(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】2023-11-07
(45)【発行日】2023-11-15
(54)【発明の名称】電力変換装置及びその制御方法
(51)【国際特許分類】
H02M 7/12 20060101AFI20231108BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20231108BHJP
【ＦＩ】
H02M7/12 H
H02M7/12 A
H02M7/48 M
H02M7/48 E
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019135773
(22)【出願日】2019-07-24
(65)【公開番号】P2021019483
(43)【公開日】2021-02-15
【審査請求日】2022-04-08
(73)【特許権者】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100077665
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏
(74)【代理人】
【識別番号】100116676
【弁理士】
【氏名又は名称】宮寺 利幸
(74)【代理人】
【識別番号】100191134
【弁理士】
【氏名又は名称】千馬 隆之
(74)【代理人】
【識別番号】100136548
【弁理士】
【氏名又は名称】仲宗根 康晴
(74)【代理人】
【識別番号】100136641
【弁理士】
【氏名又は名称】坂井 志郎
(74)【代理人】
【識別番号】100180448
【弁理士】
【氏名又は名称】関口 亨祐
(72)【発明者】
【氏名】酒井 幸次郎
【審査官】柳下 勝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－１８６７７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０７７０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２０９００２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／１２
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スイッチング素子を含み、交流電源から開閉器を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記開閉器と前記コンバータとの間に設けられ、リアクトル、抵抗器及びコンデンサを含み、ノイズを除去するフィルタと、
前記開閉器を開状態にした後に、前記スイッチング素子をオン状態にすることで、前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記抵抗器を介して放電させる制御部と
を備え、
前記交流電源は、多相の相電圧を供給する多相交流電源であり、
前記コンバータは、前記交流電源の各相に対応して、互いに直列に接続された上アーム側の前記スイッチング素子及び下アーム側の前記スイッチング素子を有するパワー素子部を複数有し、
前記フィルタは、前記交流電源の各相に対応して、前記リアクトル、前記抵抗器及び前記コンデンサを含み、
前記制御部は、複数の前記パワー素子部の各々の上アーム側又は下アーム側の前記スイッチング素子を全てオン状態にすることで、前記交流電源の各相に対応して設けられた前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記交流電源の各相に対応して設けられた前記抵抗器を介して放電させ、
前記制御部は、複数の前記パワー素子部の各々の上アーム側又は下アーム側の前記スイッチング素子のいずれか１つをオン状態にするとともに、オン状態になる前記スイッチング素子を順番に切り換える、電力変換装置。
【請求項2】
請求項１に記載の電力変換装置であって、前記交流電源の各相における前記相電圧を検出する検出部を更に備え、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記相電圧が最も高い相に対応する上アーム側の前記スイッチング素子をオン状態にする、電力変換装置。
【請求項3】
請求項１に記載の電力変換装置であって、前記交流電源の各相における前記相電圧を検出する検出部を更に備え、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記相電圧が最も低い相に対応する下アーム側の前記スイッチング素子をオン状態にする、電力変換装置。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、複数の前記パワー素子部は、互いに並列に接続され、
前記パワー素子部の上アーム側の前記スイッチング素子と下アーム側の前記スイッチング素子とが接続されたノードには、対応する相の前記相電圧が供給される、電力変換装置。
【請求項5】
スイッチング素子を含み、交流電源から開閉器を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記開閉器と前記コンバータとの間に設けられ、リアクトル、抵抗器及びコンデンサを含み、ノイズを除去するフィルタと、前記開閉器及び前記スイッチング素子を制御する制御部とを備える電力変換装置の制御方法であって、前記開閉器を開状態にするステップと、
前記スイッチング素子をオン状態にすることで、前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記抵抗器を介して放電させる放電ステップと
を有し、
前記交流電源は、多相の相電圧を供給する多相交流電源であり、
前記コンバータは、前記交流電源の各相に対応して、互いに直列に接続された上アーム側の前記スイッチング素子及び下アーム側の前記スイッチング素子を有するパワー素子部を複数有し、
前記フィルタは、前記交流電源の各相に対応して、前記リアクトル、前記抵抗器及び前記コンデンサを含み、
前記放電ステップでは、複数の前記パワー素子部の各々の上アーム側又は下アーム側の前記スイッチング素子を全てオン状態にすることで、前記交流電源の各相に対応して設けられた前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記交流電源の各相に対応して設けられた前記抵抗器を介して放電させ、
前記放電ステップでは、複数の前記パワー素子部の各々の上アーム側又は下アーム側の前記スイッチング素子のいずれか１つをオン状態にするとともに、オン状態になる前記スイッチング素子を順番に切り換える、電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、コンバータの入力電圧又は入力電流が設定値以上である場合に当該コンバータのスイッチングを停止する電力変換装置が開示されている。特許文献１によれば、電気部品の破壊の防止に寄与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－２７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、コンバータに備えられたスイッチング素子等の破壊を必ずしも良好に防止し得ない。
【0005】
本発明の目的は、スイッチング素子等の破壊を良好に防止し得る電力変換装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様による電力変換装置は、スイッチング素子を含み、交流電源から開閉器を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記開閉器と前記コンバータとの間に設けられ、リアクトル及びコンデンサを含み、ノイズを除去するフィルタと、前記開閉器を開状態にした後に、前記スイッチング素子をオン状態にすることで、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電させる制御部とを備える。
