JPH1141978A - Control method of zero-phase current in semiconductor power converter for drive motor - Google Patents
Control method of zero-phase current in semiconductor power converter for drive motorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電動機を駆動す
る半導体電力変換器の動作特性に起因して発生する零相
電流の抑制方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for suppressing a zero-phase current generated due to operating characteristics of a semiconductor power converter for driving a motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下、先ず半導体電力変換器による電動
機駆動系の構成とこの半導体電力変換器の動作特性に起
因する零相電流の発生模様とを、インバータによる交流
電動機駆動システムを例として説明する。なお、後記す
る各図面において同一機能の構成要素に対しては同一の
表示符号を付している。2. Description of the Related Art First, the configuration of a motor drive system using a semiconductor power converter and the pattern of generation of zero-phase current resulting from the operating characteristics of the semiconductor power converter will be described with reference to an AC motor drive system using an inverter as an example. . In the drawings described below, the same reference numerals are given to components having the same function.
【０００３】先ず、図９はインバータによる交流電動機
駆動系の構成を示す主回路ブロック図であり、図示の１
は直流電源であり一般に電池或いは交流電源を整流して
得た電源が用いられる。また、２はインバータ、３は３
相の交流電動機である。また、図１０はインバータ２の
主回路構成を示すインバータ回路図であり、半導体スイ
ッチとしてトランジスタを用いた３相インバータを示す
ものである。First, FIG. 9 is a main circuit block diagram showing a configuration of an AC motor driving system using an inverter.
Is a DC power source, and a battery or a power source obtained by rectifying an AC power source is generally used. 2 is an inverter, 3 is 3
It is a phase AC motor. FIG. 10 is an inverter circuit diagram showing a main circuit configuration of the inverter 2 and shows a three-phase inverter using a transistor as a semiconductor switch.
【０００４】図１０において２１，２２，２３はそれぞ
れ３相インバータの１相分の半導体スイッチアームであ
り、それぞれ同一の回路構成をなす。また、ＴＲU とＴ
ＲLとは半導体スイッチとしてのトランジスタでありそ
れぞれダイオードＤU とＤLとが逆並列に接続されてい
る。ここに、インバータ２は直流入力に対して２１〜２
３のスイッチアームを所定の順序にてスイッチング制御
し所要の３相交流出力を得るものであり、直流電源電圧
がほぼ一定の場合にはＶＶＶＦ制御（可変電圧，可変周
波数制御）され、また、直流電源電圧が可変の場合には
ＶＦ制御（可変周波数制御）される。In FIG. 10, reference numerals 21, 22, and 23 denote semiconductor switch arms for one phase of a three-phase inverter, each having the same circuit configuration. Also, TR U and T
R L is a transistor as a semiconductor switch, and diodes D U and D L are respectively connected in anti-parallel. Here, the inverter 2 is connected to the DC input by 21 to 2
3 is controlled in a predetermined order to obtain a required three-phase AC output. When the DC power supply voltage is almost constant, VVVF control (variable voltage and variable frequency control) is performed. When the power supply voltage is variable, VF control (variable frequency control) is performed.
【０００５】次に、図１１はインバータの出力電圧波形
図であり、インバータ出力交流電圧の１相分の波形（線
間電圧）を示すものであり、図（ａ）はＰＷＭ制御の場
合、図（ｂ）は非ＰＷＭ制御の場合を示すものであり、
何れの場合も電圧波形は直流電源電圧Ｖd を尖頭値とす
るパルス状をなしている。上記の如きインバータの半導
体スイッチは電気絶縁物を介して冷却フィン様の冷却体
に取り付けられ、また、電動機固定子鉄心に巻かれて前
記インバータからの交流給電を受ける電動機固定子巻線
は電気絶縁物を介して前記固定子鉄心に接している。Next, FIG. 11 is a waveform diagram of the output voltage of the inverter, showing a waveform (line voltage) for one phase of the inverter output AC voltage. FIG. 11A shows the waveform in the case of the PWM control. (B) shows the case of non-PWM control,
In each case, the voltage waveform has a pulse shape with the DC power supply voltage Vd as a peak value. The semiconductor switch of the inverter as described above is attached to a cooling body such as a cooling fin via an electrical insulator, and the motor stator winding which is wound around the motor stator core and receives AC power from the inverter is electrically insulated. The stator is in contact with the stator core through an object.
【０００６】図１２は前記の半導体スイッチと電動機固
定子巻線についての電気絶縁状態図であり、図（ａ）に
おいて、２００は半導体の導電部、２０１は電気的な絶
縁物、２０２はインバータフレームである。また、図
（ｂ）において、３０は電動機固定子鉄心、３１は巻線
溝、３２は導体３２０と巻線絶縁物３２１とから構成さ
れた電動機固定子巻線であり、図示の如く前記の巻線絶
縁物は巻線溝内にあって固定子鉄心３０に接している。FIG. 12 is an electrical insulation diagram of the semiconductor switch and the stator winding of the motor. In FIG. 12A, reference numeral 200 denotes a conductive portion of a semiconductor, 201 denotes an electrical insulator, and 202 denotes an inverter frame. It is. In FIG. 2B, reference numeral 30 denotes a motor stator core, reference numeral 31 denotes a winding groove, and reference numeral 32 denotes a motor stator winding constituted by a conductor 320 and a winding insulator 321. As shown in FIG. The wire insulator is in the winding groove and is in contact with the stator core 30.
【０００７】なお、電動機とその駆動用インバータとが
同じ架台に取り付けられる場合にはこの架台は金属で構
成されるのが一般的であり、従って、導体であるインバ
ータフレームと電動機固定子鉄心とは電気的に接続され
た状態となる。ここに、前記の各絶縁物はその両面を導
体に挟まれて電気的にはコンデンサとして機能するもの
となり、図１１に例示するパルス状のインバータ出力電
圧を受けて３相交流回路における零相電流発生の原因を
なすものとなる。When the motor and its driving inverter are mounted on the same mount, the mount is generally made of metal. Therefore, the inverter frame, which is a conductor, and the motor stator core are connected to each other. It is in a state of being electrically connected. Here, each of the insulators is electrically functioning as a capacitor with both surfaces thereof sandwiched between conductors, and receives a pulse-like inverter output voltage illustrated in FIG. It is the cause of the occurrence.
