特許 7199262 直列多重電力変換装置

(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】2022-12-22

(45)【発行日】2023-01-05

(54)【発明の名称】直列多重電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/497 20070101AFI20221223BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20221223BHJP

【ＦＩ】

H02M7/497

H02M7/48 F

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019046581

(22)【出願日】2019-03-14

(65)【公開番号】P2020150688

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2022-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】山本 圭介

(72)【発明者】

【氏名】東海林 和

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３２０１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６３９１８９７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１３－０９０３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８５８１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４９７

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブリッジセルのユニットを複数直列接続し、出力周波数１ｋＨｚ以上の単相電圧を出力する１パルス多重方式の直列多重電力変換装置であって、
電圧指令値のピーク時点とゼロクロス時点を判定してゲート閾値の更新タイミングとして出力する位相判定部と、
前記各ユニットのゲート閾値と前記電圧指令値とを比較することで現在運転しているユニットの台数を判定して運転台数判定値として出力する運転台数判定部と、
前記ゲート閾値の更新タイミングおよび前記運転台数判定値に基づいて、前記電圧指令値の正側のピーク時点で運転しているユニットの正側のゲート閾値を入れ替え、前記電圧指令値の負側のピーク時点で運転しているユニットの負側のゲート閾値を入れ替え、前記電圧指令値のゼロクロス点で入れ替えたゲート閾値を元に戻す閾値制御部と、
前記各ユニット毎に、前記電圧指令値と、前記閾値制御部から出力された正負のゲート閾値と、を比較してスイッチング素子のゲート信号を生成するＰＷＭ制御部と、
を備えたことを特徴とする直列多重電力変換装置。

【請求項2】

前記閾値制御部は、
前記電圧指令値の正側のピーク時点において、運転しているユニットのうち、ゲート閾値の絶対値の大きい上位２つの正側のゲート閾値のみを入れ替え、
前記電圧指令値の負側のピーク時点において、運転しているユニットのうち、ゲート閾値の絶対値の大きい上位２つの負側のゲート閾値のみを入れ替えることを特徴とする請求項１記載の直列多重電力変換装置。

【請求項3】

前記閾値制御部は、
前記電圧指令値の正側のピーク時点において、運転している全てのユニットの正側のゲート閾値の絶対値の大きさを逆順に並び替え、
前記電圧指令値の負側のピーク時点において、運転している全てのユニットの負側のゲート閾値の絶対値の大きさを逆順に並び替えることを特徴とする請求項１記載の直列多重電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、 単相インバータユニットを２台以上直列に接続した１パルス多重方式の直列多重電力変換装置に係り、特に、最小オンパルス幅の影響を抑制するゲート生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、単相インバータユニット２台を直列接続した直列多重電力変換装置の例が記載されている。

【0003】

図６にインバータユニット６台を直列接続して電圧を多重にした直列多重電力変換装置の構成を示す。このような構成の直列多重電力変換装置におけるゲート信号生成方法として、図７に示すように電圧指令値Ｖｒｅｆと固定のゲート閾値とを比較しゲート信号を得る１パルス制御方式がある。

【0004】

ユニット１のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ、Ｖｔｈ１ｂとゲート信号ＧＵ１，ＧＶ１，ＧＸ１，ＧＹ１（すなわち、スイッチング素子のオンオフ状態）の関係は以下のようになる。
・Ｖｒｅｆ＞Ｖｔｈ１ａならばＧＵ１をＯＮ、ＧＸ１をＯＦＦ、Ｖｒｅｆ＜Ｖｔｈ１ａならばＧＵ１をＯＦＦ、ＧＸ１をＯＮ
・Ｖｒｅｆ＞Ｖｔｈ１ｂならばＧＹ１をＯＮ、ＧＶ１をＯＦＦ、Ｖｒｅｆ＜Ｖｔｈ１ｂならばＧＹ１をＯＦＦ、ＧＶ１をＯＮ。

【0005】

他のユニット２～６も同様にゲート信号を生成する。この方式により、各ユニットの出力電圧（以下、ユニット出力電圧と称する）Ｖｏ１～Ｖｏ６の合計として階段状の出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。電圧指令値Ｖｒｅｆの絶対値がそのユニットに対応するゲート閾値未満の場合は、そのユニットの出力電圧は０となる。

