(57)【要約】  【課題】  コンデンサの静電容量や誘電正接と周期性電圧の波形とから、実際にコンデンサが消費する有効電力を求めることができるコンデンサに関する有効電力の計算方法などを提供する。  【解決手段】  ステップＳ１で、コンデンサに加わる周期性電圧Ｖ（ｔ）の波形を設定する。次に、ステップＳ２で所望するコンデンサの静電容量を入力する。さらに、ステップＳ５で、コンデンサの両端に加わる周期性電圧Ｖ（ｔ）の波形をフーリエ展開する。つまり、周期性電圧Ｖ（ｔ）を、高次の周波数成分の正弦波と余弦波の級数にフーリエ展開する。次に、ステップＳ６で、コンデンサが消費する有効電力Ｐｅを計算する。このとき、コンデンサの静電容量と誘電正接の温度特性、電圧特性および周波数特性のデータが利用される。【選択図】  図６
2004184403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の正弦波におけるコンデンサの平衡温度を求めて、各平衡温度におけるコンデンサの静電容量および誘電正接を、
【数１】
2004184403.tif 000016
に適用して、各平衡温度ごとの有効電力（回帰値）を求めるステップと、
前記コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形から電圧値と周波数を求め、仮の温度を複数設定して各温度ごとの静電容量および誘電正接を求め、
【数２】
2004184403.tif 000017
に適用して前記周期性電圧における各温度ごとの有効電力（計算値）を求めるステップと、
前記有効電力（回帰値）と前記有効電力（計算値）が等しくなる温度をコンデンサの平衡温度として、前記平衡温度における有効電力を前記周期性電圧での有効電力とするステップと、
を含むことを特徴とするコンデンサに関する有効電力の計算方法。
【請求項２】
前記有効電力（計算値）を算出するステップにおいて、前記周期性電圧をフーリエ展開し、各高調波ごとに有効電力を算出し、各高調波ごとの有効電力の総和を前記周期性電圧の有効電力（計算値）とすることを特徴とする請求項１記載のコンデンサに関する有効電力の計算方法。
【請求項３】
周期性電圧をコンデンサに印加して、前記コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形を測定し、測定した前記周期性電圧の波形から、請求項１または請求項２記載のコンデンサに関する有効電力の計算方法を用いて前記コンデンサが消費する有効電力を算出することを特徴とするコンデンサが消費する有効電力の測定方法。
【請求項４】
複数の正弦波におけるコンデンサの平衡温度を求めて、各平衡温度におけるコンデンサの静電容量および誘電正接を、
【数３】
2004184403.tif 000018
に適用して、各平衡温度ごとの有効電力（回帰値）を求めるステップと、
前記コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形から電圧値と周波数を求め、仮の温度を複数設定して各温度ごとの静電容量および誘電正接を求め、
【数４】
2004184403.tif 000019
に適用して前記周期性電圧における各温度ごとの有効電力（計算値）を求めるステップと、
前記有効電力（回帰値）と前記有効電力（計算値）が等しくなる温度をコンデンサの平衡温度として、前記平衡温度における有効電力を前記周期性電圧での有効電力とするステップと、
前記周期性電圧での有効電力を前記コンデンサの許容電力と比較してコンデンサの使用可否判定をするステップと、
を含むことを特徴とするコンデンサ選定方法。
【請求項５】
複数のコンデンサの電圧特性、周波数特性および温度特性に基づく静電容量、誘電正接および各平衡温度ごとの有効電力（回帰値）が予め記録されており、前記コンデンサを使用する電気回路に要求される静電容量と前記コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形が入力されたときに、前記周期性電圧の波形から、複数の仮の温度における有効電力（計算値）を算出し、前記有効電力（回帰値）と前記有効電力（計算値）が等しくなる温度をコンデンサの平衡温度として、前記平衡温度における有効電力を前記周期性電圧での有効電力とし、予め記録された該コンデンサの許容電力と前記周期性電圧での有効電力とを比較してコンデンサの使用可否判定をする演算手段を備えたことを特徴とするコンデンサに関する有効電力の計算装置。
【請求項６】
コンピュータによってコンデンサに関する有効電力を計算するためのプログラムを記録した記録媒体において、
