元件C12的合计的静电电 容接近。此时，通过变更第二电介质8的介电常数，能够调整第二寄生电容 C02。
即，如上述的式(1)所示，通过使相对介电常数εr变化，能够使第二供 电母线94和壳体1之间的第二寄生电容C02变化。在第八实施方式中，除第 一电容元件C11、第二电容元件C12之外，还调整第二电介质8的相对介电 常数εr，由此，使电感元件L1与壳体1之间的静电电容和第二供电母线94 与壳体1之间的静电电容一致，因此，能够容易地进行静电电容的调整。
[第九实施方式的说明]
接着，对本发明的第九实施方式进行说明。图15是表示第九实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图 15所示，在第九实施方式中，与图9所示的第五实施方式相同，在电感元件 L1和壳体1之间设置有第一电容元件C11。另外，在第二供电母线94和壳体 1之间设置有第二电容元件C12。
在电感元件L1和壳体1之间设置有第一电介质9且在第二供电母线94 和壳体1之间设置有第二电介质8这一点上与第五实施方式不同。在电感元 件L1和壳体1之间存在第一寄生电容C01，在第二供电母线94和壳体1之 间存在第二寄生电容C02。第一寄生电容C01根据第一电介质9的介电常数 而变化，第二寄生电容C02根据第二电介质8的介电常数而变化。
在第九实施方式的电力转换装置中，通过适当设定第一电容元件C11及 第二电容元件C12的静电电容，使第一寄生电容C01与第一电容元件C11的 合计的静电电容和第二寄生电容C02与第二电容元件C12的合计的静电电容 接近。此时，通过变更第一电介质9及第二电介质8的介电常数，能够调整 第一寄生电容C01、第二寄生电容C02。
即，通过使上述的式(1)所示的相对介电常数εr变化，能够使第一寄生 电容C01及第二寄生电容C02变化。在第九实施方式中，除第一电容元件C11、 第二电容元件C12之外，还调整第一电介质9及第二电介质8的相对介电常 数εr，由此，使电感元件L1与壳体1之间的静电电容和第二供电母线94与 壳体1之间的静电电容一致，因此，能够容易地进行静电电容的调整。
[第十实施方式的说明]
接着，对本发明的第十实施方式进行说明。图16是表示第十实施方式的 电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。如图 16所示，在第十实施方式中，在电感元件L1和壳体1之间设置有第一电容 元件C11及第一电阻元件R11的串联连接电路。另外，在第二供电母线94 和壳体1之间设置有第二电容元件C12。
在电感元件L1和壳体1之间存在第一寄生电容C01，在第二供电母线94和壳体1之间存在第二寄生电容C02。
在第十实施方式的电力转换装置中，通过适当设定第一电阻元件R11的 电阻值、第一电容元件C11的静电电容、及第二电容元件C12的静电电容， 使第一寄生电容C01和C11与R11的串联连接电路的合成阻抗(以下称作第 一阻抗)、与第二寄生电容C02和第二电容元件C12的静电电容的合成阻抗 (以下称作第二阻抗)接近。
另外，在电感元件L1和壳体1之间存在第一电容元件C11、第一寄生电 容C01、及电感元件L1，由此，共振频率(将其设为第一共振频率)存在。 因此，在未设置第一电阻元件R11的情况下，由于第一共振频率，第一阻抗 降低，第一阻抗和第二阻抗之差扩大，成为噪声产生的原因。在本实施方式 中，通过设置第一电阻元件R11，防止第一阻抗降低。以下进行详细说明。
图17是表示频率和阻抗的关系的图表。图17所示的曲线Z2(实线)表 示第二供电母线94和壳体1之间的第二阻抗Z2的变化。
曲线Z0(点划线)在图16中表示未设置第一电阻元件R11的情况、即 电感元件L1和壳体1通过第一电容元件C11连接的情况下的、第一阻抗的变 化。如曲线Z0所示，在电感元件L1和壳体1之间存在第一共振频率f0，在 该第一共振频率f0下，阻抗显著降低。
上述第一共振频率f0可以通过以下的式(2)表示。