【0006】

図６の例では６台構成だが、ユニット台数が多いほど正弦波に近い出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０００－３２４８４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

電圧指令値Ｖｒｅｆが増加し、それまで電圧を出力していなかったユニットに対応するゲート閾値を超え、電圧を出力しているユニット台数が増加する（運転台数が増加する）場合を考える。

【0009】

図８に２台運転から３台運転になった場合の出力電圧を示す。ユニット３のゲート閾値Ｖｔｈ３ａ、Ｖｔｈ３ｂを電圧指令値Ｖｒｅｆの絶対値が超えることで、ユニット出力電圧Ｖｏ３が出力され３台運転となる。

【0010】

スイッチング素子は、素子保護のために最小オンパルス幅以下のオン時間では駆動できない。そのため一台のユニットが出力できる最小の電圧幅は最小オンパルス幅で制限される。

【0011】

よって、ユニット出力電圧Ｖｏ３は、電圧指令値Ｖｒｅｆとゲート閾値Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ３ｂの比較結果が最小オンパルス幅未満のパルス幅となったとしても、最小オンパルス幅以上の電圧しか出力できないため、理想のオンパルス幅よりも大きい電圧を出力してしまうという問題がある。

【0012】

図９に図８の電圧指令値Ｖｒｅｆとユニット３におけるゲート閾値Ｖｔｈ３ａの比較とユニット出力電圧Ｖｏ３の拡大図を示す。理想的には、ゲート閾値Ｖｔｈ３ａを電圧指令値Ｖｒｅｆが超えている間のみユニット出力電圧Ｖｏ３が出力されるのが望ましいが、最小オンパルス幅によって、理想のパルス幅よりも広い幅の電圧が出力されてしまう。

【0013】

運転台数が減少する場合にあっても、同様の問題は発生する。また、２台－３台間に限らず全ての運転台数で発生する。

【0014】

以上示したようなことから、直列多重電力変換装置において、最小オンパルス幅未満の電圧を出力することが課題となる。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、ブリッジセルのユニットを複数直列接続し、出力周波数１ｋＨｚ以上の単相電圧を出力する１パルス多重方式の直列多重電力変換装置であって、電圧指令値のピーク時点とゼロクロス時点を判定してゲート閾値の更新タイミングとして出力する位相判定部と、前記各ユニットのゲート閾値と前記電圧指令値とを比較することで現在運転しているユニットの台数を判定して運転台数判定値として出力する運転台数判定部と、前記ゲート閾値の更新タイミングおよび前記運転台数判定値に基づいて、前記電圧指令値の正側のピーク時点で運転しているユニットの正側のゲート閾値を入れ替え、前記電圧指令値の負側のピーク時点で運転しているユニットの負側のゲート閾値を入れ替え、前記電圧指令値のゼロクロス点で入れ替えたゲート閾値を元に戻す閾値制御部と、前記各ユニット毎に、前記電圧指令値と、前記閾値制御部から出力された正負のゲート閾値と、を比較してスイッチング素子のゲート信号を生成するＰＷＭ制御部と、を備えたことを特徴とする。

【0016】

また、その一態様として、前記閾値制御部は、前記電圧指令値の正側のピーク時点において、運転しているユニットのうち、ゲート閾値の絶対値の大きい上位２つの正側のゲート閾値のみを入れ替え、前記電圧指令値の負側のピーク時点において、運転しているユニットのうち、ゲート閾値の絶対値の大きい上位２つの負側のゲート閾値のみを入れ替えることを特徴とする。

【0017】

また、他の態様として、前記閾値制御部は、前記電圧指令値の正側のピーク時点において、運転している全てのユニットの正側のゲート閾値の絶対値の大きさを逆順に並び替え、前記電圧指令値の負側のピーク時点において、運転している全てのユニットの負側のゲート閾値の絶対値の大きさを逆順に並び替えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、直列多重電力変換装置において、最小オンパルス幅未満の電圧を出力することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態１，２における直列多重電力変換装置の構成図。

