JP7676829B2 - Inductance change device, noise filter, and power conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、インダクタンス変更装置、及びノイズフィルタ、及び電力変換装置に関する。 The present invention relates to an inductance change device, a noise filter, and a power conversion device.
従来、インバータ装置の駆動により発生したノイズ電流の外部電源側への流出を抑制する効果が大きいノイズ抑制装置が提案されていた。該ノイズ抑制装置としては、コンバータ回路(11)と第1の電力信号線(7c)で接続され、該第1の電力信号線に重畳してコンバータ回路から伝達したノイズ成分を抑制する第1ノイズ抑制部(10)と、第1ノイズ抑制部と第2の電力信号線(7b)で接続され、該第2の電力信号線に重畳して第1ノイズ抑制部から伝達したノイズ成分を抑制する第2ノイズ抑制部(8)と、第1のアース線(15)で外部アースと接続された端子台(5)と、筐体(14)とを備え、第2ノイズ抑制部は、中空部分(24)を有する環状の磁性体(23)を有し、第2の電力信号線を磁性体の周囲に中空部分を通して巻き回して第3の電力信号線(7a)とするとともに、筐体に接続された第2のアース線(15)を中空部分に貫通させて第3のアース線(15)として端子台に接続したものであり、第2の電力信号線を流れる第1のノイズ電流が磁性体に生じる第1の磁束の方向と、第2のアース線を流れる第2のノイズ電流が磁性体に生じる第2磁束の方向と逆方向となるものが公知である(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a noise suppression device has been proposed that is highly effective in suppressing the outflow of noise current generated by the operation of an inverter device to an external power source. The noise suppression device includes a first noise suppression unit (10) connected to a converter circuit (11) by a first power signal line (7c) and configured to suppress noise components superimposed on the first power signal line and transmitted from the converter circuit, a second noise suppression unit (8) connected to the first noise suppression unit by a second power signal line (7b) and configured to suppress noise components superimposed on the second power signal line and transmitted from the first noise suppression unit, a terminal block (5) connected to an external earth by a first earth line (15), and a housing (14). The second noise suppression unit has a hollow portion ( A ring-shaped magnetic body (23) having a conductor (24) is wound around the magnetic body through the hollow portion to form a third power signal line (7a), and a second earth wire (15) connected to the housing is passed through the hollow portion and connected to the terminal block as a third earth wire (15). A first noise current flowing through the second power signal line is opposite to the direction of the first magnetic flux generated in the magnetic body, and a second noise current flowing through the second earth wire is opposite to the direction of the second magnetic flux generated in the magnetic body (see, for example, Patent Document 1).
また、回路規模を増大させることなく、帯域幅のある高調波ノイズ成分を充分に抑制することができるモータ駆動回路も提案されていた。該モータ駆動回路としては、交流モータ(6)をPWM駆動するモータ駆動回路の場合、交流電源(1)からの電力を整流する整流回路(3)と、整流回路の出力を平滑化して保持する直流中間回路(4)と、直流中間回路に保持された直流電力に基づき交流モータへの印加電圧をPWM制御するインバータ回路(5)と、交流電源と整流回路との間に挿入されるフィルタ回路(2)と、を備え、フィルタ回路は、PWM制御を行うか否かに関わらず発生し得る高調波ノイズを低減するノイズフィルタ(21)と、PWM制御によって発生し得る帯域幅のある高調波ノイズを低減する帯域遮断フィルタ(22)と、を備えることが公知である(例えば、特許文献2参照)。 A motor drive circuit has also been proposed that can sufficiently suppress harmonic noise components with a certain bandwidth without increasing the circuit size. In the case of a motor drive circuit that PWM drives an AC motor (6), the motor drive circuit includes a rectifier circuit (3) that rectifies power from an AC power source (1), a DC intermediate circuit (4) that smooths and holds the output of the rectifier circuit, an inverter circuit (5) that PWM controls the voltage applied to the AC motor based on the DC power held in the DC intermediate circuit, and a filter circuit (2) inserted between the AC power source and the rectifier circuit, and the filter circuit includes a noise filter (21) that reduces harmonic noise that may occur regardless of whether PWM control is performed, and a band-blocking filter (22) that reduces harmonic noise with a certain bandwidth that may occur due to PWM control (see, for example, Patent Document 2).
