JP2022158967A - ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ及び電気システム - Google Patents

ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ及び電気システム Download PDF

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文潔 陳
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Abstract

Figure 2022158967000001
【課題】ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ及び電気システムを提供する。
【解決手段】ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、ライブ線上の第１のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号をサンプリングして第１のサンプリング信号を取得し、第１のサンプリング信号を増幅して第１の補償信号を生成し、第１の補償信号をライブ線に注入する第１の回路と、ニュートラル線上の第２のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号をサンプリングして第２のサンプリング信号を取得し、第２のサンプリング信号を増幅して第２の補償信号を生成し、第２の補償信号をニュートラル線に注入する第２の回路と、を含み、第１の回路及び第２の回路が共用接地される。本実施例により、少ない部品数でディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズの減衰を同時に実現できる。
【選択図】図１

Description

本願は、電気分野に関し、特にディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ及び電気システムに関する。
高周波化、高電力、高電力密度及び小型化は、電力電子分野の重要な発展方向である。新世代半導体デバイスの応用と制御方式の改善により、現在の半導体デバイスの実用化におけるスイッチング周波数は、大幅に向上している。より性能パラメータの良いスイッチングデバイス及びより周波数の高いスイッチング制御方式は、電力電子機器の体積を大幅に低減し、機器の電力密度を高めた。
しかし、より高速なスイッチング速度は、より過酷な電磁干渉問題をもたらし、電力電子機器の使用環境を大きく悪化させる。電磁干渉は、主にディファレンシャルモードノイズ及びコモンモードノイズを含む。ディファレンシャルモードノイズのノイズ源は、電源線に現れるとともに、電源線と直列に接続され、かつ、ノイズ電流は、電源電流と同じ方向に流れ、出力とリターン電流が逆方向であるため、「ディファレンシャルモード（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｅ）」と呼ばれる。コモンモードノイズは、浮遊容量などにより漏れたノイズ電流がグラウンドを通って電源線に戻るノイズであり、電源のプラス（＋）端子とマイナス（－）端子に流れるノイズ電流の方向が同じであるため、「コモンモード（ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ）」と呼ばれる。
電磁干渉を抑制するために、従来のある方式では、インダクタンスと容量素子を追加することで高周波干渉に対する遮断とバイパスを実現する、パッシブフィルタの方式を採用することによって、回路における電磁干渉を効果的に抑制することができるが、この方式の弊害は、電力電子機器の体積が大幅に増加し、全体の質量も上昇することにある。
現在、アクティブフィルタを用いて電磁干渉ノイズを抑制し、ノイズ信号と同じ振幅で逆位相の補償信号を回路に注入することで、元のノイズ信号を相殺することを提案する学者がいる。従来のパッシブフィルタに比べて、アクティブフィルタは、体積が小さくて、重量が軽いという利点がある。
ただし、従来のアクティブフィルタの設計案では、コモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズは、別々に抑制されるものであり、２種類の異なるノイズをそれぞれ抑制するために、パラメータも特徴も異なるアクティブフィルタを２セット設計する必要がある。このような設計方式は、独立した二つのアクティブフィルタ間の連携が不足し、各自で作動すると、より多くの部品を使用する必要があり、全体的なコストアップにつながるなど、一定の弊害をもたらす。
上記の技術背景に対する紹介は、ただ本願の技術内容を明瞭かつ完全に説明することを便利にするとともに、当業者に理解させやすくするために述べられたものに過ぎないということに注意すべきである。これらの技術内容が本願の背景技術という部分で述べられたため、上記の技術内容を当業者にとって公知なものに見なすことができない。
本発明は、上述した問題の少なくとも一つまたは類似した問題を解決するために、体積が小さくて、部品点数の少ない簡単な構造で電磁干渉ノイズを効果的に抑制することを図ることができるディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ及び電気システムを提供する。
本願の第１の態様の実施例は、
ライブ線上の第１のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号をサンプリングして第１のサンプリング信号を取得し、前記第１のサンプリング信号を増幅して第１の補償信号を生成するとともに、前記第１の補償信号をライブ線に注入する第１の回路と、
