KR20090005207A

KR20090005207A - Power converter

Info

Publication number: KR20090005207A
Application number: KR1020087028503A
Authority: KR
Inventors: 히데토시 기타나카
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2009-01-12

Abstract

a capacitor (12) connected to the input side of an inverter circuit (13a); noise suppression means (10a, 10b) arranged at least one of an input side conductor connected to the input side of the inverter circuit (13a) and an output side conductor connected to the output side of the inverter circuit (13a); quantity-of-electricity detectors (11, 19a, 19b, 19c) arranged at the input side conductor or the output side conductor at the opposite side of the inverter circuit of the noise suppression means (10a, 10b); and a control unit (20) for controlling the inverter circuit (13b) according to a quantity-of-electricity detection signal from the quantity-of-electricity detectors. The power converter can suppress the common mode noise without increasing the parts size, the number of parts, or the cost.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTER}Power converter {POWER CONVERTER}

본 발명은 입력측에 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 측에 접속되는 부하에 공급하는 인버터 회로를 구비한 전력 변환 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power converter having an inverter circuit for converting direct current power supplied to an input side into alternating current power and supplying the load to a load connected to the alternating current.

종래, 반도체 스위칭 소자를 사용하여 구성한 인버터 회로를 구비한 전력 변환 장치는 전기차나 자동차 등의 많은 산업 분야에서 다용되고 있다. 예를 들어 전기차에 탑재되고, 입력측이 집전 장치를 통해 가선(架線)에 접속되고, 출력측이 전기차를 구동하는 메인 전동기에 접속된 인버터 회로를 구비하고, 그 인버터 회로의 입력측 도체와 출력측 도체에 노이즈 억제용의 자기(磁氣) 재료로 이루어진 코어를 마련한 전력 변환 장치가 있다.(예를 들어 특허 문헌 1 참조)Background Art Conventionally, power converters having inverter circuits constructed using semiconductor switching elements have been widely used in many industrial fields such as electric vehicles and automobiles. For example, the inverter circuit includes an inverter circuit mounted on an electric vehicle, an input side connected to a wire through a current collector, and an output side connected to a main motor for driving the electric vehicle, and the noise on the input and output conductors of the inverter circuit. There is a power conversion device provided with a core made of a magnetic material for suppression (see Patent Document 1, for example).

또, 마찬가지로 전기차에 탑재되는 전력 변환 장치에서, 인버터 회로의 입력측에 전압 검출기를 접속하고, 인버터 회로의 출력측에 전류 검출기를 접속하고, 이들 검출기로부터의 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호에 기초하여 인버터 회로를 제어하도록 한 것이 있다.(예를 들어 특허 문헌 2 참조)Similarly, in a power conversion device mounted in an electric vehicle, a voltage detector is connected to the input side of the inverter circuit, a current detector is connected to the output side of the inverter circuit, and the inverter circuit is based on the voltage detection signal and the current detection signal from these detectors. There is one to control (see Patent Document 2, for example).

특허 문헌 1 : 일본 특개 2004-187368호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-187368

특허 문헌 2 : 일본 특허 제3747858호 공보Patent Document 2: Japanese Patent No. 3747858

최근 전력 변환 장치의 제어부에 내장되는 마이크로 컴퓨터는 고속 처리에 수반되는 소비 전력을 감소시키기 위해, 그 동작 전압의 저(低)전압화가 진행되고 있고, 종래에 5[V] 정도였던 것이 최근에는 1[V] ~ 3[V] 정도의 저전압 동작의 마이크로 컴퓨터가 사용되고 있다. 이에 따라, 제어부의 오동작을 방지하여 전력 변환 장치의 안정적인 운전을 얻기 위해서는 제어부로의 커먼 모드 노이즈 전류의 억제가 필요하게 된다. Recently, in order to reduce the power consumption associated with high-speed processing, the microcomputer embedded in the control unit of the power converter has been progressing in the low voltage of the operating voltage, and it has recently been about 5 [V]. Microcomputers with low voltage operation of about [V] to 3 [V] are used. Accordingly, in order to prevent malfunction of the control unit and to obtain stable operation of the power converter, it is necessary to suppress the common mode noise current to the control unit.

제어부로의 커먼 모드 노이즈 전류를 효과적으로 억제하기 위해서는 인버터 회로의 입력측과 출력측에 각각 마련된 전압 검출기와 전류 검출기의 커먼 모드 노이즈 전류에 대한 임피던스를 증가시키거나, 인버터 회로를 제어하는 제어부의 입력측에 배치한 절연 앰프의 임피던스를 증가시키는 등의 대책을 강구하는 것을 생각할 수 있지만, 그러한 대책을 강구함으로써 인해 부품의 대형화, 부품 갯수의 증가, 비용의 증가 등을 초래하게 된다. In order to effectively suppress the common mode noise current to the controller, the impedances for the common mode noise currents of the voltage detector and the current detector provided on the input side and the output side of the inverter circuit are respectively increased or disposed on the input side of the controller that controls the inverter circuit. Although it is conceivable to take countermeasures such as increasing the impedance of the isolation amplifier, taking such countermeasures will result in larger components, an increase in the number of components, and an increase in cost.

본 발명의 목적은 부품의 대형화, 부품 갯수의 증가, 비용의 증가 등을 초래하는 일 없이, 제어부로의 커먼 모드 노이즈 전류를 억제하여, 비교적 저전압으로 동작하는 마이크로 컴퓨터 등을 사용해도 안정적인 동작이 얻어지는 전력 변환 장치를 얻는 것이다. An object of the present invention is to reduce the common mode noise current to the control unit without causing components to increase in size, increase in the number of parts, increase in cost, and the like, thereby achieving stable operation even when using a microcomputer operating at a relatively low voltage. To get a power converter.

본 발명에 관한 전력 변환 장치는, 입력측에 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여, 출력측에 접속되는 부하에 공급하는 인버터 회로와; 상기 인버터 회로의 입력측에 접속된 컨덴서와; 상기 인버터 회로의 입력측에 접속된 입력측 도체와 상기 인버터 회로의 출력측에 접속된 출력측 도체 중 적어도 어느 한 쪽에 마련된 노이즈 억제 수단과; 상기 노이즈 억제 수단의 반(反)인버터 회로측에서 상기 입력측 도체 또는 상기 출력측 도체에 설치된 전기량 검출기와; 상기 전기량 검출기로부터의 전기량 검출 신호에 기초하여 상기 인버터 회로를 제어하는 제어부를 구비한 것이다. The power converter according to the present invention includes an inverter circuit for converting DC power supplied to an input side into AC power and supplying the load connected to the output side; A capacitor connected to an input side of the inverter circuit; Noise suppression means provided on at least one of an input side conductor connected to an input side of said inverter circuit and an output side conductor connected to an output side of said inverter circuit; An electric quantity detector provided in the input side conductor or the output side conductor on the anti-inverter circuit side of the noise suppression means; And a control unit for controlling the inverter circuit based on the electric quantity detection signal from the electric quantity detector.

