噪声滤波器的制作方法

1.本发明涉及噪声滤波器，其抑制功率调节器的传导噪声。


背景技术：

2.以往，已知一种如下的电力转换装置(功率调节器)：其在具备太阳能发电模块，蓄电池等直流电源并与从系统供给的商用电力互连的电源系统中，从直流电力转换为交流(或者从交流至直流)。在电力转换装置中，为了抑制共模噪声，常模噪声等传导噪声，分别在被供给直流电力以及交流电力的输入输出侧设置噪声滤波器。
3.在此，一般的噪声滤波器如图12所示，通过无源元件构成。具体而言，噪声滤波器通过作为共模滤波器发挥功能的电抗器(cmc：共模线圈)、设置于该电抗器的输入侧的电容器(cx1、cy1、cy2)以及设置于输出侧的电容器(cx2、cy3、cy4)来构成。设置于电抗器的输入侧的电容器cx1和设置于输出侧的电容器cx2作为连接于电源线间的x电容器发挥功能，抑制常模噪声。设置于电抗器的输入侧的电容器cy1以及cy2和设置于输出侧的电容器cy3以及cy4作为将各电源线和作为基准电位的机架接地(fg)等连接并将各电源线的共模噪声电流放至fg等基准电位的y电容器发挥功能。电抗器和设置于该电抗器的输入侧的y电容器以及设置于输出侧的y电容器构成lc滤波器。
4.在通过如此的无源元件构成的无源滤波器中，例如，在被转换的电力大的情况下(例如，几kw级)，流过构成无源滤波器的电抗器的电流相对增大，由此该电抗器的线材的粗细增大。若电抗器的线材相对地变粗，则包括cmc等电抗器的噪声滤波器大型化，在构成中包括该噪声滤波器的电力转换装置也被迫大型化。作为近年来的趋势，期望电力转换装置的小型化，从而将由无源元件构成的无源滤波器和有源滤波器组合而进行混合化来一面抑制尺寸一面能够小型化的噪声滤波器正成为主流。
5.然而，在有源滤波器中，由于构成中包括运算放大器，晶体管等有源元件，因此与通过无源元件构成的无源滤波器相比存在相对容易发生故障的倾向。因此，在有源滤波器发生故障的情况下，原本应由噪声滤波器抑制的传导噪声有可能相对增加。于是，例如，在有源滤波器发生故障的状态下继续电力转换装置的运转的情况下，有可能向与该电力转换装置互连协作的周围的设备传播传导噪声而引起该设备的误动作等。
6.需要指出，作为记载有与本说明书中说明的技术相关联的技术的现有技术文献，存在下面的专利文献。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2003-88099号公报
10.专利文献2：国际公开第2018/109801号


技术实现要素：

11.发明要解决的技术问题
12.本发明是鉴于上述那样的问题而做出的，其目的在于提供能够检测构成中包括有源滤波器的噪声滤波器的故障、并能够防止向周围设备传播传导噪声的技术。
13.用于解决技术问题的技术方案
14.用于解决上述技术问题的本发明所涉及的噪声滤波器，其特征在于，具备：
15.有源滤波器电路，与从交流电力系统或与所述交流电力系统互连的直流电源向电力转换装置供给的所述交流电力或从所述直流电源供给的直流电力的电源线的受电端连接，降低传播到所述电源线的传导噪声的谐波分量并向所述电源线输出；以及
16.控制部，对向生成构成所述有源滤波器电路的有源元件的驱动电力的电源模块输入的输入电力的状态变化、或者从所述电源模块供给的所述驱动电力的状态变化进行监视，并基于所述输入电力的状态变化或所述驱动电力的状态变化，对所述有源滤波器电路的包括所述有源元件的电路的电路动作的异常进行诊断。
17.由此，能够对与从交流电力系统或与所述交流电力系统互连的直流电源向电力转换装置供给的所述交流电力或从所述直流电源供给的直流电力的电源线的受电端连接的有源滤波器的电源模块的行为进行监视，并诊断该有源滤波器的故障(异常)或者正常。根据本发明，能够检测在构成中包括有源滤波器的噪声滤波器的故障。
18.此外，在本发明中，也可以是所述控制部在基于所述驱动电力的状态变化诊断为包括所述有源元件的有源滤波器电路的电路动作产生异常时，使所述电力转换装置的运转停止。由此，能够在有源滤波器被诊断为故障的情况下，停止在构成中包括噪声滤波器的电力转换装置的运转。根据本发明，能够防止随着有源滤波器的故障而向周围设备传播传导噪声。
19.此外，在本发明中，也可以是所述控制部在基于所述驱动电力的状态变化诊断为包括所述有源元件的有源滤波器电路的电路动作正常时，使所述电力转换装置继续运转。由此，在有源滤波器被诊断为正常的情况下，由于继续电力转换装置的运转，从而提高该电力转换装置的运转率，并能通过该有源滤波器降低传播到电源线的传导噪声的谐波分量。
20.此外，在本发明中，也可以是所述电源模块具有生成正侧电压的正电源以及生成负侧电压的负电源。此外，也可以是所述控制部至少基于从所述电源模块的正电源流入基准电位侧的第一电流值、从所述电源模块的负电源流入基准电位侧的第二电流值、从所述正电源的负侧电极和所述负电源的正侧电极连接的连接点流入基准电位侧的第三电流值中的任一电流值，对从所述电源模块供给的驱动电力的状态变化进行监视。由此，能够基于从电源模块的正电源流入基准电位侧的第一电流值(ip)、从负电源流入基准电位侧的第二电流值(in)、从正电源的负侧电极和所述负电源的正侧电极连接的连接点流入基准电位侧的第三电流值(ig)中的任一电流值对从电源模块供给的驱动电力的状态变化进行监视。
