DE112011102817T5

DE112011102817T5 - Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms

Info

Publication number: DE112011102817T5
Application number: DE201111102817
Authority: DE
Inventors: Takuya Sakai; Satoshi Azuma
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-06-06
Also published as: JPWO2012026186A1; WO2012026186A1; CN103155388B; CN103155388A; US20130147419A1; US9099945B2; JP5248713B2

Abstract

In einem System zum Zuführen von Leistung von einer Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung (40) zu einem Dreiphasenmotor (46) über einen Umformer (41) und einen Wechselrichter (42) ist eine Vorrichtung (43) zum Vermindern eines Leckstroms (43) mit einer Verbindungsleitung (91r bis 91t) zwischen der Wechsel spannungs-Elektrizitätsversorgung (40) und dem Umformer (41) verbunden. Ein Gleichtakt-Transformator (1) detektiert als Gleichtaktspannung (V1) einen Gleichtaktstrom (J1), der von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung (40) zu der Verbindungsleitung (91r bis 91t) fließt. Die Gleichtaktspannung (V1) wird über eine Filtereinrichtung (6) einem Spannungsverstärker (3) zugeleitet. Eine Ausgangsspannung (V3), die durch Spannungsverstärkung erhalten wird, geht durch einen Kondensator (8) und wird dann als Wechselspannungskomponente (V4) einem Sternpunkt (2N) von Kondensatoren (21 bis 23) zugeführt, die in einer Sternverbindung verbunden sind, so dass sie die gleiche Phase wie diejenige der Gleichtaktspannung (V1) hat. Folglich wird Strom (J3). der die gleiche Phase wie diejenige des Gleichtaktstroms (J1) hat, über die Kondensatoren (21 bis 23) durch die Verbindungsleitung (91r bis 91t) dem Umformer (41) zugeführt, so dass der Gleichtaktstrom (J1) vermindert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms, wobei die Vorrichtung einen Leckstrom vermindert, der zum Beispiel in einer Stromumrichtervorrichtung oder dergleichen auftritt, die an eine Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung angeschlossen ist und eine bestimmte Wechselspannung ausgibt.
Stand der Technik
Als Leitungsstörungsfilter als herkömmliche Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms wird zum Beispiel ein Leitungsstörungsfilter offenbart, das anwendbar ist auf ein System mit einem Gleichrichter, der das Ausgangssignal einer Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung in eine Gleichspannung umsetzt, und mit einem Leistungsumformer zum Umformen der Gleichspannung in eine Wechselspannung mittels Schaltvorgängen einer Leistungs-Halbleitereinrichtung.
Das Leitungsstörungsfilter weist dabei folgendes auf: eine Gleichtakt-Spannungsabtastschaltung, die zwischen der Erde und einem Sternpunkt von Erdungskondensatoren vorgesehen ist, die in einer Sternverbindung mit Dreiphasen-Leitungen zwischen der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung und dem Gleichrichter verbunden sind, und die eine Gleichtaktspannung detektiert, die bei den Schaltvorgängen der Leistungs-Halbleitereinrichtung auftritt; einen Operationsverstärker, der die detektierte Gleichtaktspannung verstärkt; und eine Aufhebungs-Spannungsquelle, welche eine Aufhebungsspannung erzeugt, die den gleichen Pegel wie die Gleichtaktspannung aufweist und eine dazu entgegengesetzte Polarität hat, und die die Aufhebungsspannung auf die Leitungen zwischen der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung und einem Verbindungspunkt der Erdungskondensatoren überlagert, so dass die Gleichtaktspannung aufgehoben wird (siehe z. B. Patentdokument 1).
Literatur zum Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2010-057 268 A (Absätze [0018]–[0023] und 1)

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Die herkömmliche Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms ist wie oben beschrieben aufgebaut und benötigt die Gleichtakt-Spannungsabtastschaltung, die die Hochfrequenz-Gleichtaktspannung detektiert, den Operationsverstärker, der die detektierte Gleichtaktspannung verstärkt und die Aufhebungs-Spannungsquelle, die die Hochfrequenz-Gleichtaktspannung aufhebt, indem sie die zugehörige Hochfrequenz-Gleichtaktspannung injiziert.
Da sich ein Phasenfehler in dem Operationsverstärker oder der Gleichtakt-Spannungsabtastschaltung direkt in der Aufhebungs-Spannungsquelle niederschlägt, tritt jedoch ein Problem dahingehend auf, dass Störungen nicht wirksam unterbunden werden können.
Zudem fällt bei dieser Schaltungsweise eine Frequenz, die den Verstärkungsfaktor (nachstehend als Verstärkung bezeichnet) des Operationsverstärkers maximiert, mit einer Frequenz zusammen, bei welcher sich die Phase aufgrund von Kenndaten, wie z. B. der Verzögerungszeit der Verstärkungsschaltung, umkehrt, die den Operationsverstärker beinhaltet (was zu einer Verstärkung der Störungen führt). Wenn dann die Verstärkung der Verstärkerschaltung erhöht wird, um die Störungen zu verringern, tritt ein Problem dahingehend auf, dass kein stabiler Betrieb erhalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obenstehenden Probleme zu lösen, und die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms anzugeben, die wirksam den Leckstrom verringern kann.
Lösung der Probleme
Eine Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms gemäß der vorliegenden Erfindung ist zwischen einem ersten elektrischen Gerät und einem zweiten elektrischen Gerät vorgesehen, und zwar über eine Vielzahl von Verbindungsleitungen, die zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Gerät angeschlossen sind, wobei die Vorrichtung den Leckstrom vermindert, der von dem ersten elektrischen Gerät zu den Verbindungsleitungen fließt. Außerdem weist die Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms folgendes auf: einen Spannungsabtastbereich, der den Leckstrom, der von dem ersten elektrischen Gerät zu den Verbindungsleitungen fließt, als detektierte Spannung detektiert; eine Filtereinrichtung, die die detektierte Spannung empfängt; einen Spannungsverstärker, der die Ausgabe der Filtereinrichtung verstärkt und die verstärkte Spannung als Ausgangsspannung ausgibt; und einen Stromversorgungsbereich, der auf der Seite des zweiten elektrischen Geräts in Bezug auf den Spannungsabtastbereich zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Gerät vorgesehen ist, und der den Verbindungsleitungen Strom zuführt, der im wesentlichen die gleiche Phase wie die Phase des Leckstroms hat.
Des weiteren weist der Stromversorgungsbereich eine Vielzahl von Injektionskondensatoren auf, deren Anschlüsse auf der einen Seite mit den Verbindungsleitungen verbunden sind und deren Anschlüsse auf der anderen Seite gemeinsam an einen gemeinsamen Verbindungspunkt angeschlossen sind, wobei der Stromversorgungsbereich die Ausgangsspannung an den gemeinsamen Verbindungspunkt anlegt, so dass der Strom, der im wesentlichen die gleiche Phase wie die Phase des Leckstroms hat, von den Injektionskondensatoren den Verbindungsleitungen zugeführt wird.
Wirkung der Erfindung
Da der Stromversorgungsbereich Strom liefert, der im wesentlichen die gleiche Phase wie der Leckstrom der Verbindungsleitungen auf der Seite des zweiten elektrischen Geräts in Bezug auf den Spannungsabtastbereich hat, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der bereitgestellte Strom ein Leckstrom, der von den Verbindungsleitungen zu dem zweiten elektrischen Gerät fließt, so dass der Leckstrom, der durch die Verbindungsleitungen von dem ersten elektrischen Gerät fließt, wirkungsvoll vermindert werden kann.
Da der Stromversorgungsbereich Strom bereitstellt, der im wesentlichen die gleiche Phase wie der Leckstrom der Verbindungsleitungen hat, indem die Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers an den gemeinsamen Verbindungspunkt der Vielzahl von Injektionskondensatoren angelegt wird, kann außerdem der Strom einfach und zuverlässig geliefert werden.
Da die Filtereinrichtung auf der Eingangsseite des Spannungsverstärkers vorgesehen ist, ist es möglich, einen Faktor des ansteigenden Leckstroms einzustellen und die Verstärkung des Spannungsverstärkers für eine Frequenz als ein Störungsverminderungsziel anzuheben, so dass außerdem der Leckstrom zuverlässig und wirkungsvoll vermindert werden kann.
Da Strom den Verbindungsleitungen zugeführt wird, indem die Injektionskondensatoren in dem Stromversorgungsbereich verwendet werden, können außerdem die Injektionskondensatoren in einem Hochpassfilter verwendet werden. Wenn deren Konstanten eingestellt werden, so kann der Spannungsverstärker geschützt werden, und die Stromausgabe in einem Niederfrequenzband kann vermindert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Aufbauplan, der eine Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Anschlussplan, der ein Verbindungsbeispiel der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Schaltplan, der die Details eines Umformers gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Schaltplan, der die Details eines Wechselrichters gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Aufbauplan, der den Fall zeigt, wenn bei der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eine Phase geerdet ist.
6 ist ein Aufbauplan, der eine Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Aufbauplan, der die Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Anschlussplan, der ein Verbindungsbeispiel der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Anschlussplan, der ein Verbindungsbeispiel der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Aufbauplan, der die Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Aufbauplan, der die Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Aufbauplan, der die Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Die 1 bis 5 zeigen Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt, 1 ist ein Aufbauplan, der die Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zeigt. 2 ist ein Anschlussplan, der ein Verbindungsbeispiel der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zeigt. 3 ist ein Schaltplan, der den detaillierten Aufbau eines Umformers zeigt. 4 ist ein Schaltplan, der die Details eines Wechselrichters zeigt. 5 ist ein Aufbauplan, der den Fall zeigt, wenn bei der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms in 1 eine Phase geerdet ist.
In 1 besitzt eine Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43 als Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms einen Gleichtakt-Transformator 1 als Spannungsabtastbereich, eine Strominjektionsschaltung 2 als Stromversorgungsbereich, eine Filtereinrichtung 6 und einen Spannungsverstärker 3.
Die Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43 ist vorgesehen zwischen einer Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 als erstes elektrisches Gerät und einem Umformer 41 als zweites elektrisches Gerät, über Dreiphasen-Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t, die die Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 und den Umformer 41 verbinden, und verringert einen Gleichtaktstrom J1, der ein Hochfrequenz-Leckstrom ist, der von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 zu den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t fließt.
Der Gleichtakt-Transformator 1 hat Dreiphasen-Wicklungen 11, 12 und 13 als Hauptwicklungen und eine Wicklung 14 zur Abtastung einer Gleichtaktspannung als Wicklung zur Spannungsabtastung. Die Hauptwicklungen 11, 12 und 13 des Gleichtakt-Transformators 1 sind in Reihenschaltung mit den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t verbunden, und die Strominjektionsschaltung 2 ist mit den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t auf der Seite des Umformers in Bezug auf den Gleichtakt-Transformator 1 verbunden.
Die Wicklungen 11, 12 und 13 und die Wicklung 14 sind jeweils vorgesehen als eine vorgegebene Anzahl von Wicklungen (in der vorliegenden Ausführungsform: fünf Wicklungen) von Draht, der auf einen nicht dargestellten Eisenkern gewickelt ist. Es ist anzumerken, dass die Wicklungen 11 bis 14 derart gewickelt sind, dass sie Polaritäten aufweisen, wie sie mittels schwarz ausgefüllter Kreise in 1 gekennzeichnet sind. Ein Ausgangssignal von der Wicklung 14 für die Abtastung von Gleichtaktspannung wird dem positiven Eingangsanschluss des Spannungsverstärkers 3 über die Filtereinrichtung 6 zugeführt, und die Spannung des zugeführten Ausgangssignals wird mittels einer Halbleiter-Schalteinrichtung als Verstärkungseinrichtung, beispielsweise eines FETs (Feldeffekttransistors) 3d, verstärkt.
