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JP5040249B2 - Power converter - Google Patents
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JP5040249B2 - Power converter - Google Patents

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JP5040249B2 JP2006276598A JP2006276598A JP5040249B2 JP 5040249 B2 JP5040249 B2 JP 5040249B2 JP 2006276598 A JP2006276598 A JP 2006276598A JP 2006276598 A JP2006276598 A JP 2006276598A JP 5040249 B2 JP5040249 B2 JP 5040249B2
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Description

本発明は電力変換装置に関し、より詳細には、リプル電流を低減化した電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter, and more particularly to a power converter having a reduced ripple current.

モータ駆動用電力変換装置を構成する各インバータは、モータの各巻線との接続距離が長いため、配線部での損失が大きく、さらには放射ノイズや伝導ノイズを出し易いという問題があった。そこで、本出願人は、モータに各単位インバータ(パワードライバ)を分散配置した際に、個々の単位インバータの直流端子とコンデンサとを短距離にて接続し、各相毎にコンデンサを分散配置する技術を開発した(特許文献1を参照されたい。)。
特許第3559909号公報(段落[0005-0006]、[図1)
Each inverter that constitutes the motor drive power conversion device has a problem that it has a large loss in the wiring portion because it has a long connection distance to each winding of the motor, and it is easy to generate radiation noise and conduction noise. Therefore, the present applicant, when the unit inverters (power drivers) are dispersedly arranged in the motor, connect the DC terminals and capacitors of the individual unit inverters in a short distance, and disperse the capacitors for each phase. Technology has been developed (see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3559909 (paragraphs [0005-0006], [FIG. 1])

しかしながら、上述した従来構成は、各相においてインバータとコンデンサを個々に備えているために、相間でリプル電流を相殺することができず、個々に大きな容量のコンデンサが必要となり、機電一体システムを小型化することが困難であった。また、隣接する相間でコンデンサを共用する構成で配置させたとしても、お互いの相電流の位相が120°ずれているため、リプル電流を相殺することができない。図8は、従来技術による電力変換装置を構成する単位インバータの各スイッチと相電流とのタイミングを示す図であるが、図に示すように相間でスイッチオンとスイッチオフとのタイミングがずれていることによってリプル電流を効果的に相殺することができない。図8(a)に示す第1のインバータの相電流と、図8(b)に示す第2のインバータの相電流とは位相差が120°(度)あるため、例えば、時刻t1で第1の組のスイッチがオフとなり、第2の組のスイッチがオンになるが、これを相殺するようなタイミングで第3の組や第4の組のスイッチSWがオンになることはない。時刻t2においても同様である。従って、従来技術では、リプル電流を効果的に相殺することはできない構成となっているため、このリプル電流を平滑するためにより大容量かつ大きなサイズの平滑コンデンサが必要である。   However, since the conventional configuration described above includes an inverter and a capacitor for each phase, the ripple current cannot be canceled between the phases, and a large capacity capacitor is required for each phase. It was difficult to make it. Moreover, even if it arrange | positions by the structure which shares a capacitor | condenser between adjacent phases, since the phase of a mutual phase current has shifted | deviated 120 degrees, a ripple current cannot be canceled. FIG. 8 is a diagram showing the timing of each switch and phase current of the unit inverter constituting the power conversion device according to the prior art, but the timing of switch on and switch off is shifted between phases as shown in the figure. As a result, the ripple current cannot be effectively canceled out. The phase current of the first inverter shown in FIG. 8A and the phase current of the second inverter shown in FIG. 8B have a phase difference of 120 ° (degrees). The second group of switches is turned off and the second group of switches is turned on, but the third group and the fourth group of switches SW are not turned on at a timing that cancels this. The same applies to time t2. Therefore, since the conventional technology has a configuration that cannot effectively cancel the ripple current, a smoothing capacitor having a larger capacity and a larger size is required to smooth the ripple current.

また、相電流の位相差が180°となるように構成した場合には、インバータに含まれるスイッチ素子(パワー素子)のスイッチオンとスイッチオフのタイミングが同一となり、リプル電流を相殺することが可能となるが、必ずしも位相差が180°となる相が存在するとは限らず、位相差が180°となる相が存在したとしても、上述した従来構成では、遠く離れた相同士でコンデンサを共用するときには、バスバ配線の引き回しが長くなり(即ち、インダクタンスが大となる。)、部材、端子或いはバスバを複雑に重ね合わせる必要があり、また、各バスバ配線のインピーダンスに差が生じないような工夫(等長配線、電流バランスなど)が必要になるなど、設計や製造上の問題点が多かった。
本発明は、上述した諸課題に鑑み、リプル電流を低減化した電力変換装置を提供することを目的とする。
In addition, when the phase current phase difference is configured to be 180 °, the switch-on and switch-off timings of the switch elements (power elements) included in the inverter are the same, and the ripple current can be offset. However, a phase with a phase difference of 180 ° does not always exist, and even if a phase with a phase difference of 180 ° exists, in the above-described conventional configuration, capacitors that are far away from each other share a capacitor. In some cases, the routing of the bus bar wiring becomes longer (that is, the inductance becomes larger), the members, terminals, or bus bars need to be overlapped in a complicated manner, and there is no difference in impedance between the bus bar wirings ( There were many design and manufacturing problems such as the need for equal-length wiring and current balance.
In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a power conversion device with a reduced ripple current.

