电力变换装置的利记博彩app

本发明涉及电力变换装置。

背景技术：

已知一种电力变换装置的噪声降低装置，该装置以具有与交流电源连接的变换器、与该变换器的直流输出侧连接的逆变器、与直流中间电路连接的直流平滑电容器的电力变换装置为对象，通过构成逆变器的半导体开关元件的接通/断开，用于降低流过电力变换装置的噪声电流，且该装置具备检测上述噪声电流的噪声电流检测单元、生成用于降低检测的噪声电流的噪声补偿电流并向电力变换装置供给的噪声补偿电流供给单元，其中，噪声补偿电流供给单元具备根据噪声电流检测单元的检测信号控制输出电流的元件即具有比直流中间电路的电压更低的耐压的晶体管和齐纳二极管的串联电路(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-252985号公报

发明所要解决的课题

但是，存在对于高频的开关噪声，晶体管及齐纳二极管不能高速动作而不能抑制噪声的问题。

技术实现要素：

用于解决课题的方案

本发明通过如下方案来解决上述课题，即，具备：与逆变器及述电源的正极侧连接的第一供电母线、与逆变器及电源的负极侧连接的第二供电母线、连接在第一供电母线和第二供电母线之间且将电阻性部件和电容性部件串联连接的多个连接电路，多个连接电路具有至少两个以上不同的阻抗。

发明效果

根据本发明，利用多个连接电路抑制由于逆变器的开关在供电母线上产生的振动，因此，作为其结果，能够抑制噪声。

附图说明

图1是本发明实施方式的驱动系统的块图；

图2(a)表示供电母线及连接电路的立体图，图2(b)是表示在供电母线上产生的驻波的图，图2(c)是表示连接电路的阻抗相对于连接电路的连接点的位置的图；

图3是表示本发明的电力变换装置的噪声特性及比较例的电力变换装置的噪声特性的图；

图4(a)是表示在供电母线上产生的驻波的图，图4(b)是表示阻抗相对于连接电路的连接点的位置的特性的图；

图5是供电母线的剖面图；

图6是供电母线的立体图；

图7是表示噪声水平相对于连接电路的阻抗的特性的图；

图8(a)是表示在供电母线上产生的驻波的图，图8(b)是表示阻抗相对于连接电路的连接点的位置的特性的图；

图9是表示噪声水平相对于阻抗比(z2/z1)的特性的图；

图10(a)表示供电母线及连接电路的立体图，图10(b)是表示在供电母线上产生的驻波的图，图10(c)是连接电路的；

图11是表示噪声水平相对于连接电路所含的电容性部件的电容的特性的图；

图12是发明的另一实施方式的驱动系统的概要图；

图13是发明的另一实施方式的电力变换装置的供电母线及连接电路的立体图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图1是包含本发明实施方式的电力变换装置的电动汽车的驱动系统的概要图。此外，功率模块5等收纳于筐体10中，因此，实际上不能从外部看到，但图1中为了说明而进行图示。其它图中也同样进行图示。本例的电动汽车是以三相交流电力电机等电动机300为驱动源进行行驶的车辆，电动机300与电动汽车的车轴结合。以下，以电动汽车为例进行说明，但本发明也可应用于混合动力汽车(hev)，另外，也可应用于搭载在车辆以外的装置的电力变换装置。

包含本实施方式的电力变换装置的驱动系统具备：电力变换装置100、直流电源200、电动机300及屏蔽线7、8。直流电源200由多个电池构成，通过屏蔽线7与电力变换装置100连接。直流电源200成为车辆的动力源，向电力变换装置100供给直流电力。电力变换装置100连接在直流电源200和电动机300之间，将从直流电源200供给的直流电力变换为交流电力，并向电动机300供给。屏蔽线7、8是通过利用树脂包覆金属线而形成的电线。屏蔽线7由一对屏蔽线构成，一屏蔽线7连接直流电源200的正极端子和供电母线11，另一屏蔽线7连接直流电源200的负极端子和供电母线12。屏蔽线8由三根屏蔽线构成，3根屏蔽线8与电动机300的u相、v相、w相对应，连接汇流条(busbar)6和电动机300。

