專利名稱：泄漏電流降低裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及降低例如在與交流電源連接而輸出任意的交流電壓的電カ變換裝置等中產(chǎn)生的泄漏電流的泄漏電流降低裝置。
背景技術(shù)：
在作為以往的泄漏電流降低裝置的高頻泄漏電流降低裝置中，為了降低例如在逆變器裝置與三相馬達之間進行了布線的三相電源線中產(chǎn)生的高頻泄漏電流，通過對高頻泄漏電流進行檢測的電流檢測線圈、對所檢測出的高頻泄漏電流進行放大的高頻放大単元、以及將放大后的高頻泄漏電流以逆相位電磁性地注入三相電源線的匹配線圈，降低高頻泄漏電流(例如，參照專利文獻I)。
專利文獻I :日本特開平09 — 215341號公報(段落編號0015以及圖I)

發(fā)明內(nèi)容
在以往的高頻泄漏電流降低裝置中，通過電流檢測線圈來檢測共模(commonmode)的高頻泄漏電流。將通過該電流檢測線圈檢測出的高頻泄漏電流供給到高頻放大器而進行電カ放大。但是，由于高次諧波放大器、檢測電路的延遲時間，高次諧波泄漏電流和對匹配線圈供給的電流的相位反轉(zhuǎn)，導致放大從逆變器裝置供給的高次諧波泄漏電流。另夕卜，通過布線、與其連接的裝置的阻抗、匹配線圈、電流檢測線圈的電感等，高次諧波放大器引起諧振而對系統(tǒng)供給無用的電カ，或者放大高次諧波泄漏電流。因此，存在無法期待共模的噪聲電流的降低效果這樣的問題點。另外，共模的高頻泄漏電流在被放大之后，經(jīng)由匹配線圈以逆相位，電磁性地注入至IJ三相電源線。這樣，在相對零相的高頻泄漏電流所供給的逆相位電流相等的情況下，由于相互抵消，所以能夠使高頻泄漏電流成為零，在所注入的電流的振幅和相位是期望的值的情況下，高頻泄漏電流成為零。但是，實際上存在由于部件的偏差、溫度變化等而得不到充分的噪聲降低效果這樣的問題點。另外，如果連接用于消除這些影響的控制電路，則存在部件數(shù)量増加而使電路復雜化這樣的問題點。而且，在逆變器裝置與三相馬達之間的三相電源線中設(shè)置了高頻泄漏電流降低裝置的情況下，沒有考慮對逆變器裝置供給能量的電源側(cè)。例如，在電源側(cè)是交流電源且將它變換為直流而對逆變器裝置供給能量的情況下，存在沒有考慮從變換為直流的整流裝置產(chǎn)生的高頻泄漏電流的降低對策這樣的問題點。本發(fā)明是為了解決上述那樣的問題點而完成的，其目的在于得到一種能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)來降低泄漏電流、并且穩(wěn)定地動作的泄漏電流降低裝置。本發(fā)明的泄漏電流降低裝置具有電壓檢測單元、輸入側(cè)濾波器、電壓放大器以及電壓施加単元，并經(jīng)由連接線而插入到第I電氣裝置與第2電氣裝置之間，其中，所述電壓檢測單元具有主繞組和泄漏電流檢測用的繞組，所述主繞組經(jīng)由所述連接線而插入到所述第I電氣裝置與所述第2電氣裝置之間，通過所述泄漏電流檢測用的繞組來檢測流過所述連接線的泄漏電流而作為檢測電壓，
所述輸入側(cè)濾波器被輸入所述檢測電壓，所述電壓放大器將所述輸入側(cè)濾波器的輸出進行放大后作為輸出電壓而輸出，所述電壓施加単元根據(jù)所述輸出電壓而在所述連接線上產(chǎn)生用于降低所述泄漏電流的施加電壓。本發(fā)明是一種泄漏電流降低裝置，具有電壓檢測單元、輸入側(cè)濾波器、電壓放大器以及電壓施加単元，并經(jīng)由連接線而插入到第I電氣裝置與第2電氣裝置之間，其中，所述電壓檢測單元具有主繞組和泄漏電流檢測用的繞組，所述主繞組經(jīng)由所述連接線而插入到所述第I電氣裝置與所述第2電氣裝置之間，通過所述泄漏電流檢測用的繞組來檢測流過所述連接線的泄漏電流而作為檢測電壓，所述輸入側(cè)濾波器被輸入所述檢測電壓，所述電壓放大器將所述輸入側(cè)濾波器的輸出進行放大后作為輸出電壓而輸出，所述電壓施加単元根據(jù)所述輸出電壓而在所述連接線上產(chǎn)生用于降低所述泄漏電流的施加電壓，所以能夠得 到可通過簡單的結(jié)構(gòu)降低泄漏電流、并且穩(wěn)定地動作的泄漏電流降低裝置。


