特開 2019-221106 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-221106(P2019-221106A)

(43)【公開日】2019年12月26日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20191129BHJP

   H02M 3/28 20060101ALI20191129BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 U

   H02M3/28 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-118814(P2018-118814)

(22)【出願日】2018年6月22日

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】嶋田尊衛

(72)【発明者】

【氏名】古川公久

(72)【発明者】

【氏名】河口祐樹

(72)【発明者】

【氏名】中原瑞紀

【テーマコード（参考）】

5H730

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H730AA15

5H730AS01

5H730AS08

5H730AS17

5H730BB13

5H730BB27

5H730BB57

5H730BB66

5H730EE07

5H770CA01

5H770CA02

5H770DA03

5H770DA10

5H770DA30

5H770DA41

5H770JA09X

5H770JA11W

5H770JA11Y

5H770JA13W

5H770JA13Y

5H770JA16Z

(57)【要約】

【課題】比較的高い電圧の三相交流電力を入出力する場合に、サイズを抑える。
【解決手段】複数の電力変換セル２１，２２，２３を備えた電力変換装置５０であって、各々の電力変換セル２１，２２，２３は三相ブリッジ回路３１，３２，３３を備え、各々の前記電力変換セル２１が備えた前記三相ブリッジ回路３１は、その三相交流端子ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ、（ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ）のうち２つの三相交流端子ＶＩ，ＷＩ、（ＶＯ，ＷＯ）を、他の電力変換セル２２，２３が備えた三相ブリッジ回路３２，３３の三相交流端子ＵＩ、（ＶＯ）に接続し、ＶＩ，ＷＩ、（ＶＯ，ＷＯ）以外の他の三相交流端子ＵＩ、（ＵＯ）に三相電圧を入力又は出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電力変換セルを備えた電力変換装置であって、
各々の前記電力変換セルは三相ブリッジ回路を備え、
各々の前記電力変換セルが備えた前記三相ブリッジ回路は、その三相交流端子のうち２つ以上の三相交流端子を、他の前記電力変換セルが備えた前記三相ブリッジ回路の三相交流端子に接続し、他の三相交流端子に三相電圧を入力又は出力することを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電力変換装置において、
各々の前記電力変換セルは、前記三相ブリッジ回路に接続された蓄電装置を備えた
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項3】

請求項１に記載の電力変換装置において、
各々の前記電力変換セルは、前記三相ブリッジ回路に接続され、入出力端子間が絶縁された絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータをさらに備える
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項4】

請求項３に記載の電力変換装置において、
前記三相ブリッジ回路は、三相交流電力を入力して直流電力に変換するものであり、
前記絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記三相ブリッジ回路から入力した直流電力を絶縁された直流電力に変換し、前記絶縁された直流電力を出力することを特徴とする電力変換装置。

【請求項5】

請求項３又は請求項４に記載の電力変換装置において、
前記絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、トランスと、該トランスの巻線に対して直列に接続された共振コンデンサとを備えた
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項6】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記他の三相交流端子に三相電圧を出力する前記三相ブリッジ回路の各々を、第１三相ブリッジ回路とし、
各々の前記電力変換セルは、三相交流電力を直流電力に変換する第２三相ブリッジ回路と、前記第２三相ブリッジ回路から入力した直流電力を絶縁して前記第１三相ブリッジ回路に出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、をさらに備え、
各々の前記電力変換セルが備えた前記第２三相ブリッジ回路の三相交流端子のうち２つ以上の三相交流端子を、他の前記電力変換セルが備えた前記第２三相ブリッジ回路の三相交流端子に接続し、他の三相交流端子から前記三相交流電力の三相電圧を入力することを特徴とする電力変換装置。

【請求項7】

請求項１に記載の電力変換装置において、
他の前記三相交流端子に三相電圧を入力する前記三相ブリッジ回路の各々を、第１三相ブリッジ回路とし、
各々の前記電力変換セルは、前記第１三相ブリッジ回路に入力された三相交流電力を直流電力に変換する第２三相ブリッジ回路と、前記第２三相ブリッジ回路から入力した直流電力を絶縁して前記第１三相ブリッジ回路に出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、をさらに備え、
各々の前記電力変換セルが備えた前記第２三相ブリッジ回路の三相交流端子のうち２つ以上の三相交流端子を、他の前記電力変換セルが備えた前記第２三相ブリッジ回路の三相交流端子に接続し、他の三相交流端子に三相電圧を出力することを特徴とする電力変換装置。

【請求項8】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記三相ブリッジ回路は、第１スイッチング素子、及び第２スイッチング素子を直列接続した第１スイッチングレッグと、第３スイッチング素子、及び第４スイッチング素子を直列接続した第２スイッチングレッグと、第５スイッチング素子、及び第６スイッチング素子を直列接続した第３スイッチングレッグと、
前記第１スイッチングレッグ、第２スイッチングレッグ及び第３スイッチングレッグと並列接続されたコンデンサと、
前記第１スイッチング素子、及び前記第２スイッチング素子との接続点に一端が接続された第１リアクトルと、
前記第３スイッチング素子、及び前記第４スイッチング素子との接続点に一端が接続された第２リアクトルと、
前記第５スイッチング素子、及び前記第６スイッチング素子との接続点に一端が接続された第３リアクトルとをさらに備え、
前記三相交流端子は、前記第１リアクトル、前記第２リアクトル及び前記第３リアクトルの他端である
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項9】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記三相ブリッジ回路は、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を直列接続した第１スイッチングレッグと、第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子を直列接続した第２スイッチングレッグと、第５スイッチング素子及び第６スイッチング素子を直列接続した第３スイッチングレッグと、
前記第１スイッチングレッグ、第２スイッチングレッグ及び第３スイッチングレッグと並列接続されたコンデンサとをさらに備え、
前記三相交流端子は、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子との接続点、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子との接続点、及び前記第５スイッチング素子及び前記第６スイッチング素子との接続点である
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項10】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記複数の電力変換セルは、双方向に電力変換する
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項11】

