(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のラインにそれぞれ設けられた第１のリアクトル及び第２のリアクトルと、
前記第１のリアクトル及び第２のリアクトルに接続された半導体スイッチを有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、
前記スイッチング回路と前記平滑コンデンサとの間に、グランドを基準とした前記平滑コンデンサの正側の電位と、前記グランドを基準とした前記平滑コンデンサの負側の電位の変動を抑制する電位変動抑制整流素子と、を備えた電力変換装置において、
前記スイッチング回路は、
整流素子と半導体スイッチから構成され、
前記整流素子の第１の端子に前記平滑コンデンサの正側が接続されると共に、前記整流素子の第２の端子に前記半導体スイッチの第１の端子と前記第１のリアクトルが接続され、
前記電位変動抑制整流素子は、
前記半導体スイッチの第２の端子と前記第２のリアクトルとの接続点と、前記平滑コンデンサの負側との間に接続され、
前記整流素子の前記第２の端子、前記半導体スイッチの前記第１の端子、及び前記第１のリアクトルの三者の接続点とグランドとの間の第１の容量と、
前記半導体スイッチの前記第２の端子と前記第２のリアクトルとの接続点とグランドとの間の第２の容量と、を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
一対のラインにそれぞれ設けられた第１のリアクトル及び第２のリアクトルと、
前記第１のリアクトル及び第２のリアクトルに接続された半導体スイッチを有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、
前記スイッチング回路と前記平滑コンデンサとの間に、グランドを基準とした前記平滑コンデンサの正側の電位と、前記グランドを基準とした前記平滑コンデンサの負側の電位の変動を抑制する電位変動抑制整流素子と、を備えた電力変換装置において、
前記スイッチング回路は、
第１の整流素子と第１の半導体スイッチから成る第１の直列回路と、第２の整流素子と第２の半導体スイッチから成る第２の直列回路から構成され、
前記第１の整流素子の第１の端子に前記第２の整流素子の第１の端子と前記平滑コンデンサの正側が接続され、
前記第１の整流素子の第２の端子に前記第１の半導体スイッチの第１の端子と前記第１のリアクトルが接続され、
前記第２の整流素子の第２の端子に前記第２の半導体スイッチの第１の端子と前記第２のリアクトルが接続され、
前記電位変動抑制整流素子は、
前記第１の半導体スイッチの第２の端子と前記第２の半導体スイッチの第２の端子との接続点と、前記平滑コンデンサの負側との間に接続され、
前記第１の整流素子の前記第２の端子、前記第１の半導体スイッチの前記第１の端子、及び前記第１のリアクトルの三者の接続点とグランドとの間の第１の容量と、
前記第２の整流素子の前記第２の端子、前記第２の半導体スイッチの前記第１の端子、及び前記第２のリアクトルの三者の接続点とグランドとの間の第２の容量と、を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
一対のラインにそれぞれ設けられた第１のリアクトル及び第２のリアクトルと、
前記第１のリアクトル及び第２のリアクトルに接続された半導体スイッチを有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、
前記スイッチング回路と前記平滑コンデンサとの間に、グランドを基準とした前記平滑コンデンサの正側の電位と、前記グランドを基準とした前記平滑コンデンサの負側の電位の変動を抑制する電位変動抑制整流素子と、を備えた電力変換装置において、
前記スイッチング回路は、
第１の半導体スイッチと第２の半導体スイッチから成る第１の直列回路と、第１の整流素子と第２の整流素子から成る第２の直列回路から構成され、
前記第１の半導体スイッチの第２の端子に前記第２の半導体スイッチの第１の端子と前記第１のリアクトルが接続されると共に、前記第１の整流素子の第２の端子に前記第２の整流素子の第１の端子と前記第２のリアクトルが接続され、
前記電位変動抑制整流素子は、
第１の電位変動抑制整流素子と第２の電位変動抑制整流素子から構成され、
前記第１の電位変動抑制整流素子は、
前記第１の半導体スイッチの第１の端子と前記第１の整流素子の第１の端子との接続点と、前記平滑コンデンサの正側との間に接続され、
前記第２の電位変動抑制整流素子は、
前記第２の半導体スイッチの第２の端子と前記第２の整流素子の第２の端子との接続点と、前記平滑コンデンサの負側との間に接続され、
前記第１の半導体スイッチの前記第２の端子、前記第２の半導体スイッチの前記第１の端子、及び前記第１のリアクトルの三者の接続点と、グランドとの間の第１の容量と、
前記第１の整流素子の第２の端子、前記第２の整流素子の第１の端子、及び前記第２のリアクトルの三者の接続点と、グランドとの間の第２の容量を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
一対のラインにそれぞれ設けられた第１のリアクトル及び第２のリアクトルと、
前記第１のリアクトル及び第２のリアクトルに接続された半導体スイッチを有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、
前記スイッチング回路と前記平滑コンデンサとの間に、グランドを基準とした前記平滑コンデンサの正側の電位と、前記グランドを基準とした前記平滑コンデンサの負側の電位の変動を抑制する電位変動抑制整流素子と、を備えた電力変換装置において、
前記スイッチング回路は、
第１の整流素子、第２の整流素子、第１の半導体スイッチ、及び第２の半導体スイッチの４者が直列接続される第１の直列回路と、直流電圧源から構成され、
前記第１の整流素子の第１の端子と前記平滑コンデンサの正側が接続され、
前記第１の整流素子の第２の端子と前記第２の整流素子の第１の端子との接続点と、前記第１の半導体スイッチの第２の端子と前記第２の半導体スイッチの第１の端子との接続点との間に前記直流電圧源が接続され、
前記第２の整流素子の第２の端子と前記第１の半導体スイッチの第１の端子との接続点に前記第１のリアクトルが接続され、
前記電位変動抑制整流素子は、
前記第２の半導体スイッチの第２の端子と前記第２のリアクトルとの接続点と、前記平滑コンデンサの負側との間に接続され、
前記第２の整流素子の前記第２の端子、前記第１の半導体スイッチの前記第１の端子、及び前記第１のリアクトルの３者の接続点と、グランドとの間の第１の容量と、
前記第２の半導体スイッチの前記第２の端子と前記第２のリアクトルとの接続点と、グランドとの間の第２の容量を有することを特徴とする電力変換装置
【請求項５】
前記第１の容量をＣ１［Ｆ］、前記第２の容量をＣ２［Ｆ］としたとき、
前記第１の容量に対して、０＜Ｃ２＜２・Ｃ１の関係を満たすように、前記第２の容量を設定したことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１の容量をＣ１［Ｆ］、前記第２の容量をＣ２［Ｆ］としたとき、
前記第２の容量に対して、０＜Ｃ１＜２・Ｃ２の関係を満たすように、前記第１の容量を設定したことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記平滑コンデンサの正側とグランドとの間の第３の容量と、
前記平滑コンデンサの負側とグランドとの間の第４の容量を有することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第３の容量をＣ３［Ｆ］、前記第４の容量をＣ４［Ｆ］としたとき、
前記第３の容量に対して、０＜Ｃ４＜２・Ｃ３の関係を満たすように、前記第４の容量を設定したことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第３の容量をＣ３［Ｆ］、前記第４の容量をＣ４［Ｆ］としたとき、
前記第４の容量に対して、０＜Ｃ３＜２・Ｃ４の関係を満たすように、前記第３の容量を設定したことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
一対のラインにそれぞれ設けられた第１のリアクトル及び第２のリアクトルと、
