JP2011501631A - Ｅｍｃフィルタ - Google Patents

Abstract

ＥＭＣフィルタは、ＲＣＤ装置と適合し、常に低アース漏れ電流を保持する能動フィルタである。本発明のフィルタは、電力線が、通常、巻き線なしにフィルタを通過するシンプルなインダクタ構成であり、かつ、ほとんどの構成要素がモジュール短絡回路に設けられている。好ましくは、相導線にＩＤＣによってシャントモジュールを接続することによって実現され、高電流ケーブルを切断かつ接合することを回避する。フィルタの特有の保護回路は、電源オンで突入電流を回避し、かつ、ライン上での故障の場合に、アース漏れ電流を制限する。

Description

この特許出願は、電気又は電子の回路又は線から、望まれないノイズ成分をフィルタリングするための電気フィルタに関し、特に、主要周波数での主線又は配電線の電磁両立性（ＥＭＣ）フィルタに関するものに限られない。

昨今、電磁両立性（ＥＭＣ）は、電気及び電子産業で、徐々に重要な要素になっている。多くの電気回路及び電気製品が存在し、望まれない電機ノイズを生成し、又は、他の電気回路又は電気製品から生成されるノイズに悩まされている。

伝導のノイズ及び外乱は、一般的に、ノイズ生成装置又はノイズ敏感な装置のメイン供給線上に、ローパスＬＣフィルタを挿入することによって対応されている。このようなフィルタは、望まれない周波数成分を問題ないレベルに減衰させている。従来のＬ、Ｔ、及び、ｐｉのフィルタ配置を含んだ多くのフィルタ配置が使用可能である。

欧州特許出願公開第１０６９６７３号明細書には、受動素子を備えた３相ノイズ抑制フィルタの例が示されている。

受動ＥＭＣフィルタは、いくつかの出願で有効だと証明されている。しかしながら、この技術の欠点は、必要な減衰レベルを得るために、高い値のコンデンサとインダクタンスがこの出願で必要とされていることである。得られるフィルタのサイズとコストは、特に、通常モードのノイズの減衰が必要とされる場合、これらの大きな構成要素によって主に決定される。さらに、漏れ電流は、フィルタのコンデンサ容量に直接比例している。

例えば、欧州特許第０９９５２６６号明細書のように、ノイズ抑制フィルタで能動素子を用いることも知られている。能動素子の使用は、より小さいインダクタンスとコンデンサを可能とし、それによって、よりコンパクトなフィルタを提供している。しかしながら、存在する従来の能動フィルタは、それより以前の能動フィルタ同一物より信頼性に欠けるという評判であり、過電圧及び過温度による故障に陥る、又は、不安定や振動を生じる懸念がある。電力線ＥＭＣフィルタは、ほとんどの場合、通常モードの減衰を達成するために、適切なインダクタンスとともに、Ｙコンデンサと呼ばれる接地コンデンサを備えている。不可避の望まれない結果、接地漏れ電流（ＥＬＣ）と呼ばれる電流がＹコンデンサを通ってアースに流れる。単線の図表で図１で、公知のＥＭＣフィルタの例が示され、Ｙコンデンサは、参照符号３０で示され、３６は対応するインダクタンスであり、かつ、３５は、接地漏れ電流の経路である。一般に、Ｙコンデンサの容量がより大きく、その間の電圧が上昇すると、接地漏れ電流（ＥＬＣ）がより大きくなる。

欧州特許出願公開第１０６９６７３号明細書 欧州特許第０９９５２６６号明細書

高レベルで、このＥＬＣは、人間に危険であると考えられる。人間の危険性を別としても、過度のＥＬＣは、電気システムの信頼ある運転を妨げる。特に、残留電流検出（ＲＣＤ）を備える装置は、ＲＣＤ装置のトリップにより中断するであろう。それ故、ＥＭＣフィルタを設計する場合、接地漏れ電流を最小化することが良い設計と考えられる。

スターグランドされた供給源を備えた電力システム（すなわち、ヨーロッパのＴＮシステム）にとって、漏れ電流が問題となるが、システムがアース電位の周辺でバランスしているため、通常状態では、ＥＬＣは抑えられている。しかしながら、ＥＬＣの値は、高電力フィルタで上昇し、通常モードでの強い抑制が必要とされている。

