特許 5872984 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5872984

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/487 20070101AFI20160216BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20160216BHJP

   H02M 7/537 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/487

   H02M7/48 E

   H02M7/537 D

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-190300(P2012-190300)

(22)【出願日】2012年8月30日

(65)【公開番号】特開2014-50192(P2014-50192A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2015年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】松崎 昭憲

(72)【発明者】

【氏名】石田 誠

【審査官】 宮地 将斗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１６１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３０２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０７５３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０９０５６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４２−７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源の正負両端に直列に接続された第１コンデンサ及び第２コンデンサと、
前記直流電源の直流電力を三相交流電力に変換して負荷に供給する三相電力供給部と、
前記三相電力供給部に駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記第１コンデンサの電圧と前記第２コンデンサの電圧との差電圧、前記三相電力供給部から出力されるＵ相電圧、Ｕ相電流及びＷ相電圧、Ｗ相電流を用いて、前記差電圧を０にするためのパルス信号を前記駆動信号出力部に出力するパルス信号生成部と、
を有することを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

前記パルス信号生成部は、
前記差電圧、前記Ｕ相電流、前記Ｗ相電流のそれぞれの時間的な変動を平均化する平均化処理部と、
前記平均化処理部で平均化した前記差電圧、前記Ｕ相電流、前記Ｗ相電流のそれぞれに対してゲインを掛けるゲイン付加部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記パルス信号生成部は、
平均化してゲインを掛けたＵ相電圧指令補正信号及びＵ相電流をＵ相基準電圧にフィードバックし、平均化してゲインを掛けたＷ相電圧指令補正信号及びＷ相電流をＷ相基準電圧にフィードバックし、平均化してゲインを掛けた差電圧を前記Ｕ相基準電圧及び前記Ｗ相基準電圧にフィードバックすることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記Ｕ相電圧指令補正信号及び前記Ｕ相電流を前記Ｕ相基準電圧にするフィードバックは減算フィードバックであり、前記Ｗ相電圧指令補正信号及び前記Ｗ相電流を前記Ｗ相基準電圧にするフィードバックは減算フィードバックであり、前記差電圧を前記Ｕ相基準電圧及び前記Ｗ相基準電圧にするフィードバックは加算フィードバックであることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記パルス信号生成部は、
三角波の搬送波を発生させる搬送波発生器と、
前記差電圧、前記Ｕ相電圧指令補正信号、前記Ｕ相電流、前記Ｗ相電圧指令補正信号、前記Ｗ相電流をフィードバックした後のＵ相電圧指令及びＷ相電圧指令を、前記搬送波発生器で発生した搬送波と比較する比較器と、を有し、
前記比較器から前記駆動信号出力部に出力するパルス信号を出力することを特徴とする請求項３または４に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記三相電力供給部は、
第１スイッチング素子から第４スイッチング素子を直列に接続した第１アームと第２アームとを備え、
前記第１アーム及び第２アームそれぞれの、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の接続点と前記第１コンデンサ及び第２コンデンサの接続点との間には第１ダイオードが接続され、第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子の接続点と前記第１コンデンサ及び第２コンデンサの接続点との間には第２ダイオードが接続され、
前記第１アームの第２スイッチング素子及び第３スイッチング素子の接続点は三相のＵ相またはＷ相のいずれかの三相出力点であり、
前記第２アームの第２スイッチング素子及び第３スイッチング素子の接続点は第１アームとは異なる三相のＵ相またはＷ相のいずれかの三相出力点であり、
前記第１コンデンサ及び第２コンデンサの接続点は三相のＶ相の三相出力点であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記駆動信号出力部は、
前記三相電力供給部が備える第１アーム及び第２アームの第１スイッチング素子から第４スイッチング素子に、それぞれのスイッチング素子をＯＮ、ＯＦＦさせるための駆動信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記三相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は非接地であることを特徴とする請求項６または７に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、安定的に対称三相交流電圧を出力でき、三相交流電流に重畳される直流成分を抑制できる電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽電池パネルで発電した直流電力を三相交流負荷に供給するためには、太陽電池パネルと三相交流負荷との間にパワ−コンデイショナと称される電力変換装置を介在させる。太陽電池パネルから出力される電力は直流電力であるので、三相交流負荷に電力を供給させるためには、太陽電池パネルから出力される直流電力から交流電力に変換する必要がある。

