JPWO2013111360A1 - 高周波電流低減装置 - Google Patents
高周波電流低減装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013111360A1 JPWO2013111360A1 JP2013555098A JP2013555098A JPWO2013111360A1 JP WO2013111360 A1 JPWO2013111360 A1 JP WO2013111360A1 JP 2013555098 A JP2013555098 A JP 2013555098A JP 2013555098 A JP2013555098 A JP 2013555098A JP WO2013111360 A1 JPWO2013111360 A1 JP WO2013111360A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- current
- noise
- frequency current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
- H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0038—Circuits or arrangements for suppressing, e.g. by masking incorrect turn-on or turn-off signals, e.g. due to current spikes in current mode control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
- H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
交流電源(40)からコンバータ(41)およびインバータ(42)を介して負荷に電力供給する系統において、交流電源(40)とコンバータ(41)との間の単線の接続線(10s)にノイズ低減部(100s)が接続される。ノイズ低減部(100s)では、カレントトランス(1)が接続線(10s)に流れるノイズ電流を電圧変換して検出し、検出電圧V1はフィルタ装置(6)を介して電圧増幅器(3)に供給され、電圧増幅されてコンデンサ(21)に印加される。コンデンサ(21)は、接続線(10s)上の注入点(20)に接続され、ノイズ電流と同方向の高周波電流が、接続線(10s)からコンバータ(41)へ供給されることにより、交流電源(40)側の高周波のノイズ電流が低減される。
Description
この発明は、例えば交流電源に接続され任意の交流電圧を出力する電力変換装置等で発生する高周波電流を低減する高周波電流低減装置に関する。
従来の高周波電流低減装置としての伝導性ノイズフィルタは、例えば交流電源の出力を直流電圧に変換する整流器と、電力用半導体素子のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器とを有する系に適用されるものである。そして、電力用半導体素子のスイッチング動作時に発生するコモンモード電圧を、交流電源と整流器間の路線に接続された接地コンデンサを介して検出するコモンモード電圧検出手段と、検出したコモンモード電圧に基づいて、コモンモード電圧と同じ大きさの逆極性の相殺用電圧を発生し、この相殺用電圧を路線における交流電源と接地コンデンサの接続点との間に重畳させてコモンモード電圧を相殺する相殺用電圧源とを備えている(例えば、特許文献1参照)。
従来の高周波電流低減装置は以上のように構成され、高周波のコモンモード電圧を検出してコモンモード電流を低減するように動作するが、ノーマルモードノイズ電流についてはXコンデンサによる低減以外は考慮されず、十分低減されていないという問題があった。
また、コモンモードの電圧検出手段として接地コンデンサを用いているため、検出回路のインピーダンスが小さく検出値が小さくなる。このため、検出値に基づいて生成される相殺用電圧も小さくなり、コモンモード電流を効果的に低減できないものであった。
さらに、従来の回路方式では、オペアンプの増幅率(以後ゲインと称す)が最大となる周波数と、オペアンプを含む増幅回路の遅れ時間などにより位相が反転してしまう周波数(結果としてノイズを増幅してしまうことになる)とが一致してしまい、ノイズ低減のために増幅回路のゲインを大きくすると安定に動作しないという問題点があった。
また、コモンモードの電圧検出手段として接地コンデンサを用いているため、検出回路のインピーダンスが小さく検出値が小さくなる。このため、検出値に基づいて生成される相殺用電圧も小さくなり、コモンモード電流を効果的に低減できないものであった。
さらに、従来の回路方式では、オペアンプの増幅率(以後ゲインと称す)が最大となる周波数と、オペアンプを含む増幅回路の遅れ時間などにより位相が反転してしまう周波数(結果としてノイズを増幅してしまうことになる)とが一致してしまい、ノイズ低減のために増幅回路のゲインを大きくすると安定に動作しないという問題点があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズの双方のノイズ電流を効果的に低減できる高周波電流低減装置を得ることを目的とする。
この発明に係る高周波電流低減装置は、第1の電気装置と第2の電気装置との間に上記第1、第2の電気装置間の単線の接続線を介して挿入され、上記第1の電気装置から上記接続線に流れる高周波のノイズ電流を低減するノイズ低減部を備える。該ノイズ低減部は、上記接続線に流れるノイズ電流を電圧として検出する検出部と、上記検出部の検出電圧から所望の高周波成分を抽出するフィルタ装置と、上記フィルタ装置の出力を増幅する電圧増幅器と、上記第1、第2の電気装置間で上記検出部よりも上記第2の電気装置側の上記接続線上の注入点に一方の端子が接続されたコンデンサを有して、上記接続線に高周波電流を注入する電流注入手段とを備える。そして、上記電流注入手段は、上記コンデンサの他方の端子に上記電圧増幅器からの出力電圧を印加して上記接続線に上記ノイズ電流とほぼ同方向の上記高周波電流を注入するものである。
この発明によると、第1、第2の電気装置間の単線の接続線を介して挿入されるノイズ低減部により、接続線を流れるノイズ電流を検出し、検出値に基づいて高周波電流を生成してノイズ電流を低減する。このため、接続線を流れる線電流に含まれるノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズの双方のノイズ電流を低減できる。
また、電流注入手段は、検出部よりも第2の電気装置側でノイズ電流とほぼ同方向の高周波電流を接続線に供給するため、この高周波電流が、接続線から第2の電気装置へ流れるノイズ電流となり、第1の電気装置から接続線を流れるノイズ電流を効果的に低減できる。さらに、電流注入手段はコンデンサを用いて高周波電流を注入するため、コンデンサをハイパスフィルタに利用でき、その定数を調整することにより電圧増幅器を保護できると共に、低周波数帯の電流出力を低減できる。
また、電圧増幅器の入力側にフィルタ装置を備えるため、ノイズ電流を大きくする要因を調整し、ノイズ除去を図る周波数において電圧増幅器のゲインを増大させることが可能になり、信頼性良く効果的にノイズ電流を低減できる。
また、電流注入手段は、検出部よりも第2の電気装置側でノイズ電流とほぼ同方向の高周波電流を接続線に供給するため、この高周波電流が、接続線から第2の電気装置へ流れるノイズ電流となり、第1の電気装置から接続線を流れるノイズ電流を効果的に低減できる。さらに、電流注入手段はコンデンサを用いて高周波電流を注入するため、コンデンサをハイパスフィルタに利用でき、その定数を調整することにより電圧増幅器を保護できると共に、低周波数帯の電流出力を低減できる。
また、電圧増幅器の入力側にフィルタ装置を備えるため、ノイズ電流を大きくする要因を調整し、ノイズ除去を図る周波数において電圧増幅器のゲインを増大させることが可能になり、信頼性良く効果的にノイズ電流を低減できる。
実施の形態1.
