JP5051227B2 - Common mode filter, output filter, and power converter for power converter - Google Patents
Common mode filter, output filter, and power converter for power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP5051227B2 JP5051227B2 JP2009524440A JP2009524440A JP5051227B2 JP 5051227 B2 JP5051227 B2 JP 5051227B2 JP 2009524440 A JP2009524440 A JP 2009524440A JP 2009524440 A JP2009524440 A JP 2009524440A JP 5051227 B2 JP5051227 B2 JP 5051227B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- star
- capacitor
- common mode
- filter
- common
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
- H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
- H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
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).
図18に従来技術の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成を示す。図18において、110はコモンモードフィルタ、112はコモンモードチョーク、113はコンデンサ、114はダンピング抵抗器、115はノーマルモード電流カット用トランス、116はコンデンサ、である。
また、U1、V1、およびW1はコモンモードフィルタ110の入力端子であり、U2、V2、およびW2はその入力端子に対応したコモンモードフィルタ110の出力端子であり、Nは帰線である。FIG. 18 shows a circuit configuration of a conventional common mode filter for a power converter. In FIG. 18, 110 is a common mode filter, 112 is a common mode choke, 113 is a capacitor, 114 is a damping resistor, 115 is a normal mode current cutting transformer, and 116 is a capacitor.
U1, V1, and W1 are input terminals of the
図19は、ノーマルモード電流カット用トランス115の回路構成図の例である。ノーマルモード電流カット用トランス115は、3個の絶縁トランスの1次側巻線をスター結線し2次側巻線をデルタ結線されている。u、v、wは、ノーマルモード電流カット用トランス115のスター結線した各スター結線端であり、cは、共通結線端である。
同図では、単相の絶縁トランス3個で構成しているが、三相絶縁トランスを用いてもよい。また、同一の相の2巻線は、2本の電線を合わせて同時に巻くバイファイラ巻にするといっそうよい効果が得られる。
コモンモードフィルタ110は、コモンモードチョーク112、コンデンサ113、ダンピング抵抗器114、ノーマルモード電流カット用トランス115、およびコンデンサ116、で構成されている。
それぞれのコモンモードチョーク112の一方は、それぞれ入力端子U1、V1、およびW1に接続され、他方は、それぞれ出力端子U2、V2、およびW2に接続されている。
コンデンサ116の一方は、それぞれコモンモードチョークの出力側に接続され、他方は、ノーマルモード電流カット用トランス115のスター結線した各スター結線端、u、v、およびwに接続されている。
ノーマルモード電流カット用トランス115のスター結線した共通結線端cと帰線Nとの間に、コンデンサ113とダンピング抵抗器114が直列接続されている。FIG. 19 is an example of a circuit configuration diagram of the normal mode
In the figure, three single-phase insulating transformers are used, but a three-phase insulating transformer may be used. Further, if the two windings of the same phase are bifilar wound in which two wires are combined and wound at the same time, a better effect can be obtained.
The
One of each
One end of the
A
ノーマルモード電流カット用トランス115は、電力変換装置出力の相間に過大なパルス電流が流れることを抑制するためにコモンモードフィルタのバイパス部にコンデンサ116が挿入される。ノーマルモードに対して、通常用いられるノーマルモード電流カット用トランスの相間のインダクタンス値は100Hz以下の領域では100mH程度あり、10kHzでは数十mH程度ある。そのため、フィルタに流れる低周波の電流はコンデンサ116でカットされ、キャリア成分の電流はノーマルモード電流カット用トランス115でカットされる。
In the normal mode
図18に示す従来の方式は、電力線に対し並列に挿入されるので、ノーマルモード電流カット用トランス115の電線サイズは小さくて済むため、コモンモードフィルタの小形化に適する。しかし、ノーマルモード電流カット用トランス115はノーマルモードに対して、大きなインダクタンスを必要とするため、巻線のターン数が大きい。そのため、漏れインダクタンスも大きくなる。ノーマルモードにおける漏れインダクタンスは、コモンモードに対しては、配線のインダクタンスが大きくなることと等価であるので、高周波においてフィルタのバイパス部のインピーダンスが高くなり、結果としてフィルタの高周波特性が悪くなってしまう。
Since the conventional system shown in FIG. 18 is inserted in parallel with the power line, the wire size of the normal mode
出力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、モータ端子でのサージ電圧などが挙げられる。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出力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、コモンモード電圧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、モータ端子でのサージ電圧を抑制するためのノーマルモードノーマルモードフィルタおよびコモンモード電圧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。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。
The prior art of the output filter will be described. Problems on the output side of the power converter include high-frequency leakage current, surge voltage at the motor terminal, and the like. In order to solve the above problems, conventionally, countermeasures have been taken by adding an output filter to the output side of the power converter. For example,
また、特許文献1に用いられる一次側がY結線、二次側がΔ結線から構成されるノーマルモード電流カット用トランスをコモンモードフィルタのバイパス部に用いるとトランス部における漏れインダクタンスにより高周波におけるフィルタ特性が低下する。また、特許文献2の方式は、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すると、電力変換装置出力側の相間に過大なパルス電流が流れ、電力変換装置を破損させてしまう。また、非特許文献2に代表されるフィルタ方式は、コモンモード電圧およびモータ端子でのサージ電圧を抑制することができる。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、一般に高周波になると回路の各部に点在する浮遊容量や配線インダクタンス、フィルタのバイパス回路部に用いるダンピング抵抗によりフィルタ特性が悪化する。
このように、従来の出力フィルタは、特定用途のみにしか用いることができない上に、高周波になるとフィルタ特性を十分に発揮することができない。
In general, when the frequency becomes high, filter characteristics deteriorate due to stray capacitance and wiring inductance scattered in each part of the circuit, and damping resistance used in the bypass circuit part of the filter.