【0003】

電力変換装置が直流電力を交流電力に変換するときに、電力変換装置から対称的な三相の相電圧または線間電圧が出力されれば良いが、実際には、負荷の不均衡やその他の要因（パルス幅のバラツキ、コンデンサ容量のバラツキなど）によって、安定的に対称三相交流電圧を出力することが難しい。安定的に対称三相交流電圧が出力できないと、出力される三相交流電流に直流成分が含まれることになる。直流成分は商用電源が備えるトランスを偏磁させ、電力の安定供給に支障をきたす。

【0004】

太陽電池パネルを三相交流負荷に電力を供給する電力変換装置において、出力電流に重畳される直流成分を抑制するための技術としては、下記特許文献１に示すようなものがある。

【0005】

特許文献１に示す技術は、出力の１相が接地された３レベルインバータにおいて、直流電源の正負両端に直列接続した第１及び第２コンデンサの中性点の電圧と直流電源の電圧とに基づいて三相電圧補正指令を求め、三相電圧補正指令をｄ−ｑ軸上の電圧補正指令に変換し、ｄ−ｑ軸上の電圧指令をｄ−ｑ軸上の電圧補正指令で補正することによって、中性点の電圧の変動を抑制している。中性点の電圧の変動を抑制すると、出力電流に重畳する直流成分も抑制されるからである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−１６１６１号公報（段落００１１、００１３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、本発明に係る電力変換装置は、３レベルインバータを採用しているものの、特許文献１に開示されている３レベルインバータとは回路構成が異なるため、出力電流に重畳する直流成分を抑制するために、特許文献１に開示されている技術をそのまま適用することはできず、独自の工夫を凝らす必要がある。

【0008】

一般的に３レベルインバータは、ＰＷＭ出力パルス幅のバラツキや直列接続した第１及び第２コンデンサの容量のアンバランスによって、中間電位のコンデンサに電流が流れ込むため、第１及び第２コンデンサに電圧差が生じやすい。

【0009】

また、２アーム構成の３レベルインバータによって三相電圧を出力すると、第１及び第２コンデンサの中点から三相出力の内の１つの相を引き出すことになるので、負荷のアンバランスによって第１及び第２コンデンサの電圧差が生じやすい。

【0010】

本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、安定的に対称三相交流電圧を出力でき、三相交流電流に重畳される直流成分を抑制できる電力変換装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するための本発明に係る電力変換装置は、第１コンデンサ及び第２コンデンサ、三相電力供給部、駆動信号出力部及びパルス信号生成部を有する。

【0012】

第１コンデンサ及び第２コンデンサは、直列に接続されたコンデンサであり、直流電源の正負両端に接続される。

【0013】

三相電力供給部は直流電源の直流電力を三相交流電力に変換して負荷に供給する。

【0014】

駆動信号出力部は三相電力供給部に駆動信号を出力し三相電力供給部から負荷に要求される電力が供給されるようにする。

【0015】

パルス信号生成部は、第１コンデンサの電圧と第２コンデンサの電圧との差電圧、三相電力供給部から出力されるＵ相電圧、Ｕ相電流及びＷ相電圧、Ｗ相電流を用いて、差電圧を０にするためのパルス信号を駆動信号出力部に出力する。