図1〜図4は、この発明を実施するための実施の形態1を示すものであり、図1は高周波電流低減装置の構成を示す構成図、図2は高周波電流低減装置の接続例を示す接続図、図3はコンバータの詳細を示す回路図、図4はインバータの詳細を示す回路図である。
高周波電流低減装置100は、第1の電気装置としての単相の交流電源40と第2の電気装置としてのコンバータ41との間に、交流電源40とコンバータ41とを接続する交流出力線である2本の接続線10s、10rの一方(接続線10s)を介して挿入されるノイズ低減部100sにて構成される。そして、交流電源40から接続線10sに流れる線電流の高周波成分であるノイズ電流I1を低減するものである。
図1〜図4は、この発明を実施するための実施の形態1を示すものであり、図1は高周波電流低減装置の構成を示す構成図、図2は高周波電流低減装置の接続例を示す接続図、図3はコンバータの詳細を示す回路図、図4はインバータの詳細を示す回路図である。
高周波電流低減装置100は、第1の電気装置としての単相の交流電源40と第2の電気装置としてのコンバータ41との間に、交流電源40とコンバータ41とを接続する交流出力線である2本の接続線10s、10rの一方(接続線10s)を介して挿入されるノイズ低減部100sにて構成される。そして、交流電源40から接続線10sに流れる線電流の高周波成分であるノイズ電流I1を低減するものである。
図1に示すように、ノイズ低減部100sは、検出部としてのカレントトランス1、電流注入手段としての注入回路2、電圧増幅器3、フィルタ装置6及び出力フィルタ9を有する。
カレントトランス1は、接続線10sに直列接続される導体線としての主巻線11と電流検出用の巻線12(以後、検出巻線12と称す)を有し、接続線10sに流れる高周波のノイズ電流I1を電圧V1に変換して検出する。主巻線11及び検出巻線12は図示しない鉄心に所定回数、この実施の形態ではそれぞれ4回、同一の巻方向で巻回されている。
カレントトランス1は、接続線10sに直列接続される導体線としての主巻線11と電流検出用の巻線12(以後、検出巻線12と称す)を有し、接続線10sに流れる高周波のノイズ電流I1を電圧V1に変換して検出する。主巻線11及び検出巻線12は図示しない鉄心に所定回数、この実施の形態ではそれぞれ4回、同一の巻方向で巻回されている。
また、注入回路2は、電圧印加用のコンデンサ21と接地抵抗器22とを接続して構成される。コンデンサ21は、一方の端子が、カレントトランス1よりもコンバータ41側の接続線10s上の注入点20に接続され、他方の端子が接地抵抗器22を介して接地されている。なお、接地抵抗器22の代わりにコンデンサを設ける構成としても良い。
カレントトランス1の検出巻線12の出力はフィルタ装置6を介して電圧増幅器3の正側入力端子に供給され、増幅素子としての半導体スイッチング素子にて電圧増幅されて出力フィルタ9を介して、コンデンサ21と接地抵抗器22との接続点23に出力電圧V6として印加される。なお、検出巻線12の一方の端子は接地されている。
注入回路2では、接続点23に電圧が印加されるとコンデンサ21の両端電圧が変化し、これによりノイズ電流I1と同方向の高周波電流が、接続線10sからコンバータ41へ供給される。
カレントトランス1の検出巻線12の出力はフィルタ装置6を介して電圧増幅器3の正側入力端子に供給され、増幅素子としての半導体スイッチング素子にて電圧増幅されて出力フィルタ9を介して、コンデンサ21と接地抵抗器22との接続点23に出力電圧V6として印加される。なお、検出巻線12の一方の端子は接地されている。
注入回路2では、接続点23に電圧が印加されるとコンデンサ21の両端電圧が変化し、これによりノイズ電流I1と同方向の高周波電流が、接続線10sからコンバータ41へ供給される。
フィルタ装置6は、検出巻線12の出力(電圧V1)から所望の高周波成分を抽出するもので、1つもしくは複数のフィルタ回路6a、6bが並列、直列、もしくは直並列多段に接続されて構成される。そして、各フィルタ回路6a、6bの定数を調整することにより、それぞれ通過周波数範囲を調整し、また、それぞれの通過する周波数において、検出される電圧V1と各フィルタ回路6a、6bの出力電圧V2、V4との振幅比及び位相差を調整する。フィルタ装置6の設定は、例えば複数のハイパスフィルタとローパスフィルタとを組み合わせて周波数別の検出値(電圧V1)の振幅及び位相を調整し、ノイズが大きく発生している周波数のノイズ低減効果を大きくする。
この場合、フィルタ装置6は、カレントトランス1で検出された電圧V1に対し、それぞれ異なる周波数成分の通過を制限する2つのフィルタ回路6a、6bを並列に備えて構成される。また、電圧増幅器3は、フィルタ回路6aの出力電圧V2をゲイン(G1)倍に増幅し、出力電圧V3を生成する電圧増幅器3aと、フィルタ回路6bの出力電圧V4をゲイン(G2)倍に増幅し、出力電圧V5を生成する電圧増幅器3bとから成る。
さらに、出力フィルタ9は、電圧増幅器3aの出力フィルタであるコンデンサ7と、電圧増幅器3bの出力フィルタであるリアクトル8とを備える。
なお、この場合、2つの電圧増幅器3a、3bで構成した場合について述べるが、接続する回路のノイズの大きさや対象とする周波数範囲により構成する電圧増幅器3の回路数を1つのみや3並列などと並列回路数を調整しても良い。また、出力フィルタ9についても適宜変更可能である。
さらに、出力フィルタ9は、電圧増幅器3aの出力フィルタであるコンデンサ7と、電圧増幅器3bの出力フィルタであるリアクトル8とを備える。
なお、この場合、2つの電圧増幅器3a、3bで構成した場合について述べるが、接続する回路のノイズの大きさや対象とする周波数範囲により構成する電圧増幅器3の回路数を1つのみや3並列などと並列回路数を調整しても良い。また、出力フィルタ9についても適宜変更可能である。
各電圧増幅器3a、3bは、自己の動作用電力の供給を受ける電源端子4、5及びオペアンプを有し、オペアンプは電圧増幅用の半導体スイッチング素子としてのMOSFETを有している。そして、電源端子4、5を介して図示しない外部電源から動作用電力の供給を受ける。
検出巻線12にて検出された電圧V1は各フィルタ回路6a、6bを介して電圧増幅器3a、3bに入力され、電圧増幅されて交流成分の電圧V3、V5として出力フィルタ9(コンデンサ7、リアクトル8)を介して注入回路2の接続点23に印加される。
検出巻線12にて検出された電圧V1は各フィルタ回路6a、6bを介して電圧増幅器3a、3bに入力され、電圧増幅されて交流成分の電圧V3、V5として出力フィルタ9(コンデンサ7、リアクトル8)を介して注入回路2の接続点23に印加される。
各電圧増幅器3a、3bが接続される回路のインピーダンス、電圧増幅器3a、3bに内蔵された図示しないオペアンプの遅れ時間などの特性により、ノイズ電流I1と、電圧増幅器3a、3bの出力する電流の位相が反転してしまう位相反転周波数や、系統や配線のインピーダンスや接続線に接続されている電気装置のインピーダンスなどによる共振が発生する周波数においては、電圧増幅器3a、3bがノイズを増幅してしまう現象が発生する。注入回路2のコンデンサ21の容量やフィルタ回路6a、6b、出力フィルタ9(コンデンサ7、リアクトル8)の定数を調整することにより上記周波数及びゲインを調整することができる。例えば、上記周波数をノイズ低減が必要となる規格により定められる周波数から離すなどの調整をすることができる。また、高周波電流低減装置100の外部に接続線10s、10rにコンデンサ等を接続し、ノイズを増幅してしまう周波数を対象とする周波数から離れるように調整しても良い。
