書籍
書籍検索
近日発売 送料無料

設計技術シリーズ

モータのノイズEMI対策と設計技術
~モータ駆動システムと高信頼性の実現~

著: 前川 佐理 (成蹊大学/明治大学)
定価: 12,540円(本体11,400円+税)
判型: A5
ページ数: 240 ページ
ISBN: 978-4-910558-53-0
発売日: 2025/10/17
管理No: 151

発売前の予約注文を承っております


【目次】

1章 パワーエレクトロニクスとEMC

  1. 1.はじめに
  2. 2.身の回りのパワーエレクトロニクス
    1. 2ー1 家電製品におけるパワエレ
    2. 2ー2 再生可能エネルギーにおけるパワエレ
    3. 2ー3 車載におけるパワエレ
  3. 3.スイッチングによる電力の変換
  4. 4.パワエレ機器が引き起こす様々な問題
  5. 5.EMI対策
    1. 5ー1 スイッチングによる電圧変動の低減
    2. 5ー2 回路の寄生成分の低減
    3. 5ー3 電力変換器からのノイズ流出の低減
  6. 6.まとめ

2章 パワーデバイスと電力変換器

  1. 1.はじめに
  2. 2.電力変換器で用いられるパワーデバイス
    1. 2ー1 ダイオード
    2. 2-2 パワートランジスタ
    3. 2-3 サイリスタ
    4. 2-4 MOSFET
    5. 2-5 IGBT
    6. 2-6 SiCデバイス
  3. 3.電力変換器の種類
    1. 3-1 AC-DC変換
    2. 3-2 直流-交流変換
    3. 3-3 直流-直流変換
    4. 3-4 交流-交流変換
  4. 4.まとめ

3章 電力変換器のスイッチングによるノイズ

  1. 1.はじめに
  2. 2.パワーデバイスのスイッチング
    1. 2-1 駆動回路の構成
    2. 2-2 スイッチング動作
    3. 2-3 スイッチングによる電圧のスペクトル
  3. 3.回路の寄生成分によるサージとリンギング
    1. 3-1 寄生インダクタンスによるサージ
    2. 3-2 寄生容量によるリンギング
  4. 4.対策
    1. 4-1 スナバ回路
    2. 4-2 スイッチング時間の調整
    3. 4-3 配線パターンの見直し
  5. 5.まとめ

4章 パワエレ用途におけるノイズの種類

  1. 1.はじめに
  2. 2.ノーマルモードとコモンモードノイズ
  3. 3.ノイズの発生源
    1. 3-1 単相インバータ回路のノイズ源
    2. 3-2 各モードにおける等価回路
    3. 3-3 三相インバータ回路のノイズ源
  4. 4.モードに応じたノイズフィルタ
    1. 4-1 ノーマルモードフィルタ
    2. 4-2 コモンモードフィルタ
    3. 4-3 フィルタによるノイズ抑制効果
  5. 5.まとめ

5章 回路の寄生成分とノイズ

  1. 1.はじめに
  2. 2.寄生インダクタンスと浮遊容量
    1. 2-1 寄生インダクタンス
    2. 2-2 浮遊容量
  3. 3.寄生成分の見積もり方法
    1. 3-1 外径サイズからの簡易導出
    2. 3-2 ソフトウェアによる寄生成分解析
  4. 4.寄生成分のノイズへの影響の定量的評価
    1. 4-1 解析対象
    2. 4-2 3次元モデルの再現度の影響
    3. 4-3 3次元モデルの空間的な配置再現度の影響
  5. 5.まとめ

6章 EMCフィルタによるノイズ対策

  1. 1.はじめに
  2. 2.電力変換器とEMCフィルタの構成
  3. 3.一般的なEMCフィルタ
  4. 4.ノイズのバイパス経路を持つパッシブEMCフィルタ
    1. 4-1 系統連系向けパッシブEMCフィルタ
    2. 4-2 モータドライブ向けパッシブEMCフィルタ
  5. 5.入出力を磁気結合させたEMCフィルタ
  6. 6.まとめ