【0016】

以上の構成によって、第１コンデンサの電圧と第２コンデンサの電圧との差電圧を抑制でき、三相電力供給部からは対称三相交流電圧が出力されるようになって、三相交流電流に重畳される直流成分が抑制される。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る電力変換装置によれば、第１コンデンサの電圧と第２コンデンサの電圧との差電圧、三相電力供給部から出力されるＵ相電圧、Ｕ相電流及びＷ相電圧、Ｗ相電流を用いて、差電圧を抑制するためのパルス信号を生成しているので、安定的に対称三相交流電圧を出力でき、三相交流電流に重畳される直流成分を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る電力変換装置の構成図である。

【図2】図１に示したパルス信号生成部の構成図である。

【図3】本実施形態に係る電力変換装置が３レベルインバータとなる場合の、動作説明に供する図である。

【図4】本実施形態に係る電力変換装置が３レベルインバータとなる場合の、動作説明に供する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本実施形態に係る電力変換装置の構成と動作について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る電力変換装置の構成図である。また、図２は、図１に示したパルス信号生成部の構成図である。

【0020】

（電力変換装置の構成）
図１に示すように、電力変換装置１００は、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２、三相電力供給部１２０、駆動信号出力部１４０、パルス信号生成部１５０を有する。

【0021】

直流電源１１０は、図示していない太陽電池パネルまたは、太陽電池パネルからの直流電圧を昇圧する昇圧器とを含む。太陽電池パネルは、太陽光の受光量に応じた電圧を出力し、昇圧器は、太陽電池パネルが出力した電圧を一定の電圧にまで昇圧する。

【0022】

直流電源１１０の正負の両端には、直列に接続された第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２を接続する。第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２は、直流電源１１０が出力した電力を一時的に蓄えるために設けてある。

【0023】

第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮが一致しているときには、電力変換装置１００は線間電圧及び相電圧が等しい対称三相交流電圧を出力できる。ところが、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮが一致せず、差電圧ＶｂｕｓＯが生じてしまっていると、電力変換装置１００は線間電圧及び相電圧が等しくない非対称の三相交流電圧を出力する。非対称の三相交流電圧は、出力電流に直流分の電流を含む。なお、本実施形態では第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２に電解コンデンサを用いる。

【0024】

三相電力供給部１２０は、直流電源１１０の直流電力を三相交流電力に変換して負荷に供給する。

【0025】

三相電力供給部１２０は、第１スイッチング素子１２１、第２スイッチング素子１２２、第３スイッチング素子１２３、第４スイッチング素子１２４を直列に接続した第１アームＭ１を有する。

【0026】

三相電力供給部１２０は、第１スイッチング素子１２５、第２スイッチング素子１２６、第３スイッチング素子１２７、第４スイッチング素子１２８を直列に接続した第２アームＭ２を有する。

【0027】

なお、第１アームには、図４に示すようなパルス信号が供給される。第２アームにも、第１アームと同様なパルス信号が供給される。このパルス信号については後に詳しく説明する。

【0028】

第１アームＭ１の第１スイッチング素子１２１及び第２スイッチング素子１２２の接続点と第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の接続点との間には第１ダイオードＤ１が接続される。第３スイッチング素子１２３及び第４スイッチング素子１２４の接続点と第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の接続点との間には第２ダイオードＤ２が接続される。

【0029】

第２アームＭ２の第１スイッチング素子１２５及び第２スイッチング素子１２６の接続点と第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の接続点との間には第１ダイオードＤ３が接続される。第３スイッチング素子１２７及び第４スイッチング素子１２８の接続点と第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の接続点との間には第２ダイオードＤ４が接続される。本実施形態ではスイッチング素子としてＩＧＢＴモジュールを用いる。

【0030】

第１アームＭ１の第２スイッチング素子１２２及び第３スイッチング素子１２３の接続点は三相のＷ相の三相出力点である。第２アームＭ２の第２スイッチング素子１２６及び第３スイッチング素子１２７の接続点は三相のＵ相の三相出力点である。第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の接続点は三相のＶ相の三相出力点である。三相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は非接地である。

