特開 2023-90504 電力変換装置、および、制御回路

(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】P2023090504

(43)【公開日】2023-06-29

(54)【発明の名称】電力変換装置、および、制御回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20230622BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205476

(22)【出願日】2021-12-17

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】宇田 尚哉

(72)【発明者】

【氏名】西尾 隆平

(72)【発明者】

【氏名】大堀 彰大

(72)【発明者】

【氏名】宗近 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】山田 純子

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770DA03

5H770DA41

5H770EA01

5H770HA02Z

5H770HA03Z

5H770HA09Z

5H770KA01W

5H770KA01Y

5H770LA02Z

5H770LA05Z

5H770LA06Z

5H770LB01

5H770LB09

(57)【要約】

【課題】ハードウエアに制限を設けることなく、ノイズフィルタの磁気飽和を抑制できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置Ａ１において、直流電力を入力されて三相交流電力を出力するインバータ回路１と、インバータ回路１の入力側に配置される直流側対地ノイズフィルタ３と、インバータ回路１の出力側に配置される交流側対地ノイズフィルタ４と、インバータ回路１が出力する各相電圧の波形を指令する指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部２２と、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１に基づいてＰＷＭ信号Ｐ１～Ｐ３を生成して、インバータ回路１に出力するＰＷＭ信号生成部２３とを備えた。指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力を入力されて三相交流電力を出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路の入力側に配置される直流側対地ノイズフィルタと、
前記インバータ回路の出力側に配置される交流側対地ノイズフィルタと、
前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する３個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、
前記３個の指令信号に基づいて３個のＰＷＭ信号を生成して、前記インバータ回路に出力するＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記３個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない、
電力変換装置。

【請求項2】

前記３個の指令信号の各波形は、最大値で固定される最大値固定期間と、最小値で固定される最小値固定期間と、を含み、
前記最大値固定期間と前記最小値固定期間とが同じ長さである、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号を期間によって切り替え、切り替え時に所定の変移期間の間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させることで、前記３個の指令信号を生成する、
請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

センサより入力される検出信号とその目標値との偏差に基づいて、３個のフィードバック指令信号を生成するフィードバック制御部をさらに備え、
前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号として、前記３個のフィードバック指令信号に基づく６個の線間電圧指令信号と２個の固定信号とを含む、
請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記指令信号生成部は、前記変移期間において、前記切り替え前の信号から前記切り替え後の信号に線型的に変化させる、
請求項３または４に記載の電力変換装置。

【請求項6】

直流電力を入力されて三相交流電力を出力し、かつ、入力側に直流側対地ノイズフィルタが配置され、出力側に交流側対地ノイズフィルタが配置されたインバータ回路内の複数のスイッチング素子の駆動をＰＷＭ信号により制御する制御回路であって、
前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する３個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、
前記３個の指令信号に基づいて３個のＰＷＭ信号を生成して、前記インバータ回路に出力するＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記３個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない、
制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置、および、制御回路に関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換装置において、スイッチング損失を低減する方法として、二相変調方式が知られている。二相変調方式では、指令信号（変調波）の波形を工夫することで、各スイッチング素子のスイッチング回数を減少させる。特許文献１には、指令信号を１周期の一部の期間で上限値または下限値に固定された信号とすることで、当該指令信号とキャリア信号（搬送波）とから生成されるＰＷＭ信号を所定の期間でローレベルまたはハイレベルを継続する信号とするインバータ装置が開示されている。当該インバータ装置では、ＰＷＭ信号においてローレベルまたはハイレベルが継続している期間、スイッチング素子はスイッチングを行わない。したがって、当該インバータ装置は、指令信号が通常の正弦波信号（上限値または下限値に固定される期間がない）である場合と比較して、スイッチング素子のスイッチング回数を低減できるので、スイッチング損失を低減できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－３４３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、二相変調方式を用いた場合、指令信号の波形が、垂直に立ち上がる部分、または、垂直に立ち下がる部分を含む波形になる。したがって、電力変換装置から出力される相電圧は、急峻に変化するときがある。このような電力変換装置において、直流側および交流側の両方に、スイッチングノイズの放出を低減するための対地ノイズフィルタを配置すると問題が生じる場合がある。すなわち、相電圧の急峻な変化により、対地ノイズフィルタのコモンモードリアクトルに大きなピークのコモンモード電流が流れる。これにより、コアが磁気飽和してしまい、意図するノイズフィルタとしての効果を失ってしまう場合がある。磁気飽和抑制の方法として、対地ノイズフィルタのインピーダンス値およびキャリア周波数を特定の数式に基づく値に設定する方法などが提案されている。しかし、電力変換装置の大きさなどに制限があると、対地ノイズフィルタのインピーダンス値またはキャリア周波数を所望の値にできない場合がある。

【0005】

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、ハードウエアに制限を設けることなく、ノイズフィルタの磁気飽和を抑制できる電力変換装置を提供することをその目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

【0007】

本発明の第１の側面によって提供される電力変換装置は、直流電力を入力されて三相交流電力を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力側に配置される直流側対地ノイズフィルタと、前記インバータ回路の出力側に配置される交流側対地ノイズフィルタと、前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する３個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、前記３個の指令信号に基づいて３個のＰＷＭ信号を生成して、前記インバータ回路に出力するＰＷＭ信号生成部と、を備え、前記３個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない。

【0008】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記３個の指令信号の各波形は、最大値で固定される最大値固定期間と、最小値で固定される最小値固定期間と、を含み、前記最大値固定期間と前記最小値固定期間とが同じ長さである。

【0009】

前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号を期間によって切り替え、切り替え時に所定の変移期間の間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させることで、前記３個の指令信号を生成する。