ニュートラル線上の第２のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号をサンプリングして第２のサンプリング信号を取得し、前記第２のサンプリング信号を増幅して第２の補償信号を生成するとともに、前記第２の補償信号をニュートラル線に注入する第２の回路と、を含み、
前記第１の回路及び前記第２の回路が共用接地される、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタを提供する。
一つ以上の実施例において、前記第１のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号は、コモンモード干渉信号とディファレンシャルモード干渉信号との和であり、前記第２のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号は、コモンモード干渉信号とディファレンシャルモード干渉信号との差である。
一つ以上の実施例において、前記第１の回路と前記第２の回路は、同じ回路パラメータを有する。
一つ以上の実施例において、前記第１の回路と前記第２の回路は、異なる回路パラメータを有する。
一つ以上の実施例において、前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号は、電圧信号である、または、前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号は、電流信号である。
一つ以上の実施例において、前記第１の回路は、第１の演算増幅器により前記第１のサンプリング信号を増幅し、前記第２の回路は、第２の演算増幅器により前記第２のサンプリング信号を増幅する。
本願の第２の態様の実施例は、
第１の電気機器と、
ライブ線及びニュートラル線を介して前記第１の電気機器と接続される第２の電気機器と、
前記第１の電気機器と前記第２の電気機器との間に設けられる、上述した第１の態様の実施例に記載のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタと、を含む、電気システムを提供する。
本願の実施例の有益な効果の一つは、電力密度に対する要求が極めて高い電力電子機器において、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、少ない部品数でディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズの減衰を同時に実現できることである。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、磁性素子に関せず、回路の体積と重量が非常に小さく、かつ、大電流の場合で磁心が飽和する問題もなく、異なる出力特性の電力電子機器に広く適用することができる。また、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、サンプリングしたディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号を直接増幅して注入することにより、ディファレンシャルモード・コモンモード干渉信号の分離に頼らない場合、ディファレンシャルモード干渉とコモンモード干渉の両方を大きく減衰させることができる。
実施形態は範囲上で規制されない。添付した請求項の精神と条項の範囲内で、本発明の実施形態には、多くの変更、補正及び同等が含まれる。
本願の第１の態様の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタの回路概略図である。 図１に示す第１の回路１１と第２の回路１２の拡大概略図である。 図１に示す回路図の機能等価回路図である。 本願の第１の態様の実施例のパラメータが対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのテスト結果の概略図である。 本願の第１の態様の実施例のパラメータが非対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタの機能等価回路図である。 本願の第１の態様の実施例のパラメータとノイズ源が非対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのテスト結果の概略図である。 本願の第１の態様の実施例のノイズ源とノイズ経路が非対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのテスト結果の概略図である。 本願の第２の態様の実施例の電気システムの概略図である。
含まれている図は本発明の実施例に対してさらに理解するために提供されるものであり、明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示するとともに、文字記載と一緒に本発明の原理を説明する。明らかなことに、下記の図はただ本発明の若干の実施例に過ぎず、当業者にとって、進歩的な労働を要しない前提において、これらの図に基づいて他の図を得ることもできる。
図を参照して、下記の明細書によって、本発明の上記及び他の特徴が明らかになる。明細書と図において、具体的に本発明の特定した実施形態が開示され、本発明の原則を採用可能な一部の実施形態が示されている。本発明は記載されている実施形態に限らないどころか、本発明は、記載されている特許請求の範囲内に収まるすべての補正、変形及び同等物を含む。
本願の実施例において、用語の「第１の」、「第２の」などは、異なる要素を称呼から区別するために使用されるが、これらの要素の空間的な配置や時系列などを示すものではなく、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではない。用語の「および／または」は、関連してリストされた用語の一つまたは複数のうちの任意の一つおよびすべての組み合わせを含む。用語の「含む」、「有する」などとは、記載している特徴、要素、素子或いはアセンブリの存在を指すが、一つ又は複数の他の特徴、要素、素子或いはアセンブリの存在や付加を排除しない。