【0031】

三相電力供給部１２０は、Ｕ相の電圧を検出するためのコンデンサ１３０とＵ相に流れる電流を検出するための電流検出器１３５を有し、また、Ｗ相の電圧を検出するためのコンデンサ１３１とＷ相に流れる電流を検出するための電流検出器１３６を有する。

【0032】

三相電力供給部１２０は、第１アームＭ１の第２スイッチング素子１２２及び第３スイッチング素子１２３の接続点に、三相のＷ相の三相出力点の電圧を平均化するリアクトル１３７を有する。また、第２アームＭ２の第２スイッチング素子１２６及び第３スイッチング素子１２７の接続点に、三相のＵ相の三相出力点の電圧を平均化するリアクトル１３８を有する。

【0033】

駆動信号出力部１４０は三相電力供給部１２０に駆動信号を出力する。

【0034】

駆動信号出力部１４０は、三相電力供給部１２０が備える第１アームＭ１の第１スイッチング素子１２１から第４スイッチング素子１２４に、及び、第２アームＭ２の第１スイッチング素子１２５から第４スイッチング素子１２８にそれぞれの３レベル（図３参照）でスイッチング素子をＯＮ、ＯＦＦさせるための駆動信号を出力する。

【0035】

パルス信号生成部１５０は、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮとの差電圧ＶｂｕｓＯを、三相電力供給部１２０から出力されるＵ相電圧Ｖｕ、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電圧Ｖｗ、Ｗ相電流Ｉｗをそれぞれ入力し、差電圧ＶｂｕｓＯを０Ｖにするためのパルス信号Ｓ１Ｕ、Ｓ１Ｄ、Ｓ２Ｕ、Ｓ２Ｄを駆動信号出力部１４０に出力する。

【0036】

図２は、図１に示したパルス信号生成部の構成図である。

【0037】

パルス信号生成部１５０は、平均化処理部１５１−１５５、ゲイン付加部１６１−１６５、搬送波発生器１７０、比較器１８１−１８４を有する。

【0038】

平均化処理部１５１は、Ｕ相に流れるＵ相電流Ｉｕの時間的な変動を平均化する。平均化処理部１５２は、演算処理された信号Ｙ３の時間的な変動を平均化する。平均化処理部１５３は、Ｗ相に流れるＷ相電流Ｉｗのそれぞれの時間的な変動を平均化する。平均化処理部１５４は、演算処理された信号Ｙ５の時間的な変動を平均化する。平均化処理部１５５は、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮとの差電圧ＶｂｕｓＯの時間的な変動を平均化する。

【0039】

ゲイン付加部１６１、１６３は、平均化されたＵ相電流Ｉｕ、Ｗ相電流ＩｗをゲインＫ２倍する。ゲイン付加部１６２、１６４は、平均化された信号Ｙ３，Ｙ５をゲインＫ３倍する。ゲイン付加部１６５は、平均化された差電圧ＶｂｕｓＯのゲインをＫ１倍する。

【0040】

ゲイン付加部１６１、１６２は、平均化されゲインを掛けたＵ相電流Ｉｕ、信号Ｙ３を、Ｕ相基準電圧から減算フィードバックする。ゲイン付加部１６３、１６４は、平均化されゲインを掛けたＷ相電流Ｉｗ、信号Ｙ５を、Ｗ相基準電圧から減算フィードバックする。ゲイン付加部１６５は、平均化してゲインを掛けた差電圧ＶｂｕｓＯをＵ相基準電圧及びＷ相基準電圧に加算フィードバックする。

【0041】

搬送波発生器１７０は三角波の搬送波を発生させる。

【0042】

比較器１８１は、Ｕ相電流Ｉｕ、信号Ｙ３、差電圧ＶｂｕｓＯをフィードバックした後のＵ相基準電圧を、搬送波発生器１７０で発生した搬送波と比較し、駆動信号出力部１４０に出力するパルス信号Ｓ１Ｕを出力する。

