JP2018182880A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の高周波スイッチング素子と、一対の低周波スイッチング素子を備える電力変換装置において、コモンモードノイズを効果的に抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する電力変換装置は、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、高周波でスイッチング動作する一対の高周波スイッチング素子と、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、低周波でスイッチング動作する一対の低周波スイッチング素子を備えている。その電力変換装置では、直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きい。【選択図】図９

Description

本明細書では、電力変換装置を開示する。

特許文献１に、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、スイッチング動作する一対のスイッチング素子を備える電力変換装置が開示されている。この電力変換装置では、直流正極線とアースとの間に形成される静電容量と、直流負極線とアースとの間に形成される静電容量を、ほぼ同じ大きさに調整し、かつ直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対のスイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量を小さくすることで、一対のスイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズを抑制している。

特開２０１５−１０６６０１号公報

トーテムポール型のブリッジレスＰＦＣ（Power Factor Correction）コンバータ回路のように、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、高周波でスイッチング動作する一対の高周波スイッチング素子と、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、低周波でスイッチング動作する一対の低周波スイッチング素子を備える電力変換装置が開発されている。このような電力変換装置においては、一対の高周波スイッチング素子と、一対の低周波スイッチング素子のそれぞれがコモンモードノイズの励振源となる。このような電力変換装置に特許文献１の技術を適用した場合、一対の高周波スイッチング素子に起因するコモンモードノイズを抑制することはできるが、一対の低周波スイッチング素子に起因するコモンモードノイズは、そのノイズ発生メカニズムが異なるので、その限りではない。

本明細書では、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、一対の高周波スイッチング素子と、一対の低周波スイッチング素子を備える電力変換装置において、コモンモードノイズを効果的に抑制することが可能な技術を提供する。

本明細書が開示する電力変換装置は、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、高周波でスイッチング動作する一対の高周波スイッチング素子と、直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、低周波でスイッチング動作する一対の低周波スイッチング素子を備えている。その電力変換装置では、直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きい。

上記の電力変換装置によれば、低周波スイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモード電流の低減および共振点ピーク周波数の低周波数化を図ることができ、コモンモードノイズの抑制を図ることができる。直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量を大きくすることによる、コモンモードノイズの抑制の原理に関しては、後の実施例において図６−図９に関連して詳細に説明する。

上記の電力変換装置では、一対の高周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きくてもよい。

上記の電力変換装置によれば、高周波スイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズの高調波成分を低減することができる。一対の高周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きくすることによる、コモンモードノイズの抑制の原理に関しては、後の実施例において図６−図９に関連して詳細に説明する。

上記の電力変換装置は、一対の低周波スイッチング素子の接続点に接続された第１バスバ配線と、アースに接続された第２バスバ配線をさらに備えていてもよく、第１バスバ配線と第２バスバ配線が、少なくとも部分的に、略平行に近接して配置されていてもよい。

上記の構成では、第１バスバ配線と第２バスバ配線の間に、比較的大きな静電容量が形成されるので、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量を大きくすることができる。上記の構成によれば、簡素な構成によって、コモンモードノイズを効果的に抑制することができる。

上記の電力変換装置では、第１バスバ配線と第２バスバ配線が略平行に近接して配置されている箇所において、第１バスバ配線と第２バスバ配線の間に高誘電材料が充填されていてもよい。

上記の構成では、第１バスバ配線と第２バスバ配線の間に、より大きな静電容量を形成することができる。上記の構成によれば、簡素な構成によって、コモンモードノイズをより効果的に抑制することができる。

上記の電力変換装置は、一対の低周波スイッチング素子の接続点と、アースとの間に接続された、コンデンサをさらに備えていてもよい。

上記の構成では、コンデンサの付加によって、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量を大きくすることができる。上記の構成によれば、簡素な構成によって、コモンモードノイズをより効果的に抑制することができる。

上記の電力変換装置は、一対の低周波スイッチング素子の接続点と、アースとの間に接続された、抵抗器をさらに備えていてもよく、コンデンサと抵抗器が直列に接続されていてもよい。

上記の構成によれば、抵抗器の付加によって、低周波スイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズと、高周波スイッチング素子のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズの、共振点ピークレベルを抑制することができる。上記の構成によれば、簡素な構成によって、コモンモードノイズをより効果的に抑制することができる。