본 발명에 관한 전력 변환 장치에 의하면, 부품의 대형화, 부품 갯수의 증가, 비용의 증가 등을 초래하는 일 없이, 제어부로의 커먼 모드 노이즈 전류를 억제할 수 있고, 비교적 저전압으로 동작하는 마이크로 컴퓨터 등을 사용해도 안정적인 동작을 얻을 수 있다. According to the power conversion device according to the present invention, a microcomputer or the like operating at a relatively low voltage can suppress a common mode noise current to the control unit without causing components to increase in size, increase in number of parts, and increase in cost. You can also get stable operation.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전력 변환 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전력 변환 장치의 구성도이다. 2 is a configuration diagram of a power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 형태 1 및 2에 관한 전력 변환 장치의 커먼 모드 노이즈 전류의 등가 회로를 나타내는 설명도이다. 3 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a common mode noise current of the power converter according to the first and second embodiments of the present invention.

도 4는 발명의 기초가 되는 기술 1에 관한 전력 변환 장치의 구성도이다. 4 is a configuration diagram of a power conversion device according to the technique 1 on which the invention is based.

도 5는 발명의 기초가 되는 기술 2에 관한 전력 변환 장치의 구성도이다. 5 is a configuration diagram of a power conversion device according to the technique 2 on which the invention is based.

도 6은 발명의 기초가 되는 기술 1 및 2에 관한 전력 변환 장치의 커먼 모드 노이즈 전류의 등가 회로를 나타내는 설명도이다. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of common mode noise current of the power converter according to the techniques 1 and 2 on which the invention is based.

부호의 설명Explanation of the sign

1 가선1 line

2 집전 장치2 current collector

3 리액터3 reactor

4 차륜4 wheel

5 레일5 rails

6 전력 변환 장치6 power converter

7 3상(相) 교류 전동기7 Three-Phase AC Motors

10a 제1 코어10a first core

10b 제2 코어10b second core

11 전압 검출기11 voltage detector

12 컨덴서12 condenser

13a, 13b 인버터 모듈13a, 13b inverter module

SU, SV, SW, SX, SY, SZ 스위칭 소자SU, SV, SW, SX, SY, SZ switching elements

19a, 19b, 19c 전류 검출기19a, 19b, 19c current detector

20 제어부20 control unit

22a, 22b, 22c, 22d 절연 앰프22a, 22b, 22c, 22d isolation amplifier

30 방전 저항30 discharge resistance

31 방전 소자31 discharge element

본 발명의 실시 형태를 설명하기 전에, 우선 본 발명의 기초가 되는 기술에 대해 설명한다. Before describing an embodiment of the present invention, the technology underlying the present invention will first be described.

발명의 기초가 되는 기술 1. Technology underlying the invention 1.

도 4는 본 발명의 기초가 되는 기술 1에 관한 전력 변환 장치의 구성도이고, 전기차에 탑재된 예를 나타낸다. 도 4에 있어서, 전기차에 탑재되는 전력 변환 장치(6)는 가선(1)으로부터 집전 장치(2)를 통해 직류 전력이 공급된다. 집전 장치(2)에는 스위치(도시하지 않음)가 접속되고, 추가로 리액터(3)와 컨덴서(12)에 의해 구성되는 평활 회로가 접속되어 있다. 인버터 회로로서의 인버터 모듈(13b)은 스위칭 소자(SU, SV, SW, SX, SY, SZ)에 의해 구성된 3상 브릿지 회로를 구비하고, 그 입력측인 직류측 단자는 컨덴서(12)의 양단 사이에 접속되고, 출력측인 U상, V상, W상의 교류측 단자는 전기차를 구동하는 3상 교류 전동기(7; 이하 전동기라 칭함)의 입력 단자에 접속되어 있다. 4 is a configuration diagram of a power converter according to the technique 1 on which the present invention is based, and shows an example mounted on an electric vehicle. In FIG. 4, the electric power converter 6 mounted on the electric vehicle is supplied with direct current power from the household wire 1 through the current collector 2. A switch (not shown) is connected to the current collector 2, and a smoothing circuit constituted by the reactor 3 and the capacitor 12 is further connected. The inverter module 13b as an inverter circuit has a three-phase bridge circuit constituted by the switching elements SU, SV, SW, SX, SY, and SZ, and the DC terminal on the input side thereof is disposed between both ends of the capacitor 12. The AC-side terminals of the U-phase, V-phase, and W-phase on the output side are connected to input terminals of a three-phase AC motor (hereinafter referred to as an electric motor) for driving an electric vehicle.

인버터 모듈(13b)의 직류측 단자에는 컨덴서(12)의 양단 전압을 검출하는 전압 검출기(11)가 접속되고, 인버터 모듈(13b)의 교류측 단자에는 각 상의 출력 전류를 검출하는 전류 검출기(19a, 19b, 19c)가 각각 설치되어 있다. 인버터 모듈(13b)의 직류측 단자의 음극측은 전기차의 차륜(4)을 통해 레일(5)에 접속되어 있다. 인버터 모듈(13b)은 컨덴서(12)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동기(7)에 출력한다. 또, 전기차의 회생 제동시에는 전동기(7)가 발생하는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 컨덴서(12)측에 출력한다. The voltage detector 11 which detects the voltage of the both ends of the capacitor 12 is connected to the DC side terminal of the inverter module 13b, and the current detector 19a which detects the output current of each phase is connected to the AC side terminal of the inverter module 13b. , 19b and 19c are provided respectively. The cathode side of the DC side terminal of the inverter module 13b is connected to the rail 5 via the wheel 4 of the electric vehicle. The inverter module 13b converts the DC power from the capacitor 12 into AC power and outputs it to the electric motor 7. In the regenerative braking of the electric vehicle, AC power generated by the electric motor 7 is converted into DC power and output to the capacitor 12 side.

컨덴서(12)의 양단 전압을 검출하는 전압 검출기(11)로부터의 전압 검출 신호(VD) 및 인버터 모듈(13b)의 출력측의 전류를 검출하는 전류 검출기(19a ~ 19c)로부터의 전류 검출 신호(IU ~ IW)는 절연 앰프(22a, 22b, 22c, 22d)를 통해 제어 부(20)에 입력된다. 제어부(20)는 이들 신호와 도시하지 않은 외부로부터 입력되는 지령에 기초하여 게이트 신호(G)를 생성하고, 스위칭 소자(SU ~ SZ)의 게이트에 출력한다. The voltage detection signal VD from the voltage detector 11 for detecting the voltage across the capacitor 12 and the current detection signal IU from the current detectors 19a to 19c for detecting the current on the output side of the inverter module 13b. IW) is input to the control unit 20 through the isolation amplifiers 22a, 22b, 22c, and 22d. The control unit 20 generates a gate signal G based on these signals and a command input from the outside (not shown), and outputs them to the gates of the switching elements SU to SZ.

각각의 스위칭 소자(SU ~ SZ)는 그 게이트 신호에 기초하여 제어되고, 펄스 폭 변조 제어(Pulse　Width　Modulation; 이하 PWM이라 칭함)된 3상 교류 전력을 전동기(7)에 공급하고, 전동기(7)를 원하는 토크를 발생시키도록 제어한다. 제어부(20)는 마이크로 컴퓨터(이하 마이컴이라 칭함)를 내장하고, 소프트웨어에 의해 제어된다. Each of the switching elements SU to SZ is controlled based on the gate signal, and supplies the three-phase AC power of the pulse width modulation control (hereinafter referred to as PWM) to the electric motor 7 and the electric motor 7. ) To generate the desired torque. The control unit 20 incorporates a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) and is controlled by software.