【0007】
本発明の他の態様による電力変換装置の制御方法は、スイッチング素子を含み、交流電源から開閉器を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記開閉器と前記コンバータとの間に設けられ、リアクトル及びコンデンサを含み、ノイズを除去するフィルタと、前記開閉器及び前記スイッチング素子を制御する制御部とを備える電力変換装置の制御方法であって、前記開閉器を開状態にするステップと、前記スイッチング素子をオン状態にすることで、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電させるステップとを有する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、スイッチング素子等の破壊を良好に防止し得る電力変換装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態による電力変換装置の構成を示す図である。
【図2】複数のパワー素子部の各々の上アーム側のスイッチング素子を同時にオン状態にした際の放電経路の例を示す図である。
【図3】複数のパワー素子部の各々の下アーム側のスイッチング素子を同時にオン状態にした際の放電経路の例を示す図である。
【図4】第１実施形態による電力変換装置の動作の例を示すフローチャートである。
【図5】第１実施形態による電力変換装置の動作の他の例を示すフローチャートである。
【図6】第１実施形態による電力変換装置の動作の更に他の例を示すフローチャートである。
【図7】第１実施形態による電力変換装置の動作の更に他の例を示すフローチャートである。
【図8】第２実施形態による電力変換装置の構成を示す図である。
【図9】開閉器を閉状態にした際の電流経路の例を示す図である。
【図10】開閉器を閉状態にした際の電流経路の他の例を示す図である。
【図11】Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。
【図12】Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。
【図13】Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。
【図14】Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。
【図15】Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。
【図16】Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。
【図17】第２実施形態による電力変換装置の動作の例を示すフローチャートである。
【図18】第２実施形態による電力変換装置の動作の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明による電力変換装置及びその制御方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【0011】
【0012】
図１に示すように、本実施形態による電力変換装置１０には、コンバータ１２が備えられている。コンバータ１２は、交流電源１４から開閉器１６を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換する。コンバータ１２は、例えば公知のパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）コンバータであるが、これに限定されるものではない。
【0013】
交流電源１４は、例えば、多相の相電圧を供給する多相交流電源、より具体的には、３相交流電源であるが、これに限定されるものではない。交流電源１４は、例えば、１２０度ずつ位相がずれたＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧を供給し得る。
【0014】
開閉器１６は、交流電源１４から電力変換装置１０への交流電圧の供給をオン／オフするためのものである。開閉器１６としては、例えば、電磁接触器、ブレーカ等を用い得るが、これに限定されるものではない。
【0015】
電力変換装置１０には、フィルタ２４が更に備えられている。フィルタ２４は、開閉器１６とコンバータ１２との間に備えられている。フィルタ２４は、コンバータ１２側から交流電源１４側に伝達されるノイズを除去し得るとともに、交流電源１４側からコンバータ１２側に伝達されるノイズを除去し得る。
【0016】
コンバータ１２には、整流回路３０が備えられている。整流回路３０は、交流電源１４から開閉器１６を介して供給される交流電圧を直流電圧に整流する。
【0017】
整流回路３０には、交流電源１４の各相に対応して、パワー素子部３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗが備えられている。
【0018】
Ｕ相に対応したパワー素子部３２Ｕには、上アーム側のダイオード３６Ｕｕと、下アーム側のダイオード３６Ｕｄと、上アーム側のスイッチング素子（半導体スイッチング素子）３４Ｕｕと、下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄとが備えられている。
【0019】
Ｖ相に対応したパワー素子部３２Ｖには、上アーム側のダイオード３６Ｖｕと、下アーム側のダイオード３６Ｖｄと、上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕと、下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄとが備えられている。
【0020】
Ｗ相に対応したパワー素子部３２Ｗには、上アーム側のダイオード３６Ｗｕと、下アーム側のダイオード３６Ｗｄと、上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕと、下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄとが備えられている。
【0021】
ダイオード一般について説明する際には、符号３６を用い、個々のダイオードについて説明する際には、符号３６Ｕｕ、３６Ｕｄ、３６Ｖｕ、３６Ｖｄ、３６Ｗｕ、３６Ｗｄを用いる。また、上アーム側のダイオード一般について説明する際には、符号３６ｕを用い、個々の上アーム側のダイオードについて説明する際には、符号３６Ｕｕ、３６Ｖｕ、３６Ｗｕを用いる。また、下アーム側のダイオード一般について説明する際には、符号３６ｄを用い、個々の下アーム側のダイオードについて説明する際には、符号３６Ｕｄ、３６Ｖｄ、３６Ｗｄを用いる。
【0022】
スイッチング素子一般について説明する際には、符号３４を用い、個々のスイッチング素子について説明する際には、符号３４Ｕｕ、３４Ｕｄ、３４Ｖｕ、３４Ｖｄ、３４Ｗｕ、３４Ｗｄを用いる。また、上アーム側のスイッチング素子一般について説明する際には、符号３４ｕを用い、個々の上アーム側のスイッチング素子について説明する際には、符号３４Ｕｕ、３４Ｖｕ、３４Ｗｕを用いる。また、下アーム側のスイッチング素子一般について説明する際には、符号３４ｄを用い、個々の下アーム側のスイッチング素子について説明する際には、符号３４Ｕｄ、３４Ｖｄ、３４Ｗｄを用いる。スイッチング素子３４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）を用い得るが、これに限定されるものではない。ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をスイッチング素子３４として用いるようにしてもよい。
【0023】
