(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電力を変換して出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力側または入力側に設けられるとともに、前記電力変換部における電力の変換に伴う脈流を平滑するための平滑コンデンサと、
前記電力変換部と前記平滑コンデンサとの間に設けられ、リアクトルとフィルタ用コンデンサとを含み、前記脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部を吸収するフィルタ回路部と、を備え、
前記フィルタ回路部は、前記フィルタ用コンデンサに、前記脈流のうちの前記高周波成分の少なくとも一部を誘導するとともに、前記リアクトルに、前記脈流のうちの低周波成分または直流成分、および、前記高周波成分の残りの一部を誘導するように構成されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記フィルタ回路部の共振周波数は、少なくとも前記高周波成分の周波数よりも低い値に設定されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記フィルタ回路部の共振周波数は、少なくとも前記高周波成分の周波数の半分よりも低い値に設定されている、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記平滑コンデンサは、電解コンデンサであり、
前記フィルタ用コンデンサは、フィルムコンデンサである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記脈流は、前記電力変換部において変換される電力の周波数に対応する前記低周波成分または前記直流成分と、前記電力変換部の動作周波数に対応する前記高周波成分と、を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換部は、交流電力を直流電力に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換部を含み、
前記平滑コンデンサは、前記ＡＣ／ＤＣ変換部から出力された出力電流を平滑するように構成されており、
前記フィルタ回路部は、前記出力電流から、前記高周波成分の少なくとも一部を吸収するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記電力変換部は、直流電力の電圧を変換するためのＤＣ／ＤＣ変換部を含み、
前記平滑コンデンサは、前記ＤＣ／ＤＣ変換部に入力される入力電流を平滑するように構成されており、
前記フィルタ回路部は、前記入力電流から、前記高周波成分の少なくとも一部を吸収するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１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、電力変換装置に関し、特に、電力変換部における電力の変換に伴う脈流を平滑するための平滑コンデンサを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換部における電力の変換に伴う脈流を平滑するための平滑コンデンサを備える電力変換装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、入力された交流電力を直流電力に変換するスイッチング回路（電力変換部）と、直流電源または直流負荷に接続される直流接続部と、を備える電力変換器（電力変換装置）が記載されている。上記特許文献１に記載の電力変換器は、スイッチング回路と直流接続部との間に設けられるとともに、スイッチング回路から出力された電流の脈動（脈流）を平滑するコンデンサ（平滑コンデンサ）を備える。
【０００４】
上記特許文献１に記載の電力変換器は、直流接続部を流れる電流の脈動を抑制するために、直流接続部に接続された脈動補償コンデンサを平滑コンデンサとは別個に備える。また、上記特許文献１に記載の電力変換器は、直流接続部における直流電圧よりも脈動補償コンデンサにおける直流電圧の方が高くなるように昇圧を行う昇圧部を備える。また、上記特許文献１に記載の電力変換器は、昇圧部の動作を制御することにより脈動補償コンデンサにおける充放電を調整する制御部を備える。そして、上記特許文献１に記載の電力変換器では、上記の脈動補償コンデンサ、昇圧部および制御部を用いて、平滑コンデンサによる電流の脈動を平滑する機能を補助することによって、平滑コンデンサが大型化するのを抑制している（すなわち、平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減している）。なお、上記特許文献１には記載されていないが、スイッチング回路から出力された電流の脈動（脈流）を平滑する平滑コンデンサには、大容量が要求されるため、一般的に、複数のコンデンサが互いに並列接続されている。また、平滑コンデンサとして用いられるコンデンサ（たとえば、電解コンデンサ）は、部品寿命が比較的短いため、削減が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１５３２３６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、上記特許文献１に記載の電力変換装置では、平滑コンデンサによる脈流を平滑する機能を補助するための制御を行うために、比較的複雑な回路構成が必要となる。このため、上記特許文献１に記載の電力変換装置では、平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減しているものの、回路構成が比較的複雑になるという問題点がある。
【０００７】
この発明は、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、この発明の１つの目的は、回路構成が複雑になるのを抑制しながら、平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、入力された電力を変換して出力する電力変換部と、電力変換部の出力側または入力側に設けられるとともに、電力変換部における電力の変換に伴う脈流を平滑するための平滑コンデンサと、電力変換部と平滑コンデンサとの間に設けられ、リアクトルとフィルタ用コンデンサとを含み、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部を吸収するフィルタ回路部と、を備え、フィルタ回路部は、フィルタ用コンデンサに、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部を誘導するとともに、リアクトルに、脈流のうちの低周波成分または直流成分、および、高周波成分の残りの一部を誘導するように構成されている。
【０００９】