Die verstärkte Spannung wird als Ausgangsspannung über einen Ausgangskondensator 8 angelegt an den Verbindungspunkt zwischen einem Sternpunkt 2N von Kondensatoren 21, 22 und 23 zur später noch beschriebenen Injektion und an einen Erdungswiderstand 24 als Impedanzeinrichtung. Es ist anzumerken, dass ein Anschluss der Wicklung 14 für die Abtastung einer Gleichtaktspannung geerdet ist.
Die Strominjektionsschaltung 2 ist in der vorliegenden Ausführungsform aufgebaut aus den Kondensatoren 21, 22 und 23 zum Anlegen von einer Gleichtaktspannung und aus dem Erdungswiderstand 24, wobei diese Bauteile miteinander verbunden sind. Genauer gesagt, es sind Anschlüsse auf der einen Seite der Kondensatoren 21, 22 und 23 jeweils mit den Dreiphasen-Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t verbunden, und Anschlüsse auf der anderen Seite sind gemeinsam in einer Sternverbindung an den Sternpunkt 2N angeschlossen.
Der Sternpunkt 2N ist mittels des Erdungswiderstands 24 geerdet. Dadurch, dass der Erdungswiderstand 24 vorgesehen ist, wird es möglich, es zu unterbinden, dass das Potential des Sternpunkts 2N der Kondensatoren 21, 22 und 23 aufgrund des Einflusses von Gegentaktstörungen oder dergleichen instabil wird, so dass das Potential des Sternpunkts 2N stabilisiert wird. Zudem kann ein Hochpassfilter durch den Ausgangskondensator 8 und den Erdungswiderstand 24 gebildet werden, um eine Funktion zu erhalten, die die Injektion von Leistung unterbindet, die eine Frequenz kleiner als eine Normalfrequenz aufweist.
Es ist anzumerken, dass als Abwandlung der Strominjektionsschaltung 2 anstelle des Erdungswiderstands 24 ein Kondensator als Impedanzeinrichtung vorgesehen sein kann. Darüber hinaus kann der Erdungswiderstand 24 entfernt werden, so dass das Ausgangssignal des Spannungsverstärkers 3 bloß mit dem Sternpunkt 2N der Kondensatoren 21, 22 und 23 verbunden wird.
Der Gleichtakt-Transformator 1 detektiert Gleichtaktspannung V1, die vom Gleichtaktstrom J1 herrührt. Ein Phänomen, dass der Spannungsverstärker 3 den Gleichtaktstrom J1 verstärkt, tritt bei einer Phasenumkehrfrequenz auf, an welcher sich die Phase des Stroms, der von dem Spannungsverstärker 3 ausgegeben wird, von der Phase des Gleichtaktstroms J1 umkehrt, und zwar aufgrund von Charakteristika, wie der Verzögerungszeit eines Operationsverstärkers (nicht dargestellt), der in der Filtereinrichtung 6 oder dem Spannungsverstärker 3 vorhanden ist, oder es tritt bei einer Resonanzfrequenz mit der Impedanz der Leitungen oder des Abtastungstransformators auf. Die Phasenumkehrfrequenz und die Resonanzfrequenz können jedoch durch Einstellen der Kapazitäten der Kondensatoren 21, 22 und 23 eingestellt werden. Folglich können diese Frequenzen von einer Frequenz als ein Verringerungsziel getrennt werden, das durch ein Rauschnormal festgelegt ist.
Der Spannungsverstärker 3 weist Anschlüsse der Elektrizitätsversorgung 3a und 3b und einen Operationsverstärker auf, und der Operationsverstärker weist einen FET 3d als Verstärkungseinrichtung zur Spannungsverstärkung auf. Der Spannungsverstärker 3 wird mit Betriebsleistung von einer externen (nicht dargestellten) Energieversorgung über die Anschlüsse der Elektrizitätsversorgung 3a und 3b versorgt.
Die Gleichtaktspannung V1, die von der Wicklung 14 zur Abtastung von Gleichtaktspannung detektiert wird, wird an den Spannungsverstärker 3 über eine Filtereinrichtung 6 angelegt, so dass die Spannung des Eingangs verstärkt wird, und dann wird die verstärkte Spannung als eine Wechselspannungskomponente V4 über den Ausgangskondensator 8 an den Sternpunkt 2N der Kondensatoren 21, 22 und 23 angelegt und in einer Sternverbindung verbunden (die Einzelheiten werden später erläutert).
Es ist anzumerken, dass die Filtereinrichtung 6 aus einer oder mehreren Filterschaltungen aufgebaut ist, die in Parallel- oder Reihenschaltung verbunden sind. Wenn Konstanten der Filterschaltungen eingestellt werden, so werden die jeweiligen Durchlassfrequenzbereiche eingestellt, und das Amplitudenverhältnis und die Phasendifferenz zwischen der detektierten Gleichtaktspannung V1 und der Ausgangsspannung V2 einer jeden Filterschaltung wird bei jeder Durchlassfrequenz eingestellt.
Bei der Einstellung der Filtereinrichtung 6 werden die Amplitude und die Phase eines detektierten Wertes (Gleichtaktspannung V1) für jede Frequenz beispielsweise mittels einer Kombination einer Vielzahl von Hochpassfiltern und Tiefpassfiltern eingestellt, so dass die Störverminderungswirkung für eine Frequenz vergrößert wird, bei welcher Störungen auf großem Niveau auftreten.
Wie in 2 gezeigt, ist die Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43, die wie oben beschrieben gestaltet ist, zwischen der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 und dem Umformer 41 über die Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t vorgesehen, und zwar in einem System, das einen Dreiphasenmotor 46 als Last mit Energie von einer Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 versorgt.
Wechselleistung von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 wird dem Umformer 41 durch die Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t über die Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43 zugeführt. Wie in 3 gezeigt, ist der Umformer 41 aus IGBTs 41a als Halbleiter-Schalteinrichtungen gebildet, mit welchen Dioden antiparallel verbunden sind und welche in einer Dreiphasen-Vollbrückenschaltung verbunden sind.
Anschließend setzt der Umformer 41 Dreiphasen-Wechselstrom in Gleichstrom mit variabler Spannung um, und zwar mittels einer Öffnungs-/Schließsteuerung für die IGBTs 41a. Das Ausgangssignal des Umformers 41 wird dem Wechselrichter 42 durch Verbindungsleitungen 41P und 41N als Gleichspannungs-Busleitungen über ein Zwischenfilter 44 zugeführt, das einen nicht dargestellten Kondensator aufweist.
Wie in 4 gezeigt, ist der Wechselrichter 42 aus IGBTs 42a als Halbleiter-Schalteinrichtungen gebildet, mit welchen Dioden antiparallel verbunden sind und welche in einer Dreiphasen-Vollbrückenschaltung verbunden sind. Danach setzt der Wechselrichter 42 Gleichstrom in Dreiphasen-Wechselstrom von variabler Spannung und variabler Frequenz um, und zwar mittels einer Öffnungs-/Schließsteuerung für die IGBTs 41a mittels eines PWM-Signals, das erhalten wird durch einen Größenvergleich zwischen einer Phasenspannungsanweisung und einem Träger als eine Dreieckschwingung oder eine Sägezahnschwingung, die eine vorgegebene Frequenz haben. Danach wird das Ausgangssignal des Wechselrichters 42 durch Verbindungsleitungen 92r, 92s und 92t als Wechselspannungs-Ausgangsleitung über ein Ausgangsfilter 45 dem Dreiphasenmotor 46 zugeführt.
Ein System ist aufgebaut aus der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40, dem Umformer 41, dem Zwischenfilter 44, dem Wechselrichter 42, dem Ausgangsfilter 45 und dem Dreiphasenmotor 46, die oben beschreiben sind. Es ist anzumerken, dass die Wechsel spannungs-Elektrizitätsversorgung 40 eine erdpotentialfreie Kapazität aufweist. Zusätzlich sind, wie in der Technik allgemein bekannt, die Chassis oder Gehäuse (nicht dargestellt) des Umformers 41, des Zwischenfilters 44, des Wechselrichters 42, des Ausgangsfilters 45 und des Dreiphasenmotors 46 geerdet (GND), und sie haben erdpotentialfreie Kapazitäten, und Gleichtaktstrom fließt über jede erdpotentialfreie Kapazität. Der geerdete Zustand ist durch einen Erdleiter 100N in 2 dargestellt.
Als nächstes wird der Betrieb beschrieben. Indem die Wicklung 14 zur Abtastung einer Gleichtaktspannung verwendet wird, detektiert der Gleichtakt-Transformator 1 die Gleichtaktspannung V1, die von dem Gleichtaktstrom J1 erzeugt wird, der von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 zu den Dreiphasen-Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t fließt, d. h. den Wicklungen 11, 12 und 13. Allgemein ist das Frequenzband des Gleichtaktstroms 150 kHz bis 30 MHz.
Die Abtastung kann jedoch durchgeführt werden, ohne auf das oben genannte Frequenzband beschränkt zu sein. Es ist anzumerken, dass die Gleichtaktspannung V1 im Verhältnis zu der Gleichtaktinduktanz des Gleichtakt-Transformators 1 erzeugt wird (die Wicklungsverhältnisse der Wicklungen 11, 12 und 13 und der Wicklung 14). Die Gleichtaktspannung V1 wird an die Filtereinrichtung 6 angelegt, und die Spannung V2 wird von der Filtereinrichtung 6 erzeugt.
Die Filtereinrichtung 6 ist aufgebaut aus mindestens einer Filterschaltung, und sie ist derart eingestellt, dass die Verstärkung (Amplitudenverhältnis) für eine Frequenzkomponente der Frequenzkomponenten der Gleichtaktspannung V1, die die detektierte Spannung ist, vermindert wird, und zwar eine Frequenzkomponente, wie zum Beispiel eine Frequenz, die kleiner als eine Trägerfrequenz des Wechselrichters 42 ist, eine Frequenz aus einem Frequenzbereich, der durch den Standard festgelegt ist, oder eine Frequenz, die eine Resonanz aufgrund der Impedanz des Systems oder der Impedanz einer Gleichtaktdrosselspule oder eines Filterkondensators bedingt. Alternativ werden die Verstärkung und die Phase für jede der Filtereinrichtungen 6 eingestellt, z. B. wird die Verstärkung für eine Frequenz als Störverringerungsziel derart eingestellt, dass sie zunimmt.
Die Spannung V2, die an den Spannungsverstärker 3 angelegt wird, wird um einen Faktor der Verstärkung (G) in dem Spannungsverstärker 3 verstärkt und dann als Ausgangsspannung V3 ausgegeben. Eine Gleichspannungskomponente der Ausgangsspannung V3 wird durch den Ausgangskondensator 8 eliminiert, und anschließend wird die Spannung V4, die eine Wechselspannungskomponente der Ausgangsspannung V3 ist, an den Sternpunkt 2N der Kondensatoren 21, 22 und 23 der Strominjektionsschaltung 2 ausgegeben. Die Spannung V4 wird derart erzeugt, dass sie die gleiche Phase wie die der Gleichtaktspannung V1 hat. Folglich stellt der Spannungsverstärker 3 die Ausgangsspannung V3 derart ein, dass der Strom J3 (1), der die gleiche Phase und die gleiche Größe wie diejenigen des Gleichtaktstroms J1 haben, der ein Hochfrequenz-Leckstrom ist, den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t durch die Kondensatoren 21, 22 und 23 zugeführt wird.
Es ist anzumerken, dass Strom, der die gleiche Phase hat, sich auf einen Strom bezieht, dessen Phasen sich mit den Phasen der Stromkomponente des Hochfrequenz-Leckstroms (Gleichtaktstrom J1) decken, die eine Verringerungszielfrequenz aufweisen.
Das heißt, dass in 1 und 2 die Gleichtaktspannung V1, die von dem Gleichtaktstrom J1 erzeugt wird, mittels des Gleichtakt-Transformators 1 detektiert und dann an die Filtereinrichtung 6 angelegt wird. Anschließend wird die Gleichtaktspannung V1 in Bezug auf die Verstärkung und die Phase für jede Frequenz durch die Filtereinrichtung 6 eingestellt, und sie wird als Spannung V2 an den Spannungsverstärker 3 angelegt.
