JP5070929B2 - 能動フィルタ装置及び電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換機器に設けるフィルタ装置に関し、特に、スイッチングに起因するコモンモード電流及びＥＭＩノイズが交流系統に流れ出る量を低減するための能動フィルタ装置及び能動フィルタ装置を入力側に設けた電力変換装置に関する。

電力用半導体素子の特性向上に伴い、スイッチング周波数の高周波化を実現できるようになってきた。無停電電源装置や通信用電源装置に代表される電力変換装置は、高速応答や低騒音への要求、フィルタの小型化要求などからＰＷＭ制御を用いた高周波スイッチング方式が広く用いられる。

スイッチング周波数の高周波化が進むに連れて、直流リンク部やケーブルを介して、大地に流れる高周波漏れ電流が大きくなってきている。この高周波漏れ電流は、交流系統に流れ込みノイズとなって、交流系統に接続された他の装置に対して悪影響を与え社会的な問題となってきている。例えば、無停電電源装置において特に直流側に大容量の蓄電池をフローティングで接続する場合、長くなった直流ケーブルから大きな高周波漏れ電流が流れる傾向にあり、この高周波漏れ電流が交流系統に流れ込む。

交流系統に流出する高周波漏れ電流を低減する方法として、例えば、特許文献１に記載された能動フィルタ装置が知られている。図６は特許文献１の図１７に示す従来のノイズ低減装置及び電力変換装置の構成図である。この電力変換装置は、ノイズフィルタ部５１、整流平滑回路部５２、電力変換回路部５３、漏れ電流検出器５４、増幅回路５５とを備える。

ノイズフィルタ部５１は、電力変換回路部５３のスイッチング素子で発生するスイッチングノイズが交流電源５６側に流出するのを低減する。整流平滑回路部５２は、４つのダイオードＤ６１〜Ｄ６４からなるブリッジ整流回路と、コンデンサＣ６４とからなる。電力変換回路部５３は、インバータ又はスイッチングレギュレータ等を備え、直流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換し、モータ等の負荷Ｒ６０に供給する。漏れ電流検出器５４は、主電源線と検出線をトロイダルコアに貫通させた零相変流器によって構成され、主電源線に流れる漏れ電流を電流の差として検出する。増幅回路５５は、漏れ電流検出器５４が検出した電流の差を増幅する。

このような構成によれば、モータ等の負荷Ｒ６０は、対地間容量を有し、負荷Ｒ６０から漏れた漏れ電流は、負荷Ｒ６０の対地間容量（図示せず）を介して接地ラインへと流れる。この漏れ電流は、交流電源５６、ノイズフィルタ部５１、漏れ電流検出器５４、電力変換回路部５３を経て負荷Ｒ６０に戻る。

漏れ電流検出器５４は、漏れ電流（以下、コモンモード電流と称する。）を主電源線に流れる電流の差として検出し、増幅回路５５は、電流の差を増幅し、コモンモード電流を相殺するための補償電流を、低周波分離コンデンサＣ６５を介して接地ラインに供給する。

しかし、図６に示す電力変換装置では、補償電流に対して、検出される漏れ電流が小さいため、主電源線に流れる電流の差を高い増幅率で増幅しなければならない。負荷Ｒ６０の対地間容量が大きければ大きい程、コンデンサＣ６５を介して接地ラインに流れるコモンモード電流は大きくなる。

しかし、図６に示すフィードバック方式では、増幅回路５５の増幅率を大きくすると、位相補償を正確に行わなければ、発振し易くなり、回路の動作が不安定になるという課題を有していた。

そこで、この課題を解決したものとして、図７に示すものがある。図７は特許文献１の図１に示す従来のノイズ低減装置及び電力変換装置の他の一例の構成図である。この電力変換装置は、ノイズフィルタ部１０１、整流平滑回路部１０２、電力変換回路部１０３、ノイズ低減回路部１０４を備える。

ノイズ低減回路部１０４は、零相変流器１２１、増幅回路１２２、定電圧回路１２３を備える。零相変流器１２１は、コアに巻回された主電源線と検出線の巻数比を１：１に設定し、コモンモード電流を検出比１で検出する。検出電流は零相変流器１２１の検出線に誘起され、増幅回路１２２は、検出された電流を増幅率１で増幅する。ノイズ低減回路部１０４は、この電流を補償電流として、コモンモード電流を相殺するためにコモンモード電流とは逆向きに、コンデンサＣ６を介して接地ラインに供給する。