前記第１のリアクトル及び第２のリアクトルに接続された半導体スイッチを有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、
前記スイッチング回路と前記平滑コンデンサとの間に、グランドを基準とした前記平滑コンデンサの正側の電位と、前記グランドを基準とした前記平滑コンデンサの負側の電位の変動を抑制する電位変動抑制整流素子と、を備えた電力変換装置において、
前記電力変換装置は、
前記第１のリアクトルに並列に接続された第３のリアクトルと、前記第２のリアクトルに並列に接続された第４のリアクトルを有し、
前記スイッチング回路は、
第１の整流素子と第１の半導体スイッチから成る第１の直列回路と、第２の整流素子と第２の半導体スイッチから成る第２の直列回路から構成され、
前記第１の整流素子の第１の端子に前記第２の整流素子の第１の端子と前記平滑コンデンサの正側が接続され、
前記第１の整流素子の第２の端子に前記第１の半導体スイッチの第１の端子と前記第１のリアクトルが接続され、
前記第２の整流素子の第２の端子に前記第２の半導体スイッチの第１の端子と前記第３のリアクトルが接続され、
前記電位変動抑制整流素子は、
第１の電位変動抑制整流素子と第２の電位変動抑制整流素子から構成され、
前記第１の電位変動抑制整流素子は、
前記第１の半導体スイッチの第２の端子と前記第２のリアクトルとの接続点と、前記平滑コンデンサの負側との間に接続され、
前記第２の電位変動抑制整流素子は、
前記第２の半導体スイッチの第２の端子と前記第４のリアクトルとの接続点と、前記平滑コンデンサの負側との間に接続され、
前記第１の整流素子の前記第２の端子、前記第１の半導体スイッチの前記第１の端子、及び前記第１のリアクトルの三者の接続点と、グランドとの間の第１の容量と、
前記第１の半導体スイッチの前記第２の端子と前記第２のリアクトルとの接続点と、グランドとの間の第２の容量と、
前記第２の整流素子の前記第２の端子、前記第２の半導体スイッチの前記第１の端子、及び前記第３のリアクトルの三者の接続点と、グランドとの間の第３の容量と、
前記第２の半導体スイッチの前記第２の端子と前記第４のリアクトルとの接続点と、グランドとの間の第４の容量を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
前記第１の容量をＣ１［Ｆ］、前記第２の容量をＣ２［Ｆ］としたとき、
前記第１の容量に対して、０＜Ｃ２＜２・Ｃ１の関係を満たすように、前記第２の容量を設定したことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記第１の容量をＣ１［Ｆ］、前記第２の容量をＣ２［Ｆ］としたとき、
前記第２の容量に対して、０＜Ｃ１＜２・Ｃ２の関係を満たすように、前記第１の容量を設定したことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記第３の容量をＣ３［Ｆ］、前記第４の容量をＣ４［Ｆ］としたとき、
前記第３の容量に対して、０＜Ｃ４＜２・Ｃ３の関係を満たすように、前記第４の容量を設定したことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記第３の容量をＣ３［Ｆ］、前記第４の容量をＣ４［Ｆ］としたとき、
前記第４の容量に対して、０＜Ｃ３＜２・Ｃ４の関係を満たすように、前記第３の容量を設定したことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記平滑コンデンサの正側とグランドとの間に接続された第５の容量と、
前記平滑コンデンサの負側とグランドとの間に接続された第６の容量を有することを特徴とする請求項１０から１４の何れか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記第５の容量をＣ５［Ｆ］、前記第６の容量をＣ６［Ｆ］としたとき、
前記第５の容量に対して、０＜Ｃ６＜２・Ｃ５の関係を満たすように、前記第６の容量を設定したことを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記第５の容量をＣ５［Ｆ］、前記第６の容量をＣ６［Ｆ］としたとき、
前記第６の容量に対して、０＜Ｃ５＜２・Ｃ６の関係を満たすように、前記第５の容量を設定したことを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記一対のラインに設けられたリアクトルは、互いにコアを共有する結合型リアクトルであることを特徴とする請求項１から１７の何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】
この発明は、半導体スイッチのオン操作及びオフ操作を繰り返して電力変換を行う電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電力変換装置では、一般的には２０ＫＨｚ以上とされている高周波のスイッチング周波数にてスイッチング制御を行うため、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などのスイッチング素子のオン操作またはオフ操作に起因した高いスイッチングノイズを発生する。このため、ノイズ発生源として他の電子機器の誤動作や機能停止などといった弊害を招くおそれがある。実際、こういったノイズに関して、特に各国の規格に一定の整合性を持たせる必要があることから、国際規格ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）が各分野の電子機器や自動車機器のＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）規格を制定し、発行している。このようなスイッチングノイズを抑制するため、一般的にはノイズ対策部品を備えることが考えられるが、コストアップや装置の大型化は避けられないものとなる。
【０００３】
そこで、従来は、例えば特開２００１−２８６１４９号公報（特許文献１）にみられるように、リアクトルと、リアクトルに接続されたスイッチング素子を有するスイッチング回路と、スイッチング回路の出力を平滑する平滑コンデンサから構成される電力変換装置において、電源より流れ込むラインと電源へ戻っていくラインの双方に、同一のインダクタンス値を持つリアクトルを挿入することにより、コモンモードノイズを有効的に低減させる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８６１４９号公報
【０００５】
ここで、スイッチング回路の一対のラインと、グランド(筐体)との間には、浮遊コンデンサが形成され得る。スイッチング素子のスイッチングによって、スイッチング素子の両端の電圧が変動することに起因して、グランドへコモンモード電流が流れる。詳しくは、スイッチング素子のスイッチングに起因する電位変動によって、浮遊コンデンサが充放電されることでグランドへコモンモード電流が流れる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、特許文献１の技術では、スイッチング回路の出力ラインについて、スイッチング素子のスイッチングに起因する電位変動は考慮されておらず、コモンモード電流を低減できない。詳しくは、グランドを基準とした平滑コンデンサの正側の電位と、グランドを基準とした平滑コンデンサの負側の電位が変動するため、コモンモード電流を低減できず、コモンモードチョークなどのノイズ対策部品を別途設けるか、または改善する必要があって、ノイズフィルタの大型化やコストアップになるという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、スイッチング回路と平滑コンデンサの間に電位変動抑制整流素子を備えることにより、グランドを基準とした平滑コンデンサの正側の電位と、グランドを基準とした平滑コンデンサの負側の電位の変動を抑制し、ノイズフィルタの大型化やコストの増加を抑制することにより、効果的にコモンモー