电力变换装置100具备：筐体10、供电母线11、12、无源元件部30、平滑电容器4、功率模块5、汇流条6。筐体10是用于收纳供电母线11、12、无源元件部30、平滑电容器4、功率模块5及汇流条6的壳体，由金属构成。供电母线11是由板状(平板)的导电体形成，并将从直流电源200的正极侧输出的电力向功率模块5供给的电源线，在构成电力变换装置100的逆变器电路中，相当于p侧的电源线。供电母线12是由板状(平板)的导电体形成，并将从直流电源200的负极侧输出的电力向功率模块5供给的电源线，在构成电力变换装置100的逆变器电路中，相当于n侧的电源线。供电母线11的两主面中，一面与筐体10内侧的面隔开间隙而对置。另外，供电母线12的两主面中，一面与筐体10的内侧的面隔开间隙而对置。供电母线11的另一主面及供电母线12的另一主面隔开间隙且相互对置。供电母线11、12的一部分或供电母线11、12的前端部分成为电力变换装置100的端子(接头)，并与屏蔽线7的前端连接。通过将供电母线11、12形成板状，可以降低供电母线11、12的电阻成分及电感成分。

供电母线11、12分别以使电流的流动进行分支的方式，与平滑电容器4的正极端子和负极端子分别连接，并与功率模块5的正极端子和负极端子分别连接。供电母线11、12、平滑电容器4及供电母线11、12和功率模块5用配线连接。平滑电容器4连接在供电母线11及供电母线12之间，由此，与直流电源200和功率模块5之间连接。平滑电容器4是将向直流电源200输入输出的电力进行整流的电容器。

功率模块5经由供电母线11、12连接在直流电源200和汇流条6之间。功率模块5在基板上具有多个igbt或mosfet等模块化的多个半导体开关元件。而且，为如下逆变器，即，基于来自未图示的控制器的控制信号，使该半导体开关元件进行接通及断开，由此，变换来自直流电源的电力，并经由汇流条6向电动机300输出电力。未图示的控制器根据与车辆的加速开度对应的扭矩指令值，生成该半导体开关元件的开关信号，并向功率模块5输出，由此，切换该半导体开关元件的接通及断开，在电动机300中，从功率模块5输出用于得到期望的输出扭矩的交流电力。功率模块5与电动机300的各相对应，利用u相、v相及w相的输出线与三相的电动机300电连接。

汇流条6通过导电材料以板状的、三个导电板形成，与功率模块5和屏蔽线8连接。汇流条6的前端部分成为电力变换装置100的端子(接头)，并与屏蔽线8的前端连接。

多个连接电路21、22是抑制在供电母线11和供电母线12上产生的电气振动(噪声)的电路，具有电阻性部件和电容性部件。另外，连接电路21、22通过串联地连接有电阻性部件和电容性部件的串联电路构成。电阻性部件是电阻器等无源元件。电容性部件是电容器等电路元件。而且，在供电母线11、12上产生的噪声流入连接电路21、22时，噪声被电阻性部分消耗，直流成分被电容性部件切断。连接电路21、22连接在供电母线11和供电母线12之间。另外，连接电路21及连接电路22在相互隔开间隔的状态，并以沿着供电母线11、12的长边方向排列的状态下配置于筐体10内。

连接电路21的阻抗和连接电路22的阻抗是不同的值。此外，图1的例子中，两个连接电路21、22与供电母线11、12连接，但连接电路21、22的数量不限于两个，也可以是3个以上。另外，在将3个以上的连接电路连接的情况下，也可以以所有的连接电路的阻抗不同的方式进行连接电路的电路设计，也可以以多个连接电路具有至少两个不同的阻抗的方式，进行电路设计。

在此，对利用连接电路21、22抑制的开关噪声进行说明。开关噪声由于功率模块5的开关动作，在供电母线11和供电母线12之间产生。而且，通过该开关噪声从供电母线11、12向筐体10传播，从而从筐体10放射噪声。

从供电母线11、12向筐体10传播的噪声的频率根据供电母线11、12的形状等决定。当将图1所示的板状的供电母线11、12的宽度设为a，将长度设为b(将供电母线11、12的主面的短边设为a，将长边设为b)，并将供电母线11、12间的介电常数设为εr时，开关噪声的频率(fmn)以下述式(1)表示。其中，m、n为模式编号，且为整数。