【０００８】図１３はインバータによる交流電動機駆動
系における零相電流の通電経路図であり、図示の２００
ａと２００ｂとはインバータにおける前記の如き各絶縁
物がその両面を挟む導体と共に形成する等価的なコンデ
ンサであり、２００ａは前記各半導体スイッチアームに
おける下側アーム素子の導電部とインバータフレーム間
に形成される等価的なコンデンサを示し、同様に、２０
０ｂは前記各スイッチアームにおける上側アーム素子に
より形成される等価的なコンデンサを示す。FIG. 13 is an energization path diagram of a zero-phase current in an AC motor drive system using an inverter.
a and 200b are equivalent capacitors formed by the above-described insulators in the inverter together with conductors sandwiching both surfaces thereof, and 200a is formed between the conductive portion of the lower arm element in each of the semiconductor switch arms and the inverter frame. The equivalent capacitor is shown as
0b indicates an equivalent capacitor formed by the upper arm element in each switch arm.
【０００９】また、３００は前記の固定子巻線３２にお
いて巻線絶縁物３２１を挟んで導体３２０と固定子鉄心
３０との間に形成される等価的なコンデンサを示す。な
お、前記等価コンデンサ２００ａ，２００ｂ，３００は
各々その一方の端子がインバータフレームと電動機固定
子鉄心とを介して電気的に接続され接地状態となされて
いる。Reference numeral 300 denotes an equivalent capacitor formed between the conductor 320 and the stator core 30 with the winding insulator 321 interposed therebetween in the stator winding 32. One terminal of each of the equivalent capacitors 200a, 200b, and 300 is electrically connected via an inverter frame and an electric motor stator core to be in a ground state.
【００１０】以下、図１３に従いインバータによる交流
電動機駆動時の零相電流の発生模様を説明する。その３
相出力の線間電圧が図１１に示すパルス状電圧となる３
相インバータの交流出力線導体のインバータフレームに
対する電位は、半導体スイッチアームにおける上側半導
体スイッチＴＲU のオン時には直流電源の正極側と同電
位となり、下側半導体スイッチＴＲL のオン時には同直
流電源の負極側と同電位となり、前記両スイッチＴ
ＲU ，ＴＲL のオン，オフに従い前記直流電源の正負両
極電位間を急激に変動する。Hereinafter, the generation pattern of the zero-phase current when the AC motor is driven by the inverter will be described with reference to FIG. Part 3
The line voltage of the phase output becomes the pulse voltage shown in FIG.
Potential for the inverter frame of the AC output line conductors of a phase inverter, a positive electrode side and the same potential of the DC power source at the time of ON of the upper semiconductor switch TR U in the semiconductor switch arm, the negative electrode of the DC power supply during on the lower semiconductor switch TR L Side and the same potential, and both switches T
R U, on the TR L, varies rapidly between positive and negative electrodes potential of the DC power source in accordance off.
【００１１】なお、前記の固定子巻線導体の固定子鉄心
に対する電位はインバータ交流出力線導体のインバータ
フレームに対する電位と同一となる。また、前述の如
く、インバータの交流出力線導体とインバータフレーム
間と、前記の固定子巻線導体と固定子鉄心間には前記の
如く電気絶縁物が介在しており、これらの電気絶縁物が
それぞれ等価的にコンデンサを形成している。The potential of the stator winding conductor with respect to the stator core is the same as the potential of the inverter AC output line conductor with respect to the inverter frame. Further, as described above, the electrical insulator is interposed between the AC output line conductor of the inverter and the inverter frame and between the stator winding conductor and the stator core as described above. Each capacitor is equivalently formed.
【００１２】従って、インバータ交流出力線導体のイン
バータフレームに対する電位と前記の固定子巻線導体の
固定子鉄心に対する電位とが図１１に示すパルス状電圧
の如く急激に変化すると、この電位変化に対応して前記
各部絶縁物に変位電流が発生する。図１３にＩO にて図
示する前記の変位電流は前記各等価コンデンサを通過し
点線にて図示する経路を流れる。即ち、前記固定子鉄心
を通り電動機フレームに流れ、更に取り付け架台を通っ
てインバータフレームに戻る経路で流れる。Accordingly, when the potential of the inverter AC output line conductor with respect to the inverter frame and the potential of the stator winding conductor with respect to the stator core suddenly change as shown in FIG. As a result, a displacement current is generated in each of the insulators. The displacement current shown by I O in FIG. 13 passes through each equivalent capacitor and flows through a path shown by a dotted line. That is, it flows through the stator core into the motor frame, and further flows through the mounting base and returns to the inverter frame.
【００１３】ここに、前記の変位電流ＩO は、その３組
の半導体スイッチアームを介し３相インバータにより形
成される３相の全ての相に発生し、何れも３相交流回路
から大地に流入／流出する接地電流をなす。この３相各
相電流はその合成和が零とならない，いわゆる零相電流
を形成するものとなる。前記零相電流の周波数は前記の
各部絶縁物における電位変動の周波数成分と同じ周波数
となり、一般に１００ｋＨｚ以上の高周波となる。Here, the displacement current I O is generated in all of the three phases formed by the three-phase inverter via the three sets of semiconductor switch arms, and flows into the ground from the three-phase AC circuit. / Make outflowing ground current. These three-phase currents form a so-called zero-phase current whose sum does not become zero. The frequency of the zero-phase current is the same as the frequency component of the potential fluctuation in the insulators of the above-described parts, and is generally a high frequency of 100 kHz or more.
