(57)【要約】【課題】コンデンサを２Ｋ個直列接続し、正極、中間極、負極を出力する直列回路の配置配線構造において、単純に直列に配置する構成では、配線インダクタンスが大きくなり、また構造が長細くなるため、構造的に効率良い集約ができない。【解決手段】最も高電位側のコンデンサと最も低電位側のコンデンサとを隣接配置し、高電位側のコンデンサの正端子を正極出力とし、最低電位側のコンデンサの負端子を負極出力とし、高電位側のＫ個のコンデンサを直列配置した第１のコンデンサ直列配置部と、低電位側のＫ個のコンデンサを直列配置した第２のコンデンサ直列配置部とを並列配置し、第１のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの負端子と第２のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの正端子との接続点を中間極とし、中間極は最も高電位側のコンデンサと最も低電位側のコンデンサとの間から出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２Ｋ（Ｋは２以上の整数）個のコンデンサを直列接続し、かつ最高電位と最低電位と中間電位との３つの電位を出力とするコンデンサの配置及び配線構造において、最も高電位側のコンデンサと最も低電位側のコンデンサとを隣接して配置し、前記最も高電位側のコンデンサの正端子を最高電位電極出力とし、前記最も低電位側のコンデンサの負端子を最低電位電極出力とし、前記最も高電位側のコンデンサを基準にＫ個のコンデンサを電位の高いものから低いものへ順番に直列配置した第１のコンデンサ直列配置部と、前記最も低電位側のコンデンサを基準にＫ個のコンデンサを電位の低いものから高いものへ順番に直列配置した第２のコンデンサ直列配置部とを並列配置し、前記第１及び第２のコンデンサ直列配置部内で隣り合ったコンデンサの同電位となる端子同士をそれぞれ直列接続配線材で短絡配線し、前記第１のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの負端子と前記第２のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの正端子との接続点を中間電位の電極とし、前記中間電位の電極は前記最も高電位側のコンデンサと前記最も低電位側のコンデンサとの間から出力することを特徴とする直列接続コンデンサの配置配線構造。
【請求項２】
請求項１に記載の直列接続コンデンサの配置配線構造において、前記中間電位の電極の出力用の配線材と前記第１及び第２のコンデンサ直列配置部内の直列接続配線材とを絶縁材を挟んだ並行平板配線構造とすることを特徴とする直列接続コンデンサの配置配線構造。
【請求項３】
請求項２に記載の直列接続コンデンサの配置配線構造において、前記絶縁材を挟んだ並行平板配線構造は、前記第１及び第２のコンデンサ直列配置部内の直列接続配線材としてＬ字型の導体を用い、前記中間電位の電極の出力用の配線材としてコの字型の導体を用い、前記コンデンサ端子と並立方向に前記絶縁材を挟む構造とすることを特徴とする直列接続コンデンサの配置配線構造。
【請求項４】
請求項２に記載の直列接続コンデンサの配置配線構造において、前記絶縁材を挟んだ並行平板配線構造は、前記中間電位の電極の出力用の配線材及び前記第１及び第２のコンデンサ直列配置部内の直列接続配線材として平板部分を含む導体を用い、前記平板部分に前記コンデンサ端子と直交する方向に前記絶縁材を挟む構造とすることを特徴とする直列接続コンデンサの配置配線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換回路の主回路に適用するコンデンサの配置配線構造に関し、コンデンサ部分から最高電位、最低電位及び中間電位の３つの出力線を備え、半導体スイッチ回路と接続する場合に配線インダクタンスを低減する配置配線構造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に電力変換回路の代表回路である直流を３相交流に変換する３レベルインバータの主回路図を示す。１が直流電源回路，２がモータなどの負荷，３が電力用半導体で構成するインバータ回路である。インバータ回路３は、Ｕ相用アームＵＡ、Ｖ相用アームＶＡ及びＷ相用アームＷＡを直流電源回路１と並列接続した構成である。各相アーム（ＵＡ、ＶＡ、ＷＡ）の回路構成は同じであるので、Ｕ相アームについて説明する。直列接続されているＴＵ１〜ＴＵ４が半導体スイッチ素子としてのＩＧＢＴ，ＤＵ１〜ＤＵ４が各ＩＧＢＴに逆並列接続されている還流ダイオードである。