即ち、コモンモード電流を増幅率が１で検出し、コモンモード電流を増幅率が１で交流系統１０５に戻すことで、交流系統１０５に流出するコモンモード電流を低減できる。また、増幅回路１２２の増幅率が１であるので、発振等は発生しなくなる。さらに、このフィードフォワード方式では、図７と比較して増幅回路１２２を小型化できる。
特開２００３−１７４７７７号公報（図１、図１７）

しかしながら、零相変流器１２１（電流トランス）の検出線に対して、主電源線と同じ高周波電流を流すためには、検出線のインピーダンスを主電源線程度まで下げる必要がある。このため、電流トランスが大きくなる。

また、コモンモード電流は直流側主回路と対地間に寄生する容量成分に依存して増加する。無停電電源装置の場合、直流側に蓄電池が接続されて容量成分が大きくなる傾向になる。無停電電源装置のバックアップ時間を延ばすために大容量蓄電池を接続すると、さらに容量成分が増加して非常に大きなコモンモード電流が流れる。この大きなコモンモード電流を処理するために大容量のフィルタ装置が必要になってきている。

本発明は、大きなコモンモード電流を発生する負荷に適した大容量の能動フィルタ装置及び電力変換装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１の発明は、３つの電源線の内の１つの電源線を接地相とする三相交流電源と前記三相交流電源から供給された交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給し且つ筐体に接地端子を有する電力変換装置との間に設けられ、前記電源線に流れるコモンモード電流によるノイズを低減する能動フィルタ装置であって、それぞれに前記電源線と検出線とが挿通され、前記三相交流電源から前記電力変換装置に向かって、検出比が１／Ｎの第１の電流検出手段、検出比が１／Ｎの第２の電流検出手段、・・・、検出比が１／Ｎの第Ｎ（Ｎ≧２）の電流検出手段の順に配置され、前記コモンモード電流を各電流検出手段の検出比で検出し、コモンモード電流検出信号をそれぞれ出力するＮ個の電流検出手段と、前記Ｎ個の電流検出手段に対応して設けられ、前記第１の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第１のコンデンサを介して前記三相交流電源と前記第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第１の増幅手段、前記第２の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第２のコンデンサを介して前記三相交流電源と前記第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第２の増幅手段、・・・、前記第Ｎの電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第Ｎのコンデンサを介して前記三相交流電源と前記第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第Ｎの増幅手段からなるＮ個の増幅手段とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、３つの電源線の内の１つの電源線を接地相とする三相交流電源と前記三相交流電源から供給された交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給し且つ筐体に接地端子を有する電力変換装置との間に設けられ、前記電源線に流れるコモンモード電流によるノイズを低減する能動フィルタ装置であって、それぞれに前記電源線と検出線とが挿通され、前記三相交流電源から前記電力変換装置に向かって、検出比が１／１の第１の電流検出手段、検出比が１／２の第２の電流検出手段、・・・、検出比が１／Ｎの第Ｎ（Ｎ≧２）の電流検出手段の順に配置され、前記コモンモード電流を各電流検出手段の検出比で検出し、コモンモード電流検出信号をそれぞれ出力するＮ個の電流検出手段と、前記Ｎ個の電流検出手段に対応して設けられ、前記第１の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第１のコンデンサを介して前記三相交流電源と前記第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第１の増幅手段、前記第２の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第２のコンデンサを介して前記第１の電流検出手段と前記第２の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第２の増幅手段、・・・、前記第Ｎの電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第Ｎのコンデンサを介して第Ｎ−１の電流検出手段と前記第Ｎの電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第Ｎの増幅手段からなるＮ個の増幅手段とを有することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の能動フィルタ装置において、前記Ｎ個の電流検出手段よりも前記三相交流電源側で交流電源電圧を入力し、整流平滑して所定の直流電圧を出力する直流電源を備え、前記直流電源を前記Ｎ個の増幅手段の動作電源とすることを特徴とする。