本願の実施例では、コンテキストで特に明記されていない限り、単数形「一」、「該」などは、「一つ」の意味に限定するものではなく、複数形を含むことができ、広義的に「ある」または「１種類」と理解されるべきであり、さらに用語の「前記」は、単数形と複数形の両方を含むと理解されるべきである。また、コンテキストで特に明記されていない限り、用語の「に基づいて」は「少なくとも部分的には…に基づいて」と理解すべきである。
以下、図を参照しながら本願の実施形態を説明する。
第１態様の実施例
本願の第１態様の実施例は、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタを提供する。
図１は、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタの回路概略図である。図２は、図１に示す第１の回路１１と第２の回路１２の拡大概略図である。
図１と図２に示すように、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、ライブ線２１上の第１のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号をサンプリングして第１のサンプリング信号を取得し、第１のサンプリング信号を増幅して第１の補償信号を生成するとともに、第１の補償信号をライブ線２１に注入する第１の回路１１と、ニュートラル線２２上の第２のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号をサンプリングして第２のサンプリング信号を取得し、第２のサンプリング信号を増幅して第２の補償信号を生成するとともに、第２の補償信号をニュートラル線２２に注入する第２の回路１２と、を含み、第１の回路１１と第２の回路１２が共用接地され、即ち、同一の接地線２３に接続され、第１の回路１１を第１の注入回路と称してもよく、第２の回路１２を第２の注入回路と称してもよい。
本願の実施例において、図２に示すように、第１の回路１１は、サンプリング回路１１１と、増幅回路１１２と、注入回路１１３とを含むことができ、サンプリング回路１１１の一端の二つのピンは、ライブ線２１と接地線２３とにそれぞれ接続され、サンプリング回路１１１の他端は、増幅回路１１２に接続され、増幅回路１１２は、サンプリング回路１１１により取得された第１のサンプリング信号を増幅処理し、処理後の信号は、注入回路１１３によりライブ線２１に注入される。含んでもいい
本願の実施例において、図２に示すように、第２の回路１２は、サンプリング回路１２１と、増幅回路１２２と、注入回路１２３とを含むことができ、サンプリング回路１２１の一端の二つのピンは、ニュートラル線２２と接地線２３とにそれぞれ接続され、サンプリング回路１２１の他端は、増幅回路１２２に接続され、増幅回路１２２は、サンプリング回路１２１により取得された第２のサンプリング信号を増幅処理し、処理後の信号は、注入回路１２３によりニュートラル線２２に注入される。
本願の実施例において、サンプリング回路で電圧サンプリングを行うことができるが、これに限定されず、電流サンプリングを行うこともできる。また、注入回路１１３と注入回路１２３は、電流注入の方式を用いることができ、例えば、注入回路１１３と注入回路１２３は、直列に接続された抵抗素子とコンデンサ素子を利用して実現することができる。それにより、電流注入の方式を利用して装置の小型化をさらに実現することができるが、これに限定されず、注入回路１１３と注入回路１２３は、さらに電圧注入の方式を用いることができ、例えば、二つの独立した注入トランスを利用して電圧注入の方式で補償信号を主回路に注入することができる。
本願の実施例において、フィードバック制御又はフィードフォワード制御の方式を用いてサンプリング信号を増幅処理することができる。例えば、電圧サンプリングと電流注入を行う方式で、フィードバック制御の方式を用いてゲイン制御処理を行ってサンプリング信号を増幅してもいい。例えば、増幅回路１１２と１２２は、演算増幅器を利用して実現することができる。これにより、演算増幅器を利用してフィードバック制御を行い、十分なゲインを実現してよいノイズ抑制効果を得ることができる。演算増幅器について、関連技術の説明を参照されたいが、これに限定されず、電圧サンプリングと電流注入を行う方式で、フィードフォワード制御方式でゲイン制御処理してサンプリング信号を増幅してもよいが、電圧サンプリングと電流注入方式で、フィードバック制御とフィードフォワード制御で得られるサンプリング信号は、一致するため、両者は、パラメータ設定と回路実現方式で類似している。
また、電流サンプリングと電流注入を行う方式でも、演算増幅器を利用してゲイン制御処理してフィードバック制御を実現してもよく、十分に大きいゲインを取得してよいノイズ抑制効果を確保することができるが、これに限定されず、電流サンプリングと電流注入を行う方式でも、フィードフォワード制御の方式を用いてゲイン制御処理してもよい。ただし、電流サンプリングと電流注入を行う方式で、フィードバック制御とフィードフォワード制御のサンプリング点が異なるため、フィードバック制御とフィードフォワード制御により具現化された伝達関数も異なる。このため、フィードフォワード制御を用いる場合、フィードバック制御に対して、回路の構造とパラメータを調整することができる。例えば、フィードフォワード制御を用いる方式で、ゲインと注入インピーダンスのマッチングにより、ノイズに対するよい抑制効果を確保することができる。このときの信号増幅処理部分は、演算増幅器を用いて実現してもよく、トランジスタの組み合わせ回路を用いて実現してもよい。
