(57)【要約】  電源ネットワークと電気的に作用する装置の間の伝導ノイズを減少させるために、電源ネットワークと電気的に作用する装置の間に接続可能なEMCフィルタは、Ｙコンデンサ（３３０）又は能動シャントモジュール（３６０）で、メイン周波数においての電圧降下を減少するために、接地電位の近傍に維持させるための電位を持った出力端子（１００、１１０）を備えた電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c）を有することである。この方法により、漏れ電流を著しく減少させる。本発明のデバイスは、角接地の３相線又はＲＣＤデバイスの結合によっても本質的に有効である。
2010500863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源ネットワークと電気操作装置との間の伝導ノイズを減少するための、電源ネットワークと電気操作装置との間に接続可能なEMCフィルタは、
電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d、１２０g）の指令入力値の電位に制御された出力端子（１００、１１０）を持った１つの電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d、１２０g）と、
電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d、１２０g）の出力（１００、１１０）に接続された一方の端子を備えたノイズシャントモジュール（３３０、３３２、３６０、３４０、２３０、８５０）と、
実質的に電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d、１２０g）の指令入力（Ref）と同じ電位の他方の端子とを備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のEMCフィルタにおいて、
前記EMCフィルタによって、前記電圧レギュレータは、ノイズシャントモジュール（３３０、３３２、３６０、３４０、２３０、８５０）を通過する漏れ電流を減少することを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータの指令入力は、電源ネットワークのアース線に接続可能であることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
ノイズシャントモジュールは、コンデンサ（３３０、３３２）、又は、容量性のネットワークであることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
ノイズシャントモジュールは、能動シャントモジュール（３６０）であることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０）は、出力端子を、指令入力から、メインの周波数で＋/−１０Vの電圧レベルに維持するように配置されていることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０）は、出力を補助するペアのFET（Q１、Q２）を備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０）は、指令入力から、メインの周波数で＋/−１０Vの電圧レベルを生成するために配置されているコースレギュレータ（１２０a）と、
コースレギュレータの出力を制御する、補助の電源（１２８）を備えたポストレギュレータ（１２０d）とを備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項９】
請求項８に記載のEMCフィルタにおいて、
ポストレギュレータ（１２０d）は、オペアンプ（１２６）を備えていることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１０】
請求項７に記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータは、フィードバック配置で、出力を補助するペアのFET（Q１、Q２）に従うアンプ（２２６）を備えることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０、１２０b）の動作は、本質的に線形であることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０、１２０b）の出力は、本質的に方形波であることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
複数の段に配置された複数のシャントモジュール（３３０、３４０）を備え、
電圧レギュレータ（１２０、１２０b）の出力（１１０）は、複数のシャントモジュールに接続されていることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０、１２０b）の出力（１１０）は、ある段から次の段へ横断する場合、共通モードインダクタンス（３８０、６００）を通過することを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のEMCフィルタにおいて、