7章 フィルタ部品の構成と設計

  1. 1.はじめに
  2. 2.設計対象とするEMCフィルタの構成
  3. 3.EMCフィルタを構成する部品
    1. 3-1 フィルタ用コンデンサ
    2. 3-2 フィルタ用インダクタ
  4. 4.EMCフィルタ用インダクタの設計
    1. 4-1 インダクタンス値の設計
    2. 4-2 コア材と形状・サイズの決定
    3. 4-3 特性試算
    4. 4-4 評価
  5. 5.数値計算例
  6. 6.まとめ
  7. 付録 SI単位系を用いた場合の式

8章 回路シミュレータによる電力変換器の伝導ノイズ解析技術(1)

  1. 1.はじめに
  2. 2.解析対象のインバータ構成
    1. 2-1 EMI評価システムの構成
    2. 2-2 主回路の構成
  3. 3.EMI解析におけるインバータのモデリング
    1. 3-1 プリント基板・パワーモジュール・配線ケーブルのモデリング
    2. 3-2 コンデンサ・リアクトルのモデリング
    3. 3-3 LISNのモデリング
    4. 3-4 パワー半導体デバイスのモデリング
  4. 4.シミュレーション結果
    1. 4-1 雑音端子電圧の再現精度
    2. 4-2 パワー半導体デバイスの再現度の影響
  5. 5.まとめ

9章 回路シミュレータによる電力変換器の伝導ノイズ解析技術 (2)

  1. 1.はじめに
  2. 2.周波数領域の解析手順
  3. 3.フライバックコンバータの周波数領域解析
    1. 3-1 伝搬経路のインピーダンスモデル
    2. 3-2 ノイズ源のモデル
  4. 4.シミュレーション結果
  5. 5.まとめ

10章 パワーエレクトロニクス分野における最新のEMC技術開発動向

  1. 1.はじめに
  2. 2.アクティブゲートドライブ技術
    1. 2-1 スイッチング損失とノイズのトレードオフ
    2. 2-2 ゲート駆動特性の可変方式
    3. 2-3 ゲート電圧可変方式
    4. 2-4 ゲート抵抗可変方式
    5. 2-5 入力容量可変方式
  3. 3.まとめ