例如，式(1)中，当代入a＝0.9m，b＝0.03m，εr＝4时，成为(m，n)＝(1，0)且频率(f10)83.3mhz。该频率(f10)进入fm频带(76mhz～90mhz，87.5mhz～108mhz)，因此，在具有频率(f10)的开关噪声放射至筐体10外的情况下，可能与车载收音机干扰。另外，开关噪声也可以对搭载于车辆的其它电子设备造成不良影响。

本实施方式的电力变换装置在供电母线11及供电母线12之间，连接有连接电路21及连接电路22。由此，在由于功率模块5的开关动作，在供电母线11、12上产生开关噪声的情况下，从供电母线11、12向筐体10的开关噪声的传播由连接电路21、22抑制。作为其结果，本发明可抑制功率模块5的开关所引起的噪声。另外，也可以仅设置连接电路21、22，因此，零件数量不会大幅增加，可以利用更小的廉价的元件进行高频噪声的降低。

另外，本实施方式中，连接电路21及连接电路22在相互隔开间隔的状态且沿着供电母线11、12的长边方向排列的状态下配置于筐体10内。由此，由此，如图1所示，供电母线11、12在分别以使电流的流动进行分支的方式，将平滑电容器4等与供电母线11、12连接的情况下，可以在避开电流的分支点的基础上，将连接电路21与供电母线11、12连接。

另外，本实施方式中，连接电路21、22所含的电阻性部件由无源性部件构成。由此，可以容易地构成连接电路21、22。

接着，使用图2说明连接电路21的阻抗和连接电路22的阻抗的关系。图2(a)表示供电母线11、12及连接电路21、22的立体图，图2(b)表示在供电母线11、12上产生的驻波的图，图2(c)是表示相对于连接电路21、22的连接点的位置，连接电路21、22的阻抗的图。此外，图2(b)及(c)的横轴表示从供电母线11、12的端部到供电母线11、12的长边方向的位置。图2(b)的纵轴表示电压(v)，图2(c)的纵轴表示阻抗的大小(ω)。图2(c)的z1表示连接电路21的阻抗，z2表示连接电路21的阻抗。

在由于功率模块5的开关动作，在供电母线11和供电母线12之间产生了振动的情况下，振动波在供电母线11、12上传播。此时，振动波是具有各种模式的波，在供电母线11、12的端部反射。因此，在供电母线11、12上传播的振动波重合，在供电母线11、12上产生图2(a)所示那样的驻波。

驻波具有振幅大的部分和振幅小的部分，驻波的波腹位于供电母线11、12的长边方向的端部。

连接电路21与供电母线11的连接点及连接电路21与供电母线12的连接点在供电母线11、12的长边方向的坐标轴上成为同一位置。另外，连接电路22与供电母线11的连接点及连接电路22与供电母线12的连接点在供电母线11、12的长边方向的坐标轴上成为同一位置。以下，作为连接电路21与供电母线11的连接点、和连接电路21与供电母线12的连接点的统称，称为“第一连接点”。另外，作为连接电路22与供电母线11的连接点、和连接电路22与供电母线12的连接点的统称，称为“第二连接点”。

第一连接点位于供电母线11、12的端部的波腹与波节之间。第二连接点位于供电母线11、12的中点的波腹与波节之间。供电母线11、12的中点是供电母线11、12的一端部和另一端部的中间点。另外，从驻波的波腹的位置到第一连接点的距离(图2中所示的d1)比从驻波的波腹的位置到第二连接点的距离(图2中所示的d2)短。但是，从驻波的波腹的位置到第一连接点的距离设为距最接近第一连接点的波腹的距离，从驻波的波腹的位置到第二连接点的距离设为距最接近第二连接点的波腹的距离。

连接电路21、22的阻抗相对于驻波的振幅的绝对值具有关联性，根据从波腹到第一、第二连接点的距离而决定。如图2(b)所示，从驻波的波腹到第一、第二连接点的距离越长，驻波的振幅的绝对值越小。另一方面，从驻波的波腹到第一、第二连接点的距离越长，连接电路21、22的阻抗越小。

