JP5559048B2 - コンデンサ回路および電力変換回路 - Google Patents

Description

この発明は、それぞれにコンデンサが接続された複数のコンデンサラインを並列接続してなるコンデンサ回路、特に、交流電力と直流電力とを変換する電力変換回路の平滑コンデンサ回路として用いられるコンデンサ回路に関するものである。

電気自動車やハイブリット自動車等でモータに交流電力を供給する回路としてインバータ回路が用いられる。インバータ回路は、直流電力源であるバッテリと、直流電力を交流電力に変換する変換回路と、バッテリと変換回路との間に接続された平滑用のコンデンサ回路とを一般的に有する（例えば、特許文献１参照。）。そして、平滑コンデンサ回路に用いられるコンデンサとしては、現在、主としてポリプロピレンフィルム（Ｐ．Ｐ．）を用いたフィルムコンデンサが利用されている。

フィルムコンデンサでは、単位体積当たりもしくは単位静電容量当たりの許容リップル電流が使用温度により制限される。このため、車載等の大電流系で且つ電子部品として過酷な使用環境（使用温度等）下では、インバータ回路としての許容リップル電流の条件を満たすために、平滑回路として必要な静電容量以上の静電容量を確保しなければならない。このため、フィルムコンデンサ自体を大きくしたり、複数のフィルムコンデンサを並列に接続したコンデンサ回路を用いている。したがって、フィルムコンデンサのみを用いた従来のコンデンサ回路のモジュールは、筐体が大きくなってしまう。

一方で、筐体をあまり大きくすることなく、許容リップル電流を改善するためのコンデンサ回路として、許容リップル電流が高く、耐熱性が高く、低ＥＳＲおよび低ＥＳＬのセラミックコンデンサを、フィルムコンデンサと組み合わせたものが提案されている。

図１１は、複数のコンデンサを並列接続した平滑用のコンデンサ回路の等価回路図である。

図１１に示すように、平滑用のコンデンサ回路１０１は、フィルムコンデンサ１１１とセラミックコンデンサ１１２とを並列接続する構造からなる。ここで、フィルムコンデンサ１１１は、静電容量Ｃ１１１を有し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）Ｒ１１１、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）Ｌ１１１の特性を有する。セラミックコンデンサ１１２は、静電容量Ｃ１１２を有し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）Ｒ１１２、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）Ｌ１１２の特性を有する。

特開平１１−９８８５２号公報

しかしながら、上述のようなフィルムコンデンサとセラミックコンデンサとを並列接続してなるコンデンサ回路では、フィルムコンデンサとセラミックコンデンサとでインピーダンス特性が相違する。

図１２（Ａ）は、図１１に示したようなフィルムコンデンサ１１１側回路とセラミックコンデンサ１１２側回路のそれぞれインピーダンスの周波数特性と、コンデンサ回路１０１の合成インピーダンスの周波数特性とを示す図であり、図１２（Ｂ）はコンデンサ回路１０１に実効値１Ａの外部電流を印加した場合のフィルムコンデンサ１１１側回路の電流およびセラミックコンデンサ１１２側回路の電流の周波数特性を示した図である。

また、図１３（Ａ）はフィルムコンデンサ１１１側回路の電流の周波数スペクトルを示し、図１３（Ｂ）はセラミックコンデンサ１１２側回路の電流の周波数スペクトルを示した図である。

なお、図１２、図１３に結果を示すシミュレーションは、次に条件で行った。フィルムコンデンサ１１１の静電容量Ｃ１１１は１１６０μＦであり、直列抵抗成分Ｒ１１１は０．７５ｍΩであり、直列インダクタンス成分Ｌ１１１は２０ｎＨである。また、セラミックコンデンサ１１２の静電容量Ｃ１１２は４０μＦであり、直列抵抗成分Ｒ１１２は２ｍΩであり、直列インダクタンス成分Ｌ１１２は２ｎＨである。そして、このような素子パラメータからなるコンデンサ回路１０１に対して、定電流源から実効値１Ａで１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの交流電流を印加した。