ド電流を低減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】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、一対のラインにそれぞれ設けられた第１のリアクトル及び第２のリアクトルと、前記第１のリアクトル及び第２のリアクトルに接続された半導体スイッチを有するスイッチング回路と、前記スイッチング回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、前記スイッチング回路と前記平滑コンデンサとの間に、グランドを基準とした前記平滑コンデンサの正側の電位と、前記グランドを基準とした前記平滑コンデンサの負側の電位の変動を抑制する電位変動抑制整流素子と、を備えた電力変換装置において、
前記スイッチング回路は、
整流素子と半導体スイッチから構成され、
前記整流素子の第１の端子に前記平滑コンデンサの正側が接続されると共に、前記整流素子の第２の端子に前記半導体スイッチの第１の端子と前記第１のリアクトルが接続され、
前記電位変動抑制整流素子は、
前記半導体スイッチの第２の端子と前記第２のリアクトルとの接続点と、前記平滑コンデンサの負側との間に接続され、
前記整流素子の前記第２の端子、前記半導体スイッチの前記第１の端子、及び前記第１のリアクトルの三者の接続点とグランドとの間の第１の容量と、
前記半導体スイッチの前記第２の端子と前記第２のリアクトルとの接続点とグランドとの間の第２の容量と、を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る電力変換装置によれば、スイッチング回路と平滑コンデンサとの間に、電位変動抑制整流素子を設けることにより、グランドを基準とした平滑コンデンサの正側の電位と、グランドを基準とした平滑コンデンサの負側の電位変動を抑制し、コモンモード電流を低減することができる。これにより、コモンモードチョークなどの対策部品を削減でき、または小型化できるので、ノイズフィルタの小型化や低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の概略構成図である。
【図２】一般的な単相三線式の概略構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の商用交流入力を２００Ｖ系で扱う場合の概略構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるスイッチング素子のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置のコモンモード電流経路を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の概略構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る電力変換装置におけるスイッチング素子のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る電力変換装置の概略構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る電力変換装置におけるスイッチング素子のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る電力変換装置におけるスイッチング素子のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係る電力変換装置の概略構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る電力変換装置におけるスイッチング素子のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る電力変換装置の概略構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る電力変換装置におけるスイッチング素子のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明に係る電力変換装置の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の概略構成図である。図１に示すように、交流入力源としての商用交流入力１０１から負荷１０９までの要素で構成されて
いる。商用交流入力１０１はダイオードブリッジ１０２に接続される。ダイオードブリッジ１０２の出力は一対のラインの双方に設けられたリアクトル１０３ａ及びリアクトル１０３ｂに接続され、リアクトル１０３ａ及びリアクトル１０３ｂの後段には、ダイオード１０５及びスイッチング素子１０６を有するスイッチング回路１０４が接続される。スイッチング回路１０４と、スイッチング回路１０４の出力を平滑する平滑コンデンサ１０８との間に電位変動抑制整流素子、例えば電位変動抑制ダイオード１０７を備え、平滑コンデンサ１０８の出力側に負荷１０９が接続される。
【００１３】
スイッチング素子１０６は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成される。なお、スイッチング素子１０６は、ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ等の自己消弧型半導体スイッチング素子でもよい。
【００１４】
次に、このように接続された電力変換装置の電位変動抑制ダイオード１０７を含むスイッチング回路の動作について説明する。
【００１５】
最初に、スイッチング素子１０６がオンした時、リアクトル１０３ａ、１０３ｂに電流が流れて、そこにエネルギーが蓄積される。次に、スイッチング素子１０６がオフになるとリアクトル１０３ａ、１０３ｂに発生する逆起電力によって蓄積されたエネルギーが負荷１０９に伝達される。このとき、入力電流波形が正弦波状になるように、スイッチング素子１０６のオン／オフのパルス幅を制御して、力率を制御することができる。
【００１６】
このとき、スイッチング回路１０４の一対のラインと、グランド(筐体)との間には、浮遊コンデンサが形成され得る。例えば、スイッチング素子１０６のドレインとグランド間、ダイオード１０５のカソードとグランド間等で浮遊コンデンサが形成され得る。スイッチング素子１０６のスイッチングによって、スイッチング素子１０６の両端の電圧が変動することに起因して、グランドへコモンモード電流が流れる。詳しくは、スイッチング素子１０６のスイッチングに起因する電位変動によって、浮遊コンデンサが充放電されることでグランドへコモンモード電流が流れる。
【００１７】
こうした問題に対処すべく、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の正側の電位と、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の負側の電位の変動を抑制する電位変動抑制ダイオード１０７を挿入する。電位変動抑制ダイオード１０７の効果について、図２から図４を参照しながら説明する。
【００１８】
図２は、一般的な単相三線式の概略構成図である。図２に示すように、互いに逆位相に接続された商用交流入力１０１ａ及び１０１ｂの中性点１１０はグランドに接続される。商用交流入力１００Ｖ系として使用する場合の負荷は、負荷１１５ａ及び負荷１１５ｂのように商用交流入力１０１ａ及び１０１ｂに接続される。商用交流入力２００Ｖ系で使用する場合の負荷は、負荷１１６のように商用交流入力１０１ａと１０１ｂが直列接続された両端に接続される。また、商用交流入力の電圧をＶａｃ、グランドを基準とした負荷１１５ａの両端電圧Ｖｌｏａｄ１１５ａをＶａｃ／２、グランド基準とした負荷１１５ｂの両端電圧Ｖｌｏａｄ１１５ｂを−Ｖａｃ／２とすると、負荷１１６の両端電圧Ｖｌｏａｄ１１６は（１）式の通り、Ｖａｃとなる。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
