(57)【要約】【課題】出力電圧に重畳するサージ成分を抑制することができる、電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１００は、スイッチング素子を含むインバータ回路１０５と、インバータ回路１０５の出力に１次側が接続される変圧器１０６と、変圧器１０６の２次側に入力が接続される整流回路１０７と、整流回路１０７の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路１０７の出力に直列接続される第１のリアクトルＬ１と、整流回路１０７の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路１０７の出力に直列接続される第１のキャパシタＣ１と、整流回路１０７の出力に第１のキャパシタＣ１と並列に接続され、かつ第１のキャパシタＣ１よりも容量の小さい第２のキャパシタＣ２とを備えている。【選択図】図１
2020088945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力に１次側が接続される変圧器と、
前記変圧器の２次側に入力が接続される整流回路と、
前記整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ前記整流回路の出力に直列接続される第１のリアクトルと、
前記整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ前記整流回路の出力に直列接続される第１のキャパシタと、
前記整流回路の出力に前記第１のキャパシタと並列に接続され、かつ前記第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタと
を備える、電力変換装置。
【請求項２】
前記第２のキャパシタの容量は、前記電力変換装置で発生するサージ電圧の周波数に基づいて、該サージ電圧を吸収するように決定される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電力変換装置の出力ラインの一部は、第１のバスバーおよび第２のバスバーによって構成され、
前記第１のキャパシタの正極は、第１の端子を介して前記第１のバスバーに電気的に接続され、
前記第１のキャパシタの負極は、第２の端子を介して前記第２のバスバーに電気的に接続される、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第２のキャパシタの正極は、第３の端子を介して前記第１のバスバーに電気的に接続され、
前記第２のキャパシタの負極は、第４の端子を介して前記第２のバスバーに電気的に接続される、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第２のキャパシタは、複数のキャパシタによって構成され、
前記第２のキャパシタが実装される専用基板をさらに備え、
前記第２のキャパシタの正極は、前記専用基板の第５の端子に電気的に接続され、
前記第２のキャパシタの負極は、前記専用基板の第６の端子に電気的に接続される、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換装置の出力電圧を測定する電圧測定回路をさらに備え、
前記電圧測定回路は、前記専用基板に実装され、
前記電圧測定回路の一方の測定端子は、前記専用基板の前記第５の端子に電気的に接続され、
前記電圧測定回路の他方の測定端子は、前記専用基板の前記第６の端子に電気的に接続される、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する制御回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記専用基板に実装され、
前記制御回路は、前記電圧測定回路と電気的に接続される、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記専用基板の前記第５の端子は、前記第１のバスバーに電気的に接続され、
前記専用基板の前記第６の端子は、前記第２のバスバーに電気的に接続される、請求項５〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記専用基板の前記第５の端子は、前記第１の端子に電気的に接続され、
前記専用基板の前記第６の端子は、前記第２の端子に電気的に接続される、請求項５〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記電力変換装置の出力ラインの負極側の一部は、該電力変換装置を収容する筐体によって構成され、
前記変圧器のセンタータップは、前記筐体に電気的に接続され、
前記第２のキャパシタの負極は、前記変圧器のセンタータップが前記筐体に電気的に接続される点よりも前記変圧器の側に接続される、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記電力変換装置の出力ラインの負極側の一部は、該電力変換装置を収容する筐体によって構成され、
前記整流回路は、前記筐体にアノードが電気的に接続されると共に前記変圧器の２次側の正極にカソードが接続される第１のダイオードと、前記筐体にアノードが電気的に接続されると共に前記変圧器の２次側の負極にカソードが接続される第２のダイオードとを含み、
前記第２のキャパシタの負極は、前記第２のダイオードのアノードが前記筐体に電気的に接続される点よりも前記第２のダイオードの側に接続される、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記第１のキャパシタおよび前記第２のキャパシタの後段に直列接続される第２のリアクトルをさらに備え、
