JP2013017319A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサセル及びバスバーの配置や形状の設計自由度を確保しつつ、複数のコンデンサセルの間の温度上昇のばらつきを低減することができる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】スイッチング部と、複数のコンデンサセル３０からなるコンデンサモジュール３とを備えた電力変換装置。コンデンサモジュール３は、複数のコンデンサセル３０を並列接続すると共にスイッチング部と接続される少なくとも一対のバスバー４１、４２を有する。コンデンサモジュール３は、複数のコンデンサセル３０のうちの少なくとも一つに近接して、コンデンサセル３０のインダクタンスを調整する調整部材５を配設してなる。調整部材５は、コンデンサセル３０に流れるループ電流に起因して生じる磁束に影響を与えることによってコンデンサセル３０のインダクタンスを調整するよう構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の半導体素子からなるスイッチング部と、該スイッチング部と電気的に接続された複数のコンデンサセルからなるコンデンサモジュールとを備えた電力変換装置に関する。

たとえば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、直流電源（バッテリ）と交流回転電機（モータジェネレータ）との間で電力の変換を行う、インバータ、コンバータ等の電力変換装置がある。かかる電力変換装置は、複数の半導体素子からなるスイッチング部と、該スイッチング部と電気的に接続された複数のコンデンサセルからなるコンデンサモジュールとを備える。コンデンサモジュールは、スイッチング部へ入力される電圧を平滑化するための平滑コンデンサを構成している。

コンデンサモジュールは、少なくとも一対のバスバーによって、複数のコンデンサセルを並列接続してなり、上記バスバーがスイッチング部と接続されている。ここで、各コンデンサセルとスイッチング部との間の配線距離が、複数のコンデンサセルの間において異なると、各コンデンサセルの電流経路におけるインダクタンスに差が生じることとなる。電流の高周波成分はインダクタンスがより小さい経路を流れやすい。

ここで、電力変換装置において、スイッチング部におけるスイッチングオン、オフに伴い、コンデンサモジュールにリプル電流が流入することがある。それゆえ、各コンデンサセルの電流経路のインダクタンスに差があると、複数のコンデンサセルの間で、電流密度にばらつきが生じ、その発熱量に差が生じることとなる。その結果、特定のコンデンサセルの発熱が大きくなるおそれがある。

かかる問題に対して、コンデンサセル及びバスバーの配置や形状を工夫して、複数のコンデンサセルの間で、スイッチング部からの配線距離のばらつきを抑制したり、電気抵抗値のばらつきを抑制したりすることにより、インダクタンスのばらつきを抑制する手段が提案されている（特許文献１）。

特開２００４−２８９９５５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、コンデンサセル及びバスバーの配置や形状を工夫して、インダクタンスの調整を行うこととなるため、これらの部材の配置や形状に制約が生じてしまう。その結果、電力変換装置の設計自由度が小さくなるおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、コンデンサセル及びバスバーの配置や形状の設計自由度を確保しつつ、複数のコンデンサセルの間の温度上昇のばらつきを低減することができる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、複数の半導体素子からなるスイッチング部と、該スイッチング部と電気的に接続された複数のコンデンサセルからなるコンデンサモジュールとを備えた電力変換装置において、
上記コンデンサモジュールは、上記複数のコンデンサセルを並列接続すると共に上記スイッチング部と接続される少なくとも一対のバスバーを有し、
また、上記コンデンサモジュールは、上記複数のコンデンサセルのうちの少なくとも一つに近接して、該コンデンサセルのインダクタンスを調整する調整部材を配設してなり、
該調整部材は、上記コンデンサセルに流れるループ電流に起因して生じる磁束に影響を与えることによって上記コンデンサセルのインダクタンスを調整するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

上記電力変換装置において、上記コンデンサモジュールは、上記複数のコンデンサセルのうちの少なくとも一つに近接して上記調整部材を配設してなる。これにより、該調整部材を用いて各コンデンサセルのインダクタンスを個別に調整することができる。それゆえ、複数のコンデンサセルの間のインダクタンスのばらつきを、上記調整部材を用いて容易に行うことができる。その結果、各コンデンサセルに流れるリプル電流のばらつきを低減することができ、複数のコンデンサセルの間の温度上昇のばらつきを低減することができる。