上アーム側のダイオード３６ｕと、下アーム側のダイオード３６ｄとは、互いに直列に接続されている。上アーム側のダイオード３６ｕのカソードは、一方の出力線４２ｕに接続されている。上アーム側のダイオード３６ｕのアノードは、下アーム側のダイオード３６ｄのカソードに接続されている。下アーム側のダイオード３６ｄのアノードは、他方の出力線４２ｄに接続されている。
【0024】
上アーム側のスイッチング素子３４ｕと、下アーム側のスイッチング素子３４ｄとは、互いに直列に接続されている。上アーム側のスイッチング素子３４ｕの第１端子は、上アーム側のダイオード３６ｕのカソードに接続されている。スイッチング素子３４が例えばＩＧＢＴである場合、第１端子はコレクタであり、スイッチング素子３４が例えばＦＥＴである場合、第１端子はソース／ドレインの一方である。上アーム側のスイッチング素子３４ｕの第２端子は、上アーム側のダイオード３６ｕのアノードに接続されている。スイッチング素子３４が例えばＩＧＢＴである場合、第２端子はエミッタであり、スイッチング素子３４が例えばＦＥＴである場合、第２端子はソース／ドレインの他方である。下アーム側のスイッチング素子３４ｄの第１端子は、下アーム側のダイオード３６ｄのカソードに接続されている。下アーム側のスイッチング素子３４ｄの第２端子は、下アーム側のダイオード３６ｄのアノードに接続されている。
【0025】
上アーム側のダイオード３６Ｕｕのアノードと、上アーム側のスイッチング素子３４Ｕｕの第２端子と、下アーム側のダイオード３６Ｕｄのカソードと、下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄの第１端子とに接続されたノード３８Ｕには、Ｕ相の電圧が供給される。
【0026】
上アーム側のダイオード３６Ｖｕのアノードと、上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕの第２端子と、下アーム側のダイオード３６Ｖｄのカソードと、下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄの第１端子とに接続されたノード３８Ｖには、Ｖ相の電圧が供給される。
【0027】
上アーム側のダイオード３６Ｗｕのアノードと、上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕの第２端子と、下アーム側のダイオード３６Ｗｄのカソードと、下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄの第１端子とに接続されたノード３８Ｗには、Ｗ相の電圧が供給される。
【0028】
電力変換装置１０には、平滑コンデンサ１８が更に備えられている。平滑コンデンサ１８は、コンバータ１２の後段に備えられている。平滑コンデンサ１８の一端は、一方の出力線４２ｕに接続されている。平滑コンデンサ１８の他端は、他方の出力線４２ｄに接続されている。平滑コンデンサ１８は、コンバータ１２から出力される直流電圧、即ち、整流回路３０によって整流された直流電圧を平滑化する。
【0029】
フィルタ２４には、リアクトル４６Ｕ、４６Ｖ、４６Ｗが備えられている。リアクトル４６Ｕ、４６Ｖ、４６Ｗの一端は、フィルタ２４の一方の入出力端子４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗにそれぞれ接続されている。フィルタ２４の一方の入出力端子４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗには、交流電源１４からの交流電圧が開閉器１６を介してそれぞれ供給される。
【0030】
フィルタ２４には、リアクトル４８Ｕ、４８Ｖ、４８Ｗが更に備えられている。リアクトル４６Ｕ、４６Ｖ、４６Ｗの他端は、リアクトル４８Ｕ、４８Ｖ、４８Ｗの一端にそれぞれ接続されている。リアクトル４８Ｕ、４８Ｖ、４８Ｗの他端は、フィルタ２４の他方の入出力端子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗにそれぞれ接続されている。フィルタ２４の他方の入出力端子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗには、ノード３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗがそれぞれ接続されている。
【0031】
フィルタ２４には、抵抗器５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗが更に備えられている。抵抗器５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗは、共振現象を抑制するための抵抗器であるダンピング抵抗器である。リアクトル４６Ｕ、４６Ｖ、４６Ｗの他端と、リアクトル４８Ｕ、４８Ｖ、４８Ｗの一端とに接続されたノード５３Ｕ、５３Ｖ、５３Ｗは、抵抗器５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗの一端にそれぞれ接続されている。
【0032】
フィルタ２４には、コンデンサ５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗが更に備えられている。コンデンサ一般について説明する際には、符号５４を用い、個々のコンデンサについて説明する際には、符号５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗを用いる。コンデンサ５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの一端は、抵抗器５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗの他端にそれぞれ接続されている。
【0033】
フィルタ２４には、抵抗器５６Ｕ、５６Ｖ、５６Ｗが更に備えられている。抵抗器５６Ｕ、５６Ｖ、５６Ｗは、コンデンサ５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗに対してそれぞれ並列に接続されている。抵抗器５６Ｕ、５６Ｖ、５６Ｗは、コンデンサ５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗに蓄えられた電荷を放電させるためのものである。
【0034】
コンデンサ５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの他端は、互いに接続されている。
【0035】
フィルタ２４の一方の入出力端子４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗは、開閉器１６の一方の入出力端子６６Ｕ、６６Ｖ、６６Ｗに接続されている。開閉器１６の他方の入出力端子６８Ｕ、６８Ｖ、６８Ｗは、Ｕ相の電源線（配電線）７０Ｕ、Ｖ相の電源線７０Ｖ、Ｗ相の電源線７０Ｗをそれぞれ介して交流電源１４に接続されている。電源線一般について説明する際には、符号７０を用い、個々の電源線について説明する際には、符号７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗを用いることとする。
【0036】
電力変換装置１０には、制御回路２９が更に備えられている。制御回路２９は、コンバータ１２を制御するためのものである。具体的には、制御回路２９は、制御部６４から供給される信号（指令）に基づいて、スイッチング素子３４の第３端子（ゲート）に電圧を印加することによって、スイッチング素子３４を適宜スイッチングする。制御回路２９は、スイッチング素子３４を適宜スイッチングすることにより、出力電圧の調整、即ち、平滑コンデンサ１８の両端の電圧の調整等を行い得る。
【0037】