【図2】実施形態１における電圧指令値，ゲート閾値，ユニット出力電圧，出力電圧を示すタイムチャート（運転台数３台の場合）。

【図3】実施形態１における電圧指令値，ゲート閾値，ユニット出力電圧，出力電圧を示すタイムチャート（運転台数６台の場合）。

【図4】実施形態２における電圧指令値，ゲート閾値，ユニット出力電圧，出力電圧を示すタイムチャート（運転台数３台の場合）。

【図5】実施形態２における電圧指令値，ゲート閾値，ユニット出力電圧，出力電圧を示すタイムチャート（運転台数６台の場合）。

【図6】直列多重電力変換装置の一例を示す概略図。

【図7】従来の１パルス多重方式における各信号のタイムチャート。

【図8】従来の運転台数上昇時（２台→３台）における各信号を示すタイムチャート。

【図9】図８の拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本願発明における直列多重電力変換装置の実施形態１，２を図１～図５に基づいて詳述する。

【0021】

［実施形態１］
本実施形態１は、図１に示す直列多重電力変換装置を例として、最小オンパルス幅未満の電圧を出力する方法を説明する。まず、図１に示す直列多重電力変換装置の主回路構成について説明する。

【0022】

図１に示すように、本実施形態１における直列多重電力変換装置は、６つの第１～第６ユニット（ブリッジセル）１～６を備える。第１ユニット１はスイッチング素子Ｕ１，Ｖ１，Ｘ１，Ｙ１がブリッジ接続される。スイッチング素子Ｕ１，Ｖ１の共通接続点とスイッチング素子Ｘ１，Ｙ１の共通接続点との間に直流電圧原Ｃ１が接続される。

【0023】

第１ユニット１のスイッチング素子Ｕ１とスイッチング素子Ｘ１の共通接続点はリアクトルＬの一端に接続される。第１ユニット１のスイッチング素子Ｖ１，Ｙ１の共通接続点と第２ユニット２のスイッチング素子Ｕ２，Ｘ２の共通接続点が接続される。同様に、第２ユニット２と第３ユニット３、第３ユニット３と第４ユニット４、第４ユニット４と第５ユニット５、第５ユニット５と第６ユニット６が接続される。リアクトルＬの他端と第６ユニット６のスイッチング素子Ｖ６，Ｙ６の共通接続点との間にコンデンサＣが接続される。

【0024】

スイッチング素子Ｕ１，Ｘ１の共通接続点とスイッチング素子Ｖ１，Ｙ１の共通接続点との間の電圧をユニット出力電圧Ｖｏ１とする。同様に、第２～第６ユニット２～６のユニット出力電圧をＶｏ２～Ｖｏ６とする。また、第１ユニット１のスイッチング素子Ｕ１，Ｘ１の共通接続点と、第６ユニット６のスイッチング素子Ｖ６，Ｙ６の共通接続点との間を合計の出力電圧Ｖｏｕｔとする。なお、本実施形態１では、例えば、出力周波数１ｋＨｚ以上の単相電圧を出力する。

【0025】

また、直列多重電力変換装置は、位相判定部１０と、運転台数判定部２０と、閾値制御部３０と、ＰＷＭ制御部ＰＷＭと、を備える。

【0026】

位相判定部１０は、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相θより、ゲート閾値の更新タイミング（位相０°，９０°，１８０°，２７０°）を判定し、閾値制御部３０に出力する。

【0027】

運転台数判定部２０は、各ユニットのゲート閾値と電圧指令値Ｖｒｅｆを比較することで現在運転しているユニットの台数を判定し、運転台数判定値として閾値制御部３０に出力する。

【0028】

閾値制御部３０は、ゲート閾値の更新タイミングと運転台数判定値に基づいて、ゲート閾値の更新タイミング（位相０°，９０°，１８０°，２７０°）で各ユニットのゲート閾値の制御を行う。電圧指令値Ｖｒｅｆの位相９０°２７０°（ピーク）時点で、運転台数に応じてゲート閾値の入れ替えを行う。電圧指令値Ｖｒｅｆの位相０°，１８０°（ゼロクロス）時点で、交換していたゲート閾値を元に戻す。

