特許 7030070 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】

(24)【登録日】2022-02-24

(45)【発行日】2022-03-04

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20220225BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20220225BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 F

H02M7/12 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019000331

(22)【出願日】2019-01-04

(65)【公開番号】P2020110023

(43)【公開日】2020-07-16

【審査請求日】2019-01-04

(73)【特許権者】

【識別番号】517374708

【氏名又は名称】協欣電子工業股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】呉 俊緯

(72)【発明者】

【氏名】白 佳宏

(72)【発明者】

【氏名】張 建綱

【審査官】白井 孝治

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２３８４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６２０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５７４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６３３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７４８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５３２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３８８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８２２９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４２～ ７／９８

Ｈ０２Ｍ ５／４０～ ５／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源の正端子に接続される交流電力入力バスと、
負荷の一端に接続される交流電力出力バスと、
両端がそれぞれ、前記交流電源の負端子と前記負荷の他端に接続される中性バスと、
両端がそれぞれ、前記交流電力入力バスと前記中性バスとに接続された第１のコンデンサと、
前記交流電力入力バスと前記交流電力出力バスとの間に設置される第１のバスバーと、第２のバスバーと、
両端がそれぞれ、前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとに接続された第２のコンデンサと、
前記第１のバスバーに接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチに直列に接続され且つ前記第２のバスバーに接続された第２のスイッチとを含み、前記交流電力入力バスが前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に接続されて構成される第１のハーフブリッジ回路と、
前記第１のバスバーに接続された第３のスイッチと、前記第３のスイッチに直列に接続され且つ前記第２のバスバーに接続された第４のスイッチとを含み、前記交流電力出力バスが前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間に接続されて構成される第２のハーフブリッジ回路と、
前記第１のバスバーに接続された第５のスイッチと、前記第５のスイッチに直列に接続され且つ前記第２のバスバーに接続された第６のスイッチとを含み、前記中性バスが前記第５のスイッチと前記第６のスイッチとの間に接続されて構成される第３のハーフブリッジ回路と、
前記交流電力入力バスと前記第１のハーフブリッジ回路との間に設置され、一端が前記交流電力入力バスに直列に接続され、他端が前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に接続される、第１のインダクタと、
前記中性バスと前記第３のハーフブリッジ回路との間に設置され、一端が前記第５のスイッチと前記第６のスイッチとの間に接続され、他端が前記中性バスに接続される第２のインダクタと、
前記第１のハーフブリッジ回路に第１制御信号を提供し、前記第２のハーフブリッジ回路に第２制御信号を提供し、前記第３のハーフブリッジ回路に第３制御信号を提供するコントローラであって、前記第３のハーフブリッジ回路に提供する前記第３制御信号は、混合した正弦波と高周波三角波キャリアとを比較して発生されるものであり、前記混合した正弦波は第１低周波正弦波に前記第１低周波正弦波の第３高調波を混合して発生されるものであり、前記第１のハーフブリッジ回路に提供する前記第１制御信号及び前記第２のハーフブリッジ回路に提供する前記第２制御信号は、第２低周波正弦波の変調により発生されるものであり、前記第２低周波正弦波の位相は前記第１低周波正弦波と逆であるコントローラとを含むことを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

第３のインダクタと第３のコンデンサを含み、
前記第３のインダクタは、前記第２のハーフブリッジ回路と前記交流電力出力バスとの間に設置され、一端が前記交流電力出力バスに接続され、他端が前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間に接続され、
前記第３のコンデンサは、両端がそれぞれ、前記交流電力出力バスと前記中性バスとに接続され、前記第３のインダクタとフィルタ回路を構成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】

前記第１低周波正弦波と前記第２低周波正弦波の周波数は、前記電力変換装置に入力される入力交流電力の周波数、又は、前記電力変換装置によって出力される出力交流電力の周波数と同じであ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4】

前記コントローラが前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとに提供する前記第１制御信号、及び前記コントローラが前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとに提供する前記第２制御信号は、それぞれ前記第２低周波正弦波と前記高周波三角波キャリアとを比較して発生されるものであることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

