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特許7183952電力変換装置、電力供給システム、および電力変換装置の制御システム
(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】2022-11-28
(45)【発行日】2022-12-06
(54)【発明の名称】電力変換装置、電力供給システム、および電力変換装置の制御システム
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20221129BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 F
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2019102463
(22)【出願日】2019-05-31
(65)【公開番号】P2020198678
(43)【公開日】2020-12-10
【審査請求日】2021-12-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】龍 建儒
【審査官】柳下 勝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０７９１３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第９６２７９６１（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の電圧線と第１のノードとの間の経路に設けられた第１のスイッチング素子と、第２の電圧線と第１のノードとの間の経路に設けられた第２のスイッチング素子とを含む第１のスイッチング素子ペアと、第１の電圧線と第２のノードとの間の経路に設けられた第３のスイッチング素子と、第２の電圧線と第２のノード間との間の経路に設けられた第４のスイッチング素子とを含む第２のスイッチング素子ペアと、
第１の電圧線と第３のノードとの間の経路に設けられた第５のスイッチング素子と、第２の電圧線と第３のノードとの間の経路に設けられた第６のスイッチング素子とを含む第３のスイッチング素子ペアと、
第１の出力端子、第２の出力端子、および第３の出力端子と、
前記第１のノードと前記第１の出力端子との間の第１の経路、前記第２のノードと前記第２の出力端子との間の第２の経路、および前記第３のノードと前記第３の出力端子との間の第３の経路において、前記第１のノード、前記第２のノード、および前記第３のノードから前記第１の出力端子、前記第２の出力端子、および前記第３の出力端子に向かってこの順に配置された第１の回路および第２の回路を有し、前記第１の回路は、前記第１の経路、前記第２の経路、および前記第３の経路のうちの前記第３の経路を含む２以上の経路のそれぞれに設けられたリアクトルを含み、前記第２の回路は、前記第１の経路と前記第３の経路との間に設けられた第１の容量素子と、前記第２の経路と前記第３の経路との間に設けられた第２の容量素子とを含むローパスフィルタと、
前記第１のスイッチング素子ペア、前記第２のスイッチング素子ペア、および前記第３のスイッチング素子ペアのスイッチング動作を制御可能な制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記第１の経路における前記ローパスフィルタの出力電圧および前記第３の経路における前記ローパスフィルタの出力電圧の差電圧である第１の電圧の指令値である第１の電圧指令値を生成可能であり、
前記第２の経路における前記ローパスフィルタの出力電圧および前記第３の経路における前記ローパスフィルタの出力電圧の差電圧である第２の電圧の指令値である第２の電圧指令値を生成可能であり、
前記第１の電圧指令値、前記第１の電圧、および前記第１の出力端子に流れる第１の負荷電流に基づいて、前記第１の経路に流れる第１の電流の指令値である第１の電流指令値を生成可能であり、
前記第２の電圧指令値、前記第２の電圧、および前記第２の出力端子に流れる第２の負荷電流に基づいて、前記第２の経路に流れる第２の電流の指令値である第２の電流指令値を生成可能であり、
前記第１の電流指令値および前記第２の電流指令値に基づいて前記スイッチング動作を制御可能である
電力変換装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記第１の電流指令値および前記第２の電流指令値の和、前記第１の電流指令値および前記第２の電流指令値の差に基づいて、前記スイッチング動作を制御可能である請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記第１の電流指令値および前記第２の電流指令値の差と、前記第１の電流および前記第２の電流の差と、前記第１の電圧および前記第２の電圧の差に基づいて、第１のデューティ比指令値を生成可能であり、
前記第１の電流指令値および前記第２の電流指令値の和と、前記第１の電流および前記第２の電流の和と、前記第１の電圧および前記第２の電圧の和に基づいて、第２のデューティ比指令値を生成可能であり、
前記第１のデューティ比指令値および前記第２のデューティ比指令値に基づいて、前記スイッチング動作を制御可能である
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記制御部は、第１の制御モード、第２の制御モード、および第３の制御モードを含む複数の制御モードの間で制御モードを切り換えることが可能であり、
前記第１の制御モードにおいては、前記第１のデューティ比指令値に基づいて、前記第１のスイッチング素子ペアおよび前記第２のスイッチング素子ペアの動作を制御するとともに、前記第２のデューティ比指令値に基づいて、前記第３のスイッチング素子ペアの動作を制御することが可能であり、
前記第２の制御モードにおいては、前記第１のデューティ比指令値に基づいて、前記第１のスイッチング素子ペアおよび前記第３のスイッチング素子ペアの動作を制御するとともに、前記第２のスイッチング素子ペアの動作を停止させることが可能であり、
前記第３の制御モードにおいては、前記第１のデューティ比指令値に基づいて、前記第２のスイッチング素子ペアおよび前記第３のスイッチング素子ペアの動作を制御するとともに、前記第１のスイッチング素子ペアの動作を停止させることが可能である
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御部は、第１の制御モード、第２の制御モード、および第３の制御モードを含む複数の制御モードの間で制御モードを切り換えることが可能であり、
前記第２の制御モードにおいては、前記第２の電流指令値を所定の指令値に設定可能であり、
前記第３の制御モードにおいては、前記第１の電流指令値を前記所定の指令値に設定可能である
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記第１の電圧、前記第２の電圧、前記第１の電流、前記第２の電流、および外部からの制御信号のうちの１つ以上に基づいて、前記制御モードを切り換えることが可能である請求項４または請求項５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記第１の経路において、前記ローパスフィルタおよび前記第１の出力端子の間に設けられた第１のスイッチと、前記第２の経路において、前記ローパスフィルタおよび前記第２の出力端子の間に設けられた第２のスイッチと、
前記第３の経路において、前記ローパスフィルタおよび前記第３の出力端子の間に設けられた第３のスイッチと
をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１の制御モードにおいては、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチをオン状態にすることが可能であり、
前記第２の制御モードにおいては、前記第１のスイッチおよび前記第３のスイッチをオン状態にするとともに、前記第２のスイッチをオフ状態にすることが可能であり、
前記第３の制御モードにおいては、前記第２のスイッチおよび前記第３のスイッチをオン状態にするとともに、前記第１のスイッチをオフ状態にすることが可能である
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記第１の経路に接続された第１の入力端子と、前記第２の経路に接続された第２の入力端子と、
前記第１の経路において、前記ローパスフィルタおよび前記第１の入力端子の間に設けられた第４のスイッチと、
前記第２の経路において、前記ローパスフィルタおよび前記第２の入力端子の間に設けられた第５のスイッチと
をさらに備え、
前記複数の制御モードは、前記第１の制御モード、前記第２の制御モード、および前記第３の制御モードに加え、さらに第４の制御モードを含み、
前記制御部は、
前記第１の制御モード、前記第２の制御モード、前記第３の制御モードにおいては、前記第４のスイッチおよび前記第５のスイッチをオフ状態にすることが可能であり、
前記第４の制御モードにおいては、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、および前記第３のスイッチをオフ状態にするとともに、前記第４のスイッチおよび前記第５のスイッチをオン状態にすることが可能であり、前記スイッチング動作を制御することにより、前記第１の電圧線での電圧および前記第２の電圧線での電圧の差電圧を制御することが可能である
請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項9】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電力変換装置と、前記電力変換装置の前記第１の電圧線および前記第２の電圧線に接続された直流電源と
を備え、
前記電力変換装置は、前記直流電源から供給された直流電力に基づいて交流電力を生成可能な
電力供給システム。
【請求項10】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電力変換装置と、前記電力変換装置の前記第１の電圧線および前記第２の電圧線に接続された直流電源と
を備え、
前記電力変換装置は、
前記第１の経路に接続された第１の入力端子と、
前記第２の経路に接続された第２の入力端子と
を有し、
前記直流電源から供給された直流電力に基づいて交流電力を生成可能な第１の動作と、
前記第１の入力端子および前記第２の入力端子に接続された電源装置から供給された交流電力に基づいて、前記直流電源に供給する直流電力を生成可能な第２の動作と
を選択的に行うことが可能な
電力変換装置の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置、電力供給システム、および電力変換装置の制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば家庭内の電子機器に電力を供給する場合に、しばしば、互いに位相が異なる２つの交流電圧を伝える２つの電圧線と、中性点電圧を伝える１つの中性線を有する、単相３線式の電力変換装置が利用される。例えば、特許文献１～３には、単相３線式の電力変換装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－２３１２５９号公報
【文献】特開２０１５－２６５７号公報
【文献】特開２０１５－２７１９７号公報
【非特許文献】
【0004】
【文献】Chienru Lung, Hiroaki Kakigano, Yushi Miura, Toshifumi Ise“Implementation of Sigma-Delta Modulation Controller for Single-Phase Three-Wire Inverter in Stand-Alone Operation Applied for Hybrid Generation System for Residential Houses.”, PEDS2013, pp.680-685.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
電力変換装置では、例えば、負荷が過負荷状態である場合には、その負荷に対する電力供給が停止されることが望まれており、電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができることが期待されている。
【0006】
電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができる電力変換装置、電力供給システム、および電力変換装置の制御システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の電力変換装置は、第１のスイッチング素子ペアと、第２のスイッチング素子ペアと、第３のスイッチング素子ペアと、第１の出力端子と、第２の出力端子と、第３の出力端子と、ローパスフィルタと、制御部とを備える。第１のスイッチング素子ペアは、第１の電圧線と第１のノードとの間の経路に設けられた第１のスイッチング素子と、第２の電圧線と第１のノードとの間の経路に設けられた第２のスイッチング素子とを含んでいる。第２のスイッチング素子ペアは、第１の電圧線と第２のノードとの間の経路に設けられた第３のスイッチング素子と、第２の電圧線と第２のノードとの間の経路に設けられた第４のスイッチング素子とを含んでいる。第３のスイッチング素子ペアは、第１の電圧線と第３のノードとの間の経路に設けられた第５のスイッチング素子と、第２の電圧線と第３のノードとの間の経路に設けられた第６のスイッチング素子とを含んでいる。ローパスフィルタは、第１のノードと第１の出力端子との間の第１の経路、第２のノードと第２の出力端子との間の第２の経路、および第３のノードと第３の出力端子との間の第３の経路において、第１のノード、第２のノード、および第３のノードから第１の出力端子、第２の出力端子、および第３の出力端子に向かってこの順に配置された第１の回路および第２の回路を有している。第１の回路は、第１の経路、第２の経路、および第３の経路のうちの第３の経路を含む２以上の経路のそれぞれに設けられたリアクトルを含んでいる。第２の回路は、第１の経路と第３の経路との間に設けられた第１の容量素子と、第２の経路と第３の経路との間に設けられた第２の容量素子とを含んでいる。制御部は、第１のスイッチング素子ペア、第２のスイッチング素子ペア、および第３のスイッチング素子ペアのスイッチング動作を制御可能である。上記制御部は、第１の経路におけるローパスフィルタの出力電圧および第３の経路におけるローパスフィルタの出力電圧の差電圧である第１の電圧の指令値である第１の電圧指令値を生成可能であり、第２の経路におけるローパスフィルタの出力電圧および第３の経路におけるローパスフィルタの出力電圧の差電圧である第２の電圧の指令値である第２の電圧指令値を生成可能であり、第１の電圧指令値、第１の電圧、および第１の出力端子に流れる第１の負荷電流に基づいて、第１の経路に流れる第１の電流の指令値である第１の電流指令値を生成可能であり、第２の電圧指令値、第２の電圧、および第２の出力端子に流れる第２の負荷電流に基づいて、第２の経路に流れる第２の電流の指令値である第２の電流指令値を生成可能であり、第１の電流指令値および第２の電流指令値に基づいてスイッチング動作を制御可能である。
【0008】
本発明の電力供給システムは、上記電力変換装置と、直流電源とを備えている。直流電源は、上記電力変換装置の第１の電圧線および第２の電圧線に接続される。上記電力変換装置は、直流電源から供給された直流電力に基づいて交流電力を生成可能である。
【0009】
本発明の電力変換装置の制御システムは、上記電力変換装置と、直流電源とを備えている。直流電源は、上記電力変換装置の第１の電圧線および第２の電圧線に接続される。上記電力変換装置は、第１の経路に接続された第１の入力端子と、第２の経路に接続された第２の入力端子とを有している。上記電力変換装置は、直流電源から供給された直流電力に基づいて交流電力を生成可能な第１の動作と、第１の入力端子および第２の入力端子に接続された電源装置から供給された交流電力に基づいて、直流電源に供給する直流電力を生成可能な第２の動作とを選択的に行うことが可能である。
【発明の効果】
【0010】
本発明の電力変換装置、電力供給システム、および電力変換装置の制御システムによれば、第１の経路におけるローパスフィルタの出力電圧および第３の経路におけるローパスフィルタの出力電圧の差電圧である第１の電圧の指令値である第１の電圧指令値を生成し、第２の経路におけるローパスフィルタの出力電圧および第３の経路におけるローパスフィルタの出力電圧の差電圧である第２の電圧の指令値である第２の電圧指令値を生成し、第１の電圧指令値、第１の電圧、および第１の出力端子に流れる第１の負荷電流に基づいて、第１の経路に流れる第１の電流の指令値である第１の電流指令値を生成し、第２の電圧指令値、第２の電圧、および第２の出力端子に流れる第２の負荷電流に基づいて、第２の経路に流れる第２の電流の指令値である第２の電流指令値を生成し、第１の電流指令値および第２の電流指令値に基づいてスイッチング動作を制御するようにしたので、電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の一実施の形態に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
【図10】シミュレーション条件を表す表である。
【図13】変形例に係るデューティ比生成部の一構成例を表すブロック図である。
【図14】他の変形例に係るデューティ比生成部の一構成例を表すブロック図である。
【図15】他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