前記第２のリアクトルの値は、前記サージ電圧の周波数において、前記第２のキャパシタよりも高いインピーダンスを有するように決定される、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に係り、特にスイッチング素子を含むインバータ回路を備える、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ等に代表される電力変換装置は、スイッチング素子を含むインバータ回路を備えているものが多い。このような電力変換装置は、インバータ回路のスイッチング動作に起因して発生するリップルを平滑化するためのキャパシタ、すなわち平滑キャパシタを備えている。平滑キャパシタの容量は、リップルの周波数、平滑キャパシタに入力される電力等に基づいて決定される。
【０００３】
また、インバータ回路がスイッチング動作する際には、電力変換装置を構成する回路の寄生インダクタンスおよび寄生容量に起因して、回路の各部に高周波のサージ電圧が発生する。このサージ電圧の周波数は、上記リップルの周波数よりもはるかに高い。
【０００４】
平滑キャパシタは、自身の寄生インダクタンス成分に起因して、リップルの周波数よりもはるかに高いサージ電圧の周波数においては、高いインピーダンスを有する。そのため、平滑キャパシタによっては、サージ電圧を十分に吸収することができない。
【０００５】
従来技術として、電力変換装置を構成する回路のバスバーの構造を工夫して、回路のインダクタンス成分を調整することによって、出力電圧に重畳するサージ成分を抑制する発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６１２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、バスバーの構造を工夫して回路のインダクタンス成分を調整することには限界がある。そのため、特許文献１に記載の方法では、電力変換装置の出力電圧に重畳するサージ成分を十分に抑制することができないという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、出力電圧に重畳するサージ成分を抑制することができる、電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、スイッチング素子を含むインバータ回路と、インバータ回路の出力に１次側が接続される変圧器と、変圧器の２次側に入力が接続される整流回路と、整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路の出力に直列接続される第１のリアクトルと、整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路の出力に直列接続される第１のキャパシタと、整流回路の出力に第１のキャパシタと並列に接続され、かつ第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力変換装置によれば、出力電圧に重畳するサージ成分を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る電力変換装置の回路図である。
【図２】図１の電力変換装置のスイッチング動作、および各部の電圧値、電流値の概略図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る電力変換装置の一部を示す図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る電力変換装置の一部を示す図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る電力変換装置の一部を示す部である。
【図６】本発明の実施形態５に係る電力変換装置の一部を示す部である。
【図７】本発明の実施形態６に係る電力変換装置の一部を示す図である。
【図８】本発明の実施形態７に係る電力変換装置の回路図である。
【図９】本発明の実施形態８に係る電力変換装置の回路図である。
【図１０】本発明の実施形態９に係る電力変換装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願が開示する電力変換装置の実施の形態について、詳細に説明する。ただし、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって、本願発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１００の回路図である。
電力変換装置１００の入力端子Ｐ１００、Ｎ１００には、直流電源１が接続されている。また、電力変換装置１００の出力端子Ｐ１０３、Ｎ１０３には、負荷２が接続されている。
【００１４】
電力変換装置１００は、キャパシタＣ０と、インバータ回路１０５と、変圧器１０６と、整流回路１０７と、第１のリアクトルＬ１および第１のキャパシタＣ１とを備えている。
【００１５】
キャパシタＣ０は、電力変換装置１００の入力端子Ｐ１００、Ｎ１００に並列接続されている。キャパシタＣ０は、電力変換装置１００の入力電圧Ｖ１を平滑化する。
【００１６】
インバータ回路１０５は、第１〜第４のスイッチング素子１０１〜１０４を含んでいる。第１〜第４のスイッチング素子１０１〜１０４のスイッチング動作によって、電力変換装置１００に入力される直流電力が交流電力に変換される。
【００１７】
インバータ回路１０５の出力には、変圧器１０６の１次側が接続されている。変圧器１０６の２次側には、整流回路１０７の入力が接続されている。なお、図１において、Ｖ３は変圧器１０６の１次側の電圧、Ｉ１は変圧器１０６の１次側の電流である。
【００１８】
整流回路１０７は、第１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２によって構成されている。整流回路１０７は、変圧器１０６の２次側から出力される交流電流を整流する。
【００１９】
