(57)【要約】【課題】装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、所望の周波数帯域のノイズを低減させた電力変換装置を提供する。【解決手段】設定された駆動周波数で制御され、直列接続された第１〜第４の半導体スイッチング素子が高電圧側コンデンサの両端子に接続され、第３及び第４の半導体スイッチング素子がリアクトルを介して低圧側コンデンサの両端子に接続され、第２及び第３の半導体スイッチング素子の両端子に充放電コンデンサ（５）が接続される。充放電コンデンサは、複数のコンデンサ素子（５０１ａ，５０１ｂ）が第１及び第２の配線（５０２ａ，５０２ｂ）により並列に接続されて構成され、第１及び第２の配線の流出入部（５０３ａ，５０３ｂ）から見た複数のコンデンサ素子のインダクタンス成分及びキャパシタンス成分の少なくともいずれか一方が、駆動周波数帯域に並列共振点を持たずノイズ周波数帯域に並列共振点を持つように不揃いに構成されている。【選択図】図２
2018007325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体スイッチング素子と、リアクトルと、低圧側コンデンサと、高圧側コンデンサと、充放電コンデンサと、前記複数の半導体スイッチング素子を設定された駆動周波数にて駆動制御する制御部とを備え、
さらに、前記複数の半導体スイッチング素子として、第１端子が前記低圧側コンデンサの負極に接続される第１の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第１の半導体スイッチング素子の第２端子に接続され、第２端子が前記リアクトルを介して前記低圧側コンデンサの正極に接続される第２の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第２の半導体スイッチング素子の第２端子に接続される第３の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第３の半導体スイッチング素子の第２端子に接続され、第２端子が前記高圧側コンデンサの正極に接続される第４の半導体スイッチング素子とを備え、
前記充放電コンデンサは前記第１及び第２の半導体スイッチング素子の接続点と前記第３及び第４の半導体スイッチング素子の接続点との間に接続される、
電力変換装置において、
前記充放電コンデンサは、複数のコンデンサ素子が第１及び第２の配線により並列に接続されて構成されており、
前記第１及び第２の配線の流出入部から見た前記複数のコンデンサ素子のインダクタンス成分及びキャパシタンス成分の少なくともいずれか一方は、前記充放電コンデンサが、駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つように不揃いである
電力変換装置。
【請求項２】
前記インダクタンス成分の不揃いは、前記第１及び第２の配線の各流出入部と前記複数のコンデンサ素子の各々との間の電流経路におけるループ面積が不揃いであることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ループ面積の不揃いは、前記第１及び第２の配線の流出入部のうちの少なくとも一方が、前記複数のコンデンサ素子間の中央からずれて配置されていることに因る
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記ループ面積の不揃いは、前記第１及び第２の配線にそれぞれ形成され前記複数のコンデンサ素子の各々に接続された電極部の長さが、前記第１及び第２の配線の少なくとも一方において不揃いであることに因る
請求項２又は３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記ループ面積の不揃いは、前記第１及び第２の配線にそれぞれ形成され前記複数のコンデンサ素子の各々に接続された電極部のうちの少なくとも１つが、接続される前記コンデンサ素子の中央からずれて配置されていることに因る
請求項２から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記インダクタンス成分の不揃いは、前記第１及び第２の配線にそれぞれ形成され前記複数のコンデンサ素子の各々に接続された電極部のうちの少なくとも１つの断面積が不揃いであることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記キャパシタンス成分の不揃いは、前記複数のコンデンサ素子のうちの少なくとも１つが、材料の誘電率、厚さ、幅、巻長さ、電解液、又は積層数において不揃いであることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記インダクタンス成分の不揃いは、一直線上に配置された前記複数のコンデンサ素子が３個あり、前記第１及び第２の配線には、それぞれ、各コンデンサ素子に対応して電極部が設けられ、前記流出入部は、前記第１及び第２の配線の中央に設けられることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記インダクタンス成分の不揃いは、一直線上に配置された前記複数のコンデンサ素子が３個あり、前記第１及び第２の配線には、それぞれ、各コンデンサ素子に対応して電極部が設けられ、前記流出入部は、前記第１及び第２の配線の中央よりずれて設けられることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記キャパシタンス成分の不揃いは、前記複数のコンデンサ素子が、２個のコンデンサ素子間に１個の前記２個のコンデンサ素子よりキャパシタンス成分の小さい素子が配置されており、前記第１及び第２の配線には、それぞれ、各コンデンサ素子に対応して電極部が設けられていることに因る
請求項１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、電力変換装置に関し、特にスイッチング素子を用いてＤＣ−ＤＣ間等の電力変換を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高電圧で高速スイッチング動作を行う電力変換装置のノイズ低減技術が必要となっている。
従来の電力変換装置として、入力電圧が入力される入力端子と、出力電圧を出力する出力端子とを有し、前記入力端子と出力端子との間で電力の変換処理を行い、前記電力の変換処理のために用いられるスイッチング素子と、前記スイッチング素子の動作に伴う前記入力端子又は前記出力端子における電圧の変動を抑制する変動抑制回路とを備え、前記変動抑制回路が、所定の共振周波数で共振する並列共振回路を含むものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電力変換装置に発生するノイズを低減させるためのノイズフィルタの例として、電力変換装置の入力側の電源ラインに直列に挿入された１次巻線及と該１次巻線に電磁結合される２次巻線とから成るコモンモードトランスと、前記コモンモードトランスの２  次巻線の両端子間に接続されたコンデンサと、前記コモンモードトランスと前記電力変換装置とを結ぶ電源ラインとアースとの間に接続された接地コンデンサとを備え、前記コモンモードトランスの２次巻線と前記コンデンサとから形成されるＬＣ並列共振回路による共振周波数をコモンモードノイズの周波数帯域に設定したものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、電力変換装置において、重畳される直上の巻き線が同一方向への重ね巻きとならないように、少なくともボビンの一部において折り返し巻きされた巻き線を有する力率改善回路の昇圧用トロイダルコイルを備えたものがある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３８２５号公報
【特許文献２】特開２００６−１３６０５８号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１０７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に記載された電力変換装置では、電力変換動作を担う、全波整流回路、高調波抑制回路、スイッチング回路、及び平滑回路とは別にＥＭＩフィルタを設けるため、装置が大型化してしまう。
【０００７】
また、前記特許文献２に記載されたノイズフィルタでは、電力変換装置の外側に該ノイズフィルタを追加するため、特許文献１と同様に、電力変換装置が大型化してしまう。
【０００８】