페라이트(ferrite) 또는 아모퍼스(amorphous) 금속 등의 자기 재료로 구성된 중공(中空)의 고리 형상(링 형상)의 제1 코어(10a)는 인버터 모듈(13b)의 입력측인 직류측에 마련되어 있고, 그 직류측의 한 쌍의 도체는 제1 코어(10a)의 내측 공간부를 관통하고 있다. 또, 페라이트 또는 아모퍼스 금속 등의 자기 재료로 구성된 중공의 고리 형상(링 형상)의 제2 코어(10b)는 인버터 모듈(13b)의 출력측에 마련되어 있고, 그 출력측의 U상, V상, W상의 각 도체는 제2 코어(10b)의 내측 공간부를 관통하고 있다. The hollow annular (ring-shaped) first core 10a made of a magnetic material such as ferrite or amorphous metal is provided on the direct current side, which is the input side of the inverter module 13b, The pair of conductors on the direct current side passes through the inner space portion of the first core 10a. Moreover, the hollow annular (ring-shaped) second core 10b composed of a magnetic material such as ferrite or amorphous metal is provided on the output side of the inverter module 13b, and the U phase, V phase, and W on the output side thereof. Each conductor of the image penetrates the inner space portion of the second core 10b.

제1 코어(10a) 및 제2 코어(10b)는 실제로 복수의 코어를 직렬로 하여 구성되어 있고, 사이즈가 비교적 크다. 따라서, 인버터 모듈(13b)의 내부에는 배치되지 않고, 인버터 모듈(13b), 제어부(20), 컨덴서(11) 및 리액터(3)로 구성되는 전력 변환 장치(6)를 수납하는 금속제 케이스의 내부의, 비교적 공간이 있는 장소에 배치되어 있다. 또한, 전력 변환 장치(6)를 수납하는 금속제 케이스의 내부에는 전류 검출기(19a ~ 19c) 및 전압 검출기(11)도 수납되어 있다. The 1st core 10a and the 2nd core 10b actually consist of several core in series, and are comparatively large in size. Therefore, the inside of the metal case housing the power converter 6 composed of the inverter module 13b, the control unit 20, the capacitor 11 and the reactor 3, without being disposed inside the inverter module 13b. It is arranged in the place where there is relatively space. In addition, the current detectors 19a to 19c and the voltage detector 11 are also housed inside the metal casing that houses the power converter 6.

전압 검출기(11)는 제1 코어(10a)의 출력측, 즉 제1 코어(10a)의 인버터 모듈(13b)측에서 인버터 모듈(13b)의 입력측 도체에 접속되어 있다. 전류 검출기(19a ~ 19c)는 제2 코어(10b)의 입력측, 즉 제2 코어(10b)의 인버터 모듈(13b)측에서 인버터 모듈(13b)의 출력측 도체에 설치되어 있다. The voltage detector 11 is connected to the input side conductor of the inverter module 13b on the output side of the first core 10a, that is, on the inverter module 13b side of the first core 10a. The current detectors 19a to 19c are provided on the output side conductor of the inverter module 13b on the input side of the second core 10b, that is, on the inverter module 13b side of the second core 10b.

전류 검출기(19a ~ 19c)로부터 얻는 전류 검출 신호(IU, IV, IW)는 전술한 바와 같이 전동기(7)의 제어에 사용하는 것 외에, 인버터 모듈(13b)의 출력측의 도체인 교류측 단자가 단락(短絡)이나 지락(地絡) 등의 이상이 발생한 경우에, 그 이상을 확실하게 검출하여 제어부(20)에 의해 스위칭 소자(SU ~ SZ)의 스위칭 동작을 정지시켜서 보호 동작을 행하기 위해서도 사용한다. 이에 따라, 전류 검출기(19a ~ 19c)는, 인버터 모듈(13b)의 출력선의 아주 넓은 범위의 이상 전류를 검출할 수 있도록, 인버터 모듈(13b)의 내부의 스위칭 소자(SU ~ SZ)에 가까운 위치에 배치되어 있다. 전압 검출기(11)는 컨덴서(12)의 양단간의 전압을 검출한다고 하는 기능상, 컨덴서(12)의 바로 옆에 배치되어 있다. The current detection signals IU, IV, and IW obtained from the current detectors 19a to 19c are used for the control of the electric motor 7, as described above, and the AC terminal, which is a conductor on the output side of the inverter module 13b, In the event that an abnormality such as a short circuit or ground fault occurs, the abnormality is reliably detected and the control unit 20 stops the switching operation of the switching elements SU to SZ to perform the protection operation. use. Accordingly, the current detectors 19a to 19c are located close to the switching elements SU to SZ inside the inverter module 13b so that the abnormal current of the wide range of the output line of the inverter module 13b can be detected. Is placed on. The voltage detector 11 is arranged next to the capacitor 12 in the function of detecting the voltage between both ends of the capacitor 12.

이상과 같이 구성된 전력 변환 장치(6)는 제어 용량이 1[MVA] 정도로 크면서, 메인 회로 전압도 600[V] ~ 3000[V] 정도로 고전압인 것이 특징이고, 인버터 모듈(13b)내의 스위칭 소자(SU ~ SZ)가 스위칭 동작을 한 경우에, 스위칭 소자 부근의 회로의 전압은 수 [㎲]의 시간에 0[V]부터 최대 3000[V] 정도까지 변화하게 된다. 이 전압 변화로 인해, 회로중의 부유 캐패시턴스를 통해 고주파수의 누설 전류가 발생한다. 이 누설 전류는 전력 변환 장치(6)의 내외로 유출된다. 이와 같은 누설 전류는 커먼 모드 노이즈 전류라 불린다.The power converter 6 configured as described above is characterized by a high control voltage of about 1 [MVA] and a high voltage of about 600 [V] to 3000 [V], and a switching element in the inverter module 13b. In the case where (SU to SZ) performs the switching operation, the voltage of the circuit near the switching element changes from 0 [V] up to about 3000 [V] in a few [m] time. Due to this voltage change, a high frequency leakage current is generated through the floating capacitance in the circuit. This leakage current flows into and out of the power converter 6. Such leakage current is called common mode noise current.

또, 전력 변환 장치(6)는 차량의 바락 아래에 탑재되는 경우가 많으며, 커먼 모드 노이즈 전류가 전력 변환 장치(6)의 케이스 외부의 차량의 차체 등에 광범위하게 유출되면, 커먼 모드 노이즈 전류가 흐르는 커다란 루프 회로를 형성하게 되고, 이로 인해 발생하는 고주파 자속에 의해 레일 부근에 설치되는 신호 기기(도시하지 않음)에 악영향을 미칠 우려가 있다. 전력 변환 장치(6)내에 마련된 제1 코어(10a) 및 제2 코어(10b)는 이와 같은 악영향을 피하기 위해 마련된 것이고, 커먼 모드 노이즈 전류의 유출을 억제하는 노이즈 억제 수단으로서 동작한다. In addition, the power converter 6 is often mounted under the bark of the vehicle. When the common mode noise current flows to the vehicle body of the vehicle outside the case of the power converter 6 in a wide range, the common mode noise current flows. A large loop circuit is formed, and the high frequency magnetic flux generated thereby may adversely affect the signal device (not shown) installed near the rail. The first core 10a and the second core 10b provided in the power converter 6 are provided to avoid such adverse effects, and operate as noise suppression means for suppressing the leakage of common mode noise current.