電力変換装置１０には、制御装置２６が更に備えられている。制御装置２６は、電力変換装置１０の全体の制御を司る。制御装置２６には、演算部５８と、記憶部６０とが備えられている。演算部５８は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され得るが、これに限定されるものではない。記憶部６０には、例えば、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとが備えられている。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等が挙げられる。プログラム、データ、テーブル等が、記憶部６０に記憶され得る。
【0038】
演算部５８には、制御部６４が備えられている。制御部６４は、記憶部６０に記憶されているプログラムが演算部５８によって実行されることによって実現され得る。
【0039】
制御部６４は、開閉器１６の開閉を制御し得る。開閉器１６が閉じられると、交流電源１４から供給される交流電圧が、開閉器１６とフィルタ２４とを介してコンバータ１２に供給される状態となる。開閉器１６が開かれると、フィルタ２４及びコンバータ１２に交流電圧が供給されない状態となる。
【0040】
制御部６４は、例えば、不図示の電圧センサ、電流センサ等によって取得される情報等に基づいて、制御回路２９に供給する信号（指令）を生成し得る。制御部６４は、制御回路２９を用いてスイッチング素子３４を適宜スイッチングすることにより、出力電圧の調整、即ち、平滑コンデンサ１８の両端の電圧の調整等を行い得る。また、後述するように、制御部６４は、制御回路２９を用いてスイッチング素子３４を適宜スイッチングすることにより、フィルタ２４に備えられたコンデンサ５４に蓄えられている電荷を放電させ得る。
【0041】
コンデンサ５４の両端には、３相交流の線間電圧に応じた電圧が印加される。コンデンサ５４には、印加された当該電圧に応じた電荷が蓄えられる。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移すると、当該タイミングにおいてコンデンサ５４に蓄えられている電荷が抵抗器５６を介して放電され始める。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移したタイミングからの経過時間が比較的短い段階においては、コンデンサ５４に蓄えられている電荷が十分に放電しきらず、コンデンサ５４の両端の電圧は大きい状態のままである。開閉器１６を開状態から閉状態に遷移させると、共振電圧がフィルタ２４において生じ得る。開状態に遷移した開閉器１６を再度閉状態に戻すまでの期間が比較的短く、しかも、開閉器１６を開状態に遷移させた際における線間電圧の位相と、開閉器１６を閉状態に戻した際における線間電圧の位相とが逆である場合には、共振電圧のピークが著しく大きくなり得る。ピークの著しく大きい共振電圧がスイッチング素子３４に印加された場合には、当該スイッチング素子３４が破壊される虞がある。そこで、本実施形態では、開閉器１６を開状態にした後に、スイッチング素子３４をオン状態にする。このため、本実施形態では、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が速やかに放電される。このため、本実施形態によれば、共振電圧のピークが著しく大きくなるのを防止することができ、ひいては、スイッチング素子３４等が破壊されるのを良好に防止することができる。
【0042】
制御部６４は、開閉器１６を開状態にした後、複数のパワー素子部３２の各々の上アーム側のスイッチング素子３４ｕを同時にオン状態にし得る。図２は、複数のパワー素子部の各々の上アーム側のスイッチング素子を同時にオン状態にした際の放電経路の例を示す図である。図２には、開閉器１６が開状態であり、且つ、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合の例が示されている。Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧よりも、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖの電圧の方が高い。また、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧よりも、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗの電圧の方が高い。このため、図２に示すように、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖに蓄えられた電荷は、ダイオード３６Ｖｕを介して流れ、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗに蓄えられた電荷は、ダイオード３６Ｗｕを介して流れる。ダイオード３６Ｖｕ、３６Ｗｕを介して流れる電荷は、Ｕ相に対応するスイッチング素子３４Ｕｕを介して流れ、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕに流入する。複数のパワー素子部３２の各々の上アーム側のスイッチング素子３４ｕを同時にオン状態にした場合には、このようにして、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が放電される。
【0043】
制御部６４は、開閉器１６を開状態にした後、複数のパワー素子部３２の各々の下アーム側のスイッチング素子３４ｄを同時にオン状態にし得る。図３は、複数のパワー素子部の各々の下アーム側のスイッチング素子を同時にオン状態にした際の放電経路の例を示す図である。図３には、開閉器１６が開状態であり、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合の例が示されている。Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧よりも、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖの電圧の方が低い。また、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧よりも、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗの電圧の方が低い。このため、図３に示すように、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕに蓄えられた電荷は、スイッチング素子３４Ｕｄを介して流れる。スイッチング素子３４Ｕｄを介して流れる電荷は、Ｖ相に対応するダイオード３６Ｖｄと、Ｗ相に対応するダイオード３６Ｗｄとを介して流れ、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖと、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗとに流入する。複数のパワー素子部３２の各々の下アーム側のスイッチング素子３４ｄを同時にオン状態にした場合には、このようにして、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が放電される。
【0044】
制御部６４は、開閉器１６を開状態にした後、複数のパワー素子部３２の各々の上アーム側のスイッチング素子３４ｕのいずれか１つをオン状態にするとともに、オン状態になるスイッチング素子３４ｕを順番に切り換え得る。例えば、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合、Ｕ相に対応するスイッチング素子３４Ｕｕがオン状態になった際に、図２に示すような経路で放電が行われる。なお、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合、Ｖ相に対応するスイッチング素子３４Ｖｕがオン状態になっても、Ｗ相に対応するスイッチング素子３４Ｗｕがオン状態になっても、図２に示すような放電は行われない。
【0045】