【0010】

センサより入力される検出信号とその目標値との偏差に基づいて、３個のフィードバック指令信号を生成するフィードバック制御部をさらに備え、前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号として、前記３個のフィードバック指令信号に基づく６個の線間電圧指令信号と２個の固定信号とを含む。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記指令信号生成部は、前記変移期間において、前記切り替え前の信号から前記切り替え後の信号に線型的に変化させる。

【0012】

本発明の第２の側面によって提供される制御回路は、直流電力を入力されて三相交流電力を出力し、かつ、入力側に直流側対地ノイズフィルタが配置され、出力側に交流側対地ノイズフィルタが配置されたインバータ回路内の複数のスイッチング素子の駆動をＰＷＭ信号により制御する制御回路であって、前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する３個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、前記３個の指令信号に基づいて３個のＰＷＭ信号を生成して、前記インバータ回路に出力するＰＷＭ信号生成部と、を備え、前記３個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない。

【発明の効果】

【0013】

本発明によると、指令信号生成部は、各相電圧の指令信号として、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形の信号を生成する。電力変換装置が出力する各相電圧は急峻に変化しないので、大きなコモンモード電流が流れない。これにより、コモンモード電流のピークを抑え、各ノイズフィルタの磁気飽和を抑制できる。また、指令信号の波形を調整するだけなので、ソフトウエアの対策だけで実施でき、電力変換装置のハードウエアに制限を設ける必要がない。

【0014】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係る電力変換装置を説明するためのブロック図であり、（ａ）は電力変換装置の全体構成を示し、（ｂ）はインバータ回路の内部構成を示し、（ｃ）は制御回路の内部構成を示している。

【図2】指令信号の波形を説明するための図である。

【図3】指令信号の波形を説明するための図である。

【図4】指令信号生成処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】指令信号生成処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】指令信号とキャリア信号とからＰＷＭ信号を生成する方法を説明するための図である。

【図7】電力変換装置のシミュレーション結果を示す図である。

【図8】指令信号の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

【0017】

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る電力変換装置Ａ１を説明するためのブロック図である。
同図（ａ）は、電力変換装置Ａ１の全体構成を示している。同図（ｂ）は、インバータ回路１の内部構成を示している。同図（ｃ）は、制御回路２の内部構成を示している。

【0018】

電力変換装置Ａ１は、図１（ａ）に示すように、インバータ回路１、制御回路２、直流側対地ノイズフィルタ３、および交流側対地ノイズフィルタ４を備えている。インバータ回路１の入力側には、直流側対地ノイズフィルタ３を介して、直流電源Ｂが接続されている。インバータ回路１は、三相インバータであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の出力電圧の出力ラインが接続されている。出力ラインは、交流側対地ノイズフィルタ４を介して、三相の電力系統Ｃに接続している。電力変換装置Ａ１は、いわゆるパワーコンディショナであり、電力系統Ｃに連系し、直流電源Ｂが出力する直流電力をインバータ回路１で交流電力に変換して、電力系統Ｃに供給する。なお、電力変換装置Ａ１には図示しない各種センサが設けられており、制御回路２は当該センサによる検出値に基づいて制御を行う。また、図１においては、変圧回路、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路、および開閉器などの構成が省略されている。なお、電力変換装置Ａ１の構成は、これに限られない。

【0019】

直流電源Ｂは、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源Ｂは、生成された直流電力を、電力変換装置Ａ１に出力する。なお、直流電源Ｂは、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源Ｂは、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよい。また、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。

【0020】

インバータ回路１は、直流電源Ｂから入力される直流電力を交流電力に変換して、電力系統Ｃに出力するものである。インバータ回路１は、スイッチング素子を備えた三相のＰＷＭ制御型インバータである。インバータ回路１は、制御回路２から入力されるＰＷＭ信号Ｐに基づいて、各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、直流電源Ｂから入力される直流電力を三相交流電力に変換する。

【0021】

図１（ｂ）に示すように、インバータ回路１は、三相のフルブリッジ型であり、６個のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６を備えている。各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよいし、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）、バイポーラトランジスタ、逆阻止サイリスタなどの他のスイッチング素子であってもよい。スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６には、それぞれ環流ダイオードＤ１～Ｄ６が逆並列に接続されている。スイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ３、スイッチング素子Ｓ２とスイッチング素子Ｓ５、および、スイッチング素子Ｓ３とスイッチング素子Ｓ６がそれぞれ直列接続されてブリッジ構造を形成している。スイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ３との接続点には、Ｕ相の出力ラインが接続されている。スイッチング素子Ｓ２とスイッチング素子Ｓ４との接続点には、Ｖ相の出力ラインが接続されている。スイッチング素子Ｓ３とスイッチング素子Ｓ６との接続点には、Ｗ相の出力ラインが接続されている。なお、インバータ回路１の具体的な回路構成は限定されない。各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６には、それぞれ、制御回路２から出力されるＰＷＭ信号Ｐ（Ｐ１～Ｐ６）が入力される。なお、各ＰＷＭ信号の詳細は後述する。

【0022】

制御回路２は、インバータ回路１のスイッチング素子のスイッチングを制御するＰＷＭ信号Ｐを生成するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路２は、図示しない各種センサから検出信号を入力され、インバータ回路１にＰＷＭ信号Ｐを出力する。制御回路２は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、いわゆる二相変調方式と同様にして、電力変換装置Ａ１が出力する相電圧の波形を実際に指令するための指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成する。そして、制御回路２は、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１に基づいてＰＷＭ信号Ｐを生成する。インバータ回路１は、入力されるＰＷＭ信号Ｐに基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１に対応した相電圧を出力する。制御回路２は、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の波形を変化させてインバータ回路１が出力する相電圧を変化させることで出力電流を制御している。これにより、制御回路２は、各種フィードバック制御を行っている。制御回路２の詳細な説明は後述する。