また、フィルタ回路6a、6bの構成として直列にコンデンサなどを接続することにより各周波数における検出値の位相を調整することができる。電圧増幅器3a、3bから出力される高周波電流が、ノイズ電流I1との位相が一致していると交流電源40から供給されるノイズ低減効果が大きく現れ、位相が大きく外れるとノイズを増幅してしまう現象が生じる。このため、フィルタ回路6a、6b及び出力フィルタ9の定数を調整することにより上記周波数及びゲインを調整し、ノイズ低減が必要な周波数帯のゲインを大きく、その周波数帯の位相差をなくすように調整することで大きなノイズ低減効果を得ることができる。
各フィルタ回路6a、6bでは、回路定数を調整して、増幅させる周波数が2つの電圧増幅器3a、3bで一致しないように調整し、また、インバータ42のキャリアの周波数付近など除去する必要のない低い周波数領域等、低減不要な周波数帯のゲインを下げて、ノイズを増幅することなく低減したい周波数帯のノイズのみを低減する。この実施の形態では、フィルタ回路6aは、共振周波数以上の高い周波数帯のゲインを確保し、フィルタ回路6bは、共振周波数以下の低い周波数帯のゲインを確保する。
以上のように構成された高周波電流低減装置100のノイズ低減部100sは、図2に示すように、交流電源40から図示しない負荷、例えば三相モータに電力供給するシステムにおいて、交流電源40とコンバータ41とを接続する2本の接続線10s、10rの一方(接続線10s)を介して挿入される。コンバータ41は、図3に示すように、半導体スイッチング素子として、ダイオードが逆並列接続されたIGBT41aをフルブリッジ接続して構成され、IGBT41aを開閉制御することにより交流電源40からの単相交流を可変電圧の直流に変換する。コンバータ41の出力は、直流母線(P、N)により、フィルタコンデンサ44を介してインバータ42に入力される。
インバータ42は、図4に示すように、半導体スイッチング素子として、ダイオードが逆並列接続されたIGBT42aを三相フルブリッジ接続して構成され、相電圧指令と所定周波数の三角波または鋸波状のキャリアとを大小比較して発生するPWM信号によりIGBT42aを開閉制御することにより直流を可変電圧可変周波数の三相交流に変換するパルス幅変調方式で動作する。そしてインバータ42の出力は、交流出力線により出力フィルタ45を介して負荷に供給される。
以上の交流電源40、コンバータ41、フィルタコンデンサ44、インバータ42、出力フィルタ45および負荷にて系統が構成される。
なお、交流電源40は対地浮遊静電容量を有しており、またコンバータ41、インバータ42、フィルタコンデンサ44は周知のように図示しないフレームないし筐体は接地(GND)され対地浮遊静電容量を有しており、各対地浮遊静電容量を介してコモンモード電流が流れる。この接地の状況を図2において示している。
以上の交流電源40、コンバータ41、フィルタコンデンサ44、インバータ42、出力フィルタ45および負荷にて系統が構成される。
なお、交流電源40は対地浮遊静電容量を有しており、またコンバータ41、インバータ42、フィルタコンデンサ44は周知のように図示しないフレームないし筐体は接地(GND)され対地浮遊静電容量を有しており、各対地浮遊静電容量を介してコモンモード電流が流れる。この接地の状況を図2において示している。
次に、ノイズ低減部100sの動作について説明する。カレントトランス1は、検出巻線12により、交流電源40から接続線10sすなわち主巻線11に流れる高周波電流(ノイズ電流I1)により発生する電圧V1を検出する。ノイズ低減対象となる高周波電流は150kHz〜30MHzの帯域のものが一般的であるが、この帯域に限定されず検出することができる。なお、検出電圧V1はカレントトランス1のインダクタンス、及び周波数に比例して発生する。
カレントトランス1により検出された電圧V1は、フィルタ回路6a、6bにそれぞれ入力される。そしてフィルタ回路6aにおいて、高周波数帯の周波数別にゲインと位相が調整された電圧V2が出力される。これを電圧増幅器3aでゲイン(G1)倍に増幅して電圧V3を出力する。この出力電圧V3が、ハイパスフィルタとなるコンデンサ7を通過することにより直流成分が除去され高周波成分が注入回路2の接続点23に印加される。
また、フィルタ回路6bでは、低周波数帯の周波数別にゲインと位相が調整された電圧V4が出力される。これを電圧増幅器3bでゲイン(G2)倍に増幅して電圧V5を出力する。この出力電圧V5が、ローパスフィルタとなるリアクトル8を通過することにより高周波成分が除去され低周波成分が注入回路2の接続点23に印加される。
また、フィルタ回路6bでは、低周波数帯の周波数別にゲインと位相が調整された電圧V4が出力される。これを電圧増幅器3bでゲイン(G2)倍に増幅して電圧V5を出力する。この出力電圧V5が、ローパスフィルタとなるリアクトル8を通過することにより高周波成分が除去され低周波成分が注入回路2の接続点23に印加される。
なお、出力フィルタ9となるコンデンサ7及びリアクトル8が設けられているため、各電圧増幅器3a、3bの出力を接続点23に接続しても、各電圧増幅器3a、3bの出力が低インピーダンスの接続線で結ばれることはなく、互いの干渉を低減することができる。
注入回路2は、コンデンサ7及びリアクトル8を介した各電圧増幅器3a、3bの出力電圧をコンデンサ21に印加し、コンデンサ21の両端電圧が変化することにより、各電圧増幅器3a、3bからの高周波電流が接続線10sの注入点20に注入される。これにより、ノイズ電流I1と同方向の高周波電流が注入回路2から接続線10sに注入されてコンバータ41へ供給される。
なお、以上説明したことは、フィルタ回路6a、6b及び電圧増幅器3a、3bにより、カレントトランス1のインダクタンスが周波数別に調整されたゲイン倍され、そのインダクタンスがカレントトランス1と注入回路2との間に発生したことと等価になる。
なお、以上説明したことは、フィルタ回路6a、6b及び電圧増幅器3a、3bにより、カレントトランス1のインダクタンスが周波数別に調整されたゲイン倍され、そのインダクタンスがカレントトランス1と注入回路2との間に発生したことと等価になる。
またこのとき、各電圧増幅器3a、3bでは、ノイズ電流I1が0に近づくように、内部の半導体スイッチング素子を開閉制御することにより各出力電圧V3、V5を制御する。このため、接続線10sからコンバータ41へ流れるノイズ電流I2の大部分が、電圧増幅器3a、3bから注入回路2を介して高周波電流として供給され、交流電源40から接続線10sに流れるノイズ電流I1をほぼ0に低減できる。
以上のように、この実施の形態では、交流電源40とコンバータ41との間の単線の接続線10sにノイズ低減部100sを接続し、カレントトランス1によりノイズ電流I1を検出し、同じ接続線10s上のカレントトランス1よりコンバータ41側にノイズ電流I1と同方向の高周波電流を注入することでノイズ電流I1を低減する。このため、伝播経路にかかわらずコンバータ41やインバータ42が発生する高周波電流が抑制の対象となるため、交流電源40への高周波電流の伝播を効果的に抑制することができる。
また、接続線10sを流れる線電流内のノイズ電流I1について、ノーマルモードノイズ、コモンモードノイズの別なく双方とも低減できる。特に、この実施の形態では単相交流を扱っているため、一方の接続線10sに挿入されるノイズ低減部100sで、他方の接続線10rのノーマルモードノイズも低減できる。
また、接続線10sを流れる線電流内のノイズ電流I1について、ノーマルモードノイズ、コモンモードノイズの別なく双方とも低減できる。特に、この実施の形態では単相交流を扱っているため、一方の接続線10sに挿入されるノイズ低減部100sで、他方の接続線10rのノーマルモードノイズも低減できる。
