(57)【要約】【課題】安価で且つ小型化を図る能動フィルタ装置及び電力変換装置。【解決手段】３つの電源線1a〜1cの内の１つの電源線1bを接地相とする三相交流電源1と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5に供給し且つ筐体3aに接地端子を有する電力変換装置3との間に設けられ、電源線1a〜1c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り、電源線と検出線10aとが挿通され、検出線によりコモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段10と、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C1を介して接地相の電源線と接地との間に流す増幅手段11と、第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、増幅手段と略同電位の端子から、接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサC2とを有する。【選択図】図１
2008312429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記電源線と検出線とが挿通され、前記検出線により前記コモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段と、
前記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接地相の電源線と接地との間に流す増幅手段と、
前記第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、前記増幅手段と略同電位の端子から、前記接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサと、
を有することを特徴とする能動フィルタ装置。
【請求項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、
前記電源線と検出線とが挿通され、前記検出線により前記コモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段と、
前記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接地相の電源線と接地との間に流す第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力と同電位を出力する第２の増幅手段と、
前記第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、前記第２の増幅手段の出力から、前記接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサと、
を有することを特徴とする能動フィルタ装置。
【請求項３】
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、
前記電源線と検出線とが挿通され、前記検出線により前記コモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段と、
前記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と、
前記直流電源から供給される直流電圧に基づき、前記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接地線の電源線と接地との間に流す増幅手段と、
前記第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、前記増幅手段と略同電位の端子から、前記接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサと、
を有することを特徴とする能動フィルタ装置。
【請求項４】
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、
前記電源線と検出線とが挿通され、前記検出線により前記コモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段と、
前記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と、
前記直流電源から供給される直流電圧に基づき、前記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接地線の電源線と接地との間に流す第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力と同電位を出力する第２の増幅手段と、
前記第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、前記第２の増幅手段の出力から、前記接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサと、
を有することを特徴とする能動フィルタ装置。
【請求項５】
前記直流電源の負極又は正極が前記接地相の電源線に接続されることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の能動フィルタ装置。
【請求項６】
