特許 5963197 交流交流双方向電力変換器

(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】5963197

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】交流交流双方向電力変換器

(51)【国際特許分類】

   H02M 5/297 20060101AFI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H02M5/297

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-186252(P2012-186252)

(22)【出願日】2012年8月27日

(65)【公開番号】特開2014-45566(P2014-45566A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2015年5月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003115

【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社

(72)【発明者】

【氏名】大森 洋一

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−００７０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２０３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１９６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２９８９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２９２６９７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ５／２９７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３相交流電圧源と３相誘導性負荷との間で双方向に電力を転送する電力変換器であって、
スイッチング素子にコンデンサを並列接続しダイオードを逆並列接続したスナバ付きスイッチを２つ逆向きに直列接続したスナバ付き双方向スイッチを３つ有し、該３つのスナバ付き双方向スイッチの３つの端子を前記３相交流電圧源の各相に接続し、残りの３つの端子を短絡接続して正極端子とした構成で、該３つのスナバ付き双方向スイッチの中の１つをオンすることで前記３相交流電圧源の１つの相を該正極端子と導通状態とすることができる電源側正極選択器と、
前記スナバ付き双方向スイッチを３つ有し、該３つのスナバ付き双方向スイッチの３つの端子を前記３相交流電圧源の各相に接続し、残りの３つの端子を短絡接続して負極端子とした構成で、該３つのスナバ付き双方向スイッチの中の１つをオンすることで前記３相交流電圧源の１つの相を該負極端子と導通状態とすることができる電源側負極選択器と、
前記スナバ付き双方向スイッチを３つ有し、該３つのスナバ付き双方向スイッチの３つの端子を前記３相誘導性負荷の各相に接続し、残りの３つの端子を短絡接続して正極端子とした構成で、該３つのスナバ付き双方向スイッチの中の１つをオンすることで前記３相誘導性負荷の１つの相を該正極端子と導通状態とすることができる負荷側正極選択器と、
前記スナバ付き双方向スイッチを３つ有し、該３つのスナバ付き双方向スイッチの３つの端子を前記３相誘導性負荷の各相に接続し、残りの３つの端子を短絡接続して負極端子とした構成で、該３つのスナバ付き双方向スイッチの中の１つをオンすることで前記３相誘導性負荷の１つの相を該負極端子と導通状態とすることができ、該負極端子を前記電源側負極選択器の負極端子に接続された負荷側負極選択器と、
前記３相誘導性負荷の各相間に挿入されたコンデンサによる負荷コンデンサと、
前記電源側正極選択器の正極端子と前記負荷側正極選択器の正極端子との間に接続されたインダクタとで構成され、
前記電源側負極選択器の負極端子からみた前記電源側正極選択器の正極端子の電圧波形である１次電圧波形が０電圧を介して位相γの幅の正と負の電圧となるように前記電源側正極選択器と前記電源側負極選択器の各スナバ付き双方向スイッチがスイッチングされ、
前記負荷側負極選択器の負極端子からみた前記負荷側正極選択器の正極端子の電圧波形である２次電圧波形が前記１次電圧波形より位相が（１８０度−制御角δ）だけ遅れて、０電圧を介して位相γの幅の正と負の電圧となるように前記負荷側正極選択器と前記負荷側負極選択器の各スナバ付き双方向スイッチがスイッチングされることを特徴とする交流交流双方向電力変換器。

【請求項2】

前記インダクタを２つに分割してその間をトランスで接続することを特徴とする請求項１記載の交流交流双方向電力変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３相交流電圧源と誘導電動機のような３相誘導性負荷との間の双方向の電力変換を行う交流交流双方向電力変換器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

３相交流電圧源と誘導電動機のような３相誘導性負荷との間で双方向に電力を変換する変換器の従来の一例を図３に示す。ＰＷＭコンバータ１０は、交流リアクトル９を介して直流部コンデンサ８５と３相交流電圧源１とに接続されて、直流部コンデンサ８５と３相交流電圧源間で双方向に電力を変換することができる。同様にＰＷＭインバータ１１は、直流部コンデンサ８５と３相誘導性負荷７に接続されて、直流部コンデンサ８５と３相誘導性負荷７間で双方向に電力を変換することができる。従って図３の構成によって、３相交流電圧源１と３相誘導性負荷７との間で直流部コンデンサ８５を介して双方向に電力を変換することができる。