【0023】

直流側対地ノイズフィルタ３は、インバータ回路１の入力側に配置されており、直流電源Ｂに出力されるスイッチングノイズを低減する。直流側対地ノイズフィルタ３は、２本の入力ラインにそれぞれ配置されたリアクトルと、各入力ラインとグランドとを接続するラインにそれぞれ配置されたコンデンサとを備えている。２個のリアクトルは、コモンモードリアクトルを構成している。

【0024】

交流側対地ノイズフィルタ４は、インバータ回路１の出力側に配置されており、電力系統Ｃに出力されるスイッチングノイズを低減する。交流側対地ノイズフィルタ４は、３本の出力ラインにそれぞれ配置されたリアクトルと、各出力ラインとグランドとを接続するラインにそれぞれ配置されたコンデンサとを備えている。３個のリアクトルは、コモンモードリアクトルを構成している。

【0025】

直流側対地ノイズフィルタ３および交流側対地ノイズフィルタ４は、どちらもグランドに接続されているので、グランドを介して循環するコモンモード電流（図１（ａ）において矢印で示す）が流れる。大きなコモンモード電流が流れると、コモンモードリアクトルのコア（図示なし）が磁気飽和してしまい、意図するノイズフィルタとしての効果を失ってしまう場合がある。電力変換装置Ａ１は、制御回路２の内部で生成される指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を工夫することで、コモンモードリアクトルのコアが磁気飽和してしまうことを抑制する。

【0026】

次に、図１（ｃ）、図２～図６を参照して、制御回路２の内部構成および詳細な説明を行う。

【0027】

制御回路２は、図１（ｃ）に示すように、フィードバック制御部２１、指令信号生成部２２、およびＰＷＭ信号生成部２３を備えている。なお、制御回路２は、過電流、地絡、短絡、単独運転などを検出してインバータ回路１の運転を停止させる構成や、最大電力点追従のための構成なども有しているが、本発明の説明に関係しないので、図１（ｃ）への記載および説明を省略している。

【0028】

フィードバック制御部２１は、各種センサより入力される検出信号と予め設定されている目標値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、電力変換装置Ａ１の出力相電圧の波形を指令するためのフィードバック指令信号Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗを生成して、指令信号生成部２２に出力するものである。フィードバック制御部２１で行われるフィードバック制御の詳細については記載を省略している。フィードバック制御部２１が行うフィードバック制御は、電力変換装置Ａ１が出力する出力電流や出力電圧、出力有効電力、出力無効電力を制御するものであってもよいし、直流電源Ｂから入力される直流電圧を制御するものであってもよい。

【0029】

指令信号生成部２２は、フィードバック制御部２１から入力されるフィードバック指令信号Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗに基づいて指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成し、ＰＷＭ信号生成部２３に出力する。指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１は、インバータ回路１が出力する相電圧の波形を実際に指令するための信号である。すなわち、指令信号生成部２２は、フィードバック指令信号Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗを指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１に変換するものである。指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の波形は、後述する図２（ｄ）に示す波形Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１のように特殊な形状の波形となる。

【0030】

指令信号生成部２２は、フィードバック指令信号Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗから線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕを生成する。線間電圧指令信号Ｘｕｖは、Ｖ相に対するＵ相の線間電圧の波形を指令するための信号である。指令信号生成部２２は、フィードバック指令信号Ｘｕとフィードバック指令信号Ｘｖとの差分によって線間電圧指令信号Ｘｕｖを生成する。線間電圧指令信号Ｘｖｗは、Ｗ相に対するＶ相の線間電圧の波形を指令するための信号である。指令信号生成部２２は、フィードバック指令信号Ｘｖとフィードバック指令信号Ｘｗとの差分によって線間電圧指令信号Ｘｖｗを生成する。線間電圧指令信号Ｘｗｕは、Ｕ相に対するＷ相の線間電圧の波形を指令するための信号である。指令信号生成部２２は、フィードバック指令信号Ｘｗとフィードバック指令信号Ｘｕとの差分によって線間電圧指令信号Ｘｗｕを生成する。本実施形態では、正規化のためにフィードバック指令信号Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗの振幅を「１」にしているので（図２（ａ）参照）、線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕの振幅は√（３）になっている（図２（ｂ）参照）。

【0031】

また、指令信号生成部２２は、線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕの極性を反転させた線間電圧指令信号Ｘｖｕ，Ｘｗｖ，Ｘｕｗを生成する。なお、指令信号生成部２２は、極性を反転させるのではなく、フィードバック指令信号Ｘｖとフィードバック指令信号Ｘｕとの差分によって線間電圧指令信号Ｘｖｕを生成し、フィードバック指令信号Ｘｗとフィードバック指令信号Ｘｖとの差分によって線間電圧指令信号Ｘｗｖを生成し、フィードバック指令信号Ｘｕとフィードバック指令信号Ｘｗとの差分によって線間電圧指令信号Ｘｕｗを生成してもよい。

【0032】

指令信号生成部２２は、線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕ、線間電圧指令信号Ｘｖｕ，Ｘｗｖ，Ｘｕｗ、値が「０」に固定された第１固定信号、および、値が「２」に固定された第２固定信号（これらをまとめて示す場合、「基準信号」と記載する場合がある）を用いて、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成する。指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の上限値は、線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕの振幅以上の値にする必要がある。したがって、本実施形態では、当該上限値を「２」にするために、値が「２」に固定された第２固定信号を用いている。なお、当該上限値は線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕの振幅以上の値であればよいので、設定する変調度に応じて、√（３）以上の所定の値が上限値として設定される。