図１に示す商用交流入力１０１を２００Ｖ系で扱う場合の概略構成図を図３に示す。ダイオードブリッジ１０２、リアクトル１０３ａ、リアクトル１０３ｂ、スイッチング回路１０４、ダイオード１０５、スイッチング素子１０６、電位変動抑制ダイオード１０７、平滑コンデンサ１０８、負荷１０９は図１に示すものと同じである。商用交流入力１０１ａ、商用交流入力１０１ｂ、中性点１１０は図２に示すものと同じである。図３の通り、商用交流入力電圧をＶａｃとし、単相三線式の場合、Ｖａｃの中性点はグランド(筐体)に接続される。また、平滑コンデンサ１０８の両端の電圧をＶｏｕｔと規定する。さらに、図３に示すように、リアクトル１０３ａ、ダイオード１０５、スイッチング素子１０６の接続ライン、及びリアクトル１０３ｂ、スイッチング素子１０６、電位変動抑制ダイオード１０７の接続ラインのそれぞれとグランドとの間に容量１１１、１１２が接続される。また、平滑コンデンサ１０８の正側のライン及び平滑コンデンサ１０８の負側のラインのそれぞれとグランドとの間に容量１１３、１１４が接続される。容量１１１から１１４は、例えばそれぞれのラインとグランド間に形成される浮遊コンデンサである。
【００２１】
なお、一対のラインの双方に設けられたリアクトル１０３ａ及び１０３ｂのインダクタンス値は同一となるように設定する。具体的には、リアクトル１０３ａ、１０３ｂのそれぞれの巻き数及び巻線の材質を同一にする等、同一仕様の部品を選定することで実現できる。さらに、双方のリアクトル１０３ａ及び１０３ｂのコアを共有化し、同一のコアに対象に巻くことでも実現できる。リアクトル１０３ａ及び１０３ｂのコアを共有化することで、コイルの巻き方向により、リアクトル１０３ａ、１０３ｂで発生する磁束が加わり合い、トータルでインダクタンス値を増やすことができるため、リアクトル１０３ａ、１０３ｂを小型化できる。
【００２２】
また、スイッチング回路１０４のダイオード１０５と、電位変動抑制ダイオード１０７は同一仕様の素子を使用する。
【００２３】
続いて、図４を用いて、上記の設定によって、コモンモード電流を低減可能な理由について説明する。図４には、スイッチング素子１０６のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略図を示す。
【００２４】
詳しくは、図４（ａ）は、スイッチング素子１０６のスイッチングの推移を示す。図４（ｂ）は、リアクトル１０３ａの両端のうち、ダイオード１０５とスイッチング素子１０６の接続点を基準としたダイオードブリッジ１０２との接続点の電位ＶＬａ、及びリアクトル１０３ｂの両端のうち、ダイオードブリッジ１０２との接続点を基準としたスイッチング素子１０６、電位変動抑制ダイオード１０７との接続点の電位ＶＬｂの推移を示す。図４（ｃ）は、グランド（中性点）を基準としたリアクトル１０３ａ、ダイオード１０５、スイッチング素子１０６の接続点の電位（容量１１１両端の電位）Ｖａｏ１の推移を示す。図４（ｄ）は、グランドを基準としたリアクトル１０３ｂ、スイッチング素子１０６、電位変動抑制ダイオード１０７の接続点の電位（容量１１２両端の電位）Ｖｂｏ１の推移を示す。図４（ｅ）は、ダイオード１０５の両端のうち、カソード側を基準としたアノード側の電位Ｖｄａ及び電位変動抑制ダイオード１０７の両端のうち、カソード側を基準としたアノード側の電位Ｖｄｂの推移を示す。図４（ｆ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の正側の電位（容量１１３両端の電位）Ｖａｏ２の推移を示す。図４（ｇ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の負側の電位（容量１１４両端の電位）Ｖｂｏ２の推移を示す。
【００２５】
スイッチング回路１０４のダイオード１０５と、電位変動抑制ダイオード１０７は、同一仕様の素子であることから、図４（ｅ）に示すように、ダイオード１０５の両端電位Ｖｄａ及び電位変動抑制ダイオード１０７の両端電位Ｖｄｂは同一の値となる。こうしたダ
イオード両端電圧Ｖｄａ、Ｖｄｂの推移から、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の正側の電位Ｖａｏ２と平滑コンデンサ１０８の負側の電位Ｖｂｏ２は、スイッチングのタイミングに依らず一定の値となり、電位の変動が抑制される。なお、図４では簡略化のため、ダイオードの順方向電圧の影響は考慮していない。
【００２６】
上記のように、スイッチング回路１０４と平滑コンデンサ１０８との間に、電位変動抑制ダイオード１０７を設けることで、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の正側の電位Ｖａｏ２と、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の負側の電位Ｖｂｏ２の変動が抑制されるので、容量１１３、１１４は充放電されないため、コモンモード電流を低減することができる。
【００２７】
さらに、リアクトル１０３ａとリアクトル１０３ｂのインダクタンス値が同一であることから、図４（ｂ）に示すように、リアクトル１０３ａの両端電位ＶＬａ及びリアクトル１０３ｂの両端電位ＶＬｂは同一の値となる。こうしたリアクトル両端電位ＶＬａ、ＶＬｂの推移から、容量１１１両端の電位Ｖａｏ１及び容量１１２両端の電位Ｖｂｏ１はグランドを基準として相補的に変化する。
【００２８】
つまり、容量１１１と容量１１２を同一の値に設定すれば、容量１１１両端の電位Ｖａｏ１及び容量１１２両端の電位Ｖｂｏ１は相補的に変化しているので、容量１１１を介してグランドに流れる電流は容量１１２に流れ込むため、外部に流れるコモンモード電流を低減することができる。具体的には、上記図３に破線矢印で示すように、容量１１１、１１２のうち一方から他方へとグランドを介して電流が流れるため、外部にコモンモード電流は流れない。同一の値に設定する容量１１１及び１１２は、例えば積層型セラミックコンデンサ、多層プリント基板、ラインのパターンとグランド間の容量などで形成することができる。
【００２９】
上記では、容量１１１と容量１１２が同一の値に設定する場合について説明したが、容量１１１をＣ１１１、容量１１２をＣ１１２とすると、容量１１１に対して容量１１２は（２）式を満たすように設定することで、容量１１２が設定されていない場合に比べて、外部に流れるコモンモード電流が低減できる。
【００３０】
【数２】
0006045664.tif 000003
【００３１】
具体的に図５を参照しながら、（２）式を満たすことでコモンモード電流が低減できることについて説明する。なお、基本構成は図３と同様につき、同一の符号を付してその説明は省略する。
まず、容量１１２が設定されていない場合、容量１１１の電位変動の傾きをｄＶ／ｄｔとすると、容量１１１の電位変動によるコモンモード電流Ｉｃｏｍ１は（３）式となる。具体的には、図５の実線の太線矢印で示す経路でコモンモード電流が流れる。
【００３２】
【数３】
0006045664.tif 000004
【００３３】
また、容量１１２が容量１１１の２倍、つまりＣ１１２＝２・Ｃ１１１の場合、容量１１１の電位と容量１１２の電位は相補的に変化するので、容量１１１及び１１２の電位変動によるコモンモード電流Ｉｃｏｍ２は（４）式となる。具体的には、図５の破線の太線矢印で示す経路でコモンモード電流が流れる。
【００３４】
【数４】
0006045664.tif 000005
【００３５】
つまり、容量１１２が容量１１１の２倍となる場合、容量１１２が設定されていない時と同等のコモンモード電流が外部に流れる。容量１１２が容量１１１の２倍以上となると、容量１１２が設定されていない場合に比べて、外部に流れるコモンモード電流は増加する。容量１１１に対して、容量１１２が(２)式を満たすように設定すれば、容量１１２が設定されていない場合に比べて、外部に流れるコモンモード電流は低減できる。
【００３６】
上記と同様の理由により、容量１１２に対して容量１１１は(５)式を満たすように設定することで、容量１１１が設定されていない場合に比べて、外部に流れるコモンモード電流が低減できる。
【００３７】
【数５】
0006045664.tif 000006
【００３８】
上記(２)式及び(５)式のように設定する容量１１１及び１１２は、例えば積層型セラミックコンデンサ、多層プリント基板、ラインのパターンとグランド間の容量などで形成することができる。
【００３９】