この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部を吸収するフィルタ回路部が、電力変換部と平滑コンデンサとの間に設けられている。これにより、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部がフィルタ回路部に吸収されるので、平滑コンデンサに流れる脈流（電流の脈動）に含まれる高周波成分を減らすことができる。これにより、平滑コンデンサに流れる電流の総量を減らすことができるので、平滑コンデンサにおいて脈流を平滑するのに必要となる平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減することができる。また、上記一の局面による電力変換装置では、上記のように、フィルタ回路部は、リアクトルとフィルタ用コンデンサとを含む。これにより、低周波成分を誘導し易いリアクトルと高周波成分を誘導し易いフィルタ用コンデンサとにより、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部をフィルタ用コンデンサに容易に誘導することができる。これにより、リアクトルおよびフィルタ用コンデンサの比較的簡易な構成によって、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部を吸収することができる。これらの結果、回路構成が複雑になるのを抑制しながら、平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減することができる。また、フィルタ回路部の共振周波数を調整することによって、低周波成分および高周波成分を、それぞれ、リアクトルとフィルタ用コンデンサとに容易に誘導し易くすることができるので、フィルタ回路部に用いられるリアクトルおよびフィルタ用コンデンサは、比較的小容量の部品で構成することができる。これにより、フィルタ回路部は平滑コンデンサとして用いられるコンデンサと比較して小型化することができるので、装置の小型化が期待できる。
また、上記一の局面による電力変換装置では、上記のように、フィルタ回路部は、フィルタ用コンデンサに、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部を誘導するとともに、リアクトルに、脈流のうちの低周波成分または直流成分、および、高周波成分の残りの一部を誘導するように構成されている。これにより、フィルタ用コンデンサに、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部が誘導されるので、フィルタ回路部において、脈流のうちの高周波成分の少なくとも一部を確実に吸収することができる。また、リアクトルに、脈流のうちの低周波成分または直流成分、および、高周波成分の残りの一部が誘導されるので、リアクトルを介して、平滑コンデンサにより、脈流のうちの低周波成分または直流成分、および、高周波成分の残りの一部を確実に平滑することができる。
【００１０】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、フィルタ回路部の共振周波数は、少なくとも高周波成分の周波数よりも低い値に設定されている。ここで、リアクトルとフィルタ用コンデンサとからなるフィルタ回路部の共振周波数を高周波成分の周波数よりも低くした場合、フィルタ用コンデンサに誘導される高周波成分は、リアクトルに誘導される高周波成分よりも多くなる。したがって、上記のように構成すれば、フィルタ回路部において、フィルタ用コンデンサに高周波成分のうちの５０％よりも多くを吸収することができるので、平滑コンデンサに流れる脈流に含まれる高周波成分を確実に減らすことができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、フィルタ回路部の共振周波数は、少なくとも高周波成分の周波数の半分よりも低い値に設定されている。ここで、リアクトルとフィルタ用コンデンサとからなるフィルタ回路部の共振周波数を高周波成分の周波数の半分よりも低くした場合、フィルタ用コンデンサに誘導される高周波成分は、リアクトルに誘導される高周波成分の４倍よりも多くなる。したがって、上記のように構成すれば、フィルタ回路部において、フィルタ用コンデンサに高周波成分のうちの８０％よりも多くを吸収することができるので、平滑コンデンサに流れる脈流に含まれる高周波成分をより確実に減らすことができる。
【００１２】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、平滑コンデンサは、電解コンデンサであり、フィルタ用コンデンサは、フィルムコンデンサである。ここで、電解コンデンサは、フィルムコンデンサと比較して、体積当たりの内部抵抗が大きいので体積当たりの許容電流値（流すことが可能な電流の最大値）が小さいものの、体積当たりの静電容量が大きい。また、脈流のうちの高周波成分以外の成分は、平滑するのに比較的大きな静電容量が必要である。この場合、必然的にコンデンサの並列数が多くなるので、各々のコンデンサに流れる電流が比較的少なくなる。すなわち、電解コンデンサは、脈流のうちの高周波成分以外の成分を平滑するのに適している。一方、フィルムコンデンサは、電解コンデンサと比較して、体積当たりの内部抵抗が小さいので体積当たりの許容電流値が大きいものの、体積当たりの静電容量が小さい。また、脈流のうちの高周波成分は、平滑するのに比較的大きな静電容量は不要である。この場合、必然的にコンデンサの並列数が少なくなるので、各々のコンデンサに流れる電流が比較的大きくなる。すなわち、フィルムコンデンサは、高周波成分を平滑するのに適している。したがって、上記のように構成すれば、脈流のうちの高周波成分以外の成分を、高周波成分以外の成分を平滑するのに適した電解コンデンサにより効率的に平滑するとともに、脈流のうちの高周波成分を、高周波成分を平滑するのに適したフィルムコンデンサにより効率的に吸収（平滑）することができる。これにより、フィルタ用コンデンサが大容量化するのを抑制することができるので、フィルタ回路部が大型化するのを抑制することができる。
【００１３】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、脈流は、電力変換部において変換される電力の周波数に対応する低周波成分または直流成分と、電力変換部の動作周波数に対応する高周波成分と、を含む。
【００１４】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、電力変換部は、交流電力を直流電力に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換部であり、平滑コンデンサは、ＡＣ／ＤＣ変換部から出力された出力電流を平滑するように構成されており、フィルタ回路部は、出力電流から、高周波成分の少なくとも一部を吸収するように構成されている。このように構成すれば、ＡＣ／ＤＣ変換部から出力された出力電流を平滑するための平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減することができる。
【００１５】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、電力変換部は、直流電力の電圧を変換するためのＤＣ／ＤＣ変換部であり、平滑コンデンサは、ＤＣ／ＤＣ変換部に入力される入力電流を平滑するように構成されており、フィルタ回路部は、入力電流から、高周波成分の少なくとも一部を吸収するように構成されている。このように構成すれば、ＤＣ／ＤＣ変換部に入力される入力電流を平滑するための平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上記のように、回路構成が複雑になるのを抑制しながら、平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による電力変換装置の全体構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による電力変換装置のＡＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間に設けられたＬＣフィルタによる高周波成分と低周波成分との分離を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間に設けられたＬＣフィルタによる高周波成分と直流成分との分離を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による電力変換装置のＡＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間に設けられたＬＣフィルタの設計方法を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間に設けられたＬＣフィルタの設計方法を説明するための図である。
