ホーム > 特許ランキング > 住友電気工業株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2023-09-11
(45)【発行日】2023-09-20
(54)【発明の名称】電力変換装置及びその運転方法
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20230912BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 R
H02M7/48 Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020097073
(22)【出願日】2020-06-03
(65)【公開番号】P2021191187
(43)【公開日】2021-12-13
【審査請求日】2022-11-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】綾井 直樹
(72)【発明者】
【氏名】品田 真二郎
(72)【発明者】
【氏名】奥村 俊明
【審査官】町田 舞
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１０４２８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０８５８２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－００２６５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１７６６３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－００９９５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６１０２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１５９３０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２０７３９６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４２－７／９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電源と接続された正負２線の直流電路と、単相３線の交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、前記直流電路と前記交流電路との間に設けられ、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータを含む電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記電力変換部は、
前記インバータの交流側の電圧線である２線にそれぞれ設けられた第１リアクトル及び第２リアクトルと、
前記インバータの交流側の中性線に設けられ、前記第１リアクトルのインダクタンス及び前記第２リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいインダクタンスを有する第３リアクトルと、
を備えている電力変換装置。
【請求項2】
前記正負２線の間に接続された一対のコンデンサの直列体と、前記交流電路の前記単相３線に対してスター結線された３つのコンデンサと、
前記一対のコンデンサの相互接続部と、前記スター結線の中性点とを、互いに短絡するバイパス経路と、
前記バイパス経路によってバイパスされる範囲内の前記電力変換部に設けられるコモンモードチョークコイルと、を備え、
前記制御部は、前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルに接続される前記インバータの２レグを、ユニポーラパルス幅変調方式でスイッチングさせる請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルは、コアを共有し、和動接続されている請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記第１リアクトル、前記第２リアクトル、及び、前記第３リアクトルは、コアを共有する請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項5】
直流電源と接続された正負２線の直流電路と、単相３線の交流電路との間に設けられる電力変換装置の運転方法であって、前記電力変換装置は、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ、並びに、前記インバータの交流側の３線にそれぞれ、第１リアクトル、第２リアクトル、及び、第３リアクトルを有し、前記第３リアクトルのインダクタンスは、前記第１リアクトルのインダクタンス及び前記第２リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいという条件下で、
商用電力系統との系統連系時は、前記３レグのうち２レグをスイッチング動作させ、前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルを介して前記交流電路と接続し、
自立運転時は、前記３レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグは前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルを介して前記交流電路と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、前記第３リアクトルを介して前記交流電路と接続する、
電力変換装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電力変換装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電力変換装置は、直流電路と商用電力系統の交流電路との間に設けられ、直流／交流の電力変換を行い、商用電力系統と系統連系した運転を行うことができる。日本では主として、低圧の商用電力系統に単相３線式が採用されている。ここで、単相３線のうち、電圧線をＵ線、Ｖ線、中性線をＯ線とする。２レグ（４つのスイッチング素子）のフルブリッジ回路を構成するインバータが搭載されている電力変換装置では、系統連系時に、Ｕ線－Ｖ線間に例えば２０２Ｖを出力し、Ｏ線には出力しない。
【0003】
３レグ（６つのスイッチング素子）のフルブリッジ回路を構成するインバータが搭載されている電力変換装置では、例えば、Ｏ線の電流指令値を常に０とし、Ｕ線、Ｖ線には、電流指令値を互いに１８０°の位相差をもつ正弦波の電流指令値とすることで、単相３線式の商用電力系統と３線を接続して、系統連系運転を行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。また、このような電力変換装置は、電圧指令値に基づく電圧制御を行うことにより、自立運転を行うこともできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平７－１６３１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のような３レグのインバータを搭載する電力変換装置では、単相３線式の自立出力を行うときに、例えば、インバータの直流側正極からＵ線、Ｖ線の各リアクトル、Ｏ線を経由してインバータの直流側負極に至る電流経路のインダクタンスが、Ｕ線、Ｖ線に設置された各リアクトルのインダクタンスの合成値となる。各リアクトルのインダクタンスが同一値であるとすると、合成値は、その半分の値になる。このため、電流経路に所望のインダクタンスを確保して電流のリプルと漏洩電流とを低減するには、Ｕ線及びＶ線に設置するリアクトルのインダクタンスを、大きめに設定しなければならない。