複数のコンデンサの電圧特性、周波数特性および温度特性に基づく静電容量、誘電正接および各平衡温度ごとの有効電力（回帰値）が予め記録されており、前記コンデンサを使用する電気回路に要求される静電容量と前記コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形が入力されたときに、前記周期性電圧の波形から、複数の仮の温度における有効電力（計算値）を算出し、前記有効電力（回帰値）と前記有効電力（計算値）が等しくなる温度をコンデンサの平衡温度として、前記平衡温度における有効電力を前記周期性電圧での有効電力とし、予め記録された該コンデンサの許容電力と前記周期性電圧での有効電力とを比較してコンデンサの使用可否判定をするプログラムが記録されていることを特徴とするコンデンサに関する有効電力の計算プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサに関する有効電力の計算方法、コンデンサが消費する有効電力の測定方法、コンデンサ選定方法、コンデンサが消費する有効電力の計算装置およびその計算プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コンデンサは、スイッチング電源のスナバ回路やカラーテレビの水平共振回路のように正弦波以外の任意の周期性パルス電圧が加わる電気回路に使用されている。この場合、誘電損による自己発熱に起因するコンデンサの故障（寿命の短命化や熱暴走による破壊など）を防止するため、コンデンサの許容電力容量を規定して、発熱を許容値以下にする必要がある。通常、許容電力容量には、測定の容易な皮相電力が用いられる。皮相電力は、（コンデンサに加わる電圧の実効値）×（コンデンサに流れる電流の実効値）で求まり、コンデンサに加わる電圧の波形が正弦波の場合には、比較的簡単に測定することができる。
【０００３】
しかしながら、正弦波以外の任意の周期性パルス電圧がコンデンサに加わる場合には、コンデンサに加わる電圧の実効値やコンデンサに流れる電流の実効値を測定することが困難である。さらに、コンデンサの静電容量や誘電正接は、一般に電圧依存性および周波数依存性を有するため、計算から求めることも容易ではない。
【０００４】
そこで、出願人は、コンデンサに加わる周期性パルス電圧の波形を高調波の正弦波と余弦波の級数にフーリエ展開し、各高調波毎に求めた皮相電力Ｐａnの総和から元の電圧波形での皮相電力Ｐａを求める方法を提案した（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された方法には、以下に挙げる不具合があった。
【０００６】
コンデンサの消費する電力、すなわち有効電力Ｐｅは、コンデンサの誘電正接と皮相電力Ｐａの積として求められる（有効電力Ｐｅ＝誘電正接×皮相電力Ｐａ）。このとき、誘電正接の温度、電圧および周波数の依存性が小さく、定数と見なせる場合には、各高調波毎に求めた有効電力Ｐｅnの和は、皮相電力Ｐａnの和と誘電正接の積に等しくなる（Σ（有効電力Ｐｅn）＝誘電正接×Σ（皮相電力Ｐａn））。従って皮相電力Ｐａをコンデンサが消費する有効電力Ｐｅの代替特性とすることができる。
【０００７】
ところが、誘電正接の温度、電圧および周波数の依存性が大きく、定数と見なせない場合には、各高調波毎に求めた有効電力Ｐｅnの和は、皮相電力Ｐａnの和と誘電正接の積には等しくならない（Σ（有効電力Ｐｅn）≠誘電正接×Σ（皮相電力Ｐａn））。従って、皮相電力Ｐａをコンデンサが消費する有効電力Ｐｅの代替特性とすることができなくなる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、コンデンサの静電容量や誘電正接と周期性電圧波形とから、実際にコンデンサが消費する有効電力を求めることができるコンデンサに関する有効電力の計算方法、コンデンサが消費する有効電力の測定方法、コンデンサ選定方法、コンデンサに関する有効電力の計算装置およびその計算プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の目的を達成するため、本発明に係るコンデンサに関する有効電力の計算方法は、
（ａ）複数の正弦波におけるコンデンサの平衡温度を求めて、各平衡温度におけるコンデンサの静電容量および誘電正接を、
【００１０】
【数１】
2004184403.tif 000003
に適用して、各平衡温度ごとの有効電力（回帰値）を求めるステップと、
（ｂ）コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形から電圧値と周波数を求め、仮の温度を複数設定して各温度ごとの静電容量および誘電正接を求め、
