JP2012124985A - Refrigeration apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチングにより電力変換を行う電力変換回路から電力供給される電動式圧縮機を有した冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus having an electric compressor that is supplied with power from a power conversion circuit that performs power conversion by switching.
空気調和機などの冷凍装置では、アース線から電源系統へ流出する高周波電流は雑音端子電圧として規制されている。この高周波電流を引き起こす最も大きな要因には、インバータ回路と電動式圧縮機を挙げられる。そのため、インバータ回路と電動式圧縮機を備えた空気調和機等では、雑音端子電圧の対策を行うためにノイズフィルタ等のノイズ対策部品が設けられている（例えば特許文献１を参照）。 In a refrigeration apparatus such as an air conditioner, a high-frequency current flowing out from a ground wire to a power supply system is regulated as a noise terminal voltage. The biggest factor causing this high-frequency current is an inverter circuit and an electric compressor. Therefore, in an air conditioner equipped with an inverter circuit and an electric compressor, noise countermeasure components such as a noise filter are provided to take measures against noise terminal voltage (see, for example, Patent Document 1).
冷凍装置（例えば空気調和装置）には、インバータ回路と電動圧縮機のシステム構成（以下、インバータ圧縮機システムという）を複数組み合わせて構成されたものがある。このような冷凍装置では、あるインバータ圧縮機システムにおけるインバータ回路（ここでは第１インバータ回路と呼ぶ）で発生したコモンモード電流が、別のインバータ圧縮機システムのインバータ回路（ここでは第２インバータ回路と呼ぶ）に流れることが想定される。もし、第２インバータ回路のノイズフィルタに使用しているコモンモードチョーク（以下、ＣＭＣとも呼ぶ）の飽和磁束密度がぎりぎりで設計されていた場合に、第１インバータ回路のノイズが第２インバータ回路のノイズフィルタに流入すると、第２インバータ回路のＣＭＣが磁気飽和してしまう可能性がある。ＣＭＣが磁気飽和してしまうと、ノイズフィルタで十分にノイズを低減できない可能性がある。 Some refrigeration apparatuses (for example, air conditioners) are configured by combining a plurality of inverter circuit and electric compressor system configurations (hereinafter referred to as inverter compressor systems). In such a refrigeration system, a common mode current generated in an inverter circuit (referred to herein as a first inverter circuit) in one inverter compressor system is converted into an inverter circuit (here, a second inverter circuit) in another inverter compressor system. It is assumed that the If the saturation magnetic flux density of the common mode choke (hereinafter also referred to as CMC) used for the noise filter of the second inverter circuit is designed to be marginal, the noise of the first inverter circuit When flowing into the noise filter, the CMC of the second inverter circuit may be magnetically saturated. If the CMC is magnetically saturated, the noise may not be sufficiently reduced by the noise filter.
本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、複数のインバータ圧縮機システムを組み合わせた冷凍装置において、コモンモードノイズの低減を図ることを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and aims to reduce common mode noise in a refrigeration apparatus in which a plurality of inverter compressor systems are combined.
前記の課題を解決するため、第１の発明は、
モータ（31）で駆動される圧縮機（30）と、ノイズフィルタ（11）と、前記ノイズフィルタ（11）を介して入力された交流をスイッチング素子（14a）のスイッチング動作によって電力変換して前記モータ（31）に供給する電力変換回路（105）とを有したインバータ圧縮機システム（101,102）をｎ台（ｎ：２以上の自然数）備えた冷凍装置において、
前記ノイズフィルタ（11）は、前記圧縮機（30）を収容する筐体（60）に設けられたアース端子（E）と交流電源線（A,B）との間に設けられたコンデンサ（11a）と、コモンモードコイル（11b）とを有し、
それぞれのインバータ圧縮機システム（101,102）は、前記圧縮機（30）のフレーム（33）又は前記モータ（31）のステータコア（31a）を、前記ノイズフィルタ（11）に接続する圧縮機用アース配線（50）を有し、
それぞれの圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z4,Z5）は、前記圧縮機（30）の配管（35）及び前記筐体（60）を含む伝播経路（P1）のインピーダンス（Z1,Z3）よりも小さく、
少なくとも（ｎ-１）台のインバータ圧縮機システム（101,102）は、前記コンデンサ（11a）と前記アース端子（E）との間にインピーダンス素子（103）を有し、
それぞれのインピーダンス素子（103）のインピーダンス（Z6,Z7）は、前記圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z4,Z5）よりも大きいことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the first invention
The compressor (30) driven by the motor (31), the noise filter (11), and the alternating current input through the noise filter (11) are converted into electric power by the switching operation of the switching element (14a), and the In a refrigeration apparatus provided with n inverter compressor systems (101, 102) having a power conversion circuit (105) to be supplied to a motor (31) (n: a natural number of 2 or more),
The noise filter (11) includes a capacitor (11a) provided between a ground terminal (E) and an AC power line (A, B) provided in a casing (60) that houses the compressor (30). ) And a common mode coil (11b)
Each inverter compressor system (101, 102) includes a compressor ground wire (33) or a stator core (31a) of the motor (31) connected to the noise filter (11). 50)
The impedance (Z4, Z5) of each compressor ground wire (50) is the impedance (Z1, Z3) of the propagation path (P1) including the piping (35) of the compressor (30) and the casing (60). Smaller than)
At least (n-1) inverter compressor systems (101, 102) have an impedance element (103) between the capacitor (11a) and the ground terminal (E),
The impedance (Z6, Z7) of each impedance element (103) is larger than the impedance (Z4, Z5) of the ground wire (50) for the compressor.
