JP6939409B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

この発明は、電力変換装置に関し、特に、複数の半導体スイッチング素子を含む電力変換回路を備える電力変換装置に関する。

従来、複数の半導体スイッチング素子を含む電力変換回路を備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１の電力変換装置は、直流電源と、直流電源に接続される４つの半導体スイッチ素子とを備える。４つの半導体スイッチ素子は、互いに直列に接続された第１半導体スイッチ素子および第２半導体スイッチ素子の組と、第１半導体スイッチ素子および第２半導体スイッチ素子の組に並列に接続され、互いに直列に接続された第３半導体スイッチ素子および第４半導体スイッチ素子の組とを含む。また、上記電力変換装置は、半導体スイッチ素子のスイッチングにより発生した高周波の交流が入力される変圧器を備える。変圧器に入力された高周波の交流は、変圧器の下流側（２次側）に設けられたダイオード整流器およびリアクトルにより直流電圧に変換され、変換された直流電圧は負荷に印加される。

また、変圧器の一方側の端子は、第１半導体スイッチ素子と第２半導体スイッチ素子との間の第１接続点に第１電流経路により電気的に接続されている。また、変圧器の他方側の端子は、第３半導体スイッチ素子と第４半導体スイッチ素子との間の第２接続点に第２電流経路により電気的に接続されている。また、４つの半導体スイッチ素子の上流側に、雑音端子電圧（電源側への高周波ノイズ）の発生を抑制するために接地コンデンサが設けられる場合がある。

特許第４５１３４５６号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載された電力変換装置では、半導体スイッチ素子のスイッチングによって上記第１接続点（第１電流経路）および上記第２接続点（第２電流経路）の電位が変動することにより、第１電流経路および第２電流経路の各々とグランドとの間の対地寄生容量を介して漏洩電流が流れる場合がある。この漏洩電流がグランドを介して上記接地コンデンサに流れた場合、雑音端子電圧が発生（増大）するという不都合がある。この場合、電力変換装置の周辺に配置される外部機器が、雑音端子電圧に起因して誤動作するという問題点がある。

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、外部機器が雑音端子電圧に起因して誤動作するのを抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。

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、互いに直列に接続された複数のコンデンサを有するコンデンサ回路と、コンデンサ回路に並列に接続され、互いに直列に接続された複数の半導体スイッチング素子を１列有するスイッチング回路と、を含み、直流電圧を交流電圧に変換するハーフブリッジ式の電力変換回路と、電力変換回路の上流側に配置されるとともに接地されている第１接地コンデンサと、電力変換回路から出力される交流電圧を所定の大きさの交流電圧に変換するとともに、一方側の第１端子が第１電流経路によりインバータの出力端子に電気的に接続され、他方側の第２端子が第２電流経路によりコンデンサ回路の直流中点に電気的に接続されている絶縁トランスと、一端が第２電流経路に接続され、他端がグランドに電気的に接続される第２接地コンデンサと、を備える。

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、第２接地コンデンサを設けることによって、第１電流経路から寄生容量を介してグランドに流れる漏洩電流が、グランドを介して第２接地コンデンサ側に流れるので、漏洩電流が第１接地コンデンサ側に流れるのを抑制することができる。その結果、第１接地コンデンサに雑音端子電圧が発生するのを抑制することができる。これにより、電力変換装置の周辺に配置される外部機器が、雑音端子電圧に起因して誤動作するのを抑制することができる。