また、フィルタ装置6や出力フィルタ9により選別された周波数において、高周波電流が注入回路2のコンデンサ21を通じ接続線10sに注入されコンバータ41へ供給されるため、交流電源40から接続線10sに流れるノイズ電流I1を抑制することができる。
また、電圧増幅器3は、例えばオペアンプを用いた簡単な増幅回路を適用できるため、構成を簡易化することができる。
さらに、ノイズ検出にカレントトランス1を用いることで、交流出力線である接続線10sに対してフィルタ装置6及び電圧増幅器3を絶縁し、低減対象の周波数成分であるノイズのみを、検出して高周波電流として注入することができる。このため、フィルタ装置6及び電圧増幅器3に使用する電子部品は耐圧の大きなものを使用する必要がなく、装置の小型化、低コスト化が実現できる。
また、電圧増幅器3は、例えばオペアンプを用いた簡単な増幅回路を適用できるため、構成を簡易化することができる。
さらに、ノイズ検出にカレントトランス1を用いることで、交流出力線である接続線10sに対してフィルタ装置6及び電圧増幅器3を絶縁し、低減対象の周波数成分であるノイズのみを、検出して高周波電流として注入することができる。このため、フィルタ装置6及び電圧増幅器3に使用する電子部品は耐圧の大きなものを使用する必要がなく、装置の小型化、低コスト化が実現できる。
なお、ノイズの発生状況に応じてフィルタ回路6a及びコンデンサ7は、回路定数を調整し必要な、いずれか一方の部品のみ設けた構成としてもよい。同様に、フィルタ回路6b及びリアクトル8についても、回路定数を調整し必要な、いずれか一方の部品のみ設けた構成としてもよい。
また、カレントトランス1により電圧V1を検出するが、検出巻線12の両端電圧を精度良く検出できるように電圧増幅器3の入力インピーダンスは大きい値に設定されている。これは、入力インピーダンスを小さくすると検出電圧V1の検出精度が低下するためである。
従来例ではノイズ検出にコンデンサを用いているので、高周波数のノイズ電流を検出する際、検出回路のインピーダンスが小さくなり、電圧がほとんど発生しないため、小さなノイズ電流や高周波数帯のノイズ電流の検出が困難であった。一方、この実施の形態ではカレントトランス1により検出電圧V1が発生する状態で電圧を検出するため、カレントトランス1により発生するインピーダンスによるノイズ低減効果が重畳され、さらなるノイズ低減効果を奏する。
従来例ではノイズ検出にコンデンサを用いているので、高周波数のノイズ電流を検出する際、検出回路のインピーダンスが小さくなり、電圧がほとんど発生しないため、小さなノイズ電流や高周波数帯のノイズ電流の検出が困難であった。一方、この実施の形態ではカレントトランス1により検出電圧V1が発生する状態で電圧を検出するため、カレントトランス1により発生するインピーダンスによるノイズ低減効果が重畳され、さらなるノイズ低減効果を奏する。
また、この実施の形態では、周波数特性が異なる2つのフィルタ回路6a、6bが接続されているため、広い周波数の範囲でカレントトランス1の出力インピーダンスが小さくなってしまうことがある。この場合カレントトランス1の出力にバッファ回路を設けることにより、カレントトランス1の検出値がフィルタ回路6a、6bの接続によるインピーダンスの低下影響を受けず高いインピーダンスを維持することができ、広い周波数範囲での高周波電流の検出が可能となる。
また、電圧増幅器3a、3bの接続される回路のインピーダンス、内蔵する図示しないオペアンプの遅れ時間などの特性により、検出電圧V1と電圧増幅器3a、3bの出力電圧V3、V5の位相が反転してしまう位相反転周波数や、配線やカレントトランス1などのインピーダンスによる共振周波数、インバータ42が接続されている場合、インバータ42のキャリアの周波数付近など除去する必要のない低い周波数領域等、これらの周波数成分のノイズが検出電圧V1内に混在する。このような周波数帯のゲインをフィルタ回路6a、6bにより下げることにより、ノイズを増幅することなく低減したい周波数帯のノイズのみを低減することができる。
そして、複数の電圧増幅器3a、3bの増幅する周波数帯を分けることにより、各電圧増幅器3a、3bの特性の差による問題に関係なく電圧増幅器3a、3bを複数台並列駆動することができ、大きな高周波電流を供給して、交流電源40からの供給を低減することができる。複数の電圧増幅器3a、3bが同じ周波数帯のノイズ電流を低減しても良く、その場合は、出力フィルタ9として抵抗を使用してもかまわない。
また、フィルタ回路6a、6bにコンデンサを直列に挿入する等の構成により、フィルタ回路6a、6bの定数を調整することにより、電圧増幅器3a、3bから出力される電圧V3、V5の位相が検出電圧V1に対して反転して、電圧増幅器3a、3bから出力される電流の位相が反転してしまう位相反転周波数を調整することができる。これにより、低減対象となる電流の周波数と上記位相反転周波数の間に余裕がとれるため、低減したい周波数帯のノイズに対する電圧増幅器3a、3bのゲインを大きくとることができ、かつ安定に動作させることができる。
そして、電圧増幅器3a、3bから出力される電圧V3、V5の位相が検出電圧V1に対して反転する位相反転周波数を一致させないことにより、電圧増幅器3aでは増幅できない周波数のノイズは電圧増幅器3bで増幅、逆に電圧増幅器3bでは増幅できない周波数のノイズは電圧増幅器3aで増幅することにより、広い周波数帯でノイズ低減効果を得ることができる。
さらにまた、注入回路2のコンデンサ21の容量を調整して、上記位相反転周波数を調整することができる。
さらにまた、注入回路2のコンデンサ21の容量を調整して、上記位相反転周波数を調整することができる。
低減対象となる周波数帯は、例えばノイズ規格で決められた周波数帯である150kHz以上の周波数帯域や、系統や母線のノイズを測定した結果を基にノイズ成分の大きかった周波数帯域になるようにフィルタ定数を調整し、これら周波数帯域のノイズ電流を効果的に低減できるように設定する。
また、系統が接地されている場合、交流電源40からの接続線10s、10rの内、接地されていない接続線10sにノイズ低減部100sを接続する。この場合、注入回路2のコンデンサ21と接地抵抗器22の間には電源電圧が印加される。そこで注入回路2の回路定数を調整し系統側から見たインピーダンスを系統周波数以上のハイパスフィルタとなるように設定することで電圧増幅器3a、3bの出力に電源電圧が印加されることを防ぐ。このように定数を設定することにより、電源周波数の大きな電圧から電圧増幅器3a、3bを保護することができる。この保護用ハイパスフィルタは、注入回路2以外の素子でハイパスフィルタを形成してもかまわない。
また、系統に交流電源40が投入された瞬間、もしくは瞬低や電圧異常により注入回路2の接続点23の電圧に異常電圧が生じる。この異常電圧から各電圧増幅器3a、3bを保護するために各電圧増幅器3a、3bと注入回路2との間の任意の位置とアースとの間にツェナーダイオードや抵抗などからなる保護回路を挿入する。これにより上記状況における異常電圧から電圧増幅器3a、3bを保護することができる。
さらに、2つの電圧増幅器3a、3bの出力に接続した出力フィルタ9(コンデンサ7及びリアクトル8)の共振周波数において、2つの電圧増幅器3a、3b間のインピーダンスが低くなるが、各電圧増幅器3a、3bの出力側に抵抗器を接続して保護できる。この場合、上述した異常電圧に対する保護回路の抵抗を兼用しても良い。
さらに、2つの電圧増幅器3a、3bの出力に接続した出力フィルタ9(コンデンサ7及びリアクトル8)の共振周波数において、2つの電圧増幅器3a、3b間のインピーダンスが低くなるが、各電圧増幅器3a、3bの出力側に抵抗器を接続して保護できる。この場合、上述した異常電圧に対する保護回路の抵抗を兼用しても良い。