また、上記のようなコンデンサセルのインダクタンスの調整を、上記調整部材の配置によって行うことができるため、バスバーの形状や配置、或いはコンデンサセルの配置等を工夫する必要もなく、その制約が特になくなる。それゆえ、コンデンサセル及びバスバーの配置や形状の設計自由度を確保することができる。

以上のごとく、上記態様によれば、コンデンサセル及びバスバーの配置や形状の設計自由度を確保しつつ、複数のコンデンサセルの間の温度上昇のばらつきを低減することができる電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、コンデンサモジュールの斜視図。 実施例１における、コンデンサモジュールの断面図。 実施例１における、電力変換装置の回路図。 実施例１における、調整部材の機能の説明図。 実施例２における、コンデンサモジュールの断面図。 実験例における、調整部材を配置した試験回路の回路図。 実験例における、調整部材を配置していない試験回路の回路図。 実験例における、調整部材を配置した試験回路において各コンデンサセルに流れる電流の測定値。 実験例における、調整部材を配置していない試験回路において各コンデンサセルに流れる電流の測定値。 実験例における、各コンデンサセルのインダクタンスを示す線図。 実施例３における、コンデンサモジュールの断面図。 実施例４における、コンデンサモジュールの斜視図。 実施例４における、調整部材の機能の説明図。 実施例５における、コンデンサモジュールの斜視図。

本明細書において、上記コンデンサセルのインダクタンスとは、上記コンデンサセルとこれに接続されたバスバーとによって構成される電流経路のインダクタンスを意味する。また、上記コンデンサセルに流れるループ電流とは、上記コンデンサセルとこれに接続されたバスバーとによって構成される電流経路に流れる電流を意味するものとする。

また、上記調整部材の少なくとも一つは、導電性を有する導電性調整部材であって、近接配置された上記コンデンサセルに流れるループ電流によって生じる磁束が上記導電性調整部材を貫くよう構成することができる（請求項２）。この場合には、上記コンデンサセルに流れるループ電流によって生じる磁束が変化すると、この磁束の変化を妨げる方向に、上記導電性調整部材に渦電流が発生する。つまり、上記コンデンサセルに流れるループ電流によって生じる磁束が増加した場合、この磁束と逆向きとなる磁束が生じるように上記渦電流が発生する。これにより、上記ループ電流によって生じる磁束と上記渦電流によって生じる磁束とが打ち消し合い、コンデンサセルのインダクタンスが減少する。これにより、当該コンデンサセルにリプル電流が流れやすくなる。このようにして、複数のコンデンサセルの間のリプル電流の流れやすさのばらつきを抑制し、その温度上昇のばらつきを容易に低減することができる。

また、上記導電性調整部材は、少なくとも、上記スイッチング部からの配線距離が最も長い上記コンデンサセルに対して近接配置することができる（請求項３）。この場合には、複数のコンデンサセルの間のインダクタンスのばらつきを容易に抑制することができ、複数のコンデンサセルの間の温度上昇のばらつきを低減することができる。

また、上記導電性調整部材は、複数の上記コンデンサセルに対してそれぞれ近接配置されており、上記スイッチング部からの配線距離がより長い上記コンデンサセルに対して近接配置された上記導電性調整部材ほど、上記コンデンサセルに流れるループ電流との結合係数が大きくなるようにすることができる（請求項４）。ここで、結合係数とは、ループ電流によって生じる磁束が導電性調整部材に鎖交する割合を示す。この場合には、上記スイッチング部からの配線距離がより長い上記コンデンサセルに対して近接配置された上記導電性調整部材ほど、上記渦電流が形成されやすくなる。そのため、上記導電性調整部材を設けない場合にインダクタンスが大きくなりやすいコンデンサセルほど、上記導電性調整部材によってインダクタンスを低減することができる。その結果、複数のコンデンサセルの間のインダクタンスのばらつきを効果的に低減することができる。