この構成では、前記伝播経路（P1）に加え、圧縮機用アース配線（50）もコモンモードノイズの伝播経路として機能する。圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z4,Z5）は、前記圧縮機（30）の配管（35）及び前記筐体（60）を含む伝播経路（P1）のインピーダンス（Z1,Z3）よりも小さいので、それぞれのインバータ圧縮機システムで発生したコモンモードノイズは、配管（35）や筐体（60）ではなく、主に圧縮機用アース配線（50）を流れる。それぞれのインピーダンス素子（103）のインピーダンス（Z6,Z7）は、前記圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z4,Z5）よりも大きいので、伝播経路（P1）に流れ込んだコモンモードノイズは、インピーダンス素子（103）を通って別のインバータ圧縮機システム（101,102）に流出することなく、コモンモードノイズ発生源のインバータ圧縮機システム（101,102）のノイズフィルタ（11）に戻る。 In this configuration, in addition to the propagation path (P1), the compressor ground wiring (50) also functions as a propagation path for common mode noise. The impedance (Z4, Z5) of the ground wire (50) for the compressor is derived from the impedance (Z1, Z3) of the propagation path (P1) including the piping (35) of the compressor (30) and the casing (60). Therefore, the common mode noise generated in each inverter compressor system mainly flows through the compressor ground wiring (50), not the pipe (35) or the casing (60). Since the impedance (Z6, Z7) of each impedance element (103) is larger than the impedance (Z4, Z5) of the ground wire (50) for the compressor, the common mode noise flowing into the propagation path (P1) is Without returning to the other inverter compressor system (101, 102) through the impedance element (103), the noise filter (11) of the inverter compressor system (101, 102) of the common mode noise generating source is returned.
また、第２の発明は、
第１の発明の冷凍装置において、
前記インピーダンス素子（103）は、フェライトコア（103）を用いて形成されていることを特徴とする。
In addition, the second invention,
In the refrigeration apparatus of the first invention,
The impedance element (103) is formed using a ferrite core (103).
この構成では、フェライトコア（103）が所定のインピーダンスを生じさせる。 In this configuration, the ferrite core (103) generates a predetermined impedance.
第１の発明によれば、あるインバータ圧縮機システムから、別のインバータ圧縮機システムのノイズフィルタ（11）（より具体的には、コモンモードコイル（11b））に流れ込むコモンモードノイズを、低減させることが可能になる。これにより、複数のインバータ圧縮機システムを組み合わせた冷凍装置において、コモンモードノイズの低減を図ることが可能になる。 According to 1st invention, the common mode noise which flows into the noise filter (11) (more specifically, common mode coil (11b)) of another inverter compressor system from one inverter compressor system is reduced. It becomes possible. This makes it possible to reduce common mode noise in a refrigeration apparatus in which a plurality of inverter compressor systems are combined.
また、第２の発明で用いたフェライトコア（103）は、主回路に用いるコモンモードチョークコイルやフェライトコアに比べて小さくできる。これは、主回路では相の数だけ線を巻く必要があるからであり、主回路電流（電源ラインから供給され、電力変換回路（105）通り、モータ（31）を駆動する電流）が大きいため配線が太くなるからである。すなわち、第２の発明によれば、比較的小さなフェライトコアを用いてインピーダンス素子（103）を構成でき、主回路電流を流すＣＭＣの材料を飽和しにくい磁性材料にするのと比べ、低コストでノイズ対策の実現を期待できる。 The ferrite core (103) used in the second invention can be made smaller than the common mode choke coil or ferrite core used in the main circuit. This is because it is necessary to wind the number of phases in the main circuit, and the main circuit current (current supplied from the power line and driving the motor (31) through the power conversion circuit (105)) is large. This is because the wiring becomes thick. That is, according to the second invention, the impedance element (103) can be configured by using a relatively small ferrite core, and the CMC material for flowing the main circuit current is less expensive than the magnetic material that is difficult to saturate. Realization of noise countermeasures can be expected.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
《本実施形態の構成》
図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置（1）の構成を示すブロック図である。冷凍装置（1）は、例えば、蒸気圧縮式冷凍サイクルにより冷房運転や暖房運転を行う空気調和機などに適用するものである。この冷凍装置（1）は、冷媒回路（104）と、第１、及び第２インバータ圧縮機システム（101,102）とを備えている。
<< Configuration of this embodiment >>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a refrigeration apparatus (1) according to an embodiment of the present invention. The refrigeration apparatus (1) is applied to, for example, an air conditioner that performs a cooling operation or a heating operation by a vapor compression refrigeration cycle. The refrigeration apparatus (1) includes a refrigerant circuit (104) and first and second inverter compressor systems (101, 102).