上述した諸課題を解決すべく、本発明による電力変換装置は、
各相のインバータによって直流電源の直流出力を交流出力に変換する電力変換装置であって、
互いの相電流の位相差が180°となる一対のインバータ(各インバータは、少なくとも1つのスイッチ素子からなる個別の電力変換器/モータ駆動回路である。)によって共用されている(平滑用)コンデンサ、を備える。また、好適には、全てのインバータ対が、インバータ対1つにつき、1つのコンデンサを共用することが好適である。
In order to solve the above-described problems, a power conversion device according to the present invention includes:
A power conversion device that converts a DC output of a DC power source into an AC output by an inverter of each phase,
(Smoothing) capacitor shared by a pair of inverters (each inverter is an individual power converter / motor drive circuit comprising at least one switch element) having a phase difference of 180 ° between each other. . Preferably, all the inverter pairs share one capacitor for each inverter pair.

本発明によれば、180°位相差のある単位インバータ同士でコンデンサを共用することにより、リプル電流を効果的に相殺することが可能となり、コンデンサ自体の容量が小さいものも利用できる。例えば、機電一体システム構成の場合には、コンデンサ容量の低減によって、より小型のコンデンサを用いることができ、機電一体型駆動装置をより小型化することが可能となる。   According to the present invention, by sharing a capacitor among unit inverters having a phase difference of 180 °, it becomes possible to effectively cancel a ripple current, and a capacitor having a small capacitance can be used. For example, in the case of an electromechanical integrated system configuration, a smaller capacitor can be used by reducing the capacitor capacity, and the electromechanical integrated drive device can be further miniaturized.

本発明による電力変換装置の第1の実施態様では、
前記コンデンサを共用している一対のインバータに含まれる双方のインバータが、隣接して配置されている、
ことを特徴とする。
In the first embodiment of the power conversion device according to the present invention,
Both inverters included in a pair of inverters sharing the capacitor are disposed adjacent to each other,
It is characterized by that.

また、本発明による電力変換装置の第2の実施態様では、
前記インバータの数が偶数である(即ち、2で割り切ることができるインバータ数に設定して、余りのインバータを出さずに「インバータ対」を構成させる)、
ことを特徴とする。
In the second embodiment of the power converter according to the present invention,
The number of inverters is an even number (ie, set to the number of inverters divisible by 2 to form an “inverter pair” without taking out the remaining inverters)
It is characterized by that.

また、本発明による電力変換装置の第3の実施態様では、
前記電力変換装置によって駆動されるモータに含まれる各巻線(固定子巻線)に前記インバータがそれぞれ接続され、
前記モータの回転軸と巻線設置位置(即ち、巻線の中心位置)とを結ぶ第1の仮想線(半径方向線)、および、当該巻線に接続しているインバータ(即ち、その中心位置)と、前記モータの回転軸とを結ぶ第2の仮想線(半径方向線)がなす角度が90°以下である、
ことを特徴とする。
Moreover, in the 3rd embodiment of the power converter device by this invention,
The inverter is connected to each winding (stator winding) included in the motor driven by the power converter,
A first imaginary line (radial line) connecting the rotating shaft of the motor and a winding installation position (ie, the center position of the winding), and an inverter connected to the winding (ie, its center position) ) And a second imaginary line (radial line) connecting the rotation axis of the motor is 90 ° or less,
It is characterized by that.

また、本発明による電力変換装置の第4の実施態様では、
前記共用されるコンデンサのP端子が、当該コンデンサを共用している前記一対のインバータに含まれる双方のインバータの各P端子と(Pバスバを介して)接続され、
前記共用されるコンデンサのN端子が、前記一対のインバータに含まれる双方のインバータの各N端子と(Nバスバを介して)接続される、
ことを特徴とする。
Moreover, in the 4th embodiment of the power converter device by this invention,
The P terminal of the shared capacitor is connected to each P terminal of both inverters included in the pair of inverters sharing the capacitor (via a P bus bar);
The N terminal of the shared capacitor is connected to each N terminal of both inverters included in the pair of inverters (via an N bus bar).
It is characterized by that.