また、ダイオードＣＤＵ１とＣＤＵ２が交流出力の電位を直流電源回路１の中間電位の中間極Ｍにクランプする中性点クランプ用ダイオードである。ＩＧＢＴＴＵ２とＴＵ３との接続点である交流出力には、直流電源回路１の正極Ｐの電位、中間極Ｍの電位及び負極Ｎの電位の３つの電位を出力することができ、３レベルインバータと呼ばれる。但し、一般には直流電源回路１は，図示していない交流電源とダイオード整流器を介して，図示している大容量のコンデンサで構成されるのが一般的である。また、前記直流電圧が、適用するコンデンサの電圧定格よりも高い時は，図４の直流電源回路１に示すようにコンデンサＣｐ１とＣｐ２、Ｃｎ１とＣｎ２のように多直列接続する必要がある。
【０００３】
図５に、複数個直列接続されたコンデンサの配置配線構造例を示す。図５（ａ）はＫ＝２の時で、直流電源の正極Ｐと中間極Ｍとの間及び中間極Ｍと負極Ｎとの間にそれぞれ２個のコンデンサが直列接続された時の構成で、図５（ｂ）はＫ＝３の時で、直流電源の正極Ｐと中間極Ｍとの間及び中間極Ｍと負極Ｎとの間にそれぞれ３個のコンデンサが直列接続された時の構成である。図５（ａ）において、最も高電位側のコンデンサＣｐ１の正端子の電位が正極Ｐとなり，変換回路のＰ側電位回路と導体４によって接続される。コンデンサＣｐ１の負端子と同電位となるコンデンサＣｐ２の正端子とが導体５で接続される。同様に導体７でコンデンサＣｐ２の負端子とＣｎ１の正端子間を，導体８でコンデンサＣｎ１の負端子とＣｎ２の正端子間を、それぞれ接続し，最低電位側のコンデンサＣｎ２の負端子が負極Ｎとなり，変換回路のＮ電位回路に導体１０で接続される。また、コンデンサＣｐ２の負端子とＣｎ１の正端子間を接続する導体７は中間電位の中間極Ｍとなり，変換回路のＭ電位回路に接続される。
【０００４】
図５（ｂ）においては、最も高電位側のコンデンサＣｐ１の正端子の電位が正極Ｐとなり，変換回路のＰ側電位回路と導体４によって接続される。コンデンサＣｐ１の負端子と同電位となるコンデンサＣｐ２の正端子とが導体５で、コンデンサＣｐ２の負端子と同電位となるコンデンサＣｐ３の正端子とが導体６で、それぞれ接続される。同様に導体７でコンデンサＣｐ３の負端子とＣｎ１の正端子間を，導体８でコンデンサＣｎ１の負端子とＣｎ２の正端子間を、導体９でＣｎ２の負端子とＣｎ３の正端子間を、それぞれ接続し，最低電位側のコンデンサＣｎ３の負端子が負極Ｎとなり，変換回路のＮ電位回路に導体１０で接続される。また、コンデンサＣｐ３の負端子とＣｎ１の正端子間を接続する導体７は中間電位の中間極Ｍとなり，変換回路のＭ電位回路に接続される。
【０００５】
図５（ｃ）は、図５（ａ）において配線インダクタンスを低減するために絶縁材（図では省略）を挟んで並行平板配線した従来技術である。中間電位の中間極Ｍを出力する導体７ｘとコンデンサＣｐ１の負端子とＣｐ２の正端子を接続する導体５、最低電位の負極を出力する導体１０ｘ、コンデンサＣｎ１の負端子とＣｎ２の正端子を接続する導体８がラミネート配線され、配線インダクタンスが低減される。
図４に示すような３レベル変換回路と直列コンデンサの配置と接続法については，特許文献１、２などに、３レベルインバータのコンデンサと変換回路との平板接続法については特許文献３などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５５２８６号公報
【特許文献２】特開平８−２１４５６１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８８４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図４に示す３レベルインバータ回路において，Ｕ相アームＵＡのＩＧＢＴ（ＴＵ１）がターンオフする際の動作図を図６に示す。
図６において，ＩＧＢＴ（ＴＵ１）がオン状態の場合（モード１），点線で示す電流Ｉ１、Ｉ２が流れている状態から，ＩＧＢＴ（ＴＵ１）がターンオフすると，ダイオードＣＤＵ１が導通し，電流経路Ｉ３、Ｉ４に転流される（モード２）。その際過渡的に，コンデンサとスイッチ素子接続線の配線インダクタンス及びコンデンサ同士間接続線の配線インダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５と，ＩＧＢＴの電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）に応じて，各配線インダクタンスには図６中の＋の向きに電圧が発生する。
【０００８】