[数1]
Figure RE-GDA0001883088020000011
而且，在本实施方式中，通过设置第一电阻元件R11，抑制第一共振频 率f0下的第一阻抗的降低。
详细而言，将第一电阻元件R11的电阻值设定为比频率为f0时的阻抗 Z0(f0)大且比第二阻抗Z2(f0)小的数值。即，设为以下式(3)所示的范 围。
Z0(f0)≤R11≤Z2(f0) (3)
其中，Z0是由电感元件L1、第一电容元件C11以及第一寄生电容C01 产生的阻抗，Z2是由第二供电母线94、第二电容元件C12以及第二寄生电容 C02产生的阻抗。此外，以下，表示元件的符号和表示该元件的数值的符号 由同一符号表示。例如，电阻元件R11的电阻值由同一符号R11表示。
其结果，能够将第一共振频率f0下的第一阻抗设为比阻抗Z0的最下点 高。另外，通过使电阻值R11接近Z2(f0)，第一阻抗相对于频率的变化如 图17的曲线Z1(虚线)所示，能够接近曲线Z2。
即，将第一电阻元件R11的电阻值设定为，第一共振频率f0下的第二供 电母线94和壳体1之间的阻抗以下、且比不含第一电阻元件R11时的电感元 件L1和壳体1之间的阻抗大。优选的是，将第一电阻元件R11的电阻值设定 为与第一共振频率f0下的第二供电母线94和壳体1之间的阻抗一致。
因此，在第一共振频率f0下，能够防止第一阻抗急剧降低，能够不对频 率的变化带来影响而降低噪声向壳体1的传播。
图18是表示第一共振频率f0下的向壳体1传播的噪声抑制效果的图表。 横轴表示第一电阻元件R11的大小，纵轴表示噪声电平。而且，如图18所理 解，通过将电阻值R11设为Z0(f0)～Z2(f0)的范围(即设为上述式(3) 的范围)，能够降低噪声电平，且R11越接近Z2(f0)，噪声的抑制效果越 高。
这样，在第十实施方式中，在电感元件L1和壳体1之间设置有第一电容 元件C11及第一电阻元件R11的串联连接电路。因此，即使在电感元件L1 和第一电容元件C11之间存在第一共振频率f0的情况下，通过将第一电阻元 件R11的电阻值设定为上述式(3)的范围，能够防止在第一共振频率下第一 阻抗降低。其结果，能够使施加于电感元件L1与壳体1之间的电压和施加于 第二供电母线94和壳体1之间的电压接近，能够降低向壳体1传播的噪声。
特别是，通过使电阻值R11与第一共振频率f0下的第二供电母线94和 壳体1之间的阻抗Z2(f0)一致，能够更加有效地降低噪声。
[第十实施方式的第一变形例的说明]
接着，对第十实施方式的第一变形例进行说明。图19是表示第十实施方 式的第一变形例的电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截 面的说明图。
如图19所示，电感元件L1收纳于例如铁、铝等金属制的框架4的内部。 框架4利用接合线5与壳体1连接。在电感元件L1和框架4之间设置有第一 电阻元件R11和第一电容元件C11的串联连接电路。
根据这种结构，通过在框架4的内部收纳电感元件L1，能够抑制从电感 元件L1直接辐射的噪声。另外，通过在框架4的内部设置第一电阻元件R11 及第一电容元件C11，能够提高电感元件L1和框架4之间的阻抗，进而能够 使电感元件L1和壳体1之间的阻抗接近第二供电母线94和壳体1之间的静 电电容(将第二电容元件C12和第二寄生电容C02合计的静电电容)。
另外，与上述的第十实施方式相同，通过适当设定第一电阻元件R11的 电阻值，能够防止在第一共振频率f0下第一阻抗降低，能够抑制从电感元件 L1向壳体1传播的噪声。
[第十实施方式的第二变形例的说明]
接着，对第十实施方式的第二变形例进行说明。图20是表示第十实施方 式的第二变形例的电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截 面的说明图。
如图20所示，电感元件L1收纳于例如铁、铝等金属制的框架4的内部。 在电感元件L1和框架4之间设置有第一电阻元件R11和第一电容元件C11 的串联连接电路。进而，框架4和壳体1被绝缘。在框架4和壳体1之间存 在第一寄生电容C01。