【００１４】次に、インバータによる交流電動機駆動シ
ステムを例とする半導体電力変換器による電動機駆動系
に関し、前記零相電流に起因する問題点について説明す
る。前記の如く１００ｋＨｚ以上の高周波となる零相電
流が前記の電動機フレーム、取り付け架台、インバータ
フレーム等を流れる事により電磁波が発生する。この電
磁波の発生によって付近の電子機器や通信機器にノイズ
障害を惹起し、ラジオ等は受信不能に至る事がある。Next, a problem caused by the zero-phase current in a motor drive system using a semiconductor power converter, which is an AC motor drive system using an inverter, will be described. As described above, an electromagnetic wave is generated when a zero-phase current having a high frequency of 100 kHz or more flows through the electric motor frame, the mounting base, the inverter frame, and the like. The generation of this electromagnetic wave may cause noise interference in nearby electronic devices and communication devices, which may cause radio and the like to become unreceivable.
【００１５】前記の如き零相電流に対する従来の抑制方
法としては、図１４に示す回路構成によるものが知られ
ている。図１４は、インバータによる交流電動機駆動シ
ステムの主回路ブロック図であり、前述の図９において
零相リアクトル４を加えたものである。即ち、発生の予
想される零相電流の値を所定の値まで減衰させるに必要
な値のリアクタンス値を有するリアクトルを前記のイン
バータと交流電動機間の電動機入力線に直列に挿入した
ものである。As a conventional method for suppressing the zero-phase current as described above, a method using a circuit configuration shown in FIG. 14 is known. FIG. 14 is a main circuit block diagram of an AC motor drive system using an inverter, in which the zero-phase reactor 4 in FIG. 9 is added. That is, a reactor having a reactance value required to attenuate the expected zero-phase current value to a predetermined value is inserted in series into a motor input line between the inverter and the AC motor.
【００１６】ここに、零相リアクトル４は貫通形の鉄心
に３相インバータ各相の３本の交流出力線を一括して貫
通させた構造をもち、交流各相出力線の一括化により３
相各相電流の合成和としての零相電流を変成し、この零
相電流による磁束の経路として前記の貫通形の鉄心を設
けて零相リアクトルを形成させたものである。Here, the zero-phase reactor 4 has a structure in which three AC output lines of each phase of a three-phase inverter are collectively penetrated through a penetrating iron core.
The zero-phase current as a combined sum of the phase currents of the phases is transformed, and the above-mentioned penetrating iron core is provided as a path of the magnetic flux by the zero-phase current to form a zero-phase reactor.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】前記の如く、電動機を
駆動する半導体電力変換器の零相電流を抑制する従来の
方法は、零相電流抑制用の零相リアクトルを別途用意す
るものであった。また、通常は、前記零相リアクトルを
インバータ装置内に収納していた。しかしながら、前記
零相リアクトルはそのリアクタンスにおいて電動機固定
子巻線やインバータの浮遊容量に比較して十分に大であ
る事を要するために、リアクトルとして大きくなってイ
ンバータ装置内でかなりのスペースを占めるようにな
り、インバータ装置の大形化と高価格化を招いていた。As described above, in the conventional method for suppressing the zero-phase current of the semiconductor power converter for driving the motor, a zero-phase reactor for suppressing the zero-phase current is separately prepared. . Usually, the zero-phase reactor is housed in an inverter device. However, the zero-phase reactor needs to be sufficiently large in its reactance as compared with the motor stator winding and the stray capacitance of the inverter, so that the reactor becomes large and occupies a considerable space in the inverter device. This has led to an increase in the size and cost of the inverter device.
【００１８】上記に鑑みこの発明は、半導体電力変換器
による電動機駆動システムにおける零相電流抑制用のリ
アクトルとして、等価的な零相リアクトルの形成により
前記従来の独立設置形リアクトルの削除を可能とし、半
導体電力変換器による電動機駆動系全体としはての小形
化と低廉化とを図り得る電動機を駆動する半導体電力変
換器の零相電流の抑制方法の提供を目的とするものであ
る。In view of the above, the present invention makes it possible to eliminate the conventional independently installed reactor by forming an equivalent zero-phase reactor as a reactor for zero-phase current suppression in a motor drive system using a semiconductor power converter, An object of the present invention is to provide a method of suppressing a zero-phase current of a semiconductor power converter that drives a motor, which can reduce the size and cost of the entire motor drive system using the semiconductor power converter.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の電動機を駆動する半導体電力変換器の零
相電流の抑制方法において、 １）請求項１の発明は、電動機固定子鉄心の円周方向に
磁束が発生するように、電動機固定子巻線と電動機駆動
用の半導体電力変換器の出力端との間を接続する電動機
入力線を前記固定子鉄心の巻線溝を通して少なくとも１
回以上この固定子鉄心に捲回し、この入力線捲回部を前
記の電動機入力線に流入する零相電流に対しその抑制用
の鉄心入りリアクトルとして機能させるものとする。In order to achieve the above object, a method for suppressing a zero-phase current of a semiconductor power converter for driving a motor according to the present invention is as follows: 1) The invention according to claim 1 is a motor stator core At least one motor input line connecting between the motor stator winding and the output end of the semiconductor power converter for driving the motor is passed through at least one winding groove of the stator core so that magnetic flux is generated in the circumferential direction of the motor.
At least one turn, the stator core is wound, and the input wire winding portion functions as a reactor with an iron core for suppressing the zero-phase current flowing into the motor input line.
【００２０】２）請求項２の発明は、請求項１記載の電
動機を駆動する半導体電力変換器の零相電流の抑制方法
において、前記電動機入力線を前記電動機固定子鉄心の
複数の巻線溝を通して捲回するものとする。 ３）請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の電
動機を駆動する半導体電力変換器の零相電流の抑制方法
において、その固定子鉄心捲回部を含む前記の電動機入
力線をシールド線とし、このシールド線のシールド導体
部を前記半導体電力変換器の匡体に接続するものとす
る。According to a second aspect of the present invention, in the method for suppressing a zero-phase current of a semiconductor power converter for driving a motor according to the first aspect, the motor input line is connected to a plurality of winding grooves of the motor stator core. Through the wire. 3) The method of suppressing a zero-phase current of a semiconductor power converter for driving a motor according to claim 1 or 2, wherein the motor input line including the stator core winding portion is provided. It is a shielded wire, and the shield conductor of the shielded wire is connected to the housing of the semiconductor power converter.