また、図５に示す電力変換装置の後段にスイッチング素子を含むＤＣ／ＤＣコンバータ回路などのスイッチング回路が接続され、接続されたスイッチング回路のスイッチングにより、容量１１３及び容量１１４の電位が相補的に変化する場合、容量１１３をＣ１１３、容量１１４をＣ１１４とすると、容量１１３及び容量１１４に関しても、値を同一に設定するか、あるいは、（６）式及び（７）式を満たすように容量１１３及び容量１１４の値を設定すれば、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
【数６】
0006045664.tif 000007
【００４１】
なお、図１、図３、図５のダイオード１０５及び電位変動抑制ダイオード１０７は、ダイオードに限るものではなく、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて構成されるものであっても良い。
【００４２】
図１、図３、図５に示す電力変換装置は、交流入力のＡＣ／ＤＣコンバータに限るものではなく、入力電圧の中性点の電位が安定する構成であれば同様の効果が得ることができる。例えば、入力電圧として直流電圧源を用いて、図１、図３、図５に示す構成からダイオードブリッジ１０２を省略したＤＣ／ＤＣコンバータであっても良い。
【００４３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置について説明する。図６は実施の形態２に係る電力変換装置の概略構成図で、図１あるいは図２と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図６に示すように、実施の形態２に係る電力変換装置は、一対のラインにそれぞれ設けられたリアクトル２０３ａ及びリアクトル２０３ｂを有し、リアクトル２０３ａ及びリアクトル２０３ｂの後段には、ダイオード２０５とスイッチング素子２０７から成る直列回路と、ダイオード２０６とスイッチング素子２０８から成る直列回路から構成されるスイッチング回路２０４が接続され、スイッチング回路２０４と、スイッチング回路２０４の出力を平滑する平滑コンデンサ２１０との間に接続された電位変動抑制整流素子、例えば電位変動抑制ダイオード２０９ａ及び２０９ｂを備えて構成されている。なお、平滑コンデンサ２１０の出力側に負荷２１１が接続される。この構成においても実施の形態１に係る電力変換装置と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
図６の構成ではダイオードブリッジを削減できる。なお、リアクトル２０３ａ、ダイオード２０５、スイッチング素子２０７との接続のライン、及びリアクトル２０３ｂ、ダイオード２０６、スイッチング素子２０８との接続のラインのそれぞれとグランドとの間に容量２１２、２１３が接続される。また、平滑コンデンサ２１０の正側のライン及び平滑コンデンサ２１０の負側のラインのそれぞれとグランドとの間に容量２１４、２１５が接続される。容量２１２から２１５は、例えばそれぞれのラインとグランド間に形成される浮遊コンデンサである。商用交流入力１０１ａ、商用交流入力１０１ｂ、中性点１１０は図２に示すものと同じである。また、平滑コンデンサ２１０の両端の電圧をＶｏｕｔと規定する。
【００４５】
図３と同様に、一対のラインの双方に設けられたリアクトル２０３ａ及び２０３ｂのインダクタンス値は同一となるように設定する。また、スイッチング回路２０４のダイオード２０５、２０６と、電位変動抑制ダイオード２０９ａ、２０９ｂは同一仕様の素子を使用する。
【００４６】
なお、図６のスイッチング素子２０７、２０８のスイッチング動作は、交流入力が正の時は、スイッチング素子２０８はオン固定となり、スイッチング素子２０７がオン／オフ制御を行い、交流入力が負の時は、スイッチング素子２０７はオン固定となり、スイッチング素子２０８がオン／オフ制御を行う。
【００４７】
続いて、実施の形態２に係る図６の構成において、コモンモード電流を低減可能な理由について説明する。図７には、スイッチング素子２０７、２０８のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略図を示す。
【００４８】
詳しくは、図７（ａ）は、スイッチング素子２０７のスイッチングの推移を示す。図７（ｂ）は、スイッチング素子２０８のスイッチングの推移を示す。図７（ｃ）は、リアクトル２０３ａの両端のうち、ダイオード２０５とスイッチング素子２０７の接続点を基準とした商用交流入力１０１ａとの接続点の電位ＶＬａ、及びリアクトル２０３ｂの両端のうち、商用交流入力１０１ｂとの接続点を基準としたダイオード２０６とスイッチング素子２０８との接続点の電位ＶＬｂの推移を示す。図７（ｄ）は、グランドを基準としたリアクトル２０３ａ、ダイオード２０５、スイッチング素子２０７の接続点の電位（容量２１２両端の電位）Ｖａｏ１の推移を示す。図７（ｅ）は、グランドを基準としたリアクトル２０３ｂ、ダイオード２０６、スイッチング素子２０８の接続点の電位（容量２１３両端の電位）Ｖｂｏ１の推移を示す。図７（ｆ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ２１０の正側の電位（容量２１４両端の電位）Ｖａｏ２の推移を示す。図７（ｇ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ２１０の負側の電位（容量２１５両端の電位）Ｖｂｏ２の推移を示す。
【００４９】
スイッチング回路２０４のダイオード２０５、２０６と、電位変動抑制ダイオード２０９ａ、２０９ｂは同一素子であることから、スイッチング素子２０７、２０８がオンの時、ダイオード２０５、２０６の両端の電位及び電位変動抑制ダイオード２０９ａ、２０９ｂの両端の電位は同一の値となる。こうしたダイオード２０５、２０６の両端電位及び電位変動抑制ダイオード２０９ａ、２０９ｂの両端電位の推移から、グランドを基準とした平滑コンデンサ２１０の正側の電位Ｖａｏ２と平滑コンデンサ２１０の負側の電位Ｖｂｏ２は、スイッチングタイミングに依らず一定の値となり、電位の変動が抑制される。なお、図７では簡略化のため、ダイオードの順方向電圧の影響は考慮していない。
【００５０】
上記のように、スイッチング回路２０４と平滑コンデンサ２１０との間に、電位変動抑制ダイオード２０９ａ、２０９ｂを設けることで、グランドを基準とした平滑コンデンサ２１０の正側の電位Ｖａｏ２と、グランドを基準とした平滑コンデンサ２１０の負側の電位Ｖｂｏ２の変動が抑制されるので、容量２１２、２１３は充放電されないため、コモンモード電流を低減することができる。
【００５１】
図７（ｄ）、（ｅ）に示すように、容量２１２両端の電位Ｖａｏ１及び容量２１３両端の電位Ｖｂｏ１はグランドを基準として相補的に変化しており、容量２１２をＣ２１２、容量２１３をＣ２１３とすると、前述の通り、容量２１２及び２１３の値を同一に設定するあるいは、（８）式及び（９）式を満たすように設定すれば、外部に流れるコモンモード電流は低減できる。
【００５２】
【数７】
0006045664.tif 000008
【００５３】
なお、図６の電位変動抑制用として設定するダイオードは、電位変動抑制ダイオード２０９ａ、２０９ｂのように並列使用に限るものではなく、単一のダイオードを使用する場合でも、コモンモード電流の低減効果が得られる。また、図６のダイオード２０５、２０６及び電位変動抑制ダイオード２０９ａ、２０９ｂはダイオードに限るものではなく、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて構成されるものであっても良い。
【００５４】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る電力変換装置について説明する。図８は実施の形態３に係る電力変換装置の概略構成図で、図１あるいは図２と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図８に示すように、実施の形態３に係る電力変換装置は、一対のラインにそれぞれ設けられたリアクトル３０３ａ及びリアクトル３０３ｂを有し、リアクトル３０３ａ及びリアクトル３０３ｂの後段には、スイッチング素子３０５とスイッチング素子３０６から成る直列回路と、ダイオード３０７とダイオード３０８から成る直列回路から構成されるスイッチング回路３０４が接続され、スイッチング回路３０４と、スイッチング回路３０４の出力を平滑する平滑コンデンサ３１０との間に接続された電位変動抑制整流素子、例えば電位変動抑制ダイオード３０９ａ及び３０９ｂを備えて構成されている。なお、平滑コンデンサ３１０の出力側に負荷３１１が接続される。この構成においても実施の形態１に係る電力変換装置と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