【0006】
一方、系統連系を行う場合にはＯ線に電流が流れない。そのため、電流経路の合成インダクタンスはＵ線、Ｏ線の各インダクタンスの２倍になる。つまり、系統連系時にはそれほど大きなインダクタンスはなくてもよい、ということになる。しかしながら、各リアクトルの固有のインダクタンスは、大きい方の値、すなわち単相３線式の自立出力に必要な値に設定せざるを得ない。その結果、系統連系時には過剰なインダクタンスのリアクトルを用いることになる。
【0007】
リアクトルのインダクタンスを大きくするには、巻き数を増やす必要がある。また、コアの磁気飽和を防ぐためにコアの断面積を大きくしなければならない。この結果、巻線の長さ及びコアの体積が増えるため、リアクトルを小型化することが困難になり、また、リアクトルで発生する電力損失も大きくなる。
【0008】
かかる課題に鑑み、本開示は、単相２線式の系統連系出力、及び、単相３線式の自立出力を、選択可能な電力変換装置において、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は特許請求の範囲によって定められるものである。
【0010】
（電力変換装置）
本開示の電力変換装置は、
直流電源と接続された正負２線の直流電路と、単相３線の交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、
前記直流電路と前記交流電路との間に設けられ、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータを含む電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記電力変換部は、
前記インバータの交流側の電圧線である２線にそれぞれ設けられた第１リアクトル及び第２リアクトルと、
前記インバータの交流側の中性線に設けられ、前記第１リアクトルのインダクタンス及び前記第２リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいインダクタンスを有する第３リアクトルと、
を備えている。
本開示の電力変換装置は、
直流電源と接続された正負２線の直流電路と、単相３線の交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、
前記直流電路と前記交流電路との間に設けられ、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータを含む電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記電力変換部は、
前記インバータの交流側の電圧線である２線にそれぞれ設けられた第１リアクトル及び第２リアクトルと、
前記インバータの交流側の中性線に設けられ、前記第１リアクトルのインダクタンス及び前記第２リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいインダクタンスを有する第３リアクトルと、
を備えている。
【0011】
（電力変換装置の運転方法）
本開示の電力変換装置の運転方法は、
直流電源と接続された正負２線の直流電路と、単相３線の交流電路との間に設けられる電力変換装置の運転方法であって、
前記電力変換装置は、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ、並びに、前記インバータの交流側の３線にそれぞれ、第１リアクトル、第２リアクトル、及び、第３リアクトルを有し、前記第３リアクトルのインダクタンスは、前記第１リアクトルのインダクタンス及び前記第２リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいという条件下で、
商用電力系統との系統連系時は、前記３レグのうち２レグをスイッチング動作させ、前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルを介して前記交流電路と接続し、
自立運転時は、前記３レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグは前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルを介して前記交流電路と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、前記第３リアクトルを介して前記交流電路と接続する、
電力変換装置の運転方法である。
本開示の電力変換装置の運転方法は、
直流電源と接続された正負２線の直流電路と、単相３線の交流電路との間に設けられる電力変換装置の運転方法であって、
前記電力変換装置は、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ、並びに、前記インバータの交流側の３線にそれぞれ、第１リアクトル、第２リアクトル、及び、第３リアクトルを有し、前記第３リアクトルのインダクタンスは、前記第１リアクトルのインダクタンス及び前記第２リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいという条件下で、
商用電力系統との系統連系時は、前記３レグのうち２レグをスイッチング動作させ、前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルを介して前記交流電路と接続し、
自立運転時は、前記３レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグは前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルを介して前記交流電路と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、前記第３リアクトルを介して前記交流電路と接続する、
電力変換装置の運転方法である。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、単相２線式出力、及び、単相３線式自立出力を選択可能な電力変換装置において、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図3】図３は、Ｕ線及びＶ線のリアクトルの各々のインダクタンスが６００μＨ、中性線のリアクトルなし、Ｕ相（Ｕ線－Ｖ線間）負荷３ｋＷ、Ｖ相（Ｖ線－Ｏ線間）負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。
【図7】図７は、Ｕ線及びＶ線のリアクトルを共有のコア、中性線のリアクトルは独立として、Ｕ線及びＶ線のリアクトルの各々の巻線の自己インダクタンスが５２μＨ、相互インダクタンスが５０μＨ、中性線のリアクトルのインダクタンスが３００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。
【図8】図８は、Ｕ線及びＶ線のリアクトルを共有のコア、中性線のリアクトルは独立として、Ｕ線及びＶ線のリアクトルの各々の巻線の自己インダクタンスが５２μＨ、相互インダクタンスが５０μＨ、中性線のリアクトルのインダクタンスが３００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、系統連系運転を行った場合の波形図である。