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５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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１２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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
しかし、図１２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。
【０００９】
しかし、図１２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。
【００１０】
そこで、この課題を解決したものとして、図１３に示すものがある。図１３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。
【００１１】
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。
【００１２】
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、増幅回路１２２を小型化できる。
【特許文献１】特開２００３−１７４７７７号公報（図１、図１７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明は、発生するノイズを低減し、安価で且つ小型化を図ることができる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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、前記電源線と検出線とが挿通され、前記検出線により前記コモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段と、前記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接地相の電源線と接地との間に流す増幅手段と、前記第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、前記増幅手段と略同電位の端子から、前記接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサとを有することを特徴とする。
【００１６】
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、前記電源線と検出線とが挿通され、前記検出線により前記コモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段と、前記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接地相の電源線と接地との間に流す第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力と同電位を出力する第２の増幅手段と、前記第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、前記第２の増幅手段の出力から、前記接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサとを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項３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、前記電源線と検出線とが挿通され、前記検出線により前記コモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段と、前記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と、前記直流電源から供給される直流電圧に基づき、前記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接地線の電源線と接地との間に流す増幅手段と、前記第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、前記増幅手段と略同電位の端子から、前記接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサとを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４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、前記電源線と検出線とが挿通され、前記検出線により前記コモンモード電流を１／Ｎ（Ｎ＞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検出手段と、前記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と、前記直流電源から供給される直流電圧に基づき、前記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接地線の電源線と接地との間に流す第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力と同電位を出力する第２の増幅手段と、前記第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスを有し、前記第２の増幅手段の出力から、前記接地相の電源線又は接地に電流を流す第２のコンデンサとを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４記載の能動フィルタ装置において、前記直流電源の負極又は正極が前記接地相の電源線に接続されることを特徴とする。