上記2件の発明においては、例えば、電力供給源(特許文献1における端子台、特許文献2における交流電源に相当する)の出力のノイズ除去のためのノイズフィルタ(特許文献1における第1ノイズ抑制部、第2ノイズ抑制部に相当する)におけるインダクタが、電力供給源からの電力による電熱で昇温する場合があった。そして、昇温に伴い、インダクタに付随する鉄心等の磁性体の特性が変化し、上記の回路を含む電子機器のEMI(Electro Magnetic Interference)性能が低下する虞があった。
In the above two inventions, for example, an inductor in a noise filter (corresponding to the first noise suppression section and the second noise suppression section in Patent Document 1) for removing noise from the output of a power supply source (corresponding to the terminal block in
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、電熱によってインダクタ
が昇温し、インダクタに付随する鉄心等の磁性体の特性が変化した場合でも、電子機器としてのEMI性能の低下を抑制できる電力変換装置を提供することを最終的な目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and has as its ultimate objective the provision of a power conversion device that can suppress deterioration of the EMI performance of the electronic device even when the temperature of the inductor rises due to electric heat and the characteristics of magnetic materials associated with the inductor, such as an iron core, change.
上記の課題を解決するための本発明は、
インダクタと、
前記インダクタまたは該インダクタの周囲または装置内の温度を検知する温度検知器と、
前記インダクタに電流を印加した際に、前記インダクタのうちの一部の巻き線について、流れる電流をバイパスさせることが可能なバイパス装置と、
前記温度検知器によって検知された前記インダクタの温度に応じて、前記バイパス装置に、前記一部の巻き線を流れる電流をバイパスさせ、または該バイパスを解除させることで、前記インダクタのインダクタンスを変更する制御部と、
を備えることを特徴とする、インダクタンス変更装置である。
To solve the above problems, the present invention provides:
An inductor;
a temperature detector that detects a temperature of the inductor, or a temperature around the inductor, or a temperature inside the device;
a bypass device capable of bypassing a current flowing through a portion of the windings of the inductor when a current is applied to the inductor;
a control unit that changes an inductance of the inductor by causing the bypass device to bypass or release the current flowing through the portion of the windings in response to the temperature of the inductor detected by the temperature detector; and
The inductance changing device is characterized by comprising:
本発明によれば、インダクタまたはインダクタの周囲の温度を検知し、インダクタの温度に応じて、インダクタの前記一部の巻き線を流れる電流をバイパスさせ、あるいは、バイパスを解除させることで、温度の上昇によるインダクタのインダクタンス値の変化を抑制することができる。その結果、インダクタを含む回路や機器における、発熱によるEMI特性の変化を抑制することができる。 According to the present invention, by detecting the temperature of the inductor or the area around the inductor and bypassing or removing the bypass of the current flowing through the part of the inductor windings depending on the inductor temperature, it is possible to suppress changes in the inductance value of the inductor caused by increases in temperature. As a result, it is possible to suppress changes in EMI characteristics caused by heat generation in circuits and devices that include inductors.
また、本発明においては、前記制御部は、前記温度検知器によって検知された前記インダクタの温度が所定温度以下の場合には、前記バイパス装置に前記一部の巻き線を流れる電流をバイパスさせ、前記インダクタの温度が所定温度を超えた場合には、前記バイパス装置に前記一部の巻き線を流れる電流のバイパスを解除させる、インダクタンス変更装置としてもよい。これによれば、特定の領域の周波数、あるいは特定の温度領域において、インダクタの温度が上昇してインダクタンス値が減少した場合に、瞬時に減少したインダクタのインダクタンス値の補正を行うことができる。インダクタの温度を管理することで、インダクタのインダクタンス値を管理することができる。 In the present invention, the control unit may be an inductance change device that causes the bypass device to bypass the current flowing through the portion of the windings when the temperature of the inductor detected by the temperature detector is equal to or lower than a predetermined temperature, and causes the bypass device to cancel the bypass of the current flowing through the portion of the windings when the temperature of the inductor exceeds the predetermined temperature. With this, when the inductor temperature rises and the inductance value decreases in a specific frequency range or a specific temperature range, the inductance value of the inductor that has decreased can be instantly corrected. The inductor inductance value can be managed by managing the inductor temperature.
また、本発明においては、前記インダクタは、複数のコイルが直列に接続されたコイル列により形成され、前記バイパス装置は、前記複数のコイルのうちのいずれかのコイルを流れる電流をバイパスさせることによって、前記インダクタのうちの前記一部の巻き線について、流れる電流をバイパスさせることを特徴とする、インダクタンス変更装置としてもよい。これによれば、インダクタを構成する複数のコイルのうち、特定のコイルの両端にバイパス装置を設置することで、より容易に、インダクタの温度上昇によるインダクタンス値の減少を抑制することができる。 In addition, in the present invention, the inductor may be formed by a coil array in which multiple coils are connected in series, and the bypass device may be an inductance change device characterized in that it bypasses the current flowing through one of the multiple coils, thereby bypassing the current flowing through the part of the windings of the inductor. In this way, by installing a bypass device on both ends of a specific coil among the multiple coils that make up the inductor, it is possible to more easily suppress the decrease in inductance value due to a rise in temperature of the inductor.