複数の段の１つは、仮想シャントノードを備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のEMCフィルタの使用により、
接地漏れ電流をノイズシャントモジュール（３３０、３３２、３６０）により減少することを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１７】
角接地した３相線、又は、単相線、又は、IT３相線において、
請求項１６に記載のEMCフィルタは使用されることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１８】
EMCフィルタでノイズシャントモジュールを通り、アース線に流れる漏れ電流を減少する方法において、
コンデンサ、又は、容量性のネットワーク、又は、能動回路は、ノイズシャントモジュールでの電圧降下を、能動素子を持つ電圧レギュレータで制御するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
電源ネットワークと電気的に作用する負荷の間の伝導ノイズを減少させるために、電源ネットワークと電気的に作用する負荷の間に接続可能なEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d）の出力（１００、１１０）に接続されている一方の端子と、
電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d）の指令入力（Ref）と本質的に等しい電位である他方の端子とを備えたノイズシャントモジュール（４６０）を有することを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項２０】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
障害が起きた場合、ノイズシャントモジュール（８５０）を保護するために、ノイズシャントモジュールと接続したリレー回路（７００）を備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のEMCフィルタにおいて、
リレー回路（７００）は、さらに、電源ネットワークの第３の相（Ｌ１）と関連した、電源ネットワークの２つの相（Ｌ２、Ｌ３）の電圧レベルを監視する２つの弁別器を備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＭＣフィルタによって作り出される接地漏れ電流を制限する手段に関する。本発明は、特に、相の導線の一つが接地される場合に、電力システムで有用であり、ほとんどの交流及び直流電源システムにおいて有効である。
【背景技術】
【０００２】
電力線のＥＭＣフィルタは、ほとんどの場合、共通モードでの減衰を達成するために、適切なインダクタンスと一緒に、いわゆるＹコンデンサの接地コンデンサを備えている。
【０００３】
この避けることのできなく、望まれない結果は、電流がYキャパシタを通してアースに流れ込み、それは、接地漏れ電流（ELC）と呼ばれている。図１で、単線結線図の形で、公知のEMCフィルタの例を示し、Yコンデンサは参照番号３０によって指し示され、３６は対応するインダクタンスで、３５は接地漏れ電流の流れ道である。通例、Yコンデンサとそれを通した電圧が高ければ高いほど、ELCは大きくなる。高いレベルで、ELCは人間に危険であると考えられている。人間の危険性から離れて、過度のELCは、電気システムの信頼できる操作を妨げる。特に、残留電流検知（RCD）を含んだ設置は、RCD装置のトリップにより中断させられる。さらに、EMCフィルタをデザインする場合、設置漏れ電流を最小化するためのよい設計が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第１６１９７６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スター結線の接地された電力供給を備えた電力システム（すなわち、ヨーロッパでのTNシステム）にとって、システムはアースポテンシャルでバランスしているため、ELCは通常状態でふつう穏やかであるにもかかわらず、接地漏れ電流が問題となっている。高いELCの値が高電力フィルタで、又、強い共通モードでの減衰が必要とされるところで生じる。日本の２３０Vデルタ電力供給での１つの相はグランドされている（いわゆる角接地（コーナーアース））。この場合、接地電流の相殺はない。大きなELCは、小さいYコンデンサだけが使用されていない限り、起きる。
【０００６】
日本では、RCD装置の使用が普及している。これによって、RCD装置のトリップする危険なく、安全に使用できるYコンデンサの大きさの制限されてしまう。それゆえ、低い接地漏れ電流を維持できるように使用することが可能なYコンデンサの方法を見つけることが必要とされている。
【０００７】
船や工場で、他の物の間で用いられる電力システムには、同様の問題がある。メインの電源は、高いインピーダンスを経由しておおまかに接地されているだけである。これは、一つの相で短絡回路が接地された場合に、設置（インストール）は、比較的安全に操作し続けるであろうという結果になるため、なされている。しかしながら、短絡モードで、電力システムは、実際には、角接地（コーナーアース）されている。仮にＹコンデンサがその時使われたのであれば、高いＥＬＣが存在するであろう。
【０００８】