また、上記導電性調整部材は、平板状の部材であり、その主面が、近接配置された上記コンデンサセルに流れる上記ループ電流の経路と平行となるよう構成されていてもよい（請求項５）。この場合には、上記導電性調整部材に流れる上記渦電流が形成されやすくなる。そのため、コンデンサセルのインダクタンスをより効果的に調整することができる。なお、上記導電性調整部材の主面が上記ループ電流の経路と平行となるとは、実質的に平行であることも含み、上述の効果が充分に得られる範囲で厳密な平行からずれていてもよい。以下、同様である。

また、上記調整部材の少なくとも一つは、磁性を備えた磁性調整部材であって、近接配置された上記コンデンサセルに流れるループ電流によって生じる磁束が上記磁性調整部材の一部に形成されるよう構成することもできる（請求項６）。この場合には、上記磁性調整部材を近接配置したコンデンサセルのインダクタンスを大きくすることができる。つまり、上記のように磁性調整部材を配置すると、上記コンデンサセルに流れるループ電流によって生じる磁束が大きくなる。その結果、コンデンサセルのインダクタンスが大きくなる。これにより、各コンデンサセルのインダクタンスを容易に調整することができるため、複数のコンデンサセルの間のインダクタンスのばらつきを容易に低減することができ、温度上昇のばらつきを容易に低減することができる。

また、上記磁性調整部材は、少なくとも、上記スイッチング部からの配線距離が最も短い上記コンデンサセルに対して近接配置されていることが好ましい（請求項７）。この場合には、複数のコンデンサセルの間のインダクタンスのばらつきを容易に抑制することができ、複数のコンデンサセルの間の温度上昇のばらつきを低減することができる。

また、上記磁性調整部材は、少なくともその一部が上記コンデンサセルに流れるループ電流の内側に配置されるようにすることができる（請求項８）。この場合には、上記ループ電流によって生じる磁束を上記磁性調整部材によって大きくしやすい。そのため、コンデンサセルのインダクタンスをより効果的に調整することができる。

（実施例１）
電力変換装置の実施例につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図３に示すごとく、複数の半導体素子からなるスイッチング部２と、スイッチング部２と電気的に接続された複数のコンデンサセル３０からなるコンデンサモジュール３とを備えている。

図１、図２に示すごとく、コンデンサモジュール３は、複数のコンデンサセル３０を並列接続すると共にスイッチング部２と接続される一対のバスバー４１、４２を有する。
また、コンデンサモジュール３は、複数のコンデンサセル３０のうちの少なくとも一つに近接して、該コンデンサセル３０のインダクタンスを調整する調整部材５を配設してなる。

調整部材５は、コンデンサセル３０に流れるループ電流に起因して生じる磁束に影響を与えることによってコンデンサセル３０のインダクタンスを調整するよう構成されている。
本例においては、調整部材５は、銅等からなる導電性を有する導電性調整部材５１である。そして、図４に示すごとく、近接配置されたコンデンサセル３０に流れるループ電流Ｉ０によって生じる磁束φ０が導電性調整部材５１を貫くよう構成されている。

図１〜図３に示すごとく、導電性調整部材５１は、スイッチング部２からの配線距離が最も長いコンデンサセル３０１に対して近接配置されている。本例においては、コンデンサモジュール３が、バスバー４１、４２によって互いに並列接続された３個のコンデンサセル３０（３０１、３０２、３０３）を備えている。そして、この３個のコンデンサセル３０は、スイッチング部２からの配線距離が互いに異なり、コンデンサセル３０１とスイッチング部２との間の配線距離が最も長く、コンデンサセル３０３とスイッチング部２との間の配線距離が最も短い。そして、スイッチング部２との配線距離が最も長いコンデンサセル３０１に対して導電性調整部材５１が近接配置されている。

各コンデンサセル３０はフィルムコンデンサからなり、図１、図２に示すごとく、３個のコンデンサセル３０は、巻回軸方向を平行にした状態で、一列に並んで配置されている。コンデンサセル３０における略楕円柱状の両底面に、一対の電極３１、３２が形成されており、それぞれの電極３１、３２にバスバー４１、４２が接続されている。
図１に示すごとく、バスバー４１は、複数のコンデンサセル３０の配列方向に延びる本体板部４１１と、該本体板部４１１からその幅方向に突出した３本の端子部４１２とからなる。バスバー４１は、各端子部４１２において、コンデンサセル３０の電極３１に接続されている。また、バスバー４１は、本体板部４１１におけるコンデンサセル３０３側の延設方向の一端に配されたバスバー端子４１４において、スイッチング部２と接続されている。