制御部６４は、開閉器１６を開状態にした後、複数のパワー素子部３２の各々の下アーム側のスイッチング素子３４ｄのいずれか１つをオン状態にするとともに、オン状態になるスイッチング素子３４ｄを順番に切り換え得る。例えば、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合、Ｕ相に対応するスイッチング素子３４Ｕｄがオン状態になった際に、図３に示すような経路で放電が行われる。なお、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合、Ｖ相に対応するスイッチング素子３４Ｖｄがオン状態になっても、Ｗ相に対応するスイッチング素子３４Ｗｄがオン状態になっても、図３に示すような放電は行われない。
【0046】
【0047】
ステップＳ１において、制御部６４は、開閉器１６が閉状態から開状態に遷移したか否かを判定する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移した場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、ステップＳ２に遷移する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移していない場合（ステップＳ１においてＮＯ）、図４に示す処理が完了する。
【0048】
ステップＳ２において、制御部６４は、複数のパワー素子部３２の各々の上アーム側のスイッチング素子３４ｕを同時にオン状態にする。この後、ステップＳ３に遷移する。
【0049】
ステップＳ３において、制御部６４は、上アーム側のスイッチング素子３４ｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間は、例えば不図示のタイマによってカウントされ得る。上アーム側のスイッチング素子３４ｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、ステップＳ４に遷移する。上アーム側のスイッチング素子３４ｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過していない場合（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ３が繰り返される。
【0050】
ステップＳ４において、制御部６４は、複数のパワー素子部３２の各々の上アーム側のスイッチング素子３４ｕを同時にオフ状態にする。こうして、図４に示す処理が完了する。
【0051】
【0052】
ステップＳ１１において、制御部６４は、開閉器１６が閉状態から開状態に遷移したか否かを判定する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移した場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、ステップＳ１２に遷移する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移していない場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、図５に示す処理が完了する。
【0053】
ステップＳ１２において、制御部６４は、複数のパワー素子部３２の各々の下アーム側のスイッチング素子３４ｄを同時にオン状態にする。この後、ステップＳ１３に遷移する。
【0054】
ステップＳ１３において、制御部６４は、下アーム側のスイッチング素子３４ｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。下アーム側のスイッチング素子３４ｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過した場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、ステップＳ１４に遷移する。下アーム側のスイッチング素子３４ｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過していない場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、ステップＳ１３が繰り返される。
【0055】
ステップＳ１４において、制御部６４は、複数のパワー素子部３２の各々の下アーム側のスイッチング素子３４ｄを同時にオフ状態にする。こうして、図５に示す処理が完了する。
【0056】
本実施形態による電力変換装置１０の動作の更に他の例について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による電力変換装置の動作の更に他の例を示すフローチャートである。Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｕｕをオン状態にし、この後、Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕをオン状態にし、この後、Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕをオン状態にする場合の例が、図６に示されている。なお、上アーム側のスイッチング素子３４ｕをオン状態にする順番は、これに限定されるものではない。
【0057】
ステップＳ２１において、制御部６４は、開閉器１６が閉状態から開状態に遷移したか否かを判定する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移した場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、ステップＳ２２に遷移する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移していない場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、図６に示す処理が完了する。
【0058】
ステップＳ２２において、制御部６４は、Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｕｕをオン状態にする。この後、ステップＳ２３に遷移する。
【0059】
ステップＳ２３において、制御部６４は、Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｕｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｕｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過した場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、ステップＳ２４に遷移する。Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｕｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過していない場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、ステップＳ２３が繰り返される。
【0060】
ステップＳ２４において、制御部６４は、Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｕｕをオフ状態にする。この後、ステップＳ２５に遷移する。
【0061】
ステップＳ２５において、制御部６４は、Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕをオン状態にする。この後、ステップＳ２６に遷移する。
【0062】
ステップＳ２６において、制御部６４は、Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過した場合（ステップＳ２６においてＹＥＳ）、ステップＳ２７に遷移する。Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過していない場合（ステップＳ２６においてＮＯ）、ステップＳ２６が繰り返される。