【0029】

ＰＷＭ制御部ＰＷＭは、１パルス制御方式のパルス幅変調制御を行う。ＰＷＭ制御部ＰＷＭは、電圧指令値Ｖｒｅｆと閾値制御部３０から出力されたゲート閾値を比較し、ゲート信号を生成する。ゲート閾値は、少なくとも電圧指令値Ｖｅｆの１／４周期の間一定の値をとる正負のゲート閾値とする。比較の際、デッドタイム処理と最小オンパルス処理を行う。

【0030】

次に、最小オンパルス幅未満の電圧を出力する方法を説明する。本実施形態１では、出力電圧Ｖｏｕｔの最上段のパルスを、ユニット２台の出力電圧の重なりで出力することで、それぞれのユニットの最小オンパルス幅によるパルス幅制限を回避する。

【0031】

本実施形態１では、運転中のユニットのうちゲート閾値の絶対値が大きい上位２つのユニットのゲート閾値のみを変更する方法を説明する。

【0032】

ＰＷＭ制御部ＰＷＭにおいて、電圧指令値Ｖｒｅｆと各ユニットのゲート閾値との比較は従来と同様に行う。運転台数判定部２０は、電圧指令値Ｖｒｅｆのピーク部（位相９０°、２７０°）でその時点での運転台数を判定する。閾値制御部３０は、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相９０°（ピーク部）の時点で運転しているユニットのうち正側のゲート閾値の絶対値が一番大きいユニットと正側のゲート閾値の絶対値が２番目に大きいユニットのゲート閾値を入れ替える。また、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相２７０°（ピーク部）の時点で運転しているユニットのうち負側のゲート閾値の絶対値が一番大きいユニットと負側のゲート閾値の絶対値が２番目に大きいユニットのゲート閾値を入れ替える。また、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相０°，１８０°で入れ替えたゲート閾値を元に戻す。あとは出力開始と同様に電圧指令値Ｖｒｅｆとゲート閾値との比較を行う。

【0033】

図２に３台運転の場合の例を示す。正電圧を出力する場合について説明する。ユニット１～３の正側のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ、Ｖｔｈ２ａ、Ｖｔｈ３ａを電圧指令値Ｖｒｅｆが超えると、ユニット１～３がそれぞれ正電圧を出力する。電圧指令値Ｖｒｅｆの位相９０°（ピーク部）時点で運転台数を判定し、運転中のユニット１～３の正側のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ３ａの中から絶対値の大きい上位２つのゲート閾値を選択する。ここでは、絶対値の大きい上位２つのゲート閾値はゲート閾値Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ２ａであるため、ゲート閾値Ｖｔｈ３ａとゲート閾値Ｖｔｈ２ａを入れ替える（図２下線部）。

【0034】

電圧指令値Ｖｒｅｆの位相９０°後は、入れ替え後のゲート閾値と電圧指令値Ｖｒｅｆとの比較が行われ、ユニット２、ユニット３、ユニット１の順で出力が０になる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔの最上段の電圧はユニット２、３のユニット出力電圧Ｖｏ２，Ｖｏ３の重ね合わせで構成されるようになる。各ユニット出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ６のパルス幅は十分最小オンパルス幅よりも大きいため、最小オンパルス幅に制限されることなく出力電圧Ｖｏｕｔを構成することができる。

【0035】

なお、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相１８０°（ゼロクロス）の時点でゲート閾値を元の順番に戻す。負電圧を出力する場合も同様に、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相２７０°（ピーク部）時点で運転しているユニットのうち負側のゲート閾値の絶対値が大きい上位２つ（ゲート閾値Ｖｔｈ３ｂ，Ｖｔｈ２ｂ）を交換する。その後、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相３６０°（ゼロクロス）の時点でゲート閾値を元の順番に戻す。