整流回路１０７の出力には、第１のリアクトルＬ１が直列接続されると共に、第１のキャパシタＣ１が並列接続されている。第１のリアクトルＬ１および第１のキャパシタＣ１は、整流回路１０７の出力電圧を平滑化する。
【００２０】
また、整流回路１０７の出力には、第１のキャパシタＣ１と並列に、第１のキャパシタＣ１よりも容量の小さい第２のキャパシタＣ２が接続されている。この第２のキャパシタＣ２の働きについては後述する。
【００２１】
さらに、電力変換装置１００は、電力変換装置１００の出力電圧Ｖ２を測定する電圧測定回路１０８と、第１〜第４のスイッチング素子１０１〜１０４のスイッチング動作を制御する制御回路１０９とを備えている。
【００２２】
なお、図１において、Ｉ２は第１のリアクトルＬ１に流れる電流、Ｉ３は電力変換装置１００の出力電流、Ｉ４は電力変換装置１００の負極側を流れる電流である。
【００２３】
次に、図１の電力変換装置１００の動作について、図２を参照して説明する。
図２において、ＳＷ１４は、第１のスイッチング素子１０１および第４のスイッチング素子１０４のＯＮ−ＯＦＦ波形である。また、ＳＷ２３は、第２のスイッチング素子１０２および第３のスイッチング素子１０３のＯＦ−ＯＦＦ波形である。
【００２４】
また、上述したように、Ｖ３は変圧器１０６の１次側の電圧であり、Ｉ２は第１のリアクトルＬ１に流れる電流である。
【００２５】
まず、第１のスイッチング素子１０１および第４のスイッチング素子１０４がＯＮになると、変圧器１０６の１次側に電圧Ｖ３が印加され、変圧器１０６の２次側には、１次側の電圧Ｖ３を変圧器１０６の巻数比γで除した値の電圧が発生する。
【００２６】
この際、第１のリアクトルＬ１の両端には、変圧器１０６の２次側の電圧と電力変換装置１００の出力電圧Ｖ２との差分に等しい電圧が印加され、電流Ｉ２が増加する。また、変圧器１０６の１次側には、第１のリアクトルＬ１に流れる電流Ｉ２を巻数比γで除した値の電流Ｉ１が流れる。
【００２７】
次に、第１のスイッチング素子１０１および第４のスイッチング素子１０４がＯＦＦになると、変圧器１０６の１次側の電圧Ｖ３が０になり、変圧器１０６の１次側の電流Ｉ１も０になる。また、変圧器１０６の２次側の電圧も０になる。
【００２８】
この際、第１のリアクトルＬ１には、電力変換装置１００の出力電圧Ｖ２が印加され、電流Ｉ２が減少する。また、変圧器１０６の２次側には、センタータップによって、第１のリアクトルＬ１に流れる電流Ｉ２と同じ値の電流が流入する。
【００２９】
次に、第２のスイッチング素子１０２および第３のスイッチング素子１０３がＯＮになると、変圧器１０６の１次側に電圧Ｖ３が印加され、変圧器１０６の２次側には、１次側の電圧Ｖ３を巻数比γで除した値の電圧が発生する。
【００３０】
この際、第１のリアクトルＬ１の両端には、変圧器１０６の２次側の電圧と電力変換装置１００の出力電圧Ｖ２との差分に等しい電圧が印加され、電流Ｉ２が増加する。また、変圧器１０６の１次側には、第１のリアクトルＬ１に流れる電流Ｉ２を巻数比γで除した値の電流Ｉ１が流れる。
【００３１】
次に、第２のスイッチング素子１０２および第３のスイッチング素子１０３がＯＦＦになると、変圧器１０６の１次側の電圧Ｖ３が０になり、変圧器１０６の１次側の電流Ｉ１も０になる。また、変圧器１０６の２次側の電圧も０になる。
【００３２】
この際、第１のリアクトルＬ１には、電力変換装置１００の出力電圧Ｖ２が印加され、電流Ｉ２が減少する。また、変圧器１０６の２次側には、センタータップによって、第１のリアクトルＬ１に流れる電流Ｉ２と同じ値の電流が流入する。
【００３３】
上記の動作を要約すると、第１、第４のスイッチング素子１０１、１０４がＯＮ、かつ第２、第３のスイッチング素子１０２、１０３がＯＦＦの場合、あるいは、第１、第４のスイッチング素子１０１、１０４がＯＦＦ、かつ第２、第３のスイッチング素子１０２、１０３がＯＮの場合、変圧器１０６の１次側には、第１のリアクトルＬ１に流れる電流Ｉ２を巻数比γで除した値の電流が流れる。
【００３４】
また、第１、第４のスイッチング素子１０１、１０４がＯＮ、かつ第２、第３のスイッチング素子１０２、１０３がＯＦＦの場合、あるいは、第１、第４のスイッチング素子１０１、１０４がＯＦＦ、かつ第２、第３のスイッチング素子１０２、１０３がＯＮの場合、第１のリアクトルＬ１に流れる電流Ｉ２は増加する。
【００３５】
また、第１〜第４のスイッチング素子１０１〜１０４が全てＯＦＦの場合、第１のリアクトルＬ１に流れる電流Ｉ２は減少する。
【００３６】
ここで、先述したように、整流回路１０７の出力において、第１〜第４のスイッチング素子１０１〜１０４のスイッチング動作に起因して発生するリップルは、主に第１のキャパシタＣ１によって平滑化される。第１のキャパシタＣ１の容量は、リップルの周波数、整流回路１０７からの出力電力等に基づいて決定される。
【００３７】
また、第１〜第４のスイッチング素子１０１〜１０４がスイッチング動作する際には、電力変換装置１００を構成する回路の寄生インダクタンスおよび寄生容量に起因して、回路の各部に高周波のサージ電圧が発生する。このサージ電圧の周波数は、上記リップルの周波数よりもはるかに高い。そして、このサージ電圧が電力変換装置１００の出力電圧Ｖ２に重畳すると、負荷２に対して悪影響を及ぼしてしまう。
【００３８】
仮に、第１のキャパシタＣ１に寄生インダクタンス成分が存在しない場合には、第１のキャパシタＣ１は、リップルの周波数よりもはるかに高いサージ電圧の周波数においても、十分に低いインピーダンスを有する。その場合、サージ電圧は、第１のキャパシタＣ１によって吸収され、電力変換装置１００の出力電圧Ｖ２は、図２のＶ２０１に示されるような波形となる。
【００３９】
しかしながら、現実には、第１のキャパシタＣ１に寄生インダクタンス成分が存在するため、第１のキャパシタＣ１は、サージ電圧の周波数において高いインピーダンスを有する。そのため、第１のキャパシタＣ１によっては、サージ電圧を十分に吸収することができない。その場合、電力変換装置１００の出力電圧Ｖ２は、図２のＶ２０２に示されるように、サージ成分が重畳した波形となる。