図１２（Ａ）に示すように、フィルムコンデンサ１１１とセラミックコンデンサ１１２とは、インピーダンスの周波数特性が異なる。このように、インピーダンスの周波数特性が異なるコンデンサ同士を並列接続した場合、２つのラインで構成される閉回路内の誘導性リアクタンスの大きさと容量性リアクタンスの大きさとが一致することにより、並列共振が発生する。例えば、図１２であれば、２００ｋＨｚ付近で並列共振が発生する。そして、この並列共振周波数と各ラインの直列共振周波数とが異なるため、２つのコンデンサの並列回路からなる閉回路中で循環する共振電流が発生する。

ここで、スイッチング回路から流入するリップル電流に、当該並列共振周波数成分が存在すると、リップル電流の並列共振周波数成分が増幅されて、図１２（Ｂ）の電流値や図１３の１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚのスペクトルに示すように大幅な過電流となる。このため、当該並列共振周波数成分の過電流によりフィルムコンデンサが加熱し、結果的に、平滑コンデンサ回路として許容リップル電流を低下させることとなってしまう。

本発明の目的は、構成要素である複数のコンデンサによる並列共振を防止し、許容リップル電流を高める等の外部からの不要高周波電流に対する耐性を実質的に高めることができるコンデンサ回路を実現することにある。

この発明は、第１のコンデンサを含む第１コンデンサラインと、第２のコンデンサを含む第１のコンデンサラインと異なる電気的特性を有する第２コンデンサラインとが、並列接続されたコンデンサ回路に関する。このコンデンサ回路では、第２のコンデンサは、許容リップル電流が第１のコンデンサよりも高いコンデンサからなる。第１のコンデンサはフィルムコンデンサであり、第２のコンデンサはセラミックコンデンサである。このコンデンサ回路は、共振周波数調整手段により、第１コンデンサラインの第１直列共振周波数と第２コンデンサラインの第２直列共振周波数とを特定周波数で一致させるように、第１コンデンサラインと第２コンデンサラインの少なくとも一方のリアクタンスを調整する。このコンデンサ回路は、インピーダンス調整手段により、特定周波数での第１コンデンサラインのインピーダンスを、特定周波数での第２コンデンサラインのインピーダンスよりも高くする。

この構成では、並列に接続された第１コンデンサラインと第２コンデンサラインとの少なくとも一方のリアクタンスが変化して、２つのラインの直列共振周波数が特定周波数で一致する。これにより、２つのラインで構成される閉回路内の誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとによる共振周波数と、各ラインの直列共振周波数とが一致するため、第１コンデンサラインと第２コンデンサラインとによる共振電流が発生しない。

この際、特定周波数での各ラインのインピーダンスは純抵抗成分と等価になる。このため、外部から流入する不要高周波信号の特定周波数成分は、各ラインの純抵抗成分の比に応じて分流する。

また、この発明の構成において、リップル電流の周波数帯域における最大電流値を有する周波数に特定周波数を設定することにより、高周波信号における最大電流値となる周波数すなわちコンデンサ回路としての許容電流値に最も影響を与える周波数で分流が行われる。

また、特定周波数での第１コンデンサラインのインピーダンスを、特定周波数での第２コンデンサラインのインピーダンスよりも高くすることによって、特定周波数の分流信号が、第１コンデンサラインよりも第２コンデンサラインへ多く流れ、第１のコンデンサに流れる高周波信号をより効果的に抑制でき、第１のコンデンサでの発熱を抑制することができる。

この発明によれば、構成要素である複数のコンデンサによる並列共振を防止して、許容リップル電流が高いコンデンサ回路および当該コンデンサ回路を備えた電力変換回路を実現することができる。