【図16】他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
［構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置（電力変換装置１）の一構成例を表すものである。この電力変換装置１は、単相３線出力動作および単相２線出力動作を選択的に行うことが可能な、自立運転を行うＤＣ／ＡＣインバータである。電力変換装置１は、入力端子Ｔ１１，Ｔ１２と、出力端子Ｔ２１，Ｔ２２, Ｔ２３とを備えている。入力端子Ｔ１１，Ｔ１２には、直流電源ＰＤＣが接続されている。直流電源ＰＤＣは、例えば直流電源装置であってもよい。また、直流電源ＰＤＣは、例えば、太陽電池およびＤＣ／ＤＣコンバータを有し、このＤＣ／ＤＣコンバータが、太陽電池により生成された直流電力を変換し、変換された直流電力を電力変換装置１に供給してもよい。また、直流電源ＰＤＣは、例えば、バッテリおよびＤＣ／ＤＣコンバータを有し、このバッテリから供給された直流電力を変換し、変換された直流電力を電力変換装置１に供給してもよい。出力端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３は、負荷装置ＬＯＡＤに接続されている。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置（電力変換装置１）の一構成例を表すものである。この電力変換装置１は、単相３線出力動作および単相２線出力動作を選択的に行うことが可能な、自立運転を行うＤＣ／ＡＣインバータである。電力変換装置１は、入力端子Ｔ１１，Ｔ１２と、出力端子Ｔ２１，Ｔ２２, Ｔ２３とを備えている。入力端子Ｔ１１，Ｔ１２には、直流電源ＰＤＣが接続されている。直流電源ＰＤＣは、例えば直流電源装置であってもよい。また、直流電源ＰＤＣは、例えば、太陽電池およびＤＣ／ＤＣコンバータを有し、このＤＣ／ＤＣコンバータが、太陽電池により生成された直流電力を変換し、変換された直流電力を電力変換装置１に供給してもよい。また、直流電源ＰＤＣは、例えば、バッテリおよびＤＣ／ＤＣコンバータを有し、このバッテリから供給された直流電力を変換し、変換された直流電力を電力変換装置１に供給してもよい。出力端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３は、負荷装置ＬＯＡＤに接続されている。
【0014】
電力変換装置１は、電圧検出部２１と、容量素子２２と、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６と、電流検出部２３Ｕ，２３Ｗと、ローパスフィルタ２９と、電圧検出部２６Ｕ，２６Ｗと、スイッチ２７Ｕ，２７Ｗ，２７Ｏと、制御部３０とを備えている。
【0015】
電圧検出部２１は、直流バス電圧Ｖdcを検出するように構成される。電圧検出部２１の一端は入力端子Ｔ１１に導かれた電圧線Ｌ１に接続され、他端は入力端子Ｔ１２に導かれた基準電圧線Ｌ２に接続される。電圧検出部２１は、基準電圧線Ｌ２での電圧を基準とした電圧線Ｌ１での電圧を直流バス電圧Ｖdcとして検出する。そして、電圧検出部２１は、検出した直流バス電圧Ｖdcについての情報を制御部３０に供給するようになっている。
【0016】
容量素子２２の一端は電圧線Ｌ１に接続され、他端は基準電圧線Ｌ２に接続される。容量素子２２は、例えば、電解コンデンサを用いて構成される。容量素子２２は、キャパシタンス（容量値）Ｃdcを有する。
【0017】
スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、ゲート信号Ｓ１～Ｓ６に基づいてそれぞれスイッチング動作を行うように構成される。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いて構成される。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれは、還流ダイオードを有している。スイッチング素子ＳＷ１の還流ダイオードのアノードは、スイッチング素子ＳＷ１のエミッタに接続され、カソードは、スイッチング素子ＳＷ１のコレクタに接続される。スイッチング素子ＳＷ２～ＳＷ６についても同様である。
【0018】
スイッチング素子ＳＷ１は、電圧線Ｌ１とノードＮ１との間の経路に設けられ、オン状態になることにより電圧線Ｌ１をノードＮ１に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ１のコレクタは電圧線Ｌ１に接続され、ゲートにはゲート信号Ｓ１が供給され、エミッタはノードＮ１に接続される。スイッチング素子ＳＷ２は、基準電圧線Ｌ２とノードＮ１との間の経路に設けられ、オン状態になることにより基準電圧線Ｌ２をノードＮ１に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ２のコレクタはノードＮ１に接続され、ゲートにはゲート信号Ｓ２が供給され、エミッタは基準電圧線Ｌ２に接続される。ノードＮ１は、スイッチング素子ＳＷ１のエミッタとスイッチング素子ＳＷ２のコレクタとの接続点である。
【0019】
スイッチング素子ＳＷ３は、電圧線Ｌ１とノードＮ２との間の経路に設けられ、オン状態になることにより電圧線Ｌ１をノードＮ２に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ３のコレクタは電圧線Ｌ１に接続され、ゲートにはゲート信号Ｓ３が供給され、エミッタはノードＮ２に接続される。スイッチング素子ＳＷ４は、基準電圧線Ｌ２とノードＮ２との間の経路に設けられ、オン状態になることにより基準電圧線Ｌ２をノードＮ２に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ４のコレクタはノードＮ２に接続され、ゲートにはゲート信号Ｓ４が供給され、エミッタは基準電圧線Ｌ２に接続される。ノードＮ２は、スイッチング素子ＳＷ３のエミッタとスイッチング素子ＳＷ４のコレクタとの接続点である。
【0020】
スイッチング素子ＳＷ５は、電圧線Ｌ１とノードＮ３との間の経路に設けられ、オン状態になることにより電圧線Ｌ１をノードＮ３に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ５のコレクタは電圧線Ｌ１に接続され、ゲートにはゲート信号Ｓ５が供給され、エミッタはノードＮ３に接続される。スイッチング素子ＳＷ６は、基準電圧線Ｌ２とノードＮ３との間の経路に設けられ、オン状態になることにより基準電圧線Ｌ２をノードＮ３に接続するように構成される。スイッチング素子ＳＷ６のコレクタはノードＮ３に接続され、ゲートにはゲート信号Ｓ６が供給され、エミッタは基準電圧線Ｌ２に接続される。ノードＮ３は、スイッチング素子ＳＷ５のエミッタとスイッチング素子ＳＷ６のコレクタとの接続点である。
【0021】
電流検出部２３Ｕは、ノードＮ１から出力端子Ｔ２１への経路に設けられ、ノードＮ１からローパスフィルタ２９に向かって流れる電流ｉ_uを検出するように構成される。電流検出部２３Ｕの一端はノードＮ１に接続され、他端はローパスフィルタ２９に接続される。電流検出部２３Ｕは、検出した電流ｉ_uについての情報を制御部３０に供給するようになっている。
【0022】
電流検出部２３Ｗは、ノードＮ２から出力端子Ｔ２２への経路に設けられ、ノードＮ２からローパスフィルタ２９に向かって流れる電流ｉ_wを検出するように構成される。電流検出部２３Ｗの一端はノードＮ２に接続され、他端はローパスフィルタ２９に接続される。電流検出部２３Ｗは、検出した電流ｉ_wについての情報を制御部３０に供給するようになっている。
【0023】
ローパスフィルタ２９は、ノードＮ１から出力端子Ｔ２１への経路、ノードＮ２から出力端子Ｔ２２への経路、およびノードＮ３から出力端子Ｔ２３への経路に設けられ、ノードＮ１における電圧とノードＮ３における電圧の電圧差に含まれる高周波数成分を除去するとともに、ノードＮ２における電圧とノードＮ３における電圧の電圧差に含まれる高周波数成分を除去するように構成される。ローパスフィルタ２９は、ＡＣリアクトル２４Ｕ，２４Ｗ，２４Ｏと、容量素子２５Ｕ，２５Ｗとを有している。
【0024】
ＡＣリアクトル２４Ｕの一端は電流検出部２３Ｕの他端に接続され、他端はＵ相電圧線ＵＬに接続される。ＡＣリアクトル２４Ｕは、インダクタンスＬuおよび内部抵抗値Ｒuを有している。ＡＣリアクトル２４Ｗの一端は電流検出部２３Ｗの他端に接続され、他端はＷ相電圧線ＷＬに接続される。ＡＣリアクトル２４Ｗは、インダクタンスＬwおよび内部抵抗値Ｒwを有している。ＡＣリアクトル２４Ｏの一端はノードＮ３に接続され、他端は中性線ＯＬに接続される。ＡＣリアクトル２４Ｏは、インダクタンスＬoおよび内部抵抗値Ｒoを有している。
【0025】
インダクタンスＬu，Ｌw，Ｌoは、互いに等しくてもよいし、インダクタンスＬu，Ｌw，Ｌoのうちの１以上が異なっていてもよい。同様に、内部抵抗値Ｒu，Ｒw，Ｒoは、互いに等しくてもよいし、内部抵抗値Ｒu，Ｒw，Ｒoのうちの１以上が異なっていてもよい。また、この例では、３つのＡＣリアクトル２４Ｕ，２４Ｗ，２４Ｏを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、ＡＣリアクトル２４Ｕ，２４Ｗのうちの一方を省いてもよい。
【0026】
容量素子２５Ｕの一端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、他端は中性線ＯＬに接続される。容量素子２５Ｕは、キャパシタンス（容量値）Ｃuおよび内部抵抗値Ｒcuを有している。 容量素子２５Ｗの一端はＷ相電圧線ＷＬに接続され、他端は中性線ＯＬに接続される。容量素子２５Ｗは、キャパシタンス（容量値）Ｃwおよび内部抵抗値Ｒcwを有している。容量素子２５Ｕ，２５Ｗは、例えばＡＣフィルムコンデンサを用いて構成される。容量素子２５Ｕ，２５Ｗは、例えば、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）フィルタ回路のいわゆるＸコンデンサであってもよい。
【0027】
この構成により、ローパスフィルタ２９は、例えばサイン波形状を有するＵ相の交流電圧をＵ相電圧線ＵＬに出力するとともに、例えばサイン波形状を有するＷ相の交流電圧をＷ相電圧線ＷＬに出力するようになっている。
【0028】
電圧検出部２６Ｕは、ローパスフィルタ２９から出力されたＵ相の交流電圧に係る電圧ｅ_uoを検出するように構成される。電圧検出部２６Ｕの一端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、他端は中性線ＯＬに接続される。電圧検出部２６Ｕは、中性線ＯＬでの電圧を基準としたＵ相電圧線ＵＬでの電圧を電圧ｅ_uoとして検出する。電圧検出部２６Ｕは、検出した電圧ｅ_uoについての情報を制御部３０に供給するようになっている。
【0029】
電圧検出部２６Ｗは、ローパスフィルタ２９から出力されたＷ相の交流電圧に係る電圧ｅ_woを検出するように構成される。電圧検出部２６Ｗの一端はＷ相電圧線ＷＬに接続され、他端は中性線ＯＬに接続される。電圧検出部２６Ｗは、中性線ＯＬでの電圧を基準としたＷ相電圧線ＷＬでの電圧を電圧ｅ_woとして検出する。電圧検出部２６Ｗは、検出した電圧ｅ_woについての情報を制御部３０に供給するようになっている。
【0030】
スイッチ２７Ｕは、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。スイッチ２７Ｕは、例えばリレーを用いて構成される。スイッチ２７Ｕの一端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、他端は出力端子Ｔ２１に接続される。スイッチ２７Ｕは、スイッチ制御信号Ｓstduに基づいてオンオフするようになっている。
【0031】
スイッチ２７Ｗは、オン状態になることにより、Ｗ相電圧線ＷＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。スイッチ２７Ｗは、例えばリレーを用いて構成される。スイッチ２７Ｗの一端はＷ相電圧線ＷＬに接続され、他端は出力端子Ｔ２２に接続される。スイッチ２７Ｗは、スイッチ制御信号Ｓstdwに基づいてオンオフするようになっている。
【0032】
スイッチ２７Ｏは、オン状態になることにより、中性線ＯＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。スイッチ２７Ｏは、例えばリレーを用いて構成される。スイッチ２７Ｏの一端は中性線ＯＬに接続され、他端は出力端子Ｔ２３に接続される。スイッチ２７Ｏは、スイッチ制御信号Ｓstdoに基づいてオンオフするようになっている。
【0033】
出力端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３は、負荷装置ＬＯＡＤに接続される。負荷装置ＬＯＡＤは、一端が出力端子Ｔ２１に接続され他端が出力端子Ｔ２３に接続された負荷Ｚ１と、一端が出力端子Ｔ２２に接続され他端が出力端子Ｔ２３に接続された負荷Ｚ２と、一端が出力端子Ｔ２１に接続され他端が出力端子Ｔ２２に接続された負荷Ｚ３とを含む。
【0034】
制御部３０は、電力変換装置１の動作を制御するように構成される。制御部３０は、例えば、１または複数のマイクロコントローラを用いて構成される。
【0035】
制御部３０は、電圧検出部２１から供給された直流バス電圧Ｖdcについての情報、電流検出部２３Ｕ，２３Ｗから供給された電流ｉ_u，ｉ_wについての情報、および電圧検出部２６Ｕ，２６Ｗから供給された電圧ｅ_uo，ｅ_woについての情報に基づいて、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６に供給するゲート信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。制御部３０は、サンプリング周波数ｆｓでサンプリングするＡＤ変換回路を有している。そして、制御部３０は、周期Ｔｓ（例えば５０μsec.（＝１／２０ｋＨｚ））ごとに、例えば、電圧検出部２１から供給された直流バス電圧Ｖdcについての情報に基づいてＡＤ変換を行うことにより、直流バス電圧Ｖdcを示すデジタル値を求め、このデジタル値に基づいて制御を行う。電流ｉ_u，ｉ_w、電圧ｅ_uo，ｅ_woについても同様である。以下、ＡＤ変換されたデジタル値を表すものとして、直流バス電圧Ｖdc、電流ｉ_u，ｉ_w、電圧ｅ_uo，ｅ_woを適宜用いる。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、制御部３０が生成したゲート信号Ｓ１～Ｓ６に基づいてオンオフする。
【0036】
制御部３０は、後述するように、単相３線出力モードおよび単相２線出力モードを含む複数の制御モードＭを有している。例えば、制御モードＭが単相３線出力モードである場合において、例えば、負荷装置ＬＯＡＤに供給される電流に過電流が生じ、あるいは負荷装置ＬＯＡＤに供給される電圧に過電圧が生じた場合に、制御部３０は、制御モードＭを単相３線出力モードから単相２線出力モードに変更する。そして、制御部３０は、このような過電流や過電圧が解消した場合に、制御モードＭを単相３線出力モードに戻すようになっている。また、制御部３０は、外部から供給された制御信号ＣＴＬに基づいて、制御モードＭを単相２線出力モードや単相３線出力モードに選択的に設定することができるようになっている。
【0037】
制御部３０は、例えば、制御モードＭが例えば単相３線出力モードである場合に、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の動作を制御することにより、Ｕ－Ｗ間の電圧ｅ_uwの電圧振幅を制御するとともに、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の動作を制御することにより、電圧ｅ_uoおよび電圧ｅ_woの電圧バランスを保つように、中性点（中性線ＯＬ）の電圧を制御する。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４を用いた電圧ｅ_uwの制御を、以下では、差動モード（ＤＭ：Differential Mode）制御とも呼ぶ。また、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６を用いた中性点の電圧の制御を、以下では、コモンモード（ＣＭ：Common Mode）制御とも呼ぶ。
【0038】
次に、電力変換装置１における動作を表す式について、以下に説明する。
【数1】
【数2】
【数3】
【0039】
式ＥＱ１は、差動モード制御において使用する、ＤＭ電圧ｅ_dm、ＤＭ電流ｉ_dm、ＤＭ電圧ｖ_dm、ＤＭインダクタンスＬdm、およびＤＭ抵抗値Ｒdmの定義を示す。第１式は、ＤＭ電圧ｅ_dmが、電圧検出部２６Ｕにより検出された電圧ｅ_uo、および電圧検出部２６Ｗにより検出された電圧ｅ_woの差であることを示す。この電圧ｅ_uoおよび電圧ｅ_woの差は、Ｕ－Ｗ間の電圧ｅ_uwである。第２式は、ＤＭ電流ｉ_dmが、電流検出部２３Ｕにより検出された電流ｉ_u、および電流検出部２３Ｗにより検出された電流ｉ_wの差であることを示す。第３式は、ＤＭ電圧ｖ_dmが、ノードＮ１における電圧ｖ_u、およびノードＮ２における電圧ｖ_wの差であることを示す。第４式は、ＤＭインダクタンスＬdmが、ＡＣリアクトル２４ＵのインダクタンスＬu、およびＡＣリアクトル２４ＷのインダクタンスＬwの差であることを示す。第５式は、ＤＭ抵抗値Ｒdmが、ＡＣリアクトル２４Ｕの内部抵抗値Ｒu、およびＡＣリアクトル２４Ｗの内部抵抗値Ｒwの差であることを示す。
【0040】