３つの三相ブリッジ回路又はトランスを備えた電力変換装置であって、
前記三相ブリッジ回路又はトランスは、その三相交流端子のうち２つの三相交流端子を、他の２つの前記三相ブリッジ回路又はトランスの三相交流端子にそれぞれ接続し、他の三相交流端子に三相電圧を入力又は出力する
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項12】

前記三相ブリッジ回路を使用し、前記トランスを使用しない請求項１１に記載の電力変換装置であって、
前記３つの三相ブリッジ回路は、ｕ１相端子、ｖ１相端子、及びｗ１相端子を有した第１三相ブリッジ回路と、ｕ２相端子、ｖ２相端子、及びｗ２相端子を有した第２三相ブリッジ回路と、ｕ３相端子、ｖ３相端子、及びｗ３相端子を有した第３三相ブリッジ回路であり、
前記第１三相ブリッジ回路は、前記ｖ１相端子を前記ｕ２相端子に接続し、前記ｗ１相端子を前記ｕ３相端子に接続し、前記ｕ１相端子をＵ相端子としてＵ相電圧を入力又は出力し、
前記第２三相ブリッジ回路は、前記ｕ２相端子を前記ｖ１相端子に接続し、前記ｗ２相端子を前記ｖ３相端子に接続し、前記ｖ２相端子をＶ相端子としてＶ相電圧を入力又は出力し、
前記第３三相ブリッジ回路は、前記ｕ３相端子を前記ｗ１相端子に接続し、前記ｖ３相端子を前記ｗ２相端子に接続し、前記ｗ３相端子をＷ相端子としてＷ相電圧を入力又は出力する
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の電力変換装置であって、
前記３つの三相ブリッジ回路を結線した三相結線回路を３組備え、
第１三相結線回路は、前記Ｕ相端子、前記Ｖ相端子、前記Ｗ相端子として、Ｕ１相端子、Ｖ１相端子、Ｗ１相端子を有し、
第２三相結線回路は、前記Ｕ相端子、前記Ｖ相端子、前記Ｗ相端子として、Ｕ２相端子、Ｖ２相端子、Ｗ２相端子を有し、
第３三相結線回路は、前記Ｕ相端子、前記Ｖ相端子、前記Ｗ相端子として、Ｕ３相端子、Ｖ３相端子、Ｗ３相端子を有し、
前記Ｖ１相端子と前記Ｕ２相端子とを接続し、Ｗ２相端子とＶ３相端子とを接続し、Ｕ３相端子とＷ１相端子とを接続し、
前記Ｕ１相端子から前記Ｕ相電圧を入力又は出力し、
前記Ｖ２相端子から前記Ｖ相電圧を入力又は出力し、
前記Ｗ３相端子から前記Ｗ相電圧を入力又は出力する
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項14】

請求項１３に記載の電力変換装置であって、
前記第１三相結線回路は、前記第３三相ブリッジ回路の前記ｖ３相端子と、前記第２三相ブリッジ回路の前記ｗ２相端子とを接続する第１接続点を有し、
前記第２三相結線回路は、前記第１三相ブリッジ回路の前記ｗ３相端子と、前記第３三相ブリッジ回路の前記ｕ３相端子とを接続する第２接続点を有し、
前記第３三相結線回路は、前記第１三相ブリッジ回路の前記ｖ１相端子と、前記第２三相ブリッジ回路の前記ｕ２相端子とを接続する第３接続点を有し、
前記第１接続点と前記第２接続点と前記第３接続点とを接続する第４三相ブリッジ回路をさらに備え、
前記第４三相ブリッジ回路は、中性点を有する
ことを特徴とする電力変換装置。

【請求項15】

３ｎ（ｎは２以上の自然数）個の三相ブリッジ回路を備えた電力変換装置であって、
各々の前記三相ブリッジ回路は、第１三相端子が隣接する三相ブリッジ回路の第２三相端子に接続し、第２三相端子が隣接する他の三相ブリッジ回路の第１三相端子に接続したものであり、
３ｎ個の第３三相端子は、（ｎ−１）個毎の３個の端子を用いて、三相電圧を入力又は出力する
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、直流や交流の入力電力を変換して出力する電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インバータ装置は、交流電源から受電した交流電力を任意の電圧や周波数の交流に変換してモータを駆動する装置である。このようなインバータ装置は、出力電力の増加に伴って高い交流電圧を出力する必要があり、スイッチング素子の耐圧を高くする必要がある。また、スイッチング周波数を低くするためにフィルタの体積が大型化したり、コストが高くなったりする場合があった。

【0003】

これに対し、特許文献１には、直流電力を入力し絶縁した交流電力を出力するインバータモジュールを複数備え、この複数のインバータモジュールを出力側で直列接続して系統に連系する太陽光電力変換装置が開示されている。この技術は、各インバータモジュールの出力電圧を低減している。
また、特許文献２には、三相インバータの各出力線に単相インバータを直列接続することにより、直流から交流に変換する装置を小型化、低コスト化する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３６６３４５５号公報

【特許文献2】特開２０１１−１２０３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されている電力変換装置は、各相を構成する個々のインバータモジュールは、単相交流電力を出力している。単相交流電力の瞬時電力は、単相交流周波数の２倍の周波数で脈動する性質を有している。このため、各インバータは、直流側の電圧を平滑するコンデンサの容量が大きくなり、サイズの増加が懸念される。
また、特許文献２に開示されている装置においても、特許文献１に記載の技術と同様に、各単相インバータの直流側の電圧を平滑するコンデンサの容量が大きくなり、サイズの増加が懸念される。