【００２１】４）請求項４の発明は、請求項１乃至請求
項３記載の電動機を駆動する半導体電力変換器の零相電
流の抑制方法において、前記の固定子鉄心捲回部におけ
る鉄心外径側を形成する電動機入力線を前記固定子鉄心
の外径側に形成した巻線溝に収納するものとする。 ５）請求項５の発明は、請求項４記載の電動機を駆動す
る半導体電力変換器の零相電流の抑制方法において、前
記固定子鉄心捲回部の鉄心外径側の電動機入力線を収納
する前記の固定子鉄心外径側巻線溝に代えて、前記固定
子鉄心を固定する電動機固定子枠に形成した巻線溝を用
いるものとする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for suppressing a zero-phase current in a semiconductor power converter for driving an electric motor according to the first to third aspects, wherein the outer diameter of the iron core in the stator core winding portion is provided. The motor input line forming the side is housed in a winding groove formed on the outer diameter side of the stator core. According to a fifth aspect of the present invention, in the method for suppressing a zero-phase current of a semiconductor power converter for driving a motor according to the fourth aspect, the motor input line on the outer diameter side of the core of the stator core winding portion is housed. Instead of the stator core outer diameter side winding groove, a winding groove formed in a motor stator frame for fixing the stator core is used.
【００２２】上記の如くこの発明は、半導体電力変換器
によって駆動される電動機の固定子鉄心自体を零相電流
抑制用リアクトルの鉄心として利用し、電動機固定子巻
線と半導体電力変換器の出力端とを接続する電動機入力
線の３相分を共に前記固定子鉄心に捲回する事により、
零相電流の変成とこの零相電流に対するリアクトルの形
成を図る事をその骨子とするものであり、リアクトル用
鉄心としては極めて大きい容量の鉄心利用を可能として
リアクタンス選定上の裕度の増大を図り、零相電流の大
幅な低減を可能とするものである。As described above, the present invention utilizes a stator core of a motor driven by a semiconductor power converter as a core of a reactor for zero-phase current suppression, and uses a stator winding of the motor and an output terminal of the semiconductor power converter. By winding the three phases of the motor input line connecting to the stator core together,
Its main purpose is to transform the zero-sequence current and to form a reactor for this zero-sequence current.As a core for the reactor, it is possible to use an iron core with an extremely large capacity to increase the margin in selecting reactance. , It is possible to greatly reduce the zero-phase current.
【００２３】更にまた、請求項４或いは請求項５による
如く、電動機固定子鉄心の外径側或いは電動機固定子枠
に形成した巻線溝を設ける事により、特に全閉形電動機
の如く固定子鉄心と固定子枠間に通風用空間を持たない
電動機に就いて、固定子鉄心に捲回する電動機入力線の
配線空間の確保が可能となる。Further, by providing a winding groove formed on the outer diameter side of the motor stator core or on the motor stator frame, particularly according to the fourth or fifth aspect, the stator core can be connected to the stator core like a fully closed type motor. With respect to the motor having no ventilation space between the stator frames, it is possible to secure a wiring space for the motor input line wound around the stator core.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を図１〜図
８に従い説明する。なお、これら各図においては前述の
図９〜図１４に示すものと同一機能の構成要素に対して
は同一の表示符号を付している。先ず、図１は請求項１
に従うこの発明の第１の実施例を示すものであり、巻線
装備状態の電動機固定子の斜視図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In each of these drawings, the same reference numerals are given to components having the same functions as those shown in FIGS. 9 to 14 described above. First, FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a motor stator in a winding-equipped state according to a first embodiment of the present invention.
【００２５】図１において、３３は電動機３の固定子巻
線３２とインバータ２の如き電動機駆動用の半導体電力
変換器の出力端との間を接続する電動機入力線であり、
図示の如く、電動機３の固定子鉄心３０の捲回部をも含
め固定子巻線３２との接続部迄を電動機入力線３３とし
ている。なお、図示の固定子巻線３２と電動機入力線３
３とのそれぞれに付しているａ，ｂ，ｃは３相交流中の
各相識別用の添字であり、例えば３３ａは３相中のａ相
の電動機入力線である事を示す。In FIG. 1, reference numeral 33 denotes a motor input line connecting between the stator winding 32 of the motor 3 and an output terminal of a semiconductor power converter for driving the motor such as the inverter 2;
As shown in the figure, the motor input line 33 extends to the connection with the stator winding 32, including the winding of the stator core 30 of the motor 3. The illustrated stator winding 32 and the motor input line 3
A, b, and c attached to each of 3 are subscripts for identifying each phase in three-phase alternating current, and, for example, 33a indicates an a-phase motor input line of three phases.
【００２６】以下ａ相の電動機入力線３３ａを例として
配線状態をみると、外部より固定子鉄心３０に至った電
動機入力線３３ａは、他相の固定子巻線３２ｂ１と３２
ｃ１と共に巻線溝３１ｃ１を通り、この巻線溝を通過し
た後は固定子鉄心３０の外径側（電動機固定子枠側）を
通って戻り、ここで巻線溝３１ａ１を通る固定子巻線３
２ａ１に接続される。Referring to the wiring state taking the a-phase motor input line 33a as an example, the motor input line 33a that has reached the stator core 30 from the outside has the other-phase stator windings 32b1 and 32b.
After passing through the winding groove 31c1 together with c1, after passing through this winding groove, it returns through the outer diameter side (motor stator frame side) of the stator core 30, where the stator winding passes through the winding groove 31a1. 3
2a1.