【0003】

３相交流電圧源と誘導電動機のような３相誘導性負荷との間で双方向に電力を変換する変換器の従来の他の一例であるマトリクスコンバータを図４に示す。スイッチング素子とダイオードが逆並列接続されたものを２個直列に接続して双方向に導通をオンオフできる双方向スイッチが構成され、相選択器１２は該双方向スイッチを３つ使って３相交流電圧源１の各相の１つを選択して出力と導通させる。相選択器１３と相選択器１４も同様に交流電圧源１の１つの相を選択して出力と導通させる。相選択器１２〜１４の各出力は、３相誘導性負荷７に接続されているため、相選択器１２〜１４で選択された３相交流電圧源の相電圧が３相誘導性負荷７に印加されることになる。よって、相選択器１２〜１４は双方向に電流を流すことができるため、相選択器１２〜１４で構成されるマトリクスコンバータは３相交流電圧源１と３相誘導性負荷７との間で双方向に電力を変換することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−９４２６７号公報

【特許文献2】特開２００５−１０２３８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図３に示されたＰＷＭコンバータ１０やＰＷＭインバータ１１、および図４に示された相選択器１２〜１４から成るマトリックスコンバータの各スイッチング素子は、任意のタイミングでスイッチングするため、スイッチング動作をする際に必ずしもスイッチング素子に流れている電流が０であったり、スイッチング素子の両端の電圧が０であったりしない。つまりハードスイッチングとなってしまうので、スイッチング時点において回路内の電流や電圧の時間的変化率が非常に大きくなり、スイッチングに伴う大きな電磁波ノイズが発生してしまうことが問題である。また大きなスイッチング損失もある。

【0006】

また図３や図４の従来技術において、３相交流電圧源１と３相誘導性負荷７との電気的絶縁が必要な場合、３相交流電圧源１の出力にトランスを挿入することが考えられるが、このトランスは３相交流電圧源１の周波数で一般的には５０または６０Ｈｚのような低周波数対応となるので、体積及び重量が大きくなるという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

課題を解決するために、３相交流電圧源と３相誘導性負荷との間で双方向に電力を転送する電力変換器であって、スイッチング素子にコンデンサを並列接続しダイオードを逆並列接続したスナバ付きスイッチを２つ逆向きに直列接続したスナバ付き双方向スイッチを３つ有し、該３つのスナバ付き双方向スイッチの３つの端子を３相交流電圧源の各相に接続し、残りの３つの端子を短絡接続して正極端子とした構成で、該３つのスナバ付き双方向スイッチの中の１つをオンすることで前記３相交流電圧源の１つの相を該正極端子と導通状態とすることができる電源側正極選択器と、前記スナバ付き双方向スイッチを３つ有し、該３つのスナバ付き双方向スイッチの３つの端子を前記３相交流電圧源の各相に接続し、残りの３つの端子を短絡接続して負極端子とした構成で、該３つのスナバ付き双方向スイッチの中の１つをオンすることで前記３相交流電圧源の１つの相を該負極端子と導通状態とすることができる電源側負極選択器と、前記スナバ付き双方向スイッチを３つ有し、該３つのスナバ付き双方向スイッチの３つの端子を前記３相誘導性負荷の各相に接続し、残りの３つの端子を短絡接続して正極端子とした構成で、該３つのスナバ付き双方向スイッチの中の１つをオンすることで前記３相誘導性負荷の１つの相を該正極端子と導通状態とすることができる負荷側正極選択器と、前記スナバ付き双方向スイッチを３つ有し、該３つのスナバ付き双方向スイッチの３つの端子を前記３相誘導性負荷の各相に接続し、残りの３つの端子を短絡接続して負極端子とした構成で、該３つのスナバ付き双方向スイッチの中の１つをオンすることで前記３相誘導性負荷の１つの相を該負極端子と導通状態とすることができ、該負極端子を前記電源側負極選択器の負極端子に接続された負荷側負極選択器と、前記３相誘導性負荷の各相間に挿入されたコンデンサによる負荷コンデンサと、前記電源側正極選択器の正極端子と前記負荷側正極選択器の正極端子との間に接続されたインダクタとで構成され、前記電源側負極選択器の負極端子からみた前記電源側正極選択器の正極端子の電圧波形である１次電圧波形が０電圧を介して位相γの幅の正と負の電圧となるように前記電源側正極選択器と前記電源側負極選択器の各スナバ付き双方向スイッチがスイッチングされ、前記負荷側負極選択器の負極端子からみた前記負荷側正極選択器の正極端子の電圧波形である２次電圧波形が前記１次電圧波形より位相が（１８０度−制御角δ）だけ遅れて、０電圧を介して位相γの幅の正と負の電圧となるように前記負荷側正極選択器と前記負荷側負極選択器の各スナバ付き双方向スイッチをスイッチングする。