圖I是示出本發(fā)明的實施方式I的高頻泄漏電流降低裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出實施方式I的高頻泄漏電流降低裝置的連接例的連接圖。圖3是詳細示出圖2的轉(zhuǎn)換器的電路圖。圖4是詳細示出圖2的逆變器(Inverter)的電路圖。圖5是示出圖I的高頻泄漏電流降低裝置中的等效電路的電路圖。圖6是示出以往的高頻泄漏電流降低裝置中的等效電路的電路圖。圖7是示出實施方式2的高頻泄漏電流降低裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖8是示出實施方式3的高頻泄漏電流降低裝置的另ー連接例的連接圖。圖9是示出實施方式3的高頻泄漏電流降低裝置的又ー連接例的連接圖。圖10是示出實施方式4的高頻泄漏電流降低裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式實施方式I.圖廣圖6是示出用于實施本發(fā)明的實施方式I的圖，圖I是示出高頻泄漏電流降低裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2是示出高頻泄漏電流降低裝置的連接例的連接圖。圖3是詳細示出轉(zhuǎn)換器的電路圖，圖4是詳細示出逆變器的電路圖。圖5是示出圖I的高頻泄漏電流降低裝置中的等效電路的電路圖，圖6是示出以往的高頻泄漏電流降低裝置中的等效電路的電路圖。在圖I中，作為泄漏電流降低裝置的高頻泄漏電流降低裝置100具有第I以及第2共模變壓器1、2以及電壓放大器3。作為電壓檢測單元的第I共模變壓器I具有作為主繞組的三相的繞組11、12、13和作為電壓檢測用的繞組的共模電壓檢測用的繞組14。將繞組11、12、13以及繞組14在未圖示的鐵芯上卷繞了規(guī)定次數(shù)，在本實施方式中分別卷繞了5次。另外，關(guān)于各繞組If 14的極性，以使得成為在圖I中在繞組的旁邊用·表示的極性的方式進行了卷繞。作為電壓施加単元的第2共模變壓器2具有作為主繞組的三相的繞組21、22、23和作為電壓施加用的繞組的共模電壓施加用的繞組24。將繞組21、22、23以及繞組24在未圖示的鐵芯上卷繞了規(guī)定次數(shù)，在本實施方式中分別卷繞了 5次。另外，關(guān)于各繞組2廣24的極性，以使得成為在圖I中在繞組的旁邊用·表示的極性的方式進行了卷繞。第I共模變壓器I和第2共模變壓器2通過三相的連接線8r、8s、8t而連接。電壓放大器3由運算放大器構(gòu)成，從未圖示的外部電源接受動作用電カ的供給，其中，該運算放大器具有接受自己的動作用電カ的供給的電源端子3a、3b以及作為半導體元件的電壓放大用的晶體管3d。共模電壓檢測用的繞組14的輸出經(jīng)由濾波器6而被供給到電壓放大器3的正側(cè)端子，并通過晶體管3d進行了電壓放大后作為輸出電壓經(jīng)由作為輸入側(cè)濾波器的電容器7而施加到共模電壓施加用的繞組24。另外，共模電壓檢測用的繞組14的一方的端子被接地。另外，電壓放大器3的負側(cè)端子與地(Earth)之間連接了電阻9a，電壓放大器3的負側(cè)端子與電壓放大器3的輸出端子之間連接了電阻％，能夠通過電阻9a、9b的電阻比來調(diào)整增益(G)。濾波器6是將能夠?qū)Ω髯缘耐ㄟ^頻率范圍進行調(diào)整的未圖示的多個獨立濾波器并聯(lián)或者串聯(lián)或者串并聯(lián)連接而成的濾波器，能夠通過調(diào)整各獨立濾波器的常數(shù)來調(diào)整每個頻率的増益。關(guān)于每個頻率的增益調(diào)整，也可以并非通過濾波器而是通過電壓放大器3來調(diào)整，但在本實施方式中，說明通過濾波器6進行的情況。 在如以上那樣構(gòu)成的高頻泄漏電流降低裝置100中，如圖2所示，高頻泄漏電流降低裝置100的第I共模變壓器I通過三相R、S、T的連接線91r、91s、91t而與作為第I電氣裝置的交流電源40連接。第2共模變壓器2通過三相R、S、T的連接線93r、93s、93t而與作為第2電氣裝置的轉(zhuǎn)換器41連接。轉(zhuǎn)換器41通過對三相全橋連接的開關(guān)元件以及作為半導體元件的IGBT41a (詳細參照圖3)進行開閉控制，從而將三相交流變換為可變電壓的直流。對轉(zhuǎn)換器41經(jīng)由連接線49P、49N而連接了逆變器42。從該逆變器42經(jīng)由連接線95r、95s、95t向作為負載的三相馬達43供給可變頻率可變電壓的三相交流。另外，逆變器42根據(jù)對相電壓指令與規(guī)定頻率的三角波或者鋸齒波狀的載波進行大小比較而產(chǎn)生的PWM信號，對三相全橋連接的開關(guān)元件以及作為半導體元件的IGBT42a (詳細參照圖4)進行開閉控制，從而將直流變換為可變電壓可變頻率的交流。另外，如公知那樣，交流電源40、轉(zhuǎn)換器41、逆變器42、三相馬達43以及第I及第2共模變壓器1、2的未圖示的框架或者框體被接地(GND，地)，經(jīng)由地面寄生靜電電容而流過泄漏電流。