図８の構成ではダイオードブリッジを削減できる。なお、リアクトル３０３ａ、スイッチング素子３０５、スイッチング素子３０６の接続のライン、及びリアクトル３０３ｂ、ダイオード３０７、ダイオード３０８の接続のラインのそれぞれとグランドとの間に容量３１２、３１３が接続される。また、平滑コンデンサ３１０の正側のライン及び平滑コンデンサ３１０の負側のラインのそれぞれとグランドとの間に容量３１４、３１５が接続される。容量３１２から３１５は、例えばそれぞれのラインとグランド間に形成される浮遊コンデンサである。商用交流入力１０１ａ、商用交流入力１０１ｂ、中性点１１０は図２に示すものと同じである。また、平滑コンデンサの両端の電圧をＶｏｕｔと規定する。
【００５６】
図３と同様に、一対のラインの双方に設けられたリアクトル３０３ａ及び３０３ｂのインダクタンス値は同一となるように設定する。また、スイッチング回路３０４のダイオード３０７、３０８と、電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂは同一仕様の素子を使用する。
【００５７】
なお、図８のスイッチング素子３０５、３０６のスイッチング動作は、交流入力が正の時は、スイッチング素子３０５がオフ、スイッチング素子３０６がオンと、スイッチング素子３０５がオン、スイッチング素子３０６がオフの２パターンで制御を行い、交流入力が負の時は、スイッチング素子３０５がオン、スイッチング素子３０６がオフと、スイッチング素子３０５がオフ、スイッチング素子３０６がオンの２パターンで制御を行う。
【００５８】
続いて、実施の形態３に係る図８の構成において、コモンモード電流を低減可能な理由について説明する。図９には、スイッチング素子３０５、３０６のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略図を示す。
【００５９】
詳しくは、図９（ａ）は、スイッチング素子３０５のスイッチングの推移を示す。図９（ｂ）は、スイッチング素子３０６のスイッチングの推移を示す。図９（ｃ）は、リアクトル３０３ａの両端のうち、スイッチング素子３０５とスイッチング素子３０６の接続点を基準とした商用交流入力１０１ａとの接続点の電位ＶＬａ、及びリアクトル３０３ｂの両端のうち、商用交流入力１０１ｂとの接続点を基準としたダイオード３０７とダイオード３０８との接続点の電位ＶＬｂの推移を示す。図９（ｄ）は、グランドを基準としたリアクトル３０３ａ、スイッチング素子３０５、スイッチング素子３０６の接続点の電位（容量３１２両端の電位）Ｖａｏ１の推移を示す。図９（ｅ）は、グランドを基準としたリアクトル３０３ｂ、ダイオード３０７、ダイオード３０８の接続点の電位（容量３１３両端の電位）Ｖｂｏ１の推移を示す。図９（ｆ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ３１０の正側の電位（容量３１４両端の電位）Ｖａｏ２の推移を示す。図９（ｇ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ３１０の負側の電位（容量３１５両端の電位）Ｖｂｏ２の推移を示す。なお、ダイオード３０７、３０８、電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂの接合容量をＣｄ、スイッチング素子３０５、３０６の出力容量をＣｓｗとしている。また、電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂが設けられていない場合のスイッチング素子３０５、３０６のスイッチングによる各ノードの電位の推移を図１０に示す。図１０（ａ）から図１０（ｇ）は図９（ａ）から図９（ｇ）と同様につき、その説明は省略する。
【００６０】
図９（ｆ）、（ｇ）に示すように、グランドを基準とした平滑コンデンサ３１０の正側の電位（容量３１４両側の電位）Ｖａｏ２及び平滑コンデンサ３１０の負側の電位（容量３１５両側の電位）Ｖｂｏ２の変動は(１０)式及び(１１)式となる。
【００６１】
【数８】
0006045664.tif 000009
【００６２】
スイッチング素子３０５、３０６の出力容量Ｃｓｗが、ダイオード３０７、３０８、電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂの接合容量Ｃｄに比べて十分大きい場合、(１０)式及び(１１)式よりグランドを基準とした平滑コンデンサの正側の電位Ｖａｏ２及び平滑コンデンサの負側の電位Ｖｂｏ２の変動が抑制されるので、容量３１４、３１５は充放電されないため、コモンモード電流を低減することができる。
【００６３】
スイッチング素子３０５、３０６の出力容量Ｃｓｗが、ダイオード３０７、３０８、電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂの接合容量Ｃｄに比べて十分小さい場合も、電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂが設けられていない場合に比べて、コモンモード電流を低減することができる。
【００６４】
詳しくは、スイッチング素子３０５、３０６の出力容量Ｃｓｗがダイオード３０７、３０８の接合容量Ｃｄに比べて十分小さい場合、(１０)式及び(１１)式よりグランドを基準とした平滑コンデンサ３１０の正側の電位Ｖａｏ２及び平滑コンデンサ３１０の負側の電位Ｖｂｏ２の変動はＶｏｕｔ／６となる。一方で、電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂが設定されていない場合の平滑コンデンサ３１０の正側の電位Ｖａｏ２及び平滑コンデンサ３１０の負側の電位Ｖｂｏ２の変動は図１０（ｆ）、（ｇ）に示すようにＶｏｕｔ／２となる。従って、スイッチング素子３０５、３０６の出力容量Ｃｓｗがダイオード３０７、３０８の接合容量Ｃｄに比べて十分小さい場合でも、電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂを設定されていない場合に比べて、平滑コンデンサ３１０の正側の電位Ｖａｏ２及び平滑コンデンサ３１０の負側の電位Ｖｂｏ２の変動が抑制されるため、コモンモード電流を低減することができる。
【００６５】
図９（ｄ）、（ｅ）に示すように、容量３１２両端の電位Ｖａｏ１及び容量３１３両端の電位Ｖｂｏ１はグランドを基準として相補的に変化しており、容量３１２をＣ３１２、容量３１３をＣ３１３とすると、前述の通り、容量３１２及び３１３の値を同一に設定するか、あるいは、(１２)式及び(１３)式を満たすように設定すれば、外部に流れるコモンモード電流は低減できる。
【００６６】
【数９】
0006045664.tif 000010
【００６７】
また、図８のダイオード３０７、３０８及び電位変動抑制ダイオード３０９ａ、３０９ｂはダイオードに限るものではなく、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて構成されるものであっても良い。
【００６８】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る電力変換装置について説明する。図１１は実施の形態４に係る電力変換装置の概略構成図で、図１あるいは図２と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１１に示すように、実施の形態４に係る電力変換装置は、図３の昇圧回路を２つ並列に接続したインターリーブ構成の回路となっており、この構成においても、実施の形態１に係る電力変換装置と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
詳しくは、ダイオードブリッジ４０３の出力側は、一対のラインの双方に設けられたリアクトル４０４ａ及びリアクトル４０４ｂと、リアクトル４０５ａ及びリアクトル４０５ｂがそれぞれ接続され、リアクトル４０４ａとリアクトル４０４ｂ、及びリアクトル４０５ａとリアクトル４０５ｂの後段には、ダイオード４０９とスイッチング素子４０７から成る直列回路と、ダイオード４１０とスイッチング素子４０８から成る直列回路から構成されるスイッチング回路４０６がそれぞれ接続される。