それゆえ、低いＥＬＣの騒音抑制フィルタへの要求が増加している。伝統的に、ＥＬＣを制限するために、そのようなフィルタがアース線で減少したコンデンサを持ったものが構築されている。しかし、好ましい減衰を維持するためには、フィルタインダクタンスは、減少したコンデンサのために補償するために、それに応じて増加させなければならない。それは、フィルタを大きなものにし、かつ、より高価なものにしている。しかし、インダクタンス値を増加することが完全な解決とはならず、ＥＭＣノイズの減少ためには、小さいＹコンデンサを持ったフィルタは、大きいＹコンデンサを持ったフィルタより、しばしば効果がなくなってしまう。付け加えて、このインダクタンスを増加させることは、電力損失の増加、温度上昇、端子間電圧の減少といったすべて悪い状態を導く。
【発明が解決しようとする手段】
【０００９】
本発明によると、これらの目的は、添付した特許請求の範囲に記載の手段により達成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
ここで記述されているモジュールは、フィルタ構成において、ＲＣＤ装置のトリップの危険性がなく、Ｙコンデンサを使用することが可能であるという利点がある。更に、欠点となるインダクタンスの大きさを増加する必要もない。そのモジュールは、スイッチオンしたときに低いＥＬＣを維持し、どんな故障状態や通常運転状態の間でも、事実上全ての接地漏れ電流をなくすことが可能である。単線又は多線のアプリケーションのために、一段及び多段のフィルタを同様に提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】単線図である。簡略化した結線図の方法により、公知のＥＭＣフィルタとその漏れ電流の道を示したものである。
【図２】簡略化した公知の３相ＥＭＣフィルタと、その漏れ電流の道を示したものである。
【図３】簡略化した角接地（コーナーアース）した３相システムで、挿入された本発明による漏れ抑制機能を含んだ３相ＥＭＣフィルタを示したものである。
【図４】簡略化した角接地（コーナーアース）した単相システムで、挿入された本発明による漏れ抑制機能を含んだＥＭＣフィルタを示したものである。
【図５】本発明の一側面により実現可能なレギュレータを簡略化して示したものである。
【図６】本発明によるレギュレータの他の形態で実現可能なレギュレータを簡略化して示したものである。
【図７】本発明によるレギュレータの他の形態で実現可能なレギュレータを簡略化して示したものである。
【図８】本発明による一連のＥＭＣフィルタでレギュレータの代わりの接続を図示したものである。
【図９】本発明による一連のＥＭＣフィルタでレギュレータの代わりの接続を図示したものである。
【図１０】本発明による一連のＥＭＣフィルタでレギュレータの代わりの接続を図示したものである。
【図１１】本発明による一連のＥＭＣフィルタでレギュレータの代わりの接続を図示したものである。
【図１２】図１１の実施例で紹介された仮想シャントノードの原理の簡略図を図示したものである。
【図１３】本発明による電圧レギュレータの実現のさらなる変更例を示したものである。
【図１４】本発明の実施例による別個の構成要素を用いたレギュレータの代案を示したものである。
【図１５】リレー回路を含んだ、本発明の他の実施例を簡略化して図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、例及び図面により実施例の記述の目的をより詳細に理解することが可能である。
【００１３】
EMCフィルタでの接地漏れ電流の問題や原因が図１で図示されている。単相又は三相である電力線１１は、デバイス１５によって発生し、線１１に沿って送信される干渉をできるだけ抑えるために、フィルタ２０によってデバイス１５に接続されている。一番簡単な実現方法では、フィルタは、相線と接地線の間に、直列インダクタンス３６とYコンデンサ３０を備えている。Yコンデンサ３０での電位差は、接地漏れ電流に大いに貢献している。
【００１４】
三相の電力線の場合であるが、同じ状況が図２で図示されている。この場合、公知のフィルタは、L１、L２、L３に接続されている、ひとそろいのXコンデンサ３３１を採用しており、作動モードのノイズの減少に貢献している。他方、共通モードのノイズは、スター結線のポイント９０とグランドとの間に接続されているコンデンサ３３０によって抑制される。図示した角接地された例では、相電位は、グランドの電位に対してバランスしていないのであれば、Yキャパシタ３３０には大きな電位差があり、大量の接地漏れ電流３５を流してしまう。
【００１５】
図３は、簡略化して、本発明の側面による電磁波による障害を受けない特性を持ったフィルタ（EMCフィルタ）のある形態を示したものである。三相での使用を意図しているこのフィルタは、接地電位、又は、同等に接地電位である銅線と接続している基準入力（Ref)を備えた仮想接地レギュレータ１２０を有している。レギュレータ１２０は、その出力（Out）ノードの電位を一定レベルに安定化させ、レギュレータを基準入力（Ref）で表れる接地電位に制御しようとしている。そのような調整（レギュレーション）や制御は様々な公知のデバイスによって手にいれることが可能であり、本発明の範囲にすべて取り込んでおり、それらのいくつかを次の実施例により詳細に説明する。
【００１６】