同様の問題が、特に船や工場で用いられるようなＩＴ電力システムで存在している。ここでは、主電力が高インピーダンスを介して、アースにゆるやかに導かれるのみである。１つの相が短絡した場合、装置は、比較的に安全で動作し続けるように作られている。しかしながら、短絡モードで、電力システムは、実際に「コーナーアース」され、図２のスター結線の端子９０では、高速過渡電圧を監視している。大きなコンデンサが用いられた場合は、大きなＥＬＣが流れ、Ｙコンデンサの電力閾値を超え、順々に停電が起こる突発事故となる。この故障の連鎖は、ＩＴ電力システムの信頼性を危うくするであろう。

それゆえ、低ＥＬＣのノイズ抑制フィルタの要求が増加している。従来、ＥＬＣを制限するために、アース経路のコンデンサ容量を小さくしたフィルタが構成されている。しかしながら、適切な抑制を維持するために、フィルタのインダクタンスは、容量値を減少させたコンデンサを補うために、それなりに増加させなければならないが、これは、フィルタをより大きく、より高価にしてしまう。インダクタンス値を増加させることは、完全な解決ではないが、低容量のＹコンデンサを備えたフィルタは、高容量のＹコンデンサを備えたフィルタよりも、ＥＭＣノイズ抑制にとって効果的ではない。加えて、この増加させたインダクタンスは、電力損失の増加、温度上昇、かつ、端子間の電圧降下といった悪影響を導く。

それゆえ、全ての周波数での高抑制、低ＥＬＣ、及び、コンパクトな大きさを兼ね備えるＥＭＣ抑制フィルタのニーズがある。

加えて、様々な装置に容易に適用可能で、かつ、通常及び故障状態の両方で安全なＥＭＣフィルタのニーズがある。

本発明によれば、これらの目的は、添付の請求項の物によって達成される。

本発明は、例示され、図によってしめされた実施例の記述に基づいて、より好ましく理解されるべきである。

単線図である。簡略化した図で、公知の形式のＥＭＣフィルタと漏れ電流の経路とを示したものである。 簡略化した図で、公知の形式の３相ＥＭＣフィルタと漏れ電流の経路とを示したものである。 本発明の１つの形態である、能動ＥＭＣフィルタをブロック図で示している。 本発明の１つの形態である、ＥＭＣフィルタをより詳細に示している。 本発明によるフィルタの組立図を示したものである。 本発明によるフィルタの組立図を示したものである。 本発明による２段階フィルタを示したものである。 本発明による２段階フィルタを示したものである。

ＥＭＣフィルタの漏れ電流の問題及び原因が、図１で示されている。単相又は複数相であることが可能な電力線１１が、装置１５によって生成され、かつ、線１１に沿って伝わる干渉を抑制するために、フィルタ２０を用いて装置１５に接続されている。簡単に理解するため、フィルタは、直列のインダクタンス３６と、各相の導線とアース導線との間に接続されたＹコンデンサ３０とを備えている。Ｙコンデンサ３０間の電位は、アース漏れ電流３５に大きく貢献している。

同じ状況ではあるが、３相電力線の場合が図２に示されている。この場合、フィルタが、相導線７００を介して接続された、差動モードのノイズを減少するのに貢献するＸ型コンデンサの列を有していることが知られている。他方、共通モードのノイズは、スター結線の端子９０とグランドの間に接続されているコンデンサ３３０によって抑制されている。図のようにコーナー接地された例で、相電位がグランド電位に対してバランスしていない場合、Ｙコンデンサ３３０は、大きな電位を持ち、大きな接地漏れ電流３５を流している。

図３は、交流電力線のためのローパスＥＭＩ抑制フィルタの簡略化したブロック図である。これは、２つのインダクタンス４０１及び４０２を備え、それぞれが線側（電源側）と負荷側に、接地されている中央短絡路によって分離され、Ｔ型フィルタを形成している。示されていない形態として、線側と負荷側のいずれかに、１つのみのインダクタンスを備え、Ｌ形式を備えている。タップユニット４０５は、ＲＦノイズ電流をアースに短絡させる目的で、電力ケーブルにガルバニック接続している。本発明は、このガルバニック接続を実現する他の装置も備えている。しかしながら、好ましくは、これは、圧接コネクタ（ＩＤＣ）によって得られる。ＩＤＣ技術は、製造時間を節約し、高電流相の導線７００を切断しかつ接合することを回避している。それは、追加の絶縁を必要とせず、相導体がむき出しになった場合に必要とされ、高電力装置の非常の大きい電力ケーブルのための機械的なサポートを提供している。