【００７０】
スイッチング回路４０６の出力を平滑する平滑コンデンサ４１３の負側の端子と、リアクトル４０４ｂ、スイッチング素子４０７の接続点との間に電位変動抑制整流素子、例えば電位変動抑制ダイオード４１１が接続され、平滑コンデンサ４１３の負側の端子と、リアクトル４０５ｂ、スイッチング素子４０８の接続点との間に電位変動抑制ダイオード４１２が接続される。なお、リアクトル４０４ａ、スイッチング素子４０７、ダイオード４０９の接続ライン、及びリアクトル４０４ｂ、スイッチング素子４０７、電位変動抑制ダイオード４１１の接続ラインのそれぞれとグランドとの間に容量４１５、４１６が接続される。また、リアクトル４０５ａ、スイッチング素子４０８、ダイオード４１０の接続ライン、及びリアクトル４０５ｂ、スイッチング素子４０８、電位変動抑制ダイオード４１２の接続ラインのそれぞれとグランドとの間に容量４１７、４１８が接続される。更に、平滑コンデンサ４１３の正側のライン及び平滑コンデンサ４１３の負側のラインのそれぞれとグランドとの間に容量４１９、４２０が接続される。容量４１５から４２０は、例えばそれぞれのラインとグランド間に形成される浮遊コンデンサである。商用交流入力１０１ａ、商用交流入力１０１ｂ、中性点１１０は図２に示すものと同じである。また、平滑コンデンサ４１３の両端の電圧をＶｏｕｔと規定する。なお、平滑コンデンサ４１３の出力側に負荷４１４が接続される。
【００７１】
図３と同様に、一対のラインの双方に設けられたリアクトル４０４ａ及び４０４ｂ、リアクトル４０５ａ及び４０５ｂのインダクタンス値は同一となるように設定する。また、スイッチング回路４０６のダイオード４０９、４１０と、電位変動抑制ダイオード４１１、４１２は同一仕様の素子を使用する。
【００７２】
なお、図１１のインターリーブ構成でのスイッチング素子４０７、４０８の動作は、それぞれ位相を１８０度ずらしてスイッチングを行う。位相を１８０度ずらしてスイッチングを行うことで、電流リプルを小さくすることができる。
【００７３】
続いて、図１１の構成において、コモンモード電流を低減可能な理由について説明する。図１２には、スイッチング素子４０７、４０８のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略図を示す。
【００７４】
詳しくは、図１２（ａ）は、スイッチング素子４０７のスイッチングの推移を示す。図１２（ｂ）は、スイッチング素子４０８のスイッチングの推移を示す。図１２（ｃ）は、リアクトル４０４ａの両端のうち、ダイオード４０９とスイッチング素子４０７の接続点を基準としたダイオードブリッジ４０３との接続点の電位ＶＬ４０４ａ、リアクトル４０４ｂの両端のうち、ダイオードブリッジ４０３を基準とした電位変動抑制ダイオード４１１とスイッチング素子４０７との接続点の電位ＶＬ４０４ｂの推移を示す。図１２（ｄ）は、リアクトル４０５ａの両端のうち、ダイオード４１０とスイッチング素子４０８の接続点を基準としたダイオードブリッジ４０３との接続点の電位ＶＬ４０５ａ、リアクトル４０５ｂの両端のうち、ダイオードブリッジ４０３を基準とした電位変動抑制ダイオード４１２とスイッチング素子４０８との接続点の電位ＶＬ４０５ｂの推移を示す。
【００７５】
図１２（ｅ）は、グランドを基準としたリアクトル４０４ａ、ダイオード４０９、スイッチング素子４０７の接続点の電位（容量４１５両端の電位）Ｖａｏ１の推移を示す。図１２（ｆ）は、グランドを基準としたリアクトル４０４ｂ、スイッチング素子４０７、電位変動抑制ダイオード４１１の接続点の電位（容量４１６両端の電位）Ｖｂｏ１の推移を示す。図１２（ｇ）は、グランドを基準としたリアクトル４０５ａ、ダイオード４１０、スイッチング素子４０８の接続点の電位（容量４１７両端の電位）Ｖａｏ２の推移を示す。図１２（ｈ）は、グランドを基準としたリアクトル４０５ｂ、スイッチング素子４０８、電位変動抑制ダイオード４１２の接続点の電位（容量４１８両端の電位）Ｖｂｏ２の推移を示す。図１２（ｉ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ４１３の正側の電位（容量４１９両端の電位）Ｖａｏ３の推移を示す。図１２（ｊ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ４１３の負側の電位（容量４２０両端の電位）Ｖｂｏ３の推移を示す。
【００７６】
スイッチング回路４０６のダイオード４０９、４１０と、電位変動抑制ダイオード４１１、４１２は同一素子であることから、スイッチング素子４０７がオンの時はダイオード４０９の両端の電位及び電位変動抑制ダイオード４１１の両端の電位は同一の値となり、スイッチング素子４０８がオンの時はダイオード４１０の両端の電位及び電位変動抑制ダイオード４１２の両端の電位は同一の値となる。こうしたダイオード４０９、４１０の両端電位及び電位変動抑制ダイオード４１１、４１２の両端電位の推移から、グランドを基準とした平滑コンデンサ４１３の正側の電位Ｖａｏ３及び平滑コンデンサ４１３の負側の電位Ｖｂｏ３はスイッチングのタイミングに依らず一定の値となり、電位の変動が抑制される。なお、図１２では簡略化のため、ダイオードの順方向電圧の影響は考慮していない。
【００７７】
上記のように、スイッチング回路４０６と平滑コンデンサ４１３との間に、電位変動抑制ダイオード４１１、４１２を設けることで、グランドを基準とした平滑コンデンサ４１３の正側の電位Ｖａｏ３と、グランドを基準とした平滑コンデンサ４１３の負側の電位Ｖｂｏ３の変動が抑制されるので、容量４１９、４２０は充放電されないため、コモンモード電流を低減することができる。
【００７８】
図１２（ｅ）、（ｆ）に示すように、容量４１５両端の電位Ｖａｏ１及び容量４１６両端の電位Ｖｂｏ１はグランドを基準として相補的に変化している。また、図１２（ｇ）、（ｈ）に示すように、容量４１７両端の電位Ｖａｏ２及び容量４１８両端の電位Ｖｂｏ２はグランドを基準として相補的に変化している。容量４１５をＣ４１５、容量４１６をＣ４１６、容量４１７をＣ４１７、容量４１８をＣ４１８とすると、前述の通り、容量４１５及び４１６、容量４１７及び４１８の値を同一に設定するか、あるいは、(１４)式から(１７)式を満たすように設定すれば、外部に流れるコモンモード電流は低減できる。
【００７９】
【数１０】
0006045664.tif 000011
【００８０】
また、図１１のダイオード４０９、４１０及び電位変動抑制ダイオード４１１、４１２はダイオードに限るものではなく、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて構成されるものであっても良い。
【００８１】
図１１のように、昇圧回路を２つ並列に接続した構成に限るものではなく、３並列以上でも同様の効果が得られる。
【００８２】
図１１の電力変換装置は交流入力のＡＣ／ＤＣコンバータに限るものではなく、入力電圧の中性点の電位が安定する構成であれば同様の効果が得ることができる。例えば、入力電圧として直流電圧源を用いて、図１１の構成からダイオードブリッジ４０３を省略したＤＣ／ＤＣコンバータであっても良い。
【００８３】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５に係る電力変換装置について説明する。図１３は実施の形態５に係る電力変換装置の概略構成図で、図１あるいは図２と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１３に示すように、実施の形態５に係る電力変換装置は、一対のラインにそれぞれ設けられたリアクトル５０４ａ及びリアクトル５０４ｂと、リアクトル５０４ａ及びリアクトル５０４ｂの後段には、ダイオード５０６、ダイオード５０７、及びスイッチング素子５０８、スイッチング素子５０９から成る直列回路と、ダイオード５０６とダイオード５０７の接続点と、スイッチング素子５０８とスイッチング素子５０９の接続点に並列に接