接下來，說明動作。第I共模變壓器I通過其共模電壓檢測用的繞組14，檢測由于三相的連接線91r、91s、91t即繞組11、12、13中流過的作為高頻泄漏電流的共模電流而產(chǎn)生的共模電壓VI。高頻泄漏電流一般是150kHf30MHZ的頻帶，但不限于該頻帶而能夠進行應用。共模電壓Vl經(jīng)由濾波器6而輸入到電壓放大器3，并被放大為增益(G)倍后輸出輸出電壓V3。根據(jù)電阻9a、9b的電阻比來決定增益(G)。濾波器6由多個獨立濾波器構(gòu)成，例如，設(shè)定成使逆變器的載波頻率以下、由規(guī)格所決定的頻率范圍以外、由于系統(tǒng)的阻抗而導致電壓放大器3進行諧振的頻率下的檢測值的增益變小、或者將成為降低對象的頻率的增益調(diào)整地較高等，能夠調(diào)整濾波器6的不同頻率的増益和相位。輸出電壓V3經(jīng)由電容器7而被去除直流分量，并使相位與共模電壓Vl大致一致地作為電壓V4而施加到第2共模變壓器2的共模電壓施加用的繞組24。由此，三相R、S、T的繞組21、22、23被施加相位與針對上述高頻泄漏電流作為電感發(fā)揮作用的共模電壓Vl大致一致的作為施加電壓的電壓V4，即產(chǎn)生電壓。
S卩，通過第I共模變壓器I來檢測由于共模電流而產(chǎn)生的共模電壓VI，并作為通過濾波器6調(diào)整不同頻率的增益而得到的電壓V2而輸出。從電壓放大器3輸出將該電壓V2通過電壓放大器3放大為G倍得到的輸出電壓V3。輸出電壓V3通過電容器7，從而直流分量被去除且交流分量作為電壓V4而從電容器7輸出。將該電壓V4設(shè)為相位與共模電壓Vl大致一致而施加于第2共模變壓器2的繞組24。由此，使用共模變壓器2，從電壓放大器3供給繞組11、12、13中流動的共模電流。通過從共模變壓器2供給共模電流，從而使從三相RST供給的共模電流變小，所以由共模變壓器I檢測的電壓值Vl變小，因此能夠抑制所需以上的來自電壓放大器3的共模電流供給。因此，通過調(diào)整上述濾波器的常數(shù)，能夠?qū)㈦妷悍糯笃?的増益的限制設(shè)定為I倍以上。此處，圖5示出如圖2所示那樣連接的高頻泄漏電流降低裝置100的等效電路。在圖5中，圖2中的轉(zhuǎn)換器41以及逆變器42是噪聲產(chǎn)生源，匯總表示為噪聲電壓源800，將其噪聲電壓設(shè)為e。將噪聲電壓源800的共模阻抗設(shè)為Z，將交流電源40的共模阻抗設(shè)為Zm。用具有初級側(cè)以及次級側(cè)繞組801a、801b (設(shè)卷繞數(shù)比為I :I)的變壓器電路801來表示第I共模變壓器I的等效電路。 用具有初級側(cè)以及次級側(cè)繞組802a、802b (設(shè)卷繞數(shù)比為I :1)的變壓器電路802來表示第2共模變壓器2的等效電路。用放大器電路803來表示電壓放大器3的等效電路。對變壓器電路801的次級側(cè)繞組801b(共模電壓檢測用的繞組14)連接了放大器電路803，其輸入阻抗高，所以在次級側(cè)繞組801b中僅流過少量的電流。因此，在變壓器電路801的初級側(cè)繞組801a中，由于共模電流J2而產(chǎn)生電壓VI。另外，在變壓器電路802的次級側(cè)繞組802b (繞組24)的兩端，通過放大器電路803被放大為增益G倍的電壓V3經(jīng)由電容器7而施加于繞組802b。因此，通過在變壓器電路802的初級側(cè)繞組802a的兩端所產(chǎn)生的電壓V4，抑制共模電流J2。另ー方面，圖6示出以往的泄漏電流降低裝置的等效電路。在圖6中，如圖所示那樣連接了用于檢測電流的變壓器電路901、用于注入電流的變壓器電路902、以及由作為電流注入源的晶體管構(gòu)成的電流放大電路903。變壓器電路901具有初級側(cè)以及次級側(cè)繞組901a、901b。變壓器電路902具有初級側(cè)以及次級側(cè)繞組902a、902b。對變壓器電路901的次級側(cè)繞組901b連接了電流放大電路903，將由變壓器電路901檢測出的共模電流J3放大為k倍，輸出電流J4 (=J3Xk)。電流J4流過變壓器電路902的主繞組側(cè)即初級側(cè)繞組902a。此處，如果假設(shè)k=l，則在圖6中的任意一個電線中，共模電流都相互抵消。這樣，抑制共模電流J3。但是，實際上由于部件的偏差、溫度變化等而偏離k=l的條件，存在得不到充分的噪聲降低效果這樣的問題。但是，根據(jù)本實施方式，第2共模變壓器2的繞組21、22、23的兩端中的電感增加，所以能夠抑制三相的繞組21、22、23中流過的共模電流。