【図9】図９は、３線のリアクトルをすべて共有のコアとして、Ｕ線及びＶ線のリアクトルの各々の巻線の自己インダクタンスが５２μＨ、中性線のリアクトルの巻線の自己インダクタンスが２００μＨ、ＵＶ巻線間の相互インダクタンスが５０μＨ、ＵＯ及びＶＯの巻線間の相互インダクタンスが１００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
［本開示の実施形態の説明］
本開示の実施形態には、その要旨として、少なくとも以下のものが含まれる。
本開示の実施形態には、その要旨として、少なくとも以下のものが含まれる。
【0015】
（１）これは、直流電源と接続された正負２線の直流電路と、単相３線の交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、前記直流電路と前記交流電路との間に設けられ、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータを含む電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御部と、を備えている。前記電力変換部は、前記インバータの交流側の電圧線である２線にそれぞれ設けられた第１リアクトル及び第２リアクトルと、前記インバータの交流側の中性線に設けられ、前記第１リアクトルのインダクタンス及び前記第２リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいインダクタンスを有する第３リアクトルと、を備えている。
【0016】
上記（１）の電力変換装置では、単相３線の電圧線をＵ線，Ｖ線、中性線をＯ線とすると、それぞれの線にリアクトルがある。Ｏ線にリアクトルがあるため単相３線式で自立出力を行うときに、Ｕ線－Ｏ線、Ｖ線－Ｏ線のそれぞれにおいて、２つのリアクトルでのインダクタンスが得られる。従って、Ｕ線、Ｖ線、単独でのリアクトルのインダクタンスを増大させなくても、各リアクトルを流れる電流のリプルを小さくすることができ、また同様に、単相３線の自立出力が可能となる。
【0017】
そして、Ｕ線、Ｖ線の各リアクトルのインダクタンスよりも、Ｏ線のリアクトルのインダクタンスを大きくすることで、Ｕ線、Ｖ線の各リアクトルのインダクタンスを、単相２線式の系統連系出力、及び、単相３線の自立出力の両方に最適な値に設定することができる。そのため、３つのリアクトルを全体として、小型で低損失なものとすることができる。
こうして、単相２線式の系統連系出力、及び、単相３線式の自立出力を、選択可能な電力変換装置において、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することができる。
こうして、単相２線式の系統連系出力、及び、単相３線式の自立出力を、選択可能な電力変換装置において、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することができる。
【0018】
（２）前記（１）の電力変換装置は、前記正負２線の間に接続された一対のコンデンサの直列体と、前記交流電路の前記単相３線に対してスター結線された３つのコンデンサと、前記一対のコンデンサの相互接続部と、前記スター結線の中性点とを、互いに短絡するバイパス経路と、前記バイパス経路によってバイパスされる範囲内の前記電力変換部に設けられるコモンモードチョークコイルと、を備えることが好ましい。そして、前記制御部は、前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルに接続される前記インバータの２レグを、ユニポーラパルス幅変調方式でスイッチングさせる。
【0019】
インバータを、ユニポーラパルス幅変調方式でスイッチングすることにより、バイポーラパルス幅変調方式と比べて、リアクトルの巻線両端に加わるパルス電圧の振幅が１／２になり、動作の周波数はスイッチング周波数の２倍になる。従って、Ｕ線、Ｖ線の各リアクトルのインダクタンスを１／４にすることができる。しかも、ユニポーラパルス幅変調方式は、Ｕ線，Ｖ線の２線出力である系統連系時、及び、単相３線の自立出力時のどちらにも、用いることができる。
【0020】
ユニポーラパルス幅変調方式、または、単相３線自立出力でインバータを運転すると、直流電路の対地電位がインバータのスイッチング動作で変動し、直流電路の対地浮遊容量及び交流側の接地を経由して漏洩電流が流れやすくなる。しかし、直流電路と交流電路とを、バイパス経路により、コンデンサを介して短絡することで、漏洩電流を抑制することができる。
コモンモードチョークコイルは、コモンモード電流及び漏洩電流を抑制する。
コモンモードチョークコイルは、コモンモード電流及び漏洩電流を抑制する。
【0021】
（３）前記（１）又は（２）の電力変換装置において、前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルは、コアを共有し、和動接続されている、という構成であってもよい。
この場合、第１リアクトル及び第２リアクトルが一体化され、全体としてコンパクトに構成することができる。
この場合、第１リアクトル及び第２リアクトルが一体化され、全体としてコンパクトに構成することができる。
【0022】
（４）前記（１）又は（２）の電力変換装置において、前記第１リアクトル、前記第２リアクトル、及び、前記第３リアクトルは、コアを共有している構成であってもよい。
この場合、第１リアクトル、第２リアクトル、及び、第３リアクトルが一体化され、全体としてコンパクトに構成することができる。
この場合、第１リアクトル、第２リアクトル、及び、第３リアクトルが一体化され、全体としてコンパクトに構成することができる。
【0023】
（５）方法の観点からは、直流電源と接続された正負２線の直流電路と、単相３線の交流電路との間に設けられる電力変換装置の運転方法である。前記電力変換装置は、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ、並びに、前記インバータの交流側の３線にそれぞれ、第１リアクトル、第２リアクトル、及び、第３リアクトルを有し、前記第３リアクトルのインダクタンスは、前記第１リアクトルのインダクタンス及び前記第２リアクトルのインダクタンスの何れよりも大きいという条件下で、商用電力系統との系統連系時は、前記３レグのうち２レグをスイッチング動作させ、前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルを介して前記交流電路と接続し、自立運転時は、前記３レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグは前記第１リアクトル及び前記第２リアクトルを介して前記交流電路と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、前記第３リアクトルを介して前記交流電路と接続する。
【0024】
こうして、単相２線式の系統連系出力、及び、単相３線式の自立出力を、選択可能な電力変換装置を実現し、かつ、リアクトルをコンパクト化し、損失を低減することができる。
【0025】
［本開示の実施形態の詳細］
《電力変換装置の構成例》
以下、本開示の電力変換装置の具体例について、図面を参照して説明する。
図１は、電力変換装置の一例を示す回路図である。図において、電力変換装置１００は、直流電源１に接続された正負２線の直流電路２と、負荷３が接続された交流電路４との間に設けられている。負荷３は、電力を消費するのみの狭義の負荷ＲＵＯ，ＲＶＯであってもよいし、広義の負荷すなわち商用交流電源であってもよい。交流電路４は、単相３線式であり、電圧線をＵ線、Ｖ線、中性線をＯ線とする。Ｏ線は接地されている。