実施例の電力変換装置２の回路構成を示す図である。 実施例の電力変換装置２の外観を模式的に示す斜視図である。 実施例の電力変換装置２を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面で見た断面図である。 実施例の電力変換装置２を図２のＩＶ−ＩＶ断面で見た断面図である。 実施例の電力変換装置２を図３，図４のＶ−Ｖ断面で見た断面図である。 実施例の電力変換装置２のコモンモード等価回路を示す図である。 実施例の電力変換装置２の高周波電圧源１１８によるコモンモード電流Ｉ_PWMについての等価回路を示す図である。 実施例の電力変換装置２の低周波電圧源１２０によるコモンモード電流Ｉ_RECTについての等価回路を示す図である。 実施例の電力変換装置２によりコモンモードノイズが抑制される様子を説明するグラフである。 変形例の電力変換装置２’の図４に対応する断面図である。

（実施例）
図１は本願発明の一実施形態に係る電力変換装置２の回路構成を示している。本実施例の電力変換装置２は、商用系統の交流電源４から供給される交流電力を、直流電力に変換して負荷６に供給するために使用される。

交流電源４からは、交流電力線８を介して交流電力が供給される。交流電力線８は、交流正極線８ａと、交流負極線８ｂを備えている。なお、以下の説明では、交流電力線８において、入力となる交流電源４側を上流側といい、出力となる負荷６側を下流側という。

交流電力線８には、ＬＩＳＮ（Line Impedance Stabilization Network）１０が設けられている。ＬＩＳＮ１０は、交流正極線８ａに組み込まれたコイル１２と、交流負極線８ｂに組み込まれたコイル１４と、交流正極線８ａのコイル１２より下流側とアース１６の間に直列に接続されたコンデンサ１８および抵抗器２０と、交流負極線８ｂのコイル１４より下流側とアース１６の間に直列に接続されたコンデンサ２２および抵抗器２４を備えている。ＬＩＳＮ１０には、ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference）レシーバ２６が接続されている。ＥＭＩレシーバ２６は、コンデンサ１８と抵抗器２０の接続点と、コンデンサ２２と抵抗器２４の接続点に接続されている。

交流電力線８のＬＩＳＮ１０より下流側には、ノイズフィルタ２８が設けられている。ノイズフィルタ２８は、第１トランス３０を備えている。第１トランス３０は、単一のコアに巻き付けられた一次側コイル３０ａと二次側コイル３０ｂを備えている。一次側コイル３０ａは二次側コイル３０ｂとは逆向きに巻き付けられており、二次側コイル３０ｂには一次側コイル３０ａに印加される電圧とは逆位相の電圧が印加される。一次側コイル３０ａは、交流正極線８ａに組み込まれており、二次側コイル３０ｂは、交流負極線８ｂに組み込まれている。

ノイズフィルタ２８はさらに、第２トランス３２を備えている。第２トランス３２は、交流電力線８の第１トランス３０より下流側に設けられている。第２トランス３２は、単一のコアに巻き付けられた一次側コイル３２ａと二次側コイル３２ｂを備えている。一次側コイル３２ａは二次側コイル３２ｂとは逆向きに巻き付けられており、二次側コイル３２ｂには一次側コイル３２ａに印加される電圧とは逆位相の電圧が印加される。一次側コイル３２ａは、交流正極線８ａに組み込まれており、二次側コイル３２ｂは、交流負極線８ｂに組み込まれている。

ノイズフィルタ２８はさらに、第１コンデンサ３４、第２コンデンサ３６、第３コンデンサ３８および第４コンデンサ４０を備えている。第１コンデンサ３４は、交流正極線８ａの第１トランス３０の一次側コイル３０ａと第２トランス３２の一次側コイル３２ａの接続点と、交流負極線８ｂの第１トランス３０の二次側コイル３０ｂと第２トランス３２の二次側コイル３２ｂの接続点の間に接続されている。第２コンデンサ３６は、交流正極線８ａの第１トランス３０の一次側コイル３０ａと第２トランス３２の一次側コイル３２ａの接続点と、アース１６の間に接続されている。第３コンデンサ３８は、交流負極線８ｂの第１トランス３０の二次側コイル３０ｂと第２トランス３２の二次側コイル３２ｂの接続点と、アース１６の間に接続されている。第４コンデンサ４０は、交流正極線８ａの第２トランス３２の一次側コイル３２ａより下流側と、交流負極線８ｂの第２トランス３２の二次側コイル３２ｂより下流側の間に接続されている。