式ＥＱ２は、コモンモード制御において使用する、ＣＭ電圧ｅ_cm、ＣＭ電流ｉ_cm、ＣＭ電圧ｖ_cm、ＣＭインダクタンスＬcm、およびＣＭ抵抗値Ｒcmの定義を示す。第１式は、ＣＭ電圧ｅ_cmが、電圧検出部２６Ｕにより検出された電圧ｅ_uo、および電圧検出部２６Ｗにより検出された電圧ｅ_woの和であることを示す。第２式は、ＣＭ電流ｉ_cmが、電流検出部２３Ｕにより検出された電流ｉ_u、および電流検出部２３Ｗにより検出された電流ｉ_wの和であることを示す。また、この第２式は、このＣＭ電流ｉ_cmが、ＡＣリアクトル２４ＯからノードＮ３に向かって流れる電流ｉ_oであることをも示している。第３式は、ＣＭ電圧ｖ_cmが、ノードＮ１における電圧ｖ_u、およびノードＮ２における電圧ｖ_wの和であることを示す。また、この第３式は、このＣＭ電圧Ｖ_cmが、ノードＮ３における電圧ｖ_oであることをも示している。第４式は、ＣＭインダクタンスＬcmが、ＡＣリアクトル２４ＯのインダクタンスＬoであることを示す。第５式は、ＣＭ抵抗値Ｒcmが、ＡＣリアクトル２４Ｏの内部抵抗値Ｒoであることを示す。
【0041】
式ＥＱ３の第１式は、ノードＮ１における電圧ｖ_uが、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のデューティ比ｄ_uおよび直流バス電圧Ｖdcの積であることを示し、第２式は、ノードＮ３における電圧ｖ_oが、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６のデューティ比ｄ_oおよび直流バス電圧Ｖdcの積であることを示し、第３式は、ノードＮ２における電圧ｖ_wが、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４のデューティ比ｄ_wおよび直流バス電圧Ｖdcの積であることを示す。
【0042】
これらの式ＥＱ１～ＥＱ３、キルヒホッフの電圧則、およびキルヒホッフの電流則を用いることにより、以下の式ＥＱ４が得られる。
式ＥＱ４の第１式は、ＤＭ電圧ｖ_dmが、ＤＭインダクタンスＬdmおよびＤＭ電流ｉ_dmの微分の積と、ＤＭ抵抗値ＲdmおよびＤＭ電流ｉ_dmの積と、ＤＭ電圧ｅ_dmとの和であることを示す。第２式は、ＤＭ電圧ｖ_dmが、ＤＭデューティ比ｄ_dmおよび直流バス電圧Ｖdcの積であることを示す。第３式は、ＣＭ電圧ｖ_cmが、ＣＭ電圧ｅ_cmから、ＣＭインダクタンスＬcmおよびＣＭ電流ｉ_cmの微分の積と、ＣＭ抵抗値ＲcmおよびＣＭ電流ｉ_cmの積とを減算したものであることを示す。第４式は、ＣＭ電圧ｖ_cmが、ＣＭデューティ比ｄ_cmおよび直流バス電圧Ｖdcの積であることを示す。第５式は、電流ｉ_uが、容量素子２５ＵのキャパシタンスＣuおよび電圧ｅ_uoの微分の積と、出力端子Ｔ２１に流れる負荷電流ｉ_lduとの和であることを示す。第６式は、電流ｉ_wが、容量素子２５ＷのキャパシタンスＣwおよび電圧ｅ_woの微分の積と、出力端子Ｔ２２に流れる負荷電流ｉ_ldwとの和であることを示す。
【数4】
【0043】
この例では、負荷電流ｉ_ldu，ｉ_ldwは、以下の式ＥＱ５，ＥＱ６を用いて推定される。
式ＥＱ５の第１式は、負荷電流ｉ_lduが、電流ｉ_uと、Ｕ相電圧線ＵＬから容量素子２５Ｕに向かって流れる電流ｉ_cuとの差であることを示す。第２式は、負荷電流ｉ_ldwが、電流ｉ_wと、Ｗ相電圧線ＷＬから容量素子２５Ｗに向かって流れる電流ｉ_cwとの差であることを示す。第３式および第４式は、電流ｉ_cu，ｉ_cwが、サイン波形状を有する波形を用いて推定されることを示す式である。Ｅuormsは、電圧ｅ_uoの実効値であり、Ｅwormsは、電圧ｅ_woの実効値であり、ｆsdは自立運転周波数ｆsd（例えば６０Ｈｚ）であり、θsdは、位相角度である。この位相角度θsdは、時間ｔの関数であり、自立運転周波数ｆsd（例えば６０Ｈｚ）に応じて変化するものである。
【数5】
【数6】
【0044】
式ＥＱ６の第１式および第２式は、実効値Ｅuorms，Ｅwormsを算出するための式である。第７式は、電圧ｅ_uo，ｅ_woの周期Ｔsdは自立運転周波数ｆsdの逆数であることを示している。この例では、電圧ｅ_uo，ｅ_woの周期Ｔsdの半分を単位として、実効値Ｅuorms，Ｅwormsを算出している。これにより、電圧ｅ_uoに基づいて電流ｉ_cuを算出する処理、および電圧ｅ_woに基づいて電流ｉ_cwを算出する処理の応答性の向上を図っている。
【0045】
次に、制御部３０の具体的な構成について説明する。
【0046】
図２は、制御部３０の一構成例を表すものである。制御部３０は、デューティ比生成部４０と、駆動部６０と、電力供給制御部３１とを有している。
【0047】
デューティ比生成部４０は、電圧検出部２１により検出された直流バス電圧Ｖdc、電流検出部２３Ｕ，２３Ｗにより検出された電流ｉ_u，ｉ_w、電圧検出部２６Ｕ，２６Ｗにより検出されたｅ_uo，ｅ_wo、電力供給制御部３１から供給された制御信号Ｓgbu，Ｓgbwに基づいて、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*を生成するように構成される。デューティ比生成部４０は、電圧指令値生成部４１と、電流推定部４２と、減算部４３，４４と、Ｕ相電圧制御部４５と、Ｗ相電圧制御部４６と、減算部４７と、加算部４８と、減算部５１，５２と、加算部５３，５４と、ＤＭ電流制御部５５と、ＣＭ電流制御部５６とを有している。このデューティ比生成部４０の演算処理において用いられる式ＥＱ７，ＥＱ８を以下に示す。
【数7】
【数8】
【0048】
式ＥＱ７は、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*、ＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*、電流指令値ｉ_u*，ｉ_w*、電圧指令値ｅ_uo*，ｅ_wo*を示す。ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*は、ＤＭデューティ比ｄ_dmの指令値であり、ＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*は、ＣＭデューティ比ｄ_cmの指令値である。電流指令値ｉ_u*は、電流ｉ_uの指令値であり、電流指令値ｉ_w*は、電流ｉ_wの指令値である。電圧指令値ｅ_uo*は、電圧ｅ_uoの指令値であり、電圧指令値ｅ_wo*は、電圧ｅ_woの指令値である。式ＥＱ７の第１式は、式ＥＱ４の第１式および第２式に基づいて得られる。式ＥＱ７の第２式は、式ＥＱ４の第３式および第４式に基づいて得られる。式ＥＱ７の第３式は、式ＥＱ４の第５式に基づいて得られ、式ＥＱ７の第４式は、式ＥＱ４の第６式に基づいて得られる。
【0049】
電圧指令値生成部４１は、電力供給制御部３１から供給された制御信号Ｓgbu，Ｓgbwに基づいて、式ＥＱ７の第５式および第６式を用いることにより、電圧指令値ｅ_uo*，ｅ_wo*を生成するように構成される。Ｅmaxは、電圧ｅ_uo，ｅ_woの電圧振幅である。制御信号Ｓgbu，Ｓgbwは、後述するように、“１”または“０”を取り得る信号である。電圧指令値ｅ_uo*は、制御信号Ｓgbuが“１”である場合には交流の指令値であり、制御信号Ｓgbuが“０”である場合には“０”である。同様に、電圧指令値ｅ_wo*は、制御信号Ｓgbwが“１”である場合には交流の指令値であり、制御信号Ｓgbwが“０”である場合には“０”である。
【0050】
電流推定部４２は、電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、式ＥＱ５の第３式を用いることにより、容量素子２５Ｕに流れる電流ｉ_cuを推定するとともに、式ＥＱ５の第４式を用いることにより、容量素子２５Ｗに流れる電流ｉ_cwを推定するように構成される。この式ＥＱ５の第３式において、実効値Ｅuormsは、電圧ｅ_uoに基づいて、例えば、式ＥＱ６の第１式を用いて求めることができる。同様に、式ＥＱ５の第４式において、実効値Ｅwormsは、電圧ｅ_woに基づいて、例えば、式ＥＱ６の第２式を用いて求めることができる。
【0051】
減算部４３は、電流ｉ_uおよび電流ｉ_cuに基づいて、式ＥＱ５の第１式に示したように、電流ｉ_uから電流ｉ_cuを減算することにより、負荷電流ｉ_lduを算出するように構成される。
【0052】
減算部４４は、電流ｉ_wおよび電流ｉ_cwに基づいて、式ＥＱ５の第２式に示したように、電流ｉ_wから電流ｉ_cwを減算することにより、負荷電流ｉ_ldwを算出するように構成される。
【0053】
Ｕ相電圧制御部４５は、電圧指令値ｅ_uo*、電圧ｅ_uo、および負荷電流ｉ_lduに基づいて、式ＥＱ７の第３式を用いることにより、電流指令値ｉ_u*を生成するように構成される。この第３式における電圧ｅ_uoの微分は、例えば、式ＥＱ８の第１式に示したように、電圧指令値ｅ_uo*と電圧ｅ_uoとの差を周期Ｔｓで除算することにより求めることができる。制御部３０は、このＵ相電圧制御部４５を用いたループ制御により、電圧ｅ_uoが電圧指令値ｅ_uo*と同程度になるように制御する。
【0054】
Ｗ相電圧制御部４６は、電圧指令値ｅ_wo*、電圧ｅ_wo、および負荷電流ｉ_ldwに基づいて、式ＥＱ７の第４式を用いることにより、電流指令値ｉ_w*を生成するように構成される。この第４式における電圧ｅ_woの微分は、例えば、式ＥＱ８の第２式に示したように、電圧指令値ｅ_wo*と電圧ｅ_woとの差を周期Ｔｓで除算することにより求めることができる。制御部３０は、このＷ相電圧制御部４６を用いたループ制御により、電圧ｅ_woが電圧指令値ｅ_wo*と同程度になるように制御する。
【0055】
減算部４７は、電流指令値ｉ_u*，ｉ_w*に基づいて、式ＥＱ１の第２式と同様に、電流指令値ｉ_u*および電流指令値ｉ_w*の差を算出することにより、ＤＭ電流指令値ｉ_dm*を生成するように構成される。
【0056】
加算部４８は、電流指令値ｉ_u*，ｉ_w*に基づいて、式ＥＱ２の第２式と同様に、電流指令値ｉ_u*および電流指令値ｉ_w*の和を算出することにより、ＣＭ電流指令値ｉ_cm*を生成するように構成される。
【0057】
減算部５１は、電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、式ＥＱ１の第１式を用いることにより、ＤＭ電圧ｅ_dmを生成するように構成される。減算部５２は、電流ｉ_u，ｉ_wに基づいて、式ＥＱ１の第２式を用いることにより、ＤＭ電流ｉ_dmを生成するように構成される。
【0058】
加算部５３は、電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、式ＥＱ２の第１式を用いることにより、ＣＭ電圧ｅ_cmを生成するように構成される。加算部５４は、電流ｉ_u，ｉ_wに基づいて、式ＥＱ２の第２式を用いることにより、ＣＭ電流ｉ_cmを生成するように構成される。
【0059】
ＤＭ電流制御部５５は、ＤＭ電流指令値ｉ_dm*、ＤＭ電流ｉ_dm、ＤＭ電圧ｅ_dm、および直流バス電圧Ｖdcに基づいて、式ＥＱ７の第１式を用いることにより、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*を生成するように構成される。この第１式におけるＤＭ電流ｉ_dmの微分は、式ＥＱ８の第３式に示したように、ＤＭ電流指令値ｉ_dm*とＤＭ電流ｉ_dmとの差を周期Ｔｓで除算することにより求めることができる。制御部３０は、このＤＭ電流制御部５５を用いたループ制御により、ＤＭ電流ｉ_dmがＤＭ電流指令値ｉ_dm*と同程度になるように制御する。
【0060】
ＣＭ電流制御部５６は、ＣＭ電流指令値ｉ_cm*、ＣＭ電流ｉ_cm、ＣＭ電圧ｅ_cm、および直流バス電圧Ｖdcに基づいて、式ＥＱ７の第２式を用いることにより、ＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*を生成するように構成される。この第２式におけるＣＭ電流ｉ_cmの微分は、式ＥＱ８の第４式に示したように、ＣＭ電流指令値ｉ_cm*とＣＭ電流ｉ_cmとの差を周期Ｔｓで除算することにより求めることができる。制御部３０は、このＣＭ電流制御部５６を用いたループ制御により、ＣＭ電流ｉ_cmがＣＭ電流指令値ｉ_cm*と同程度になるように制御する。
【0061】
駆動部６０は、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*に基づいてゲート信号Ｓ１～Ｓ６を生成し、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２を用いてスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれ駆動し、ゲート信号Ｓ３，Ｓ４を用いてスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４をそれぞれ駆動し、ゲート信号Ｓ５，Ｓ６を用いてスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６をそれぞれ駆動するように構成される。駆動部６０は、乗算部６１と、スイッチＳＷ０と、乗算部６２Ｕ，６２Ｗ，６２Ｏと、ゲート信号生成部６３Ｕ，６３Ｗ，６３Ｏとを有している。
【0062】
乗算部６１は、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*および制御信号ＰＷＭＳＷを互いに乗算するように構成される。制御信号ＰＷＭＳＷは、電力変換装置１がユニポーラＰＷＭ（Pulse Width Modulation）動作を行うときに“－１”に設定され、電力変換装置１がバイポーラＰＷＭ動作を行うときに“１”に設定されるようになっている。
【0063】
スイッチＳＷ０は、制御信号ＳＥＬに基づいて、３つの端子Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２のうちの１つを選択し、選択された端子に供給されたデューティ比指令値を乗算部６２Ｏに供給するように構成される。
【0064】
乗算部６２Ｕは、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*および制御信号Ｓgbuを互いに乗算することによりデューティ比指令値ｄ_u*を生成するように構成される。制御信号Ｓgbuは、後述するように、“１”または“０”を取り得る信号である。デューティ比指令値ｄ_u*は、制御信号Ｓgbuが“１”である場合にはＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*であり、制御信号Ｓgbuが“０”である場合には“０”である。
【0065】
ゲート信号生成部６３Ｕは、デューティ比指令値ｄ_u*に基づいて、ＰＷＭを用いて、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成するように構成される。また、ゲート信号生成部６３Ｕは、制御信号Ｓgbuに基づいて、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２の生成を停止する機能をも有している。具体的には、ゲート信号生成部６３Ｕは、制御信号Ｓgbuが“１”である場合には、デューティ比指令値ｄ_u*に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、制御信号Ｓgbuが“０”である場合には、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２を低レベルに設定する。図１に示したスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、低レベルであるゲート信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてオフ状態になる。このように、制御信号Ｓgbuは、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の、いわゆるゲートブロック信号として機能する。
【0066】
乗算部６２Ｗは、乗算部６１の出力値および制御信号Ｓgbwを互いに乗算することによりデューティ比指令値ｄ_w*を生成するように構成される。制御信号Ｓgbwは、後述するように、“１”または“０”を取り得る信号である。デューティ比指令値ｄ_w*は、制御信号Ｓgbwが“１”である場合には乗算部６１の出力値であり、制御信号Ｓgbwが“０”である場合には“０”である。
【0067】
ゲート信号生成部６３Ｗは、デューティ比指令値ｄ_w*に基づいて、ＰＷＭを用いて、ゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成するように構成される。また、ゲート信号生成部６３Ｗは、制御信号Ｓgbwに基づいて、ゲート信号Ｓ３，Ｓ４の生成を停止する機能をも有している。具体的には、ゲート信号生成部６３Ｗは、制御信号Ｓgbwが“１”である場合には、デューティ比指令値ｄ_w*に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成し、制御信号Ｓgbwが“０”である場合には、ゲート信号Ｓ３，Ｓ４を低レベルに設定する。図１に示したスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４は、低レベルであるゲート信号Ｓ３，Ｓ４に基づいてオフ状態になる。このように、制御信号Ｓgbwは、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の、いわゆるゲートブロック信号として機能する。
【0068】
乗算部６２Ｏは、スイッチＳＷ０の出力値および制御信号Ｓgboを互いに乗算することによりデューティ比指令値ｄ_o*を生成するように構成される。制御信号Ｓgboは、後述するように、“１”または“０”を取り得る信号である。デューティ比指令値ｄ_o*は、制御信号Ｓgboが“１”である場合にはスイッチＳＷ０の出力値であり、制御信号Ｓgboが“０”である場合には“０”である。
【0069】
ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*に基づいて、ＰＷＭを用いて、ゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成するように構成される。また、ゲート信号生成部６３Ｏは、制御信号Ｓgboに基づいて、ゲート信号Ｓ５，Ｓ６の生成を停止する機能をも有している。具体的には、ゲート信号生成部６３Ｏは、制御信号Ｓgboが“１”である場合には、デューティ比指令値ｄ_o*に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成し、制御信号Ｓgboが“０”である場合には、ゲート信号Ｓ５，Ｓ６を低レベルに設定する。図１に示したスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６は、低レベルであるゲート信号Ｓ５，Ｓ６に基づいてオフ状態になる。このように、制御信号Ｓgboは、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の、いわゆるゲートブロック信号として機能する。
【0070】
電力供給制御部３１は、電圧ｅ_uo，ｅ_wo、電流ｉ_u，ｉ_w、および制御信号ＣＴＬに基づいて、制御信号Ｓgbu，Ｓgbw，Ｓgbo、制御信号ＰＷＭＳＥＬ，ＳＥＬ、およびスイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdw，Ｓstdoを生成することにより、電力変換装置１の負荷装置ＬＯＡＤへの電力供給動作を制御するように構成される。
【0071】
電力供給制御部３１は、制御信号Ｓgbu，Ｓgbw，Ｓgboに基づいて、以下の式ＥＱ９を用いて、制御信号ＳＥＬを生成する。
スイッチＳＷ０では、制御信号ＳＥＬが“０”を示すである場合には端子Ｔ０が選択され、制御信号ＳＥＬが“１”である場合には端子Ｔ１が選択され、制御信号ＳＥＬが“２”である場合には端子Ｔ２が選択されるようになっている。
【数9】
【0072】
制御部３０は、４つの制御モード（出力停止モードＭＡ、単相３線出力モードＭＢ、単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣ、単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤ）を有している。出力停止モードＭＡは、負荷装置ＬＯＡＤへの電力出力を停止するモードである。単相３線出力モードＭＢは、電力変換装置１が単相３線式の電力変換装置として動作することにより、負荷装置ＬＯＡＤへ電力を供給するモードである。単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣは、電力変換装置１が単相２線式の電力変換装置として動作することにより、２つの出力端子Ｔ２１，Ｔ２３を介して、負荷装置ＬＯＡＤへ電力を供給するモードである。単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤは、電力変換装置１が単相２線式の電力変換装置として動作することにより、２つの出力端子Ｔ２２，Ｔ２３を介して、負荷装置ＬＯＡＤへ電力を供給するモードである。
【0073】
電力供給制御部３１は、例えば、電力変換装置１が単相３線出力モードＭＢで動作している場合において、例えば電圧ｅ_woにおける過電圧や電流ｉ_wにおける過電流を検出した場合には、Ｗ相電圧の生成を停止し、電力変換装置１が単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣで動作するように制御する。また、電力供給制御部３１は、例えば、電力変換装置１が単相３線出力モードＭＢで動作している場合において、例えば電圧ｅ_uoにおける過電圧や電流ｉ_uにおける過電流を検出した場合には、Ｕ相電圧の生成を停止し、電力変換装置１が単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤで動作するように制御するようになっている。
【0074】
以下に、まず、電力変換装置１がユニポーラＰＷＭ動作を行う場合の例について詳細に説明する。そして、その後、電力変換装置１がバイポーラＰＷＭ動作を行う場合の例について簡単に説明する。
【0075】
図３は、電力変換装置１がユニポーラＰＷＭ動作を行う場合における、電力供給制御部３１の一動作例を表すものである。図４Ａ～４Ｄは、電力変換装置１がユニポーラＰＷＭ動作を行う場合における、駆動部６０の一動作例を表すものであり、図４Ａは、出力停止モードＭＡにおける動作を示し、図４Ｂは、単相３線出力モードＭＢにおける動作を示し、図４Ｃは、単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣにおける動作を示し、図４Ｄは、単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤにおける動作を示す。図４Ａ～４Ｄでは、３つのゲート信号生成部６３Ｕ，６３Ｏ，６３Ｗのうち、動作を停止するゲート信号生成部を破線で示している。ユニポーラＰＷＭ動作では、制御信号ＰＷＭＳＷが“－１”に設定される。図５は、電力変換装置１の出力電圧波形の一例を表すものであり、（Ａ）は単相３線出力モードＭＢにおける動作を示し、（Ｂ）は単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣにおける動作を示す。
【0076】
出力停止モードＭＡでは、図３に示したように、電力供給制御部３１は、スイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdo，Ｓstdwを介して、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗを、“ＯＦＦ”，“ＯＦＦ”，“ＯＦＦ”にそれぞれ設定する。これにより、電力変換装置１は、負荷装置ＬＯＡＤと電気的に切断される。また、電力供給制御部３１は、制御信号Ｓgbu，Ｓgbo，Ｓgbwを、“０”，“０”，“０”にそれぞれ設定するとともに、制御信号ＳＥＬを介して、スイッチＳＷ０が端子Ｔ０を選択するように制御する。これにより、図３，４Ａに示したように、デューティ比指令値ｄ_u*，ｄ_o*，ｄ_w*は、“０”，“０”，“０”にそれぞれ設定される。そして、ゲート信号生成部６３Ｕは、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２を低レベルに設定し、ゲート信号生成部６３Ｏは、ゲート信号Ｓ５，Ｓ６を低レベルに設定し、ゲート信号生成部６３Ｗは、ゲート信号Ｓ３，Ｓ４を低レベルに設定する。これにより、全てのスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がオフ状態になる。このようにして、電力変換装置１は、負荷装置ＬＯＡＤへの電力出力を停止するようになっている。
【0077】
単相３線出力モードＭＢでは、図３に示したように、電力供給制御部３１は、スイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdo，Ｓstdwを介して、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗを、“ＯＮ”，“ＯＮ”，“ＯＮ”にそれぞれ設定する。これにより、電力変換装置１は、３つの出力端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３を介して負荷装置ＬＯＡＤと電気的に接続される。また、電力供給制御部３１は、制御信号Ｓgbu，Ｓgbo，Ｓgbwを、“１”，“１”，“１”にそれぞれ設定するとともに、制御信号ＳＥＬを介して、スイッチＳＷ０が端子Ｔ１を選択するように制御する。これにより、図３，４Ｂに示したように、デューティ比指令値ｄ_u*，ｄ_o*，ｄ_w*は、“ｄ_dm*”，“ｄ_cm*”，“－ｄ_dm*”にそれぞれ設定される。ゲート信号生成部６３Ｕは、デューティ比指令値ｄ_u*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_cm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成し、ゲート信号生成部６３Ｗは、デューティ比指令値ｄ_w*（“－ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成する。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２はゲート信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてオンオフし、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６はゲート信号Ｓ５，Ｓ６に基づいてオンオフし、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４はゲート信号Ｓ３，Ｓ４に基づいてオンオフする。制御部３０は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の動作を制御することにより、電圧ｅ_uwの電圧振幅を制御するとともに、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の動作を制御することにより、電圧ｅ_uoおよび電圧ｅ_woの電圧バランスを保つように、中性点（中性線ＯＬ）の電圧を制御する。これにより、図５（Ａ）に示したように、出力端子Ｔ２１での電圧ｅ_u、および出力端子Ｔ２２での電圧ｅ_wは、互いに逆極性の交流波形になり、出力端子Ｔ２３での電圧ｅ_oは、約０Ｖになる。このようにして、電力変換装置１は、単相３線出力動作を行うようになっている。
【0078】
単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣでは、図３に示したように、電力供給制御部３１は、スイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdo，Ｓstdwを介して、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗを、“ＯＮ”，“ＯＮ”，“ＯＦＦ”にそれぞれ設定する。これにより、電力変換装置１は、２つの出力端子Ｔ２１，Ｔ２３を介して負荷装置ＬＯＡＤと電気的に接続される。また、電力供給制御部３１は、制御信号Ｓgbu，Ｓgbo，Ｓgbwを、“１”，“１”，“０”にそれぞれ設定するとともに、制御信号ＳＥＬを介して、スイッチＳＷ０が端子Ｔ２を選択するように制御する。これにより、図３，４Ｃに示したように、デューティ比指令値ｄ_u*，ｄ_o*，ｄ_w*は、“ｄ_dm*”，“－ｄ_dm*”，“０”にそれぞれ設定される。ゲート信号生成部６３Ｕは、デューティ比指令値ｄ_u*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“－ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成し、ゲート信号生成部６３Ｗは、ゲート信号Ｓ３，Ｓ４を低レベルに設定する。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２はゲート信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてオンオフし、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６はゲート信号Ｓ５，Ｓ６に基づいてオンオフし、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４はゲート信号Ｓ３，Ｓ４に基づいてオフ状態になる。制御部３０は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ６の動作を制御することにより、電圧ｅ_uoの電圧振幅を制御する。これにより、図５（Ｂ）に示したように、出力端子Ｔ２１での電圧ｅ_u、および出力端子Ｔ２３での電圧ｅ_oは、互いに逆極性の交流波形になる。このようにして、電力変換装置１は、単相２線出力動作を行うようになっている。
【0079】
単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤでは、図３に示したように、電力供給制御部３１は、スイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdo，Ｓstdwを介して、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗを、“ＯＦＦ”，“ＯＮ”，“ＯＮ”にそれぞれ設定する。これにより、電力変換装置１は、２つの出力端子Ｔ２２，Ｔ２３を介して負荷装置ＬＯＡＤと電気的に接続される。また、電力供給制御部３１は、制御信号Ｓgbu，Ｓgbo，Ｓgbwを、“０”，“１”，“１”にそれぞれ設定するとともに、制御信号ＳＥＬを介して、スイッチＳＷ０が端子Ｔ０を選択するように制御する。これにより、図３，４Ｄに示したように、デューティ比指令値ｄ_u*，ｄ_o*，ｄ_w*は、“０”，“ｄ_dm*”，“－ｄ_dm*”にそれぞれ設定される。ゲート信号生成部６３Ｕは、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２を低レベルに設定し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成し、ゲート信号生成部６３Ｗは、デューティ比指令値ｄ_w*（“－ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成する。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２はゲート信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてオフ状態になり、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６はゲート信号Ｓ５，Ｓ６に基づいてオンオフし、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４はゲート信号Ｓ３，Ｓ４に基づいてオンオフする。制御部３０は、スイッチング素子ＳＷ３～ＳＷ６の動作を制御することにより、電圧ｅ_woの電圧振幅を制御する。これにより、単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣ（図５（Ｂ））と同様に、出力端子Ｔ２２での電圧ｅ_w、および出力端子Ｔ２３での電圧ｅ_oは、互いに逆極性の交流波形になる。このようにして、電力変換装置１は、単相２線出力動作を行うようになっている。
【0080】
図６は、電力変換装置１がバイポーラＰＷＭ動作を行う場合における、電力供給制御部３１の一動作例を表すものである。制御信号Ｓgbu，Ｓgbo，Ｓsbw、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗ、およびスイッチＳＷ０の設定は、ユニポーラＰＷＭ動作の場合（図３）と同様である。一方、バイポーラＰＷＭ動作では、制御信号ＰＷＭＳＷが“１”に設定されるので、デューティ比指令値ｄ_u*，ｄ_o*，ｄ_w*が、ユニポーラＰＷＭ動作の場合とは異なる。
【0081】
具体的には、単相３線出力モードＭＢでは、デューティ比指令値ｄ_u*，ｄ_o*，ｄ_w*は、“ｄ_dm*”，“ｄ_cm*”，“ｄ_dm*”にそれぞれ設定される。ゲート信号生成部６３Ｕは、デューティ比指令値ｄ_u*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_cm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成し、ゲート信号生成部６３Ｗは、デューティ比指令値ｄ_w*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成するようになっている。
【0082】
単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣは、デューティ比指令値ｄ_u*，ｄ_o*，ｄ_w*は、“ｄ_dm*”，“ｄ_dm*”，“０”にそれぞれ設定される。ゲート信号生成部６３Ｕは、デューティ比指令値ｄ_u*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成し、ゲート信号生成部６３Ｗは、ゲート信号Ｓ３，Ｓ４を低レベルに設定するようになっている。
【0083】
単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤは、デューティ比指令値ｄ_u*，ｄ_o*，ｄ_w*は、“０”，“ｄ_dm*”，“ｄ_dm*”にそれぞれ設定される。ゲート信号生成部６３Ｕは、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２を低レベルに設定し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成し、ゲート信号生成部６３Ｗは、デューティ比指令値ｄ_w*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成するようになっている。
【0084】
図７は、４つの制御モードＭの間の状態の遷移を表すものである。
【0085】