另外，连接电路21、22的阻抗(z)以下式(2)表示。

其中，r表示连接电路21、22的电阻性部件的电阻值，c表示连接电路21、22的电容性部件的电容值。

本实施方式中，从驻波的波腹到第一连接点的距离比从驻波的波腹到第二连接点的距离短。而且，连接电路21的阻抗比连接电路22的阻抗小。由此，可以利用连接电路21、22抑制在供电母线11和供电母线12之间产生的电气振动。

使用图3说明本发明的噪声抑制效果。图3是表示本发明及比较例的噪声特性的图。横轴为频率，纵轴表示噪声水平。图3中，图a表示本发明的噪声特性，图b表示比较例的噪声特性。

在比较例中，在特定的频率fa下，噪声水平急剧变高。另一方面，本实施方式中，在特定的频率fa下抑制噪声水平，在包含频率fa的广泛的频带中，可抑制噪声。即，本实施方式中，使连接电路21、22具有不同的阻抗，将连接电路21、22连接在供电母线11及供电母线12之间，由此，可抑制噪声。

此外，在将驻波按照1/4周期进行分区的情况下，本实施方式中，第一连接点和第二连接点位于不同的分区，但第一连接点及第二连接点也可以位于相同的分区内。

上述的功率模块5相当于本发明的“逆变器”，供电母线11相当于本发明的“第一供电母线”，供电母线12相当于本发明的“第二供电母线”，连接电路21相当于本发明的“第一连接电路”，连接电路22相当于本发明的“第二连接电路”。

(第二实施方式)

对本发明的另一实施方式的电力变换装置进行说明。本例中，相对于上述的第一实施方式，第一连接点的位置和第二连接点的位置不同。除此以外的结构与上述的第一实施方式相同，并引用其记载。

图4(a)是表示在供电母线11、12上产生的驻波的图，图4(b)是表示相对于连接电路21、22的连接点的位置，连接电路21、22的阻抗的图。此外，图4(a)及图4(b)的纵轴及横轴的显示与图2(b)及图2(c)同样。另外，与图2(b)及图2(c)不同，在图4(a)及图4(b)中，表示相当于驻波的1/4周期的特性。

第一连接点位于驻波的波腹。第二连接点位于驻波的波腹和波节之间。

在此，使用公式说明供电母线11和供电母线12之间的特性阻抗(z12)。图5是供电母线11、12的剖面图。图6是供电母线11、12的立体图。

图5中，将供电母线11与第二供电母线之间的距离设为d，将供电母线11与供电母线12相互对置的对置面的面积设为s。另外，将真空的介电常数设为ε0，将相对介电常数设为εr。

供电母线11与供电母线12之间的电容(c12)以下式(3)表示。

图6中，将供电母线11、12的长度设为l，将宽度设为w，将高度设为h。供电母线11、12的固有电感(l)、供电母线11、12的相互电感(m)、及供电母线11和供电母线12之间的电感(l12)以下式(4)～(6)表示。

l12＝2l-m(6)

而且，供电母线11和供电母线12之间的特性阻抗(z12)以下式(7)表示。

接着，使用图7说明连接电路21的阻抗与在供电母线11、12上产生的噪声的关系。图7是表示相对于连接电路21的阻抗，噪声水平的特性的图。噪声水平是在供电母线11和供电母线12之间产生的振动(噪声)的大小。

如图7所示，在将连接电路21的阻抗设定成供电母线11和供电母线12之间的阻抗(z12)的情况下，可以在供电母线11、12和连接电路21之间保持阻抗匹配。而且，在电母线11、12上产生的噪声容易流入连接电路21，因此，可以抑制噪声。

另外，本实施方式中，如图7所示，如果将连接电路21的阻抗(z1)设定成以下式(8)表示的范围内，可以充分得到噪声水平的降低效果。

如上述，本实施方式中，通过相当于驻波的波腹的位置的部分将连接电路21与供电母线11、12连接。由此，如图1所示，供电母线11、12在分别以使电流的流动进行分支的方式，将平滑电容器4等与供电母线11、12连接的情况下，可以在避开电流的分支点的基础上，将连接电路21与供电母线11、12连接。另外，根据连接电路21的连接位置，以保持与供电母线11和供电母线12之间的阻抗(z12)阻抗匹配的方式，设定连接电路21的阻抗，由此，可抑制因功率模块5的开关产生的噪声。