【００２０】
請求項６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５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。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電流検出手段がコモンモード電流を１／Ｎの検出比で検出し、増幅手段は、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、第１のコンデンサを介して接地相の電源線と接地との間に流し、第２のコンデンサは、第１のコンデンサの（Ｎ−１）倍のアドミタンスにより、コモンモード電流検出信号の（Ｎ−１）／Ｎの電流を接地相又は接地の電源線に流す。即ち、接地相の電源線又は接地には、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、発生するノイズを低減し、安価で且つ小型化を図ることができる。
【００２２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【実施例１】
【００２４】
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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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（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、低周波分離コンデンサＣ１（第１のコンデンサ）と、低周波分離コンデンサＣ２（第２のコンデンサ）と、直流電源Ｖｃとを有している。なお、トランジスタ１１ａ，１１ｂの増幅率は、後述する検出線の巻数に対しても十分に大きいものと仮定する。トランジスタ１１ａ，１１ｂの増幅率が小さく、無視できない場合には、後述の図５の方式を用いる。
【００２７】
電流トランス１０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が例えば１０Ｔ巻回されている。
【００２８】
トランジスタ１１ａのコレクタは、直流電源Ｖｃ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。
【００２９】
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１１ｂのコレクタは、直流電源Ｖｃの負極と接地端子Ｅに接続されている。
【００３０】
低周波分離コンデンサＣ２は、低周波分離コンデンサＣ１のアドミタンスの９倍のアドミタンスを有する。即ち、低周波分離コンデンサＣ２は、低周波分離コンデンサＣ１の容量の９倍の容量値を持つ。
【００３１】
また、電流トランス１０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。
【００３２】
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。
【００３３】
なお、電力変換装置としては、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を用いても良い。
【００３４】
図２は実施例１の能動フィルタ装置の等価回路を示す図である。図３は図１３に示す従来の能動フィルタ装置の等価回路を示す図である。
【００３５】
次に、図１乃至図３を参照しながら従来の能動フィルタ装置と実施例１の能動フィルタ装置との動作を比較して説明する。
【００３６】
まず、図３に示す従来の構成では、１Ｔの電源線１ａ〜１ｃにコモンモード電流ｉ０が流れると、１Ｔの検出線には、コモンモード電流ｉ０と同一の電流ｉ０´が流れる。アンプ部Ｖにより、電流ｉ０´に等しい電流ｉ１がコンデンサＣ６を介して接地線に流れる。しかし、検出線からアンプ部Ｖのインピーダンスを低くするのが難しいため、電流トランスが大きくなるという問題があった。
【００３７】
次に、実施例１の構成では、電流トランス１０において、１Ｔの電源線１ａ〜１ｃにコモンモード電流ｉ０が流れると、１０Ｔの検出線１０ａには、コモンモード電流の１０分の１の電流ｉ１＝ｉ０／１０が流れる。
【００３８】
増幅器１１は、低周波分離コンデンサＣ１に流す電流ｉ１を電流ｉ０／１０に等しくように電圧を制御するアンプ部Ｖ１と、アンプ部Ｖ１の電圧と同一電圧を有し、低周波分離コンデンサＣ１の９倍の容量を持つ低周波分離コンデンサＣ２に電流ｉ２＝９ｉ１＝９ｉ０／１０を流すためのアンプ部Ｖ２とを有することと等価である。
【００３９】
即ち、アンプ部Ｖ１は、検出線１０ａで検出したコモンモード電流の１０分の１の電流ｉ０／１０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。また、アンプ部Ｖ２は、低周波分離コンデンサＣ１に流れる電流ｉ１＝ｉ０／１０の９倍の電流ｉ２＝９ｉ１＝９ｉ０／１０を周波分離コンデンサＣ２を介して接地相の電源線１ｂに電流を流す。