さらに、前記特許文献３に記載されたＡＣ−ＤＣコンバータでは、昇圧用コイルと巻線間の浮遊容量とにより並列共振を発生させるため、ノイズを抑制させることが可能な周波数帯域が、半導体スイッチング素子のサージ電圧に起因したノイズが発生する比較的高い周波数に限定され、例えば、半導体スイッチング素子の駆動周波数付近の比較的低い周波数帯のノイズを低減させることができない。また、この周波数帯のノイズの低減には、比較的大きなインダクタンス成分やキャパシタンス成分を確保することが必要となり、外付けフィルタの追加等、装置が大型化してしまう。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、所望の周波数帯域のノイズを低減させた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】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、複数の半導体スイッチング素子と、リアクトルと、低圧側コンデンサと、高圧側コンデンサと、充放電コンデンサと、前記複数の半導体スイッチング素子を設定された駆動周波数にて駆動制御する制御部とを備え、さらに、前記複数の半導体スイッチング素子として、第１端子が前記低圧側コンデンサの負極に接続される第１の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第１の半導体スイッチング素子の第２端子に接続され、第２端子が前記リアクトルを介して前記低圧側コンデンサの正極に接続される第２の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第２の半導体スイッチング素子の第２端子に接続される第３の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第３の半導体スイッチング素子の第２端子に接続され、第２端子が前記高圧側コンデンサの正極に接続される第４の半導体スイッチング素子とを備え、前記充放電コンデンサは前記第１及び第２の半導体スイッチング素子の接続点と前記第３及び第４の半導体スイッチング素子の接続点との間に接続される電力変換装置において、前記充放電コンデンサは、複数のコンデンサ素子が第１及び第２の配線により並列に接続されて構成されており、前記第１及び第２の配線の流出入部から見た前記複数のコンデンサ素子のインダクタンス成分及びキャパシタンス成分の少なくともいずれか一方は、前記充放電コンデンサが、駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つように不揃いである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電力変換装置によれば、複数のコンデンサ素子が第１及び第２の配線により並列に接続されて構成された充放電コンデンサは、第１及び第２の配線の流出入部から見た複数のコンデンサ素子のインダクタンス成分及びキャパシタンス成分の少なくともいずれか一方が、駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つように不揃いであるように構成したので、装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、半導体スイッチング素子の駆動周波数付近の比較的低い周波数帯を含めた所望の周波数帯域のノイズを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１による電力変換装置の回路図である。
【図２】図１に示す電力変換装置に用いられる充放電コンデンサの実施例１による外観図であり、同図（ａ）は充放電コンデンサの斜視図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図を示す。
【図３】図２に示す充放電コンデンサのインピーダンスの絶対値の周波数特性を示すグラフ図である。
【図４】図２に示す充放電コンデンサのインピーダンスの絶対値と各周波数帯域との関係を示すグラフ図である。
【図５】図２に示す充放電コンデンサの並列共振点の有無によるインピーダンスの絶対値の周波数特性の差異を示すグラフ図である。
【図６】図１に示す電力変換装置に用いられる充放電コンデンサの実施例２による外観図であり、同図（ａ）は充放電コンデンサの斜視図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図を示す。
【図７】図１に示す電力変換装置に用いられる充放電コンデンサの実施例３による外観図であり、同図（ａ）は充放電コンデンサの斜視図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図を示す。
【図８】図１に示す電力変換装置に用いられる充放電コンデンサの実施例４による外観図であり、同図（ａ）は充放電コンデンサの斜視図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図を示す。
【図９】図１に示す電力変換装置に用いられる充放電コンデンサの実施例５による外観図であり、同図（ａ）は充放電コンデンサの斜視図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図を示す。
【図１０】図１に示す電力変換装置に用いられる充放電コンデンサの実施例６による外観図であり、同図（ａ）は充放電コンデンサの斜視図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図を示す。
【図１１】図１０に示す充放電コンデンサのインピーダンスの絶対値の周波数特性を示すグラフ図である。
【図１２】図１０に示す充放電コンデンサのインピーダンスの絶対値と各周波数帯域との関係を示すグラフ図である。
【図１３】図１０に示す放電コンデンサの並列共振点の有無によるインピーダンスの絶対値の周波数特性の差異を示すグラフ図である。
【図１４】図１に示す電力変換装置に用いられる充放電コンデンサの実施例７による外観図であり、同図（ａ）は充放電コンデンサの斜視図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図を示す。
【図１５】図１に示す電力変換装置に用いられる充放電コンデンサの実施例８による外観図であり、同図（ａ）は充放電コンデンサの斜視図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る電力変換装置の実施の形態について、上記の添付図面を参照して説明する。なお、電力変換装置として、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ５０を例にとって説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１に示すように、電力変換装置５０は、リアクトル１と、第１の半導体スイッチング素子２ａ〜第４の半導体スイッチング素子２ｄから成る半導体モジュール２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の低圧側端子Ｐ１−Ｎ１間に接続された低圧側コンデンサ３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の高圧側端子Ｐ２−Ｎ２間に接続された高圧側コンデンサ４と、充放電コンデンサ５と、第１の半導体スイッチング素子２ａと第２の半導体スイッチング素子２ｂと第３の半導体スイッチング素子２ｃと第４の半導体スイッチング素子２ｄを制御する制御部６から構成されている。
【００１５】
第１の半導体スイッチング素子２ａは一端が低圧側コンデンサ３の負極側端子に接続されている。第２の半導体スイッチング素子２ｂは一端が第１の半導体スイッチング素子２ａの他端に接続され、他端がリアクトル１を介して低圧側コンデンサ３の正極側端子に接続されている。第３の半導体スイッチング素子２ｃは一端が第２の半導体スイッチング素子２ｂの他端に接続されている。第４の半導体スイッチング素子２ｄは一端が第３の半導体スイッチング素子２ｃの他端に接続され、他端が高圧側コンデンサ４の正極側端子に接続されている。
【００１６】
さらに、充放電コンデンサ５は一端が第１の半導体スイッチング素子２ａと第２の半導体スイッチング素子２ｂとの接続点Ｂ（入力側）に接続され、他端が第３の半導体スイッチング素子２ｃと第４の半導体スイッチング素子２ｄとの接続点Ａ（出力側）に接続されている。従って、充放電コンデンサ５は、低圧側（入力側）の一端子と高圧側（出力側）の一端子との間に直列に挿入される形になっている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の低圧側端子Ｐ１−Ｎ１間には高圧バッテリー５１を、高圧側端子Ｐ２−Ｎ２間には電動機５２をそれぞれ接続している。
【００１７】
なお、各半導体スイッチング素子２ａ〜２ｄは、例えば、それぞれＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、それに逆並列に接続されたダイオードとで構成されている。また、充放電コンデンサ５は、例えば、巻回型のフィルムコンデンサとする。
【００１８】
図１において、電力変換装置５０は、低圧側端子と高圧側端子との間で双方向の電力変換が可能な双方向型のものである。ここでは、低圧側の端子であるＰ１−Ｎ１間に入力された入力電圧（低圧側電圧）Ｖ１を昇圧し、この昇圧後の出力電圧（高圧側電圧）Ｖ２を高圧側の端子であるＰ２−Ｎ２間に出力するものとする。
【００１９】
低圧側コンデンサＣ１は入力電圧Ｖ１を平滑化する。リアクトル１はエネルギー蓄積用のものである。半導体モジュール２は制御部６によりスイッチング周波数ｆｓｗにて駆動制御され、半導体モジュール２のスイッチング動作と充放電コンデンサ５の充放電により、入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ２まで昇圧する。
【００２０】
ここで、充放電コンデンサ５は、制御部６の制御により半導体スイッチング素子２ａ〜２ｂを駆動制御することにより、高圧バッテリー５１の側又は電動機５２の側から得られたエネルギーを充放電する。これにより、低圧側電圧から高圧側電圧、又は高圧側電圧から低圧側電圧への電力変換機能を担うと共に、充放電コンデンサ５を高圧バッテリー５１側に通過するノイズを低減させるノイズフィルタとしての機能を併せ持つ。なお、上述したように、半導体スイッチング素子２ａ〜２ｄは、周波数ｆｓｗでスイッチング制御される。