また、本発明による電力変換装置の第5の実施態様では、
前記共用されるコンデンサのP端子が、当該コンデンサを共用している前記一対のインバータに含まれる双方のインバータの各P端子とPバスバを介して接続され、
前記Pバスバが、前記共用されるコンデンサのP端子と、前記一対のインバータに含まれる一方のインバータのP端子との間で分岐し、
前記共用されるコンデンサのN端子が、前記一対のインバータに含まれる双方のインバータの各N端子とNバスバを介して接続され、
前記Nバスバが、前記共用されるコンデンサのN端子と、前記一対のインバータに含まれる他方のインバータのN端子との間で分岐している、
こをと特徴とする。
上述したように本発明の解決手段を装置として説明したが、本発明はこれらに実質的に相当する方法としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
Moreover, in the 5th embodiment of the power converter device by this invention,
The P terminal of the shared capacitor is connected to each P terminal of both inverters included in the pair of inverters sharing the capacitor via a P bus bar,
The P bus bar branches between the P terminal of the shared capacitor and the P terminal of one inverter included in the pair of inverters;
The N terminal of the shared capacitor is connected to each N terminal of both inverters included in the pair of inverters via an N bus bar,
The N bus bar is branched between the N terminal of the shared capacitor and the N terminal of the other inverter included in the pair of inverters;
It is characterized by this.
As described above, the solution of the present invention has been described as an apparatus. However, the present invention can be realized as a method substantially equivalent to these, and it is understood that these are also included in the scope of the present invention. I want to be.

第1の実施態様によれば、180°位相のずれたインバータ同士を隣接することにより、お互いのリプル電流の相殺効果を高めることができる。また、第2の実施態様によれば単位インバータ個数を偶数個とすることにより、いずれかの組み合わせにおいて位相を180°ずらせるので、全相分を組み合わせることができ、組み合わせからインバータを余すことなく、リプル電流を全相で相殺できる。   According to the first embodiment, it is possible to enhance the ripple current canceling effect by adjoining inverters that are 180 ° out of phase. Further, according to the second embodiment, by setting the number of unit inverters to an even number, the phase is shifted by 180 ° in any combination, so that all phases can be combined, and the inverter is not left out of the combination. , Ripple current can be canceled in all phases.

また、第3の実施態様によれば、モータ回転軸と巻線設置位置とを結ぶ第1の仮想線(半径方向線)、および、当該巻線に接続しているインバータと、前記モータの回転軸とを結ぶ第2の仮想線(半径方向線)がなす角度が90°以下とする、即ち、インバータ分散モジュール(単位インバータ)とそれに対応するモータ巻線との周方向の位置ずれ角度を90°以下にすることで、モータ巻線の配線長さを最小限に抑えることができる。   Further, according to the third embodiment, the first imaginary line (radial line) connecting the motor rotation shaft and the winding installation position, the inverter connected to the winding, and the rotation of the motor The angle formed by the second imaginary line (radial line) connecting the shaft is 90 ° or less, that is, the circumferential misalignment angle between the inverter distribution module (unit inverter) and the corresponding motor winding is 90 °. By setting the angle below, the wiring length of the motor winding can be minimized.

また、第4の実施態様によれば、対をなすインバータ分散モジュール(単位インバータ)の各々のPN端子間にコンデンサのPN端子を接続することにより、配線バスバを等距離化、最短化でき、配線のインダクタンスを低減でき、さらに電流バランスが良く、サージ電圧を低減できる。また、第5の実施態様によれば、インバータとコンデンサを接続するPバスバは一方のインバータP端子とコンデンサP端子の間で分岐し、Nバスバは他方のインバータN端子とコンデンサN端子の間で分岐することにより、給電経路に「共用コンデンサ」を介在させることができるので、ノイズ漏れを防ぐことができる。   In addition, according to the fourth embodiment, the wiring bus bars can be made equidistant and shortest by connecting the PN terminals of the capacitors between the PN terminals of the inverter distribution modules (unit inverters) forming a pair. Inductance can be reduced, current balance is good, and surge voltage can be reduced. Further, according to the fifth embodiment, the P bus bar connecting the inverter and the capacitor branches between one inverter P terminal and the capacitor P terminal, and the N bus bar is connected between the other inverter N terminal and the capacitor N terminal. By branching, a “shared capacitor” can be interposed in the power supply path, so that noise leakage can be prevented.