【００４０】
従って、接地相の電源線１ｂには、コモンモード電流ｉ０と同一値の電流ｉ０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、発生するノイズを低減し、安価で且つ小型化を図ることができる。
【００４１】
また、検出線１０ａに流れる電流が小さいので、電源線１ａ〜１ｃよりも細い検出線１０ａを用いることができる。また、検出線１０ａに流れる電流が小さいため、検出線１０ａでの電圧降下が小さく、電流トランス１０と増幅器１１との物理的距離を大きくすることができる。
【００４２】
また、検出線１０ａの巻数を増やすことで、検出線１０ａの出力信号レベルが大きくなるため、コモンモード電流の検出のＳ／Ｎ比を改善することができる。さらに、電流トランス１０のコアも小さくできる。
【００４３】
なお、実施例１では、電流トランス１０の電源線１ａ〜１ｃと検出線１０ａとの巻数比を１：１０としたが、これに限定されることなく、巻数比は、１：Ｎ（Ｎ＞１）でも良い。
【００４４】
また、コモンモード電流を低減できるので、負荷５に対して歪みの少ない電力を供給できる。
【００４５】
（変形例）
図４は実施例１の変形例１の能動フィルタ装置の構成図である。図４に示す実施例１の変形例１は、図１に示す実施例１に対して、以下の点が異なる。
【００４６】
直流電源Ｖｃの負極とトランジスタ１１ｂのコレクタとは、接地相の電源線１ｂに接続されている。低周波分離コンデンサＣ１の一端は、トランジスタ１１ａのベースとトランジスタ１１ｂのベースとの接続点及び検出線２０ａ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。低周波分離コンデンサＣ２の一端は、トランジスタ１１ａのエミッタとトランジスタ１１ｂのエミッタとの接続点及び検出線２０ａの他端に接続され、低周波分離コンデンサＣ２の他端は、接地されている。図４では、電流トランスを２０、検出線を２０ａとしている。図４の検出線２０ａは、図１の検出線１０ａの巻回方向と逆である。
【００４７】
このように変形例１の構成によれば、実施例１の動作と同様に動作し、同様な効果が得られる。
【００４８】
図５は実施例１の変形例２の能動フィルタ装置の構成図である。図５に示す変形例２は、図４に示す変形例１に対して、増幅器１１（第１の増幅手段）と並列に接続された増幅器１２（第２の増幅手段）を追加したことを特徴とする。
【００４９】
増幅器１２は、トランジスタ１２ａとトランジスタ１２ｂとからなる。トランジスタ１２ａのベースとトランジスタ１２ｂのベースとの接続点は、トランジスタ１１ａのエミッタとトランジスタ１１ｂのエミッタとの接続点及び検出線２０ａの他端に接続されている。トランジスタ１２ａのエミッタとトランジスタ１２ｂのエミッタとの接続点には低周波分離コンデンサＣ２の一端が接続され、低周波分離コンデンサＣ２の他端は、接地されている。
【００５０】
トランジスタ１１ａのコレクタとトランジスタ１２ａのコレクタとは、直流電源Ｖｃの正極に接続されている。トランジスタ１１ｂのコレクタとトランジスタ１２ｂのコレクタとは、直流電源Ｖｃの負極及び接地相の電源線１ｂに接続されている。
【００５１】
このような変形例２によれば、増幅器１１，１２を設けたので、変形例１よりも、１段目のトランジスタ１１ａ，１１ｂに流れる電流を少なくすることができる。このため、増幅器１１，１２の検出感度を向上することができる。
【００５２】
また、図１に示す実施例１、図４に示す変形例１では、トランジスタ１１ａ，１１ｂのベースに、エミッタ電流の１／ｈfe倍の電流が流れるため、この電流が誤差になるおそれがあった。なお、ｈfeは、トランジスタ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの増幅率である。
【００５３】
図５に示す変形例２では、１段目の増幅器１１のベースに流れる電流が小さく、殆ど無視できる値になるため、誤差が発生しにくい。
【００５４】
なお、図５に示す実施例１の変形例２は以下のように変更しても良い。即ち、図１に示す実施例１と同じように、低周波分離コンデンサＣ１,Ｃ２のそれぞれの他端を接地相の電源線１ｂに接続し、トランジスタ１１ｂ,１２ｂのそれぞれのコレクタを接地しても良い。電流トランスは１０、検出線は１０ａである。
【００５５】
図６は実施例１の変形例３の能動フィルタ装置の構成図である。変形例３の能動フィルタ装置は、図１に示す実施例１の能動フィルタ装置に対して、抵抗１３Ａ，１３Ｂと、コンデンサＣ３，Ｃ４とを有するバイアス回路を追加したもので、このバイアス回路は、トランジスタ１１ａ，１１ｂのベース−エミッタ間電圧降下分を補正する。
【００５６】
抵抗１３Ａは、トランジスタ１１ａのコレクタとベースとの間に接続されている。コンデンサＣ３は、トランジスタ１１ａのベースと、検出線１０ａの一端及びコンデンサＣ１の一端との間に接続されている。抵抗１３Ｂは、トランジスタ１１ｂのコレクタとベースとの間に接続されている。コンデンサＣ４は、トランジスタ１１ｂのベースと、検出線１０ａの一端及びコンデンサＣ１の一端との間に接続されている。
【００５７】
一般的なトランジスタでは、ベース−エミッタ間にあるＰＮ接合の障壁電圧により、ベース−エミッタ間に約１Ｖの電圧が印加されないと、ベース電流が流れない。
【００５８】
変形例３の能動フィルタ装置によれば、トランジスタ１１ａ，１１ｂのベース−エミッタ間電圧降下分を補正するバイアス回路を設けたので、コンデンサの両端電圧効果を利用してベース電位をバイアスすることで不感帯をなくし、直線性に優れた増幅器が実現できる。