Anschließend geht die Ausgangsspannung V3, die durch Verstärken der Spannung V2 mit einem Faktor G in dem Spannungsverstärker 3 erhalten wird, durch den Ausgangskondensator 8, so dass eine Gleichspannungskomponente der Ausgangsspannung V3 entfernt wird. Danach wird die Spannung V4, die eine Wechselspannungskomponente ist, an den Sternpunkt 2N der Kondensatoren 21, 22 und 23 der Strominjektionsschaltung 2 angelegt, so dass die Zwischenanschluss-Spannungen der Kondensatoren 21, 22 und 23 verändert werden. Folglich wird der Strom J3, der die gleiche Phase wie die des Gleichtaktstroms J1 hat, dem Umformer 41 durch die Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t zugeführt.
Es sei angemerkt, dass der oben beschriebene Gegenstand äquivalent dazu ist, dass die Induktanz des Gleichtakt-Transformators 1 um einen Faktor der Verstärkung verstärkt wird, der für jede Frequenz mittels der Filtereinrichtung 6 und des Spannungsverstärkers 3 eingestellt wird, und die resultierende Induktanz wird zwischen dem Gleichtakt-Transformator 1 und der Strominjektionsschaltung 2 erzeugt. Folglich wird der Fluss des Gleichtaktstroms von dem Umformer 41 zu der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 verringert.
Zu diesem Zeitpunkt steuert der Spannungsverstärker 3 die Ausgangsspannung V3 durch eine Offnungs-/Schließsteuerung für den FET 3d, um den Gleichtaktstrom J1 an Null anzunähern. Daher wird der größte Anteil des Gleichtaktstroms J2, der von den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t zum Umformer 41 fließt, als Strom J3 von dem Spannungsverstärker 3 über die Strominjektionsschaltung 2 zugeführt, so dass der Gleichtaktstrom J1, der von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 zu den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t fließt, auf im wesentlichen Null verringert werden kann.
Folglich wird bei der Frequenz, die durch die Filtereinrichtung 6 oder den Ausgangskondensator 8 aussortiert wird, der Gleichtaktstrom J2 in die Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t in dem System durch die Kondensatoren 21, 22 und 23 der Strominjektionsschaltung 2 injiziert, und er wird dann dem Umformer 41 zugeführt. Daher kann der Gleichtaktstrom J1, der zu den Dreiphasen-Wicklungen 11, 12 und 13 des Gleichtakt-Transformators 1 fließt, unterdrückt werden.
Da eine einfache Verstärkerschaltung, die zum Beispiel einen Operationsverstärker benutzt, auf den Spannungsverstärker 3 angewendet werden kann, kann außerdem dessen Aufbau vereinfacht werden.
Wenn ein Transformator (Gleichtakt-Transformator 1) zum Detektieren der Gleichtaktspannung V1 verwendet wird, können des weiteren die Filtereinrichtung 6 und der Spannungsverstärker 3 von den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t, die die Wechselspannungs-Ausgangsleitungen des Systems sind, isoliert werden, und nur Störungen, die eine Frequenzkomponente als ein Verringerungsziel sind, können mit der Filtereinrichtung 6 detektiert werden. Da die elektronischen Bauteile, die für die Filtereinrichtung 6 und den Spannungsverstärker 3 verwendet werden, keine großen Durchschlagspannungen aufzuweisen brauchen, kann daher eine Verringerung von Größe und Kosten der Vorrichtung verwirklicht werden.
Es sei angemerkt, dass abhängig von der Eintrittsbedingung der Störungen und der Verbindungsbeschaffenheit der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43 der Ausgangskondensator 8 oder die Filtereinrichtung 6 weggelassen werden können.
Was die Abtastung der Gleichtaktspannung V1 durch den Gleichtakt-Transformator 1 anbelangt, wird außerdem die Eingangsimpedanz des Spannungsverstärkers 3 auf einen großen Wert eingestellt, um die Spannung zwischen beiden Enden der Wicklung 14 exakt zu ermitteln. Dies wird getan, da eine Abnahme der Eingangsimpedanz die Abtastungsgenauigkeit für die Gleichtaktspannung V1 verschlechtert.
Da ein Kondensator zur Ermittlung des Gleichtaktstroms verwendet wird, nimmt in einem herkömmlichen Beispiel dann, wenn ein Hochfrequenz-Gleichtaktstrom detektiert wird, die Impedanz einer Abtastungsschaltung ab, und die Gleichtaktspannung V1 tritt kaum auf.
Daher ist es schwierig, einen kleinen Gleichtaktstrom oder einen Gleichtaktstrom in einem Hochfrequenzband zu detektieren. Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform Spannung durch den Gleichtakt-Transformator 1 in einem Zustand detektiert, in welchem die Gleichtaktspannung erzeugt wird. Daher wird eine Störverminderungswirkung aufgrund der Gleichtaktimpedanz, die von dem Gleichtakt-Transformator 1 erzeugt wird, überlagert, so dass eine weiter vergrößerte Störverminderungswirkung erzielt wird.
Die Gleichtaktspannung V1 beinhaltet auch Störungen von Frequenzkomponenten, wie zum Beispiel: eine Phasenumkehrfrequenz, bei welcher – aufgrund von Charakteristika, wie der Impedanz einer Schaltung, mit welcher der Spannungsverstärker 3 verbunden ist, und der Verzögerungszeit des Operationsverstärkers (nicht dargestellt), der darin vorhanden ist – sich die Phase der Ausgangsspannung V3 des Spannungsverstärkers 3 (Operationsverstärkers) von der Phase der detektierten Gleichtaktspannung V1 umkehrt; eine Resonanzfrequenz aufgrund der Impedanz der Leitungen, des Gleichtakt-Transformators 1 oder dergleichen; und wenn der Wechselrichter 42 verbunden ist, ein Niederfrequenzbereich, wie eine Frequenz nahe der Trägerfrequenz des Wechselrichters 42, die nicht beseitigt zu werden braucht.
Bei der Filtereinrichtung 6 werden die Verstärkungen der oben genannten Frequenzbänder durch die Filtereinrichtung 6 gesenkt, so dass nur Störungen in einem Frequenzband als Verringerungsziel verringert werden, ohne dass die Störungen verstärkt werden.
Wenn die Konstante der Filtereinrichtung 6 eingestellt wird, ist es außerdem möglich, die Phasenumkehrfrequenz einzustellen, bei welcher sich die Phase des Ausgangsstroms, der von dem Spannungsverstärker 3 ausgegeben wird, aufgrund von Charakteristika, wie der Verzögerungszeit des Operationsverstärkers oder dergleichen von der Phase des Gleichtaktstroms umkehrt, der in dem Gleichtakt-Transformator 1 fließt.
Folglich wird die Toleranz für die Verstärkung in einem Frequenzband erreicht, in welchem sich die Phase umkehrt, und die Verstärkung des Spannungsverstärkers 3 für Störungen in einem Frequenzband als ein Verringerungsziel kann groß gemacht werden, so dass ein stabiler Betrieb durchgeführt werden kann und ein Störstrom wirksam vermindert werden kann.
Bezüglich des oben genannten Frequenzbands wird die Filterkonstante derart eingestellt, dass das Frequenzband zum Beispiel ein Frequenzband gleich oder höher als 150 kHz wird, was ein Frequenzband ist, das in dem Rauschnormal definiert ist, oder ein Frequenzband mit einem großen Bedarf an Störungsverminderung, die auf einem Messergebnis der Störungen des Systems oder der Busleitungen beruht. Folglich können Störungen aufgrund eines Leckstroms in diesen Frequenzbändern wirkungsvoll vermindert werden.
Um die Phase der Gleichtaktspannung V1 einzustellen und die eingestellte Spannung an die Filtereinrichtung 6 anzulegen, kann außerdem ein Eingangskondensator an der der Filtereinrichtung 6 vorgelagerten Stufe vorgesehen sein, und ein Widerstand kann zwischen dem GND und der Leitung vorgesehen sein, die den Eingangskondensator und den Ausgang der Wicklung 14 zur Abtastung der Gleichtaktspannung verbindet, so dass es möglich ist, nur eine Wechselspannungskomponente der Gleichtaktspannung V1 an die Filtereinrichtung anzulegen.
In dem Fall, in welchem eine Phase eines Eingangssystems wie in 5 gezeigt geerdet ist (der Fall der S-Phase ist gezeigt), wird außerdem die Energieversorgungsspannung an den Ausgang des Operationsverstärkers angelegt. In diesem Fall kann dann, wenn ein Hochpassfilter für den Ausgang des Operationsverstärkers vorgesehen ist, das ein Frequenzband gleich der höher als die Energieversorgungsfrequenz aufweist, der Spannungsverstärker 3 vor der oben genannten Spannung geschützt werden, und Harmonischen-Gleichtaktstrom (Strom J3) kann in das System injiziert werden.
Das Hochpassfilter wird durch den Ausgangskondensator 8 und einen Widerstand gebildet, der zwischen den Ausgangsanschluss und den Erdungsanschluss in den Spannungsverstärker 3 geschaltet ist. Alternativ kann das Hochpassfilter durch den Ausgangskondensator 8 und den Ausgangswiderstand des Spannungsverstärkers 3 gebildet sein.
In einem Fall, wenn die Phase eines Energieversorgungssystems, an welches ein Gerät angeschlossen ist, geerdet ist, können außerdem die Konstanten der Kondensatoren 21 bis 23 und der Erdungswiderstand 24 der Strominjektionsschaltung 2 derart eingestellt werden, dass eine Injektionsschaltung, die zu dem Ausgang des Spannungsverstärkers 3, wie er von dem System gesehen wird, konstant ist, einem Hochpassfilter entspricht, das ein Frequenzband gleich der oder größer als die Energieversorgungsfrequenz hat, so dass der Spannungsverstärker 3 vor der obigen Spannung geschützt werden kann, und Harmonischen-Gleichtaktstrom (Strom J3) in das System injiziert werden kann.
Da eine Gleichspannungskomponente davon abgehalten wird, an das System von den Kondensatoren 21 bis 23 der Strominjektionsschaltung 2 abgegeben zu werden, kann in diesem Fall der Ausgangskondensator 8 weggelassen werden.
Wenn dem System Leistung zugeführt wird oder wenn eine Spannungsunregelmäßigkeit zwischen Phasen auftritt, so tritt außerdem eine unregelmäßige Spannung am Sternpunkt 2N der Strominjektionsschaltung 2 auf. Um den Spannungsverstärker 3 vor der unregelmäßigen Spannung zu schützen, ist eine Schutzschaltung vorgesehen, die aus einer Zenerdiode, einem Widerstand und dergleichen aufgebaut ist, und zwar zwischen Erde und irgendeinem Ort zwischen dem Spannungsverstärker 3 und der Strominjektionsschaltung 2. Folglich kann der Spannungsverstärker 3 vor der unregelmäßigen Spannung in der obigen Situation geschützt werden.
Es ist anzumerken, dass, wie in 2 gezeigt, falls die Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43 zwischen der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 und dem Umformer 41 vorgesehen ist, alle Gleichtaktströme, die von dem Umformer 41 und dem Wechselrichter 42 erzeugt werden, zu Unterbindungszielen werden. Daher kann eine Störausbreitung zu der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 wirksam unterbunden werden.