ノイズシャントモジュールは、相線L１、L２、L３上に送られる結果として生じるノイズを吸収するために、電圧でレギュレータ１２０の出力１００と接地基準電位の間に接続されている。図示している例では、ノイズシャントモジュールは、単純なYコンデンサ３３０で、予測されるが、本発明の範囲内にあり、適切な容量性のネットワークや回路と置換可能であり、それらは、受動素子、及び/又は、能動素子を含み、ノイズが起きる周波数で低いインピーダンスを示している。
【００１７】
仮想接地レギュレータの効果は、Yコンデンサ３３０が、実線の代わりに、調整が達成される精度である、数ボルト又はそれ以下の値に制限されるとても減少した電位とみなすことである。このように、Yコンデンサ３３０の間の漏れが重大でないレベルに減少するのである。対応して、Xコンデンサ３３１の間の電圧降下は、仮想接地レギュレータの採用により増加する。関連する漏れ電流１２９は、接地漏れ電流を流すことに貢献するなく、レギュレータ１２０の出力によって導かれ、レギュレータの供給ラインを通じて、相L１、L２、L３に戻る。
【００１８】
仮想接地電位であるノード１００が、完全に一定の値に制御されることは、本発明の機能に必要不可欠ではなく、高く評価されるべきである。さらに、この電位の変化は、Yコンデンサ３３０を通じて発生する接地漏れ電流を安全な値に制限するために、振幅、及び/又は、速度において十分に減少することができ好ましい。さらに、規制が全ての周波数において、非常に線形、又は、有効であるということも必要不可欠ではない。
【００１９】
仮想接地レギュレータは、おおきなバンド幅を持つ必要はない。実用化において、レギュレータ１２０は、主要な周波数である５０又は６０Hz、及び主要な周波数の数倍の低い高調波周波数で低出力インピーダンスを持ち、一方、ノイズ予期される主要な周波数から離れた高い周波数領域で高い出力インピーダンス示すことが有効である。このように、仮想接地レギュレータは、直接的にノイズ抑制に貢献する必要は必ずしもなく、共通モードのノイズは、
通常通り、コンデンサ３３０を介してグランドに短絡される。
【００２０】
図を単純化させるため、図３と次の様々な図はEMCフィルタの誘導素子を示してない。これらの図は、様々な実施例で本発明を記述するためにここで与えれた部分的な表示であると理解され、完全ではない。本発明のフィルタは、表示されていない、インダクタンス、共通モードのインダクタンス、電流補償コイル、能動素子、コネクタ、ヒューズ、及び、他の構成要素のような他の素子を含んでもよい。それは、状況や当業者に知られた慣行により提案されるものである。
【００２１】
図４は、本発明による仮想接地ノードを備えたフィルタを理解するための他の例を示したものである。この場合、誘導性の素子なしで単純化された形で表示されているフィルタは、
電源線（L）とアース線と同様の中性線（N）を備えた単相線に挿入されており、そして、Δコンデンサ２５０、Xコンデンサ２３１及びYコンデンサを備えている。仮想接地レギュレータは、仮想接地ノード１００の電圧を、接地電位に近い値に安定化させる。Yコンデンサ２３０を通じて流れる接地漏れ電流は、この場合、著しく減少し、一方、V
ネットワークのXコンデンサ２３１を通る漏れ電流は、レギュレータ１２０によって増加し、電源線と中性線のコンダクタンスのごくわずかな電気的負荷に等しく、接地漏れ電流には貢献していない。
【００２２】
仮に示した例が、三相四線式の装置の場合、本発明は制限されることはなく、どんな数の相やどんな種類のアースシステムをも持ったDC又はAC電力システムを適用した装置を含んでいる。
【００２３】
図５は、仮想接地レギュレータ１２０aの１つの理解可能な回路を示している。これは、コースレギュレータ(Coarse Regulator)と呼ばれ、出力電圧(out)が接地電位（通常は＋/−10V）に保たれている。電力は、ヒューズ１２２を介してブリッジ整流器１２３に送られている。整流された電圧は、出力を補助するペアのFET（Q１及びQ２）を介して送られる。２つのFETのゲートは、それぞれ接続されており、高いインピーダンスRC回路１２４を介して、通常接地電位である基準入力（Ref）に接続されている。レギュレータの出力は、FETソースから、ソース抵抗（２×Rs)と低インピーダンス１２９を介して送られる。FETを保護するための電流制限は、ツェナーダイオード（２×Dg）とソース抵抗（２×Rs）によって行われている。出力電圧は、星型ネットワークの抵抗（３×Rv）とゲートインピーダンス（Rg//Cg）とから制御することが可能である。出力は、RgとCgとを制御すると方形波にすることができる。他方、出力がRvによって制御された場合、レギュレータ１２０bの動作は、より線形になり、かつ、出力は正弦波に近づく。
【００２４】
出力インピーダンス１２９は、高周波数で高インピーダンスになり、レギュレータを通してRFノイズ電流を通過することを防ぐ機能をしている。これは、ほとんどのRF電流が、コンデンサX及びYを通じて電力線からアースに流れること保証している。
【００２５】
仮想接地レギュレータ１２０aは、グランドに制御されているため、その構成要素、特にRC回路１２４はメインの電圧で運転するために、寸法がとられ、満足されるべきである。RC回路１２４のインピーダンスは、接地漏れ電流に貢献しないために、できるだけ高くすべきでもある。
【００２６】