バスバー４２は、複数のコンデンサセル３０の配列方向に延びる本体板部４２１と、該本体板部４２１の法線方向に延びると共に本体板部４２１の延設方向に平行な立設板部４２２と、立設板部４２２における本体板部４２１側と反対側の端部において略直角に屈曲して延びる３本の端子部４２３とを備えている。バスバー４２の本体板部４２１は、バスバー４１の本体板部４１１と対向配置され、バスバー４２の立設板部４２２は、３つのコンデンサセル３０の側面に対向配置され、バスバー４２の端子部４２３は、それぞれコンデンサセル３０の電極３２に接続されている。また、バスバー４２は、本体板部４２１におけるコンデンサセル３０３側の延設方向の一端に配されたバスバー端子４２４において、スイッチング部２と接続されている。

コンデンサモジュール３は、上記のような構成にて複数のコンデンサセル３０と一対のバスバー４１、４２を配置していることにより、スイッチング部２から各コンデンサセル３０に電流が流れ込んだとき、次のようなループ状の電流経路が形成される。すなわち、電流は、スイッチング部２に接続されたバスバー４２の本体板部４２１から立設板部４２２、端子部４２３を通り、各コンデンサセル３０へ、その電極３２から流入する。そして、コンデンサセル３０における一方の電極３２から他方の電極３１へ電流が流れ、他方のバスバー４１の端子部４１２から本体板部４１１を通り、スイッチング部２へ戻る。このような経路にて電流が流れると、各コンデンサセル３０には、並び方向に直交する平面に対して略平行なループ状の電流経路が形成されることとなる。

導電性調整部材５１は、平板状の部材であり、その主面が、近接配置されたコンデンサセル３０１に流れる電流の経路と略平行となるよう配置されている。つまり、導電性調整部材５１は、コンデンサセル３０の並び方向（バスバー４１、４２の本体板部４１１、４２１の延設方向）に直交するように配置されている。

図３は、本例の電力変換装置１におけるコンデンサモジュール３とスイッチング部２との配線状態を示す回路図である。同図には、各コンデンサセル３０のインダクタンス、すなわち、コンデンサセル３０とこれに接続されたバスバー４１、４２とによってスイッチング部２と各コンデンサセル３０との間に構成される電流経路におけるインダクタンスを、それぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３として示す。これらは、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係を有する。そして、スイッチング部２からの配線距離が最も長いコンデンサセル３０１に近接して調整部材５を配置することは、同図に示すごとく、調整部材５がコンデンサセル３０１のインダクタンス成分（Ｌ１）と結合して、そのインダクタンスを低下させることを意味する。これにより、インダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３の間のばらつきを低減している。

なお、電力変換装置１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、直流電源（図示略）と交流回転電機（図示略）との間における電力変換に用いられるインバータやコンバータとすることができる。また、上記コンデンサモジュール３は、直流電源からスイッチング部２への供給電力の電圧を平滑化する平滑コンデンサを構成するものとすることができる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１において、コンデンサモジュール３は、複数のコンデンサセル３０のうちの少なくとも一つに近接して調整部材５を配設してなる。これにより、調整部材５を用いて各コンデンサセル３０のインダクタンスを個別に調整することができる。それゆえ、複数のコンデンサセル３０の間のインダクタンスのばらつきを、調整部材５を用いて容易に行うことができる。その結果、各コンデンサセル３０に流れるリプル電流のばらつきを低減することができ、複数のコンデンサセル３０の間の温度上昇のばらつきを低減することができる。

また、上記のようなコンデンサセル３０のインダクタンスの調整を、調整部材５の配置によって行うことができるため、バスバー４１、４２の形状や配置、或いはコンデンサセル３０の配置等を工夫する必要もなく、その制約が特になくなる。それゆえ、コンデンサセル３０及びバスバー４１、４２の配置や形状の設計自由度を確保することができる。