【0033】

指令信号生成部２２は、線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕ、線間電圧指令信号Ｘｖｕ，Ｘｗｖ，Ｘｕｗ、第１固定信号、および第２固定信号を、期間によって切り替えることで、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成する。指令信号生成部２２は、各信号の切り替え時に、所定の変移期間Ｔｘの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させることで、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を急峻に変化しない信号として生成する。本実施形態では、指令信号生成部２２は、変移期間Ｔｘにおいて、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に線型的に変化させる。なお、変移期間Ｔｘは、限定されず、適宜設定可能である。線型的に変化させる場合、変移期間Ｔｘを長くするほど、変移期間Ｔｘでの指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の傾きを小さくできる。

【0034】

図２および図３は、指令信号生成部２２が生成する指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の波形を説明するための図である。

【0035】

図２（ａ）に示す波形Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗは、フィードバック指令信号Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗの波形をそれぞれ示している。図２（ｂ）に示す波形Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕは、線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕの波形をそれぞれ示している。図２（ｃ）に示す波形Ｘｖｕ，Ｘｗｖ，Ｘｕｗは、線間電圧指令信号Ｘｖｕ，Ｘｗｖ，Ｘｕｗの波形をそれぞれ示している。図２においては、Ｕ相のフィードバック指令信号Ｘｕの位相を基準として記載している。

【0036】

図２（ｄ）に示す波形Ｘｕ１は、Ｕ相の指令信号Ｘｕ１の波形である。図３は、波形Ｘｕ１の一部を拡大したものである。指令信号Ｘｕ１は、モード１～６に分けて生成される。波形Ｘｕ１は、モード１（０≦θ≦π／３）においては波形Ｘｕｖ、モード２（π／３≦θ≦２π／３）においては「２」に固定された波形、モード３（２π／３≦θ≦π）においては波形Ｘｕｗ、モード４（π≦θ≦４π／３）においては波形Ｘｕｖを「２」だけ上方にシフトさせた波形、モード５（４π／３≦θ≦５π／３）においては「０」に固定された波形、モード６（５π／３≦θ≦２π）においては波形Ｘｕｗを「２」だけ上方にシフトさせた波形となっている。ただし、波形Ｘｕ１は、各モードの切り替え時に、基準信号をそのまま切り替えた波形ではない。各モードの切り替え時に基準信号をそのまま切り替えた場合、図２（ｄ）および図３において破線で示す波形になり、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含む波形になる。波形Ｘｕ１は、図３に示すように、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Ｔｘの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させた波形である。これにより、波形Ｘｕ１は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形になっている。

【0037】

たとえば、図３に示すように、モード１の終了時に波形Ｘｕｖは√（３）になっているので、モード２の開始と同時に「２」に変化させると、破線で示すように垂直に立ち上がる波形になる。しかし、波形Ｘｕ１は、変移期間Ｔｘの間、√（３）から「２」まで線形的に変化するので、垂直に立ち上がらない。同様に、モード４の終了時に波形Ｘｕｖを「２」だけ上方にシフトさせた波形は「２－√（３）」になっているので、モード５の開始と同時に「０」に変化させると、破線で示すように垂直に立ち下がる波形になる。しかし、波形Ｘｕ１は、変移期間Ｔｘの間、「２－√（３）」から「０」まで線形的に変化するので、垂直に立ち下がらない。

【0038】

同様に、図２（ｄ）に示す波形Ｘｖ１は、モード１においては「０」に固定された波形、モード２においては波形Ｘｖｕを「２」だけ上方にシフトさせた波形、モード３においては波形Ｘｖｗ、モード４においては「２」に固定された波形、モード５においては波形Ｘｖｕ、モード６においては波形Ｘｖｗを「２」だけ上方にシフトさせた波形となっている。ただし、波形Ｘｖ１も、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Ｔｘの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させた波形である。これにより、波形Ｘｖ１は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形になっている。

【0039】

また、図２（ｄ）に示す波形Ｘｗ１は、モード１においては波形Ｘｗｖ、モード２においては波形Ｘｗｕを「２」だけ上方にシフトさせた波形、モード３においては「０」に固定された波形、モード４においては波形Ｘｗｖを「２」だけ上方にシフトさせた波形、モード５においては波形Ｘｗｕ、モード６においては「２」に固定された波形となっている。ただし、波形Ｘｗ１も、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Ｔｘの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させた波形である。これにより、波形Ｘｗ１は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形になっている。

【0040】

図４および図５は、指令信号生成部２２が行う、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成する処理（以下では、「指令信号生成処理」とする。）の一例を示すフローチャートである。指令信号生成処理は、所定のタイミングで実行される。

【0041】

まず、フィードバック指令信号Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗ、線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕ、および線間電圧指令信号Ｘｖｕ，Ｘｗｖ，Ｘｕｗが取得される（Ｓ１）。次に、Ｘｕの絶対値がＸｖの絶対値より大きいか否かが判別される（Ｓ２）。Ｘｕの絶対値の方が大きい場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、Ｘｕの絶対値がＸｗの絶対値より大きいか否かが判別される（Ｓ３）。Ｘｕの絶対値の方が大きい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、すなわち、Ｘｕの絶対値が最大の場合、ステップＳ５に進む。一方、Ｘｕの絶対値がＸｗの絶対値以下の場合（Ｓ３：ＮＯ）、すなわち、Ｘｗの絶対値が最大の場合、ステップＳ６に進む。ステップＳ２において、Ｘｕの絶対値がＸｖの絶対値以下の場合（Ｓ２：ＮＯ）、Ｘｖの絶対値がＸｗの絶対値より大きいか否かが判別される（Ｓ４）。Ｘｖの絶対値の方が大きい場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、すなわち、Ｘｖの絶対値が最大の場合、ステップＳ７に進む。一方、Ｘｖの絶対値がＸｗの絶対値以下の場合（Ｓ４：ＮＯ）、すなわち、Ｘｗの絶対値が最大の場合、ステップＳ６に進む。ステップＳ２～Ｓ４では、Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗのうち絶対値が最大のものを判定している。