《電力変換装置の構成例》
以下、本開示の電力変換装置の具体例について、図面を参照して説明する。
図１は、電力変換装置の一例を示す回路図である。図において、電力変換装置１００は、直流電源１に接続された正負２線の直流電路２と、負荷３が接続された交流電路４との間に設けられている。負荷３は、電力を消費するのみの狭義の負荷ＲＵＯ，ＲＶＯであってもよいし、広義の負荷すなわち商用交流電源であってもよい。交流電路４は、単相３線式であり、電圧線をＵ線、Ｖ線、中性線をＯ線とする。Ｏ線は接地されている。
【0026】
直流電源１は、例えば、蓄電池又は太陽光発電装置等である。直流電源１は、等価回路として、対地浮遊容量５，６を並列に有している。一対の対地浮遊容量の直列体の中間点が接地されているという等価的な関係にある。
【0027】
電力変換装置１００は、直流電路２の正負２線間に互いに直列に接続された一対のコンデンサ７，８を有している。コンデンサ７，８の各々のキャパシタンスは同一である。直流電路２からコモンモードチョークコイル９を通ったＤＣバス１０の正負２線間には、平滑用のコンデンサ１１が接続されている。電圧センサ１２はＤＣバス１０の線間電圧を検出し、出力信号を制御部１３に送る。ＤＣバス１０の２線間にはインバータ１４が接続されている。
【0028】
インバータ１４は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６により３レグのフルブリッジ回路を構成する。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、ＭＯＳＦＥＴの代わりにＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることもできる。
【0029】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のレグの交流側は、Ｕ線に繋がるＵ１線である。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のレグの交流側は、Ｖ線に繋がるＶ１線である。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のレグの交流側は、Ｏ線に繋がるＯ１線である。Ｕ１線及びＶ１線は、リアクトルＬＵ，ＬＶ及び電流センサ１５，１６を介してＵ２線、Ｖ２線に至る。Ｏ１線は、リアクトルＬｏを介してＯ２線に至る。Ｕ２線－Ｏ２線の線間には、コンデンサ１７及び電圧センサ１９が接続されている。Ｖ２線－Ｏ２線の線間には、コンデンサ１８及び電圧センサ２０が接続されている。
【0030】
Ｕ２線、Ｏ２線、Ｖ２線は、交流側のコモンモードチョークコイル２１を介して、それぞれ、Ｕ線、Ｏ線、Ｖ線に接続されている。コンデンサ２２，２３，２４は、電力変換装置１００内で、Ｕ線、Ｏ線、Ｖ線に対してスター結線となるように接続されている。スター結線の中性点ＮＡＣは、直流側の一対のコンデンサ７，８の相互接続点ＮＤＣと、バイパス経路２５により接続されている。
【0031】
制御部１３は、例えばコンピュータを含み、コンピュータがソフトウェア（コンピュータプログラム）を実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部の記憶装置（図示せず。）に格納される。制御部１３は、電圧センサ１２，１９，２０、及び、電流センサ１５，１６から出力信号を取得するとともに、６つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５及びＱ６のスイッチングを制御する。電力変換装置１００は、この制御部１３と、それ以外の電力変換部１００ａとを含む。
【0032】
《電力変換装置の動作》
上記のように構成された電力変換装置１００は、直流電路２からＤＣバス１０に供給される直流電力をインバータ１４により交流電力に変換して交流電路４に供給する。直流電源１が蓄電池である場合には、インバータ１４は交流から直流への逆変換を行い、蓄電池を充電することもできる。
上記のように構成された電力変換装置１００は、直流電路２からＤＣバス１０に供給される直流電力をインバータ１４により交流電力に変換して交流電路４に供給する。直流電源１が蓄電池である場合には、インバータ１４は交流から直流への逆変換を行い、蓄電池を充電することもできる。
【0033】
電力変換装置１００の系統連系／自立運転に関する運転方法としての観点からは、以下のように表現することができる。
電力変換装置１００は、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ１４、並びに、インバータ１４の交流側の３線にそれぞれ、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯを有し、リアクトルＬＯのインダクタンスは、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々のインダクタンスよりも大きいという条件下で運転される。そして、（ｉ）商用電力系統との系統連系時は、３レグのうち２レグをスイッチング動作させ、リアクトルＬＵ，ＬＶを介して交流電路４と接続し、（ｉｉ）自立運転時は、３レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグはリアクトルＬＵ，ＬＶを介して交流電路４と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、リアクトルＬＯを介して交流電路４と接続する、という運転方法である。リアクトルＬＵ及びＬＶに接続する２レグのスイッチング制御は、ユニポーラパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式で行われる。
電力変換装置１００は、３レグのフルブリッジ回路を構成するインバータ１４、並びに、インバータ１４の交流側の３線にそれぞれ、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯを有し、リアクトルＬＯのインダクタンスは、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々のインダクタンスよりも大きいという条件下で運転される。そして、（ｉ）商用電力系統との系統連系時は、３レグのうち２レグをスイッチング動作させ、リアクトルＬＵ，ＬＶを介して交流電路４と接続し、（ｉｉ）自立運転時は、３レグの全てをスイッチング動作させ、電圧線に繋がるレグはリアクトルＬＵ，ＬＶを介して交流電路４と接続し、かつ、中性線に繋がるレグは、リアクトルＬＯを介して交流電路４と接続する、という運転方法である。リアクトルＬＵ及びＬＶに接続する２レグのスイッチング制御は、ユニポーラパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式で行われる。
【0034】
《自立運転時の制御の具体例》
インバータ１４が、直流から交流への電力変換を行う場合の制御部１３の制御動作の一例について説明する。リアクトルＬＵ及びＬＶに接続する２レグのスイッチング制御は、ユニポーラパルス幅変調方式で行われる。
まず、制御部１３は、Ｕ相（Ｕ線－Ｏ線間）の電圧目標値と電圧センサ１９により検出されるＵ相電圧との差と、電流センサ１５により検出されるＵ相電流とに基づいて、Ｕ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｕ＊を求める。