また、本例においては、調整部材５が導電性を有する導電性調整部材５１であって、図４に示すごとく、近接配置されたコンデンサセル３０に流れるループ電流Ｉ０によって生じる磁束φ０が導電性調整部材５１を貫くよう構成してある。これにより、コンデンサセル３０に流れるループ電流Ｉ０によって生じる磁束φ０が変化すると、この磁束φ０の変化を妨げる方向に、導電性調整部材５１に渦電流Ｉ１が発生する。つまり、コンデンサセル３０に流れるループ電流Ｉ０によって生じる磁束φ０が増加した場合、この磁束φ０と逆向きとなる磁束φ１が生じるように渦電流Ｉ１が発生する。これにより、ループ電流Ｉ０によって生じる磁束φ０と渦電流Ｉ１によって生じる磁束φ１とが打ち消し合い、コンデンサセル３０のインダクタンスが減少する。これにより、当該コンデンサセル３０にリプル電流が流れやすくなる。このようにして、複数のコンデンサセル３０の間のリプル電流の流れやすさのばらつきを抑制し、その温度上昇のばらつきを容易に低減することができる。

また、導電性調整部材５１は、スイッチング部２からの配線距離が最も長いコンデンサセルに対して近接配置されている。これにより、複数のコンデンサセル３０の間のインダクタンスのばらつきを容易に抑制することができ、複数のコンデンサセル３０の間の温度上昇のばらつきを低減することができる。

また、導電性調整部材５１は、平板状の部材であり、その主面が、近接配置されたコンデンサセル３０に流れるループ電流Ｉ０の経路と平行となるよう構成されている。これにより、導電性調整部材５１に流れる渦電流Ｉ１が形成されやすくなる。そのため、コンデンサセル３０のインダクタンスをより効果的に調整することができる。

以上のごとく、本例によれば、コンデンサセル及びバスバーの配置や形状の設計自由度を確保しつつ、複数のコンデンサセルの間の温度上昇のばらつきを低減することができる電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図５に示すごとく、３個のコンデンサセル３０のうち、スイッチング部２からの配線距離が最も長いコンデンサセル３０１のみならず、スイッチング部２からの配線距離が２番目に長いコンデンサセル３０２にも、導電性調整部材５１を近接配置した例である。

コンデンサセル３０２に近接配置した導電性調整部材５１２も、コンデンサセル３０１に近接配置した導電性調整部材５１１と同様に、平板状の部材であり、その主面がコンデンサセル３０に流れるループ電流の経路と平行となるように配置されている。そして、コンデンサセル３０２に近接配置した導電性調整部材５１２は、コンデンサセル３０１に近接配置した導電性調整部材５１１よりも、上記主面（ループ電流の経路に平行な面）の面積が小さい。これによって、コンデンサセル３０２のループ電流とこれに近接する導電性調整部材５１２との間の結合係数を、コンデンサセル３０１のループ電流とこれに近接する導電性調整部材５１１との間の結合係数よりも小さくしている。

つまり、本例の電力変換装置１は、スイッチング部２からの配線距離がより長いコンデンサセル３０に対して近接配置された導電性調整部材５１ほど、コンデンサセル３０に流れるループ電流との結合係数が大きくなるようにしている。

本例においては、図５に示すごとく、コンデンサセル３０の巻回軸方向において、２つの導電性調整部材５１の長さに差を設けているが、上記巻回軸方向及び導電性調整部材５１の厚み方向に直交する方向において、２つの導電性調整部材５１の長さに差を設けてもよい。或いは、上記２つの方向の双方において２つの導電性調整部材５１の長さに差を設けてもよい。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、スイッチング部からの配線距離がより長いコンデンサセル３０に対して近接配置された導電性調整部材５１ほど、渦電流が形成されやすくなる。そのため、導電性調整部材５１を設けない場合にインダクタンスが大きくなりやすいコンデンサセル３０ほど、導電性調整部材５１によってインダクタンスを低減することができる。その結果、複数のコンデンサセル３０の間のインダクタンスのばらつきを効果的に低減することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