〈各インバータ圧縮機システムの構成〉
第１、及び第２インバータ圧縮機システム（101,102）は、同じ構成を有している。図２は、インバータ圧縮機システム（101,102）の構成の模式図であり、代表で一方のインバータ圧縮機システム（第１インバータ圧縮機システム（101））を記載してある。図２に示すように、それぞれのインバータ圧縮機システム（101,102）は、電気回路（10）と電動式圧縮機（30）とを備えている。これらのインバータ圧縮機システム（101,102）は、鉄などの金属板（板金）により箱状に構成された、共通の筐体（60）に収められている。この筐体（60）には、該筐体（60）を接地させるためのアース端子（E）が設けられている。
<Configuration of each inverter compressor system>
The first and second inverter compressor systems (101, 102) have the same configuration. FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration of the inverter compressor system (101, 102), and representatively shows one inverter compressor system (first inverter compressor system (101)). As shown in FIG. 2, each inverter compressor system (101, 102) includes an electric circuit (10) and an electric compressor (30). These inverter compressor systems (101, 102) are housed in a common housing (60) configured in a box shape by a metal plate (sheet metal) such as iron. The casing (60) is provided with a ground terminal (E) for grounding the casing (60).
電気回路（10）は、モータ（31）への電力供給や回転数制御などを行う回路である。図３は、電気回路（10）の主要部分を示すブロック図である。図３に示した例では、電気回路（10）は、ノイズフィルタ（11）と、電力変換回路（105）を備え、これらはプリント基板（16）上に形成されている(図２を参照)。プリント基板（16）は、電装品箱（図示は省略）に収容され、該電装品箱が前記筐体（60）に収容されている。電気回路（10）には、単相の交流電源（20）が接続されて交流電力が供給されている。この例では、交流電源（20）は、商用交流電源（例えばＡＣ１００Ｖ）である。なお、この交流電源（20）の出力には、直列接続されたコンデンサ（C1,C2）が接続され、２つのコンデンサ（C1,C2）間の中性点は、アース端子（E）に接続されている。 The electric circuit (10) is a circuit that performs power supply to the motor (31), rotation speed control, and the like. FIG. 3 is a block diagram showing the main part of the electric circuit (10). In the example shown in FIG. 3, the electric circuit (10) includes a noise filter (11) and a power conversion circuit (105), which are formed on a printed circuit board (16) (see FIG. 2). . The printed circuit board (16) is accommodated in an electrical component box (not shown), and the electrical component box is accommodated in the casing (60). A single-phase AC power source (20) is connected to the electric circuit (10) to supply AC power. In this example, the AC power source (20) is a commercial AC power source (for example, AC 100V). The output of this AC power supply (20) is connected to the capacitors (C1, C2) connected in series, and the neutral point between the two capacitors (C1, C2) is connected to the ground terminal (E). ing.
ノイズフィルタ（11）は、前記交流電源（20）に接続され、ノイズ（後述のコモンモードノイズ）を低減させるようになっている。本実施形態のノイズフィルタ（11）は、図３に示すように、Ｙコンデンサ（11a）、コモンモードコイル（11b）、及びノーマルモードコイル（11d）を備えている。Ｙコンデンサ（11a）は、交流電源線（A,B）とアース線（17）との間に設けられたコンデンサである。コモンモードコイル（11b）は、前記交流電源線（A,B）のそれぞれに接続された一対のコイルである。ノーマルモードコイル（11d）は、ノーマルモードノイズを低減させるためのコイルである。 The noise filter (11) is connected to the AC power source (20) and reduces noise (common mode noise described later). As shown in FIG. 3, the noise filter (11) of the present embodiment includes a Y capacitor (11a), a common mode coil (11b), and a normal mode coil (11d). The Y capacitor (11a) is a capacitor provided between the AC power supply line (A, B) and the ground line (17). The common mode coil (11b) is a pair of coils connected to each of the AC power supply lines (A, B). The normal mode coil (11d) is a coil for reducing normal mode noise.
電力変換回路（105）は、コンバータ回路（12）、直流リンク部（13）、インバータ回路（14）、及びインピーダンス素子（103）を備えている。 The power conversion circuit (105) includes a converter circuit (12), a DC link unit (13), an inverter circuit (14), and an impedance element (103).