また、本発明においては、前記バイパス装置は、前記インダクタのうちの前記一部の巻き線に並列に設けられたバイパス線と、該バイパス線の導通/遮断を切り替えるスイッチ
素子を含むことを特徴とする、インダクタンス変更装置としてもよい。これによれば、スイッチ素子によるバイパス線の導通/遮断を切り替えるだけで容易にインダクタのインダ
クタンス値の変化を補正することができる。
In addition, in the present invention, the bypass device may be an inductance changing device characterized in that it includes a bypass line provided in parallel with the part of the windings of the inductor, and a switch element for switching the bypass line between conductive and cut-off. With this, it is possible to easily correct a change in the inductance value of the inductor by simply switching the bypass line between conductive and cut-off by the switch element.
また、本発明においては、前記バイパス装置は、前記インダクタのうちの前記一部の巻き線の導通/遮断を切り替える第2のスイッチ素子をさらに含むことを特徴とする、イン
ダクタンス変更装置としてもよい。これによれば、バイパス線が導通し、インダクタのうちの一部の巻き線が遮断することで、インダクタのうちの前述の一部の巻き線に流れる電流を完全に停止させ、バイパス線のみに流れる電流路が形成できる。反対に、バイパス線
が遮断し、インダクタのうちの一部の巻き線が導通することで、バイパス線を流れる電流を完全に停止させ、インダクタのうちの一部の巻き線のみに流れる電流路が形成できる。
Also, in the present invention, the bypass device may be an inductance changing device further including a second switch element for switching the conduction/cutoff of the part of the windings of the inductor. With this, by making the bypass line conductive and cutting off the part of the windings of the inductor, the current flowing through the part of the windings of the inductor can be completely stopped and a current path can be formed in which the current flows only through the bypass line. Conversely, by cutting off the bypass line and making the part of the windings of the inductor conductive, the current flowing through the bypass line can be completely stopped and a current path can be formed in which the current flows only through the part of the windings of the inductor.
また、本発明においては、上記の特徴を持つインダクタンス変更装置を有するノイズフィルタであって、前記インダクタンス変更装置におけるインダクタは、2つのコイルと、該2つのコイルに共通に設けられたコアと、を有するコモンモードチョークコイルである、ノイズフィルタとしてもよい。これによれば、ノイズフィルタにおけるノイズ除去性能の温度による変化を抑制することができる。 The present invention may also provide a noise filter having an inductance change device with the above characteristics, in which the inductor in the inductance change device is a common mode choke coil having two coils and a core provided in common to the two coils. This makes it possible to suppress changes in the noise removal performance of the noise filter due to temperature.
また、本発明においては、所定の電力供給装置からの出力が接続される入力端と、前記入力端から入力された、前記電力供給装置からの出力のノイズを除去する、上記の特徴を持つノイズフィルタと、前記ノイズフィルタを通過した後の直流電力を変圧するDCDCコンバータと、前記DCDCコンバータから出力された変圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータから出力された前記交流電力を波形整形するACフィルタと、を備える、電力変換装置としてもよい。これによれば、電力変換装置内部のノイズフィルタにおけるインダクタの磁性体の特性が変わり、電子機器としての電力変換装置のEMI性能が低下することを抑制できる。 In addition, the present invention may be a power conversion device that includes an input terminal to which an output from a predetermined power supply device is connected, a noise filter having the above characteristics that removes noise from the output from the power supply device input from the input terminal, a DC-DC converter that transforms the DC power that has passed through the noise filter, an inverter that converts the transformed DC power output from the DC-DC converter into AC power, and an AC filter that shapes the waveform of the AC power output from the inverter. This can prevent the characteristics of the magnetic material of the inductor in the noise filter inside the power conversion device from changing, thereby preventing the EMI performance of the power conversion device as an electronic device from deteriorating.
また、本発明においては、所定の電力供給装置からの出力が接続される入力端と、前記入力端を通過した後の直流電力を変圧するDCDCコンバータと、前記DCDCコンバータから出力された変圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータから出力された前記交流電力を波形整形する、上記の特徴を持つノイズフィルタを設けたACフィルタと、を備える、電力変換装置としてもよい。これによれば、DCDCコンバータやインバータから出力された後のノイズを除去することができる。 The present invention may also be a power conversion device that includes an input terminal to which an output from a specified power supply device is connected, a DC-DC converter that transforms the DC power that has passed through the input terminal, an inverter that converts the transformed DC power output from the DC-DC converter into AC power, and an AC filter that includes a noise filter having the above characteristics and that shapes the waveform of the AC power output from the inverter. This makes it possible to remove noise after it is output from the DC-DC converter or the inverter.
なお、上記の課題を解決するための手段は、可能な限り互いに組み合わせて用いることができる。 The means for solving the above problems can be used in combination with each other whenever possible.