なお、以上の説明は、導電性調整部材５１２がコンデンサセル３０２のループ電流とのみ磁気的に結合し、コンデンサセル３０１のループ電流とは磁気的に結合していないことを前提とした説明である。ところが、図５に示すような配置とした場合、実際には、導電性調整部材５１２はコンデンサセル３０１のループ電流と磁気的に結合することとなる。しかしながら、この場合においても、スイッチング部２からの配線距離が長いコンデンサセル３０ほど導電性調整部材５１によるインダクタンス低減効果を大きくすることができること、及び、導電性調整部材５１の大きさやコンデンサセル３０との距離を調整することによりインダクタンス低減効果を調整することができることについては、上述の説明と何ら変わりはない。なお、かかる事情は、後述する実施例３においても同様である。

（実験例）
本例は、図６〜図１０に示すごとく、上記実施例２の電力変換装置１の効果を確認する実験を行った例である。
つまり、図６に示すごとく、上記実施例２の電力変換装置１において、スイッチング部２を交流電源１０１に置き換えた試験回路１０を構成し、この試験回路１０において、各コンデンサセル３０にそれぞれ流れる電流を測定した。上記交流電源１０１は、ピーク電流５０Ａ、周波数１００ｋＨｚの正弦波電流をコンデンサモジュール３に印加するよう構成してある。

ここで、導電性調整部材５１のインダクタンスを１０ｎＨとし、コンデンサセル３０１のインダクタンスＬ１を７０ｎＨ、コンデンサセル３０２のインダクタンスＬ２を６０ｎＨ、コンデンサセル３０３のインダクタンスＬ３を５０ｎＨとした。なお、コンデンサセル３０（３０１、３０２、３０３）のインダクタンスとは、各コンデンサセル３０とバスバー４１、４２とを合わせた電流経路におけるインダクタンスを意味する。

また、コンデンサセル３０１に近接配置した導電性調整部材５１１は、コンデンサセル３０１に流れるループ電流との結合係数が０．５であり、コンデンサセル３０２に近接配置した導電性調整部材５１２は、コンデンサセル３０２に流れるループ電流との結合係数が０．４である。
また、各コンデンサセル３０の容量は、それぞれ１００μＦである。
なお、本例においては、導電性調整部材５１１はコンデンサセル３０１に流れるループ電流とのみ磁気的に結合し、導電性調整部材５１２はコンデンサセル３０２に流れるループ電流とのみ磁気的に結合することを前提に、シミュレーションを行ったものである。

また、比較として、図７に示すごとく、上記試験回路１０において調整部材５（導電性調整部材５１）を配設しない試験回路９０をも用意した。
この２つの試験回路１０、９０において、各コンデンサセル３０に流れる電流の電流値を測定した。その結果を、図８、図９に示す。同図において、ｉ１、ｉ２、ｉ３は、それぞれコンデンサセル３０１、３０２、３０３に流れる電流の電流値を表す。

調整部材５を用いない試験回路９０においては、図９に示すごとく、各コンデンサセル３０１、３０２、３０３に流れる電流の電流値ｉ１、ｉ２、ｉ３にばらつきが生じている。
これに対し、調整部材５を用いた試験回路１０においては、図８に示すごとく、各コンデンサセル３０１、３０２、３０３に流れる電流の電流値ｉ１、ｉ２、ｉ３のばらつきが小さい。

各コンデンサセル３０１、３０２、３０３に流れる電流の電流値ｉ１、ｉ２、ｉ３の測定結果に基づき、調整部材５を磁気的に結合させた状態の各コンデンサセル３０１、３０２、３０３のインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３を求めた。その結果を図１０に示す。同図に示すごとく、試験回路１０のように調整部材５を配置した場合、３つのコンデンサセル３０１、３０２、３０３の間で、インダクタンスのばらつきは殆どなくなっている。
なお、図１０において、Ｍ０を付した折れ線グラフは、調整部材５を配置しない試験回路９０におけるコンデンサセル３０のインダクタンスを示し、Ｍ１を付した折れ線グラフは、調整部材５を配置した試験回路１０におけるコンデンサセル３０のインダクタンスを示す。