As described above, the conventional output filter can be used only for a specific application, and cannot sufficiently exhibit the filter characteristics at a high frequency.
従来の出力フィルタは、各部に点在する浮遊容量や配線インダクタンス、フィルタのバイパス回路部に用いるダンピング抵抗およびノーマルモード電流カット用トランスの漏れインダクタンスによりフィルタ特性が悪化し、高周波領域においてはフィルタとして機能するのに不十分という問題があった。また、高周波におけるフィルタ特性が不十分であるため、高周波の漏れ電流が電源側へ流れ込み、数百kHz〜数十MHzの領域において雑音端子電圧の抑制効果が落ちるというような問題もあった。
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、モータ端子でのサージ電圧を抑制するとともに電力変換装置でのスイッチングにより発生するコモンモード電圧を抑制し、フィルタの高周波特性を良好にすることができる電力変換装置用コモンモードフィルタおよび出力フィルタおよびそのフィルタを用いた電力変換装置を提供することを目的とする。The conventional output filter deteriorates the filter characteristics due to stray capacitance and wiring inductance scattered in each part, the damping resistance used in the bypass circuit part of the filter and the leakage inductance of the normal mode current cut transformer, and functions as a filter in the high frequency region There was a problem that it was insufficient to do. In addition, since the filter characteristics at high frequency are insufficient, there is a problem that the high frequency leakage current flows into the power supply side and the effect of suppressing the noise terminal voltage is lowered in the region of several hundred kHz to several tens of MHz.
This invention is made in view of such a problem, suppresses the surge voltage at the motor terminal, suppresses the common mode voltage generated by switching in the power converter, and improves the high-frequency characteristics of the filter. An object of the present invention is to provide a common mode filter and an output filter for a power conversion device that can be used, and a power conversion device using the filter.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、各相入力端子に直列に挿入したコモンモードチョーク(112)と、相数分の絶縁トランスの1次側巻線をスター結線し2次側巻線をデルタ結線したノーマルモード電流カット用トランス(115)とを備え、前記コモンモードチョーク(112)の各出力端と前記ノーマルモード電流カット用トランス(115)のスター結線した各スター結線端との間にそれぞれコンデンサ(116)を直列接続し、前記ノーマルモード電流カット用トランス(115)のスター結線した共通結線端(c)と帰線(N)との間にコンデンサ(113)とダンピング抵抗器(114)を直列接続した電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、スター結線したコンデンサ(117)を備え、前記スター結線したコンデンサ(117)の各スター結線端をそれぞれ前記ノーマルモード電流カット用トランス(115)のスター結線した各スター結線端に接続し、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に接続することを特徴とするものである。In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, the common mode choke (112) inserted in series in each phase input terminal and the primary winding of the insulation transformer for the number of phases are star-connected and the secondary winding is delta-connected. A normal mode current cut transformer (115), and a capacitor between each output end of the common mode choke (112) and each star connection end of the normal mode current cut transformer (115) connected to the star connection. (116) are connected in series, and a capacitor (113) and a damping resistor (114) are connected between the common connection end (c) and the return line (N) of the normal mode current cut transformer (115). The common mode filter for power converters connected in series includes a star-connected capacitor (117), and the star-connected capacitor (1 7) is connected to each star connection end of the normal mode current cut transformer (115), and the common connection end of the star connected capacitor (117) is connected to the return line (N). It is characterized by connecting to.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に代えて、前記ノーマルモード電流カット用トランス(115)のスター結線した共通結線端(c)に接続することを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に代えて、前記コンデンサ(113)と前記ダンピング抵抗器(114)との接続点に接続することを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1記載の電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、前記スター結線したコンデンサ(117)のスター結線端を前記ノーマルモード電流カット用トランス(115)のスター結線した各スター結線端に代えて、前記コモンモードチョーク(112)の出力端にそれぞれ接続することを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に代えて、前記ノーマルモード電流カット用トランス(115)のスター結線した共通結線端(c)に接続することを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項4に記載の電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に代えて、前記コンデンサ(113)と前記ダンピング抵抗器(114)との接続点に接続することを特徴とするものである。The invention according to claim 2 is the common mode filter for power converter according to
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the common mode filter for a power converter according to the first aspect, the star connection end of the star-connected capacitor (117) is connected to the star of the normal mode current cut transformer (115). Instead of each star connection end connected, it is connected to the output end of the common mode choke (112).