【実施例２】
【００５９】
図７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。図７の検出線２０ａは、図１の検出線１０ａの巻回方向と逆である。実施例２の能動フィルタ装置７ａは、電流トランス２０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（増幅器１１の動作電源）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のコレクタに接続されている。
【００６０】
また、コンデンサＣ１の一端は、トランジスタ１１ａ，１１ｂのベースに接続され、コンデンサＣ１の他端は、接地されている。コンデンサＣ２の一端は、トランジスタ１１ａ，１１ｂエミッタに接続され、コンデンサＣ２の他端は、接地されている。
【００６１】
このように構成された実施例２の能動フィルタ装置によれば、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に出力して、増幅器１１を動作させる。
【００６２】
また、コモンモード電流ｉ０に対して、増幅器１１は、電流トランス２０により１／１０の検出比で検出されたコモンモード電流ｉ０／１０を増幅度１で増幅して、コンデンサＣ１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、コンデンサＣ２（＝９Ｃ１）を介して電流９ｉ０／１０を接地相の電源線１ｂと接地との間に流す。
【００６３】
従って、接地相の電源相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１の効果と同様な効果が得られる。また、三相交流電源１の交流電圧を用いて増幅器１１を動作させる直流電源を生成できる利点がある。
【００６４】
なお、図７に示す実施例２は以下のように変更しても良い。即ち、図１に示す実施例１と同じように、低周波分離コンデンサＣ１,Ｃ２のそれぞれの他端を接地相の電源線１ｂに接続し、トランジスタ１１ｂのコレクタを接地しても良い。電流トランスは１０、検出線は１０ａである。
【００６５】
（変形例）
図８は実施例２の変形例１の能動フィルタ装置の構成図である。図８に示す実施例２の変形例１は、図７に示す実施例２に対して、さらに、図５に示す増幅器１２を設けたことを特徴とする。増幅器１１と増幅器１２との並列接続関係及び低周波分離コンデンサＣ２の接地は、図５に示す実施例１の変形例２のそれらと同じである。
【００６６】
このように構成された実施例２の変形例１の能動フィルタ装置によれば、実施例２の効果と実施例１の変形例２の効果が得られる。
【００６７】
なお、図８に示す実施例２の変形例１は以下のように変更しても良い。即ち、図１に示す実施例１と同じように、低周波分離コンデンサＣ１,Ｃ２のそれぞれの他端を接地相の電源線１ｂに接続し、トランジスタ１１ｂ,１２ｂのそれぞれコレクタを接地しても良い。電流トランスは１０、検出線は１０ａである。
【実施例３】
【００６８】
図９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９の検出線２０ａは、図１の検出線１０ａの巻回方向と逆である。実施例３の能動フィルタ装置７ｂは、図７に示す実施例２の能動フィルタ装置に対して、ダイオードＤ７のカソードをＲ相用の電源線１ａに接続し、ダイオードＤ７のアノードをコンデンサＣ５の他端（負極）とトランジスタ１１ｂのコレクタに接続し、コンデンサＣ５の一端（正極）を接地相の電源線１ｂとトランジスタ１１ａのコレクタに接続したものである。
【００６９】
このような構成によれば、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負電圧を半波整流し平滑して所定の直流電圧を増幅器１１に出力して、増幅器１１を動作させる。実施例３のその他の動作は、実施例２の動作と同じであり、実施例２の効果と同様な効果が得られる。
【実施例４】
【００７０】
図１０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。図１０の検出線２０ａは、図１の検出線１０ａの巻回方向と逆である。実施例４の能動フィルタ装置７ｃは、三相交流電源１の交流電圧の正の１／２電圧を半波整流し平滑して得られた直流電圧を増幅器１１に供給したものである。
【００７１】
図１０において、Ｒ相用の電源線１ａと接地相の電源線１ｂとの間には、ダイオードＤ７とコンデンサＣ６とダイオードＤ８とコンデンサＣ５との直列回路が接続されている。ダイオードＤ７のカソードとコンデンサＣ６との接続点にはトランジスタＱ７のエミッタが接続され、トランジスタＱ７のコレクタはトランジスタ１１ａのコレクタに接続されている。トランジスタＱ７のベースは抵抗１３Ｃを介してダイオードＤ７のアノードに接続されている。
【００７２】
コンデンサＣ６とダイオードＤ８のアノードとの接続点にはダイオードＤ９のカソードが接続され、ダイオードＤ９のアノードは接地相の電源線１ｂとトランジスタ１１ｂのコレクタに接続されている。ダイオードＤ８のカソードとコンデンサＣ５との接続点はトランジスタ１１ａのコレクタに接続されている。
【００７３】
このような構成によれば、交流電圧が印加された後、正の電圧の時にはＤ７→Ｃ６→Ｄ８→Ｃ５の経路で電流が流れ、コンデンサＣ５、Ｃ６が充電される。交流電源電圧が正のピークから減少し始めると、
交流電源電圧＜（Ｃ５の両端電圧＋Ｃ６の両端電圧）
