特許 5967299 電力変換装置及びその制御方法

(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】5967299

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】電力変換装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/17 20160101AFI20160728BHJP

   H02P 9/08 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/17

   H02P9/08 A

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-513657(P2015-513657)

(86)(22)【出願日】2014年4月7日

(86)【国際出願番号】JP2014060049

(87)【国際公開番号】WO2014175046

(87)【国際公開日】20141030

【審査請求日】2015年4月10日

(31)【優先権主張番号】特願2013-89138(P2013-89138)

(32)【優先日】2013年4月22日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091281

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】糸魚川 信夫

(72)【発明者】

【氏名】市原 孝男

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１４２１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５９２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１７０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８４９４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ６／１７

Ｈ０２Ｐ ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

還流ダイオードが逆並列に接続され、かつブリッジ接続された複数の半導体スイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦにより、直流電力と交流電力とを相互に変換可能な電力変換部と、前記電力変換部の交流端子に接続された回転電機と、を備えた電力変換装置において、
前記回転電機が交流発電機であり、前記交流発電機の起動時に、前記電力変換部の直流電圧が、駆動源により駆動される前記交流発電機の端子電圧より低い時に、前記複数の半導体スイッチング素子のうち少なくとも一つを断続的にＯＮ，ＯＦＦさせて前記電力変換部の直流電圧を前記端子電圧以上に昇圧した状態で前記交流発電機の速度検出動作を実行することを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

還流ダイオードが逆並列に接続され、かつブリッジ接続された複数の半導体スイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦにより、直流電力と交流電力とを相互に変換可能な電力変換部と、前記電力変換部の交流端子に接続された回転電機と、を備えた電力変換装置において、
前記回転電機が交流電動機であり、前記交流電動機の起動時に、前記電力変換部の直流電圧が、前記交流電動機の端子電圧より低い時に、前記複数の半導体スイッチング素子のうち少なくとも一つを断続的にＯＮ，ＯＦＦさせて前記電力変換部の直流電圧を前記端子電圧以上に昇圧した状態で前記交流電動機の速度検出動作を実行することを特徴とする電力変換装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載した電力変換装置において、
商用電源と、前記商用電源の交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、を備え、
前記コンバータ部の正負出力端子を、前記電力変換部の直流端子間に接続されたコンデンサの両端にそれぞれ接続したことを特徴とする電力変換装置。

【請求項4】

請求項３に記載した電力変換装置において、
前記コンデンサの両端に電源供給端子をそれぞれ接続し、前記電源供給端子から外部の負荷に電源を供給することを特徴とする電力変換装置。

【請求項5】

請求項１に記載した電力変換装置において、
前記電力変換部の直流端子間にコンデンサを接続すると共に前記コンデンサの両端に電源供給端子をそれぞれ接続し、前記電源供給端子から外部の負荷に電源を供給することを特徴とする電力変換装置。

【請求項6】

請求項１または２に記載した電力変換装置の制御方法において、
前記電力変換部の直流電圧を前記端子電圧以上に昇圧する動作を、
前記電力変換部を構成する複数の半導体スイッチング素子のうち、前記電力変換部の上アームまたは下アームを構成する全ての半導体スイッチング素子を同時かつ断続的にＯＮ，ＯＦＦさせて行うことを特徴とする電力変換装置の制御方法。

【請求項7】

請求項１または２に記載した電力変換装置の制御方法において、
前記速度検出動作は、
前記複数の半導体スイッチング素子のうち少なくとも一つをＯＮさせた時に当該スイッチング素子と前記回転電機の固定子巻線とを還流する短絡電流の通流期間に基づいて前記回転電機の回転速度を検出する動作であることを特徴とする電力変換装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流電動機、交流発電機等の回転電機の安定した起動を可能にした電力変換装置及びその制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転電機としての永久磁石形同期電動機（ＰＭＳＭ）を駆動する電力変換装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。
図５は、特許文献１に記載された従来技術を示す図である。図５において、１０１は直流電源、１０２は半導体スイッチング素子及び還流ダイオードからなる三相の電圧形インバータ、Ｍは永久磁石形同期電動機、１０３は電流検出器、１０４は電流検出器ゲイン、１０５は相数変換部、１０６は空転再起動制御部、１０７は座標変換部、１０８は磁極位置推定部、１０９は速度演算部、１１０は電流制御部、１１１はゲート信号切替部である。

