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公開番号2025040246
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023147049
出願日2023-09-11
発明の名称コンデンサ回路および電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所,個人
主分類H03H 7/06 20060101AFI20250314BHJP(基本電子回路)
要約【課題】複数のコンデンサからなるコンデンサ回路において、電圧の印加時における静電容量の低下を小さくし、かつ、複数のコンデンサのいずれかが短絡故障した際の大電流の発生を防止する。
【解決手段】第1電圧印加時の静電容量が第1電圧よりも高い第2電圧印加時の静電容量に比べて大きい直流バイアス特性を有する強誘電体セラミックコンデンサ20と、第1電圧印加時の静電容量が第2電圧印加時の静電容量に比べて小さい直流バイアス特性を有する反強誘電体セラミックコンデンサ21と、強誘電体セラミックコンデンサ20と並列接続された第1抵抗30と、反強誘電体セラミックコンデンサ21と並列接続された第2抵抗31とを有し、強誘電体セラミックコンデンサ20と反強誘電体セラミックコンデンサ21は直列接続され、第1抵抗30の抵抗値が第2抵抗31の抵抗値より小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１電圧印加時の静電容量が前記第１電圧よりも高い第２電圧印加時の静電容量に比べて大きくなる直流バイアス特性を有する強誘電体セラミックコンデンサと、
前記第１電圧印加時の静電容量が前記第２電圧印加時の静電容量に比べて小さくなる直流バイアス特性を有する反強誘電体セラミックコンデンサと、
前記強誘電体セラミックコンデンサと並列に接続された第１抵抗と、
前記反強誘電体セラミックコンデンサと並列に接続された第２抵抗とを有し、
前記強誘電体セラミックコンデンサと前記反強誘電体セラミックコンデンサは直列接続され、
前記第１抵抗の抵抗値が前記第２抵抗の抵抗値より小さい、
ことを特徴とするコンデンサ回路。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
第１電圧印加時の静電容量が前記第１電圧よりも高い第２電圧印加時の静電容量に比べて大きくなる直流バイアス特性を有する強誘電体セラミックコンデンサと、
前記第１電圧印加時の静電容量が前記第２電圧印加時の静電容量に比べて小さくなる直流バイアス特性を有する反強誘電体セラミックコンデンサと、
前記強誘電体セラミックコンデンサと並列に接続された第１抵抗と、
前記反強誘電体セラミックコンデンサと並列に接続された第２抵抗とを有し、
前記強誘電体セラミックコンデンサと前記反強誘電体セラミックコンデンサは直列接続され、
前記第１抵抗の抵抗値と前記第２抵抗の抵抗値が、前記強誘電体セラミックコンデンサと前記反強誘電体セラミックコンデンサの合成静電容量が最大となるように設定された、
ことを特徴とするコンデンサ回路。
【請求項３】
前記コンデンサ回路に印加される電圧に基づき、前記強誘電体セラミックコンデンサまたは前記反強誘電体セラミックコンデンサコンデンサの故障を検出する故障検出回路を有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ回路。
【請求項４】
請求項１または２に記載のコンデンサ回路を有する、
ことを特徴とする電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ回路および電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
平滑用途やフィルタ用途のコンデンサとして、積層セラミックコンデンサの適用が進んでいる。積層セラミックコンデンサは、電流定格が高く、高周波特性に優れ、かつ動作温度が高いという長所があり、電解コンデンサやフィルムコンデンサから置き換えることによる電力変換装置の小型化が期待されている。さらに、近年、積層セラミックコンデンサの高耐圧、大容量化が進んでおり、電力変換装置への適用可能範囲も拡大している。
【０００３】
この積層セラミックコンデンサは、誘電材料の剛性が強いため、機械的・熱的ストレスによりクラックが発生し、短絡故障することがある。その対策として、２個の積層セラミックコンデンサを直列に接続したコンデンサ回路がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１６／１０３８７０号
【０００５】
特開昭５４－０６３３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたコンデンサ回路によれば、直列に接続されたコンデンサのうちどちらか１つが短絡故障しても、電力変換回路内に大電流が流れることを防ぐことができる。しかし、特許文献１では、電極間に強誘電体層を有するセラミックコンデンサ（以下、強誘電体セラミックコンデンサ）を使用している。強誘電体セラミックコンデンサには、負の直流バイアス特性（電圧が大きくなるほど、静電容量が低下していく特性）があり、印加する電圧によっては静電容量がかなり小さくなる。そのため、必要な静電容量を得るために、並列数の増加や、より大きな容量のコンデンサの使用が必要となり、電力変換装置が大型化する懸念がある。
【０００７】
それに対して、特許文献２では、正の直流バイアス特性（電圧が大きくなるほど、静電容量が増加していく特性）を有する反強誘電体材料を用いたセラミックコンデンサ（以下、反強誘電体セラミックコンデンサ）を強誘電体セラミックコンデンサと並列接続することで、疑似的に電圧が変化しても静電容量が変化しない方法が提案されている。しかし、特許文献２に開示されたコンデンサ回路では、並列接続されたコンデンサのうちどちらか１つが短絡故障した場合に電力変換回路内に大電流が流れる問題がある。
【０００８】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、複数のコンデンサからなるコンデンサ回路において、電圧の印加時における静電容量の低下を小さくし、かつ、複数のコンデンサのいずれかが短絡故障した際の大電流の発生を防止することが可能な技術的手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の一態様であるコンデンサ回路は、第１電圧印加時の静電容量が前記第１電圧よりも高い第２電圧印加時の静電容量に比べて大きくなる直流バイアス特性を有する強誘電体セラミックコンデンサと、前記第１電圧印加時の静電容量が前記第２電圧印加時の静電容量に比べて小さくなる直流バイアス特性を有する反強誘電体セラミックコンデンサと、前記強誘電体セラミックコンデンサと並列に接続された第１抵抗と、前記反強誘電体セラミックコンデンサと並列に接続された第２抵抗とを有し、前記強誘電体セラミックコンデンサと前記反強誘電体セラミックコンデンサは直列接続され、前記第１抵抗の抵抗値が前記第２抵抗の抵抗値より小さい、ことを特徴とする。
【００１０】
この発明の他の一態様であるコンデンサ回路は、第１電圧印加時の静電容量が前記第１電圧よりも高い第２電圧印加時の静電容量に比べて大きくなる直流バイアス特性を有する強誘電体セラミックコンデンサと、前記第１電圧印加時の静電容量が前記第２電圧印加時の静電容量に比べて小さくなる直流バイアス特性を有する反強誘電体セラミックコンデンサと、前記強誘電体セラミックコンデンサと並列に接続された第１抵抗と、前記反強誘電体セラミックコンデンサと並列に接続された第２抵抗とを有し、前記強誘電体セラミックコンデンサと前記反強誘電体セラミックコンデンサは直列接続され、前記第１抵抗の抵抗値と前記第２抵抗の抵抗値が、前記強誘電体セラミックコンデンサと前記反強誘電体セラミックコンデンサの合成静電容量が最大となるように設定された、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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