【図６】シミュレーションに用いた回路構成１（ＡＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間、および、ＤＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間のいずれにもＬＣフィルタを設けない構成）を示した図である。
【図７】シミュレーションに用いた回路構成２（ＡＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間にＬＣフィルタを設けるとともに、ＤＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間にＬＣフィルタを設けない構成）を示した図である。
【図８】シミュレーションに用いた回路構成３（ＡＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間にＬＣフィルタを設けないとともに、ＤＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間にＬＣフィルタを設けた構成）を示した図である。
【図９】ＡＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間にＬＣフィルタを設けない場合と設けた場合とを比較するシミュレーション結果を示した図である。
【図１０】ＤＣ／ＤＣ変換部とバルクコンデンサとの間にＬＣフィルタを設けない場合と設けた場合とを比較するシミュレーション結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、電力変換装置１００は、単相の交流電源２００から入力された交流電力を直流電力に変換して負荷３００に出力するように構成されている。交流電源２００は、たとえば、商用電源（１００Ｖ、５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）である。また、負荷３００は、たとえば、直流電圧で動作する機器、バッテリ等である。
【００２１】
電力変換装置１００は、入力された電力を変換して出力するＡＣ／ＤＣ変換部１１、ＤＣ／ＤＣ変換部１２を備える。なお、ＡＣ／ＤＣ変換部１１およびＤＣ／ＤＣ変換部１２は、特許請求の範囲の「電力変換部」の一例である。
【００２２】
ＡＣ／ＤＣ変換部１１は、交流電源２００から入力された交流電力を直流電力に変換して後述するバルクコンデンサ２０側に出力するように構成されている。ＡＣ／ＤＣ変換部１１は、複数のスイッチング素子がＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御されることによって、電力の変換を行うように構成されている。ＡＣ／ＤＣ変換部１１は、フルブリッジ方式のスイッチングを行うように構成されている。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣ変換部１２は、後述するバルクコンデンサ２０側から入力された直流電力の電圧を変換して負荷３００に出力するように構成されている。ＤＣ／ＤＣ変換部１２は、複数のスイッチング素子がＰＷＭ制御されることによって、電力の変換を行うように構成されている。ＤＣ／ＤＣ変換部１２は、フルブリッジ型の回路構成を有する。ＤＣ／ＤＣ変換部１２は、単方向型の電力変換部として構成されている。
【００２４】
電力変換装置１００は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１における電力の変換に伴う脈流３０ａ（図２参照）およびＤＣ／ＤＣ変換部１２における電力の変換に伴う脈流３０ｂ（図３参照）を平滑するためのバルクコンデンサ２０を備える。バルクコンデンサ２０は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１の出力側かつＤＣ／ＤＣ変換部１２の入力側に、ＡＣ／ＤＣ変換部１１およびＤＣ／ＤＣ変換部１２に対して並列に接続されている。バルクコンデンサ２０は、電解コンデンサである。ここで、電解コンデンサは、フィルムコンデンサ（後述する）と比較して、体積当たりの内部抵抗が大きいので体積当たりの許容電流値（流すことが可能な電流の最大値）が小さいものの、体積当たりの静電容量が大きい。また、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂ以外の成分は、平滑するのに比較的大きな静電容量が必要である。この場合、必然的にコンデンサの並列数が多くなるので、各々のコンデンサに流れる電流が比較的少なくなる。すなわち、電解コンデンサは、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂ以外の成分を平滑するのに適している。図２に示すように、バルクコンデンサ２０は、複数の電解コンデンサが互いに並列に接続されている。なお、脈流３０ａおよび脈流３０ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「出力電流」および「入力電流」の一例である。また、バルクコンデンサ２０は、特許請求の範囲の「平滑コンデンサ」の一例である。
【００２５】
ＡＣ／ＤＣ変換部１１からバルクコンデンサ２０側に出力される脈流３０ａは、ＡＣ／ＤＣ変換部１１において変換される電力の周波数（交流電源２００の周波数）（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）に対応する低周波成分３１（交流電源２００が単相であるので、交流電源２００の周波数の２倍の周波数）と、ＡＣ／ＤＣ変換部１１の（スイッチングの）動作周波数に対応する高周波成分３２ａ（たとえば、６０ｋＨｚ）と、を含む。そして、バルクコンデンサ２０は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１から出力された脈流３０ａを平滑するように構成されている。
【００２６】
また、図３に示すように、バルクコンデンサ２０側からＤＣ／ＤＣ変換部１２に入力される脈流３０ｂは、ＤＣ／ＤＣ変換部１２において変換される電力の直流成分３３と、ＤＣ／ＤＣ変換部１２の（スイッチングの）動作周波数に対応する高周波成分３２ｂ（たとえば、６０ｋＨｚ）と、を含む。そして、バルクコンデンサ２０は、ＤＣ／ＤＣ変換部１２に入力される脈流３０ｂを平滑するように構成されている。
【００２７】
ここで、本実施形態では、図２に示すように、電力変換装置１００は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１とバルクコンデンサ２０との間に設けられ、脈流３０ａのうちの高周波成分３２ａの少なくとも一部を吸収するＬＣフィルタ４１を備える。また、図３に示すように、電力変換装置１００は、バルクコンデンサ２０とＤＣ／ＤＣ変換部１２との間に設けられ、脈流３０ｂのうちの高周波成分３２ｂの少なくとも一部を吸収するＬＣフィルタ４２を備える。なお、ＬＣフィルタ４１およびＬＣフィルタ４２は、特許請求の範囲の「フィルタ回路部」の一例である。
【００２８】