【0042】

Ｘｕの絶対値が最大と判定されてステップＳ５に進んだ場合、Ｘｕが正の値であるか否かが判別される（Ｓ５）。Ｘｕが正の値である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、第１処理が行われる（Ｓ８）。一方、Ｘｕが「０」以下の場合（Ｓ５：ＮＯ）、第２処理が行われる（Ｓ９）。

【0043】

Ｘｗの絶対値が最大と判定されてステップＳ６に進んだ場合、Ｘｗが正の値であるか否かが判別される（Ｓ６）。Ｘｗが正の値である場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、第３処理が行われる（Ｓ１０）。一方、Ｘｗが「０」以下の場合（Ｓ６：ＮＯ）、第４処理が行われる（Ｓ１１）。

【0044】

Ｘｖの絶対値が最大と判定されてステップＳ７に進んだ場合、Ｘｖが正の値であるか否かが判別される（Ｓ７）。Ｘｖが正の値である場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、第５処理が行われる（Ｓ１２）。一方、Ｘｖが「０」以下の場合（Ｓ７：ＮＯ）、第６処理が行われる（Ｓ１３）。

【0045】

つまり、指令信号生成処理は、フィードバック指令信号Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗのうち絶対値が最大のものを判定し、絶対値が最大のフィードバック指令信号の正負を判定する。これらの判定は、モード１～６のいずれであるかを判定している。そして、指令信号生成処理は、その判定結果に応じて異なる処理を行う。

【0046】

図５（ａ）は、第１処理（Ｓ８）の一例を示すフローチャートである。

【0047】

第１処理ではまず、変数ｃが「０」であるか否かが判別される（Ｓ２１）。変数ｃは、変移期間Ｔｘをカウントするための変数であり、各モードの切り替わり時に「０」に初期化される。変数ｃは、たとえば、図４に示すフローチャートのステップＳ２～Ｓ７による判定で、判定結果が変化したときに初期化される。変数ｃが「０」である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、モード１からモード２に切り替わったと判断され、指令信号Ｘｕ１は、直前のモード１の線間電圧指令信号Ｘｕｖとされる（Ｓ２２）。次に、変数ｔｍｐに線間電圧指令信号Ｘｕｖが入力される（Ｓ２３）。図２に示すように、モード１からモード２に切り替わるときの位相θは「π／３」であり、線間電圧指令信号Ｘｕｖは「√（３）」なので、変数ｔｍｐには「√（３）」が入力される。次に、指令信号Ｘｖ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｖｕを加算した値とされ、指令信号Ｘｗ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｗｕを加算した値とされる（Ｓ２７）。次に、変数ｃが「１」増加されて（Ｓ２８）、第１処理は終了する。

【0048】

ステップＳ２１において、変数ｃが「０」でなかった場合（Ｓ２１：ＮＯ）、変数ｃが変移期間Ｔｘ以下であるか否かが判別される（Ｓ２４）。変数ｃが変移期間Ｔｘ以下である場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、変移期間Ｔｘの途中であると判断され、指令信号Ｘｕ１は、下記（１）式の演算結果とされる。下記（１）式は、変移期間Ｔｘの間に、指令信号Ｘｕ１を変数ｔｍｐから「２」まで線形的に変化させるための演算式である。次に、指令信号Ｘｖ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｖｕを加算した値とされ、指令信号Ｘｗ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｗｕを加算した値とされる（Ｓ２７）。次に、変数ｃが「１」増加されて（Ｓ２８）、第１処理は終了する。

【数1】

【0049】

ステップＳ２４において、変数ｃが変移期間Ｔｘを超えた場合（Ｓ２４：ＮＯ）、変移期間Ｔｘが終了したと判断され、指令信号Ｘｕ１は、「２」とされる。次に、指令信号Ｘｖ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｖｕを加算した値とされ、指令信号Ｘｗ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｗｕを加算した値とされる（Ｓ２７）。次に、変数ｃが「１」増加されて（Ｓ２８）、第１処理は終了する。

【0050】

図５（ｂ）は、第２処理（Ｓ９）の一例を示すフローチャートである。

【0051】

第２処理ではまず、変数ｃが「０」であるか否かが判別される（Ｓ３１）。変数ｃが「０」である場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、モード４からモード５に切り替わったと判断され、指令信号Ｘｕ１は、直前のモード４の、線間電圧指令信号Ｘｕｖに「２」を加算した信号とされる（Ｓ３２）。次に、変数ｔｍｐに、線間電圧指令信号Ｘｕｖに「２」を加算した信号が入力される（Ｓ３３）。図２に示すように、モード４からモード５に切り替わるときの位相θは「（４／３）π」であり、線間電圧指令信号Ｘｕｖは「－√（３）」なので、変数ｔｍｐには「２－√（３）」が入力される。次に、指令信号Ｘｖ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｖｕを加算した値とされ、指令信号Ｘｗ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｗｕを加算した値とされる（Ｓ３７）。次に、変数ｃが「１」増加されて（３２８）、第２処理は終了する。