第１の差動アンプと、第２の差動アンプと、第３の差動アンプと、一端が前記交流電力入力バスに接続され、他端が前記第１のインダクタの一端に接続され且つ前記コントローラに入力電流信号を出力する第１の電流検出素子と、前記第２のハーフブリッジ回路と前記交流電力出力バスとの間に設置され、一端が前記交流電力出力バスに直列に接続され、他端が前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間とに直列に接続された第３のインダクタと、一端が前記第３のインダクタの一端に接続され、他端が前記交流電力出力バスに接続されて前記コントローラに出力電流信号を出力する第２の電流検出素子と、一端が前記第２の電流検出素子と前記第３のインダクタとの間に接続され、他端が前記中性バスに接続され且つ前記第３のインダクタとフィルタ回路を構成する第３のコンデンサと、一端が前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間に接続され、他端が前記第３のインダクタの他端に接続されて前記コントローラに転流電流信号を出力する第３の電流検出素子とを含み、
前記第１の差動アンプは前記交流電力入力バスに接続された第１の入力端子と、前記中性バスに接続された第２の入力端子と、前記コントローラに入力電圧信号を提供する第１の出力端子とを含み、前記第２の差動アンプは前記交流電力出力バスに接続された第３の入力端子と、前記中性バスに接続された第４の入力端子と、前記コントローラに出力電圧信号を提供する第２の出力端子とを含み、前記第３の差動アンプは前記第１のバスバーに接続された第５の入力端子と、前記第２のバスバーに接続された第６の入力端子と、前記コントローラにバスバー電圧信号を提供する第３の出力端子とを含み、前記コントローラは前記入力電流信号と、前記入力電圧信号と、前記バスバー電圧信号とに基づいて前記第１のハーフブリッジ回路に出力する前記第１制御信号を調整し、且つ前記出力電流信号と、前記出力電圧信号と、前記転流電流信号とに基づいて前記第２のハーフブリッジ回路に出力する前記第２制御信号を調整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6】

前記第１の入力端子と、前記第２の入力端子と、前記第３の入力端子と、前記第４の入力端子と、前記第５の入力端子と、前記第６の入力端子とには、少なくとも２つの抵抗を含む直列接続分圧抵抗がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとに接続された直流電力変換回路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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置に関し、特に制御信号を用いて、位相変換後の電流が連続せず、出力された交流電力の全高調波歪（ＴＨＤ）が大きいという問題を緩和する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

米国登録特許第ＵＳ６３１０７８７号、米国登録特許第ＵＳ６１８１５８１号、欧州登録特許第ＥＰ１９６９６９４号等の特許は、電力変換装置を開示している。これらの電力変換装置は、電力の制御を行うものであるか、出力された交流電力は位相変換後の電流が連続せず、出力された交流電力の全高調波歪が大きいという問題を抱えていた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、従来の回路において出力された交流電力は位相変換後の電流が連続せず、全高調波歪が大きいという問題を解決するためになされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記課題を解決するための本発明は、電力変換装置を提供する。交流電力入力バスと、交流電力出力バスと、中性バスと、前記交流電力入力バスと前記中性バスとに接続された第１のコンデンサと、前記交流電力入力バスに接続された第１のインダクタと、第１のバスバーと、第２のバスバーと、前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとに接続された第２のコンデンサと、第１のハーフブリッジ回路と、第２のハーフブリッジ回路と、第３のハーフブリッジ回路と、第２のインダクタと、コントローラとを含む。前記第１のハーフブリッジ回路は前記第１のバスバーに接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチに直列に接続され且つ前記第２のバスバーに接続された第２のスイッチとを含み、前記第１のインダクタが前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に接続され、前記第２のハーフブリッジ回路は前記第１のバスバーに接続された第３のスイッチと、前記第３のスイッチに直列に接続され且つ前記第２のバスバーに接続された第４のスイッチとを含み、前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間に前記交流電力出力バスが接続され、前記第３のハーフブリッジ回路は前記第１のバスバーに接続された第５のスイッチと、前記第５のスイッチに直列に接続され且つ前記第２のバスバーに接続された第６のスイッチとを含み、前記第２のインダクタの一端が前記第５のスイッチと前記第６のスイッチとの間に接続され、他端が前記中性バスに接続される。前記コントローラは前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチと、前記第３のスイッチと、前記第４のスイッチと、前記第５のスイッチと、前記第６のスイッチとに制御信号を提供する。前記コントローラが前記第２のハーフブリッジ回路又は前記第３のハーフブリッジ回路に提供する前記制御信号は、混合した正弦波（以下、混合正弦波という）と高周波三角波キャリアとを比較して発生されるものであり、前記混合正弦波は低周波正弦波に前記低周波正弦波の第３高調波を混合して発生されるものであり、前記第１のハーフブリッジ回路及び前記第２のハーフブリッジ回路にて変調させる前記制御信号における前記低周波正弦波の位相は前記第３のハーフブリッジ回路にて変調させる前記制御信号における前記低周波正弦波と逆である。