21.此外，在本发明中，也可以是所述控制部基于从所述电源模块的正电源流入基准电位侧的第一电流值或从所述电源模块的负电源流入基准电位侧的第二电流值、以及从所述正电源的负侧电极和所述负电源的正侧电极连接的连接点流入基准电位侧的第三电流值，对所述有源滤波器电路的包括所述有源元件的电路的电路动作的异常进行诊断。由此，噪声滤波器能够提高故障诊断的诊断准确度。
22.此外，在本发明中，也可以是所述控制部在所述第一电流值或所述第二电流值为第一阈值以上且为大于所述第一阈值的第二阈值以下时，判定为所述有源滤波器电路的包
括所述有源元件的电路的电路动作正常。由此，能够采用第一电流值或第二电流值在规定范围内(第一阈值以上且大于所述第一阈值的第二阈值以下的范围)来进行故障诊断。
23.此外，在本发明中，也可以是所述控制部在所述第三电流值为第三阈值以上且为大于所述第三阈值的第四阈值以下时，判定为所述有源滤波器电路的包括所述有源元件的电路的电路动作正常。由此，能够采用第三电流值在规定范围内(第三阈值以上且大于所述第三阈值的第四阈值以下的范围)来进行故障诊断。
24.此外，在本发明中，也可以是还具备无源滤波器，该无源滤波器在从交流电力系统或与所述交流电力系统互连的直流电源向电力转换装置供给的所述交流电力或从所述直流电源供给的直流电力的电源线的所述电力转换装置侧降低在所述电源线中传播的共模噪声。据此，能够实现可以通过无源滤波器抑制共模噪声、并且可以通过有源滤波器抑制传导噪声所包含的谐波分量的混合型的噪声滤波器。
25.发明效果
26.根据本发明，能够检测在构成中包括有源滤波器的噪声滤波器的故障，并防止传导噪声向周围设备传播。
附图说明
27.图1是示出本发明的实施例一中的电源系统的简要构成的框图。
28.图2是示出本发明的实施例一中的噪声滤波器的简要电路构成的框图。
29.图3是说明本发明的实施例一中的滤波器用电源的行为监视的图。
30.图4是模拟本发明的实施例一中随着有源滤波器的故障而产生的电流值的变化的图表的一例。
31.图5是模拟本发明的实施例一中随着有源滤波器的故障而产生的电流值的变化的图表的另一例。
32.图6是模拟本发明的实施例一中随着有源滤波器的故障而产生的电流值的变化的图表的另一例。
33.图7是汇总本发明的实施例一中的有源滤波器的故障判定条件的表格的一例。
34.图8是示出本发明的实施例一中的噪声滤波器的故障诊断处理的一例的流程图。
35.图9是示出本发明的实施例二中的噪声滤波器的简要构成的框图。
36.图10是示出本发明的实施例二中的变形例的噪声滤波器的简要构成的框图。
37.图11是模拟本发明的实施例二的变形例中随着有源滤波器的故障而产生的初级侧的电流值的变化的图表的一例。
38.图12是说明现有的无源滤波器的构成的图。
具体实施方式
39.〔应用例〕
40.以下，参照附图说明本发明的应用例。
41.图1是在构成中具备采用本发明的应用例涉及的噪声滤波器1的电力转换装置102的电源系统100的框图。图1举例示出将供给直流电力的dc电源101和供给交流电力的商用电力系统(以下也称作“系统”。)103互连的能够系统互连的电源系统的简要构成。
42.电力转换装置102在构成中包括用于将从dc电源101供给的直流电力转换为与从系统供给的电力取得同步的交流电力、或者将从系统供给的交流电力转换为与从dc电源101供给的电力取得同步的直流电力的dcdc转换器102b、逆变器102c。此外，电力转换装置102在构成中包括用于抑制由于从直流电力至交流电力或者从交流电力至直流电力的转换处理(升降压转换、频率转换等)而派生的传导噪声(共模噪声、常模噪声)的dcf102a以及acf102d这样的噪声滤波器。噪声滤波器中的dcf102a设置于电力转换部102的dc电源101侧的输入输出端部，acf102d设置于电力转换部102的系统103侧的输入输出端部。dcf102a和acf102d虽然由于直流和交流的差异而电压规格、电流规格等不同，但是构成各自的电路的元素部件粗略相同。
43.图2是示出本发明的应用例涉及的噪声滤波器1的简要电路构成的框图。如图2所示，本发明的应用例涉及的噪声滤波器1作为组合了无源滤波器20和有源滤波器10的混合型噪声滤波器而构成。噪声滤波器1的无源滤波器20例如设置于噪声源侧(电力转换电路(dcdc转换器102b、逆变器102c等))，抑制在与端子20a、20b连接的电源线中传播的共模噪声电流。此外，本发明的应用例涉及的有源滤波器10与无源滤波器20的被供给直流或者交流电力的电力源(dc电源101、系统103)侧的电源线的端子20c以及端子20d连接，检测传播到该电源线的传导噪声的高频分量，为降低与该高频分量对应的谐波电流而发挥功能。有源滤波器10在电路构成中包括运算放大器13a、晶体管tr1以及晶体管tr2等有源元件。