【0063】
ステップＳ２７において、制御部６４は、Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕをオフ状態にする。この後、ステップＳ２８に遷移する。
【0064】
ステップＳ２８において、制御部６４は、Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕをオン状態にする。この後、ステップＳ２９に遷移する。
【0065】
ステップＳ２９において、制御部６４は、Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過した場合（ステップＳ２９においてＹＥＳ）、ステップＳ３０に遷移する。Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過していない場合（ステップＳ２９においてＮＯ）、ステップＳ２９が繰り返される。
【0066】
ステップＳ３０において、制御部６４は、Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕをオフ状態にする。この後、ステップＳ３１に遷移する。
【0067】
ステップＳ３１において、制御部６４は、更なる放電が必要であるか否か、即ち、ステップＳ２２～Ｓ３０の更なる実行が必要であるか否かを判定する。例えば、上述した所定時間が十分に長くない場合には、コンデンサ５４に蓄えられている電荷を十分に放電させるべく、複数回の放電が必要である。更なる放電が必要である場合（ステップＳ３１においてＹＥＳ）、ステップＳ２２以降の処理が再度実行される。更なる放電が不要である場合（ステップＳ３１においてＮＯ）、図６に示す処理が完了する。
【0068】
本実施形態による電力変換装置１０の動作の更に他の例について図７を用いて説明する。図７は、本実施形態による電力変換装置の動作の更に他の例を示すフローチャートである。Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄをオン状態にし、この後、Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄをオン状態にし、この後、Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄをオン状態にする場合の例が、図７に示されている。なお、下アーム側のスイッチング素子３４ｄをオン状態にする順番は、これに限定されるものではない。
【0069】
ステップＳ４１において、制御部６４は、開閉器１６が閉状態から開状態に遷移したか否かを判定する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移した場合（ステップＳ４１においてＹＥＳ）、ステップＳ４２に遷移する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移していない場合（ステップＳ４１においてＮＯ）、図７に示す処理が完了する。
【0070】
ステップＳ４２において、制御部６４は、Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄをオン状態にする。この後、ステップＳ４３に遷移する。
【0071】
ステップＳ４３において、制御部６４は、Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過した場合（ステップＳ４３においてＹＥＳ）、ステップＳ４４に遷移する。Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過していない場合（ステップＳ４３においてＮＯ）、ステップＳ４３が繰り返される。
【0072】
ステップＳ４４において、制御部６４は、Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄをオフ状態にする。この後、ステップＳ４５に遷移する。
【0073】
ステップＳ４５において、制御部６４は、Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄをオン状態にする。この後、ステップＳ４６に遷移する。
【0074】
ステップＳ４６において、制御部６４は、Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過した場合（ステップＳ４６においてＹＥＳ）、ステップＳ４７に遷移する。Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過していない場合（ステップＳ４６においてＮＯ）、ステップＳ４６が繰り返される。
【0075】
ステップＳ４７において、制御部６４は、Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄをオフ状態にする。この後、ステップＳ４８に遷移する。
【0076】
ステップＳ４８において、制御部６４は、Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄをオン状態にする。この後、ステップＳ４９に遷移する。
【0077】
ステップＳ４９において、制御部６４は、Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過した場合（ステップＳ４９においてＹＥＳ）、ステップＳ５０に遷移する。Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄをオン状態にしたタイミングから所定時間が経過していない場合（ステップＳ４９においてＮＯ）、ステップＳ４９が繰り返される。
【0078】
ステップＳ５０において、制御部６４は、Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄをオフ状態にする。この後、ステップＳ５１に遷移する。
【0079】
ステップＳ５１において、制御部６４は、更なる放電が必要であるか否か、即ち、ステップＳ４２～Ｓ５０の更なる実行が必要であるか否かを判定する。例えば、上述した所定時間が十分に長くない場合には、コンデンサ５４に蓄えられている電荷を十分に放電させるべく、複数回の放電が必要である。更なる放電が必要である場合（ステップＳ５１においてＹＥＳ）、ステップＳ４２以降の処理が再度実行される。更なる放電が不要である場合（ステップＳ５１においてＮＯ）、図７に示す処理が完了する。
【0080】
このように、本実施形態によれば、開閉器１６を開状態にした後に、スイッチング素子３４をオン状態にするため、コンデンサ５４に蓄えられた電荷がスイッチング素子３４を介して速やかに放電される。このため、本実施形態によれば、共振電圧のピークが著しく大きくなるのを防止することができ、ひいては、スイッチング素子３４等が破壊されるのを防止することができる。
【0081】
［第２実施形態］
第２実施形態による電力変換装置及びその制御方法について図８～図１８を用いて説明する。図８は、本実施形態による電力変換装置の構成を示す図である。図１～図７に示す第１実施形態による電力変換装置及びその制御方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略又は簡潔にする。
第２実施形態による電力変換装置及びその制御方法について図８～図１８を用いて説明する。図８は、本実施形態による電力変換装置の構成を示す図である。図１～図７に示す第１実施形態による電力変換装置及びその制御方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略又は簡潔にする。
【0082】
本実施形態による電力変換装置１０は、相電圧が最も高い相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４ｕ、又は、相電圧が最も低い相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４ｄをオン状態にするものである。