In jüngster Zeit werden als Schalteinrichtungen, wie z. B. die IGBTs 41a des Umformers 41 und die IGBTs 42a des Wechselrichters 42, Schalteinrichtungen verwendet, die aus Halbleitern mit großer Bandlücke aufgebaut sind, welche aus Siliciumcarbid (SiC), Gallium-Nitrid-basierten Materialien, Diamant oder dergleichen bestehen. Als Folge wird die Geschwindigkeit des Schaltvorganges weiter erhöht, doch die Menge von auftretenden Störungen neigt dazu, sich mit der Erhöhung der Geschwindigkeit auch zu erhöhen. Ungeachtet eines solchen oben beschriebenen Problems kann die Vorrichtung 43 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms der vorliegenden Ausführungsform einen Hochfrequenz-Leckstrom unabhängig von den Arten von Schalteinrichtungen verringern und so wirken, dass sie die verursachten Störungen verringert.
Daher ist es möglich, Störungen wirkungsvoll zu vermindern, die durch Schalteinrichtungen aus Siliciumcarbid oder dergleichen verursacht werden, welche Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgänge ausführen. Sogar in dem Fall, in dem der Operationsverstärker des Spannungsverstärkers 3 den FET 3d verwendet, der durch einen Halbleiter mit großer Bandlücke oder dergleichen, wie beispielsweise aus Siliciumcarbid, Gallium-Nitrid-basierten Materialien oder Diamant gebildet ist, wird es außerdem auf ähnliche Weise möglich, den Einfluss von Störungsereignissen zu vermindern und einen Hochfrequenz-Leckstrom zu verringern, der eine große Energie hat.
Es ist anzumerken, dass es in dem Fall, in welchem ein Halbleiter mit großer Bandlücke, wie Siliciumcarbid, Gallium-Nitrid-basierte Materialien oder Diamant für die Schalteinrichtungen des Umformers 41, des Wechselrichters 42 und dergleichen verwendet wird, berücksichtigt ist, dass die Unterbrechungsgeschwindigkeit der Spannung oder des Stroms auf einen Schaltvorgang hin ansteigt, und dass der Hochfrequenz-Leckstrom ansteigt. Daher ist es wirkungsvoll, die Betriebsgeschwindigkeit zu erhöhen, indem als Schaltelemente einer Vorrichtung zum Vermindern von Störungen ein Operationsverstärker verwendet wird, der einen Halbleiter mit großer Bandlücke verwendet.
Ausführungsform 2
6 ist ein Aufbauplan, der den Aufbau einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 2 zeigt. In 6 wird eine Vorrichtung 143 zum Reduzieren eines Hochfrequenz-Leckstroms als eine Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms anstelle der in 2 gezeigten Vorrichtung zum Reduzieren eines Hochfrequenz-Leckstroms 43 verwendet, und die Vorrichtung zum Reduzieren eines Hochfrequenz-Leckstroms hat eine Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30.
Die Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 wandelt Wechselleistung von den Verbindungsleitungen 91s bis 91t in Gleichspannungen auf zwei Pegeln, nämlich einem positiven und einem negativen, um, und führt die Gleichspannungen als Betriebsleistung dem Spannungsverstärker 3 zu. Bei der Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 ist die Anodenseite einer Diode 31 an die S-Phase-Verbindungsleitung 91s angeschlossen, und die Kathodenseite ist über einen Widerstand 32 mit der Kondensatorseite 34 einer Reihenschaltung verbunden, die aus dem Kondensator 34 und einem Kondensator 35 gebildet ist.
Die Kondensatorseite 35 der Reihenschaltung des Kondensators 34 und des Kondensators 35 sind mit der T-Phase-Verbindungsleitung 91t verbunden, und der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 34 und dem Kondensator 35 ist geerdet. Außerdem ist eine Zenerdiode 33 in Parallelschaltung mit der Reihenschaltung des Kondensators 34 und des Kondensators 35 verbunden und mit Gleichspannungs-Anschlüssen 30a und 30b verbunden.
Eine Wechselspannung, die zwischen den S-Phase- und den T-Phase-Verbindungsleitungen 91s und 91t erzeugt wird, wird durch Halbwellengleichrichtung mittels der Diode 31 verarbeitet und anschließend mittels des Widerstands 32 und der Zenerdiode 33 geteilt, so dass zwei Gleichspannungen erhalten werden, die verschiedene Spannungspegel haben, um den Spannungsverstärker 3 an beiden Gleichspannungs-Anschlüssen 30a und 30b der Reihenschaltung aus Kondensator 34 und Kondensator 35 zu betreiben.
Die Gleichspannungs-Anschlüsse 30a und 30b sind mit den Anschlüssen der Elektrizitätsversorgung 3a und 3b des Spannungsverstärkers 3 verbunden, um dem Spannungsverstärker 3 Betriebsleistung zuzuführen. Der restliche Aufbau ist der gleiche wie bei der Ausführungsform 1 in 1 bis 4. Daher sind die entsprechenden Teile durch die gleichen Merkmale bezeichnet, und deren Beschreibung wird ausgelassen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es nicht nötig, Spannung getrennt zuzuführen, da die Gleichleistungsversorgung zum Betreiben des Spannungsverstärkers 3 durch den Empfang von Wechselleistung von den Verbindungsleitungen 91s und 91t erreicht wird. Zudem wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Trenntransformator oder ein Umformer nicht benötigt, da die Spannung durch die Zenerdiode 33 eingestellt wird, so dass die Größe und die Kosten eines Energieversorgungsbereiches verringert werden können.
Das Verfahren zur Spannungseinstellung ist nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt, sondern kann geregelte Leistung von den Verbindungsleitungen mittels eines Trenntransformators oder eines DC-/DC-Umformers bereitstellen.
Bei der Aufnahme von Wechselleistung von den Verbindungsleitungen 91s und 91t ist es wünschenswert, dass die Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 Wechselleistung von den Verbindungsleitungen 91s und 91t auf der Seite der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 aufnimmt. Falls der Leistungsaufnahmepunkt auf der Seite der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 in Bezug auf die Strominjektionsschaltung 2 ist, wird der Gleichtaktstrom J1, der in den Verbindungsleitungen 91s und 91t fließt, vermindert. Daher kann eine Störung, die in den Spannungsverstärker 3 über die Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 fließt, verringert werden, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 143 ist verbessert.
Obwohl in 6 die Gleichspannungs-Energieversorgung zum Betreiben des Spannungsverstärkers 3 von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 erhalten wird, indem die Verbindungsleitungen 91s und 91t verwendet werden, kann außerdem eine Gleichspannungs-Energieversorgung durch Gleichrichtung von den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t erhalten werden, so dass die gleiche Wirkung erreicht werden kann.
Darüber hinaus kann Leistung auch von einer Verbindungsleitung aufgenommen werden, die eine andere als die Verbindungsleitungen 91s und 91t auf der Seite der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 ist. Insbesondere kann eine Vielzahl von Kondensatoren ähnlich den Kondensatoren 34 und 35 oder eine Reihenschaltung, aufgebaut aus einem Widerstand und einer Zenerdiode, zwischen den Verbindungsleitungen 41P und 41N auf der Ausgangsseite des Kondensators 41 angeschlossen werden, um eine Gleichspannungs-Energieversorgung zu erhalten.
Ausführungsform 3
7 und 8 zeigen Ausführungsform 3, und 7 ist ein Aufbauplan, der den Aufbau einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zeigt, und 8 ist ein Anschlussplan, der ein Anschlussbeispiel der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms in 7 zeigt. Da in 7 eine Vorrichtung 243 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms auf der Gleichspannungsseite vorgesehen ist, sind zwei Hauptwicklungen vorgesehen, in denen Gleichstrom fließt.
Folglich ist der Aufbau der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 243 ein wenig verschieden von denen der Vorrichtungen 43 und 143 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms, die auf der Wechselspannungsseite vorgesehen sind und die in 1 und 6 dargestellt sind, hat aber die gleiche Funktion. Nachstehend wird der Aufbau der Vorrichtung 243 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms ausführlich beschrieben.
In 7 weist die Vorrichtung 243 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms folgendes auf: einen Gleichtakt-Transformator 201 als Spannungsabtastbereich, eine Strominjektionsschaltung 202 als Stromversorgungsbereich, eine Filtereinrichtung 206, einen Spannungsverstärker 203 und eine Energieversorgungseinrichtung 230. Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Ausgangskondensator 8 gemäß 1 weggelassen wurde.
Wie in 8 dargestellt, ist in einem System, das Leistung von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 an den Dreiphasenmotor 46 als Last zuführt, die Vorrichtung 243 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zwischen dem Umformer 41 als erstem elektrischem Gerät und dem Wechselrichter 42 als zweitem elektrischem Gerät vorgesehen, und zwar über die Verbindungsleitungen 41P und 41N als Gleichspannungs-Busleitungen, die den Umformer 41 und den Wechselrichter 42 verbinden, und sie verringert den Gleichtaktstrom J11, der ein Hochfrequenz-Leckstrom ist, der von dem Umformer 41 zu den Verbindungsleitungen 41P und 41N fließt.
Wechselleistung von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 wird an den Umformer 41 durch die Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t angelegt. Der Umformer 41 wandelt Dreiphasen-Wechselstrom in Gleichstrom variabler Spannung um, und die erhaltene Gleichleistung wird einem Wechselrichter 42 durch die Verbindungsleitungen 41P und 41N als Gleichspannungs-Busleitungen zugeführt. Der Wechselrichter 42 wandelt den Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom mit variabler Spannung und variabler Frequenz um, und anschließend wird das Ausgangssignal des Wechselrichters 42 an den Dreiphasenmotor 46 über die Verbindungsleitungen 92r, 92s und 92t als AC-Ausgangsleitungen ausgegeben.
Es ist anzumerken, dass in 8 der Erdleiter 100N aus 2 nicht gezeigt ist, aber jede Einrichtung als geerdet angenommen wird.
Wie in 7 dargestellt, hat der Gleichtakt-Transformator 201 Gleichstromwicklungen 211 und 212 als Hauptwicklungen und eine Wicklung 214 zur Gleichtakt-Spannungsabtastung als Wicklung zur Spannungsabtastung. Die Hauptwicklungen 211 und 212 des Gleichtakt-Transformators 201 sind in Reihenschaltung mit den Verbindungsleitungen 41P und 41N verbunden, und die Strominjektionsschaltung 202 ist verbunden mit den Verbindungsleitungen 41P und 41N auf der Seite des Wechselrichters in Bezug auf den Gleichtakt-Transformator 201.
Die Wicklungen 211 und 212 und die Wicklung 214 des Gleichtakt-Transformators 201 sind jeweils aufgebaut aus einer vorgegebenen Anzahl von Wicklungen (in der vorliegenden Ausführungsform: fünf Wicklungen) aus Draht, der auf einen nicht dargestellten Eisenkern gewickelt ist. Es ist anzumerken, dass die Wicklungen 211, 212 und 214 derart gewickelt sind, dass sie Polaritäten aufweisen, wie sie mittels schwarz ausgefüllter Kreise in 7 gekennzeichnet sind.
Die Strominjektionsschaltung 202 ist aufgebaut aus Kondensatoren 221 und 222 zum Anlegen von Gleichtaktspannung und einem Erdungswiderstand 224, die miteinander verbunden sind. Genauer gesagt, es sind Anschlüsse auf einer Seite der Kondensatoren 221 und 222 jeweils an die Gleichspannungs-Verbindungsleitungen 41P und 41N, angeschlossen, und Anschlüsse auf der anderen Seite sind gemeinsam an einen Sternpunkt 202N angeschlossen. Der Sternpunkt 202N ist mittels eines Erdungswiderstandes 224 geerdet. Der Spannungsverstärker 203 ist aufgebaut aus Gleichspannungs-Anschlüssen 203a und 203b und einem Operationsverstärker, der einen FET 203d als Halbleiterbauteil zur Spannungsverstärkung hat. Der Spannungsverstärker 203 wird mit Betriebsleistung von der Energieversorgungseinrichtung 230, die später beschreiben wird, über die Gleichspannungs-Anschlüsse 203a und 203b versorgt.