Ｘコンデンサネットワーク４１０は、通常、スター状に結線されている３つのコンデンサから構成されている。これは、３相電力システムの重要な場合に必要とされるが、例えば、単相低電圧システムでは省略することができる。高い値のブリーダ抵抗（帰還抵抗）（図に示されていないが、図４で見られる）が、それぞれのコンデンサと平行にしばしば接続されている。Ｘコンデンサは、対称モード減衰を提供し、非対称のＲＦノイズのために、いずれの相とコンデンサスター結線の端子９０の間に、低インピーダンスの経路をも提供している。

レベル識別ブロック４３０は、アース電位に対するスター結線の端子電圧を監視している。スター結線の端子電圧が所定のレベルを超えた場合、識別器４３０は、スイッチ装置４２０に抑制信号を受け渡す。レベル識別器４３０は、高速過渡の場合に抑制信号を抑えるために、任意に信号積分器（図示せず）を備えている。積分時間は、通常動作状態の間に予期された過渡に応じて、一定に設けられている。任意に、識別器４３０の出力は、故障の発生を伝えるために、フィルタユニットの外側で利用可能である。その場合、フィルタは、電気エラー出力、又は、任意のエラー出力（例えば、故障ＬＥＤ）を備えている。

スイッチユニット４２０は、スター結線の端子９０とアンプブロック４６０の間に置かれている。好ましくは、スイッチユニットは、ソリッドステッドリレー（ＳＳＲ）であるが、電気機械的のリレー又はいずれかの適切なスイッチ装置も含んでいる。スイッチユニット４２０の目的は、ラインの絶縁故障又は過度のアンバランス又はスター結線の端子９０の電圧を通常値以上に上昇させる状況の場合に、コンデンサスター結線の端子９０をアースから分離させることである。スイッチユニットは、補助の電力供給ユニット４５０からの制御を受け入れもしている。

抑制信号は、アースに対してスター結線の端子９０の電位の上昇によって検知されたライン故障の事象でスイッチユニットを開かせる（スイッチオフさせる）。スイッチユニット４２０は、追加の安全度を提供し、かつ、ＥＬＣが、すべての状況で安全制限内で保持すること及びフィルタが耐故障（故障に耐えて動作し続けること）を保証している。例えば、ＩＴシステムの１つの相の絶縁故障が起きた場合、フィルタは、効果的に自分自身を切り離し、システムは動作し続けることが可能であるが、故障が修復されるまで、より高いノイズレベルになってしまう。

補助の電力供給部４５０は、少々隔離された電源であるが、フィルタから遠隔かつフィルタの外部、又は、フィルタに統合して配置されている。補助の電力供給部４５０は、フィルタを流れる電力線と同じ電力線から電力供給されており、かつ、通常、フィルタの負荷側に配置されている。システムの電力要求は、供給ユニットの出力電圧に直接比例している。それ故、適度の電圧レベルを選択する場合に利点がある。通常、直流４８Ｖ及び１０Ｗの持続した出力電力で十分である。スイッチオンの場合、電力供給ユニット４５０からの電圧供給はなく、リレー回路は、通常の開位置にある。

アンプブロック４６０は、電力供給ユニット４５０から電力供給を受け、かつ、フィルタ４７０によって供給された電圧入力Ｖ_ｉの関数に従って、電流Ｉ_Ｏを減少させるために配置された制御ソース４６５を備えている。好ましくは、制御ソースは、図に記載されたように、制御電流ソースに近いものであるが、本発明の本質的又は限定的な特徴ではない。フィルタ４７０は、電力周波数を排除又は少なくとも抑制するために設けられたハイパスフィルタであり、かつ、ラジオ周波数の電圧をアンプ４６０に受け渡している。フィルタのコーナー周波数は、例えば、１５０ＫＨｚに設定される。
アンプ４６０は、例えば、入力電圧Ｖ_ｉに比例して、電流Ｉ_ｏを減少させるように設定されている。この場合、伝達関数は、

反比例のインピーダンス特性を持っており、かつ、アンプ４６０は、相互コンダクタンス増幅器と呼ばれている。しかしながら、これは本質的な特徴ではなく、本発明のフィルタは、状況に応じて、電流制御される電流源、又は、適切な電流制御される電流源を使用するために修正可能である。また、状況に応じて、入力Ｖ_ｉは、差分で、又は、一端をアースして与えることが可能である。