例えば、電力変換装置１が単相３線出力モードＭＢで動作している場合において、電力供給制御部３１が、例えば電圧ｅ_uoにおける過電圧や電流ｉ_uにおける過電流を検出した場合には、制御モードＭは、単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに遷移する。そして、電力変換装置１が単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤで動作している場合において、このような過電圧や過電流が解消された場合には、制御モードＭは、単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤから単相３線出力モードＭＢに遷移する。例えば、電力変換装置１が単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤで動作している場合において、さらに、電力供給制御部３１が、例えば電圧ｅ_woにおける過電圧や電流ｉ_wにおける過電流を検出した場合には、制御モードＭは、単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤから出力停止モードＭＡに遷移する。そして、全ての過電圧や過電流が解消された場合には、制御モードＭは、出力停止モードＭＡから単相３線出力モードＭＢに遷移する。
【0086】
同様に、例えば、電力変換装置１が単相３線出力モードＭＢで動作している場合において、電力供給制御部３１が、例えば電圧ｅ_woにおける過電圧や電流ｉ_wにおける過電流を検出した場合には、制御モードＭは、単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに遷移する。そして、電力変換装置１が単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣで動作している場合において、このような過電圧や過電流が解消された場合には、制御モードＭは、単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣから単相３線出力モードＭＢに遷移する。例えば、電力変換装置１が単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣで動作している場合において、さらに、電力供給制御部３１が、例えば電圧ｅ_uoにおける過電圧や電流ｉ_uにおける過電流を検出した場合には、制御モードＭは、単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣから出力停止モードＭＡに遷移する。そして、全ての過電圧や過電流が解消された場合には、制御モードＭは、出力停止モードＭＡから単相３線出力モードＭＢに遷移する。
【0087】
同様に、例えば、電力変換装置１が単相３線出力モードＭＢで動作している場合において、電力供給制御部３１が、例えば、電圧ｅ_uoにおける過電圧や電流ｉ_uにおける過電流を検出するとともに、電圧ｅ_woにおける過電圧や電流ｉ_wにおける過電流を検出した場合には、制御モードＭは、単相３線出力モードＭＢから出力停止モードＭＡに遷移する。そして、これらの全ての過電圧や過電流が解消された場合には、制御モードＭは、出力停止モードＭＡから単相３線出力モードＭＢに遷移する。
【0088】
また、電力供給制御部３１は、外部から供給された制御信号ＣＴＬに基づいて、制御モードＭを、出力停止モードＭＡ、単相３線出力モードＭＢ、単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣ、および単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤのうちのいずれかに選択的に設定することができるようになっている。
【0089】
電力供給制御部３１は、このようにして、４つの制御モードＭにより、電力変換装置１の負荷装置ＬＯＡＤへの電力供給動作を制御するようになっている。
【0090】
ここで、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６は、本開示における「第１のスイッチング素子、「第２のスイッチング素子」、「第３のスイッチング素子」、「第４のスイッチング素子」、「第５のスイッチング素子」、および「第６のスイッチング素子」の一具体例にそれぞれ対応する。電圧線Ｌ１は、本開示における「第１の電圧線」の一具体例に対応し、基準電圧線Ｌ２は、本開示における「第２の電圧線」の一具体例に対応する。ノードＮ１は、本開示における「第１のノード」の一具体例に対応し、ノードＮ２は、本開示における「第２のノード」の一具体例に対応し、ノードＮ３は、本開示における「第３のノード」の一具体例に対応する。出力端子Ｔ２１は、本開示における「第１の出力端子」の一具体例に対応し、出力端子Ｔ２２は、本開示における「第２の出力端子」の一具体例に対応し、出力端子Ｔ２３は、本開示における「第３の出力端子」の一具体例に対応する。ローパスフィルタ２９は、本開示における「ローパスフィルタ」の一具体例に対応する。制御部３０は、本開示における「制御部」の一具体例に対応する。単相３線出力モードＭＢは、本開示における「第１の制御モード」の一具体例に対応する。単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣは、本開示における「第２の制御モード」の一具体例に対応する。単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤは、本開示における「第３の制御モード」の一具体例に対応する。スイッチ２７Ｕは、本開示における「第１のスイッチ」の一具体例に対応し、スイッチ２７Ｗは、本開示における「第２のスイッチ」の一具体例に対応し、スイッチ２７Ｏは、本開示における「第３のスイッチ」の一具体例に対応する。
【0091】
電圧ｅ_uoは、本開示における「第１の電圧」の一具体例に対応する。電圧指令値ｅ_uo*は、本開示における「第１の電圧指令値」の一具体例に対応する。電圧ｅ_woは、本開示における「第２の電圧」の一具体例に対応する。電圧指令値ｅ_wo*は、本開示における「第２の電圧指令値」の一具体例に対応する。電流ｉ_uは、本開示における「第１の電流」の一具体例に対応する。負荷電流ｉ_lduは、本開示における「第１の負荷電流」の一具体例に対応する。電流指令値ｉ_u*は、本開示における「第１の電流指令値」の一具体例に対応する。電流ｉ_wは、本開示における「第２の電流」の一具体例に対応する。負荷電流ｉ_ldwは、本開示における「第２の負荷電流」の一具体例に対応する。電流指令値ｉ_w*は、本開示における「第２の電流指令値」の一具体例に対応する。ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*は、本開示における「第１のデューティ比指令値」の一具体例に対応する。ＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*は、本開示における「第２のデューティ比指令値」の一具体例に対応する。
【0092】
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の電力変換装置１の動作および作用について説明する。
続いて、本実施の形態の電力変換装置１の動作および作用について説明する。
【0093】
（全体動作概要）
まず、図１，２を参照して、電力変換装置１の全体動作概要を説明する。
まず、図１，２を参照して、電力変換装置１の全体動作概要を説明する。
【0094】
出力停止モードＭＡでは、制御部３０は、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗを、“ＯＦＦ”，“ＯＦＦ”，“ＯＦＦ”にそれぞれ設定する。これにより、電力変換装置１は、負荷装置ＬＯＡＤと電気的に切断される。また、制御部３０は、ゲート信号Ｓ１～Ｓ６を低レベルに設定する。これにより、全てのスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がオフ状態になる。このようにして、電力変換装置１は、負荷装置ＬＯＡＤへの電力出力を停止する。
【0095】
単相３線出力モードＭＢでは、制御部３０は、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗを、“ＯＮ”，“ＯＮ”，“ＯＮ”にそれぞれ設定する。これにより、電力変換装置１は、３つの出力端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３を介して負荷装置ＬＯＡＤと電気的に接続される。また、制御部３０は、直流バス電圧Ｖdc、電流ｉ_u，ｉ_w、および電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、ゲート信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、このゲート信号Ｓ１～Ｓ６に基づいてオンオフする。制御部３０は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４の動作を制御することにより、電圧ｅ_uwの電圧振幅を制御するとともに、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の動作を制御することにより、電圧ｅ_uoおよび電圧ｅ_woの電圧バランスを保つように、中性点（中性線ＯＬ）の電圧を制御する。このようにして、電力変換装置１は、単相３線出力動作を行う。
【0096】
単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣでは、制御部３０は、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗを、“ＯＮ”，“ＯＮ”，“ＯＦＦ”にそれぞれ設定する。これにより、電力変換装置１は、２つの出力端子Ｔ２１，Ｔ２３を介して負荷装置ＬＯＡＤと電気的に接続される。また、制御部３０は、直流バス電圧Ｖdc、電流ｉ_u，ｉ_w、および電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、ゲート信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２はゲート信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてオンオフし、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６はゲート信号Ｓ５，Ｓ６に基づいてオンオフする。スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４はゲート信号Ｓ３，Ｓ４に基づいてオフ状態になる。制御部３０は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ６の動作を制御することにより、電圧ｅ_uoの電圧振幅を制御する。このようにして、電力変換装置１は、単相２線出力動作を行う。
【0097】
単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤでは、制御部３０は、スイッチ２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｗを、“ＯＦＦ”，“ＯＮ”，“ＯＮ”にそれぞれ設定する。これにより、電力変換装置１は、２つの出力端子Ｔ２２，Ｔ２３を介して負荷装置ＬＯＡＤと電気的に接続される。また、制御部３０は、直流バス電圧Ｖdc、電流ｉ_u，ｉ_w、および電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、ゲート信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６はゲート信号Ｓ５，Ｓ６に基づいてオンオフし、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４はゲート信号Ｓ３，Ｓ４に基づいてオンオフする。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２はゲート信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてオフ状態になる。制御部３０は、スイッチング素子ＳＷ３～ＳＷ６の動作を制御することにより、電圧ｅ_woの電圧振幅を制御する。このようにして、電力変換装置１は、単相２線出力動作を行う。
【0098】
（詳細動作）
制御部３０（図２）のデューティ比生成部４０は、例えば、単相３線出力モードＭＢにおいて、周期Ｔｓ（例えば５０μsec.（＝１／２０ｋＨｚ））ごとに、直流バス電圧Ｖdc、電流ｉ_u，ｉ_w、および電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*を算出する。そして、駆動部６０は、このＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*に基づいてゲート信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、このゲート信号Ｓ１～Ｓ６に基づいてオンオフする。電力変換装置１では、ループ制御により、電圧ｅ_uoが電圧指令値ｅ_uo*と同程度になるように制御され、電圧ｅ_woが電圧指令値ｅ_wo*と同程度になるように制御され、ＤＭ電流ｉ_dmがＤＭ電流指令値ｉ_dm*と同程度になるように制御され、ＣＭ電流ｉ_cmがＣＭ電流指令値ｉ_cm*と同程度になるように制御される。
制御部３０（図２）のデューティ比生成部４０は、例えば、単相３線出力モードＭＢにおいて、周期Ｔｓ（例えば５０μsec.（＝１／２０ｋＨｚ））ごとに、直流バス電圧Ｖdc、電流ｉ_u，ｉ_w、および電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*を算出する。そして、駆動部６０は、このＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*に基づいてゲート信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、このゲート信号Ｓ１～Ｓ６に基づいてオンオフする。電力変換装置１では、ループ制御により、電圧ｅ_uoが電圧指令値ｅ_uo*と同程度になるように制御され、電圧ｅ_woが電圧指令値ｅ_wo*と同程度になるように制御され、ＤＭ電流ｉ_dmがＤＭ電流指令値ｉ_dm*と同程度になるように制御され、ＣＭ電流ｉ_cmがＣＭ電流指令値ｉ_cm*と同程度になるように制御される。
【0099】
また、制御部３０は、電流ｉ_u，ｉ_w、および電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、電力変換装置１の負荷装置ＬＯＡＤへの電力供給動作を制御する。具体的には、制御部３０は、例えば、電圧ｅ_uoにおける過電圧や電流ｉ_uにおける過電流を検出した場合には、制御モードＭを、単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに遷移させることにより、Ｕ相電圧の生成を停止し、単相２線出力動作を行う。また、制御部３０は、例えば、電圧ｅ_woにおける過電圧や電流ｉ_wにおける過電流を検出した場合には、制御モードＭを、単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに遷移させることにより、Ｗ相電圧の生成を停止し、単相２線出力動作を行う。
【0100】
（単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤへの遷移）
図８は、制御モードＭが単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに遷移する場合における、デューティ比生成部４０の一動作例を表すものである。
図８は、制御モードＭが単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに遷移する場合における、デューティ比生成部４０の一動作例を表すものである。
【0101】
電力供給制御部３１は、例えば、電圧ｅ_uoの過電圧や電流ｉ_uの過電流を検出した場合に、制御信号Ｓgbuを“０”に設定するとともに、スイッチ制御信号Ｓstduを介して、スイッチ２７Ｕをオフ状態にする。制御信号Ｓgbuが“０”になるので、式ＥＱ７の第５式に示した電圧指令値ｅ_uo*は“０”になり、これに応じて電圧ｅ_uo、および電圧ｅ_uoの微分が“０”になる。また、スイッチ２７Ｕがオフ状態になるので、負荷電流ｉ_lduは“０”になり、式ＥＱ７の第３式に示した電流指令値ｉ_u*は“０”になり、これに応じて、電流ｉ_uは“０”になる。その結果、以下の式ＥＱ１０が導かれる。
これにより、デューティ比生成部４０は、図８に示したように動作する。Ｕ相電圧制御部４５に供給される、電圧指令値ｅ_uo*、電圧ｅ_uo、負荷電流ｉ_lduはともに“０”になる。よって、Ｕ相電圧制御部４５が生成する電流指令値i_u*は、式ＥＱ７の第３式に基づいて“０”になる。よって、減算部４７が生成するＤＭ電流指令値ｉ_dm*は“－ｉ_w*”になる。ＤＭ電流制御部５５は、ＤＭ電流指令値ｉ_dm*（“－ｉ_w*”）、ＤＭ電流ｉ_dm（“－ｉ_w”）、ＤＭ電圧ｅ_dm（“－ｅ_wo”）に基づいて、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*を生成する。このＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*は“－ｄ_w*”になる。すなわち、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*は、Ｗ相の負のデューティ比指令値である。
【数10】
【0102】