Die Ausgangsspannung V11 der Wicklung 214 zur Gleichtakt-Spannungsabtastung wird als Spannung V12 über die Filtereinrichtung 206 an den positiven Eingangsanschluss des Spannungsverstärkers 203 geführt, so dass die Spannung verstärkt wird, und dann wird die verstärkte Spannung als Ausgangsspannung V13 dem Verbindungspunkt zwischen dem Erdungswiderstand 224 und dem Verbindungspunkt 202N der Kondensatoren 221 und 222 zugeführt. Es ist anzumerken, dass ein Anschluss der Wicklung 214 für die Abtastung einer Gleichtaktspannung geerdet ist. Außerdem ist die Filtereinrichtung 206 die gleiche wie die Filtereinrichtung 6, die in 1 gezeigt ist.
Die Energieversorgungseinrichtung 230 wandelt Gleichspannung von den Verbindungsleitungen 41P und 41N in Gleichspannungen auf zwei Pegeln, nämlich einem positiven und einem negativen, um, und führt die Gleichspannungen als Betriebsspannung dem Spannungsverstärker 203 zu. Bei der Energieversorgungseinrichtung 230 ist eine Zenerdiode 233 in Parallelschaltung mit der Reihenschaltung verbunden, die aus einem Kondensator 234 und einem Kondensator 235 aufgebaut ist, und Gleichspannungs-Anschlüsse 230a und 230b sind mit der Zenerdiode 233 verbunden.
Die Kondensatorseite 234 der Reihenschaltung des Kondensators 234 und des Kondensators 235 sind mit der Verbindungsleitung 41P verbunden, und die Kondensatorseite 235 der Reihenschaltung des Kondensators 234 und des Kondensators 235 sind mit der Verbindungsleitung 41N verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 234 und dem Kondensator 235 ist geerdet.
Es ist bevorzugt, dass die Energieversorgungseinrichtung 230 Leistung von den Verbindungsleitungen 41P und 41N auf der Seite des Umformers 41 aufnimmt. Falls der Leistungsaufnahmepunkt auf der Seite der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 41 in Bezug auf die Strominjektionsschaltung 202 ist, wird der Gleichtaktstrom J1, der in den Verbindungsleitungen 41P und 41N fließt, vermindert. Daher kann eine Störung, die in den Spannungsverstärker 203 über die Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 230 fließt, verringert werden, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 243 ist verbessert.
Um Spannungsschwankungen zwischen den Verbindungsleitungen 41P und 41N, an welche die Energieversorgungseinrichtung 230 angeschlossen ist, daran zu hindern, die Seite des Wechselrichters 42 über den Spannungsverstärker 203 zu beeinflussen, kann außerdem eine Drosselspule, ein Widerstand oder dergleichen zwischen der Verbindungsleitung 41P und der Zenerdiode 233 vorgesehen sein, um ein Filter zu bilden.
Des weiteren kann die Energieversorgungseinrichtung 230 Leistung von den Verbindungsleitungen 41P und 41N auf der Seite des Wechselrichters 42 in Bezug auf die Strominjektionsschaltung 202 aufnehmen.
Der Betrieb der Vorrichtung 243 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist annähernd der gleiche wie derjenige der Vorrichtung 43 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms, wie sie in 1 gezeigt ist, und wird kurz erläutert. Die Gleichtaktspannung V11, die von dem Gleichtaktstrom J11 erzeugt wird, der von dem Umformer 41 zu den Verbindungsleitungen 41P und 41N fließt, wird von dem Gleichtakt-Transformator 201 detektiert.
Anschließend wird die Gleichtaktspannung V11 in Bezug auf deren Verstärkung und deren Phase für jede Frequenz durch die Filtereinrichtung 206 eingestellt, und sie wird als Spannung V12 an den Spannungsverstärker 203 angelegt. Anschließend wird die Ausgangsspannung V13, die durch Verstärken der Spannung V12 in dem Spannungsverstärker 203 erhalten wird, an den Verbindungspunkt 202N der Kondensatoren 221 und 222 der Strominjektionsschaltung 202 angelegt.
Wenn die Ausgangsspannung V13 eingestellt wird, stellt der Spannungsverstärker 203 zu diesem Zeitpunkt die Zwischenanschluss-Spannungen der Kondensatoren 221 und 222 derart ein, dass der Strom J13, der die gleiche Phase wie der Gleichtaktstrom J11 hat, der ein Hochfrequenz-Leckstrom ist, von den Verbindungsleitungen 41P und 41N zu dem Wechselrichter 42 über die Kondensatoren 221 und 222 geführt wird.
Zu diesem Zeitpunkt steuert der Spannungsverstärker 203 die Ausgangsspannung V13 durch die Offnungs-/Schließsteuerung für den FET 203d des Spannungsverstärkers 203, um den Gleichtaktstrom J1 dem Wert Null anzunähern. Daher wird der größte Anteil des Gleichtaktstroms J12, der von den Verbindungsleitungen 41P und 42N zum Umformer 42 fließt, als Strom J13 von dem Spannungsverstärker 203 über die Strominjektionsschaltung 202 zugeführt, so dass der Gleichtaktstrom J11, der von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 41 zu den Verbindungsleitungen 41P und 41N fließt, auf im wesentlichen Null verringert werden kann.
Da die Vorrichtung 243 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zwischen dem Umformer 41 und dem Wechselrichter 42 angeschlossen ist, werden in der vorliegenden Ausführungsform zwei Verbindungsleitungen 41P und 41N zur Verbindung verwendet, so dass die Anzahl von Hauptwicklungen 211 und 212 des Gleichtakt-Transformators 201 verringert wird. Daher können die Größe und die Kosten des Vorrichtungsaufbaus der Vorrichtung 243 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms verringert werden.
Ausführungsform 4
9 zeigt Ausführungsform 4 und ist ein Anschlussplan, der ein Verbindungsbeispiel einer Vorrichtung 43a zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zeigt.
In einem System, das Leistung von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 an den Dreiphasenmotor 46 als Last zuführt, die Vorrichtung 43a zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zwischen dem Wechselrichter 42 als einem ersten elektrischen Gerät und dem Dreiphasenmotor 46 als einem zweiten elektrischen Gerät vorgesehen, und zwar über die Verbindungsleitungen 92r, 92s und 92t, die den Wechselrichter 42 und den Dreiphasenmotor 46 verbinden, und sie verringert den Gleichtaktstrom, der von dem Wechselrichter 42 zu den Verbindungsleitungen 92r, 92s und 92t fließt. Die Vorrichtung 43a zum Reduzieren eines Hochfrequenz-Leckstroms hat die gleiche Funktion wie die der Vorrichtung 43a zum Reduzieren eines Hochfrequenz-Leckstroms in 1, die in der obigen Ausführungsform 1 beschrieben ist, obwohl die technischen Daten leicht voneinander abweichen.
Wechselleistung von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 wird an den Umformer 41 durch die Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t angelegt. Der Umformer 41 wandelt Dreiphasen-Wechselstrom in Gleichstrom variabler Spannung um, und die erhaltene Gleichleistung wird einem Wechselrichter 42 durch die Verbindungsleitungen 41P und 41N als Gleichspannungs-Busleitungen zugeführt.
Der Wechselrichter 42 wandelt den Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom mit variabler Spannung und variabler Frequenz um, und das Ausgangssignal des Wechselrichters 42 wird an den Dreiphasenmotor 46 durch die Verbindungsleitungen 92r, 92s und 92t als AC-Ausgangsleitungen ausgegeben.
Es ist anzumerken, dass in 9 der Erdleiter 100N gemäß 2 nicht gezeigt ist, aber jede Einrichtung als geerdet angenommen wird.
Auch in diesem Fall kann eine Gleichspannungs-Energieversorgung zum Betrieb des Spannungsverstärkers 3 dadurch erhalten werden, dass Leistung von den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t wie in der obigen Ausführungsform 2 aufgenommen wird.
In den obigen Ausführungsformen sind die Wicklungen 11, 12 und 13, die Wicklung 14, die Wicklungen 211 und 212 und die Wicklung 214 der Gleichtakt-Transformatoren 1 und 201 jeweils aus der gleichen Anzahl von Wicklungen aufgebaut, d. h. fünf Wicklungen aus Draht, der auf einen nicht dargestellten Eisenkern gewickelt ist. Die Wicklungen sind darauf jedoch nicht beschränkt. Die Anzahl von Wicklungen der Wicklung 14 für Gleichtakt-Spannungsabtastung kann beispielsweise N-mal die Anzahl von Wicklungen der Wicklungen 11, 12 und 13 betragen. In diesem Fall ist der detektierte Wert der Gleichtaktspannung V1 × N. Das Gleiche trifft auf den Gleichtakt-Transformator 201 zu.
Falls der Abtastungswert der Gleichtaktspannung N-mal erhöht wird, d. h. falls die Anzahl von Wicklungen der Wicklung 14 zur Gleichtakt-Spannungsabtastung größer als die Anzahl von Wicklungen der Wicklungen 11, 12 und 13 gemacht wird, um die detektierte Spannung V1 zu vergrößern, kann folglich die Verstärkung G des Spannungsverstärkers 3 auf einen relativ kleinen Wert eingestellt werden, wodurch das Auftreten eines Messbereichsverstärkungsfehlers oder eines Messbereichsverschiebungsfehlers in dem Spannungsverstärker 3 unterbunden werden kann.
Außerdem kann selbst in dem Fall, wenn ein Gleichtakt-Transformator 1 verwendet wird, der eine kleine Größe und eine kleine Impedanz aufweist, eine ausreichend große Gleichtaktspannung detektiert werden, falls das Wicklungsverhältnis N auf einen großen Wert festgelegt wird.
In den obenstehenden Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, in dem bei dem Gleichtakt-Transformator 1 die Wicklungen 11 bis 13 und 14 jeweils auf einen Eisenkern gewickelt sind. Die Wicklungen sind darauf jedoch nicht beschränkt. Es kann zum Beispiel die Wicklung 14 zur Gleichtakt-Spannungsabtastung auf einen ringförmigen Eisenkern gewickelt werden, welchen die Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t durchdringen, und auch in diesem Fall kann die gleiche Wirkung erreicht werden. Außerdem kann auf ähnliche Weise auch bei dem Gleichtakt-Transformator 201 die Wicklung 214 zur Gleichtakt-Spannungsabtastung auf einen ringförmigen Eisenkern gewickelt werden, welchen die Verbindungsleitungen 41P und 41N durchdringen.
Ausführungsform 5
In den obenstehenden Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, in dem die Filtereinrichtung mindestens eine Filterschaltung aufweist und die Verstärkung und die Phase für jede Frequenz einstellt. In der vorliegenden Ausführungsform werden besondere Gestaltungen der Filtervorrichtung und des Spannungsverstärkers beschrieben.
10 ist ein Aufbauplan, der den Aufbau einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 5 zeigt. In 10 beinhaltet eine Vorrichtung 43b zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms als Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms folgendes: den Gleichtakt-Transformator 1 als Spannungsabtastbereich; die Strominjektionsschaltung 2 als Stromversorgungsbereich; Filterschaltungen 6a und 6b, die die Filtereinrichtung bilden; Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b, die den Spannungsverstärker bilden; und einen Kondensator 8a und eine Drosselspule 9 als Ausgangsfilter, die auf der Ausgangsseite der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b vorgesehen sind.
Es ist anzumerken, dass der gesamte Aufbau und der gesamte Betrieb und die damit erzielte Wirkung der Vorrichtung 43b zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms außer der spezifischen Filtereinrichtung, des spezifischen Spannungsverstärkers und des spezifischen Ausgangsfilters die gleichen sind wie diejenigen bei obenstehender Ausführungsform 1.
Das bedeutet, dass in obenstehender Ausführungsform 1 die Vorrichtung 43b zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zwischen der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 und dem Umformer 41 vorgesehen ist, und zwar über die Dreiphasen-Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t, die die Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 und den Umformer 41 verbinden, und dass sie den Gleichtaktstrom J1 verringert, der ein Hochfrequenz-Leckstrom ist, der von der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 zu den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t fließt.