【0006】

本発明の目的は、比較的高い電圧の三相交流電力を入出力する場合にも、サイズを抑えた電力変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために本発明は、複数の電力変換セルを備えた電力変換装置であって、前記それぞれの電力変換セルは三相ブリッジ回路を備え、前記それぞれの電力変換セルが備えた前記三相ブリッジ回路の三相交流端子のうち２つ以上の三相交流端子を、前記他の電力変換セルが備えた前記三相ブリッジ回路の三相交流端子に接続し、他の三相交流端子に三相電圧を出力することを特徴とする。その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

【0008】

一般に、三相交流電力は、時間に対して一定であるという原理的特徴を有している。このため、三相交流電圧を整流・平滑した平滑電圧は、単相交流電圧を整流・平滑した平滑電圧よりも、瞬時電力の脈動が少ない。このため、三相交流電圧は、単相交流電圧よりも、平滑コンデンサの容量を少なくすることができ、ひいては、平滑コンデンサのサイズを抑えることができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、比較的高い電圧の三相交流電力を入出力する場合にも、サイズを抑えた電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態の電力変換装置の構成図である。

【図2A】本発明の第１実施形態の電力変換セルの回路図（１）である。

【図2B】本発明の第１実施形態の電力変換セルの回路図（２）である。

【図2C】本発明の第１実施形態の電力変換セルの回路図（３）である。

【図3】三相ブリッジ回路の三相交流端子の接続方法を模式的に示す図である。

【図4】三相ブリッジ回路の電圧ベクトル図である。

【図5】本発明の第２実施形態の電力変換装置の構成図である。

【図6】本発明の第３実施形態の電力変換装置の構成図である。

【図7】本発明の第３実施形態の電力変換セルの回路図である。

【図8】本発明の第４実施形態の電力変換装置の構成図である。

【図9】本発明の第４実施形態の電力変換セルの回路図である。

【図10】本発明の第５実施形態の電力変換装置の構成図である。

【図11】本発明の第６実施形態の電力変換装置の構成図である。

【図12】本発明の第７実施形態の電力変換装置の構成図である。

【図13】９つの電力変換セルを用いた接続方法を模式的に示す図である。

【図14】１０個の電力変換セルを用いた接続方法を模式的に示す図である。

【図15】６つの電力変換セルを用いた接続方法を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の電力変換装置５０の構成図である。
電力変換装置５０は、入力端子１，２，３と、３つの電力変換セル２１，２２，２３と、出力端子４，５，６とを備えて構成されている。入力端子１，２，３は、外部の三相交流電源７に接続され、出力端子４，５，６は、三相交流負荷８に接続されている。電力変換装置５０は、三相交流電源７から入力した交流電力を任意の電圧や周波数の三相交流電力に変換し、変換された三相交流電力を三相交流負荷８に供給するように構成されている。

【0012】

電力変換装置５０は、三相交流電力を入力して三相交流電力を出力する３つの電力変換セル２１，２２，２３を備えている。電力変換セル２１の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＶＩ，ＷＩ）を他の電力変換セルである電力変換セル２２及び電力変換セル２３の三相入力端子の何れか（ＵＩ）にそれぞれ接続し、（ＶＩ，ＷＩ）以外の他の１つ（ＵＩ）を電力変換装置５０の入力端子１に接続している。

【0013】

同様に、電力変換セル２２の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＵＩ，ＷＩ）を他の電力変換セルである電力変換セル２１及び電力変換セル２３の三相入力端子の何れか（ＶＩ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＶＩ）を電力変換装置５０の入力端子２に接続している。

【0014】

また、電力変換セル２３の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＵＩ，ＶＩ）を他の電力変換セルである電力変換セル２１及び電力変換セル２２の三相入力端子の何れか（ＷＩ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＷＩ）を電力変換装置５０の入力端子３に接続している。

【0015】

また、電力変換セル２１の三相出力端子（ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ）のうち２つ（ＶＯ，ＷＯ）を他の電力変換セルである電力変換セル２２及び電力変換セル２３の三相出力端子（ＵＯ）にそれぞれ接続し、（ＶＯ，ＷＯ）以外の他の１つ（ＵＯ）を電力変換装置５０の出力端子４に接続している。電力変換セル２２の三相出力端子（ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ）のうち２つ（ＵＯ，ＷＯ）を他の電力変換セルである電力変換セル２１及び電力変換セル２３の三相出力端子（ＶＯ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＶＯ）を電力変換装置５０の出力端子５に接続している。電力変換セル２３の三相出力端子（ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ）のうち２つ（ＵＯ，ＶＯ）を他の電力変換セルである電力変換セル２１及び電力変換セル２２の三相出力端子（ＷＯ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＷＯ）を電力変換装置５０の出力端子６に接続している。

【0016】

図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃは、電力変換セルの部分回路図である。
電力変換セル１１，２１，２２，２３は、図２ＡのＡ，Ｂと図２ＢのＡ，Ｂとを連結し、図２ＢのＣ，Ｄと図２ＣのＣ，Ｄとを連結して構成される。
電力変換セル１１，２１，２２，２３は、三相ブリッジ回路３１，３２，３３（図１，図３）としての三相コンバータ１１ａ（図２Ａ）と、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂ（図２Ｂ）と、三相ブリッジ回路で構成した三相インバータ１１ｃ（図２Ｃ）と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、制御部１１ｄと、三相入力端子（三相交流端子）ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ（図２Ａ）と、三相出力端子（三相交流端子）ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ（図２Ｃ）とを備えて構成される。なお、三相インバータ１１ｃは、図３に記載の三相ブリッジ回路３１，３２，３３としても機能する。