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。図1は、本発明による電力変換装置の基本的な回路構成を示す図である。図に示すように、本電力変換装置は、負荷としてのモータの巻線L10に交流電力を供給する個別の電力変換器/モータ駆動回路であるインバータ10と、負荷としてのモータの巻線L20に交流電力を供給する個別の電力変換器/モータ駆動回路であるインバータ20とを具える。インバータ10は、スイッチ素子(IGBTなどのパワー素子)SW11−14を具え、各スイッチ素子をオンオフすることによって直流電源の直流出力を交流出力に変換して、交流電力を負荷のモータの巻線L10に供給してモータ(図示せず)を駆動する。同様に、インバータ20は、スイッチ素子SW21−24を具え、各スイッチ素子をオンオフすることによって直流電源の直流出力を交流出力に変換して、交流電力を負荷のモータの巻線L20に供給してモータを駆動する。この2つのインバータ10,20は、インバータ10のP端子10Pと、インバータ20のP端子20Pとは、Pバスバ40を介して、平滑用のコンデンサ30のP端子30Pと接続している。同様に、インバータ10のN端子10Nと、インバータ20のN端子20Nとは、Nバスバ50を介してコンデンサ30のN端子30Nと接続している。即ち、インバータ10、20は、コンデンサ30を共用するインバータ対を構成している。Pバスバ40およびNバスバ50は、図示しない直流電源に接続している。図1に示した回路図では、インバータとモータを一体化した構成を図示しておらず、インバータ10の相電流およびインバータ20の相電流は、その相電流間の位相差を180°にしてあり、リプル電流を相殺できる構成となっているが、これは図2を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic circuit configuration of a power converter according to the present invention. As shown in the figure, the present power conversion device includes an inverter 10 that is an individual power converter / motor drive circuit that supplies AC power to a motor winding L10 as a load, and a motor winding L20 as a load. And an inverter 20 which is a separate power converter / motor driving circuit for supplying AC power. The inverter 10 includes switch elements (power elements such as IGBTs) SW11-14. By turning on and off each switch element, the DC output of the DC power source is converted into an AC output, and the AC power is converted into the winding L10 of the motor of the load. To drive a motor (not shown). Similarly, the inverter 20 includes switch elements SW21-24, and by turning each switch element on and off, the inverter 20 converts the DC output of the DC power source into an AC output, and supplies AC power to the winding L20 of the load motor. Drive the motor. In the two inverters 10 and 20, the P terminal 10 </ b> P of the inverter 10 and the P terminal 20 </ b> P of the inverter 20 are connected to the P terminal 30 </ b> P of the smoothing capacitor 30 via the P bus bar 40. Similarly, the N terminal 10N of the inverter 10 and the N terminal 20N of the inverter 20 are connected to the N terminal 30N of the capacitor 30 via the N bus bar 50. That is, the inverters 10 and 20 constitute an inverter pair sharing the capacitor 30. The P bus bar 40 and the N bus bar 50 are connected to a DC power source (not shown). In the circuit diagram shown in FIG. 1, the configuration in which the inverter and the motor are integrated is not illustrated, and the phase current of the inverter 10 and the phase current of the inverter 20 are 180 ° between the phase currents. The ripple current can be offset, which will be described in detail with reference to FIG.

図2は、図1の各インバータの相電流およびスイッチ素子のオンオフタイミングを示す説明図である。図2(a)は、インバータ10を構成する各スイッチ素子SW11−14のオンオフのタイミングチャートとこれらスイッチ素子のオンオフによって生成されるモータの巻線L10に供給される相電流iL10の波形図とを示すものである。スイッチ素子SW11,12の組(第1の組)は同じタイミングでオンオフし、スイッチ素子SW13,14の組(第2の組)も同じタイミングでオンオフし、第2の組のスイッチ素子は、第1の組のそれらとは逆のタイミングでオンオフしている。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing the phase current of each inverter of FIG. 1 and the on / off timing of the switch element. FIG. 2A shows an on / off timing chart of each switch element SW11-14 constituting the inverter 10 and a waveform diagram of the phase current iL10 supplied to the motor winding L10 generated by the on / off of these switch elements. It is shown. The set of switch elements SW11, 12 (first set) is turned on / off at the same timing, the set of switch elements SW13, 14 (second set) is also turned on / off at the same timing, and the second set of switch elements is They are turned on and off at the opposite timing to those of one set.

図2(b)は、インバータ20を構成する各スイッチ素子SW21−24のオンオフのタイミングチャートとこれらスイッチ素子のオンオフによって生成されるモータの巻線L20に供給される相電流iL20の波形図とを示すものである。スイッチ素子SW21,22の組(第3の組)は同じタイミングでオンオフし、スイッチ素子SW23,24の組(第4の組)も同じタイミングでオンオフし、第4の組のスイッチ素子は、第3の組のそれらとは逆のタイミングでオンオフしている。   FIG. 2B shows an on / off timing chart of each switch element SW21-24 constituting the inverter 20 and a waveform diagram of the phase current iL20 supplied to the motor winding L20 generated by the on / off of these switch elements. It is shown. The set of switch elements SW21, 22 (third set) is turned on / off at the same timing, the set of switch elements SW23, 24 (fourth set) is also turned on / off at the same timing, and the fourth set of switch elements is They are turned on and off at the opposite timing to those of the third set.