以上は、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０の回路構造を説明した。以下、該ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０の作用を詳細に説明する。
図１に示すように、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０の左側回路は、被干渉側回路であり、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０の右側回路は、干渉源側回路である。干渉源側のコモンモード干渉信号Ｉｃｍは、ライブ線２１と接地線２４との間及びニュートラル線２２と接地線２４との間を流通し、ディファレンシャルモード干渉信号Ｉｄｍは、ニュートラル線２２とライブ線２１との間を流通する。この２種類の干渉信号は、対応する干渉電圧を左側の被干渉側に生成し、例えば、コモンモード干渉信号Ｉｃｍは、被干渉側の抵抗ＲＬＩＳＮ１の両端に干渉電圧Ｖｃｍを生成し、ディファレンシャルモード干渉信号Ｉｄｍは、被干渉側の抵抗ＲＬＩＳＮ１の両端に干渉電圧Ｖｄｍを生成し、コモンモード干渉信号Ｉｃｍは、被干渉側の抵抗ＲＬＩＳＮ２の両端に干渉電圧Ｖｃｍを生成し、ディファレンシャルモード干渉信号Ｉｄｍは、被干渉側の抵抗ＲＬＩＳＮ２の両端に干渉電圧－Ｖｄｍを生成する。即ち、被干渉側の抵抗ＲＬＩＳＮ１上の干渉信号は、コモンモード干渉信号とディファレンシャルモード干渉信号との和であり、被干渉側の抵抗ＲＬＩＳＮ２上の干渉信号は、コモンモード干渉信号とディファレンシャルモード干渉信号との差である。
本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０を主回路に設ける場合、ノイズ信号は、サンプリング、増幅及び注入の三つのフェーズを経て、次に元のノイズと同じ振幅値で逆位相の補償信号を生成し、主回路に注入されて元のノイズ信号と相殺する。
図１と図２に示すように、第１の回路１１のサンプリング回路１１１は、被干渉側の抵抗ＲＬＩＳＮ１の両端の電圧信号をサンプリングし、増幅回路１１２は、サンプリングされた電圧信号を増幅処理するとともに、注入回路１１３によりライブ線２１に注入される。生成された元のノイズと同じ振幅値で逆位相の補償信号は、主回路に注入されて元のノイズ信号と相殺し、補償信号は、元のノイズと相互作用した後、被干渉側を流れる干渉信号が明らかに低下する。第１の回路１２のサンプリング回路１２１は、被干渉側の抵抗ＲＬＩＳＮ２の両端の電圧信号をサンプリングし、増幅回路１２２は、サンプリングされた電圧信号を増幅処理するとともに、注入回路１２３によりニュートラル線２２に注入される。生成された元のノイズと同じ振幅値で逆位相の補償信号は、主回路に注入されて元のノイズ信号と相殺し、補償信号は、元のノイズと相互作用した後、被干渉側を流れる干渉信号が明らかに低下する。
図１と図２に示すように、コモンモード干渉信号Ｉｃｍとディファレンシャルモード干渉信号Ｉｄｍは、異なる伝導経路を有し、よい干渉抑制効果を達成するために、主回路に注入された対応するコモンモード補償信号とディファレンシャルモード補償信号も、対応する一致した伝導経路（注入経路とも呼ばれる）を有する必要がある。以下、コモンモード補償信号とディファレンシャルモード補償信号の注入経路を説明する。
本願の実施例において、コモンモードノイズとディファレンシャルモードノイズとの２種類のノイズ信号が同時にサンプリングされ、コモンモード補償信号とディファレンシャルモード補償信号が同時に主回路に注入されるため、この２種類のノイズ信号を別々に分析することができる。
図３は、図１に示す回路図の機能等価回路図である。
図３に示すように、コモンモード干渉信号Ｉｃｍに対して、第１の回路と第２の回路にサンプリングされたコモンモード成分は、いずれも同じ位相及び振幅値を有し、第１の回路及び第２の回路の基準点も接地線に設けられる。このため、コモンモード干渉信号Ｉｃｍの補償について、従来のアクティブフィルタと一致する特徴を有し、二つの経路のコモンモード干渉信号がコモンモード増幅係数がＡＴｃｍの増幅器で増幅された後で生成された補償信号は、それぞれニュートラル線２２と接地線２５との間及びライブ線２１と接地線２５との間に注入され、これは、コモンモード干渉信号の伝導経路と一致する。このため、このような方式でコモンモード干渉信号を効果的に抑制することができる。
図３に示すように、ディファレンシャルモード干渉信号Ｉｄｍについて、第１の回路と第２の回路にサンプリングされたディファレンシャルモード成分は、振幅値が同じであり、位相が逆であるという特性を有する。増幅係数がＡＴｄｍの増幅器回路により増幅された後、二つの方向が逆である補償信号を生成し、例えば、第１の回路により生成されたディファレンシャルモード補償信号成分は、ライブ線２１から接地線２６まで流れ、第２の回路により生成されたディファレンシャルモード補償信号成分は、接地線２６からニュートラル線２２まで流れる。二つの経路の注入により生成された補償信号は、振幅値が同じであり、方向が逆であるという特性を有する。共通の基準点に基づいて、等価のディファレンシャルモード干渉信号がサンプリングされた後、増幅係数がＡＴｄｍの増幅器により生成されたディファレンシャルモード補償信号は、ライブ線２１から接地線２６を流れて、さらにニュートラル線２２まで流れ、その間に接地線網で他の箇所に流れないと考えられる。このような方式で、ディファレンシャルモード補償信号と元のディファレンシャルモード干渉信号は、同じ経路を有し、いずれもライブ線からニュートラル線まで流れるため、ディファレンシャルモード干渉信号もよく相殺される。このように、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、サンプリングされた混合干渉信号を直接増幅した後に注入することにより、ディファレンシャルモード・コモンモード干渉信号の分離に頼らない場合に、ディファレンシャルモード干渉とコモンモード干渉をいずれも大幅に減衰させることができる。