図２に示すように、ＬＣフィルタ４１は、リアクトル４１ａと、コンデンサ４１ｂと、を含む。本実施形態では、コンデンサ４１ｂは、フィルムコンデンサである。ここで、フィルムコンデンサは、電解コンデンサと比較して、体積当たりの内部抵抗が小さいので体積当たりの許容電流値が大きいものの、体積当たりの静電容量が小さい。また、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂは、平滑するのに比較的大きな静電容量は不要である。この場合、必然的にコンデンサの並列数が少なくなるので、各々のコンデンサに流れる電流が比較的大きくなる。すなわち、フィルムコンデンサは、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂを平滑するのに適している。後述するように、コンデンサ４１ｂには脈流３０ａのうちの高周波成分３２ａの一部のみが流れるので、コンデンサ４１ｂの容量（静電容量）は、バルクコンデンサ２０の容量（静電容量）と比較して非常に小さく（たとえば、数百分の一の値に）設定されている。なお、コンデンサ４１ｂは、特許請求の範囲の「フィルタ用コンデンサ」の一例である。
【００２９】
ＬＣフィルタ４１は、コンデンサ４１ｂに、脈流３０ａのうちの高周波成分３２ａの少なくとも一部を誘導するとともに、リアクトル４１ａに、脈流３０ａのうちの低周波成分３１および高周波成分３２ａの残りの一部を誘導するように構成されている。すなわち、本実施形態では、ＬＣフィルタ４１は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１から出力された脈流３０ａから、高周波成分３２ａの少なくとも一部を吸収するように構成されている。
【００３０】
図３に示すように、ＬＣフィルタ４２は、リアクトル４２ａと、コンデンサ４２ｂと、を含む。本実施形態では、コンデンサ４２ｂは、フィルムコンデンサである。後述するように、コンデンサ４２ｂには脈流３０ｂのうちの高周波成分３２ｂの一部のみが流れるので、コンデンサ４２ｂの容量（静電容量）は、バルクコンデンサ２０の容量（静電容量）と比較して非常に小さく（たとえば、数百分の一の値に）設定されている。なお、コンデンサ４２ｂは、特許請求の範囲の「フィルタ用コンデンサ」の一例である。
【００３１】
ＬＣフィルタ４２は、コンデンサ４２ｂに、脈流３０ｂのうちの高周波成分３２ｂの少なくとも一部を誘導するとともに、リアクトル４２ａに、脈流３０ｂのうちの直流成分３３、および、高周波成分３２ｂの残りの一部を誘導するように構成されている。すなわち、本実施形態では、ＬＣフィルタ４２は、ＤＣ／ＤＣ変換部１２に入力される脈流３０ｂから、高周波成分３２ｂの少なくとも一部を吸収するように構成されている。
【００３２】
ここで、リアクトル４１ａ、４２ａとコンデンサ４１ｂ、４２ｂとからなるＬＣフィルタ４１、４２の共振周波数ｆｒを高周波成分３２ａ、３２ｂの周波数ｆｒｉｐ＿ｈの半分よりも低くした場合、コンデンサ４１ｂ、４２ｂに誘導される高周波成分３２ａ、３２ｂは、リアクトル４１ａ、４２ａに誘導される高周波成分３２ａ、３２ｂの４倍よりも多くなる。したがって、本実施形態では、ＬＣフィルタ４１、４２の共振周波数ｆｒは、少なくとも高周波成分３２ａ、３２ｂの周波数ｆｒｉｐ＿ｈの半分よりも低い値に設定されている。
【００３３】
具体的には、図４に示すように、脈流３０ａをコンデンサ４１ｂとリアクトル４１ａとに分流させる場合、コンデンサ４１ｂに流れる電流ＩＣＦ１とリアクトル４１ａに流れる電流ＩＬＦ１との比率は、コンデンサ４１ｂのインピーダンスＺＣＦ１とリアクトル４１ａのインピーダンスＺＬＦ１との比率に応じて変化する。コンデンサ４１ｂおよびリアクトル４１ａの共振周波数ｆｒは、リアクトル４１ａのインダクタンスＬＦ１（∝ＺＬＦ１）およびコンデンサ４１ｂのキャパシタンスＣＦ１（∝−１ＺＣＦ１）を用いて、ｆｒ＝１／（２π×√（ＬＦ１・ＣＦ１））と表わされる。脈流３０ａのうちの高周波成分３２ａの周波数をｆとすると、ｆ＝ｆｒの場合、ＺＣＦ１＝ＺＬＦ１となり、ＩＬＦ１：ＩＣＦ１＝１：１となる。また、ｆ＝２ｆｒの場合、ＺＬＦ１：ＺＣＦ１＝２：０．５となり、ＩＬＦ１：ＩＣＦ１＝１：４となる。したがって、共振周波数ｆｒがｆｒ≦１／２×ｆとなるように、コンデンサ４１ｂのインピーダンスＺＣＦ１およびリアクトル４１ａのインピーダンスＺＬＦ１を設定することによって、脈流３０ａのうちの高周波成分３２ａの８０％以上をコンデンサ４１ｂに分流させることができる。
【００３４】
なお、共振周波数ｆｒがｆｒ≦１／２×ｆとなるように、コンデンサ４１ｂのインピーダンスＺＣＦ１およびリアクトル４１ａのインピーダンスＺＬＦ１が設定された場合、脈流３０ａのうちの低周波成分３１に対するインピーダンスＺＬＦ１は微小な値（殆ど無視できる値）となる。この場合、低周波成分３１は、コンデンサ４１ｂとバルクコンデンサ２０とに、それぞれ、コンデンサ４１ｂの容量（静電容量）とバルクコンデンサ２０の容量（静電容量）との比率で分流される。したがって、脈流３０ａのうちの低周波成分３１の殆ど（９９％以上）は、バルクコンデンサ２０に流れる。
【００３５】
また、図５に示すように、脈流３０ｂをコンデンサ４２ｂとリアクトル４２ａとから流入させる場合も、脈流３０ａをコンデンサ４１ｂとリアクトル４１ａとに分流させる場合と同様の方法で、共振周波数ｆｒを設定することができる。すなわち、コンデンサ４２ｂおよびリアクトル４２ａの共振周波数ｆｒは、リアクトル４２ａのインダクタンスＬＦ２（∝ＺＬＦ２）およびコンデンサ４２ｂのキャパシタンスＣＦ２（∝−１ＺＣＦ２）を用いてｆｒ＝１／（２π×√（ＬＦ２・ＣＦ２））と表わされる。脈流３０ｂのうちの高周波成分３２ｂの周波数をｆとすると、ｆ＝２ｆｒの場合、ＺＬＦ２：ＺＣＦ２＝２：０．５となり、ＩＬＦ２：ＩＣＦ２＝１：４となる。したがって、共振周波数ｆｒがｆｒ≦１／２×ｆとなるように、コンデンサ４２ｂのインピーダンスＺＣＦ２およびリアクトル４２ａのインピーダンスＺＬＦ２を設定することによって、脈流３０ｂのうちの高周波成分３２ｂの８０％以上をコンデンサ４２ｂから流入させることができる。
【００３６】
（バルクコンデンサの設計方法）
次に、バルクコンデンサ２０の設計方法を説明する。
【００３７】
まず、シミュレーションにより、バルクコンデンサ２０に印加される電圧（以下、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）（図９および図１０参照））が許容範囲となるようにバルクコンデンサ２０の容量（静電容量）の最低値を決定する。なお、図９および図１０では、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動の許容範囲の上限値および下限値を、それぞれ、＋Ａおよび−Ａで表している。
【００３８】
次に、バルクコンデンサ２０に含まれる複数の電解コンデンサ各々に流れる電流の実効値をシミュレーションから確認する。
【００３９】
次に、複数の電解コンデンサ各々に流れる電流の実効値に基づいて、使用する（並列する）電解コンデンサの最低個数を決定する。
【００４０】
次に、複数の電解コンデンサ各々に流れる電流の実効値を、使用する電解コンデンサの最低個数で割り、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値を計算する。
【００４１】
次に、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値が、電解コンデンサの定格電流値以内であれば、電解コンデンサの使用個数（並列する個数）を決定する。また、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値が、電解コンデンサの定格電流値を超過している場合は、電解コンデンサの（並列する）個数を増やして、再度、複数の電解コンデンサ各々に流れる電流の実効値を、使用する（並列する）電解コンデンサの最低個数で割り、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値を計算する。