【0005】

本発明に係る装置の一つの実施形態において、前記電力変換装置は、前記交流電力出力バスと、前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間とに接続された第３のインダクタと、前記交流電力出力バスと前記中性バスとの間に接続され且つ前記第３のインダクタとフィルタ回路を構成する第３のコンデンサとを含む。

【0006】

本発明に係る装置の一つの実施形態において、前記低周波正弦波の周波数は、前記電力変換装置に入力されるか、又は、前記電力変換装置によって出力される出力交流電力の周波数と同じである。

【0007】

本発明に係る装置の一つの実施形態において、前記コントローラが前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチと、前記第３のスイッチと、前記第４のスイッチとに提供する前記制御信号はそれぞれ前記低周波正弦波と前記高周波三角波キャリアとを比較して発生されるものである。

【0008】

本発明に係る装置の一つの実施形態において、前記電力変換装置は第１の差動アンプと、第２の差動アンプと、第３の差動アンプと、前記交流電力入力バスと前記第１のインダクタとに直列に接続され且つ前記コントローラに入力電流信号を出力する第１の電流検出素子と、前記交流電力出力バスに直列に接続され且つ前記コントローラに出力電流信号を出力する第２の電流検出素子と、前記交流電力出力バスと、前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間とに接続された第３のインダクタと、前記交流電力出力バスと前記中性バスとの間に接続され且つ前記第３のインダクタとフィルタ回路を構成する第３のコンデンサと、前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの間に接続され且つ前記第３のインダクタに直列に接続されて前記コントローラに転流電流信号を出力する第３の電流検出素子とを含む。前記第１の差動アンプは前記交流電力入力バスに接続された第１の入力端子と、前記中性バスに接続された第２の入力端子と、前記コントローラに入力電圧信号を提供する第１の出力端子とを含み、前記第２の差動アンプは前記交流電力出力バスに接続された第３の入力端子と、前記中性バスに接続された第４の入力端子と、前記コントローラに出力電圧信号を提供する第２の出力端子とを含み、前記第３の差動アンプは前記第１のバスバーに接続された第５の入力端子と、前記第２のバスバーに接続された第６の入力端子と、前記コントローラにバスバー電圧信号を提供する第３の出力端子とを含み、前記コントローラは前記入力電流信号と、前記入力電圧信号と、前記バスバー電圧信号とに基づいて前記第１のハーフブリッジ回路に出力する制御信号を調整し、且つ前記出力電流信号と、前記出力電圧信号と、前記転流電流信号とに基づいて前記第２のハーフブリッジ回路に出力する制御信号を調整する。

【0009】

本発明に係る装置の一つの実施形態において、前記第１の入力端子と、前記第２の入力端子と、前記第３の入力端子と、前記第４の入力端子と、前記第５の入力端子と、前記第６の入力端子とには、直列接続分圧抵抗がそれぞれ設けられ、各前記直列接続分圧抵抗は少なくとも２つの抵抗からなる。

【0010】

本発明に係る装置の一つの実施形態において、前記電力変換装置は前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとに接続された直流電力変換回路を有する。