在第二变形例中，也与上述的第一变形例相同，通过在框架4的内部收 纳电感元件L1，能够抑制从电感元件L1直接辐射的噪声。另外，通过在框 架4的内部设置第一电阻元件R11及第一电容元件C11，能够提高电感元件 L1和框架4之间的阻抗。其结果，能够使电感元件L1和壳体1之间的阻抗 接近第二供电母线94和壳体1之间的静电电容(将第二电容元件C12和第二 寄生电容C02合计的静电电容)。
另外，与上述的第十实施方式相同，通过适当设定第一电阻元件R11的 电阻值，能够防止在第一共振频率f0下第一阻抗降低，能够抑制从电感元件 L1向壳体1传播的噪声。
[第十一实施方式的说明]
接着，对本发明的第十一实施方式进行说明。图21是表示第十一实施方 式的电力转换装置的、电感元件L1、及第二供电母线94的截面的说明图。 如图21所示，在第十一实施方式中，在电感元件L1和壳体1之间设置有第 一电容元件C11和第一电阻元件R11的串联连接电路。另外，在第二供电母 线94和壳体1之间设置有第二电阻元件R12和第二电容元件C12的串联连 接电路。
而且，在第十一实施方式的电力转换装置中，通过适当设定第一电阻元 件R11的电阻值、第一电容元件C11的静电电容、以及第二电阻元件R12的 电阻值、第二电容元件C12的静电电容，使电感元件L1与壳体1之间的第一 阻抗和第二供电母线94与壳体1之间的第二阻抗接近。
以下，对第一电阻元件R11及第二电阻元件R12的电阻值的设定方法进 行说明。图22是表示频率和阻抗的关系的图表。图22所示的曲线Z11(f) 表示未设置第一电阻元件R11的情况下的电感元件L1和壳体1之间的阻抗 (第一阻抗)，曲线Z21(f)表示不具备第二电阻元件R12的情况下的第二 供电母线94和壳体1之间的阻抗(第二阻抗)。
另外，曲线Z10(f)表示电感元件L1的阻抗，曲线Z20(f)表示第二 供电母线94的阻抗。曲线Z10(f)仅为电感，因此，相对于频率的增加，阻 抗增加。另外，就曲线Z20(f)而言，由于存在寄生电容，从而相对于频率 的增加，阻抗减少。
另一方面，阻抗Z11(f)及阻抗Z21(f)分别具有共振频率。优选双方 的共振频率一致，但大多情况下是不同的频率。在此，将阻抗Z11(f)的共 振频率设为第一共振频率f1，将阻抗Z21(f)的共振频率设为第二共振频率 f2。
因此，如图22所示，Z11(f)、Z21(f)分别具有在第一共振频率f1、 第二共振频率f2下阻抗急剧降低的特性。在本实施方式中，在各共振频率f1、 f2下，以抑制第一阻抗及第二阻抗的降低的方式设定第一电阻元件R11、及 第二电阻元件R12的电阻值。
如以下的式(4)、式(5)所示，设定电阻值R11的范围及电阻值R12 的范围。
Z11(f1)≤R11≤Z21(f1) (4)
Z21(f2)≤R12≤Z11(f2) (5)
具体而言，将电阻值R11的范围设为图22所示的符号q1的范围，将电 阻值R12的范围设为符号q2的范围。
而且，通过将第一电阻元件R11的电阻值设定为上述式(4)的范围，能 够抑制图22所示的曲线Z11(f)的、第一共振频率f1下的阻抗的降低。同 样，通过将第二电阻元件R12的电阻值设定为上述式(5)的范围，能够抑制 曲线Z21(f)的、第二共振频率f2下的阻抗的降低。
即，在将由第二供电母线94和第二电容元件C12的静电电容产生的共振 频率设为第二共振频率f2时，第二电阻元件R12的电阻值比第二共振频率f2 下的、不含第二电阻元件R12时的、第二供电母线94和壳体1之间的阻抗 Z21(f2)大，且比电感元件L1和壳体1之间的阻抗Z11(f2)小。
因此，通过设置电阻元件R11、R12，能够在第一共振频率f1及第二共 振频率f2下抑制第一阻抗及第二阻抗的降低，能够防止噪声的产生。
图27是表示电阻值与噪声电平的关系的特性图，将横轴设为电阻值，将 纵轴设为噪声电平表示。而且，如上述式(4)、式(5)，通过设定电阻值 R11、R12，能够成为符号X1所示的范围的电阻值，因此，能够降低噪声电 平。