另外，在電壓放大器3中，例如能夠應用利用運算放大器的簡單的放大電路，所以能夠簡化結(jié)構(gòu)。如上所述，在三相的繞組21、22、23中產(chǎn)生共模的電壓，所以等效于在第2共模變壓器2的兩端產(chǎn)生了通過濾波器6以及電壓放大器3按不同頻率對第I共模變壓器I的電感進行調(diào)整而得到的増益G倍的電感。在濾波器6的設(shè)定中，例如組合多個高通濾波器和低通濾波器來調(diào)整不同頻率的増益，使較大地產(chǎn)生噪聲的頻帶的増益變大。另外，關(guān)于對共模電壓施加用的繞組24施加的輸出電壓V4，也可以不使其相位與共模電壓Vl嚴格地一致，在無損本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)即能夠以大致相同的相位施加即可。這樣，在通過濾波器6、電容器7挑選的頻率下，第2共模變壓器2的繞組21、22、23的兩端中的電感增加，所以能夠抑制三相的繞組21、22、23中流過的共模電流。另外，在電壓放大器3中，能夠應用例如利用運算放大器的簡單的放大電路，所以能夠簡化結(jié)構(gòu)。進而，通過在噪聲檢測中使用變壓器(共模變壓器)，能夠使濾波器6以及電壓放大器3針對作為主電路的連接線91r、91s、91t以及連接線93r、93s、93t絕緣，經(jīng)由濾波器6僅檢測噪聲分量。因此，關(guān)于濾波器6以及電壓放大器3中使用的電子部件，無需使用耐壓大的部件，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化、低成本化。另外，也可以是根據(jù)噪聲的產(chǎn)生狀況而僅設(shè)置電容器7或者僅設(shè)置濾波器6的結(jié)構(gòu)。另外，通過第I共模變壓器I檢測共模電壓VI，但以能夠高精度地檢測繞組14的兩端電壓的方式將電壓放大器3的輸入阻抗設(shè)定為大的值。其原因為，如果減小輸入阻杭， 則共模電壓Vl的檢測精度降低。另ー方面，在以往例中需要檢測共模電流，所以需要將輸入阻抗設(shè)定得比較小而使電流流動。因此，在以往例中，在電流檢測用的變壓器(電流檢測用線圈)中產(chǎn)生的共模電壓在繞組(相當于圖I的繞組14)的輸出側(cè)大致短路，所以幾乎不產(chǎn)生共模阻杭。另ー方面，在本實施方式中，在通過第I共模變壓器I產(chǎn)生共模電壓的狀態(tài)下檢測電壓，所以通過第I共模變壓器I產(chǎn)生的共模阻抗所致的噪聲降低效果被重疊，進ー步起到噪聲降低效果。另外，在由于連接電壓放大器3的電路的阻抗、所內(nèi)置的未圖示的運算放大器的延遲時間等特性而導致所檢測出的共模電壓Vl和運算放大器的輸出電壓V3的相位反轉(zhuǎn)的頻率、布線的諧振頻率下，產(chǎn)生電壓放大器3放大噪聲的現(xiàn)象。而且，在連接了逆變器的情況下(詳細參照后述的實施方式3的圖8的高頻泄漏電流降低裝置300以及逆變器42)，逆變器的載波的頻率附近等無需去除的低頻區(qū)域的噪聲會混合存在，所以通過上述濾波器來降低上述頻帶的増益，從而不會放大噪聲而能夠僅降低想要降低的頻帶的噪聲。另外，通過調(diào)整濾波器6的常數(shù)，能夠調(diào)整相位反轉(zhuǎn)的頻率，所以能夠調(diào)整由于運算放大器等的延遲時間等引起的從電壓放大器3輸出的輸出電壓V4(對第2共模的繞組24施加的電壓)的相位相對于共模電壓Vl進行反轉(zhuǎn)的頻率。由此，關(guān)于進行相位反轉(zhuǎn)的頻帶的增益獲得余量，所以能夠增大運算放大器針對希望降低的頻帶的噪聲的増益，能夠穩(wěn)定地動作。以使頻帶成為例如在噪聲規(guī)格中決定的頻帶即150kHz以上的頻帶、或成為根據(jù)對系統(tǒng)、母線的噪聲進行測定得到的結(jié)果而使噪聲分量變大的頻帶的方式，調(diào)整濾波器常數(shù)，有效地降低這些頻帶的泄漏電流所致的噪聲。另外，在電壓放大器3的運算放大器的輸出電壓V3中由于偏置等而產(chǎn)生了直流分量的情況下，如果對第2共模變壓器2直接施加運算放大器輸出，則與運算放大器連接的負載僅成為與第2共模變壓器2的繞組的電阻相應量的負載而成為大致短路狀態(tài)，所以導致不會正常地動作、或者需要多余的控制電カ。但是，在本實施方式中，運算放大器的輸出電壓V2經(jīng)由電容器7而輸入到第2共模變壓器2，所以偏置電壓等引起的直流電流被電容器7截斷，所以能夠防止運算放大器的過電流動作，而正常地動作。