上述した実施例から分かるように、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、全体的に従来のパッシブフィルタ素子及び磁性素子に関せず、ノイズ信号をアクティブに相殺し、効率が高く、体積が小さく、重量が軽いという利点を有し、異なる出力特性の電力電子機器に広く適用することができる。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、全体的に係る部品の数が少なく、サンプリングフェーズ及び注入フェーズでは、いずれも少数の小体積のパッチ素子のみを必要とするため、従来のディファレンシャルモードアクティブフィルタとコモンモードアクティブフィルタの方案に比べて、コストが低いという利点を有し、かつ、従来のディファレンシャルモードとコモンモードによる信号注入は、合計で三本の注入回路を必要とするが、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、二本の注入回路のみを必要とする。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、ディファレンシャルモード・コモンモード干渉信号の分離に頼らないため、アンバランスのノイズ信号、非対称なノイズ伝導経路でも依然としてよいノイズ抑制効果を有する。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタにおける二つの独立回路は、共用接地され、二つの回路のパラメータ設定は、自由であり、二つの独立した回路は、いずれも必要に応じてゲインを自己設定することができる。
本願の実施例において、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、単独で使用することができ、このような適用場合に、フィルタ回路全体は、従来のフィルタ効果を有する追加的な受動素子に関せず、最も少ない空間を占用することができるが、本願は、これに限定されず、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、従来のパッシブフィルタと組み合わせて使用してもいい。このような状況で、フィルタ全体のノイズに対する抑制能力をさらに向上させることができる。
本願の実施例において、第１のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号は、コモンモード干渉信号とディファレンシャルモード干渉信号との和であり、第２のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号は、コモンモード干渉信号とディファレンシャルモード干渉信号との差である。
本願の実施例において、第１の回路と第２の回路は、同じ回路パラメータ（ゲイン係数とも呼ばれる）を有してもよい。これにより、回路構成を簡素化することができる。
図４は、本願の実施例のパラメータが対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのテスト結果の概略図であり、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのパラメータが対称であることは、第１の回路と第２の回路は、同じ回路パラメータを有することを示す。
図４に示すように、図４に示されるのは、パラメータが対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのテスト結果である。図において、曲線Ｑ１は、主回路にディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０が設けられない場合の対照ノイズであり、曲線Ｑ２は、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０が設けられた後のノイズ状況である。二本の曲線振幅値の比較から分かるように、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、ノイズ信号に対してよい抑制効果を有する。
しかし、本願はこれに限定されず、第１の回路と第２の回路は、異なる回路パラメータ即ちゲイン係数を有してもよい。図５は、本願の実施例のパラメータが非対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタの機能等価回路図である。
図５に示すように、パラメータが非対称である場合、即ち、第１の回路と第２の回路とは、ゲインパラメータが異なる場合、非対称のパラメータにより、二つの回路に注入された補償信号は、異なる振幅値を有する。例えば、図５において、第１の回路の補償信号は、０．９５＊（Ｉｃｍ＋Ｉｄｍ）であり、第２の回路の補償信号は、０．９＊（Ｉｃｍ－Ｉｄｍ）であり、このとき、二つの回路は、基準回路として同じ接地線２７を選択するため、主回路に注入された二つの経路の補償信号は、共通のノードを有する。このとき、非対称のパラメータによる影響は、干渉源側に生成された干渉信号の二つの回路での分流状況が異なることであるが、干渉信号のサンプリング及び補償信号の生成が干渉を受けないため、非対称のパラメータ設定は、ノイズの抑制に影響を与えない。
本願の実施例において、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、ノイズ源が非対称の場合にも、依然としてノイズ信号に対してよい抑制効果を有する。
図６は、本願の実施例のノイズ源が非対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのテスト結果の概略図であり、ここに、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのパラメータも非対称であり、即ち、第１の回路と第２の回路のゲイン係数が異なり、具体的には、図６に示す状況は、第１の回路と第２の回路のゲインが２倍異なる場合のテスト結果である。