【００４２】
（ＬＣフィルタによるバルクコンデンサの容量削減効果）
次に、図６〜図１０を参照して、ＬＣフィルタ４１、４２によるバルクコンデンサ２０の容量削減効果を、シミュレーション結果を用いて説明する。
【００４３】
まず、シミュレーションに用いた４種類の回路構成について説明する。図６に示すように、第１の回路構成（回路構成１）は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１とバルクコンデンサ２０との間にＬＣフィルタ４１を設けないとともに、ＤＣ／ＤＣ変換部１２とバルクコンデンサ２０との間にＬＣフィルタ４２を設けない構成である。また、図７に示すように、第２の回路構成（回路構成２）は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１とバルクコンデンサ２０との間にＬＣフィルタ４１を設けるとともに、ＤＣ／ＤＣ変換部１２とバルクコンデンサ２０との間にＬＣフィルタ４２を設けない構成である。また、図８に示すように、第３の回路構成（回路構成３）は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１とバルクコンデンサ２０との間にＬＣフィルタ４１を設けないとともに、ＤＣ／ＤＣ変換部１２とバルクコンデンサ２０との間にＬＣフィルタ４２を設ける構成である。
【００４４】
次に、図６の回路構成１と図７の回路構成２とを用いて、ＡＣ／ＤＣ変換部１１とバルクコンデンサ２０との間にＬＣフィルタ４１を設けない場合と設けた場合とを比較するシミュレーション（以下、シミュレーション１）について説明する。
【００４５】
シミュレーション１では、まず、図６に示すように、回路構成１（ＬＣフィルタ４１無し、ＬＣフィルタ４２無し）において、ＡＣ／ＤＣ変換部１１へＡＣ電圧Ｖａｃ（図９参照）を印加した場合の、バルク電圧Ｖｂｕｌｋ、ＡＣ／ＤＣ変換部１１から出力される出力電流（以下、ＡＣ／ＤＣ変換部１１の出力電流Ｉｂｕｌｋ１）およびバルクコンデンサ２０に流れる電流（以下、バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋ）を算出した。そして、図９（Ａ）に示すシミュレーション結果が得られた。図９（Ａ）では、回路構成１（図６参照）において、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値が、電解コンデンサの定格電流値Ｉｒを超過しないように、Ｎ１個の電解コンデンサが並列接続されている場合（条件１）のシミュレーション結果を示している。なお、条件１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値をＩ１（＜Ｉｒ）とする。
【００４６】
図９（Ａ）に示すように、ＬＣフィルタ４１を設けない構成では、ＡＣ／ＤＣ変換部１１の出力電流Ｉｂｕｌｋ１はそのままバルクコンデンサ２０側に流れるので、バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋ（低周波リップル＋高周波リップル）の波形は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１の出力電流Ｉｂｕｌｋ１の低周波リップルおよび高周波リップルの影響を大きく受けた波形であることが示されている。また、条件１では、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）が、許容範囲の上限値（＋Ａ）および下限値（−Ａ）から離れている（許容範囲に対して余裕がある）ことが示されている。このため、条件１は、バルクコンデンサ２０に流れ込む電流（バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋ）が大きすぎて、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの許容範囲に対して余分な電解コンデンサが取り付けられている状態であると言える。
【００４７】
次に、図７に示すように、回路構成２（ＬＣフィルタ４１有り、ＬＣフィルタ４２無し）において、ＡＣ／ＤＣ変換部１１へＡＣ電圧Ｖａｃを入力した場合の、バルク電圧Ｖｂｕｌｋ、ＡＣ／ＤＣ変換部１１の出力電流Ｉｂｕｌｋ１、ＬＣフィルタ４１のコンデンサ４１ｂに流れる電流（以下、ＬＣフィルタ４１のＣ電流Ｉｃ＿ｆｉｌｔｅｒ１）およびバルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋを算出した。そして、図９（Ｂ）に示すシミュレーション結果が得られた。図９（Ｂ）では、回路構成２において、（条件１と同様に）Ｎ１個の電解コンデンサが並列接続されている場合（条件２−１）のシミュレーション結果を示している。なお、条件２−１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値をＩ２（＜Ｉｒ）とする。
【００４８】
図９（Ｂ）に示すように、ＬＣフィルタ４１を設けた構成では、ＡＣ／ＤＣ変換部１１の出力電流Ｉｂｕｌｋ１は、ＬＣフィルタ４１のＣ電流Ｉｃ＿ｆｉｌｔｅｒ１（高周波リップル（高周波成分）の大部分）と、バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋ（低周波リップル（低周波成分）＋高周波リップルの一部）とに分離していることが示されている。すなわち、ＬＣフィルタ４１を設けることによって、ＬＣフィルタ４１を設けない場合（図９（Ａ）に示す条件１の場合）と比較して、バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋが小さくなっている。これにより、条件２−１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値Ｉ２は、条件１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値Ｉ１よりも小さくなっている（電解コンデンサの定格電流値Ｉｒに対して余裕がある（十分に小さい））。また、条件２−１では、条件１と電解コンデンサの並列数（Ｎ１個）が等しいので、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）は、条件１と等しい。すなわち、条件２では、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）が、許容範囲の上限値（＋Ａ）および下限値（−Ａ）から離れている（許容範囲に対して余裕がある）ことが示されている。このため、条件２−１は、電解コンデンサの並列数を削減することが可能であると言える。
【００４９】
次に、図７に示すように、回路構成２（ＬＣフィルタ４１有り、ＬＣフィルタ４２無し）において、電解コンデンサの並列数を条件２−１から減少させた上で、ＡＣ／ＤＣ変換部１１へＡＣ電圧Ｖａｃ（図９参照）を印加した場合の、バルク電圧Ｖｂｕｌｋ、ＡＣ／ＤＣ変換部１１の出力電流Ｉｂｕｌｋ１およびバルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋを算出した。そして、図９（Ｃ）に示すシミュレーション結果が得られた。図９（Ｃ）では、回路構成２（図７参照）において、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値（Ｉ３）が電解コンデンサの定格電流値Ｉｒを超過しないとともに、電解コンデンサの並列数が条件２−１よりも少ないＮ２（＜Ｎ１）個の電解コンデンサが並列接続されている場合（条件２−２）のシミュレーション結果を示している。なお、条件２−２における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値をＩ３（＜Ｉｒ）とする。