請求項４の発明は、三相交流電源から供給された交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給する電力変換装置において、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の能動フィルタ装置を入力側に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、第１の電流検出手段乃至第Ｎの電流検出手段からなるＮ個の電流検出手段の各々がコモンモード電流を１／Ｎの検出比で検出し、第１の増幅手段は、第１の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第１のコンデンサを介して三相交流電源と第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流し、第２の増幅手段は、第２の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第２のコンデンサを介して三相交流電源と第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流し、・・・、第Ｎの増幅手段は、第Ｎの電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第Ｎのコンデンサを介して三相交流電源と第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す。即ち、接地から増幅手段を介して接地相の電源線には、コモンモード電流と同一値の電流が流れるので、交流系統に流出するコモンモード電流を低減できる。このため、大きなコモンモード電流を発生する負荷に適した大容量の能動フィルタ装置及び電力変換装置を提供できる。

また、検出線に主電源線よりも細い(インピーダンスの大きい)電線を採用した場合においても、検出線に発生する電圧効果の影響を受けにくくなり、電流検出手段を小さくすることができる。また、増幅手段の入力インピーダンスも高くできるため、増幅手段も小型になる。

また、１・・・１／Ｎ（Ｎ≧２）の検出比の順に配置された第１の電流検出手段乃至第Ｎの電流検出手段からなるＮ個の電流検出手段の各々がコモンモード電流をそれぞれの検出比１・・・１／Ｎ（Ｎ≧２）で検出し、第１の増幅手段は、第１の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第１のコンデンサを介して三相交流電源と第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流し、第２の増幅手段は、第２の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第２のコンデンサを介して第１の電流検出手段と第２の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流し、・・・、第Ｎの増幅手段は、第Ｎの電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第Ｎのコンデンサを介して第Ｎ−１の電流検出手段と第Ｎの電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す。例えば、Ｎ＝３の場合の３個の電流検出手段の検出比は１／１，１／２，１／３となる。第３のフィルタ部でコモンモード電流の１／３を相殺し、第２のフィルタ部で残った２／３(＝１−１／３)のコモンモード電流の１／２を相殺し、第１のフィルタ部で残りの１／３(＝２／３＊(１−１／２)＊１／１）のコモンモード電流を相殺する。即ち、接地相の電源線には、コモンモード電流と同一値の電流が流れるので、交流系統に流出するコモンモード電流を低減できる。

以下、本発明の能動フィルタ装置及び電力変換装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は実施例１の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。図１において、三相交流電源１と、電力変換装置３と、負荷５と、三相交流電源１及び電力変換装置３間に設けられた能動フィルタ装置７が備えられている。

三相交流電源１には、Ｒ相用の電源線１ａとＳ相用の電源線１ｂとＴ相用の電源線１ｃとが接続され、Ｓ相用の電源線１ｂは接地相の電源線であり、接地されている。電力変換装置３の筐体（フレーム）３ａは、接地端子Ｅに接続されて接地されている。電力変換装置３と筐体３ａとの間には、構造上いたるところに対地間容量を有するが、これ等をまとめて、電力変換装置３のコンデンサＣ０の負極と接地端子Ｅとの間の対地間容量４で示すことにする。

Ｒ相用，Ｓ相用，Ｔ相用電源線１ａ〜１ｃは、能動フィルタ装置７の端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１のそれぞれに接続されている。能動フィルタ装置７は、電流トランス１０−１，１０−２（電流検出手段）と、ＮＰＮからなるトランジスタ１１ａとＰＮＰからなるトランジスタ１１ｂからなる増幅器１１（増幅手段）と、ＮＰＮからなるトランジスタ１２ａとＰＮＰからなるトランジスタ１２ｂからなる増幅器１２（増幅手段）と、低周波分離コンデンサＣ１，Ｃ２（コンデンサ）と、直流電源Ｖｃ１，Ｖｃ２とを有している。

電流トランス１０−１，１０−２は、トロイダルコアに主電源線であるＲ相用，Ｓ相用，Ｔ相用電源線１ａ〜１ｃがそれぞれ１Ｔ（ターン）巻回される（貫通される）とともに、検出線１０ａ，１０ｂが２Ｔ巻回されている。