Further, the invention according to claim 5 is the common mode filter for the power conversion device according to
Further, the invention according to claim 6 is the common mode filter for a power converter according to
また、請求項7に記載の発明は、各相入力端子に直列に挿入したコモンモードチョーク(112)と、相数分の絶縁トランスの2次側巻線をデルタ結線したノーマルモード電流カット用トランス(115a)とを備え、前記ノーマルモード電流カット用トランス(115a)の1次側各巻線の一方を前記コモンモードチョーク(112)の各出力端にそれぞれ接続し、他方をスター結線したコンデンサ(111)の各スター結線端にそれぞれ接続し、前記スター接続したコンデンサ(111)の共通結線端と帰線(N)との間にコンデンサ(113)とダンピング抵抗器(114)を直列接続した電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、スター結線したコンデンサ(117)を備え、前記スター結線したコンデンサ(117)の各スター結線端をそれぞれ前記コモンモードチョーク(112)の各出力端に接続し、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に接続することを特徴とするものである。
また、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に代えて、前記スター結線したコンデンサ(111)の共通結線端に接続することを特徴とするものである。
また、請求項9に記載の発明は、請求項7に記載の電力変換装置用コモンモードフィルタにおいて、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に代えて、前記コンデンサ(113)と前記ダンピング抵抗器(114)との接続点に接続することを特徴とするものである。
また、請求項10に記載の発明は、請求項1ないし9のいずれか一項に記載の電力変換装置用コモンモードフィルタの各相の出力端に、ダンピング抵抗器(122)を並列に接続した交流リアクトル(121)から成る電力変換装置用ノーマルモードフィルタがそれぞれ直列に接続されていることを特徴とする電力変換装置用出力フィルタとするものである。
また、請求項11に記載の発明は、電力変換装置用コモンモードフィルタとして請求項1記載の電力変換装置用コモンモードフィルタまたは請求項7記載の電力変換装置用コモンモードフィルタを適用したことを特徴とするものである。The invention according to claim 7 is a normal mode current cut transformer in which a common mode choke (112) inserted in series in each phase input terminal and a secondary side winding of an insulation transformer for the number of phases are delta-connected. (115a), one of the primary windings of the normal mode current cut transformer (115a) is connected to each output terminal of the common mode choke (112), and the other is connected in a star connection (111) ) Is connected to each star connection end, and a capacitor (113) and a damping resistor (114) are connected in series between the common connection end of the star-connected capacitor (111) and the return line (N). The device common mode filter includes a star-connected capacitor (117), and each star of the star-connected capacitor (117) is provided. A connection end is connected to each output end of the common mode choke (112), and a common connection end of the star-connected capacitor (117) is connected to the return line (N). .
The invention according to claim 8 is the common mode filter for the power converter according to claim 7, wherein the common connection end of the star-connected capacitor (117) is replaced with the return line (N). It is characterized in that it is connected to the common connection end of the star-connected capacitor (111).
The invention according to claim 9 is the common mode filter for the power converter according to claim 7, wherein the common connection end of the star-connected capacitor (117) is replaced with the return line (N). It connects to the connection point of a capacitor | condenser (113) and the said damping resistor (114), It is characterized by the above-mentioned.
According to a tenth aspect of the present invention, a damping resistor (122) is connected in parallel to the output terminal of each phase of the common mode filter for a power converter according to any one of the first to ninth aspects. A normal mode filter for a power converter comprising an AC reactor (121) is connected in series with each other to provide an output filter for a power converter.