その結果、ＩＧＢＴ（ＤＵ１）のコレクタ−エミッタ間には最大，式（１）で示される電圧が印加される。図７にＩＧＢＴ（ＴＵ１）ターンオフ時のコレクタ電流（ｉｃ）とコレクタエミッタ間電圧（ＶＣＥ）波形を示す。
ＶＣＥ（ｐｅａｋ）＝Ｅｄｐ＋（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）×ｄｉ／ｄｔ・・・（１）            サージ電圧ΔＶ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）×ｄｉ／ｄｔ  ・・・（２）
Ｅｄｐ  ：直流電源の正側直流電圧（コンデンサ電圧）
ｄｉ／ｄｔ  ：ＩＧＢＴターンオフ時のＩＧＢＴの電流変化率
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５： 各配線のインダクタンス値
【０００９】
一例として数１００ＡクラスのＩＧＢＴの場合，そのｄｉ/ｄｔは最大で５０００Ａ/μｓ程度となるため，仮にＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５＝５０ｎＨとすると，（１）式によるサージ分（（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）×ｄｉ／ｄｔ）＝２５０Ｖとなる。
従って，各配線インダクタンスの存在によって，ＩＧＢＴターンオフ時にＩＧＢＴに印加されるピーク電圧値は，直流電圧（Ｅｄｐ）に対して上記（２）式のサージ電圧（ΔＶ）分高くなる。
特にコンデンサの直列数が増えると，コンデンサ間の配線インダクタンス値は直列数と比例的に増加するため，上記サージ電圧も高くなる問題が発生し，その結果，耐圧の高いＩＧＢＴが必要となる。
【００１０】
また、図５（ｃ）に示すようなコンデンサの配置と，Ｍ電位用配線７ｘとＮ電位用配線１０ｘと，各配線とを並行平板の配線構造とすれば，電流の対抗化によってコンデンサ部分の配線インダクタンスが低減でき，上記の課題の低減は可能となるが，配線５の部分は３枚重ねとなるため，絶縁材を２層にする必要があるなど，配線構造が複雑化する。
また、コンデンサを一直線上に並べると，長手方向に極端に長くなる構造となるため，装置全体設計の観点からスペースファクタを有効に利用できなくなる。
従って、本発明の課題は、２Ｋ（Ｋは２以上の整数）個のコンデンサを直列接続し、かつ最高電位と最低電位と中間電位との３つの電位を出力とするコンデンサの配置及び配線構造において、配線インダクタンスを低減でき、配置上の制約を小さくできる配置と配線構造を提供し、低耐圧の半導体素子を使用可能とし、装置の小型化、低価格化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために、第１の発明においては、２Ｋ（Ｋは２以上の正の整数）個のコンデンサを直列接続し、かつ最高電位と最低電位と中間電位との３つの電位を出力とするコンデンサの配置及び配線構造において、最も高電位側のコンデンサと最も低電位側のコンデンサとを隣接して配置し、前記最も高電位側のコンデンサの正端子を最高電位電極出力とし、前記最も低電位側のコンデンサの負端子を最低電位電極出力とし、前記最も高電位側のコンデンサを基準にＫ個のコンデンサを電位の高いものから低いものへ順番に直列配置した第１のコンデンサ直列配置部と、前記最も低電位側のコンデンサを基準にＫ個のコンデンサを電位の低いものから高いものへ順番に直列配置した第２のコンデンサ直列配置部とを並列配置し、前記第１及び第２のコンデンサ直列配置部内で隣り合ったコンデンサの同電位となる端子同士をそれぞれ直列接続配線材で短絡配線し、前記第１のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの負端子と前記第２のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの正端子との接続点を中間電位の電極とし、前記中間電位の電極は前記最も高電位側のコンデンサと前記最も低電位側のコンデンサとの間から出力する。
【００１２】
第２の発明においては、第１の発明における前記中間電位の電極の出力用の配線材と前記第１及び第２のコンデンサ直列配置部内の直列接続配線材とを絶縁材を挟んだ並行平板配線構造とする。
【００１３】
第３の発明においては、第２の発明における前記絶縁材を挟んだ並行平板配線構造は、前記第１及び第２のコンデンサ直列配置部内の直列接続配線材としてＬ字型の導体を用い、前記中間電位の電極の出力用の配線材としてコの字型の導体を用い、前記コンデンサ端子と並立方向に前記絶縁材を挟む構造とする。