44.本发明的应用例涉及的有源滤波器10在构成元素中包括双电源模块，该双电源模块具备对上述有源元件供给驱动用的正电压(vp)的电力的正电源p1和供给负电压(vn)的电力的负电源p2。此外，本发明的应用例涉及的噪声滤波器1具备用于监视对有源滤波器10的有源元件等供给动作电力的电源的行为的异常检测部30，并测量从上述超电源模块向构成有源滤波器10的有源元件等供给的电源的电流值。具体而言，如图3所示，测量从正电源p1流入基准电位fg侧的电流值(ip)、从负电源p2流入基准电位fg侧的电流值(in)。另外，测量从正电源p1的负侧电极和负电源p2的正侧电极连接的连接点流入基准电位fg侧的电流值(ig)。
45.如图4至图6所示，在有源滤波器10所包括的电路构成中，当发生开路故障、短路故障时，从双电源模块向有源元件等供给的电流值ip、in、ig的状态大幅地变化。在本发明的应用例涉及的有源滤波器10中，通过至少测量电流值ig与电流值in或者电流值ip这样的三个电流值中的两个电流值而监视电源的行为，从而诊断该有源滤波器10的异常。
46.图7中示出了针对有源滤波器10的故障诊断部位汇总了对于电流值ip、in、ig各自的故障判定的条件的表格例。在本发明的应用例涉及的噪声滤波器1中，通过异常检测部30的电流测量功能31至少测量电流值ig与电流值in或者电流值ip。于是，异常检测部30的异常诊断功能32将测量出的各电流值处于规定的判定阈值内作为判定条件，诊断有源滤波器10的故障。在本发明的应用例涉及的噪声滤波器1中，在有源滤波器10被诊断为正常的情况下，继续构成中包括噪声滤波器1的电力转换装置100的运转。另一方面，在有源滤波器10被诊断为发生故障的情况下，停止构成中包括噪声滤波器1的电力转换装置100的运转。其结果，在本发明的应用例涉及的噪声滤波器1中，能够检测在构成中包括有源滤波器的噪声滤波器的故障，并防止向周围设备传播传导噪声。
47.〔实施例一〕
48.以下，对本发明的实施例涉及的电力转换装置的噪声滤波器，使用附图，更加详细地进行说明。
49.＜系统构成＞
50.图1是示出设置于所需房屋结构内的电源系统100的简要构成的框图。图1所示的电源系统100是使供给直流电力的dc电源101和供给交流电力的商用电力系统(以下也称作“系统”。)103互连的系统互连系统。电源系统100具备电力转换装置(功率调节器)102，其用于将从太阳能发电模块，蓄电池、ev等dc电源101供给的直流电力转换为规定的交流电力(例如单相三线200/100v)。通过电力转换装置102转换后的规定的交流电力例如向设置于所需房屋结构内的电灯设备、负荷等(未图示)或者互连的系统103供给。另外，电力转换装置102将从系统103供给的交流电力转换为规定的直流电力。通过电力转换装置102转换后的直流电力向作为dc电源101互连的蓄电池、ev等供给。
51.电力转换装置102在构成中包括用于将从dc电源101供给的直流电力转换为与从系统供给的电力取得同步的交流电力、或者将从系统供给的交流电力转换为与从dc电源101供给的电力取得同步的直流电力的dcdc转换器102b、逆变器102c。另外，电力转换装置102在构成中包括用于抑制因从上述的直流电力向交流电力、或者从交流电力向直流电力的转换处理(升降压转换、频率转换等)而产生的传导噪声(共模噪声、常模噪声)的dcf102a以及acf102d这样的噪声滤波器。噪声滤波器中的dcf102a设置于电力转换部102的dc电源101侧的输入输出端部，acf102d设置于电力转换部102的系统103侧的输入输出端部。dcf102a和acf102d虽然由于直流和交流的差异而电压规格、电流规格等不同，但构成各自的电路的元素部件粗略相同。以下，也将dcf102a和acf102d统称为“噪声滤波器”。
52.＜噪声滤波器构成＞
53.图2是示出本实施例涉及的噪声滤波器的简要电路构成的框图。图2所示的噪声滤波器1是在构成中包括无源滤波器20和有源滤波器10的混合型的噪声滤波器。有源滤波器10检测传播到电源线的传导噪声的高频分量，为降低与该高频分量对应的谐波电流而发挥功能。本实施例涉及的噪声滤波器1通过组合由无源元件构成的无源滤波器20和在电路构成中包括运算放大器，晶体管等有源元件的有源滤波器10，从而即便在进行几kw级的电力转换的情况下也能够实现尺寸的小型化。此外，本实施例涉及的噪声滤波器1进一步具备异常检测部30，该异常检测部30用于监视对有源滤波器10的有源元件等供给动作电力的电源的行为。异常检测部30例如在通电状态的噪声滤波器1中测量向有源元件等供给的电源的电流值。然后，异常检测部30基于测量出的电流值的状态变化，诊断包括有源元件等的有源滤波器10的异常。