【0008】

また前記インダクタを２つに分割してその間をトランスで接続する。

【発明の効果】

【0009】

本発明により、各スイッチング素子がターンオフする際は、該スイッチング素子に並列接続されたコンデンサによりｄＶ／ｄｔが小さく抑制されるため、電磁波ノイズの発生を抑制できる。また０電圧スイッチングとなるのでスイッチング損失を大きく低減できる。また各スイッチング素子のターンオンは、必ず該スイッチング素子の逆並列に接続されたダイオードに電流が流れている時に行われるので、０電流スイッチングとなり、電磁波ノイズとスイッチング損失を０とすることができる。

【0010】

また３相交流電圧源１と３相誘導性負荷７とを電気的に絶縁するために挿入されたトランスには、スイッチング周波数と同じ高い周波数の交流電流が流れるため、該トランスの体積や重量を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１を表した回路図である。

【図2】本発明の実施例２を表した回路図である。

【図3】従来のＰＷＭコンバートとインバータによる交流交流双方向電力変換器の例を表した図である。

【図4】従来のマトリックスコンバータによる交流交流双方向電力変換器の例を表した図である。

【図5】本発明実施例１および実施例２の各部電圧と電流の波形例である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施例を表した図１と図２に基づいて、各実施例について以下で詳細に説明する。

【実施例1】

【0013】

図１は、本発明の実施例１を表した回路図である。３相交流電圧源１と３相誘導性負荷７とを、電源側正極選択器２と電源側負極選択器３とリアクトル８と負荷側正極選択器４と負荷側負極選択器５と負荷コンデンサ６とを介して接続することで、３相交流電圧源１と３相誘導性負荷７との間で双方向に電力を変換することができる。

【0014】

電源側正極選択器２は、スイッチング素子にコンデンサを並列接続しダイオードを逆並列接続したスナバ付きスイッチを２つ逆向きに直列接続したスナバ付き双方向スイッチを３つ有する。該３つのスナバ付き双方向スイッチの端子は、３相交流電圧源１のＲ相端子、Ｓ相端子、Ｔ相端子に接続される。また該３つのスナバ付き双方向スイッチの３相交流電圧源１と接続されていない端子は、短絡接続されて電源側正極選択器２の正極端子となる。

【0015】

電源側正極選択器２の３つのスナバ付き双方向スイッチにおいて、スナバ付きスイッチのダイオードのカソードが３相交流電圧源１側に向いているスナバ付きスイッチをそれぞれＱ_ＲＰ、Ｑ_ＳＰ、Ｑ_ＴＰと称し、スナバ付きスイッチのダイオードのカソードが正極端子側に向いているスナバ付きスイッチをそれぞれＱ_ＰＲ、Ｑ_ＰＳ、Ｑ_ＰＴと称する。電源側正極選択器２は、３つのスナバ付き双方向スイッチの１つだけをオンさせることで３相交流電圧源１の３つの相電圧の中から１つを選択して正極端子と導通させることができる。

【0016】

同様に電源側負極選択器３は、３つのスナバ付き双方向スイッチによって構成され、該３つのスナバ付き双方向スイッチの各端子は３相交流電圧源１の各相端子に接続される。また該３つのスナバ付き双方向スイッチの３相交流電圧源１に接続されていない各端子は短絡接続されて電源側負極選択器３の負極端子となる。

【0017】

電源側負極選択器３の３つのスナバ付き双方向スイッチにおいて、スナバ付きスイッチのダイオードのカソードが３相交流電圧源１側に向いているスナバ付きスイッチをそれぞれＱ_ＲＮ、Ｑ_ＳＮ、Ｑ_ＴＮと称し、スナバ付きスイッチのダイオードのカソードが負極端子側に向いているスナバ付きスイッチをそれぞれＱ_ＮＲ、Ｑ_ＮＳ、Ｑ_ＮＴと称する。電源側負極選択器３は、３つのスナバ付き双方向スイッチの１つだけをオンさせることで３相交流電圧源１の３つの相電圧の中から１つを選択して負極端子と導通させることができる。

【0018】

同様に負荷側正極選択器４は、３つのスナバ付き双方向スイッチによって構成され、該３つのスナバ付き双方向スイッチの各端子は３相誘導性負荷７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相端子に接続される。また該３つのスナバ付き双方向スイッチの３相誘導性負荷７に接続されていない各端子は短絡接続されて負荷側正極選択器４の正極端子となる。