【００２７】即ち、電動機入力線３３ａは固定子巻線３
２ａ１に接続される迄に固定子鉄心３０を１度捲回した
事になる。なお、固定子巻線３２ａ１は巻線溝３１ａ１
を通過した後は巻線溝３１ｂ１等の各巻線溝を通過して
通常の固定子巻線として配線される。同様に、電動機入
力線３３ｂは、他相の固定子巻線３２ａ１と３２ｃ２と
共に巻線溝３１ａ１を通り、この巻線溝を通過した後は
固定子鉄心３０の外径側を通って戻り、固定子鉄心３０
を１度捲回した後にここで巻線溝３１ｂ１を通る固定子
巻線３２ｂ２に接続される。That is, the motor input line 33a is connected to the stator winding 3
It means that the stator core 30 has been wound once before it is connected to 2a1. In addition, the stator winding 32a1 is
After passing through each of the winding grooves 31b1 and the like, the wiring is wired as a normal stator winding. Similarly, the motor input line 33b passes through the winding groove 31a1 together with the stator windings 32a1 and 32c2 of the other phases, and after passing through this winding groove, returns through the outer diameter side of the stator core 30 and is fixed. Child iron core 30
Is wound once, and is connected to the stator winding 32b2 passing through the winding groove 31b1 here.
【００２８】同様に、電動機入力線３３ｃは、他相の固
定子巻線３２ａ２と３２ｂ２と共に巻線溝３１ｂ１を通
り、この巻線溝を通過した後は固定子鉄心３０の外径側
を通って戻り、固定子鉄心３０を１度捲回した後に、こ
こで他の巻線溝を通る固定子巻線３２ｃ３に接続され
る。また、図２は図１に示す本発明の内容を３相回路に
おけるａ相を例に等価表示した単線接続図であり、図示
の如く電動機入力線３３ａは固定子鉄心３０を１回巻い
た構成をなし、前記入力線３３の捲回部が鉄心入りの単
相等価リアクトルとして機能する。図示の３Ａは図１に
示す本発明の処置をなした電動機である。Similarly, the motor input line 33c passes through the winding groove 31b1 together with the other-phase stator windings 32a2 and 32b2, and after passing through the winding groove, passes through the outer diameter side of the stator core 30. After returning and winding the stator core 30 once, the stator core 30 is connected to the stator winding 32c3 passing through another winding groove. FIG. 2 is a single-wire connection diagram in which the contents of the present invention shown in FIG. 1 are equivalently displayed by taking the a-phase in a three-phase circuit as an example. As shown in FIG. And the wound portion of the input line 33 functions as a single-phase equivalent reactor containing an iron core. 3A is an electric motor having the treatment of the present invention shown in FIG.
【００２９】なお、他のｂ，ｃ両相についても同様の等
価リアクトルを考える事が出来る。また、図３は図１に
示す本発明の内容を３相回路全相につき等価表示した３
線接続図であり、図示の如く３相の電動機入力線３３
ａ，３３ｂ，３３ｃは固定子鉄心３３をそれぞれ１回巻
いた構成をなし、同一鉄心に３相の入力線を一括して捲
回することにより零相電流の変成がなされるために、前
記３相の入力線捲回部は零相電流に対する鉄心入りの等
価リアクトルとして機能するものとなる。Similar equivalent reactors can be considered for the other phases b and c. FIG. 3 shows the contents of the present invention shown in FIG. 1 equivalently for all phases of the three-phase circuit.
FIG. 3 is a line connection diagram showing a three-phase motor input line 33 as shown in FIG.
Reference numerals a, 33b, and 33c each have a configuration in which the stator core 33 is wound once, and the three-phase input wires are collectively wound around the same core to transform the zero-phase current. The input wire winding of the phase functions as an equivalent reactor with a core for the zero-phase current.
【００３０】次に、図４は図１に示すこの発明の第１の
実施例を補足するものであり、巻線装備状態の電動機固
定子の断面図である。因みに、前記図１に示すこの発明
の第１の実施例においては、固定子鉄心の外側を戻る電
動機入力線の配置空間が問題となる。即ち、通常の全閉
形電動機では固定子の外側は円形をなし、且つ、電動機
固定子枠に直接嵌合されているために前記入力線の戻り
線の通過空間が得られない。更に、固定子鉄心において
電動機入力線を固定子巻線と共に収納する巻線溝は固定
子巻線のみを収納する巻線溝に比して大となり、その近
辺の磁路が狭くなる。Next, FIG. 4 supplements the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and is a cross-sectional view of the motor stator in a state in which windings are provided. Incidentally, in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the arrangement space of the motor input line returning outside the stator core becomes a problem. That is, in a normal fully-closed motor, the outside of the stator has a circular shape and is directly fitted to the motor stator frame, so that a space through which the input line returns can not be obtained. Furthermore, in the stator core, the winding groove for accommodating the motor input line together with the stator winding is larger than the winding groove for accommodating only the stator winding, and the magnetic path near the winding groove is narrower.
【００３１】図４に示す電動機固定子の断面構成は、上
記各問題の解決策の一つをなすものであり、電動機固定
子鉄心を多角形となし、これによる鉄心と固定子枠間の
空間を前記入力線の戻り線用に供するものである。図示
の場合は、固定子鉄心を変形の四角形となし、四隅に得
られる空間を前記戻り線用に供するものである。次に、
図５は請求項２に従うこの発明の第２の実施例を示すも
のであり、巻線装備状態の電動機固定子の斜視図であ
る。The cross-sectional structure of the motor stator shown in FIG. 4 is one of the solutions to the above-mentioned problems. The motor stator iron core is formed in a polygonal shape, and the space between the iron core and the stator frame is thereby formed. For the return line of the input line. In the case shown in the figure, the stator core is formed as a deformed square, and the space obtained at the four corners is used for the return line. next,
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention according to claim 2, and is a perspective view of a motor stator in a state in which windings are provided.