インバータ１４が、直流から交流への電力変換を行う場合の制御部１３の制御動作の一例について説明する。リアクトルＬＵ及びＬＶに接続する２レグのスイッチング制御は、ユニポーラパルス幅変調方式で行われる。
まず、制御部１３は、Ｕ相（Ｕ線－Ｏ線間）の電圧目標値と電圧センサ１９により検出されるＵ相電圧との差と、電流センサ１５により検出されるＵ相電流とに基づいて、Ｕ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｕ＊を求める。
【0035】
同様に、制御部１３は、Ｖ相（Ｖ線－Ｏ線間）の電圧目標値と電圧センサ２０により検出されるＶ相電圧との差と、電流センサ１６により検出されるＶ相電流とに基づいて、Ｖ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｖ＊を求める。
【0036】
続いて制御部１３は、Ｕ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｕ＊とＶ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｖ＊との差に基づいて、インバータ１４の２レグ（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）に対する電圧参照値Ｖｉｎｖ＿ｒｅｆを求める。
また、制御部１３は、Ｕ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｕ＊とＶ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｖ＊との和に基づいて、インバータ１４の中性レグ（スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６）に対する電圧参照値Ｖｉｎｖｏ＿ｒｅｆを求める。
また、制御部１３は、Ｕ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｕ＊とＶ相の電圧参照値Ｖｉｎｖｖ＊との和に基づいて、インバータ１４の中性レグ（スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６）に対する電圧参照値Ｖｉｎｖｏ＿ｒｅｆを求める。
【0037】
そして、制御部１３は、電圧参照値Ｖｉｎｖ＿ｒｅｆと、電圧センサ１２により検出されるインバータ１４への入力電圧とに基づいて、２レグの４つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４に対する、それぞれのゲート制御信号を求める。また、制御部１３は、電圧参照値Ｖｉｎｖｏ＿ｒｅｆと、インバータ１４への入力電圧とに基づいて、中性レグの２つのスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６に対する、それぞれのゲート制御信号を求める。
【0038】
このような制御により、Ｕ線－Ｏ線の線間電圧、Ｖ線－Ｏ線の線間電圧をそれぞれの目標値と比較して得た参照値Ｖｉｎｖ＿ｒｅｆ及びＶｉｎｖｏ＿ｒｅｆを用いて、２つの参照値の差をＵ線およびＶ線の出力に接続されたレグを制御するＰＷＭ参照値とし、２つの参照値の和を、Ｏ線の出力に接続されたレグを制御するＰＷＭ参照値とする。こうして、単相３線式に要する電圧をＰＷＭ制御により提供することができる。制御部１３は、Ｖ線のＰＷＭ参照値を、Ｕ線のＰＷＭ参照値の符合を反転したものとし、かつ、ＵＶ線間電圧を３レベル出力する（ユニポーラＰＷＭ）。
【0039】
《リアクトルの形状例》
図２は、リアクトルＬＵ，ＬＶの形状の一例を簡略化して示す図である。Ｕ線、Ｖ線のリアクトルＬＵ，ＬＶは、リング状のコア２６を共有にして巻線を和動接続にする。なお、巻き数は簡略化しており、実際の巻き数ではない。交流であるので、電流の向きは変わるが、仮に図示のように流れると、リアクトルＬＵ，ＬＶを一体化し、かつ、小型化できる。
図２は、リアクトルＬＵ，ＬＶの形状の一例を簡略化して示す図である。Ｕ線、Ｖ線のリアクトルＬＵ，ＬＶは、リング状のコア２６を共有にして巻線を和動接続にする。なお、巻き数は簡略化しており、実際の巻き数ではない。交流であるので、電流の向きは変わるが、仮に図示のように流れると、リアクトルＬＵ，ＬＶを一体化し、かつ、小型化できる。
【0040】
《波形例》
図３は、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々のインダクタンスが６００μＨ、中性線のリアクトルなし、Ｕ相（Ｕ線－Ｖ線間）負荷３ｋＷ、Ｖ相（Ｖ線－Ｏ線間）負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯ（なし）の両端電圧（＝０）、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１９Ａ）
（ｈ）：漏洩電流６．５ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．８６Ａ（振幅のある方）
図３は、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々のインダクタンスが６００μＨ、中性線のリアクトルなし、Ｕ相（Ｕ線－Ｖ線間）負荷３ｋＷ、Ｖ相（Ｖ線－Ｏ線間）負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯ（なし）の両端電圧（＝０）、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１９Ａ）
（ｈ）：漏洩電流６．５ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．８６Ａ（振幅のある方）
【0041】
図４は、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々のインダクタンスが１００μＨ、中性線のリアクトルなし、Ｕ相負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯ（なし）の両端電圧（＝０）、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル５０Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル５０Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１００Ａ）
（ｈ）：漏洩電流９．４ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．８７Ａ（振幅のある方）
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯ（なし）の両端電圧（＝０）、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル５０Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル５０Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１００Ａ）
（ｈ）：漏洩電流９．４ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．８７Ａ（振幅のある方）
【0042】
図３によれば、Ｏ線にリアクトルがないので、Ｕ線、Ｖ線のインダクタンスを大きくしないと単相３線での自立出力の電流リプルを小さくできないことがわかる。