즉, 제1 코어(10a)의 내측의 공간부는 전술한 바와 같이 인버터 모듈(13b)의 입력측의 한 쌍의 도체에 의해 관통되고, 또 제2 코어(10b)의 내측 공간부는 인버터 모듈(13b)의 출력측의 3개 도체에 의해 관통되고 있다. 따라서, 제1 코어(10a) 및 제2 코어(10b)는, 관통된 복수의 도체를 동일 방향으로 흐르는 커먼 모드 노이즈 전류에 대해 임피던스를 발생시켜, 커먼 모드 노이즈 전류를 억제하는 것이다. 제1 코어(10a) 및 제2 코어(10b)는 커먼 모드 노이즈 전류의 감소 요구에 따라 복수의 코어를 직렬로 접속하여 구성하는 것이 일반적이다. That is, the space inside the first core 10a is penetrated by a pair of conductors on the input side of the inverter module 13b as described above, and the inside space of the second core 10b is the inverter module 13b. It is penetrated by the three conductors on the output side of. Therefore, the 1st core 10a and the 2nd core 10b generate an impedance with respect to the common mode noise current which flows through the some conductor which passed through in the same direction, and suppresses a common mode noise current. In general, the first core 10a and the second core 10b are configured by connecting a plurality of cores in series in accordance with a request for reducing the common mode noise current.

발명의 기초가 되는 기술 2. The underlying technology of the invention 2.

도 5는 본 발명의 기초가 되는 기술 2에 관한 전력 변환 장치의 구성도이다. 도 5에 있어서, 방전 저항(30)과 방전 소자(31)는 직렬로 접속되고, 이들은 과전압 억제 방전 회로를 구성하고 있다. 이 과전압 억제 방전 회로는 컨덴서(12)에 병렬로 접속되어 있다. 전압 검출기(11)는 방전 소자(31)의 양단에 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 발명의 기초가 되는 기술 1과 동양(同樣)이다. 5 is a configuration diagram of a power converter according to technique 2, the basis of the present invention. In Fig. 5, the discharge resistor 30 and the discharge element 31 are connected in series, and these constitute an overvoltage suppression discharge circuit. This overvoltage suppression discharge circuit is connected to the capacitor 12 in parallel. The voltage detector 11 is connected to both ends of the discharge element 31. The other structure is the technique 1 and Orient which are the foundation of invention.

방전 저항(30)과 방전 소자(31)에 의해 구성된 과전압 억제 방전 회로는 컨덴서(12)의 양단 전압이 과전압으로 된 경우, 방전 소자(31)를 온으로 하여 컨덴서(12)의 전하를 방전 저항(30)으로 방전시키는 구성으로 하고 있고, 이에 의해 인버터 모듈(13b)이 과전압에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. The overvoltage suppression discharge circuit constituted by the discharge resistor 30 and the discharge element 31 turns on the discharge element 31 to discharge the charge of the capacitor 12 when the voltage across the capacitor 12 becomes overvoltage. It is set as the structure which discharges to 30, and it can prevent that the inverter module 13b is damaged by overvoltage by this.

전압 검출기(11)를 방전 소자(31)의 양단에 접속하고 있는 이유는 컨덴서(12)의 양단 전압의 검출 기능과, 방전 소자(31)의 동작을 확인하는 기능을 겸하기 때문이며, 이와 같이 구성하면 통상시(방전 소자(31)가 오프되어 있을 때)에 전압 검출기(11)는 컨덴서(12)의 양단 전압을 검출할 수 있고, 또한 과전압 발생시(방전 소자(31)가 온했을 때)에 전압 검출기(11)의 검출값은 제로로 되기 때문에, 이를 갖고 방전 소자(31)가 온 했음을 제어부(20)에서 파악할 수 있고, 방전 소자(31)가 정상 동작하고 있는지를 감시하는 것이 가능하게 된다. 또한, 과전압 발생시는 인버터 모듈(13b)을 정지하기 때문에, 전압 검출기(11)의 검출값이 제로로 되어도 제어 동작상의 문제는 없다. The reason why the voltage detector 11 is connected to both ends of the discharge element 31 is that it serves as a function of detecting the voltage at both ends of the capacitor 12 and confirming the operation of the discharge element 31. In the normal time (when the discharge element 31 is turned off), the voltage detector 11 can detect the voltage at both ends of the capacitor 12, and when an overvoltage occurs (when the discharge element 31 is on). Since the detection value of the voltage detector 11 is zero, the controller 20 can determine that the discharge element 31 is on with this, and it is possible to monitor whether the discharge element 31 is operating normally. . In addition, since the inverter module 13b is stopped when an overvoltage occurs, there is no problem in the control operation even if the detected value of the voltage detector 11 is zero.

도 6은 도 4 및 도 5에 나타낸 발명의 기초가 되는 기술 1 및 2에 있어서, 커먼 모드 노이즈 전류의 등가 회로를 나타내는 설명도이다. 또한, 도 6에 나타내는 등가 회로는 현상을 파악하기 쉽게 하기 위해 물리적 의미를 손상하지 않는 범위에서 단순화하여 표현하고 있다. 도 6에 있어서, VN는 스위칭 소자(SU ~ SZ)의 스위칭 동작에 의한 전압 변화에 의해 발생하는 커먼 모드 노이즈 전압이고, 이 커먼 모드 노이즈 전압(VN)에 의해 발생하는 커먼 모드 노이즈 전류 경로로서 4개 경 로 A1, A2, B1, B2를 생각할 수 있다. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a common mode noise current in the techniques 1 and 2, which are the basis of the invention shown in FIGS. 4 and 5. In addition, the equivalent circuit shown in FIG. 6 is simplified and expressed in the range which does not impair the physical meaning in order to make it easy to grasp | a phenomenon. In Fig. 6, VN is a common mode noise voltage generated by the voltage change caused by the switching operation of the switching elements SU to SZ, and 4 as the common mode noise current path generated by this common mode noise voltage VN. The opening paths A1, A2, B1, and B2 can be considered.

(1) 경로 A1(1) route A1

경로 A1은 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 제1 코어(10a)에 도달하는 회로 임피던스(Z1A)와, 제1 코어(10a)의 임피던스(Z2A)와, 제1 코어(10a)로부터 전력 변환 장치(6)의 외부나 전력 변환 장치(6)의 케이스를 경유하여 커먼 모드 노이즈원까지 되돌아오는 회로의 임피던스(Z3A)의 직렬 회로로 이루어지는 경로이다. The path A1 is a circuit impedance Z1A reaching the first core 10a from the switching elements SU to SZ, an impedance Z2A of the first core 10a, and a power converter from the first core 10a. It is a path which consists of a series circuit of the impedance Z3A of the circuit which returns to the common mode noise source via the exterior of (6) and the case of the power converter 6.

(2) 경로 A2(2) route A2

경로 A2는 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 전압 검출기(11)에 도달하는 회로의 임피던스(Z4A)와, 전압 검출기(11)의 임피던스(Z5A)와, 전압 검출기(11)로부터 절연 앰프(22a)를 경유하여 제어부(20)에 도달하는 회로의 임피던스(Z6A)와, 제어부(20)로부터 전력 변환 장치(6)의 케이스를 경유하여 커먼 모드 노이즈원까지 되돌아오는 회로의 임피던스(Z7A)의 직렬 회로로 이루어지는 경로이다. 또한, 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 전압 검출기(11)까지의 거리보다, 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 제1 코어(10a)까지의 거리가 길기 때문에, Z1A>Z4A의 관계로 되어 있다. The path A2 is the impedance Z4A of the circuit reaching the voltage detector 11 from the switching elements SU to SZ, the impedance Z5A of the voltage detector 11 and the isolation amplifier 22a from the voltage detector 11. Series circuit of the impedance Z6A of the circuit reaching the control unit 20 via the circuit, and the impedance Z7A of the circuit returning from the control unit 20 to the common mode noise source via the case of the power converter 6. It consists of a path. Moreover, since the distance from the switching elements SU to SZ to the 1st core 10a is longer than the distance from the switching elements SU to SZ to the voltage detector 11, it has a relationship of Z1A> Z4A.