【0017】

三相コンバータ１１ａや三相ブリッジ回路３１，３２，３３は、ダイオードＤＱ１，ＤＱ２，ＤＱ３，ＤＱ４，ＤＱ５，ＤＱ６が逆並列接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６と、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３と、３つのコンデンサＣ１１、Ｃ１２，Ｃ１３とを備える。三相コンバータ１１ａや三相ブリッジ回路３１，３２，３３は、三相入力端子ＵＩ，ＶＩ，ＷＩから入力した三相交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力をコンデンサＣ１の両端を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂに供給する。三相コンバータ１１ａや三相ブリッジ回路３１，３２，３３は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直列接続し、この接続点にリアクトルＬ１１の一端を接続し、リアクトルＬ１１の他端を三相入力端子ＵＩとしている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を直列接続し、この接続点にリアクトルＬ１２の一端を接続し、リアクトルＬ１２の他端を三相入力端子ＶＩとしている。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を直列接続し、この接続点にリアクトルＬ１３の一端を接続し、リアクトルＬ１３の他端を三相入力端子ＷＩとしている。なお、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３は、三相コンバータ１１ａや三相ブリッジ回路３１，３２，３３に対して、昇圧機能を持たせることができる。

【0018】

また、リアクトルＬ１１の他端と三相入力端子ＵＩとの接続点には、コンデンサＣ１１の一端が接続され、リアクトルＬ１２の他端と三相入力端子ＶＩとの接続点には、コンデンサＣ１２の一端が接続され、リアクトルＬ１３の他端と三相入力端子ＷＩとの接続点には、コンデンサＣ１３の一端が接続されており、３つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３の他端は、中性点Ｐとして接続されている。これにより、リアクトルＬ１１及びコンデンサＣ１１と、リアクトルＬ１２及びコンデンサＣ１２と、リアクトルＬ１３及びコンデンサＣ１３とは、ローパスフィルタを構成する。なお、３つのリアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３のインダクタンスは、等しいことが好ましく、３つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３のキャパシタンスは、等しいことが好ましい。

【0019】

なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路と、コンデンサＣ１の両端とは、並列接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のゲートは、制御部１１ｄと接続されている。

【0020】

ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂ（図２Ｂ）は、ダイオードＤＨ１，ＤＨ２，ＤＨ３，ＤＨ４，ＤＨ５，ＤＨ６，ＤＨ７，ＤＨ８が逆並列接続されたスイッチング素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８と、共振インダクタＬｒ１，Ｌｒ２と、共振コンデンサＣｒ１，Ｃｒ２と、巻線Ｎ１，Ｎ２が磁気結合したトランスＴ１とを備えている。スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、フルブリッジ接続されており、コンデンサＣ１の両端から入力した直流電力を高周波交流電力に変換する。このとき、高周波矩形波電圧が共振インダクタＬｒ１、共振コンデンサＣｒ１、及び巻線Ｎ１の直列回路に印加され、正弦波高周波電流が流れる。

【0021】

トランスＴ１は、巻線Ｎ１に流れる高周波電流（一次側電流）と巻線比とを乗じた高周波電流（二次側電流）を巻線Ｎ２に流す。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、トランスＴ１を備えているので、一次側と二次側とが絶縁している絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。これにより、入力端子１，２，３と、出力端子４，５，６とが絶縁される。

【0022】

スイッチング素子Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８は、フルブリッジ接続されており、共振インダクタＬｒ２、共振コンデンサＣｒ２及び巻線Ｎ２に流れる正弦波高周波電流を全波整流してコンデンサＣ２に充電する。このようにＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、スイッチングロスを低減するために共振形コンバータの回路構成になっている。

【0023】

三相インバータ１１ｃ（図２Ｃ）は、ダイオードＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５，ＤＳ６が逆並列接続されたスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６と、３つのリアクトルＬ１４，Ｌ１５，Ｌ１６と、３つのコンデンサＣ１４，Ｃ１５，Ｃ１６とを備える。三相インバータ１１ｃは、コンデンサＣ２の両端に充電された直流電力を三相交流電力に変換して、三相出力端子ＵＯ，ＶＯ，ＷＯに出力する。

【0024】

三相インバータ１１ｃは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を直列接続し、この接続点とリアクトルＬ１４の一端とを接続し、リアクトルＬ１４の他端を三相出力端子ＵＯとしている。三相インバータ１１ｃは、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４を直列接続し、この接続点とリアクトルＬ１５の一端とを接続し、リアクトルＬ１５の他端を三相出力端子ＶＯとしている。三相インバータ１１ｃは、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６を直列接続し、この接続点とリアクトルＬ１６の一端とを接続し、リアクトルＬ１６の他端を三相出力端子ＷＯとしている。

【0025】

また、リアクトルＬ１４の他端と三相出力端子ＵＯとの接続点には、コンデンサＣ１４の一端が接続され、リアクトルＬ１５の他端と三相出力端子ＶＯとの接続点には、コンデンサＣ１５の一端が接続され、リアクトルＬ１６の他端と三相出力端子ＷＯとの接続点には、コンデンサＣ１６の一端が接続されており、３つのコンデンサＣ１４，Ｃ１５，Ｃ１６の他端は、中性点Ｐとして接続されている。これにより、リアクトルＬ１４及びコンデンサＣ１４と、リアクトルＬ１５及びコンデンサＣ１５と、リアクトルＬ１６及びコンデンサＣ１６とは、ローパスフィルタを構成する。なお、３つのリアクトルＬ１４，Ｌ１５，Ｌ１６のインダクタンスは、等しいことが好ましく、３つのコンデンサＣ１４，Ｃ１５，Ｃ１６のキャパシタンスは、等しいことが好ましい。また、三相インバータ１１ｃは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の直列回路と、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の直列回路と、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６の直列回路と、コンデンサＣ２とを並列接続している。

【0026】

これらのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６のゲートは、制御部１１ｄに接続される。このように、電力変換セル１１，２１，２２，２３は、三相入力端子ＵＩ，ＶＩ，ＷＩから三相交流電力を入力し、トランスＴ１で絶縁しつつ任意の電圧や周波数の三相交流電力に変換して三相出力端子ＵＯ，ＶＯ，ＷＯに出力する。