本発明によれば、電熱によってインダクタが昇温し、インダクタを構成する鉄心等の磁性体の特性が変化した場合でも、インダクタのインダクタンス値を補正することができる。その結果、インダクタを含む回路や、電子機器としての電力変換装置のEMI性能の低下を抑制できる。 According to the present invention, even if the temperature of the inductor rises due to electric heat and the characteristics of the magnetic material that constitutes the inductor, such as the iron core, change, the inductance value of the inductor can be corrected. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the EMI performance of a circuit that includes an inductor and a power conversion device as an electronic device.
〔適用例〕
本適用例においては、電力変換装置がパワーコンディショナであり、パワーコンディシ
ョナが構成要素としてノイズフィルタを備える例について説明する。本適用例に係るパワーコンディショナにおけるノイズフィルタは、インダクタンス変更装置を備えており、インダクタンス変更装置は、チョークコイルに対して付加的に補充用コイルが配置された構成を有する。補充用コイルの両端はバイパス線と接続されており、バイパス線が遮断された場合に補充用コイルに流れる電流が増加する。
[Application example]
In this application example, the power conversion device is a power conditioner, and an example will be described in which the power conditioner includes a noise filter as a component. The noise filter in the power conditioner according to this application example includes an inductance change device, and the inductance change device has a configuration in which a supplementary coil is additionally disposed with respect to a choke coil. Both ends of the supplementary coil are connected to a bypass line, and when the bypass line is cut off, the current flowing through the supplementary coil increases.
図1は、本発明が適用可能なノイズフィルタ2を構成するインダクタンス変更装置1の一例を示す模式的な図である。インダクタンス変更装置1において、チョークコイル10と補充用コイル11は、互いに直列に接続されている。また、補充用コイル11に対して、バイパス線12が並列に接続されている。温度検知器13は、一対のチョークコイル10の間に配置されており、昇温した際のチョークコイル10あるいはチョークコイル10の周囲の温度を検知する。温度検知器13は、例えばサーミスタ等である。インダクタンス変更装置1は、対向して配置される一対のチョークコイル10と、一対のチョークコイル10に共通に設けられたコア(図示略)と、を有するコモンモードチョークコイルを備えている。
Figure 1 is a schematic diagram showing an example of an
図2は、本発明が適用可能なノイズフィルタ2を含むパワーコンディショナ3の一例を示す模式的な図である。ノイズフィルタ2は、図1に示すインダクタンス変更装置1を有する。通常、パワーコンディショナ3の起動時にはバイパス線12は導通している。パワーコンディショナ3が起動すると、端子台4からチョークコイル10への電力供給が開始する。端子台4からの電力供給による電熱で、チョークコイル10は昇温する。温度検知器13によって検知された温度が所定の閾値を超えた場合に、制御部140は、温度検知器13によって検知された温度に基づいてスイッチ素子15を制御し、その制御によって、図1に示すようにバイパス線12が遮断する。スイッチ素子15は、バイパス線12に含まれ、端子台4から流れる電流のオンオフを繰り返す機構を有する。バイパス線12が遮断すると、端子台4から流れる電流は、チョークコイル10と補充用コイル11を連続的に流れる。バイパス線12が導通し、電流がチョークコイル10とバイパス線12を連続的に流れる場合と比較して、バイパス線12が遮断し、電流がチョークコイル10と補充用コイル11を連続的に流れる場合は、インダクタンス変更装置1全体として巻き線の総数がより多いため、より大きなインダクタンス値を得ることができる。温度検知器13によって検知された温度が所定の閾値を下回った場合には、バイパス線12は再度導通する。なお、図2に示す可変制御回路16は、図1に示す補充用コイル11、及びスイッチ素子15を含むバイパス線12に相当する。
2 is a schematic diagram showing an example of a
ノイズフィルタ2は、直流電力が出力される二本のライン(以下、「ラインA」「ラインB」ともいう。)を有し、それぞれのラインにチョークコイル10が配置されている。端子台4からの出力は入力端30に接続されており、入力端30からノイズフィルタ2に直流電力が入力される。ノイズフィルタ2は、直流電力のノイズを除去するコンデンサを複数備えている。複数のコンデンサは、ラインAとラインBの間に配置されるアクロスザラインコンデンサ201、202(以下、単純に「コンデンサ201、202」ともいう。)と、それぞれラインAとグランドGの間、及びラインBとグランドGの間に配置されるラインバイパスコンデンサ203、204(以下、単純に「コンデンサ203、204」ともいう。)を含む。なお、図2に示す、コンデンサ203、204からグランドGに接続する配線以外にも、該配線はパワーコンディショナ3に含まれるが、図示を省略する。コンデンサ201、202、203、204によってノイズが除去された直流電力は、DCDCコンバータ31に向かって流れる。
The
ノイズフィルタ2を経てノイズが除去された直流電力は、ノイズフィルタ2に接続されたDCDCコンバータ31に入力される。DCDCコンバータ31は、ノイズフィルタ2を通過した後の直流電力を昇圧する。この昇圧機能は、制御部140によって制御される
。DCDCコンバータ31から出力された昇圧後の直流電力は、インバータ32に入力される。インバータ32は、昇圧後の直流電力を交流電力に変換する。この変換機能も、制御部140によって制御される。インバータ32から出力された交流電力は、ACフィルタ33に入力される。ACフィルタ33は、交流電力を波形整形する。ACフィルタ33から出力された波形整形後の交流電力は、出力端34に入力される。交流電力は、例えば三相交流であり、三相の位相がそれぞれ三つの出力端34に入力される。
The DC power from which noise has been removed through the
〔実施例1〕
以下、本発明の実施例1に係るパワーコンディショナについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明に係るパワーコンディショナは、以下の構成に限定する趣旨のものではない。
Example 1
Hereinafter, a power conditioner according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the power conditioner according to the present invention is not intended to be limited to the following configuration.