図に示すように、第1のインバータ10側の相電流iL10と、第2のインバータ10側の相電流iL20とは180°の位相差があるため、即ち、正反対の相電流となっているため、効果的にリプル電流を相殺させることが可能である。例えば、時刻t1では、インバータ10側のスイッチ素子SW13、14(第2の組)がオンになり、リプル電流が発生する。一方、時刻t1では、同時に、インバータ20側のスイッチ素子SW21、22(第3の組)がオンになり、第1のインバータ側の「リプル電流」とは正反対かつほぼ同じ振幅のリプル電流が発生する。従って、リプル電流が流れ込む共用のコンデンサ30において効果的にリプル電流を相殺させることが可能となる。同様に、時刻t2ではも、インバータ10側のスイッチ素子SW11、12(第1の組)がオンになり、リプル電流が発生する。一方、時刻t2では、同時に、インバータ20側のスイッチ素子SW23、24(第3の組)がオンになり、第1のインバータ側の「リプル電流」とは正反対かつほぼ同じ振幅のリプル電流が発生する。時刻t2でも、リプル電流が流れ込む共用のコンデンサ30において効果的にリプル電流を相殺させることができる。作図および説明の便宜上、第1のインバータ10および第2のインバータ20からなる一対のインバータのみを挙げたが、本電力変換装置は、複数のインバータ対を具え、同様の構成および原理でリプル電流を効果的に相殺可能である。従って、より低容量かつより小さいサイズの平滑コンデンサを利用することが可能となる。   As shown in the figure, the phase current iL10 on the first inverter 10 side and the phase current iL20 on the second inverter 10 side have a phase difference of 180 °, that is, the phase currents are opposite to each other. It is possible to effectively cancel the ripple current. For example, at time t1, the switch elements SW13 and 14 (second set) on the inverter 10 side are turned on, and a ripple current is generated. On the other hand, at time t1, the switching elements SW21 and 22 (third set) on the inverter 20 side are turned on at the same time, and a ripple current that is opposite to and substantially the same amplitude as the “ripple current” on the first inverter side is generated. To do. Therefore, it is possible to effectively cancel the ripple current in the shared capacitor 30 into which the ripple current flows. Similarly, at time t2, the switch elements SW11 and 12 (first set) on the inverter 10 side are turned on, and a ripple current is generated. On the other hand, at the time t2, the switching elements SW23 and SW24 (third set) on the inverter 20 side are turned on at the same time, and a ripple current that is opposite to the “ripple current” on the first inverter side and has substantially the same amplitude is generated. To do. Even at the time t2, the ripple current can be effectively canceled by the shared capacitor 30 into which the ripple current flows. For convenience of drawing and explanation, only a pair of inverters composed of the first inverter 10 and the second inverter 20 is given. However, this power conversion device includes a plurality of inverter pairs and generates a ripple current with the same configuration and principle. Can be effectively offset. Therefore, it is possible to use a smoothing capacitor having a lower capacity and a smaller size.

図3は、3相インバータを分散配置した実施例を示す図である。モータ(図示せず)のステータSTには、巻線L1〜L3、L1(−)〜L3(−)が合計12個配置されており、各モータ巻線にはインバータ分散モジュールM1〜M3、M1(−)〜M3(−)が備わり、各相で独立して制御される。3相インバータでは相間の位相差が120°であり、L1(0°)→L2(120°)→L3(240°)→L1(−)(0°)の相電流が必要となる。ここで、L1とL1(−)とは、モータ巻線が逆接続(逆巻き)されている。すなわち、M1とM1(−)では、相電流の位相差を180°とし、M1インバータとM1(−)インバータを共用のコンデンサCに配線B1−4を介して接続して、リプル電流を相殺している。本例においては、M2とM2(−)、M3とM3(−)についても同様にコンデンサを接続することができるが、作図の便宜上省略してある。また、コンデンサCは共用されることを概念的に示すために図示したものであり、当該箇所には、図示しないロータが設置してある。   FIG. 3 is a diagram showing an embodiment in which three-phase inverters are arranged in a distributed manner. A total of 12 windings L1 to L3 and L1 (−) to L3 (−) are arranged on a stator ST of a motor (not shown), and inverter distribution modules M1 to M3 and M1 are arranged on each motor winding. (−) To M3 (−) are provided and controlled independently in each phase. In the three-phase inverter, the phase difference between the phases is 120 °, and a phase current of L1 (0 °) → L2 (120 °) → L3 (240 °) → L1 (−) (0 °) is required. Here, the motor windings are reversely connected (reversely wound) between L1 and L1 (−). That is, in M1 and M1 (−), the phase current phase difference is 180 °, and the M1 inverter and M1 (−) inverter are connected to the common capacitor C via the wiring B1-4 to cancel the ripple current. ing. In this example, capacitors can be similarly connected to M2 and M2 (−), and M3 and M3 (−), but are omitted for convenience of drawing. In addition, the capacitor C is illustrated in order to conceptually indicate that it is shared, and a rotor (not illustrated) is installed at the location.