【0036】

図３に６台の場合の例を示す。正電圧を出力する場合について説明する。ユニット１～６のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ４ａ，Ｖｔｈ５ａ，Ｖｔｈ６ａを電圧指令値Ｖｒｅｆが超えると、ユニット１～６がそれぞれ正電圧を出力する。運転台数判定部２０は、電圧指令値Ｖｒｅｆ＝９０°（ピーク部）時点で運転台数を判定する。閾値制御部３０は、運転中のユニット１～６の正側のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ４ａ，Ｖｔｈ５ａ，Ｖｔｈ６ａの中から絶対値の大きい２つのゲート閾値を選択する。ここでは、絶対値の大きい２つの正側のゲート閾値はゲート閾値Ｖｔｈ６ａ，Ｖｔｈ５ａであるため、ゲート閾値Ｖｔｈ６ａとゲート閾値Ｖｔｈ５ａを入れ替える（図３下線部）。

【0037】

入れ替え後のゲート閾値に対して電圧指令値Ｖｒｅｆとの比較が行われ、ユニット５，ユニット６，ユニット４，ユニット３，ユニット２，ユニット１の順で出力が０になる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔの最上段の電圧はユニット５、６のユニット出力電圧Ｖｏ５，Ｖｏ６の重ね合わせで構成されるようになる。各ユニット出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ６のパルス幅は十分最小オンパルス幅よりも大きいため、最小オンパルス幅に制限されることなく出力電圧Ｖｏｕｔを構成することができる。

【0038】

なお、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相１８０°（ゼロクロス）の時点でゲート閾値を元の順番に戻す。負電圧を出力する場合も同様に、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相２７０°（ピーク部）時点で運転しているユニットのうち負側のゲート閾値の絶対値が大きい上位２つ（ゲート閾値Ｖｔｈ６ｂ，Ｖｔｈ５ｂ）を入れ替える。その後、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相３６０°（ゼロクロス）の時点でゲート閾値を元の順番に戻す。

【0039】

以上示したように、本実施形態１によれば、各ユニットが最小オンパルス幅による出力電圧幅の制限を受けないため、直列多重電力変換装置として最小オンパルス幅未満の出力電圧Ｖｏｕｔを出力できるようになる。また、本実施形態１は、最小オンパルス幅の部分を除けば、従来のゲート生成方法と同一の出力電圧波形となる。

【0040】

［実施形態２］
実施形態１では、運転しているユニットのうちゲート閾値の絶対値が大きい上位２つのユニットのゲート閾値を交換する方法について説明したが、本実施形態２では、運転している全てのユニットのゲート閾値を変更する方法を説明する。

【0041】

ＰＷＭ制御部ＰＷＭにおける電圧指令値Ｖｒｅｆと各ユニットのゲート閾値との比較は従来と同様に行う。運転台数判定部２０は、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相９０°（ピーク部）の時点での運転台数を判定する。閾値制御部３０は、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相９０°（ピーク部）の時点で運転しているユニットの正側のゲート閾値を逆順に並び替える。また、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相２７０°（ピーク部）の時点で運転しているユニットの負側のゲート閾値を逆順に並び替える。また、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相０°，１８０°で入れ替えたゲート閾値を元に戻す。あとは、通常と同様に電圧指令値Ｖｒｅｆと各ゲート閾値とを比較し、ゲート信号を生成する。

【0042】

図４に３台運転の場合の例を示す。正電圧を出力する場合について説明する。ユニット１～３のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ、Ｖｔｈ２ａ、Ｖｔｈ３ａを電圧指令値Ｖｒｅｆが超えると、ユニット１～３がそれぞれ正電圧を出力する。

【0043】

電圧指令値の位相９０°時点で運転台数を判定する。３台運転であるため、ユニット１～３の正側のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ３ａの絶対値の大きさを逆順にする。具体的には、正側のゲート閾値の絶対値の小さい順からゲート閾値Ｖｔｈ１ａ、Ｖｔｈ２ａ、Ｖｔｈ３ａであったものを、逆順にして正側のゲート閾値の絶対値の小さい順からＶｔｈ３ａ、Ｖｔｈ２ａ、Ｖｔｈ１ａに並び替える（図４下線部）。

【0044】

並び替えた正側のゲート閾値Ｖｔｈ３ａ、Ｖｔｈ２ａ、Ｖｔｈ１ａと電圧指令値Ｖｒｅｆとの比較が行われ、ユニット１、ユニット２、ユニット３の順でユニット出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２，Ｖｏ３が０になる。