【００３２】ここに、３相各相の電動機入力線３３ａ，
３３ｂ，３３ｃそれぞれについて、固定子鉄心３０の捲
回部において前記入力線の導体分割を行って複数の巻線
溝に一様に分散配置し、固定子鉄心３０の外径側の捲回
戻り部においては前記の分割導体を再度一本化する如く
電動機入力線の固定子鉄心捲回部の形成を行うものであ
る。Here, three-phase motor input lines 33a,
For each of 33b and 33c, the input wire is divided into conductors at the winding portion of the stator core 30 so as to be uniformly distributed in a plurality of winding grooves, and a winding return portion on the outer diameter side of the stator core 30 is provided. In the above method, the stator core wound portion of the electric motor input line is formed so that the divided conductors are integrated again.
【００３３】図５では、前記入力線３３ａを鉄心捲回部
において３３ａ１〜３３ａ４の４本の導体に分割して各
巻線溝への一様な分散配置をした場合を例示しており、
他の入力線３３ｂ，３３ｃについても同様である。因み
に、前記の図１に示す実施例は、固定子鉄心捲回部にお
ける電動機入力線の配置が固定子鉄心における全ての巻
線溝に均一に分配されたものではない場合のものであ
り、従って入力線捲回部に配置される巻線溝の巻線数は
固定子巻線のみが配置される巻線溝の巻線数に比べて多
くなり、また、巻線溝自体も大きくなる。前記固定子鉄
心における巻線溝の大きさと巻線数との不均一な分布は
電動機諸定数の不均一化を来し電動機特性に悪影響を来
す恐れがある。この問題の解決を図るものとして請求項
２に従う図５の方法を提供するものである。FIG. 5 illustrates a case where the input wire 33a is divided into four conductors 33a1 to 33a4 in the core winding portion and is uniformly distributed in each winding groove.
The same applies to the other input lines 33b and 33c. Incidentally, the embodiment shown in FIG. 1 described above is a case where the arrangement of the motor input wires in the stator core winding portion is not uniformly distributed to all the winding grooves in the stator core, and The number of windings of the winding groove arranged in the input wire winding portion is larger than the number of windings of the winding groove in which only the stator winding is arranged, and the winding groove itself becomes larger. The non-uniform distribution of the size of the winding groove and the number of windings in the stator core leads to non-uniformity of various motor constants, which may adversely affect motor characteristics. To solve this problem, the method of FIG. 5 according to claim 2 is provided.
【００３４】次に、図６は請求項３に従うこの発明の第
３の実施例を示す３線接続図であって、その固定子鉄心
捲回部を含む各相の電動機入力線３４ａ，３４ｂ，３４
ｃをシールド線となし、且つ各入力線のシールド導体部
を半導体電力変換器の匡体、例えば、前記インバータの
フレーム２０２に接続するものである。前記の如きシー
ルド導体部の配線により、シールド線内部の絶縁物を通
過する変位電流即ち零相電流はシールド導体を介してイ
ンバータに戻るために、一般に金属で構成される電動機
とその駆動用インバータ共通の取り付けフレームに零相
電流が通電する事は回避され、この零相電流による電磁
障害は発生しない。Next, FIG. 6 is a three-line connection diagram showing a third embodiment of the present invention according to claim 3, wherein motor input lines 34a, 34b, 34a, 34b, and 34b of each phase including a stator core winding portion thereof. 34
c is a shield line, and the shield conductor of each input line is connected to a housing of the semiconductor power converter, for example, the frame 202 of the inverter. Because of the wiring of the shield conductor as described above, the displacement current, that is, the zero-phase current, passing through the insulator inside the shield wire returns to the inverter via the shield conductor. It is avoided that a zero-phase current flows through the mounting frame of, and no electromagnetic interference occurs due to the zero-phase current.
【００３５】次に、図７は請求項４に従うこの発明の第
４の実施例を示すものであり、電動機固定子枠に装着状
態にある固定子鉄心の断面図である。図７において、３
１Ａは固定子鉄心３０の外径側に設置した電動機入力線
３３収納用の巻線溝であり、３１は固定子鉄心３０の内
径側に設けられている通常の巻線溝であり固定子巻線３
２を単独で或いは電動機入力線３３をも含めて収納する
ものである。また、３５は電動機固定子枠（フレーム）
である。Next, FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention according to claim 4, and is a cross-sectional view of a stator core mounted on a motor stator frame. In FIG. 7, 3
Reference numeral 1A denotes a winding groove provided on the outer diameter side of the stator core 30 for accommodating the motor input line 33, and 31 denotes a normal winding groove provided on the inner diameter side of the stator core 30. Line 3
2 is stored alone or with the motor input line 33 included. 35 is an electric motor stator frame (frame)
It is.
【００３６】因みに、請求項４に従うこの発明は、前述
の図４の場合と同様に、固定子鉄心の外側を戻る電動機
入力線の配置空間の確保のためになされたものであ。次
に、図８は請求項５に従うこの発明の第５の実施例を示
すものであり、電動機固定子枠に装着状態にある固定子
鉄心の断面図である。図８において、３１Ｂは電動機固
定子枠３５の内径側に設置した電動機入力線３３収納用
の巻線溝であり、巻線溝３１は図７の場合と同様であ
る。Incidentally, the present invention according to claim 4 has been made to secure a space for arranging a motor input line returning outside the stator core, as in the case of FIG. 4 described above. Next, FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention according to claim 5, and is a cross-sectional view of a stator core mounted on an electric motor stator frame. 8, reference numeral 31B denotes a winding groove provided on the inner diameter side of the motor stator frame 35 for housing the motor input line 33, and the winding groove 31 is the same as that in FIG.
【００３７】なお、請求項５に従うこの発明も、請求項
４に従う前項の発明と同様に固定子鉄心の外側を戻る電
動機入力線の配置空間の確保のためになされたもので
あ。The present invention according to claim 5 is also made to secure a space for arranging a motor input line returning outside the stator core, similarly to the invention according to claim 4 according to claim 4.