【００１４】
第４の発明においては、第２の発明における前記絶縁材を挟んだ並行平板配線構造は、前記中間電位の電極の出力用の配線材及び前記第１及び第２のコンデンサ直列配置部内の直列接続配線材として平板部分を含む導体を用い、前記平板部分に前記コンデンサ端子と直交する方向に前記絶縁材を挟む構造とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、最も高電位側のコンデンサと最も低電位側のコンデンサとを隣接して配置し、前記高電位側のコンデンサの正端子を最高電位電極出力とし、前記最低電位側のコンデンサの負端子を最低電位電極出力とし、前記高電位側のコンデンサを基準にＫ個のコンデンサを電位の高いものから低いものへ順番に直列配置した第１のコンデンサ直列配置部と、前記低電位側のコンデンサを基準にＫ個のコンデンサを電位の低いものから高いものへ順番に直列配置した第２のコンデンサ直列配置部とを並列配置し、前記第１のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの負端子と前記第２のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの正端子との接続点を中間電位の電極とし、前記中間電位の電極は前記最も高電位側のコンデンサと前記最も低電位側のコンデンサとの間から出力している。
この結果、構造上の制約を小さくできる配置と配線構造で配線インダクタンスを軽減できる直列コンデンサの配置と配線構造を提供することができ、低耐圧の半導体素子が使用可能となり、装置の小型化、低価格化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例を示す構造図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す構造図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す構造図である。
【図４】３レベルインバータの回路図例である。
【図５】従来のコンデンサ直列接続の配置接続図例である。
【図６】３レベルインバータにおける配線インダクタンスと動作モード例である。
【図７】ＩＧＢＴターンオフ時の動作波形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の要点は、最も高電位側のコンデンサと最も低電位側のコンデンサとを隣接して配置し、前記高電位側のコンデンサの正端子を最高電位電極出力とし、前記最低電位側のコンデンサの負端子を最低電位電極出力とし、前記高電位側のコンデンサを基準にＫ個のコンデンサを電位の高いものから低いものへ順番に直列配置した第１のコンデンサ直列配置部と、前記低電位側のコンデンサを基準にＫ個のコンデンサを電位の低いものから高いものへ順番に直列配置した第２のコンデンサ直列配置部とを並列配置し、前記第１のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの負端子と前記第２のコンデンサ直列配置部のＫ番目のコンデンサの正端子との接続点を中間電位の電極とし、前記中間電位の電極は前記最も高電位側のコンデンサと前記最も低電位側のコンデンサとの間から出力する点である。
【実施例１】
【００１８】
図１に、本発明の第1の実施例を示す。図１（ａ）がＫ＝２の時の構成で、図１（ｂ）がＫ＝３の時の構成である。図１（ａ）においては、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ２は隣接して配置される。コンデンサＣｐ１とＣｐ２は直列配置され第１のコンデンサ直列配置部を、コンデンサＣｎ２とＣｎ１は直列配置され第２のコンデンサ直列配置部を、それぞれ構成する。第１のコンデンサ直列配置部と第２のコンデンサ直列配置部は並列配置される。第１のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｐ１の負端子とＣＰ２の正端子は導体５で接続される。第２のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｎ２の正端子とＣｎ１の負端子は導体８で接続される。最も高電位側のコンデンサＣｐ１の正端子は導体４で最高電位電極Ｐとして、最も低電位側のコンデンサＣｎ２の負端子は導体１０で最低電位電極Ｎとして、それぞれ出力される。第１のコンデンサ直列配置部の２（Ｋ＝２）番目のコンデンサＣｐ２の負端子と第２のコンデンサ直列配置部の２（Ｋ＝２）番目のコンデンサＣｎ１の正端子とは導体７ａで接続され、中間電位電極Ｍとして、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ２との間から出力される。