制御信号Ｓgbu，Ｓgbo，Ｓgbwが、“０”，“１”，“１”であるので、駆動部６０（図２）のスイッチＳＷ０では、端子Ｔ０が選択される。これにより、例えば、ユニポーラＰＷＭ動作では、図４Ｄに示したように、ゲート信号生成部６３Ｗは、ＤＭデューティ比指令値－ｄ_dm*（“ｄ_w*”）に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*（“－ｄ_w*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成する。ゲート信号生成部６３Ｕは、低レベルであるゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。なお、単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤでは、ＣＭ電流制御部５６が生成したＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*は使用されない。
【0103】
このようにして、電力変換装置１では、制御モードＭが、単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに遷移する。この遷移において、電力変換装置１では、Ｗ－Ｏ間の自立電圧が継続的に生成される。すなわち、ＤＭ電流制御部５５は、制御信号Ｓgbuが“１”から“０”に変化した場合に不連続な動作を行わないので、電力変換装置１は、無瞬断での制御モードＭの切り換えを行うことができる。
【0104】
ここで、“無瞬断”は、例えば、瞬停が生じない場合だけでなく、瞬停が生じた場合でも、その瞬停時間が５ミリ秒以下であることを含む。この５ミリ秒は、例えば、５０Ｈｚの電源信号の周期の１／４に対応する。すなわち、例えば、瞬停時間が、電源信号の周期の１周期に対応する時間を超えると、この電源信号の供給を受けて動作する負荷装置では、例えば誤動作が生じ、あるいは動作が停止するおそれがあるが、瞬停時間が、電源信号の周期の１／４以下である場合には、負荷装置において誤動作が生じるおそれや動作が停止するおそれを低減することができる。
【0105】
電力変換装置１では、制御モードＭが単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに遷移する際、制御信号Ｓgbuを”１”から“０”に変更する。制御部３０のＡＤ変換回路は、この例では、周期Ｔｓ（例えば５０μsec.（＝１／２０ｋＨｚ））ごとにＡＤ変換を行うので、電力変換装置１は、５０μsec以内に制御モードＭを切り換えることができる。すなわち、電力変換装置１では、制御モードＭの遷移に伴う瞬停時間を、５ミリ秒以下にすることができる。これにより、電力変換装置１の負荷装置ＬＤでは、誤動作が生じるおそれや動作が停止するおそれを低減することができる。
【0106】
（単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣへの遷移）
図９は、制御モードＭが単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに遷移する場合における、デューティ比生成部４０の一動作例を表すものである。
図９は、制御モードＭが単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに遷移する場合における、デューティ比生成部４０の一動作例を表すものである。
【0107】
電力供給制御部３１は、例えば、電圧ｅ_woの過電圧や電流ｉ_wの過電流を検出した場合に、制御信号Ｓgbwを“０”に設定するとともに、スイッチ制御信号Ｓstdwを介して、スイッチ２７Ｗをオフ状態にする。制御信号Ｓgbwが“０”になるので、式ＥＱ７の第６式に示した電圧指令値ｅ_wo*は“０”になり、これに応じて電圧ｅ_wo、および電圧ｅ_woの微分が“０”になる。また、スイッチ２７Ｗがオフ状態になるので、負荷電流ｉ_ldwは“０”になり、式ＥＱ７の第４式に示した電流指令値ｉ_w*は“０”になり、これに応じて、電流ｉ_wは“０”になる。その結果、以下の式ＥＱ１０が導かれる。
これにより、デューティ比生成部４０は、図９に示したように動作する。Ｗ相電圧制御部４６に供給される、電圧指令値ｅ_wo*、電圧ｅ_wo、負荷電流ｉ_ldwはともに“０”になる。よって、Ｗ相電圧制御部４６が生成する電流指令値i_w*は、式ＥＱ７の第４式に基づいて“０”になる。よって、減算部４７が生成するＤＭ電流指令値ｉ_dm*は“ｉ_u*”になる。ＤＭ電流制御部５５は、ＤＭ電流指令値ｉ_dm*（“ｉ_u*”）、ＤＭ電流ｉ_dm（“ｉ_u”）、ＤＭ電圧ｅ_dm（“ｅ_uo”）に基づいて、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*を生成する。このＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*は、Ｕ相のデューティ比指令値ｄ_u*である。
【数11】
【0108】
制御信号Ｓgbu，Ｓgbo，Ｓgbwが、“１”，“１”，“０”であるので、駆動部６０（図２）のスイッチＳＷ０では、端子Ｔ２が選択される。これにより、例えば、ユニポーラＰＷＭ動作では、図４Ｃに示したように、ゲート信号生成部６３Ｕは、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*（“ｄ_u*”）に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、ＤＭデューティ比指令値－ｄ_dm*（“－ｄ_u*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成する。ゲート信号生成部６３Ｗは、低レベルであるゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成する。なお、単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣでは、ＣＭ電流制御部５６が生成したＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*は使用されない。
【0109】
このようにして、電力変換装置１では、制御モードＭが、単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに遷移する。この遷移において、電力変換装置１では、Ｕ－Ｏ間の自立電圧が継続的に生成される。すなわち、ＤＭ電流制御部５５は、制御信号Ｓgbwが“１”から“０”に変化した場合に不連続な動作を行わないので、電力変換装置１は、無瞬断での制御モードＭの切り換えを行うことができる。電力変換装置１では、制御モードＭの遷移に伴う瞬停時間を、５ミリ秒以下にすることができる。これにより、電力変換装置１の負荷装置ＬＤでは、誤動作が生じるおそれや動作が停止するおそれを低減することができる。
【0110】
（シミュレーション例）
以下に、いくつかのシミュレーション例を用いて、電力変換装置１の動作および作用について説明する。以下のシミュレーションでは、図１０に示したように、シミュレーション条件を設定した。この例では、負荷装置ＬＯＡＤにおいて、Ｕ－Ｏ間の負荷Ｚ１は半波整流負荷であり、Ｗ－Ｏ間の負荷Ｚ２は全波整流負荷である。Ｕ－Ｗ間には負荷Ｚ３を設けていない。
以下に、いくつかのシミュレーション例を用いて、電力変換装置１の動作および作用について説明する。以下のシミュレーションでは、図１０に示したように、シミュレーション条件を設定した。この例では、負荷装置ＬＯＡＤにおいて、Ｕ－Ｏ間の負荷Ｚ１は半波整流負荷であり、Ｗ－Ｏ間の負荷Ｚ２は全波整流負荷である。Ｕ－Ｗ間には負荷Ｚ３を設けていない。
【0111】
まず、単相３線出力モードＭＢと単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤとの間の遷移について、詳細に説明する。
【0112】
図１１は、電力変換装置１のシミュレーション結果の一例を表すものであり、（Ａ）は電圧ｅ_uo，ｅ_woの波形を示し、（Ｂ）は負荷電流ｉ_ldu，ｉ_ldwの波形を示し、（Ｃ）は実行値Ｅuorms，Ｅwormsの波形を示し、（Ｄ）は制御信号Ｓgbu，Ｓgbwの波形を示す。この例では、電力変換装置１は、ユニポーラＰＷＭ動作を行っている。
【0113】
この例では、制御モードＭが、タイミングｔ１において単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに遷移し、タイミングｔ２において単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤから単相３線出力モードＭＢに遷移する。タイミングｔ１，ｔ２は、電圧ｅ_uo，ｅ_woにおけるいわゆるゼロクロスタイミングとは無関係に設定することができる。
【0114】
この例では、タイミングｔ１より前の期間において、電力変換装置１は単相３線出力モードＭＢで動作している。電圧ｅ_uo，ｅ_woは、サイン波形状を有する（図１１（Ａ））。この例では、実行値Ｅuorms，Ｅwormsは、ともに約１２０Ｖである（図１１（Ｃ））。負荷Ｚ１は半波整流負荷であるため、負荷電流ｉ_lduは半波波形を有する（図１１（Ｂ））。一方、負荷Ｚ２は全波整流負荷であるため、負荷電流ｉ_ldwはサイン波形状を有する。
【0115】
そして、タイミングｔ１において、制御モードＭが、単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに遷移する。具体的には、まず、電力供給制御部３１は、このタイミングｔ１において、スイッチ制御信号Ｓstduを介して、スイッチ２７Ｕをオフ状態にするとともに、制御信号Ｓgbuを“１”から“０”に変化させる（図１１（Ｄ））。これにより、ゲート信号生成部６３Ｕは、ゲート信号Ｓ１，Ｓ２を低レベルに設定し、電圧ｅ_uoは略０Ｖになり（図１１（Ａ））、実行値Ｅuormsは、このタイミングｔ１からやや遅れてほぼ“０”になる（図１１（Ｃ））。デューティ比生成部４０は、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*を生成する。単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤ（図４Ｄ）では、ゲート信号生成部６３Ｗは、デューティ比指令値ｄ_w*（“－ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成する。これにより、電力変換装置１は、交流出力電圧である電圧ｅ_woを生成し続ける（図１１（Ａ））。このようにして、電力変換装置１では、制御信号Ｓgbuの変化に基づいて、制御モードＭを単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに速やかに切り換えることができる。
【0116】
そして、その後のタイミングｔ２において、制御モードＭが、単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤから単相３線出力モードＭＢに遷移する。具体的には、まず、電力供給制御部３１は、このタイミングｔ２において、スイッチ制御信号Ｓstduを介して、スイッチ２７Ｕをオン状態にするとともに、制御信号Ｓgbuを“０”から“１”に変化させる（図１１（Ｄ））。デューティ比生成部４０は、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*を生成する。単相３線出力モードＭＢ（図４Ｂ）では、ゲート信号生成部６３Ｕは、デューティ比指令値ｄ_u*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、ゲート信号生成部６３Ｗは、デューティ比指令値ｄ_w*（“－ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_cm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成する。これにより、電力変換装置１は、電圧ｅ_woを生成し続けるとともに、交流出力電圧である電圧ｅ_uoの生成を再開する（図１１（Ａ））。このようにして、電力変換装置１では、制御信号Ｓgbuの変化に基づいて、制御モードＭを単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤから単相３線出力モードＭＢに速やかに切り換えることができる。
【0117】
次に、単相３線出力モードＭＢと単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣとの間の遷移について、詳細に説明する。
【0118】
図１２は、電力変換装置１のシミュレーション結果の一例を表すものであり、（Ａ）は電圧ｅ_uo，ｅ_woの波形を示し、（Ｂ）は負荷電流ｉ_ldu，ｉ_ldwの波形を示し、（Ｃ）は実行値Ｅuorms，Ｅwormsの波形を示し、（Ｄ）は制御信号Ｓgbu，Ｓgbwの波形を示す。
【0119】
この例では、制御モードＭが、タイミングｔ３において単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに遷移し、タイミングｔ４において単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣから単相３線出力モードＭＢに遷移する。タイミングｔ３，ｔ４は、電圧ｅ_uo，ｅ_woにおけるいわゆるゼロクロスタイミングとは無関係に設定することができる。
【0120】
この例では、タイミングｔ３より前の期間において、電力変換装置１は単相３線出力モードＭＢで動作している。そして、タイミングｔ３において、制御モードＭが、単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに遷移する。具体的には、まず、電力供給制御部３１は、このタイミングｔ３において、スイッチ制御信号Ｓstdwを介して、スイッチ２７Ｗをオフ状態にするとともに、制御信号Ｓgbwを“１”から“０”に変化させる（図１２（Ｄ））。これにより、ゲート信号生成部６３Ｗは、ゲート信号Ｓ３，Ｓ４を低レベル（“０”）に設定し、電圧ｅ_woは略０Ｖになり（図１２（Ａ））、実行値Ｅwormsは、このタイミングｔ３からやや遅れてほぼ“０”になる（図１２（Ｃ））。デューティ比生成部４０は、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*を生成する。単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣ（図４Ｃ）では、ゲート信号生成部６３Ｕは、デューティ比指令値ｄ_u*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“－ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成する。これにより、電力変換装置１は、交流出力電圧である電圧ｅ_uoを生成し続ける（図１２（Ａ））。このようにして、電力変換装置１では、制御信号Ｓgbwの変化に基づいて、制御モードＭを単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに速やかに切り換えることができる。
【0121】
そして、その後のタイミングｔ４において、制御モードＭが、単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣから単相３線出力モードＭＢに遷移する。具体的には、まず、電力供給制御部３１は、このタイミングｔ４において、スイッチ制御信号Ｓstdwを介して、スイッチ２７Ｗをオン状態にするとともに、制御信号Ｓgbwを“０”から“１”に変化させる（図１２（Ｄ））。デューティ比生成部４０は、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*を生成する。単相３線出力モードＭＢ（図４Ｂ）では、ゲート信号生成部６３Ｕは、デューティ比指令値ｄ_u*（“ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、ゲート信号生成部６３Ｗは、デューティ比指令値ｄ_w*（“－ｄ_dm*”）に基づいてゲート信号Ｓ３，Ｓ４を生成し、ゲート信号生成部６３Ｏは、デューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_cm*”）に基づいてゲート信号Ｓ５，Ｓ６を生成する。これにより、電力変換装置１は、電圧ｅ_uoを生成し続けるとともに、交流出力電圧である電圧ｅ_woの生成を再開する（図１２（Ａ））。このようにして、電力変換装置１では、制御信号Ｓgbwの変化に基づいて、制御モードＭを単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣから単相３線出力モードＭＢに速やかに切り換えることができる。
【0122】
このように、電力変換装置１では、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２からなるスイッチング素子ペアと、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４からなるスイッチング素子ペアのうちの一方を選択的にオフ状態にすることができるようにした。これにより、電力変換装置１では、例えば、電圧ｅ_woの過電圧や電流ｉ_wの過電流を検出した場合に、負荷Ｚ２への電力供給を停止するとともに、負荷Ｚ１への電力供給を継続することができる。同様に、電力変換装置１では、例えば、電圧ｅ_uoの過電圧や電流ｉ_uの過電流を検出した場合に、負荷Ｚ１への電力供給を停止するとともに、負荷Ｚ２への電力供給を継続することができる。これにより、電力変換装置１では、電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができる。これにより、電力変換装置１では、電力変換動作を停止することなく、電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができる。その結果、電力変換装置１では、装置のロバスト性を高めることができる。