【0019】

負荷側正極選択器４の３つのスナバ付き双方向スイッチにおいて、スナバ付きスイッチのダイオードのカソードが３相誘導性負荷７に向いているスナバ付きスイッチをそれぞれＱ_ＵＰ、Ｑ_ＶＰ、Ｑ_ＷＰと称し、スナバ付きスイッチのダイオードのカソードが正極端子側に向いているスナバ付きスイッチをそれぞれＱ_ＰＵ、Ｑ_ＰＶ、Ｑ_ＰＷと称する。負荷側正極選択器４は、３つのスナバ付き双方向スイッチの１つだけをオンさせることで３相誘導性負荷７の３つの相電圧の中から１つを選択して正極端子と導通させることができる。

【0020】

同様に負荷側負極選択器５は、３つのスナバ付き双方向スイッチによって構成され、該３つのスナバ付き双方向スイッチの各端子は３相誘導性負荷７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相端子に接続される。また該３つのスナバ付き双方向スイッチの３相誘導性負荷７に接続されていない各端子は短絡接続されて負荷側負極選択器５の負極端子となる。

【0021】

負荷側負極選択器５の３つのスナバ付き双方向スイッチにおいて、スナバ付きスイッチのダイオードのカソードが３相誘導性負荷７に向いているスナバ付きスイッチをそれぞれＱ_ＵＮ、Ｑ_ＶＮ、Ｑ_ＷＮと称し、スナバ付きスイッチのダイオードのカソードが負極端子側に向いているスナバ付きスイッチをそれぞれＱ_ＮＵ、Ｑ_ＮＶ、Ｑ_ＮＷと称する。負荷側負極選択器５は、３つのスナバ付き双方向スイッチの１つだけをオンさせることで３相誘導性負荷７の３つの相電圧の中から１つを選択して負極端子と導通させることができる。

【0022】

負荷コンデンサ６は、３相誘導性負荷７の各相間に挿入されたコンデンサ群であり、図１に示されるようにＹ結線でもいいし、Δ結線でもよい。

【0023】

３相交流電圧源１の各相電圧において、例えばＲ相電圧Ｖ_ＲがＳ相電圧Ｖ_Ｓより正の方向に大きい場合を想定する。電源側負極選択器３の負極端子からみた電源側正極選択器２の正極端子の電位であるＶ_１をＶ_Ｒ−Ｖ_Ｓとしようとすると、Ｑ_ＲＰとＱ_ＰＲとＱ_ＳＮとＱ_ＮＳをオンし、電源側負極選択器３と電源側正極選択器２のその他のスナバ付きスイッチはオフすればよい。この状態からＶ_１＝０とするためには、例えばＱ_ＲＰとＱ_ＰＲをターンオフしてＱ_ＳＰとＱ_ＰＳをターンオンすればよい。その手順を以下に示す。なおこの時にリアクトル８に流れる電流の向きは電源側正極選択器２の正極端子から負荷側正極選択器４の正極端子に向かう方向を正とした場合に正の向きとする。Ｖ_１＝Ｖ_Ｒ−Ｖ_Ｓの状態において、Ｑ_ＲＰとＱ_ＰＲとＱ_ＳＰに並列接続された各コンデンサの電圧は０であり、Ｑ_ＰＳに並列接続された電圧はＶ_１となっている。よってまずＱ_ＳＰをターンオンするが、これは０電圧で０電流でのターンオンとなる。次にＱ_ＲＰをターンオフさせる。するとＱ_ＲＰに並列接続されたコンデンサがリアクトル電流によって徐々に充電されるのでＱ_ＲＰの両端電圧が急峻に上昇することがなく、このＱ_ＲＰのターンオフ動作も０電圧での動作となる。Ｑ_ＲＰに並列接続されたコンデンサが充電されると同時にＱ_ＰＳ並列コンデンサは放電され、Ｑ_ＰＳ並列コンデンサ電圧が０となるとＱ_ＲＰ並列コンデンサの充電が終了して、リアクトル８の電流は全てＱ_ＳＰとＱ_ＰＳのダイオードを流れるようになる。Ｑ_ＲＰのターンオフから所定デッドタイム時間経過後にＱ_ＰＳをターンオンし、Ｑ_ＰＲをターンオフする。このＱ_ＰＳをターンオンは、Ｑ_ＰＳの逆並列ダイオードに電流が流れている状態でのターンオンなので、０電流かつ０電圧でのターンオンとなる。またＱ_ＰＲのターンオフは、電流が流れていない状態でのターンオフなので０電流でのターンオフとなる。