(第三实施方式)

对本发明的另一实施方式的电力变换装置进行说明。本例中，相对于上述的第一实施方式，第一连接点的位置与第二连接点的位置不同。除此以外的结构与上述的第一实施方式相同，并引用其记载。

图8(a)是表示在供电母线11、12上产生的驻波的图，图8(b)是表示相对于连接电路21、22的连接点的位置，连接电路21、22的阻抗的图。此外，图8(a)及图8(b)的纵轴及横轴的显示与图2(b)及图2(c)同样。另外，与图2(b)及图2(c)不同，图8(a)及图8(b)中，表示相当于驻波的1/4周期的特性。

接着，第一连接点位于驻波的波腹和波节之间。第二连接点位于驻波的波节。连接电路22的阻抗比连接电路21的阻抗小。

接着，使用图9说明连接电路21的阻抗和连接电路22的阻抗之比、与在供电母线11、12上产生的噪声的关系。图9是表示相对于阻抗的比(z2/z1)，噪声水平的特性的图，表示由实验得到的特性。噪声水平是在供电母线11和供电母线12之间产生的振动(噪声)的大小。此外，图9中，虚线p为渐近线。

如图9所示，在将阻抗之比(z2/z1)设定成2以上的情况下，可抑制在供电母线11和供电母线12之间产生的噪声。

(第四实施方式)

对本发明的另一实施方式的电力变换装置进行说明。本例中，相对于上述的第一实施方式，第一连接点的位置与第二连接点的位置不同。除此以外的结构与上述的第一实施方式相同，并引用其记载。

图10(a)表示供电母线11、12及连接电路21、22的立体图，图10(b)表示在供电母线11、12上产生的驻波的图，图10(c)是表示相对于连接电路21、22的连接点的位置，连接电路21、22的阻抗的图。此外，图10(b)及(c)的横轴表示从供电母线11、12的端部到供电母线11、12的长边方向的位置。另外，图10(c)的横轴上表示的位置设为弧度表示。将供电母线11、12的一端部设为“0”，将另一端部设为“2π”。而且，将两端部的中央部分设为“π”。

连接电路21、22的阻抗(z1，z2)相对于驻波的振幅的绝对值具有关联性，且具有下式(9)那样的关系性。

其中，设为

θ是在将图10(b)所示的驻波的波腹的位置设为0，且将从该波腹的位置到驻波的1个周期的位置设为2π的情况下，将从该波腹到第一连接点的距离及从该波腹到第二连接点的距离分别用角度表示的值。

如图10(c)所示，连接电路21、22的阻抗(z1，z2)具有在驻波的波腹的位置成为最小值，且在驻波的波节的位置成为最大值那样的特性。驻波的波腹的位置的阻抗(z1，z2)为z12。

而且，以满足式(9)的方式，设定连接电路21、22的阻抗(z1，z2)，由此，在连接电路21、22和供电母线11、12之间保持阻抗匹配，在供电母线11、12上产生的噪声容易向连接电路21、22传播。

如上述，本实施方式中，以满足上述式(9)的方式设定连接电路21、22的阻抗(z1，z2)。由此，可以利用连接电路21、22抑制在供电母线11和供电母线12之间产生的电气振动。

(第五实施方式)

对本发明的另一实施方式的电力变换装置进行说明。本例中，相对于上述的第一实施方式，限定连接电路21、22所含的电容性部件的电容、与供电母线11和供电母线12之间的电容(c12)的关系的点上不同。除此以外的结构与上述的第一实施方式相同，并引用其记载。

在供电母线11、12上产生的噪声的水平根据连接电路21、22所含的电容性部件的电容与供电母线11和供电母线12之间的电容(c12)的关系不同而各异。

图11是表示相对于连接电路21、22所含的电容性部件的电容，噪声水平的特性的图。此外，电容(c12)以上述式(3)表示。此外，图11中，虚线q为渐近线。

如图11所示，在连接电路21、22所含的电容性部件的电容比电容(c12)大的情况下，能够抑制在供电母线11和供电母线12之间产生的噪声。

(第六实施方式)