交流電力線８のノイズフィルタ２８より下流側には、昇圧コイル４２が設けられている。昇圧コイル４２は、交流正極線８ａに組み込まれている。

交流電力線８の昇圧コイル４２より下流側には、電力変換装置２が設けられている。電力変換装置２の下流側には、直流電力線４４を介して、負荷６が接続されている。直流電力線４４は、直流正極線４４ａと、直流負極線４４ｂを備えている。直流正極線４４ａと直流負極線４４ｂの間には、平滑コンデンサ４６が接続されている。

電力変換装置２には、交流正極端子４８と、交流負極端子５０と、直流正極端子５２と、直流負極端子５４と、アース電極端子５５が設けられている。交流正極端子４８は、交流正極線８ａに接続されている。交流負極端子５０は、交流負極線８ｂに接続されている。直流正極端子５２は、直流正極線４４ａに接続されている。直流負極端子５４は、直流負極線４４ｂに接続されている。アース電極端子５５は、アース１６に接続されている。

電力変換装置２は、第１スイッチング素子５６と、第２スイッチング素子５８と、第３スイッチング素子６０と、第４スイッチング素子６２と、ヒートシンク６４を備えている。

第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８は、直流正極端子５２と直流負極端子５４の間に、直列に接続されている。第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８の接続点は、交流正極端子４８に接続されている。第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８は、交流電源４の周波数よりも高い周波数、例えば１５０ｋＨｚでスイッチング動作する。第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８は、高周波スイッチング素子ということができる。第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。

第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２は、直流正極端子５２と直流負極端子５４の間に、直列に接続されている。第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２の接続点は、交流負極端子５０に接続されている。第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２は、交流電源４の周波数と同じ周波数、例えば５０Ｈｚでスイッチング動作する。第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２は、低周波スイッチング素子ということができる。第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２は、例えば、ダイオードである。

電力変換装置２は、高周波スイッチング素子である第１スイッチング素子５６および第２スイッチング素子５８と、低周波スイッチング素子である第３スイッチング素子６０および第４スイッチング素子６２を用いて、ＡＣ／ＤＣ変換を行う。電力変換装置２は、トーテムポール型のブリッジレスＰＦＣコンバータ回路ということができる。

ヒートシンク６４は、第１スイッチング素子５６、第２スイッチング素子５８、第３スイッチング素子６０および第４スイッチング素子６２で発生した熱を、電力変換装置２の外部に放熱する。ヒートシンク６４は、アース電極端子５５に接続されている。従って、ヒートシンク６４は、アース１６と同電位に維持される。

図２−図５は、電力変換装置２の物理的な構成を模式的に示している。図２に示すように、交流正極端子４８と、交流負極端子５０と、直流正極端子５２と、直流負極端子５４と、アース電極端子５５は、電力変換装置２の上面に配置されている。なお、図２−図５においては、電力変換装置２の上面に沿って、直流負極端子５４から直流正極端子５２に向かう方向をＹ方向といい、電力変換装置２の上面に沿って、Ｙ方向に直交する方向をＸ方向といい、Ｙ方向とＸ方向のそれぞれに直交する方向をＺ方向という。

図３および図４に示すように、ヒートシンク６４は、電力変換装置２の下面に配置されている。ヒートシンク６４の上面には、絶縁層であるセラミック層６６が積層されている。セラミック層６６の上面には、導体層である金属層６８，７０，７２，７４が積層されている。図３に示すように、金属層６８の上面には、第１スイッチング素子５６が載置されている。金属層７０の上面には、第２スイッチング素子５８が載置されている。第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８は、Ｙ方向に並んで配置されている。図４に示すように、金属層７２の上面には、第３スイッチング素子６０が載置されている。金属層７４の上面には、第４スイッチング素子６２が載置されている。第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２は、Ｙ方向に並んで配置されている。図５に示すように、第１スイッチング素子５６と第３スイッチング素子６０は、Ｘ方向に並んで配置されている。また、第２スイッチング素子５８と第４スイッチング素子６２は、Ｘ方向に並んで配置されている。

