JP2003309902A - 車両用電力変換装置 - Google Patents
車両用電力変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両用電力変換装置の内部に寄生する寄生コ
ンデンサ成分を介して流れる高周波漏洩電流を抑制する
ことにある。 【解決手段】 半導体スイッチで構成される電力変換回
路１と、主回路配線（プラス電源）７と、開放スイッチ
４を介して電力変換回路に接続される主回路配線（マイ
ナス電源）８と、短絡スイッチ３と、短絡スイッチより
も電力変換回路側に短絡スイッチと並列に接続され、電
力変換回路の直流入力電圧を平滑する平滑コンデンサ
（ケースが導電性）２と、電力変換装置の筐体９と車体
６とを接続するアース線５とから構成され、車体に艤装
される車両用電力変換装置において、絶縁体５００の上
に平滑コンデンサを配し、平滑コンデンサと筐体との間
の絶縁を取るとともに、平滑コンデンサと筐体を抵抗器
５０を介して接続し、開放スイッチの負側と筐体を抵抗
器５１によって接続する。
ンデンサ成分を介して流れる高周波漏洩電流を抑制する
ことにある。 【解決手段】 半導体スイッチで構成される電力変換回
路１と、主回路配線（プラス電源）７と、開放スイッチ
４を介して電力変換回路に接続される主回路配線（マイ
ナス電源）８と、短絡スイッチ３と、短絡スイッチより
も電力変換回路側に短絡スイッチと並列に接続され、電
力変換回路の直流入力電圧を平滑する平滑コンデンサ
（ケースが導電性）２と、電力変換装置の筐体９と車体
６とを接続するアース線５とから構成され、車体に艤装
される車両用電力変換装置において、絶縁体５００の上
に平滑コンデンサを配し、平滑コンデンサと筐体との間
の絶縁を取るとともに、平滑コンデンサと筐体を抵抗器
５０を介して接続し、開放スイッチの負側と筐体を抵抗
器５１によって接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用電力変換装
置に係り、特に、電力変換装置から放出される高周波漏
洩電流を抑制する技術に関する。
置に係り、特に、電力変換装置から放出される高周波漏
洩電流を抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術として、図８に、鉄道車両にお
ける電力変換装置の艤装状態を示す。電力変換装置９
は、車両６の床下に艤装され、架線、車両の屋根上に設
置された集電装置１３、遮断器１４、平滑リアクトル１
５、電力変換装置９、台車およびレールによって構成さ
れる経路を経て直流電力を変電所から得ている。図５
に、電力変換装置の内部および車体と筐体との電気的な
接続状態を示す。電力変換装置は、半導体スイッチで構
成される電力変換回路１と、電力変換回路に電力を供給
する主回路配線（プラス電源）７と、開放スイッチ４を
介して電力変換回路１に接続される主回路配線（マイナ
ス電源）８と、主回路配線７と開放スイッチ４の電力変
換回路側との間に接続される短絡スイッチ３と、短絡ス
イッチ３よりも電力変換回路側に短絡スイッチ３と並列
に接続され、電力変換回路１の直流入力電圧を平滑する
平滑コンデンサ２と、電力変換装置の筐体９と車体６と
を接続するアース線５とから構成される。電力変換回路
１からの交流はモータ線１０を介して出力される。
ける電力変換装置の艤装状態を示す。電力変換装置９
は、車両６の床下に艤装され、架線、車両の屋根上に設
置された集電装置１３、遮断器１４、平滑リアクトル１
５、電力変換装置９、台車およびレールによって構成さ
れる経路を経て直流電力を変電所から得ている。図５
に、電力変換装置の内部および車体と筐体との電気的な
接続状態を示す。電力変換装置は、半導体スイッチで構
成される電力変換回路１と、電力変換回路に電力を供給
する主回路配線（プラス電源）７と、開放スイッチ４を
介して電力変換回路１に接続される主回路配線（マイナ
ス電源）８と、主回路配線７と開放スイッチ４の電力変
換回路側との間に接続される短絡スイッチ３と、短絡ス
イッチ３よりも電力変換回路側に短絡スイッチ３と並列
に接続され、電力変換回路１の直流入力電圧を平滑する
平滑コンデンサ２と、電力変換装置の筐体９と車体６と
を接続するアース線５とから構成される。電力変換回路
１からの交流はモータ線１０を介して出力される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電力変換回路を構成し
ている半導体素子がスイッチングすると、電力変換回路
の出力電圧は急激に変動する。電力変換回路の出力電圧