【００１１】
【数２】
2004184403.tif 000004
に適用して周期性電圧における各温度ごとの有効電力（計算値）を求めるステップと、
（ｃ）有効電力（回帰値）と有効電力（計算値）が等しくなる温度をコンデンサの平衡温度として、平衡温度における有効電力を周期性電圧での有効電力とするステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
より具体的には、前記有効電力（計算値）を算出するステップにおいて、周期性電圧をフーリエ展開し、各高調波ごとに有効電力を算出し、各高調波ごとの有効電力の総和を周期性電圧の有効電力（計算値）とする。
【００１３】
また、本発明に係るコンデンサが消費する有効電力の測定方法は、周期性電圧をコンデンサに印加して、該コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形を測定し、測定した周期性電圧の波形から、前述の特徴を有するコンデンサに関する有効電力の計算方法を用いてコンデンサが消費する有効電力を算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るコンデンサ選定方法は、
（ｄ）複数の正弦波におけるコンデンサの平衡温度を求めて、各平衡温度におけるコンデンサの静電容量および誘電正接を、
【００１５】
【数３】
2004184403.tif 000005
に適用して、各平衡温度ごとの有効電力（回帰値）を求めるステップと、
（ｅ）コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形から電圧値と周波数を求め、仮の温度を複数設定して各温度ごとの静電容量および誘電正接を求め、
【００１６】
【数４】
2004184403.tif 000006
に適用して周期性電圧における各温度ごとの有効電力（計算値）を求めるステップと、
（ｆ）有効電力（回帰値）と有効電力（計算値）が等しくなる温度をコンデンサの平衡温度として、平衡温度における有効電力を周期性電圧での有効電力とするステップと、
（ｇ）周期性電圧での有効電力をコンデンサの許容電力と比較してコンデンサの使用可否判定をするステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るコンデンサに関する有効電力の計算装置は、複数のコンデンサの電圧特性、周波数特性および温度特性に基づく静電容量、誘電正接および各平衡温度ごとの有効電力（回帰値）が予め記録されており、コンデンサを使用する電気回路に要求される静電容量とコンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形が入力されたときに、周期性電圧の波形から、複数の仮の温度における有効電力（計算値）を算出し、有効電力（回帰値）と有効電力（計算値）が等しくなる温度をコンデンサの平衡温度として、平衡温度における有効電力を周期性電圧での有効電力とし、予め記録された該コンデンサの許容電力と周期性電圧での有効電力とを比較してコンデンサの使用可否判定をする演算手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るコンデンサに関する有効電力の計算プログラムを記録した記録媒体は、複数のコンデンサの電圧特性、周波数特性および温度特性に基づく静電容量、誘電正接および各平衡温度ごとの有効電力（回帰値）が予め記録されており、コンデンサを使用する電気回路に要求される静電容量とコンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形が入力されたときに、周期性電圧の波形から、複数の仮の温度における有効電力（計算値）を算出し、有効電力（回帰値）と有効電力（計算値）が等しくなる温度をコンデンサの平衡温度として、平衡温度における有効電力を周期性電圧での有効電力とし、予め記録された該コンデンサの許容電力と周期性電圧での有効電力とを比較してコンデンサの使用可否判定をするプログラムが記録されていることを特徴とする。
【００１９】