また、電位変動のある電流経路に接地コンデンサを電気的に接続した場合、接地コンデンサの容量の分、電流経路とグランドとの間の寄生容量が大きくなることと等価になる。この場合、接地コンデンサを介してグランドに向って流れる漏洩電流は、接地コンデンサを設けない場合に比べて大きくなる場合がある。これに対して、第２電流経路は電位変動のない直流中点に接続されているので、第２電流経路に第２接地コンデンサを電気的に接続しても、第２電流経路とグランドとの間の寄生容量が大きくなることと等価にはならない。これにより、電位変動のある電流経路に第２接地コンデンサを電気的に接続する場合に比べて、第２接地コンデンサを設けることに起因して第１接地コンデンサ側に流れる漏洩電流が大きくなるのを抑制することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第２接地コンデンサは、絶縁トランスの近傍の第２電流経路に接続されている。ここで、絶縁トランスは、電力変換装置の中でも体格が大きく、グランドとの間に生じる寄生容量が大きい素子である。したがって、第２接地コンデンサを、絶縁トランスの近傍の第２電流経路に接続することによって、絶縁トランスに起因する寄生容量から第２接地コンデンサに向って流れる漏洩電流の電流経路を短くすることができるとともに、上記電流経路のインピーダンスを小さくすることができるので、絶縁トランスに起因する寄生容量を流れる漏洩電流を、容易に第２接地コンデンサ側に流すことができる。これにより、第１接地コンデンサに漏洩電流が流れるのをより抑制することができる。なお、絶縁トランスの近傍とは、絶縁トランスそのもの、および、絶縁トランスが配置されている付近の両方を含む意味である。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第２接地コンデンサとグランドとの間に設けられ、第２接地コンデンサおよびグランドに接続されている電磁遮蔽用のシールド部材をさらに備える。このように構成すれば、第１電流経路から寄生容量を介してグランド側に流れる漏洩電流の少なくとも一部を、シールド部材を介して第２接地コンデンサ側に流すことができる。これにより、漏洩電流がグランドを介して第２接地コンデンサ側に流れる場合に比べて、寄生容量から第２接地コンデンサに向って流れる漏洩電流の電流経路をさらに短くすることができるとともに、上記電流経路のインピーダンスをさらに小さくすることができる。その結果、漏洩電流をより効果的に第２接地コンデンサ側に流すことができる。また、漏洩電流の少なくとも一部がシールド部材によりグランドに対して電気的に遮蔽されるので、漏洩電流がグランドを介して第１接地コンデンサ側に流れるのを抑制することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、スイッチング回路の複数の半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子を含む。ここで、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子を用いると、スイッチングが高速になるため漏洩電流が大きくなる。この場合、漏洩電流に起因するノイズ対策部品が新たに必要になる。これに対して、第２接地コンデンサを設けることにより第１接地コンデンサ側に漏洩電流が流れるのを抑制することは、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子を用いる電力変換装置において特に有効であり、ノイズ対策部品が新たに必要になるのを効果的に抑制することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、スイッチング回路は、互いに直列に接続される、第１半導体スイッチング素子と、第２半導体スイッチング素子と、第３半導体スイッチング素子と、第４半導体スイッチング素子とを有し、第１半導体スイッチング素子と第２半導体スイッチング素子との間に接続されている第１ダイオードと、第３半導体スイッチング素子と第４半導体スイッチング素子との間に接続されている第２ダイオードとをさらに備える。このように構成すれば、３レベルの電力変換装置の周辺に配置される外部機器が、雑音端子電圧に起因して誤動作するのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、第１ダイオードおよび第２ダイオードの少なくとも１つは、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード素子を含む。ここで、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード素子を用いることにより、ダイオードのスイッチングが高速になるため漏洩電流が大きくなる。したがって、第２接地コンデンサを設けることにより第１接地コンデンサ側に漏洩電流が流れるのを抑制することは、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード素子を用いる上記電力変換装置において特に有効である。

本発明によれば、上記のように、外部機器が雑音端子電圧に起因して誤動作するのを抑制することができる。

第１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。 第１実施形態による電力変換装置の絶縁トランスの周辺の構成を示した概略図である。 第１実施形態による電力変換装置の多層配線基板の構成を示した概略図である。 第２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。 第２実施形態による電力変換装置の絶縁トランスおよびシールド部材の周辺の構成を示した概略図である。 第２実施形態による電力変換装置の多層配線基板の構成を示した概略図である。 第１実施形態の変形例による電力変換装置の全体構成を示した図である。

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。

［第１実施形態］
図１〜図３を参照して、第１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。

（電力変換装置の構成）
まず、図１を参照して、電力変換装置１００の構成について説明する。図１に示すように、電力変換装置１００は、直流電源１からの直流電圧Ｅを交流電圧に変換するハーフブリッジ式のインバータ２を備える。インバータ２は、特許請求の範囲の「電力変換回路」の一例である。