第１の実施形態のコンデンサ回路１の等価回路図である。 第１の実施形態のコンデンサ回路１に関するインピーダンス特性および電流特性を示す図である。 第１の実施形態のコンデンサ回路１に関する電流の周波数スペクトルを示した図である。 第２の実施形態のコンデンサ回路２の等価回路図である。 第２の実施形態のコンデンサ回路２に関するインピーダンス特性および電流特性を示す図である。 第２の実施形態のコンデンサ回路２に関する電流の周波数スペクトルを示した図である。 第３の実施形態のコンデンサ回路３の等価回路図である。 第３の実施形態のコンデンサ回路３に関するインピーダンス特性および電流特性を示す図である。 第３の実施形態のコンデンサ回路３に関する電流の周波数スペクトルを示した図である。 第４の実施形態のインバータ回路の回路構成を示すブロック図である。 従来の実施形態のコンデンサ回路１０１の等価回路図である。 従来の実施形態のコンデンサ回路１０１に関するインピーダンス特性および電流特性を示す図である。 従来の実施形態のコンデンサ回路１０１に関する電流の周波数スペクトルを示した図である。

本発明の第１の実施形態に係るコンデンサ回路について、図を参照して説明する。

図１は本実施形態のコンデンサ回路１の等価回路図である。

本実施形態のコンデンサ回路１は、インバータ回路内の直流電源とスイッチング回路との間に並列接続された、所謂平滑用のコンデンサ回路である。

図１に示すように、コンデンサ回路１は、本発明の第１のコンデンサに相当するフィルムコンデンサ１１を有する第１コンデンサライン１４と、本発明の第２のコンデンサに相当するセラミックコンデンサ１２を有する第２コンデンサライン１５とが並列接続されてなる。

第１コンデンサライン１４は、フィルムコンデンサ１１と該フィルムコンデンサ１１の外部電極が接続したライン導体からなる。フィルムコンデンサ１１は、ポリプロピレン等の有機絶縁性材料を誘電体とする構造からなり、所定の静電容量Ｃ１１を有するとともに、直列抵抗成分（ＥＳＲ）Ｒ１１、直列インダクタンス成分（ＥＳＬ）Ｌ１１を有する特性からなる。このような構成により、第１コンデンサライン１４は、フィルムコンデンサ１１の静電容量Ｃ１１、直列インダクタンス成分Ｌ１１に基づく直列共振周波数ｆ１４を有する。

第２コンデンサライン１５は、セラミックコンデンサ１２と該セラミックコンデンサ１２の外部電極が接続したライン導体からなる。このライン導体には、所定インダクタンスＬ１３を有するインダクタンス素子１３が挿入されている。このインダクタンス素子１３が本発明の共振周波数調整手段に相当する。すなわち、第２コンデンサライン１５は、セラミックコンデンサ１２とインダクタンス素子１３とが直列接続された回路からなる。セラミックコンデンサ１２は、セラミック素材を誘電体とする構造からなり、所定の静電容量Ｃ１２を有するとともに、直列抵抗成分（ＥＳＲ）Ｒ１２、直列インダクタンス成分（ＥＳＬ）Ｌ１２を有する特性からなる。このような構成により、第２コンデンサライン１５は、セラミックコンデンサ１２の静電容量Ｃ１２、直列インダクタンス成分Ｌ１２、インダクタンス素子１３のインダクタンスＬ１３に基づく直列共振周波数ｆ１５を有する。

ここで、インダクタンス素子１３のインダクタンスＬ１３は、第１コンデンサライン１４の直列共振周波数ｆ１４と、第２コンデンサライン１５の直列共振周波数ｆ１５とが一致する値に設定されている。

このような構成とすることで、第１コンデンサライン１４と第２コンデンサライン１５との間、すなわちフィルムコンデンサ１１とセラミックコンデンサ１２との間での並列共振を防止することができる。

ここで、具体的にシミュレーションした結果を図２、図３に示す。なお、図２、図３に結果を示すシミュレーションは、次の条件で行った。フィルムコンデンサ１１の静電容量Ｃ１１は１１６０μＦであり、直列抵抗成分Ｒ１１は０．７５ｍΩであり、直列インダクタンス成分Ｌ１１は２０ｎＨである。また、セラミックコンデンサ１２の静電容量Ｃ１２は４０μＦであり、直列抵抗成分Ｒ１２は２ｍΩであり、直列インダクタンス成分Ｌ１２は２ｎＨである。さらに、インダクタンス素子１３のインダクタンスＬ１３は５７８ｎＨとした。そして、このような素子パラメータからなるコンデンサ回路１に対して、定電流源から実効値１Ａで１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの高周波電流を印加した。なお、以下の説明では、１ｋＨｚ以上で１０ＭＨｚや２０ＭＨｚ程度まで周波数帯域からなる交流を高周波と呼ぶものとする。