以上の方法により、任意の周期性電圧の波形が加わる電気回路に用いられるコンデンサの消費する有効電力が、コンデンサの静電容量、誘電正接とコンデンサの両端に加わる周期性電圧波形とから得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、任意の周期性波形を有する電圧が加わる電気回路に用いられるコンデンサの消費する有効電力を、コンデンサ両端に加わる周期性電圧の波形とコンデンサの静電容量および誘電正接とから算出することができる。従って、コンデンサの消費する有効電力を短時間で、精度良く、かつ安定して求めることができる。また、実際の電気回路がなくても、任意に設定した周期性電圧でのコンデンサの消費する有効電力を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るコンデンサに関する有効電力の計算方法、コンデンサが消費する有効電力の測定方法、コンデンサ選定方法、コンデンサに関する有効電力の計算装置およびその計算プログラムを記録した記録媒体の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２２】
［コンデンサに関する有効電力の計算方法、コンデンサが消費する有効電力の測定方法］
まず周期性電圧が加わる電気回路を設定する。本実施形態では、スイッチング電源のスイッチングＦＥＴのスナバ回路を使用した。また、評価コンデンサには、容量値が４７０ｐＦ、定格電圧がＤＣ１ｋＶのセラミックコンデンサを選択した。
【００２３】
次に、セラミックコンデンサに加わる正弦波以外の周期性パルス電圧Ｖ（ｔ）の波形を設定する。本実施形態では、セラミックコンデンサ両端に加わる周期性パルス電圧Ｖ（ｔ）の波形をオシロスコープで測定し、周波数が９９．６ｋＨｚ、ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ値Ｖ（ｐ−ｐ）が７７８Ｖの台形波を得た（図１参照）。
【００２４】
次に、セラミックコンデンサの両端に加わる周期性パルス電圧Ｖ（ｔ）の波形をフーリエ展開する。つまり、一定の周期をもつ非正弦波である周期性パルス電圧Ｖ（ｔ）を、以下の（１）式のように、高次の周波数成分の正弦波と余弦波の級数にフーリエ展開する。
【００２５】
Ｖ（ｔ）＝Ｖ0＋Σ｛ａnｃｏｓ（ｎωｔ）＋ｂnｓｉｎ（ｎωｔ）｝…（１）
ω：周期性パルス電圧Ｖ（ｔ）の角速度
ａn：ｎ次の余弦波の項の振幅
ｂn：ｎ次の正弦波の項の振幅
Ｖ0：直流成分
【００２６】
次に、セラミックコンデンサを通過する有効電力Ｐｅを計算する。一般に、コンデンサを高周波の周期性パルス電圧が加わる回路に使用する場合、コンデンサの等価回路はコンデンサＣと等価直列抵抗Ｒの直列接続となる。そして、コンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）、等価直列抵抗をＲ（Ω）、インピーダンスをＺ（Ω）、位相角をδとすれば、高周波正弦波電圧の角速度がω（ｒａｄ／ｓ）の場合、以下の（２）式が成立する。
【００２７】
【数５】
2004184403.tif 000007
【００２８】
一方、コンデンサに加わる電圧をＶ（Ｖ）、コンデンサに流れる電流をＩ（Ａ）とすれば、有効電力Ｐｅ（Ｗ）は等価直列抵抗Ｒが消費するエネルギーに等しく、以下の（３）式で表される。
【００２９】
Ｐｅ＝Ｖ・Ｉ＝Ｒ・Ｉ2＝Ｒ・（Ｖ／Ｚ）2…（３）
従って、（２）式と（３）式より、以下の（４）式が求まる。
【００３０】
【数６】
2004184403.tif 000008
【００３１】
ここで、（１）式において、ｎ次の高調波成分の電圧の実効値をＶｒｍｓとすれば、余弦波の項と正弦波の項は独立であるから、以下の（５）式および（６）式が得られる。但し、（５）式および（６）式において、Ｔはｎ次高調波成分の周期であり、Ｔ＝２π／ｎωである。
【００３２】
【数７】
2004184403.tif 000009
【００３３】
従って、ｎ次高調波成分の有効電力Ｐｅnは、（４）式、（５）式および（６）式により、以下の（７）式で表される。ここで、Ｃnおよびｔａｎδnはｎ次高調波（＝ｎω）におけるコンデンサの静電容量とｔａｎδ（誘電正接）である。
【００３４】
【数８】
2004184403.tif 000010
【００３５】
また、周期性パルス電圧Ｖ（ｔ）の基本周波数をｆとすると、ω＝２πｆであるから、（７）式に代入することにより、以下の（８）式が得られる。
【００３６】
【数９】
2004184403.tif 000011
【００３７】
一般に、コンデンサの絶縁抵抗値は、１００ＭΩ以上と非常に高く、直流成分Ｖ0による有効電力は無視することができる。従って、周期性パルス電圧Ｖ（ｔ）の有効電力Ｐｅは、以下の（９）式のように、各高調波における有効電力Ｐｅnの総和で求められる。
【００３８】
【数１０】
2004184403.tif 000012
【００３９】