54.在本实施例涉及的噪声滤波器1中，无源滤波器20设置于电力转换装置102的噪声源侧。例如，在噪声滤波器1作为图1所示的dfc102a发挥功能的情况下，连结电力转换装置102的dcdc转换器102b和dfc102a的电源线与无源滤波器20的端子20a、20b连接。此外，连结该dfc和作为直流电力源的dc电源101的电源线与无源滤波器20的端子20c、20d连接。另一方面，在噪声滤波器1作为图1所示的afc102d发挥功能的情况下，连结电力转换装置102的逆变器102c和afc102d的电源线与无源滤波器20的端子20a、20b连接。此外，连结该afc和作为交流电力源的系统103的电源线与无源滤波器20的端子20c、20d连接。
55.无源滤波器20通过作为无源元件的电抗器cmc、设置于噪声源侧的电容器(c1、
c2)、以及设置于直流电力源(dc电源101)或者交流电力源(系统103)侧的电容器(c3、c4)而构成。设置于噪声源侧的电容器c1以及c2和设置于直流或者交流电力源侧的电容器c3以及c4作为连接各电源线和作为基准电位的机架接地(fg)等、并将在各电源线中传播的共模噪声电流放至fg等基准电位的y电容器发挥功能。电抗器cmc和设置于该电抗器的噪声源侧的y电容器及设置于电力源的y电容器构成lc滤波器。
56.本实施例涉及的有源滤波器10与无源滤波器20的被供给直流或者交流电力的电力源(dc电源101、系统103)侧的电源线的端子20c以及端子20d连接。有源滤波器10包括作为滤波器用电源11、检测部12、放大部13以及注入部14发挥功能的电路构成。滤波器用电源11是在构成元素中包括供给正电压(vp)的电力的正电源p1和供给负电压(vn)的电力的负电源p2的双电源模块。正电源p1的负侧电极和负电源p2的正侧电极连接的连接点与作为基准电位的机架接地(fg)等接地。
57.有源滤波器10的检测部12检测传播到与该滤波器组合的无源滤波器20的电力源(dc电源101、系统103)侧的电源线的传导噪声的高频分量。然后，将检测出的高频分量输出至放大部13。构成检测部12的电容器c5的一端与电源线的端子20c连接，电容器c6的一端与电源线的端子20d连接。此外，与端子20c连接的电容器c5的另一端以及与端子20d连接的电容器c6的另一端通过电阻r1而与基准电位(fg等)接地。在此，电容器c5和电阻r1构成使传播至连接端子20c的电源线的传导噪声的高频分量通过的高通滤波器(hpf)，电容器c6和电阻r1构成使传播至连接端子20d的电源线的传导噪声的高频分量通过的高通滤波器(hpf)。通过高通滤波器后的传导噪声的高频分量通过串联连接的电容器c7和电阻r2而作为与该高频分量相应的电压变动向放大部13输出。
58.放大部13是在电路构成中包括运算放大器13a和npn型晶体管tr1及pnp型晶体管tr2这样的有源元件的放大电路。从滤波器用电源11向运算放大器13a供给正电压(vp)的电力以及负电压(vn)的电力作为驱动用电力。同样地，向晶体管tr1的集电极供给滤波器用电源11的正电压(vp)的电力作为驱动用电力，并向晶体管tr2的集电极供给滤波器用电源11的负电压(vn)的电力。
59.从检测部12输出的基于高频分量的电压变动被输入运算放大器13a的反相输入端子2。此外，向运算放大器13a的非反相输入端子3输入通过电阻r3而与基准电位fg接地的作为差动动作的基准的电压。运算放大器13a对输入到反相输入端子2的电流变动与输入到非反相输入端子3的基准电压的差分电压进行差动放大并向输出端子1输出。需要指出，在运算放大器13a的反相输入端子2上连接有用于该运算放大器13a的输入过电压保护的由二极管d1、d2构成的反并联电路。从输出端子1输出的差分电压通过电阻4而被输入至发射极相互连接的晶体管(tr1、tr2)的基极，进行电流放大。晶体管tr1的基极与二极管d3的阳极连接，晶体管tr2的基极与二极管d4的阴极连接。从输出端子1输出的差分电压与二极管d3的阴极侧以及二极管d4的阳极侧连接。此外，在二极管d3的阳极侧通过电阻r5而施加正电压(vp)，在二极管d4的阴极侧通过电阻r6而施加负电压(vn)。由于差分电压的电压变动，晶体管tr1、tr2的发射极/基极间的电流产生变化，在集电极/发射极间，与该晶体管的放大度相应的集电极电流作为谐波电流输出。从晶体管tr1及tr2的发射极输出的谐波电流经由电阻r7和电容器c8构成的低通滤波器而被反馈输入至运算放大器13a的反相输入端子2。其结果是，有源滤波器10按照被反馈输入至反相输入端子2的谐波电流，控制有源滤波器10的输出
电流，以使流过连接端子20c、20d的电源线的电流的谐波电流降低。
60.需要指出，从各晶体管的发射极输出的输出电流被输入至注入部14。输入至注入部14的输出电流通过电阻r8和电容器c9而被注入端子20c连接的电源线，并通过电阻r8和电容器c10而被注入端子20d连接的电源线。