の変動に伴い、電力変換装置内部の配線や平滑コンデン
サなどの構成要素と筐体や、筐体・車体間に寄生する寄
生コンデンサ成分を介して高周波の漏洩電流が流れる。
その中でも平滑コンデンサのケースから筐体に漏れ出す
高周波漏洩電流が大きい。これらの漏洩電流が電力変換
装置の筐体等を経由して電力変換装置の外部に漏洩し、
通信設備、信号設備などに悪影響を与える。
ている半導体素子がスイッチングすると、電力変換回路
の出力電圧は急激に変動する。電力変換回路の出力電圧
の変動に伴い、電力変換装置内部の配線や平滑コンデン
サなどの構成要素と筐体や、筐体・車体間に寄生する寄
生コンデンサ成分を介して高周波の漏洩電流が流れる。
その中でも平滑コンデンサのケースから筐体に漏れ出す
高周波漏洩電流が大きい。これらの漏洩電流が電力変換
装置の筐体等を経由して電力変換装置の外部に漏洩し、
通信設備、信号設備などに悪影響を与える。
【０００４】本発明の課題は、電力変換装置の内部に寄
生する寄生コンデンサ成分を介して流れる高周波漏洩電
流を抑制することにある。
生する寄生コンデンサ成分を介して流れる高周波漏洩電
流を抑制することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、平滑コンデンサのケースが導電体であるとき、電力
変換装置の筐体と平滑コンデンサを絶縁するとともに、
平滑コンデンサのケースと筐体を減流要素を介して接続
する。また、平滑コンデンサのケースが導電体であると
き、平滑コンデンサのケースと筐体間を絶縁する。ま
た、平滑コンデンサのケースが導電体であり、平滑コン
デンサのケースと筐体とを減流要素を介して接続する。
また、平滑コンデンサのケースが非導電体であるとき、
電力変換装置の筐体と対面する平滑コンデンサのケース
の面を導電物で被うとともに、導電物と筐体とを減流要
素を介して接続する。また、電力変換回路の直流入力の
負側の配線と筐体を減流要素を介して接続する。
に、平滑コンデンサのケースが導電体であるとき、電力
変換装置の筐体と平滑コンデンサを絶縁するとともに、
平滑コンデンサのケースと筐体を減流要素を介して接続
する。また、平滑コンデンサのケースが導電体であると
き、平滑コンデンサのケースと筐体間を絶縁する。ま
た、平滑コンデンサのケースが導電体であり、平滑コン
デンサのケースと筐体とを減流要素を介して接続する。
また、平滑コンデンサのケースが非導電体であるとき、
電力変換装置の筐体と対面する平滑コンデンサのケース
の面を導電物で被うとともに、導電物と筐体とを減流要
素を介して接続する。また、電力変換回路の直流入力の
負側の配線と筐体を減流要素を介して接続する。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態を示
す車両用電力変換装置の構成図である。図１において、
図５と同じ機器については図５と同じ記号を付してあ
る。本実施形態においては、絶縁体５００の上に平滑コ
ンデンサ（ケースが導電性）２を配し、平滑コンデンサ
２と筐体９との間の絶縁を取るとともに、平滑コンデン
サ２と筐体９を抵抗器（減流要素）５０を介して接続
し、開放スイッチ４の負側と筐体９を抵抗器５１（減流
要素）によって接続する。
す車両用電力変換装置の構成図である。図１において、
図５と同じ機器については図５と同じ記号を付してあ
る。本実施形態においては、絶縁体５００の上に平滑コ
ンデンサ（ケースが導電性）２を配し、平滑コンデンサ
２と筐体９との間の絶縁を取るとともに、平滑コンデン
サ２と筐体９を抵抗器（減流要素）５０を介して接続
し、開放スイッチ４の負側と筐体９を抵抗器５１（減流
要素）によって接続する。
【０００７】図２に、図１の構成における高周波成分に
対する等価回路を示す。また、平滑コンデンサ２の高周
波成分に対する等価回路を図６に示す。図６において、
平滑コンデンサ２は、コンデンサセル２１を金属ケース
で覆った構成である。コンデンサセル２１は、内部で電
荷を蓄積する構成となっている。このとき、コンデンサ
セル２１と平滑コンデンサ２の金属ケース間の絶縁物を
誘電体とした寄生容量２２，２３が発生し、平滑コンデ
ンサ２の等価回路は図６のようになる。図２において、
１１は等価ノイズ源、１２は寄生コンデンサ、１８は車
体アース、２４，４４は寄生コンデンサ、２５，４０は
寄生インダクタンス、４１はノイズ伝播経路、５０，５
１は抵抗器を示す。平滑コンデンサ２の金属ケースと内
包されているコンデンサセル２１との間に寄生するコン
デンサ（寄生容量２２，２３の集約）２４と、配線の寄
生インダクタンス２５により構成される共振回路により