図4は、3相インバータを分散配置した別の実施例を示す図であり、相電流の位相差が180°となるインバータ同士を隣接して配置して、隣接するもの同士でインバータ対PA1(M1とM1(―))、インバータ対PA2(M2とM2(−))、インバータ対PA3(M3とM3(−))を構成させている。この例では、インバータ対はPA1−PA6の合計6対である。即ち、各インバータ対を構成するインバータ同士(M1とM1(−)、M2とM2(−)、M3とM3(−))においてバスバ配線Wを短くすることができ、お互いのリプル電流を効果的に相殺できる。モータの回転軸CTRと巻線(L1(−))設置位置(即ち、巻線の中心位置)とを結ぶ第1の仮想線(半径方向線)VL1、および、当該巻線にバスバ配線Wを介して接続しているインバータ(即ち、M1(−)の中心位置)とモータの回転軸CTRとを結ぶ第2の仮想線(半径方向線)VL2がなす角度を90°以下に構成させてある。また、仮想線は、回転軸CTRと直交している。   FIG. 4 is a diagram showing another embodiment in which three-phase inverters are dispersedly arranged. Inverters having a phase current phase difference of 180 ° are arranged adjacent to each other, and the inverters PA1 ( M1 and M1 (−)), an inverter pair PA2 (M2 and M2 (−)), and an inverter pair PA3 (M3 and M3 (−)) are configured. In this example, there are a total of six inverter pairs PA1-PA6. That is, the bus bar wiring W can be shortened in the inverters constituting each inverter pair (M1 and M1 (−), M2 and M2 (−), M3 and M3 (−)), and the ripple current of each other can be effectively obtained. Can be offset. A first imaginary line (radial line) VL1 that connects the rotation axis CTR of the motor and the winding (L1 (−)) installation position (that is, the center position of the winding), and a bus bar wiring W to the winding. The angle formed by the second imaginary line (radial line) VL2 connecting the inverter connected via the motor (that is, the center position of M1 (-)) and the rotation axis CTR of the motor is configured to be 90 ° or less. . The imaginary line is orthogonal to the rotation axis CTR.

図5、図6は、多相インバータを分散配置した実施例を示す図である。図5、図6では、インバータ個数を偶数個にしてあるため、余りなくインバータ対PAを構成させることができ、いずれかの組み合わせにおいて、相電流の位相差を180°ずらせるので全相分を組み合わせることができる。従って、リプル電流を全相で効果的に相殺できる。相数に応じて、インバータ分散モジュールM1〜M7、M1(−)〜M7(−)、巻線はL1〜L7が搭載される。また、そこで隣接配置するために、図5では、周方向におけるインバータ分散モジュールの位置と各々のインバータ分散モジュールに接続されるモータ巻線の位置が異なり、バスバ配線W1−W6を介して接続することになるが、その周方向へのずれ角度は、90°以内に配置することが可能であり、モータ巻線の配線長さを最小限に抑え、モータ巻線の余長で十分引き回すことが可能である。これは、図5、6に示すように、様々な相数のモータにおいても、モータ巻線個数が偶数個の場合に、少なくとも対向する(向かい合う)モータ巻線に180°の位相差を与えることができるので、その対向するモータ巻線から周方向中間位置(ずれ角度が90°となる位置)にインバータ分散モジュールを配置できる。第1の仮想線(半径方向線)VL1と第2の仮想線(半径方向線)VL2とで、周方向のずれ角度を示してある。   5 and 6 are diagrams showing an embodiment in which multiphase inverters are distributedly arranged. In FIGS. 5 and 6, since the number of inverters is an even number, the inverter pair PA can be configured without much, and in any combination, the phase difference of the phase current is shifted by 180 °, so that all the phases can be reduced. Can be combined. Therefore, the ripple current can be effectively canceled in all phases. Depending on the number of phases, inverter distribution modules M1 to M7, M1 (−) to M7 (−), and windings L1 to L7 are mounted. Further, in order to arrange them adjacent to each other, in FIG. 5, the positions of the inverter distribution modules in the circumferential direction are different from the positions of the motor windings connected to the respective inverter distribution modules, and they are connected via the bus bar wirings W1-W6. However, the deviation angle in the circumferential direction can be arranged within 90 °, and the wiring length of the motor winding can be minimized, and the extra length of the motor winding can be sufficiently routed. It is. As shown in FIGS. 5 and 6, even in a motor with various numbers of phases, when the number of motor windings is an even number, a phase difference of 180 ° is given to at least the facing (facing) motor windings. Therefore, the inverter distribution module can be arranged at a circumferential intermediate position (position where the deviation angle is 90 °) from the facing motor winding. The first imaginary line (radial direction line) VL1 and the second imaginary line (radial direction line) VL2 indicate the deviation angle in the circumferential direction.