【参考文献】

  • Broadcom社製ゲート駆動フォトカプラACPL-P341_W341データシート
  • Infineon社製ゲート駆動用高耐圧IC IR2110データシート
  • Infineon社製ゲート駆動用高耐圧IC IR2136データシート
  • 東芝製MOSFET TK100F04K3データシート
  • 東芝製IGBT GT15J341データシート
  • 電気学会,電気学会大学講座:「電気磁気学」,pp.256-280 (1950)
  • ANSYS寄生成分抽出ソフトQ3D Extractor
    https://www.ansys.com/ja-jp/products/electronics/ansys-q3d-extractor
  • 前川佐理他,:「高精度パワーデバイスモデルによるSiCインバータのEMI解析」 ,電気学会論文誌 D,134巻,4号,pp. 461-467
  • 前川佐理他,:「インバータのEMI解析におけるモデル再現性と解析精度の一考察」 ,平成25年電気学会産業応用部門大会論文集
  • 有賀・和田:「電磁誘導ノイズを低減可能なラミネートブスバー構造」 , 平成23年電気学会産業応用部門 モータドライブ研究会
  • 児山裕史,津田純一,餅川宏: 「太陽光PCSの損失を低減するノイズフィルタ」 ,平成24年電気学会全国大会論文集
  • 児山裕史,餅川宏: 「住宅用太陽光発電パワーコンディショナに適用するコモンモードフィルタの漏れ電流抑制性能」 ,平成29年電気学会産業応用部門大会講演論文集
  • 野島 秀一,大坪 亮,嶋根 一夫,武田 享悦,餅川 宏,津田 純一: 「エレベータにおける漏れ電流低減方法の提案」 ,平成22年電気学会全国大会論文集
  • 長谷川光平,前川佐理,安住壮紀,葛巻 淳彦,大坪亮: 「モータドライブ用電力変換器向け漏れ電流抑制回路のシミュレーション」 ,平成29年電気学会産業応用部門大会講演論文集
  • 長谷川光平,前川佐理,太田邦夫,安住壮紀,葛巻 淳彦,大坪亮: 「モータ駆動用電力変換器向け漏れ電流抑制フィルタの設計検討」 ,平成30年電気学会全国大会論文集
  • 高橋翔太郎,前川佐理,: 「モータドライブシステムにおける入出力結合パッシブEMIフィルタ」 ,半導体電力変換合同研究会SPC21165
  • 高橋翔太郎,前川佐理,: 「モータドライブシステムにおける入出力結合パッシブEMIフィルタの雑音端子電圧減衰特性」 ,令和4年電気学会全国大会論文集
  • 高橋翔太郎,前川佐理,:「モータドライブシステムにおける入出力結合パッシブEMIフィルタ」,半導体電力変換合同研究会SPC21165
  • 高橋翔太郎,前川佐理,:「モータドライブシステムにおける入出力結合パッシブEMIフィルタの雑音端子電圧減衰特性」,令和4年電気学会全国大会論文集
  • ナノ結晶軟磁性材料「ファインメット®」日立金属株式会社
    https://www.hitachi-metals.co.jp/products/elec/tel/p02_21.html
  • R. Kraus, P. TÜrkes, J. Sigg : “Physics-based models of power semiconductor devices for the circuit simulator SPICE”, Power Electronics Specialists Conference, 1998. PESC 98 Record. 29th Annual IEEE, Vol. 2, pp.1726-1731 (1998)
  • Allen R. Hefner, Daniel M. Diebolt : “An experimentally verified IGBT model implemented in the Saber circuit simulator”, Power Electronics, IEEE Transactions on, Vol. 9, No. 5, pp. 532-542 (1994)
  • N. Okada, T. Kikuma, M. Takasaki, K. Kodani, A. Kuzumaki : “Development of Device Model for Inverter Simulation Program”, Industrial Application Conference of IEEJ, No.1-131,pp. 515-520 (2008)
    (in Japanese)岡田有功・菊間俊明・高崎昌洋・小谷和也・葛巻淳彦: 「インバータシミュレーション用デバイスモデルの開発」 ,平成20年電気学会産業応用部門大会論文集,No. 1-131, pp. 515-520 (2008)
  • A. Hatanaka, T. Kawashima, A. Mishima : “Analysis technique of EMC for on-board power supply with recovery diode model”, Industrial Application Conference of IEEJ, No. 1-132,pp. 525-528 (2008)
    (in Japanese)畑中歩・川島徹也・三島彰: 「リカバリダイオードモデルを用いたオンボード電源のEMC解析技術」 ,平成20年電気学会産業応用部門大会論文集,No. 1-133, pp. 525-528 (2008)
  • Y. Iwata, S. Tominaga, H. Fujita, F. Akagi, T. Horiguchi, S. Kinouchi, T. Oi, H. Urushibata : “Investigation of noise and switching-energy loss by using a precise MOSFET model”, Industrial Application Conference of IEEJ, No.1-135,pp. 615-618 (2011)
    (in Japanese)岩田恭彰・冨永真志・藤田英明・赤木泰文・堀口剛司・木ノ内伸一・大井健史・漆畑廣明: 「高精度MOSFETモデルを用いた損失・ノイズ評価への基礎的検討」 ,平成23年電気学会産業応用部門大会論文集,No.1-135, pp.615-618 (2011)