大きな漏洩電流イが流れる。本実施形態では、平滑コン
デンサ２と筐体９の間を絶縁（絶縁体５００）するとと
もに、平滑コンデンサ２と筐体９の間を抵抗器５０を介
して接続することによって、寄生コンデンサ２４と配線
の寄生インダクタンス２５の共振およびそれに伴って発
生する高周波漏洩電流を抑制する。勿論、平滑コンデン
サ２と筐体９の間の絶縁を確保するのみで抵抗器５０を
挿入しなくても、共振にもとなう漏洩電流を抑制するこ
とができる。また、平滑コンデンサ２のケースと筐体９
の間のインピーダンスよりも低いインピーダンスを有す
る抵抗器で平滑コンデンサ２のケースと筐体９の間を接
続すれば、平滑コンデンサ２のケースの電位が安定する
ので、平滑コンデンサ２のケースと筐体９の間に電位差
が発生しなくなる。この結果、平滑コンデンサ２のケー
スと筐体９の間を絶縁しなくとも、平滑コンデンサ２の
ケースと筐体９の間に漏洩電流が流れなくなる。
対する等価回路を示す。また、平滑コンデンサ２の高周
波成分に対する等価回路を図６に示す。図６において、
平滑コンデンサ２は、コンデンサセル２１を金属ケース
で覆った構成である。コンデンサセル２１は、内部で電
荷を蓄積する構成となっている。このとき、コンデンサ
セル２１と平滑コンデンサ２の金属ケース間の絶縁物を
誘電体とした寄生容量２２，２３が発生し、平滑コンデ
ンサ２の等価回路は図６のようになる。図２において、
１１は等価ノイズ源、１２は寄生コンデンサ、１８は車
体アース、２４，４４は寄生コンデンサ、２５，４０は
寄生インダクタンス、４１はノイズ伝播経路、５０，５
１は抵抗器を示す。平滑コンデンサ２の金属ケースと内
包されているコンデンサセル２１との間に寄生するコン
デンサ（寄生容量２２，２３の集約）２４と、配線の寄
生インダクタンス２５により構成される共振回路により
大きな漏洩電流イが流れる。本実施形態では、平滑コン
デンサ２と筐体９の間を絶縁（絶縁体５００）するとと
もに、平滑コンデンサ２と筐体９の間を抵抗器５０を介
して接続することによって、寄生コンデンサ２４と配線
の寄生インダクタンス２５の共振およびそれに伴って発
生する高周波漏洩電流を抑制する。勿論、平滑コンデン
サ２と筐体９の間の絶縁を確保するのみで抵抗器５０を
挿入しなくても、共振にもとなう漏洩電流を抑制するこ
とができる。また、平滑コンデンサ２のケースと筐体９
の間のインピーダンスよりも低いインピーダンスを有す
る抵抗器で平滑コンデンサ２のケースと筐体９の間を接
続すれば、平滑コンデンサ２のケースの電位が安定する
ので、平滑コンデンサ２のケースと筐体９の間に電位差
が発生しなくなる。この結果、平滑コンデンサ２のケー
スと筐体９の間を絶縁しなくとも、平滑コンデンサ２の
ケースと筐体９の間に漏洩電流が流れなくなる。
【０００８】また、主回路配線８は数ｍから場合によっ
ては十数ｍの長さになる。このため、高周波成分に対し
て無視できないインダクタンス４０になるので、平滑コ
ンデンサ２のマイナス側の端子の電位は、高周波的に不
安定となる。このため、電力変換回路１のスイッチング
に伴い、電力変換装置内部に存在する平滑コンデンサ
２、開放スイッチ４、短絡スイッチ３、電力変換回路１
などの電気機器と筐体９の間に寄生する寄生コンデンサ
（集約して表現）４４を介して漏洩電流ロが流れる。そ
こで、開放スイッチ４の電源側を抵抗器５１を介して接
続する。この結果、主回路配線８の開放スイッチ４の電
源側における電位は、筐体９すなわちアース電位とな
り、平滑コンデンサ２のマイナス側の電位および電力変
換装置の内部に存在する電気機器の電位が安定化され、
これらの電気機器と筐体９の間に寄生する寄生コンデン
サ４４を介して流れる漏洩電流を抑制することができ
る。勿論、抵抗器５１は、開放スイッチ４の平滑コンデ
ンサ２側と筐体９の間に接続しても同様の結果が得られ
る。
ては十数ｍの長さになる。このため、高周波成分に対し
て無視できないインダクタンス４０になるので、平滑コ
ンデンサ２のマイナス側の端子の電位は、高周波的に不
安定となる。このため、電力変換回路１のスイッチング
に伴い、電力変換装置内部に存在する平滑コンデンサ
２、開放スイッチ４、短絡スイッチ３、電力変換回路１
などの電気機器と筐体９の間に寄生する寄生コンデンサ
（集約して表現）４４を介して漏洩電流ロが流れる。そ
こで、開放スイッチ４の電源側を抵抗器５１を介して接
続する。この結果、主回路配線８の開放スイッチ４の電
源側における電位は、筐体９すなわちアース電位とな
り、平滑コンデンサ２のマイナス側の電位および電力変
換装置の内部に存在する電気機器の電位が安定化され、