図7は、相電流の位相差が180°となるインバータ同士とコンデンサとを接続した図を示す。図7(a)に示すように、インバータ対PA1−PA6、およびこのインバータ対内に、コンデンサC10−C60が設けられている。図7(b)、7(c)に示すように、インバータ分散モジュールM3のP端子M3Pとインバータ分散モジュールM3(−)のP端子M3(−)Pの間にコンデンサC60のP端子C60Pを接続し、インバータ分散モジュールM3のN端子M3Nとインバータ分散モジュールM3(−)のN端子M3(−)Nとの間にコンデンサC60のN端子C60Nを接続する。各々のインバータ分散モジュールから等距離にコンデンサC60が置かれるので電流バランスが良く、バスバ配線Wの長さも短くできるのでサージ電圧も低減できる。   FIG. 7 is a diagram in which inverters having a phase difference of phase current of 180 ° are connected to a capacitor. As shown in FIG. 7A, the inverter pair PA1-PA6 and capacitors C10-C60 are provided in the inverter pair. As shown in FIGS. 7B and 7C, the P terminal C60P of the capacitor C60 is connected between the P terminal M3P of the inverter distribution module M3 and the P terminal M3 (−) P of the inverter distribution module M3 (−). The N terminal C60N of the capacitor C60 is connected between the N terminal M3N of the inverter distribution module M3 and the N terminal M3 (−) N of the inverter distribution module M3 (−). Since the capacitors C60 are placed at equal distances from each inverter distribution module, the current balance is good, and the length of the bus bar wiring W can be shortened, so that the surge voltage can be reduced.

図7(c)では、インバータ分散モジュールM3とコンデンサC60との間にPバスバ40、Nバスバ50の分岐部50BR、60BRがあるため、インバータ分散モジュールM3の給電元からコンデンサを介さない給電経路が存在してしまうので、ノイズ漏れの原因となる。そこで、図7(b)に示すように、インバータ分散モジュールM3のP端子M3PとコンデンサC60のP端子C60Pとの間に給電元へのPバスバ40の分岐部40BRを設け、分インバータ散モジュールM3(−)モジュールのN端子M3(−)NとコンデンサC60のN端子C60Nとの間に給電元(図示しない直流電源)へのNバスバ50の分岐部50BRを設け、各々のインバータ分散モジュールへの給電経路にコンデンサを介在させる。これによってノイズ漏れを効果的に防止することができる。   In FIG. 7C, since there are the branch portions 50BR and 60BR of the P bus bar 40 and the N bus bar 50 between the inverter distribution module M3 and the capacitor C60, a power supply path without a capacitor from the power supply source of the inverter distribution module M3 is provided. Since it exists, it causes noise leakage. Therefore, as shown in FIG. 7 (b), a branching section 40BR of the P bus bar 40 to the power supply source is provided between the P terminal M3P of the inverter distribution module M3 and the P terminal C60P of the capacitor C60, and the split inverter module M3 A branch portion 50BR of the N bus bar 50 to the power supply source (DC power supply not shown) is provided between the N terminal M3 (-) N of the (-) module and the N terminal C60N of the capacitor C60. A capacitor is interposed in the power supply path. This can effectively prevent noise leakage.

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の部材、手段などを1つに組み合わせたり或いは分割したりすることが可能である。実施例では、主として3相インバータを挙げて説明したが、4相、6相などの多相インバータに本発明を適用し得ることに注意されたい。   Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, functions included in each member, each means, and the like can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of members, means, etc. can be combined into one or divided. In the embodiments, description has been made mainly with reference to a three-phase inverter, but it should be noted that the present invention can be applied to multi-phase inverters such as four-phase and six-phase.