電流Ｉ_Ｏは、スター結線９０の電圧を減少する効果があり、同様に、アンプ４６０のドライブを、センサ導線４１５とハイパスフィルタ４７０とを介して減少させる。フィルタは、一定値で、少なくともノイズ周波数バンドで、スター端子９０の電位である入力電位を安定化させる傾向がある負のフィードバックを備えている。このように、スター端子９０のインピーダンスは、ラジオ周波数（ＲＦ）でとても低くなり、かつ、効果的なノイズのシャント（分岐）が実現される。

入力Ｖ_ｉは、センサ導線４１５によって直接測定されるため、大きな電流を流せず、それゆえ、ごくわずかな電圧誤差を招く。スイッチユニット４２０と接続ケーブルのどんな電圧降下も、アンプ４６０の順ゲインによって補償される。本発明のフィルタは、耐性があり、かつ、スイッチ４２０のＯＮ状態での残留インピーダンスやケーブル４１７の長さによるインピーダンスによって影響を受けない。アンプの順ゲインは、アースコンデンサ３３０による電圧降下のためにも補償される。

アンプユニット４６０は、例えば、高電圧の間、又は、サージ試験のような状況下で、グランドの絶縁を保証するために、高電圧の定格のコンデンサ３３０、例えば、Ｘ２規格のコンデンサを備えている。識別器４３０及びフィルタ４７０にも、好ましくは、同等の絶縁が備えられいるが、対応するコンデンサは、図を混乱させるのを防ぐために図示されていない。コンデンサ３３０の値は、より小さなコンデンサは、所望の電流を流すためにより大きな振幅の電圧を必要とするように、電力供給源４５０からの供給電圧の関数に基づいて、選択されなければならないことに注意することが重要である。コンデンサ３３０の比較的小さな値や、ハイパスフィルタ４７０による電力周波数の強力な減衰のために、本発明のフィルタのＥＬＣは、同様の性能の従来のフィルタより顕著に減少する。

図４は、本発明の他の実施例によるローパスＥＭＩノイズ抑制フィルタの他の例を示している。本出願の図４及び他の図の同じ参照記号は、同一又は同等の形態を示している。

本発明のこの実施例は、好ましくは圧接コネクタ（ＩＤＣ）によって得られる接地中央シャント路によって分離される２つの対称のチョーク、つまり、線側の線チョーク４０１と負荷側の負荷チョーク４０２とを備えるＴ型フィルタである。

線チョーク４０１と負荷チョーク４０２は、ライン上に長手方向非対称のインピーダンスを課している。通常、高透磁率の磁気コア材料が用いられる。好ましくは、非常に少ない巻数がコアに適用される。通常、電力ケーブルは、一度のみコアを通る。チョークは、電力ケーブル上に一列に並べられるビーズに似ている。それゆえ、これらのチョークは、特に高電流装置のために、製造することが容易である。それらは、低コスト、コンパクトであり、低温度上昇、低電力損失、及び、負荷に対して低ライン電圧低下である。加えて、電力ケーブルは、クリープ状に絶縁され、かつ、チョーク内のすき間距離は問題でない。チョークは、小さいため、樹脂（埋め込み用樹脂）は、更なるコストと重量を減少させるチョークを固定するのに必要ない。樹脂なしでは、フィルタは、環境問題となっているリサイクルをより容易に行える。しかし、チョーク４０１と４０２は、本発明の範囲から逸脱することなしに、例えば巻き誘導原のような他の種類の誘導素子によって置き換えることが可能である。

レベル識別器４３０が、２つの背中合わせの定電圧ダイオード４３１によって実現され、かつ、ＨＶ定格の抵抗４３２によって、アースに適切に絶縁されている。そのレベル識別器４３０は、任意に分離可能なスイッチユニット４２０の半導体リレー回路の入力を駆動させる。構成要素４２１は、過渡電圧サプレッサ（抑制器）であり、例えば、登録商標ＴｒａｎＺｏｒｂ（ヴィシャイ（Ｖｉｓｈａｙの商標）の金属酸化物バリスタ、又は、例えば、サージ試験の間に、半導体リレー回路の電圧降下を制限するために適した他の構成要素である。同様の装置４６９が、同じ目的のために、アンプユニット４６０で用いられている。