トランジスタ１１ａのコレクタは、直流電源Ｖｃ１の正極に接続され、トランジスタ１１ａのベースは、トランジスタ１１ｂのベースと検出線１０ａの一端と低周波分離コンデンサＣ１の一端に接続され、低周波分離コンデンサＣ１の他端は、接地相である電源線１ｂに接続されている。

トランジスタ１１ａのエミッタは、トランジスタ１１ｂのエミッタと検出線１０ａの他端とに接続されている。トランジスタ１１ｂのコレクタは、直流電源Ｖｃ１の負極と接地端子Ｅに接続されている。

トランジスタ１２ａのコレクタは、直流電源Ｖｃ２の正極に接続され、トランジスタ１２ａのベースは、トランジスタ１２ｂのベースと検出線１０ｂの一端と低周波分離コンデンサＣ２の一端に接続され、低周波分離コンデンサＣ２の他端は、接地相である電源線１ｂに接続されている。

トランジスタ１２ａのエミッタは、トランジスタ１２ｂのエミッタと検出線１０ｂの他端とに接続されている。トランジスタ１２ｂのコレクタは、直流電源Ｖｃ２の負極と接地端子Ｅに接続されている。

また、電流トランス１０−１，１０−２を挿通した電源線１ａ，１ｂ，１ｃには、それぞれ対応してチョークコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３が直列に接続されている。電力変換装置３は、チョークコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６と、６個のＩＧＢＴからなるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、コンデンサＣ０とを有する。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との直列回路の両端と、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との直列回路の両端と、スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との直列回路の両端とは、コンデンサＣ０の両端及び負荷５の両端に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、それぞれ対応してダイオードＤ１〜Ｄ６が接続されている。ダイオードＤ１とダイオードＤ２との接続点にはチョークコイルＬ１が接続され、ダイオードＤ３とダイオードＤ４との接続点にはチョークコイルＬ２が接続され、ダイオードＤ５とダイオードＤ６との接続点にはチョークコイルＬ３が接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各々のゲート端子は、図示しない制御回路に接続され、この制御回路によりスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフが制御され、電力変換装置３は、三相交流電源１から供給された交流電力を所定の直流電力に変換して負荷５に供給するコンバータ（交流直流変換装置）として動作する。

なお、電力変換装置３としては、三相交流電源１から供給された交流電力を所定の交流電力に変換して負荷５に供給するインバータ（交流交流変換装置）を用いても良い。

次に、図１を参照しながら実施例１の能動フィルタ装置の動作を説明する。電流トランス１０−１，１０−２の各々において、１Ｔの電源線１ａ〜１ｃにコモンモード電流ｉ_０が流れると、２Ｔの検出線１０ａ，１０ｂの各々には、コモンモード電流の２分の１の電流ｉ_１＝ｉ_０／２が流れる。

増幅器１１は、検出線１０ａで検出したコモンモード電流の２分の１の電流ｉ_０／２を増幅度１で増幅して、低周波分離コンデンサＣ１を介して接地相の電源線１ｂに流す。増幅器１２は、検出線１０ｂで検出したコモンモード電流の２分の１の電流ｉ_０／２を増幅度１で増幅して、低周波分離コンデンサＣ２を介して接地相の電源線１ｂに流す。

従って、接地相の電源線１ｂには、電力変換装置３が発生するコモンモード電流ｉ_０と同一値の電流ｉ_０が流れるので、交流系統（三相交流電源１）に流出するコモンモード電流を低減できる。このため、大きなコモンモード電流を発生する負荷に適した大容量の能動フィルタ装置及び電力変換装置を提供できる。

また、増幅器１１，１２の１つ当りの増幅器容量を小さくでき、増幅器の負担を軽減できる。また、無停電電源装置で大容量の蓄電池を増設する場合に、無停電電源装置が発生するコモンモード電流が増加した場合でも、増幅器を容易に増設できる。

なお、実施例１では、電流トランス１０−１，１０−２の電源線１ａ〜１ｃと検出線１０ａ，１０ｂとの巻数比を１：２としたが、これに限定されることなく、巻数比は、１：Ｎ（Ｎ＞３）でも良い。この場合、検出線によりコモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ≧３）の検出比で検出するＮ個の電流トランスと、各電流トランスにより１／Ｎの検出比で検出されたコモンモード電流を増幅度１で増幅して、コンデンサを介して接地相の電源線と接地との間に流すＮ個の増幅器とを設ければ良い。このように、電流トランス及び増幅器を多段にできるため、大きなコモンモード電流を発生する負荷に適した大容量の能動フィルタ装置及び電力変換装置を提供できる。