図６は、他の実施可能な仮想接地レギュレータ（VER）の回路を示している。このレギュレータ１２０bは、コースレギュレータ１２０aとポストレギュレータ１２０dを直列接続させたものである。ポストレギュレータ１２０dは、補助の電源１２８によって給電されるオペアンプ１２６によって構成され、アンプ１２６は、コースレギュレータの出力に制御される。オペアンプは、電圧追従器として構成されている。その入力は、高インピーダンス１２５を介してアースに制御されている。ポストレギュレータの出力は、接地電位でとても正確に保持されている。コースレギュレータ１２０aは、高電圧でのオペアンプの使用を回避している。なぜならば、オペアンプ１２６は、コースレギュレータ１２０aによるメイン電圧から、オペアンプ１２６を保護しているからである。供給電圧１２８は、コースレギュレータの出力の動的な揺れ（+/-10V)に適応するのに十分大きくなければならない。インピーダンス１２５は、好ましくは、コースレギュレータ１２０a、又は、補助の電源１２８の故障の万一の事態で、対応するように設計され、メイン電圧を保証する。
【００２７】
図５の実施例では、コースレギュレータ１２０aの出力電圧は、FETQ1及びQ2のデッドゾーンのため、正弦状ではなく、おおよそ方形である。Yコンデンサ３３０（図３参照）は、すばやく変化する信号のために低いインピーダンスを持っている。このように、図５のコーズレギュレータが使用される場合、dv/dtの傾斜が大きい場合、コースレギュレータ１２０aの出力の変化に応じて、漏れ電流のピークはコンデンサ３３０を通じて流れる。
【００２８】
図５のコースレギュレータ１２０aは、多くの場合に受け入れることができる結果になる単純な解決方法である。特に、RDCデバイスと接続した電力システムにおいて、これらはあるレベルの調和を提供するが、接地漏れ電流に対して比較的弱い。コースレギュレータ１２０aのみを使用することは、そのような場合に適用可能である。
【００２９】
ポストレギュレータ１２０dは、低振幅と低い傾斜の電圧を提供し、シャントモジュール３３０を通る接地漏れ電流を効果的に最小化している。同じ効果が、オペアンプ１２６で実現される電圧追従器を、同じ機能を実現する個別素子から作られる回路と置き換えることにより、達成可能である。
【００３０】
図１４は、ポストレギュレータ１２０fの１つの理解可能な図を示し、図６でのブロック１２０dと置換可能である。図６又は他の図の回路と共通な構成要素は、同じ参照符号によって示されている。レギュレータ１２０fは、２つのトランジスタQ1とQ2と、端子L1及びL2手段により、適切なAC電源と接続する分離変動電源１２８とを使用している。
【００３１】
ポストレギュレータの入力は、高インピーダンスネットワーク１２５により、接地電位の近くに接続され、少なくともメイン周波数で、出力端子(OUT)での電位はとても低くなる。さらに、出力に接続されるフィルタのコンデンサの漏れ電流（この図で示されていない。）は、とても低くなる。他方で、出力インピーダンスネットワーク１２９は、レギュレータを通過するRFノイズ電流をブロックしている。これは、ほとんどのRF電流がコンデンサX及びYを介して、電力線を通じて流れることを示している。
【００３２】
図１４の不連続なポストレギュレータは、図６のオペアンプ回路より高価でないことが理解でき、そして、そのバンド幅は、寄生共振や不安定度の危険を減らすために選択されている。
【００３３】
図７は、スイッチ技術を用いたコースレギュレータ１２０cの他の形態を示している。この回路は、図５のコースレギュレータ１２０aとたくさんの構成要素を共有しており、それらは、同じ参照番号で示されている。顕著な相違は、デジタル制御回路７２９によって駆動されているトランジスタQ1及びQ2である。
【００３４】
図８は、仮想接地レギュレータ１２０の代案の接続について示しており、仮想接地ノードは、Yコンデンサ３３３と３３２との間に入りこんでいる。これは、おおきなXコンデンサが配置された場合に有効である。仮想接地レギュレータ１２０は、より小さなコンデンサ３３３から流れる電流のみが必要であり、低率の構成要素がレギュレータの出力ステージで使用される。
【００３５】
図９は、コンデンサの代わりに、能動シャントモジュール３６０に接続された仮想接地レギュレータ１２０を示している。能動シャントモジュール３６０は、前の例のYコンデンサ３３０と同じ働きをする能動インピーダンスである。能動シャントモジュール３６０の優れた性能のおかげで、この回路は、図５又は７のコースレギュレータ１２０a又は１２０cの１つと共に使用することが適している。
【００３６】
図１０は、仮想接地バス１１０の概念を示している。１つの仮想接地レギュレータ（VER）モジュール１２０は、多段フィルタで使用されるような複数のコンデンサの漏れ電流を制限するために使用されている。１つの段から次の段へと通過する際に、随時、仮想接地バス１１０は、電力線L１−L３と順番が同じ数で同じ方向に、共通モードのインダクタンス３８０を通している。ノイズ減衰の第２の段は、コンデンサ３４１と３４０を備えている。Yコンデンサ３４０は、仮想接地レギュレータによって接地電位に近く維持する仮想接地バス１１０と接続されているため、接地漏れ電流にそれほど貢献してはいない。１つ又は両方のコンデンサ３３０、３４０は、必要に応じて、能動シャントモジュールを含んだ容量性のネットワークや他のシャント手段と置換することが可能である。
【００３７】