【００１９】
このような構成にすると、導体４と７ａ、導体５と７ａ、導体８と７ａ、導体１０と７ａは、それぞれ磁気結合しておりインダクタンスが従来例図５（ａ）に比べて低減される。この構成ではそれぞれ並行平板構成となっていないため，絶縁材が不要となり構造が簡単になる。
【００２０】
図１（ｂ）はＫ＝３の時の構成である。図１（ｂ）においては、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ３は隣接して配置される。コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ３は直列配置され第１のコンデンサ直列配置部を、コンデンサＣｎ３〜Ｃｎ１は直列配置され第２のコンデンサ直列配置部を、それぞれ構成する。第１のコンデンサ直列配置部と第２のコンデンサ直列配置部は並列配置される。第１のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｐ１の負端子とＣＰ２の正端子は導体５で、コンデンサＣｐ２の負端子とＣＰ３の正端子は導体５で、それぞれ接続される。第２のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｎ３の正端子とＣｎ２の負端子は導体９で、コンデンサＣｎ２の正端子とＣｎ１の負端子は導体８で、それぞれ接続される。最も高電位側のコンデンサＣｐ１の正端子は導体４で最高電位電極Ｐとして、最も低電位側のコンデンサＣｎ２の負端子は導体１０で最低電位電極Ｎとして、それぞれ出力される。第１のコンデンサ直列配置部の３（Ｋ＝３）番目のコンデンサＣｐ３の負端子と第２のコンデンサ直列配置部の３（Ｋ＝３）番目のコンデンサＣｎ１の正端子とは導体７ｂで接続され、中間電位電極Ｍとして、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ３との間から出力される。
【００２１】
このような構成にすると、導体４と７ｂ、導体５と７ｂ、導体６と７ｂ、導体８と７ｂ、導体９と７ｂ、導体１０と７ａは、それぞれ磁気結合しておりインダクタンスが従来例図５（ｂ）に比べて低減される。この構成ではそれぞれが絶縁材を用いた並行平板構成となっていないため，絶縁材が不要となり構造が簡単になる。また、直列配置方向の寸法が従来例図５（ｂ）に比べて約半分となるため、配置上の制約を小さくできる。
【実施例２】
【００２２】
図２に、本発明の第２の実施例を示す。図２（ａ）がＫ＝２の時の構成で、図２（ｂ）がＫ＝３の時の構成である。図２（ａ）においては、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ２は隣接して配置される。コンデンサＣｐ１とＣｐ２は直列配置され第１のコンデンサ直列配置部を、コンデンサＣｎ２とＣｎ１は直列配置され第２のコンデンサ直列配置部を、それぞれ構成する。第１のコンデンサ直列配置部と第２のコンデンサ直列配置部は並列配置される。第１のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｐ１の負端子とＣＰ２の正端子はＬ字型の導体５ａで接続される。第２のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｎ２の正端子とＣｎ１の負端子はＬ字型の導体８ａで接続される。最も高電位側のコンデンサＣｐ１の正端子はＬ字型の導体４ａで最高電位電極Ｐとして、最も低電位側のコンデンサＣｎ２の負端子はＬ字型の導体１０ａで最低電位電極Ｎとして、それぞれ出力される。第１のコンデンサ直列配置部の２（Ｋ＝２）番目のコンデンサＣｐ２の負端子と第２のコンデンサ直列配置部の２（Ｋ＝２）番目のコンデンサＣｎ１の正端子とは導体７ｃで接続され、中間電位電極Ｍとして、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ２との間から出力される。導体７ｃは導体４ａ、５ａ、８ａ、１０ａと並置される部分がコの字型の形状で作製され、導体４ａと５ａとは絶縁材１１を挟んで、導体８ａと１０ａとは絶縁材１２を、それぞれ挟んで近接配線される。絶縁材としては、絶縁フィルム、エポキシ樹脂板などが使用できる。
【００２３】