本発明による電力変換装置の基本的な回路構成を示す図である。It is a figure which shows the basic circuit structure of the power converter device by this invention. 図1の各インバータの相電流およびスイッチ素子のオンオフタイミングを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the phase current of each inverter of FIG. 1, and the on-off timing of a switch element. 3相インバータを分散配置した実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example which distributedly arranged the three-phase inverter. 3相インバータを分散配置した別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example which distributedly arranged the three-phase inverter. 多相インバータを分散配置した実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example which distributedly arranged the polyphase inverter. 多相インバータを分散配置した実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example which distributedly arranged the polyphase inverter. 相電流の位相差が180°となるインバータ同士とコンデンサとを接続した図である。It is the figure which connected the inverter and capacitor | condenser with which the phase difference of a phase current becomes 180 degrees. 従来技術による電力変換装置を構成する単位インバータの各スイッチと相電流とのタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of each switch and phase current of a unit inverter which comprise the power converter device by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10,20 インバータ
10N N端子
10P P端子
20N N端子
20P P端子
30 コンデンサ
30N N端子
30P P端子
40 Pバスバ
50 Nバスバ
40BR、50BR 分岐部
B1−B4 配線
C コンデンサ
C10−C60 コンデンサ
C60N N端子
C60P P端子
CTR 回転軸
iL10,iL20 相電流
L1−L7 巻線
L10,L20 巻線
M1−M7 インバータ分散モジュール
M1(−)〜M7(−) インバータ分散モジュール
M3N N端子
M3P P端子
PA,PA1−PA6 インバータ対
ST ステータ
SW11−SW14,SW21−SW24 スイッチ素子
t1 時刻
t2 時刻
W,W1−W6 バスバ配線
10, 20 Inverter 10N N terminal 10P P terminal 20N N terminal 20P P terminal 30 Capacitor 30N N terminal 30P P terminal 40 P Bus bar 50 N Bus bar 40BR, 50BR Branch B1-B4 Wiring C Capacitor C10-C60 Capacitor C60N N terminal C60P P Terminal CTR Rotating shaft iL10, iL20 Phase current L1-L7 Winding L10, L20 Winding M1-M7 Inverter distribution module M1 (-) to M7 (-) Inverter distribution module M3N N terminal M3P P terminal PA, PA1-PA6 Inverter pair ST Stator SW11-SW14, SW21-SW24 Switch element t1 Time t2 Time W, W1-W6 Bus bar wiring

Claims (4)

各相のインバータによって直流電源の直流出力を交流出力に変換する電力変換装置であって、
互いの相電流の位相差が180°となる一対のインバータによって共用されているコンデンサを備え、
前記インバータの数が偶数であり、
前記電力変換装置によって駆動されるモータに含まれる各巻線に前記インバータがそれぞれ接続され、
前記モータの回転軸と巻線設置位置とを結ぶ第1の仮想線、および、当該巻線に接続しているインバータと前記モータの回転軸とを結ぶ第2の仮想線がなす角度が90°以下である、
ことを特徴とする電力変換装置。
A power conversion device that converts a DC output of a DC power source into an AC output by an inverter of each phase,
A capacitor shared by a pair of inverters having a phase difference of 180 ° between each other ,
The number of inverters is an even number;
The inverter is connected to each winding included in the motor driven by the power converter,
An angle formed by a first imaginary line connecting the rotation axis of the motor and the winding installation position, and a second imaginary line connecting the inverter connected to the winding and the rotation axis of the motor is 90 °. Is
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記コンデンサを共用している一対のインバータに含まれる双方のインバータが、隣接して配置されている、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
Both inverters included in a pair of inverters sharing the capacitor are disposed adjacent to each other,
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項に記載の電力変換装置において、
前記共用されるコンデンサのP端子が、当該コンデンサを共用している前記一対のインバータに含まれる双方のインバータの各P端子と接続され、
前記共用されるコンデンサのN端子が、前記一対のインバータに含まれる双方のインバータの各N端子と接続される、
ことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 ,
The P terminal of the shared capacitor is connected to the P terminals of both inverters included in the pair of inverters sharing the capacitor;
The N terminal of the shared capacitor is connected to each N terminal of both inverters included in the pair of inverters.
The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記共用されるコンデンサのP端子が、当該コンデンサを共用している前記一対のインバータに含まれる双方のインバータの各P端子とPバスバを介して接続され、
前記Pバスバが、前記共用されるコンデンサのP端子と、前記一対のインバータに含まれる一方のインバータのP端子との間で分岐し、
前記共用されるコンデンサのN端子が、前記一対のインバータに含まれる双方のインバータの各N端子とNバスバを介して接続され、
前記Nバスバが、前記共用されるコンデンサのN端子と、前記一対のインバータに含まれる他方のインバータのN端子との間で分岐している、
とを特徴とする電力変換装置。
The power converter of placing serial to claim 1,
The P terminal of the shared capacitor is connected to each P terminal of both inverters included in the pair of inverters sharing the capacitor via a P bus bar,
The P bus bar branches between the P terminal of the shared capacitor and the P terminal of one inverter included in the pair of inverters;
The N terminal of the shared capacitor is connected to each N terminal of both inverters included in the pair of inverters via an N bus bar,
The N bus bar is branched between the N terminal of the shared capacitor and the N terminal of the other inverter included in the pair of inverters;
Power converter, wherein the this.
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