図１１は、ここで参考文献となる欧州特許１６１９７６８で記載されている仮想シャントノード技術を備えた多段フィルタでの仮想接地バスを示している。多段共通モードは、１つの仮想接地レギュレータ（VER）１２０のみを必要として構成されている。
【００３８】
仮想接地ノードのインダクタンス６００は、いわば、仮想接地バス１１０上で、電源線L１、L２、L３においてインダクタンス６００を横断する場合に、そこにある電圧に一定又は比例の電圧降下を与える。このように、図１１の回路は、ノイズのフィルタリングが関係するため、図１２で記載されいるように、２つの独立したXコンデンサのバンクを持った２段のフィルタに等しい。
【００３９】
図１３は、改善されたコースレギュレータ１２０eを示している。図５のコースレギュレータ１２０aと共通する構成要素は、同じ参照番号で示されている。異なるFETのゲートは、オペアンプ２２６の出力により駆動される。オペアンプは、レギュレータ出力が接地電位のとても近くに維持する電圧追従器として構成されている。オペアンプの非反転の入力は、高インピーダンスを介してアースに制御されおり、FETソースからのフィードバック電圧と比較される。交差するFETのデット領域は、実際、オペアンプのゲインによってふさがれる。このように、図１３の構成は、図５の構成よりも接地電位により近くなる出力電圧を供給する。同様の変形例では、オペアンプ２２６は、個別素子として実現可能な適切なフォワードゲインを持ったアンプと置換可能である。
【００４０】
オペアンプ２２６は、FETのデット領域より大きな電圧（約+/-5V)を持った小さな補助電源２２８が必要である。電源は、ＦＥＴの電源出力に参照される。
【００４１】
図６のレギュレータ１２０ｂは、一番正確な仮想接地レギュレーションを供給していることに気づいてください。しかし、図１３の１２０eは、回路１２０bで必要とされる電源より小さな電源でオペアンプ２２６の設計することができるという利点がある。
【００４２】
図１５は、本発明の他の実施例を示し、リレー回路７００は、２つの弁別ブロック７２０、７３０と、論理AND素子７１０と、電圧レギュレータ７４０と、リレー素子７５０を備え、EMCフィルターに付加されている。EMCフィルタはノイズシャンとモジュール８５０と、EMCフィルタ内で相９１０、９２０、９３０の間で接続されているXコンデンサネットワーク８００とYコンデンサネットワーク９００とを備えている。
【００４３】
Xコンデンサネットワーク８００は、（障害のため）開回路である各相を、完全には故障させない。ダブルフォルト状態（２相が開回路）の場合、両方の開回路の相は、残った相の電圧に電圧を与える。シングルフォルト状態（１層が開回路）の場合、開回路の相に、通常の半分の相分の電圧を与える。後の場合、弁別ブロック７２０、７３０は、障害が起きたかどうか判別するために、全部か半分の電圧か区別する。なお、電源内の他の構成要素は、障害の間、相電圧に影響を与えることも考慮されたい。
【００４４】
リレー回路７００の制御はアースに制御されず、障害検出器とリレー動作は、相間に完全にあり、全てのリレー制御回路と動作回路は、相L１に応じて制御されている。識別子L１、L２、L３は、技術的な記載目的のためであって、実際は、どの相もいずれかの端子に接続されている。（すなわち、このシステムは、位相敏感ではない。）
弁別ブロック７２０、７３０は、相L１に個々に関係する相L２、L３のライン電圧をモニタリングしている。もし、どちらかの相の電圧が閾値より下がった場合、出力フラグはLOWに設定される。弁別ブロックの閾値電圧は、最高ピーク操作電圧の半分以上、かつ、最低ピーク操作電圧より低く設定される。リレーブロックは論理AND出力によって制御されている。論理ANDは、両方の分別ブロックのフラグがHighの場合にのみHigh出力フラグを供給する。
【００４５】
リレーコイル７５１は電界効果コンデンサ７５２のバッファー（緩衝器・緩衝装置）の役割を果たす。電力は、電圧レギュレータ７４０を介して、リレーコイル７５１に供給される。リレーコイル電圧は供給電圧より低く、かつ、供給電圧は変化するため利点がある。電圧レギュレータは、ピーク直流電圧を制限するために、サージコンデンサ７４１、整流ダイード７４２、及び、バリスタ７４３を備えている。図示されていない変形例によると、リレーデナイス７５０は、例えば、ソリッドステートリレー、トランジスタ等のような、好ましいスイッチデバイスによって置換可能である。上記リレー回路を備えたEMCフィルタは、障害が起きた場合、ノイズシャントモジュールを保護することを可能としている。
【００４６】
シャントモジュール間のオンスイッチ電圧は、ゼロとピーク線電圧の間のどこかに動かすことが可能である。リレー７５０は、通常開いていてグランドに電流が流れるのを妨げ、侵入する接地漏れ電流を最小化している場合には、働いていない。シングルモードの故障、又は、ダブルモードの故障の下では、リレー７５０は同様に働いていなく、シャントモジュール８５０は接地から保護されている。
【００４７】
図１５の回路で、シャントモジュール８５０の一端は、リレーデバイス７５０によってグランドに制御されており、シャントモジュール８５０の他端は、仮想接地レギュレータ（VER）１２０gの出力に接続されている。それは、電源不均衡による電力周波数の接地漏れ電流ELCを制限している。
【００４８】
通常動作状態で、リレーデバイス７５０が閉じられた場合、Yコンデンサネットワーク９００は、電力線L１−L３に接続され、シャントモジュール８５０のZコンデンサCzは、Yコンデンサネットワークのスターポイント１００とアースの間に接続される。これらの２つのモジュールの直列接続はフィルタ内でアースパス電気容量を供給する。