【００５０】
図９（Ｃ）に示すように、条件２−２では、電解コンデンサの並列数を、条件２−１よりも少なくした分だけ、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）のピーク値（最大値および最小値）が、許容範囲の上限値（＋Ａ）および下限値（−Ａ）に近づいている（許容範囲に対する余裕が少なくなっている）ことが示されている。ここで、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）のピーク値（最大値および最小値）が、許容範囲の上限値（＋Ａ）付近および下限値（−Ａ）付近となることが設計上好ましい。すなわち、条件２−２は、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）に関して、最適な設計であると言える。また、条件２−２における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値Ｉ３は、条件２−１に対して電解コンデンサの並列数を少なくした分だけ、条件２−１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値Ｉ２より大きい。これにより、条件２−２では、条件１と同様に、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値が電解コンデンサの定格電流値Ｉｒに比較的近い値になっている。すなわち、条件２−２は、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値に関して、最適な設計であると言える。
【００５１】
上記の条件１と条件２−２との比較から、ＬＣフィルタ４１を設けることによって、ＬＣフィルタ４１を設けない場合と比較して、バルクコンデンサ２０に用いられる電解コンデンサの個数を減らせることが示された。
【００５２】
次に、図６の回路構成１と図８の回路構成３とを用いて、ＤＣ／ＤＣ変換部１２とバルクコンデンサ２０との間にＬＣフィルタ４２を設けない場合と設けた場合とを比較するシミュレーション（以下、シミュレーション２）について説明する。
【００５３】
シミュレーション２では、まず、図６に示すように、回路構成１（ＬＣフィルタ４１無し、ＬＣフィルタ４２無し）において、ＡＣ／ＤＣ変換部１１へＡＣ電圧Ｖａｃを印加した場合の、バルク電圧Ｖｂｕｌｋ、バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋおよびバルクコンデンサ２０の出力電流Ｉｂｕｌｋ２を算出した。そして、図１０（Ａ）に示すシミュレーション結果が得られた。図１０（Ａ）では、回路構成１において、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値が、電解コンデンサの定格電流値Ｉｒを超過しないように、Ｎ１個の電解コンデンサが並列接続されている場合（条件１）のシミュレーション結果を示している。なお、条件１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値をＩ１（＜Ｉｒ）とする。
【００５４】
図１０（Ａ）に示すように、ＬＣフィルタ４２を設けない構成では、バルクコンデンサ２０の出力電流Ｉｂｕｌｋ２がそのままＤＣ／ＤＣ変換部１２に流れる電流となるので、バルクコンデンサ２０の出力電流Ｉｂｕｌｋ２（ＤＣ成分（直流成分３３）＋高周波リップル（高周波成分））の波形は、ＤＣ／ＤＣ変換部１２に流れる電流のＤＣ成分および高周波リップルを含む波形であることが示されている。また、条件１では、上述したように、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）が、許容範囲の上限値（＋Ａ）および下限値（−Ａ）から離れている（許容範囲に対して余裕がある）ことが示されている。このため、条件１は、上述したように、バルクコンデンサ２０に流れ込む電流（バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋ）が大きすぎて、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの許容範囲に対して余分な電解コンデンサが取り付けられている状態であると言える。
【００５５】
次に、図８に示すように、回路構成３（ＬＣフィルタ４１無し、ＬＣフィルタ４２有り）において、ＡＣ／ＤＣ変換部１１へＡＣ電圧Ｖａｃを入力した場合の、バルク電圧Ｖｂｕｌｋ、バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋ、バルクコンデンサ２０の出力電流Ｉｂｕｌｋ２およびＬＣフィルタ４２のコンデンサ４２ｂに流れる電流（以下、ＬＣフィルタ４２のＣ電流Ｉｃ＿ｆｉｌｔｅｒ２）を算出した。そして、図１０（Ｂ）に示すシミュレーション結果が得られた。図１０（Ｂ）では、回路構成３において、（条件１と同様に）Ｎ１個の電解コンデンサが並列接続されている場合（条件３−１）のシミュレーション結果を示している。なお、条件３−１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値をＩ４（＜Ｉｒ）とする。
【００５６】
図１０（Ｂ）に示すように、ＬＣフィルタ４２を設けた構成では、バルクコンデンサ２０の出力電流Ｉｂｕｌｋ２およびＬＣフィルタ４２のＣ電流Ｉｃ＿ｆｉｌｔｅｒ２がＤＣ／ＤＣ変換部１２に流れる電流となるので、ＤＣ／ＤＣ変換部１２に流れる電流が、バルクコンデンサ２０の出力電流Ｉｂｕｌｋ２（ＤＣ成分）と、ＬＣフィルタ４２のＣ電流Ｉｃ＿ｆｉｌｔｅｒ２（高周波リップル（高周波成分）の大部分）とに分離していることが示されている。すなわち、ＬＣフィルタ４２を設けることによって、ＬＣフィルタ４２を設けない場合（図１０（Ａ）に示す条件１の場合）と比較して、バルクコンデンサ電流Ｉｃ＿ｂｕｌｋが小さくなっている。これにより、条件３−１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値Ｉ４は、条件１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値Ｉ１よりも小さくなっている（電解コンデンサの定格電流値Ｉｒに対して余裕がある（十分に小さい））。また、条件３−１では、条件１と電解コンデンサの並列数（Ｎ１個）が等しいので、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）は、条件１と等しい。すなわち、条件３−１では、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）が、許容範囲の上限値（＋Ａ）および下限値（−Ａ）から離れている（許容範囲に対して余裕がある）ことが示されている。このため、条件３−１は、電解コンデンサの並列数を削減することが可能であると言える。
【００５７】
次に、図８に示すように、回路構成３（ＬＣフィルタ４１無し、ＬＣフィルタ４２有り）において、電解コンデンサの並列数を条件３−１から減少させた上で、ＡＣ／ＤＣ変換部１１へＡＣ電圧Ｖａｃを入力した場合の、バルク電圧Ｖｂｕｌｋ、バルクコンデンサ電流Iｃ＿ｂｕｌｋ、バルクコンデンサ２０の出力電流Ｉｂｕｌｋ２およびＬＣフィルタ４２のＣ電流Ｉｃ＿ｆｉｌｔｅｒ２を算出した。そして、図１０（Ｃ）に示すシミュレーション結果が得られた。図１０（Ｃ）では、回路構成３（図８参照）において、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値（Ｉ５）が電解コンデンサの定格電流値Ｉｒを超過しないとともに、解コンデンサの並列数が条件３−１よりも少ないＮ３（＜Ｎ１）個の電解コンデンサが並列接続されている場合（条件３−２）のシミュレーション結果を示している。なお、条件３−２における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値をＩ５（＜Ｉｒ）とする。