【発明の効果】

【0011】

上述した内容より、本発明は従来技術に比べて以下の利点を有することが明らかになる。本発明に係る電力変換装置において、第１のハーフブリッジ回路、第２のハーフブリッジ回路及び第３のハーフブリッジ回路はいずれも高周波切替制御を採用し、且つ第３のハーフブリッジ回路を制御する制御信号が混合正弦波と高周波三角波キャリアとを比較して発生され、混合正弦波が低周波正弦波に低周波正弦波の第３高調波を混合して発生されるように構成することにより、出力交流電力が位相を変換する時（すなわち位相角が３５５～５度である時又は位相角が１７５～１８５度である時）の出力電流が連続し、且つ安定的な位相変換を実現できるという利点を有する。また、本発明による装置は、出力交流電力の全高調波歪が大きいという問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態による電力変換装置の回路構成を概略的に示す図である。

【図2】本発明の一実施形態による電力変換装置においてコントローラが制御信号を発生することを概略的に示す図である。

【図3】本発明の一実施形態による電力変換装置における各制御信号の発生を概略的に示す図である。

【図4】本発明の一実施形態による電力変換装置における各制御信号と出力交流電力との波形を比較する図である。

【図5】本発明のもう一つの実施形態による電力変換装置においてコントローラが制御信号を発生することを概略的に示す図である。

【図6】本発明のもう一つの実施形態による電力変換装置における各制御信号と出力交流電力との波形を比較する図である。

【図7】本発明のさらにもう一つの実施形態による電力変換装置の回路構成を概略的に示す図である。

【図8】本発明の一実施形態による電力変換装置の第１の差動アンプを概略的に示す図である。

【図9】本発明のさらにもう一つの実施形態による電力変換装置の回路構成を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下各図を参照しながら、本発明を詳細に説明する。

【0014】

図１～図４に示すように、本発明は電力変換装置１００を提供する。電力変換装置１００は、無停電電源装置又は通信機器に設置され、且つ当該装置を並列に接続することにより複数を具備するように実施してもよい。電力変換装置１００は、交流電力入力バス１１と、交流電力出力バス１２と、中性バス１３と、交流電力入力バス１１と中性バス１３とに接続された第１のコンデンサ１４と、交流電力入力バス１１に接続された第１のインダクタ１５と、第１のバスバー１６と、第２のバスバー１７と、第１のバスバー１６と第２のバスバー１７とに接続された第２のコンデンサ１８と、第１のハーフブリッジ回路１９と、第２のハーフブリッジ回路２０と、第３のハーフブリッジ回路２１と、第２のインダクタ２２と、コントローラ２３とを含む。交流電力入力バス１１及び中性バス１３が交流電源５０の正端子、負端子にそれぞれ接続され、交流電力出力バス１２及び中性バス１３は、負荷５１の一端にそれぞれ接続されて負荷５１に出力交流電力５２を提供する。第１のハーフブリッジ回路１９は、第１のバスバー１６に接続された第１のスイッチ１９１と、第１のスイッチ１９１に直列に接続され且つ第２のバスバー１７に接続された第２のスイッチ１９２とを含み、第１のインダクタ１５が第１のスイッチ１９１と第２のスイッチ１９２との間に接続される。第２のハーフブリッジ回路２０は第１のバスバー１６に接続された第３のスイッチ２０１と、第３のスイッチ２０１に直列に接続され且つ第２のバスバー１７に接続された第４のスイッチ２０２とを含み、第３のスイッチ２０１と第４のスイッチ２０２との間に交流電力出力バス１２が接続される。第３のハーフブリッジ回路２１は第１のバスバー１６に接続された第５のスイッチ２１１と、第５のスイッチ２１１に直列に接続され且つ第２のバスバー１７に接続された第６のスイッチ２１２とを含み、第２のインダクタ２２の一端が第５のスイッチ２１１と第６のスイッチ２１２との間に接続され、他端が中性バス１３に接続される。さらに、第１のスイッチ１９１、第２のスイッチ１９２、第３のスイッチ２０１、第４のスイッチ２０２、第５のスイッチ２１１及び第６のスイッチ２１２はそれぞれＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であってもよい。さらに、本発明に係る電力変換装置１００において、第１のコンデンサ１４と、第１のインダクタ１５と、第２のインダクタ２２と、第１のスイッチ１９１と、第２のスイッチ１９２と、第５のスイッチ２１１と、第６のスイッチ２１２とにより整流回路４０を構成し、また、第２のインダクタ２２と、第３のインダクタ２９と、第３のスイッチ２０１と、第４のスイッチ２０２と、第５のスイッチ２１１と、第６のスイッチ２１２とによりコンバータ回路４１を構成する。整流回路４０は、交流電力を直流電力に変換し、コンバータ回路４１は直流電力を交流電力に変換する。