这样，在第十一实施方式中，在电感元件L1和壳体1之间设置有第一电 容元件C11和第一电阻元件R11的串联连接电路，在第二供电母线94和壳 体1之间设置有第二电容元件C12和第二电阻元件R12的串联连接电路。因 此，在第一共振频率f1及第二共振频率f2中，能够抑制第一阻抗、第二阻抗 降低，能够降低向壳体1传播的噪声。
另外，如上述式(4)、式(5)，通过设定电阻值R11、R12，能够抑制 第一共振频率f1及第二共振频率f2下的阻抗的降低，能够降低向壳体1传播 的噪声。
[第十一实施方式的第一变形例的说明]
接着，对第十一实施方式的第一变形例进行说明。在第一变形例中，将 上述的各电阻元件R11、R12的各电阻值设定为以下式(6)所示的数值。
R11、R12≒{Z21(f1)+Z11(f2)}/2 (6)
以下，参照图23所示的图表进行说明。图23是为了促进理解而将图22 所示的第一共振频率f1与第二共振频率f2之差进行夸张来表示第一阻抗Z11 (f)及第二阻抗Z21(f)的图表。通过上述式(6)求出的R11、R12为符 号q3所示的电阻值。即，为Z21(f1)和Z11(f2)的平均值。
即，将第一电阻元件R11及第二电阻元件R12的各电阻值设为，第一共 振频率f1下的第二供电母线94和壳体1之间的阻抗Z21(f1)与第二共振频 率f2下的电感元件L1和壳体1之间的阻抗Z11(f2)的平均值。
因此，通过将第一电阻元件R11及第二电阻元件R12的电阻值如式(6) 那样设定，能够抑制曲线Z11(f)的、第一共振频率f1下的阻抗的降低。同 样地，能够抑制曲线Z21(f)的、第二共振频率f2下的阻抗的降低。
而且，如式(6)那样，通过设定电阻值R11、R12，能够设为图27所示 的符号X2的电阻值，能够使噪声电平降低效果为最大。因此，在第一共振频 率f1及第二共振频率f2下，能够抑制第一阻抗、第二阻抗降低，能够降低向 壳体1传播的噪声。
[第十一实施方式的第二变形例的说明]
接着，对第十一实施方式的第二变形例进行说明。在第二变形例中，将 第一电阻元件R11、及第二电阻元件R12的各电阻值设定为以下的式(7a)、 式(7b)的范围。
Z21(f1)≤R11≤Z11(f2) (7a)
Z21(f1)≤R12≤Z11(f2) (7b)
以下，参照图24所示的图表进行说明。图24是将图22所示的第一共振 频率f1和第二共振频率f2的差进行夸张来表示第一阻抗Z11(f)及第二阻 抗Z21(f)的图表。上述式(7a)、(7b)中设定的R1、R2为图24的符号 q4所示的范围。
即，将第一电阻元件R11及第二电阻元件R12的电阻值设为，不具有第 一电阻元件R11时的、第二共振频率f2下的电感元件L1与壳体1之间的阻 抗Z11(f2)和不具有第二电阻元件R12时的、第一共振频率f1下的第二供 电母线94与壳体1之间的阻抗Z21(f1)之间的电阻值。
如上述式(7a)、(7b)，通过设定电阻值R11、R12，各电阻值R11、 R12成为图27的符号X3所示的范围，能够降低噪声电平。其结果，能够使 电感元件L1与壳体1之间产生的电压和第二供电母线94与壳体1之间产生 的电压接近，能够降低向壳体1传播的噪声。
[第十一实施方式的第三变形例的说明]
接着，对第十一实施方式的第三变形例进行说明。在第三变形例中，将 第一电阻元件R11及第二电阻元件R12的各电阻值(将其设为“Rr”)设定为 以下所示的式(8)所示的数值。
Rr＝R11、R12＝{Z10(f12)+Z20(f12)}/2 (8)
其中，f12如图25所示是曲线Z11(f)和曲线Z21(f)的交点的频率。 即，频率f12是第一共振频率f1和第二共振频率f2之间的中间频率。
以下，参照图25所示的图表进行说明。图25是将图22所示的第一共振 频率f1和第二共振频率f2之差进行夸张来表示第一阻抗Z11(f)及第二阻 抗Z21(f)的图表。另外，图26是图25所示的“A”部的放大图。上述式(8) 中设定的各电阻值R11、R12为图26的符号q5所示的数值。