【0052】

ステップＳ３１において、変数ｃが「０」でなかった場合（Ｓ３１：ＮＯ）、変数ｃが変移期間Ｔｘ以下であるか否かが判別される（Ｓ３４）。変数ｃが変移期間Ｔｘ以下である場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、変移期間Ｔｘの途中であると判断され、指令信号Ｘｕ１は、下記（２）式の演算結果とされる。下記（２）式は、変移期間Ｔｘの間に、指令信号Ｘｕ１を変数ｔｍｐから「０」まで線形的に変化させるための演算式である。次に、指令信号Ｘｖ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｖｕを加算した値とされ、指令信号Ｘｗ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｗｕを加算した値とされる（Ｓ３７）。次に、変数ｃが「１」増加されて（Ｓ３８）、第２処理は終了する。

【数2】

【0053】

ステップＳ３４において、変数ｃが変移期間Ｔｘを超えた場合（Ｓ３４：ＮＯ）、変移期間Ｔｘが終了したと判断され、指令信号Ｘｕ１は、「０」とされる。次に、指令信号Ｘｖ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｖｕを加算した値とされ、指令信号Ｘｗ１は指令信号Ｘｕ１に線間電圧指令信号Ｘｗｕを加算した値とされる（Ｓ３７）。次に、変数ｃが「１」増加されて（Ｓ３８）、第２処理は終了する。

【0054】

第３処理（Ｓ１０）、第４処理（Ｓ１１）、第５処理（Ｓ１２）、第６処理（Ｓ１３）も同様であり、詳細な説明を省略する。なお、図４および図５のフローチャートに示す処理は一例であって、指令信号生成部２２が行う指令信号生成処理は、上述したものに限定されない。

【0055】

指令信号生成処理により生成された、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の波形は、図２（ｄ）に示す波形Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１のようになる。すなわち、モード２においては、図４のフローチャートにおいてステップＳ８に進んで第１処理（図５（ａ）参照）が行われるので、波形Ｘｕ１は「２」に固定された波形となり、波形Ｘｖ１は波形Ｘｖｕを「２」だけ上方にシフトさせた波形となり、波形Ｘｗ１は波形Ｘｗｕを「２」だけ上方にシフトさせた波形となる。ただし、モード２に切り替わってから変移期間Ｔｘの間は、図５（ａ）のステップＳ２５の演算（上記（１）式参照）により、モード１の終了時の信号から「２」まで、所定の傾きで線型的に上昇する波形になる。また、モード５においては、図４のフローチャートにおいてステップＳ９に進んで第２処理（図５（ｂ）参照）が行われるので、波形Ｘｕ１は「０」に固定された波形となり、波形Ｘｖ１は波形Ｘｖｕとなり、波形Ｘｗ１は波形Ｘｗｕとなる。ただし、モード５に切り替わってから変移期間Ｔｘの間は、図５（ｂ）のステップＳ３５の演算（上記（２）式参照）により、モード４の終了時の信号から「０」まで、所定の傾きで線型的に下降する波形になる。

【0056】

同様に、モード１においては、ステップＳ１３に進んで第６処理が行われ、波形Ｘｕ１は波形Ｘｕｖとなり、波形Ｘｖ１は「０」に固定された波形となり、波形Ｘｗ１は波形Ｘｗｖとなる。また、モード３においては、ステップＳ１１に進んで第４処理が行われ、波形Ｘｕ１は波形Ｘｕｗとなり、波形Ｘｖ１は波形Ｘｖｗとなり、波形Ｘｗ１は「０」に固定された波形となる。モード４においては、ステップＳ１２に進んで第５処理が行われ、波形Ｘｕ１は波形Ｘｕｖを「２」だけ上方にシフトさせた波形となり、波形Ｘｖ１は「２」に固定された波形となり、波形Ｘｗ１は波形Ｘｗｖを「２」だけ上方にシフトさせた波形となる。モード６においては、ステップＳ１０に進んで第３処理が行われ、波形Ｘｕ１は波形Ｘｕｗを「２」だけ上方にシフトさせた波形となり、波形Ｘｖ１は波形Ｘｖｗを「２」だけ上方にシフトさせた波形となり、波形Ｘｗ１は「２」に固定された波形となる。モード１，３，４，６においても、モード２，５と同様に、当該モードに切り替わってから変移期間Ｔｘの間は、前のモードの終了時の信号から所定の傾きで線型的に上昇または下降する波形になる。

【0057】

図１（ｃ）に戻って、ＰＷＭ信号生成部２３は、その内部で生成される所定の周波数（例えば、４ｋＨｚ）のキャリア信号（例えば、三角波信号）と、指令信号生成部２２から入力される指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１とに基づいてＰＷＭ信号Ｐを生成し、インバータ回路１に出力するものである。

【0058】

指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１は、上限値「２」と下限値「０」との間で変化する（図２（ｄ）参照）。ＰＷＭ信号生成部２３は、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の上限値「２」と、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の下限値「０」との間で変化するキャリア信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部２３は、キャリア信号と指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１とに基づいて、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３にそれぞれ入力するＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を生成する。また、ＰＷＭ信号生成部２３は、ＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の極性を反転させて、スイッチング素子Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６にそれぞれ入力するＰＷＭ信号Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６を生成する。