【0083】
図８に示すように、本実施形態による電力変換装置１０には、電圧センサ（検出部）２８が更に備えられている。電圧センサ２８に備えられた複数の入力端子は、電源線７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗにそれぞれ接続されている。電圧センサ２８は、交流電源１４の各相における相電圧を検出し得る。より具体的には、電圧センサ２８は、交流電源１４の各相における相電圧の瞬時値、即ち、電圧瞬時値を取得し得る。電圧センサ２８によって取得される電圧瞬時値は、制御装置２６に供給される。
【0084】
演算部５８には、判定部６２が更に備えられている。判定部６２は、記憶部６０に記憶されているプログラムが演算部５８によって実行されることによって実現され得る。
【0085】
判定部６２は、電圧センサ２８から供給される情報、即ち、電圧センサ２８の検出結果に基づいて、相電圧が最も高い相、又は、相電圧が最も低い相を判定し得る。相電圧は時間とともに変化するため、相電圧が最も高い相、及び、相電圧が最も低い相は、時間とともに変化する。
【0086】
制御部６４は、相電圧が最も高い相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４ｕ、又は、相電圧が最も低い相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４ｄを、順番にオン状態にし得る。
【0087】
本実施形態において、相電圧が最も高い相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４ｕ、又は、相電圧が最も低い相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４ｄを順番にオン状態にするのは、以下のような理由によるものである。即ち、スイッチング素子３４がオン状態になっているスイッチング素子３４が、相電圧が最も高い相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４ｕでもなく、相電圧が最も低い相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４ｄでもない場合、以下のようになる。このような場合において、開状態から閉状態への意図しない遷移が開閉器１６において生じた場合には、オン状態になっているスイッチング素子３４によって電源線７０が短絡状態となり、当該スイッチング素子３４に大電流が流れ、当該スイッチング素子３４が破壊されてしまう。一方、オン状態になっているスイッチング素子３４が、相電圧が最も高い相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４ｕ、又は、相電圧が最も低い相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４ｄである場合には、以下のようになる。即ち、オン状態になっているスイッチング素子３４は、導通しているダイオード３６に対して並列に接続されているスイッチング素子３４であるため、開状態から閉状態への意図しない遷移が開閉器１６において生じた場合であっても、特段の問題は生じない。このような理由により、本実施形態では、相電圧が最も高い相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４ｕ、又は、相電圧が最も低い相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４ｄを順番にオン状態にする。なお、開状態から閉状態への意図しない遷移は、例えば、開閉器１６がユーザ等によって操作されることによって生じ得る。
【0088】
図９は、開閉器を閉状態にした際の電流経路の例を示す図である。図９には、相電圧が最も高い相がＵ相であり、相電圧が最も低い相がＷ相である場合の例が示されている。相電圧が最も高い相がＵ相であり、相電圧が最も低い相がＷ相である場合、図９に示すように、ダイオード３６Ｕｕとダイオード３６Ｗｄとが導通する。このような場合には、ダイオード３６Ｕｕに対して並列に接続されたスイッチング素子３４Ｕｕをオン状態にしても、当該スイッチング素子３４Ｕｕが破壊されることはない。また、このような場合には、ダイオード３６Ｗｄに対して並列に接続されたスイッチング素子３４Ｗｄをオン状態にしても、当該スイッチング素子３４Ｗｄが破壊されることはない。従って、相電圧が最も高い相がＵ相であり、相電圧が最も低い相がＷ相である場合、コンデンサ５４に蓄えられた電荷がスイッチング素子３４Ｕｕを介して放電されている際に開閉器１６が閉状態に遷移したとしても、当該スイッチング素子３４Ｕｕは破壊されない。また、相電圧が最も高い相がＵ相であり、相電圧が最も低い相がＷ相である場合、コンデンサ５４に蓄えられた電荷がスイッチング素子３４Ｗｄを介して放電されている際に開閉器１６が閉状態に遷移したとしても、当該スイッチング素子３４Ｗｄは破壊されない。
【0089】
図１０は、開閉器を閉状態にした際の電流経路の他の例を示す図である。図１０には、相電圧が最も高い相がＶ相であり、相電圧が最も低い相がＵ相である場合の例が示されている。相電圧が最も高い相がＶ相であり、相電圧が最も低い相がＵ相である場合、図１０に示すように、ダイオード３６Ｖｕとダイオード３６Ｕｄとが導通する。このような場合には、ダイオード３６Ｖｕに対して並列に接続されたスイッチング素子３４Ｖｕをオン状態にしても、当該スイッチング素子３４Ｖｕが破壊されることはない。また、このような場合には、ダイオード３６Ｕｄに対して並列に接続されたスイッチング素子３４Ｕｄをオン状態にしても、当該スイッチング素子３４Ｕｄが破壊されることはない。従って、相電圧が最も高い相がＶ相であり、相電圧が最も低い相がＵ相である場合、コンデンサ５４に蓄えられた電荷がスイッチング素子３４Ｖｕを介して放電されている際に開閉器１６が閉状態に遷移したとしても、当該スイッチング素子３４Ｖｕは破壊されない。また、相電圧が最も高い相がＶ相であり、相電圧が最も低い相がＵ相である場合、コンデンサ５４に蓄えられた電荷がスイッチング素子３４Ｕｄを介して放電されている際に開閉器１６が閉状態に遷移したとしても、当該スイッチング素子３４Ｕｄは破壊されない。
【0090】
なお、上記では、相電圧が最も高い相がＵ相であり、相電圧が最も低い相がＷ相である場合の例と、相電圧が最も高い相がＶ相であり、相電圧が最も低い相がＵ相である場合の例とを示したが、相電圧が最も高い相と相電圧が最も低い相との組み合わせは、上記に限定されるものではない。他の組み合わせにおいても、上記と同様に考えることができる。
【0091】
図１１は、Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。図１１には、開閉器１６が開状態であり、且つ、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合の例が示されている。Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧よりも、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖの電圧、及び、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗの電圧の方が高い。このため、図１１に示すように、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖに蓄えられた電荷は、ダイオード３６Ｖｕを介して流れ、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗに蓄えられた電荷は、ダイオード３６Ｗｕを介して流れる。ダイオード３６Ｖｕ、３６Ｗｕを介して流れる電荷は、Ｕ相に対応するスイッチング素子３４Ｕｕを介して流れ、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕに流入する。このように、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合には、Ｕ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｕｕがオン状態になった際に、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が放電される。