The invention described in claim 11 is characterized in that the common mode filter for power converter according to
請求項1ないし請求項9に記載の発明によると、高周波領域においてコモンモードフィルタのバイパス回路部のインピーダンスを小さくすることができ、コモンモードフィルタの高周波特性の向上を図ることができる。
また、請求項10に記載の発明によると、コモンモードに対して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低く設定でき、ノーマルモードに対してはキャリア周波数よりも遥かに高く設定できるため、小さなノーマルモードチョークでモータ端子のサージ電圧を抑制することができる。According to the first to ninth aspects of the invention, the impedance of the bypass circuit portion of the common mode filter can be reduced in the high frequency region, and the high frequency characteristics of the common mode filter can be improved.
According to the invention described in
1 商用電源
2 電力変換装置
3 モータ
100 出力フィルタ
110 コモンモードフィルタ
111 コンデンサ
112 コモンモードチョーク
113 コンデンサ
114 ダンピング抵抗器
115、115a ノーマルモード電流カット用トランス
116 コンデンサ
117 コンデンサ
120 ノーマルモードフィルタ
121 ACリアクトル
122 ダンピング抵抗器
u、v、w スター結線端
r、s、t 商用電源端子
U1、V1、W1 入力端子
U2、V2、W2、U3、V3、W3 出力端子
c 共通結線端
N 帰線
n 電力変換装置の筐体アース
Vc1、Vc2 コモンモード電圧
Vuv1 出力線間電圧
Vuv2 モータ端子電圧
If フィルタ電流
Ic 電流DESCRIPTION OF
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図には本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。また、以下同一名称には極力同一符号を付け重複説明を省略する。また、本発明は単相でも、三相でも、それ以上の多相でも適用できるものであるが、便宜上、三相の例を用いて説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Only the functions and means related to the present invention will be described and explained in the figure. Hereinafter, the same reference numerals are assigned to the same names as much as possible, and the duplicate description is omitted. In addition, the present invention can be applied to a single phase, a three-phase, or a multi-phase higher than that.
図1は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第1の例である。図1において、117はコンデンサである。
本発明が従来技術と異なる点は、スター結線したコンデンサ117を備えている点である。
スター結線したコンデンサ117のスター結線した各スター結線端は、それぞれノーマルモード電流カット用トランス115のスター結線した各スター結線端u、v、およびwに接続し、スター結線した共通結線端は、帰線Nに接続する。
このようにして、コモンモードフィルタ110を構成する。FIG. 1 is a first example of a circuit configuration diagram of a common mode filter for a power converter according to the present invention. In FIG. 1, 117 is a capacitor.
The present invention is different from the prior art in that a star-connected
Each star connection end of the star connected
In this way, the
図2から図6に、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図におけるスター結線したコンデンサ117の接続方法を変形した例を示す。
図2は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第2の例である。スター結線したコンデンサ117のスター結線した各スター結線端は、それぞれノーマルモード電流カット用トランス115のスター結線した各スター結線端u、v、およびwに接続し、スター結線した共通結線端は、ノーマルモード電流カット用トランス115のスター結線した共通結線端cに接続したものである。
また、図3は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第3の例である。スター結線したコンデンサ117のスター結線した各スター結線端は、それぞれノーマルモード電流カット用トランス115のスター結線した各スター結線端u、v、およびwに接続し、スター結線した共通結線端は、前記コンデンサ113と前記ダンピング抵抗器114との接続点に接続したものである。FIG. 2 to FIG. 6 show examples in which the connection method of the star-connected
FIG. 2 is a second example of a circuit configuration diagram of a common mode filter for a power converter according to the present invention. Each star connection end of the star connected
FIG. 3 is a third example of a circuit configuration diagram of the common mode filter for the power converter according to the present invention. Each star connection end of the star connected
また、図4は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第4の例である。スター結線したコンデンサ117のスター結線した各スター結線端は、前記コモンモードチョーク112の出力端にそれぞれ接続し、スター結線した共通結線端は、帰線Nに接続したものである。
また、図5は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第5の例である。スター結線したコンデンサ117のスター結線した各スター結線端は、コモンモードチョーク112の出力端にそれぞれ接続し、スター結線した共通結線端は、ノーマルモード電流カット用トランス115のスター結線した共通結線端cに接続したものである。
また、図6は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第6の例である。スター結線したコンデンサ117のスター結線した各スター結線端は、前記コモンモードチョーク112の出力端にそれぞれ接続し、スター結線した共通結線端は、前記コンデンサ113と前記ダンピング抵抗器114との接続点に接続したものである。FIG. 4 is a fourth example of a circuit configuration diagram of the common mode filter for the power converter according to the present invention. Each star connection end of the star connected
