JP2004504798A - 電源フィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの相入力側（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と保護導体（１）を有する電源フィルタに関する。この場合、各相入力側（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）はフィルタインダクタンス（２）を介して対応する相出力側（Ａ１，Ａ２，Ａ３）と接続されている。各フィルタインダクタンス（２）は入力側でフィルタキャパシタンス（３）を介して保護導体（３）と接続されており、各フィルタキャパシタンス（３）と保護導体（１）との間に補助インダクタンス（７）が接続されている。補助インダクタンス（７）により、フィルタにおけるインダクタンスを小さく保持することができ、このことでフェライトコアを導体上でスライドさせて簡単に取り付けることによりインダクタンスを実現することができる。

Description

【０００１】
本発明は、少なくともフィルタインダクタンスおよび少なくともフィルタキャパシタを有する電源フィルタに関する。
【０００２】
冒頭で述べた形式の電源フィルタは公知であり、これは２つから４つの相入力側と保護導体もしくは１つのフィルタケーシングを有しており、各相入力側はフィルタインダクタンスを介して対応する相出力側と接続されている。フィルタインダクタンスの各側にコンデンサを接続することができる。これらのコンデンサはダイレクトにまたは別のコンデンサと接続されたスター結線点を介して、保護導体またはフィルタケーシングをつながれている。公知の電源フィルタはたとえば、電源と接続された電力変換器の妨害除去のために用いることができ、つまり電力変換器から電流源へ高周波妨害が入り込むのを防止するために用いることができる。このため電源フィルタは電流源と電力変換器との間に接続される。
【０００３】
電力変換器との組み合わせで決められた規格たとえばＥＮ５５０１１によるクラスＡ限界値を満たすために、フィルタは所定の最小減衰特性をもっていなければならない。上述の規格に関して、０．１５ＭＨｚ〜０．５ＭＨｚの範囲では線路に結合された妨害に対し７９ｄＢμＶという限界値が決められており、０．５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの範囲では７３ｄＢμＶという限界値（準ピーク値）が決められている。これらの仕様を満たすため、公知の電源フィルタにおいて使用されるフィルタインダクタンスはかなり高いインダクタンスをもっていなければならない。
【０００４】
この種のフィルタインダクタンスを実現する目的で、通常はフェライトコアを備えたいわゆる電流補償形チョークが用いられ、このチョークは主電流（逆相）によりフェライトコアに誘導される磁気の流れの合計がほぼゼロとなるよう巻回されている。チョーク巻線は１つまたは複数のターンによって構成することができる。高いインダクタンス値を得るためにはそれ相応に多くのターンを巻回しなければならない。
【０００５】
このような製造方法の欠点は時間やコストがかかることであり、また、電源フィルタの機械的な実装（重量ならびにサイズ）に関して殊に狭い制限が加えられることである。
【０００６】
比較的小さい値をもちそれゆえフェライトコアを導体上でスライドさせて簡単に取り付ければ製造できてしまうようなフィルタインダクタンスの使用は、上述の電源フィルタの場合には不可能である。フィルタインダクタンスが小さすぎると電源フィルタの減衰特性が劣化し、その結果、電源フィルタはたとえばそれと接続された変換器との組み合わせで対応する規格をもはや満たさなくなってしまう。
【０００７】
したがって本発明の課題は、低いフィルタインダクタンスで良好なフィルタ特性をもつ電源フィルタを提供することにある。
【０００８】
本発明によればこの課題は請求項１記載の電源フィルタによって解決される。請求項２以下には本発明の有利な実施形態が示されている。
【０００９】
本発明によれば、少なくとも１つの相入力側と保護導体を有する電源フィルタが提供される。この場合、保護導体はフィルタの高周波アースを成しており、たとえばフィルタケーシングにより形成することができる。各相入力側はフィルタインダクタンスを介して対応するフィルタ出力側と接続されている。各フィルタインダクタンスは入力側でフィルタキャパシタンスを介して保護導体と接続されている。これに加えて電源フィルタは少なくとも１つの補助インダクタンスを有しており、この補助インダクタンスは、各フィルタキャパシタンスと保護導体との間に補助インダクタンスが接続されるように配置されている。