この具体例のハイパスフィルタ４７０は、差動出力４６１を備えた２段のブリッジ型のフィルタである。これは、共鳴を導く過度の位相シフト減少させる効果がある。他の具体化が可能であり、本発明の範囲に含まれる。ハイパスフィルタ４７０は、アース電位を基準とし、高電圧定格のコンデンサ４７２、４６２及び４６３によって、隣接するステージから絶縁されている。本発明のフィルタの高電圧及びサージ電圧の絶縁は、全て、受身の（パッシブの）絶縁手段によるものであることに注目することが重要である。本発明のフィルタは、アースから電力線７００を積極的な（ポジディブな）絶縁をしており、その積極的な構成要素の故障があれば解決することはできない。

図５及び６は、フィルタとＩＤＣコネクタとの組立図を図示している。ＩＤＣケーブルの固定部４０５は、電力ケーブル７００を動かないようにする２つの半分の部分４０５ａと４０５ｂとからなっている。上部固定部４０５ｂは、全電力ケーブルの絶縁部を貫通し、３つの電力相のいずれにもガルバニック接続を提供する、例えば、針又はブレードである３つの絶縁置換装置４０６を備えている。加えて、ケーブル固定部４０５は、好ましくは、フィルタの筐体４００に固定され、かつ、高電流装置で非常に長い電力ケーブルを機械的に支持している。これは、ガルバニック接続を形成させるために、ケーブルから絶縁部を取り出し、又は、ケーブルを切断し再接続する必要がないため、製造時間を減少させる。これは、裸の導線を剥き出しにもせず、追加の絶縁の必要がなくなっている。本発明の図示されていない変形例として、電力相のいずれのための分離した固定部を備えることも可能である。ケーブル固定部４０５は、好ましくは、ノイズフィルタの残りの構成要素に対応として、例えば、図５で示されたように、ＰＣＢが備えられたモジュール８００上に提供される。

本発明の他の側面によると、自発的なモジュール８００は、必要性に応じて、ＥＭＣフィルタを構成するために最小数の外部構成要素と組み合わされる。このように、本発明のＥＭＣフィルタは、主設備に都合良く設けられる。好ましくは、モジュール８００は、スイッチユニット４２０と、相互コンダクタンス増幅器４６０と、ハイパスフィルタ４７０と、識別器４３０とからなり、補助電源４５０及びＸネットワーク４１０は、モジュール８００に含まれているか、又は、必要性に応じて、別個に備えることができる。このように、本発明のＥＭＣフィルタは、様々な主設備に都合よく設けることができる。

図３に戻って、Ｘコンデンサネットワーク４１０は、通常、適切な絶縁種別、例えば、ＥＮ１３２４００によるＸ１、Ｘ２、Ｙ１又はＹ２の値の３つのコンデンサから構成される。高い値が流される抵抗は、いずれのコンデンサと並列に結合されている。これらのコンデンサは、対称型の減衰を提供している。これらは、非対称のラジオ周波数のノイズのために、いずれの位相とコンデンサスター結線の端子９０の間に低インピーダンスのパス（経路）を提供もしている。半導体リレー回路４２０は、故障の場合、スイッチがオフして、アースからコンデンサスター結線の端子９０を分離する。２つの制御入力が半導体リレー回路４２０に備えられ、一方が補助電源４５０からであり、抑制信号がレベル識別器４３０からである。スイッチオンで、補助電源４５０からの出力電圧がなくなり、リレーは開回路となる。これは、突入電流が、相互コンダクタンス増幅器４６０を通って、アースに流れるのを回避している。抑制入力は、ライン故障事象で、リレーを開回路にさせている。これは、コンデンサスター結線の端子９０から、アースに、相互コンダクタンス増幅器４６０を介して流れる電流を回避している。半導体リレー回路４２０は、ＲＦ（ラジオ周波数）電流を妨げるオン状態の残留インピーダンスを備えている。

ハイパスフィルタ４７０は、コンデンサスター結線の端子電圧Ｖｓを調節している。これは、電力周波数を拒否し、ラジオ周波数を相互コンダクタンス増幅器の入力４６１に通し、相互コンダクタンス増幅器４６０の伝達関数が、Ｂ（ｆ）として示され、例えば、１５０ｋＨＺのブレークポイントを持っている。

相互コンダクタンス増幅器４６０は、差動電圧入力Ｖ_ｉによって制御される電流出力Ｉ_Ｏを備えており、周波数依存する伝達関数Ｇ（ｆ）によって特徴づけられる。それゆえ、出力電流は、