図３および図４に示すように、ヒートシンク６４の上面には、絶縁層である樹脂層７６，７８が積層されている。樹脂層７６，７８の上面は、セラミック層６６、金属層６８，７０，７２，７４、第１スイッチング素子５６、第２スイッチング素子５８、第３スイッチング素子６０、第４スイッチング素子６２よりも高い位置（すなわち、ヒートシンク６４から離れた位置）まで積層されている。樹脂層７６の上面には、導体層である金属層８０が積層されている。樹脂層７８の上面には、導体層である金属層８２が積層されている。図５に示すように、金属層８０と金属層８２は、Ｙ方向に関して、第１スイッチング素子５６、第２スイッチング素子５８、第３スイッチング素子６０および第４スイッチング素子６２を両側から挟み込むように配置されている。

図３に示すように、直流正極端子５２と金属層８０は、バスバ配線８４によって接続されている。金属層８０と金属層６８は、ワイヤ８６によって接続されている。第１スイッチング素子５６と金属層７０は、ワイヤ８８によって接続されている。第２スイッチング素子５８と金属層８２は、ワイヤ９０によって接続されている。金属層８２と直流負極端子５４は、バスバ配線９２によって接続されている。これによって、第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８は、直流正極端子５２と直流負極端子５４の間で、直列に接続されている。

図４に示すように、金属層８０と金属層７２は、ワイヤ９４によって接続されている。また、第３スイッチング素子６０と金属層７４は、ワイヤ９６によって接続されている。第４スイッチング素子６２と金属層８２は、ワイヤ９８によって接続されている。これによって、第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２は、直流正極端子５２と直流負極端子５４の間で、直列に接続されている。

図３に示すように、交流正極端子４８と金属層７０は、バスバ配線１００によって接続されている。これによって、交流正極端子４８は、第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８の接続点に接続されている。

図４に示すように、交流負極端子５０と金属層７４は、バスバ配線１０２によって接続されている。これによって、交流負極端子５０は、第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２の接続点に接続されている。また、アース電極端子５５とヒートシンク６４は、バスバ配線１０４によって接続されている。これによって、ヒートシンク６４は、アース１６と同電位に維持される。

図３、図４に示すように、ヒートシンク６４の上面には、高誘電材料である樹脂１０６がポッティングされている。樹脂１０６によって、セラミック層６６、金属層６８，７０，７２，７４、第１スイッチング素子５６、第２スイッチング素子５８、第３スイッチング素子６０、第４スイッチング素子６２、樹脂層７６，７８、金属層８０，８２、バスバ配線８４，９２，１００，１０２，１０４、ワイヤ８６，８８，９０，９４，９６，９８が封止されている。なお、図２に示すように、交流正極端子４８と、交流負極端子５０と、直流正極端子５２と、直流負極端子５４と、アース電極端子５５は、樹脂１０６の上面に配置されている。

図６は、図１の電力系統について、コモンモードの等価回路を示している。抵抗１１０は、ＬＩＳＮ１０の等価回路に相当している。インダクタンス１１２、静電容量１１４よびインダクタンス１１６は、ノイズフィルタ２８の等価回路に相当している。インダクタンス１１７は、昇圧コイル４２の等価回路に相当している。高周波電圧源１１８は、電力変換装置２の第１スイッチング素子５６および第２スイッチング素子５８による高周波ＰＷＭスイッチング電圧に相当している。以下では、高周波電圧源１１８の励振電圧をＶ_PWMともいう。低周波電圧源１２０は、電力変換装置２の第３スイッチング素子６０および第４スイッチング素子６２による低周波矩形スイッチング電圧に相当している。以下では、低周波電圧源１２０の励振電圧をＶ_RECTともいう。