図２（Ａ）は、図１に示した第１コンデンサライン１４（フィルムコンデンサ）および第２コンデンサライン１５（セラミックコンデンサ）のそれぞれインピーダンス特性と、コンデンサ回路１の合成インピーダンス特性とを示す図であり、図２（Ｂ）はコンデンサ回路１に実効値１Ａの外部電流を印加した場合の第１コンデンサライン１４（フィルムコンデンサ）の電流および第２コンデンサライン１５（セラミックコンデンサ）の電流を示した図である。また、図３（Ａ）は第１コンデンサライン１４の電流の周波数スペクトルを示し、図３（Ｂ）は第２コンデンサライン１５の電流の周波数スペクトルを示した図である。

本実施形態に示したインダクタンス素子１３を第２コンデンサライン１５に挿入する構成を用いることで、図２（Ａ）に示すように、第１コンデンサライン１４の直列共振周波数と第２コンデンサライン１５の直列共振周波数とが一致する。これにより、２つのラインで構成される閉回路内の誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとによる共振周波数と、各ラインの直列共振周波数とが一致するため、第１コンデンサラインと第２コンデンサラインとによる共振電流が発生しない。すなわち、従来技術の図１２（Ｂ）に示したような２００ｋＨｚ近傍での過電流が、図２（Ｂ）に示すように発生しない。そのため、図３に示す周波数スペクトルからも分かるように、図１３に示すような２００ｋＨｚ近傍に立つスペクトルが抑圧される。

このように、本実施形態の構成を用いることで、並列共振が防止され、特定周波数における過電流を防止することができる。これにより、コンデンサ回路１として、許容リップル電流を高くすることができる。

さらに、一致させた共振周波数では、第１コンデンサライン１４、第２コンデンサライン１５のインピーダンスは、純抵抗成分のみとなる。このため、当該共振周波数での第１コンデンサライン１４に流れる電流と、第２コンデンサライン１５に流れる電流は、各ライン１４，１５の純抵抗成分の比に反比例する。そして、このような共振周波数では、これらのコンデンサの組み合わせの特性上、第１コンデンサライン１４のインピーダンスと第２コンデンサライン１５のインピーダンスとが他の周波数帯域よりも近接する。このため、他の周波数帯域で第１コンデンサライン１４のみに流れていた電流が、共振周波数を中心とする周波数範囲では第２コンデンサライン１５へ分流する。したがって、当該共振周波数ではフィルムコンデンサ１１に流れ込む電流値を抑制することができるので、さらに当該共振周波数での許容リップル電流を高くすることができる。

次に、第２の実施形態に係るコンデンサ回路について、図を参照して説明する。

図４は本実施形態のコンデンサ回路２の等価回路図である。

図４に示すように、本実施形態のコンデンサ回路２は、第１の実施形態と同様に、フィルムコンデンサ２１を有する第１コンデンサライン２４と、セラミックコンデンサ２２を有する第２コンデンサライン２５とが並列接続されてなる。

第１コンデンサライン２４は、フィルムコンデンサ２１と該フィルムコンデンサ２１の外部電極が接続したライン導体からなる。このライン導体には、所定インダクタンスＬ２３１を有するインダクタンス素子２３１が挿入されている。すなわち、第１コンデンサライン２４は、フィルムコンデンサ２１とインダクタンス素子２３１とが直列接続された回路からなる。フィルムコンデンサ２１は、所定の静電容量Ｃ２１を有するとともに、直列抵抗成分（ＥＳＲ）Ｒ２１、直列インダクタンス成分（ＥＳＬ）Ｌ２１を有する特性からなる。このような構成により、第１コンデンサライン２４は、フィルムコンデンサ２１の静電容量Ｃ２１、直列インダクタンス成分Ｌ２１、インダクタンス素子２３１のインダクタンスＬ２３１に基づく直列共振周波数ｆ２４を有する。