【００２１】
この動作は、本出願人による特許第５４５７５５９号公報に詳しく説明されているが、ここで簡単に言及する。
定常状態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの動作モードとしては、モード１〜モード４の４つがある。モード１では、半導体スイッチング素子２ａと２ｃがオン、半導体スイッチング素子２ｂと半導体スイッチング素子２ｄがオフとなり、例えば力行時は充放電コンデンサ５にエネルギーを蓄積する状態、例えば回生時は充放電コンデンサ５のエネルギーを放出する状態となる。モード２では、半導体スイッチング素子２ａと２ｃがオフ、半導体スイッチング素子２ｂと２ｄがオンとなり、力行時は充放電コンデンサ５のエネルギーを放出する状態、回生時は充放電コンデンサ５にエネルギーを蓄積する状態となる。
【００２２】
モード３では、半導体スイッチング素子２ａと２ｂがオフ、半導体スイッチング素子２ｃと２ｄがオンとなり、力行時はリアクトル１のエネルギーを放出する状態、回生時はリアクトル１のエネルギーを蓄積する状態となる。モード４では、半導体スイッチング素子２ａと２ｂがオン、半導体スイッチング素子２ｃと２ｄがオフとなり、力行時はリアクトル１にエネルギーを蓄積する状態、回生時はリアクトル１のエネルギーを放出する状態となる。
【００２３】
これらの動作モードの時間比率を適宜調整することにより、入力端子Ｐ１−Ｎ１間に入力された低圧側電圧である入力電圧Ｖ１を昇圧して、出力端子Ｐ２−Ｎ２間に出力電圧Ｖ２として出力することができる。
【００２４】
このような充放電コンデンサ５の実施例１〜８について以下に詳しく説明する。
＜充放電コンデンサの実施例１＞
図２（ａ）は、本発明の実施の形態１による充放電コンデンサ５の外観斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）を下面視した平面図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、充放電コンデンサ５は、第１のコンデンサ素子５０１ａと、第２のコンデンサ素子５０１ｂと、第１の配線５０２ａと、第２の配線５０２ｂと、第１の流出入部５０３ａと、第２の流出入部５０３ｂと、第１の電極部１（５０４ａ）と、第１の電極部２（５０４ｂ）と、第２の電部極１（５０５ａ）と、第２の電極部２（５０５ｂ）とで構成されている。
【００２５】
また、第１のコンデンサ素子５０１ａと第２のコンデンサ素子５０１ｂは、それらの中心点間において、間隔Ｄ１を空けて直線２１上に配置され、第１の配線５０２ａと第２の配線５０２ｂを介して、端子Ａ−Ｂ間に並列接続されている。すなわち、第１の流出入部５０３ａは、第１の配線５０２ａに形成されるとともに、接続点Ａに接続され、第２の流出入部５０３ｂは、第２の配線５０２ｂに形成されるとともに、接続点Ｂに接続されている。さらに、第１の電極部１（５０４ａ）と第１の電極部２（５０４ｂ）は第１の配線５０２ａに、第２の電極部１（５０５ａ）と第２の電極部２（５０５ｂ）は第２の配線５０２ｂに、それぞれ形成されている。
【００２６】
また、第１のコンデンサ素子５０１ａは、一端が第１の電極部１（５０４ａ）を介して第１の配線５０２ａに、他端が第２の電極部１（５０５ａ）を介して第２の配線５０２ｂにそれぞれ接続されている。そして、第２のコンデンサ素子５０１ｂは、一端が第１の電極部２（５０４ｂ）を介して第１の配線５０２ａに、他端が第２の電極部２（５０５ｂ）を介して第２の配線５０２ｂにそれぞれ接続されている。
【００２７】
ここで、第１のコンデンサ素子５０１ａと第２のコンデンサ素子５０１ｂは、フィルム材の誘電率、フィルム厚（内部電極間距離）、フィルム幅（外側電極間距離）、及びフィルムの巻長さが同じであり、キャパシタンス、ＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、及びＥＳＬ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）が等しいものとする。
【００２８】
また、第１の配線５０２ａと第２の配線５０２ｂの長さ及び断面積、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂの長さ及び断面積、第１の電極部１（５０４ａ）と第１の電極部２（５０４ｂ）と第２の電極部１（５０５ａ）と第２の電極部２（５０５ｂ）の長さ及び断面積は、それぞれが等しいものとする。
【００２９】
なお、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂは、充放電コンデンサ５の中央の位置を示す直線（点線）２２から距離Ｄ２だけ離れた直線（点線）２５上の位置に形成されている。すなわち、第１の流出入部５０３ａ及び第２の流出入部５０３ｂにそれぞれ対応する接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のループ面積と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のループ面積とが不揃いとなり、後者の方が上記ループ面積が大きくなっている。
【００３０】
従って、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分とが揃わず、後者の方が上記インダクタンス成分が大きくなる。なお、図示していないが、第１のコンデンサ素子５０１ａ、第２のコンデンサ素子５０１ｂ、第１の配線５０２ａ、及び第２の配線５０２ｂはＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）樹脂等から製造されるケース内に収められ、エポキシ樹脂等が充填されて形成される。
【００３１】
図３は、本発明の実施の形態１による充放電コンデンサ５のインピーダンスＺの絶対値｜Ｚ｜の周波数特性を示している。ここでは、第１のコンデンサ素子５０１ａの側のインピーダンス３１ａと、第２のコンデンサ素子５０１ｂの側のインピーダンス３１ｂと、第１のコンデンサ素子５０１ａと第２のコンデンサ素子５０１ｂの並列回路である充放電コンデンサ５のインピーダンス３１をそれぞれ示す。図示のように、インピーダンス３１ａは直列共振周波数ｆｓ１において直列共振点Ｙ１を、インピーダンス３１ｂは直列共振周波数ｆｓ２において直列共振点Ｙ２を、インピーダンス３１は並列共振周波数ｆｐ１での並列共振点Ｘ１を有する。
【００３２】
ここで、上記直列共振周波数ｆｓ１は、第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のインダクタンス成分Ｌ１とキャパシタンス成分Ｃ１より、下記の式（１）で表わされる。
ｆｓｌ＝１／（２π√Ｌ１・Ｃ１）  ・・・・・式（１）
【００３３】
また、上記直列共振周波数ｆｓ２は、第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のインダクタンス成分Ｌ２とキャパシタンス成分Ｃ２より、下記の式（２）で表わされる。なお、第１のコンデンサ素子５０１ａと第２のコンデンサ素子５０１ｂの特性は同じであるため、Ｃ１＝Ｃ２とする。
ｆｓ２＝１／（２π√Ｌ２・Ｃ２）  ・・・・・式（２）
【００３４】
上述の通り、Ｌ１＜Ｌ２の関係が成り立つため、ｆｓ１＞ｆｓ２となる。直列共振周波数ｆｓ２からｆｓ１の間の周波数帯域では、第１のコンデンサ素子５０１ａはコンデンサとして働き、第２のコンデンサ素子５０１ｂはインダクタとして働くため、第１のコンデンサ素子５０１ａと第２のコンデンサ素子５０１ｂとの並列共振が発生し、結果として充放電コンデンサ５のインピーダンス３１が大きくなる。すなわち、図示の通り、充放電コンデンサ５のインピーダンス３１は並列共振周波数ｆｐ１（ｆｓ２＜ｆｐ１＜ｆｓ１）での並列共振点Ｘ１において極大値をとる。
【００３５】
図４は、本実施例１による充放電コンデンサ５のインピーダンス３１の絶対値と各周波数帯域との関係を示す。ここで、Ｎを正数、駆動周波数帯域をｆｓｗ〜ｆｓｗ×Ｎとすると、第１のコンデンサ素子５０１ａはｆｓ１＞ｆｓｗ×Ｎを、第２のコンデンサ素子５０１ｂはｆｓ２＞ｆｓｗ×Ｎを、それぞれ満足するように設計される。
【００３６】
減衰させる必要のあるノイズ周波数帯域をｆｎ１〜ｆｎ２（ｆｎ１＜ｆｎ２）とすると、第１のコンデンサ素子５０１ａはｆｓ１＞ｆｎ２を、第２のコンデンサ素子５０１ｂはｆｓ２＜ｆｎ１をそれぞれ満足するように設計される。
【００３７】
従って、充放電コンデンサ５は、駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなる。なお、駆動周波数帯域及びノイズ周波数帯域に応じて、配線、流出入部、及び電極部の寸法が適宜調整されている。また、Ｎを小さい値とすることで、駆動周波数付近の比較的低い周波数帯域をノイズ周波数帯域としてカバーすることができる。
【００３８】
図５は、本発明の実施の形態１による充放電コンデンサの並列共振点の有無によるインピーダンスの絶対値の周波数特性の差異を示す図である。ここでは、流出入部の位置をずらすことにより並列共振点が有る場合（本発明）の充放電コンデンサ５のインピーダンス３１（実線）と、流出入部の位置をずらさない（距離Ｄ２がゼロ）ことにより並列共振点が無い場合の充放電コンデンサ５のインピーダンス３２（点線）をそれぞれ示す。
【００３９】