インバータ２は、直流電源１に接続されるコンデンサ回路３を含む。コンデンサ回路３は、互いに直列に接続されるコンデンサ３ａおよびコンデンサ３ｂを有する。

インバータ２は、コンデンサ回路３に並列に接続されるスイッチング回路４を含む。スイッチング回路４は、互いに１列に直列に接続される、第１半導体スイッチング素子４ａ、第２半導体スイッチング素子４ｂ、第３半導体スイッチング素子４ｃ、および、第４半導体スイッチング素子４ｄを有する。なお、正電圧側から負電圧側へ向かって、第１半導体スイッチング素子４ａ、第２半導体スイッチング素子４ｂ、第３半導体スイッチング素子４ｃ、および、第４半導体スイッチング素子４ｄの順に接続されている。また、スイッチング回路４は、第１半導体スイッチング素子４ａ、第２半導体スイッチング素子４ｂ、第３半導体スイッチング素子４ｃ、および、第４半導体スイッチング素子４ｄの各々に逆並列に接続された、ダイオード４ｅ、ダイオード４ｆ、ダイオード４ｇ、および、ダイオード４ｈを有する。

ここで、第１実施形態では、スイッチング回路４の、第１半導体スイッチング素子４ａ、第２半導体スイッチング素子４ｂ、第３半導体スイッチング素子４ｃ、および、第４半導体スイッチング素子４ｄの各々は、ワイドバンドギャップ半導体素子である。なお、ワイドバンドギャップ半導体素子とは、バンドギャップ（禁制帯）の範囲が比較的大きい半導体素子を意味する。

また、インバータ２は、ダイオード５ａとダイオード５ｂとを有する。ダイオード５ａは、コンデンサ２ａとコンデンサ２ｂとの間の直流中点Ｍ（Ｍ１）と、第１半導体スイッチング素子４ａと第２半導体スイッチング素子４ｂとの間の接続点Ａとの間に設けられている。具体的には、ダイオード５ａのアノードと直流中点Ｍ（Ｍ１）とが接続されている。また、ダイオード５ａのカソードと接続点Ａとが接続されている。なお、ダイオード５ａおよびダイオード５ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１ダイオード」および「第２ダイオード」の一例である。

また、ダイオード５ｂは、直流中点Ｍ（Ｍ１）と、第３半導体スイッチング素子４ｃと第４半導体スイッチング素子４ｄとの間の接続点Ｂとの間に設けられている。具体的には、ダイオード５ｂのカソードと直流中点Ｍ１とが接続されている。また、ダイオード５ｂのアノードと接続点Ｂとが接続されている。また、ダイオード５ａのアノードとダイオード５ｂのカソードとは接続されている。

また、第１実施形態では、ダイオード５ａおよびダイオード５ｂの各々は、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード素子である。

また、電力変換装置１００は、絶縁トランス６を備える。絶縁トランス６は、インバータ２から出力される交流電圧を所定の大きさの交流電圧に変換する。絶縁トランス６は、一方側の接続ピン６ａと他方側の接続ピン６ｂとを含む。接続ピン６ａと接続ピン６ｂとは、一対に構成されている。また、接続ピン６ａおよび接続ピン６ｂの各々は、配線（配線パターン）に接続可能に構成されている。

絶縁トランス６の一方側の接続ピン６ａは、第２半導体スイッチング素子４ｂと第３半導体スイッチング素子４ｃとの間のインバータ２の出力端子Ｃに電気的に接続されている。また、絶縁トランス６の他方側の接続ピン６ｂは、コンデンサ２ａおよびコンデンサ２ｂの間の直流中点Ｍ（Ｍ２）に電気的に接続されている。具体的には、接続ピン６ａと出力端子Ｃとは、配線パターン７ａにより接続されている。また、接続ピン６ｂと直流中点Ｍ（Ｍ２）とは、配線パターン７ｂにより接続されている。なお、接続ピン６ａおよび接続ピン６ｂは、特許請求の範囲の「第１端子」および「第２端子」の一例である。また、配線パターン７ａおよび配線パターン７ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１電流経路」および「第２電流経路」の一例である。