【0003】

図５に示した、いわゆる位置・速度センサレス方式の電力変換装置は、インバータ１０２が停止していて同期電動機Ｍに電圧が印加されていない状態で回転子が空転し、同期電動機Ｍの固定子巻線に誘起電圧が発生しているような場合に、インバータ１０２の速やかな再起動を可能にするものである。
すなわち、図５において、空転再起動制御部１０６は、インバータ１０２が停止していて同期電動機Ｍの電流がゼロである状態を、相数変換部１０５から出力される巻線電流の二相成分ｉ_α，ｉ_βから検出する。この空転再起動制御部１０６が、インバータ１０２の半導体スイッチング素子の少なくとも一つをＯＮさせるようなゲート信号を生成し、切替制御信号ｓによってゲート信号切替部１１１を空転再起動制御部１０６側に切り替えると、前記スイッチング素子がＯＮして同期電動機Ｍの固定子巻線のうち少なくとも一相が短絡される。その際、回転子が空転していれば、固定子巻線の誘起電圧により、ＯＮしたスイッチング素子と他相の還流ダイオードとを介して固定子巻線に短絡電流が流れ、その通流期間は磁極位置と回転速度とに依存するので、上記短絡電流に基づいて磁極位置及び回転速度を推定することができる。

【0004】

上述したように、空転再起動制御部１０６は、巻線電流がゼロであって回転子が空転しているときに、同期電動機Ｍの固定子巻線を短絡させて誘起電圧による短絡電流を流すように動作する。そして、このときの短絡電流から磁極位置推定部１０８及び速度演算部１０９が磁極位置θ及び回転速度ωを演算し、電流制御部１１０が電流指令等の初期値を生成してインバータ１０２を制御することにより、装置の再起動が実行される。

【0005】

この種の電力変換装置において、例えば直流電源１０１に異常が発生してその後に再起動する場合や、直流電源１０１に代えて商用電源と整流回路とを組み合わせた整流電源を備えたシステムにおいて、落雷等によって商用電源が停電し（瞬時停電を含む）、その後に再起動する場合、インバータ１０２の直流電圧が不足することがある。
この場合には、別途設けた補助電源や蓄電池等の予備電源装置を用いて不足電圧を補うことが考えられるが、予備電源装置を備えた制御システムは装置全体が大型化して多くの設置スペースを必要とし、しかも価格が高くなる。

【0006】

一方、特許文献２には、商用電源電圧を整流して直流電圧に変換する第１の電力変換器と、同期電動機をガスエンジンにより駆動して発電機動作させ、その出力電圧を直流電圧に変換する第２の電力変換器と、を共通の直流母線に接続し、直流中間回路の直流電圧を第３の電力変換器により交流電圧に変換してモータ等の補機に供給する従来技術が記載されている。

【0007】

図６は、特許文献２に記載された上記従来技術を示す図である。
図６において、２０１は商用電源、２０２は、ダイオード整流回路２０３及び電解コンデンサ２０４等を有する第１の電力変換器、２０５は、交流端子に同期電動機Ｍが接続され、かつ第１の電力変換器２０２と直流母線を共通にした第２の電力変換器（ＰＷＭコンバータ）、２０６は同期電動機Ｍを駆動するガスエンジン、２０７は電圧検出器、２０８は電流検出器である。また、２０９はメインコントローラ、２１０は演算装置、２１１はドライブ回路、２１２はモータコントローラ、２１３は、第１，第２の電力変換器２０２，２０５に並列に接続された第３の電力変換器（インバータ）、２１４は、電力変換器２１３により駆動されるモータ等の補機、２１５はＤＣ／ＤＣコンバータ、２１６は充電制御装置、２１７は蓄電装置、２１８はスタータモータ制御回路、２１９はガスエンジン２０６用のスタータモータである。

【0008】

図６の従来技術では、ガスエンジン２０６が高速運転されて同期電動機Ｍによる発電電力が所定値以上であれば、その発電電力を電力変換器２０５により直流電力に変換して電力変換器２１３に供給し、交流電圧に変換して補機２１４を駆動する。また、上記直流電力の余剰分をＤＣ／ＤＣコンバータ２１５に入力し、所定の大きさの直流電圧に変換して充電制御装置２１６により蓄電装置２１７を充電する。なお、蓄電装置２１７の電力は、スタータモータ制御回路２１８を介してスタータモータ２１９の駆動に用いられる。