【0015】

さらに、図１～図４に示すように、コントローラ２３はマイクロコントローラ（ＭＣＵ）であり、コントローラ２３は、第１のスイッチ１９１と、第２のスイッチ１９２と、第３のスイッチ２０１と、第４のスイッチ２０２と、第５のスイッチ２１１と、第６のスイッチ２１２とにそれぞれ接続され、且つ起動した後に第１のスイッチ１９１と、第２のスイッチ１９２と、第３のスイッチ２０１と、第４のスイッチ２０２と、第５のスイッチ２１１と、第６のスイッチ２１２とにそれぞれ制御信号（６０、６１、６２、６３、６４、６５）を出力し、各制御信号（６０、６１、６２、６３、６４、６５）がそれぞれパルス幅変調（ＰＷＭ）により発生され、第１のスイッチ１９１と、第２のスイッチ１９２と、第３のスイッチ２０１と、第４のスイッチ２０２と、第５のスイッチ２１１と、第６のスイッチ２１２とが制御信号（６０、６１、６２、６３、６４、６５）の一つを受信するとオン状態又はオフ状態になるように構成される。さらに、本発明に係る装置の一つの実施形態において、出力交流電力５２の全高調波歪を解消して、出力電流が連続しないという問題を解決するために、コントローラ２３が第３のハーフブリッジ回路２１に提供する制御信号６４、６５は、混合正弦波７０と高周波三角波キャリア７１とを比較して発生され、混合正弦波７０は、低周波正弦波７２に低周波正弦波７２の第３高調波（図中７３）を混合して発生されるものである。第３高調波７３は正弦波であり、且つその周波数が低周波正弦波７２より高い。第５のスイッチ２１１及び第６のスイッチ２１２が受信した制御信号６４、６５は逆の位相である。すなわち、第５のスイッチ２１１がオンした時に、第６のスイッチ２１２がオフし、第５のスイッチ２１１がオフした時に、第６のスイッチ２１２がオンするように設定されてもよい。低周波正弦波７２の周波数は、電力変換装置１００に入力されるか、又は、電力変換装置１００によって出力される出力交流電力５２の周波数と同じである。例えば、出力交流電力５２の周波数が５０Ｈｚであれば、低周波正弦波７２の周波数は５０Ｈｚである。また、コントローラ２３が第１のスイッチ１９１と、第２のスイッチ１９２と、第３のスイッチ２０１と、第４のスイッチ２０２とに提供する制御信号（６０、６１、６２、６３）は、別の低周波正弦波７４と高周波三角波キャリア７１とを比較して発生されるものである。なお、本発明の各実施形態に係る電力変換装置において、第１のハーフブリッジ回路１９及び第２のハーフブリッジ回路２０にて変調させる制御信号（６０、６１、６２、６３）における低周波正弦波７４の位相は、第３のハーフブリッジ回路２１にて変調させる制御信号６４、６５の低周波正弦波と逆である。図３（Ａ）、図３（Ｃ）は第１のハーフブリッジ回路１９及び第２のハーフブリッジ回路２０に制御信号６０、６１、６２、６３を出力して変調させることを概略的に示し、図３（Ｂ）は第３のハーフブリッジ回路２１に制御信号６４、６５を出力して変調させることを概略的に示している。なお、第１のスイッチ１９１及び第２のスイッチ１９２が受信した制御信号６０、６１は、逆の位相に設定されてもよい。第３のスイッチ２０１及び第４のスイッチ２０２が受信した制御信号６２、６３は、逆の位相に設定されてもよい。このように設定するのは、ハーフブリッジ回路に短絡が生じることを避けるためであり、これについては当業者にとって自明であるため、詳細な説明を省略する。