【0059】

図６は、指令信号Ｘｕ１とキャリア信号とからＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ４を生成する方法を説明するための図である。同図においては、指令信号Ｘｕ１を波形Ｘ、キャリア信号を波形Ｃ、ＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ４を波形Ｐ１，Ｐ４で示している。図６に示すように、キャリア信号の波形Ｃは「２」と「０」との間で変化する三角波である。ＰＷＭ信号生成部２３は、指令信号Ｘｕ１がキャリア信号以上となる期間にハイレベルとなり、指令信号Ｘｕ１がキャリア信号より小さい期間にローレベルとなるパルス信号をＰＷＭ信号Ｐ１として生成する。したがって、図４において、波形Ｘが波形Ｃ以上となる期間に波形Ｐ１がハイレベルとなっており、波形Ｘが波形Ｃより小さい期間に波形Ｐ１がローレベルとなっている。なお、図６は、概念を説明するためのものなので、各キャリア信号（波形Ｃ）の周波数が低い場合で記載しているが、実際には各キャリア信号の周波数はもっと高い。また、キャリア信号は三角波信号に限定されない。

【0060】

図６における期間ｔ１（最大値固定期間）では、ＰＷＭ信号Ｐ１（波形Ｐ１）がハイレベルに固定され、ＰＷＭ信号Ｐ４（波形Ｐ４）がローレベルに固定される。この場合、ＰＷＭ信号Ｐ１，Ｐ４がそれぞれ入力されるスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４は、スイッチングを停止する。期間ｔ２（最小値固定期間）では、ＰＷＭ信号Ｐ１（波形Ｐ１）がローレベルに固定され、ＰＷＭ信号Ｐ４（波形Ｐ４）がハイレベルに固定される。この場合も、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４は、スイッチングを停止する。

【0061】

なお、ＰＷＭ信号生成部２３の構成は、上述したものに限定されない。指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１から、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６をそれぞれ駆動するためのＰＷＭ信号Ｐ１～Ｐ６を生成できるものであれば、他の方法を用いてもよい。例えば、瞬時空間ベクトル選択方式を適用する構成としてもよい。

【0062】

なお、制御回路２は、デジタル回路として実現してもよいし、アナログ回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを制御回路２として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。

【0063】

本実施形態において、制御回路２の指令信号生成部２２は図２（ｄ）に示す波形となる指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を出力し、ＰＷＭ信号生成部２３は指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１に基づいてＰＷＭ信号Ｐ１～Ｐ６を生成してインバータ回路１に出力する。インバータ回路１は、ＰＷＭ信号Ｐ１～Ｐ６に基づいて、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６のスイッチングを行う。これにより、直流電源Ｂが出力する直流電力は、交流電力に変換されて出力される。

【0064】

電力変換装置Ａ１が出力する相電圧信号Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の波形は、図２（ｄ）に示す指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の波形と同様になる。図２から判るように、指令信号Ｘｕ１とＸｖ１との差分信号は線間電圧指令信号Ｘｕｖに一致する。同様に、指令信号Ｘｖ１とＸｗ１との差分信号は線間電圧指令信号Ｘｖｗに一致し、指令信号Ｘｗ１とＸｕ１との差分信号は線間電圧指令信号Ｘｗｕに一致する。したがって、相電圧信号Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の差分信号である線間電圧信号Ｖｕｖ，Ｖｖｗ，Ｖｗｕの波形は、図２（ｂ）に示す線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕの波形Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕと同じになる。よって、線間電圧信号Ｖｕｖ，Ｖｖｗ，Ｖｗｕは三相平衡した正弦波信号となるので、電力系統Ｃの系統電圧と同期できる。したがって、電力変換装置Ａ１が出力する交流電力を電力系統Ｃに供給できる。また、電力変換装置Ａ１の出力電流の波形も、正弦波になる。

【0065】

次に、図７を参照して、電力変換装置Ａ１のシミュレーションについて説明する。図７（ｂ）は、電力変換装置Ａ１のシミュレーション結果を示している。一方、図７（ａ）は、指令信号生成処理において、変移期間Ｔｘを設定しなかった場合のシミュレーション結果を示している。図７（ａ）、（ｂ）において、最も上の段には、電力変換装置Ａ１が出力する各線間電圧信号Ｖｕｖ，Ｖｖｗ，Ｖｗｕの波形を示し、２段目には交流側の各対地電圧Ｖｇ_ｕ，Ｖｇ_ｖ，Ｖｇ_ｗの波形を示し、３段目には直流側の各対地電圧Ｖｇ_ｐ，Ｖｇ_ｎの波形を示している。４段目には、コモンモード電流の波形を示し、最下段にはＵ相の指令信号Ｘｕ１の波形を示している。なお、Ｖ相の指令信号Ｘｖ１の波形、および、Ｗ相の指令信号Ｘｗ１の波形は、図示していないが、指令信号Ｘｕ１と同様の形状で位相がずれた波形になる。

【0066】

図７（ａ）の最下段に示すように、指令信号生成処理において変移期間Ｔｘを設定しなかった場合、指令信号Ｘｕ１の波形は、モードの切り替え時に垂直に立ち上がり、または、立ち下がる波形になる。この場合でも、各線間電圧信号Ｖｕｖ，Ｖｖｗ，Ｖｗｕの波形は正弦波になっている。しかし、交流側の各対地電圧Ｖｇ_ｕ，Ｖｇ_ｖ，Ｖｇ_ｗの波形、および、直流側の各対地電圧Ｖｇ_ｐ，Ｖｇ_ｎの波形は、モードの切り替え時に大きく乱れている。また、モードの切り替え時に、コモンモード電流が大きくなっている。

【0067】

一方、図７（ｂ）の最下段に示すように、電力変換装置Ａ１の場合、指令信号Ｘｕ１の波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形になる。この場合、各線間電圧信号Ｖｕｖ，Ｖｖｗ，Ｖｗｕの波形は正弦波になり、交流側の各対地電圧Ｖｇ_ｕ，Ｖｇ_ｖ，Ｖｇ_ｗの波形、および、直流側の各対地電圧Ｖｇ_ｐ，Ｖｇ_ｎの波形は、乱れの少ない波形になっている。また、モードの切り替え時にも、大きなコモンモード電流が流れていない。