第２コンデンサライン２５は、セラミックコンデンサ２２と該セラミックコンデンサ２２の外部電極が接続したライン導体からなる。このライン導体には、所定インダクタンスＬ２３２を有するインダクタンス素子２３２が挿入されている。すなわち、第２コンデンサライン２５は、セラミックコンデンサ２２とインダクタンス素子２３２とが直列接続された回路からなる。セラミックコンデンサ２２は、所定の静電容量Ｃ２２を有するとともに、直列抵抗成分（ＥＳＲ）Ｒ２２、直列インダクタンス成分（ＥＳＬ）Ｌ２２を有する特性からなる。

ここで、インダクタンス素子２３１のインダクタンスＬ２３１とインダクタンス素子２３２のインダクタンスＬ２３２とは、第１コンデンサライン２４の直列共振周波数ｆ２４と、第２コンデンサライン２５の直列共振周波数ｆ２５とが、特定周波数ｆ０で一致する値に設定されている。特定周波数ｆ０は、外部からコンデンサ回路２に流入する所定帯域幅を有するリップル電流における電流値が最大となる周波数に設定されている。

このような構成とすることで、第１コンデンサライン２４と第２コンデンサライン２５との間、すなわちフィルムコンデンサ２１とセラミックコンデンサ２２との間での並列共振を防止することができる。

さらに、上述の第１の実施形態に示したように、直列共振周波数では、第１コンデンサライン２４と第２コンデンサライン２５とで分流が生じるので、不要高周波信号の電流値が最大の周波数で分流を発生させることができる。これにより、許容リップル電流の向上に対する分流の影響力を大きくすることができる。

ここで、具体的にシミュレーションした結果を図５、図６に示す。なお、図５、図６に結果を示すシミュレーションは、リップル電流の最大値が２０ｋＨｚで生じる場合を想定し、次の条件で行った。フィルムコンデンサ２１およびセラミックコンデンサ２２は、第１の実施形態のシミュレーションで示したフィルムコンデンサ１１およびセラミックコンデンサ１２と同じものを使用する。さらに、フィルムコンデンサ２１に直列接続するインダクタンス素子２３１のインダクタンスＬ２３１は３４．６ｎＨとし、セラミックコンデンサ２２に直列接続するインダクタンス素子２３２のインダクタンスＬ２３２は１５８１ｎＨとした。そして、このような素子パラメータからなるコンデンサ回路２に対して、第１の実施形態と同様に、定電流源から実効値１Ａで１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの高周波電流を印加した。

図５（Ａ）は、図４に示した第１コンデンサライン２４（フィルムコンデンサ）および第２コンデンサライン２５（セラミックコンデンサ）のそれぞれインピーダンス特性と、コンデンサ回路２の合成インピーダンス特性とを示す図であり、図５（Ｂ）はコンデンサ回路２に実効値１Ａの外部電流を印加した場合の第１コンデンサライン２４（フィルムコンデンサ）の電流および第２コンデンサライン２５（セラミックコンデンサ）の電流を示した図である。また、図６（Ａ）は第１コンデンサライン２４の電流の周波数スペクトルを示し、図６（Ｂ）は第２コンデンサライン２５の電流の周波数スペクトルを示した図である。

本実施形態に示した、インダクタンス素子２３１を第１コンデンサライン２４に挿入するとともに、インダクタンス素子２３２を第２コンデンサライン２５に挿入する構成を用いることで、並列する第１、第２コンデンサライン２４，２５の直列共振周波数を同時に周波数シフトさせることができる。このため、図５（Ａ）に示すように、第１コンデンサライン２４の直列共振周波数と第２コンデンサライン２５の直列共振周波数とが特定周波数ｆ０＝２０ｋＨｚで一致する。これにより、２つのラインで構成される閉回路内の誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスとによる共振周波数と、各ラインの直列共振周波数とが一致するため、第１コンデンサラインと第２コンデンサラインとによる共振電流が発生しない。すなわち、従来技術の図１２（Ｂ）に示したような２００ｋＨｚ近傍での過電流が、図５（Ｂ）に示すように発生しない。そのため、図６に示す周波数スペクトルからも分かるように、従来技術の図１３に示すような２００ｋＨｚ近傍に立つスペクトルが抑制される。