また、電力変換装置１００は、絶縁トランス６の下流側（２次側）に設けられる整流回路１０１を備える。スイッチング回路４の半導体スイッチング素子（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）の各々のスイッチングにより絶縁トランス６に印加される電圧Ｖｔ（高周波交流）は、絶縁トランス６により整流回路１０１に伝達される。そして、整流回路１０１により交流から直流に変換された電圧が、整流回路１０１に並列に接続されている負荷１０２に印加（供給）される。すなわち、電力変換装置１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。

なお、第１半導体スイッチング素子４ａおよび第２半導体スイッチング素子４ｂがオンで、かつ、第３半導体スイッチング素子４ｃおよび第４半導体スイッチング素子４ｄがオフである場合には、Ｖｔ＝Ｅ／２となる。また、第３半導体スイッチング素子４ｃおよび第４半導体スイッチング素子４ｄがオンで、かつ、第１半導体スイッチング素子４ａおよび第２半導体スイッチング素子４ｂがオフである場合には、Ｖｔ＝−Ｅ／２となる。また、第２半導体スイッチング素子４ｂおよび第３半導体スイッチング素子４ｃがオンで、かつ、第１半導体スイッチング素子４ａおよび第４半導体スイッチング素子４ｄがオフである場合には、Ｖｔ＝０となる。Ｖｔ＝Ｅ／２である期間、Ｖｔ＝０である期間、および、Ｖｔ＝−Ｅ／２である期間の比率が制御（ＰＷＭ制御）されることにより、負荷１０２に印加される電圧が制御される。すなわち、電力変換装置１００は、３レベルの電力変換装置である。

また、電力変換装置１００は、インバータ２の上流側に配置されている接地コンデンサ８を備える。接地コンデンサ８は、雑音端子電圧を低減するために設けられている。また、接地コンデンサ８は、接地されている。具体的には、接地コンデンサ８は、直流電源１の負電極側、Ｎ点（コンデンサ３ｂの負電極側の点）、および、グランドに電気的に接続されている。なお、接地コンデンサ８は、特許請求の範囲の「第１接地コンデンサ」の一例である。

ここで、第１実施形態では、電力変換装置１００は、一端が配線パターン７ｂに接続され、他端がグランドに電気的に接続される接地コンデンサ９を備える。配線パターン７ｂは直流中点Ｍ（Ｍ２）に接続されていることにより電位の変動がないので、配線パターン７ｂに接地コンデンサ９を接続することが可能である。これに対して、電位の変動がある配線パターンに接地コンデンサを接続させた場合では、上記配線パターンとグランドとの間の寄生容量が増加したことと等価になる。この場合、寄生容量を介してグランドに流れる漏洩電流が大きくなる。なお、接地コンデンサ９は、特許請求の範囲の「第２接地コンデンサ」の一例である。

半導体スイッチング素子（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）の各々のスイッチングにより出力端子Ｃ（配線パターン７ａ）の電位が変動することに起因して、配線パターン７ａから寄生容量Ｃｓを介してグランドに向って漏洩電流（図１の破線の矢印）が流れる。寄生容量Ｃｓは、配線パターン７ａおよび絶縁トランス６の各々と、グランドとの間に生じる寄生容量を含む。接地コンデンサ９が設けられている場合、寄生容量Ｃｓを介して流れる漏洩電流のうちの少なくとも一部は、グランドを介した電流経路Ｄ１に沿って接地コンデンサ９に向って流れる。これにより、グランドを介した電流経路Ｄ２に沿って、漏洩電流が接地コンデンサ８側に流れにくくなる。

ここで、第１実施形態では、図２に示すように、接地コンデンサ９は、絶縁トランス６の近傍の配線パターン７ｂ（図１参照）に接続されている。具体的には、接地コンデンサ９は、配線パターン７ｂ上の接続点Ｆに接続されている。接続点Ｆは、絶縁トランス６の接続ピン６ｂに含まれる接続点である。なお、図２は概略図であり、説明に不要な部材は、簡略化のため、図示を省略している。