これらの電気機器と筐体９の間に寄生する寄生コンデン
サ４４を介して流れる漏洩電流を抑制することができ
る。勿論、抵抗器５１は、開放スイッチ４の平滑コンデ
ンサ２側と筐体９の間に接続しても同様の結果が得られ
る。
【０００９】車両用電力変換装置においては、装置を構
成する電気機器が大地に対して十分な絶縁能力を維持し
ているか定期的に試験を行うことが一般的である。この
試験は、開放スイッチ４を開放し、短絡スイッチ５を短
絡した上で、開放スイッチ４の平滑コンデンサ２側と筐
体９（即ち、大地電位）との間に高圧（１５００Ｖ級の
機器の場合、ＡＣ５４００Ｖ）を印加する試験を行う。
このため、抵抗器５１を開放スイッチ４の平滑コンデン
サ２側に接続した場合には、抵抗器５１には上記の試験
を考慮した耐圧を有する抵抗器とする必要がある。一方
で、抵抗器５１を開放スイッチ４の負側に接続した場合
には、上述の試験時には切り離されるので、比較的耐圧
の低い抵抗器を使用できるので、小型・軽量化の点で有
利になるということを記しておく。
成する電気機器が大地に対して十分な絶縁能力を維持し
ているか定期的に試験を行うことが一般的である。この
試験は、開放スイッチ４を開放し、短絡スイッチ５を短
絡した上で、開放スイッチ４の平滑コンデンサ２側と筐
体９（即ち、大地電位）との間に高圧（１５００Ｖ級の
機器の場合、ＡＣ５４００Ｖ）を印加する試験を行う。
このため、抵抗器５１を開放スイッチ４の平滑コンデン
サ２側に接続した場合には、抵抗器５１には上記の試験
を考慮した耐圧を有する抵抗器とする必要がある。一方
で、抵抗器５１を開放スイッチ４の負側に接続した場合
には、上述の試験時には切り離されるので、比較的耐圧
の低い抵抗器を使用できるので、小型・軽量化の点で有
利になるということを記しておく。
【００１０】図３は、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態は、平滑コンデンサ２９が非金属（非導電性）
のケースの場合の例である。ケースが非金属の場合、平
滑コンデンサ（ケースが非導電性）２９と筐体９の絶縁
はケースで確保することができるので、図１に示したよ
うに平滑コンデンサ２と筐体９を絶縁体５００により絶
縁する必要がない。しかしながら、コンデンサセル２１
と筐体９の間には、寄生コンデンサ２２，２３を含む寄
生コンデンサ（図示せず）が存在するので、この寄生コ
ンデンサと寄生インダクタンス（図示せず）による共振
電流が流れる。これを抑制するため、非金属のケースを
導体２００で被うとともに、導体２００と筐体９の間を
抵抗器５０を介して接続する。この結果、コンデンサセ
ル２１と筐体９の間に寄生する寄生コンデンサを介して
流れる漏洩電流を抑制することができる。ここで、コン
デンサセル２１と筐体９の間に寄生する寄生コンデンサ
は、非金属のケースの面と筐体９の面が向かい合う部分
で発生する寄生容量が最も大きくなる。そこで、図４に
示すように、ケースの面と筐体９の面が向かい合う部分
にのみ導体２００を配し、この導体２００と筐体９との
間を抵抗器を介して接続しても同様の効果が得られる。
実施形態は、平滑コンデンサ２９が非金属（非導電性）
のケースの場合の例である。ケースが非金属の場合、平
滑コンデンサ（ケースが非導電性）２９と筐体９の絶縁
はケースで確保することができるので、図１に示したよ
うに平滑コンデンサ２と筐体９を絶縁体５００により絶
縁する必要がない。しかしながら、コンデンサセル２１
と筐体９の間には、寄生コンデンサ２２，２３を含む寄
生コンデンサ（図示せず）が存在するので、この寄生コ
ンデンサと寄生インダクタンス（図示せず）による共振
電流が流れる。これを抑制するため、非金属のケースを
導体２００で被うとともに、導体２００と筐体９の間を
抵抗器５０を介して接続する。この結果、コンデンサセ
ル２１と筐体９の間に寄生する寄生コンデンサを介して
流れる漏洩電流を抑制することができる。ここで、コン
デンサセル２１と筐体９の間に寄生する寄生コンデンサ
は、非金属のケースの面と筐体９の面が向かい合う部分
で発生する寄生容量が最も大きくなる。そこで、図４に
示すように、ケースの面と筐体９の面が向かい合う部分
にのみ導体２００を配し、この導体２００と筐体９との
間を抵抗器を介して接続しても同様の効果が得られる。
【００１１】図７は、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態は、平滑コンデンサのケースが非金属（非導電
性）の場合の別の例である。本実施形態では、平滑コン