図４によれば、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルのインダクタンスを小さく（１００μＨ）すると、リプルが大きくなり、損失が大きくなりすぎて実用に耐えないことがわかる。
図４によれば、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルのインダクタンスを小さく（１００μＨ）すると、リプルが大きくなり、損失が大きくなりすぎて実用に耐えないことがわかる。
【0043】
図５は、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々のインダクタンスが１００μＨ、中性線のリアクトルＬＯのインダクタンスが３００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯの両端電圧、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１４Ａ）
（ｈ）：漏洩電流４．４ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．６０Ａ（振幅のある方）
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯの両端電圧、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１４Ａ）
（ｈ）：漏洩電流４．４ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．６０Ａ（振幅のある方）
【0044】
図５によれば、Ｏ線にリアクトルＬＯがあるので、Ｕ線、Ｖ線のインダクタンスを小さくしても単相３線の自立出力における電流リプルを小さくできる。バイパス経路とコモンモードチョークコイルがあるので、２レグのユニポーラＰＷＭ及び単相３線自立出力でも、漏洩電流、コモンモード電流が小さいことがわかる。
【0045】
図６は、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々のインダクタンスが１００μＨ、中性線のリアクトルＬＯのインダクタンスが３００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、系統連系運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流電流（Ｕ線－Ｖ線間）、電流総合歪率２％
（ｂ）：リアクトル（ＬＵ，ＬＶ）電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｃ）：漏洩電流４．０ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．５８Ａ（振幅のある方）
（ａ）：交流電流（Ｕ線－Ｖ線間）、電流総合歪率２％
（ｂ）：リアクトル（ＬＵ，ＬＶ）電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｃ）：漏洩電流４．０ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．５８Ａ（振幅のある方）
【0046】
図６によれば、系統連系でもリアクトル電流のリプルは単相３線と同程度であり、歪のない正弦波を出力できることがわかる。
【0047】
図７は、リアクトルＬＵ，ＬＶを共有のコア（図２）、リアクトルＬＯは独立として、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々の巻線の自己インダクタンスが５２μＨ、相互インダクタンスが５０μＨ、リアクトルＬＯのインダクタンスが３００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯの両端電圧、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１６Ａ）
（ｈ）：漏洩電流４．３ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．５８Ａ（振幅のある方）
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯの両端電圧、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１６Ａ）
（ｈ）：漏洩電流４．３ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．５８Ａ（振幅のある方）
【0048】
図８は、リアクトルＬＵ，ＬＶを共有のコア（図２）、リアクトルＬＯは独立として、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々の巻線の自己インダクタンスが５２μＨ、相互インダクタンスが５０μＨ、リアクトルＬＯのインダクタンスが３００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、系統連系運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流電流（Ｕ線－Ｖ線間）、電流総合歪率２％
（ｂ）：リアクトル（ＬＵ，ＬＶ）電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｃ）：漏洩電流４．１ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．６０Ａ（振幅のある方）
（ａ）：交流電流（Ｕ線－Ｖ線間）、電流総合歪率２％
（ｂ）：リアクトル（ＬＵ，ＬＶ）電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｃ）：漏洩電流４．１ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．６０Ａ（振幅のある方）
【0049】
図６によれば、Ｕ線、Ｖ線のコアを共有化してリアクトルを小型化しても、リアクトル電流のリプルが小さく、漏洩電流、コモンモード電流は小さい。系統連系でもリアクトル電流のリプルは自立出力と同程度であり、歪のない正弦波を出力することがわかる。
【0050】
図９は、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯをすべて共有のコア（後述の図１１）として、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々の巻線の自己インダクタンスが５２μＨ、リアクトルＬＯの巻線の自己インダクタンスが２００μＨ、リアクトルＬＵ，ＬＶ間の相互インダクタンスが５０μＨ、リアクトルＬＵ，ＬＯ間及びリアクトルＬＶ，ＬＯ間の相互インダクタンスが１００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、自立出力運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯの両端電圧、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１２Ａ）
（ｈ）：漏洩電流４．７ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．６５Ａ（振幅のある方）
（ａ）：交流出力電圧（Ｕ線－Ｖ線間）、
（ｂ）：Ｕ線のリアクトルＬＵの両端電圧、
（ｃ）：Ｖ線のリアクトルＬＶの両端電圧、
（ｄ）：Ｏ線のリアクトルＬＯの両端電圧、