<装置構成>
ここで、図1の説明に戻る。図1に示すインダクタンス変更装置1は、それぞれのラインにおいて、インダクタとして補充用コイル11を備えず、チョークコイル10のみを備えていてもよい。その場合は、チョークコイル10の巻き数を増加し、スイッチ素子15を含むバイパス線12を、チョークコイル10における一部の巻き線の両端部分に接続する。そして、バイパス線12が導通した際に、チョークコイル10を流れる電流が、バイパス線12が接続された前述の一部の巻き線をバイパスする。また、図1に示すインダクタンス変更装置1は、一本のラインで構成され、単数のチョークコイル10及び単数の補充用コイル11を備えるものであってもよい。すなわち、インダクタンス変更装置1におけるインダクタは、コモンモードチョークコイルでなくてもよい。また、図1に示すインダクタンス変更装置1は、一対のチョークコイル10にコアが共通に設けられていなくてもよい。ここで、チョークコイル10及び補充用コイル11は、本発明におけるインダクタに相当する。なお、チョークコイル10の磁性体断面積は、温度に応じて変化させてもよく、補充用コイル11のインダクタンス値は、温度に応じて無段階調整が可能であってもよい。また、スイッチ素子15を含むバイパス線12は、本発明におけるバイパス装置に相当する。なお、スイッチ素子15は、半導体素子からなるスイッチング素子であってもよいし、リレー等機械的にバイパス線12を導通/遮断させるものであってもよい。
<Device configuration>
Returning to the description of FIG. 1, the
ここで、図2の説明に戻る。図2に示すパワーコンディショナ3は、一対のチョークコイル10の間に温度検知器13が配置されているが、その代わりとして、温度検知器13は、制御部140及びDCDCコンバータ31及びインバータ32に実装されていてもよい。その場合は、昇温した際のチョークコイル10あるいはチョークコイル10の周囲の温度を直接的に検知する代わりに、DCDCコンバータ31やインバータ32の温度を検知することで、チョークコイル10あるいはチョークコイル10の周囲の温度を推測する。そして、制御部140は、DCDCコンバータ31及びインバータ32に実装された温度検知器13、あるいは制御部140自体に実装された温度検知器13が検知した温度に基づいて、可変制御回路16に制御を施す。なお、実施例1では、制御部140は、図1に示す制御部14と共通である。なお、ACフィルタ33にもノイズフィルタ2を含める構成にしてもよい。また、パワーコンディショナ3は、本発明における電力変換装置に相当する。また、端子台4に接続される電源は、本発明における電力供給装置に相当する。
Now, let us return to the explanation of FIG. 2. In the
図3は、温度検知器13の温度検出に基づく、バイパス線12の導通/遮断の切り替え
の処理を示すフローチャートである。以下、図3を用いて処理の流れについて説明する。本フローチャートでは、まず、端子台4からの電力供給による電熱で、チョークコイル10が昇温すると、温度検知器13は、昇温した際のチョークコイル10あるいはチョークコイル10の周囲の温度を検知する(S101)。温度検知器13が検知した温度の情報は、制御部14によって取得される(S102)。制御部14は、取得した温度の値を所定の閾値Aと比較する(S103)。温度の値が閾値A以下である場合は(S103:n
o)、S101に戻る。温度の値が閾値Aより大きい場合は(S103:yes)、スイッチ素子15の作動によってバイパス線12が遮断する(S104)。なお、S101の時点では、バイパス線12は導通していることが前提である。バイパス線12が遮断した後、温度検知器13は、昇温した際のチョークコイル10あるいはチョークコイル10の周囲の温度を再度検知する(S105)。温度検知器13が検知した温度の情報は、制御部14によって再度取得される(S106)。制御部14は、取得した温度の値を所定の閾値Bと比較する(S107)。ここで、閾値Bは閾値A以下であるものとする。温度の値が閾値B以上である場合は(S107:no)、S105に戻る。温度の値が閾値Bより小さい場合は(S107:yes)、スイッチ素子15の作動によってバイパス線12が導通する(S108)。パワーコンディショナ3が起動中である場合は、このフローが所定期間毎、例えば数sec~数十sec毎に繰り返される。
3 is a flowchart showing the process of switching the
o), and returns to S101. If the temperature value is greater than the threshold A (S103: yes), the
図4は、チョークコイル10の巻き数の違い、及びチョークコイル10の周囲の温度の違いによる、チョークコイル10のインダクタンスとインピーダンスの特性を表すグラフである。各グラフの横軸は周波数(単位:Hz)、左の縦軸はインダクタンス値(単位:mH)、右の縦軸はインピーダンス値(単位:Ω)を表す。各グラフの曲線Lはインダクタンスの特性、曲線Zはインピーダンスの特性を表す。また、図4(a)におけるチョークコイル10の巻き数(以下、単純に「巻き数」ともいう。)、及びチョークコイル10の周囲の温度(以下、単純に「周囲の温度」ともいう。)の値は、それぞれ8、及び25℃である。図4(b)における巻き数、及び周囲の温度の値は、それぞれ10、及び25℃である。図4(c)における巻き数、及び周囲の温度の値は、それぞれ8、及び70℃である。図4(d)における巻き数、及び周囲の温度の値は、それぞれ10、及び70℃である。