コンバータ回路（12）は、前記ノイズフィルタ（11）を介して前記交流電源（20）から交流が入力され、該交流を整流する。本実施形態のコンバータ回路（12）は、ダイオード（12a）がブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路である。また、直流リンク部（13）は、リアクトル（13a）と、平滑コンデンサ（13b）を備え、コンバータ回路（12）の出力を平滑化してインバータ回路（14）に出力する。 The converter circuit (12) receives AC from the AC power supply (20) via the noise filter (11) and rectifies the AC. The converter circuit (12) of the present embodiment is a diode bridge circuit in which diodes (12a) are connected in a bridge shape. The DC link unit (13) includes a reactor (13a) and a smoothing capacitor (13b), and smoothes the output of the converter circuit (12) and outputs it to the inverter circuit (14).
インバータ回路（14）は、複数のスイッチング素子（14a）と、複数の還流ダイオード（14b）とを備えている。このインバータ回路（14）は、前記直流リンク部（13）を介して、コンバータ回路（12）から直流電力の供給を受け、その直流電力を前記スイッチング素子（14a）でスイッチングして目標の交流電力を生成する。この例では、インバータ回路（14）が生成する交流電力は、三相の交流電力である。インバータ回路（14）が生成した三相交流電力は、モータ（31）に供給される。 The inverter circuit (14) includes a plurality of switching elements (14a) and a plurality of freewheeling diodes (14b). The inverter circuit (14) is supplied with DC power from the converter circuit (12) via the DC link unit (13), and the DC power is switched by the switching element (14a) to achieve target AC power. Is generated. In this example, the AC power generated by the inverter circuit (14) is three-phase AC power. The three-phase AC power generated by the inverter circuit (14) is supplied to the motor (31).
本実施形態のインバータ回路（14）は、図示は省略するが、複数のスイッチング素子（14a）がブリッジ結線されて構成されている。このインバータ回路（14）は、三相交流を生成するので、６個のスイッチング素子（14a）を備えている。それぞれのスイッチング素子（14a）には、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を採用できる。インバータ回路（14）は、詳しくは、２つのスイッチング素子を互いに直列接続してなる３つのスイッチングレグを備え、各スイッチングレグにおける、上アームのスイッチング素子（14a）と下アームのスイッチング素子（14a）との中点が、それぞれモータ（31）のコイル（図示は省略）に接続されている。また、各スイッチング素子（14a）には、還流ダイオード（14b）が逆並列に接続されている。 Although not shown, the inverter circuit (14) of the present embodiment is configured by a plurality of switching elements (14a) being bridge-connected. Since the inverter circuit (14) generates a three-phase alternating current, the inverter circuit (14) includes six switching elements (14a). As each switching element (14a), for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be adopted. Specifically, the inverter circuit (14) includes three switching legs formed by connecting two switching elements in series with each other, and an upper arm switching element (14a) and a lower arm switching element (14a) in each switching leg. Are respectively connected to coils (not shown) of the motor (31). In addition, a free-wheeling diode (14b) is connected in antiparallel to each switching element (14a).
そして、これらのスイッチング素子（14a）や還流ダイオード（14b）は、該インバータ回路（14）を構成する他の部品とともに１つのパッケージに収められている。スイッチング素子（14a）はスイッチング動作にともなって発熱するので、このパッケージには、スイッチング素子（14a）等のパッケージ内の部品を冷却するヒートシンク（15）が取り付けられている（図２を参照）。 The switching element (14a) and the freewheeling diode (14b) are housed in one package together with other components constituting the inverter circuit (14). Since the switching element (14a) generates heat during the switching operation, a heat sink (15) for cooling components in the package such as the switching element (14a) is attached to the package (see FIG. 2).
それぞれの電動式圧縮機（30）（以下、単に圧縮機ともいう）は、冷媒回路（104）に接続されて、冷媒を圧縮するようになっている。それぞれの圧縮機（30）は、モータ（31）、圧縮機構（32）、及びフレーム（33）（以下、圧縮機フレームともいう）を備えている。圧縮機フレーム（33）は、圧縮機構（32）とモータ（31）とを収容するケーシングであり、この例では円筒状の密閉容器である。すなわち、圧縮機（30）は、いわゆる密閉型の圧縮機である。本実施形態では、圧縮機構（32）の構成は特には限定されないが、例えば、ロータリー式圧縮機構など種々の圧縮機構を採用できる。この圧縮機構（32）には、冷媒を吸入する冷媒配管（35）や吐出する冷媒配管（35）が接続されている。冷媒配管（35）は、冷媒回路（104）に接続されている。なお、この冷媒回路（104）には、蒸発器、凝縮器、膨張弁などを含んでいる（何れも図示を省略）。 Each electric compressor (30) (hereinafter also simply referred to as a compressor) is connected to a refrigerant circuit (104) so as to compress the refrigerant. Each compressor (30) includes a motor (31), a compression mechanism (32), and a frame (33) (hereinafter also referred to as a compressor frame). The compressor frame (33) is a casing that houses the compression mechanism (32) and the motor (31). In this example, the compressor frame (33) is a cylindrical sealed container. That is, the compressor (30) is a so-called hermetic compressor. In the present embodiment, the configuration of the compression mechanism (32) is not particularly limited, but various compression mechanisms such as a rotary compression mechanism can be employed. The compression mechanism (32) is connected to a refrigerant pipe (35) for sucking refrigerant and a refrigerant pipe (35) for discharging. The refrigerant pipe (35) is connected to the refrigerant circuit (104). The refrigerant circuit (104) includes an evaporator, a condenser, an expansion valve, etc. (all not shown).