【0009】

更に、ガスエンジン２０６の低速運転時のように発電効率が悪く、同期電動機Ｍによる発電電力が小さい場合には、発電制御を行わず、商用電源２０１を第１の電力変換器２０２により整流して得た直流電力を電力変換器２１３やＤＣ／ＤＣコンバータ２１５に供給し、補機２１４の駆動や蓄電装置２１７の充電を行う。
図６の従来技術によれば、上記の動作により、ガスエンジン２０６の運転状況に応じた補機２１４の効率的な運転を可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開平１１-７５３９４号公報（段落［００１１］，［００１２］、図１等）

【特許文献2】特開２００７-１７０２６号公報（段落［００２４］〜［００２８］、図２等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

図６に示した従来技術において、同期電動機Ｍによる発電電力が所定値以上である時には、仮に商用電源２０１が停電していても補機２１４への電力供給が可能であるが、この場合、次のような問題がある。
まず、図６における同期電動機Ｍの回転速度（すなわちガスエンジン２０６の回転速度）は、特許文献１と同様の原理によって検出可能である。すなわち、電力変換器２０５の何れか一相の下アームのスイッチング素子をＯＮした場合、その相の同期電動機Ｍの誘起電圧（内部抵抗を無視し、端子電圧と同義であるものとする）が他の何れかの相よりも高ければ、誘起電圧が低い相の下アームの還流ダイオードを介して短絡電流が流れる。この短絡電流が流れる期間は、スイッチング素子をＯＮした相の誘起電圧が他相よりも高い電気角１２０度の期間であるため、短絡電流が流れる、または流れない時間に基づいて回転速度を検出することができる。

【0012】

しかしながら、商用電源２０１の停電等により直流中間電圧（電解コンデンサ２０４の両端電圧）が不足し、同期電動機Ｍの誘起電圧が直流中間電圧より高い状態では、電力変換器２０５のスイッチング素子をＯＮしなくても、電力変換器２０５内の還流ダイオードと直流中間回路内の電解コンデンサ２０４とを介して固定子巻線の短絡電流が流れる。
すなわち、誘起電圧が電力変換器２０５の直流中間電圧よりも高い場合には、意図しないタイミングで無制御に短絡電流が流れるので、速度検出時にスイッチング素子を意図的にＯＮさせて流す短絡電流と区別が付かなくなる。このため、同期電動機Ｍの回転速度を正確に検出することが困難であり、検出不能になるか、あるいは速度の誤検出によって起動に失敗したり、同期電動機Ｍを安定的に起動できない等の問題があった。

【0013】

そこで、本発明の解決課題は、インバータ部等の電力変換部の直流電圧が回転電機の誘起電圧より低い場合でも、回転電機の速度を正確に検出して安定的に起動可能とした電力変換装置及びその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するため、請求項１に係る電力変換装置は、還流ダイオードが逆並列に接続され、かつブリッジ接続された複数の半導体スイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦにより、直流電力と交流電力とを相互に変換可能な電力変換部と、前記電力変換部の交流端子に接続された回転電機と、を備えた電力変換装置において、前記回転電機が交流発電機であり、前記交流発電機の起動時に、前記電力変換部の直流電圧が、駆動源により駆動される前記交流発電機の端子電圧より低い時に、前記複数の半導体スイッチング素子のうち少なくとも一つを断続的にＯＮ，ＯＦＦさせて前記電力変換部の直流電圧を前記端子電圧以上に昇圧した状態で前記交流発電機の速度検出動作を実行するものである。

【0015】

請求項２に係る電力変換装置は、還流ダイオードが逆並列に接続され、かつブリッジ接続された複数の半導体スイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦにより、直流電力と交流電力とを相互に変換可能な電力変換部と、前記電力変換部の交流端子に接続された回転電機と、を備えた電力変換装置において、前記回転電機が交流電動機であり、前記交流電動機の起動時に、前記電力変換部の直流電圧が、前記交流電動機の端子電圧より低い時に、前記複数の半導体スイッチング素子のうち少なくとも一つを断続的にＯＮ，ＯＦＦさせて前記電力変換部の直流電圧を前記端子電圧以上に昇圧した状態で前記交流電動機の速度検出動作を実行するものである。