(3) 경로 B1(3) route B1

경로 B1은 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 제2 코어(10b)까지의 회로의 임피던스(Z1B)와, 제2 코어(10b)의 임피던스(Z2B)와, 제2 코어(10b)로부터 전력 변환 장치(6)의 외부나 전력 변환 장치(6)의 케이스를 경유하여 커먼 모드 노이즈원까지 되돌아오는 회로의 임피던스(Z3B)의 직렬 회로로 이루어지는 경로이다. The path B1 is the impedance Z1B of the circuit from the switching elements SU to SZ to the second core 10b, the impedance Z2B of the second core 10b, and the power converter from the second core 10b. It is a path which consists of a series circuit of the impedance Z3B of the circuit which returns to the common mode noise source via the exterior of (6) and the case of the power converter 6.

(4) 경로 B2(4) route B2

경로 B2는 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 전류 검출기(19a ~ 19c)에 도달하는 회로의 임피던스(Z4B)와, 전류 검출기(19a ~ 19c)의 임피던스(Z5B)와, 전류 검출기(19a ~ 19c)로부터 절연 앰프(22b ~ 22d)를 경유하여 제어부(20)에 도달하는 회로의 임피던스(Z6B)와, 제어부(20)로부터 전력 변환 장치(6)의 케이스를 경유하여 커먼 모드 노이즈원까지 되돌아오는 회로의 임피던스(Z7B)의 직렬 회로로 이루어지는 경로이다. 또한, 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 전류 검출기(19a ~ 19c)까지의 거리보다, 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 제2 코어(10b)까지의 거리가 길기 때문에, Z1B>Z4B의 관계로 되어 있다. The path B2 includes the impedance Z4B of the circuit reaching the current detectors 19a to 19c from the switching elements SU to SZ, the impedance Z5B of the current detectors 19a to 19c, and the current detectors 19a to 19c. Impedance Z6B of the circuit reaching the control unit 20 via the isolation amplifiers 22b to 22d from the circuit, and a circuit returning to the common mode noise source from the control unit 20 via the case of the power converter 6. This is a path composed of a series circuit of impedance Z7B. Further, since the distance from the switching elements SU to SZ to the second core 10b is longer than the distance from the switching elements SU to SZ to the current detectors 19a to 19c, the relationship is Z1B> Z4B. have.

도 6에서, 경로 A1, 경로 B1에 의해 전력 변환 장치(6)의 밖으로 유출되는 커먼 모드 노이즈 전류는 제1 코어(10a) 및 제2 코어(10b)의 임피던스(Z2A, Z2B)에 의해 억제되고, 커먼 모드 노이즈 전류가 전력 변환 장치(6)의 외부의 차량 차체 등에 광범위하게 유출되는 것이 억제되고, 커먼 모드 노이즈 전류가 커다란 루프 회로를 형성하는 것이 억제된다. 그 결과, 커먼 모드 노이즈 전류에 의해 발생하는 고주파 자속을 감소할 수 있기 때문에, 레일 부근에 설치되는 신호 기기(도시하지 않음)에 대한 영향을 감소시키는 것이 가능하게 된다. In FIG. 6, the common mode noise current flowing out of the power converter 6 by the paths A1 and B1 is suppressed by the impedances Z2A and Z2B of the first core 10a and the second core 10b. The flow of the common mode noise current to the vehicle body or the like outside of the power converter 6 is suppressed extensively, and the formation of the loop circuit having the large common mode noise current is suppressed. As a result, since the high frequency magnetic flux generated by the common mode noise current can be reduced, it becomes possible to reduce the influence on the signal device (not shown) provided near the rail.

이상과 같이, 제1 코어(10a) 및 제2 코어(10b)는 경로 A1, 경로 B1에 의해 전력 변환 장치(6)의 외부에 유출되는 커먼 모드 노이즈 전류를 억제하는 것이 가능하게 되지만, 전력 변환 장치(6)내를, 제어부(20)를 통해 경로 A2, 경로 B2에 의해 흐르는 커먼 모드 노이즈 전류를 억제할 수 없다. 그러나 경로 A2 및 경로 B2에 의해 흐르는 커먼 모드 노이즈 전류를 억제하는 것은 제어부(20)의 오동작을 방지 하여 전력 변환 장치(6)의 안정적인 운전을 얻기 위해 필수이다. As described above, the first core 10a and the second core 10b can suppress the common mode noise current flowing out of the power converter 6 by the paths A1 and B1. It is not possible to suppress the common mode noise current flowing in the apparatus 6 by the paths A2 and B2 through the control unit 20. However, suppressing the common mode noise current flowing through the paths A2 and B2 is essential to prevent the malfunction of the control unit 20 and to obtain stable operation of the power converter 6.

따라서, 전압 검출기(11)와 전류 검출기(19a ~ 19c)의 커먼 모드 노이즈 전류에 대한 임피던스(Z5A, Z5B)를 증가시키기 위해, 전압 검출기(11) 또는 전류 검출기(19a ~ 19c)에 노이즈 억제 수단(도시하지 않음)을 마련하거나, 제어부(20)의 입력측에 절연 앰프(22a ~ 22d)를 설치함으로써, 이것을 임피던스(Z6A, Z6B)로서 기능시켜 경로 A2 및 경로 B2에 흐르는 커먼 모드 노이즈 전류를 억제하는 구성으로 하고 있다. Therefore, in order to increase the impedances Z5A and Z5B with respect to the common mode noise currents of the voltage detector 11 and the current detectors 19a to 19c, noise suppression means is applied to the voltage detector 11 or the current detectors 19a to 19c. (Not shown) or by providing the isolation amplifiers 22a to 22d on the input side of the control unit 20, it functions as impedances Z6A and Z6B to suppress common mode noise currents flowing in the paths A2 and B2. We do with configuration to say.

다음에, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. Next, embodiment of this invention is described.

실시 형태 1. Embodiment 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전력 변환 장치의 구성도이고, 발명의 기초가 되는 기술과 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram of the power conversion device which concerns on Embodiment 1 of this invention, and attaches | subjects the same code | symbol to the same or equivalent part as the technique on which the invention is based.