以上のごとく、本例によれば、調整部材５を適切に配置することにより、コンデンサモジュール３における複数のコンデンサセル３０の間において、インダクタンスのばらつきを低減することができることが分かる。

（実施例３）
本例は、図１１に示すごとく、コンデンサモジュール３における３個のコンデンサセル３０すべてに対して導電性調整部材５１を近接配置した例である。
そして、スイッチング部２からの配線距離がより長いコンデンサセル３０のループ電流ほど、近接配置した導電性調整部材５１との間の結合係数が大きくなるようにしてある。つまり、コンデンサセル３０１のループ電流とこれに近接する導電性調整部材５１１との結合係数が、コンデンサセル３０２のループ電流とこれに近接する導電性調整部材５１２との結合係数、及び、コンデンサセル３０３のループ電流とこれに近接する導電性調整部材５１３との結合係数よりも大きい。一方、コンデンサセル３０３のループ電流とこれに近接する導電性調整部材５１３との結合係数が、コンデンサセル３０２のループ電流とこれに近接する導電性調整部材５１２との結合係数、及び、コンデンサセル３０１のループ電流とこれに近接する導電性調整部材５１１との結合係数よりも小さい。

本例においては、具体的には、導電性調整部材５１におけるコンデンサセル３０に面する主面の面積を変えると共に、各導電性調整部材５１と各コンデンサセル３０との間の距離を変えることにより、導電性調整部材５１のループ電流と導電性調整部材５１との結合係数を調整している。より具体的には、スイッチング部からの配線距離がより長いコンデンサセル３０に近接配置した導電性調整部材５１ほど、コンデンサセル３０に面する主面の面積を大きくすると共に、コンデンサセル３０との距離を小さくしてある。

なお、コンデンサセル３０のループ電流と導電性調整部材５１との結合係数の調整にあたり、導電性調整部材５１の主面の面積と、コンデンサセル３０との距離とのいずれか一方を変更することもできる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、より緻密に複数のコンデンサセル３０のインダクタンスを調整することができ、これらに流れるリプル電流のばらつきを一層抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、調整部材５として、磁性を備えた磁性調整部材５２を用いた例である。
磁性調整部材５２は、近接配置されたコンデンサセル３０に流れるループ電流Ｉ０によって生じる磁束φ０が磁性調整部材５２の一部に形成されるよう配置されている。また、磁性調整部材５２は、特に軟磁性体からなることが好ましく、例えば鉄を用いることができる。

また、磁性調整部材５２は、スイッチング部からの配線距離が最も短いコンデンサセル３０３に対して近接配置されている。また、磁性調整部材５２は、その一部が上記コンデンサセル３０に流れるループ電流Ｉ０の内側に配置されている。すなわち、磁性調整部材５２は、バスバー４２における立設板部４２２及び端子部４２３と、バスバー４１における端子部４１２と、コンデンサセル３０３とによって囲まれる空間に配設されている。より具体的には、コンデンサセル３０３の側面とバスバー４２の立設板部４２２との間の隙間に、磁性調整部材５２が配置されている。
なお、実施例１、２にかかる電力変換装置１において用いた導電性調整部材５１は、本例の電力変換装置１においては配置していない。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、磁性調整部材５２を近接配置したコンデンサセル３０３のインダクタンスを大きくすることができる。つまり、上記のように磁性調整部材５２を配置すると、コンデンサセル３０３に流れるループ電流Ｉ０によって生じる磁束φ０が大きくなる。その結果、コンデンサセル３０３のインダクタンスが大きくなる。これにより、複数のコンデンサセル３０の間のインダクタンスのばらつきを容易に低減することができ、温度上昇のばらつきを容易に低減することができる。

また、磁性調整部材５２がスイッチング部２からの配線距離が最も短いコンデンサセル３０３に対して近接配置されている。そのため、複数のコンデンサセル３０の間のインダクタンスのばらつきを容易に抑制することができ、複数のコンデンサセル３０の間の温度上昇のばらつきを低減することができる。