（ｅ）：Ｕ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｆ）：Ｖ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）、
（ｇ）：Ｏ線のリアクトル電流（ピークトゥーピークのリプル１２Ａ）
（ｈ）：漏洩電流４．７ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．６５Ａ（振幅のある方）
【0051】
図１０は、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯをすべて共有のコア（後述の図１１）として、リアクトルＬＵ，ＬＶの各々の巻線の自己インダクタンスが５２μＨ、リアクトルＬＯの巻線の自己インダクタンスが２００μＨ、リアクトルＬＵ，ＬＶ間の相互インダクタンスが５０μＨ、リアクトルＬＵ，ＬＯ間及びリアクトルＬＶ，ＬＯ間の相互インダクタンスが１００μＨ、Ｕ相負荷３ｋＷ、Ｖ相負荷３ｋＷで、系統連系運転を行った場合の波形図である。上から順に、以下のものを表している。
（ａ）：交流電流（Ｕ線－Ｖ線間）、電流総合歪率２％
（ｂ）：リアクトル（ＬＵ，ＬＶ）電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｃ）：漏洩電流４．１ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．６０Ａ（振幅のある方）
（ａ）：交流電流（Ｕ線－Ｖ線間）、電流総合歪率２％
（ｂ）：リアクトル（ＬＵ，ＬＶ）電流（ピークトゥーピークのリプル８Ａ）
（ｃ）：漏洩電流４．１ｍＡ（振幅中心の一定値の横線）、バイパス経路電流：０．６０Ａ（振幅のある方）
【0052】
図９及び図１０によれば、Ｕ線、Ｖ線、Ｏ線のコアを共有化してリアクトルを更に小型化しても、リアクトル電流のリプルが小さく、漏洩電流、コモンモード電流は小さい。系統連系でもリアクトル電流のリプルは自立出力と同程度であり、歪のない正弦波を出力することがわかる。
【0053】
《３線共有コア》
図１１は、図９、図１０の前提条件である、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯがすべて共有のコアである一例を示す図である。図１１に示すリアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯは、磁路となる１つのコア２７を共有しつつ、３つのコア脚部２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｖにコイルを巻きつけて構成されている。図中の実線の矢印は、自立出力において、Ｕ線及びＶ線を同じ方向に流れる不要な電流成分が、Ｏ線に帰還する場合を表している。点線の矢印は、このように電流が流れた場合のコア２７内の磁束ｍｆ１、ｍｆ２を表している。この場合、コア脚部２７Ｏでは磁束ｍｆ１と磁束ｍｆ２とが強め合うため、不要な電流成分を抑制することができる。一方、自立出力及び系統連系で、Ｕ線とＶ線との間に流れるノーマルモード電流に対しては、コア脚部２７Ｕ及びコア脚部２７Ｖにおいて磁束が強め合うため、電流リプルを抑制することができる。結果として、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯを一体化した上で、全体として小型化することができる。
図１１は、図９、図１０の前提条件である、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯがすべて共有のコアである一例を示す図である。図１１に示すリアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯは、磁路となる１つのコア２７を共有しつつ、３つのコア脚部２７Ｕ，２７Ｏ，２７Ｖにコイルを巻きつけて構成されている。図中の実線の矢印は、自立出力において、Ｕ線及びＶ線を同じ方向に流れる不要な電流成分が、Ｏ線に帰還する場合を表している。点線の矢印は、このように電流が流れた場合のコア２７内の磁束ｍｆ１、ｍｆ２を表している。この場合、コア脚部２７Ｏでは磁束ｍｆ１と磁束ｍｆ２とが強め合うため、不要な電流成分を抑制することができる。一方、自立出力及び系統連系で、Ｕ線とＶ線との間に流れるノーマルモード電流に対しては、コア脚部２７Ｕ及びコア脚部２７Ｖにおいて磁束が強め合うため、電流リプルを抑制することができる。結果として、リアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯを一体化した上で、全体として小型化することができる。
【0054】
《開示のまとめ》
本開示の電力変換装置について、以下のように総括することができる。
本開示の電力変換装置について、以下のように総括することができる。
【0055】
（リアクトルの配置）
図１に示したように、Ｕ線、Ｖ線、Ｏ線にそれぞれリアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯを設置することにより、Ｏ線にもリアクトルＬＯがある。そのため、単相３線式で自立出力を行うときに、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルのインダクタンスを大きくしなくてもＵ線－Ｏ線の電流経路及びＶ線－Ｏ線の電流経路では、２つのリアクトルによりインダクタンスを十分に確保できる。これにより、各リアクトルを流れる電流のリプルを小さくすることができる。また、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルを小型化、かつ、低損失化できる。
図１に示したように、Ｕ線、Ｖ線、Ｏ線にそれぞれリアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯを設置することにより、Ｏ線にもリアクトルＬＯがある。そのため、単相３線式で自立出力を行うときに、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルのインダクタンスを大きくしなくてもＵ線－Ｏ線の電流経路及びＶ線－Ｏ線の電流経路では、２つのリアクトルによりインダクタンスを十分に確保できる。これにより、各リアクトルを流れる電流のリプルを小さくすることができる。また、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルを小型化、かつ、低損失化できる。
【0056】
（制御方式）
Ｕ線、Ｖ線の電流を制御するインバータ１４の２レグをユニポーラＰＷＭで駆動することで、リアクトルの巻線両端に加わるパルス電圧の振幅が半分になり、かつ、動作の周波数がスイッチング周波数の２倍になるので、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルのインダクタンスを１／４にすることができる。系統連系時の２線出力、自立出力時の単相３線出力のどちらも、ユニポーラＰＷＭを用いることができる。Ｏ線にリアクトルがあるので、Ｕ線、Ｖ線のインダクタンスを相対的に小さくしても、単相３線自立出力が可能となる。
Ｕ線、Ｖ線の電流を制御するインバータ１４の２レグをユニポーラＰＷＭで駆動することで、リアクトルの巻線両端に加わるパルス電圧の振幅が半分になり、かつ、動作の周波数がスイッチング周波数の２倍になるので、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルのインダクタンスを１／４にすることができる。系統連系時の２線出力、自立出力時の単相３線出力のどちらも、ユニポーラＰＷＭを用いることができる。Ｏ線にリアクトルがあるので、Ｕ線、Ｖ線のインダクタンスを相対的に小さくしても、単相３線自立出力が可能となる。