【００４０】
このような問題に対処するために、本発明の実施の形態１では、整流回路１０７の出力に、第１のキャパシタＣ１と並列に、第１のキャパシタＣ１よりも容量の小さい第２のキャパシタＣ２が接続されている。第２のキャパシタＣ２の容量は、上記のサージ電圧の周波数に基づいて、サージ電圧を吸収することができるように決定される。換言すれば、第２のキャパシタＣ２の容量は、サージ電圧の周波数において十分に低いインピーダンスを有するように決定される。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１００では、整流回路の出力に、第１のキャパシタと並列に接続されて、第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタを備えている。これにより、出力電圧に重畳するサージ成分を抑制することができる。
【００４２】
なお、第２のキャパシタＣ２の容量は、第１のキャパシタＣ１の容量よりも小さいため、第２のキャパシタＣ２は、第１のキャパシタＣ１よりも小型化することができる。これにより、第２のキャパシタＣ２は、第１のキャパシタＣ１よりも低インピーダンスの配線で実装することができる。
【００４３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電力変換装置２００の構成について、図３を参照して説明する。なお、これ以降に説明する実施の形態２〜６は、実施の形態１を基本構造とする実装形態のバリエーションである。そのため、実施の形態１と同一または同様の構成については、詳細な説明は省略する。
【００４４】
図３に示される実装形態は、図１の回路図における点Ｐ１０１〜点Ｐ１０２、および点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所を抜き出したものである。
【００４５】
電力変換装置２００は、出力ラインを構成する第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１を備えている。
【００４６】
第１のキャパシタＣ２０１の正極は、第１の端子２１２を介して、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。第１のキャパシタＣ２０１の負極は、第２の端子２１３を介して、第２のバスバー２１１に電気的に接続されている。
【００４７】
第２のキャパシタＣ２０２の正極は、第３の端子２１４を介して、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。第２のキャパシタＣ２０２の負極は、第４の端子２１５を介して、第２のバスバー２１０に電気的に接続されている。
【００４８】
なお、第１のキャパシタＣ２０１および第２のキャパシタＣ２０２は、それぞれ専用のケースに封入されている。
【００４９】
実施の形態１で説明したように、第２のキャパシタＣ２０２の容量は、第１のキャパシタＣ２０１の容量に比べて小さい。そのため、第２のキャパシタＣ２０２のケースは、第１のキャパシタＣ２０１のケースに比べて小さい。
【００５０】
また、第１のキャパシタＣ２０１は、サイズ、部品配置、重量等の制約のため、主回路の第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１から、第１の端子２１２および第２の端子２１３を分岐させて、第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１から離れた位置に配置されている。
【００５１】
これに対して、第２のキャパシタＣ２０２は、サイズ、部品配置、重量等の制約が第１のキャパシタＣ１０１に比べて小さいため、第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１の間に配置されている。第２のキャパシタＣ２０２は、第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１の近くに配置されるため、第１のキャパシタＣ１０１に比べて、寄生インダクタンスが低く抑えられる。
【００５２】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る電力変換装置３００の構成について、図４を参照して説明する。
【００５３】
図４に示される実装形態は、図１の回路図における点Ｐ１０１〜点Ｐ１０２、および点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所を抜き出したものである。
【００５４】
電力変換装置３００は、出力ラインを構成する第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１を備えている。
【００５５】
第１のキャパシタＣ３０１の正極は、第１の端子３１２を介して、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。第１のキャパシタＣ３０１の負極は、第２の端子３１３を介して、第２のバスバー２１１に電気的に接続されている。
【００５６】
また、複数のキャパシタによって構成される第２のキャパシタＣ３０２は、専用基板３１６上に実装されている。
【００５７】
第２のキャパシタＣ３０２の正極は、専用基板３１６の第５の端子３１７に電気的に接続されている。第２のキャパシタＣ３０２の負極は、専用基板３１６の第６の端子３１８に電気的に接続されている。
【００５８】
専用基板３１６の第５の端子３１７は、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。専用基板３１６の第６の端子３１８は、第２のバスバー２１１に電気的に接続されている。
【００５９】