전술한 발명의 기초가 되는 기술 1에서 전압 검출기(11)는 제1 코어(10a)의 출력측, 즉 제1 코어(10a)의 인버터 모듈(13b)측에서 인버터 모듈(13b)의 입력측 도체에 접속되어 있었지만, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전력 변환 장치에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 전압 검출기(11)는 제1 코어(10a)의 입력측, 즉 제1 코어(10a)의 반인버터 모듈(13a)측에서 인버터 모듈(13a)의 입력측 도체에 접속되어 있다. 제1 코어(10a)는 커먼 모드 노이즈 전류에만 임피던스를 갖는 것이므로, 전압 검출기(11)는 제1 코어(10a)의 입력측, 즉 제1 코어(10a)의 반인버터 모듈(13a)측에서 인버터 모듈(13a)의 입력측에 접속되어 있어도 컨덴서(12)의 양단 전압을 검출할 수 있다. In the technique 1 on which the above-described invention is based, the voltage detector 11 is connected to the input side conductor of the inverter module 13b at the output side of the first core 10a, that is, at the inverter module 13b side of the first core 10a. In the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the voltage detector 11 has an input side of the first core 10a, that is, a half inverter module 13a of the first core 10a. Is connected to the input side conductor of the inverter module 13a. Since the first core 10a has impedance only in the common mode noise current, the voltage detector 11 has an inverter module at the input side of the first core 10a, that is, at the half inverter module 13a side of the first core 10a. Even when connected to the input side of 13a, the voltage across the capacitor 12 can be detected.

또, 발명의 기초가 되는 기술 1에서 전류 검출기(19a ~ 19c)는 제2 코어(10b)의 입력측, 즉 제2 코어(10b)의 인버터 모듈(13b)측에서 인버터 모듈(13b)의 출력측 도체에 설치되고, 또한 인버터 모듈(13b)의 케이스의 내부에 배치되어 있었지만, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전력 변환 장치에서 전류 검출기(19a ~ 19c)는 제2 코어(10b)의 출력측, 즉 제2 코어(10b)의 반인버터 모듈(13a)측에서 인버터 모듈(13a)의 출력측 도체에 설치되어 있다. 그리고, 전류 검출기(19a ~ 19c)는 인버터 모듈(13a)의 외부에 배치되어 있다. In the technique 1 on which the invention is based, the current detectors 19a to 19c have an output conductor of the inverter module 13b on the input side of the second core 10b, that is, on the inverter module 13b side of the second core 10b. In the power converter according to the first embodiment of the present invention, the current detectors 19a to 19c are provided at the output side of the second core 10b, i.e., in the case of the inverter module 13b. It is provided in the output side conductor of the inverter module 13a by the half inverter module 13a side of the 2 core 10b. The current detectors 19a to 19c are disposed outside the inverter module 13a.

실시 형태 1에 있어서 스위칭 소자(SU ~ SZ)는 인텔리전트 파워 모듈(Intelligent Power Module; 이하 IPM라 칭함), 또는 과전류 보호 기능을 가진 게이트 드라이버와 조합한 파워 모듈에 의해 구성되어 있다. In the first embodiment, the switching elements SU to SZ are constituted by an intelligent power module (hereinafter referred to as IPM) or a power module combined with a gate driver having an overcurrent protection function.

또한, IPM, 또는 과전류 보호 기능을 가진 게이트 드라이버와 조합한 파워 모듈은 출력 도체의 단락이나 지락 등에 의해 과전류가 흐른 경우에 이것을 검지하여, 자동적으로 스위칭 동작을 오프하는 기능을 갖고 있어, 과전류를 전류 센서(19a ~ 19c)로 검출하고, 제어부(20)를 경유하여 스위칭 동작을 오프시킬 필요가 없어, 보다 고속으로 확실하게 과전류에 대한 보호 동작이 가능하게 되는 특징을 갖는다. In addition, the power module in combination with the IPM or the gate driver with the overcurrent protection function has a function to detect an overcurrent when a short circuit or ground fault occurs in the output conductor, and automatically switch off the switching operation. The sensors 19a to 19c detect and do not have to turn off the switching operation via the control unit 20, so that the overcurrent protection operation can be reliably performed at a higher speed.

이에 따라, 본 발명의 실시 형태 1에서, 전류 센서(19a ~ 19c)는 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 떨어진 제2 코어(10b)의 출력측(전동기측)에 설치되어 있지만, 스위칭 소자(SU ~ SZ)와 전류 센서(19a ~ 19c) 사이의 배선 도체에 단락이나 지락이 발생한 경우에도, 스위칭 소자(SU ~ SZ)를 보호하는 것이 가능하게 된다. 즉, 전류 센서(19a ~ 19c)보다 전원측(스위칭 소자(SU ~ SZ)가 있는 측)에서 단락이나 지락 등이 발생한 경우, 발명의 기초가 되는 기술에서, 전류 센서(19a ~ 19c)에는 과전류가 흐르지 않기 때문에, 단락이나 지락 등을 전류 센서(19a ~ 19c)에 의해 검출할 수 없어 스위칭 소자를 오프할 수 없으므로 전력 변환 장치를 파괴하는 경우가 있었으나, 본 발명의 실시 형태 1의 구성에서는 스위칭 소자(SU ~ SZ) 자체에 과전류 보호 기능을 갖고 있어, 스위칭 소자(SU ~ SZ)와 전류 센서(19a ~ 19c) 사이의 배선 도체에 단락이나 지락이 발생한 경우에 있어서도, 스위칭 소자(SU ~ SZ)를 오프하여 전력 변환 장치의 파괴를 피할 수 있다. Accordingly, in Embodiment 1 of the present invention, the current sensors 19a to 19c are provided on the output side (motor side) of the second core 10b away from the switching elements SU to SZ, but the switching elements SU to. Even when a short circuit or ground fault occurs in the wiring conductor between SZ and the current sensors 19a to 19c, it is possible to protect the switching elements SU to SZ. That is, when a short circuit or a ground fault occurs on the power supply side (the side with the switching elements SU to SZ) than the current sensors 19a to 19c, in the technique which is the basis of the present invention, the overcurrent is applied to the current sensors 19a to 19c. Since a short circuit, a ground fault, and the like cannot be detected by the current sensors 19a to 19c and the switching element cannot be turned off because it does not flow, the power converter may be destroyed, but in the configuration of Embodiment 1 of the present invention, the switching element The SU-SZ itself has an overcurrent protection function, and even when a short circuit or ground fault occurs in the wiring conductor between the switching elements SU-SZ and the current sensors 19a-19c, the switching elements SU-SZ. It is possible to avoid the destruction of the power converter by turning off.

실시 형태 2. Embodiment 2.

도 2는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서 전력 변환 장치의 구성도이다. 도 2에 있어서, 방전 저항(30)과 방전 소자(31)는 직렬로 접속되고, 이들은 과전압 억제 방전 회로를 구성하고 있다. 이 과전압 억제 방전 회로는 컨덴서(12)에 병렬로 접속되어 있다. 전압 검출기(11)는 방전 소자(31)의 양단에 접속되어 있다. 2 is a configuration diagram of a power conversion device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the discharge resistor 30 and the discharge element 31 are connected in series, and these comprise the overvoltage suppression discharge circuit. This overvoltage suppression discharge circuit is connected to the capacitor 12 in parallel. The voltage detector 11 is connected to both ends of the discharge element 31.

전술한 발명의 기초가 되는 기술 2에서 전압 검출기(11)는 제1 코어(10a)의 출력측에 배치되어 있었지만, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전력 변환 장치에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이 전압 검출기(11)는 제1 코어(10a)의 입력측에 배치되어 있다. 제1 코어(10a)는 커먼 모드 노이즈 전류에만 임피던스를 갖는 것이므로, 전압 검출기(11)는 제1 코어(10a)의 입력측에 배치되어 있어도 컨덴서(12)의 양단 전압을 검출할 수 있다. Although the voltage detector 11 was arrange | positioned at the output side of the 1st core 10a in the technique 2 which is the foundation of above-mentioned invention, in the power converter which concerns on Embodiment 2 of this invention, as shown in FIG. 11 is arrange | positioned at the input side of the 1st core 10a. Since the first core 10a has an impedance only in the common mode noise current, the voltage detector 11 can detect the voltage across the capacitor 12 even if it is arranged on the input side of the first core 10a.