【0057】
（バイパス経路）
ユニポーラＰＷＭ、または、単相３線自立出力でインバータ１４を運転すると、直流電路の対地電位がインバータ１４のスイッチング動作で変動し、直流電源１及び直流電路２の対地浮遊容量、並びに、交流側の接地を経由して漏洩電流が流れやすくなる。しかしながら、直流電路２と交流電路４とを、コンデンサ（７，８，２２，２３，２４）を介して短絡するコモンモード電流のバイパス経路２５を設けることにより、漏洩電流を抑制することができる。
ユニポーラＰＷＭ、または、単相３線自立出力でインバータ１４を運転すると、直流電路の対地電位がインバータ１４のスイッチング動作で変動し、直流電源１及び直流電路２の対地浮遊容量、並びに、交流側の接地を経由して漏洩電流が流れやすくなる。しかしながら、直流電路２と交流電路４とを、コンデンサ（７，８，２２，２３，２４）を介して短絡するコモンモード電流のバイパス経路２５を設けることにより、漏洩電流を抑制することができる。
【0058】
（コモンモードチョークコイル）
バイパス経路２５の両端間の主回路の範囲内に、コモンモードチョークコイル９，２１を設置することで、コモンモード電流、及び、漏洩電流を抑制することができる。
バイパス経路２５の両端間の主回路の範囲内に、コモンモードチョークコイル９，２１を設置することで、コモンモード電流、及び、漏洩電流を抑制することができる。
【0059】
（リアクトルのインダクタンス）
Ｕ線、Ｖ線のインダクタンスよりも、Ｏ線のインダクタンスを大きくすることにより、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルＬＵ，ＬＶのインダクタンスを、系統連系時の２線出力、自立出力時の単相３線出力の両方に最適な値に設定することができる。その結果、３つのリアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯのインダクタンスを最適な値に設定することができ、全体として、小型化及び低損失化を実現できる。
Ｕ線、Ｖ線のインダクタンスよりも、Ｏ線のインダクタンスを大きくすることにより、Ｕ線、Ｖ線のリアクトルＬＵ，ＬＶのインダクタンスを、系統連系時の２線出力、自立出力時の単相３線出力の両方に最適な値に設定することができる。その結果、３つのリアクトルＬＵ，ＬＶ，ＬＯのインダクタンスを最適な値に設定することができ、全体として、小型化及び低損失化を実現できる。
【0060】
《その他》
図１２は、直流電源が複数個ある場合の、電力変換装置１００の一部を含む、ハイブリッドの電力変換装置２００の構成の一例を示す回路図である。図において、電力変換装置１００のコンデンサ１１及びＤＣバス１０及びその右側部分は、図１と同様である。蓄電池である直流電源１Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介してＤＣバス１０に接続されている。また、他の直流電源１Ｐは、太陽光発電パネルである。直流電源１Ｐは、等価回路として、対地浮遊容量３１，３２を並列に有している。また、一対の対地浮遊容量３１，３２の直列体の中間点は接地されている、という等価的な状態にある。
図１２は、直流電源が複数個ある場合の、電力変換装置１００の一部を含む、ハイブリッドの電力変換装置２００の構成の一例を示す回路図である。図において、電力変換装置１００のコンデンサ１１及びＤＣバス１０及びその右側部分は、図１と同様である。蓄電池である直流電源１Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介してＤＣバス１０に接続されている。また、他の直流電源１Ｐは、太陽光発電パネルである。直流電源１Ｐは、等価回路として、対地浮遊容量３１，３２を並列に有している。また、一対の対地浮遊容量３１，３２の直列体の中間点は接地されている、という等価的な状態にある。
【0061】
対地静電容量３１，３２の直列体の両端である直流電路３０の正負２線間には、互いに直列に接続された一対のコンデンサ３３，３４が接続されている。コンデンサ３３，３４の各々のキャパシタンスは同一である。一対のコンデンサ３３，３４の相互接続点ＮＤＣは、電力変換装置１００のバイパス経路２５と接続されている。直流電路３０の２線には、コモンモードチョークコイル３５及びＤＣ／ＤＣコンバータ３６が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の出力はＤＣバス１０に接続されている。なお、図１２では、１組の直流電源ユニット３７のみを示しているが、複数組の直流電源ユニットを、ＤＣバス１０に対して並列に接続することができる。
【0062】
このように、複数の直流電源が共通のＤＣバス１０に接続されるハイブリッドな電力変換装置２００では、バイパス経路２５は、１又は複数組の直流電源ユニットにおける直流電路３０の正負２線間の中間電位となる相互接続点ＮＤＣと接続される。
【0063】
《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0064】
１ 直流電源
１Ｂ 直流電源（蓄電池）
１Ｐ 直流電源（太陽光発電パネル）
２ 直流電路
３ 負荷
４ 交流電路
５，６ 対地浮遊容量
７，８ コンデンサ
９ コモンモードチョークコイル
１０ ＤＣバス
１１ コンデンサ
１２ 電圧センサ
１３ 制御部
１４ インバータ
１５，１６ 電流センサ
１７．１８ コンデンサ
１９．２０電圧センサ
２１ コモンモードチョークコイル
２２，２３，２４ コンデンサ
２５ バイパス経路
２６ コア（Ｕ線Ｖ線共有コア）
２７ コア（Ｕ線Ｖ線Ｏ線共有コア）
２８ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０ 直流電路
３１，３２ 対地浮遊容量
３３，３４ コンデンサ
３５ コモンモードチョークコイル
３６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３７ 直流電源ユニット
１００ 電力変換装置
１００ａ 電力変換部
２００ 電力変換装置
Ｌｕ、Ｌｖ，Ｌｏ リアクトル
ｍｆ１，ｍｆ２ 磁束
ＮＡＣ 中性点
ＮＤＣ 相互接続点
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６ スイッチング素子
１Ｂ 直流電源（蓄電池）
１Ｐ 直流電源（太陽光発電パネル）
２ 直流電路
３ 負荷
４ 交流電路
５，６ 対地浮遊容量
７，８ コンデンサ
９ コモンモードチョークコイル
１０ ＤＣバス
１１ コンデンサ
１２ 電圧センサ
１３ 制御部
１４ インバータ
１５，１６ 電流センサ
１７．１８ コンデンサ
１９．２０電圧センサ
２１ コモンモードチョークコイル
２２，２３，２４ コンデンサ
２５ バイパス経路
２６ コア（Ｕ線Ｖ線共有コア）
２７ コア（Ｕ線Ｖ線Ｏ線共有コア）
２８ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０ 直流電路
３１，３２ 対地浮遊容量
３３，３４ コンデンサ
３５ コモンモードチョークコイル
３６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３７ 直流電源ユニット
１００ 電力変換装置
１００ａ 電力変換部
２００ 電力変換装置
Ｌｕ、Ｌｖ，Ｌｏ リアクトル
ｍｆ１，ｍｆ２ 磁束
ＮＡＣ 中性点
ＮＤＣ 相互接続点
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６ スイッチング素子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】