  • A. Mishima, T. Kawashima : “Switching analysis methods using Power Device Model and Magnetic Field Coupling System”, Industrial Application Conference of IEEJ, No. 1-S7-5, pp. 95-100 (2003)
    (in Japanese)三島彰・川島徹也: 「高精度パワー半導体モデルと磁場解析を用いたパワエレ回路の詳細スイッチング解析技術」 ,平成15年電気学会産業応用部門大会論文集,No. 1-S7-5, pp. 95-100 (2003)
  • Y. Koyama, M. Tanaka, H. Akagi : “Modeling and Analysis for Simulation of Common-Mode Noises Produced by an Inverter-Driven Air Conditioner”, Industrial Application Conference of IEEJ, No.1-O2-5, pp.175-180(2009)
    (in Japanese)小山義次・田中三博・赤木泰文: 「インバータエアコンのコモンモードノイズ・シミュレーションのためのモデリングと解析」 ,平成21年電気学会産業応用部門大会論文集,No. 1-O2-5, pp. 175-180(2009)
  • T. Shimizu, G. Kimura, J. Hirose : “High Frequency Leakage Current Caused by the Transistor Module and Its Suppression Technique”, T. IEE Japan, Vol. 116-D, No. 7, pp. 758-766 (1966)
    (in Japanese)清水敏久・木村軍司 ・広瀬順: 「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,116巻,7号,pp. 758-766 (1966)
  • J.-S.Lai, X. Huang, E. Pepa, S.Chen, and T.W.Nehl :“Inverter EMI Modeling and Simulation Methologies”, Proceedings of 29th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Vol. 2, pp. 1 533-1539 (2003)
  • B. Revol, J. Roudet, J.L. Schanen, and P. Loizelet :“Fast EMI Prediction method for three phase inverter based on Laplace Transforms”, Proceedings of 34th IEEE Annual Power Specialists Conference, Vol. 3, pp.1133-1138 (2003)
  • M. Tamate, T. Sasaki, A. Toba : “Quantitative Estimation of Conducted Emission from an Inverter System”, T. IEE Japan, Vol. 128-D, No. 3, pp. 193-200 (2008)
    (in Japanese)玉手道雄・佐々木達見子・鳥羽章夫: 「インバータにおける雑音端子電圧のシミュレーションによる定量推定法」 ,電気学会論文誌 D,128巻,3号,pp. 193-200 (2008)
  • S. Ogasawara : “Modeling and Simulation of EMI in Power Electronics systems”, Industrial Application Conference of IEEJ, 1-S11-2, pp.69-74 (2004)
    (in Japanese)小笠原悟司: 「パワーエレクトロニクスシステムにおけるEMIのモデリングとシミュレーション」 ,平成16年電気学会産業応用部門大会論文集, No. 1-S11-2, pp. 69-74 (2004)
  • A. Okuno, S. Ogasawara : “Simulation in Power Electronic Systems-Characteristics of General-Purpose Simulators and System Modeling Methods-”, T. IEE Japan, Vol.122-D, No. 9, pp. 893-898 (2002)
    (in Japanese)奥野敦・小笠原悟司: 「パワーエレクトロニクスシステムのシミュレーション」 ,電気学会論文誌 D,122巻,9号,pp. 893-898 (2002)
  • Y. Kondo, M. Izumichi : “VHF conduted emission simulation of power electronic devices”, Industrial Application Conference of IEEJ, No. 1-40, pp. 205-208 (2012)
    (in Japanese)近藤陽介・泉地正人: 「パワーエレクトロニクス機器のVHF帯伝導エミッションの数値解析」 ,平成24年電気学会産業応用部門大会論文集,No.1-40, pp. 205-208 (2012)
  • T. Koga, K. Shigematsu, S. Hasumura: “A Study of common mode current reduction in PWM inverter with core modeling and circuit simulation”, Annual Conference of IEEJ, No. 4-019,p. 33 (2009)
    (in Japanese)古賀誉大・重松浩一・蓮村茂: 「磁性コアモデルを考慮した回路シミュレーションによるPWMインバータのコモンモード電流低減の検討」 ,平成21年電気学会全国大会論文集,No.4-019,p.33 (2009)
  • T. Chida, A. Mishima, T. Kamezawa, K. Mou, S. Ibori : “Analysis of conducted emission in general purpose inverter”, Industrial Application Conference of IEEJ, No. 1-38, pp. 299-300 (2007)