このような構成にすると、導体４ａと７ｃ、導体５ａと７ｃ、導体８ａと７ｃ、導体１０ａと７ｃは、それぞれ実施例１に比べて密に磁気結合しておりインダクタンスが従来例図５（ａ）及び実施例図１（ａ）に比べて低減される。この構成ではそれぞれの導体が磁気的に密結合となるため，配線インダクタンスの低減効果が大きい。
【００２４】
図２（ｂ）はＫ＝３の時の構成である。図２（ｂ）においては、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ３は隣接して配置される。コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ３は直列配置され第１のコンデンサ直列配置部を、コンデンサＣｎ３〜Ｃｎ１は直列配置され第２のコンデンサ直列配置部を、それぞれ構成する。第１のコンデンサ直列配置部と第２のコンデンサ直列配置部は並列配置される。第１のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｐ１の負端子とＣＰ２の正端子は導体５ａで、コンデンサＣｐ２の負端子とＣＰ３の正端子は導体６ａで、それぞれ接続される。第２のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｎ３の正端子とＣｎ２の負端子は導体９ａで、コンデンサＣｎ２の正端子とＣｎ１の負端子は導体８ａで、それぞれ接続される。最も高電位側のコンデンサＣｐ１の正端子は導体４ａで最高電位電極Ｐとして、最も低電位側のコンデンサＣｎ３の負端子は導体１０ａで最低電位電極Ｎとして、それぞれ出力される。第１のコンデンサ直列配置部の３（Ｋ＝３）番目のコンデンサＣｐ３の負端子と第２のコンデンサ直列配置部の３（Ｋ＝３）番目のコンデンサＣｎ１の正端子とは導体７ｄで接続され、中間電位電極Ｍとして、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ３との間から出力される。導体７ｄは導体４ａ〜６ａ、８ａ〜１０ａと並置される部分がコの字型の形状で作製され、導体４ａ〜６ａとは絶縁材１１ａを挟んで、導体８ａ〜１０ａとは絶縁材１２ａを、それぞれ挟んで近接配線される。
【００２５】
このような構成にすると、導体４ａと７ｄ、導体５ａと７ｄ、導体６ａと７ｄ、導体８ａと７ｄ、導体９ａと７ｄ、導体１０ａと７ｄは、それぞれ密に磁気結合しておりインダクタンスが従来例図５（ｂ）又は第１の実施例に比べて低減される。この構成ではそれぞれの導体間が密に磁気結合されるため配線インダクタンスの低減効果が大きく、ＩＧＢＴターンオフ時のサ−ジ電圧ΔＶを小さく抑制できる。また、直列配置方向の寸法が従来例図５（ｂ）に比べて約半分となるため、配置上の制約を小さくできる。
【実施例３】
【００２６】
図３に、本発明の第３の実施例を示す。第２の実施例との違いは磁気結合の方法で、実施例２がＬ字の導体を用いているのに対して、本実施例では平板を用いている点が違う。
図３（ａ）がＫ＝２の時の実施例、図３（ｂ）がＫ＝３の時の実施例である。図３（ａ）においては、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ２は隣接して配置される。コンデンサＣｐ１とＣｐ２は直列配置され第１のコンデンサ直列配置部を、コンデンサＣｎ２とＣｎ１は直列配置され第２のコンデンサ直列配置部を、それぞれ構成する。第１のコンデンサ直列配置部と第２のコンデンサ直列配置部は並列配置される。第１のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｐ１の負端子とＣＰ２の正端子は導体５で接続される。第２のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｎ２の正端子とＣｎ１の負端子は導体８で接続される。最も高電位側のコンデンサＣｐ１の正端子は導体４で最高電位電極Ｐとして、最も低電位側のコンデンサＣｎ２の負端子は導体１０で最低電位電極Ｎとして、それぞれ出力される。第１のコンデンサ直列配置部の２（Ｋ＝２）番目のコンデンサＣｐ２の負端子と第２のコンデンサ直列配置部の２（Ｋ＝２）番目のコンデンサＣｎ１の正端子とは導体７ｅで接続され、中間電位電極Ｍとして、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ２との間から出力される。導体７ｅと導体４、５、８、１０とは絶縁材１３を挟んだラミネート構造で形成される。
【００２７】