【0027】

また、電力変換セル１１，２１，２２，２３は、トランスＴ１を中心軸として、回路構成が左右対称である。このため、電力変換セル１１，２１，２２，２３は、三相出力端子ＵＯ，ＶＯ，ＷＯから三相交流電力を入力し、トランスＴ１で絶縁しつつ任意の電圧や周波数の三相交流電力に変換して三相入力端子ＵＩ，ＶＩ，ＷＩから出力することも可能である。つまり、電力変換セル１１，２１，２２，２３は、三相入力端子ＵＩ，ＶＩ，ＷＩと三相出力端子ＵＯ，ＶＯ，ＷＯとの間で双方向に電力変換することも可能である。したがって、例えば、三相交流負荷８がモータの場合には、電力変換セル１１，２１，２２，２３は、回生動作時に回生電力を三相交流電源７に回生することができる。また、異なる電力系統間で双方向に電力を融通することも可能である。

【0028】

このように、電力変換セル１１，２１，２２，２３は、三相コンバータ１１ａ及び三相インバータ１１ｃとして三相ブリッジ回路を用いて三相交流電力を入出力する。したがって、単相ブリッジ回路などを用いて単相交流電力を入出力する場合と比べ、直流電圧を平滑するコンデンサＣ１，Ｃ２の容量を削減できる。これにより本実施形態の電力変換装置５０（図１）では、比較的高い三相電圧を出力する場合にも、電力変換装置５０を小型化することができる。

【0029】

図３は、電力変換セルが備えた三相ブリッジ回路の三相交流端子の接続方法を模式的に示す図である。三相結線回路４５は、３つの三相ブリッジ回路３１，３２，３３と、３つの三相端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から構成される。三相ブリッジ回路３１は、三相交流端子ｕ１，ｖ１，ｗ１を備え、三相ブリッジ回路３２は、三相交流端子ｕ２，ｖ２，ｗ２を備え、三相ブリッジ回路３３は、三相交流端子ｕ３，ｖ３，ｗ３を備えている。三相ブリッジ回路３１，３２は、三相交流端子ｖ１，ｕ２をノードｎ１で接続し、三相ブリッジ回路３２，３３は、三相交流端子ｗ２，ｖ３をノードｎ２で接続し、三相ブリッジ回路３３，３１は、三相交流端子ｕ３，ｗ１をノードｎ３で接続している。そして、三相ブリッジ回路３１の三相交流端子ｕ１を電力変換装置の三相端子Ｕ１とし、三相ブリッジ回路３２の三相交流端子ｖ２を電力変換装置の三相端子Ｖ１とし、三相ブリッジ回路３３の三相交流端子ｗ３を電力変換装置の三相端子Ｗ１としている。

【0030】

つまり、三相ブリッジ回路３１，３２，３３は、三相コンバータ１１ａ（図２Ａ）に相当し、三相交流端子ｕ１，ｖ１，ｗ１と、ｕ２，ｖ２，ｗ２と、ｕ３，ｖ３，ｗ３とは、三相入力端子ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ（図２Ａ）に相当する。また、三相端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、入力端子１，２，３（図１）に相当する。同様に、三相ブリッジ回路３１，３２，３３は、三相インバータ１１ｃ（図２Ｃ）に相当し、三相交流端子ｕ１，ｖ１，ｗ１と、ｕ２，ｖ２，ｗ２と、ｕ３，ｖ３，ｗ３とは、三相出力端子ＵＯ，ＶＯ，ＷＯに相当する。また、三相端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、出力端子４，５，６（図１）に相当する。

【0031】

図４は、三相ブリッジ回路３１，３２，３３の三相交流端子が出力する電圧のベクトルを示している。ここで、Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１，Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２，Ｖｕ３，Ｖｖ３，Ｖｗ３は、それぞれ三相交流端子ｕ１，ｖ１，ｗ１，ｕ２，ｖ２，ｗ２，ｕ３，ｖ３，ｗ３（図３）の相電圧を示している。Ｕ１−Ｗ１間電圧（例えば、電力変換装置５０（図１）の入力端子１，３間電圧）は、三相ブリッジ回路３１のｕ１−ｗ１間電圧Ｖｕｗ１と、三相ブリッジ回路３３のｕ３−ｗ３間電圧Ｖｕｗ３との和になるため、
Ｖｕｗ１＝Ｖｕｗ３＝Ｖｕｗ
とすれば、Ｕ１−Ｗ１間電圧は２Ｖｕｗとなる。したがって、三相端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１（例えば、電力変換装置５０（図１）の入力端子１，２，３）には、三相ブリッジ回路３１，３２，３３の三相交流端子に出力される電圧の２倍の電圧が出力される。つまり、三相ブリッジ回路３２，３３は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に印加される電圧が半分になる。

【0032】

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態の電力変換装置の構成図である。
電力変換装置５１は、前記第１実施形態の電力変換装置５０と比べ、入出力ともに、三相各相にリアクトルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６を備えた点で異なっている。これにより、入出力電流に含まれる高周波成分を抑制することや、電力変換セル２１，２２，２３が備えるリアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３（図２Ａ）やリアクトルＬ１４，Ｌ１５，Ｌ１６（図２Ｃ）を小型化又は省略することができる。

【0033】

（第３実施形態）
前記第１，２実施形態の電力変換装置５０，５１は、三相交流負荷８に三相交流電力を供給していたが、直流電力を負荷に供給させることもできる。

【0034】

図６は、本発明の第３実施形態の電力変換装置の構成図である。
電力変換装置５２は、入力端子１，２，３と、３つの電力変換セル２４，２５，２６と、出力端子９，１０とを備えて構成されている。電力変換装置５２は、入力端子１，２，３が三相交流電源７に接続され、出力端子９，１０が直流負荷８ａに接続されている。電力変換装置５２は、三相交流電源７から入力した三相交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を出力端子９，１０から出力して直流負荷８ａに供給する。