また、磁性調整部材５２は、少なくともその一部がコンデンサセル３０に流れるループ電流Ｉ０の内側に配置されている。それゆえ、ループ電流Ｉ０によって生じる磁束φ０を磁性調整部材５２によって大きくしやすい。そのため、コンデンサセル３０３のインダクタンスをより効果的に調整することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、図１４に示すごとく、調整部材５として、導電性調整部材５１と磁性調整部材５２との双方を用いた電力変換装置１の例である。
すなわち、スイッチング部からの配線距離が最も長いコンデンサセル３０１に導電性調整部材５１を近接配置し、スイッチング部２からの配線距離が最も短いコンデンサセル３０３に磁性調整部材５２を近接配置してある。導電性調整部材５１の配置状態は、実施例１に示した配置状態と同様であり、磁性調整部材５２の配置状態は、実施例４に示した配置状態と同様である。

なお、導電性調整部材５１と磁性調整部材５２とは、同じ材質のものを用いることができる。つまり、例えば鉄等、導電性と磁性とを兼ね備えた材料であれば、同じ材料にて導電性調整部材５１と磁性調整部材５２とを構成することもできる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、導電性調整部材５１によってコンデンサセル３０１のインダクタンスを低減し、磁性調整部材５２によってコンデンサセル３０３のインダクタンスを増加させることができる。その結果、コンデンサモジュール３における３個のコンデンサセル３０の間のインダクタンスのばらつきを効果的に低減することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

上記実施例においては、コンデンサモジュール３が３個のコンデンサセル３０によって構成された例を示したが、コンデンサセル３０の数は特に限定されるものではなく、２個でもよいし、４個以上であってもよい。
また、コンデンサセルは、フィルムコンデンサに限らず、他の種類のコンデンサであってもよい。
また、コンデンサモジュールにおけるバスバーの数は、一対に限らず、二対以上であってもよい。

１ 電力変換装置
２ スイッチング部
３ コンデンサモジュール
３０ コンデンサセル
４１、４２ バスバー
５ 調整部材
５１ 導電性調整部材
５２ 磁性調整部材

Claims (8)

1. 複数の半導体素子からなるスイッチング部と、該スイッチング部と電気的に接続された複数のコンデンサセルからなるコンデンサモジュールとを備えた電力変換装置において、
   上記コンデンサモジュールは、上記複数のコンデンサセルを並列接続すると共に上記スイッチング部と接続される少なくとも一対のバスバーを有し、
   また、上記コンデンサモジュールは、上記複数のコンデンサセルのうちの少なくとも一つに近接して、該コンデンサセルのインダクタンスを調整する調整部材を配設してなり、
   該調整部材は、上記コンデンサセルに流れるループ電流に起因して生じる磁束に影響を与えることによって上記コンデンサセルのインダクタンスを調整するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、上記調整部材の少なくとも一つは、導電性を有する導電性調整部材であって、近接配置された上記コンデンサセルに流れるループ電流によって生じる磁束が上記導電性調整部材を貫くよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項２に記載の電力変換装置において、上記導電性調整部材は、少なくとも、上記スイッチング部からの配線距離が最も長い上記コンデンサセルに対して近接配置されていることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項２又は３に記載の電力変換装置において、上記導電性調整部材は、複数の上記コンデンサセルに対してそれぞれ近接配置されており、上記スイッチング部からの配線距離がより長い上記コンデンサセルに対して近接配置された上記導電性調整部材ほど、上記コンデンサセルに流れるループ電流との結合係数が大きいことを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項２〜４に記載の電力変換装置において、上記導電性調整部材は、平板状の部材であり、その主面が、近接配置された上記コンデンサセルに流れる上記ループ電流の経路と平行となるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置において、上記調整部材の少なくとも一つは、磁性を備えた磁性調整部材であって、近接配置された上記コンデンサセルに流れるループ電流によって生じる磁束が上記磁性調整部材の一部に形成されるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項６に記載の電力変換装置において、上記磁性調整部材は、少なくとも、上記スイッチング部からの配線距離が最も短い上記コンデンサセルに対して近接配置されていることを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項６又は７に記載の電力変換装置において、上記磁性調整部材は、少なくともその一部が上記コンデンサセルに流れるループ電流の内側に配置されていることを特徴とする電力変換装置。

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