FIG. 5 is a fifth example of a circuit configuration diagram of the common mode filter for the power converter according to the present invention. Each star connection end of the star connected
FIG. 6 is a sixth example of a circuit configuration diagram of the common mode filter for the power converter according to the present invention. Each star connection end of the star connected
コンデンサ117の役割は、ノーマルモード電流カット用トランス115を挿入することによって生じる高周波におけるフィルタ特性の悪化を、防ぐためのものであるため、小さな容量のコンデンサでよい。具体的な容量は、5(nF)以下程度でよい。また、コンデンサ113、116はコンデンサ117よりも遥かに大きな静電容量である。そのため、図2、図3、図5、図6で示す回路は、ほぼ等価な回路である。また、図1と図4もほぼ等価な回路となる。
図2、図3、図5、図6と図1、図4との大きな違いは、図2、図3、図5、図6では、ダンピング抵抗器114の前段でコンデンサ117のスター結線した共通結線端が接続された構成となっているのに対し、図1と図4では、ダンピング抵抗器114の後段でコンデンサ117のスター結線した共通結線端が接続された構成となっている点である。ダンピング抵抗器114の後段とコンデンサ117のスター結線した共通結線端とを結線することによって高周波におけるフィルタ特性は、より向上する。Since the role of the
The major difference between FIGS. 2, 3, 5, and 6 and FIGS. 1 and 4 is that, in FIGS. 2, 3, 5, and 6, the
図11には、図18で示した従来技術を用いたフィルタと図4で示した本発明技術を用いたフィルタ特性のシミュレーション結果を示す。図11に示すようにノーマルモード電流カット用トランス115と並列にコンデンサ117を結線することにより、1MHzでおよそ10dB程度のフィルタ特性の向上がある。
FIG. 11 shows a simulation result of filter characteristics using the filter using the conventional technique shown in FIG. 18 and the technique of the present invention shown in FIG. As shown in FIG. 11, by connecting a
図7は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第7の例である。図4に示している本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第4の例において、コンデンサ116とノーマルモード電流カット用トランス115との挿入位置関係を変えたものである。
図7において、115aは、ノーマルモード電流カット用トランスである。また、図8は、ノーマルモード電流カット用トランス115aの結線を説明する図である。
図8において、u1、v1、およびw1は、ノーマルモード電流カット用トランス115aの1次側各巻線の一方の端であり、u2、v2、およびw2は、ノーマルモード電流カット用トランス115aの1次側各巻線の他方の端である。ノーマルモード電流カット用トランス115aの2次側各巻線は、それぞれデルタ結線されている。
ノーマルモード電流カット用トランス115aの1次側各巻線の一方、u1、v1、およびw1をコモンモードチョーク112の各出力端にそれぞれ接続し、他方、u2、v2、およびw2をスター結線したコンデンサ111の各スター結線端にそれぞれ接続し、スター接続したコンデンサ111の共通結線端と帰線Nとの間にコンデンサ113とダンピング抵抗器114を直列接続する。さらに、スター結線したコンデンサ117の各スター結線端をそれぞれコモンモードチョーク112の各出力端に接続し、スター結線したコンデンサ117の共通結線端を帰線Nに接続するFIG. 7 is a seventh example of a circuit configuration diagram of a common mode filter for a power converter according to the present invention. In the fourth example of the circuit configuration diagram of the common mode filter for the power conversion device of the present invention shown in FIG. 4, the insertion positional relationship between the
In FIG. 7,
In FIG. 8, u1, v1, and w1 are one ends of the primary side windings of the normal mode
One of the primary windings u1, v1, and w1 of the normal mode
本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第7の例は、図4に示している本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第4の例と同等のフィルタ特性を持つ。第7の例はコンデンサ111とコンデンサ113をモジュール化することが可能となり、電力変換装置用コモンモードフィルタを小形化することができるという効果がある。
The seventh example of the circuit configuration diagram of the common mode filter for the power converter according to the present invention is equivalent to the fourth example of the circuit configuration diagram of the common mode filter for the power converter according to the present invention shown in FIG. Has characteristics. In the seventh example, the
図9および図10に、図7の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図において、スター結線したコンデンサ117の接続方法を変形した例を示す。
図9は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第8の例である。スター結線したコンデンサ117のスター結線した各スター結線端はコモンモードチョーク112の出力端にそれぞれ接続し、スター結線した共通結線端は、スター結線したコンデンサ111のスター結線した共通結線端に接続したものである。
また、図10は、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第9の例である。スター結線したコンデンサ117のスター結線した各スター結線端は、コモンモードチョーク112の出力端にそれぞれ接続し、スター結線した共通結線端は、コンデンサ113とダンピング抵抗器114との接続点に接続したものである。FIGS. 9 and 10 show examples in which the connection method of the star-connected
