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公開番号2024053311
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-15
出願番号2022159488
出願日2022-10-03
発明の名称電流注入型アクティブフィルタ及び回路
出願人株式会社東芝,東芝キヤリア株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02M 1/12 20060101AFI20240408BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】発振を抑制しつつ、高いフィルタ効果を持つアクティブフィルタ及びそれを用いた回路を提供する。
【解決手段】電流注入型アクティブフィルタは、検出トランスと、増幅回路と、発振抑制回路と、注入トランスとを備える。検出トランスは、電源ラインに接続される第1の主巻線と、第1の主巻線に近接して配置される第1の副巻線とを有する。増幅回路は、入力端子が第1の副巻線に接続されるオペアンプと、オペアンプの入力端子と出力端子との間に接続される帰還回路とを含む。発振抑制回路は、帰還回路に挿入され、増幅回路の発振を抑制する。注入トランスは、電源ラインに接続される第2の主巻線と、第2の主巻線に近接して配置されるとともに増幅回路の出力端子に接続される第2の副巻線とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電源ラインに接続される第１の主巻線と、前記第１の主巻線に近接して配置される第１の副巻線とを有する検出トランスと、
入力端子が前記第１の副巻線に接続されるオペアンプと、前記オペアンプの前記入力端子と出力端子との間に接続される帰還回路とを含む増幅回路と、
前記帰還回路に挿入され、前記増幅回路の発振を抑制する発振抑制回路と、
前記電源ラインに接続される第２の主巻線と、前記第２の主巻線に近接して配置されるとともに前記増幅回路の出力端子に接続される第２の副巻線とを有する注入トランスと、
を具備する電流注入型アクティブフィルタ。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
前記帰還回路は、前記オペアンプの負入力端子と出力端子との間に接続される第１の抵抗を有し、
前記発振抑制回路は、前記第１の抵抗に直列に接続される第２のコンデンサと、前記第１の抵抗に並列に接続される第２の抵抗とを有する、
請求項１に記載の電流注入型アクティブフィルタ。
【請求項３】
前記帰還回路は、さらに、前記第１の抵抗に並列に接続される第１のコンデンサを有する、
請求項２に記載の電流注入型アクティブフィルタ。
【請求項４】
前記増幅回路と前記第２の副巻線との間に挿入されるエミッタフォロワ回路をさらに具備する、
請求項１に記載の電流注入型アクティブフィルタ。
【請求項５】
前記第１の副巻線及び前記第２の副巻線は、アースに対して絶縁されている、
請求項１に記載の電流注入型アクティブフィルタ。
【請求項６】
前記検出トランス及び前記注入トランスに接続されるサージ保護素子をさらに具備する請求項１に記載の電流注入型アクティブフィルタ。
【請求項７】
前記第１の主巻線及び前記第２の主巻線は、それぞれ、前記電源ラインに発生するコモンモードノイズを低減するコモンモードチョークコイルを形成している、
請求項１に記載の電流注入型アクティブフィルタ。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の電流注入型アクティブフィルタと、
前記電源ラインの相間に挿入されるＸコンデンサと、
前記電源ラインの相対地間に挿入されるＹコンデンサと、
を具備する回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、コモンモードノイズを低減するための電流注入型アクティブフィルタ及びそれを用いた回路に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
モータ等の負荷の駆動にスイッチングインバータが用いられることがある。このようなスイッチングインバータでは、スイッチング動作の際にコモンモードノイズが発生する。コモンモードノイズに起因するコモンモード電流の別回路への流入及び放射の抑制のためにノイズフィルタが利用されている。ノイズフィルタとしては、例えば、コモンモードチョークコイル及びＹコンデンサ等の受動素子で構成されるパッシブフィルタが用いられている。また、ノイズフィルタとして、半導体素子によって構成される増幅回路等の能動素子を用いて積極的にノイズをキャンセルするアクティブフィルタも提案されている。アクティブフィルタは、電源ラインを流れるコモンモード電流を検出し、検出したコモンモード電流を増幅回路によって増幅し、増幅した電流を電源ラインに逆相で戻すことでノイズをキャンセルする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－７６９７９号公報
特許第５９９３８８６号公報
特許第５５２８５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アクティブフィルタは、検出されたコモンモード電流に対して逆相(－１８０°)の電流を電源ラインへ注入することで、ノイズをキャンセルする。しかしながら、コモンモード電流の周波数によっては、コモンモード電流と同相（０°)方向に位相が変化した電流が電源ラインへ注入されることによってかえってノイズが増加してしまうことがある。具体的には、コモンモード電流に対して注入電流の利得が０以上の時に、位相が－９０°よりも０°側に変化するとノイズを増幅し続け、回路が発振を起こす。
【０００５】
実施形態は、発振を抑制しつつ、高いフィルタ効果を持つアクティブフィルタ及びそれを用いた回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様の電流注入型アクティブフィルタは、検出トランスと、増幅回路と、発振抑制回路と、注入トランスとを備える。検出トランスは、電源ラインに接続される第１の主巻線と、第１の主巻線に近接して配置される第１の副巻線とを有する。増幅回路は、入力端子が第１の副巻線に接続されるオペアンプと、オペアンプの入力端子と出力端子との間に接続される帰還回路とを含む。発振抑制回路は、帰還回路に挿入され、増幅回路の発振を抑制する。注入トランスは、電源ラインに接続される第２の主巻線と、第２の主巻線に近接して配置されるとともに増幅回路の出力端子に接続される第２の副巻線とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、実施形態のアクティブフィルタを含むインバータ回路の構成例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。図１は、実施形態のアクティブフィルタを含むインバータ回路の構成例を概略的に示す図である。
【０００９】
インバータ回路１００は、電源１と、アクティブフィルタ９と、整流回路１０と、インバータ１１とを有する。インバータ回路１００と電源１との間には、電源ラインＬ（Live）、Ｎ（Neutral）が配線されている。また、アクティブフィルタ９の入力側の電源ラインＬと電源ラインＮとの相間及びアクティブフィルタ９の出力側の電源ラインＬと電源ラインＮとの相間には、それぞれ、Ｘコンデンサ２が接続されている。Ｘコンデンサ２は、電源ラインＬ、Ｎの相間に発生するノーマルモードノイズをバイパスさせるために電源ラインＬ、Ｎの相間に挿入されている。また、アクティブフィルタ９の出力側の電源ラインＬ、Ｎのそれぞれとアースとの相対地間には、Ｙコンデンサ１３が接続されている。Ｙコンデンサ１３は、スイッチング動作に起因して電源ラインＬ、Ｎに発生するコモンモードノイズをバイパスさせるために電源ラインＬ、Ｎに挿入されている。
【００１０】
電源１は、例えば商用電源であって所定の周波数の交流電圧を生成する。電源１で生成された交流電圧は、アクティブフィルタ９を介して整流回路１０に印加される。
（【００１１】以降は省略されています）

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