図５に示すように、インピーダンス３２は直列共振周波数ｆｓ３で直列共振点Ｙ３を有する。このインピーダンス３２と比較してインピーダンス３１は、並列共振点Ｘ１付近においてインピーダンスが大きくなる。従って、インピーダンス３２と比較してインピーダンス３１は、並列共振点付近において、ノイズ周波数帯域内のノイズをより減衰させることが可能となる。
【００４０】
なお、ここでは、一例として、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂの両方を直線２２から距離Ｄ２だけずらして配置したが、第１の流出入部５０３ａ又は第２の流出入部５０３ｂのいずれかを直線２２から距離Ｄ２だけずらして配置しても良い。すなわち、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分とが不揃いとなるのであれば、コンデンサの製造制約の範囲内で、第１の流出入部５０３ａ及び第２の流出入部５０３ｂは如何なる配置でも構わない。
【００４１】
このように、複数の半導体スイッチング素子と、リアクトルと、充放電コンデンサと、複数の半導体スイッチング素子を所定の駆動周波数にて駆動制御することにより充放電コンデンサを入出力間に直列に挿入する制御部とを備えた電力変換装置において、充放電コンデンサは第１及び第２のコンデンサ素子が並列に接続されて構成され、また、充放電コンデンサは、第１の配線と、第２の配線と、第１の流出入部と、第２の流出入部と、複数の第１の電極部と、複数の第２の電極部とを備える。第１の流出入部は、第１の配線上に形成されるとともに、出力側に接続され、第２の流出入部は、前記第２の配線上に形成されるとともに、入力側に接続され、第１及び第２のコンデンサ素子は、それぞれの一端が第１の電極部を介して第１の配線に接続され、それぞれの他端が第２の電極部を介して第２の配線に接続され、充放電コンデンサの流出入部を両コンデンサ素子の中央からずらして配置する。
【００４２】
これにより、各コンデンサ素子への電流経路のループ面積が不揃いとなり、流出入部から各コンデンサ素子を見た場合の各インダクタンス成分が不揃いとなる。従って、充放電コンデンサは駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなり、並列共振点付近においてインピーダンスが大きくなる。このため、装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、半導体スイッチング素子の駆動周波数付近の比較的低い周波数帯域を含めた所望の周波数帯域のノイズを低減させることができる。
【００４３】
＜充放電コンデンサの実施例２＞
図６（ａ）は、本発明の電力変換装置に用いる充放電コンデンサの実施例２を斜視図で示しており、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図である。
【００４４】
図６に示した充放電コンデンサ５が図２と異なる点は、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂが、充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２上に形成される点と、第１の電極部２（５０４ｂ）及び第２の電極部２（５０５ｂ）の長さが、それぞれ、第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電極部１（５０５ａ）の長さよりも距離Ｌだけ長い点である。すなわち、電極部の長さが不揃いとなる。
【００４５】
従って、図６（ａ）に示した、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のループ面積と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のループ面積とが不揃いとなり、後者の方が前記ループ面積が大きくなる。すなわち、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分とが揃わず、後者の方が前記インダクタンス成分が大きくなる。充放電コンデンサ５の流出入部の位置や電極部の長さ以外は、図２に示した実施例１と同様であるため、装置全体の構成及び動作の説明を省略する。
【００４６】
上記の通り、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂが充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２上に形成され、また、第１の電極部２（５０４ｂ）及び第２の電極部２（５０５ｂ）の長さが、それぞれ、第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電極部１（５０５ａ）の長さよりも距離Ｌだけ長いことから、第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のインダクタンス成分Ｌ１よりも第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のインダクタンス成分Ｌ２が大きくなる。
【００４７】
従って、充放電コンデンサ５のインピーダンスの絶対値については、実施例１と同様、第１のコンデンサ素子５０１ａの側による直列共振点Ｙ１を直列共振周波数ｆｓ１に、第２のコンデンサ素子５０１ｂの側による直列共振点Ｙ２を直列共振周波数ｆｓ２に、ｆｓ２〜ｆｓ１の間に並列共振周波数ｆｐ１の並列共振点Ｘ１を有するような図５のインピーダンス３１と同様の特性となる。
【００４８】
一方、電極部の長さが全て同じ場合のインピーダンスは、図５のインピーダンス３２と同様の特性と見ることができるため、電極部の長さを不揃いとした場合は、並列共振点付近において、ノイズ周波数帯域内のノイズをより減衰させることが可能となることが分かる。
【００４９】
なお、ここでは、一例として、第１の電極部２（５０４ｂ）及び第２の電極部２（５０５ｂ）の長さを第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電部極１（５０５ａ）の長さよりも距離Ｌだけ長くしたが、一方の第１の電極部２（５０４ｂ）のみを長くしても良い。すなわち、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分とが不揃いとなるのであれば、コンデンサの製造制約の範囲内で、第１の電極部１（５０４ａ）、第１の電極部２（５０４ｂ）、第２の電部極１（５０５ａ）、及び第２の電極部２（５０５ｂ）は如何なる長さでも構わない。
【００５０】
このように、複数の第１の電極部と、複数の第２の電極部のうち、少なくとも１つの長さを不揃いとすることにより、各コンデンサ素子への電流経路のループ面積が不揃いとなり、流出入部から各コンデンサ素子を見た場合の各インダクタンス成分が不揃いとなる。従って、充放電コンデンサは駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなり、並列共振点付近においてインピーダンスが大きくなるため、装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、半導体スイッチング素子の駆動周波数付近の比較的低い周波数帯を含めた所望の帯域のノイズを低減させることができる。
【００５１】
＜充放電コンデンサの実施例３＞
図７（ａ）は、本発明の電力変換装置に用いる充放電コンデンサの実施例３を斜視図で示しており、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図である。
図７に示した充放電コンデンサ５が、図２に示した充放電コンデンサ５と異なる点は、第１の流出入部５０３ａ及び第２の流出入部５０３ｂが、充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２上に形成される点と、第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電部極１（５０５ａ）が第１のコンデンサ素子５０１ａの中央の位置である直線２３上の位置に形成されるが、第１の電極部２（５０４ｂ）及び第２の電極部２（５０５ｂ）が第２のコンデンサ素子５０１ｂの中央の位置である直線２４から距離Ｄ３だけ離れた位置に形成される点である。
【００５２】
従って、図７（ａ）に示した、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のループ面積と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のループ面積とが不揃いとなり、後者の方が上記ループ面積が大きくなる。従って、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分とが揃わず、後者の方が上記インダクタンス成分が大きくなる。
【００５３】
充放電コンデンサ５の流出入部や電極部の位置以外は、図１に示した充放電コンデンサ５の実施例１と同様であるため、装置全体の構成及び動作の説明を省略する。
【００５４】
前述の通り、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂが充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２上に、第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電部極１（５０５ａ）が第１のコンデンサ素子５０１ａの中央の位置である直線２３上の位置に、第１の電極部２（５０４ｂ）及び第２の電極部２（５０５ｂ）が第２のコンデンサ素子５０１ｂの中央の位置である直線２４から距離Ｄ３だけ離れた位置にそれぞれ形成されることから、第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のインダクタンス成分Ｌ１よりも第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のインダクタンス成分Ｌ２が大きくなる。