デンサ（ケースが非導電性）２９の端子と筐体９の間を
コンデンサ５２，５３および抵抗器５０を介して接続し
た構成である。コンデンサセル２１と筐体９との間に寄
生する寄生コンデンサ２２，２３を含む寄生コンデンサ
（図示せず）よりも容量の大きいコンデンサ５２，５３
と抵抗器５０を接続する。これにより、コンデンサ５
２，５３および抵抗器５０から構成されるバイパス回路
が形成され、コンデンサセル２１と筐体９の間に寄生す
る寄生コンデンサに流れる電流を抑制するとともに、抵
抗器５０の作用により、バイパス回路を構成するコンデ
ンサ５２，５３と寄生インダクタンス（図示せず）との
共振を抑制し、これにより、図３と同様の効果が得られ
る。勿論、艤装スペースに十分な余裕があれば、筐体９
と平滑コンデンサ２９との間に距離をおいて設置し、寄
生コンデンサを小さくすることも、また、寄生インダク
タンスと寄生コンデンサとの共振および共振による漏洩
電流の発生を抑制することができる。この場合、寄生イ
ンダクタンスをＬと寄生コンデンサをＣと配線の抵抗分
をＲとした場合に、Ｃ＜４Ｌ／Ｒ２を満たすように、平
滑コンデンサ２９と筐体９との距離を確保すれば、寄生
インダクタンスと寄生コンデンサの共振による振動成分
を抑制することができる。これは、平滑コンデンサのケ
ースが導電性の物質である場合にも有効である。
実施形態は、平滑コンデンサのケースが非金属（非導電
性）の場合の別の例である。本実施形態では、平滑コン
デンサ（ケースが非導電性）２９の端子と筐体９の間を
コンデンサ５２，５３および抵抗器５０を介して接続し
た構成である。コンデンサセル２１と筐体９との間に寄
生する寄生コンデンサ２２，２３を含む寄生コンデンサ
（図示せず）よりも容量の大きいコンデンサ５２，５３
と抵抗器５０を接続する。これにより、コンデンサ５
２，５３および抵抗器５０から構成されるバイパス回路
が形成され、コンデンサセル２１と筐体９の間に寄生す
る寄生コンデンサに流れる電流を抑制するとともに、抵
抗器５０の作用により、バイパス回路を構成するコンデ
ンサ５２，５３と寄生インダクタンス（図示せず）との
共振を抑制し、これにより、図３と同様の効果が得られ
る。勿論、艤装スペースに十分な余裕があれば、筐体９
と平滑コンデンサ２９との間に距離をおいて設置し、寄
生コンデンサを小さくすることも、また、寄生インダク
タンスと寄生コンデンサとの共振および共振による漏洩
電流の発生を抑制することができる。この場合、寄生イ
ンダクタンスをＬと寄生コンデンサをＣと配線の抵抗分
をＲとした場合に、Ｃ＜４Ｌ／Ｒ２を満たすように、平
滑コンデンサ２９と筐体９との距離を確保すれば、寄生
インダクタンスと寄生コンデンサの共振による振動成分
を抑制することができる。これは、平滑コンデンサのケ
ースが導電性の物質である場合にも有効である。
【００１２】以上の実施形態は、平滑コンデンサが電力
変換回路の直流側に接続されている場合を例にとって説
明したが、電力変換回路の交流側にコンデンサが接続さ
れる場合においても同様の効果が得られることは言うま
でもない。図９は、本発明の他の実施形態を示す。本実
施形態は、電力変換回路の交流側にコンデンサが接続さ
れる場合の例である。図９においては、電力変換回路１
の発生するリプル成分を除去する目的で交流出力側にリ
アクトル１０１とコンデンサ１０２からなるフィルタ回
路が設けてある。コンデンサが交流側に接続されている
場合においても、スイッチングに伴う高調波成分は、コ
ンデンサ１０２のケースと筐体９の間の寄生容量を介し
て漏れ電流が発生する。これを抑制するため、コンデン
サ１０２のケースと筐体９の間を絶縁物１０４によって
絶縁するとともに、コンデンサ１０２のケースと筐体９
の間を抵抗器１０３を化して接続する。これにより、漏
洩電流を抑制することができる。
変換回路の直流側に接続されている場合を例にとって説
明したが、電力変換回路の交流側にコンデンサが接続さ
れる場合においても同様の効果が得られることは言うま
でもない。図９は、本発明の他の実施形態を示す。本実
施形態は、電力変換回路の交流側にコンデンサが接続さ
れる場合の例である。図９においては、電力変換回路１
の発生するリプル成分を除去する目的で交流出力側にリ
アクトル１０１とコンデンサ１０２からなるフィルタ回
路が設けてある。コンデンサが交流側に接続されている
場合においても、スイッチングに伴う高調波成分は、コ
ンデンサ１０２のケースと筐体９の間の寄生容量を介し
て漏れ電流が発生する。これを抑制するため、コンデン
サ１０２のケースと筐体９の間を絶縁物１０４によって
絶縁するとともに、コンデンサ１０２のケースと筐体９
