功率转换装置制造方法及图纸

在具有半导体开关的功率转换器中，通过设定插入到双方的线路的电抗器(6a，6b、8a，8b)的共模电感值，以使得线地间旁路电容器(4，9)的合成电容和插入到双方线路的电抗器(6a，6b、8a，8b)的谐振频率达到规定值以上，从而有效地降低共模噪声。

Power conversion device

In the power converter has a semiconductor switch, by setting the inserted into both lines (6a, 6b, 8A reactor, 8b) common mode inductance value, so that the line between the bypass capacitor (4, 9) was synthesized and inserted into both sides of the capacitor line reactors (6a, 6b, 8a, 8b) the resonant frequency reaches the specified value, thus effectively reducing noise.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及重复进行半导体开关的接通操作及关断操作来进行功率转换的功率转换装置。
技术介绍
这种功率转换装置中，一般以设为20kHz以上的高频开关频率进行开关控制，因此，会产生由开关元件的接通操作或关断操作引起的较高的开关噪声。由此，作为噪声产生源，有可能会导致其它电子设备的误动作、功能停止等弊病。实际上，关于这种噪声，各国的标准需要具有一定的一致性，因此，国际标准IEC(InternationalElectrotechnicalCommission：国际电工委员会)制定并发行了各领域的电子设备、汽车设备的EMC(ElectromagneticCompatibility：电磁兼容性)标准。为了抑制这种开关噪声，一般考虑设置噪声对策部件，但无法避免成本上升、装置的大型化。因而，以往提出有例如日本专利特开2011-193593号公报(专利文献1)的方法。即，根据专利文献1中提出的方法，通过将电抗器插入到从电源流入的线路及返回到电源的线路双方，有效降低共模噪声，且通过将插入到双方的电抗器的铁芯共有化，从而双方的电抗器中产生的磁通相加，因此，可增加电抗器的电感，并可使电抗器小型化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2011-193593号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，根据上述专利文献1中提出的方法，连接到滤波器电路的线路－接地间的线地间旁路电容器的电容和插入到双方的线路的电抗器的共模电感会产生谐振，在谐振频带下，共模的噪声特性劣化。在将线地间旁路电容器的合成电容设为C1、插入到双方的线路的电抗器的共模电感设为L1时，谐振频率fr如(1)式所示。线地间旁路电容器的合成电容根据可容许的泄漏电流值来决定最大电容，一般为数十nF左右。此外，能量储存用等的电抗器的电感值根据可容许的纹波电流来决定其值，在数kw级别的功率转换装置中为数百μH。由此，线地间旁路电容器的合成电容和插入到双方的线路中的电抗器的共模电感所产生的谐振频率为数百kHz左右。此处，一般IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件在开关动作时的两端电压的傅里叶频谱包络线如图5所示。图5的T为周期，f0为开关频率的基波分量，τ为脉冲宽度，tr为上升时间，tf为下降时间。如图5所示，(2)式所示的f1以上的f0高次谐波分量的频率的最大振幅轨迹即傅里叶包络线以-20dB/decade进行衰减。f1＝1/πτ···(2)图5所示的f2如(3)式所示，依赖于上升时间tr，若达到f2以上的频率，则傅里叶包络线达到-40dB/decade，衰减特性进一步变大。f2＝1/πtr···(3)由上可知，开关频率的基波的高次谐波分量在达到f2以上的频率时，衰减量变大。现下的IGBT、MOSFET等的开关动作的上升/下降时间为数百ns左右，此时的f2为数MHz。即，在专利文献1提出的技术中，并未考虑线地间旁路电容器的电容和插入到双方线路的电抗器所发生的谐振，而其谐振频率fr一般为数百kHz，满足fr＜f2，因此，在开关频率的基波的高次谐波分量的衰减量较小的频带中，共模的噪声特性劣化。因此，需要另外设置共模扼流圈等噪声对策部件或进行改善，存在导致噪声滤波器的大型化、成本上升的问题。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种功率转换装置，该功率转换装置通过设定插入到一对线路双方的电抗器的共模电感值，以使得线地间旁路电容器的电容和所述电抗器的谐振频率达到规定值以上，从而能有效地抑制开关噪声而不会导致噪声滤波器的大型化或成本的增加。解决技术问题的技术方案第1专利技术的功率转换装置具有：具有连接在一对线路与接地之间的线地间旁路电容器的滤波器电路；具有半导体开关的开关电路；及连接在所述滤波器电路与所述开关电路之间的电抗器，其特征在于，所述电抗器为设置于所述一对线路双方的两个电抗器，所述两个电抗器彼此共有铁芯，在设所述线地间旁路电容器的合成电容为C1[F]，所述两个电抗器的共模电感值为L1[H]，所述半导体开关的开关两端的电压的上升时间为tr[s]时，设定所述两个电抗器的共模电感值，以满足L1＜tr2/4C1的关系。第2专利技术的功率转换装置具有：具有连接在一对线路与接地之间的线地间旁路电容器的滤波器电路；具有半导体开关的开关电路；及连接在所述滤波器电路与所述开关电路之间的电抗器，其特征在于，所述电抗器为设置于所述一对线路双方的两个电抗器，所述两个电抗器彼此共有铁芯，在设所述线地间旁路电容器的合成电容为C2[F]，所述两个电抗器的共模电感值为L2[H]时，设定所述两个电抗器的共模电感值，以满足L2＜1/{(10π×106)2×C2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换装置，包括：具有连接在一对线路与接地之间的线地间旁路电容器的滤波器电路；具有半导体开关的开关电路；及连接在所述滤波器电路与所述开关电路之间的电抗器，其特征在于，所述电抗器为设置于所述一对线路双方的两个电抗器，所述两个电抗器彼此共有铁芯，在设所述线地间旁路电容器的合成电容为C1[F]、所述两个电抗器的共模电感值为L1[H]、所述半导体开关的开关两端的电压的上升时间为tr[s]时，设定所述两个电抗器的共模电感值，以满足L1＜tr2/4C1的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率转换装置，包括：具有连接在一对线路与接地之间的线地间旁路电容器的滤波器电路；具有半导体开关的开关电路；及连接在所述滤波器电路与所述开关电路之间的电抗器，其特征在于，所述电抗器为设置于所述一对线路双方的两个电抗器，所述两个电抗器彼此共有铁芯，在设所述线地间旁路电容器的合成电容为C1[F]、所述两个电抗器的共模电感值为L1[H]、所述半导体开关的开关两端的电压的上升时间为tr[s]时，设定所述两个电抗器的共模电感值，以满足L1＜t...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤原哲郎，高桥庆多，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP