(57)【要約】入力電力を所定の交流電力に変換して一対のパワーライン３１、３２、３８、３９に出力し、この一対のパワーラインに接続される負荷へ前記交流電力を供給する電力変換装置１であって、一対のパワーラインがメイン基板２０上に並べて配置され、一対のパワーラインの間に接地電位レベルに接続される島状の導電領域３３ａ〜３３ｄが形成され、第１のコンデンサＣ１はそれぞれスルーホールを介して一方のパワーライン３１、４３と島状の導電領域とに接続され、第２のコンデンサＣ２はそれぞれスルーホールを介して他方のパワーライン３２、３９と島状の導電領域とに接続され、島状の導電領域はいずれも接地電位レベルに接続されている。本発明によれば、一対の交流ラインに重畳されるノイズが減衰された電力変換装置が提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力を複数のスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作により交流電力に変換して出力する電力変換装置において、
前記複数のスイッチ素子のＯＮ/ＯＦＦ動作に際して生じる発熱を放散する導電性を有するヒートシンクと、
当該ヒートシンク上に導電性を有するサポートを介して支持され、前記交流電力を負荷へ出力するための一対の配線パターンを有する変換回路と、
前記一対の配線パターン間に接続される第1のコンデンサ及び第２のコンデンサによる直列回路と、
前記直列回路の両コンデンサの接続点が接続される前記変換回路上でかつ前記一対の配線パターン間の島状の導電領域と、を有し、
前記サポートは前記導電領域で前記変換回路を支持すると共にこの導電領域に電気的に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記一対の配線パターンを平行に配置し、この一対の配線パターンの一方及び前記導電領域に配置された第１のコンデンサの端子の接続点をそれぞれ前記一対の配線パターンの一方及び前記導電領域の互いに向かい合う側に設け、
前記一対の配線パターンの他方及び前記導電領域に配置された第２のコンデンサの端子の接続点をそれぞれ前記一対の配線パターンの他方及び前記導電領域の互いに向かい合う側に設けることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
第１コンデンサの夫々の端子が接続される前記配線パターンの接続点と前記導電領域の接続点との距離は第２コンデンサの夫々の端子が接続される前記配線パターンの接続点と前記導電領域の接続点との距離にほぼ等しく、かつ当該距離はほぼ夫々のコンデンサの端子間距離であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記一対の配線パターンは、それぞれ第１領域及び第２領域に分断されて配置され、
前記一対の配線パターンのそれぞれの第１領域及び第２領域は、互いにインダクタンスによって接続され、
前記第１のコンデンサ及び第２のコンデンサは前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
さらに、一対の配線パターンが両側端側に沿って形成されたサブ基板を備え、
前記メイン基板に形成された前記一対の配線パターンの出力側は、それぞれ前記サブ基板に形成された一対の配線パターンに接続され、
前記サブ基板に形成された一対の配線パターンは、それぞれサブ基板に配置された連系リレーを介して出力側と接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか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、入力電力を所望の交流電力に変換して一対の交流ラインに出力する電力変換装置に関する。【０００２】
所望の交流電力を得るための変換回路には直流電力を交流電力に変換するインバータ回路や、交流電力を逓倍する回路や、サイクルコンバータのような回路が知られているが、いずれも半導体によるスイッチ素子を利用したものであり、このスイッチ素子を導通／遮断することにより入力電力を所望の交流電力に変換する。（例えば、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚでスイッチ素子を駆動する）また、このようなものは、スイッチ素子を駆動するためのスイッチング電源を有しており、このスイッチング電源内のスイッチ素子もまた所定の周波数（例えば、数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）により導通／遮断を繰り返している。【０００３】
このような変換回路が動作すると、上述の様なスイッチ素子の導通／遮断に起因するノイズ（数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）が発生する。このようなノイズは一対の交流ラインに重畳し、この交流ラインを介して電力の供給を受ける負荷（例えば、需要家内で利用される家電など）に影響を与え、負荷の動作不良や効率の低下の原因となる場合がある。【０００４】
ノイズが変換回路から出力されないようにするために、電力変換装置の出力側にコンデンサを設けて対処するものがある。例えば、一対の交流ライン間を接続するコンデンサ（一般に「Ｘコンデンサ」と称する）や、一対の交流ラインのそれぞれと接地電位レベルラインとを接続する２つのコンデンサ（一般に「Ｙコンデンサ」と称する）を設けることによりこの様なノイズがＸコンデンサやＹコンデンサを通って減衰され、一対の交流ラインから外部へ伝わることを抑制している。【０００５】
一方、特許文献１には、電力変換装置の電装基板上に実装される回路部品の動作効率を改善するものが記載されている。特許文献１に記載されている回路部品の実装構造によれば、バスバー（一対の交流ライン）を相対向させて基板上に配置している。そして、コンデンサ等の電子部品は一対のバスバーの両側に配置され接続配線を用いてバスバーに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４２２５１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、上記特許文献１に記載されているように、ＸコンデンサやＹコンデンサを接続すると、接続配線の持つリアクトル成分とコンデンサとが共振回路を構成する。この時の接続配線のリアクトル成分をＬ、コンデンサの容量をＣとした場合、共振周波数ｆは、ｆ＝１／（２π（ＬＣ）1/2）で表される。ＸコンデンサやＹコンデンサにより減衰できるノイズの周波数は、この共振周波数ｆ以下のノイズになるため、接続配線のリアクトル成分Ｌが大きくなると共振周波数ｆが小さくなり、減衰できるノイズの周波数帯域が下がり十分なノイズの減衰効果を得ることができなかった。【０００８】
加えて、一対のＹコンデンサはそれぞれ接地電位レベルラインにも接続する必要があるが、この接地電位レベルラインは一対の交流ラインの外側に配置するしかない。このため、接地電位レベルラインのアース点までの距離が長くなって接地電位レベルラインのリアクトル成分が大きくなり、除去できるノイズの周波数帯域が下がって十分なノイズの減衰効果を得ることができなかった。【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コンデンサの配置を工夫することにより、一対の交流ラインを通して負荷へ流れるノイズを減衰することが可能な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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の電力変換装置は、入力電力を複数のスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作により交流電力に変換して出力する電力変換装置において、前記複数のスイッチ素子のＯＮ/ＯＦＦ動作に際して生じる発熱を放散する導電性を有するヒートシンクと、当該ヒートシンク上に導電性を有するサポートを介して支持され、前記交流電力を負荷へ出力するための一対の配線パターンを有する変換回路と、前記一対の配線パターン間に接続される第1のコンデンサ及び第２のコンデンサによる直列回路と、前記直列回路の両コンデンサの接続点が接続される前記変換回路上でかつ前記一対の配線パターン間の島状の導電領域とを有し、前記サポートは前記導電領域で前記変換回路を支持すると共にこの導電領域に電気的に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、変換回路上のリアクタンスが減少し交流ラインを通して負荷へ流れるノイズを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の電力変換装置の外観斜視図である。
【図２】実施形態の電力変換装置の分解斜視図である。
【図３】実施形態の電力変換装置の部品配置図である。
【図４】実施形態の電力変換装置の回路図である。
【図５】第１及び第２スルーホールの配置状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を理解するために電力変換装置を例示するものであって、本発明をこの電力変換装置に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも適用し得るものである。
【００１４】
実施形態の電力変換装置の構成を図１及び図２を用いて説明する。実施形態の電力変換装置１は、図１に示したように、表面パネル２、背面パネル３、上面パネル４、下面主パネル５、下面補助パネル６、右側面パネル７及び左側面パネル８によって周囲を覆われた略直方体状の形状の筺体を有している。なお、この電力変換装置１は、表面パネル２側が前面となるように、背面パネル３が壁面（図示省略）に取り付けられている。
【００１５】
表面パネル２は、金属製又は合成樹脂製である。また、図２に示したように、表面パネル２には、表示部１０が設けられている。上面パネル４、下面主パネル５、下面補助パネル６、右側面パネル７及び左側面パネル８が枠体を構成し、この枠体に表面パネル２は取り付け及び取り外しが可能なように取り付けられている。また、この枠体は、それぞれ鉄板等の金属で形成されており、同じく鉄板等の金属で形成されている背面パネル３にネジ止めや溶接等により取り付けられている。
【００１６】
そして、下面主パネル５には通気孔５ａ及び通気スリット５ｂが形成されており、夫々上面パネル４の通気孔４ａ（図２参照）及び通気スリット（図示省略）に対応して冷却空気の流れを作っている。両通気スリット５ｂ間には、背面パネル３にネジ止めによって固定され接地電位レベルに維持されているヒートシンク２１が配置されている。このヒートシンク２１のフィン２１ａの間を通気スリット５ｂから入った空気が上面パネル４の通気スリットへ向かって流れるようになっている。また、下面補助パネル６は、下面主パネル５から取り外し可能に下面主パネル５及び右側面パネル７に取り付けられている。なお、右側面パネル７には、適宜電源スイッチ７ｂやＡＣコンセント７ｃ等が設けられている。
【００１７】
また、下面補助パネル６の上部側には、直流入力端子及び交流出力端子を有する端子台１７が配置されている。端子台１７は、背面パネル３に取り付けられた端子台保持板１８と右側面パネル７との間に固定されている。この端子台１７には、背面パネル３に形成された切り欠き３ａを通して電力変換装置１の内部に導入されるＤＣ入力配線やＡＣ出力配線（何れも図示省略）が接続されるようになっている。なお、ＤＣ入力配線やＡＣ出力配線は、下面補助パネルに開口を設けてこの開口を通して端子台に接続するようにしても良い。
【００１８】
筺体には、直流の入力電力を複数のスイッチ素子のＯＮ/ＯＦＦ動作により交流電力に変換する変換回路を含むメイン基板２０がヒートシンク２１上に、導電性サポート２３、２３ａを介して所定間隔で取り付けられている。ここで用いた導電性サポート２３は、一方の端部側がオスネジ状に加工されており、ヒートシンク２１に形成されたメスネジ状の孔にネジ止めされている。なお、導電性サポート２３、２３ａの具体的な配置及び機能については後述する。
【００１９】
スイッチ素子モジュール２４は、スイッチ素子固定用ホルダ２５に複数のスイッチ素子を内蔵してなる。スイッチ素子固定用ホルダ２５を開口２０ｃを介してヒートシンク２１上に固定することにより、スイッチ素子のヒートシンク２１への放熱を可能にしている。なお、メイン基板２０の具体的構成及びメイン基板２０のヒートシンク２１への接地については、後述する。
【００２０】
また、ヒートシンク２１の左側面パネル８側には、直流用リアクトルＤＣＬ（第１リアクトル）と、交流用リアクトルＡＣＬ（第２リアクトル）とが並んで配置されている。さらに、ヒートシンク２１の右側面パネル７側にはサブ基板２６が配置されており、このサブ基板２６にはメイン基板２０からの交流出力と系統との間の電気的接続及び遮断を行う連系リレーＲＬＹが複数個、ここでは４個設けられている。このサブ基板２６は、一方の端部側がオスネジ状に加工された導電性サポート（図示省略）によって、背面パネル３に取り付けられている。これらの連系リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹ４は、直流用リアクトルＤＣＬ、昇圧回路３６、インバータ回路３７等の異常時や系統異常時にインバータ装置を系統から切り離し、修理点検時の感電等を防止するものであり、電力変換装置の運転停止時も回路を遮断する。
【００２１】