このような構成にすると、導体４と７ｅ、導体５と７ｅ、導体８と７ｅ、導体１０と７ｅは、それぞれ磁気結合しており、配線インダクタンスが従来例図５（ａ）又は第１の実施例に比べて低減される。この実施例では、ラミネート構造は、導体７ｅ上に絶縁材１３を配置し、この絶縁材１３の上に導体４、５、８、１０を配置する構成を示しているが、導体７ｅと導体４、５、８、１０を入れ替えても実現可能である。また、導体７ｅの平板部分は導体４、５、８、１０とラミネート配線される部分だけでも実現可能である。
【００２８】
図３（ｂ）においては、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ２は隣接して配置される。コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ３は直列配置され第１のコンデンサ直列配置部を、コンデンサＣｎ３〜Ｃｎ１は直列配置され第２のコンデンサ直列配置部を、それぞれ構成する。第１のコンデンサ直列配置部と第２のコンデンサ直列配置部は並列配置される。第１のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｐ１の負端子とＣＰ２の正端子は導体５で、コンデンサＣｐ２の負端子とＣＰ３の正端子は導体６で、それぞれ接続される。第２のコンデンサ直列配置部においては、コンデンサＣｎ３の正端子とＣｎ２の負端子は導体９で、コンデンサＣｎ２の正端子とＣｎ１の負端子は導体８で、それぞれ接続される。最も高電位側のコンデンサＣｐ１の正端子は導体４で最高電位電極Ｐとして、最も低電位側のコンデンサＣｎ３の負端子は導体１０で最低電位電極Ｎとして、それぞれ出力される。第１のコンデンサ直列配置部の３（Ｋ＝３）番目のコンデンサＣｐ３の負端子と第２のコンデンサ直列配置部の３（Ｋ＝３）番目のコンデンサＣｎ１の正端子とは導体７ｆで接続され、中間電位電極Ｍとして、最も高電位側のコンデンサＣｐ１と最も低電位側のコンデンサＣｎ３との間から出力される。導体７ｆと導体４〜６、８〜１０とは絶縁材１３ａを挟んだラミネート構造で形成される。
【００２９】
このような構成にすると、導体４と７ｆ、導体５と７ｆ、導体６と７ｆ、導体８と７ｆ、導体９と７ｆ、導体１０と７ｆは、それぞれ磁気結合しておりインダクタンスが従来例図５（ｂ）又は第１の実施例に比べて低減される。尚、この実施例では、ラミネート構造は、導体７ｆ上に絶縁材１３ａを配置し、この絶縁材１３ａの上に導体４〜６、８〜９を配置する構成を示しているが、導体７ｆと導体４〜６、８〜９を入れ替えても実現可能である。また、導体７ｆの平板部分は導体４〜６、８〜９とラミネート配線される部分だけでも実現可能である。
【００３０】
尚、本実施例では，円筒形のコンデンサと半導体デバイスとしてＩＧＢＴを用いた例を示したが，本発明は立方体形のコンデンサや，ＭＯＳＦＥＴなどの他のパワー半導体デバイスを用いる場合にも適用できる。またプリント基板実装形のコンデンサやパワー半導体を用いる場合にも適用できる。また、以上の実施例は電力変換回路の直流部分に適用するコンデンサとしたが，多直列接続されたコンデンサ間の配線インダクタンスの低減が必要となる全てのシステム（共振回路，スナバ回路，フィルタ回路など）にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、コンデンサを複数個直列接続する場合の配線インダクタンスの低減に関する提案であり、マルチレベル電力変換回路を使用する電動機駆動用インバータ、無停電電源装置、直流電源装置などへの適用が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・直流電源回路          ２・・・負荷          ３・・・インバータ回路
４〜１０、４ａ〜１０ａ、７ａ〜７ｆ・・・導体          
１１〜１３、１１ａ〜１３ａ・・・絶縁材
Ｃｐ１〜Ｃｐ３、Ｃｎ１〜Ｃｎ３・・・コンデンサ
ＴＵ１〜ＴＵ４、ＴＶ１〜ＴＶ４、ＴＷ１〜ＴＷ４・・・ＩＧＢＴ
ＤＵ１〜ＤＵ４、ＤＶ１〜ＤＶ４、ＤＷ１〜ＤＷ４・・・ダイオード
ＣＤＵ１、ＣＤＵ２、ＣＤＶ１、ＣＤＶ２、ＣＤＷ１、ＣＤＷ２・・・ダイオード
【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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【図６】
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【図７】
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