【0043】

比較器１８２は、比較器１８１と同じく、Ｕ相電流Ｉｕ、信号Ｙ３、差電圧ＶｂｕｓＯをフィードバックした後のＵ相基準電圧を、搬送波発生器１７０で発生した搬送波と比較し、駆動信号出力部１４０に出力するパルス信号Ｓ１Ｄを出力する。

【0044】

比較器１８３は、Ｗ相電流Ｉｗ、信号Ｙ５、差電圧ＶｂｕｓＯをフィードバックした後のＷ相基準電圧を、搬送波発生器１７０で発生した搬送波と比較し、駆動信号出力部１４０に出力するパルス信号Ｓ２Ｕを出力する。

【0045】

比較器１８４は、比較器１８３と同じく、Ｗ相電流Ｉｗ、信号Ｙ５、差電圧ＶｂｕｓＯをフィードバックした後のＷ相基準電圧を、搬送波発生器１７０で発生した搬送波と比較し、駆動信号出力部１４０に出力するパルス信号Ｓ２Ｄを出力する。

【0046】

（電力変換装置の動作）
電源１１０から直流電圧が出力されると、パルス信号生成部１５０はパルス信号Ｓ１Ｕ、Ｓ１Ｄ、Ｓ２Ｕ、Ｓ２Ｄを駆動信号出力部１４０に出力する。駆動信号出力部１４０は入力したパルス信号Ｓ１Ｕ、Ｓ１Ｄ、Ｓ２Ｕ、Ｓ２Ｄを用いて、三相電力供給部１２０の第１アームＭ１の第１スイッチング素子１２１−第４スイッチング素子１２４及び第２アームＭ２の第１スイッチング素子１２５−第４スイッチング素子１２８に図４に示すようなパルス信号出力する。

【0047】

第１アームＭ１の第１スイッチング素子１２１−第４スイッチング素子１２４及び第２アームＭ２の第１スイッチング素子１２５−第４スイッチング素子１２８がＯＮ／ＯＦＦすることにより、図３に示すようなパルス状の出力電圧を生成する。図３のパルス電圧は、リアクトル１３７、１３８、コンデンサ１３０、１３１により平滑されて正弦波交流電圧を出力する。

【0048】

具体的には、第１アームＭ１の第１スイッチング素子１２１には、図４で示すＳ１Ｕのパルス状の出力電圧を出力し、第２スイッチング素子１２２には、ＸＳ１Ｄのパルス状の出力電圧を出力し、第３スイッチング素子１２３には、ＸＳ１Ｕのパルス状の出力電圧を出力し、第４スイッチング素子１２４には、Ｓ１Ｄのパルス状の出力電圧を出力する。同様に、第２アームＭ２の第１スイッチング素子１２５には、Ｓ２Ｕのパルス状の出力電圧を出力し、第２スイッチング素子１２６には、ＸＳ２Ｄのパルス状の出力電圧を出力し、第３スイッチング素子１２７には、ＸＳ２Ｕのパルス状の出力電圧を出力し、第４スイッチング素子１２８には、Ｓ２Ｄのパルス状の出力電圧を出力する。

【0049】

駆動信号出力部１４０に入力されたＳ１Ｕ、Ｓ１Ｄは、駆動信号出力部１４０によって、Ｓ１Ｕの信号が反転され、ＩＧＢＴの短絡を防止するデッドタイム時間を付加してＸＳ１Ｕの信号が生成され、また、Ｓ１Ｄの信号が反転され、デッドタイム時間を付加してＸＳ１Ｄの信号が生成される。同様に、Ｓ２Ｕ、Ｓ２Ｄは、駆動信号出力部１４０によって、Ｓ２Ｕの信号が反転され、デッドタイム時間を付加してＸＳ２Ｕの信号が生成され、また、Ｓ２Ｄの信号が反転され、デッドタイム時間を付加してＸＳ２Ｄの信号が生成される。