【００５５】
従って、充放電コンデンサ５のインピーダンスの絶対値については、充放電コンデンサ５の実施例１と同様、第１のコンデンサ素子５０１ａの側による直列共振点Ｙ１を直列共振周波数ｆｓ１に、第２のコンデンサ素子５０１ｂの側による直列共振点Ｙ２を直列共振周波数ｆｓ２に、ｆｓ２〜ｆｓ１の間に並列共振周波数ｆｐ１の並列共振点Ｘ１を有するような図５のインピーダンス３１と同様の特性となる。
【００５６】
一方、全ての電極部がコンデンサ素子の中央に形成される場合のインピーダンスは図５のインピーダンス３２と同様の特性と見ることができるため、電極部をコンデンサ素子の中央からずらして配置する場合は、並列共振点付近において、ノイズ周波数帯域内のノイズをより減衰させることが可能となることが分かる。
【００５７】
なお、ここでは、例として、第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電部極１（５０５ａ）を第１のコンデンサ素子５０１ａの中央の位置である直線２３上の位置に形成し、第１の電極部２（５０４ｂ）及び第２の電極部２（５０５ｂ）を第２のコンデンサ素子５０１ｂの中央の位置である直線２４から距離Ｄ３だけ離れた位置に形成したが、第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電極部１（５０５ａ）を直線２３上の位置に、第１の電極部２（５０４ｂ）を直線２４上の位置に、第２の電極部２（５０５ｂ）を直線２４から距離Ｄ３だけ離れた位置に、それぞれ形成しても良い。
【００５８】
すなわち、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分とが不揃いとなるのであれば、コンデンサの製造制約の範囲内で、第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電部極１（５０５ａ）の直線２３からの距離、第１の電極部２（５０４ｂ）及び第２の電極部２（５０５ｂ）の直線２４からの距離は如何なる長さでも構わない。
【００５９】
このように、複数の第１の電極部と、複数の第２の電極部のうちの少なくとも１つが、各コンデンサ素子の中央からずれて配置されることにより、各コンデンサ素子への電流経路のループ面積が不揃いとなる。そして、流出入部から各コンデンサ素子を見た場合の各インダクタンス成分が不揃いとなり、充放電コンデンサは駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなり、並列共振点付近においてインピーダンスが大きくなる。このため、装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、半導体スイッチング素子の駆動周波数付近の比較的低い周波数帯を含めた所望の帯域のノイズを低減させることができる。
【００６０】
＜充放電コンデンサの実施例４＞
図８（ａ）は、本発明の電力変換装置に用いる充放電コンデンサの実施例４を斜視図で示しており、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図である。
【００６１】
図８に示した充放電コンデンサ５が図２の実施例１と異なる点は、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂが充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２上に形成される点と、第１のコンデンサ素子５０１ａと第２のコンデンサ素子５０１ｂの静電容量が異なる点である。ここでは、前者に対して後者のフィルム材料の巻長さを長くすることで、両者の静電容量を不揃いとしている。
【００６２】
従って、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のキャパシタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のキャパシタンス成分とが揃わず、後者の方が前記キャパシタンス成分が大きくなる。充放電コンデンサ５の流出入部の位置やコンデンサ素子の静電容量以外は、図２に示した実施例１と同様であるため、装置全体の構成及び動作の説明を省略する。
【００６３】
前述の通り、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂが充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２上に形成され、また、第２のコンデンサ素子５０１ｂの静電容量の方が第１のコンデンサ素子５０１ａの静電容量よりも大きい。このことから、充放電コンデンサ５のインピーダンスの絶対値については、実施例１と同様、第１のコンデンサ素子５０１ａの側による直列共振点Ｙ１を直列共振周波数ｆｓ１に、第２のコンデンサ素子５０１ｂの側による直列共振点Ｙ２を直列共振周波数ｆｓ２に、ｆｓ２〜ｆｓ１の間に並列共振周波数ｆｐ１の並列共振点Ｘ１を有するような図５のインピーダンス３１と同様の特性となる。
【００６４】
一方、コンデンサ素子の静電容量が同じである場合のインピーダンスは図５のインピーダンス３２と同様の特性と見ることができるため、コンデンサ素子の静電容量を不揃いとする場合は、並列共振点付近において、ノイズ周波数帯域内のノイズをより減衰させることが可能となる。
【００６５】
なお、ここでは、一例として、フィルムの巻長さを不揃いとすることで、コンデンサ素子の静電容量を不揃いとしたが、フィルム幅（外側電極間距離）、フィルム材の誘電率、及びフィルム厚（内部電極間距離）等を不揃いとしても良い。
【００６６】
このように、２つのコンデンサ素子のうちの少なくとも１つの巻長さを不揃いとすることにより、流出入部から各コンデンサ素子を見た場合の各キャパシタンス成分が不揃いとなるので、充放電コンデンサは駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなる。従って、並列共振点付近においてインピーダンスが大きくなるため、装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、半導体スイッチング素子の駆動周波数付近の比較的低い周波数帯を含めた所望の帯域のノイズを低減させることができる。
【００６７】
＜充放電コンデンサの実施例５＞
図９（ａ）は、本発明の電力変換装置に用いる充放電コンデンサの実施例５を斜視図で示しており、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図である。
【００６８】
図９に示した充放電コンデンサ５が図２の実施例１と異なる点は、他のコンデンサ素子と同様の特性を持つ第３のコンデンサ素子５０１ｃが第１のコンデンサ素子５０１ａの外側に追加され、直線２１上に、他のコンデンサ素子５０１ａ，５０１ｂと等間隔Ｄ１で並べられている点と、第１の電極部３（５０４ｃ）と第２の電極部３（５０５ｃ）が追加されている点と、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂが充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２上に形成されている点である。
【００６９】
ここで、直線２３は第１のコンデンサ素子５０１ａの中央の位置、直線２４は第２のコンデンサ素子５０１ｂの中央の位置、直線２５は第３のコンデンサ素子５０１ｃの中央の位置を示す。第１の電極部１（５０４ａ）及び第２の電極部１（５０５ａ）は直線２３上の位置に、第１の電極部２（５０４ｂ）及び第２の電極部２（５０５ｂ）は直線２４上の位置に、第１の電極部３（５０４ｃ）及び第２の電極部３（５０５ｃ）は直線２５上の位置にそれぞれ配置されている。また、各電極部の長さは全て同じである。
【００７０】
従って、図９（ａ）に示した、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のループ面積と、接続点Ａ−Ｂ間から第３のコンデンサ素子５０１ｃへの電流経路１３のループ面積は等しく、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のループ面積は、その他２つのコンデンサ素子５０１ｂ，５０１ｃに対して小さくなり不揃いとなる。
【００７１】
すなわち、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第３のコンデンサ素子５０１ｃを見た場合のインダクタンス成分は等しく、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分はその他２つのコンデンサ素子５０１ｂ，５０１ｃに対して不揃いとなる（インダクタンス成分が小さくなる）。
【００７２】
充放電コンデンサ５の流出入部の位置やコンデンサ素子及び電極部の数以外は、図２に示した実施例１と同様であるため、装置全体の構成及び動作の説明を省略する。
【００７３】