図６に示すように、図６における曲線Ｑ３は、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０が設けられないテスト結果であり、曲線Ｑ４は、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０が設けられたテスト結果である。比較から分かるように、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、パラメータが非対称でノイズ源が非対称の場合にも、依然としてノイズ信号をよく抑制することができる。
本願の実施例において、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、ノイズ源の経路が非対称の場合にも、依然としてノイズ信号に対してよい抑制効果を有する。
図７は、本願の実施例的ノイズ経路が非対称である場合のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタのテスト結果の概略図であり、ここに、一つのノイズ伝導経路に一つのインダクタンス素子を追加することで、ノイズ伝導経路の非対称性が増し、また、このテストで、ノイズ源も非対称である。
図７に示すように、図７における曲線Ｑ５は、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０が設けられないテスト結果であり、曲線Ｑ６は、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０が設けられたテスト結果である。比較から分かるように、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、ノイズ源及びノイズ伝導経路が何れも非対称である場合にも、依然として干渉信号をよく抑制することができる。
本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタにより、フィルタ全体が従来のパッシブフィルタ素子及び磁性素子に関せず、ノイズ信号をアクティブに相殺し、効率が高く、体積が小さく、重量が軽いという利点を有し、異なる出力特性の電力電子機器に広く適用することができる。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、全体的に係る部品の数が少なく、サンプリングフェーズ及び注入フェーズでは、いずれも少数の小体積のパッチ素子のみを必要とするため、従来のディファレンシャルモードアクティブフィルタとコモンモードアクティブフィルタの方案に比べて、コストが低いという利点を有し、かつ、従来のディファレンシャルモードとコモンモードによる信号注入は、合計で三本の注入回路を必要とするが、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、二本の注入回路のみを必要とする。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、ディファレンシャルモード・コモンモード干渉信号の分離に頼らないため、アンバランスのノイズ信号、非対称なノイズ伝導経路でも依然としてよいノイズ抑制効果を有する。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタにおける二つの独立回路は、共用接地され、二つの回路のパラメータ設定は、自由であり、二つの独立した回路は、いずれも必要に応じてゲインを自己設定することができる。
第２の態様の実施例
本願の第２の態様の実施例は、第１の態様の実施例に記載のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタを含む電気システムを提供する。第１の態様の実施例と同じ内容について、詳しい説明を省略する。
図８に示すように、該電気システムは、第１の電気機器８０１と、第２の電気機器８０２と、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０と、を含む。第２の電気機器８０２と第１の電気機器８０１とは、ライブ線及びニュートラル線を介して接続され、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、第１の電気機器８０１と第２の電気機器８０２との間に設けられる。
ここに、第１の電気機器８０１は、図１における干渉源側に対応することができ、第２の電気機器８０２は、図１における被干渉側に対応することができ、または、第２の電気機器８０２は、図１における干渉源側に対応することができ、第１の電気機器８０１は、図１における被干渉側に対応することができ、即ち、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、第１の電気機器８０１から第２の電気機器８０２に伝達されるディファレンシャルモード・コモンモードノイズを抑制することができ、または、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、第２の電気機器８０２から第１の電気機器８０１に伝達されるディファレンシャルモード・コモンモードノイズを抑制することができる。
本願の実施例において、第１の電気機器８０１は、例えば、電源機器や商用システムの給電機器などの給電機器でもよく、第２の電気機器８０２は、第１の電気機器８０１を給電先として利用する機器であり、ディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ１０は、電気システムの運転中に第２の電気機器８０２側から第１の電気機器８０１側に伝達されるディファレンシャルモード・コモンモードノイズを抑制することができる。