【００５８】
図１０（Ｃ）に示すように、条件３−２では、電解コンデンサの並列数を、条件３−１よりも少なくした分だけ、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）が、許容範囲の上限値（＋Ａ）および下限値（−Ａ）に近づいている（許容範囲に対する余裕が少なくなっている）ことが示されている。すなわち、条件３−２は、上述した条件２−２と同様に、バルク電圧Ｖｂｕｌｋの変動（ＡＣ成分）に関して、最適な設計であると言える。また、条件３−２における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値Ｉ５は、条件３−１に対して電解コンデンサの並列数を少なくした分だけ、条件３−１における電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値Ｉ４より大きい。これにより、条件３−２では、条件１と同様に、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値が電解コンデンサの定格電流値Ｉｒに比較的近い値になっている。すなわち、条件３−２は、上述した条件２−２と同様に、電解コンデンサ１個当たりに流れる電流の実効値に関して、最適な設計であると言える。
【００５９】
上記の条件１と条件３−２との比較から、ＬＣフィルタ４２を設けることによって、ＬＣフィルタ４２を設けない場合と比較して、バルクコンデンサ２０に用いられる電解コンデンサの個数を減らせることが示された。
【００６０】
（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６１】
本実施形態では、上記のように、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂの少なくとも一部を吸収するＬＣフィルタ４１、４２が、ＡＣ／ＤＣ変換部１１、ＤＣ／ＤＣ変換部１２とバルクコンデンサ２０との間に設けられている。これにより、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂの少なくとも一部がＬＣフィルタ４１、４２に吸収されるので、バルクコンデンサ２０に流れる脈流３０ａ、３０ｂ（電流の脈動）に含まれる高周波成分３２ａ、３２ｂを減らすことができる。これにより、バルクコンデンサ２０に流れる電流の総量を減らすことができるので、バルクコンデンサ２０において脈流３０ａ、３０ｂを平滑するのに必要となるバルクコンデンサ２０として用いられるコンデンサ（電解コンデンサ）の個数を削減することができる。また、本実施形態では、上記のように、ＬＣフィルタ４１、４２は、リアクトル４１ａ、４２ａとコンデンサ４１ｂ、４２ｂとを含む。これにより、低周波成分３１を誘導し易いリアクトル４１ａ、４２ａと高周波成分３２ａ、３２ｂを誘導し易いコンデンサ４１ｂ、４２ｂとにより、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂの少なくとも一部をコンデンサ４１ｂ、４２ｂに容易に誘導することができる。これにより、リアクトル４１ａ、４２ａおよびコンデンサ４１ｂ、４２ｂの比較的簡易な構成によって、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂの少なくとも一部を吸収することができる。これらの結果、回路構成が複雑になるのを抑制しながら、バルクコンデンサ２０として用いられるコンデンサ（電解コンデンサ）の個数を削減することができる。また、ＬＣフィルタ４１、４２の共振周波数ｆｒを調整することによって、低周波成分３１および高周波成分３２ａ、３２ｂを、それぞれ、リアクトル４１ａ、４２ａとコンデンサ４１ｂ、４２ｂとに容易に誘導し易くすることができるので、ＬＣフィルタ４１、４２に用いられるリアクトル４１ａ、４２ａおよびコンデンサ４１ｂ、４２ｂは、比較的小容量の部品で構成することができる。これにより、ＬＣフィルタ４１、４２はバルクコンデンサ２０として用いられるコンデンサ（電解コンデンサ）と比較して小型化することができるので、装置の小型化が期待できる。
【００６２】
また、本実施形態では、上記のように、ＬＣフィルタ４１、４２の共振周波数ｆｒは、少なくとも高周波成分３２ａ、３２ｂの周波数ｆｒｉｐ＿ｈよりも低い値に設定されている。これにより、ＬＣフィルタ４１、４２において、コンデンサ４１ｂ、４２ｂに高周波成分３２ａ、３２ｂのうちの５０％よりも多くを吸収することができるので、バルクコンデンサ２０に流れる脈流３０ａ、３０ｂに含まれる高周波成分３２ａ、３２ｂを確実に減らすことができる。
【００６３】
また、本実施形態では、上記のように、ＬＣフィルタ４１、４２の共振周波数ｆｒは、少なくとも高周波成分３２ａ、３２ｂの周波数ｆｒｉｐ＿ｈの半分よりも低い値に設定されている。これにより、ＬＣフィルタ４１、４２において、コンデンサ４１ｂ、４２ｂに高周波成分３２ａ、３２ｂのうちの８０％よりも多くを吸収することができるので、バルクコンデンサ２０に流れる脈流３０ａ、３０ｂに含まれる高周波成分３２ａ、３２ｂをより確実に減らすことができる。
【００６４】
また、本実施形態では、上記のように、バルクコンデンサ２０は、電解コンデンサである。また、コンデンサ４１ｂ、４２ｂは、フィルムコンデンサである。これにより、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂ以外の成分を、高周波成分３２ａ、３２ｂ以外の成分を平滑するのに適した電解コンデンサにより効率的に平滑するとともに、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂを、高周波成分３２ａ、３２ｂを平滑するのに適したフィルムコンデンサにより効率的に吸収（平滑）することができる。これにより、コンデンサ４１ｂ、４２ｂが大容量化するのを抑制することができるので、ＬＣフィルタ４１、４２が大型化するのを抑制することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、上記のように、脈流３０ａ、３０ｂは、ＡＣ／ＤＣ変換部１１、ＤＣ／ＤＣ変換部１２において変換される電力の周波数に対応する低周波成分３１または直流成分３３と、ＡＣ／ＤＣ変換部１１、ＤＣ／ＤＣ変換部１２の動作周波数に対応する高周波成分３２ａ、３２ｂと、を含み、ＬＣフィルタ４１、４２は、コンデンサ４１ｂ、４２ｂに、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂの少なくとも一部を誘導するとともに、リアクトル４１ａ、４２ａに、脈流３０ａ、３０ｂのうちの低周波成分３１または直流成分３３、および、高周波成分３２ａ、３２ｂの残りの一部を誘導するように構成されている。これにより、コンデンサ４１ｂ、４２ｂに、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂの少なくとも一部が誘導されるので、ＬＣフィルタ４１、４２において、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂの少なくとも一部を確実に吸収することができる。