【００３８】[0038]
【発明の効果】この発明によれば、電動機を駆動する半
導体電力変換器の零相電流の抑制方法において、請求項
１の如く、電動機固定子鉄心の円周方向に磁束が発生す
るように、電動機固定子巻線と前記半導体電力変換器の
出力端との間を接続する電動機入力線を前記固定子鉄心
の巻線溝を通して少なくとも１回以上この固定子鉄心に
捲回し、この巻線捲回部を前記入力線に流入する零相電
流に対してその抑制用の鉄心入りリアクトルとして機能
させる事により、半導体電力変換器による電動機駆動シ
ステムでの零相電流抑制用のリアクトルとして等価的な
零相リアクトルを得て従来の独立設置形リアクトルの削
除を可能とし、前記の電動機駆動系全体としての装置の
小形化と低廉化とを図る事が可能となり、また、リアク
トル用鉄心としては極めて大容量の固定子鉄心の利用が
可能となるためにリアクタンス選定上の裕度が増大し、
零相電流の大幅な低減が可能となる。According to the present invention, in a method for suppressing a zero-phase current of a semiconductor power converter for driving an electric motor, a magnetic flux is generated in a circumferential direction of a stator core of the electric motor. A motor input line connecting a motor stator winding and an output terminal of the semiconductor power converter is wound around the stator core at least once through a winding groove of the stator core, and the winding is wound. Functioning as a reactor with an iron core for suppressing the zero-phase current flowing into the input line, an equivalent zero-phase current as a reactor for suppressing a zero-phase current in a motor drive system using a semiconductor power converter. By obtaining the reactor, it is possible to eliminate the conventional independently installed reactor, and it is possible to reduce the size and cost of the device as the whole motor drive system, and as a core for the reactor Tolerance on reactance selection is increased in order to be possible to use the stator core of very large capacity,
Significant reduction of the zero-sequence current becomes possible.
【００３９】また、請求項２の如く、前記の請求項１に
よる零相電流の抑制方法において、前記の電動機入力線
を電動機固定子鉄心の複数の巻線溝を通して捲回するこ
とにより、固定子鉄心上の巻線溝に配分される巻線数と
巻線溝自体の寸法との均一化による電動機諸定数の均一
化を図る事が出来、電動機諸特性の悪化を回避する事が
できる。According to a second aspect of the present invention, in the method for suppressing a zero-phase current according to the first aspect, the stator is wound by winding the motor input line through a plurality of winding grooves of a motor stator core. It is possible to equalize various motor constants by equalizing the number of windings allocated to the winding grooves on the iron core and the dimensions of the winding grooves themselves, thereby avoiding deterioration of various motor characteristics.
【００４０】また、請求項３の如く、前記の請求項１又
は請求項２による零相電流抑制方法において、その固定
子鉄心捲回部を含む前記の電動機入力線をシールド線と
し、このシールド線のシールド導体部を前記半導体電力
変換器の匡体に接続する事により、電動機とその駆動用
の半導体電力変換器間の零相電流を前記シールド導体部
に限定して通電させ、これら電動機と電力変換器の取り
付けフレームへの前記零相電流の通電を回避しこの零相
電流による電磁障害の発生を防止する事が可能となる。According to a third aspect of the present invention, in the zero-phase current suppression method according to the first or second aspect, the motor input line including the stator core winding portion is a shielded wire, and Is connected to the housing of the semiconductor power converter so that a zero-phase current between the motor and the semiconductor power converter for driving the motor is limited to the shield conductor, and the motor is connected to the electric power. It is possible to prevent the zero-phase current from being supplied to the mounting frame of the converter and to prevent the occurrence of electromagnetic interference due to the zero-phase current.
【００４１】また、請求項４の如く、前記の請求項１乃
至請求項３による零相電流抑制方法において、固定子鉄
心捲回部における鉄心外径側を形成する電動機入力線を
収納する如く、前記固定子鉄心の外径側に巻線溝を設け
る事により、全閉形電動機の場合においても、前記固定
子鉄心の外側を戻る電動機入力線の配置空間の確保が可
能となる。According to a fourth aspect of the present invention, in the method of suppressing a zero-phase current according to the first to third aspects, the motor input line forming the outer diameter side of the core in the stator core winding portion is housed. By providing the winding groove on the outer diameter side of the stator core, it is possible to secure a space for disposing the motor input line returning outside the stator core even in the case of a fully closed motor.
【００４２】また、請求項５の如く、請求項４による零
相電流抑制方法において、固定子鉄心捲回部の鉄心外径
側の電動機入力線を収納する前記の固定子鉄心外径側巻
線溝に代えて、前記固定子鉄心を固定する電動機固定子
枠に巻線溝を設ける事により、前記固定子鉄心の外側を
戻る電動機入力線の配置空間の確保が可能となる。According to a fifth aspect of the present invention, in the zero-phase current suppressing method according to the fourth aspect, the stator core outer diameter side winding accommodating the motor input line on the core outer diameter side of the stator core winding portion. By providing a winding groove in the motor stator frame that fixes the stator core instead of the groove, it is possible to secure a space for disposing the motor input line that returns outside the stator core.
【図１】この発明の第１の実施例を示す電動機固定子の
斜視図FIG. 1 is a perspective view of a motor stator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に対応する等価表示の単線接続図FIG. 2 is a single-line connection diagram corresponding to FIG.
【図３】図１に対応する等価表示の３線接続図FIG. 3 is a three-wire connection diagram of an equivalent display corresponding to FIG. 1;
【図４】図１を補足する電動機固定子の断面図FIG. 4 is a sectional view of the motor stator that complements FIG. 1;
【図５】この発明の第２の実施例を示す電動機固定子の
斜視図FIG. 5 is a perspective view of a motor stator according to a second embodiment of the present invention.
【図６】この発明の第３の実施例を示す３線接続図FIG. 6 is a three-wire connection diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図７】この発明の第４の実施例を示す固定子鉄心の断
面図FIG. 7 is a sectional view of a stator core according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】この発明の第５の実施例を示す固定子鉄心の断
面図FIG. 8 is a sectional view of a stator core according to a fifth embodiment of the present invention.