FIG. 9 is an eighth example of a circuit configuration diagram of the common mode filter for the power converter according to the present invention. Each star connection end of the star connected
FIG. 10 is a ninth example of a circuit configuration diagram of the common mode filter for the power converter according to the present invention. Each star connection end of the star connected
図9および図10に示す、本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第8の例および第9の例は、図5および図6に示している本発明の電力変換装置用コモンモードフィルタの回路構成図の第5の例および第6の例とそれぞれ同等のフィルタ特性を持つが、コンデンサ111とコンデンサ113をモジュール化することが可能となり、電力変換装置用コモンモードフィルタを小形化することができるという効果がある。
The eighth example and the ninth example of the circuit configuration diagram of the common mode filter for the power conversion device of the present invention shown in FIGS. 9 and 10 are for the power conversion device of the present invention shown in FIGS. 5 and 6. Although the filter characteristics equivalent to those of the fifth example and the sixth example of the circuit configuration diagram of the common mode filter are respectively obtained, the
図12は、本発明の電力変換装置用出力フィルタの回路構成図である。図12において、100は出力フィルタ、110はコモンモードフィルタ、120はノーマルモードフィルタ、121はACリアクトル、122はダンピング抵抗器である。また、U3、V3、およびW3は出力フィルタ100の出力端子である。
ノーマルモードフィルタ120は、ACリアクトル121とACリアクトル121の各巻線に並列接続されたダンピング抵抗器122とで構成する。
出力フィルタ100は、コモンモードフィルタ110の各相の出力端子U2、V2、およびW2に、ノルマルモードフィルタ120を直列に接続して構成する。
このような構成にすることによって、電力線−グランド線間に高周波電圧が発生し、その結果コモンモード電流が流れるということを防止できるという効果がある。FIG. 12 is a circuit configuration diagram of an output filter for a power converter according to the present invention. In FIG. 12, 100 is an output filter, 110 is a common mode filter, 120 is a normal mode filter, 121 is an AC reactor, and 122 is a damping resistor. U3, V3, and W3 are output terminals of the
The
The
With such a configuration, there is an effect that it is possible to prevent a high-frequency voltage from being generated between the power line and the ground line, and as a result, a common mode current from flowing.
図13は、本発明の電力変換装置用出力フィルタを電力変換装置に組み込んだ例を示す回路構成図である。1は商用電源、2は電力変換装置、3はモータである。nは電力変換装置の筐体アースである。
電力変換装置2は三相変調PWM方式、キャリア周波数10kHzで駆動される。また、電源1は440Vの3相交流電源である。図14は、図13において出力フィルタ100を付加しない場合のコモンモード電圧Vc1、Vc2および電流Icのシミュレーション結果である。出力フィルタを付加していないため、電力線−グランド線間にはVc2の電圧が発生し、その結果コモンモード電流Icは流れる。
図15には、図13において従来技術および本発明の電力変換装置用出力フィルタ(コモンモードフィルタは第1の例を使用)を用いた場合のコモンモード電圧Vc1、Vc2、電流Icおよびフィルタ電流Ifのシミュレーション結果を示す。また、図16には、図13において従来技術および本発明技術を用いた場合のコモンモード電圧Vc2の周波数解析結果を示す。図15に示すように、ノーマルモード電流カット用トランス115と並列にコンデンサ117を挿入しているため、フィルタ電流Ifにはキャリア成分のフィルタ電流に加え、高周波電流が流れていることが分かる。また、図16に示すように従来技術の出力フィルタに比べて、本発明の電力変換装置用出力フィルタは1MHz以上の領域において、コモンモード電圧Vc2の成分が低減されていることが分かる。これは、従来技術の出力フィルタに比べて、本発明の出力フィルタの方が高周波におけるバイパス回路部のインピーダンスが小さくなるためである。FIG. 13: is a circuit block diagram which shows the example which incorporated the output filter for power converters of this invention in the power converter. 1 is a commercial power source, 2 is a power converter, and 3 is a motor. n is the housing ground of the power converter.
The power converter 2 is driven with a three-phase modulation PWM system and a carrier frequency of 10 kHz. The
FIG. 15 shows common mode voltages Vc1, Vc2, current Ic, and filter current If when the output filter for the power converter of the prior art and the present invention in FIG. 13 is used (the common mode filter uses the first example). The simulation results are shown. FIG. 16 shows the frequency analysis result of the common mode voltage Vc2 when the conventional technique and the technique of the present invention are used in FIG. As shown in FIG. 15, since the
このように、本発明の電力変換装置用出力フィルタは、高周波領域でのコモンモードフィルタのバイパス回路部のインピーダンスを小さくし、高周波成分のコモンモード電圧を低減することができる。 Thus, the output filter for a power converter of the present invention can reduce the impedance of the bypass circuit portion of the common mode filter in the high frequency region and reduce the common mode voltage of the high frequency component.