【0016】

図５に示すように、上記形態で実施する以外に、コントローラ２３が第３のハーフブリッジ回路２１に提供する制御信号６４、６５は、前記信号の変調方式を採用しなくてもよい。すなわち、制御信号６４、６５を発生させる時に混合正弦波７０を使用しないように実施してもよい。当該実施形態に係る装置において、コントローラ２３が第２のハーフブリッジ回路２０に提供する制御信号６２、６３は、混合正弦波７５と高周波三角波キャリア７１とを比較して発生され、混合正弦波７５は同じく、低周波正弦波７４に低周波正弦波７４の第３高調波（図中７６）を混合して発生されるものである。なお、当該実施形態に係る装置において、第１のハーフブリッジ回路１９を制御する制御信号６０、６１は、高周波制御信号であってもよく、第３のハーフブリッジ回路２１を制御する制御信号６４、６５は、実施時の要件に応じて、高周波制御信号又は低周波制御信号であってもよい。さらに図６に示すように、本発明に係る装置の一つの実施形態において、制御信号６４、６５は基本的に低周波数であり、制御信号６４、６５の制御電位を切り替える時点は、出力交流電力５２の位相角が１７５～１８５度又は３５５～５度にある時に対応し、前記２つの区間で制御信号６４、６５を高周波数にして実施する。

【0017】

図７に示すように、本発明に係る装置の一つの実施形態において、電力変換装置１００は、第１の差動アンプ２４と、第２の差動アンプ２５と、第３の差動アンプ２６と、交流電力入力バス１１と第１のインダクタ１５とに直列に接続され且つコントローラ２３に入力電流信号８０を出力する第１の電流検出素子２７と、交流電力出力バス１２に直列に接続され且つコントローラ２３に出力電流信号８１を出力する第２の電流検出素子２８とを含む。第１の差動アンプ２４は、交流電力入力バス１１に接続された第１の入力端子２４１と、中性バス１３に接続された第２の入力端子２４２と、コントローラ２３に入力電圧信号８２を提供する第１の出力端子２４３とを含む。第２の差動アンプ２５は、交流電力出力バス１２に接続された第３の入力端子２５１と、中性バス１３に接続された第４の入力端子２５２と、コントローラ２３に出力電圧信号８３を提供する第２の出力端子２５３とを含む。第３の差動アンプ２６は、第１のバスバー１６に接続された第５の入力端子２６１と、第２のバスバー１７に接続された第６の入力端子２６２と、コントローラ２３にバスバー電圧信号８４を提供する第３の出力端子２６３とを含む。このように構成することにより、コントローラ２３は、動作状態に応じて、第１のスイッチ１９１と、第２のスイッチ１９２と、第３のスイッチ２０１と、第４のスイッチ２０２とに対する制御を調整して、補償を行うことができる。図８に示すように、本発明に係る装置の一つの実施形態において、第１の入力端子２４１、第２の入力端子２４２には、直列接続分圧抵抗２４４、２４５がそれぞれ設けられ、各直列接続分圧抵抗２４４（２４５）は少なくとも２つの抵抗からなる。関連する図には第１の入力端子２４１及び第２の入力端子２４２に直列接続分圧抵抗２４４、２４５が設けられた形態を示しているが、本発明に係る装置を実施する際に、第３の入力端子２５１と、第４の入力端子２５２と、第５の入力端子２６１と、第６の入力端子２６２とにも、図示していない前記直列接続分圧抵抗を設けてもよい。このように構成することにより、直列接続分圧抵抗２４４、２４５によって、入力された電圧又は電流を分担することができる。