実施の形態３では、第２のキャパシタＣ３０２を複数のキャパシタによって構成し、各キャパシタの容量、直列数、並列数等を細かく設定することにより、第２のキャパシタＣ３０２全体の容量、耐圧等を自在に調整することができる。
【００６０】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る電力変換装置４００の構成について、図５を参照して説明する。
【００６１】
図５に示される実装形態は、図１の回路図における点Ｐ１０１〜点Ｐ１０２、および点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所を抜き出したものである。
【００６２】
電力変換装置４００は、出力ラインを構成する第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１を備えている。
【００６３】
第１のキャパシタＣ４０１の正極は、第１の端子４１２を介して、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。第１のキャパシタＣ４０１の負極は、第２の端子４１３を介して、第２のバスバー２１１に電気的に接続されている。
【００６４】
また、複数のキャパシタによって構成される第２のキャパシタＣ４０２は、専用基板４１６上に実装されている。
【００６５】
第２のキャパシタＣ４０２の正極は、専用基板４１６の第５の端子４１７に電気的に接続されている。第２のキャパシタＣ４０２の負極は、専用基板４１６の第６の端子４１８に電気的に接続されている。
【００６６】
専用基板４１６の第５の端子４１７は、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。専用基板４１６の第６の端子４１８は、第２のバスバー２１１に電気的に接続されている。
【００６７】
また、第２のキャパシタＣ４０２の両端の電圧は、電力変換装置４００の出力電圧Ｖ２と等しい。そのため、電圧測定回路１０８も、専用基板４１６上に実装されている。
【００６８】
電圧測定回路１０８の一方の測定端子は、専用基板４１６上のパターン配線によって、第２のキャパシタＣ４０２の正極に電気的に接続されている。電圧測定回路１０８の他方の測定端子は、専用基板４１６上のパターン配線によって、第２のキャパシタＣ４０２の負極に電気的に接続されている。
【００６９】
これにより、第２のキャパシタＣ４０２と電圧測定回路１０８とで、第１のバスバー２１０への接続を担う第５の端子４１７および第２のバスバー２１１への接続を担う第６の端子４１８を共有することができるため、部品点数を削減することができる。
【００７０】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る電力変換装置５００の構成について、図６を参照して説明する。
【００７１】
図６に示される実装形態は、図１の回路図における点Ｐ１０１〜点Ｐ１０２、および点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所を抜き出したものである。
【００７２】
電力変換装置５００は、出力ラインを構成する第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１を備えている。
【００７３】
第１のキャパシタＣ５０１の正極は、第１の端子５１２を介して、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。第１のキャパシタＣ５０１の負極は、第２の端子５１３を介して、第２のバスバー２１１に電気的に接続されている。
【００７４】
また、複数のキャパシタによって構成される第２のキャパシタＣ５０２は、専用基板５１６上に実装されている。
【００７５】
第２のキャパシタＣ５０２の正極は、専用基板５１６の第５の端子５１７に電気的に接続されている。第２のキャパシタＣ５０２の負極は、専用基板５１６の第６の端子５１８に電気的に接続されている。
【００７６】
専用基板５１６の第５の端子５１７は、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。専用基板５１６の第６の端子５１８は、第２のバスバー２１１に電気的に接続されている。
【００７７】
また、第２のキャパシタＣ５０２の両端の電圧は、電力変換装置５００の出力電圧Ｖ２と等しい。そのため、電圧測定回路１０８も、専用基板５１６上に実装されている。
【００７８】
また、制御回路１０９は、電圧測定回路１０８の測定値を用いて、第１〜第４のスイッチング素子１０１〜１０４のスイッチング動作を制御する。そのため、制御回路１０９も、専用基板５１６上に実装されており、電圧測定回路１０８と制御回路１０９とは、専用基板５１６上のパターン配線によって電気的に接続されている。
【００７９】
これにより、制御回路１０９が実装される基板を、専用基板５１６に統合することができるため、部品点数を削減することができる。
【００８０】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る電力変換装置６００の構成について、図７を参照して説明する。
【００８１】
図７に示される実装形態は、図１の回路図における点Ｐ１０１〜点Ｐ１０２、および点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所を抜き出したものである。
【００８２】
電力変換装置６００は、出力ラインを構成する第１のバスバー２１０および第２のバスバー２１１に備えている。
【００８３】
第１のキャパシタＣ６０１の正極は、第１の端子６１２を介して、第１のバスバー２１０に電気的に接続されている。第１のキャパシタＣ６０１の負極は、第２の端子６１３を介して、第２のバスバー２１１に電気的に接続されている。
【００８４】
また、複数のキャパシタによって構成される第２のキャパシタＣ６０２は、専用基板６１６上に実装されている。