また、図６に示す静電容量１２２は、図１に示すように、第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８の接続点と、ヒートシンク６４（すなわちアース１６）の間の浮遊容量に相当している。図６に示す静電容量１２４は、図１に示すように、第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２の接続点と、ヒートシンク６４（すなわちアース１６）の間の浮遊容量に相当している。図６に示す静電容量１２６は、図１に示すように、直流正極端子５２とヒートシンク６４（すなわちアース１６）の間の浮遊容量１２６ａおよび直流負極端子５４とヒートシンク６４（すなわちアース１６）の間の浮遊容量１２６ｂに相当する。以下では、静電容量１２２の静電容量値をＣ_P1ともいい、静電容量１２４の静電容量値をＣ_P2ともいい、静電容量１２６の静電容量値をＣ_PNともいう。

図６の等価回路において、高周波電圧源１１８の励振電圧Ｖ_PWMと低周波電圧源１２０の励振電圧Ｖ_RECTによって抵抗１１０に流れる電流が、コモンモード電流Ｉ_CMに相当する。この電流Ｉ_CMを低減することによって、コモンモードノイズを抑制することができる。

図７は、図６の等価回路からテブナンの定理に基づき、高周波電圧源１１８の励振電圧Ｖ_PWMによって抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_PWMの挙動に特化した等価回路である。図７の回路において、等価インダクタンス１２８と等価静電容量１３０は、図６のインダクタンス１１６，１１７と静電容量１２２，１２４，１２６に相当する。また、図７の回路において、等価電圧源１３２は、図６の高周波電圧源１１８に相当する。ここで、等価電圧源１３２の励振電圧をＶ'_PWMとすると、Ｖ'_PWM＝Ｖ_PWM×Ｃ_P1／（Ｃ_P1＋Ｃ_P2＋Ｃ_PN）の関係が成り立つ。図７の等価回路において、抵抗１１０を流れる電流Ｉ_PWMは、等価電圧源１３２の励振電圧Ｖ'_PWMに応じて変化する。

図８は、図６の等価回路からテブナンの定理に基づき、低周波電圧源１２０の励振電圧Ｖ_RECTによって抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_RECTの挙動に特化した等価回路である。図８の回路において、等価インダクタンス１３４と等価静電容量１３６は、図６のインダクタンス１１６，１１７と静電容量１２２，１２４，１２６に相当する。また、図８の回路において、等価電圧源１３８は、図６の低周波電圧源１２０に相当する。この際に、等価電圧源１３８の励振電圧をＶ'_RECTとすると、Ｖ'_RECT＝Ｖ_RECT×（Ｃ_P1＋Ｃ_PN）／（Ｃ_P1＋Ｃ_P2＋Ｃ_PN）の関係が成り立つ。図８の回路において、抵抗１１０を流れる電流Ｉ_RECTは、等価電圧源１３８の励振電圧Ｖ'_RECTに応じて変化する。

図６の等価回路において、抵抗１１０を流れる電流Ｉ_CMは、図７の等価回路で抵抗１１０を流れる電流Ｉ_PWMと、図８の等価回路で抵抗１１０を流れる電流Ｉ_RECTの和となる。上記から明らかなように、図７の等価回路で抵抗１１０を流れる電流Ｉ_PWMと、図８の等価回路で抵抗１１０を流れる電流Ｉ_RECTは、何れも、図６の等価回路の静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を増加させることで、減少する。従って、図６に示す等価回路の静電容量１２４を増加させることで、抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_CMを低減することができる。特に、静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を、静電容量１２２の静電容量値Ｃ_P1や、静電容量１２６の静電容量値Ｃ_PNより大きくすることで、抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_CMを大幅に低減することができる。