続される直流電圧源５１０から構成されるスイッチング回路５０５が接続され、スイッチング回路５０５の出力と、スイッチング回路５０５の出力を平滑する平滑コンデンサ５１２との間に電位変動抑制整流素子、例えば電位変動抑制ダイオード５１１を備えて構成されている。なお、平滑コンデンサ５１２の出力側に負荷５１３が接続される。この構成においても実施の形態１に係る電力変換装置と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
なお、リアクトル５０４ａ、ダイオード５０７、スイッチング素子５０８の接続ライン、及びリアクトル５０４ｂ、スイッチング素子５０９、電位変動抑制ダイオード５１１の接続ラインのそれぞれとグランドとの間に容量５１４、５１５が接続される。また、平滑コンデンサ５１２の正側のライン及び平滑コンデンサ５１２の負側のラインのそれぞれとグランドとの間に容量５１６、５１７が接続される。容量５１４から５１７は、例えばそれぞれのラインとグランド間に形成される浮遊コンデンサである。商用交流入力１０１ａ、商用交流入力１０１ｂ、中性点１１０は図２に示すものと同じである。また、直流電圧源両端の電圧をＶｓｕｂ、平滑コンデンサ５１２の両端の電圧をＶｏｕｔと規定する。
【００８５】
図３と同様に、一対のラインの双方に設けられたリアクトル５０４ａ及び５０４ｂのインダクタンス値は同一となるように設定する。また、スイッチング回路５０５のダイオード５０６と、電位変動抑制ダイオード５１１は同一仕様の素子を使用する。
【００８６】
なお、図１３のスイッチング素子５０８、５０９は、それぞれのスイッチング素子オン／オフの組み合わせの４パターンで制御を行う。
【００８７】
続いて、図１３の構成において、コモンモード電流を低減可能な理由について説明する。図１４には、スイッチング素子５０８、５０９のスイッチングによる各ノードの電位の推移の概略図を示す。
【００８８】
詳しくは、図１４(ａ)は、スイッチング素子５０８のスイッチングの推移を示す。図１４(ｂ)は、スイッチング素子５０９のスイッチングの推移を示す。図１４(ｃ)は、リアクトル５０４ａの両端のうち、ダイオード５０７とスイッチング素子５０８の接続点を基準としたダイオードブリッジ５０３との接続点の電位ＶＬａ、及びリアクトル５０４ｂの両端のうち、ダイオードブリッジ５０３との接続点を基準としたスイッチング素子５０９と電位変動抑制ダイオード５１１との接続点の電位ＶＬｂの推移を示す。図１４（ｄ）は、グランドを基準としたリアクトル５０４ａ、ダイオード５０７、スイッチング素子５０８の接続点の電位（容量５１４両端の電位）Ｖａｏ１の推移を示す。図１４（ｅ）は、グランドを基準としたリアクトル５０４ｂ、スイッチング素子５０９、電位変動抑制ダイオード５１１の接続点の電位（容量５１５両端の電位）Ｖｂｏ１の推移を示す。図１４（ｆ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ５１２の正側の電位（容量５１６両端の電位）Ｖａｏ２の推移を示す。図１４（ｇ）は、グランドを基準とした平滑コンデンサ５１２の負側の電位（容量５１７両端の電位）Ｖｂｏ２の推移を示す。
【００８９】
スイッチング回路５０５と平滑コンデンサ５１２との間に、電位変動抑制ダイオード５１１を設けることで、電位変動抑制ダイオード５１１が設定されていない場合に比べて、図１４（ｆ）、（ｇ）に示す通り、グランドを基準とした平滑コンデンサ５１２の正側の電位Ｖａｏ２と、グランドを基準とした平滑コンデンサ５１２の負側の電位Ｖｂｏ２の変動が抑制されるので、コモンモード電流を低減することができる。
【００９０】
図１４（ｄ）、（ｅ）に示すように、容量５１４両端の電位Ｖａｏ１及び容量５１５両端の電位Ｖｂｏ１はグランドを基準として相補的に変化している。容量５１４をＣ５１４、容量５１５をＣ５１５とすると、前述の通り、容量５１４及び５１５の値を同一に設定するか、あるいは、(１８)式及び(１９)式を満たすように設定すれば、外部に流れるコモ
ンモード電流は低減できる。
【００９１】
【数１１】
0006045664.tif 000012
【００９２】
また、図１４のダイオード５０６、５０７及び電位変動抑制ダイオード５１１はダイオードに限るものではなく、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて構成されるものであっても良い。
【００９３】
図１３の電力変換装置は交流入力のＡＣ／ＤＣコンバータに限るものではなく、入力電圧の中性点の電位が安定する構成であれば同様の効果が得ることができる。例えば、入力電圧として直流電圧源を用いて、図１３の構成からダイオードブリッジ５０３を省略したＤＣ／ＤＣコンバータであっても良い。
【００９４】
実施の形態１から５では、商用交流入力を一般的な単相三線式にて説明したが、単相二線式など他の配電方式であっても良い。
【００９５】
また、実施の形態１から５では、電位変動抑制整流素子はダイオードで記載したが、同期整流のような場合にスイッチング素子で構成していても同様の効果を得ることができる。
【００９６】
以上、実施の形態１から５について説明したが、この発明は、その発明の範囲において、実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０１  商用交流入力、１０２  ダイオードブリッジ、１０３ａ  リアクトル、１０３ｂ  リアクトル、１０４  スイッチング回路、１０５  ダイオード、１０６  スイッチング素子、１０７  電位変動抑制ダイオード、１０８  平滑コンデンサ、１０９  負荷、１１０  中性点、１１１  容量、１１２  容量、１１３  容量、１１４  容量、１１５ａ  負荷、１１５ｂ  負荷、１１６  負荷、２０３ａ  リアクトル、２０３ｂ  リアクトル、２０４  スイッチング回路、２０５  ダイオード、２０６  ダイオード、２０７  スイッチング素子、２０８  スイッチング素子、２０９ａ  電位変動抑制ダイオード、２０９ｂ  電位変動抑制ダイオード、２１０  平滑コンデンサ、２１１  負荷、２１２  容量、２１３  容量、２１４  容量、２１５  容量、３０３ａ  リアクトル、３０３ｂ  リアクトル、３０４  スイッチング回路、３０５  スイッチング素子、３０６  スイッチング素子、３０７  ダイオード、３０８  ダイオード、３０９ａ  電位変動抑制ダイオード、３０９ｂ  電位変動抑制ダイオード、３１０  平滑コンデンサ、３１１  負荷、３１２  容量、３１３  容量、３１４  容量、３１５  容量、４０３  ダイオードブリッジ、４０４ａ  リアクトル、４０４ｂ  リアクトル、４０５ａ  リアクトル、４０５ｂ  リアクトル、４０６  スイッチング回路、４０７  スイッチング素子、４０８  スイッチング素子、４０９  ダイオード、４１０  ダイオード、４１１  電位変動抑制ダイオード、４１２  電位変動抑制ダイオード、４１３  平滑コンデンサ、４１４  負荷、４１５  容量、４１６  容量、４１７  容量、４１８  容量、４１９  容量、４２０  容量、５０３  ダイオード
ブリッジ、５０４ａ  リアクトル、５０４ｂ  リアクトル、５０５  スイッチング回路、５０６  ダイオード、５０７  ダイオード、５０８  スイッチング素子、５０９  スイッチング素子、５１０  直流電圧源、５１１  電位変動抑制ダイオード、５１２  平滑コンデンサ、５１３  負荷、５１４  容量、５１５  容量、５１６  容量、５１７  容量
【要約】
【課題】コモンモードチョークなどのノイズ対策部品を別途設けて、ノイズフィルタの大型化やコストの増加をさせずに、効果的にコモンモードノイズ抑制可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】スイッチング回路１０４と平滑コンデンサ１０８との間に、電位変動抑制ダイオード１０７を設けることで、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の正側の電位と、グランドを基準とした平滑コンデンサ１０８の負側の電位変動を抑制し、コモンモード電流を低減する。
【選択図】図３【図１】
0006045664.tif 000013
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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