【0024】

次にＶ_１＝Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｒとなるように、Ｑ_ＳＮとＱ_ＮＳをターンオフしてＱ_ＲＮとＱ_ＮＲをターンオンする場合を説明する。この場合もリアクトル８の電流は正の向きとする。スイッチングする前は、Ｑ_ＳＮとＱ_ＮＳとＱ_ＮＲに並列接続されたコンデンサの電圧は０であり、Ｑ_ＲＮに並列接続されたコンデンサの電圧はＶ_Ｒ−Ｖ_Ｓである。まずＱ_ＮＲをターンオンするが、これによってＱ_ＮＲに電流は流れないので、０電圧で０電流のターンオンとなる。次にＱ_ＮＳをターンオフする。するとリアクトル８の電流によってＱ_ＮＳ並列コンデンサが充電され同時にＱ_ＲＮ並列コンデンサが放電される。Ｑ_ＲＮ並列コンデンサ電圧が０となった後は、リアクトル８の電流はＱ_ＮＲとＱ_ＲＮの逆並列ダイオードに流れるようになる。Ｑ_ＮＳのターンオフから所定デッドタイム時間経過後にＱ_ＲＮをターンオンして、Ｑ_ＳＮをターンオフする。この時Ｑ_ＲＮは０電流０電圧でのターンオンとなり、Ｑ_ＳＮは０電流でのターンオフとなる。

【0025】

次にＶ_１＝０となるように、Ｑ_ＳＰとＱ_ＰＳをターンオフしてＱ_ＲＰとＱ_ＰＲをターンオンする場合を説明する。この場合はリアクトル８の電流は負の向きとする。スイッチングする前は、Ｑ_ＳＰとＱ_ＰＳとＱ_ＰＲに並列接続されたコンデンサの電圧は０であり、Ｑ_ＲＰに並列接続されたコンデンサの電圧はＶ_Ｒ−Ｖ_Ｓである。まずＱ_ＰＲをターンオンするが、これによってＱ_ＰＲに電流は流れないので、０電圧で０電流のターンオンとなる。次にＱ_ＰＳをターンオフする。するとリアクトル８の電流によってＱ_ＰＳ並列コンデンサが充電され同時にＱ_ＲＰ並列コンデンサが放電される。Ｑ_ＲＰ並列コンデンサ電圧が０となった後は、リアクトル８の電流はＱ_ＰＲとＱ_ＲＰの逆並列ダイオードに流れるようになる。Ｑ_ＰＳのターンオフから所定デッドタイム時間経過後にＱ_ＲＰをターンオンして、Ｑ_ＳＰをターンオフする。この時Ｑ_ＲＰは０電流０電圧でのターンオンとなり、Ｑ_ＳＰは０電流でのターンオフとなる。

【0026】

次にＶ_１＝Ｖ_Ｒ−Ｖ_Ｓとなるように、Ｑ_ＲＮとＱ_ＮＲをターンオフしてＱ_ＳＮとＱ_ＮＳをターンオンする。この場合もリアクトル８の電流は負の向きとすれば、全てのターンオンとターンオフのスイッチングにおいて、０電圧や０電流のスイッチングとなる。

【0027】

つまり、Ｖ_１の電圧を正の方から負の方へスイッチングする場合はリアクトル８の電流が正であれば、そのスイッチングを０電圧や０電流でのソフトスイッチングとすることができ、Ｖ１の電圧を負の方から正の方へスイッチングする場合にリアクトル８の電流が負であればソフトスイッチングとすることができる。

【0028】

同様に、負荷側負極選択器５の負極端子からみた負荷側正極選択器４の正極端子の電位であるＶ_２の電圧を正の方から負の方向へスイッチングする場合は、リアクトル８の電流が負で、Ｖ２の電圧を負の方から正の方へスイッチングする場合は、リアクトル８の電流が正であれば、負荷側正極選択器４や負荷側負極選択器５の各スナバ付きスイッチのスイッチングをソフトスイッチングとすることができる。