图12是包含发明的另一实施方式的电力变换装置的驱动系统的概要图。本例中，相对于上述的第一实施方式，供电母线11、12的结构不同。另外，代替屏蔽线7，而将供电母线11、12直接与电源200连接。除此以外的结构与上述的第一实施方式相同，适当引用第一～五实施方式的记载。

如图12所示，供电母线11具有供电母线11a和供电母线11b。供电母线11a及供电母线11b分别由板状的导电体形成。另外，位于供电母线11a的长边方向的端部与位于供电母线11b的长边方向上的端部连接。另外，以供电母线11a的主面与供电母线11b的主面成垂直的方式，将供电母线11a、11b连接。即，供电母线11由弯曲的导电体形成。

供电母线12具有供电母线12a和供电母线12b。供电母线12a及供电母线12b的结构与供电母线11a及供电母线11b的结构相同。供电母线11a的主面和供电母线12a的主面以隔开规定间隙的状态对置，供电母线11b的主面和供电母线12b的主面以隔开规定的间隙的状态对置。

连接电路21、22与第一实施方式同样，具有相互不同的阻抗。连接电路21连接在供电母线11a和供电母线12a之间。连接电路22连接在供电母线11b和供电母线12b之间。通过供电母线11、12进行弯曲，在存在容易连接连接电路21、22的部分和难以连接连接电路21、22的部分时，连接电路21、22只要在容易连接的部分与供电母线11、12连接即可。此时，连接电路21、22的阻抗根据连接位置而设定，以在与供电母线11、12之间保持阻抗匹配。

如上述，本实施方式中，通过在供电母线11、12上设置弯曲的部分，可以变更电源200的位置。由此，提高电源200的位置等、设计的自由度，同时可抑制在供电母线11和供电母线12之间产生的振动。

(第七实施方式)

图13是发明的另一实施方式的电力变换装置的结构中、供电母线11、12及连接电路21的立体图。本例中，相对于上述的第一实施方式，连接电路21的结构不同。除此以外的结构与上述的第一实施方式相同，适当引用第一～六实施方式的记载。此外，虽然在图12中省略图示，但连接电路22连接在供电母线11和供电母线12之间。

连接电路21具有多个串联电路21a、21b。串联电路21a是电阻性部件和电容性部件的串联电路。串联电路21b是电阻性部件和电容性部件的串联电路。多个串联电路21a、21b以在串联电路21a和串联电路21b之间隔开间隔，且沿着供电母线11、12的短边方向排列的状态配置。如图13所示，供电母线11、12由将x方向设为长边方向同时沿该长边方向延伸的板状部件形成。短边方向(图13中表示的y方向)是在供电母线11、12的主面上，相对于长边方向垂直的方向。

将串联电路21a的电阻性部件的电阻设为r1a，将串联电路21a的电容性部件的电容设为c1a，将串联电路21b的电阻性部件的电阻设为r1b，将串联电路21b的电容性部件的电容设为c1b。连接电路21成为将串联电路21a和串联电路21b并联而成的电路，因此，连接电路21的电容(c1)成为c1a+c1b，连接电路21的电阻以下式(10)表示。

由此，可以将连接电路21分成串联电路21a和串联电路21b进行连接。另外，为了在供电母线11、12和连接电路21之间保持阻抗匹配，即使在连接电路21的电容成为较大的值那样的情况下，连接电路21的电容也可以分给串联电路21a和串联电路21b。因此，可以缩小用作连接电路21的电容性部件的元件的电容。

连接电路21所含的串联电路的数量不限定于本实施方式那样的两个，也可以是三个以上。另外，连接电路22也可以与连接电路21同样，具有多个串联电路。

上述的串联电路21a相当于本发明的“第一串联电路”，上述的串联电路21b相当于本发明的“第二串联电路”。

符号说明

1：交流电源

2：充电器

3：蓄电池

4：传感器

5：控制器