である。

通常、Ｇ（ｆ）は、従来技術で公知のように、振動及び不安点を導く過度の位相シフトを避けるために、遅れを導く回路を用いて修正される。過電流及び過電圧保護が、高電位テストの間及びラインの過渡応答から、相互コンダクタンス増幅器を保護するために設けられている。ＤＣバイアスが、内部フィードバック抵抗を介して設けられている。相互コンダクタンス増幅器４６０は、電圧増幅器、又は、従来技術で知られている他のアクティブなシャント（短絡）装置によって置き換え可能である。

スター結線の端子からアースへのインピーダンス
上記方程式から、スター結線の端子とアース間の周波数依存のインピーダンスは、Ｚ_ｓ（ｆ）＝Ｖ_ｓ／Ｉ_ｏ＝１／Ｂ（ｆ）・Ｇ（ｆ）である。ＳＳＲ（半導体リレー装置）のオン状態の残留インピーダンスは、Ｚ_Ｓに関連しないことに注意が必要である。

高減衰の中央バンド（中央帯域）
短絡路は、コンデンサスター結線の端子４１５からアースへの中央バンド（ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）のブレークポイント）での低ＲＦインピーダンスを提供している。通常、Ｚ_Ｓは、高い非対称の減衰となる１オームより小さい。Ｂ（ｆ）とＧ（ｆ）は、実成分を持っているため、Ｚ_Ｓベクトルは、実成分を持っている。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）のブレークポイントで、Ｚ_Ｓは、ほとんど正の抵抗値である。パッシブ（受身）のＬＣフィルタは、特性周波数で、下に減衰する共鳴を示している。本発明は、むしろＬＲフィルタに近く、過度の共鳴を回避している。

通常モードの低アース漏れ電流
電力周波数で、ハイパスフィルタ４７０は、スター結線の端子電圧Ｖｓを強く減衰し、Ｖ_ｉは、ゼロに近づく。それゆえ、相互コンダクタンス増幅器４６０は、電力周波数で、実質的にゼロの電流を生成し、アース漏れ電流は、最小化される。電力周波数で、Ｚ_Ｓは開回路に近づく。

スイッチオンでの低アース漏れ電流
スイッチオン状態で、半導体リレー回路４２０は、補助の電源４５０がオフになるため、開回路になる。このように、スター結線の端子電圧Ｖ_Ｓは、ピークの線間電圧になり、アース電流は、相互コンダクタンス増幅器４６０を介して流れない。このように、アース突入漏れ電流は、最小化される。一方で、パッシブ（受身）のＬＣフィルタでは、大きな突入漏れ電流が通常である。

故障モードでの低アース漏れ電流
通常状態で、スター結線の端子電圧Ｖｓは、電力周波数（主に基本周波数及び低次の高調波）で、変化する。これは、相電圧の不均衡、及び、相負荷の不均衡のためである。２０Ｖｒｍｓ（実効値）までの電圧が標準的である。これらの状況下で、半導体リレー回路４２０は、閉を保っている。故障状況下で、アースに対するスター結線の端子電圧は、極めて増加する。ＴＮ電力供給では、コンデンサスター結線の端子は、単一の故障では、０．５＊Ｖｐに増加し、２つの故障では、Ｖｐに増加する。ここで、Ｖｐは、中性有効電圧に対する相電圧である。ＩＴ電力供給では、スター結線の端子電圧は、単一の故障では、Ｖｐになる。全てのこれらの状態で、レベル識別器４３０は、抑制信号を供給し、半導体リレー回路を開にする。これは、回路の時間遅れ及び積分要素の時間定数に依存する所定時間内に起きる。このように、故障の間、受動のＬＣフィルタによって起きる定常状態の高アース漏れ電流は、避けられる。ＩＴシステムでは、故障時のフィルタへの損傷や好ましくないシステムのトリップの危険のため、受動ＬＣフィルタを使用することは、通例ではない。本発明の実施例のフィルタは、フィルタとシステムのいずれか一方の危険のないＩＴシステム上に設けられる。

高電圧絶縁方法
図４に関連して、相とアース相との間の電圧耐性は、従来の受動ＬＣフィルタと同等である。絶縁構成要素は、対応する安全基準に応じたコンデンサ及び抵抗である。