本実施形態では、表１に示すように、第３１次高調波（３１００ｋＨｚ）までフーリエ展開し、各高調波毎の余弦波成分と正弦波成分の電圧値を求めた。図２はフーリエ展開を実施した電圧波形を示すグラフである。図３は、フーリエ展開により求めた第３１次高調波までの余弦波成分と正弦波成分と直流成分Ｖ0＝３６３．５Ｖとを合成した波形を示すグラフである。
【００４０】
【表１】
2004184403.tif 000013
【００４１】
ここで、一般にＣnおよびｔａｎδnは温度、電圧、周波数の関数である。このうち、電圧と周波数に関してはコンデンサ両端に加わる電圧波形が定まればフーリエ展開によりそれぞれが確定する。しかし、温度に関しては電圧波形だけでは確定しない。なぜなら、コンデンサに電流が流れれば、消費した有効電力が熱エネルギーに変化して発熱し、コンデンサはこの発熱量と放熱量が平衡する温度まで上昇するからである。
【００４２】
コンデンサの温度を決定するためには有効電力値が必要であるが、有効電力を求めるためにはＣn、ｔａｎδnを決定するためにコンデンサの温度が必要となり、結局、コンデンサの温度を決定することができない。つまり有効電力Ｐｅは温度の関数Ｐｅ＝ｆ（温度）となるが、その温度が未知数である。
【００４３】
この問題を解決する方法として、この温度が有効電力Ｐｅと放熱量とが平衡する温度であることを利用した。まず、複数の高周波の正弦波を用いて、雰囲気温度２５℃でのコンデンサの平衡温度を測定した。Ｃn、ｔａｎδnは温度、電圧、周波数の関数であるので、正弦波条件（電圧および周波数）と平衡温度（実測値）とからＣn、ｔａｎδnを決定する。コンデンサに印加する高周波が正弦波なので、フーリエ展開してその総和を求める必要がないため、このＣn、ｔａｎδn（ｎ＝１）を（８）式に代入して各正弦波における有効電力Ｐｅを求めた。コンデンサの平衡温度（実測値）と各正弦波における有効電力Ｐｅの関係を回帰式とし、ある平衡温度の時の有効電力Ｐｅ（回帰値）を求められるようにした。また、正弦波であるため、（８）式において、余弦波の振幅であるａが０となり、（８）式は以下のような式になる（ただし、添え字のｎ＝１は省略）。
【００４４】
【数１１】
2004184403.tif 000014
【００４５】
こうして得られたコンデンサの平衡温度と有効電力Ｐｅ（回帰値）との関係を表２に示す（表２の中央欄のデータ参照）。
【００４６】
【表２】
2004184403.tif 000015
【００４７】
次に、コンデンサ両端に加わる周期性パルス電圧の波形から、電圧値と周波数を求める。しかし、この周期性パルス電圧波形によるコンデンサの平衡温度は未知であるため、仮の温度を複数設定して各温度ごとのＣn、ｔａｎδnを決定する。周期性パルス電圧が正弦波などで、フーリエ展開してその総和にしなくても求めることができる場合は，総和にする必要がないため、このＣn、ｔａｎδn（ｎ＝１）を（８）式に代入して有効電力Ｐｅ（計算値）を計算し、周期性パルス電圧における各温度ごとの有効電力Ｐｅ（計算値）を求めた。計算結果を表２の右欄に示す。この計算値の有効電力Ｐｅ（計算値）と回帰式から求めた有効電力Ｐｅ（回帰値）とが等しくなる温度が求めるコンデンサの平衡温度であり、そのときの有効電力が求める周期性パルス電圧波形の有効電力Ｐｅである。
【００４８】
図４は、正弦波での実測値から回帰式にして求めた有効電力Ｐｅ（回帰値）のグラフ（実線１０参照）と、周期性パルス電圧波形のフーリエ解析から求めた有効電力Ｐｅ（計算値）のグラフ（実線１１参照）とを示す。そして、実線１０と実線１１の交点が求める周期性パルス電圧の有効電力Ｐｅであり、コンデンサの平衡温度である。実線１０はコンデンサ毎の固有の曲線である。実線１１は周期性パルス電圧波形の周波数に依存する曲線である。すなわち、実線１１は、ｎ次高調波の次数ｎが高くなるにつれて原点から遠ざかり、実線１０との交点の平衡温度が高くなってゆく。逆に、ｎ次高調波の次数ｎが低くなるにつれて原点に近づき、実線１０との交点の平衡温度が低くなってゆく。本実施形態ではコンデンサの平衡温度は５２．８℃であり、コンデンサが消費する有効電力Ｐｅは０．２７Ｗであった。因みに実際のスイッチング電源で雰囲気温度２５℃でのコンデンサの平衡温度を線径０．１ｍｍのＫ熱電対で測定したところ、５１．３℃であった。
【００４９】
以上の方法により、台形波を有する周期性パルス電圧Ｖ（ｔ）が加わるスナバ回路に用いられるセラミックコンデンサが消費する有効電力Ｐａを求めることができる。従って、セラミックコンデンサが消費する有効電力Ｐａの測定にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【００５０】
［コンデンサ選定方法、コンデンサに関する有効電力の計算装置およびその計算プログラムを記録した記録媒体］