なお、上記実施の形態ではノイズ低減部100sは、抵抗やコンデンサ、電圧増幅器などアナログ回路を用いた回路で構成した場合について示したが、この構成要素の一部もしくは全てをディジタル回路に置き換え、DSPやマイコンを用いて構成しても良い。この場合、高い周波数のゲインを抑えるアナログフィルタを併用しても良い。例えば、フィルタ装置6にディジタル回路を適応した場合、設定した周波数のゲインのみ低くし、その周辺周波数のゲインを確保することができるなどの利点がある。
また、カレントトランス1の主巻線11と検出巻線12と巻回方向は逆でも良い。接続線10sを流れるノイズ電流I1を検出し、電圧増幅器3からノイズ電流I1と同方向の高周波電流を接続線に供給する構成であればよいので、カレントトランス1の極性を反転させ、かつ電圧増幅器3の出力の極性を反転させても良い。
また、上記実施の形態においては、カレントトランス1は、主巻線11、検出巻線12が図示しない鉄心にそれぞれ同数巻回されているものを示した。しかし、巻き回数はこれに限定されるものではなく、検出巻線12の巻数を主巻線11の巻数に対してN倍とすることもできる。この場合、電圧変換された高周波電流の検出値はV1×Nとなる。
このように検出巻線12の巻数を主巻線11の巻数よりも大きくして、検出電圧を大きくすることにより、電圧増幅器3a、3bのゲインG1、G2を相対的に小さく設定できる。これにより、電圧増幅器3a、3bのゲイン誤差やオフセット誤差の発生を抑制でき、電圧増幅器3a、3bに必要な直流電源の電圧を調整することができる。
さらにまた、カレントトランス1を小型でインダクタンスが小さいものを適用しても、巻数比Nを大きく設定すれば、検出電圧の低下を抑制してノイズ電流を検出することができる。
このように検出巻線12の巻数を主巻線11の巻数よりも大きくして、検出電圧を大きくすることにより、電圧増幅器3a、3bのゲインG1、G2を相対的に小さく設定できる。これにより、電圧増幅器3a、3bのゲイン誤差やオフセット誤差の発生を抑制でき、電圧増幅器3a、3bに必要な直流電源の電圧を調整することができる。
さらにまた、カレントトランス1を小型でインダクタンスが小さいものを適用しても、巻数比Nを大きく設定すれば、検出電圧の低下を抑制してノイズ電流を検出することができる。
また、カレントトランス1は、主巻線11、検出巻線12が鉄心に巻回されているものとしたが、これに限られるものではなく、例えば環状の鉄心に、主巻線11に代わって接続線10sが貫通し、上記環状の鉄心に検出巻線12が巻回されたものであっても、同様の効果を奏する。この場合、環状の鉄心に貫通している部分を導体線とし、カレントトランス1は、接続線10sに直列接続される導体線と検出巻線12とを有するものとなる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、単相の交流電源40とコンバータ41との間の2本の接続線10s、10rの一方のみにノイズ低減部100sを接続したが、この実施の形態2による高周波電流低減装置100Aは、双方の接続線10s、10rにそれぞれノイズ低減部100s、100rを接続する。
図5に示すように、高周波電流低減装置100Aは、単相の交流電源40とコンバータ41との間に、交流電源40とコンバータ41とを接続する2本の接続線10s、10rを介して挿入される2つのノイズ低減部100s、100rにて構成される。ノイズ低減部100sは接続線10sを介し、ノイズ低減部100rは接続線10rを介して、それぞれ個別に挿入される。
上記実施の形態1では、単相の交流電源40とコンバータ41との間の2本の接続線10s、10rの一方のみにノイズ低減部100sを接続したが、この実施の形態2による高周波電流低減装置100Aは、双方の接続線10s、10rにそれぞれノイズ低減部100s、100rを接続する。
図5に示すように、高周波電流低減装置100Aは、単相の交流電源40とコンバータ41との間に、交流電源40とコンバータ41とを接続する2本の接続線10s、10rを介して挿入される2つのノイズ低減部100s、100rにて構成される。ノイズ低減部100sは接続線10sを介し、ノイズ低減部100rは接続線10rを介して、それぞれ個別に挿入される。
ノイズ低減部100sは、上記実施の形態1で示したように、カレントトランス1、注入回路2、電圧増幅器3、フィルタ装置6及び出力フィルタ9を有して、上記実施の形態1で説明したように、交流電源40から接続線10sに流れる線電流の高周波成分であるノイズ電流I1を低減するものである。そして、ノイズ低減部100rも、ノイズ低減部100sと同様の構成、即ち、カレントトランス1、注入回路2、電圧増幅器3、フィルタ装置6及び出力フィルタ9を有して、交流電源40から接続線10rに流れる線電流の高周波成分であるノイズ電流I1を低減する。
上記実施の形態1では、接続線10rに発生するコモンモードノイズについて低減できないものであったが、この実施の形態では、双方の接続線10s、10rのノイズ電流I1について、ノーマルモードノイズ、コモンモードノイズの別なく双方とも低減でき、交流電源40への全ての高周波電流の伝播を効果的に抑制することができる。
その他の構成、及びそれによる効果は、上記実施の形態1と同様である。
その他の構成、及びそれによる効果は、上記実施の形態1と同様である。
実施の形態3.
上記実施の形態1では、第1の電気装置として単相の交流電源40を用いたが、この実施の形態2では、三相の交流電源40Aを用いる。
この場合、図6に示すように、第2の電気装置としてのコンバータ41Aは、三相の交流電力を直流電力に変換する構成であり、交流電源40A、コンバータ41A、フィルタコンデンサ44、インバータ42、出力フィルタ45および図示しない負荷にて系統が構成される。
そして、高周波電流低減装置100Bは、三相の交流電源40Aとコンバータ41Aとの間に、交流電源40Aとコンバータ41Aとを接続する各相の交流出力線である3本の接続線10r、10s、10tを介して挿入される3つのノイズ低減部100r、100s、100tにて構成される。ノイズ低減部100rは接続線10rを介し、ノイズ低減部100sは接続線10sを介し、ノイズ低減部100tは接続線10tを介して、それぞれ個別に挿入される。
上記実施の形態1では、第1の電気装置として単相の交流電源40を用いたが、この実施の形態2では、三相の交流電源40Aを用いる。
この場合、図6に示すように、第2の電気装置としてのコンバータ41Aは、三相の交流電力を直流電力に変換する構成であり、交流電源40A、コンバータ41A、フィルタコンデンサ44、インバータ42、出力フィルタ45および図示しない負荷にて系統が構成される。
そして、高周波電流低減装置100Bは、三相の交流電源40Aとコンバータ41Aとの間に、交流電源40Aとコンバータ41Aとを接続する各相の交流出力線である3本の接続線10r、10s、10tを介して挿入される3つのノイズ低減部100r、100s、100tにて構成される。ノイズ低減部100rは接続線10rを介し、ノイズ低減部100sは接続線10sを介し、ノイズ低減部100tは接続線10tを介して、それぞれ個別に挿入される。
各ノイズ低減部100r〜100tは、上記実施の形態1で示したように、カレントトランス1、注入回路2、電圧増幅器3、フィルタ装置6及び出力フィルタ9をそれぞれ有して、上記実施の形態1と同様の動作することにより、交流電源40Aから各接続線10r〜10tに流れる線電流のノーマルモードノイズ、コモンモードノイズの双方のノイズ電流を低減できる。このため、三相の交流電源40Aへの全ての高周波電流の伝播を効果的に抑制することができる。
なお、三相の交流電源40Aを用いた場合でも、3本の接続線10r、10s、10tの内、一部の接続線10sについてのみノイズ低減部100sを備えても良く、その接続線10sのノイズ電流を低減する効果が得られる。
実施の形態4.