【0035】

電力変換装置５２は、三相交流電力を入力して直流電力を出力する電力変換セル２４，２５，２６を備えている。電力変換セル２４の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＶＩ，ＷＩ）を他の電力変換セルである電力変換セル２５及び電力変換セル２６の三相入力端子（ＵＩ）にそれぞれ接続し、（ＶＩ，ＷＩ）以外の他の１つ（ＵＩ）を電力変換装置５２の入力端子１に接続している。

【0036】

同様に、電力変換セル２５の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＵＩ，ＷＩ）を他の電力変換セルである電力変換セル２４及び電力変換セル２６の三相入力端子（ＶＩ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＶＩ）を電力変換装置５２の入力端子２に接続している。電力変換セル２６の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＵＩ，ＶＩ）を他の電力変換セルである電力変換セル２４及び電力変換セル２５の三相入力端子（ＷＩ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＷＩ）を電力変換装置５２の入力端子３に接続している。また、電力変換セル２４，２５，２６の直流出力端子（＋，−）は、それぞれ並列接続され、出力端子９，１０に接続されている。

【0037】

図７は、本発明の第３実施形態の電力変換セルの回路図である。
電力変換セル１２，２４，２５，２６は、前記第１実施形態の電力変換セル１１，２１，２２，２３と比較して、三相インバータ１１ｃ（図２Ｃ）が省略され、出力端子Ｊ７（＋）、Ｊ８（−）から直流電力を出力するようにした点が異なっている。つまり、電力変換セル１２，２４，２５，２６は、三相コンバータ１２ａと、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ｂとを有している。また、電力変換セル１２，２４，２５，２６のＤＣ−ＤＣコンバータ１２ｂは、電力変換セル１１，２１，２２，２３のＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂ（図２（Ｂ））と比較して、スイッチング素子Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８をダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に変更し、共振インダクタＬｒ２及び共振コンデンサＣｒ２が省略されている点で相違する。

【0038】

以上説明した通り、電力変換装置５２の電力変換セル１２，２４，２５，２６は、三相コンバータ１２ａを用いて三相交流電力を出力する。したがって、単相ブリッジ回路などを用いて単相交流電力を入出力する場合と比べ、直流電圧を平滑するコンデンサＣ１の容量を削減できる。つまり、電力変換装置５２は、サイズやコストを抑えつつ、比較的電圧が高い三相交流電力を受電して、直流負荷に大きい電流を供給することが可能である。例えば、電気自動車のバッテリを急速に充電することができる。もちろん、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ｂ（図７）を双方向電力変換が可能なＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂ（図２ｂ）に置き換えれば、電気自動車等のバッテリから三相交流電源側へ給電することも可能である。

【0039】

（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態の電力変換装置の構成図である。
電力変換装置５３は、電力変換セル２７，２８，２９と、入力端子１，２，３とを備え、入力端子１，２，３が三相交流電源７に接続されている。そして、電力変換セル２７，２８，２９がそれぞれ備えた蓄電装置１３ｂ（図９）と三相交流電源７との間で双方向に電力変換する。
電力変換セル２７，２８，２９の三相入力端子と、入力端子１，２，３との接続方法は、第１実施形態の電力変換装置５０（図１）における電力変換セル２１，２２，２３の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）と、入力端子１，２，３との接続方法と同様である。

【0040】

図９は、本発明の第４実施形態の電力変換セルの回路図である。
電力変換セル１３，２７，２８，２９は、第３実施形態の電力変換セル１２（図７）と比べ、コンデンサＣ２及び出力端子＋，−を削除し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ｂを蓄電装置１３ｂに変更した点が異なっている。つまり、電力変換セル１３，２７，２８，２９は、三相コンバータ１３ａと、コンデンサＣ１と、蓄電装置１３ｂとを備えている。なお、三相コンバータ１３ａは、三相ブリッジ回路３１，３２，３３として機能する。

【0041】

蓄電装置１３ｂは、ダイオードＤＨ１１，ＤＨ１２が逆並列接続されたスイッチング素子Ｈ１１，Ｈ１２と、リアクトルＬ１７と、コンデンサＣ３と、バッテリＢ１とを備えている。スイッチング素子Ｈ１１，Ｈ１２の直列回路は、コンデンサＣ１の両端間に接続されている。また、スイッチング素子Ｈ１２の両端には、リアクトルＬ１７及びコンデンサＣ３の直列回路が接続されている。また、コンデンサＣ３には、バッテリＢ１が並列接続されており、コンデンサＣ１の両端と、バッテリＢ１との間で双方向に電力変換する。

【0042】

このように、電力変換装置５３では、電力変換セル２７，２８，２９のそれぞれがバッテリＢ１を備えることにより、電力変換セルのＤＣ−ＤＣコンバータを非絶縁型にしてトランスを削減している。以上より、電力変換装置５３は、サイズとコストを抑えつつ比較的電圧が高い三相交流電力の充放電が可能であり、需用電力のピークシフトや停電時のバックアップに利用できる。

【0043】

（第５実施形態）
前記第１実施形態の電力変換装置５０（図１）は、一次側結線と同様の二次側結線にしたが、二次側を並列接続することもできる。

【0044】

図１０は、本発明の第５実施形態の電力変換装置の構成図である。
電力変換装置５４は、電力変換装置５０と同様に、入力端子１，２，３と、３つの電力変換セル２１，２２，２３と、出力端子４，５，６とを備えて構成されている。入力端子１，２，３と電力変換セル２１，２２，２３との結線（一次側結線）は、電力変換装置５０と同一である。しかしながら、二次側結線が、電力変換装置５０と異なる。

【0045】

つまり、電力変換セル２１の三相出力端子ＵＯと、電力変換セル２２の三相出力端子ＵＯと、電力変換セル２３の三相出力端子ＵＯとが出力端子４に接続される。電力変換セル２１の三相出力端子ＶＯと、電力変換セル２２の三相出力端子ＶＯと、電力変換セル２３の三相出力端子ＶＯとが出力端子５に接続される。電力変換セル２１の三相出力端子ＷＯと、電力変換セル２２の三相出力端子ＷＯと、電力変換セル２３の三相出力端子ＷＯとが出力端子６に接続される。そして、出力端子４，５，６が、三相交流負荷８に接続される。