【0123】
また、電力変換装置１では、電圧指令値ｅ_uo*、電圧ｅ_uo、および負荷電流ｉ_lduに基づいて電流指令値ｉ_u*を生成するとともに、電圧指令値ｅ_wo*、電圧ｅ_wo、および負荷電流ｉ_ldwに基づいて電流指令値ｉ_w*を生成するようにした。そして、電流指令値ｉ_u*および電流指令値ｉ_w*の差に基づいてＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*を生成するとともに、電流指令値ｉ_u*および電流指令値ｉ_w*の和に基づいてＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*を生成するようにした。そして、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*に基づいて、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の動作を制御するようにした。これにより、電力変換装置１では、例えば、単相３線出力モードＭＢと単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤとの間や、単相３線出力モードＭＢと単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣとの間などで、制御モードＭが切り替わる際、ＤＭ電流制御部５５は不連続な動作を行わないので、例えばゼロクロスタイミング以外のタイミングでも、無瞬断で制御モードＭを切り換えることができる。
【0124】
また、電力変換装置１では、電圧指令値ｅ_uo*、電圧ｅ_uo、および負荷電流ｉ_lduに基づいて電流指令値ｉ_u*を生成するとともに、電圧指令値ｅ_wo*、電圧ｅ_wo、および負荷電流ｉ_ldwに基づいて電流指令値ｉ_w*を生成するようにした。そして、例えば、負荷Ｚ１への電力供給を停止する場合には、図８に示したように電流指令値ｉ_u*を“０”にし、負荷Ｚ２への電力供給を停止する場合には、図９に示したように電流指令値ｉ_w*を“０”にした。すなわち、電流指令値ｉ_u*を、電流ｉ_uが流れないようにさせる所定の指令値に設定し、電流指令値ｉ_w*を、電流ｉ_wが流れないようにさせる所定の指令値に設定した。これにより、電力変換装置１では、無瞬断で制御モードＭを切り換えることができる。
【0125】
また、電力変換装置１では、負荷Ｚ１への電力供給を停止する場合には、図４Ｄに示したように、スイッチＳＷ０において端子Ｔ０を選択することにより、ＤＭデューティ比指令値ｄ_o*（“ｄ_dm*”）に基づいてスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６を駆動するようにしたので、単相２線出力動作を行うことにより、負荷Ｚ２へ電力を供給し続けることができる。同様に、負荷Ｚ２への電力供給を停止する場合には、図４Ｃに示したように、スイッチＳＷ０において端子Ｔ２を選択することにより、ＤＭデューティ比指令値ｄ_o*（例えば“－ｄ_dm*”）に基づいてスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６を駆動するようにしたので、負荷Ｚ１へ電力を供給し続けることができる。その結果、電力変換装置１では、電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができる。
【0126】
また、電力変換装置１では、制御部３０の電流推定部４２が、電圧ｅ_uo，ｅ_woに基づいて、式ＥＱ５を示したように、容量素子２５Ｕに流れる電流ｉ_cuを推定するとともに、容量素子２５Ｗに流れる電流ｉ_cwを推定した。そして、減算部４３が、電流ｉ_u，ｉ_cuに基づいて、式ＥＱ５の第１式を用いて負荷電流ｉ_lduを求め、減算部４４が、電流ｉ_w，ｉ_cwに基づいて、式ＥＱ５の第２式を用いて負荷電流ｉ_ldwを求めた。そして、制御部３０は、図２に示したように、これらの負荷電流ｉ_ldu，ｉ_ldwに基づいて、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の動作を制御するようにした。このように、電力変換装置１では、このようにして推定された負荷電流ｉ_ldu，ｉ_ldwを外乱成分として電流制御ループに加えるようにしたので、電流制御の応答性を向上することができる。
【0127】
また、電力変換装置１では、容量素子２５Ｕ，２５Ｗに流れる電流を推定することにより、負荷電流ｉ_ldu，ｉ_ldwを求めるようにしたので、負荷電流を検出する電流検出部を省くことができるので、装置を小型にすることができる。
【0128】
［効果］
以上のように本実施の形態では、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２からなるスイッチング素子ペアと、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４からなるスイッチング素子ペアのうちの一方を選択的にオフ状態にすることができるようにしたので、電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができる。
以上のように本実施の形態では、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２からなるスイッチング素子ペアと、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４からなるスイッチング素子ペアのうちの一方を選択的にオフ状態にすることができるようにしたので、電力供給および電力供給の停止を適切に行うことができる。
【0129】
本実施の形態では、電圧指令値ｅ_uo*、電圧ｅ_uo、および負荷電流ｉ_lduに基づいて電流指令値ｉ_u*を生成するとともに、電圧指令値ｅ_wo*、電圧ｅ_wo、および負荷電流ｉ_ldwに基づいて電流指令値ｉ_w*を生成するようにした。そして、電流指令値ｉ_u*および電流指令値ｉ_w*の差に基づいてＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*を生成するとともに、電流指令値ｉ_u*および電流指令値ｉ_w*の和に基づいてＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*を生成するようにした。そして、ＤＭデューティ比指令値ｄ_dm*およびＣＭデューティ比指令値ｄ_cm*に基づいて、スイッチング素子の動作を制御するようにした。これにより、無瞬断で制御モードを切り換えることができる。
【0130】
本実施の形態では、負荷Ｚ１への電力供給を停止する場合には、電流指令値ｉ_u*を、電流が流れないようにさせる所定の指令値にし、負荷Ｚ２への電力供給を停止する場合には、電流指令値ｉ_w*を、電流が流れないようにさせる所定の指令値にしたので、無瞬断で制御モードを切り換えることができる。
【0131】
[変形例１]
上記実施の形態では、電圧指令値生成部４１が、制御信号Ｓgbu，Ｓgbwに基づいて、式ＥＱ７の第５式および第６式を用いて、電圧指令値ｅ_uo*，ｅ_wo*を生成するようにした。そして、例えば、電圧ｅ_uoの過電圧や電流ｉ_uの過電流を検出した場合に、電圧指令値ｅ_uo*を“０”にすることにより、電流指令値ｉ_u*を“０”（所定の指令値）にし、例えば、電圧ｅ_woの過電圧や電流ｉ_wの過電流を検出した場合に、電圧指令値ｅ_wo*を“０”にすることにより、電流指令値ｉ_w*を“０”（所定の指令値）にするようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、制御信号Ｓgbu，Ｓgbwに基づいて、他の方法を用いて、電流指令値ｉ_u*や電流指令値ｉ_w*を“０”（所定の指令値）にしてもよい。以下に、本変形例についていくつか例を挙げて詳細に説明する。
上記実施の形態では、電圧指令値生成部４１が、制御信号Ｓgbu，Ｓgbwに基づいて、式ＥＱ７の第５式および第６式を用いて、電圧指令値ｅ_uo*，ｅ_wo*を生成するようにした。そして、例えば、電圧ｅ_uoの過電圧や電流ｉ_uの過電流を検出した場合に、電圧指令値ｅ_uo*を“０”にすることにより、電流指令値ｉ_u*を“０”（所定の指令値）にし、例えば、電圧ｅ_woの過電圧や電流ｉ_wの過電流を検出した場合に、電圧指令値ｅ_wo*を“０”にすることにより、電流指令値ｉ_w*を“０”（所定の指令値）にするようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、制御信号Ｓgbu，Ｓgbwに基づいて、他の方法を用いて、電流指令値ｉ_u*や電流指令値ｉ_w*を“０”（所定の指令値）にしてもよい。以下に、本変形例についていくつか例を挙げて詳細に説明する。
【0132】
図１３は、本変形例に係る制御部３０Ａにおけるデューティ比生成部４０Ａの一構成例を表すものである。デューティ比生成部４０Ａは、電圧指令値生成部４１Ａと、乗算部４５Ａ，４６Ａとを有している。
【0133】
電圧指令値生成部４１Ａは、以下の式ＥＱ１２を用いることにより、電圧指令値ｅ_uo*，ｅ_wo*を生成するように構成される。
【数12】
【0134】
乗算部４５Ａは、Ｕ相電圧制御部４５の出力値および制御信号Ｓgbuを互いに乗算することにより電流指令値ｉ_u*を生成するように構成される。乗算部４６Ａは、Ｗ相電圧制御部４６の出力値および制御信号Ｓgbwを互いに乗算することにより電流指令値ｉ_w*を生成するように構成される。
【0135】
制御部３０Ａでは、電力供給制御部３１は、例えば、電圧ｅ_uoの過電圧や電流ｉ_uの過電流を検出した場合に、制御信号Ｓgbuを“０”に設定する。乗算部４５Ａは、この制御信号Ｓgbuに基づいて、電流指令値ｉ_u*を“０”にすることができる。同様に、電力供給制御部３１は、例えば、電圧ｅ_woの過電圧や電流ｉ_wの過電流を検出した場合に、制御信号Ｓgbwを“０”（所定の指令値）に設定する。乗算部４６Ａは、この制御信号Ｓgbwに基づいて、電流指令値ｉ_w*を“０”（所定の指令値）にすることができる。
【0136】
図１４は、本変形例に係る他の制御部３０Ｂにおけるデューティ比生成部４０Ｂの一構成例を表すものである。デューティ比生成部４０Ｂは、電圧指令値生成部４１Ａと、Ｕ相電圧制御部４５Ｂと、Ｗ相電圧制御部４６Ｂとを有している。
【0137】
Ｕ相電圧制御部４５Ｂは、制御信号Ｓsbuが“１”である場合に、上記実施の形態に係るＵ相電圧制御部４５と同様に、電圧指令値ｅ_uo*、電圧ｅ_uo、および負荷電流ｉ_lduに基づいて、式ＥＱ７の第３式を用いることにより、電流指令値ｉ_u*を生成するように構成される。また、Ｕ相電圧制御部４５Ｂは、制御信号Ｓsbuが“０”である場合には、電流指令値ｉ_u*を“０”にするようになっている。
【0138】
Ｗ相電圧制御部４６Ｂは、制御信号Ｓsbwが“１”である場合に、上記実施の形態に係るＷ相電圧制御部４６と同様に、電圧指令値ｅ_wo*、電圧ｅ_wo、および負荷電流ｉ_ldwに基づいて、式ＥＱ７の第４式を用いることにより、電流指令値ｉ_w*を生成するように構成される。また、Ｗ相電圧制御部４６Ｂは、制御信号Ｓsbwが“０”である場合には、電流指令値ｉ_w*を“０”にするようになっている。
【0139】
制御部３０Ｂでは、電力供給制御部３１は、例えば、電圧ｅ_uoの過電圧や電流ｉ_uの過電流を検出した場合に、制御信号Ｓgbuを“０”に設定する。Ｕ相電圧制御部４５Ｂは、この制御信号Ｓgbuに基づいて、電流指令値ｉ_u*を“０”（所定の指令値）にすることができる。同様に、電力供給制御部３１は、例えば、電圧ｅ_woの過電圧や電流ｉ_wの過電流を検出した場合に、制御信号Ｓgbwを“０”に設定する。Ｗ相電圧制御部４６Ｂは、この制御信号Ｓgbwに基づいて、電流指令値ｉ_w*を“０”（所定の指令値）にすることができる。
【0140】
なお、この例では、所定の指令値を“０”にしたが、これに限定されるものではなく、十分に小さい値にしてもよい。すなわち、所定の指令値は、電流が殆ど流れないようにすることができる指令値であればどのような値であってもよい。
【0141】
[変形例２]
上記実施の形態では、例えば、ゼロクロスタイミングとは無関係の任意のタイミングで、制御モードＭを単相３線出力モードＭＢと単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤとの間で切り換えるようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、制御モードＭを単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに切り換える場合には、任意のタイミングで制御モードＭを切り換え、例えば、制御モードＭを単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤから単相３線出力モードＭＢに切り換える場合には、例えば電圧ｅ_uo，ｅ_woや電流ｉ_u，ｉ_wのゼロクロスタイミングで制御モードＭを切り換えるようにしてもよい。同様に、例えば、制御モードＭを単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに切り換える場合には、任意のタイミングで制御モードＭを切り換え、例えば、制御モードＭを単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣから単相３線出力モードＭＢに切り換える場合には、例えば電圧ｅ_uo，ｅ_woや電流ｉ_u，ｉ_wのゼロクロスタイミングで制御モードＭを切り換えるようにしてもよい。
上記実施の形態では、例えば、ゼロクロスタイミングとは無関係の任意のタイミングで、制御モードＭを単相３線出力モードＭＢと単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤとの間で切り換えるようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、制御モードＭを単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤに切り換える場合には、任意のタイミングで制御モードＭを切り換え、例えば、制御モードＭを単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モードＭＤから単相３線出力モードＭＢに切り換える場合には、例えば電圧ｅ_uo，ｅ_woや電流ｉ_u，ｉ_wのゼロクロスタイミングで制御モードＭを切り換えるようにしてもよい。同様に、例えば、制御モードＭを単相３線出力モードＭＢから単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣに切り換える場合には、任意のタイミングで制御モードＭを切り換え、例えば、制御モードＭを単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モードＭＣから単相３線出力モードＭＢに切り換える場合には、例えば電圧ｅ_uo，ｅ_woや電流ｉ_u，ｉ_wのゼロクロスタイミングで制御モードＭを切り換えるようにしてもよい。
【0142】
[変形例３]
上記実施の形態では、ノードＮ１から出力端子Ｔ２１への経路に、電流ｉ_uを検出する電流検出部２３Ｕを設けるとともに、ノードＮ２から出力端子Ｔ２２への経路に、電流ｉ_wを検出する電流検出部２３Ｗを設けたが、これに限定されるものではない。例えば、ノードＮ１から出力端子Ｔ２１への経路に、電流ｉ_uを検出する電流検出部２３Ｕを設けるとともに、ノードＮ３から出力端子Ｔ２３への経路に、電流ｉ_oを検出する電流検出部２３Ｏを設けてもよい。この場合には、以下の式ＥＱ１３を用いることにより、電流ｉ_uおよび電流ｉ_oに基づいて、電流ｉ_wを得ることができる。同様に、例えば、ノードＮ２から出力端子Ｔ２２への経路に、電流ｉ_wを検出する電流検出部２３Ｗを設けるとともに、ノードＮ３から出力端子Ｔ２３への経路に、電流ｉ_oを検出する電流検出部２３Ｏを設けてもよい。この場合にも、この式ＥＱ１３を用いることにより、電流ｉ_wおよび電流ｉ_oに基づいて、電流ｉ_uを得ることができる。
上記実施の形態では、ノードＮ１から出力端子Ｔ２１への経路に、電流ｉ_uを検出する電流検出部２３Ｕを設けるとともに、ノードＮ２から出力端子Ｔ２２への経路に、電流ｉ_wを検出する電流検出部２３Ｗを設けたが、これに限定されるものではない。例えば、ノードＮ１から出力端子Ｔ２１への経路に、電流ｉ_uを検出する電流検出部２３Ｕを設けるとともに、ノードＮ３から出力端子Ｔ２３への経路に、電流ｉ_oを検出する電流検出部２３Ｏを設けてもよい。この場合には、以下の式ＥＱ１３を用いることにより、電流ｉ_uおよび電流ｉ_oに基づいて、電流ｉ_wを得ることができる。同様に、例えば、ノードＮ２から出力端子Ｔ２２への経路に、電流ｉ_wを検出する電流検出部２３Ｗを設けるとともに、ノードＮ３から出力端子Ｔ２３への経路に、電流ｉ_oを検出する電流検出部２３Ｏを設けてもよい。この場合にも、この式ＥＱ１３を用いることにより、電流ｉ_wおよび電流ｉ_oに基づいて、電流ｉ_uを得ることができる。
【数13】
【0143】
同様に、上記の実施の形態では、電圧ｅ_uoを検出する電圧検出部２６Ｕと、電圧ｅ_woを検出する電圧検出部２６Ｗとを設けたが、これに限定されるものではない。例えば、電圧ｅ_uoを検出する電圧検出部２６Ｕと、電圧ｅ_uwを検出する電圧検出部とを設けてもよい。この場合には、以下の式ＥＱ１４を用いることにより、電圧ｅ_uoおよび電圧ｅ_uwに基づいて、電圧ｅ_woを得ることができる。同様に、例えば、電圧ｅ_woを検出する電圧検出部２６Ｗと、電圧ｅ_uwを検出する電圧検出部とを設けてもよい。この場合にも、この式ＥＱ１４を用いることにより、電圧ｅ_woおよび電圧ｅ_uwに基づいて、電圧ｅ_uoを得ることができる。