另外，作為轉(zhuǎn)換器41的FET41a、逆變器42的IGBT42a等開關(guān)元件，近來作為寬能帶隙半導體的例子，使用由碳化娃(silicon carbide, SiC)、氮化鎵類材料、金剛石等形成的開關(guān)元件，能夠使開關(guān)動作進ー步高速化，但伴隨著高速化，噪聲的產(chǎn)生量有増加的傾向。根據(jù)本實施方式的高頻泄漏電流降低裝置，即使存在上述那樣的問題點，也不用選擇開關(guān)元件的種類而能夠進行動作以降低高頻泄漏電流來減小所產(chǎn)生的噪聲。因此，能夠有效地降低由碳化硅等形成且高速地進行開關(guān)動作的開關(guān)元件所產(chǎn)生的噪聲。另外，同樣地，在電壓放大器3中，即使在通過由碳化硅、氮化鎵類材料、金剛石等寬能帶隙半導體形成的FET3d等半導體元件進行放大的情況下，也能夠降低噪聲產(chǎn)生的影響，降低高頻的泄漏電流。另外，如圖2所示，如果在交流電源40與轉(zhuǎn)換器41之間設(shè)置了高頻泄漏電流降低裝置100，則轉(zhuǎn)換器41、逆變器42所產(chǎn)生的所有共模電流成為抑制的對象，所以能夠有效地抑制向交流電源40的噪聲傳播。實施方式2.圖7是示出實施方式2的高頻泄漏電流降低裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。在圖7中，作 為泄漏電流降低裝置的高頻泄漏電流降低裝置200是代替圖2中的高頻泄漏電流降低裝置100而使用的，用于從連接線91s、91t供給電壓放大器3的動作用電カ(電源)。在高頻泄漏電流降低裝置200中，ニ極管30的陽極側(cè)與S相的連接線91s連接，陰極側(cè)經(jīng)由電阻31而與電容器33和電容器34的串聯(lián)電路的電容器33側(cè)連接。電容器33和電容器34的串聯(lián)電路的電容器34側(cè)與T相的連接線91t連接，電容器33和電容器34的連接點被接地。另夕卜，與電容器33和電容器34的串聯(lián)電路并聯(lián)地連接了齊納ニ極管32。在S相以及T相的連接線91s、91t之間產(chǎn)生交流電壓，所以通過ニ極管30進行半波整流，并通過電阻31和齊納ニ極管32進行分壓，在電容器33以及34中得到用于驅(qū)動電壓放大器3的電源4以及5。另外，電源4以及5與電壓放大器3的電源端子3a、3b連接。關(guān)于其他結(jié)構(gòu)，與圖廣圖4所示的實施方式I相同，所以對相當?shù)牟糠指郊酉嗤姆柖÷哉f明。這樣，根據(jù)本實施方式，能夠從交流電源側(cè)供給驅(qū)動電壓放大器3的直流的電源4、5，所以不需要絕緣變壓器、反饋轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)崿F(xiàn)電源部分的小型化、低成本化。另外，在圖7中，使用連接線91s、91t，從交流電源40 (參照圖2)得到驅(qū)動電壓放大器3的直流的電源4、5，但也可以從連接線8r、8s、8t進行整流而得到直流的電源，要在圖2中的連接線49P與連接線49N之間連接同樣的2個電容器的串聯(lián)電路來得到直流的電源也起到同樣的效果。實施方式3.圖8、圖9是示出實施方式3的圖，圖8是示出高頻泄漏電流降低裝置的另ー連接例的連接圖，圖9是示出又ー連接例的連接圖。在圖8中，對交流電源40連接了作為第I電氣裝置的轉(zhuǎn)換器41，在該轉(zhuǎn)換器41與作為第2電氣裝置的逆變器42之間插入了作為泄漏電流降低裝置的高頻泄漏電流降低裝置300。逆變器42的交流輸出側(cè)與三相馬達43連接，通過可變電壓可變頻率的三相交流來驅(qū)動三相馬達43。另外，高頻泄漏電流降低裝置300設(shè)置于直流側(cè)，所以其直流流過的主繞組為2個即可等，結(jié)構(gòu)與交流側(cè)設(shè)置的圖I所示的高頻泄漏電流降低裝置100稍有不同，但具有與圖I所示的高頻泄漏電流降低裝置100同樣的功能。如上所述，在連接了逆變器42的情況下，逆變器42的載波的頻率附近等無需去除的低頻區(qū)域的噪聲會混合存在，所以通過濾波器6降低上述頻帶的増益，從而不會放大噪聲而能夠僅降低希望降低的頻帶的噪聲。另外，如果這樣設(shè)置于轉(zhuǎn)換器41與逆變器42之間，則僅存在正負(49P和49N)這2根連接線，所以能夠?qū)⒌贗共模變壓器I以及2的繞組各減少I個，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻泄漏電流降低裝置的進ー步的小型化、低成本化。