【0050】

各スイッチング素子は図４に示す信号に応じてスイッチングを繰り返す。各スイッチング素子のスイッチングによってＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相出力点から、電源１１０の直流電力を変換した、電気角で１２０度の位相角を有する三相交流電力を出力する。

【0051】

三相電力供給部１２０が三相電力を負荷に供給している間、パルス信号生成部１５０は、図２に示すように、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮとを入力し、両電圧の差電圧ＶｂｕｓＯを求める。また、パルス信号生成部１５０は、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電圧Ｖｗ、及び、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｗ相電流Ｉｗを入力する。

【0052】

パルス信号生成部１５０が求めた差電圧は、図２に示すように、平均化処理部１５５によって時間的な変動が平均化され、ゲイン付加部１６５によってＫ１のゲインが掛けられて信号Ｙ１とされる。信号Ｙ１はＵ相基準電圧及びＷ相基準電圧に加算される。

【0053】

パルス信号生成部１５０は、電流検出器１３５から入力したＵ相電流Ｉｕの時間的な変動を平均化処理部１５１によって平均化する。平均化したＵ相電流Ｉｕはゲイン付加部１６１によってＫ２のゲインが掛けられ信号Ｙ１２とされる。信号Ｙ１２はＵ相基準電圧から減算されて信号Ｙ２となる。

【0054】

パルス信号生成部１５０は、電流検出器１３６から入力したＷ相電流Ｉｗの時間的な変動を平均化処理部１５３によって平均化する。平均化したＷ相電流Ｉｗはゲイン付加部１６３によってＫ２のゲインが掛けられ信号Ｙ２２とされる。信号Ｙ２２はＷ相基準電圧から減算されて信号Ｙ４となる。

【0055】

このように、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮの差電圧ＶｂｕｓＯによるフィードバックだけではなく、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗによるフィードバックを加えるのは次のような理由からである。

【0056】

三相電力供給部１２０の出力電流が大きくなる（高負荷時）と、差電圧ＶｂｕｓＯによるフィードバックだけでは、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮが安定しなくなる。このため、出力電流を平均化した一定量を基準電圧から減算することとした。これにより、高負荷時に生じる差電圧ＶｂｕｓＯの変動を迅速に制御することができる。

【0057】

Ｕ相基準電圧は図２には図示していないが、Ｕ相電圧Ｖｕに同期した正弦波信号である。同様にＷ相基準電圧は図２には図示していないが、Ｗ相電圧Ｖｗに同期した正弦波信号である。

【0058】

パルス信号生成部１５０は、前記信号Ｙ２の時間的な変動を平均化処理部１５２によって平均化する。平均化した信号にゲイン付加部１６２によってＫ３のゲインが掛けられＵ相電圧指令補正信号Ｙ１３とされる。信号Ｙ２から信号Ｙ１３を減算されて信号Ｙ３となる。

【0059】

パルス信号生成部１５０は、前記信号Ｙ４の時間的な変動を平均化処理部１５４によって平均化する。平均化した信号にゲイン付加部１６４によってＫ３のゲインが掛けられＷ相電圧指令補正信号Ｙ２３とされる。信号Ｙ４から信号Ｙ２３を減算されて信号Ｙ５となる。

【0060】

このように、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮの差電圧ＶｂｕｓＯによるフィードバック、及び、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗによるフィードバックだけではなく、前記信号Ｙ１３及びＹ２３によるフィードバックを加えるのは次のような理由からである。

【0061】

三相電力供給部１２０の出力電流が小さくなる（低負荷時）と、差電圧ＶｂｕｓＯによるフィードバックとＵ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗによるフィードバックだけでは、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮが安定しなくなる。このため、Ｕ相電圧指令補正信号Ｙ１３及びＷ相電圧指令補正信号Ｙ２３をＵ相基準電圧及びＷ相基準電圧から減算することとした。これにより、低負荷時に生じる差電圧ＶｂｕｓＯの変動を迅速に制御することができる。