61.异常检测部30是具有电流测量功能31和异常诊断功能32的控制模块。作为异常检测部30，典型地举例示出控制用的微型计算机。异常检测部30对为了使有源滤波器10发挥功能而从滤波器用电源11向各有源元件供给的正电压(vp)及负电压(vn)的行为进行监视，并诊断该有源滤波器的异常。
62.图3是对从滤波器用电源11作为驱动电力而向各有源元件供给的电源行为的监视进行说明的图。如图2所示，从滤波器用电源11向各有源元件供给的电源的行为例如能够通过测量从正电源p1流入基准电位fg侧的电流值(ip)、从负电源p2流入基准电位fg侧的电流值(in)来进行监视。此外，通过测量从正电源p1的负侧电极和负电源p2的正侧电极连接的连接点流入基准电位fg侧的电流值(ig)，也能够监视向各有源元件供给的电源的行为。
63.需要指出，滤波器用电源11的行为例如也可以通过测量正电压(vp)及负电压(vn)来进行监视。对于滤波器用电源11所采用的双电源模块的特性，例如，通过因故障时流入基准电位(fg)侧的电流值的增加而引起电压下降的电源来构成即可。进而，能够将从正电源p1的负侧电极和负电源p2的正侧电极连接的连接点流入基准电位fg侧的电流值(ig)的电流波形作为监视对象，例如以监视到dc分量为主体而没有ac分量的电流波形为条件，检测出有源滤波器10的故障。
64.在有源滤波器10的电路构成中，包括作为有源元件的运算放大器13a、晶体管(tr1、tr2)的放大部13能够说是相对地容易产生故障的电路部位。此外，通过有源滤波器10被控制为降低谐波电流的输出电流被注入到电源线的注入部14由无源元件构成，也可以说是产生故障时对外围设备的影响程度高的部位。因此，噪声滤波器1的异常检测部30通过电流测量功能31从滤波器用电源11测量电流值ip、in、ig。然后，异常检测部30通过异常诊断功能32基于通过电流测量功能31所测量到的各电流值对将上述放大部13以及注入部14作为监视主体的有源滤波器10的异常进行诊断。
65.接着，参照图4至图6，对随着有源滤波器10的故障而产生的各电流值的电流变化进行说明。图4是模拟有源滤波器10的注入部14产生了开路(断线状态)故障时的电流变化的图表的一个例子。作为注入部14的开路故障，举例示出例如过电流导致的电阻r8的损伤。图4的模拟图表的纵轴表示电流值(ma)，横轴表示时间(μsec)。在图4中，虚线所示的曲线图表示正常时的电流值的推移，实线所示的曲线图表示故障时的电流值的推移。需要指出，图4中示出电流变化的图表的纵轴及横轴属性、图表的显示属性也同样适用于图5、图6。
66.在图4中，在注入部14产生了开路破坏导致的故障的情况下，流过滤波器用电源11的电流值ip及in成为由ac分量引起的变动幅度粗略为零而持续测量出一定的电流值的状态。此外，在电流值ig中，也是由ac分量引起的变动幅度粗略为零，流入基准电位fg的电流粗略为零。需要指出，如虚线所示，电流值ig正常时的变动幅度与电流值ip、in正常时的变动幅度比较，相对较大。因此，在电力转换装置102的动作中，基于从滤波器用电源11测量到的电流值ig的变动幅度，能够对注入部14的开路故障进行检测。不过，如实线所示，在故障时，电流值ip及in也成为由ac分量引起的变动幅度粗略为零的恒流状态，因此，能够以该恒
流状态的测量为条件来进行注入部14的开路故障的检测。
67.图5是模拟构成有源滤波器10的放大部13的运算放大器13a的正电压(vp)侧产生了短路故障时的电流变化的图表的一个例子。如图5所示，正常时的电流值ip包含由ac分量引起的变动幅度而在-10ma附近推移，电流值ig包含由ac分量引起的变动幅度而在0ma附近推移。另外，在产生了短路故障的情况下，电流值ip及ig以向负电流侧大幅偏移(在图示例子中为大致120ma)的状态推移。与之相对地，电流值in在故障前后稍有降低，包含由ac分量引起的变动幅度而在10ma附近推移。因此，基于从电力转换装置102的滤波器用电源11测量到的电流值ip、ig的状态变化，能够进行运算放大器13a的正电压(vp)侧的短路故障的检测。
68.图6是模拟构成有源滤波器10的放大部13的晶体管(tr1、tr2)产生了短路故障时的电流变化的图表的一个例子。如图6所示，在正常时，各电流值包含由ac分量引起的变动幅度而在0ma附近推移。但是，在产生了短路故障的情况下，电流值ip向负电流侧大幅偏移(在图示例子中为大致600ma)，电流值in向正电流值侧大幅偏移(大致600ma)地推移。需要指出，即便是在产生了故障的情况下，电流值ig也是包含由ac分量引起的变动幅度而在0ma附近推移。因此，基于从电力转换装置102的滤波器用电源11测量到的电流值ip、in的状态变化，能够进行构成放大部13的晶体管(tr1、tr2)的短路故障的检测。