【００４９】
VER（仮想接地レギュレータ）回路120gの出力は、Yスターポイント１００に接続される。電力周波数で、Yスターポイント１００は、VERモジュール120gによってアース電位近傍に維持されている。このように、Zコンデンサは、両方の電極でアース電位近傍、及び、電力周波数でゼロ電流になる。これは、生成されるELC（接地漏れ電流）の電力周波数成分を回避している。
【００５０】
電力は、電圧供給１２３aを介して、VERモジュール１２０gに供給される。これは、サージ定格コンデンサ８６０を備えている。これらのコンデンサ８６０は、電圧追従器の電力消費容量内に電力を制限するように設計されている。負荷インピーダンスが等価コンデンサインピーダンスと等しい場合、最大電力に近づく。さらに、電力供給それ自身は制限されている。
【００５１】
Xコンデンサネットワークは、フィルタ内で通常方法で、異なるモードの減衰を供給する。それは、コンデンサ８６０とバリスタS１、S２を介して、電力供給１２３aのための安定な参照値も供給する。Xコンデンサが大きい値のため、スターポイントは、とても小さいインピーダンスを与え、とても小さいリプル供給電圧がこの方法で可能である。さらに、Xコンデンサネットワークは、接地電流が流れる代わりに、Yコンデンサから流れる電流のためのリターンパスを供給し、過度のELCを抑制している。
【００５２】
ハイパスフィルタ８６６は、Yスターポイント１００の電圧Vyを監視し、伝達関数Vi/Vy=B(f)により、オペアンプ３２６の非反転入力電圧で制御電圧Ｖiを供給している。周波数の挙動の回路分析は、VER回路１２０gが、とても低い出力インピーダンスを、低周波数でスターポイント１００に与え、シャントモジュール８５０間の電圧低下をこのように制限し、そして、VLCであることを示している。ハイパスフィルタ８６６の伝達関数B(f)によって定義される、より高い周波数でVER回路１２０gの出力インピーダンスが増加し、ノイズを完全に無視することができるようになり、そして、シャントモジュール８５０によってグランドにシャントされる。
【００５３】
ハイパスフィルタ８６６のカットオフ周波数は、例えば、約１KHzに設定されている。この方法では、VERモジュールは、５０−６０Hzでの接地漏れ電流を制限すること、及び、線電圧の一番大きな高調波成分のために有効である。しかしながら、VERモジュール１２０gは、どの高周波数のノイズ成分を処理する必要はない。これは、簡単なVERモジュールの使用により、高安定性と低電力消費を実現している。示された例では、VERモジュール１２０gの出力段階は、図を簡単化するために、１つのQ4で示されているが、好ましくは、図１３のように出力を補助するペアのトランジスタによって実現される。
【００５４】
本発明の独自の方法によると、図１５で示されたVERモジュール１２０gと電力供給ユニット１２３aは、リレー保護回路７００を省いて、先の実施例の配置の１つと組み合わせることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月14日(2009.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源ネットワークと電気操作装置との間の伝導ノイズを減少するための、電源ネットワークと電気操作装置との間に接続可能なEMCフィルタは、
電源ネットワークの相線（L、N、L1、L2、L3）をスターポイント（１００）に接続している複数のコンデンサ（３３１、３２１）と、
電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d、１２０g）の指令入力値の電位に制御された出力端子（１００、１１０）を持った１つの電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d、１２０g）と、
電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d、１２０g）の出力（１００、１１０）及びスターポイント（１００）に接続された一方の端子を備えたノイズシャントモジュール（３３０、３３２、３６０、３４０、２３０、８５０）と、
実質的に電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d、１２０g）の指令入力（Ref）と同じ電位の他方の端子とを備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のEMCフィルタにおいて、
前記EMCフィルタによって、前記電圧レギュレータは、ノイズシャントモジュール（３３０、３３２、３６０、３４０、２３０、８５０）を通過する漏れ電流を減少することを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータの指令入力は、電源ネットワークのアース線に接続可能であることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
ノイズシャントモジュールは、コンデンサ（３３０、３３２）、又は、容量性のネットワークであることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