Wie in 10 gezeigt, besitzt die Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43b folgendes: zwei Filterschaltungen 6a und 6b, die jeweils den Durchtritt von verschiedenen Frequenzkomponenten in Bezug auf die Gleichtaktspannung V1 begrenzen, die von dem Gleichtakt-Transformator 1 detektiert wird; die Spannungsverstärkerschaltung 33a, die die Ausgangsspannung V2 der Filterschaltung 6a um einen Faktor der Verstärkung (G1) verstärkt, um die Ausgangsspannung V3 zu erzeugen; die Spannungsverstärkerschaltung 33b, die die Ausgangsspannung V4 der Filterschaltung 6a um einen Faktor der Verstärkung (G2) verstärkt, um die Ausgangsspannung V5 zu erzeugen; den Kondensator 8a, der ein Ausgangsfilter für die Spannungsverstärkerschaltung 33a ist; und die Drosselspule 9, die ein Ausgangsfilter für die Spannungsverstärkerschaltung 33b ist.
Ein Phänomen, dass die Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b einen Störstrom verstärken, der ein Verringerungsziel ist, tritt bei einer Phasenumkehrfrequenz auf, an welcher sich die Phase des Stroms, der von den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b ausgegeben wird, von der Phase des Gleichtaktstroms J1 umkehrt, der in den Dreiphasen-Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t fließt, und zwar aufgrund von Charakteristika, wie der Impedanz einer Schaltung, mit welcher jede der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b verbunden ist, und der Verzögerungszeit eines Operationsverstärkers (nicht dargestellt), der in jeder der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b vorhanden ist.
In ähnlicher Weise beinhaltet die Gleichtaktspannung V1 als Faktoren zur Störungsverstärkung auch Störungen von Frequenzkomponenten, wie zum Beispiel: eine Resonanzfrequenz aufgrund der Impedanz der Leitungen, des Gleichtakt-Transformators 1 oder dergleichen; und wenn der Wechselrichter 42 angeschlossen wird, einen Niederfrequenzbereich, wie eine Frequenz nahe der Trägerfrequenz des Wechselrichters 42, die nicht beseitigt zu werden braucht.
Jede der Filterschaltungen 6a und 6b setzt die Verstärkung für das oben erwähnte Frequenzband herab, um nur Störungen in einem Frequenzband als Verringerungsziel zu vermindern, ohne die Störungen zu verstärken. In der vorliegenden Ausführungsform gewährleistet die Filterschaltung 6a die Verstärkung in einem Hochfrequenzband, das gleich der oder größer als die Resonanzfrequenz ist, und die Filterschaltung 6b gewährleistet die Verstärkung in einem Niederfrequenzband, das gleich der oder kleiner als die Resonanzfrequenz ist.
Das bedeutet, dass die Gleichtaktspannung V1, die von dem Gleichtakt-Transformator 1 detektiert wird, in Bezug auf deren Verstärkung und deren Phase für jede Frequenz in einem Hochfrequenzband mittels der Filterschaltung 6a eingestellt wird, und die erhaltene Spannung wird als Spannung V2 ausgegeben. Die Spannung V2 wird um einen Faktor der Verstärkung (G1) in der Spannungsverstärkerschaltung 33a verstärkt und dann als Spannung V3 ausgegeben. Die Ausgangsspannung V3 geht durch den Kondensator 8a, so dass eine Gleichspannungskomponente entfernt wird, und anschließend wird eine Hochfrequenzkomponente an den Sternpunkt 2N angelegt.
Außerdem wird die Gleichtaktspannung V1 auch an die Filterschaltung 6b angelegt. Bei der Filterschaltung 6b werden deren Verstärkung und deren Phase für jede Frequenz in einem Niederfrequenzband eingestellt, und die erhaltene Spannung wird als Spannung V4 ausgegeben. Die Spannung V4 wird um einen Faktor der Verstärkung (G2) in der Spannungsverstärkerschaltung 33b verstärkt und dann als Spannung V5 ausgegeben. Die Ausgangsspannung V5 geht durch die Drosselspule 9, so dass eine Hochfrequenzkomponente entfernt wird, und danach wird eine Niederfrequenzkomponente an den Sternpunkt 2N angelegt.
Es ist anzumerken, dass der Kondensator 8a derart eingestellt wird, dass er nur das Durchlassfrequenzband der Filterschaltung 6a durchläßt, also ein Hochfrequenzband, und die Drosselspule 9 wird derart eingestellt, dass sie nur ein Durchlassfrequenzband der Filterschaltung 6b durchläßt, also ein Niederfrequenzband.
Obwohl der Ausgang von jeder der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b an den Sternpunkt 2N angeschlossen ist, kann außerdem eine gegenseitige Interferenz zwischen den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b verringert werden, was der Tatsache geschuldet ist, dass der Kondensator 8a und die Drosselspule 9 als Ausgangsfilter vorgesehen sind.
Danach legt die Strominjektionsschaltung 2 die Spannungen, die über den Kondensator 8a und die Drosselspule 9 von den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b ausgegeben werden, an den Sternpunkt 2N der Kondensatoren 21, 22 und 23 an. Die Spannung V6 wird derart erzeugt, dass sie die gleiche Phase wie die Gleichtaktspannung V1 hat.
Durch Veränderung bei den Zwischenanschluss-Spannungen der Kondensatoren 21, 22 und 23 der Strominjektionsschaltung 2 wird der Strom J3, der die gleiche Phase wie der Gleichtaktstrom J1 hat, der ein Hochfrequenz-Leckstrom ist, als Ausgangssignal der Spannungsverstärkerschaltung dem Umformer 41 zugeführt.
Es sei angemerkt, dass der oben beschriebene Gegenstand äquivalent dazu ist, dass die Induktanz des Gleichtakt-Transformators 1 um einen Faktor der Verstärkung verstärkt wird, der für jede Frequenz mittels der Filterschaltungen 6a und 6b und der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b eingestellt wird, und dass die resultierende Induktanz zwischen dem Gleichtakt-Transformator 1 und der Strominjektionsschaltung 2 erzeugt wird.
Außerdem steuern zu diesem Zeitpunkt die Spannungsverstärkerschaltungen 33a bzw. 33b die Ausgangsspannungen V3 und V5 mittels einer Öffnungs-/Schließsteuerung für die darin enthaltenen Halbleiterbauteile, um den Gleichtaktstrom J1 dem Wert Null anzunähern.
Indem eine Vielzahl von Filterschaltungen 6a und 6b und eine Vielzahl von Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b verwendet werden, so werden in der vorliegenden Ausführungsform die Verstärkungen und Phasen für jede Frequenz mittels der Filterschaltungen 6a und 6b eingestellt, so dass nur Störungen in einem Frequenzband als Verringerungsziel zuverlässig vermindert werden können, ohne Störungen zu verstärken. Wenn das Frequenzband, für das die Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b eine Verstärkung vornehmen, geteilt wird, können außerdem eine Vielzahl von Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b parallel betrieben werden, ungeachtet eines Problems aufgrund von Unterschieden in den Kenndaten der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b. Daher kann ein großer Gleichtaktstrom (Strom J3) bereitgestellt werden.
Wenn die Konstanten der Filterschaltungen 6a und 6b eingestellt werden, ist es außerdem möglich, die Phasenumkehrfrequenz einzustellen, bei welcher sich die Phasen der Spannungen V3 und V5, die von den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b ausgegeben werden, von den Phasen der Gleichtaktspannung V1 umkehren, so dass die Phasenumkehrfrequenz eingestellt wird, bei welcher sich die Phasen der Ströme, die von den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b ausgegeben werden, umkehren.
Folglich wird eine Toleranz für die Verstärkung in einem Frequenzband erreicht, in welchem sich die Phase umkehrt, und die Verstärkung der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b für Störungen in einem Frequenzband als ein Verringerungsziel kann groß gemacht werden, so dass ein stabiler Betrieb durchgeführt werden kann.
Falls weiterhin die Phasenumkehrfrequenzen, bei welchen sich die Phasen der von den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b ausgebenen Spannungen V3 und V5 von der Phase der Gleichtaktspannung V1 umkehren, derart eingestellt werden, dass sie nicht miteinander übereinstimmen, werden Störungen auf einer Frequenz, die nicht durch die Spannungsverstärkerschaltung 33a verstärkt werden können, durch die Spannungsverstärkerschaltung 33b verstärkt, und andererseits werden die Störungen auf einer Frequenz, die nicht durch die Spannungsverstärkerschaltung 33b verstärkt werden können, durch die Spannungsverstärkerschaltung 33a verstärkt, so dass eine Störverminderungswirkung in einem breiten Frequenzband erreicht werden kann.
Was das obige Frequenzband anbelangt, wird die Filterkonstante derart eingestellt, dass das Frequenzband zum Beispiel ein Frequenzband wird, das gleich oder größer als 150 kHz ist, was ein Frequenzband ist, das in dem Rauschnormal definiert ist, oder ein Frequenzband, in welchem ein hoher Pegel einer Störungskomponente erkennbar ist, was auf einem Messergebnis der Störungen des Systems oder der Busleitungen beruht. Folglich können Störungen aufgrund eines Leckstroms in diesen Frequenzbändern wirkungsvoll vermindert werden.
Es sei angemerkt, dass es abhängig von einer Auftrittsbedingung der Störung nur nötig ist, entweder die Filterschaltung 6a oder den Kondensator 8a vorzusehen, indem deren Schaltungskonstanten eingestellt werden. In ähnlicher Weise ist es nur nötig, entweder die Filterschaltung 6b oder die Drosselspule 9 vorzusehen, indem ihre Schaltungskonstanten eingestellt werden.
In obenstehender Ausführungsform gewährleistet zudem die Filterschaltung 6a die Verstärkung in einem Hochfrequenzband, das gleich der oder größer als die Resonanzfrequenz ist, und die Filterschaltung 6b gewährleistet die Verstärkung in einem Niederfrequenzband, das gleich der oder kleiner als die Resonanzfrequenz ist. Ein Hochfrequenzband und ein Niederfrequenzband können jedoch durch die Phasenumkehrfrequenz voneinander getrennt sein, bei welcher sich die Phasen der von den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b ausgegebenen Spannungen V3 und V5 von der Phase der Gleichtaktspannung V1 umkehren, so dass eine wirkungsvolle Störungsverminderung erzielt wird.
Das bedeutet, dass die Konstanten der Filterschaltungen 6a und 6b derart eingestellt werden, dass die Filterschaltung 6a die Verstärkung in einem Frequenzband gewährleistet, das höher als die Phasenumkehrfrequenz liegt, bei welcher sich die Phase der Spannung V3 von einer Phase der Gleichtaktspannung V1 umkehrt, und dass die Filterschaltung 6b die Verstärkung in einem Frequenzband gewährleistet, das höher als die Phasenumkehrfrequenz liegt, bei welcher sich die Phase der Spannung V5 von der Phase der Gleichtaktspannung V1 umkehrt.
Ausführungsform 6
11 ist ein Aufbauplan, der den Aufbau einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 6 zeigt. In 11, wird eine Vorrichtung 143b zum Reduzieren eines Hochfrequenz-Leckstroms als eine Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms anstelle der in 10 gezeigten Vorrichtung 43b zum Reduzieren eines Hochfrequenz-Leckstroms verwendet, und die Vorrichtung zum Reduzieren eines Hochfrequenz-Leckstroms hat die gleiche Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 wie in der obigen Ausführungsform 2. Es sei angemerkt, dass der restliche Aufbau der gleiche ist wie bei der Ausführungsform 5.