【数14】
【0144】
[変形例４]
上記実施の形態では、電力変換装置１は、自立運転を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、さらに系統連系運転をも行うことができるようにしてもよい。以下に、いくつか例を挙げて本変形例にについて詳細に説明する。
上記実施の形態では、電力変換装置１は、自立運転を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、さらに系統連系運転をも行うことができるようにしてもよい。以下に、いくつか例を挙げて本変形例にについて詳細に説明する。
【0145】
図１５は、本変形例に係る電力変換装置１Ｃの一構成例を表すものである。電力変換装置１Ｃは、自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置であり、系統連系運転および自立運転を選択的に行うことが可能に構成される。電力変換装置１Ｃは、端子Ｔ３１，Ｔ３２と、入力端子Ｔ４１～Ｔ４３と、出力端子Ｔ２１～Ｔ２３を備えている。端子Ｔ３１，Ｔ３２には、バッテリＢＴが接続されている。入力端子Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３は、電源装置１００に接続されている。この電源装置１００は、３相の２００Ｖ系の系統電源である。
【0146】
電力変換装置１Ｃは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５と、電流検出部２３Ｕ，２３Ｗと、ローパスフィルタ６９と、電圧検出部２６ＵＶ，２６ＶＷと、スイッチ２７Ｕ，２７Ｗ，２７Ｏと、スイッチ６７Ｕ，６７Ｗ，６７Ｖと、制御部７０とを備えている。
【0147】
この例では、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６として動作する。
【0148】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、直流電圧を昇圧し、あるいは直流電圧を降圧する、双方向の電力変換を行うように構成される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、端子Ｔ３１，Ｔ３２を介してバッテリＢＴに接続されるとともに、電圧線Ｌ１および基準電圧線Ｌ２を介して双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、例えば、電力変換装置１Ｃが系統連系運転を行う場合には、電圧線Ｌ１および基準電圧線Ｌ２の間の電圧（直流バス電圧Ｖdc）に基づいて、バッテリＢＴを充放電させる充放電制御を行う。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、電力変換装置１Ｃが自立運転を行う場合には、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧Ｖbtに基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行うようになっている。
【0149】
電流検出部２３Ｕは、ノードＮ１から入力端子Ｔ４１および出力端子Ｔ２１への経路に設けられ、ノードＮ１からローパスフィルタ６９に向かって流れる電流ｉ_uを検出するように構成される。電流検出部２３Ｗは、ノードＮ２から入力端子Ｔ４２および出力端子Ｔ２２への経路に設けられ、ノードＮ２からローパスフィルタ６９に向かって流れる電流ｉ_wを検出するように構成される。
【0150】
ローパスフィルタ６９は、ＡＣリアクトル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗと、容量素子２５ＵＶ，２５ＶＷ，２５ＵＷとを有している。
【0151】
ＡＣリアクトル２４Ｕの一端は電流検出部２３Ｕの他端に接続され、他端はＵ相電圧線ＵＬに接続される。ＡＣリアクトル２４Ｗの一端は電流検出部２３Ｗの他端に接続され、他端はＷ相電圧線ＷＬに接続される。ＡＣリアクトル２４Ｖの一端はノードＮ３に接続され、他端はＶ相電圧線ＶＬに接続される。図示していないが、ＡＣリアクトル２４Ｕ，２４Ｗ，２４Ｖのそれぞれは、上記実施の形態の場合と同様に、インダクタンスおよび内部抵抗値を有している。
【0152】
容量素子２５ＵＶの一端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、他端はＶ相電圧線ＶＬに接続される。容量素子２５ＶＷの一端はＶ相電圧線ＶＬに接続され、他端はＷ相電圧線ＷＬに接続される。容量素子２５ＵＷの一端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、他端はＷ相電圧線ＷＬに接続される。図示していないが、容量素子２５ＵＶ，２５ＶＷ，２５ＵＷのそれぞれは、上記実施の形態の場合と同様に、キャパシタンスおよび内部抵抗値を有している。
【0153】
電圧検出部２６ＵＶは、Ｖ相電圧線ＶＬでの電圧を基準としたＵ相電圧線ＵＬでの電圧を電圧ｅ_uvとして検出するように構成される。電圧検出部２６ＶＷは、Ｗ相電圧線ＷＬでの電圧を基準としたＶ相電圧線ＶＬでの電圧を電圧ｅ_vwとして検出するように構成される。
【0154】
スイッチ２７Ｕは、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。スイッチ２７Ｗは、オン状態になることにより、Ｗ相電圧線ＷＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。スイッチ２７Ｏは、オン状態になることにより、Ｖ相電圧線ＶＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。
【0155】
スイッチ６７Ｕは、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬを電源装置１００に接続するように構成される。スイッチ６７Ｕの一端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、他端は入力端子Ｔ４１に接続される。スイッチ６７Ｕは、スイッチ制御信号Ｓuに基づいてオンオフするようになっている。
【0156】
スイッチ６７Ｗは、オン状態になることにより、Ｗ相電圧線ＷＬを電源装置１００に接続するように構成される。スイッチ６７Ｗの一端はＷ相電圧線ＷＬに接続され、他端は入力端子Ｔ４２に接続される。スイッチ６７Ｗは、スイッチ制御信号Ｓwに基づいてオンオフするようになっている。
【0157】
スイッチ６７Ｖは、オン状態になることにより、Ｖ相電圧線ＶＬを電源装置１００に接続するように構成される。スイッチ６７Ｖの一端はＶ相電圧線ＶＬに接続され、他端は入力端子Ｔ４３に接続される。スイッチ６７Ｖは、スイッチ制御信号Ｓvに基づいてオンオフするようになっている。
【0158】
制御部７０は、電力変換装置１Ｃが系統連系運転を行う場合には、例えば、スイッチ制御信号Ｓu，Ｓw，Ｓvを介してスイッチＳ６７Ｕ，６７Ｗ，６７Ｖをオン状態にするとともに、スイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdw，Ｓstdoを介してスイッチ２７Ｕ，２７Ｗ，２７Ｏをオフ状態にする。そして、制御部７０は、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５の動作を制御する。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６は、制御部７０からの指示に基づいて、電源装置１００から供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、制御部７０からの指示に基づいて、この直流バス電圧Ｖdcに基づいて、バッテリＢＴに対する充放電電力制御を行う。
【0159】
また、制御部７０は、電力変換装置１Ｃが自立運転を行う場合には、例えば、スイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdw，Ｓstdoを介してスイッチ２７Ｕ，２７Ｗ，２７Ｏをオン状態にするとともに、スイッチ制御信号Ｓu，Ｓw，Ｓvを介してスイッチＳ６７Ｕ，６７Ｗ，６７Ｖをオフ状態にする。そして、制御部７０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５および双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６の動作を制御する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧Ｖbtに基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６は、この直流バス電圧Ｖdcに基づいて、負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流出力電圧を生成するとともに、この交流出力電圧の電圧振幅が所定の振幅になるように電圧振幅一定制御を行う。制御部７０は、自立運転時において、上記実施の形態に係る制御部３０と同様の動作を行う。以下の式ＥＱ１５に示したように、電圧検出部２６ＵＶが検出した電圧ｅ_uvに基づいて電圧ｅ_uoを得ることができ、電圧検出部２６ＶＷが検出した電圧ｅ_vwに基づいて電圧ｅ_vwを得ることができる。
【数15】
【0160】
ここで、入力端子Ｔ４１は、本開示における「第１の入力端子」の一具体例に対応し、入力端子Ｔ４２は、本開示における「第２の入力端子」の一具体例に対応する。制御部７０は、本開示における「制御部」の一具体例に対応する。スイッチ６７Ｕは、本開示における「第４のスイッチ」の一具体例に対応し、スイッチ６７Ｗは、本開示における「第５のスイッチ」の一具体例に対応する。
【0161】
図１６は、他の変形例に係る電力変換装置１Ｄの一構成例を表すものである。電力変換装置１Ｄは、入力端子Ｔ４１，Ｔ４２を備えている。入力端子Ｔ４１，Ｔ４２は、電源装置１１０に接続されている。この電源装置１１０は、単相の２００Ｖ系の系統電源である。
【0162】
電力変換装置１Ｄは、電流検出部２３Ｕ，２３Ｗと、ローパスフィルタ２９と、電圧検出部２６Ｗ，２６ＵＷと、スイッチ２７Ｕ，２７Ｗ，２７Ｏと、スイッチ６７Ｕ，６７Ｗと、制御部９０とを備えている。
【0163】
電圧検出部２６Ｗは、中性線ＯＬでの電圧を基準としたＷ相電圧線ＷＬでの電圧を電圧ｅ_woとして検出するように構成される。電圧検出部２６ＵＷは、Ｗ相電圧線ＷＬでの電圧を基準としたＵ相電圧線ＵＬでの電圧を電圧ｅ_uwとして検出するように構成される。
【0164】
スイッチ２７Ｕは、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。スイッチ２７Ｗは、オン状態になることにより、Ｗ相電圧線ＷＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。スイッチ２７Ｏは、オン状態になることにより、中性線ＯＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するように構成される。
【0165】
スイッチ６７Ｕは、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬを電源装置１１０に接続するように構成される。スイッチ６７Ｗは、オン状態になることにより、Ｗ相電圧線ＷＬを電源装置１１０に接続するように構成される。
【0166】
制御部９０は、電力変換装置１Ｄが系統連系運転を行う場合には、例えば、スイッチ制御信号Ｓu，Ｓwを介してスイッチＳ６７Ｕ，６７Ｗをオン状態にするとともに、スイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdw，Ｓstdoを介してスイッチ２７Ｕ，２７Ｗ，２７Ｏをオフ状態にする。また、制御部９０は、ゲート信号Ｓ５，Ｓ６を介してスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６をオフ状態にする。そして、制御部９０は、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５の動作を制御する。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６は、制御部９０からの指示に基づいて、電源装置１１０から供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、制御部９０からの指示に基づいて、この直流バス電圧Ｖdcに基づいて、バッテリＢＴに対する充放電電力制御を行う。
【0167】
また、制御部９０は、電力変換装置１Ｄが自立運転を行う場合には、例えば、スイッチ制御信号Ｓstdu，Ｓstdw，Ｓstdoを介してスイッチ２７Ｕ，２７Ｗ，２７Ｏをオン状態にするとともに、スイッチ制御信号Ｓu，Ｓwを介してスイッチＳ６７Ｕ，６７Ｗをオフ状態にする。そして、制御部９０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５および双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６の動作を制御する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６５は、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧Ｖbtに基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ６６は、この直流バス電圧Ｖdcに基づいて、負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流出力電圧を生成するとともに、この交流出力電圧の電圧振幅が所定の振幅になるように電圧振幅一定制御を行う。制御部９０は、自立運転時において、上記実施の形態に係る制御部３０と同様の動作を行う。式ＥＱ１４に示したように、電圧検出部２６Ｗが検出した電圧ｅ_woおよび電圧検出部２６ＵＷが検出した電圧ｅ_uwに基づいて電圧ｅ_woを得ることができる。
【0168】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
【0169】
例えば、上記の実施の形態では、容量素子２５Ｕ，２５Ｗに流れる電流を推定することにより、負荷電流ｉ_ldu，ｉ_ldwを求めるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、負荷電流ｉ_lduを検出する電流検出部と、負荷電流ｉ_ldwを検出する電流検出部とを設けてもよい。
【符号の説明】
【0170】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、１Ｄ…電力変換装置、２１…電圧検出部、２２…容量素子、２３Ｕ，２３Ｗ…電流検出部、２４Ｕ，２４Ｗ，２４Ｏ，２４Ｖ…ＡＣリアクトル、２５Ｕ，２５Ｗ…容量素子、２６Ｕ，２６Ｗ，２６ＵＶ，２６ＵＷ，２６ＶＷ…電圧検出部、２７Ｕ，２７Ｗ，２７Ｏ…スイッチ、２９…ローパスフィルタ、３０，７０…制御部、３１…電力供給制御部、４０，４０Ａ，４０Ｂ…デューティ比生成部、４１，４１Ａ…電圧指令値生成部、４２…電流推定部、４３，４４…減算部、４５，４５Ｂ…Ｕ相電圧制御部、４５Ａ…乗算部、４６，４６Ｂ…Ｗ相電圧制御部、４６Ａ…乗算部、４７…減算部、４８…加算部、５１，５２…減算部、５３，５４…加算部、５５…ＤＭ電流制御部、５６…ＣＭ電流制御部、６０…駆動部、６１…乗算部、６２Ｕ，６２Ｗ，６２Ｏ…乗算部、６３Ｕ，６３Ｗ，６３Ｏ…ゲート信号生成部、６５…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、６６…双方向ＤＣ／ＡＣインバータ、６７Ｕ，６７Ｗ，６７Ｖ…スイッチ、６９…ローパスフィルタ、ＢＴ…バッテリ、ＣＴＬ…制御信号、Ｃu，Ｃw…キャパシタンス、ｄ_cm*…ＣＭデューティ比指令値、ｄ_dm*…ＤＭデューティ比指令値、ｄ_u*，ｄ_w*，ｄ_o*…デューティ比指令値、Ｅuorms，Ｅworms…実行値、ｅ_cm…ＣＭ電圧、ｅ_dm…ＤＭ電圧、ｅ_u，ｅ_w，ｅ_o，ｅ_uo，ｅ_uw，ｅ_wo…電圧、ｅ_uo*，ｅ_wo*…電圧指令値、１００，１１０…電源装置、ｉ_cm…ＣＭ電流、ｉ_cu，ｉ_cw，ｉ_u，ｉ_w，ｉ_o…電流、ｉ_u*，ｉ_w*…電流指令値、ｉ_dm…ＤＭ電流、ｉ_ldu，Ｉldw…負荷電流、ＬＯＡＤ…負荷装置、Ｌu，Ｌw，Ｌo…インダクタンス、Ｌ１…電圧線、Ｌ２…基準電圧線、ＭＡ…出力停止モード、ＭＢ…単相３線出力モード、ＭＣ…単相２線出力（Ｕ－Ｏ）モード、ＭＤ…単相２線出力（Ｗ－Ｏ）モード、Ｎ１～Ｎ３…ノード、ＯＬ…中性線、ＰＷＭＳＷ…制御信号、Ｒcu，Ｒcw，Ｒu，Ｒw，Ｒo…内部抵抗値、ＳＥＬ…制御信号、Ｓgbu，Ｓgbw，Ｓgbo…制御信号、Ｓstdu，Ｓstdw，Ｓstdo…スイッチ制御信号、ＳＷ０…スイッチ、ＳＷ１～ＳＷ６…スイッチング素子、Ｓ１～Ｓ６…ゲート信号、Ｔ０～Ｔ２…端子、Ｔ１１，Ｔ１２…入力端子、Ｔ２１～Ｔ２３…出力端子、Ｔ３１，Ｔ３２…端子、Ｔ４１～Ｔ４３…入力端子、ＵＬ…Ｕ相電圧線、Ｖbt…バッテリ電圧、Ｖdc…直流バス電圧、ｖ_u，ｖ_w，ｖ_o，ｖ_uo，ｖ_wo…電圧、ＷＬ…Ｗ相電圧線、Ｚ１～Ｚ３…負荷。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】