図7は、実施の形態4による高周波電流低減装置100Cの構成を示す構成図である。図7において、高周波電流低減装置100Cは、図1におけるノイズ低減部100sに整流電源装置35を備えて構成される。整流電源装置35は、接続線10s、10rからの交流電力を正負2つのレベルの直流電圧に変換して電圧増幅器3へ動作用電力として供給するものである。整流電源装置35は、ダイオード30の陽極側が接続線10rに接続され陰極側は抵抗31を介してコンデンサ33とコンデンサ34との直列回路のコンデンサ33側に接続されている。コンデンサ33とコンデンサ34との直列回路のコンデンサ34側は接続線10sに接続され、コンデンサ33とコンデンサ34との接続点は接地されている。また、コンデンサ33とコンデンサ34との直列回路に並列にツェナーダイオード32が接続されている。
図7は、実施の形態4による高周波電流低減装置100Cの構成を示す構成図である。図7において、高周波電流低減装置100Cは、図1におけるノイズ低減部100sに整流電源装置35を備えて構成される。整流電源装置35は、接続線10s、10rからの交流電力を正負2つのレベルの直流電圧に変換して電圧増幅器3へ動作用電力として供給するものである。整流電源装置35は、ダイオード30の陽極側が接続線10rに接続され陰極側は抵抗31を介してコンデンサ33とコンデンサ34との直列回路のコンデンサ33側に接続されている。コンデンサ33とコンデンサ34との直列回路のコンデンサ34側は接続線10sに接続され、コンデンサ33とコンデンサ34との接続点は接地されている。また、コンデンサ33とコンデンサ34との直列回路に並列にツェナーダイオード32が接続されている。
2本の接続線10s、10r間に発生する交流電圧は、ダイオード30により半波整流され、抵抗31とツェナーダイオード32により分圧されて、コンデンサ33、34の直列回路の両端において、電圧増幅器3を駆動するための電圧レベルの異なる2つの直流電圧が得られる。コンデンサ33、34の直列回路の両端の電圧端子は電圧増幅器3の電源端子4、5に接続され、電圧増幅器3に動作用電力を供給する。その他の構成については、図1〜図4に示した実施の形態1と同様である。
この実施の形態では、電圧増幅器3を駆動する直流電源を、接続線10s、10rから交流電力を受電して得るため、別途電源供給の必要がない。また、この実施の形態ではツェナーダイオード32により電圧を調整しているため、絶縁トランスやコンバータなどが不要となり電源部の小型化や低コスト化を図ることができる。電圧調整方法はこの方法だけではなく、絶縁トランスやDC/DCコンバータなどにより、接続線より制御電源として供給しても良い。
なお、整流電源装置35は、注入回路2よりも交流電源40側の接続線10s、10rから受電するのが望ましい。受電点が注入回路2よりも交流電源40側であれば、ノイズ電流が低減されているため、整流電源装置35を介して電圧増幅器3に流れ込むノイズを低減でき、高周波電流低減装置100Cの信頼性が向上する。
なお、整流電源装置35は、注入回路2よりも交流電源40側の接続線10s、10rから受電するのが望ましい。受電点が注入回路2よりも交流電源40側であれば、ノイズ電流が低減されているため、整流電源装置35を介して電圧増幅器3に流れ込むノイズを低減でき、高周波電流低減装置100Cの信頼性が向上する。
また、図7では接続線10s、10rを用いて交流電源40から電圧増幅器3を駆動する直流電源を得ているが、コンバータ41の出力側の接続線P、N間の直流電圧を用いて直流電源を得ても良く、接続線P、N間に複数のコンデンサの直列回路や、抵抗、ツェナーダイオード、トランスもしくはスイッチング電源を接続する等により直流電源を得る、あるいは外部からの電力供給により直流電源を得ても良い。この際、電源端子4、5からのノイズの回り込みを阻止するために電源回路の入力や出力にもパッシブフィルタ等により構成されるフィルタが必要となることがある。
また、実施の形態では、ノイズ低減部100sに整流電源装置35を備えた高周波電流低減装置100Cについて説明したが、上記実施の形態2、3で示した高周波電流低減装置100A、100Bに整流電源装置35を備えることにより、各ノイズ低減部内の電圧増幅器3の直流電源を生成することができる。高周波電流低減装置100Bの場合は、接続線10s、10tあるいは接続線10r、10tを用いて交流電源40から電圧増幅器3を駆動する直流電源を得ても良い。
実施の形態5.
図8は実施の形態5による高周波電流低減装置100Dの接続例を示すものである。
図8に示すように、単相の交流電源40から負荷としての三相モータ43に電力供給するシステムにおいて、交流電源40に第1の電気装置としてのコンバータ41が接続され、このコンバータ41と第2の電気装置としてのインバータ42との間に、直流母線である接続線P、Nを介して高周波電流低減装置100Dが挿入され、コンバータ41から接続線P、Nに流れる高周波のノイズ電流を低減する。インバータ42の交流出力側は三相モータ43に接続され、三相モータ43を可変電圧可変周波数の三相交流で駆動する。
高周波電流低減装置100Dは、接続線Pに接続されるノイズ低減部100pと、接続線Nに接続されるノイズ低減部100nとを備え、各ノイズ低減部100p、100nは上記実施の形態1で説明したノイズ低減部100sと同様である。
図8は実施の形態5による高周波電流低減装置100Dの接続例を示すものである。
図8に示すように、単相の交流電源40から負荷としての三相モータ43に電力供給するシステムにおいて、交流電源40に第1の電気装置としてのコンバータ41が接続され、このコンバータ41と第2の電気装置としてのインバータ42との間に、直流母線である接続線P、Nを介して高周波電流低減装置100Dが挿入され、コンバータ41から接続線P、Nに流れる高周波のノイズ電流を低減する。インバータ42の交流出力側は三相モータ43に接続され、三相モータ43を可変電圧可変周波数の三相交流で駆動する。
高周波電流低減装置100Dは、接続線Pに接続されるノイズ低減部100pと、接続線Nに接続されるノイズ低減部100nとを備え、各ノイズ低減部100p、100nは上記実施の形態1で説明したノイズ低減部100sと同様である。
また、図9は、高周波電流低減装置100Dの別の接続例を示すものである。この場合、交流電源40に第1の電気装置としてのコンバータ41が接続され、このコンバータ41と第2の電気装置としてのコンバータであるDC/DCコンバータ46との間に、直流母線である接続線P、Nを介して高周波電流低減装置100Dが挿入され、コンバータ41から接続線P、Nに流れる高周波のノイズ電流を低減する。DC/DCコンバータ46は、半導体スイッチング素子としてダイオードが逆並列接続されたIGBT46aを備えてコンバータ41からの出力直流電圧を調整し、直流負荷47を駆動する。
なお、図8、図9において、対地への接続配線は図示していないが、それぞれの機器は接地されているものとする。
このように、ノイズ低減部100p、100nは、直流電力を接続する接続線P、Nに接続しても良く、上記各実施の形態と同様に、高周波のノイズ電流を低減することができる。
なお、図8、図9において、対地への接続配線は図示していないが、それぞれの機器は接地されているものとする。
このように、ノイズ低減部100p、100nは、直流電力を接続する接続線P、Nに接続しても良く、上記各実施の形態と同様に、高周波のノイズ電流を低減することができる。
図8、図9のように、インバータ42やDC/DCコンバータ46が交流電源40に接続されていて、それぞれのスイッチング周波数付近など除去する必要のない低い周波数領域のノイズ電流が混在して接続線P、Nを流れている場合、フィルタ装置6において、上記周波数帯のゲインを下げ、低減したい周波数帯の検出成分のみ電圧増幅器3に入力することにより、低減したい周波数のノイズ電流のみを低減するように設定する。これにより高周波電流低減装置100Dの消費する電力を抑えることができる。
なお、上記実施の形態では、接続線Pに接続されるノイズ低減部100pと、接続線Nに接続されるノイズ低減部100nとを備えたが、どちらか一方の接続線Pに1つのノイズ低減部100pを備えても良い。
また、上記実施の形態4と同様に、電圧増幅器3を駆動する直流電源を接続線P、Nから得ても良い。この場合、コンバータ41側あるいは第2の装置(インバータ42、DC/DCコンバータ46)側のいずれでも良いが、コンバータ41側の接続線P、Nから受電するのが望ましい。受電点が注入回路2よりもコンバータ41側であれば、接続線P、Nに流れるノイズ電流が低減されているため、電圧増幅器3に流れ込むノイズを低減でき、高周波電流低減装置100Dの信頼性が向上する。
さらにまた、交流電源40からの交流出力線、あるいはインバータ42からの交流出力線の2本の交流出力線間に整流回路を設けて、電圧増幅器3を駆動する直流電源を得ることもできる。
さらにまた、交流電源40からの交流出力線、あるいはインバータ42からの交流出力線の2本の交流出力線間に整流回路を設けて、電圧増幅器3を駆動する直流電源を得ることもできる。
ところで、上記各実施の形態で用いられるコンバータ41、インバータ42、DC/DCコンバータ46のIGBT41a、42a、46aなどの半導体スイッチング素子として、昨今、炭化珪素(シリコンカーバイド、SiC)、窒化ガリウム系材料、ダイヤモンド等にて形成されたワイドバンドギャップ半導体による半導体スイッチング素子が用いられ、スイッチング動作をさらに高速化できるようになってきたが、高速化と相まってノイズの発生量が増加傾向にある。上記各実施の形態の高周波電流低減装置100、100A〜100Dによれば、上記のような問題点があっても、半導体スイッチング素子の種類を選ぶことなく高周波のノイズ電流を低減するように動作可能である。従って、炭化珪素等にて形成され高速でスイッチング動作する半導体スイッチング素子が発生するノイズを効果的に低減でき、高速でスイッチング動作させた場合のデメリットを解消することができる。また同様に、電圧増幅器3において、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、ダイヤモンド等のワイドバンドギャップ半導体にて形成されたトランジスタやMOSFETなどの半導体スイッチング素子によって増幅する場合であっても、ノイズ発生の影響を軽減し、高周波のノイズ電流を低減することができる。
なお、この発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