Die Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 wandelt Wechselleistung von den Verbindungsleitungen 91s bis 91t in Gleichspannungen auf zwei Pegeln, nämlich einem positiven und einem negativen, um, und führt die Gleichspannungen als Betriebsleistung den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b zu. Bei der Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 ist die Anodenseite einer Diode 31 an die S-Phase-Verbindungsleitung 91s angeschlossen, und die Kathodenseite ist über einen Widerstand 32 mit der Kondensatorseite 34 einer Reihenschaltung verbunden, die aus dem Kondensator 34 und einem Kondensator 35 gebildet ist.
Die Kondensatorseite 35 der Reihenschaltung des Kondensators 34 und des Kondensators 35 sind mit der T-Phase-Verbindungsleitung 91t verbunden, und der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 34 und dem Kondensator 35 ist geerdet. Außerdem ist die Zenerdiode 33 in Parallelschaltung mit der Reihenschaltung des Kondensators 34 und des Kondensators 35 verbunden und mit Gleichspannungs-Anschlüssen 4 und 5 verbunden.
Wechselspannung, die zwischen den S-Phase- und den T-Phase-Verbindungsleitungen 91s und 91t erzeugt wird, wird durch Halbwellengleichrichtung mittels der Diode 31 verarbeitet und anschließend mittels des Widerstands 32 und der Zenerdiode 33 geteilt, so dass zwei Gleichspannungen erhalten werden, die verschiedene Spannungspegel haben, um den Spannungsverstärker 3 an beiden Gleichspannungs-Anschlüssen 4 und 5 der Reihenschaltung aus dem Kondensator 34 und dem Kondensator 35 zu betreiben.
Die Gleichspannungs-Anschlüsse 4 und 5 sind mit den Anschlüssen der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b verbunden, um den Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b Betriebsleistung zuzuführen.
Da die Gleichspannungs-Energieversorgung zum Betreiben der Spannungsverstärkerschaltungen 33a und 33b durch Aufnahme von Wechselleistung von den Verbindungsleitungen 91s und 91t erhalten wird, ist auch in der vorliegenden Ausführungsform – wie in obenstehender Ausführungsform 2 – ein Trenntransformator oder ein Sperrumformer nicht vonnöten, so dass die Größe und die Kosten eines Energieversorgungsteils verringert werden können. Auch in diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 Leistung von den Verbindungsleitungen 91s und 91t auf der Seite der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 aufnimmt.
Falls der Leistungsaufnahmepunkt auf der Seite der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 in Bezug auf die Strominjektionsschaltung 2 ist, wird der Gleichtaktstrom J1, der in den Verbindungsleitungen 91s und 91t fließt, vermindert. Daher kann eine Störung, die in den Spannungsverstärker 3 über die Gleichrichter-Energieversorgungseinrichtung 30 fließt, verringert werden, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung 143 zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms ist verbessert.
Zusätzlich kann wie in der obenstehenden Ausführungsform 2 die Gleichspannungs-Energieversorgung durch Gleichrichtung von den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t erhalten werden. Darüber hinaus kann Leistung auch von einer Verbindungsleitung aufgenommen werden, die eine andere als die Verbindungsleitungen 91s und 91t auf der Seite der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 ist.
Ausführungsform 7
In der obenstehenden Ausführungsform 5 wurden besondere Gestaltungen der Filtervorrichtung und des Spannungsverstärkers beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden andere besondere Gestaltungen der Filtervorrichtung und des Spannungsverstärkers beschrieben.
12 ist ein Aufbauplan, der den Aufbau einer Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms gemäß Ausführungsform 7 zeigt. In 12 beinhaltet eine Vorrichtung 43c zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms als Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms folgendes: den Gleichtakt-Transformator 1 als Spannungsabtastbereich; die Strominjektionsschaltung 2 als Stromversorgungsbereich; zwei erste Filterschaltungen 6aa und 6ab und eine zweite Filterschaltung 6ba, die die Filtereinrichtung bilden; und zwei erste Spannungsverstärkerschaltungen 33aa und 33ab und zwei zweite Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb, die den Spannungsverstärker bilden.
Zusätzlich besitzt die Vorrichtung 43c zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms Kondensatoren 8aa und 8ab als Ausgangsfilter, die auf den Ausgangsseiten der ersten Spannungsverstärkerschaltungen 33aa und 33ab vorgesehen sind, und Drosselspulen 9a und 9b als Ausgangsfilter, die auf den Ausgangsseiten der zweiten Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb vorgesehen sind.
Zusätzlich ist ein Widerstand 37 mit dem Ausgang des Gleichtakt-Transformators 1 verbunden, so dass die Spannung V1 erzeugt wird, die proportional zu dem Gleichtaktstrom J1 ist. Des weiteren wird die Spannung V1 an eine Pufferschaltung 38 angelegt, und dann wird das Ausgangssignal der Pufferschaltung 38 an die ersten Filterschaltungen 6aa und 6ab und die zweite Filterschaltung 6ba angelegt.
Es sei angemerkt, dass in dem Fall, wenn die Eingangsimpedanzen der Filterschaltungen 6aa, 6ab und 6ba groß sind, so dass ein großer Fehler nicht in den Spannungen V1 auftritt, die von dem Gleichtakt-Transformator 1 detektiert werden, wie beispielsweise einem Fall, in welchem die ersten Filterschaltungen 6aa und 6ab und die zweite Filterschaltung 6ba eine Funktion haben, die äquivalent zu der der Pufferschaltung 38 ist, oder wenn sie aus digitalen Schaltungen aufgebaut sind, die Pufferschaltung 38 nicht benötigt wird.
Es ist anzumerken, dass der gesamte Aufbau und der gesamte Betrieb und die damit erzielte Wirkung der Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43b mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus die gleichen sind wie diejenigen aus obenstehender Ausführungsform 1. Das bedeutet, dass in obenstehender Ausführungsform 1 die Vorrichtung 43c zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms zwischen der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 und dem Umformer 41 vorgesehen ist, und zwar über die Dreiphasen-Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t, die die Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung 40 und den Umformer 41, verbinden, und dass sie den Gleichtaktstrom J1 verringert, der ein Hochfrequenz-Leckstrom ist, der von der Wechsel spannungs-Elektrizitätsversorgung 40 zu den Verbindungsleitungen 91r, 91s und 91t fließt.
Eine erste Spannungsverstärkerschaltung 33aa, die den Gleichtaktstrom J1 verstärkt, wird zum Verringern von Störungen in einem Hochfrequenzband angeschlossen, das einer Frequenz f1 entspricht, die größer als eine Phasenumkehrfrequenz ist. Daher haben die erste Filterschaltung 6aa und der Kondensator 8aa, die Filter sind, die mit dem Eingang und dem Ausgang der ersten Spannungsverstärkerschaltung 33aa verbunden sind, Kenndaten dahingehend, dass sie ein Signal und Leistung mit einer Frequenz f1 höher als die Phasenumkehrfrequenz durchlassen.
Als nächstes wird eine erste Spannungsverstärkerschaltung 33aa zum Verringern von Störungen in einem Frequenzband angeschlossen, das einer Frequenz f2 entspricht, die kleiner als die Phasenumkehrfrequenz ist. Daher haben die erste Filterschaltung 6aa und der Kondensator 8aa, die Filter sind, die mit dem Eingang und dem Ausgang der ersten Spannungsverstärkerschaltung 33aa verbunden sind, Kenndaten dahingehend, dass sie ein Signal und Leistung mit einer Frequenz f2 kleiner als die Phasenumkehrfrequenz durchlassen.
Außerdem werden die beiden Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb angeschlossen, um Störungen in einem Frequenzband zu verringern, das – unter den Frequenzen f2, die kleiner als die obige Phasenumkehrfrequenz sind – einer Frequenz f3 entspricht, die kleiner als eine vorgegebene Frequenz F ist, die beispielsweise durch den Standard festgelegt ist. Daher haben die zweite Filterschaltung 6ba und die Drosselspulen 9a und 9b, die Filter sind, die mit den Eingängen und den Ausgängen der jeweiligen zweiten Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb verbunden sind, Kenndaten dahingehend, dass sie ein Signal und eine Leistung mit einer Frequenz f3 in dem Niederfrequenzband durchleiten.
Das bedeutet, dass die Gleichtaktspannung V1, die von dem Gleichtakt Transformator 1 detektiert wird, an die ersten Filterschaltungen 6aa und 6ab und die zweite Filterschaltung 6ba über die Pufferschaltung 38 angelegt wird.
Die ersten Filterschaltungen 6aa und 6ab leiten eine Hochfrequenz durch, die gleich der oder größer als eine vorgegebene Frequenz F ist. Eine erste Filterschaltung 6aa leitet ein Signal und eine Leistung durch, die eine Frequenz f1 höher als die Phasenumkehrfrequenz haben, und die andere erste Filterschaltung 6ab leitet ein Signal und eine Leistung durch, die eine Frequenz f2 niedriger als die Phasenumkehrfrequenz haben. In diesem Fall leitet die erste Filterschaltung 6ab auch eine Frequenzkomponente durch, die kleiner als die Frequenz F ist.
Anschließend gibt die erste Filterschaltung 6aa die Spannung V2a aus, die Spannung V2a wird um einen Faktor der Verstärkung (G1) in der ersten Filterschaltung 33aa verstärkt, und die verstärkte Spannung wird als Spannung V3a ausgegeben. Die Ausgangsspannung V3a geht durch den Kondensator 8aa, so dass eine Gleichspannungskomponente entfernt wird, und anschließend wird eine Hochfrequenzkomponente an den Sternpunkt 2N angelegt.
Außerdem gibt die erste Filterschaltung 6ab eine Spannung V2b aus, die Spannung V2b wird um einen Faktor der Verstärkung (Gb) in der ersten Filterschaltung 33ab verstärkt, und die verstärkte Spannung wird als Spannung V3b ausgegeben. Die Ausgangsspannung V3b geht durch den Kondensator 8ab, so dass eine Gleichspannungskomponente entfernt wird, und anschließend wird eine Hochfrequenzkomponente an den Sternpunkt 2N angelegt.
Die zweite Filterschaltung 6ba leitet ein Signal und eine Leistung mit der Frequenz f3 durch, die niedriger als die vorgegebene Frequenz F ist, und gibt eine Spannung V4 aus, die an die zwei zweiten Spannungsverstärkerschaltung 33ba und 33bb angelegt werden soll, die in Parallelschaltung vorgesehen sind. In diesem Fall haben die zwei zweiten Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb den gleichen Aufbau, und jede der beiden verstärkt die Spannung V4 um einen Faktor der Verstärkung (G3), so dass die Spannung V5 ausgegeben wird. Die Ausgangssignale der zweiten Spannungsverstärkerschaltungen 33ba bzw. 33bb gehen durch die Drosselspulen 9a bzw. 9b, so dass eine Hochfrequenzkomponente entfernt wird, und dann wird eine Niederfrequenzkomponente an den Sternpunkt 2N angelegt.
Danach legt die Strominjektionsschaltung 2 die Spannungen, die über die Kondensatoren 8aa und 8ab und die Drosselspulen 9a und 9b von den Spannungsverstärkerschaltungen 33aa, 33ab, und 33ba ausgegeben werden, an den Sternpunkt 2N der Kondensatoren 21, 22 und 23 an. Die Spannung V6 wird derart erzeugt, dass sie die gleiche Phase wie die Gleichtaktspannung V1 hat.
Durch Veränderung bei den Zwischenanschluss-Spannungen der Kondensatoren 21, 22, und 23 der Strominjektionsschaltung 2 wird der Strom J3, der die gleiche Phase wie der Gleichtaktstrom J1 hat, der ein Hochfrequenz-Leckstrom ist, von den Verbindungsleitungen 91r, 91s, und 91t in dem System zu dem Umformer 41 geführt.
Wie oben beschrieben, wird das Betriebsfrequenzband unter einer Vielzahl von Spannungsverstärkerschaltungen 33aa und 33ba, die eine Hochfrequenzkomponente verstärken, aufgeteilt, so dass die Ausgangsleistung der ersten Spannungsverstärkerschaltungen 33aa und 33ba unterbunden werden kann, und so dass die Größe und die Kosten des Vorrichtungsaufbaus verringert werden können.