69.图7示出了关于有源滤波器10的放大部13、注入部14分别对作为故障原因的开路故障及短路(short)故障执行模拟后的结果。在图7中，关于有源滤波器10的故障诊断部位，举例示出汇总针对电流值ip、in、ig各自的故障判定的条件的表格的一个例子。
70.如图7所示，关于针对放大部13的晶体管(tr1、tr2)的开路故障及短路故障，能够采用电力值ip或电力值in的测量值对该部位的故障进行诊断。此外，关于针对放大部13的运算放大器13a的开路故障，能够采用电力值ip或电力值in的测量值进行诊断，关于短路故障，能够采用电流值ip、in、ig中的至少两个的测量值进行诊断。关于针对注入部14的开路故障及短路故障，能够采用电力值ig的测量值进行诊断。因此，在本实施例所涉及的噪声滤波器的异常检测部30中，通过采用电流值ip、in、ig中的至少两个的测量值(电力值ig与电力值ip或者电力值in)，能够对有源滤波器10的异常进行诊断。
71.此外，关于放大部13的晶体管(tr1、tr2)的开路故障，将测量到的电力值ip或电力值in不到阈值a作为条件来判定该部位的故障。另一方面，关于放大部13的晶体管(tr1、tr2)的短路故障，将测量到的电力值ip或电力值in超过阈值b作为条件来判定该部位的故障。
72.关于针对放大部13的运算放大器13a的开路故障，将测量到的电力值ip或电力值in不到阈值a作为条件来判定该部位的故障。另一方面，关于放大部13的运算放大器13a的短路故障，将测量到的电力值ip、in、ig中的至少两个电力值超过阈值b作为条件来判定该部位的故障。另外，关于针对注入部14的开路故障，将测量到的电力值ig不到阈值c作为条件来判定该部位的故障。进而，关于注入部14的短路故障，将测量到的电力值ig超过阈值d作为条件来判定该部位的故障。
73.需要指出，关于运算放大器13a的短路故障，需要针对电力值ip、in、ig中的至少两个电力值的测量值，但是，如果电流测量精度足够高，则如图5的电流值in正常时及故障时的电流变化所示，即便是只有一个电流测量，也能够检测该部位的故障。
74.需要指出，关于进行有源滤波器10的故障判定的定时，例如能够举例示出对电力转换装置100进行启动并对从互连的dc电源101、系统102供给的电力进行电力转换处理的运转开始前。通过在该定时对有源滤波器10的故障进行检测，从而电力转换装置100能够停止运转，因此，能够防止由于电力转换处理而产生的传导噪声向互连的外围设备传播。
75.这里，在电力转换装置100的运转开始后，通过注入部14向电源线注入被有源滤波器10控制为降低谐波电流的输出电流。因此，该注入部14的故障判定的定时也可以在电力转换装置100的运转开始后(运转期间)执行。通过在运转期间进行注入部14的故障判定，能够防止原本通过有源滤波器10而降低的电源线的传导噪声的谐波电流在由于注入部14的故障而未被降低的状态下传播至外围设备。需要指出，异常检测部30在不检测注入部14的故障的情况下，也可以省略对运转开始后的注入部14的故障判定。
76.《处理的流程》
77.图8是示出本实施例所涉及的噪声滤波器中的故障诊断处理的一个例子的流程图。在图8的流程中，使用电流值ig与电流值ip或者电流值in这两个电流值来进行噪声滤波器1的故障诊断。首先，如果启动电力转换装置100，则本实施例的噪声滤波器1成为通电状态，开始对滤波器用电源11、放大部13通电(步骤s101)。当在异常检测部30中通过电流测量功能31从成为通电状态的滤波器用电源11获取到作为测量对象的两个电流值(ig与ip或者in)的测量值时，处理进入步骤s102。在步骤s102中，判定测量到的电流值ip或电流值in在阈值a至阈值b的范围内。在步骤s102中，在测量到的电流值ip或电流值in在阈值a至阈值b的范围内的情况下(步骤s102，“是”)，进入步骤s103，开始电力转换装置100的运转。另一方面，在步骤s102中，在测量到的电流值ip或电流值in不在阈值a至阈值b的范围内的情况下(步骤s102，“否”)，进入步骤s106，诊断噪声滤波器1的故障。在构成中包括噪声滤波器1的电力转换装置100例如在通过异常诊断功能31而被诊断为故障的情况下，停止该电力转换装置100的运转。
78.运转开始后，在步骤s104中，判定测量到的电流值ig在阈值c至阈值d的范围内。在步骤s104中，在测量到的电流值ig在阈值c至阈值d的范围内的情况下(步骤s104，“是”)，进入步骤s105，诊断为噪声滤波器1的状态正常。在构成中包括噪声滤波器1的电力转换装置100继续进行运转。另一方面，在步骤s104中，在测量到的电流值ig不在阈值c至阈值d的范围内的情况下(步骤s104，“否”)，进入步骤s106，诊断噪声滤波器1的故障。电力转换装置100使在步骤s103中开始的该电力转换装置100的运转停止。如果步骤s105、s106的处理结束，则暂时结束本例程。