【0062】

差電圧ＶｂｕｓＯによるフィードバック、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗによるフィードバック、Ｕ相電圧指令補正信号Ｙ１３及びＷ相電圧指令補正信号Ｙ２３によるフィードバック、の３つのフィードバックを加えたＵ相電圧指令ＩｕｘとＷ相電圧指令Ｉｗｘは、比較器１８１−１８４に出力される。また、搬送波発生器１７０の三角波の搬送波も比較器１８１−１８４に出力される。

【0063】

Ｕ相電圧指令Ｉｕｘと搬送波は比較器１８１、１８２に出力される。比較器１８１、１８２はＵ相電圧指令Ｉｕｘと搬送波の電圧値を比較し、比較結果からパルス信号Ｓ１ＵとＳ１Ｄとを生成する。

【0064】

Ｗ相電圧指令Ｉｗｘと搬送波は比較器１８３、１８４に出力される。比較器１８３、１８４はＷ相電圧指令Ｉｗｘと搬送波の電圧値を比較し、比較結果からパルス信号Ｓ２ＵとＳ２Ｄとを生成する。

【0065】

比較器１８１−１８４が生成したパルス信号Ｓ１Ｕ、Ｓ１Ｄ、Ｓ２Ｕ、Ｓ２Ｄは駆動信号出力部１４０に出力される。駆動信号出力部１４０は、パルス信号Ｓ１Ｕ、Ｓ１Ｄ、Ｓ２Ｕ、Ｓ２Ｄを用いて、図４に示すようなパルス状の信号を第１スイッチング素子−第４スイッチング素子１２４−１２８のそれぞれに出力する。

【0066】

このように、本実施形態に係る電力変換装置１００は、差電圧ＶｂｕｓＯによるフィードバック、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗによるフィードバック、Ｕ相電圧指令補正信号Ｙ１３及びＷ相電圧指令補正信号Ｙ２３によるフィードバック、の３つのフィードバックを掛けている。差電圧ＶｂｕｓＯによるフィードバック、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗによるフィードバックにより、高負荷時、低負荷時、通常負荷時のどの負荷状況においても、第１コンデンサＣ１の電圧ＶｂｕｓＰと第２コンデンサＣ２の電圧ＶｂｕｓＮの差電圧ＶｂｕｓＯを抑制できる。また、Ｕ相電圧指令補正信号Ｙ１３及びＷ相電圧指令補正信号Ｙ２３によるフィードバックをさらに付加したことによって、三相交流電流に重畳される直流成分を抑制できる。したがって、本実施形態に係る電力変換装置１００によれば、安定的に対称三相交流電圧を出力でき、三相交流電流に重畳される直流成分を抑制できる。

【符号の説明】

【0067】

１００ 電力変換装置、
１１０ 電源、
１２０ 三相電力供給部、
１２１、１２５ 第１スイッチング素子、
１２２、１２６ 第２スイッチング素子、
１２３、１２７ 第３スイッチング素子、
１２４、１２８ 第４スイッチング素子、
１３０、１３１ コンデンサ、
１３５、１３６ 電流検出器、
１３７、１３８ リアクトル、
１４０ 駆動信号出力部、
１５０ パルス信号生成部、
１５１−１５５ 平均化処理部、
１６１−１６５ ゲイン付加部、
１７０ 搬送波発生器、
１８１−１８４ 比較器、
Ｃ１ 第１コンデンサ、
Ｃ２ 第２コンデンサ、
Ｍ１ 第１アーム、
Ｍ２ 第２アーム、
Ｄ１、Ｄ３ 第１ダイオード、
Ｄ２、Ｄ４ 第２ダイオード。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】