モータ（31）は、三相の交流モータであり、ステータコア（31a）、ロータ（31b）、及び駆動軸（31c）を備えている。ロータ（31b）には駆動軸（31c）が取り付けられ、該駆動軸（31c）が圧縮機構（32）を回転駆動するようになっている。ステータコア（31a）は、圧縮機フレーム（33）の内周面に固定され、該ステータコア（31a）には、コイル（図示は省略）が巻回されている。また、前記圧縮機フレーム（33）の外面には、ガラス端子（34）が設けられ、前記ステータコア（31a）のコイルには、当該ガラス端子（34）を介して、前記インバータ回路（14）の出力（三相交流（U,V,W））が供給されている。 The motor (31) is a three-phase AC motor, and includes a stator core (31a), a rotor (31b), and a drive shaft (31c). A drive shaft (31c) is attached to the rotor (31b), and the drive shaft (31c) rotates the compression mechanism (32). The stator core (31a) is fixed to the inner peripheral surface of the compressor frame (33), and a coil (not shown) is wound around the stator core (31a). Further, a glass terminal (34) is provided on the outer surface of the compressor frame (33), and the coil of the stator core (31a) is connected to the inverter circuit (14) via the glass terminal (34). Output (three-phase alternating current (U, V, W)) is supplied.
また、圧縮機フレーム（33）には、ガラス端子（34）とは別に、端子台（40）がねじ止めされている。図４は、端子台（40）の圧縮機フレーム（33）への取り付け例を示す図であり、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側面図である。この端子台（40）は、圧縮機フレーム（33）と接続された、該圧縮機フレーム（33）と同電位のフレーム側アース端子（40a）を備え、このフレーム側アース端子（40a）には、配線をねじ止めできるようになっている。この例では、モータ（31）のステータコア（31a）も圧縮機フレーム（33）と同電位になり、その結果、端子台（40）のフレーム側アース端子（40a）とステータコア（31a）とは同電位となる。そして、端子台（40）のフレーム側アース端子（40a）には、例えば被覆電線で構成された圧縮機用アース配線（50）の一端が接続（この例では、ねじ止め）され、該圧縮機用アース配線（50）の他端は、Ｙコンデンサ（11a）のアース側のノードに接続されている。 In addition to the glass terminal (34), the terminal block (40) is screwed to the compressor frame (33). FIG. 4 is a view showing an example of attachment of the terminal block (40) to the compressor frame (33), in which (A) is a plan view and (B) is a side view. The terminal block (40) includes a frame-side ground terminal (40a) connected to the compressor frame (33) and having the same potential as the compressor frame (33). The frame-side ground terminal (40a) includes The wiring can be screwed. In this example, the stator core (31a) of the motor (31) is also at the same potential as the compressor frame (33). As a result, the frame-side ground terminal (40a) of the terminal block (40) and the stator core (31a) are the same. It becomes a potential. The frame-side ground terminal (40a) of the terminal block (40) is connected to one end of a compressor ground wire (50) made of, for example, a covered wire (in this example, screwed), and the compressor The other end of the ground wire (50) is connected to a node on the ground side of the Y capacitor (11a).
図５は、冷凍装置（1）における電流の経路を模式的に示す図である。なお、図５では、モータ（31）をコンデンサでモデル化してある。また、図５中のＺ１，…Ｚ７は、各経路や素子（例えば圧縮機用アース配線（50）やインピーダンス素子（103））のインピーダンスを示している。また、第１インバータ圧縮機システム（101）側と第２インバータ圧縮機システム（102）の構成要素を識別するため、構成要素の符号には枝番を付してある。具体的には、第１インバータ圧縮機システム（101）側には、枝番の１を付し、第２インバータ圧縮機システム（102）側には枝番の２を付してある。また、図５におけるＬＩＳＮはノイズ測定用の装置である。図５に示すように、例えば第１インバータ圧縮機システム（101）では、圧縮機（30）から冷媒配管（35）及び筐体（60）（板金）を経由して、アース端子（E）に到る電流の経路（伝播経路（P1））が形成される（図３も参照）。 FIG. 5 is a diagram schematically showing a current path in the refrigeration apparatus (1). In FIG. 5, the motor (31) is modeled by a capacitor. In addition, Z1,..., Z7 in FIG. 5 indicate impedances of respective paths and elements (for example, the compressor ground wiring (50) and the impedance element (103)). Further, in order to identify the components of the first inverter compressor system (101) side and the second inverter compressor system (102), the reference numerals of the components are given branch numbers. Specifically, branch number 1 is assigned to the first inverter compressor system (101) side, and branch number 2 is assigned to the second inverter compressor system (102) side. Further, LISN in FIG. 5 is a device for noise measurement. As shown in FIG. 5, for example, in the first inverter compressor system (101), the compressor (30) is connected to the ground terminal (E) via the refrigerant pipe (35) and the housing (60) (sheet metal). An incoming current path (propagation path (P1)) is formed (see also FIG. 3).