また、図３に示すように、電力変換装置１００は、多層配線基板１０を含む。絶縁トランス６および接地コンデンサ９は、多層配線基板１０の実装面１０ａ上に実装されている。また、多層配線基板１０の複数の配線層の中に、接地電位に固定されているグランド層（図３ではＧＮＤと表記）が設けられている。接地コンデンサ９は、多層配線基板１０の中のグランド層に接続されている。なお、図３は概略図であり、説明に不要な部材は、簡略化のため、図示を省略している。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、一端が配線パターン７ｂに接続され、他端がグランドに電気的に接続される接地コンデンサ９を備えるように、電力変換装置１００を構成する。これにより、寄生容量Ｃｓを介してグランドに流れる漏洩電流が、グランドを介して接地コンデンサ９側に流れるので、漏洩電流が接地コンデンサ８側に流れるのを抑制することができる。その結果、接地コンデンサ８に雑音端子電圧が発生するのを抑制することができる。これにより、電力変換装置１００の周辺に配置される外部機器が、雑音端子電圧に起因して誤動作するのを抑制することができる。

また、電位変動のある電流経路に接地コンデンサを電気的に接続した場合、接地コンデンサの容量の分、電流経路とグランドとの間の寄生容量が大きくなることと等価になる。この場合、接地コンデンサを介してグランドに向って流れる漏洩電流は、接地コンデンサを設けない場合に比べて大きくなる場合がある。これに対して、配線パターン７ｂは電位変動のない直流中点Ｍ２（Ｍ）に接続されているので、配線パターン７ｂに接地コンデンサ９を電気的に接続しても、配線パターン７ｂとグランドとの間の寄生容量が大きくなることと等価にはならない。これにより、電位変動のある電流経路に接地コンデンサ９を電気的に接続する場合に比べて、接地コンデンサ９を設けることに起因して接地コンデンサ８側に流れる漏洩電流が大きくなるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、接地コンデンサ９が、絶縁トランス６の近傍の配線パターン７ｂに接続されるように、電力変換装置１００を構成する。ここで、絶縁トランス６は、電力変換装置１００の中でも体格が大きく、グランドとの間に生じる寄生容量が大きい素子である。したがって、接地コンデンサ９を、絶縁トランス６の近傍の配線パターン７ｂに接続することによって、絶縁トランス６に起因する寄生容量から接地コンデンサ９に向って流れる漏洩電流の電流経路Ｄ１を短くすることができるとともに、電流経路Ｄ１のインピーダンスを小さくすることができるので、絶縁トランス６に起因する寄生容量を流れる漏洩電流を、容易に接地コンデンサ９側に流すことができる。これにより、接地コンデンサ８に漏洩電流が流れるのをより抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、接地コンデンサ９と配線パターン７ｂとの接続点である接続点Ｆが、絶縁トランス６の接続ピン６ｂに含まれるように、電力変換装置１００を構成する。これにより、絶縁トランス６に起因する寄生容量から接地コンデンサ９に向って流れる漏洩電流の電流経路Ｄ１をさらに短くすることができるので、絶縁トランス６に起因する寄生容量を流れる漏洩電流をより容易に接地コンデンサ９側に流すことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、スイッチング回路４の複数の半導体スイッチング素子（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子を含むように、電力変換装置１００を構成する。ここで、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子を用いると、スイッチングが高速になるため漏洩電流が大きくなる。この場合、漏洩電流に起因するノイズ対策部品が新たに必要になる。これに対して、接地コンデンサ９を設けることにより接地コンデンサ８側に漏洩電流が流れるのを抑制することは、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子を用いる電力変換装置１００において特に有効であり、ノイズ対策部品が新たに必要になるのを効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、スイッチング回路４が、互いに直列に接続される、第１半導体スイッチング素子４ａと、第２半導体スイッチング素子４ｂと、第３半導体スイッチング素子４ｃと、第４半導体スイッチング素子４ｄとを有するように、電力変換装置１００を構成する。また、第１半導体スイッチング素子４ａと第２半導体スイッチング素子４ｂとの間に接続されているダイオード５ａと、第３半導体スイッチング素子４ｃと第４半導体スイッチング素子４ｄとの間に接続されているダイオード５ｂとを備えるように、電力変換装置１００を構成する。これにより、３レベルの電力変換装置１００の周辺に配置される外部機器が、雑音端子電圧に起因して誤動作するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ダイオード５ａおよびダイオード５ｂが、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード素子を含むように、電力変換装置１００を構成する。ここで、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード素子を用いることにより、ダイオード（５ａ、５ｂ）のスイッチングが高速になるため漏洩電流が大きくなる。したがって、接地コンデンサ９を設けることにより接地コンデンサ８側に漏洩電流が流れるのを抑制することは、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード素子を用いる電力変換装置１００において特に有効である。