79.如以上所说明的，在本实施例中，能够对构成噪声滤波器1的有源滤波器10的滤波器用电源11的行为进行监视，诊断该有源滤波器10的故障或者正常。在本实施例中，在诊断为有源滤波器10正常的情况下，继续进行在构成中包括噪声滤波器1的电力转换装置100的运转。另一方面，在诊断为有源滤波器10产生了故障的情况下，能够停止在构成中包括噪声滤波器1的电力转换装置100的运转。根据本实施例，能够对在构成中包括有源滤波器的噪声滤波器的故障进行检测，防止传导噪声向周围设备传播。
80.此外，在本实施例中，作为用于监视滤波器用电源11的行为的信息，能够测量从正电源p1流入基准电位fg侧的电流值ip、从负电源p2流入基准电位fg侧的电流值in、从正电源p1的负侧电极和负电源p2的正侧电极连接的连接点流入基准电位fg侧的电流值ig。通过
测量电流值ip或电流值in，能够基于该测量值的状态变化，诊断有源滤波器10的包括有源元件的电路构成的开路故障及短路故障。此外，通过测量电流值ig，能够基于该测量值的状态变化，诊断有源滤波器10的未包括有源元件的电路构成的开路故障及短路故障。因此，根据本实施例，通过至少测量电流值ig与电流值ip或者电流值in这两个电流值，能够进行未包括有源元件的电路构成的开路故障、短路故障的判断，因此，能够提高故障诊断的判定精度。
81.此外，在本实施例中，关于进行有源滤波器10的故障判定的定时，例如能够在对电力转换装置100进行启动并对从互连的dc电源101、系统102供给的电力进行电力转换处理的运转开始前进行。在构成中包括噪声滤波器1的电力转换装置100能够在运转开始前诊断有源滤波器10的故障，因此，能够防止由于电力转换处理而产生的传导噪声向互连的外围设备传播。根据本实施例，能够使在有源滤波器10产生了故障的状态下电力转换装置100进行运转的情况防患于未然。
82.此外，在本实施例中，在电力转换装置100的运转开始后，也能够进行有源滤波器10的故障判定。因此，能够防止原本通过有源滤波器10而降低的电源线的传导噪声的谐波电流在由于有源滤波器10的故障而未被降低的状态下进行传播并对外围设备的动作造成不良影响。根据本实施例，能够防止在有源滤波器10产生了故障的状态下继续电力转换装置100的运转。
83.〔实施例二〕
84.图9是示出实施例二所涉及的噪声滤波器2的简要构成的框图。在实施例1中，噪声滤波器1的有源滤波器10构成为具备噪声滤波器用电源11作为有源元件的驱动用电源，并从该电源测量故障诊断所涉及的电流值ip、in、ig。在实施例二中，噪声滤波器2构成为具备由检测部12、放大部13、提取部14构成的af电路42作为有源滤波器。另外，在实施例二中，构成为从设置于外部侧的af用电源40向af电路42供给正电压(vp)、负电压(vn)。这样，也可以采用从外部侧供给有源元件的驱动用电源的构成。此外，构成为通过电力转换装置100的控制用微型计算机41来测量从af用电源40向af电路42供给的电流值ip、in。在这样的构成中，也能够和实施例1同样地对向af电路42供给的af用电源40的行为进行监视，诊断包括该af电路的噪声滤波器2的故障或者正常。
85.于是，电力转换装置100的控制用微型计算机41基于测量到的电流值ip、in、ig内的两个电流值进行af电路42的故障诊断。控制用微型计算机41在诊断为af电路42的状态为故障的情况下，能够使电力转换电路2b的动作停止。需要指出，图9所示的电源2a相当于实施例1的dc电源101及系统103，电力转换电路2b相当于实施例1的dcdc转换器102b及逆变器102c。通过电力转换电路2b而被转换后的电力被供给至与该电力转换装置连接的负载2c。
86.在本实施例所涉及的噪声滤波器2中，电路构成中不包括滤波器用电源11及异常检测部30，因此，与实施例1的噪声滤波器1相比较，能够实现相对的小型化，并且能够实现由部件数量的减少所带来的产品成本的降低。此外，能够使控制用微型计算机41具有异常检测部30的功能，能够抑制作为电力转换装置100的电力消耗。
87.〔变形例〕
88.图10是示出实施例二的变形例所涉及的噪声滤波器3的简要构成的框图。在实施例二中，构成为通过电力转换装置100的控制用微型计算机41来测量从af用电源40向af电
路42供给的正电源的电流值ip、负电源的电流值in、流入基准电位fg的电流值ig。因此，需要故障检测所涉及的基准电位是控制用微型计算机41的地电位。在变形例中，构成为将向af电路供给电力的电源设为af用的绝缘电源50b，并且还具备对该绝缘电源供给电力的驱动用电源50a。这里，作为af用绝缘电源50b，例如，举例示出对输入到初级侧的来自驱动用电源50a的电力进行转换并向次级侧输出转换后的电力(af电路52用的电力)的变压器。另外，在变形例中，构成为电力转换装置100的控制用微型计算机51对向af用绝缘电源50b供给的电流值ia进行测量。在af电路52中产生了开路故障或短路故障的情况下，与正常动作时相比较，从af用绝缘电源50b供给的电力状态产生变化。另外，根据次级侧的电力状态的变化，从驱动用电源50a向af用绝缘电源50b的初级侧供给的电力状态产生变化，因此，向该af用绝缘电源50b供给的电流值ia产生变化。在这样的构成中，也能够和实施例1同样地对向af电路52供给的af用绝缘电源50b的行为进行监视，诊断包括该af电路的噪声滤波器3的故障或者正常状态。