第１インバータ圧縮機システム（101）における圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z4）は、伝播経路（P1）のインピーダンスよりも小さく構成されている。この例では、第１インバータ圧縮機システム（101）側の伝播経路（P1）は、冷媒配管（35）部分のインピーダンスがＺ１、筐体（60）部分のインピーダンスがＺ３であり、Ｚ４＜Ｚ１＋Ｚ３である。なお、図３では、筐体（60）部分等のインピーダンスをインダクタンスと抵抗で図示している。 The impedance (Z4) of the compressor ground wiring (50) in the first inverter compressor system (101) is configured to be smaller than the impedance of the propagation path (P1). In this example, the propagation path (P1) on the first inverter compressor system (101) side is such that the impedance of the refrigerant pipe (35) portion is Z1, the impedance of the housing (60) portion is Z3, and Z4 <Z1 + Z3. is there. In FIG. 3, the impedance of the housing (60) portion and the like is illustrated by inductance and resistance.
同様に、第２インバータ圧縮機システム（102）でも、前記伝播経路（P1）がある。ただし、伝播経路（P1）の筐体（60）部分は、第１インバータ圧縮機システム（101）と共通である（すなわち、インピーダンスはＺ３である）。第２インバータ圧縮機システム（102）でも、圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z5）は、伝播経路（P1）のインピーダンスよりも小さく構成されている。すなわち、Ｚ５＜Ｚ２＋Ｚ３である。 Similarly, the second inverter compressor system (102) also has the propagation path (P1). However, the casing (60) portion of the propagation path (P1) is common to the first inverter compressor system (101) (that is, the impedance is Z3). Also in the second inverter compressor system (102), the impedance (Z5) of the compressor ground wiring (50) is configured to be smaller than the impedance of the propagation path (P1). That is, Z5 <Z2 + Z3.
インピーダンス素子（103）は、Ｙコンデンサ（11a）のアース側のノードと、アース端子（E）との間に設けられている。この例では、インピーダンス素子（103）は、この例ではフェライトコアを用いて構成されている。より具体的には、Ｙコンデンサ（11a）のアース側のノードと、アース端子（E）との間を配線で繋ぎ、この配線をフェライトコア（103）に巻回することで、所定のインピーダンスを生じさせている。第１インバータ圧縮機システム（101）側のインピーダンス素子（103）のインピーダンス（Z6）は、第１インバータ圧縮機システム（101）側の圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z4）よりも大きく構成されている。同様に、第２インバータ圧縮機システム（102）のインピーダンス素子（103）のインピーダンス（Z7）は、第２インバータ圧縮機システム（102）側の圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z5）よりも大きく構成されている。 The impedance element (103) is provided between the ground-side node of the Y capacitor (11a) and the ground terminal (E). In this example, the impedance element (103) is configured using a ferrite core in this example. More specifically, the node on the ground side of the Y capacitor (11a) and the ground terminal (E) are connected by a wire, and this wire is wound around the ferrite core (103), thereby providing a predetermined impedance. It is generated. The impedance (Z6) of the impedance element (103) on the first inverter compressor system (101) side is larger than the impedance (Z4) of the compressor ground wiring (50) on the first inverter compressor system (101) side. It is configured. Similarly, the impedance (Z7) of the impedance element (103) of the second inverter compressor system (102) is greater than the impedance (Z5) of the compressor ground wiring (50) on the second inverter compressor system (102) side. Is also made up of large.
《冷凍装置（1）におけるコモンモードノイズの伝播》
冷凍装置（1）において、各インバータ圧縮機システム（101,102）が動作状態になると、それぞれのインバータ回路（14）のスイッチング素子（14a）がスイッチング動作を行う。このスイッチング動作により、モータ（31）において高周波電流（コモンモードノイズ）が発生する。
<< Propagation of common mode noise in refrigeration system (1) >>
In the refrigeration apparatus (1), when each inverter compressor system (101, 102) is in an operating state, the switching element (14a) of each inverter circuit (14) performs a switching operation. By this switching operation, high frequency current (common mode noise) is generated in the motor (31).