【００１０】
本発明による電源フィルタにより得られる利点とは、フィルタの非対称的な妨害除去作用が保護導体に対し接続されたキャパシタンスにより長波領域（約１５０ｋＨｚ）において高められることである。これに加えて補助インダクタンスにより、電源入力側への高周波アース電流（約１ＭＨｚ）の作用が効果的にブロックされる。なぜならば補助インダクタンスのインピーダンスは周波数が高くなるにつれて増加するからである。
【００１１】
本発明の１つの有利な実施形態によればフィルタキャパシタンスは共通のスター結線点と接続されており、このスター結線点は補助インダクタンスを介して保護導体と接続されている。この場合、スター結線点をこれと直列に接続された補助キャパシタンスを介して補助インダクタンスと接続することができ、これによりフィルタ特性がいっそう向上するようになる。
【００１２】
本発明の別の有利な実施形態によれば、各フィルタキャパシタンスはこれと直列に接続された補助インダクタンスを介して保護導体と接続されている。
【００１３】
電源フィルタ特性の向上によってフィルタインダクタンスを小さくすることができる。したがって、フィルタインダクタンスが５０μＨよりも小さい電源フィルタが格別有利である。このようなフィルタインダクタンスは、コイル支持体にワイヤを巻回するのにかかる手間を少なくしてあるいはそれどころかそのための手間をかけずに製造することができる。
【００１４】
５０μＨよりも小さいフィルタインダクタンスは有利には、磁気伝導性のリングによって取り囲まれた導体によって実現することができる。このようなフィルタインダクタンスは、ワイヤを巻回せずに簡単かつ安価に製造することができる。
【００１５】
フィルタインダクタンス形成のために導体を取り囲む磁気伝導性のリングをたとえばフェライトコアとすることができる。このようなフェライトコアは市販されており、そのためフィルタインダクタンスの製造はさらに簡単かつ安価になる。
【００１６】
補助インダクタンスのために５０μＨよりも小さい値を用いることができる。インダクタンスのインピーダンスは周波数に比例して増加するので、高周波妨害をフィルタリング除去するためにこのように小さい補助インダクタンスで十分である。上述の値をもつ補助インダクタンスは規格どおりに大量生産品として製造され、したがって非常に安価なコストで入手することができる。
【００１７】
さらに、フィルタキャパシタンスと補助キャパシタンスが１ｎＦ〜１０μＦである電源フィルタが有利である。このような典型的な値は市販のコンデンサによって簡単に実現することができ、ＥＮ５５０１１によるクラスＡ限界値を満たすのに格別適している。
【００１８】
本発明による電源フィルタを、２段のフィルタまたはそれ以上の多段のフィルタとしても格別有利に構成することができる。この目的で、各フィルタインダクタンスに１つまたは複数の別のフィルタインダクタンスが直列に接続される。この種の２段またはそれ以上の多段の電源フィルタは、１段のフィルタよりもいっそう良好なフィルタ特性を有している。
【００１９】
次に、実施例ならびにそれに対応する図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。
【００２０】
図１は、本発明による単相電源フィルタの一例を示す図である。
【００２１】
図２は、中性線のない本発明による三相電源フィルタの一例を示す図である。
【００２２】
図３は、中性線のない本発明による別の三相電源フィルタの一例を示す図である。
【００２３】
図４は、中性線を備えた三相電源フィルタの一例を示す図である。
【００２４】
図１には、相入力側Ｌ１、相出力側Ａ１、中性線入力側Ｎおよび中性線出力側Ｎ′を備えた本発明による電源フィルタが示されている。入力側および出力側はそれぞれフィルタインダクタンス２を介して互いに接続されている。入力側Ｌ１，Ｎは電流源と接続可能である一方、出力側Ａ１，Ｎ′はたとえば電力変換器と接続可能である。さらにこの電源フィルタは保護導体１を有している。
【００２５】
フィルタインダクタンス２の入力側にはフィルタキャパシタンス３が配置されており、これはフィルタインダクタンス２を保護導体１と接続している。保護導体１とフィルタキャパシタンス３との間にはそれぞれ１つの補助インダクタンス７が直列に接続されている。フィルタインダクタンス２の入力側および出力側には別のキャパシタンス５が接続されている。補助インダクタンス７を設けることで、保護導体１において電源フィルタの出力側に発生する高周波妨害が相入力側Ｌ１または中性線入力側Ｎつまりは電流源に入らないようになる。