となり、ダイオードＤ７は逆バイアスされトランジスタＱ７がオンとなる。この場合、Ｃ６→Ｑ７→Ｃ５→Ｄ９の電流経路が形成される。コンデンサＣ５の両端電圧には交流電源電圧の正のピーク値の約１／２電圧が常時充電される。コンデンサＣ５の両端電圧を増幅器１１の直流電源として利用できる。
【実施例５】
【００７４】
図１１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。図１１の検出線２０ａは、図１の検出線１０ａの巻回方向と逆である。実施例５の能動フィルタ装置７ｄは、三相交流電源１の交流電圧を倍電圧整流平滑して得られた直流電圧を増幅器１１に供給したものである。
【００７５】
図１１において、トランジスタ１１ａのコレクタとトランジスタ１１ｂのコレクタとの間には、コンデンサＣ５とコンデンサＣ６との直列回路が接続されるとともに、ダイオードＤ７とダイオードＤ８との直列回路が接続されている。ダイオードＤ７とダイオードＤ８との接続点は、Ｒ相用の電源線１ａに接続され、コンデンサＣ５とコンデンサＣ６との接続点は、接地相の電源線１ｂに接続されている。
【００７６】
このような構成によれば、Ｒ相用の電源線１ａの交流電圧が正電圧の場合には、電源線１ａからダイオードＤ７、コンデンサＣ５を介して接地相の電源線１ｂに電流が流れて、コンデンサＣ５の両端には正の交流電圧を整流平滑した直流電圧が発生する。また、Ｒ相用の電源線１ａの交流電圧が負電圧の場合には、接地相の電源線１ｂからコンデンサＣ６、ダイオードＤ８を介して電源線１ａに電流が流れて、コンデンサＣ６の両端には正の交流電圧を整流平滑した直流電圧が発生する。
【００７７】
このため、トランジスタ１１ａのコレクタとトランジスタ１１ｂのコレクタとの間には、倍電圧整流された電圧が発生する。即ち、Ｒ相用の電源線１ａと接地相の電源線１ｂとの間の交流電圧を倍電圧整流平滑して、接地相を固定電位とする直流電圧を生成して増幅器１１に供給することができる。
【００７８】
なお、本発明は実施例１乃至実施例５の能動フィルタ装置に限定されるものではない。実施例１乃至実施例５の能動フィルタ装置では、トランジスタ１１ａ，１１ｂのベースと接地相の電源線１ｂの間にコンデンサＣ１を接続し、トランジスタ１１ａ，１１ｂのエミッタと接地相の電源線１ｂの間にコンデンサＣ２（＝９Ｃ１）を接続したが、例えば、トランジスタ１１ａ，１１ｂのベースと接地相の電源線１ｂの間にコンデンサＣ１と抵抗Ｒａ（アドミタンスが１／Ｒ）との直列回路を接続し、トランジスタ１１ａ，１１ｂのエミッタと接地相の電源線１ｂの間にコンデンサＣ２（＝９Ｃ１）と抵抗Ｒｂ（アドミタンスが９／Ｒ）を接続しても良い。
【００７９】
また、負の１／２電圧半波整流や、１／３電圧半波整流などにより得られた直流電圧を増幅器１１の電源としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】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２】実施例１の能動フィルタ装置の等価回路を示す図である。
【図３】図１３に示す従来の能動フィルタ装置の等価回路を示す図である。
【図４】実施例１の変形例１の能動フィルタ装置の構成図である。
【図５】実施例１の変形例２の能動フィルタ装置の構成図である。
【図６】実施例１の変形例３の能動フィルタ装置の構成図である。
【図７】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。
【図８】実施例２の変形例１の能動フィルタ装置の構成図である。
【図９】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１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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】
【００８２】
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，７−１，７−２，７ａ−１  能動フィルタ装置
１０，２０  電流トランス
１０ａ，２０ａ  検出線
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ  トランジスタ      
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ  抵抗  
Ｃ１，Ｃ２  低周波分離コンデンサ
Ｃ０，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６  コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ６  スイッチング素子
Ｑ７  トランジスタ
Ｄ１〜Ｄ９  ダイオード
Ｌ１〜Ｌ３  チョークコイル
Ｖｃ  直流電源
【図１】
2008312429.tif 000003
【図２】
2008312429.tif 000004
【図３】
2008312429.tif 000005
【図４】
2008312429.tif 000006
【図５】
2008312429.tif 000007
【図６】
2008312429.tif 000008
【図７】
2008312429.tif 000009
【図８】
2008312429.tif 000010
【図９】
2008312429.tif 000011
【図１０】
2008312429.tif 000012
【図１１】
2008312429.tif 000013
【図１２】
2008312429.tif 000014
【図１３】
2008312429.tif 000015