電力変換装置における実用的な EMC 対策技術
電力変換装置における実用的な EMC 対策技術調査専門委員会編

目

次

1.

はじめに

35.4 インピーダンス特性に基づくモデリング

282.

EMC 対策基礎

45.5 漏れ電流特性によるモデリング

29

45.6

2.1 はじめに
2.2 電力変換器における電磁両立性・ノイズ概要

2.4

3.

4.

ワイドバンドギャップ半導体パワーデバイス

6.

31

5.7 放射ノイズシミュレーション

315.8 まとめ33

モータ駆動システムにおける実践的な EMI 設計技術活用における EMC の課題

5

2.5 基本的な EMC 対策・事例

7

6.1 はじめに

34
34

2.6 シールド技術

9

6.2 モータ駆動用インバータの EMI 設計技術

34

2.7 まとめ

106.3 モータの EMI 設計技術

35

6.4 パワーモジュールの EMI 設計技術

36

電力変換装置における低周波 EMC 対策技術と事例

11

6.5 ケーブルの EMI 設計技術

38

3.1 はじめに116.6 まとめ383.2 一般的な低周波ノイズ対策の手法

11

3.3 空調機での高調波対策

13

7.1 はじめに40

3.4 鉄道車両における低周波 EMC 対策事例

15

7.2 リアクトル40

3.5 まとめ18

7.3 コンデンサ

43

7.4 まとめ

46

電力変換装置における高周波帯域の EMC 対策技
20術

7. 受動部品及び材料

8. 電力変換装置における EMC 規格の最新動向

40

47

4.1 はじめに20

8.1 はじめに47

4.2 電力変換装置全般における対策技術

20

8.2

EMC に関する国際規格の概説

474.3 空調機における EMC の勘所

21

8.3

EMC 規格整備の最新動向

47

4.4 鉄道における対策技術

23

8.4 まとめ

4.5

23

IPM における対策技術

4.6 まとめ
5.

ング
44

2.3 電力変換器におけるノイズ源と経路

ノーマルモード -コモンモード変換のモデリ

25

ノイズシミュレーションにおけるモデリング技

9. パワエレ分野の EMI 対策の変遷
9.1 はじめに5052
52

9.2 パワエレ機器の EMI 問題に関する学会対応 52

26

9.3

EMI 対策の変遷

52

5.1 はじめに26

9.4 最近の EMI の話題

54

5.2 半導体パワーデバイスのモデリング26

9.5 まとめ55

5.3 コンデンサと磁性素子のモデリング

27

術

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電力変換装置における実用的な EMC 対策技術
調査専門委員会委員
委 員 長

綾 野 秀 樹(東京工業高等専門学校 )幹事

安 東 正 登( 日 立 製 作 所 )玉 手 道 雄(幹事萬 年 智 介(仲筑波大学委員)

田 中 三 博( ダ イ キ ン 工 業 )
野富士

電機)

陽(アルプスアルパイン)

幹事補佐

和 田 圭 二( 東 京 都 立 大 学 )野 村 勝 也( 関 西 学 院 大 学 )委

安 部 征 哉( 九 州 工 業 大 学 )畑 遼 太 郎( 村 田 製 作 所 )井 上 博 史( 日 本 電 機 工 業 会 )廿 日 出 悟(鉄道総合技術研究所)井 渕 貴 章(大阪大学)

古 庄 泰 章(三菱電機)

梅 谷 和 弘(岡山大学員)

本 多 哲 也(デンソー)

大 久 保 明 範( 日 産 自 動 車 )前 川 佐 理(成蹊大学)

太 田 邦 夫(増 澤 高 志( 三 菱 重 工 業 )東芝)

小 笠 原 悟 司( 北 海 道 大 学 )松

金 森 正 樹( 東 芝 キ ヤ リ ア )山 口 浩 二(I北吉 岡 康 哉(富士電木 村 吉 志(デンソ川

亘( 名 古 屋 工 業 大 学 )佐々木秀勝

東京都立産業技術途中退任

研究センター

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原烈(三菱電機徹(北川工H業)I)機)ー)

図 子 祐 輔( 日 産 自 動 車 )清 水 敏 久( 東 京 都 立 大 学 )
菅崎)

常盤

豪(東芝)

電気学会技術報告 第1525号 3

本技術報告書は，上記の目的に対して調査・検討をしてき1.