の間を抵抗器１０３を化して接続する。これにより、漏
洩電流を抑制することができる。
【００１３】上述の実施形態においては、抵抗器を用い
て漏洩電流を抑制しているが、抵抗器に流れる直流成分
が無視できない場合には、抵抗器の容量を大きくする必
要があり、装置の小型・軽量化の障害となるだけでな
く、抵抗器によって消費される電力により電力変換装置
の効率を低下させてしまう。このように、直流成分が無
視できない場合には、抵抗器とコンデンサを直列接続
し、抵抗器に流れる直流成分を除去する。これにより、
上記の課題を解決することができる。また、本発明は、
電力変換装置の内部における電気機器の配置、接続の変
更であるので、車両を構成する他の要素に影響を与える
ことなく、実施可能であり、比較的容易に実現可能であ
る。また、本発明は、交流電圧を入力とし、交流を整流
して直流電圧を得るとともに、整流して得た直流電圧を
電圧源とし、交流を得る交流車用の装置へも適用可能で
ある。
て漏洩電流を抑制しているが、抵抗器に流れる直流成分
が無視できない場合には、抵抗器の容量を大きくする必
要があり、装置の小型・軽量化の障害となるだけでな
く、抵抗器によって消費される電力により電力変換装置
の効率を低下させてしまう。このように、直流成分が無
視できない場合には、抵抗器とコンデンサを直列接続
し、抵抗器に流れる直流成分を除去する。これにより、
上記の課題を解決することができる。また、本発明は、
電力変換装置の内部における電気機器の配置、接続の変
更であるので、車両を構成する他の要素に影響を与える
ことなく、実施可能であり、比較的容易に実現可能であ
る。また、本発明は、交流電圧を入力とし、交流を整流
して直流電圧を得るとともに、整流して得た直流電圧を
電圧源とし、交流を得る交流車用の装置へも適用可能で
ある。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
平滑コンデンサと筐体を絶縁し、平滑コンデンサのケー
スと筐体を抵抗器で接続することにより、平滑コンデン
サ内部に寄生するコンデンサと寄生インダクタンス成分
との共振を抑制することができ、高周波漏洩電流を抑制
することができる。また、電力変換回路の直流入力の負
側の配線と筐体を抵抗器で接続することにより、電力変
換装置の筐体電位が高周波的に安定となるから、電力変
換装置から車体に漏れる高周波電流を抑制することがで
きる。電力変換回路の直流入力の負側の配線と筐体を接
続する抵抗器を開放スイッチの負側に設置することによ
り、電力変換装置を構成する高圧機器の絶縁を試験する
際、高圧電源から抵抗器を開放スイッチにより切り離す
ことができるので、低圧で安価な抵抗器を使用すること
が可能となる。
平滑コンデンサと筐体を絶縁し、平滑コンデンサのケー
スと筐体を抵抗器で接続することにより、平滑コンデン
サ内部に寄生するコンデンサと寄生インダクタンス成分
との共振を抑制することができ、高周波漏洩電流を抑制
することができる。また、電力変換回路の直流入力の負
側の配線と筐体を抵抗器で接続することにより、電力変
換装置の筐体電位が高周波的に安定となるから、電力変
換装置から車体に漏れる高周波電流を抑制することがで
きる。電力変換回路の直流入力の負側の配線と筐体を接
続する抵抗器を開放スイッチの負側に設置することによ
り、電力変換装置を構成する高圧機器の絶縁を試験する
際、高圧電源から抵抗器を開放スイッチにより切り離す
ことができるので、低圧で安価な抵抗器を使用すること
が可能となる。
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用電力変換装置
の構成図
の構成図
【図２】本発明におけるノイズに対する等価回路を示す
図
図
【図３】本発明の他の実施形態を示す図
【図４】本発明の他の実施形態を示す図
【図５】従来例による電力変換装置の構成図
【図６】平滑コンデンサの等価回路を示す図
【図７】本発明の他の実施形態を示す図
【図８】電力変換装置の艤装状態を示す図
【図９】本発明の他の実施形態を示す図
１…電力変換回路、２…平滑コンデンサ（ケースが導電
性）、３…短絡スイッチ、４…開放スイッチ、５…アー
ス線、６…車体、７…主回路配線（プラス電源）、８…
主回路配線（マイナス電源）、９…筐体、１０…モータ
線、１１…等価ノイズ源、１２…寄生コンデンサ、１３
…集電装置、１４…遮断器、１５…平滑リアクトル、１
８…車体アース、２１…コンデンサセル、２２，２３…
寄生コンデンサ、２４…寄生コンデンサ、２５…寄生イ
ンダクタンス、２９…平滑コンデンサ（ケースが非導電