この発明に係る高周波電流低減装置は、第1の電気装置と第2の電気装置との間に上記第1、第2の電気装置間の単線の接続線を介して挿入され、上記第1の電気装置から上記接続線に流れる高周波のノイズ電流を低減するノイズ低減部を備える。該ノイズ低減部は、上記接続線に流れるノイズ電流を電圧として検出する検出部と、上記検出部の検出電圧から所望の高周波成分を抽出するフィルタ装置と、上記フィルタ装置の出力を増幅する電圧増幅器と、上記第1、第2の電気装置間で上記検出部よりも上記第2の電気装置側の上記接続線上の注入点に一方の端子が接続されたコンデンサを有して、上記接続線に高周波電流を注入する電流注入手段とを備える。そして、上記検出部は、上記接続線に直列接続される導体線と電流検出用の巻線とを有する検出トランスにて構成され、上記電流注入手段は、上記コンデンサの他方の端子に上記電圧増幅器からの出力電圧を印加して上記接続線に上記ノイズ電流とほぼ同方向の上記高周波電流を注入するものである。
Claims (15)
- 第1の電気装置と第2の電気装置との間に上記第1、第2の電気装置間の単線の接続線を介して挿入され、上記第1の電気装置から上記接続線に流れる高周波のノイズ電流を低減するノイズ低減部を備え、
該ノイズ低減部は、
上記接続線に流れるノイズ電流を電圧として検出する検出部と、
上記検出部の検出電圧から所望の高周波成分を抽出するフィルタ装置と、
上記フィルタ装置の出力を増幅する電圧増幅器と、
上記第1、第2の電気装置間で上記検出部よりも上記第2の電気装置側の上記接続線上の注入点に一方の端子が接続されたコンデンサを有して、上記接続線に高周波電流を注入する電流注入手段とを備え、
上記電流注入手段は、上記コンデンサの他方の端子に上記電圧増幅器からの出力電圧を印加して上記接続線に上記ノイズ電流とほぼ同方向の上記高周波電流を注入する、
高周波電流低減装置。 - 上記フィルタ装置は、ノーマルモードの高周波成分とコモンモードノイズとを共に抽出する、
請求項1に記載の高周波電流低減装置。 - 上記第1、第2の電気装置間は複数の接続線で接続され、該複数の接続線の全てあるいは一部の接続線毎に上記ノイズ低減部を個別に備えた、
請求項1に記載の高周波電流低減装置。 - 上記検出部は、上記接続線に直列接続される導体線と電流検出用の巻線とを有し上記高周波電流を検出する検出トランスにて構成される、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記フィルタ装置は、通過周波数範囲が調整可能である少なくとも1つのフィルタ回路により構成される、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記フィルタ装置は、それぞれの通過周波数範囲が調整可能である複数の上記フィルタ回路が並列、直列、もしくは直並列多段に接続されて構成される、
請求項5に記載の高周波電流低減装置。 - 上記フィルタ装置は、上記検出電圧の周波数成分のうち、上記電圧増幅器が出力する電流の位相が上記ノイズ電流に対して位相が反転する周波数成分の通過を制限するように設定された、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記電圧増幅器は、特定の周波数成分のみを出力するように構成された、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記電圧増幅器は、出力フィルタを備えて上記特定の周波数成分のみを出力する、
請求項8に記載の高周波電流低減装置。 - 上記電流注入手段は、上記コンデンサの容量を調整することにより、上記電圧増幅器が出力する上記出力電圧の位相が上記検出電圧の位相に対して反転する位相反転周波数を調整可能とした、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記接続線にはパルス幅変調方式のインバータが接続され、
上記フィルタ装置は、上記検出電圧の周波数成分のうちの上記インバータのキャリアの周波数以下の周波数成分の通過を制限する、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記第1の電気装置は交流電源であり、上記第2の電気装置は上記交流電源の交流電力を直流電力に変換するコンバータである、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記第1の電気装置は交流電力を直流電力に変換するコンバータであり、上記第2の電気装置は上記コンバータからの上記直流電力を交流電力に変換するインバータである、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記第1の電気装置は交流電力を直流電力に変換するコンバータであり、上記第2の電気装置は上記コンバータからの出力直流電圧を調整するコンバータである、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。 - 上記コンバータまたは上記インバータは、半導体スイッチング素子を有して出力制御され、上記半導体スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体によって形成される、
請求項11ないし請求項14のいずれか1項に記載の高周波電流低減装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013555098A JPWO2013111360A1 (ja) | 2012-01-27 | 2012-05-29 | 高周波電流低減装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012014852 | 2012-01-27 | ||
JP2012014852 | 2012-01-27 | ||
JP2013555098A JPWO2013111360A1 (ja) | 2012-01-27 | 2012-05-29 | 高周波電流低減装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2013111360A1 true JPWO2013111360A1 (ja) | 2015-05-11 |
Family
ID=48873114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013555098A Pending JPWO2013111360A1 (ja) | 2012-01-27 | 2012-05-29 | 高周波電流低減装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150003124A1 (ja) |
JP (1) | JPWO2013111360A1 (ja) |
CN (1) | CN104081640A (ja) |
DE (1) | DE112012005768T5 (ja) |
WO (1) | WO2013111360A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022174125A (ja) * | 2018-05-02 | 2022-11-22 | ユニスト(ウルサン ナショナル インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー) | 電力線への素子の追加がない絶縁型アクティブemiフィルタ |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2945268B1 (en) * | 2014-05-12 | 2019-12-18 | TDK Electronics AG | Active filter device and circuit arrangement comprising an active filter device |
EP3276050B1 (en) * | 2015-03-24 | 2020-09-09 | Showa Denko K.K. | Method for producing silicon carbide single crystal |
CN104868466B (zh) | 2015-04-27 | 2017-11-28 | 华为技术有限公司 | 一种滤波装置和电源供电*** |
WO2017077939A1 (ja) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | 国立大学法人北海道大学 | 電力変換装置 |
US11344213B2 (en) * | 2015-12-18 | 2022-05-31 | Intel Corporation | Noise resilient, low-power heart rate sensing techniques |
BR112018074801B1 (pt) * | 2016-06-20 | 2022-07-12 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Conversor de energia para um sistema de acionamento da máquina elétrica e sistema de acionamento da máquina elétrica |
US10130016B2 (en) * | 2016-08-26 | 2018-11-13 | TECO—Westinghouse Motor Company | Modular size multi-megawatt silicon carbide-based medium voltage conversion system |
US10778089B2 (en) * | 2017-04-07 | 2020-09-15 | Texas Instruments Incorporated | Cascaded active electro-magnetic interference filter |
KR102338574B1 (ko) * | 2017-07-19 | 2021-12-14 | 현대자동차주식회사 | 전자 모듈 이를 포함하는 차량 |
JP6783214B2 (ja) * | 2017-10-27 | 2020-11-11 | 三菱電機株式会社 | ノイズ低減装置 |
KR101990445B1 (ko) * | 2017-11-06 | 2019-06-18 | 엘지전자 주식회사 | 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화기 |
TWI737961B (zh) | 2019-01-30 | 2021-09-01 | 晶喬科技股份有限公司 | 整合式多功能晶片 |
CN111564427B (zh) * | 2019-02-14 | 2022-04-29 | 晶乔科技股份有限公司 | 整合式多功能芯片 |
US11601045B2 (en) | 2019-04-01 | 2023-03-07 | Texas Instruments Incorporated | Active electromagnetic interference filter with damping network |