ノイズシャントモジュールは、能動シャントモジュール（３６０）であることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０）は、出力端子を、指令入力から、メインの周波数で＋/−１０Vの電圧レベルに維持するように配置されていることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０）は、出力を補助するペアのFET（Q１、Q２）を備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０）は、指令入力から、メインの周波数で＋/−１０Vの電圧レベルを生成するために配置されているコースレギュレータ（１２０a）と、
コースレギュレータの出力を制御する、補助の電源（１２８）を備えたポストレギュレータ（１２０d）とを備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項９】
請求項８に記載のEMCフィルタにおいて、
ポストレギュレータ（１２０d）は、オペアンプ（１２６）を備えていることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１０】
請求項７に記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータは、フィードバック配置で、出力を補助するペアのFET（Q１、Q２）に従うアンプ（２２６）を備えることを特徴とするＥＭＣフィルタ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０、１２０b）の動作は、本質的に線形であることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０、１２０b）の出力は、本質的に方形波であることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
複数の段に配置された複数のシャントモジュール（３３０、３４０）を備え、
電圧レギュレータ（１２０、１２０b）の出力（１１０）は、複数のシャントモジュールに接続されていることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０、１２０b）の出力（１１０）は、ある段から次の段へ横断する場合、共通モードインダクタンス（３８０、６００）を通過することを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のEMCフィルタにおいて、
複数の段の１つは、仮想シャントノードを備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のEMCフィルタの使用により、
接地漏れ電流をノイズシャントモジュール（３３０、３３２、３６０）により減少することを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１７】
角接地した３相線、又は、単相線、又は、IT３相線において、
請求項１６に記載のEMCフィルタは使用されることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項１８】
EMCフィルタでノイズシャントモジュールを通り、アース線に流れる漏れ電流を減少する方法において、
コンデンサ、又は、容量性のネットワーク、又は、能動回路、及び、電源ネットワークの相線（L、N、L1、L2、L3）をスターポイント（１００）に接続している複数のコンデンサ（３３１、３２１）とを備えたフィルタ、及び、一方をスターポイント（１００）に接続したシャントジュールは、ノイズシャントモジュールでの電圧降下を、能動素子を持つ電圧レギュレータで制御するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
電源ネットワークと電気的に作用する負荷の間の伝導ノイズを減少させるために、電源ネットワークと電気的に作用する負荷の間に接続可能なEMCフィルタにおいて、
電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d）の出力（１００、１１０）に接続されている一方の端子と、
電圧レギュレータ（１２０、１２０a、１２０b、１２０c、１２０d）の指令入力（Ref）と本質的に等しい電位である他方の端子とを備えたノイズシャントモジュール（４６０）を有することを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項２０】
請求項１乃至１５のいずれかに記載のEMCフィルタにおいて、
障害が起きた場合、ノイズシャントモジュール（８５０）を保護するために、ノイズシャントモジュールと接続したリレー回路（７００）を備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のEMCフィルタにおいて、
リレー回路（７００）は、さらに、電源ネットワークの第３の相（Ｌ１）と関連した、電源ネットワークの２つの相（Ｌ２、Ｌ３）の電圧レベルを監視する２つの弁別器を備えることを特徴とするEMCフィルタ。
【国際調査報告】
2010500863.tif 000018
2010500863.tif 000019
2010500863.tif 000020