例えば、圧縮機用アース配線（50）が無く、且つＹコンデンサ（11a）が直接接地されているとすれば、第１インバータ圧縮機システム（101）で発生したコモンモードノイズは、主に、伝播経路（P1）からノイズフィルタ（11）（より詳しくは、Ｙコンデンサ（11a））に流れるとともに、図５に示した破線の経路を流れる。すなわち、第２インバータ圧縮機システム（102）側のコモンモードコイル（11b）には、第２インバータ圧縮機システム（102）側で発生したコモンモードノイズに加え、第１インバータ圧縮機システム（101）側で発生したコモンモードノイズも流れることになる。第２インバータ圧縮機システム（102）側のコモンモードコイル（11b）に、両方のインバータ圧縮機システム（101,102）からのコモンモードノイズが流れると、第２インバータ圧縮機システム（102）側のコモンモードコイル（11b）が磁気飽和してしまう可能性がある。 For example, if there is no compressor ground wire (50) and the Y capacitor (11a) is directly grounded, the common mode noise generated in the first inverter compressor system (101) is mainly propagated. While flowing from the path (P1) to the noise filter (11) (more specifically, the Y capacitor (11a)), it flows along the broken line path shown in FIG. That is, the common mode coil (11b) on the second inverter compressor system (102) side has the first inverter compressor system (101) in addition to the common mode noise generated on the second inverter compressor system (102) side. Common mode noise generated on the side will also flow. When common mode noise from both inverter compressor systems (101, 102) flows through the common mode coil (11b) on the second inverter compressor system (102) side, the common mode on the second inverter compressor system (102) side The coil (11b) may be magnetically saturated.
しかしながら、本実施形態では、圧縮機用アース配線（50）を設けてあるので、この圧縮機用アース配線（50）もコモンモードノイズの伝播経路として機能する。そして、インピーダンス素子（103）を設けて、伝播経路の各部のインピーダンスの関係を、Ｚ４＜Ｚ１＋Ｚ３，Ｚ５＜Ｚ２＋Ｚ３，Ｚ６＞Ｚ４，Ｚ７＞Ｚ５としてある。第１インバータ圧縮機システム（101）側で発生したコモンモードノイズは、伝播経路（P1）（冷媒配管（35）や筐体（60））ではなく、主に圧縮機用アース配線（50）を流れやすい（図５において実線で示した経路）。そして、Ｚ６を設けているので、圧縮機用アース配線（50）に流れ込んだコモンモードノイズは、インピーダンス素子（103）を通って筐体を経由して第２インバータ圧縮機システム側に流出することなく、第１インバータ圧縮機システム（101）、すなわちコモンモードノイズの発生源のノイズフィルタ（11）に戻るのである。同様のことは、第２インバータ圧縮機システム（102）側で発生したコモンモードノイズについても言える。 However, in this embodiment, since the compressor ground wiring (50) is provided, this compressor ground wiring (50) also functions as a propagation path for common mode noise. And the impedance element (103) is provided, and the relationship of the impedance of each part of a propagation path is set to Z4 <Z1 + Z3, Z5 <Z2 + Z3, Z6> Z4, Z7> Z5. The common mode noise generated on the 1st inverter compressor system (101) side is not the propagation path (P1) (refrigerant piping (35) or housing (60)) but mainly the compressor ground wiring (50). It is easy to flow (route shown by a solid line in FIG. 5). Since Z6 is provided, the common mode noise that has flowed into the compressor ground wiring (50) flows out to the second inverter compressor system side through the housing through the impedance element (103). Instead, the process returns to the first inverter compressor system (101), that is, the noise filter (11) that is the source of the common mode noise. The same can be said for the common mode noise generated on the second inverter compressor system (102) side.
《本実施形態における効果》
以上のように、本実施形態によれば、あるインバータ圧縮機システムから、別のインバータ圧縮機システムのノイズフィルタ（11）（より具体的には、コモンモードコイル（11b））に流れ込むコモンモードノイズを、低減させることが可能になる。
<< Effect in this embodiment >>
As described above, according to the present embodiment, common mode noise that flows from one inverter compressor system to the noise filter (11) (more specifically, the common mode coil (11b)) of another inverter compressor system. Can be reduced.
コモンモードコイルにおける磁気飽和を防止するには、例えば、ＣＭＣの材料を飽和しにくい磁性材料に変更する等の対策を施すことが考えられる。しかしながら、これでは大きなコスト増加を招いてしまう。これに対し、インピーダンス素子（103）として追加したフェライトコアは、ＣＭＣの材料を飽和しにくい磁性材料にするのと比べ、低コストでのコモンモードノイズの対策の実現を期待できる。同様に、圧縮機用アース配線（50）の追加も大きなコスト増加はない。すなわち、本実施形態では、ＣＭＣの材料を飽和しにくい磁性材料に変更する等のコストが大きく増加する対策を施すことなく、コモンモードノイズの対策が可能になる。 In order to prevent magnetic saturation in the common mode coil, for example, it is conceivable to take measures such as changing the material of the CMC to a magnetic material that is difficult to saturate. However, this leads to a large cost increase. On the other hand, the ferrite core added as the impedance element (103) can be expected to realize a countermeasure for common mode noise at a low cost as compared with a magnetic material that hardly saturates the CMC material. Similarly, the addition of the compressor ground wiring (50) does not significantly increase the cost. In other words, in the present embodiment, it is possible to take measures against common mode noise without taking measures that greatly increase the cost, such as changing the material of CMC to a magnetic material that is difficult to saturate.