【００８５】
第２のキャパシタＣ６０２の正極は、専用基板６１６の第５の端子６１７に電気的に接続されている。第２のキャパシタＣ６０２の負極は、専用基板６１６の第６の端子６１８に電気的に接続されている。
【００８６】
専用基板６１６の第５の端子６１７は、第１のキャパシタＣ６０１の第１の端子６１２に電気的に接続されている。専用基板６１６の第６の端子６１８は、第１のキャパシタＣ６０１の第２の端子６１３に電気的に接続されている。
【００８７】
実施の形態６では、専用基板６１６の第５の端子６１７を第１のバスバー２１０に直接接続する必要がなく、また専用基板６１６の第６の端子６１８を第２のバスバー２１１に直接接続する必要もない。
【００８８】
そのため、実施の形態６では、図４に示される実施の形態３に係る専用基板３１６の第５の端子３１７および第６の端子３１８と比べて、専用基板６１６の第５の端子６１７および第６の端子６１８の先端を大きく形成する必要がない。これにより、部品および実装スペースを小型化することができる。
【００８９】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る電力変換装置７００の構成について、図８の回路図を参照して説明する。
【００９０】
電力変換装置７００では、第１のキャパシタＣ１および第２のキャパシタＣ２の後段に、第２のリアクトルＬ７０２が直列接続されている。この第２のリアクトルＬ７０２の値は、サージ電圧の周波数において、第２のキャパシタＣ２よりも高いインピーダンスを有するように決定されている。
【００９１】
第２のリアクトルＬ７０２が存在することにより、第１のキャパシタＣ１および第２のキャパシタＣ２の後段のインピーダンスが上昇する。そのため、実施の形態７では、これまでの実施の形態では第２のキャパシタＣ２に流れ込むことなく出力端子Ｐ１０３、Ｎ１０３側に流れ出てしまっていた僅かなサージ電流までもが、第２のキャパシタＣ２に流れ込むようになる。これにより、より多くのサージ成分が第２のキャパシタＣ２で吸収されるため、出力電圧Ｖ２に重畳するサージ成分をさらに抑制することができる。
【００９２】
実施の形態８．
本発明の実施の形態８に係る電力変換装置８００の構成について、図９の回路図を参照して説明する。
【００９３】
電力変換装置８００では、出力ラインの負極側における点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所は、電力変換装置８００を収容する筐体８１９によって構成されている。また、変圧器１０６のセンタータップは、点Ｎ１０１において筐体８１９に電気的に接続されている。
【００９４】
この場合、筐体８１９のインダクタンス成分によって、出力端子Ｎ１０３から第１のキャパシタＣ１までの間が高インピーダンスとなり、サージ電圧が上昇してしまう。
【００９５】
このことに対処するために、実施の形態８では、第２のキャパシタＣ２の負極側は、変圧器１０６のセンタータップが筐体８１９に接続される点Ｎ１０１よりも、変圧器１０６の側に接続されている。
【００９６】
このように接続することにより、点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所が筐体８１９によって構成されている場合であっても、出力電圧Ｖ２に重畳するサージ成分を抑制することができる。
【００９７】
実施の形態９．
本発明の実施の形態９に係る電力変換装置９００の構成について、図１０の回路図を参照して説明する。
【００９８】
電力変換装置９００では、出力ラインの負極側における点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所は、電力変換装置９００を収容する筐体９１９によって構成されている。また、変圧器１０６のセンタータップは、第１のリアクトルＬ１の一端に接続されている。
【００９９】
また、第１のダイオードＤ９０１のアノードは、筐体９１９に電気的に接続され、第１のダイオードのＤ９０１のカソードは、変圧器１０６の２次側の正極に接続されている。また、第２のダイオードＤ９０２のアノードは、筐体９１９に電気的に接続され、第２のダイオードＤ９０２のカソードは、変圧器１０６の２次側の負極に接続されている。
【０１００】
この場合にも、筐体９１９のインダクタンス成分によって、出力端子Ｎ１０３から第１のキャパシタＣ１までの間が高インピーダンスとなり、サージ電圧が上昇してしまう。
【０１０１】
このことに対処するために、実施の形態９では、第２のキャパシタＣ２の負極側は、整流回路９０７を構成する第２のダイオードＤ９０２のアノードが筐体９１９に接続される点Ｎ１０１よりも、第２のダイオードＤ９０２の側に接続されている。
【０１０２】
このように接続することにより、点Ｎ１０１〜点Ｎ１０２の箇所が筐体９１９によって構成されている場合であっても、出力電圧Ｖ２に重畳するサージ成分を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００  電力変換装置、１０１  第１のスイッチング素子、１０２  第２のスイッチング素子、１０３  第３のスイッチング素子、１０４  第４のスイッチング素子、１０５  インバータ回路、１０６  変圧器、１０７，９０７  整流回路、１０８  電圧測定回路、１０９  制御回路、２１０  第１のバスバー、２１１  第２のバスバー、２１２，３１２，４１２，５１２，６１２  第１の端子、２１３，３１３，４１３，５１３，６１３  第２の端子、２１４  第３の端子、２１５  第４の端子、３１６，４１６，５１６，６１６  専用基板、３１７，４１７，５１７，６１７  第５の端子、３１８，４１８，５１８，６１８  第６の端子、８１９，９１９  筐体、Ｃ１，Ｃ２０１，Ｃ３０１，Ｃ４０１，Ｃ５０１，Ｃ６０１  第１のキャパシタ、Ｃ２，Ｃ２０２，Ｃ３０２，Ｃ４０２，Ｃ５０２，Ｃ６０２  第２のキャパシタ、Ｄ１，Ｄ９０１  第１のダイオード、Ｄ２，Ｄ９０２  第２のダイオード、Ｌ１  第１のリアクトル、Ｌ７０２  第２のリアクトル。