Figure 4 is a graph showing the inductance and impedance characteristics of the
各グラフの曲線Lを比較する。巻き数の値が等しい図4(a)と図4(c)、あるいは図4(b)と図4(d)を比較して、周波数の増加に伴ってインダクタンス値が急峻に減少する領域の一部において、周囲の温度の値が増加するとインダクタンス値が減少することが分かる。具体的には、巻き数が8の場合も10の場合も、周波数が約200~500kHzの領域(以下、「特定の領域」ともいう。)で、周囲の温度の値が増加するとインダクタンス値が減少することが分かる。周波数が特定の領域より大きい範囲では、いずれの条件においてもインダクタンスとして機能していないことが分かる。周囲の温度の値が等しい図4(a)と図4(b)、あるいは図4(c)と図4(d)を比較して、インダクタンスとして機能していない範囲を除いて、巻き数の値が増加するとインダクタンス値が増加することが分かる。なお、各グラフの曲線Zの比較については省略する。 Compare the curves L of each graph. Comparing Figure 4(a) and Figure 4(c) or Figure 4(b) and Figure 4(d) where the number of turns is the same, it can be seen that in a part of the region where the inductance value sharply decreases with increasing frequency, the inductance value decreases as the ambient temperature increases. Specifically, in both the case of 8 turns and 10 turns, it can be seen that in the frequency region of about 200 to 500 kHz (hereinafter also referred to as the "specific region"), the inductance value decreases as the ambient temperature increases. It can be seen that in the frequency range above the specific region, it does not function as an inductance under any condition. Comparing Figure 4(a) and Figure 4(b) or Figure 4(c) and Figure 4(d) where the ambient temperature values are the same, it can be seen that the inductance value increases as the number of turns increases, except in the region where it does not function as an inductance. Comparison of the curves Z of each graph is omitted.
特定の領域において、周囲の温度が上昇し、インダクタンス値が減少した場合にも、巻き数を増加することで減少したインダクタンス値を補正することができる。インダクタンス値が減少するとノイズフィルタ2の性能が劣化する。また、場合によりパワーコンディショナ3の内部のノイズが外部に放出し、パワーコンディショナ3の電子機器としてのEMI性能が低下する。巻き数を増加することで、ノイズフィルタ2の性能劣化や、パワーコンディショナ3のEMI性能の低下を抑制することができる。
Even if the ambient temperature rises in a specific region and the inductance value decreases, the decreased inductance value can be corrected by increasing the number of turns. If the inductance value decreases, the performance of the
〔実施例2〕
次に、本発明の実施例2について説明する。実施例2では、バイパス以外の電流路にスイッチ素子が配置されたインダクタンス変更装置について説明する。
Example 2
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, an inductance changing device in which a switch element is disposed in a current path other than the bypass will be described.