《その他の実施形態》
なお、インバータ圧縮機システムの台数は例示である。例えば、３台以上のインバータ圧縮機システムを用いて冷凍装置（1）を構成することも可能である。
<< Other Embodiments >>
The number of inverter compressor systems is an example. For example, the refrigeration apparatus (1) can be configured using three or more inverter compressor systems.
また、インピーダンス素子として用いたフェライトコアは例示である。インピーダンスが圧縮機用アース配線（50）のインピーダンスよりも大きければ、他の素子を用いて構成してもよい。 Moreover, the ferrite core used as an impedance element is an example. If the impedance is larger than the impedance of the compressor ground wiring (50), another element may be used.
また、インピーダンス素子（103）は、全てのインバータ圧縮機システムに設ける必要はない。ｎ台（ｎ：自然数）のインバータ圧縮機システムからなる冷凍装置では、１台に限りインピーダンス素子（103）を省略することができる。 Further, the impedance element (103) need not be provided in every inverter compressor system. In a refrigeration apparatus composed of n (n: natural number) inverter compressor systems, the impedance element (103) can be omitted for only one.
本発明は、スイッチングにより電力変換を行う電力変換回路から電力供給される電動式圧縮機を有した冷凍装置として有用である。 The present invention is useful as a refrigeration apparatus having an electric compressor that is supplied with power from a power conversion circuit that performs power conversion by switching.
１ 冷凍装置
１１ ノイズフィルタ
１１ａ ノイズフィルタ
１１ｂ コモンモードコイル
１４ａ スイッチング素子
３０ 圧縮機
３１ モータ
３１ａ ステータコア
３３ 圧縮機フレーム（フレーム）
３５ 冷媒配管（配管）
５０ 圧縮機用アース配線
６０ 筐体
１０１ 第１インバータ圧縮機システム
１０２ 第２インバータ圧縮機システム
１０３ フェライトコア（インピーダンス素子）
１０５ 電力変換回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
35 Refrigerant piping (piping)
50 Ground wire for
105 Power conversion circuit
Claims (2)
前記ノイズフィルタ（11）は、前記圧縮機（30）を収容する筐体（60）に設けられたアース端子（E）と交流電源線（A,B）との間に設けられたコンデンサ（11a）と、コモンモードコイル（11b）とを有し、
それぞれのインバータ圧縮機システム（101,102）は、前記圧縮機（30）のフレーム（33）又は前記モータ（31）のステータコア（31a）を、前記ノイズフィルタ（11）に接続する圧縮機用アース配線（50）を有し、
それぞれの圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z4,Z5）は、前記圧縮機（30）の配管（35）及び前記筐体（60）を含む伝播経路（P1）のインピーダンス（Z1,Z3）よりも小さく、
少なくとも（ｎ-１）台のインバータ圧縮機システム（101,102）は、前記コンデンサ（11a）と前記アース端子（E）との間にインピーダンス素子（103）を有し、
それぞれのインピーダンス素子（103）のインピーダンス（Z6,Z7）は、前記圧縮機用アース配線（50）のインピーダンス（Z4,Z5）よりも大きいことを特徴とする冷凍装置。 The compressor (30) driven by the motor (31), the noise filter (11), and the alternating current input through the noise filter (11) are converted into electric power by the switching operation of the switching element (14a), and the In a refrigeration apparatus provided with n inverter compressor systems (101, 102) having a power conversion circuit (105) to be supplied to a motor (31) (n: a natural number of 2 or more),
The noise filter (11) includes a capacitor (11a) provided between a ground terminal (E) and an AC power line (A, B) provided in a casing (60) that houses the compressor (30). ) And a common mode coil (11b)
Each inverter compressor system (101, 102) includes a compressor ground wire (33) or a stator core (31a) of the motor (31) connected to the noise filter (11). 50)
The impedance (Z4, Z5) of each compressor ground wire (50) is the impedance (Z1, Z3) of the propagation path (P1) including the piping (35) of the compressor (30) and the casing (60). Smaller than)
At least (n-1) inverter compressor systems (101, 102) have an impedance element (103) between the capacitor (11a) and the ground terminal (E),
The impedance (Z6, Z7) of each impedance element (103) is larger than the impedance (Z4, Z5) of the ground wire (50) for the compressor.
前記インピーダンス素子（103）は、フェライトコア（103）を用いて形成されていることを特徴とする冷凍装置。 The refrigeration apparatus of claim 1,
The refrigeration apparatus, wherein the impedance element (103) is formed using a ferrite core (103).
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| KR101783938B1 (en) | 2016-10-07 | 2017-10-10 | (주) 아이스펙 | Apparatus for driving air-conditioner compressor of vehicle |
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2010
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