【0045】

これにより、出力電圧Ｖｏｕｔの最上段の電圧はユニット１、３のユニット出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ３の重ね合わせで構成されるようになる。各ユニット出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ６のパルス幅は、十分最小オンパルス幅よりも大きいため、最小オンパルス幅に制限されることなく出力電圧Ｖｏｕｔを構成することができる。

【0046】

なお、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相１８０°（ゼロクロス）時点でゲート閾値を元の順番に戻す。負電圧を出力する場合も同様に、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相２７０°の時点で運転しているユニットの負側のゲート閾値の絶対値の大きさを逆順にする。その後、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相３６０°（ゼロクロス）時点でゲート閾値を元の順番に戻す。

【0047】

図５に６台運転の場合の例を示す。正電圧を出力する場合について説明する。ユニット１～６の正側のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ４ａ，Ｖｔｈ５ａ，Ｖｔｈ６ａを電圧指令値Ｖｒｅｆが超えると、ユニット１～６がそれぞれ正電圧を出力する。

【0048】

運転台数判定部２０は、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相９０°（ピーク部）時点で運転台数を判定する。閾値制御部３０は、６台運転であるため、ユニット１～６の正側のゲート閾値Ｖｔｈ１ａ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ４ａ，Ｖｔｈ５ａ，Ｖｔｈ６ａの絶対値の大きさを逆順にする。具体的には、正側のゲート閾値の絶対値の小さい順からゲート閾値Ｖｔｈ１ａ、Ｖｔｈ２ａ、Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ４ａ，Ｖｔｈ５ａ，Ｖｔｈ６ａであったものを、逆順にして正側のゲート閾値の絶対値の小さい順からＶｔｈ６ａ，Ｖｔｈ５ａ，Ｖｔｈ４ａ，Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ１ａに並び替える（図５下線部）。

【0049】

並び替えた正側のゲート閾値Ｖｔｈ６ａ，Ｖｔｈ５ａ，Ｖｔｈ４ａ，Ｖｔｈ３ａ，Ｖｔｈ２ａ，Ｖｔｈ１ａと電圧指令値Ｖｒｅｆとの比較が行われ、ユニット１，ユニット２，ユニット３，ユニット４，ユニット５，ユニット６の順で出力が０になる。

【0050】

これにより、出力電圧Ｖｏｕｔの最上段の電圧はユニット１，６のユニット出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ６の出力の重ね合わせで構成されるようになる。各ユニット出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ６のパルス幅は、十分最小オンパルス幅よりも大きいため、最小オンパルス幅に制限されることなく出力電圧Ｖｏｕｔを構成することができる。

【0051】

なお、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相１８０°（ゼロクロス）時点でゲート閾値を元の順番に戻す。負電圧を出力する場合も同様に、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相２７０°（ピーク）の時点で運転しているユニットの負側のゲート閾値の絶対値の大きさを逆順にする。その後、電圧指令値Ｖｒｅｆの位相３６０°（ゼロクロス）時点でゲート閾値を元の順番に戻す。

【0052】

以上示したように、本実施形態２によれば、実施形態１と同様の作用効果を奏する。また、本実施形態２は、実施形態１よりも、全てのユニット出力電圧幅が均一に近づく。

【0053】

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

【符号の説明】

【0054】

１０：位相判定部
２０：運転台数判定部
３０：閾値制御部
ＰＷＭ：ＰＷＭ制御部
Ｖｔｈ１ａ～Ｖｔｈ６ａ，Ｖｔｈ１ｂ～Ｖｔｈ６ｂ…ゲート閾値
Ｖｏ１～Ｖｏ６：ユニット出力電圧
Ｖｏｕｔ：出力電圧
Ｖｒｅｆ：電圧指令値
Ｕ１～Ｕ６，Ｖ１～Ｖ６，Ｘ１～Ｘ６，Ｙ１～Ｙ６：スイッチング素子
Ｃ１～Ｃ６：直流電圧源
Ｃ：コンデンサ
Ｌ：リアクトル
ＧＵ１，ＧＶ１，ＧＸ１，ＧＹ１：ゲート信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】