はじめにた結果をまとめたものであり，以下の 9 章で構成されている。なお，本技術報告書では，9kHz 未満を低周波帯域，9kHzSiC（Silicon Carbide）や GaN (Gallium Nitride) の新材料を以上を高周波帯域と定義している。
第 2章

使用した次世代パワーデバイスが市販され，これらを使用

EMC 対策基礎

EMC 対策についての基礎的なした産業機器や家電民生機器が販売され始めている。これ概要について説明する。EMC の分類，電力変換器におけるらのパワーデバイスを適用することにより，電力変換装置ノイズ源と経路，次世代パワーデバイス活用時におけるを高速かつ高周波で駆動できることから，損失低下によるEMC の課題，基本的な EMC 対策事例について述べる。
第3章

高効率化やフィルタ・放熱装置の小型軽量化を実現できる。

電力変換装置における低周波 EMC 対策技術と事

例えば，SiC は山手線や N700S 新幹線でも採用されており，例

今後，次世代パワーデバイスの使用範囲や応用技術は，ます策技術について説明する。低周波数領域の EMC は，ノイズます広がることが予想される。の発生量が大きい特徴がある。これに対する一般的な対策

一方，電力変換装置は高電圧，大電流をスイッチング動作により制御するため，それに起因して発生する電磁ノイズ電力変換装置から生じる 9 kHz 未満の低周波 EMC 対手法，空調機における対策手法，鉄道における対策手法について説明する。
第4章

が自機器や周辺機器に対して誤動作を引き起こす恐れがあ

電力変換装置における高周波帯域の EMC 対策技る(1)。1990 年代にパワートランジスタから IGBT に置き換わ

術

電力変換装置における 9kHz 以上の EMC 対策技術としった折にも，スイッチング時の立上り速度の増加により，漏て，理論解析技術，一般的な製品での対策技術に加え，空調電ブレーカの誤動作やラジオ受信に対する障害，モータベ機，鉄道，パワーデバイスにおける対策手法について説明す

アリングの損傷などの悪影響をもたらしてきた。次世代パる。
第 5 章

ワーデバイスでは，高速・高周波のスイッチング動作に伴いノイズシミュレーションにおけるモデリング技

電磁ノイズがさらに増加し，ノイズの周波数帯域も広域化術するため，その対策がさらに難しくなる。さらに，製品の小ンにおけるモデリング技術を説明する。特に，半導体パワー型化や情報伝送の高速化の要求を満足するために，機器のデバイスのモデリング，ノイズ経路のインピーダンス特性集積化や通信帯域幅の広帯域化がなされており，電力変換を用いたモデリング，漏れ電流特性に着目したモデリング，装置の近傍にも様々な機器を実装する場合が増えている。

ノーマルモードとコモンモードのノイズ変換に関するモデ

特に，集積化により寄生成分が増加傾向にあることから，電リングの技術について説明する。

磁ノイズによる誤動作のリスクは高まっており，対策が難電力変換装置での伝導・放射ノイズのシミュレーショ

第6章

モータ駆動システムにおける実践的な EMI 設計しくなっている。このように，電力変換装置は周辺の機器と技術協調していくために，EMC(電磁両立性)の技術について今まおけるノイズ設計事例を説明する。特に，モータ駆動用インで以上に考えていく必要が生じてきている。

バータ，モータ，パワーモジュールに対する EMI 設計技術

電気学会におけるパワーエレクトロニクス機器を対象とした EMC の調査研究に関する委員会は 6 期 20 年にわたって設置されており，その当時の EMC 対策に関する技術動向

モータ駆動システムを対象に，実際の製品開発等にについて述べ，放射ノイズも含めた実践的な内容を説明する。
第 7 章

受動部品及び材料

電力変換装置におけるノイについて調査がなされている。
「電力変換装置における実用ズ対策用のリアクトル，コンデンサ，及び，その材料につい的な EMC 対策技術調査専門委員会」は半導体電力変換技術て説明する。特に，最新情報を含めた既存部品の情報のみな委員会傘下に置かれた調査専門委員会であり，EMC 対策技らず，今後の部品・材料開発の展望についても説明する。

術の動向について 2018 年 11 月から 2021 年 10 月まで調査

第8章

電力変換装置における EMC 規格の最新動向

国活動を進めてきた。本委員会では，実際の製品において，ど際電気標準会議(IEC)では，EMC の基本規格・共通規格につのような対策が実用的であるのかについて，最新の技術にいての制定・改正が行われている。電力変換装置が適用されは拘らず，効果の高い技術について調査することを目的とる製品個別の EMC 規格について，規格体系，組織構成，規した。現状においても製品分野ごとにノイズ規制に準じた格化ルールを説明する。さらに，EMC 規格整備の最新動向

抑制・対策がなされてきているが，製品分野が異なると，どについて説明する。のような対策が実用的であるのかは判別しにくい。また，近第9章

パワエレ分野の EMI 対策の変遷

パワーエレク

年のノイズ対策は，シミュレーションにより事前にノイズ

トロニクス機器の EMI 対策に関する変遷，および，最近のレベルを予測し，その結果を考慮して実施できるようにな

EMI に関する課題について説明する。ってきたが，依然として経験やノウハウに依存することも多く，新たに EMC に携わる者にとっては敷居が高くなりつつある。このため，EMC に携わる技術者や，これから携わろうとする技術者に対して EMC に対する理解を深めることに重点を置いている。

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参考文献(１) パワーエレクトロニクス機器の EMC 解析・抑制技術共同研究委員会編, パワーエレクトロニクス機器の EMC, 電気学会 (2013)