性）、４０…寄生インダクタンス、４１…ノイズ伝播経
路、４４…寄生コンデンサ、５０，５１…抵抗器、５０
０…絶縁板、２００…導電性カバー、５２，５３…バイ
パスコンデンサ、１０１…リアクトル、１０２…コンデ
ンサ、１０３…抵抗器、１０４…絶縁物
性）、３…短絡スイッチ、４…開放スイッチ、５…アー
ス線、６…車体、７…主回路配線（プラス電源）、８…
主回路配線（マイナス電源）、９…筐体、１０…モータ
線、１１…等価ノイズ源、１２…寄生コンデンサ、１３
…集電装置、１４…遮断器、１５…平滑リアクトル、１
８…車体アース、２１…コンデンサセル、２２，２３…
寄生コンデンサ、２４…寄生コンデンサ、２５…寄生イ
ンダクタンス、２９…平滑コンデンサ（ケースが非導電
性）、４０…寄生インダクタンス、４１…ノイズ伝播経
路、４４…寄生コンデンサ、５０，５１…抵抗器、５０
０…絶縁板、２００…導電性カバー、５２，５３…バイ
パスコンデンサ、１０１…リアクトル、１０２…コンデ
ンサ、１０３…抵抗器、１０４…絶縁物
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 金子 貴志
茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会
社日立製作所交通システム事業部水戸交通
システム本部内
(72)発明者 久田 将一
茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会
社日立製作所交通システム事業部水戸交通
システム本部内
Ｆターム(参考） 5H007 AA01 BB06 CA00 CB02 HA03
5H115 PA03 PC02 PG01 PI03 PI29
PV09 PV21 UI33 UI34 UI38
Claims (9)
- 【請求項１】少なくとも半導体から構成される電力変換
回路と、前記電力変換回路の直流電圧を平滑する平滑コ
ンデンサと、前記平滑コンデンサに電力を供給する配線
と、前記電力変換回路と前記平滑コンデンサと前記配線
を内包する筐体から構成され、車体に艤装される車両用
電力変換装置において、 前記平滑コンデンサのケースが導電体であり、前記ケー
スと前記筐体間を絶縁するとともに、前記ケースと前記
筐体とを第一の減流要素を介して接続することを特徴と
する車両用電力変換装置。 - 【請求項２】少なくとも半導体から構成される電力変換
回路と、前記電力変換回路の直流電圧を平滑する平滑コ
ンデンサと、前記平滑コンデンサに電力を供給する配線
と、前記電力変換回路と前記平滑コンデンサと前記配線
を内包する筐体から構成され、車体に艤装される車両用
電力変換装置において、 前記平滑コンデンサのケースが導電体であり、前記ケー
スと前記筐体間を絶縁することを特徴とする車両用電力
変換装置。 - 【請求項３】少なくとも半導体から構成される電力変換
回路と、前記電力変換回路の直流電圧を平滑する平滑コ
ンデンサと、前記平滑コンデンサに電力を供給する配線
と、前記電力変換回路と前記平滑コンデンサと前記配線
を内包する筐体から構成され、車体に艤装される車両用
電力変換装置において、 前記平滑コンデンサのケースが導電体であり、前記ケー
スと前記筐体とを第一の減流要素を介して接続すること
を特徴とする車両用電力変換装置。 - 【請求項４】請求項３において、前記第一の減流要素の
インピーダンスは、前記ケースと前記筐体間のインピー
ダンスよりも小さいことを特徴とする車両用電力変換装
置。 - 【請求項５】少なくとも半導体から構成される電力変換
回路と、前記電力変換回路の直流電圧を平滑する平滑コ
ンデンサと、前記平滑コンデンサに電力を供給する配線
と、前記電力変換回路と前記平滑コンデンサと前記配線
を内包する筐体から構成され、車体に艤装される車両用
電力変換装置において、 前記平滑コンデンサのケースが非導電体であり、前記筐
体と対面する前記非導電体のケースの面を導電物で被う
とともに、前記導電物と前記筐体とを第一の減流要素を
介して接続することを特徴とする車両用電力変換装置。 - 【請求項６】少なくとも半導体から構成される電力変換
回路と、前記電力変換回路の直流電圧を平滑する平滑コ
ンデンサと、前記平滑コンデンサに電力を供給する配線
と、前記電力変換回路と前記平滑コンデンサと前記配線
を内包する筐体から構成され、車体に艤装される車両用
電力変換装置において、 前記平滑コンデンサのケースが非導電体であり、前記平
滑コンデンサに内包されるコンデンサセルと前記筐体と
の間に寄生する寄生コンデンサよりも容量の大きいコン
デンサと第一の減流要素を直列接続した回路を介して前