次に、実施形態の電力変換装置１の回路構成について、図３及び図４を用いて説明する。太陽電池モジュール３０からの直流電力は、端子台１７の直流入力端子１７ａ、１７ｂに入力され、この直流入力端子１７ａ、１７ｂからはそれぞれリード線１９ａ、１９ｂを経てメイン基板２０の入力端子２０ａ、２０ｂに入力される。入力端子２０ａ、２０ｂは、それぞれ、メイン基板２０に形成された一対の直流パワーライン３１、３２に接続されている。一対の直流パワーライン３１、３２は、メイン基板２０の裏面側に配線パターンとして形成されている。
【００２２】
一対の直流パワーライン３１、３２に入力された直流電力は、メイン基板２０に配置される第１のノイズフィルタ回路ＣＭＦ１に入力され、直流電力に含まれるノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズが減衰される。第１のノイズフィルタ回路ＣＭＦ１については後述する。
【００２３】
また、第１のノイズフィルタ回路ＣＭＦ１からの直流出力は、直流用リアクトルＤＣＬを経てインバータを形成するスイッチ素子モジュール２４に入力されている。スイッチ素子モジュール２４は、それぞれトランジスタ及び還流ダイオードの並列回路を直列接続した第１〜第３のアーム回路を３つ並列に接続したものであり、ノイズフィルタ回路ＣＭＦ１の側のアーム回路の負極側のトランジスタと直流用リアクトルＤＣＬと平滑コンデンサＣＯＮを用いて昇圧回路３６を構成し、残りの２つのアーム回路を用いてインバータ回路３７用を構成している。
【００２４】
直流用リアクトルＤＣＬの入力側は第１のノイズフィルタ回路ＣＭＦ１を介して太陽電池モジュール３０の正極に接続され、出力側はアーム回路の入力側Ａ点（アーム回路の２つのスイッチ素子の接続点）に接続される。また、アーム回路の両端Ｂ点、Ｃ点を平滑コンデンサＣＯＮに並列に接続すると共に、このＢ点、Ｃ点をインバータ回路３７の入力側（直流側）に接続する。また、インバータ回路３７の出力点Ｄ点及びＥ点（交流側）はそれぞれ交流用リアクトルＡＣＬに接続されている。
【００２５】
これらの昇圧回路３６及びインバータ回路３７は、それぞれ制御回路基板１５（図４、図５参照）に設けられた制御回路からの信号によって制御されているが、これらの具体的な制御方式は一般的であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
直流用リアクトルＤＣＬ及び交流用リアクトルＡＣＬは、周波数５０Ｈｚないし６０Ｈｚの低周波数交流に対するリアクタンスが大きいものが要求されるため、サイズが大きく、重くなる。同様に、平滑コンデンサＣＯＮも大容量が必要であるため、実施形態の電力変換装置１では、高さ及び幅が小さくなるように８個のコンデンサを並列に接続して使用している。
【００２７】
一対の交流用リアクトルＡＣＬからの交流電力は、メイン基板２０に平行に配置される一対の交流パワーライン３８、３９に介在する第２のノイズフィルタ回路ＣＭＦ２を経て、サブ基板２６の連系リレーＲＬＹ１〜ＲＬＹ４を通って商用電力系統へ重畳され負荷へ供給される。一対の交流パワーライン３８、３９は、メイン基板２０の裏面側に配線パターンとして形成されている。
【００２８】
次に、メイン基板２０に配置される第１のノイズフィルタ回路ＣＭＦ１、及び第２のノイズフィルタ回路ＣＭＦ２の具体的構成について説明する。図４に示すように、第１のノイズフィルタ回路は、一対の直流パワーライン３１、３２に、ノーマルモードのノイズを減衰するための第１のＸコンデンサＸ１、コモンモードノイズを減衰するための第１〜第４のＹコンデンサＹ１〜Ｙ４、及びコモンモードノイズを減衰するための第１のチョークコイルＬ１を接続して構成されている。また、第２のノイズフィルタ回路は、一対の交流パワーライン３８、３９に、ノーマルモードのノイズを減衰するための第２〜第４のＸコンデンサＸ２〜Ｘ４、コモンモードのノイズを減衰するための第５〜第８のＹコンデンサＹ５〜Ｙ８（第１のコンデンサ、第２のコンデンサ）、及びコモンモードのノイズを減衰するための第２、第３のチョークコイルＬ２、Ｌ３を接続して構成されている。
【００２９】
図３に示すように、メイン基板２０に配置される一対の交流パワーライン３１、３２、及び一対の交流パワーライン３８、３９は、夫々２つの領域（第１領域３１ａ、３２ａ、及び第２領域３１ｂ、３２ｂ）と、夫々３つの領域（第１領域３８ａ、３９ａ、第２領域３８ｂ、３９ｂ、第３領域３８ｃ、３９ｃ）に分断されている。分断されている領域は、第１〜第３のチョークコイルＬ１〜Ｌ３により接続されている。
【００３０】
第１〜第４のＸコンデンサＸ１〜Ｘ４は、夫々一対の直流パワーライン３１、３２の第１領域３１ａ、３２ａ間、一対の交流パワーライン３８、３９の第１領域３８ａ、３９ａ、間、一対の交流パワーライン３８、３９の第２領域３８ｂ、３９ｂ間、及び一対の交流パワーライン３８、３９の第２領域３８ｃ、３９ｃ間を接続している。
【００３１】
第１〜第４のＸコンデンサＸ１〜Ｘ４は、夫々が接続する領域のパワーラインに跨がるように配置されて、第1〜第４のＸコンデンサＸ１〜Ｘ４の両方のリード線は、それぞれメイン基板２０に形成されたスルーホール（図示省略）を経てハンダ付けされている。また、このスルーホールはパワーラインが向かい合う側に設けられ、第１〜第４のＸコンデンサＸ１〜Ｘ４は、第１〜第４のＸコンデンサＸ１〜Ｘ４によりスルーホールを覆うように配置されている。
【００３２】
直流パワーライン３８、３９の一対の第１領域３１ａ、３２ａの間、一対の第２領域３１ｂ、３２ｂの間、交流パワーライン３８、３９の一対の第２領域３８ｂ、３９ｂの間、一対の第３領域３８ｃ、３９ｃの間、にはそれぞれ島状の導電領域３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが形成されている。
【００３３】
第１〜第８のＹコンデンサＹ１〜Ｙ８の配置は、第１、第３、第５、第７のＹコンデンサを第１のコンデンサＣ１とし、第２、第４、第６、第８のＹコンデンサを第２のコンデンサＣ２として説明する。これは、第１のコンデンサＣ１としたＹコンデンサＹ１、Ｙ３、Ｙ５、Ｙ７、及び第２のコンデンサＣ２としたＹコンデンサＹ２、Ｙ４、Ｙ６、Ｙ８は、配置の箇所が異なるだけであり配置のされ方は共通するためである。
【００３４】
本実施形態では、第１のＹコンデンサＹ１は、一対の直流パワーラインの第１領域の一方３１ａと島状の導電領域３３ａとの間に配置され、第２のＹコンデンサＹ２は、一対の直流パワーラインの第１領域の他方３２ａと島状の導電領域３３ａとの間に配置される。第３のＹコンデンサＹ３は、一対の直流パワーラインの第２領域の一方３１ｂと島状の導電領域３３ｂとの間に配置され、第４のＹコンデンサＹ４は、一対の直流パワーラインの第２領域の他方３２ｂと島状の導電領域３３ｂとの間に配置される。第５のＹコンデンサＹ５は、一対の交流パワーラインの第２領域の一方３８ｂと島状の導電領域３３ｃとの間に配置され、第６のＹコンデンサＹ６は、一対の交流パワーラインの第２領域の他方３９ｂと島状の導電領域３３ｃとの間に配置される。第７のＹコンデンサＹ７は、一対の交流パワーラインの第３領域の一方３８ｃと島状の導電領域３３ｄとの間に配置され、第８のＹコンデンサＹ８は、一対の交流パワーラインの第３領域の他方３９ｃと島状の導電領域３３ｄとの間に配置される。
【００３５】
第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２は、直列に接続されての直列回路を成しており、この直列回路は一対のパワーライン（直流パワーライン３１、３８、或いは交流パワーライン３８、３９）に電気的に接続されている。第１のコンデンサＣ１は、一対のパワーラインの一方と導電領域３３に跨がるように配置されており、第２のコンデンサＣ２は、導電領域３３と一対のパワーラインの他方とに跨がるように配置されている。すなわち第1のコンデンサと第２のコンデンサとの接続点は導電領域３３に接続される。
【００３６】
第１のコンデンサＣ１の両方のリード線（端子）は、それぞれメイン基板２０に形成された一対の第１スルーホールＴＨ１（図５（ａ）参照）を経て、一対のパワーラインの一方と導電領域３３とにハンダ付けされている。この一対の第１スルーホールＴＨ１は、一対のパワーラインの一方、及び導電領域３３の向かい合う側に設けられ、第１のコンデンサＣ１は、第１のコンデンサＣ１により第１スルーホールＴＨ１を覆うように配置されている。
【００３７】
第２のコンデンサＣ２の両方のリード線（端子）は、それぞれメイン基板２０に形成された一対の第２スルーホールＴＨ２（図５（ａ）参照）を経て、一対のパワーラインの他方と導電領域３３とにハンダ付けされている。この一対の第２スルーホールＴＨ２は、一対のパワーラインの他方、及び導電領域３３の向かい合う側に設けられ、第２のコンデンサＣ２は、第２のコンデンサＣ２により第２スルーホールＴＨ２を覆うように配置されている。
【００３８】
また、一対のスルーホールＴＨ１間の距離は、一対のスルーホールＴＨ２間の距離にほぼ等しくなっている。
【００３９】
次に、メイン基板２０に形成された島状の導電領域３３を接地電位レベルＧに接続する方法を図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４に示したように、ヒートシンク２１上には複数個の同一高さの導電性サポート２３、２３ａが立設されている。導電性サポート２３、２３ａは、メイン基板２０を所定高さに維持した状態でヒートシンク２１上に固定することを目的としている。しかしながら、このうち４箇所の導電性サポート２３ａは、単にメイン基板２０を所定高さに維持した状態でヒートシンク２１上に固定するのみでなく、メイン基板２０に形成された４箇所の島状の導電領域３３ａ〜３３ｄを接地電位レベルＧに接続されているヒートシンク２１に電気的に接続する機能を有している。
【００４０】
すなわち、メイン基板２０には、導電性サポート２３に対応する位置にネジ止め用の開孔が形成されているとともに、４箇所の島状の導電領域３３ａ〜３３ｄ、具体的には、島状の導電領域の第１のスルーホールＴＨ１と第２のスルーホールＴＨ２との間にもネジ止め用の開孔Ｈが形成されている。そこで、導電性サポート２３に対応する位置のメイン基板２０に形成された開孔からメイン基板２０を導電性サポート２３の頂部にネジ止めするとともに、４箇所の島状の導電領域３３ａ〜３３ｄに形成された開孔Ｈに対応する位置から導電性サポート２３ａの頂部にネジ止めする。これにより、メイン基板２０が導電性サポート２３、２３ａによってヒートシンク２１上に一定の高さに保持・固定されるとともに、メイン基板２０に形成された４箇所の島状の導電領域３３ａ〜３３ｄが導電性サポート２３ａの頂部と電気的に接触する。
【００４１】
したがって、メイン基板２０に形成された４箇所の島状の導電領域３３ａ〜３３ｄは、導電性サポート２３ａにより、ヒートシンク２１に電気的に接続されて接地電位レベルとなる。
【００４２】
ここで、ＸコンデンサやＹコンデンサは、コンデンサの接続配線（コンデンサのリード線、配線基板に設けられている配線パターン、サポート２３ａ等）の持つリアクトル成分により共振回路を構成する。このため、ＸコンデンサやＹコンデンサが実際に除去できるノイズの周波数帯は、コンデンサの容量をＣ、リアクトル成分をＬとすると共振周波数ｆ（ｆ＝１／（２π（ＬＣ）1/2））よりも低い周波数帯になる。リアクトル成分Ｌの大きさは、コンデンサから接地電位レベルまでの配線の距離（長さ）により決まる。この距離が長ければリアクトル成分はＬ大きくなり、小さければリアクトル成分Ｌは小さくなる。
【００４３】
本実施形態では、上述してきたように、第１のノイズフィルタ回路ＣＭＦ１、及び第２のノイズフィルタ回路ＣＭＦ２を構成しているので、導電領域３３で第１のコンデンサＣ１のリード線の接続点、接地電位レベル（ヒートシンク２１）につながる接続点（開口Ｈ）、及び第２のコンデンサＣ２のリード線の接続点が順に配置される。これにより、一対のパワーラインに挟まれたコンデンサＣ１、Ｃ２は島状の導電領域３３内とサポート２３ａを介して接地電位レベル（ヒートシンク２１）につながり、これらのコンデンサＣ１、Ｃ２は最短距離で設置されることになる。このようになると、コンデンサＣ１、Ｃ２の接続配線のリアクトル成分が小さくなるため、太陽電池モジュール３０側から直流パワーライン３１、３２を通して電力変換装置１へ入力されるノイズや一対の交流パワーライン３８、３９を通して負荷へ流れるノイズを良好に減衰することができる。
【００４４】
また、夫々のコンデンサＣ１、Ｃ２はほぼ同じ配線距離で設置されるのでノイズフィルタ回路ＣＭＦ１のバランスがよくなり片方のノイズの減衰作用が落ちることが無くなる。
【００４５】
また、第１〜第４のＸコンデンサＸ１〜Ｘ４、第１〜第８のＹコンデンサＹ１〜Ｙ８のリード線を挿入するスルーホールは、一対のパワーラインが向かい合う側、あるいはパワーラインと導電領域が向かい合う側に設けられる。これによって、この一対のパワーラインの一方及び導電領域３３に配置された第１のコンデンサＣ１のリード線（端子）の接続点は、それぞれ一対のパワーラインの一方及び導電領域３３の互いに向かい合う側に設けられ、一対のパワーラインの他方及び導電領域３３に配置された第２のコンデンサＣ２の端子の接続点は、それぞれ一対のパワーラインの他方及び導電領域３３の互いに向かい合う側に設けられることになる。従って、それぞれのリード線の長さがほぼ同じになりノイズフィルタ回路のバランスが良くなる。
【００４６】
ただし、本発明においては、第１、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２をそれぞれメイン基板２０に設けられたスルーホールを覆うように配置することは必ずしも必要な構成ではない。さらに、本発明においては、第１、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２のリード線を挿入するスルーホールを、一対のパワーラインが向かい合う側、あるいはパワーラインと導電領域３３が向かい合う側に設けることも、必ずしも必要な条件ではない。このようなスルーホールの形成状態を、図５を用いて説明する。
【００４７】
図５（ａ）は、実施形態の第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２を一対のパワーライン（直流パワーライン３１、３２、或いは交流パワーライン３８、３９）と島状の導電領域３３との間へ取付けるための第１及び第２スルーホールの配置状態を示す、メイン基板２０を裏側からみた底面図である。なお、第１、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２はともに破線で示されている。第１スルーホールＴＨ１は、一対のパワーラインの一方と島状の導電領域３３とが互いに近接している位置、即ち向かい合う側に夫々設けられている。また、第２スルーホールＴＨ２も、一対のパワーラインの他方と島状の導電領域３３とが互いに近接している位置、すなわち向かい合う側に夫々設けられている。
【００４８】
しかしながら、コンデンサのサイズ及び形状によっては、このように配置することができない場合がある。例えば第１、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２としてリード線間距離が長いものを使用した場合、図５（ｂ）に示したように、島状の導電領域３３に形成されている第１、第２スルーホールＴＨ１、ＴＨ２が上述した実施形態の場合と同様の位置に形成されていても、一対のパワーラインに形成するスルーホールをそれぞれ島状の導電領域３３から離れている位置に設けざるを得ない場合がある。このような場合であっても、それぞれのコンデンサのリード線の長さが短くなっているので、実施形態の電力変換装置１と実質的に同様の作用効果を奏することができる。
【００４９】
また、コンデンサとして円板状のセラミックコンデンサないし積層コンデンサを使用した場合、実質的にコンデンサによってスルーホールを覆うことができない場合があるが、この場合であっても、実施形態の電力変換装置１と実質的に同様の作用効果を奏することができる。さらに、第１、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２は、図５（ａ）及び（ｂ）に示したように直線状に配置する必要はなく、また、一対のパワーラインと直角となるように配置する必要もない。例えば、図５（ｃ）に示したように「ハ」字状となるように第１、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２が配置されるように第１、第２のスルーホールＴＨ１、ＴＨ２を配置しても良い。また、図５（ｄ）に示したように一対のパワーラインに対して斜めになるように第１、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２配置されるように第１、第２のスルーホールＴＨ１、ＴＨ２を配置しても良い。
【００５０】
また、このスルーホールの位置は、上述の位置に限らず、コンデンサＸ１〜Ｘ４、Ｙ１〜Ｙ８とリード線のリアクトル成分とにより構成される共振回路の共振周波数が、ノイズの主要因となる周波数よりも小さくなるようにリード線の長さが短くなる（例えば、１０ｍｍ以下）ように調整すると良い。このノイズの主要因としては、スイッチ素子モジュール２４のスイッチ素子のスイッチング周波数（数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ）や、スイッチ素子モジュールに電力を供給するスイッチング電源のスイッチング周波数（数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）等が考えられる。
【００５１】
なお、実施形態の電力変換装置では、第１のノイズフィルタ回路ＣＭＦ１及び第２のノイズフィルタ回路ＣＭＦ２を設けた例を示したが、このような構成を採用した理由は、ＡＣ出力に重畳するノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを少なくして高品質なＡＣ電力を系統へ供給するためである。そのため、一対の直流パワーライン３１、３２では、少なくとも一対のＹコンデンサ、少なくとも一つのＸコンデンサ及びチョークコイルを設ければよい。