【0018】

図１～図５を参照すると、前述したように、電力変換装置１００は、交流電力出力バス１２と、第３のスイッチ２０１と第４のスイッチ２０２との間に接続された第３のインダクタ２９と、交流電力出力バス１２と中性バス１３との間に接続され且つ第３のインダクタ２９とフィルタ回路４２を構成する第３のコンデンサ３０とをさらに含む。このように構成することにより、コンバータ回路４１におけるノイズをフィルタリングして除去することができる。さらに、当該実施形態に係る装置において、電力変換装置１００は、第３のスイッチ２０１と第４のスイッチ２０２との間に接続され且つ第３のインダクタ２９に直列に接続されてコントローラ２３に転流電流信号８５を出力する第３の電流検出素子３１をさらに含む。コントローラ２３は、入力電流信号８０と、入力電圧信号８２と、バスバー電圧信号８４とに基づいて第１のハーフブリッジ回路１９に出力する制御信号６０、６１を調整し、且つ出力電流信号８１と、出力電圧信号８３と、転流電流信号８５とに基づいて第２のハーフブリッジ回路２０に出力する制御信号６２、６３を調整する。

【0019】

図９に示すように、本発明に係る装置の一つの実施形態において、電力変換装置１００は、第１のバスバー１６と第２のバスバー１７とに接続された直流電力変換回路３２をさらに含む。直流電力変換回路３２は、直流電力の変調のために用いるか、又はそれに含まれるエネルギー貯蔵素子で充電することにより、電力変換装置１００の予備電源として用いることができる。前記エネルギー貯蔵素子は、バッテリ又は電気二重層コンデンサなどである。

【0020】

上述した内容より分かるように、本発明に係る電力変換装置は、第２のハーフブリッジ回路２０又は第３のハーフブリッジ回路２１の制御信号６２、６３、６４、６５が混合正弦波７０（又は７５）と高周波三角波キャリア７１とを比較して発生されるように構成することにより、出力交流電力５２が位相を変換する時（すなわち位相角が３５５～５度で時又は位相角が１７５～１８５である時）の出力電流が連続し、安定的な位相変換を実現できるという利点を有し、また、出力交流電力５２の全高調波歪を低減することができる。

【符号の説明】

【0021】

１００ 電力変換装置
１１ 交流電力入力バス
１２ 交流電力出力バス
１３ 中性バス
１４ 第１のコンデンサ
１５ 第１のインダクタ
１６ 第１のバスバー
１７ 第２のバスバー
１８ 第２のコンデンサ
１９ 第１のハーフブリッジ回路
１９１ 第１のスイッチ
１９２ 第２のスイッチ
２０ 第２のハーフブリッジ回路
２０１ 第３のスイッチ
２０２ 第４のスイッチ
２１ 第３のハーフブリッジ回路
２１１ 第５のスイッチ
２１２ 第６のスイッチ
２２ 第２のインダクタ
２３ コントローラ
２４ 第１の差動アンプ
２４１ 第１の入力端子
２４２ 第２の入力端子
２４３ 第１の出力端子
２４４、２４５ 各直列接続分圧抵抗
２５ 第２の差動アンプ
２５１ 第３の入力端子
２５２ 第４の入力端子
２５３ 第２の出力端子
２６ 第３の差動アンプ
２６１ 第５の入力端子
２６２ 第６の入力端子
２６３ 第３の出力端子
２７ 第１の電流検出素子
２８ 第２の電流検出素子
２９ 第３のインダクタ
３０ 第３のコンデンサ
３１ 第３の電流検出素子
３２ 直流電力変換回路
４０ 整流回路
４１ コンバータ回路
４２ フィルタ回路
５０ 交流電源
５１ 負荷
５２ 交流電力
６０、６１、６２、６３、６４、６５ 制御信号
７０ 混合正弦波
７１ 高周波三角波キャリア
７２ 低周波正弦波
７３ 第３高調波
７４ 低周波正弦波
７５ 混合正弦波
７６ 第３高調波
８０ 入力電流信号
８１ 出力電流信号
８２ 入力電圧信号
８３ 出力電圧信号
８４ バスバー電圧信号
８５ 転流電流信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】