另外，如圖9所示，也可以在作為第I電氣裝置的逆變器42與作為第2電氣裝置的三相馬達43之間設(shè)置作為泄漏電流降低裝置的高頻泄漏電流降低裝置400，并將它們利用圖9中的高頻泄漏電流降低裝置400的左方的連接線95r、95s、95t以及圖9中的高頻泄漏電流降低裝置400的右方的連接線96r、96s、96t來進行連接。另外，在高頻泄漏電流降低裝置400中，雖然規(guī)格稍有不同，但具有與圖I的高頻泄漏電流降低裝置100同樣的功能。另外，也可以在圖8的高頻泄漏電流降低裝置300中，從轉(zhuǎn)換器41側(cè)的連接線 49P、49N或者逆變器42側(cè)的連接線49P、49N得到驅(qū)動電壓放大器3的直流的電源。另外，也可以在圖9的高頻泄漏電流降低裝置400中，與圖8所示的高頻泄漏電流降低裝置300同樣地，從連接線95r、95s、95t或者連接線96r、96s、96t得到交流,并對該交流進行整流而得到直流的電源。實施方式4.圖10是示出實施方式4的高頻泄漏電流降低裝置的結(jié)構(gòu)圖。在圖10中，高頻泄漏電流降低裝置600具有作為電壓施加単元的電壓注入電路62。電壓注入電路62是代替圖I的第2共模變壓器2而設(shè)置的。電壓注入電路62是連接作為電壓注入用電容器的共模電壓施加用的電容器621、622、623和作為阻抗裝置的接地電阻器624而構(gòu)成的。具體而言，在具有ー對端子的電容器621、622、623中，ー方的端子與三相的連接線931*、938、93七分別連接，另一方的各端子通過作為中性點的共同連接點62N共同地連接而成為Y接線。并且，共同連接點62N經(jīng)由接地電阻器624而接地。通過設(shè)置接地電阻器624，能夠利用正常模式噪聲等的影響而使Y接線的電容器621、622、623的共同連接點62N的電位穩(wěn)定。另外，也可以通過濾波器67的未圖示的電容器和接地電阻器624形成高通濾波器，而具有防止注入規(guī)格頻率以下的電壓的功能。共模電壓檢測用的繞組14的輸出經(jīng)由濾波器6而被供給到電壓放大器3的正側(cè)輸入端子，通過FET3d進行電壓放大，并經(jīng)由作為輸出側(cè)濾波器的濾波器67作為輸出電壓而施加到電容器621、622、623的共同連接點62N與接地電阻器624的連接點。關(guān)于其他結(jié)構(gòu)，與圖I所示的實施方式I相同，所以對相當?shù)牟糠指郊酉嗤姆柖÷哉f明。通過濾波器6針對不同頻率對増益進行調(diào)整，由此能夠調(diào)整會使共模變壓器I檢測出的共模電壓Vl與電壓放大器3中內(nèi)置的未圖示的運算放大器的輸出電壓V3的相位進行反轉(zhuǎn)的相位反轉(zhuǎn)頻帶，所以能夠調(diào)整由于運算放大器等的延遲時間等引起的電壓放大器3的相位進行反轉(zhuǎn)的頻率。由此，關(guān)于進行相位反轉(zhuǎn)的頻帶的運算放大器的增益獲得余量，所以能夠增大運算放大器針對希望降低的頻帶的噪聲的増益。另外，在作為對象的三相電源的系統(tǒng)被I相接地了的情況下，有時會對電壓放大器3的輸出施加與電源系統(tǒng)的I相相應量的電壓。由于該電壓會對電壓放大器3的動作產(chǎn)生惡劣影響，所以能夠在電壓放大器3的輸出側(cè)連接濾波器67，而防止通過電壓注入電路62施加與電源系統(tǒng)的I相相應量的電壓。另外，濾波器67由包括電容器和電阻器的高通濾波器構(gòu)成。在代替上述濾波器67的電阻器而能夠使用電壓放大器3的輸出阻抗的情況下，作為濾波器67也可以僅由電容器來構(gòu)成。另外，作為電壓注入電路62的變形例，也可以構(gòu)成為代替接地電阻器624而設(shè)置作為阻抗的電容器。在由于連接了電壓放大器3的電路的阻抗、電壓放大器3中內(nèi)置的未圖示的運算放大器的延遲時間等特性而導致共模變壓器I檢測出的共模電壓Vl與電壓放大器3的運算放大器的輸出電壓V3的相位進行反轉(zhuǎn)的相位反轉(zhuǎn)頻率、與布線的諧振頻率下，產(chǎn)生電壓放大器3會輸出異常的電壓的現(xiàn)象。但是，通過調(diào)整電容器621、622、623的電容，能夠調(diào)整上述相位反轉(zhuǎn)頻率、諧振頻率，能夠從由噪聲規(guī)格決定的應降低的頻率中分離產(chǎn)生上述那樣的異常的頻率。如上所述，在本實施方式中的作為泄漏電流降低裝置的高頻泄漏電流降低裝置600中，作為電壓施加單元的電壓注入電路62具備具有一方以及另一方這ー對端子的作為電壓注入用電容器的多個電容器62廣623，一方的端子與多個連接線93r、93s、93t分別連接，另一方的端子在共同連接點62N中共同地連接，并且共同連接點62N經(jīng)由作為阻抗裝置的接地電阻器624而接地，通過在共同連接點62N與地之間施加來自電壓放大器3的輸出即電壓V4，從而在連接線中產(chǎn)生相位與檢測電壓大致一致的施加電壓。