このように、本実施形態の構成を用いることで、並列共振が防止され、局部周波数における過電流を防止することができる。これにより、コンデンサ回路２として、許容リップル電流を高くすることができる。

さらに、リップル電流が最大となる周波数ｆ０ではリップル電流が第２コンデンサライン２５へ分流する。このため、図３と比較して図６に示すように、電流値が高い周波数ｆ０（２０ｋＨｚ）でフィルムコンデンサ２１に流れ込む電流量を抑制することができる。この際、分流した電流は、セラミックコンデンサ２２に流れるが、セラミックコンデンサ２２はフィルムコンデンサ２１と比較して高耐熱性を有し、許容リップル電流も高いので、フィルムコンデンサ２１で生じるような発熱を問題無く許容させることができる。このように、許容リップル電流に最も影響する最大電流値の周波数で、フィルムコンデンサ２１に流れる電流を抑制してセラミックコンデンサ２２へ分流することで、コンデンサ回路２として、許容リップル電流をより効果的に高くすることができる。

次に、第３の実施形態に係るコンデンサ回路について、図を参照して説明する。

図７は本実施形態のコンデンサ回路３の等価回路図である。

図７に示すように、本実施形態のコンデンサ回路３は、第１、第２の実施形態と同様に、フィルムコンデンサ３１を有する第１コンデンサライン３４と、セラミックコンデンサ３２を有する第２コンデンサライン３５とが並列接続されてなる。

本実施形態のコンデンサ回路３は、第２の実施形態に示したコンデンサ回路２に対して、フィルムコンデンサ３１が接続された第１コンデンサライン３４に抵抗素子３３３を直列接続したものであり、他の構成は図４に示した第２の実施形態のコンデンサ回路２と同じである。この抵抗素子３３３が本発明のインピーダンス調整手段に相当する。

抵抗素子３３３は、例えばディスクリート部品からなる抵抗器であり、抵抗値Ｒ３３３の特性を有する。なお、本実施形態ではディスクリート部品の抵抗器を用いる例を示したが、ライン導体の形状を変更することで抵抗値Ｒ３３３を実現しても良い。ここで、抵抗値Ｒ３３３は、特定周波数ｆ０近傍の所定周波数帯域での第２コンデンサライン３５のインピーダンスが第１コンデンサライン３４のインピーダンスよりも低くなるように設定されている。さらに、抵抗値Ｒ３３３は、特定周波数ｆ０での第２コンデンサライン３５のインピーダンスが第１コンデンサライン３４のインピーダンスよりも大幅に（例えば一桁や二桁以上）低い値となるように設定されている。

このような構成とすることで、特定周波数ｆ０近傍ではリップル電流がセラミックコンデンサ３２に流れ、フィルムコンデンサ３１に流れる電流は抑制される。

このように、許容リップル電流に最も影響する最大電流値の周波数で、フィルムコンデンサ３１に流れる電流をさらに大幅に抑制してセラミックコンデンサ３２へ分流することで、コンデンサ回路３として、第２の実施形態の構成よりもさらに効果的に許容リップル電流を高くすることができる。また、第１コンデンサライン３４に電流が流れても、抵抗素子３３３で消費されるので、フィルムコンデンサ３１の発熱を防止することができる。

ここで、具体的にシミュレーションした結果を図８、図９に示す。なお、図８、図９に結果を示すシミュレーションは、抵抗値Ｒ３３３を５０ｍΩとして、他のパラメータは第２の実施形態と同様である。

図８（Ａ）は、図７に示した第１コンデンサライン３４（フィルムコンデンサ）および第２コンデンサライン３５（セラミックコンデンサ）のそれぞれインピーダンス特性と、コンデンサ回路３の合成インピーダンス特性とを示す図であり、図８（Ｂ）はコンデンサ回路５に実効値１Ａの外部電流を印加した場合の第１コンデンサライン３４（フィルムコンデンサ）の電流および第２コンデンサライン３５（セラミックコンデンサ）の電流を示した図である。また、図９（Ａ）は第１コンデンサライン３４の電流の周波数スペクトルを示し、図９（Ｂ）は第２コンデンサライン３５の電流の周波数スペクトルを示した図である。