図９は、静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2の大きさと、コモンモードノイズレベルとの関係を示している。図９において輪郭を実線で示した濃色のノイズレベルは、静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を、静電容量１２２の静電容量値Ｃ_P1や、静電容量１２６の静電容量値Ｃ_PNより大きくした場合のコモンモードノイズレベルを示しており、図９において輪郭を破線で示した淡色のノイズレベルは、静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を、静電容量１２２の静電容量値Ｃ_P1や、静電容量１２６の静電容量値Ｃ_PNと同程度とした場合のコモンモードノイズレベルを示している。また、図９において、周波数に対して滑らかに変化するノイズ成分Ｎ１は、低周波電圧源１２０の励振電圧Ｖ_RECTに起因するノイズ成分（すなわち、第３スイッチング素子６０および第４スイッチング素子６２のスイッチング動作に起因するノイズ成分）を示しており、周波数に対して急峻に変化するノイズ成分Ｎ２は、高周波電圧源１１８の励振電圧Ｖ_PWMに起因するノイズ成分（すなわち、第１スイッチング素子５６および第２スイッチング素子５８のスイッチング動作に起因するノイズ成分）を示している。図９に示すように、静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を静電容量１２６の静電容量値Ｃ_PNより大きくすることで、低周波電圧源１２０の励振電圧Ｖ_RECTに起因するノイズ成分（すなわち、第３スイッチング素子６０および第４スイッチング素子６２のスイッチング動作に起因するノイズ成分）の低減および共振点ピーク周波数の低周波数化を図ることができる。また、図９に示すように、静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を、静電容量１２２の静電容量値Ｃ_P1より大きくすることで、高周波電圧源１１８の励振電圧Ｖ_PWMに起因するノイズ成分（すなわち、第１スイッチング素子５６および第２スイッチング素子５８のスイッチング動作に起因するノイズ成分であり、コモンモードノイズの高調波成分に相当する）を低減することができる。

図４に示すように、本実施例の電力変換装置２では、バスバ配線１０２とバスバ配線１０４が、略平行に近接して配置される箇所を有している。この箇所において、バスバ配線１０２とバスバ配線１０４の間に大きな静電容量が形成されるので、図１に示す第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２の接続点と、ヒートシンク６４（すなわちアース１６）の間の静電容量１２４を大きくすることができる。これによって、図６の等価回路における静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を、静電容量１２２の静電容量値Ｃ_P1や、静電容量１２６の静電容量値Ｃ_PNより大きくすることができる。抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_CMを大幅に低減することができる。

また、本実施例の電力変換装置２では、バスバ配線１０２とバスバ配線１０４が略平行に近接して配置される箇所において、バスバ配線１０２とバスバ配線１０４の間に、高誘電材料である樹脂１０６が充填されている。これによって、バスバ配線１０２とバスバ配線１０４の間の静電容量をより大きくすることができ、図１に示す第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２の接続点と、ヒートシンク６４（すなわちアース１６）の間の静電容量１２４をより大きくすることができる。これによって、図６の等価回路における静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を、静電容量１２２の静電容量値Ｃ_P1や、静電容量１２６の静電容量値Ｃ_PNよりさらに大きくするができ、抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_CMをより低減することができる。

なお、上記以外の構成によって、図６の等価回路における静電容量１２４、すなわち図１に示す第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２の接続点と、ヒートシンク６４（すなわちアース１６）の間の静電容量１２４を大きくしてもよい。例えば、図１０に示す電力変換装置２’のように、交流負極端子５０とアース電極端子５５の間に、コンデンサ１４０を付加してもよい。図１０の電力変換装置２’では、バスバ配線１０２’とバスバ配線１０４’は、平行に近接して配置された箇所を有していないが、コンデンサ１４０によって、図１に示す第３スイッチング素子６０と第４スイッチング素子６２の接続点と、ヒートシンク６４（すなわちアース１６）の間の静電容量１２４を大きくすることができる。図１０に示す構成において、コンデンサ１４０は、電力変換装置２’の外部に配置されていてもよいし、電力変換装置２’の内部に（すなわち、樹脂１０６によって封止されるように）配置されていてもよい。このような構成とすることによって、図６の等価回路における静電容量１２４の静電容量値Ｃ_P2を、静電容量１２２の静電容量値Ｃ_P1や、静電容量１２６の静電容量値Ｃ_PNより大きくすることができる。抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_CMを大幅に低減することができる。

なお、図１０に示す構成とする場合、コンデンサ１４０に直列に抵抗器１４２をさらに付加してもよい。抵抗器１４２は、電力変換装置２’の外部に配置されていてもよいし、電力変換装置２’の内部に（すなわち、樹脂１０６によって封止されるように）配置されていてもよい。このような構成とすることで、図７に示す高周波電圧源１１８の励振電圧Ｖ_PWMによって抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_PWMと、図８に示す低周波電圧源１２０の励振電圧Ｖ_RECTによって抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_RECTのそれぞれについて、共振点ピークレベルを抑制することができる。これによって、図６の等価回路において抵抗１１０に流れるコモンモード電流Ｉ_CMを大幅に低減することができる。