【図１】
2020088945.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月19日(2020.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、スイッチング素子を含むインバータ回路と、インバータ回路の出力に１次側が接続される変圧器と、変圧器の２次側に入力が接続される整流回路と、整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路の出力に直列接続される第１のリアクトルと、整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路の出力に並列接続される第１のキャパシタと、整流回路の出力に第１のキャパシタと並列に接続され、かつ第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタとを備え、第２のキャパシタの容量は、電力変換装置で発生するサージ電圧の周波数に基づいて、当該サージ電圧を吸収するように決定され、電力変換装置の出力ラインの負極側の一部は、当該電力変換装置を収容する筐体によって構成され、変圧器のセンタータップは、筐体に電気的に接続され、第２のキャパシタの負極は、変圧器のセンタータップが筐体に電気的に接続される点よりも変圧器の側に接続される。
また、本発明に係る別の電力変換装置は、スイッチング素子を含むインバータ回路と、インバータ回路の出力に１次側が接続される変圧器と、変圧器の２次側に入力が接続される整流回路と、整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路の出力に直列接続される第１のリアクトルと、整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路の出力に並列接続される第１のキャパシタと、整流回路の出力に第１のキャパシタと並列に接続され、かつ第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタとを備え、第２のキャパシタの容量は、電力変換装置で発生するサージ電圧の周波数に基づいて、当該サージ電圧を吸収するように決定され、電力変換装置の出力ラインの負極側の一部は、当該電力変換装置を収容する筐体によって構成され、整流回路は、筐体にアノードが電気的に接続されると共に変圧器の２次側の正極にカソードが接続される第１のダイオードと、筐体にアノードが電気的に接続されると共に変圧器の２次側の負極にカソードが接続される第２のダイオードとを含み、第２のキャパシタの負極は、第２のダイオードのアノードが筐体に電気的に接続される点よりも第２のダイオードの側に接続される。
また、本発明に係る別の電力変換装置は、スイッチング素子を含むインバータ回路と、インバータ回路の出力に１次側が接続される変圧器と、変圧器の２次側に入力が接続される整流回路と、整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路の出力に直列接続される第１のリアクトルと、整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ整流回路の出力に並列接続される第１のキャパシタと、整流回路の出力に第１のキャパシタと並列に接続され、かつ第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタとを備え、第２のキャパシタの容量は、電力変換装置で発生するサージ電圧の周波数に基づいて、当該サージ電圧を吸収するように決定され、第１のキャパシタおよび第２のキャパシタの後段に直列接続される第２のリアクトルをさらに備え、第２のリアクトルの値は、サージ電圧の周波数において、第２のキャパシタよりも高いインピーダンスを有するように決定される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力に１次側が接続される変圧器と、
前記変圧器の２次側に入力が接続される整流回路と、
前記整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ前記整流回路の出力に直列接続される第１のリアクトルと、
前記整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ前記整流回路の出力に並列接続される第１のキャパシタと、
前記整流回路の出力に前記第１のキャパシタと並列に接続され、かつ前記第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタと
を備え、
前記第２のキャパシタの容量は、前記電力変換装置で発生するサージ電圧の周波数に基づいて、該サージ電圧を吸収するように決定され、
前記電力変換装置の出力ラインの負極側の一部は、該電力変換装置を収容する筐体によって構成され、
前記変圧器のセンタータップは、前記筐体に電気的に接続され、
前記第２のキャパシタの負極は、前記変圧器のセンタータップが前記筐体に電気的に接続される点よりも前記変圧器の側に接続される、電力変換装置。
【請求項２】
スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力に１次側が接続される変圧器と、
前記変圧器の２次側に入力が接続される整流回路と、
前記整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ前記整流回路の出力に直列接続される第１のリアクトルと、
前記整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ前記整流回路の出力に並列接続される第１のキャパシタと、