［第２実施形態］
次に、図４〜図６を参照して、第２実施形態による電力変換装置２００の構成について説明する。この第２実施形態における電力変換装置２００では、上記第１実施形態の構成に加えて、接地コンデンサ９とグランドとの間にシールド部材１１が設けられている。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。

（電力変換装置の構成）
第２実施形態では、図４および図５に示すように、電力変換装置２００は、接地コンデンサ９とグランドとの間に設けられるシールド部材１１を備える。シールド部材１１は、接地コンデンサ９およびグランドに接続されており、接地コンデンサ９とグランドとを電磁的に遮蔽している。また、シールド部材１１は、配線パターン７ａ（接続ピン６ａ）とグランドとの間を遮蔽するように設けられている。なお、シールド部材１１は、導電性の部材（たとえば銅）により形成されている。

この場合、寄生容量Ｃｓ（図４参照）を介して流れる漏洩電流（図４の破線の矢印）は、シールド部材１１を介した電流経路Ｄ３（図４参照）に沿って接地コンデンサ９側に向って流れる。具体的には、配線パターン７ａから寄生容量Ｃｓを介してシールド部材１１まで流れた漏洩電流は、グランドまで流れずシールド部材１１に沿って接地コンデンサ９側に流れる。

また、図６に示すように、電力変換装置２００は、多層配線基板２０を含む。絶縁トランス６および接地コンデンサ９は、多層配線基板２０の実装面２０ａ上に実装されている。また、シールド部材１１は、多層配線基板２０の中の１つの配線層に配置されている。また、シールド部材１１が配置されている配線層より下層側（実装面２０ａ側とは反対側）において接地電位に固定されている配線層（図６ではＧＮＤと表記）が設けられている。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、接地コンデンサ９とグランドとの間に設けられ、接地コンデンサ９およびグランドに接続されている電磁遮蔽用のシールド部材１１を備えるように、電力変換装置２００を構成する。これにより、配線パターン７ａから寄生容量Ｃｓを介してグランド側に流れる漏洩電流の少なくとも一部を、シールド部材１１を介して接地コンデンサ９側に流すことができる。これにより、漏洩電流がグランドを介して接地コンデンサ９側に流れる場合に比べて、寄生容量Ｃｓから接地コンデンサ９に向って流れる漏洩電流の電流経路Ｄ３をさらに短くすることができるとともに、電流経路Ｄ３のインピーダンスをさらに小さくすることができる。その結果、漏洩電流をより効果的に接地コンデンサ９側に流すことができる。また、漏洩電流の少なくとも一部がシールド部材１１によりグランドに対して電気的に遮蔽されるので、漏洩電流がグランドを介して接地コンデンサ８側に流れるのを抑制することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって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、上記した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すべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態では、電力変換装置は、直流電源（１）により電圧が印加されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換装置は、交流電源により電圧が印加されていてもよい。具体的には、図７に示すように、交流電源３０１からの交流電圧が、整流回路３０２により直流電圧に変換され、電力変換装置３００のコンデンサ回路３およびスイッチング回路４に印加されている。この場合、接地コンデンサ１８は、交流電源３０１と整流回路３０２との間に接続されている。また、上記第２実施形態の電力変換装置の構成に、上記の交流電源３０１および整流回路３０２を適用してもよい。なお、接地コンデンサ１８は、特許請求の範囲の「第１接地コンデンサ」の一例である。

また、上記第１および第２実施形態では、絶縁トランスの第２端子（接続ピン６ｂ）は、第２電流経路（配線パターン７ｂ）と第２接地コンデンサ（接地コンデンサ９）との接続点Ｆを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。接続点Ｆは、直流中点と同電位の箇所であれば、いずれの箇所に設けられていてもよい。