【0046】

本実施形態の電力変換装置５４は、二次側が並列接続しているので、三相交流負荷８に流す電流を増加することができる。しかしながら、二次側電圧は、トランスＴ１（図２（ｂ））やスイッチング素子の耐圧に対応させる。

【0047】

（第６実施形態）
前記第３実施形態の電力変換装置５２（図６）は、二次側を並列接続していたが、直列接続することもできる。

【0048】

図１１は、本発明の第６実施形態の電力変換装置の構成図である。
電力変換装置５５は、電力変換装置５２と同様に、入力端子１，２，３と、３つの電力変換セル２４，２５，２６と、出力端子９，１０とを備えて構成される。入力端子１，２，３と電力変換セル２４，２５，２６との結線（一次側結線）は、電力変換装置５２と同一である。しかしながら、二次側結線が電力変換装置５２と異なる。

【0049】

電力変換セル２４の直流出力端子（＋）は、出力端子９に接続されている。電力変換セル２４の直流出力端子（−）は、電力変換セル２５の直流出力端子（＋）に接続され、電力変換セル２５の直流出力端子（−）は、電力変換セル２６の直流出力端子（＋）に接続されている。また、電力変換セル２６の直流出力端子（−）は、出力端子１０に接続されている。これにより、電力変換セル２４，２５，２６の直流出力端子（＋）（−）は、直列接続されて、出力端子９，１０に接続される。

【0050】

本実施形態の電力変換装置５５は、電力変換セル２４，２５，２６の直流出力端子（＋）（−）が直列接続されているので、電力変換セル２４，２５，２６のそれぞれの耐圧よりも高い直流電圧を出力することができる。なお、電力変換装置５５は、二次側を並列接続している電力変換装置５２（図６）よりも、最大出力電流が少ない。

【0051】

（第７実施形態）
前記第１，２実施形態の電力変換装置５０，５１は、スイッチング素子を有する電力変換セル２１，２２，２３を使っていたが、電力変換セル２１，２２，２３の代わりに三相トランス（三相変圧器）を用いることもできる。

【0052】

図１２は、本発明の第７実施形態の電力変換装置の構成図である。
電力変換装置５６は入力端子１，２，３と、３つのトランス４１，４２，４３と、出力端子４，５，６とを備えて構成されている。入力端子１，２，３は、外部の三相交流電源７に接続され、出力端子４，５，６は、三相交流負荷８に接続されている。

【0053】

トランス４１，４２，４３は、Ｙ−Ｙ結線されており、一次側に三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）を有し、二次側に三相出力端子（ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ）を有している。なお、トランス４１，４２，４３は、Δ−Δ結線でも、Ｙ−Δ結線でも、Δ−Ｙ結線でも構わない。

【0054】

トランス４１の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＶＩ，ＷＩ）を他のトランス４２，４３の三相入力端子の何れか（ＵＩ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＵＩ）を電力変換装置５６の入力端子１に接続している。同様に、トランス４２の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＵＩ，ＶＩ）を他のトランス４１，４３の三相入力端子（ＷＩ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＷＩ）を電力変換装置５６の入力端子３に接続している。また、トランス４３の三相入力端子（ＵＩ，ＶＩ，ＷＩ）のうち２つ（ＵＩ，ＷＩ）を他のトランス４１，４２の三相入力端子（ＶＩ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＶＩ）を電力変換装置５６の入力端子２に接続している。

【0055】

また、トランス４１の三相出力端子（ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ）のうち２つ（ＶＯ，ＷＯ）を他のトランス４２，４３の三相出力端子（ＵＯ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＵＯ）を電力変換装置５６の出力端子４に接続している。トランス４２の三相出力端子（ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ）のうち２つ（ＵＯ，ＷＯ）を他のトランス４１，４３の三相出力端子（ＶＯ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＶＯ）を電力変換装置５６の出力端子５に接続している。トランス４３の三相出力端子（ＵＯ，ＶＯ，ＷＯ）のうち２つ（ＵＯ，ＶＯ）を他のトランス４１，４２の三相出力端子（ＷＯ）にそれぞれ接続し、他の１つ（ＷＯ）を電力変換装置５６の出力端子６に接続している。

【0056】

本実施形態の電力変換装置５６によれば、トランス４１，４２，４３それぞれの耐圧よりも高い三相交流電圧を入力することができる。また、トランス４１，４２，４３それぞれの耐圧よりも高い三相交流電圧で出力することができる。なお、電力変換装置５６は、二次側結線を一次側結線と同様にしたが、第５実施形態の電力変換装置５４（図１０）のように、二次側を並列接続することも可能である。また、二次側は、整流・平滑回路を設け、直流電圧を出力させても構わない。

【0057】

（第８実施形態）
前記第１実施形態の電力変換装置５０は、３つの電力変換セル２１，２２，２３を使用したが、９つの電力変換セルで構成することもできる。

【0058】

図１３は、９つの電力変換セルを用いた接続方法を模式的に示す図である。
本実施形態の三相結線回路４８は、前記第１実施形態の三相結線回路４５（図３）を３組使用する。つまり、三相結線回路４８は、３つの三相結線回路４５，４６，４７と三相端子Ｕ，Ｖ，Ｗとから構成され、三相結線回路４５，４６，４７は、それぞれが３つの三相ブリッジ回路３１，３２，３３の組合せから構成されている。