【0016】

請求項３に係る電力変換装置は、請求項１または２に記載した電力変換装置において、商用電源と、前記商用電源の交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、を備え、前記コンバータ部の正負出力端子を、前記電力変換部の直流端子間に接続されたコンデンサの両端にそれぞれ接続したものである。

【0017】

請求項４に係る電力変換装置は、請求項３に記載した電力変換装置において、前記コンデンサの両端に電源供給端子をそれぞれ接続し、前記電源供給端子から外部の負荷に電源を供給するものである。

【0018】

請求項５に係る電力変換装置は、請求項１に記載した電力変換装置において、前記電力変換部の直流端子間にコンデンサを接続すると共に前記コンデンサの両端に電源供給端子をそれぞれ接続し、前記電源供給端子から外部の負荷に電源を供給するものである。

【0019】

請求項６に係る電力変換装置の制御方法は、請求項１または２に記載した電力変換装置の制御方法において、前記電力変換部の直流電圧を前記端子電圧以上に昇圧する動作を、前記電力変換部を構成する複数の半導体スイッチング素子のうち、前記電力変換部の上アームまたは下アームを構成する全ての半導体スイッチング素子を同時かつ断続的にＯＮ，ＯＦＦさせて行うものである。

【0020】

請求項７に係る電力変換装置の制御方法は、請求項１または２に記載した電力変換装置の制御方法において、前記速度検出動作は、前記複数の半導体スイッチング素子のうち少なくとも一つをＯＮさせた時に当該スイッチング素子と前記回転電機の固定子巻線とを還流する短絡電流の通流期間に基づいて前記回転電機の回転速度を検出する動作であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、インバータ部等の電力変換部の直流電圧が回転電機の誘起電圧よりも低く、直流電圧が不足する状態で回転電機を起動する際に、電力変換部のスイッチング動作によって前記直流電圧を昇圧することにより、その後の速度検出動作を可能にして回転電機を安定的に起動することができる。また、補助電源や蓄電池等の予備電源装置が不要になるため、装置全体の小型化、低価格化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成図である。

【図2】図１におけるインバータ部の制御装置の機能ブロック図である。

【図3】本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。

【図4】本発明の実施形態において、上アームのスイッチング素子をＯＮ，ＯＦＦさせて昇圧する時の動作説明図である。

【図5】特許文献１に記載された従来技術の全体構成図である。

【図6】特許文献２に記載された従来技術の全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成図である。図１において、１０は三相の商用電源であり、この商用電源１０は、ダイオード２１〜２６からなるブリッジ整流回路としてのコンバータ部２０の交流入力端子に接続されている。また、コンバータ部２０の直流出力端子間には、充電抵抗３１とコンデンサ３３とが直列に接続されている。更に、充電抵抗３１の両端はスイッチ３２によって短絡可能となっている。ここで、充電抵抗３１、スイッチ３２及びコンデンサ３３は、直流中間回路３０を構成している。
なお、コンデンサ３３の両端には電源供給端子７０が接続されており、この電源供給端子７０は、必要に応じて外部の負荷（図示せず）に直流電源を供給するためのものである。

【0025】

コンデンサ３３の両端には、還流ダイオードが逆並列に接続され、かつブリッジ接続された半導体スイッチング素子４１〜４６からなるインバータ部４０の直流端子が接続されている。このインバータ部４０において、４０ｕはスイッチング素子４１，４４からなるＵ相アーム、４０ｖはスイッチング素子４２，４５からなるＶ相アーム、４０ｗはスイッチング素子４３，４６からなるＷ相アームである。

【0026】

各相アーム４０ｕ，４０ｖ，４０ｗの交流端子には回転電機５０が接続され、その回転子には駆動源または負荷６０が連結されている。回転電機５０は、例えば永久磁石形同期電動機（発電機）等の交流発電機または交流電動機であり、駆動源または負荷６０は、エンジン等の駆動源や、回転電機５０により駆動される回転負荷である。以下では、エンジン等の駆動源６０により、回転電機５０としての永久磁石形同期電動機を発電機動作させる場合について説明する。
なお、８１は、直流中間電圧（コンデンサ３３の電圧）を検出する電圧検出器、８２は、回転電機５０の固定子巻線の電流を検出する電流検出器である。