【００２６】
図２には、３つの相入力側Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ならびに３つの相出力側Ａ１，Ａ２，Ａ３を備えた本発明による電源フィルタが示されている。さらにこのフィルタは保護導体１を有している。フィルタインダクタンス２の入力側に配置されたフィルタキャパシタンス３は１つの共通の入力側のスター結線点４へと導かれている。さらにそこからこれらのキャパシタンスは補助キャパシタンス８ならびにそれと直列に接続された補助インダクタンス７を介して保護導体１と接続されている。補助インダクタンス７を設けることで、保護導体１において電源フィルタの出力側に発生する高周波妨害が電流源に入り込まないようになる。補助キャパシタンス８により電源フィルタの品質が改善されて、同じ減衰特性を保ちながらいっそう僅かなフィルタインダクタンス２でも間に合うようになる。
【００２７】
図３に示されている三相フィルタの場合、フィルタキャパシタンス３は他の補助キャパシタンスを設けることなく補助インダクタンス７もしくは保護導体１と接続されている。補助インダクタンス７を設けることで、保護導体１において電源フィルタの出力側に発生する高周波妨害が電流源に入り込まないようになる。
【００２８】
図４には三相の電源フィルタが示されており、この場合、フィルタインダクタンス２の入力側に配置されたフィルタキャパシタンス３が１つの共通の入力側スター結線点４が接続されており、このスター結線点４は中性線入力側Ｎと接続されている。入力側スター結線点４は、補助キャパシタンス８およびこれと直列に接続された補助インダクタンス７を介して保護導体１と接続されている。
【００２９】
これらの図面に示したフィルタは１段のフィルタであるが、これを破線マークで表された回路部分を何回も従属接続することにより拡張して、いっそう良好なフィルタ特性をもつ多段のフィルタを構成することができる。
【００３０】
本発明は一例として示した実施形態に限定されるものではなく、その最も一般化された形態で請求項１によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による単相電源フィルタの一例を示す図である。
【図２】
中性線のない本発明による三相電源フィルタの一例を示す図である。
【図３】
中性線のない本発明による別の三相電源フィルタの一例を示す図である。
【図４】
中性線を備えた三相電源フィルタの一例を示す図である。

Claims (9)

1. 電源フィルタにおいて、
   少なくとも１つの相入力側（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と保護導体（１）を有しており、
   各相入力側（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）はフィルタインダクタンス（２）を介して対応する相出力側（Ａ１，Ａ２，Ａ３）と接続されており、
   各フィルタインダクタンス（２）は入力側でフィルタキャパシタンス（３）を介して保護導体（１）と接続されており、
   各フィルタキャパシタンス（３）と保護導体（１）との間に補助インダクタンス（７）が接続されていることを特徴とする、
   電源フィルタ。
2. 前記フィルタキャパシタンス（３）は共通のスター結線点（４）と接続されており、該スター結線点（４）は補助インダクタンス（７）を介して保護導体（１）と接続されている、請求項１記載の電源フィルタ。
3. 各フィルタキャパシタンス（３）は該キャパシタンスに直列に接続された補助インダクタンス（７）を介して保護導体（１）と接続されている、請求項１記載の電源フィルタ。
4. 前記スター結線点（４）は該結線点と直列に接続された補助キャパシタンス（８）を介して補助インダクタンス（７）と接続されている、請求項２記載の電源フィルタ。
5. 前記フィルタインダクタンス（２）は５０μＨよりも小さい、請求項１から４のいずれか１項記載の電源フィルタ。
6. 前記フィルタインダクタンス（２）は磁気伝導性のリングにより囲まれた導体により形成されている、請求項１から５のいずれか１項記載の電源フィルタ。
7. 前記フィルタインダクタンス（２）はフェライトコアにより囲まれた導体により形成されている、請求項１から６のいずれか１項記載の電源フィルタ。
8. 前記補助インダクタンス（７）は５０μＨよりも小さい、請求項１から６のいずれか１項記載の電源フィルタ。
9. 各フィルタインダクタンス（２）に１つまたは複数の別のフィルタインダクタンス（９）が直列に接続されている、請求項１から８のいずれか１項記載の電源フィルタ。