図5は、実施例2におけるインダクタンス変更装置1aの一例を示す模式的な図である。図5に示すインダクタンス変更装置1aは、チョークコイル10aと補充用コイル11aが互いに直列に接続されている点、及び補充用コイル11aに対してバイパス線12aが並列に接続されている点、及び温度検知器13aが昇温した際のチョークコイル10a
あるいはチョークコイル10aの周囲の温度を検知する点、及びコモンモードチョークコイルを備えている点、及び制御部14aがスイッチ素子15aを含むバイパス線12aの導通/遮断を制御する点において、実施例1に示すインダクタンス変更装置1と類似して
いる。実施例1に示すインダクタンス変更装置1との相違点として、インダクタンス変更装置1aにおいて、補充用コイル11aを含む電流路にもスイッチ素子15bが配置されている。温度検知器13aによって検知された温度が所定の閾値を超えた場合に、制御部14aは、温度検知器13aによって検知された温度に基づいてスイッチ素子15aとスイッチ素子15bを制御し、その制御によって、図5に示すようにバイパス線12aが遮断し、スイッチ素子15bが配置された電流路が導通する。この状態において、電流がチョークコイル10aと補充用コイル11aを連続的に流れ、所定の閾値を超えた温度によって変化したインダクタンス値が補正される。温度検知器13aによって検知された温度が所定の閾値以下の場合には、バイパス線12aが導通し、スイッチ素子15bが配置された電流路が遮断する。この状態において、インダクタンス変更装置1aにおいてスイッチ素子15bが配置されていない場合と比較して、補充用コイル11aを流れる電流は完全に停止し、電流はバイパス線12aのみを流れる。ここで、スイッチ素子15bは、本発明における第2のスイッチ素子に相当する。
5 is a schematic diagram showing an example of an
Alternatively, it is similar to the
〔実施例3〕
次に、本発明の実施例3について説明する。実施例3では、バイパス以外の電流路にスイッチ素子が配置されたインダクタンス変更装置を適用することが可能である一般的な電源回路について説明する。本実施例における電源回路は、例えば昇圧回路を含む。
Example 3
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a general power supply circuit to which an inductance change device in which a switch element is arranged in a current path other than a bypass can be applied will be described. The power supply circuit in this embodiment includes, for example, a boost circuit.
図6は、実施例3におけるインダクタンス変更装置1bを適用した昇圧回路31bの一例を示す模式的な図である。ここでは、インダクタンス変更装置1bは、インダクタとして単数のチョークコイル10bのみを有しているものとする。インダクタンス変更装置1bにおいて、スイッチ素子15cを含むバイパス線12bは、チョークコイル10bにおける一部の巻き線に接続しており、スイッチ素子15dを含む電流路は、チョークコイル10bの先端に接続されている。温度検知器(図示略)によって検知された温度が所定の閾値を超えた場合に、制御部14bは、温度検知器によって検知された温度に基づいてスイッチ素子15cとスイッチ素子15dを制御し、その制御によって、図6に示すようにバイパス線12bが遮断し、スイッチ素子15dが配置された電流路が導通する。温度検知器によって検知された温度が所定の閾値以下の場合には、バイパス線12bが導通し、スイッチ素子15dが配置された電流路が遮断する。
Figure 6 is a schematic diagram showing an example of a
スイッチ素子15eを含む電流路はグランドGに接続している。温度検知器によって検知された温度が所定の閾値を超えた場合には、スイッチ素子15eを含む電流路が図6に示すように遮断し、電流はダイオード5によって昇圧回路31aの出力端に向かって一方向に流れる。
The current path including the
チョークコイル10bあるいはチョークコイル10bの周囲の温度が上昇し、インダクタンス値が減少すると、コンデンサ203bに出入りするリプル電流が増加する。これによって、コンデンサ203bが昇温し、静電容量が減少する。これによって、出力端からの出力電圧が悪化する。また、インダクタンス値が極端に減少した場合は、昇圧回路31bに過電流が流れ、磁気飽和が生じる。これによって、昇圧回路31bの作動が不安定になったり停止したりする。最悪の場合は故障に至る。実施例3における昇圧回路31bは、このようなチョークコイル10bのインダクタンス値の減少によって起こりうる不具合を防止するためのものである。なお、実施例3における昇圧回路31bは、図2に示すDCDCコンバータ31に適用されてもよい。
When the temperature of the
なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の
構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
<発明1>
インダクタ(10、11)と、
前記インダクタまたは該インダクタの周囲の温度を検知する温度検知器(13)と、
前記インダクタに電流を印加した際に、前記インダクタのうちの一部の巻き線について、流れる電流をバイパスさせることが可能なバイパス装置(12、15)と、
前記温度検知器によって検知された前記インダクタの温度に応じて、前記バイパス装置に、前記一部の巻き線を流れる電流をバイパスさせ、または該バイパスを解除させることで、前記インダクタのインダクタンスを変更する制御部(14、140)と、
を備えることを特徴とする、インダクタンス変更装置(1)。
In the following, the components of the present invention will be described with reference to the reference numerals in the drawings in order to make it possible to compare the components of the present invention with the configurations of the embodiments.