【0027】

図２は、図１におけるインバータ部４０の制御装置の機能ブロック図である。
この制御装置９０は、電圧検出器８１により検出した直流中間電圧を規定値と比較する電圧比較手段９２と、電流検出器８２により検出した電流を規定値と比較する電流比較手段９３と、電圧比較手段９２及び電流比較手段９３による比較結果とタイマによる計測時間とに基づいて速度検出処理等を実行する演算制御手段９１と、その演算結果に従ってインバータ部４０の所定のスイッチング素子に対するゲート信号を生成するゲート信号生成手段９４と、を備えている。

【0028】

次に、本実施形態における回転電機５０の起動時の動作を、図３のフローチャートに沿って説明する。まず、起動時の突入電流を防止するために図１のスイッチ３２をＯＦＦにして直流中間回路３０に充電抵抗３１を挿入し、コンバータ部２０の出力電圧によりコンデンサ３３を充電する。一方、駆動源６０により回転電機５０を駆動し、回転電機５０の端子間に誘起電圧を発生させる。

【0029】

図３に示すように、起動時には、電圧検出器８１により直流中間電圧を検出し（ステップＳ１）、検出した直流中間電圧を電圧比較手段９２により規定値と比較する（ステップＳ２）。ここで、上記規定値は、回転電機５０の誘起電圧より大きい値に設定されている。
直流中間電圧が規定値以上である場合（ステップＳ２ Ｙｅｓ）、回転電機５０の誘起電圧によってインバータ部４０内の還流ダイオードとコンデンサ３３とを経由する還流電流（回転電機５０の固定子巻線の短絡電流）が流れることはない。従って、演算制御手段９１は速度検出処理（ステップＳ３）を実行し、回転電機５０の磁極位置及び回転速度を検出する。すなわち、演算制御手段９１は、インバータ部４０内のＯＮするべきスイッチング素子を決定し、その情報に従ってゲート信号生成手段９４がゲート信号を生成する。これにより、ＯＮさせた相のスイッチング素子と他相の還流ダイオードとを介して回転電機５０の固定子巻線が短絡するので、前述した特許文献１，２等に記載された方法により、短絡電流が流れる期間または流れない時間に基づいて回転速度を検出することができる。

【0030】

また、商用電源１０の停電等に起因して直流中間電圧が規定値未満である場合（ステップＳ２Ｎｏ）、演算制御手段９１は、内部のタイマによる計測時間が起動時から第１の規定時間Ｔ_１だけ経過したか否かを判断する（ステップＳ４）。規定時間Ｔ_１が経過していれば（ステップＳ４Ｙｅｓ）、その間に後述するインバータ部４０の昇圧動作によって直流中間電圧が規定値以上になったと推定されるので、速度検出処理に移行する（ステップＳ３）。

【0031】

起動時から規定時間Ｔ_１が経過していない場合（ステップＳ４ Ｎｏ）、インバータ部４０のＵ相アーム４０ｕ、Ｖ相アーム４０ｖ、Ｗ相アーム４０ｗの下アームのスイッチング素子（インバータ部４０の負側直流端子に接続されたスイッチング素子）４４，４５，４６を全てＯＮする（ステップＳ５）。そして、第１の規定時間Ｔ_１より短い第２の規定時間Ｔ_２を経過した後（ステップＳ６）、スイッチング素子４４，４５，４６を全てＯＦＦする（ステップＳ７）。
上記のようにスイッチング素子を断続的にＯＮ，ＯＦＦさせる動作により、回転電機５０のインダクタンス成分に蓄積されたエネルギーが上アームの還流ダイオードを介してコンデンサ３３に放出されるので、コンデンサ３３が充電される。これにより、直流中間電圧を昇圧することができる。

【0032】

その後に、再び規定時間Ｔ_２だけ待機し（ステップＳ８）、電圧検出器８１及び電流検出器８２により直流中間電圧及び電流を検出する（ステップＳ９）。ステップＳ５〜Ｓ７の昇圧動作により直流中間電圧が規定値以上になっていれば（ステップＳ１０Ｙｅｓ）、速度検出処理に移行する（ステップＳ３）。
また、検出した直流中間電圧が依然として規定値未満である場合には（ステップＳ１０Ｎｏ）、再度、起動時から第１の規定時間Ｔ_１だけ経過したか否かを判断する（ステップＳ１１）。規定時間Ｔ_１が経過していれば（ステップＳ１１Ｙｅｓ）、ステップＳ５〜Ｓ７の昇圧動作により直流中間電圧が規定値以上になったと推定されるので、速度検出処理に移行する（ステップＳ３）。

