半導体電力変換機器の高周波障害発生機構とその抑制に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650340
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 清水 敏久 東京都立大学, 工学部, 助教授 (30254155)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大里 正人 東京都立大学, 工学部, 助手 (30209233) ; 土屋 淳一 東京都立大学, 工学部, 助手 (70155406) ; 木村 軍司 東京都立大学, 工学部, 助手 (10087215)
• Keywords: 高周波漏洩電流 / 電磁波障害 / インバータ / EMI

Research Abstract

本研究は、半導体電力変換装置がその原因となる高周波電磁波障害、特に高周波漏洩電流の発生機構を理論的に解明し、具体的かつ効果的な抑制方法を検討することを目的とする。本年度の研究計画は、高周波漏洩電流に影響を与える回路構成要素の抽出とこれに伴う障害の抑制方法の検討、および代表的な高周波電流発生機構の解明と効果的抑制法法の検討であり、その成果は以下に要約される。
1.高周波漏洩電流に影響を与える回路構成要素の抽出と障害の抑制方法。
電力変換装置に使用する回路部品、周辺電気機器類の浮遊静電容量成分や浮遊インダクタンス成分の実験・分析を行った。その結果、電力用半導体素子(パワートランジスタモジュール)の浮遊静電容量が比較的大きく、高周波漏洩電流の発生に大きく関与しうることを明らかにした。さらに、この浮遊静電容量に起因してPWMインバータの高周波漏洩電流が発生する機構を理論的に解明し、その抑制法を考案して実験により妥当性を検証した。これらの研究成果を研究論文にまとめ、学会等に発表した。
2.代表的な高周波電流発生機構の解明と効果的抑制法法の検討。
電力変換回路で最も多用されるPWMインバータでは、交流仮想中性点の急峻な電位変動によって、負荷回路の浮遊静電容量を経由して高周波漏洩電流が流れることを解明した。さらに交流中性点の電位変動を抑制する方法として、PWMインバータに適した交流仮想中性点電圧変動抑制方法を考案し、回路定数と抑制効果の関係を定量的に解析し、本方式の有効性を検証した。これらの研究成果を研究論文にまとめ、学会等に発表した。

Research Products

• [Publications] Toshihisa Shimizu: "High Frequency Leakage Current Caused Based on a Common-Mode Voltage Compensation Circuit" Proceedings of PESC'96. Vol.2. 1961-1967 (1996)
• [Publications] 出原和英: "フィルタリアクトルの周波数特性と高周波漏洩電流に関する実験検討" 平成8年電気学会全国大会講演論文集. Vol.4. 4-190 (1996)
• [Publications] 清水敏久: "トランジスタモジュールの浮遊静電容量に起因する高周波漏洩電流の解析とその抑制法" 電気学会論文誌D分冊. Vol.116-DNo.7. 758-766 (1996)
• [Publications] Hu Jumbo: "High Frequency Leakage Current Reduction Based on a Common Mode Voltage Compensation Circuit" Proceedings of ICEE'96. Vol.2. 125-129 (1996)
• [Publications] 胡俊波: "インバータ直流部の配線インダクタンスに生じるサージ電圧と交流中性点電圧" 平成8年電気学会産業応用部門全国大会講演論文集. Vol.2. T-34 (1996)
• [Publications] 胡俊波: "高周波漏洩電流抑制回路の回路パラメータの検討" 平成9年電気学会全国大会講演論文集. (発表予定). (1997)