上記の各実施例において、電力変換装置２は、第１スイッチング素子５６と第２スイッチング素子５８のほかに、直流正極端子５２と直流負極端子５４の間に直列に接続された、別の一対の高周波スイッチング素子を備えていてもよい。この場合、電力変換装置２をインターリーブ方式として、電力の高出力化と同時に、奇数次のスイッチング周波数に起因するノイズの低減を図ることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：電力変換装置； ２'：電力変換装置； ４：交流電源； ６：負荷； ８：交流電力線； ８ａ：交流正極線； ８ｂ：交流負極線； １２：コイル； １４：コイル； １６：アース； １８：コンデンサ； ２０：抵抗器； ２２：コンデンサ； ２４：抵抗器； ２６：ＥＭＩレシーバ； ２８：ノイズフィルタ； ３０：第１トランス； ３０ａ：一次側コイル； ３０ｂ：二次側コイル； ３２：第２トランス； ３２ａ：一次側コイル； ３２ｂ：二次側コイル； ３４：第１コンデンサ； ３６：第２コンデンサ； ３８：第３コンデンサ； ４０：第４コンデンサ； ４２：昇圧コイル； ４４：直流電力線； ４４ａ：直流正極線； ４４ｂ：直流負極線； ４６：平滑コンデンサ； ４８：交流正極端子； ５０：交流負極端子； ５２：直流正極端子； ５４：直流負極端子； ５５：アース電極端子； ５６：第１スイッチング素子； ５８：第２スイッチング素子； ６０：第３スイッチング素子； ６２：第４スイッチング素子； ６４：ヒートシンク； ６６：セラミック層； ６８：金属層； ７０：金属層； ７２：金属層； ７４：金属層； ７６：樹脂層； ７８：樹脂層； ８０：金属層； ８２：金属層； ８４：バスバ配線； ８６：ワイヤ； ８８：ワイヤ； ９０：ワイヤ； ９２：バスバ配線； ９４：ワイヤ； ９６：ワイヤ； ９８：ワイヤ； １００：バスバ配線； １０２：バスバ配線； １０２'：バスバ配線； １０４：バスバ配線； １０４'：バスバ配線； １１０：抵抗； １１２：インダクタンス； １１４：静電容量； １１６：インダクタンス； １１７：インダクタンス； １１８：高周波電圧源； １２０：低周波電圧源； １２２：静電容量； １２４：静電容量； １２６：静電容量； １２６ａ：浮遊容量； １２６ｂ：浮遊容量； １２８：等価インダクタンス； １３０：等価静電容量； １３２：等価電圧源； １３４：等価インダクタンス； １３６：等価静電容量； １３８：等価電圧源； １４０：コンデンサ； １４２：抵抗器

Claims (6)

1. 直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、高周波でスイッチング動作する一対の高周波スイッチング素子と、
   直流正極線と直流負極線の間で直列に接続されており、低周波でスイッチング動作する一対の低周波スイッチング素子を備える電力変換装置であって、
   直流正極線とアースとの間に形成される静電容量および直流負極線とアースとの間に形成される静電容量の和に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きい、電力変換装置。
2. 一対の高周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量に比べて、一対の低周波スイッチング素子の接続点とアースとの間に形成される静電容量が大きい、請求項１の電力変換装置。
3. 一対の低周波スイッチング素子の接続点に接続された第１バスバ配線と、
   アースに接続された第２バスバ配線をさらに備えており、
   第１バスバ配線と第２バスバ配線が、少なくとも部分的に、略平行に近接して配置されている、請求項１または２の電力変換装置。
4. 第１バスバ配線と第２バスバ配線が略平行に近接して配置されている箇所において、第１バスバ配線と第２バスバ配線の間に高誘電材料が充填されている、請求項３の電力変換装置。
5. 一対の低周波スイッチング素子の接続点と、アースとの間に接続された、コンデンサをさらに備えている、請求項１から４の何れか一項の電力変換装置。
6. 一対の低周波スイッチング素子の接続点と、アースとの間に接続された、抵抗器をさらに備えており、
   コンデンサと抵抗器が直列に接続されている、請求項５の電力変換装置。