【0059】

三相結線回路４５は、三相端子Ｕ１を三相端子Ｕに接続し、三相端子Ｖ１を三相結線回路４６の三相端子Ｕ２に接続し、三相端子Ｗ１を三相結線回路４７の三相端子Ｕ３に接続している。三相結線回路４６は、三相端子Ｕ２を三相結線回路４５の三相端子Ｖ１に接続し、三相端子Ｖ２を三相端子Ｖに接続し、三相端子Ｗ２を三相結線回路４７の三相端子Ｖ３に接続している。三相結線回路４７は、三相端子Ｕ３を三相結線回路４５の三相端子Ｗ１に接続し、三相端子Ｖ３を三相結線回路４６の三相端子Ｗ２に接続し、三相端子Ｗ３を三相端子Ｗに接続している。

【0060】

言い換えれば、三相結線回路４５の三相端子（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）のうち２つ（Ｖ１，Ｗ１）を他の三相結線回路４６，４７の三相端子の何れか（Ｕ２，Ｕ３）にそれぞれ接続し、他の１つ（Ｕ１）を三相端子Ｕに接続している。同様に、三相結線回路４６の三相端子（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）のうち２つ（Ｕ２，Ｗ２）を他の三相結線回路４５，４７の三相端子（Ｖ１，Ｖ３）にそれぞれ接続し、他の１つ（Ｖ２）を三相端子Ｖに接続している。また、三相結線回路４７の三相端子（Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３）のうち２つ（Ｕ３，Ｖ３）を他の三相結線回路４５，４６の三相端子（Ｗ１，Ｗ２）にそれぞれ接続し、他の１つ（Ｗ３）を三相端子Ｗに接続している。

【0061】

図１４は、１０個の電力変換セルを用いた接続方法を模式的に示す図である。
本実施形態の三相結線回路４９は、三相結線回路４８（図１３）の中央部に三相ブリッジ回路３０を設けたものである。つまり、三相結線回路４９は、３つの三相結線回路４５，４６，４７と、三相ブリッジ回路３０と、三相端子Ｕ，Ｖ，Ｗとから構成され、三相結線回路４５，４６，４７は、それぞれが３つの三相ブリッジ回路３１，３２，３３から構成されている。

【0062】

三相ブリッジ回路３０は、三相交流端子ｕ４，ｖ４，ｗ４を備え、中性点Ｇを有している。三相交流端子ｕ４は、三相結線回路４５の三相ブリッジ回路３２，３３に接続されている。三相交流端子ｖ４は、三相結線回路４６の三相ブリッジ回路３１，３３に接続されている。三相交流端子ｗ４は、三相結線回路４７の三相ブリッジ回路３１，３２に接続されている。

【0063】

本実施形態の三相結線回路４９は、三相ブリッジ回路３０の中性点Ｇをしようすることができる。また、三相ブリッジ回路３０，３１，３２，３３は、電力変換セル１１（図２Ａ，図２Ｃ）の内部回路である。つまり、三相結線回路４９は、電力変換セル１１の４倍の電圧を、三相端子Ｕ、Ｖ、Ｗに入出力することができる。

【0064】

図１５は、６つの電力変換セルを用いた接続方法を模式的に示す図である。
三相結線回路６０は、６つの三相ブリッジ回路３４，３５，３６，３７，３８，３９と６つの三相端子Ｕ０，Ｔ０，Ｖ０，Ｒ０，Ｗ０，Ｓ０とを備えて構成される。
６つの三相端子Ｕ０，Ｔ０，Ｖ０，Ｒ０，Ｗ０，Ｓ０は、１個ごとの３個の三相端子Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０又は３個の三相端子Ｔ０，Ｒ０，Ｓ０を用いて、三相電圧を入力又は出力する。

【0065】

また、三相結線回路６０は、６つの三相ブリッジ回路（電力変換セル）３４，３５，３６，３７，３８，３９を用いて三相端子Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０に、元の電力変換セルの３倍の電圧を出力することができる。なお、三相端子Ｒ０，Ｓ０，Ｔ０からは、三相端子Ｕ０，Ｖ０，Ｗ０と位相が異なる三相交流電力を入出力することが可能である。

【0066】

なお、一般的に、三相結線回路６０は、３ｎ（ｎは２以上の自然数）個の三相ブリッジ回路を備えており、各々の三相ブリッジ回路３４，３５，３６，３７，３８，３９は、第１三相端子が隣接する三相ブリッジ回路の第２三相端子に接続し、第２三相端子が隣接する他の三相ブリッジ回路の第１三相端子に接続したものであり、３ｎ個の第３三相端子は、（ｎ−１）個毎の３個の端子を用いて、三相電圧を入力又は出力する。なお、図３の構成においては、任意の点間から電力を入出力することができる。例えば、ノードｎ１、ｎ２、ｎ３から三相交流電力を入出力することができる。

【0067】

以上、説明したように、本発明の電力変換装置では、複数の三相インバータや三相コンバータの交流側をあたかも直列に接続することで、単相変換器に比べて直流リンク電圧を安定化するコンデンサ容量を削減できるという三相変換器のメリットを活かしつつ、高い交流電圧に対応できる。

【符号の説明】

【0068】

７ 三相交流電源
８ 三相交流負荷
８ａ 直流負荷
１１、１２、１３、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９ 電力変換セル
３０，３１、３２、３３、３４，３５，３６，３７，３８，３９ 三相ブリッジ回路
４１，４２，４３ トランス
４５，４６，４７，４８，４９，６０ 三相結線回路
５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６ 電力変換装置
１１ａ、１２ａ、１３ａ 三相コンバータ（三相ブリッジ回路）
１１ｃ 三相インバータ（三相ブリッジ回路）
１１ｂ、１２ｂ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３ｂ 蓄電装置
ＵＩ、ＶＩ、ＷＩ 三相入力端子（三相交流端子）
ＵＯ、ＶＯ、ＷＯ 三相出力端子（三相交流端子）
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７ リアクトル
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８、Ｈ１１、Ｈ１２ スイッチング素子
Ｌｒ１、Ｌｒ２ 共振インダクタ
Ｃｒ１、Ｃｒ２ 共振コンデンサ
Ｎ１、Ｎ２ 巻線
Ｔ１ トランス
Ｂ１ バッテリ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】