図２は実施例２の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。実施例２の能動フィルタ装置７ａは、電流トランス１０−３（第１の電流検出手段）と、電流トランス１０−４（第２の電流検出手段）と、増幅器１１(第１の増幅手段)と、増幅器１２(第２の増幅手段)と、低周波分離コンデンサＣ１(第１のコンデンサ)、低周波分離コンデンサＣ２(第２のコンデンサ)と、直流電源Ｖｃ１，Ｖｃ２（増幅器１１，１２の動作電源）とを有している。低周波分離コンデンサＣ２の一端は電流トランス１０−３の後段の接地相の電源線１ｂに接続されている。

三相交流電源１から電力変換装置３に向かって、１／１の検出比を有する電流トランス１０−３、１／２の検出比を有する電流トランス１０−４の順に配置されている。

電流トランス１０−３は、主電源線であるＲ相用，Ｓ相用，Ｔ相用電源線１ａ〜１ｃがそれぞれ１Ｔ（ターン）巻回されるとともに、検出線１０ｃが１Ｔ巻回され、検出線１０ｃによりコモンモード電流を１／１の検出比で検出し、コモンモード電流検出信号を出力する。

電流トランス１０−４は、主電源線であるＲ相用，Ｓ相用，Ｔ相用電源線１ａ〜１ｃがそれぞれ１Ｔ（ターン）巻回されるとともに、検出線１０ｄが２Ｔ巻回され、検出線１０ｄによりコモンモード電流を１／２の検出比で検出し、コモンモード電流検出信号を出力する。

増幅器１１は、電流トランス１０−３で検出されたコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、低周波分離コンデンサＣ１を介して接地相の電源線１ｂに流す。増幅器１２は、電流トランス１０−４で検出されたコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、低周波分離コンデンサＣ２を介して接地相の電源線１ｂに流す。

次に、図２を参照しながら実施例２の能動フィルタ装置の動作を説明する。まず、電流トランス１０−４において、１Ｔの電源線１ａ〜１ｃにコモンモード電流ｉ_０が流れると、２Ｔの検出線１０ｄには、コモンモード電流の１／２の電流ｉ_０／２が流れる。増幅器１２は、検出線１０ｄで検出されたコモンモード電流の１／２の電流ｉ_０／２を増幅度１で増幅して、低周波分離コンデンサＣ２を介して接地相の電源線１ｂに流す。このため、第２のフィルタ部（電流トランス１０−４と増幅器１２と低周波分離コンデンサＣ２）は、コモンモードノイズ電流の１／２の電流ｉ_０／２を相殺する。

次に、電流トランス１０−３においては、１Ｔの電源線１ａ〜１ｃには、コモンモード電流の１／２(＝１−１／２）の電流ｉ_０／２が流れ、１Ｔの検出線１０ｃには、電流ｉ_０／２が流れる。増幅器１１は、検出線１０ｃで検出された電流ｉ_０／２を増幅度１で増幅して、低周波分離コンデンサＣ１を介して接地相の電源線１ｂに流す。このため、第１のフィルタ部（電流トランス１０−３と増幅器１１と低周波分離コンデンサＣ１）は、コモンモードノイズ電流の１／２の電流ｉ_０／２を相殺する。

従って、接地相の電源線１ｂには、電力変換装置３が発生するコモンモード電流ｉ_０と同一値の電流ｉ_０が流れるので、交流系統（三相交流電源１）に流出するコモンモード電流を低減できる。

なお、電流トランス及び増幅器は２個に限定されることなく、Ｎ個（Ｎ≧２）設けても良い。この場合、三相交流電源のコモンモード電流を検出比１で検出して、増幅度１で三相交流電源の接地相と接地との間に電流を流す第１のフィルタ部と、第１のフィルタ部の後段のコモンモード電流を検出比１／２で検出して、増幅度１で第１のフィルタ部の接地相と接地との間に電流を流す第２のフィルタ部と、以下同様に、第（Ｎ−１）のフィルタ部の後段のコモンモード電流を検出比１／Ｎで検出して、増幅度１で第（Ｎ−１）のフィルタ部の接地相と接地との間に電流を流す第Ｎのフィルタ部と、を設ければ良い。