89.图11是模拟变形例中随着有源滤波器10的故障而产生的初级侧的电流值(ia)的变化的图表的一个例子。在图11中，(a)表示有源滤波器10的注入部14产生了开路故障时的电流变化，(b)表示构成放大部13的运算放大器13a的正电压(vp)侧产生了短路故障时的电流变化，(c)表示构成放大部13的晶体管(tr1、tr2)产生了短路故障时的电流变化。此外，在图11中，纵轴表示电流值(ma)，横轴表示时间(μsec)，虚线所示的曲线图表示正常时的电流值的推移，实线所示的曲线图表示故障时的电流值的推移。
90.如图11的(a)的虚线箭头所示，在注入部14正常时，初级侧的电流值(ia)在规定幅度(在图示例子中粗略为
±
1ma)的振幅范围内进行变动。另一方面，在产生了注入部14的开路破坏的情况下，初级侧的电流值(ia)如实线箭头所示，振幅粗略为0ma，流动故障待机时消耗电流。这里，故障时待机消耗电流例如是以af用绝缘电源50b的额定等所规定的电流值，在图11的(a)中，为大致15.5ma。
91.同样地，在构成放大部13的运算放大器13a的正电压(vp)侧产生了短路故障的情况下，在图11的(b)的虚线箭头所示的大致15ma附近进行推移变化的初级侧电流值(ia)如实线箭头所示，增大至大致50ma附近进行推移。进而，在构成放大部13的晶体管(tr1、tr2)产生了短路故障的情况下，以图11的(c)的虚线箭头所示的ma级进行推移变化的初级侧电流值(ia)如实线箭头所示，增大至大致17a附近进行推移。
92.因此，在采用af用绝缘电源50b的情况下，通过对从驱动用电源50a向af用绝缘电源50b的初级侧供给的电流值(ia)的状态变化进行检测，能够基于该电流值(ia)的状态变化，诊断包括af电路52的噪声滤波器的故障或者正常状态。
93.电力转换装置100的微型计算机51例如采用作为自身的基准电位的地电位，基于从驱动用电源50a向af用绝缘电源50b供给的电流值ia，进行af电路52的故障诊断即可。控制用微型计算机51能够在诊断为af电路52的状态为故障的情况下，使电力转换电路3b的动作停止。需要指出，图10所示的电源3a相当于实施例二的电源2a，电力转换电路3b相当于电力转换电路2b。通过电力转换电路3b而被转换后的电力被输入与该电力转换装置连接的负载3c。
94.在本实施例中，具有能够仅基于从驱动用电源50a向af用绝缘电源50b供给的电流值ia的测量值来诊断噪声滤波器3的af电路52的故障状态的优点。在构成中包括噪声滤波
器3的电力转换装置100的控制用微型计算机51中，与实施例二相比较能够相对地减少诊断所涉及的测量值的输入数，因此，能够将空出的输入数分配给其它的控制输入。
95.需要指出，上述的实施例、变形例的构成能够在不脱离本发明的技术问题、技术构思的范围内尽可能地进行组合。例如，在上述的实施例中，作为dc电源举例示出了太阳能发电模块、蓄电池模块。本发明也能够应用于取代这些模块而采用燃料电池模块、内燃机模块、风力发电模块、潮汐发电模块、水力发电模块、地热发电模块等能源或将它们组合采用的电源系统。
96.需要指出，下面，为了能够对比本发明的构成要件和实施例的构成，对本发明的构成要件标注了附图的标记来进行记载。
97.《发明一》
98.一种噪声滤波器(1)，其特征在于，具备：有源滤波器电路(10)，与从交流电力系统(103)或与所述交流电力系统(103)互连的直流电源(101)向电力转换装置(102)供给的所述交流电力或从所述直流电源供给的直流电力的电源线的受电端(20c、20d)连接，降低传播至所述电源线的传导噪声的谐波分量并向所述电源线输出；以及
99.控制部(30)，对向生成构成所述有源滤波器电路(10)的有源元件的驱动电力的电源模块输入的输入电力的状态变化、或者从所述电源模块供给的所述驱动电力的状态变化进行监视，并基于所述输入电力的状态变化或所述驱动电力的状态变化，对所述有源滤波器电路(10)的包括所述有源元件的电路的电路动作的异常进行诊断。
100.附图标记说明
101.1、2、3：噪声滤波器
102.10：有源滤波器
103.11：滤波器用电源
104.12：检测部
105.13：放大部
106.14：注入部
107.20：无源滤波器
108.20a、20b、20c、20d：端子
109.30：异常检测部
110.31：电流测量功能
111.32：异常诊断功能
112.100：电源系统
113.101：dc电源
114.102：电力转换装置
115.102a：dcf
116.102b：dcdc转换器
117.102c：逆变器
118.102d：acf
119.103：系统。