ここで、実施例１と同様に、第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１による直列共振周波数ｆｓ１は上記の式（１）で、第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２による直列共振周波数ｆｓ２は上記の式（２）でそれぞれ表わされる。また、電流経路１２と１３のインダクタンス成分が等しいため、第３のコンデンサ素子５０１ｃへの電流経路１３による直列共振周波数は上記の式（２）で表わされることが分かる。
【００７４】
従って、充放電コンデンサ５のインピーダンスの絶対値については、実施例１と同様、第１のコンデンサ素子５０１ａの側による直列共振点Ｙ１を直列共振周波数ｆｓ１に、第２のコンデンサ素子５０１ｂの側及び第３のコンデンサ素子５０１ｃの側による直列共振点Ｙ２を直列共振周波数ｆｓ２に、ｆｓ２〜ｆｓ１の間に並列共振周波数ｆｐ１の並列共振点Ｘ１を有するような図５のインピーダンス３１と同様の特性となる。すなわち、並列共振点付近において、ノイズ周波数帯域内のノイズを減衰させることが可能となる。
【００７５】
このように、３つのコンデンサ素子を並列に接続し、流出入部を充放電コンデンサの中央に配置することにより、第１のコンデンサ素子への電流経路のループ面積が他の２つのコンデンサ素子に対して不揃いとなり、流出入部から第１のコンデンサ素子を見た場合のインダクタンス成分が他の２つのコンデンサ素子を見た場合のインダクタンス成分に対して不揃いとなる。
【００７６】
従って、充放電コンデンサ５は駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなり、並列共振点付近においてインピーダンスが大きくなる。このため、装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、半導体スイッチング素子の駆動周波数付近の比較的低い周波数帯を含めた所望の帯域のノイズを低減させることができる。
【００７７】
＜充放電コンデンサの実施例６＞
図１０（ａ）は、本発明の電力変換装置に用いる充放電コンデンサの実施例６を斜視図で示しており、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図である。
【００７８】
図１０に示した充放電コンデンサ５が図９の実施例５と異なる点は、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂが充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２から距離Ｄ２だけ離れた直線２６上の位置に形成される点である。
【００７９】
従って、図１０（ａ）に示した、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のループ面積と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のループ面積と、接続点Ａ−Ｂ間から第３のコンデンサ素子５０１ｃへの電流経路１３のループ面積はそれぞれが不揃いとなる。また、ループ面積の大きさは、１１⇒１３⇒１２の順番で大きくなる。
【００８０】
従って、インダクタンス成分の大きさは、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分、接続点Ａ−Ｂ間から第３のコンデンサ素子５０１ｃを見た場合のインダクタンス成分、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分の順番で大きくなる。なお、充放電コンデンサ５の構成以外は図２に示した実施例１と同様であるため、装置全体の構成及び動作の説明を省略する。
【００８１】
図１１は、本実施例６による充放電コンデンサ５のインピーダンスＺの絶対値│Ｚ│の周波数特性を示す図である。ここでは、第１のコンデンサ素子５０１ａの側のインピーダンス３１ａと、第２のコンデンサ素子５０１ｂの側のインピーダンス３１ｂと、第３のコンデンサ素子５０１ｃの側のインピーダンス３１ｃと、充放電コンデンサ５のインピーダンス３１をそれぞれ示す。図示のように、インピーダンス３１ａは直列共振周波数ｆｓ１において直列共振点Ｙ１を、インピーダンス３１ｂは直列共振周波数ｆｓ２において直列共振点Ｙ２を、インピーダンス３１ｃは直列共振周波数ｆｓ３において直列共振点Ｙ３をそれぞれ有する。そして、インピーダンス３１は、上記３つの直列共振点と、並列共振周波数ｆｐ１において並列共振点Ｘ１を、並列共振周波数ｆｐ２において並列共振点Ｘ２をそれぞれ有する。
【００８２】
ここで、実施例１と同様、第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１による直列共振周波数ｆｓ１は上記の式（１）で、第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２による直列共振周波数ｆｓ２は上記の式（２）でそれぞれ表わされる。また、第３のコンデンサ素子５０１ｃへの電流経路１３によるインダクタンス成分Ｌ３とキャパシタンス成分Ｃ３から、直列共振周波数ｆｓ３は下記の式（３）で表わされる。なお、各コンデンサ素子の特性は同じであるため、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３とする。
【００８３】
ｆｓ３＝１／（２π√Ｌ３・Ｃ３）  ・・・・・式（３）
【００８４】
上述の通り、インダクタンス成分にはＬ１＜Ｌ３＜Ｌ２の関係が成り立つため、ｆｓ２＜ｆｓ３＜ｆｓ１となる。ｆｓ２からｆｓ３の間の周波数帯域では、第１のコンデンサ素子５０１ａ及び第３のコンデンサ素子５０１ｃはコンデンサとして働き、第２のコンデンサ素子５０１ｂはインダクタとして働くため、各コンデンサ素子間で並列共振が発生し、結果として充放電コンデンサ５のインピーダンス３１が大きくなる。図１１に示した通り、充放電コンデンサ５のインピーダンス３１は並列共振周波数ｆｐ２（ｆｓ２＜ｆｐ２＜ｆｓ３）での並列共振点Ｘ２において極大値をとる。
【００８５】
さらに、ｆｓ３からｆｓ１の間の周波数帯域では、第２のコンデンサ素子５０１ｂ及び第３のコンデンサ素子５０１ｃはインダクタとして働き、第１のコンデンサ素子５０１ａはコンデンサとして働くため、各コンデンサ素子間で並列共振が発生し、結果として充放電コンデンサ５のインピーダンスが大きくなる。図１１に示した通り、充放電コンデンサ５のインピーダンス３１は並列共振周波数ｆｐ１（ｆｓ３＜ｆｐ１＜ｆｓ１）での並列共振点Ｘ１において極大値をとる。
【００８６】
図１２は、本実施例６による充放電コンデンサのインピーダンスＺの絶対値│Ｚ│と各周波数帯域の関係を示す図である。ここで、Ｎを正数、駆動周波数帯域をｆｓｗ〜ｆｓｗ×Ｎとすると、第１のコンデンサ素子５０１ａはｆｓ１＞ｆｓｗ×Ｎを、第２のコンデンサ素子５０１ｂはｆｓ２＞ｆｓｗ×Ｎを、第３のコンデンサ素子５０１ｃはｆｓ３＞ｆｓｗ×Ｎをそれぞれ満足するように設計されている。
【００８７】
減衰させる必要のあるノイズ周波数帯域をｆｎ１〜ｆｎ２（ｆｎ１＜ｆｎ２）とすると、第１のコンデンサ素子５０１ａはｆｓ１＞ｆｎ２を、第２のコンデンサ素子５０１ｂはｆｓ２＜ｆｎ１をそれぞれ満足するように設計されている。
【００８８】
従って、充放電コンデンサ５は、駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなる。なお、駆動周波数帯域及びノイズ周波数帯域に応じて、配線、流出入部、及び電極部の寸法が適宜調整されている。また、Ｎを小さい値とすることで、駆動周波数付近の比較的低い周波数帯をノイズ周波数帯としてカバーすることができる。
【００８９】
図１３は、本実施例６による充放電コンデンサの並列共振点の有無によるインピーダンスの絶対値の周波数特性を比較するための図を示す。ここでは、並列共振点が有る場合の充放電コンデンサ５のインピーダンス３１と、並列共振点が無い場合の充放電コンデンサ５のインピーダンス３２をそれぞれ示す。図示のように、インピーダンス３２と比較して、本実施例６によるインピーダンス３１は、並列共振点Ｘ１及びＸ２付近においてインピーダンスが大きくなる。従って、インピーダンス３２と比較して、本実施例６による３１は、並列共振点付近において、ノイズ周波数帯域内のノイズを減衰させることが可能となる。
【００９０】
このように、３つのコンデンサ素子を並列に接続し、流出入部を充放電コンデンサの中央からずらして配置することにより、各コンデンサ素子への電流経路のループ面積が不揃いとなる。これにより、流出入部から各コンデンサ素子を見た場合のインダクタンス成分が不揃いとなり、充放電コンデンサは駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなる。従って、並列共振点付近においてインピーダンスが大きくなるため、装置の外側にノイズフィルタを追加することなく、半導体スイッチング素子の駆動周波数付近の比較的低い周波数帯を含めた所望の帯域のノイズを低減させることができる。
【００９１】
＜充放電コンデンサの実施例７＞
図１４（ａ）は、本発明の電力変換装置に用いる充放電コンデンサの実施例７を斜視図で示しており、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図である。
【００９２】
図１４に示した充放電コンデンサ５、が図２の実施例１と異なる点は、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂが充放電コンデンサ５の中央の位置に形成されている点と、第１のコンデンサ素子５０１ａと第２のコンデンサ素子５０１ｂとの隙間に、静電容量の小さな第３のコンデンサ素子５０１ｃが配置されている点である。