또, 발명의 기초가 되는 기술 2에서 전류 검출기(19a ~ 19c)는 제2 코 어(10b)의 입력측에서 또한 인버터 모듈(13b)의 케이스 내부에 배치되어 있었으나, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전력 변환 장치에서 전류 검출기(19a ~ 19c)는 제2 코어(10b)의 출력측에서 또한 인버터 모듈(13a)의 외부에 배치되어 있다. 그 밖의 구성은 실시 형태 1의 경우와 동양이다. In the technique 2 on which the invention is based, the current detectors 19a to 19c are arranged inside the casing of the inverter module 13b on the input side of the second core 10b, but according to the second embodiment of the present invention. In the power converter, the current detectors 19a to 19c are arranged on the output side of the second core 10b and also outside the inverter module 13a. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

도 3은 본 발명의 실시 형태 1, 2에 의한 전력 변환 장치의 구성에 있어서 커먼 모드 노이즈 전류의 등가 회로를 나타내는 설명도이다. 또한, 도 3에 나타내는 등가 회로는 현상을 파악하기 쉽게 하기 위해 물리적 의미를 손상하지 않는 범위에서 단순화하여 표현하고 있다. 도 3에 있어서, VN는 스위칭 소자(SU ~ SZ)의 스위칭 동작에 의한 전압 변화에 의해 발생하는 커먼 모드 노이즈 전압이고, 이 커먼 모드 노이즈 전압(VN)에 의해 발생하는 커먼 모드 노이즈 전류 경로로는 도 3에 나타내는 4개의 경로(A1, B1, A3, B3)를 생각할 수 있다. 3 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a common mode noise current in the configuration of the power converter according to the first and second embodiments of the present invention. In addition, the equivalent circuit shown in FIG. 3 is simplified and expressed in the range which does not impair physical meaning, in order to make it easy to grasp | a phenomenon. In FIG. 3, VN is a common mode noise voltage generated by a voltage change caused by the switching operation of the switching elements SU to SZ. As a common mode noise current path generated by this common mode noise voltage VN, Four paths A1, B1, A3, and B3 shown in FIG. 3 can be considered.

경로 A1, 경로 B1은 발명의 기초가 되는 기술에서 설명한 도 6과 동양이므로 설명을 생략한다. 본 발명의 실시 형태 1 및 2에서는 발명의 기초가 되는 기술 1 및 2에 있어서 경로 A2, 경로 B2 대신에, 각각 이하에 나타내는 경로 A3, 경로 B3을 구비하게 된다. Paths A1 and B1 are the same as those in FIG. 6 described in the technology underlying the invention, and thus description thereof is omitted. In Embodiments 1 and 2 of the present invention, instead of the path A2 and the path B2 in the techniques 1 and 2 on which the invention is based, the paths A3 and B3 shown below are provided, respectively.

(1) 경로 A3(1) route A3

경로 A3은 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 제1 코어(10a)에 도달하는 회로 임피던스(Z1A)와, 제1 코어(10a)의 임피던스(Z2A)와, 전압 검출기(11)의 임피던스(Z5A)와, 전압 검출기(11)로부터 절연 앰프(22a)를 경유하여 제어부(20)에 도달하는 회로의 임피던스(Z6A)와, 제어부(20)로부터 전력 변환 장치(6)의 케이스를 경유하여 커먼 모드 노이즈원까지 되돌아오는 회로의 임피던스(Z7A)의 직렬 회로로 이루어지는 경로이다. The path A3 includes a circuit impedance Z1A reaching the first core 10a from the switching elements SU to SZ, an impedance Z2A of the first core 10a, and an impedance Z5A of the voltage detector 11. And common mode noise via the impedance Z6A of the circuit reaching the control unit 20 from the voltage detector 11 via the isolation amplifier 22a and the case of the power converter 6 from the control unit 20. It is a path which consists of a series circuit of the impedance Z7A of the circuit returned to a circle.

(2) 경로 B3(2) route B3

경로 B3은 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 제2 코어(10b)까지의 회로의 임피던스(Z1B)와, 제2 코어(10b)의 임피던스(Z2B)와, 전류 검출기(19a ~ 19c)의 임피던스(Z5B)와, 전류 검출기(19a ~ 19c)로부터 절연 앰프(22b ~ 22d)를 경유하여 제어부(20)에 도달하는 회로의 임피던스(Z6B)와, 제어부(20)로부터 전력 변환 장치(6)의 케이스를 경유하여 커먼 모드 노이즈원까지 되돌아오는 회로의 임피던스(Z7B)의 직렬 회로로 이루어지는 경로이다. The path B3 is the impedance Z1B of the circuit from the switching elements SU to SZ to the second core 10b, the impedance Z2B of the second core 10b, and the impedances of the current detectors 19a to 19c ( Z5B), the impedance Z6B of the circuit reaching the control unit 20 from the current detectors 19a to 19c via the isolation amplifiers 22b to 22d, and the case of the power converter 6 from the control unit 20. This is a path composed of a series circuit of impedance Z7B of a circuit which returns to a common mode noise source via.

본 발명의 실시 형태에 있어서 경로 A3과 경로 B3에 의하면, 발명의 기초가 되는 기술(도 6)에 있어서 경로 A2와 경로 B2에 비교하여, 각각 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 전압 검출기(11)에 도달하는 회로의 임피던스(Z4A)가 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 제1 코어(10a)에 도달하는 회로 임피던스 Z1A(Z1A>Z4A)가 되고, 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 전류 검출기(19a ~ 19c)에 도달하는 회로의 임피던스(Z4B)가 스위칭 소자(SU ~ SZ)로부터 제2 코어(10b)까지의 회로 임피던스 Z1B(Z1B>Z4B)로 되고, 또한 제1 코어(10a)의 임피던스(Z2A), 제2 코어(10b)의 임피던스(Z2B)가 증가하고 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 전력 변환 장치(6)의 외부로의 커먼 모드 노이즈 전류의 억제용으로 원래 설치하고 있는 제1 코어(10a) 및 제2 코어(10b)에 의해, 제어부(20)로의 커먼 모드 노이즈 전류도 억제시키는 것이 가능하게 됨을 알 수 있다. According to the path A3 and the path B3 in the embodiment of the present invention, the voltage detector 11 is provided from the switching elements SU to SZ, respectively, in comparison with the path A2 and the path B2 in the technique (FIG. 6) on which the invention is based. The impedance Z4A of the circuit reaching to becomes the circuit impedance Z1A (Z1A> Z4A) reaching the first core 10a from the switching elements SU to SZ, and the current detector 19a from the switching elements SU to SZ. The impedance Z4B of the circuit reaching ˜19c becomes the circuit impedance Z1B (Z1B> Z4B) from the switching elements SU to SZ to the second core 10b, and the impedance of the first core 10a It can be seen that the impedance Z2B of the Z2A) and the second core 10b is increasing. That is, according to the embodiment of the present invention, the control unit (B) is controlled by the first core 10a and the second core 10b originally installed for suppressing the common mode noise current to the outside of the power converter 6. It can be seen that the common mode noise current to 20 can also be suppressed.

