コンデンサと周波数

質問

はじめまして、私は電気回路の勉強をしているものです。
現在、コンデンサに貯めた電荷を素子に急激に流して、運動エネルギーに変換して
利用しようとしています。
　スイッチングする周波数が低い時（100Hz)は十分なエネルギーを得られるのですが、周波数を徐々に上げていくと、だんだんエネルギーが弱くなっていきます。
　そこで、高周波（20ｋHzぐらい）でも、上手くエネルギーを得るためにはどうしたら良いか御教授ください。電圧は200V、静電容量は１０００μF,電流は大きい方が良い。

回答No.6

kabasan

スイッチング周波数が２０ＫＨｚでもその波形は矩形波でしょう？
すくまれる周波数成分は理論的には無限ですから、コンデンサの周波数特性はもろに影響しますよ。資料にある２０ＫＨｚ時のコンデンサのインピーダンスは「正弦波２０ＫＨｚ」についての物です。

容量と耐圧からしてまずアルミ電解コンデンサの類でしょう。２０ＫＨｚで「平滑」するのならまだしもエネルギーのバケツリレーのように使われるのですから、不向きなデバイスです。

また、「運動エネルギー」に変換しているのですから負荷はコイルの類でしょうか？それならスイッチング周波数が上がるほどインピーダンスが上がって、出力は下がります。

おおもとの電源容量が足りるなら、２００Ｖに充電したコンデンサを、出力するときに直列に切り替えて４００Ｖ出力するようにすれば、駆動できます。注意点はスイッチング周波数を充分上げて、平均電力が負荷の定格を越えないことです。高速にスイッチングするのですから、スイッチング一回あたりの充放電量は少なくなるので小さなコンデンサが使えるため、周波数特性の良い物が使用できるようになります。

この辺の内容は実は、モーター制御の応用編の入り口そのものですよ。