これは、好ましくは、自己回復サージ型のコンデンサ、かつ、高インピーダンス、高電圧サージ型の抵抗であることを意味している。Ｘコンデンサネットワークは、相間の絶縁を提供し、受動ＬＣフィルタと等価である。本発明では、アースへの接続は、スター結線の端子からのみ形成される。５つのアース接続端子がある。これらは、図で「ＨＶ」と記されている。これらの端子に用いられる構成要素は、アース絶縁を提供する。すべての絶縁構成要素の回路配置と設置は、適切なクリープ（配線の引き回し）とクリアランス（配線同士の距離）を考慮に入れなければならない。他の絶縁方法も可能である。

過渡状態での耐性
回路は、伝導される過渡の全ての形態（サージ、バースト（Ｂｕｒｓｔ）、及び、静電放電（ＥＳＤ））に対応している。これらのうちで、圧倒的に深刻であるのは、サージである。対称のサージが、通常、Ｘコンデンサを通過する。能動（アクティブ）の回路は、非対称のサージ事象に耐えうるように適合されている。サージ電流は、スター結線の端子から、半導体リレー回路４２０及び相互コンダクタンス増幅器４６０を流れる。半導体リレー回路４２０及び相互コンダクタンス増幅器４６０の電力半導体は、内部電流制限値によって、過電流からいずれも保護される。相互コンダクタンス増幅器４６０と半導体リレー回路４２０は、並列接続したバリスタによって、過電圧からいずれも保護される。これらは、図４で、「Ｓ」と記されている。上記されている高電圧対策及び過渡状態の保護手段は、高電位試験の間のダメージから能動回路を保護している。実施例のフィルタは、対応するフィルタ規格で必要とされるように、ＤＣ高電位試験を前提としている。

図７は、本発明の一側面による、２つの同一のモジュール８００ａ／８００ｂを用いた２段のフィルタの具体例の一例を示している。いずれのモジュールも、電力回路遮断機ＰＣＢを実現し、かつ、相互コンダクタンス増幅器４６０ａ／４６０ｂ、ハイパスフィルタ４７０ａ／４７０ｂ、半導体リレー回路（ＳＳＲ）のスイッチ４２０ａ／４２０ｂ、Ｘコンデンサ４１０ａ／４１０ｂ、及び、識別器４３０ａ／４３０ｂを備えている。重要なのは、線側（電源側）のモジュール８００ａのための電力ラインは、クロストークを避けるために、中央のコア４０３で、１８０度回転させている。いずれのモジュール８００ａ／８００ｂは、相導線７００と接続するために、ＩＤＣ装置４０５ａ／４０５ｂを備えている。

ＩＤＣ接続器４０５ａ／４０５ｂは、特に、いずれの型の導線７００のために設計されなければならなく、かつ、導線が絶縁されていないのであれば、いずれの考えられるケーブルのために設計することは実用的でない。図８は、図７の具体例と等価の、線側（電源側）インダクタンス４０１と負荷側インダクタンス４０２との間の相導線７００にＩＤＣ接続やガルバニック接続しない２段フィルタを備えた本発明の他の実施例を示している。この場合、モジュール８００ａ／８００ｂは、線側（電源側）端末４０９ａと負荷側端末４０９ｂで、相導線７００とそれぞれ接続している。ノイズ線４１７ａ／４１７ｂ、及び、センス線４１５ａ／４１５ｂは、線側（電源側）チョーク４０１と負荷側チョーク４０２を通過するため、これらの線の誘導電磁界は、導線７００のトータルの電磁界に等しい。それゆえ、センス線４１５ａ／４１５ｂによって検知される電圧は、前の例のように、Ｘネットワークがチョークの間に挿入されるのと同じである。

それゆえ、フィルタは、図７のフィルタと電気的に等価であり、本質的に同じ周波数応答をする。センス線４１５ａ／４１５ｂ、及び、ノイズ線４１７ａ／４１７ｂが、インダクタ４０１、４０２を通るため、インダクタ４０１、４０２の間の接続と等価のバーチャル短絡端子（ＶＳＮ）を形成している。ケーブル長さの増加は、既に示されたように、ケーブルのインピーダンスは、増幅器のゲインによって補償されるため、重大ではない。

本発明のフィルタの１つの利点は、ＲＣＤ装置と適合し、常に低アース漏れ電流を保持することである。他の利点は、電力線が、通常、巻き線なしにフィルタを通過するシンプルなインダクタ構成であることである。

Claims (14)