記平滑コンデンサの端子と前記筐体を接続することを特
徴とする車両用電力変換装置。 - 【請求項７】請求項１から請求項６のいずれかにおい
て、前記配線と前記筐体とを第二の減流要素を介して接
続することを特徴とする車両用電力変換装置。 - 【請求項８】請求項１から請求項７のいずれかにおい
て、前記第一および第二の減流要素は抵抗器であること
を特徴とする車両用電力変換装置。 - 【請求項９】請求項１から請求項７のいずれかにおい
て、前記第一および第二の減流要素はコンデンサと抵抗
器の直並列の組み合せによって構成される回路であるこ
とを特徴とする車両用電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108882A JP3873208B2 (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 車両用電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108882A JP3873208B2 (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 車両用電力変換装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006127558A Division JP3972343B2 (ja) | 2006-05-01 | 2006-05-01 | 車両用電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309902A true JP2003309902A (ja) | 2003-10-31 |
| JP3873208B2 JP3873208B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=29392501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002108882A Expired - Fee Related JP3873208B2 (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 車両用電力変換装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3873208B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012060025A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Toshiba Corp | 乾式コンデンサ及び電力変換装置 |
| WO2012090523A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 株式会社ユニバンス | 電気自動車 |
| WO2018199021A1 (ja) * | 2017-04-24 | 2018-11-01 | 日本ケミコン株式会社 | コンデンサのノイズ低減回路および電源装置 |
-
2002
- 2002-04-11 JP JP2002108882A patent/JP3873208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012060025A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Toshiba Corp | 乾式コンデンサ及び電力変換装置 |
| WO2012090523A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 株式会社ユニバンス | 電気自動車 |
| WO2018199021A1 (ja) * | 2017-04-24 | 2018-11-01 | 日本ケミコン株式会社 | コンデンサのノイズ低減回路および電源装置 |
| JP2018186117A (ja) * | 2017-04-24 | 2018-11-22 | 日本ケミコン株式会社 | コンデンサのノイズ低減回路および電源装置 |
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|---|---|
| JP3873208B2 (ja) | 2007-01-24 |
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