図５は、コンデンサ選定方法およびコンデンサに関する有効電力を計算するためのプログラムを記録した記録媒体としてのフレキシブルディスク１０を示す。ただし、フレキシブルディスク以外に、ＣＤ−ＲＯＭなどであってもよいことは言うまでもない。コンピュータ２０は、フレキシブルディスク１０に記録されているコンデンサ選定方法およびコンデンサに関する有効電力計算プログラムを、内蔵しているＣＰＵに転送（インストール）し、演算する。図６はインストールされたプログラムの一例を示すフローチャートである。
【００５１】
フレキシブルディスク１０には、複数のコンデンサの品名と、これらのコンデンサの許容電力容量、並びに、静電容量Ｃnと誘電正接ｔａｎδnの温度特性、電圧特性および周波数特性のデータと、任意の周期性電圧の波形を設定することができるプログラムと、図６のフローチャートに示されたコンデンサが消費する有効電力の測定方法およびコンデンサ選定方法のプログラムなどが記録されている。
【００５２】
このプログラムを起動することにより、図７に示すような初期画面がコンピュータ２０のディスプレイに表示される。画面の左上には、コンデンサに印加する電圧波形設定部（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  Ｄａｔａ  Ｉｎｐｕｔ）が表示されている。この電圧波形設定部において、テキストファイルやイメージファイルから、あるいはコンピュータ２０のマウスを使ってコンデンサに印加する周期性電圧波形を設定する（図６のフローチャートのステップＳ１）。画面の下側にはコンデンサのリストが表示されている。このリストにはコンデンサのシリーズ名や品番、定格電圧、公称静電容量が載っている。
【００５３】
さて、テキストファイルから電圧波形を入力することを選択した場合には、図８に示すような画面が表示されるので、予めコンピュータ２０に記録されている複数のデータファイルの中から所望のデータファイルを選択する。そして、時間と電圧値の数値データを入力することによって周期性電圧波形を設定する。
【００５４】
あるいは、イメージファイルから電圧波形を入力することを選択した場合には、図９に示すような画面が表示される。周期性電圧波形の画像データは、コンピュータ２０に直接又はネットワークを通じて接続された測定器から直接取り込むことや、測定器のデータを保存したフレキシブルディスクに代表される記録媒体を介して入力する。そして、この画像データをマウスでトレースして周期性電圧波形を設定する。また、マウスを使って電圧波形を自由に入力することを選択した場合には、図１０に示すような画面が表示される。
【００５５】
このようにして電圧波形を入力し終えると、図１１に示すような画面が表示される。次に、コンピュータ２０のキーボードやマウス等の入力装置を使って、理論設計または実際の回路に使用しようと思っているコンデンサのタイプを入力する。すなわち、リード端子タイプまたはチップ積層タイプのいずれか一方を選択する。
【００５６】
次に、図１２に示すように、所望するコンデンサの静電容量を、キーボードやマウス等の入力装置を使って入力する（図６のフローチャートのステップＳ２）。すると、コンピュータ２０のＣＰＵは、静電容量が合致するコンデンサをコンデンサのリストから抽出し（図６のフローチャートのステップＳ３）、さらに、入力した周期性電圧波形で使用できる定格電圧のコンデンサを抽出する（図６のフローチャートのステップＳ４）。
【００５７】
さらに、コンピュータ２０のＣＰＵは、図６のフローチャートのステップＳ５のフーリエ展開およびステップＳ６の有効電力を演算する。これらフーリエ展開および有効電力の演算については既に詳細に説明しているので、ここでは詳しくは説明しない。このとき、コンピュータ２０にインストールされている各コンデンサの静電容量Ｃnと誘電正接ｔａｎδnの温度特性、電圧特性および周波数特性のデータが、コンピュータ２０のＣＰＵに転送され、演算に利用される。これにより、ステップＳ４で抽出されたコンデンサの、正弦波での実測値からの回帰値から得られる各平衡温度での有効電力Ｐｅ（表２の中央の欄に相当するもの）が得られる。そして、仮の温度毎に計算した、パルス波形のフーリエ解析から求めた有効電力Ｐｅ（表２の右の欄に相当するもの）と比較して、両者が一致する温度が求めるコンデンサの平衡温度であり、そのときの有効電力が、コンデンサが消費する有効電力Ｐｅ（計算値）である。
【００５８】