【図９】インバータによる交流電動機駆動系の主回路ブ
ロック図FIG. 9 is a main circuit block diagram of an AC motor drive system using an inverter.
【図１０】インバータ回路図FIG. 10 is an inverter circuit diagram.
【図１１】インバータの出力電圧波形図FIG. 11 is an output voltage waveform diagram of the inverter.
【図１２】半導体スイッチと電動機固定子巻線について
の電気絶縁状態図FIG. 12 is an electric insulation state diagram of a semiconductor switch and a motor stator winding.
【図１３】零相電流の通電経路図FIG. 13 is an energization path diagram of a zero-phase current.
【図１４】従来技術の実施例を示す電動機駆動システム
の主回路ブロック図FIG. 14 is a main circuit block diagram of a motor drive system showing an embodiment of the prior art.
１ 直流電源 ２ インバータ ３ 電動機 ３Ａ 電動機 ４ 零相リアクトル ２１〜２３ 半導体スイッチアーム ３０ 固定子鉄心 ３１ 巻線溝 ３１Ａ 巻線溝 ３１Ｂ 巻線溝 ３２ 固定子巻線 ３３ 電動機入力線 ３４ シールド線 ３５ 固定子枠 ＴＲ トランジスタ Ｄ ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Inverter 3 Motor 3A motor 4 Zero-phase reactor 21-23 Semiconductor switch arm 30 Stator core 31 Winding groove 31A Winding groove 31B Winding groove 32 Stator winding 33 Motor input line 34 Shield wire 35 Stator Frame TR Transistor D Diode
Claims (5)
するように、電動機固定子巻線と電動機駆動用の半導体
電力変換器の出力端との間を接続する電動機入力線を前
記固定子鉄心の巻線溝を通して少なくとも１回以上この
固定子鉄心に捲回し、この入力線捲回部を前記の電動機
入力線に流入する零相電流に対しその抑制用の鉄心入り
リアクトルとして機能させる事を特徴とする電動機を駆
動する半導体電力変換器の零相電流の抑制方法。An electric motor input line connecting between an electric motor stator winding and an output terminal of a semiconductor power converter for driving an electric motor is fixed so that a magnetic flux is generated in a circumferential direction of an electric motor stator iron core. Winding the stator core at least once through the winding groove of the core core, and making the input wire winding part function as a reactor with a core for suppressing the zero-phase current flowing into the motor input line. A method for suppressing a zero-phase current in a semiconductor power converter that drives a motor.
力変換器の零相電流の抑制方法において、前記電動機入
力線を前記電動機固定子鉄心の複数の巻線溝を通して捲
回するようにした事を特徴とする電動機を駆動する半導
体電力変換器の零相電流の抑制方法。2. A method for suppressing a zero-phase current in a semiconductor power converter for driving a motor according to claim 1, wherein said motor input line is wound through a plurality of winding grooves of said motor stator core. A method for suppressing a zero-phase current in a semiconductor power converter that drives an electric motor.
する半導体電力変換器の零相電流の抑制方法において、
その固定子鉄心捲回部を含む前記電動機入力線をシール
ド線とし、このシールド線のシールド導体部を前記半導
体電力変換器の匡体に接続した事を特徴とする電動機を
駆動する半導体電力変換器の零相電流の抑制方法。3. A method for suppressing a zero-phase current of a semiconductor power converter for driving an electric motor according to claim 1.
A semiconductor power converter for driving a motor, wherein the motor input line including the stator core winding portion is a shield line, and a shield conductor of the shield line is connected to a housing of the semiconductor power converter. Method of suppressing zero-sequence current.
する半導体電力変換器の零相電流の抑制方法において、
前記の固定子鉄心捲回部における鉄心外径側を形成する
電動機入力線を前記固定子鉄心の外径側に形成した巻線
溝に収納した事を特徴とする電動機を駆動する半導体電
力変換器の零相電流の抑制方法。4. A method for suppressing a zero-phase current in a semiconductor power converter for driving an electric motor according to claim 1.
A semiconductor power converter for driving a motor, wherein a motor input line forming an outer diameter side of the core in the stator core winding portion is housed in a winding groove formed on an outer diameter side of the stator core. Method of suppressing zero-sequence current.
力変換器の零相電流の抑制方法において、前記固定子鉄
心捲回部の鉄心外径側の電動機入力線を収納する前記の
固定子鉄心外径側巻線溝に代えて、前記固定子鉄心を固
定する電動機固定子枠に形成した巻線溝を用いた事を特
徴とする電動機を駆動する半導体電力変換器の零相電流
の抑制方法。5. A method according to claim 4, wherein said stator accommodating a motor input line on a core outer diameter side of said stator core winding portion. A method of suppressing a zero-phase current in a semiconductor power converter for driving a motor, wherein a winding groove formed in a stator frame of a motor for fixing the stator core is used in place of the core outer diameter side winding groove. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195420A JPH1141978A (en) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | Control method of zero-phase current in semiconductor power converter for drive motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195420A JPH1141978A (en) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | Control method of zero-phase current in semiconductor power converter for drive motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1141978A true JPH1141978A (en) | 1999-02-12 |
Family
ID=16340790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9195420A Withdrawn JPH1141978A (en) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | Control method of zero-phase current in semiconductor power converter for drive motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1141978A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103117166A (en) * | 2013-03-12 | 2013-05-22 | 株洲南车奇宏散热技术有限公司 | Insulation locating bar for manufacturing hollow circular electric reactor and electric reactor manufacture method thereof |
| JP2015216801A (en) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | 三菱電機株式会社 | Motor driver |
-
1997
- 1997-07-22 JP JP9195420A patent/JPH1141978A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103117166B (en) * | 2013-03-12 | 2015-11-04 | 株洲南车奇宏散热技术有限公司 | Make insulation locating bar and the reactor manufacture method thereof of hollow circular reactor |
| JP2015216801A (en) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | 三菱電機株式会社 | Motor driver |
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