【００９３】
また、第３のコンデンサ素子５０１ｃは、第１及び第２のコンデンサ素子５０１ａ、５０１ｂの中央の位置である直線２１から距離Ｌだけ離れた位置に在る直線２５と、充放電コンデンサ５の中央の位置である直線２２との交点の位置に配置されている。ここでは、第３のコンデンサ素子５０１ｃについて、その他２つに対してフィルムの巻長さを短くすることで静電容量を小さくし、静電容量を不揃いとしている。
【００９４】
従って、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のキャパシタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のキャパシタンス成分とが等しく、接続点Ａ−Ｂ間から第３のコンデンサ素子５０１ｃを見た場合のキャパシタンス成分はその他２つのコンデンサ素子５０１ａ、５０１ｂより小さくなる。なお、各コンデンサ素子を見た場合の各インダクタンス成分は等しいものとする。なお、充放電コンデンサ５の構成以外は図２に示した実施例１と同様であるため、装置全体の構成及び動作の説明を省略する。
【００９５】
ここで、第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１による直列共振周波数をｆｓ２とすると、このｆｓ２は上記の式（２）で表わされる。また、電流経路１１と１２のインダクタンス成分及びキャパシタンス成分は等しいため、第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２による直列共振周波数も上記の式（２）で表わされる。そして、第３のコンデンサ素子５０１ｃへの電流経路１３による直列共振周波数をｆｓ１とすると、このｆｓ１は上記の式（１）で表わされる。
【００９６】
従って、充放電コンデンサ５のインピーダンスの絶対値については、実施例１と同様、第３のコンデンサ素子５０１ｃの側による直列共振点Ｙ１を直列共振周波数ｆｓ１に、第１のコンデンサ素子５０１ａの側及び第２のコンデンサ素子５０１ｂの側による直列共振点Ｙ２を直列共振周波数ｆｓ２に、ｆｓ２〜ｆｓ１の間に並列共振周波数ｆｐ１の並列共振点Ｘ１を有するような図５のインピーダンス３１と同様の特性となる。
【００９７】
すなわち、並列共振点付近において、ノイズ周波数帯域内のノイズを減衰させることが可能となる。なお、第３のコンデンサ素子５０１ｃは空きスペースに配置することを想定しているため、他の２つのコンデンサ素子５０１ａ、５０１ｂと比較して静電容量が極めて小さくなる。従って、上記の実施例１〜６の充放電コンデンサ５と比較して、上記直列共振周波数ｆｓ１が高周波数となるため、充放電コンデンサ５をより広帯域なノイズフィルタとして機能させることが可能となる。
なお、ここでは、電流経路１１〜１３のループ面積を同じとしたが、配線、流出入部、電極部の寸法の調整により、不揃いとしても良い。
【００９８】
このように、３つのコンデンサ素子のうちキャパシタンス成分の小さい第３のコンデンサ素子５０１ｃを第１及び第２のコンデンサ素子５０１ａ、５０１ｂの隙間に配置することにより、実施例１〜６での効果に加えて、サイズが肥大化することなく、充放電コンデンサをより広帯域なノイズフィルタとして機能させることができる利点がある。
【００９９】
＜充放電コンデンサの実施例８＞
図１５（ａ）は、本発明の電力変換装置に用いる充放電コンデンサの実施例８を斜視図で示しており、同図（ｂ）は同図（ａ）を下面視した平面図である。
【０１００】
図１５に示した充放電コンデンサ５が図２の実施例１と異なる点は、第１のコンデンサ素子５０１ａと第２のコンデンサ素子５０１ｂの静電容量が異なる点である。ここでは、前者に対して後者のフィルム材料の巻長さを長くすることで、両者の静電容量を不揃いとしている。すなわち、第１のコンデンサ素子５０１ａより第２のコンデンサ素子５０１ｂの方が若干大きくなっている。従って、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のキャパシタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のキャパシタンス成分とが揃わず、後者の方が前記キャパシタンス成分が大きくなる。なお、ここでは、一例として、フィルムの巻長さを不揃いとすることで、コンデンサ素子の静電容量を不揃いとしたが、フィルム幅（外側電極間距離）、フィルム材の誘電率、及びフィルム厚（内部電極間距離）等を不揃いとしても良い。
【０１０１】
また、第１の流出入部５０３ａ及び第２の流出入部５０３ｂにそれぞれ対応する接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａへの電流経路１１のループ面積と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂへの電流経路１２のループ面積とが不揃いとなり、後者の方が、上記ループ面積が大きくなっている。従って、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分とが揃わず、後者の方が上記インダクタンス成分が大きくなる。なお、ここでは、一例として、第１の流出入部５０３ａと第２の流出入部５０３ｂの両方を直線２２から距離Ｄ２だけずらして配置したが、第１の流出入部５０３ａ又は第２の流出入部５０３ｂのいずれかを直線２２から距離Ｄ２だけずらして配置しても良い。すなわち、接続点Ａ−Ｂ間から第１のコンデンサ素子５０１ａを見た場合のインダクタンス成分と、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のインダクタンス成分とが不揃いとなるのであれば、コンデンサの製造制約の範囲内で、第１の流出入部５０３ａ及び第２の流出入部５０３ｂは如何なる配置でも構わない。
【０１０２】
すなわち、接続点Ａ−Ｂ間から第２のコンデンサ素子５０１ｂを見た場合のキャパシタンス成分及びインダクタンス成分が、第１のコンデンサ素子５０１ａに対して大きくなる。このため、充放電コンデンサ５のインピーダンスの絶対値については、実施例１と同様、第１のコンデンサ素子５０１ａの側による直列共振点Ｙ１を直列共振周波数ｆｓ１に、第２のコンデンサ素子５０１ｂの側による直列共振点Ｙ２を直列共振周波数ｆｓ２に、ｆｓ２〜ｆｓ１の間に並列共振周波数ｆｐ１の並列共振点Ｘ１を有するような図５のインピーダンス３１と同様の特性となる。ただし、実施例１〜４の充放電コンデンサ５と比較して、ｆｓ１とｆｓ２の差が大きくなる。
【０１０３】
このように、流出入部から各コンデンサ素子を見た場合の各キャパシタンス成分と、流出入部から各コンデンサ素子を見た場合の各インダクタンス成分の両方を不揃いとすることにより、直列共振点の周波数の差異が大きくなり、実施例１〜４での効果に加えて、充放電コンデンサをより広帯域なノイズフィルタとして機能させることができる。
【０１０４】
＜充放電コンデンサのその他の変形例＞
なお、上記の各実施例１〜８以外にも、例えば、複数の第１の電極部と、複数の第２の電極部の断面積のうち、少なくとも１つを不揃いとすることにより、各コンデンサ素子への電流経路のループ面積を不揃いとすることができる。これにより、流出入部から各コンデンサ素子を見た場合の各インダクタンス成分が不揃いとなり、充放電コンデンサは駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つこととなり、以て並列共振点付近においてインピーダンスを大きくすることができる。従って、上述と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
また、上記各実施例１〜８では、コンデンサ素子を２個又は３個用いる例を示したが、４個以上用いた場合でも、上述と同様の考え方により、同様の効果を得ることができる。
そして、上記各実施例１〜８では、充放電コンデンサにフィルムコンデンサを適用する例を示したが、電解コンデンサやセラミックコンデンサ等のその他の一般的なコンデンサを使用しても良い。また、フィルムコンデンサとセラミックコンデンサの組み合わせ等、複数の種類のコンデンサを並列接続しても良い。また、積層型のコンデンサを使用する場合は、積層数を不揃いとすることにより、静電容量を不揃いとしても良いことは言うまでもない。
【０１０６】
さらに、上記各実施例１〜８では、第１の配線と第２の配線の間にコンデンサ素子を配置する例を示したが、第１の配線と第２の配線を絶縁紙等の絶縁物を介して重ね、その上方又は下方にコンデンサを配置しても良い。
【０１０７】
また、上記各実施例１〜８では、複数の第１の電極部を第１の配線上に、複数の第２の電極部を第２の配線上にそれぞれ形成する例を示したが、電極部を配線とは別の伝導材で構成し、一端を配線に、他端をコンデンサ素子にそれぞれ接続する構成としても良い。
【０１０８】
そして、上記各実施例１〜８では、各コンデンサ素子を、電極面を縦方向に配置する例を示したが、電極面を横方向に配置しても良い。
さらに、上記各実施例１〜８では、各半導体スイッチング素子２ａ〜２ｄをＩＧＢＴとダイオードにより構成した例として説明したが、ＩＧＢＴの代わりにＭＯＳＦＥＴやＪＦＥＴ等としてもよい。ＭＯＳＦＥＴを用いる場合は、ダイオードの代わりにＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを利用してもよい。また、各半導体スイッチング素子２ａ〜２ｄは、シリコンに比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドによって形成してもよい。