<
Inductors (10, 11);
a temperature detector (13) for detecting the temperature of the inductor or the temperature around the inductor;
a bypass device (12, 15) capable of bypassing a current flowing through a portion of the windings of the inductor when a current is applied to the inductor;
a control unit (14, 140) that changes an inductance of the inductor by causing the bypass device to bypass or release the current flowing through the part of the windings in response to the temperature of the inductor detected by the temperature detector; and
An inductance changing device (1), comprising:
1 :インダクタンス変更装置
10 :チョークコイル
11 :補充用コイル
12 :バイパス線
13 :温度検知器
14、140 :制御部
15 :スイッチ素子
16 :可変制御回路
2 :ノイズフィルタ
201―204:コンデンサ
3 :パワーコンディショナ
30 :入力端
31 :DCDCコンバータ
32 :インバータ
33 :ACフィルタ
34 :出力端
4 :端子台
5 :ダイオード
1: Inductance change device 10: Choke coil 11: Supplement coil 12: Bypass line 13:
Claims (6)
前記インダクタまたは該インダクタの周囲または装置内の温度を検知する温度検知器と、
前記インダクタに電流を印加した際に、前記インダクタのうちの一部の巻き線について、流れる電流をバイパスさせることが可能なバイパス装置と、
前記温度検知器によって検知された前記インダクタの温度に応じて、前記バイパス装置に、前記一部の巻き線を流れる電流をバイパスさせ、または該バイパスを解除させることで、前記インダクタのインダクタンスを変更する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度検知器によって検知された前記インダクタの温度が所定温度以下の場合には、前記バイパス装置に前記一部の巻き線を流れる電流をバイパスさせ、前記インダクタの温度が所定温度を超えた場合には、前記バイパス装置に前記一部の巻き線を流れる電流のバイパスを解除させ、
前記インダクタは、複数のコイルが直列に接続されたコイル列により形成され、
前記バイパス装置は、前記複数のコイルのうちのいずれかのコイルを流れる電流をバイパスさせることによって、前記インダクタのうちの前記一部の巻き線について、流れる電流をバイパスさせることを特徴とする、インダクタンス変更装置。 An inductor;
a temperature detector that detects a temperature of the inductor, or a temperature around the inductor, or a temperature inside the device;
a bypass device capable of bypassing a current flowing through a portion of the windings of the inductor when a current is applied to the inductor;
a control unit that changes an inductance of the inductor by causing the bypass device to bypass or release the current flowing through the portion of the windings in response to the temperature of the inductor detected by the temperature detector; and
Equipped with
the control unit causes the bypass device to bypass the current flowing through the portion of the windings when the temperature of the inductor detected by the temperature detector is equal to or lower than a predetermined temperature, and causes the bypass device to cancel the bypass of the current flowing through the portion of the windings when the temperature of the inductor exceeds the predetermined temperature;
the inductor is formed by a coil array in which a plurality of coils are connected in series;
The inductance change device is characterized in that the bypass device bypasses the current flowing through any one of the plurality of coils, thereby bypassing the current flowing through the portion of the windings of the inductor .
る、請求項1に記載のインダクタンス変更装置。 2. The inductance change device according to claim 1 , wherein the bypass device includes a bypass line provided in parallel with the part of the windings of the inductor, and a switch element that switches between conductive and non-conductive states of the bypass line.
える第2のスイッチ素子をさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載のインダクタンス変更装置。 3. The inductance changing device according to claim 2 , wherein the bypass device further includes a second switch element that switches between conductive and cut-off states of the windings of the inductor.
前記インダクタンス変更装置におけるインダクタは、2つのコイルと、該2つのコイルに共通に設けられたコアと、を有するコモンモードチョークコイルである、ノイズフィルタ。 A noise filter having the inductance change device according to any one of claims 1 to 3 ,
A noise filter, wherein the inductor in the inductance change device is a common mode choke coil having two coils and a core provided in common to the two coils.
前記入力端から入力された、前記電力供給装置からの出力のノイズを除去する、請求項4に記載のノイズフィルタと、
前記ノイズフィルタを通過した後の直流電力を変圧するDCDCコンバータと、
前記DCDCコンバータから出力された変圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから出力された前記交流電力を波形整形するACフィルタと、
を備える、電力変換装置。 an input terminal to which an output from a predetermined power supply device is connected;
a noise filter according to claim 4 , which removes noise input from the input terminal and output from the power supply device;
a DC-DC converter that transforms the DC power that has passed through the noise filter;
an inverter for converting the transformed DC power output from the DC-DC converter into AC power;
an AC filter that shapes the waveform of the AC power output from the inverter;
A power conversion device comprising:
前記入力端を通過した後の直流電力を変圧するDCDCコンバータと、
前記DCDCコンバータから出力された変圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから出力された前記交流電力を波形整形する、請求項4に記載のノイズフィルタを設けたACフィルタと、
を備える、電力変換装置。 an input terminal to which an output from a predetermined power supply device is connected;
a DC-DC converter that transforms the DC power after passing through the input terminal;
an inverter for converting the transformed DC power output from the DC-DC converter into AC power;
an AC filter including the noise filter according to claim 4 which shapes the waveform of the AC power output from the inverter;
A power conversion device comprising:
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