また、リアクトル４１ａ、４２ａに、脈流３０ａ、３０ｂのうちの低周波成分３１または直流成分３３、および、高周波成分３２ａ、３２ｂの残りの一部が誘導されるので、リアクトル４１ａ、４２ａを介して、バルクコンデンサ２０により、脈流３０ａ、３０ｂのうちの低周波成分３１または直流成分３３、および、高周波成分３２ａ、３２ｂの残りの一部を確実に平滑することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、上記のように、ＡＣ／ＤＣ変換部１１は、交流電力を直流電力に変換するように構成されている。また、バルクコンデンサ２０は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１から出力された脈流３０ａを平滑するように構成されている。そして、ＬＣフィルタ４１は、脈流３０ａから、高周波成分３２ａの少なくとも一部を吸収するように構成されている。これにより、ＡＣ／ＤＣ変換部１１から出力された脈流３０ａを平滑するためのバルクコンデンサ２０として用いられるコンデンサ（電解コンデンサ）の個数を削減することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、上記のように、ＤＣ／ＤＣ変換部１２は、直流電力の電圧を変換するように構成されている。また、バルクコンデンサ２０は、ＤＣ／ＤＣ変換部１２に入力される脈流３０ｂを平滑するように構成されている。そして、ＬＣフィルタ４２は、脈流３０ｂから、高周波成分３２ｂの少なくとも一部を吸収するように構成されている。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換部１２に入力される脈流３０ｂを平滑するためのバルクコンデンサ２０として用いられるコンデンサ（電解コンデンサ）の個数を削減することができる。
【００６８】
［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。
【００６９】
たとえば、上記実施形態では、ＬＣフィルタ４１、４２（フィルタ回路部）の共振周波数ｆｒが、少なくとも高周波成分３２ａ、３２ｂの周波数ｆｒｉｐ＿ｈの半分よりも低い値に設定されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、フィルタ回路部の共振周波数が、高周波成分の周波数の半分よりも高い値に設定されていてもよい。なお、フィルタ回路部の共振周波数が、少なくとも高周波成分の周波数よりも低い値に設定されていることが好ましい。
【００７０】
また、上記実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換部１１とバルクコンデンサ２０（平滑コンデンサ）との間にＬＣフィルタ４１（フィルタ回路部）が設けられているとともに、バルクコンデンサ２０（平滑コンデンサ）とＤＣ／ＤＣ変換部１２との間にＬＣフィルタ４２（フィルタ回路部）が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＡＣ／ＤＣ変換部と平滑コンデンサとの間、または、平滑コンデンサとＤＣ／ＤＣ変換部との間のいずれか一方のみにフィルタ回路部が設けられていてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、電力変換装置１００を、交流電力を直流電力に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換部１１と、直流電力の電圧を変換するためのＤＣ／ＤＣ変換部１２と、を備えるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電力変換部を、ＡＣ／ＤＣ変換部とＤＣ／ＤＣ変換部とのいずれか一方のみを備えるように構成してもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、コンデンサ４１ｂ、４２ｂ（フィルタ用コンデンサ）がフィルムコンデンサである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、フィルタ用コンデンサがフィルムコンデンサ以外のコンデンサ（たとえば、セラミックコンデンサ）であってもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、電力変換装置１００を、単相の交流電源２００から入力された交流電力を直流電力に変換して負荷３００に出力するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電力変換装置を、３相の交流電源から入力された交流電力を直流電力に変換して負荷に出力するように構成してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換部１１を、フルブリッジ方式のスイッチングを行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＡＣ／ＤＣ変換部を、２石方式や１石方式のスイッチングを行うように構成してもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣ変換部１２を、フルブリッジ型の回路構成を有するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＤＣ／ＤＣ変換部を、ハーフブリッジ型の回路構成や共振型の回路構成を有するように構成してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣ変換部１２を、単方向型の電力変換部として構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＤＣ／ＤＣ変換部を、双方向型の電力変換部として構成してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、本発明の「電力変換装置」を、入力された交流電力を直流電力に変換して出力する構成に適用した例を示したが、本発明の「電力変換装置」を、入力された直流電力を交流電力に変換して出力する構成に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１１  ＡＣ／ＤＣ変換部（電力変換部）
１２  ＤＣ／ＤＣ変換部（電力変換部）
２０  バルクコンデンサ（平滑コンデンサ）
３０ａ  脈流（出力電流）
３０ｂ  脈流（入力電流）
３１  低周波成分
３２ａ、３２ｂ  高周波成分
３３  直流成分
４１、４２  ＬＣフィルタ（フィルタ回路部）
４１ａ、４２ａ  リアクトル
４１ｂ、４２ｂ  コンデンサ（フィルタ用コンデンサ）
１００  電力変換装置
ｆｒ  （フィルタ回路部の）共振周波数
ｆｒｉｐ＿ｈ  （高周波成分の）周波数
【要約】
【課題】回路構成が複雑になるのを抑制しながら、平滑コンデンサとして用いられるコンデンサの個数を削減することが可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】この電力変換装置１００は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１、ＤＣ／ＤＣ変換部１２と、ＡＣ／ＤＣ変換部１１、ＤＣ／ＤＣ変換部１２における電力の変換に伴う脈流３０ａ、３０ｂを平滑するためのバルクコンデンサ２０との間に、脈流３０ａ、３０ｂのうちの高周波成分３２ａ、３２ｂの少なくとも一部を吸収するＬＣフィルタ４１、４２が設けられている。
【選択図】図１【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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