次に、このコンデンサが消費する有効電力（計算値）が、コンピュータ２０にインストールされているコンデンサの許容電力容量の範囲におさまっているか否かの判定が行なわれる（図６のフローチャートのステップＳ７）。仮に、コンデンサが消費する有効電力（計算値）が該コンデンサの許容電力の範囲外であれば、このコンデンサは使用不可能と判断される。範囲内であれば、このコンデンサは使用可能と判断して、ステップＳ８に進み、このコンデンサを選定リストに入れる。さらに、ステップＳ４で抽出されたコンデンサ全ての使用可否の判定結果が出るまでステップＳ１０でフィードバックされる。
【００５９】
こうしてコンデンサの選定が全て終わると、図１３に示すように、コンデンサの選定リスト（使用可否判定結果一覧表）の画面がコンピュータ２０のディスプレイに表示される。このリストには、許容電力容量に対する有効電力（計算値）の比率も載せられている。この結果、コンデンサの公称静電容量とコンデンサの両端に加わる周期性電圧波形を入力するだけで、使用可能なコンデンサを選択して表示することができる。
【００６０】
また、図１４に示すように、これらの結果をプリンタなどの印刷手段を用いて紙に印刷できるようにしておくことにより、後に解析結果を確認することができる。このとき、解析結果だけでなく、各設定値を印刷できるようにしておくことにより、設定値と解析結果とを関連づけて把握することができる。
【００６１】
このようなプログラムは、たとえばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録しておくことができるので、この発明の方法を実行するプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭからパーソナルコンピュータにインストールすることにより、そのパーソナルコンピュータをコンデンサを通過する有効電力の計算装置として使用することができる。また、このようなプログラムをホームページからダウンロードできるようにしてもよい。
【００６２】
［他の実施形態］
なお、本発明は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。特に、前記実施形態はセラミックコンデンサを例にして説明しているが、静電容量と誘電正接の温度特性、電圧特性および周波数特性がわかるならば、コンデンサの種類は問わない。さらに、周期性電圧の波形は任意であり、例えば台形波、方形波、ノコギリ波などであってもよい。当然のことながら、周期性電圧が正弦波であっても、本発明を利用することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】コンデンサに加わる周期性電圧の波形の一例を示すグラフ。
【図２】フーリエ展開を実施した電圧波形を示すグラフ。
【図３】フーリエ展開により求めた直流成分と第３１次高調波までの余弦波成分と正弦波成分とを合成した波形を示すグラフ。
【図４】正弦波での実測値からの回帰値を示すグラフと、周期性電圧波形のフーリエ解析から求めた値を示すグラフ。
【図５】本発明に係るコンデンサに関する有効電力の計算装置およびその計算プログラムを記録した記録媒体の一実施形態を示す概略構成図。
【図６】本発明に係るコンデンサに関する有効電力の計算方法およびコンデンサ選定方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図７】本発明に係るコンデンサに関する有効電力の計算装置を起動したときに表示される初期画面の一例を示す図。
【図８】コンデンサの両端に加わる周期性電圧波形を時間と電圧値の数値データとして入力する画面の一例を示す図。
【図９】コンデンサの両端に加わる周期性電圧波形の画像データをマウスでトレースして入力する画面の一例を示す図。
【図１０】コンデンサの両端に加わる周期性電圧波形をマウスで自由に入力する画面の一例を示す図。
【図１１】コンデンサの両端に加わる周期性電圧を入力後の画面の一例を示す図。
【図１２】図１１に続くコンデンサの両端に加わる周期性電圧波形を入力後の画面の一例を示す図。
【図１３】コンデンサの使用可否の判定結果の表示画面の一例を示す図。
【図１４】解析結果を印刷した状態を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１０…フレキシブルディスク
２０…コンピュータ
【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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【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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