另外，在上述各實施方式中，在第I共模變壓器I中，在未圖示的鐵芯上，將繞組
11、12、13以及繞組14分別卷繞了相同次數(shù)的5次。另外，在第2共模變壓器2中，在未圖示的鐵芯上，將繞組21、22、23以及作為電壓施加用的繞組的共模電壓施加用的繞組24分別卷繞了相同次數(shù)的5次。但是，不限于此，也可以使共模電壓檢測用的繞組14的卷繞次數(shù)相對繞組11、12、13的卷繞次數(shù)成為N (N是2以上的整數(shù))倍。在該情況下，共模電壓的檢測值成為Vl X N。這樣，使共模電壓的檢測值成為N倍，即，使共模電壓檢測用的繞組14的卷繞次數(shù)大于繞組11、12、13的卷繞次數(shù)，而增大檢測電壓，由此對第2共模變壓器2的繞組24施加第I共模變壓器I的電感的NXG (G是增益)倍的電感。因此，能夠進一歩抑制連接線91r、lt以及繞組21、22、23中流過的共模電流。另外，在將卷繞數(shù)比N設(shè)定得較大的情況下，還能夠?qū)㈦妷悍糯笃?的増益G相對地設(shè)定得較小，能夠抑制產(chǎn)生電壓放大器3的増益誤差、偏置誤差。另外，即使應用使第I共模變壓器I小型化而電感小的結(jié)構(gòu)，只要將N設(shè)定得較大，就能夠檢測足夠大小的共模電壓。另外，繞組24以檢測共模電壓為目的而不會流過過大的電流，所以能夠使用細的電線，因此比較容易將N設(shè)定得較大。另外，關(guān)于第I共模變壓器1，能夠使繞組11、12、13的卷繞次數(shù)相對于共模電壓檢測用的繞組14的卷繞次數(shù)成為N (N是2以上的整數(shù))倍。這樣，通過使共模電壓檢測用的繞組14的卷繞次數(shù)成為繞組11、12、13的卷繞次數(shù)的1/N，共模電壓的檢測值成為Vl/Ν，但在所應用的第I共模變壓器I的繞組11、12、13的卷繞次數(shù)大的情況下，也能夠?qū)⒐材ｋ妷簷z測用的繞組14設(shè)定得較小，所以可得到繞組14的安裝變得容易這樣的效果。另外，共模電壓的檢測值成為Vl/Ν，但通過將電壓放大器3的増益G設(shè)定得較大，能夠得到期望的泄漏電流降低效果。另外，在上述各實施方式中，示出了第I以及第2共模變壓器具有在鐵芯上卷繞的繞組1廣13、14、2廣23、24等的例子，但不限于此，例如即使是連接線91r、91s、91t貫通環(huán)狀的鐵芯并且在上述環(huán)狀的鐵芯上卷繞共模電壓檢測用的繞組14、共模電壓施加用的繞組24的結(jié)構(gòu)，也起到同樣的效果。
另外，關(guān)于濾波器6，能夠利用I個或者多個獨立濾波器，并且對于這些獨立濾波器將可調(diào)整通過頻率特性的濾波器、通過頻率特性固定的濾波器并聯(lián)、串并聯(lián)地連接等適當進行組合，來構(gòu)成具有期望的特性的濾波器。另外，還能夠代替圖I以及圖7所示的作為輸出側(cè)濾波器的電容器7，而使用圖10的作為第2濾波器的濾波器67。而且，還 能夠省略濾波器6。
權(quán)利要求
1.一種泄漏電流降低裝置，具有電壓檢測單元、輸入側(cè)濾波器、電壓放大器以及電壓施加単元，并經(jīng)由連接線而插入到第I電氣裝置與第2電氣裝置之間，其中， 所述電壓檢測單元具有主繞組和泄漏電流檢測用的繞組， 所述主繞組經(jīng)由所述連接線而插入到所述第I電氣裝置與所述第2電氣裝置之間，通過所述泄漏電流檢測用的繞組來檢測流過所述連接線的泄漏電流而作為檢測電壓， 所述輸入側(cè)濾波器被輸入所述檢測電壓， 所述電壓放大器將所述輸入側(cè)濾波器的輸出進行放大后作為輸出電壓而輸出， 所述電壓施加単元根據(jù)所述輸出電壓而在所述連接線上產(chǎn)生用于降低所述泄漏電流的施加電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述電壓施加単元根據(jù)所述輸出電壓而在所述連接線上產(chǎn)生相位與所述檢測電壓大致一致的施加電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述電壓施加単元具有主繞組和電壓施加用的繞組， 所述電壓檢測單元的所述主繞組和所述電壓施加単元的所述主繞組串聯(lián)地連接，并且經(jīng)由所述連接線而插入到所述第I電氣裝置與所述第2電氣裝置之間， 