また、一対の交流パワーライン３８、３９は、上記のような全てのＹコンデンサ、Ｘコンデンサやチョークコイルを設ける必要はなく、少なくとも一対のＹコンデンサ、少なくとも一つのＸコンデンサ及びチョークコイルを設ければよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…電力変換装置  ２…表面パネル  ３…背面パネル  ３ａ…切り欠き  ４…上面パネル  ４ａ…通気孔  ５…下面主パネル  ６…下面補助パネル  ７…右側面パネル  ８…左側面パネル  ２０…メイン基板  ２１…ヒートシンク  ２１ａ…フィン  ２３、２３ａ…導電性サポート  ２４…スイッチ素子モジュール  ２５…スイッチ素子固定用ホルダ  ２６…サブ基板  ３０…太陽電池モジュール  ３１、３２…直流パワーライン  ３１ａ、３２ａ…第１領域  ３１ｂ、３２ｂ…第２領域  ３３…導電領域  ３６…昇圧回路  ３７…インバータ回路  ３８、３９…交流パワーライン  ３８ａ、３９ｂ…第１領域  ３８ａ、３９ｂ…第２領域  ３８ｃ、３９ｃ…第３領域  ４３、４４…交流パワーライン  ＤＣＬ…直流用リアクトル  ＡＣＬ…交流用リアクトル  ＣＯＮ…平滑コンデンサ  Ｌ１〜Ｌ３…チョークコイル  Ｘ１〜Ｘ４…Ｘコンデンサ  Ｙ１〜Ｙ８…Ｙコンデンサ  ＲＬＹ１〜ＲＬＹ４…連系リレー  ＴＨ１、ＴＨ２…スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月3日(2015.8.3)
【手続補正１】
【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】
第１スイッチ素子、リアクトル、及び平滑コンデンサにより構成される昇圧回路と、
前記平滑コンデンサが入力側に接続され、前記昇圧回路を経て入力される入力電力を複
数の第２スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作により交流電力に変換して出力するインバータ
回路と、を備え、
前記複数の第２スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作に際して生じる発熱を放散する導電性
を有するヒートシンクと、
当該ヒートシンク上に導電性を有するサポートを介して支持され、前記交流電力を負荷
へ出力するための一対の配線パターンを有する変換回路と、
前記一対の配線パターン間に接続され、コモンモードノイズを減衰する第１のコンデン
サ及び第２のコンデンサによる直列回路と、
前記直列回路の両コンデンサの接続点が接続される前記変換回路上でかつ前記一対の配
線パターン間の島状の導電領域と、を有し、
前記サポートは前記導電領域の両コンデンサの接続点の間で前記変換回路を支持すると
共にこの導電領域に電気的に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記一対の配線パターンを平行に配置し、この一対の配線パターンの一方及び前記導電
領域に配置された第１のコンデンサの端子の接続点をそれぞれ前記一対の配線パターンの
一方及び前記導電領域の互いに向かい合う側に設け、
前記一対の配線パターンの他方及び前記導電領域に配置された第２のコンデンサの端子
の接続点をそれぞれ前記一対の配線パターンの他方及び前記導電領域の互いに向かい合う
側に設けることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
第１コンデンサの夫々の端子が接続される前記配線パターンの接続点と前記導電領域の
接続点との距離は第２コンデンサの夫々の端子が接続される前記配線パターンの接続点と
前記導電領域の接続点との距離にほぼ等しく、かつ当該距離はほぼ夫々のコンデンサの端
子間距離であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記一対の配線パターンは、それぞれ第１領域及び第２領域に分断されて配置され、
前記一対の配線パターンのそれぞれの第１領域及び第２領域は、互いにインダクタンスに
よって接続され、
前記第１のコンデンサ及び第２のコンデンサは前記第１領域及び前記第２領域の少なく
とも一方に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電力
変換装置。
【請求項５】
さらに、一対の配線パターンが両側端側に沿って形成されたサブ基板を備え、
前記メイン基板に形成された前記一対の配線パターンの出力側は、それぞれ前記サブ基
板に形成された一対の配線パターンに接続され、
前記サブ基板に形成された一対の配線パターンは、それぞれサブ基板に配置された連系
リレーを介して出力側と接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか
に記載の電力変換装置。
【国際調査報告】
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