本実施形態に示した、第１コンデンサライン３４へさらに抵抗素子３３３を挿入する構成を用いることで、特定周波数ｆ０での第２コンデンサライン３５のインピーダンスを、第１コンデンサライン３４のインピーダンスよりも低くすることができる。このため、図８（Ａ）に示すように、特定周波数ｆ０で、第２コンデンサライン３５のインピーダンスの方が低くなる。これにより、図８（Ｂ）に示すように、特定周波数ｆ０近傍で、第１コンデンサライン３４と第２コンデンサライン３５とで電流値の大小関係が逆転し、さらに、特定周波数ｆ０で殆ど全ての電流が第２コンデンサライン３５へ流れる。ここで、上述の第２の実施形態で記載したように、セラミックコンデンサ３２は、フィルムコンデンサ３１と比較して、許容リップル電流が高く、高耐熱性を有するので、コンデンサ回路３へ流入するリップル電流が全て流れてもフィルムコンデンサ２１で生じるような発熱を問題無く許容させることができる。

このように、許容リップル電流に最も影響する最大電流値の周波数で、フィルムコンデンサ３１に流れる電流を大幅に抑制して、略セラミックコンデンサ３２のみへ流すことで、コンデンサ回路３として、許容リップル電流をさらに効果的に高くすることができる。

次に、第４の実施形態に係るインバータ回路について図を参照して説明する。

図１０は本実施形態のインバータ回路５の回路構成を示すブロック図である。

図１０に示すように、インバータ回路５は、バッテリ等からなる直流電源５１と、スイッチング回路５３と、上述の各実施形態に示したコンデンサ回路からなる平滑コンデンサ回路５２とを備える。平滑コンデンサ回路５２は、直流電源５１とスイッチング回路５３との接続ライン５００に対して並列に接続される。

スイッチング回路５３は、半導体スイッチ群により構成され、例えば図示しない制御部によりＰＷＭ制御されることで直流電力から交流電力に変換して、図示しないモータ等へ三相交流を出力する。

このようなインバータ回路５に対して、上述の各実施形態の構成からなる平滑コンデンサ回路５２を用いることで、許容リップル電流の高いインバータ回路を、大型化することなく構成できる。

さらに、当該インバータ回路５のスイッチング回路５３の入力側に、スナバ用コンデンサを並列接続することもできる。この場合、上述のコンデンサ回路において、フィルムコンデンサを含む第１コンデンサラインとセラミックコンデンサを含む第２コンデンサラインとに対して、さらに並列にスナバ用コンデンサを含む第３のコンデンサラインを接続する構成にしてもよい。これにより、平滑コンデンサ回路とスナバ用コンデンサとを一体化してコンデンサ回路を構成することができる。

なお、本実施形態では、直流電力から交流電力に変換するインバータ回路を例に示したが、交流電力を直流電力に変換する回路であっても、上述の第１〜第３の実施形態に示したコンデンサ回路を変換回路の直流電力側に設置すれば、上述の効果を得ることができる。また、同様に、直流電力を他の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ等においても、上述の実施形態に示したコンデンサ回路を用いることができる。

また、上述の各実施形態では、インダクタ素子をコンデンサライン内に挿入してコンデンサに直列接続する例を示したが、ライン導体の形状によりインダクタを形成するようにしてもよい。

また、上述の各実施形態では、フィルムコンデンサやセラミックコンデンサ自体の電気的特性を変更しない例を示したが、フィルムコンデンサやセラミックコンデンサの電気的特性、例えば、直列インダクタンス成分（ＥＳＬ）や、直列抵抗成分（ＥＳＲ）を変更したり、セラミックコンデンサの静電容量を変更してもよい。この場合、特性が既知のコンデンサを付け替えるだけで調整が済み、さらに、ライン導体の形状調整を無くしたり軽減したりすることができる。