이와 같이 본 발명의 실시 형태 1 및 2에 의한 전력 변환 장치에 의하면, 컨덴서(12)의 전압을 검출할 수 있고, 또 인버터 모듈(13a)의 출력선인 도체가 단락이나 지락 등의 이상이 발생한 경우에, 이것을 확실하게 검출하여 스위칭을 정지시키는 과전류 보호 기능을 유지하는 것이 가능하고, 또한, 전압 검출기(11) 또는 전류 검출기(19a ~ 19c)에 노이즈 억제 수단을 마련하는 등에 의한 부품의 대형화, 부품 갯수의 증가, 비용의 증가를 초래하는 일 없이 커먼 모드 노이즈 전류를 억제할 수 있고, 최근의 저전압 동작의 마이크로 컴퓨터를 사용해도 안정적인 동작을 얻을 수 있는 전력 변환 장치를 얻는 것이 가능하게 된다. Thus, according to the power conversion apparatus by Embodiment 1 and 2 of this invention, when the voltage of the capacitor 12 can be detected, and when the conductor which is the output line of the inverter module 13a has an abnormality, such as a short circuit and a ground fault, In addition, it is possible to maintain the overcurrent protection function which reliably detects this and stops switching, and further increases the size of the component by providing noise suppression means in the voltage detector 11 or the current detectors 19a to 19c. It is possible to obtain a power converter that can suppress common mode noise current without causing an increase in the number and increase in cost, and can obtain stable operation even with a microcomputer of a low voltage operation in recent years.

또한, 실시 형태 1 및 2에 나타낸 구성은 본 발명의 구성의 일례이고, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 또 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서 일부를 생략하는 등 변경하여 구성하는 것도 가능함은 말할 것도 없다. In addition, the structure shown in Embodiment 1 and 2 is an example of the structure of this invention, It is also possible to combine with another well-known technique, and changes are comprised, for example, abbreviate | omitting a part in the range which does not deviate from the mind of this invention, Not to mention the possibility.

예를 들어 본 발명의 실시 형태 1 및 2에서는 인버터 모듈의 입력측에 전압 검출기를 배치하고, 또 인버터 모듈의 출력측에 전류 검출기를 배치한 예를 갖고 설명을 하였으나, 인버터 모듈의 입력측에 전류 검출기를 배치하고, 또 인버터 모듈의 출력측에 전압 검출기를 배치해도 무방함은 물론이다. 또, 제1 코어(10a) 또는 제2 코어(10b)의 어느 한 쪽에서만, 전기량 검출기를 인버터 모듈이 아닌 측에 설치하도록 해도 된다. 또한, 과전류 보호 기능을 갖지 않는 스위칭 소자를 사용해도 된다. For example, in Embodiments 1 and 2 of the present invention, the voltage detector is arranged on the input side of the inverter module and the current detector is arranged on the output side of the inverter module. The voltage detector may be disposed on the output side of the inverter module. In addition, only one of the first core 10a or the second core 10b may be provided with the electric quantity detector on the side other than the inverter module. Moreover, you may use the switching element which does not have an overcurrent protection function.

또, 본 발명에 의한 전력 변환 장치는 집전 장치로부터 교류 전력의 공급을 받고, 이것을 컨버터로 직류 전력으로 변환한 후, 인버터 모듈에 입력하는 구성의 전력 변환 장치에 적용해도 되고, 다시 전력 변환 장치의 출력측에 전동기 이외의 예를 들어 변압기와 평활 회로를 통해 차량의 공기 조절이나 조명 기기 등의 부하를 접속하고 인버터를 정전압 정주파수 운전을 행함으로써, 상기 부하에 정전압ㆍ정주파수의 전력을 공급하는 소위 보조 전원 장치에 적용하는 것도 가능하다. In addition, the power conversion device according to the present invention may be supplied to an AC power supply from a current collector and converted to DC power by a converter, and then applied to a power conversion device having a configuration input to an inverter module. So-called power supply of constant voltage and constant frequency to the load by connecting a load other than an electric motor to the output side, for example, through a transformer and a smoothing circuit, such as a vehicle air conditioner or a lighting device, and performing constant voltage constant frequency operation of the inverter. It is also possible to apply to an auxiliary power supply.

본 발명에 의한 전력 변환 장치는 전기 철도뿐만 아니라 자동차, 엘리베이터, 전력 시스템 등 다양한 관련 분야로의 응용이 가능하다.The power converter according to the present invention can be applied to various related fields such as automobiles, elevators, power systems, as well as electric railways.

Claims

입력측에 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력측에 접속되는 부하에 공급하는 인버터 회로와, An inverter circuit for converting DC power supplied to the input side into AC power and supplying the load connected to the output side;

상기 인버터 회로의 입력측에 접속된 컨덴서와, A capacitor connected to an input side of the inverter circuit,

상기 인버터 회로의 입력측에 접속된 입력측 도체와 상기 인버터 회로의 출력측에 접속된 출력측 도체 중 적어도 어느 한 쪽에 마련된 노이즈 억제 수단과, Noise suppression means provided on at least one of an input side conductor connected to an input side of said inverter circuit and an output side conductor connected to an output side of said inverter circuit,

상기 노이즈 억제 수단의 반(反)인버터 회로측에서 상기 입력측 도체 또는 상기 출력측 도체에 설치된 전기량 검출기와, An electric quantity detector provided on the input side conductor or the output side conductor on the anti-inverter circuit side of the noise suppression means;

상기 전기량 검출기로부터의 전기량 검출 신호에 기초하여 상기 인버터 회로를 제어하는 제어부를 구비한 전력 변환 장치. And a control unit for controlling the inverter circuit based on an electric quantity detection signal from the electric quantity detector.

청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,

상기 노이즈 억제 수단의 반인버터 회로측에서 상기 입력측 도체에 접속된 과전압 억제 방전 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치. And an overvoltage suppression discharge circuit connected to the input side conductor at the half inverter circuit side of the noise suppression means.

청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,

상기 노이즈 억제 수단은 고리 형상의 자기(磁氣) 재료에 의해 구성되고, 상기 도체가 그 중공부(中空部)를 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치. The said noise suppression means is comprised by the annular magnetic material, and the said conductor has penetrated the hollow part, The power converter characterized by the above-mentioned.

청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,

상기 인버터 회로는 상기 제어부로부터 주어지는 스위칭 신호에 의해 스위칭 제어되는 복수의 반도체 스위칭 소자에 의해 구성되고, The inverter circuit is constituted by a plurality of semiconductor switching elements that are switched and controlled by a switching signal given from the controller,

상기 제어부는 상기 전기량 검출기로부터의 전기량 검출 신호에 기초하여 상기 스위칭 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치. And the control unit generates the switching signal based on the electricity quantity detection signal from the electricity quantity detector.

청구항 4에 있어서,The method according to claim 4,

상기 반도체 스위칭 소자는 과전류 보호 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치. And the semiconductor switching element has an overcurrent protection function.

청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5,

전기차에 탑재되고, 상기 인버터 회로의 입력측은 집전 장치를 통해 가선(架線)에 접속되고, 상기 인버터 회로의 출력측은 상기 전기차를 구동하는 전동기에 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치. And an input side of the inverter circuit is connected to a wire through a current collector, and an output side of the inverter circuit is connected to an electric motor for driving the electric vehicle.