また、上記第２実施形態では、シールド部材は、多層配線基板（１０、２０）の配線層に含まれる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、シールド部材は、プリント基板の表面上の配線パターンであってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１半導体スイッチング素子、第２半導体スイッチング素子、第３半導体スイッチング素子、および、第４半導体スイッチング素子の各々が、ワイドバンドギャップ半導体素子である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１半導体スイッチング素子、第２半導体スイッチング素子、第３半導体スイッチング素子、および、第４半導体スイッチング素子のうちの一部が、ワイドバンドギャップ半導体素子であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１ダイオード（ダイオード５ａ）および第２ダイオード（ダイオード５ｂ）の各々が、ワイドバンドギャップ半導体素子である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１ダイオード（ダイオード５ａ）および第２ダイオード（ダイオード５ｂ）のうちの一方だけが、ワイドバンドギャップ半導体素子であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１電流経路（配線パターン７ａ）および第２電流経路（配線パターン７ｂ）が配線パターンである例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１電流経路および第２電流経路が配線（電線）であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、電力変換装置が３レベルの電力変換装置である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換装置が２レベルの電力変換装置であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１端子（接続ピン６ａ）および第２端子（接続ピン６ｂ）の各々が接続ピンである例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１端子および第２端子の各々がネジ端子であってもよい。

また、上記第２実施形態では、シールド部材が銅により形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、シールド部材が銅以外の部材（たとえばＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ））により形成されていてもよい。

２ インバータ（電力変換回路）
３ コンデンサ回路
３ａ、３ｂ コンデンサ
４ スイッチング回路
４ａ 第１半導体スイッチング素子
４ｂ 第２半導体スイッチング素子
４ｃ 第３半導体スイッチング素子
４ｄ 第４半導体スイッチング素子
５ａ ダイオード（第１ダイオード）
５ｂ ダイオード（第２ダイオード）
６ 絶縁トランス
６ａ 接続ピン（第１端子）
６ｂ 接続ピン（第２端子）
７ａ 配線パターン（第１電流経路）
７ｂ 配線パターン（第２電流経路）
８、１８ 接地コンデンサ（第１接地コンデンサ）
９ 接地コンデンサ（第２接地コンデンサ）
１１ シールド部材
１００、２００、３００ 電力変換装置
Ｃ 出力端子
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２ 直流中点

Claims (6)

1. 互いに直列に接続された複数のコンデンサを有するコンデンサ回路と、前記コンデンサ回路に並列に接続され、互いに直列に接続された複数の半導体スイッチング素子を１列有するスイッチング回路と、を含み、直流電圧を交流電圧に変換するハーフブリッジ式の電力変換回路と、
   前記電力変換回路の上流側に配置されるとともに接地されている第１接地コンデンサと、
   前記電力変換回路から出力される交流電圧を所定の大きさの交流電圧に変換するとともに、一方側の第１端子が第１電流経路により前記電力変換回路の出力端子に電気的に接続され、他方側の第２端子が第２電流経路により前記コンデンサ回路の直流中点に電気的に接続されている絶縁トランスと、
   一端が前記第２電流経路に接続され、他端がグランドに電気的に接続される第２接地コンデンサと、を備える、電力変換装置。
2. 前記第２接地コンデンサは、前記絶縁トランスの近傍の前記第２電流経路に接続されている、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記第２接地コンデンサと前記グランドとの間に設けられ、前記第２接地コンデンサおよび前記グランドに接続されている電磁遮蔽用のシールド部材をさらに備える、請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記スイッチング回路の前記複数の半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体からなるスイッチング素子を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記スイッチング回路は、互いに直列に接続される、第１半導体スイッチング素子と、第２半導体スイッチング素子と、第３半導体スイッチング素子と、第４半導体スイッチング素子とを有し、
   前記第１半導体スイッチング素子と前記第２半導体スイッチング素子との間に接続されている第１ダイオードと、前記第３半導体スイッチング素子と前記第４半導体スイッチング素子との間に接続されている第２ダイオードとをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードの少なくとも１つは、ワイドバンドギャップ半導体からなるダイオード素子を含む、請求項５に記載の電力変換装置。

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