即，设定第一共振频率f1和第二共振频率f2中间的中间频率f12，将第 一电阻元件R11及第二电阻元件R12的电阻值设为，中间频率f12下的、未 设置第一阻抗元件时的电感元件L1与壳体1之间的阻抗Z10(f12)和未设置 第二阻抗元件时的第二供电母线94与壳体1之间的阻抗Z20(f12)之间的电 阻值。
这样，第一电阻元件R11及第二电阻元件R12的各电阻值被设定为频率 f12下的Z10(f12)和Z20(f12)的中间值。因此，电阻值R11、R12(＝Rr) 成为图27的X4，能够使噪声电平的降低效果最大。
因此，能够使电感元件L1与壳体1之间产生的电压和第二供电母线94 与壳体1之间产生的电压接近，能够降低向壳体1传播的噪声。
[其它实施方式]
在上述的各实施方式中，如图1所示，对使用由开关元件Q1和二极管 D1构成的功率模块3转换电力的例子进行了说明。本发明不限于此，例如如 图28所示，也可以在平滑电容器C100的前半部分设置由二极管电桥电路构 成的整流电路31。在从电源91供给的电力为交流的情况下，可以将该交流进 行整流而向功率模块3供给。
进而，如图29所示，也可以为在电感元件L1的后半部分具备由4个开 关元件构成的功率模块3a、控制该功率模块3a的控制电路34、变压器35、 及由4个二极管构成的整流电路33的电力转换装置。在这种结构中，通过在 电感元件L1和壳体1之间设置第一阻抗元件，也能够降低噪声。
以上，基于附图的实施方式说明了本发明的电力转换装置，但本发明不 限于此，各部分的结构可以置换为具有同样的功能的任意的结构。
符号说明
1 壳体
2、34 控制电路
3、3a 功率模块
4 框架
5 接合线
6 板材
7 厚板部
8 第二电介质
9 第一电介质
11 第一阻抗元件
12 第二阻抗元件
31、33 整流电路
35 变压器
91 电源
92 负载
93 第一供电母线
94 第二供电母线
95、96 输出线
101 电力转换装置
L1 电感元件
L1a 平面型的电感元件
C01 第一寄生电容
C02 第二寄生电容
C11 第一电容元件
C12 第二电容元件
C100、C200 平滑电容器
D1 二极管
f0 第一共振频率
f1 第一共振频率
f12 中间频率
f2 第二共振频率
L1 电感元件
L1a 平面型的电感元件
Q1 开关元件
R11 第一电阻元件
R12 第二电阻元件

Claims (3)

1.一种电力转换装置，对从第一供电母线及第二供电母线供给的电力进行转换，其特征在于，具有：
电感元件，其与所述第一供电母线连接；
开关元件，其通过开关而对供给到所述第一供电母线与第二供电母线之间的电力进行转换；
壳体，其收纳所述电感元件及所述开关元件；
第一阻抗元件，其设置在所述电感元件与所述壳体之间，
所述第一阻抗元件是包含所述电感元件与所述壳体之间的第一寄生电容的第一电容元件，并以所述电感元件与所述壳体之间的静电电容和所述第二供电母线与所述壳体之间的第二寄生电容一致的方式设置在所述电感元件和所述壳体之间。
2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述第一阻抗元件是设置在所述电感元件与所述壳体之间的第一电容元件，
以所述电感元件与所述壳体之间的静电电容和所述第二供电母线与所述壳体之间的第二寄生电容一致的方式，设定所述第二供电母线与所述壳体相对的面积。
3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述第一阻抗元件是设置在所述电感元件与所述壳体之间的第一电容元件，
以所述电感元件与所述壳体之间的静电电容和所述第二供电母线与所述壳体之间的第二寄生电容一致的方式，设定所述第二供电母线与所述壳体之间的距离。
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