    (in Japanese)千田忠彦・三島彰・亀澤友哉・毛江鳴・井堀敏: 「汎用インバータの雑音端子電圧解析」 ,平成19年電気学会産業応用部門大会論文集,No.1-38, pp.299-300 (2007)
  • IEC CISPR 11 Edition.5.0: Industrial, scientific and medical equipment – Radio-frequency disturbance characteristics – Limits and methods of measurement, IEC Standard, May, 2009.
  • T. Sekisue (ANSYS JAPAN) : “Parameter for SIMPLORER’s IGBT device model”, ANSYS JAPAN user support documents. (2010)
    (in Japanese)関末崇行 (アンシスジャパン) : 「IGBTデバイスモデルパラメタ」 ,アンシスジャパンユーザサポート資料 (2010)
  • J. Aurich, T. Barucki, : “Fast dynamic model family of semiconductor switches”, Power Electronics Specialists Conference, 2001. PESC 2001 Record. 32th Annual IEEE, Vol. 1, pp. 67-74 (2001)
  • T. Sekisue (ANSYS JAPAN) : “Parameter fitting for SIMPLORER’s device model starting with diode characteristics”, ANSYS JAPAN user support documents. (2009)
    (in Japanese)関末崇行 (アンシスジャパン) : 「ダイオードから始めるデバイスモデルのフィッティング1.電気特性:静特性と動特性」 ,アンシスジャパンユーザサポート資料 (2009)
  • M. Tamate, T. Sasaki, A. Toba : “Quantitative Estimation of Conducted Emission from an Inverter System”, T. IEE Japan, Vol. 128-D, No. 3, pp. 193-200(2008)
    (in Japanese)玉手道雄・佐々木達見子・鳥羽章夫: 「インバータにおける雑音端子電圧のシミュレーションによる定量推定法」 ,電気学会論文誌 D,128巻,3号,pp. 193-200 (2008)
  • Sari Maekawa, Junichi Tsuda, Atsuhiko Kuzumaki, Shuhei Matsumoto, Hiroshi Mochikawa, Hisao Kubota: “EMI Prediction Method for SiC Inverter by Developing an Accurate Model of Power Device”, EEJ Transactions on Industry Applications, Vol.134, No.4, pp.461-467 (2014)
    (in Japanese)前川佐理, 津田純一, 葛巻淳彦, 松本脩平, 餠川宏,久保田寿夫: 「高精度パワーデバイスモデルによるSiCインバータのEMI解析」 ,電気学会論文誌D,Vol.134, No.4, pp.461-467 (2014)
  • Jih-Sheng Lai, Xudong Huang, E. Pepa, Shaotang Chen, T.W. Nehl : “Inverter EMI modeling and simulation methodologies”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vo.53, No.3, pp.736-744 (2006)
  • 玉手道雄,佐々木達見子,林美和子,佐竹修平,鈴木明夫: 「半導体電力変換装置の周波数領域伝導ノイズ解析」 ,平成27年電気学会全国大会論文集 (2015)
  • 安原崇志,高橋翔太郎,小笠原悟司,小林孝次,吉田浩,柏原辰樹: 「機電一体構造の電動コンプレッサにおける伝導ノイズの簡易周波数解析」 ,2019年電気学会産業応用部門大会講演論文集 (2019)
  • 鈴木陸矢,高橋翔太郎,前川佐理,髙田康平,小林孝次,吉田浩,柏原辰樹: 「フライバックコンバータのビヘイビアEMIモデルに基づくトランス構造の変更による伝導ノイズへの影響評価」 ,2023年電気学会産業応用部門大会講演論文集(2023)
  • 高山 創 (京都大学) ,奥田 貴史 (京都大学) ,引原 隆士 (京都大学) : 「SiC MOSFETのディジタルアクティブゲートドライブにおけるゲート電圧波形に関する一検討」 ,電気学会半導体電力変換・モータドライブ合同研究会,SPC20003(2020)
  • 金本 公平 (京都大学) ,高山 創 (京都大学) ,引原 隆士(京都大学): 「電圧制御型アクティブゲート駆動波形とスイッチング特性の関係に関する実験的検討」 ,電気学会半導体電力変換・モータドライブ合同研究会,SPC24040(2024)
  • 小原 秀嶺 (首都大学東京) ,和田 圭二 (首都大学東京) ,宮崎 耕太郎 (東京大学) ,高宮 真 (東京大学) ,桜井 貴康 (東京大学): 「プログラマブルゲートドライバICを用いた負荷電流フィードバックアクティブゲート制御」 ,平成28年電気学会産業応用部門大会講演論文集(2016)
  • 小原 秀嶺 (横浜国立大学),秋山 寿夫 (首都大学東京),萬年 智介 (首都大学東京) ,和田 圭二 (首都大学東京) ,宮崎 耕太郎 (東京大学) ,崔 通 (東京大学) ,高宮 真 (東京大学) ,桜井 貴康 (東京大学): 「4ビットシリアル信号入力デジタルアクティブゲート回路の開発」 ,2019年電気学会産業応用部門大会講演論文集(2019)
  • 鈴木 陸矢 (明治大学) ,前川 佐理 (明治大学): 「IGBT入力容量可変型アクティブゲートドライバによる放射EMI帯域成分の低減に関する検討」 ,令和6年電気学会全国大会論文集 (2024)

【口コミ】

  • ※口コミはありません。
ページトップへ戻る