図17に図13においてモータケーブルが長いときの電力変換装置の出力線間電圧Vuv1およびモータ端子電圧Vuv2の測定結果を示す。また、用いたモータケーブルの長さは100mである。本発明の電力変換装置用出力フィルタに用いるノーマルモードフィルタ120の動作原理は、低周波領域においてはダンピング抵抗122のインピーダンスに比べてACリアクトル121のインピーダンス小さくなり、ダンピング抵抗122を無視することができる。また、高周波領域においてはACリアクトル121のインピーダンスに比べてダンピング抵抗122のインピーダンスは小さくなり、ACリアクトル121を無視することができる。図17(a)に出力フィルタがない場合を示し、図17(b)に本発明の出力フィルタを用いた場合を示す。このように本発明の電力変換装置用出力側フィルタはノーマルモードにおいて、高周波成分に対してはモータケーブルの浮遊容量を利用したRCフィルタとして作用し、モータ端子でのサージ電圧を低減することができる。
FIG. 17 shows the measurement results of the output line voltage Vuv1 and the motor terminal voltage Vuv2 of the power converter when the motor cable is long in FIG. The length of the motor cable used is 100 m. The operating principle of the
本発明の出力フィルタを用いることによって、モータに印加される高周波成分のコモンモード電圧を低減することができるので、モータ軸受部の電食による劣化を抑制することができる。また、電源側へ流れるコモンモード電流を低減できるので、雑音端子電圧抑制用として用いられるEMIフィルタの接地コンデンサあるいはコモンモードチョークコイルを小さくすることができる。また、モータ端子でのサージ電圧が発生しないため、モータ巻線部での絶縁劣化を抑制することができる。 By using the output filter of the present invention, the common mode voltage of the high frequency component applied to the motor can be reduced, so that deterioration due to electrolytic corrosion of the motor bearing portion can be suppressed. Further, since the common mode current flowing to the power supply side can be reduced, the ground capacitor or common mode choke coil of the EMI filter used for noise terminal voltage suppression can be reduced. Further, since no surge voltage is generated at the motor terminal, it is possible to suppress insulation deterioration at the motor winding portion.
Claims (11)
スター結線したコンデンサ(117)を備え、前記スター結線したコンデンサ(117)の各スター結線端をそれぞれ前記ノーマルモード電流カット用トランス(115)のスター結線した各スター結線端に接続し、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に接続することを特徴とする電力変換装置用コモンモードフィルタ。A common mode choke (112) inserted in series in each phase input terminal and a normal mode current cut transformer (115) in which the primary side windings of the number of phases of the isolation transformer are star-connected and the secondary side windings are delta-connected. And a capacitor (116) connected in series between each output terminal of the common mode choke (112) and each star connection terminal of the normal mode current cut transformer (115), Common mode for a power converter in which a capacitor (113) and a damping resistor (114) are connected in series between a common connection end (c) connected to a star of a normal mode current cut transformer (115) and a return line (N) In the filter,
A star-connected capacitor (117), and each star-connected end of the star-connected capacitor (117) is connected to each star-connected end of the normal-mode current cut transformer (115). A common mode filter for a power converter, wherein a common connection end of the capacitor (117) is connected to the return line (N).