前記整流回路の出力に前記第１のキャパシタと並列に接続され、かつ前記第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタと
を備え、
前記第２のキャパシタの容量は、前記電力変換装置で発生するサージ電圧の周波数に基づいて、該サージ電圧を吸収するように決定され、
前記電力変換装置の出力ラインの負極側の一部は、該電力変換装置を収容する筐体によって構成され、
前記整流回路は、前記筐体にアノードが電気的に接続されると共に前記変圧器の２次側の正極にカソードが接続される第１のダイオードと、前記筐体にアノードが電気的に接続されると共に前記変圧器の２次側の負極にカソードが接続される第２のダイオードとを含み、
前記第２のキャパシタの負極は、前記第２のダイオードのアノードが前記筐体に電気的に接続される点よりも前記第２のダイオードの側に接続される、電力変換装置。
【請求項３】
前記第１のキャパシタおよび前記第２のキャパシタの後段に直列接続される第２のリアクトルをさらに備え、
前記第２のリアクトルの値は、前記サージ電圧の周波数において、前記第２のキャパシタよりも高いインピーダンスを有するように決定される、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
スイッチング素子を含むインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力に１次側が接続される変圧器と、
前記変圧器の２次側に入力が接続される整流回路と、
前記整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ前記整流回路の出力に直列接続される第１のリアクトルと、
前記整流回路の出力電圧に含まれるリップルを平滑化し、かつ前記整流回路の出力に並列接続される第１のキャパシタと、
前記整流回路の出力に前記第１のキャパシタと並列に接続され、かつ前記第１のキャパシタよりも容量の小さい第２のキャパシタと
を備え、
前記第２のキャパシタの容量は、前記電力変換装置で発生するサージ電圧の周波数に基づいて、該サージ電圧を吸収するように決定され、
前記第１のキャパシタおよび前記第２のキャパシタの後段に直列接続される第２のリアクトルをさらに備え、
前記第２のリアクトルの値は、前記サージ電圧の周波数において、前記第２のキャパシタよりも高いインピーダンスを有するように決定される、電力変換装置。
【請求項５】
前記電力変換装置の出力ラインの一部は、第１のバスバーおよび第２のバスバーによって構成され、
前記第１のキャパシタの正極は、第１の端子を介して前記第１のバスバーに電気的に接続され、
前記第１のキャパシタの負極は、第２の端子を介して前記第２のバスバーに電気的に接続される、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第２のキャパシタの正極は、第３の端子を介して前記第１のバスバーに電気的に接続され、
前記第２のキャパシタの負極は、第４の端子を介して前記第２のバスバーに電気的に接続される、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第２のキャパシタは、複数のキャパシタによって構成され、
前記第２のキャパシタが実装される専用基板をさらに備え、
前記第２のキャパシタの正極は、前記専用基板の第５の端子に電気的に接続され、
前記第２のキャパシタの負極は、前記専用基板の第６の端子に電気的に接続される、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記電力変換装置の出力電圧を測定する電圧測定回路をさらに備え、
前記電圧測定回路は、前記専用基板に実装され、
前記電圧測定回路の一方の測定端子は、前記専用基板の前記第５の端子に電気的に接続され、
前記電圧測定回路の他方の測定端子は、前記専用基板の前記第６の端子に電気的に接続される、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する制御回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記専用基板に実装され、
前記制御回路は、前記電圧測定回路と電気的に接続される、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記専用基板の前記第５の端子は、前記第１のバスバーに電気的に接続され、
前記専用基板の前記第６の端子は、前記第２のバスバーに電気的に接続される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記専用基板の前記第５の端子は、前記第１の端子に電気的に接続され、
前記専用基板の前記第６の端子は、前記第２の端子に電気的に接続される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記電力変換装置の出力ラインの負極側の一部は、該電力変換装置を収容する筐体によって構成され、
前記変圧器のセンタータップは、前記筐体に電気的に接続され、
前記第２のキャパシタの負極は、前記変圧器のセンタータップが前記筐体に電気的に接続される点よりも前記変圧器の側に接続される、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記電力変換装置の出力ラインの負極側の一部は、該電力変換装置を収容する筐体によって構成され、
前記整流回路は、前記筐体にアノードが電気的に接続されると共に前記変圧器の２次側の正極にカソードが接続される第１のダイオードと、前記筐体にアノードが電気的に接続されると共に前記変圧器の２次側の負極にカソードが接続される第２のダイオードとを含み、
前記第２のキャパシタの負極は、前記第２のダイオードのアノードが前記筐体に電気的に接続される点よりも前記第２のダイオードの側に接続される、請求項４に記載の電力変換装置。