また、上述の各実施形態に示したコンデンサ回路では、フィルムコンデンサとセラミックコンデンサとの組み合わせの例を示したが、フィルムコンデンサの替わりにアルミ電解コンデンサを用いたり、セラミックコンデンサの替わりにタンタルコンデンサを用いるようにしてもよい。また、フィルムコンデンサとしては、他の有機絶縁材料を用いたコンデンサを利用してもよい。

また、上述の各実施形態のコンデンサ回路では、種類の異なるコンデンサを並列接続した例を示したが、互いに特性の異なる同種のコンデンサを並列接続した場合にも、上述の構成を適用し、上述の作用・効果を得ることができる。

また、上述の各実施形態のコンデンサ回路では、異なる電気的特性のコンデンサを並列に接続した例を示したが、並列する二つのコンデンサライン毎に、同じ電気的特性のコンデンサをそれぞれ異なる数ずつ直列に接続する場合でも、上述の構成を適用し、上述の作用・効果を得ることができる。

また、上述の各実施形態では、フィルムコンデンサを含む第１コンデンサラインとセラミックコンデンサを含む第２コンデンサラインとがそれぞれ１つの場合を示したが、これらが複数あっても良い。この場合、コンデンサライン毎にインダクタンスやキャパシタンス、さらには抵抗値を調整すればよい。

また、上述の各実施形態では、インバータ回路に利用される平滑コンデンサ回路を例に示したが、外部から大電流の不要高周波信号が流入し、当該不要高周波信号による影響を受けるコンデンサ回路であれば、上述の構成を適用することができる。

また、上述の各実施形態では、ライン導体の形状を変更することで、インダクタンスやレジスタンス等の各コンデンサラインの異なる複数の特性を同時に変更することもできる。

１，２，３，１０１−コンデンサ回路、１１，２１，３１，１１１−フィルムコンデンサ、１２，２２，３２，１１２−セラミックコンデンサ、１３，２３１，２３２，３３１，３３２−インダクタンス素子、３３３-抵抗素子、１４，２４，３４−第１コンデンサライン、１５，２５，３５−第２コンデンサライン、５１−直流電源、５２−平滑コンデンサ回路、５３−スイッチング回路

Claims (7)

1. 第１のコンデンサを含む第１コンデンサラインと、第２のコンデンサを含む前記第１のコンデンサラインと異なる電気的特性を有する第２コンデンサラインとが、並列接続されたコンデンサ回路であって、
   前記第２のコンデンサは、許容リップル電流が前記第１のコンデンサよりも高いコンデンサであり、
   前記第１のコンデンサはフィルムコンデンサであり、前記第２のコンデンサはセラミックコンデンサであり、
   前記第１コンデンサラインの第１直列共振周波数と前記第２コンデンサラインの第２直列共振周波数とを特定周波数で一致させるように、前記第１コンデンサラインと前記第２コンデンサラインの少なくとも一方のリアクタンスを調整する共振周波数調整手段と、
   前記特定周波数での前記第１コンデンサラインのインピーダンスを、前記特定周波数での前記第２コンデンサラインのインピーダンスよりも高くする、インピーダンス調整手段と、を備えたコンデンサ回路。
2. 前記特定周波数は、前記リップル電流の周波数帯域における最大電流値を有する周波数に設定されている、請求項１に記載のコンデンサ回路。
3. 前記共振周波数調整手段は、前記第１コンデンサラインおよび前記第２コンデンサラインの少なくとも一方に挿入されたインダクタンス素子である、請求項１または請求項２に記載のコンデンサ回路。
4. 前記共振周波数調整手段は、前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの少なくとも一方の内部インダクタンスを調整することで前記リアクタンスを調整する、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコンデンサ回路。
5. 前記インピーダンス調整手段は、前記第１のコンデンサに直列接続する抵抗素子である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコンデンサ回路。
6. 前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとは、異なる電気特性を有するコンデンサである請求項１〜請求項５のいずれかに記載のコンデンサ回路。
7. 直流電力を交流電力に変換するかもしくは交流電力を直流電力に変換する交流直流変換回路、または直流電力を他の直流電力に変換する直流変換回路を備え、
   該交流直流変換回路の直流電力側または前記直流変換回路の少なくとも一方の直流電力側に、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のコンデンサ回路が接続された電力変換回路。

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