【０１０９】
なお、本発明は上記の各実施例１〜８に限定されるものではなく、これらの実施例の可能な組み合わせを全て含むことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１０】
１  リアクトル、２  半導体モジュール、２ａ  第１の半導体スイッチング素子、２ｂ  第２の半導体スイッチング素子、２ｃ  第３の半導体スイッチング素子、２ｄ  第４の半導体スイッチング素子、３  低圧側コンデンサ、４  高圧側コンデンサ、５  充放電コンデンサ、５０１ａ  第１のコンデンサ素子、５０１ｂ  第２のコンデンサ素子、５０１ｃ  第３のコンデンサ素子、５０２ａ  第１の配線、５０２ｂ  第２の配線、５０３ａ  第１の流出入部、５０３ｂ  第２の流出入部、５０４ａ  第１の電極部１、５０４ｂ  第１の電極部２、５０４ｃ  第１の電極部３、５０５ａ  第２の電極部１、５０５ｂ  第２の電極部２、５０５ｃ  第２の電極部３、６  制御部、５０  電力変換装置、５１  高圧バッテリー、５２  電動機。
【図１】
2018007325.tif 000003
【図２】
2018007325.tif 000004
【図３】
2018007325.tif 000005
【図４】
2018007325.tif 000006
【図５】
2018007325.tif 000007
【図６】
2018007325.tif 000008
【図７】
2018007325.tif 000009
【図８】
2018007325.tif 000010
【図９】
2018007325.tif 000011
【図１０】
2018007325.tif 000012
【図１１】
2018007325.tif 000013
【図１２】
2018007325.tif 000014
【図１３】
2018007325.tif 000015
【図１４】
2018007325.tif 000016
【図１５】
2018007325.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月12日(2017.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、複数の半導体スイッチング素子と、リアクトルと、低圧側コンデンサと、高圧側コンデンサと、充放電コンデンサと、前記複数の半導体スイッチング素子を設定された駆動周波数にて駆動制御する制御部とを備え、さらに、前記複数の半導体スイッチング素子として、第１端子が前記低圧側コンデンサおよび前記高圧側コンデンサの負極に接続される第１の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第１の半導体スイッチング素子の第２端子に接続され、第２端子が前記リアクトルを介して前記低圧側コンデンサの正極に接続される第２の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第２の半導体スイッチング素子の第２端子に接続される第３の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第３の半導体スイッチング素子の第２端子に接続され、第２端子が前記高圧側コンデンサの正極に接続される第４の半導体スイッチング素子とを備え、前記充放電コンデンサは前記第１及び第２の半導体スイッチング素子の接続点と前記第３及び第４の半導体スイッチング素子の接続点との間に接続される電力変換装置において、前記充放電コンデンサは、複数のコンデンサ素子が第１及び第２の配線により並列に接続されて構成されており、前記第１及び第２の配線の流出入部から前記複数のコンデンサ素子のそれぞれを見た場合のインダクタンス成分、及び前記第１及び第２の配線の流出入部から前記複数のコンデンサ素子のそれぞれを見た場合のキャパシタンス成分の少なくともいずれか一方は、前記充放電コンデンサが、駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つように不揃いである。
【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】
複数の半導体スイッチング素子と、リアクトルと、低圧側コンデンサと、高圧側コンデンサと、充放電コンデンサと、前記複数の半導体スイッチング素子を設定された駆動周波数にて駆動制御する制御部とを備え、
さらに、前記複数の半導体スイッチング素子として、第１端子が前記低圧側コンデンサおよび前記高圧側コンデンサの負極に接続される第１の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第１の半導体スイッチング素子の第２端子に接続され、第２端子が前記リアクトルを介して前記低圧側コンデンサの正極に接続される第２の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第２の半導体スイッチング素子の第２端子に接続される第３の半導体スイッチング素子と、第１端子が前記第３の半導体スイッチング素子の第２端子に接続され、第２端子が前記高圧側コンデンサの正極に接続される第４の半導体スイッチング素子とを備え、
前記充放電コンデンサは前記第１及び第２の半導体スイッチング素子の接続点と前記第３及び第４の半導体スイッチング素子の接続点との間に接続される、
電力変換装置において、
前記充放電コンデンサは、複数のコンデンサ素子が第１及び第２の配線により並列に接続されて構成されており、
前記第１及び第２の配線の流出入部から前記複数のコンデンサ素子のそれぞれを見た場合のインダクタンス成分、及び前記第１及び第２の配線の流出入部から前記複数のコンデンサ素子のそれぞれを見た場合のキャパシタンス成分の少なくともいずれか一方は、前記充放電コンデンサが、駆動周波数帯域に並列共振点を持たず、ノイズ周波数帯域に並列共振点を持つように不揃いである
電力変換装置。
【請求項２】
前記インダクタンス成分の不揃いは、前記第１及び第２の配線の各流出入部と前記複数のコンデンサ素子の各々との間の電流経路におけるループ面積が不揃いであることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ループ面積の不揃いは、前記第１及び第２の配線の流出入部のうちの少なくとも一方が、前記複数のコンデンサ素子間の中央からずれて配置されていることに因る
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記ループ面積の不揃いは、前記第１及び第２の配線にそれぞれ形成され前記複数のコンデンサ素子の各々に接続された電極部の長さが、前記第１及び第２の配線の少なくとも一方において不揃いであることに因る
請求項２又は３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記ループ面積の不揃いは、前記第１及び第２の配線にそれぞれ形成され前記複数のコンデンサ素子の各々に接続された電極部のうちの少なくとも１つが、接続される前記コンデンサ素子の中央からずれて配置されていることに因る
請求項２から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記インダクタンス成分の不揃いは、前記第１及び第２の配線にそれぞれ形成され前記複数のコンデンサ素子の各々に接続された電極部のうちの少なくとも１つの断面積が不揃いであることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記複数のコンデンサ素子のそれぞれが巻回型のフィルムコンデンサである場合には、前記キャパシタンス成分の不揃いは、前記複数のコンデンサ素子のうちの少なくとも１つがその他のコンデンサ素子と比較して、フィルム材の誘電率、フィルムの厚さ、フィルムの幅、フィルムの巻長さにおいて不揃いであることに因り、
前記複数のコンデンサ素子のそれぞれが積層型のコンデンサである場合には、前記キャパシタンス成分の不揃いは、前記複数のコンデンサ素子のうちの少なくとも１つがその他のコンデンサ素子と比較して、積層数において不揃いであることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記インダクタンス成分の不揃いは、一直線上に配置された前記複数のコンデンサ素子が３個あり、前記第１及び第２の配線には、それぞれ、前記３個のコンデンサ素子の各々に接続された電極部が設けられ、前記流出入部は、前記第１及び第２の配線の中央に設けられることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記インダクタンス成分の不揃いは、一直線上に配置された前記複数のコンデンサ素子が３個あり、前記第１及び第２の配線には、それぞれ、前記３個のコンデンサ素子の各々に接続された電極部が設けられ、前記流出入部は、前記第１及び第２の配線の中央よりずれて設けられることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記キャパシタンス成分の不揃いは、前記複数のコンデンサ素子が、２個のコンデンサ素子間に１個の前記２個のコンデンサ素子よりキャパシタンス成分の小さいコンデンサ素子が配置されており、前記第１及び第２の配線には、それぞれ、３個のコンデンサ素子の各々に接続された電極部が設けられていることに因る
請求項１に記載の電力変換装置。