KR102683819B1 (ko) * | 2019-06-14 | 2024-07-10 | 엘지전자 주식회사 | 제어 회로 및 제어 회로를 포함하는 식기 세척기 |
WO2021192042A1 (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | 三菱電機株式会社 | ノイズ低減装置 |
EP4005077A4 (en) * | 2020-07-21 | 2023-04-26 | AnApp Technologies Limited | ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SUPPRESSION CIRCUIT AND ASSOCIATED DETECTION CIRCUIT |
JP7380543B2 (ja) * | 2020-12-24 | 2023-11-15 | 株式会社豊田自動織機 | 車載用インバータ装置及び車載用流体機械 |
CN113466792B (zh) * | 2021-06-01 | 2023-12-05 | 浙江大学 | 一种用于氮化镓场效应传感器的低频噪声定位方法 |
CN115333502A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-11-11 | 湖北工业大学 | 一种多级并联型有源共模干扰滤波器及控制方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3857096A (en) * | 1971-12-27 | 1974-12-24 | L Gregory | Electrical current leakage detector |
JPH03128691A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-05-31 | Seiko Epson Corp | 電圧形pwmコンバータ・インバータシステムとその制御方式 |
JP2863833B2 (ja) * | 1996-09-18 | 1999-03-03 | 岡山大学長 | アクティブコモンモードキャンセラ |
TW407394B (en) * | 1997-10-16 | 2000-10-01 | Toshiba Corp | Frequency converter to output electric driving power to motor and filter installed on it |
US6208098B1 (en) * | 1998-03-02 | 2001-03-27 | Yaskawa Electric America, Inc. | Variable frequency drive noise attenuation circuit |
MY117192A (en) * | 1998-09-08 | 2004-05-31 | Toshiba Kk | Power conversion system. |
EP1220432A3 (en) * | 2000-12-19 | 2003-01-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Noise reduction apparatus for electric power conversion apparatus |
JP4209100B2 (ja) * | 2001-09-13 | 2009-01-14 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置のノイズ低減装置 |
BRPI0414345A (pt) * | 2003-09-12 | 2006-11-07 | Bodymedia Inc | método e aparelho para medição de parámetros relacionados com o coração |
US8084886B2 (en) * | 2006-03-28 | 2011-12-27 | Fujitsu Limited | Uninterruptible power supply apparatus |
US7400518B2 (en) * | 2006-05-22 | 2008-07-15 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Modulation methods and apparatus for reducing common mode noise |
US7595687B2 (en) * | 2006-07-31 | 2009-09-29 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Apparatus and method for reducing EMI generated by a power conversion device |
WO2010052749A1 (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | 三菱電機株式会社 | 雑音抑圧装置 |
US8755205B2 (en) * | 2009-03-05 | 2014-06-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Leakage current reduction apparatus that includes a voltage amplifier and a voltage applicator |
EP2526616A2 (en) * | 2010-01-22 | 2012-11-28 | Massachusetts Institute of Technology | Grid-tied power conversion circuits and related techniques |
DE112011101193B4 (de) * | 2010-04-05 | 2015-10-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Leckstrom-Reduzierungsvorrichtung |
-
2012
- 2012-05-29 US US14/368,182 patent/US20150003124A1/en not_active Abandoned
- 2012-05-29 JP JP2013555098A patent/JPWO2013111360A1/ja active Pending
- 2012-05-29 DE DE112012005768.6T patent/DE112012005768T5/de not_active Withdrawn
- 2012-05-29 WO PCT/JP2012/063692 patent/WO2013111360A1/ja active Application Filing
- 2012-05-29 CN CN201280068068.2A patent/CN104081640A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022174125A (ja) * | 2018-05-02 | 2022-11-22 | ユニスト(ウルサン ナショナル インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー) | 電力線への素子の追加がない絶縁型アクティブemiフィルタ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112012005768T5 (de) | 2014-12-04 |
CN104081640A (zh) | 2014-10-01 |
US20150003124A1 (en) | 2015-01-01 |
WO2013111360A1 (ja) | 2013-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013111360A1 (ja) | 高周波電流低減装置 | |
JP5248713B2 (ja) | 漏れ電流低減装置 | |
US8649193B2 (en) | Leakage current reducing apparatus | |
JP6783214B2 (ja) | ノイズ低減装置 | |
US7622825B2 (en) | Wide-voltage-range converter | |
CA3001121C (en) | Power conversion device | |
US11088614B2 (en) | Conductive noise suppressor, power converter, and motor device | |
US9130541B2 (en) | Active EMC filter | |
US20110317455A1 (en) | Leakage current reduction apparatus | |
US7215100B2 (en) | Generator transient regulator | |
JP2004534500A (ja) | 伝導性電磁機器障害除去のためのアクティブコモンモードEMIフィルタ(ActiveCommonModeEMIFilterforEliminatingConductedElectromagneticinterference) | |
US10700625B2 (en) | Power conversion device | |
JP6661002B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5119824B2 (ja) | 能動フィルタ装置及び電力変換装置 | |
US20130025494A1 (en) | Switching ground tether circuit | |
Ogawa et al. | Development of a high-frequency space vector pulse width modulated inverter with an active common-noise canceler | |
JP5334014B2 (ja) | 電力変換装置のノイズ低減装置 | |
CN114982117A (zh) | 电力转换装置以及变电站用电源装置 | |
JP2020025419A (ja) | 電力変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150303 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150427 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150929 |