【0029】

図５は、Ｖ_１とＶ_２とリアクトル８の電流Ｉの波形例を示している。ここでＥ_１は、３相交流電圧源１の選択された２相間の電位差であり、Ｅ_２は３相誘導性負荷７の選択された２相間の電位差である。Ｖ_１は０電圧を介して幅γのＥ_１と−Ｅ_１を繰り返し、Ｖ２は０電圧を介して幅γのＥ_２と−Ｅ_２を繰り返す波形となっている。またＶ_２はＶ_１よりも（π−δ）だけ遅れている。Ｖ_１が０電圧からＥ_１に変化する時点のリアクトル８の電流ＩをＩ_１とし、Ｖ_２が−Ｅ_２から０電圧になる時点のＩをＩ_２とし、Ｖ_２が０からＥ_２になる時点のＩをＩ_３とし、Ｖ_１がＥ_１から０になる時点のＩをＩ_４とすると、Ｉ_１〜Ｉ_４は式（１）〜（４）で表される。また３相交流電圧源１から３相誘導性負荷７へ転送される電力は式（５）で表される。

【0030】

【数1】

【0031】

【数2】

【0032】

【数3】

【0033】

【数4】

【0034】

【数5】

【0035】

ここで、角周波数ω＝２πｆでありｆはスイッチング周波数、Ｌはリアクトル８のインダクタンスである。式（５）より伝送電力Ｐはδを使って制御できることが分かるので、δは伝送電力Ｐの制御角として使用することができる。

【0036】

ソフトスイッチングを行う為には、Ｉ_１＜−Ｉ_ｍｉｎ、Ｉ_２＞Ｉ_ｍｉｎ、Ｉ_３＞Ｉ_ｍｉｎ、Ｉ_４＞Ｉ_ｍｉｎである必要がある。ここでＩ_ｍｉｎは、スイッチング素子がターンオフしてからデッドタイムに相当する所定時間でスイッチング素子に並列接続されているコンデンサの充放電が完了するための最小電流である。つまり｜Ｉ_１｜＞Ｉ_ｍｉｎ、｜Ｉ_２｜＞Ｉ_ｍｉｎ、｜Ｉ_３｜＞Ｉ_ｍｉｎ、｜Ｉ_４｜＞Ｉ_ｍｉｎであればよく、｜Ｉ_３｜や｜Ｉ_４｜は｜Ｉ_１｜や｜Ｉ_２｜よりも大きいので、｜Ｉ_１｜＞Ｉ_ｍｉｎ、｜Ｉ_２｜＞Ｉ_ｍｉｎを満たせばいいことになる。すると式（１）や式（２）より式（６）が導き出され、γとδの関係を式（７）で表すことができる。ここでβは式（８）であり、Ｇは式（９）となる。

【0037】

【数6】

【0038】

【数7】

【0039】

【数8】

【0040】

【数9】

【0041】

つまり、γとδの関係を式（７）とすることで、電源側正極選択器２や電源側負極選択器３や負荷側正極選択器４や負荷側負極選択器５のスナバ付きスイッチのスイッチングにおいて、０電流や０電圧のスイッチングであるソフトスイッチングとすることができる。よって電磁波ノイズが抑制され、スイッチング損失も低減できる。

【実施例2】

【0042】

図２は、本発明の実施例２を表した回路図である。図１と異なる点は、リアクトル８がリアクトル８１とリアクトル８２に分かれて、その間にトランス２０が挿入されていることである。動作は図１の場合と同じであるがトランスを使うことで３相交流電圧源１と３相誘導性負荷７との電気的絶縁が可能となる。またソフトスイッチングとなるために高いスイッチング周波数とすることができるのでトランス２０の周波数を高くすることができ、トランスの小型化と軽量化が図れる。

【産業上の利用可能性】

【0043】

交流電圧間の電力転送は、例えば電力回生有りのモータドライブシステムや風力発電と系統との連系システム、また５０Ｈｚ系統と６０Ｈｚ系統の電力交換にも使われ、本発明をこれらのシステムに適用することで、スイッチング損失低減による高効率化や、高周波数化によるリアクトル等の小型化での装置の小型化を図れる。また高周波トランスを用いることで装置を大型化することなくシステムの安全性の向上を図ることができる。

【符号の説明】

【0044】

１ ３相交流電圧源
２ 電源側正極選択器
３ 電源側負極選択器
４ 負荷側正極選択器
５ 負荷側負極選択器
６ 負荷コンデンサ
７ ３相誘導性負荷
８、８１、８２ リアクトル
２０ トランス
９ 交流リアクトル
１０ ＰＷＭコンバータ
１１ ＰＷＭインバータ
８５ 直流部コンデンサ
１２、１３、１４ 相選択器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】