スター結線したコンデンサ(117)を備え、前記スター結線したコンデンサ(117)の各スター結線端をそれぞれ前記コモンモードチョーク(112)の各出力端に接続し、前記スター結線したコンデンサ(117)の共通結線端を前記帰線(N)に接続することを特徴とする電力変換装置用コモンモードフィルタ。A common mode choke (112) inserted in series with each phase input terminal, and a normal mode current cut transformer (115a) in which secondary windings of the insulation transformer for the number of phases are delta-connected, and the normal mode current One of the primary windings of the cutting transformer (115a) is connected to each output terminal of the common mode choke (112), and the other is connected to each star connection terminal of the star-connected capacitor (111), In the common mode filter for a power converter in which a capacitor (113) and a damping resistor (114) are connected in series between the common connection end of the star-connected capacitor (111) and the return line (N),
A star-connected capacitor (117) is provided, each star-connected end of the star-connected capacitor (117) is connected to each output end of the common mode choke (112), and the star-connected capacitor (117) is common A common mode filter for a power converter, wherein a connection end is connected to the return line (N).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009524440A JP5051227B2 (en) | 2007-07-20 | 2008-07-07 | Common mode filter, output filter, and power converter for power converter |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007189061 | 2007-07-20 | ||
JP2007189061 | 2007-07-20 | ||
JP2009524440A JP5051227B2 (en) | 2007-07-20 | 2008-07-07 | Common mode filter, output filter, and power converter for power converter |
PCT/JP2008/062280 WO2009013996A1 (en) | 2007-07-20 | 2008-07-07 | Power conversion device common-mode filter and output filter, and power conversion device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2009013996A1 JPWO2009013996A1 (en) | 2010-09-30 |
JP5051227B2 true JP5051227B2 (en) | 2012-10-17 |
Family
ID=40281254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009524440A Active JP5051227B2 (en) | 2007-07-20 | 2008-07-07 | Common mode filter, output filter, and power converter for power converter |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5051227B2 (en) |
TW (1) | TW200924357A (en) |
WO (1) | WO2009013996A1 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7994876B2 (en) * | 2008-07-23 | 2011-08-09 | Hamilton Sundstrand Corporation | Lightweight electromagnetic interference 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 |
WO2011087045A1 (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-21 | 株式会社 東芝 | Grid-tie inverter |
JP5634102B2 (en) * | 2010-04-06 | 2014-12-03 | 株式会社東芝 | Grid interconnection inverter |
US8325500B2 (en) * | 2010-07-13 | 2012-12-04 | Eaton Corporation | Inverter filter including differential mode and common mode, and system including the same |
FR2992117B1 (en) | 2012-06-19 | 2014-06-13 | Converteam Technology Ltd | CHARGE SUPPLY SYSTEM COMPRISING A CONVERTER CONNECTED TO A NETWORK AND A TRANSFORMER CONNECTED IN PARALLEL OF THE CONVERTER TO LIMIT HOMOPOLAR CURRENT, AND DRIVE CHAIN COMPRISING SUCH A SYSTEM |
US10680547B2 (en) * | 2018-07-12 | 2020-06-09 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Suppressing resonance in ultra long motor cable |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3596694B2 (en) * | 1995-09-19 | 2004-12-02 | 株式会社安川電機 | Filter circuit for PWM inverter |
JP4106496B2 (en) * | 1997-12-26 | 2008-06-25 | 株式会社安川電機 | Inverter common mode voltage / current suppression method and apparatus |
JP3466118B2 (en) * | 1999-08-31 | 2003-11-10 | 三菱電機株式会社 | Leakage current reduction filter for inverter type drive unit |
JP2001204136A (en) * | 2000-01-19 | 2001-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | Pwm inverter device |
-
2008
- 2008-07-07 WO PCT/JP2008/062280 patent/WO2009013996A1/en active Application Filing
- 2008-07-07 JP JP2009524440A patent/JP5051227B2/en active Active
- 2008-07-16 TW TW097126957A patent/TW200924357A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009013996A1 (en) | 2009-01-29 |
JPWO2009013996A1 (en) | 2010-09-30 |
TW200924357A (en) | 2009-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102332808B (en) | Comprise the inverter filtering device of differential mode and common mode and comprise the system of this inverter filtering device | |
JP5051227B2 (en) | Common mode filter, output filter, and power converter for power converter | |
US8228019B2 (en) | Output filter and motor drive system including the same | |
Dzhankhotov et al. | Passive $ LC $ filter design considerations for motor applications | |
EP2352223B1 (en) | System interconnection inverter | |
US9479105B2 (en) | Input EMI filter for motor drive including an active rectifier | |
JPWO2004045055A1 (en) | Filter device | |
EP2525482A1 (en) | Grid-tie inverter | |
JP2001069762A (en) | Leak current reducing filter for inverter type driver | |
CN110168898B (en) | Power conversion device | |
JP2006136058A (en) | Noise filter | |
JP5235820B2 (en) | Power converter | |
JP2008236817A (en) | Common mode transformer, common mode filter and filter device | |
JP6797748B2 (en) | Power converter and power conversion system | |
JP2009273355A (en) | Apparatus for transmitting electric power | |
CN102027677A (en) | Lossy triphase low-pass filter | |
CN108631630B (en) | Power conversion device and power conversion system | |
EP3394971B1 (en) | Grounding scheme for power conversion system | |
JP2008067534A (en) | Filter and power converter | |
JP4592479B2 (en) | Transformer | |
CN114070024A (en) | Method and apparatus for damping LCL filters during startup of an electronic device | |
Lo et al. | Improving short-circuit currents in DC microgrids using coupled-inductor filters | |
JP2005295676A (en) | Matrix converter | |
JP2008043096A (en) | Power conversion device | |
US11569792B2 (en) | Integrated inverter output passive filters for eliminating both common mode and differential mode harmonics in pulse-width modulation motor drives and methods of manufacture and use thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100614 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120216 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120626 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120709 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5051227 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150803 Year of fee payment: 3 |