【0033】

なお、起動時から規定時間Ｔ_１が経過していない場合には（ステップＳ１１Ｎｏ）、回転電機５０を流れる電流が過電流相当の規定値以下であることを条件としてステップＳ１以降の処理を実行し（ステップＳ１２ Ｙｅｓ）、規定値を超えている場合には（ステップＳ１２Ｎｏ）、それ以上、昇圧動作を行わずにステップＳ８以降の処理を繰り返し実行する。
このような速度検出処理を実行して回転電機５０の速度を検出した後に、回転電機５０の起動を行う。これにより、インバータ部４０の直流電圧が回転電機５０の誘起電圧より低い場合でも、回転電機５０の速度を正確に検出して安定的に起動可能となる。

【0034】

この実施形態では、三相のインバータ部４０の全ての下アームのスイッチング素子４４，４５，４６を同時かつ断続的にＯＮ，ＯＦＦさせて昇圧動作を行っているが、全ての上アームのスイッチング素子４１，４２，４３を同時かつ断続的にＯＮ，ＯＦＦさせてもよい。あるいは、全ての上アームまたは下アームに限らず、インバータ部４０を構成するスイッチング素子４１〜４６のうち少なくとも一つのスイッチング素子を断続的にＯＮ，ＯＦＦさせてもよい。

【0035】

図４は、例えば、Ｖ相の上アームのスイッチング素子４２のみを断続的にＯＮ，ＯＦＦさせて昇圧動作を行う場合の動作説明図である。なお、他のスイッチング素子はＯＦＦさせておくものとする。
前述した図３のステップＳ５に相当する動作として、図４（ａ）のようにスイッチング素子４２をＯＮさせることにより、スイッチング素子４２及びＵ相のスイッチング素子４１の還流ダイオードを介して電流が流れ、回転電機５０のインダクタンス成分にエネルギーが蓄積される。次に、図３のステップＳ７に相当する動作として、図４（ｂ）のように上記スイッチング素子４２をＯＦＦさせることにより、回転電機５０のインダクタンス成分に蓄積されたエネルギーが、スイッチング素子４１の還流ダイオード及びＶ相の下アームのスイッチング素子４５の還流ダイオードを介してコンデンサ３３に放出されるので、コンデンサ３３が充電される。これにより、前記同様に直流中間電圧を昇圧することができる。

【0036】

なお、インバータ部及び回転電機は三相に限らず単相である場合にも、インバータ部を構成するスイッチング素子のうち少なくとも一つのスイッチング素子を断続的にＯＮ，ＯＦＦさせることにより、コンデンサ３３の昇圧動作が可能である。
また、この実施形態では、回転電機５０が発電機である場合について説明したが、インバータ部４０が運転を停止していて回転電機５０としての電動機が空転している状態で電動機を起動する場合にも、本発明を適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0037】

図１の実施形態では、商用電源１０の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部２０を備えた電力変換装置について説明した。しかしながら、本発明は、商用電源１０及びコンバータ部２０を備えずに、回転電機５０である発電機の交流出力電圧をインバータ部４０により直流電圧に変換し、コンデンサ３３の両端の直流電圧を電源として外部の負荷に供給する自立型電源装置としても利用することができる。

【符号の説明】

【0038】

１０：商用電源
２０：コンバータ部
２１〜２６：ダイオード
３０：直流中間回路
３１：充電抵抗
３２：スイッチ
３３：コンデンサ
４０：インバータ部
４０ｕ：Ｕ相アーム
４０ｖ：Ｖ相アーム
４０ｗ：Ｗ相アーム
４１〜４６：半導体スイッチング素子
５０：回転電機
６０：駆動源または負荷
７０：電源供給端子
８１：電圧検出器
８２：電流検出器
９０：制御装置
９１：演算制御手段
９２：電圧比較手段
９３：電流比較手段
９４：ゲート信号生成手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】