1. 電力線（７００）のノイズ成分をフィルタリングするためのＥＭＣフィルタにおいて、
   電力線に、少なくとも１つのインダクタ（４０１）と、
   電力線の前記ノイズ成分を示すノイズ信号（Ｖ_ｉ）を供給するハイパスフィルタ（４７０）を備えた、少なくとも与えられた周波数バンド内で、電力線の前記ノイズ成分を短絡するためのシャントモジュール（８００）と、及び、
   前記ノイズ信号（Ｖ_ｉ）に対応する制御源（４６０）とを備え、
   前記ノイズ信号（Ｖ_ｉ）によって制御される電流をアースに短絡させることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
2. 請求項１に記載のＥＭＣフィルタにおいて、
   電力線は、三相線であり、かつ、
   スター結線の端子（９０）を備えるコンデンサネットワーク（４１０）を備え、
   前記制御源は、前記スター結線の端子（９０）と接地電位との間に接続され、かつ、ハイパスフィルタ（４７０）の入力は、前記スター結線の端子（９０）に接続されていることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
3. 請求項１又は２に記載のＥＭＣフィルタにおいて、
   スイッチユニット（４２０）を更に備え、
   故障状態を検知し、かつ、
   この故障事象の場合に、電力線から制御源（４６０）を分離することを特徴とするＥＭＣフィルタ。
4. 請求項２に記載のＥＭＣフィルタにおいて、
   スター結線の端子（９０）と制御源（４６０）との間に配置されたスイッチユニット（４２０）と、
   スター結線の端子（９０）の電位に対応する電圧識別器（４３０）とを更に備え、
   スター結線の端子（９０）の電位が所定のリミットを越えた場合に、故障状態を検知し、かつ、
   この故障事象の場合に、電力線から制御源（４６０）を分離することを特徴とするＥＭＣフィルタ。
5. 請求項４に記載のＥＭＣフィルタにおいて、
   電圧識別器（４３０）によって検知される故障状態の信号を送るためのエラー出力をさらに備えることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
6. 請求項４に記載のＥＭＣフィルタにおいて、
   前記スイッチユニットは、半導体リレー回路を備えることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
7. 請求項４に記載のＥＭＣフィルタにおいて、
   前記スイッチユニットは、突入電流を妨げるために、電源オンで、電力線から制御源（４６０）を分離することを特徴とするＥＭＣフィルタ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のＥＭＣフィルタにおいて、
   ハイパスフィルタ（４７０）の入力に、分離したセンス線 （４１５）を備えることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のＥＭＣフィルタにおいて、
   少なくとも周波数バンドで、入力電位を一定値に安定化する傾向がある負フィードバックループを備えることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載のＥＭＣフィルタにおいて、
    アース電位から電圧導線を絶縁するために、少なくとも１つの高電圧定格のコンデンサ、及び／又は、少なくとも１つの高電圧定格の抵抗を備えることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載のＥＭＣフィルタにおいて、
    電力線（７００）に、少なくとも１つの絶縁置換コネクタ（４０５）を備えることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載のＥＭＣフィルタにおいて、
    少なくとも、線側（電源側）端末（４０９ａ）と負荷側端末（４０９ｂ）とを備え、
    少なくとも１つのバーチャル短絡端子を備え、
    短絡モジュールは、バーチャル短絡端子を介して、線側（電源側）端末（４０９ａ）又は負荷側端末（４０９ｂ）と直接接続されていることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
13. 少なくとも与えられた周波数バンド内で、電力線の前記ノイズ成分を短絡するための能動シャントモジュール（８００）において、
    電力線のノイズ成分を示すノイズ信号（Ｖ_ｉ）を供給するハイパスフィルタ（４７０）と、
    前記ノイズ信号（Ｖ_ｉ）によって制御される電流をアースに短絡する、前記ノイズ信号（Ｖ_ｉ）に対応する制御源（４６０）とを備えることを特徴とする能動シャントモジュール（８００）。
14. 請求項１３に記載の能動シャントモジュール（８００）において、
    電力線は、三相線であり、かつ、
    スター結線の端子（９０）を備えるコンデンサネットワーク（４１０）を備え、
    前記制御源は、前記スター結線の端子（９０）と接地電位との間に接続され、かつ、
    ハイパスフィルタ（４７０）の入力は、前記スター結線の端子（９０）に接続され、かつ、スイッチユニット（４２０）を備え、
    故障状態を検知し、かつ、この故障事象の場合に、電力線から制御源（４６０）を分離することを特徴とする能動シャントモジュール（８００）。

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