本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタを含む電気システムにより、フィルタ全体が従来のパッシブフィルタ素子及び磁性素子に関せず、ノイズ信号をアクティブに相殺し、効率が高く、体積が小さく、重量が軽いという利点を有し、異なる出力特性の電力電子機器に広く適用することができる。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、全体的に係る部品の数が少なく、サンプリングフェーズ及び注入フェーズでは、いずれも少数の小体積のパッチ素子のみを必要とするため、従来のディファレンシャルモードアクティブフィルタとコモンモードアクティブフィルタの方案に比べて、コストが低いという利点を有し、かつ、従来のディファレンシャルモードとコモンモードによる信号注入は、合計で三本の注入回路を必要とするが、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、二本の注入回路のみを必要とする。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタは、ディファレンシャルモード・コモンモード干渉信号の分離に頼らないため、アンバランスのノイズ信号、非対称なノイズ伝導経路でも依然としてよいノイズ抑制効果を有する。また、本願の実施例に係るディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタにおける二つの独立回路は、共用接地され、二つの回路のパラメータ設定は、自由であり、二つの独立した回路は、いずれも必要に応じてゲインを自己設定することができる。
上記、発明を実施する形態を組合わせることで本願を説明したが、当業者にとって、これらの記載は例示的なものであって、本願の特許請求する範囲に対する制限ではないということが分かっているはずである。当業者は、本願の思想と原理に基づいて、本願に対して各種の変形と補正をしてもよく、これらの変形と補正も本願の範囲内にある。
以上、添付図面を参照しながら本願の好適な実施形態について説明した。これらの実施形態の多くの特徴と利点は、この詳細な明細書から明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲は、これらの実施形態の真の精神と範囲内に収まるこれらの特徴と利点のすべてをカバーすることを意図している。さらに、当業者は、多くの補正および変形を容易に想到し得るため、本願の実施形態を例示や記載されている精確な構造および操作に限定するものではなく、その範囲内に収まるすべての適切な補正、変形および同等物を含むことができる。

Claims (7)

  1. ライブ線上の第１のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号をサンプリングして第１のサンプリング信号を取得し、前記第１のサンプリング信号を増幅して第１の補償信号を生成するとともに、前記第１の補償信号をライブ線に注入する第１の回路と、
    ニュートラル線上の第２のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号をサンプリングして第２のサンプリング信号を取得し、前記第２のサンプリング信号を増幅して第２の補償信号を生成するとともに、前記第２の補償信号をニュートラル線に注入する第２の回路と、を含み、
    前記第１の回路及び前記第２の回路が共用接地される、
    ことを特徴とするディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ。
  2. 前記第１のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号は、コモンモード干渉信号とディファレンシャルモード干渉信号との和であり、前記第２のディファレンシャルモード・コモンモード混合干渉信号は、コモンモード干渉信号とディファレンシャルモード干渉信号との差である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ。
  3. 前記第１の回路と前記第２の回路は、同じ回路パラメータを有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ。
  4. 前記第１の回路と前記第２の回路は、異なる回路パラメータを有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ。
  5. 前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号は、電圧信号である、または、
    前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号は、電流信号である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ。
  6. 前記第１の回路は、第１の演算増幅器により前記第１のサンプリング信号を増幅し、
    前記第２の回路は、第２の演算増幅器により前記第２のサンプリング信号を増幅する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタ。
  7. 第１の電気機器と、
    ライブ線及びニュートラル線を介して前記第１の電気機器と接続される第２の電気機器と、
    前記第１の電気機器と前記第２の電気機器との間に設けられる、請求項１～６のいずれか１項に記載のディファレンシャルモード・コモンモード集積アクティブフィルタと、を含む、
    ことを特徴とする電気システム。
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