【0068】

以上のように、指令信号生成処理において変移期間Ｔｘを設定して、指令信号Ｘｕ１（Ｘｖ１，Ｘｗ１）の波形を垂直に変化する部分を含まない波形にしたことで、コモンモード電流が抑制されていることが解る。

【0069】

次に、本実施形態に係る電力変換装置Ａ１の作用および効果について説明する。

【0070】

本実施形態によると、指令信号生成部２２は、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１として、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形の信号を生成する。電力変換装置Ａ１が出力する相電圧信号Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の波形は、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の波形と同様になり、急峻に変化しないので、大きなコモンモード電流が流れない。これにより、コモンモード電流のピークを抑制して、直流側対地ノイズフィルタ３のコモンモードリアクトルおよび交流側対地ノイズフィルタ４のコモンモードリアクトルの磁気飽和を抑制できる。また、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の波形を調整するだけなので、ソフトウエアの対策だけで実施でき、電力変換装置Ａ１のハードウエアに制限を設ける必要がない。つまり、各コモンモードリアクトルのコアの磁気飽和特性の許容範囲が広くなるので、コモンモードリアクトルの選定が容易になる。また、コモンモード電流の断続的なピークを抑制できるので、電力変換装置Ａ１は、コモンモード電流によるノイズを低減できる。

【0071】

また、本実施形態によると、指令信号生成部２２は、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の生成において、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Ｔｘの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させる。これにより、指令信号生成部２２は、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形の信号として生成できる。また、本実施形態によると、指令信号生成部２２は、変移期間Ｔｘにおいて、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に線型的に変化させる。これにより、指令信号生成部２２は、変移期間Ｔｘにおいて、徐々に変化させることができる。

【0072】

また、本実施形態によると、指令信号Ｘｕ１の波形は、図３（ｄ）および図４に示すように、最大値「２」で固定される最大値固定期間と、最小値「０」で固定される最小値固定期間とを含む。ＰＷＭ信号Ｐ１は、最大値固定期間ではハイレベルに固定され、最小値固定期間ではローレベルに固定されるので、これらの期間でスイッチング素子Ｓ１のスイッチングを停止させる。ＰＷＭ信号Ｐ４は、最大値固定期間ではローレベルに固定され、最小値固定期間ではハイレベルに固定されるので、これらの期間でスイッチング素子Ｓ４のスイッチングを停止させる。したがって、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のスイッチングの回数が削減されるので、スイッチングロスを低減できる。また、指令信号Ｘｕ１において、最大値固定期間と最小値固定期間とは同じ長さである。したがって、スイッチング素子Ｓ１がオン状態になっている時間とスイッチング素子Ｓ４がオン状態になっている時間とは同等となる。これにより、スイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ４の劣化は同様に進行し、両者の寿命は同等となる。また、両者の発熱量も同等となるので、冷却部材の設計は容易になる。指令信号Ｘｖ１、Ｘｗ１の波形についても同様である。

【0073】

また、本実施形態によると、指令信号生成部２２は、線間電圧指令信号Ｘｕｖ，Ｘｖｗ，Ｘｗｕ、線間電圧指令信号Ｘｖｕ，Ｘｗｖ，Ｘｕｗ、値が「０」に固定された第１固定信号、および、値が「２」に固定された第２固定信号を用いて、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成する。したがって、指令信号生成部２２は、各スイッチング素子を一部の期間で停止させつつ、線間電圧の波形を正弦波にできる指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を、適切に生成できる。

【0074】

なお、本実施形態においては、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の上限値が「２」で下限値が「０」の場合について説明したが、これに限られない。例えば、上限値が「１」で下限値が「－１」となるように、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成してもよい。この場合、キャリア信号の上限値を「１」、下限値を「－１」とすればよい。

【0075】

本実施形態においては、指令信号生成部２２は、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に線型的に変化させる場合について説明したが、これに限られない。切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号への変化は、例えば二次曲線などの曲線的な変化であってもよい。上記（１）式および（２）式などの演算式を変更することで、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号への変化の仕方を変更できる。

【0076】

本実施形態においては、指令信号生成部２２は、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Ｔｘの間に徐々に変化させることで、指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成する場合について説明したが、これに限られない。例えば、図８に示す波形のように、指令信号生成部２２は、各モードが切り替わる前の変移期間Ｔｘの間に徐々に変化させることで、指令信号Ｘｕ１（Ｘｖ１，Ｘｗ１）を生成してもよい。また、指令信号生成部２２は、各モードが切り替わるときを含む変移期間Ｔｘの間に徐々に変化させることで、指令信号Ｘｕ１（Ｘｖ１，Ｘｗ１）を生成してもよい。

【0077】

本実施形態においては、指令信号生成部２２が、図２（ｄ）に示す波形の指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１を生成する場合について説明したが、これに限られない。指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１の波形は限定されない。指令信号Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１は、波形が、モードの切り替え時に基準信号をそのまま切り替えた波形ではなく、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させた波形であればよく、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形であればよい。

【0078】

本実施形態においては、電力変換装置Ａ１を、パワーコンディショナとして用いた場合を例として説明したが、これに限られない。本発明は、他のシステムの電力変換装置にも適用できる。

【0079】

本発明に係る電力変換装置および制御回路は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電力変換装置および制御回路の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0080】

Ａ１：電力変換装置、１：インバータ回路、２：制御回路、２１：フィードバック制御部、２２：指令信号生成部、２３：ＰＷＭ信号生成部、３：直流側対地ノイズフィルタ、４：交流側対地ノイズフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】