図３は実施例３の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。図２に示す実施例２の能動フィルタ装置７ａは、低周波分離コンデンサＣ２を電流トランス１０−３と電流トランス１０−４との間の電源線１ｂに接続したが、図３に示す実施例３の能動フィルタ装置７ｂは、低周波分離コンデンサＣ２の信号線が電流トランス１０−３に挿通されて電源線１ｂに接続した点が異なる。

このような実施例３の能動フィルタ装置７ｂであっても、実施例２の能動フィルタ装置の効果と同様な効果が得られる。

図４は実施例４の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。実施例４は、実施例２に対して検出線の巻回方向を逆としたものである。図４に示す実施例４の能動フィルタ装置７ｃにおいて、低周波分離コンデンサＣ１の一端は、トランジスタ１１ａ，１１ｂのベースと検出線１０ｅの一端に接続され、低周波分離コンデンサＣ１の他端は、接地されている。検出線１０ｅの他端は、トランジスタ１１ａ，１１ｂのエミッタに接続され、直流電源Ｖｃ１の負極とトランジスタ１１ｂのコレクタは接地相の電源線１ｂに接続されている。直流電源Ｖｃ１の正極はトランジスタ１１ａのコレクタに接続されている。

コンデンサＣ２の一端は、トランジスタ１２ａ，１２ｂのベースと検出線１０ｆの一端に接続され、コンデンサＣ２の他端は、接地されている。検出線１０ｆの他端は、トランジスタ１２ａ，１２ｂのエミッタに接続され、直流電源Ｖｃ２の負極とトランジスタ１２ｂのコレクタは接地相の電源線１ｂに接続されている。直流電源Ｖｃ２の正極はトランジスタ１２ａのコレクタに接続されている。

このように構成された実施例４の能動フィルタ装置によれば、コモンモード電流ｉ_０に対して、増幅器１２は、電流トランス１０−６により１／２の検出比で検出されたコモンモード電流ｉ_０／２を増幅度１で増幅して、コンデンサＣ２を介して接地相の電源線１ｂと接地との間に流す。

また、増幅器１１は、電流トランス１０−５により１：１の検出比で検出されたコモンモード電流ｉ_０／２を増幅度１で増幅して、低周波分離コンデンサＣ１を介して、電源線１ｂと接地との間に流す。

従って、接地相の電源線１ｂには、コモンモード電流と同一値の電流が流れるので、交流系統に流出するコモンモード電流を低減できる。このため、実施例２の効果と同様な効果が得られる。

図５は実施例５の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。実施例５は、実施例１に対して、検出線の巻回方向が逆で且つ動作電源が異なる。

実施例５の能動フィルタ装置７ｄは、電流トランス１０−５よりも三相交流電源１側で交流電源電圧を入力し、整流平滑して所定の直流電圧を出力する直流電源としてのダイオードＤ７及びコンデンサＣ５とを設け、この直流電源の直流電圧を増幅器１１，１２に供給したものである。ダイオードＤ７のアノードは、Ｒ相用の電源線１ａに接続され、ダイオードＤ７のカソードは、トランジスタ１１ａ，１２ａのコレクタとコンデンサＣ５の一端に接続されている。コンデンサＣ５の他端は、接地相の電源線１ｂとトランジスタ１１ｂ，１２ｂのコレクタに接続されている。

このように構成された実施例５の能動フィルタ装置７ｄによれば、ダイオードＤ７及びコンデンサＣ５とにより、Ｒ相用の電源線１ａと接地相の電源線１ｂとの間の交流電圧の正電圧を半波整流し平滑して所定の直流電圧を増幅器１１，１２に出力して、増幅器１１，１２を動作させる。即ち、三相交流電源１の交流電圧を用いて増幅器１１，１２を動作させる直流電源を生成できる利点がある。