通過對所述電壓施加用的所述繞組施加所述輸出電壓，從而在所述電壓施加単元的所述主繞組中產(chǎn)生相位與所述檢測電壓大致一致的施加電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 具有輸出側(cè)濾波器， 在所述電壓施加単元中，所述電壓施加用的所述繞組經(jīng)由所述輸出側(cè)濾波器被施加所述輸出電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任意一項所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述輸入側(cè)濾波器能夠調(diào)整通過頻率范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任意一項所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 在所述輸入側(cè)濾波器中，并聯(lián)或串聯(lián)、或者串并聯(lián)多級地連接了能夠調(diào)整各自的通過頻率范圍的濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任意一項所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述輸入側(cè)濾波器限制所述檢測電壓的頻率分量中的規(guī)定值以上的頻率分量的通過，所述規(guī)定值是所述輸出電壓的相位相對于所述檢測電壓反轉(zhuǎn)的頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述輸入側(cè)濾波器能夠調(diào)整其常數(shù)， 通過變更所述常數(shù)能夠調(diào)整所述輸出電壓的相位相對于所述檢測電壓反轉(zhuǎn)的頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任意一項所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述第I以及第2電氣裝置的一方是脈寬調(diào)制方式的逆變器， 所述輸入側(cè)濾波器限制所述檢測電壓的頻率分量中的所述逆變器的載波的頻率以下的頻率分量的通過。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任意一項所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述第I電氣裝置是交流電源，所述第2電氣裝置是將所述交流電源的交流電カ變換為直流的轉(zhuǎn)換器。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任意一項所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述第I電氣裝置是將交流電カ變換為直流電カ的轉(zhuǎn)換器，所述第2電氣裝置是將所述轉(zhuǎn)換器的所述直流電カ變換為交流的逆變器。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任意一項所述的泄漏電流降低裝置，其特征在干， 所述第I電氣裝置是將直流電カ變換為交流的逆變器，所述第2電氣裝置是被所述逆變器所驅(qū)動的負載。
全文摘要
第1以及第2共模變壓器(1)、(2)的各繞組(11)~(13)以及(21)~(23)經(jīng)由連接線(8r)~(8t)串聯(lián)地連接，繞組(11)~(13)通過連接線(91r)~(91t)而與未圖示的交流電源連接，繞組(21)~(23)通過連接線(93r)~(93t)經(jīng)由未圖示的轉(zhuǎn)換器以及逆變器而與三相馬達連接，通過共模電壓檢測用的繞組(14)檢測連接線(91r)~(91t)中流過的高頻的泄漏電流作為共模電壓(V1)，經(jīng)由濾波器(6)輸入到電壓放大器(3)并被電壓放大的輸出電壓(V2)經(jīng)由電容器7以成為與共模電壓(V1)大致相同方向的方式施加于繞組(24)，利用繞組(21)~(23)的感應電壓降低泄漏電流，通過設(shè)置電壓放大器(3)、濾波器(6)、電容器(7)，使結(jié)構(gòu)變得簡單且穩(wěn)定地動作。
文檔編號H02M1/44GK102844975SQ201180016018
公開日2012年12月26日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月5日
發(fā)明者酒井拓也, 東圣 申請人:三菱電機株式會社