Außerdem werden in einem Niederfrequenzbereich eine Vielzahl von zweiten Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb in Parallelschaltung verbunden, so dass auch große Störströme bewältigt werden können.
Es ist anzumerken, dass die Kondensatoren 8aa und 8ab und die Drosselspulen 9a und 9b, die die Ausgangsfilter der Spannungsverstärkerschaltungen 33aa, 33ab, 33ba und 33bb sind, jeweils so eingestellt sind, dass die nur die Durchlassfrequenzbänder der zugehörigen Filterschaltungen 6aa, 6ab und 6ba durchleiten. Da die Kondensatoren 8aa und 8ab und die Drosselspulen 9a und 9b als derartige Ausgangsfilter vorgesehen sind, kann zudem gegenseitige Interferenz zwischen den Spannungsverstärkerschaltungen 33aa, 33ab, 33ba und 33bb vermindert werden, und eine gewünschte Spannung V6 kann an den Sternpunkt 2N angelegt werden.
Sogar dann, wenn Signale, die an die zweiten in Parallelschaltung verbundenen Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb angelegt werden, gleich sind, ist es in diesem Fall wünschenswert, dass die Drosselspulen 9a und 9b auf der Ausgangsseite vorgesehen werden.
Genauer gesagt, es ist möglich, einen Kurzschluss zwischen den zweiten Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb und ungünstigen Einfluss auf die erste Spannungsverstärkerschaltungen 33aa und 33ab zu unterbinden, die andere Frequenzen ausgeben. In dem Fall, wenn der oben genannte ungünstige Einfluss nicht auftritt, können die Ausgänge der zwei zweiten Spannungsverstärkerschaltungen 33ba und 33bb mit einer einzigen Drosselspule verbunden werden, und sie können über die eine Drosselspule mit der Strominjektionsschaltung 2 verbunden werden.
Damit unregelmäßige Spannungen nicht an die Spannungsverstärkerschaltungen 33aa, 33ab, 33ba und 33bb angelegt werden, wird – wie in 5 gezeigt – zudem in dem Fall, wenn eine der Phasen des Eingangssystems geerdet ist, eine Niederfrequenz wie z. B. eine Energieversorgungsfrequenz davon abgehalten, an die Ausgangsanschlüsse der Spannungsverstärkerschaltungen 33aa, 33ab, 33ba und 33bb angelegt zu werden.
Zu diesem Zweck wird ein Filteraufbau verwendet, der dadurch, dass Kondensatoren 21, 22 und 23 und der Erdungswiderstand 24 der Strominjektionsschaltung 2 oder die Kondensatoren 8aa und 8ab, die Ausgangsfilter sind, verwendet werden, eine Spannung in dem oben beschriebenen Frequenzband der Energieversorgung daran gehindert werden, an die Ausgangsanschlüsse der Spannungsverstärkerschaltungen 33aa, 33ab, 33ba und 33bb von der Seite der Strominjektionsschaltung 2 angelegt zu werden. Folglich kann sogar in dem Fall, wenn eine der Phasen des Eingangssystems geerdet ist, die Vorrichtung zum Vermindern eines Hochfrequenz-Leckstroms 43c normal arbeiten.
Da die Phasenumkehrfrequenzen der jeweiligen Schaltungen mittels der Filterschaltungen 6aa, 6ab und 6ba eingestellt werden können, können außerdem eine Vielzahl von Spannungsverstärkerschaltungen 33aa, 33ab, 33ba und 33bb eine gegenseitige Interpolation für Störungen in den Phasenumkehrfrequenzen der jeweils anderen Spannungsverstärkerschaltungen vornehmen, so dass Störungen in einem breiten Frequenzband verringert werden kann, ohne Störungen zu übergehen.
Außerdem wurde in der vorliegenden Ausführungsform der Fall beschrieben, in welchem der Spannungsverstärker aus drei Arten von und zahlenmäßig insgesamt vier Spannungsverstärkerschaltungen 33aa, 33ab, 33ba und 33bb aufgebaut ist. Dieser Schaltungsaufbau ist jedoch bloß ein Beispiel. Der Frequenzbereich als Störungsverminderungsziel kann auf eine Art geteilt werden, die verschieden von der oben beschriebenen Frequenzteilung ist, oder die Konstanten von zu verwendenden Eingangsfilter und Ausgangsfilter oder die Anzahl der Spannungsverstärkerschaltungen kann in Abhängigkeit von der Größe des Störstroms in dem geteilten Frequenzband verändert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-057268 A [0004]

Claims

Vorrichtung zum Verringern eines Leckstroms, welche zwischen einem ersten elektrischen Gerät und einem zweiten elektrischen Gerät via eine Vielzahl von Verbindungsleitungen vorgesehen ist, die zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Gerät angeschlossen sind, und welche einen Leckstrom verringert, der von dem ersten elektrischen Gerät zu den Verbindungsleitungen fließt, wobei die Vorrichtung zum Verringern eines Leckstroms folgendes aufweist: – einen Spannungsabtastbereich, der den Leckstrom, der von dem ersten elektrischen Gerät zu den Verbindungsleitungen fließt, als detektierte Spannung detektiert; – eine Filtereinrichtung, die die detektierte Spannung empfängt; – einen Spannungsverstärker, der die Ausgabe der Filtereinrichtung verstärkt und die verstärkte Spannung als Ausgangsspannung ausgibt; und – einen Stromversorgungsbereich, der auf der Seite des zweiten elektrischen Geräts in Bezug auf den Spannungsabtastbereich zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Gerät vorgesehen ist, und der den Verbindungsleitungen Strom zuführt, der im wesentlichen die gleiche Phase wie die Phase des Leckstroms hat, wobei der Stromversorgungsbereich eine Vielzahl von Injektionskondensatoren aufweist, deren Anschlüsse auf der einen Seite mit den Verbindungsleitungen verbunden sind und deren Anschlüsse auf der anderen Seite gemeinsam an einen gemeinsamen Verbindungspunkt angeschlossen sind, und wobei der Stromversorgungsbereich die Ausgangsspannung an den gemeinsamen Verbindungspunkt anlegt, so dass der Strom, der im wesentlichen die gleiche Phase wie die Phase des Leckstroms hat, von den Injektionskondensatoren den Verbindungsleitungen zugeführt wird.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach Anspruch 1, wobei der Spannungsabtastbereich folgendes aufweist: Hauptwicklungen, die in Reihenschaltung mit den Verbindungsleitungen verbunden sind; und eine Wicklung zur Abtastung von Leckstrom, und wobei der Spannungsabtastbereich den Leckstrom als die detektierte Spannung mittels der Wicklung zur Abtastung von Leckstrom detektiert.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach Anspruch 1, wobei in dem Stromversorgungsbereich der gemeinsame Verbindungspunkt der Injektionskondensatoren mittels einer Impedanzeinrichtung geerdet ist.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsspannung durch den Spannungsverstärker gesteuert wird, um den Leckstrom an Null anzunähern.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach Anspruch 4, wobei eine Energieversorgung zum Betreiben des Spannungsverstärkers durch Leistungsaufnahme von den Verbindungsleitungen gebildet ist, und wobei sich ein Leistungsaufnahmepunkt auf den Verbindungsleitungen auf der Seite des erstes elektrischen Geräts bezogen auf den Stromversorgungsbereich befindet.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Filtereinrichtung die Amplitude und die Phase der detektierten Spannung für jede Frequenz einstellt.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Filtereinrichtung aufgebaut ist aus einem Filter, dessen Durchlassfrequenzbereich eingestellt werden kann, oder einer Vielzahl von Filterschaltungen, deren Durchlassfrequenzbereiche eingestellt werden können und die in Parallel- oder Reihenschaltung oder in Reihen- und Parallelschaltung in einer mehrstufigen Weise miteinander verbunden sind.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Filtereinrichtung derart eingestellt ist, dass sie aus den Frequenzkomponenten der detektierten Spannung den Durchtritt einer Frequenzkomponente begrenzt, bei welcher die Phase des Stromes, der von dem Spannungsverstärker ausgegeben wird, gegenüber der Phase des Leckstroms umgekehrt ist.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach Anspruch 8, wobei die Filtereinrichtung derart gestaltet ist, dass deren Konstante eingestellt werden kann und dass die Phasenumkehrfrequenz durch Einstellen der Konstante eingestellt werden kann.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Filtereinrichtung eine Vielzahl von Filterschaltungen aufweist, die jeweils den Durchtritt verschiedener Frequenzkomponenten der detektierten Spannung begrenzen, die eingegeben wird, wobei der Spannungsverstärker eine Vielzahl von Spannungsverstärkerschaltungen aufweist, die jeweils die Ausgangssignale der Filterschaltungen empfangen und verstärken, und ein Ausgangsfilter aufweist, welches eine gegenseitige Interferenz zwischen den Spannungsverstärkerschaltungen vermindert, und wobei der Stromversorgungsbereich eine Ausgangsspannung an den gemeinsamen Verbindungspunkt anlegt, die über das Ausgangsfilter von jedem der Spannungsverstärkerschaltungen ausgegeben wird.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach Anspruch 10, wobei das Ausgangsfilter derart eingestellt ist, dass es eine Frequenzkomponente nur in einem Durchlassfrequenzband der Filterschaltung auf der Seite der Spannungsverstärkerschaltung durchläßt, die mit dem Ausgangsfilter verbunden ist.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach Anspruch 10, wobei die Filtereinrichtung zwei Filterschaltungen als Vielzahl von Filterschaltungen aufweist, und wobei die Konstante einer jeden der Filterschaltungen derart eingestellt ist, dass eine der Filterschaltungen nur eine Hochfrequenzkomponente durchläßt, die höher als eine Frequenz ist, bei welcher sich die Phase der Ausgangsspannung von jeder der Spannungsverstärkerschaltungen von einer Phase der detektierten Spannung umkehrt, und wobei die andere der Filterschaltungen nur eine Niederfrequenzkomponente durchläßt, die kleiner als die Frequenz ist.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in dem Stromversorgungsbereich eine Phasenumkehrfrequenz, bei welcher sich die Phase der Ausgangsspannung von der Phase der detektierten Spannung umkehrt, durch Einstellen von Kapazitäten der Injektionskondensatoren eingestellt werden kann.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eines von dem ersten oder zweiten elektrischen Gerät ein Wechselrichter vom Pulsweitenmodulationstyp ist, und wobei die Filtereinrichtung den Durchtritt einer Frequenzkomponente unter den Frequenzkomponenten der detektierten Spannung begrenzt, die gleich einer oder kleiner als eine Trägerfrequenz des Wechselrichters ist.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste elektrische Gerät eine Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung ist, und wobei das zweite elektrische Gerät ein Umformer ist, der Wechselleistung der Wechselspannungs-Elektrizitätsversorgung in Gleichleistung umwandelt.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste elektrische Gerät ein Umformer ist, der Wechselleistung in Gleichleistung umwandelt, und wobei das zweite elektrische Gerät ein Wechselrichter ist, der Gleichleistung von dem Umformer ins Wechselleistung umwandelt.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste elektrische Gerät ein Wechselrichter ist, der Gleichleistung in Wechselleistung umwandelt, und wobei das zweite elektrische Gerät eine Last ist, die von dem Wechselrichter betrieben wird.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Spannungsverstärker eine Verstärkungseinrichtung aufweist, und wobei die Verstärkungseinrichtung aus einem Halbleiter mit großer Bandlücke aufgebaut ist.
Vorrichtung zum Vermindern eines Leckstroms nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei der Umformer oder der Wechselrichter eine Halbleiter-Schalteinrichtung aufweist, um eine Ausgangssteuerung durchzuführen, und wobei die Halbleiter-Schalteinrichtung aus einem Halbleiter mit großer Bandlücke aufgebaut ist.