本発明は、無停電電源装置や通信用電源装置に代表される電力変換装置に利用可能である。

実施例１の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。 実施例２の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。 実施例３の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。 実施例４の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。 実施例５の能動フィルタ装置及び電力変換装置の構成図である。 従来のノイズ低減装置及び電力変換装置の構成図である。 従来のノイズ低減装置及び電力変換装置の他の一例の構成図である。

符号の説明

１ 三相交流電源
１ａ Ｒ相用電源線
１ｂ Ｓ相用電源線
１ｃ Ｔ相用電源線
３ 電力変換装置
４ 対地間容量
５ 負荷
７，７ａ〜７ｄ 能動フィルタ装置
１０−１，１０−２，１０−３，１０−４，１０−５，１０−６ 電流トランス
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 検出線
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ トランジスタ
Ｃ１，Ｃ２ 低周波分離コンデンサ
Ｃ０，Ｃ５ コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子
Ｑ７ トランジスタ
Ｄ１〜Ｄ７ ダイオード
Ｌ１〜Ｌ３ チョークコイル
Ｖｃ１，Ｖｃ２ 直流電源

Claims (4)

1. ３つの電源線の内の１つの電源線を接地相とする三相交流電源と前記三相交流電源から供給された交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給し且つ筐体に接地端子を有する電力変換装置との間に設けられ、前記電源線に流れるコモンモード電流によるノイズを低減する能動フィルタ装置であって、
   それぞれに前記電源線と検出線とが挿通され、前記三相交流電源から前記電力変換装置に向かって、検出比が１／Ｎの第１の電流検出手段、検出比が１／Ｎの第２の電流検出手段、・・・、検出比が１／Ｎの第Ｎ（Ｎ≧２）の電流検出手段の順に配置され、前記コモンモード電流を各電流検出手段の検出比で検出し、コモンモード電流検出信号をそれぞれ出力するＮ個の電流検出手段と、
   前記Ｎ個の電流検出手段に対応して設けられ、前記第１の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第１のコンデンサを介して前記三相交流電源と前記第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第１の増幅手段、前記第２の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第２のコンデンサを介して前記三相交流電源と前記第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第２の増幅手段、・・・、前記第Ｎの電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第Ｎのコンデンサを介して前記三相交流電源と前記第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第Ｎの増幅手段からなるＮ個の増幅手段と、
   を有することを特徴とする能動フィルタ装置。
2. ３つの電源線の内の１つの電源線を接地相とする三相交流電源と前記三相交流電源から供給された交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給し且つ筐体に接地端子を有する電力変換装置との間に設けられ、前記電源線に流れるコモンモード電流によるノイズを低減する能動フィルタ装置であって、
   それぞれに前記電源線と検出線とが挿通され、前記三相交流電源から前記電力変換装置に向かって、検出比が１／１の第１の電流検出手段、検出比が１／２の第２の電流検出手段、・・・、検出比が１／Ｎの第Ｎ（Ｎ≧２）の電流検出手段の順に配置され、前記コモンモード電流を各電流検出手段の検出比で検出し、コモンモード電流検出信号をそれぞれ出力するＮ個の電流検出手段と、
   前記Ｎ個の電流検出手段に対応して設けられ、前記第１の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第１のコンデンサを介して前記三相交流電源と前記第１の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第１の増幅手段、前記第２の電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第２のコンデンサを介して前記第１の電流検出手段と前記第２の電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第２の増幅手段、・・・、前記第Ｎの電流検出手段からのコモンモード電流検出信号を増幅度１で増幅して、第Ｎのコンデンサを介して第Ｎ−１の電流検出手段と前記第Ｎの電流検出手段との間の接地相の電源線と接地との間に流す第Ｎの増幅手段からなるＮ個の増幅手段と、
   を有することを特徴とする能動フィルタ装置。
3. 前記Ｎ個の電流検出手段よりも前記三相交流電源側で交流電源電圧を入力し、整流平滑して所定の直流電圧を出力する直流電源を備え、
   前記直流電源を前記Ｎ個の増幅手段の動作電源とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の能動フィルタ装置。
4. 三相交流電源から供給された交流電力を所定の交流電力又は直流電力に変換して負荷に供給する電力変換装置において、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の能動フィルタ装置を入力側に設けたことを特徴とする電力変換装置。

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