【0092】
図１２は、Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。図１２には、開閉器１６が開状態であり、且つ、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＶ相に対応するコンデンサ５４Ｖである場合の例が示されている。Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖの電圧よりも、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧、及び、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗの電圧の方が高い。このため、図１２に示すように、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕに蓄えられた電荷は、ダイオード３６Ｕｕを介して流れ、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗに蓄えられた電荷は、ダイオード３６Ｗｕを介して流れる。ダイオード３６Ｕｕ、３６Ｗｕを介して流れる電荷は、Ｖ相に対応するスイッチング素子３４Ｖｕを介して流れ、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖに流入する。このように、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＶ相に対応するコンデンサ５４Ｖである場合には、Ｖ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｖｕがオン状態になった際に、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が放電される。
【0093】
図１３は、Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。図１３には、開閉器１６が開状態であり、且つ、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＷ相に対応するコンデンサ５４Ｗである場合の例が示されている。Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗの電圧よりも、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧、及び、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖの電圧の方が高い。このため、図１３に示すように、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕに蓄えられた電荷は、ダイオード３６Ｕｕを介して流れ、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖに蓄えられた電荷は、ダイオード３６Ｖｕを介して流れる。ダイオード３６Ｕｕ、３６Ｖｕを介して流れる電荷は、Ｗ相に対応するスイッチング素子３４Ｗｕを介して流れ、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗに流入する。このように、両端の電圧が最も低いコンデンサ５４がＷ相に対応するコンデンサ５４Ｗである場合には、Ｗ相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４Ｗｕがオン状態になった際に、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が放電される。
【0094】
図１４は、Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。図１４には、開閉器１６が開状態であり、且つ、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合の例が示されている。Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖの電圧、及び、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗの電圧よりも、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧の方が高い。このため、図１４に示すように、Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕに蓄えられた電荷は、スイッチング素子３４Ｕｄを介して流れる。スイッチング素子３４Ｕｄを介して流れる電荷は、Ｖ相に対応するダイオード３６Ｖｄと、Ｗ相に対応するダイオード３６Ｗｄとを介して流れる。Ｖ相に対応するダイオード３６Ｖｄを介して流れる電荷は、コンデンサ５４Ｖに流入し、Ｗ相に対応するダイオード３６Ｗｄを介して流れる電荷は、コンデンサ５４Ｗに流入する。このように、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＵ相に対応するコンデンサ５４Ｕである場合には、Ｕ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｕｄがオン状態になった際に、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が放電される。
【0095】
図１５は、Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。図１５には、開閉器１６が開状態であり、且つ、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＶ相に対応するコンデンサ５４Ｖである場合の例が示されている。Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧、及び、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗの電圧よりも、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖの電圧の方が高い。このため、図１５に示すように、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖに蓄えられた電荷は、スイッチング素子３４Ｖｄを介して流れる。スイッチング素子３４Ｖｄを介して流れる電荷は、Ｕ相に対応するダイオード３６Ｕｄと、Ｗ相に対応するダイオード３６Ｗｄとを介して流れる。Ｕ相に対応するダイオード３６Ｕｄを介して流れる電荷は、コンデンサ５４Ｕに流入し、Ｗ相に対応するダイオード３６Ｗｄを介して流れる電荷は、コンデンサ５４Ｗに流入する。このように、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＶ相に対応するコンデンサ５４Ｖである場合には、Ｖ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｖｄがオン状態になった際に、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が放電される。
【0096】
図１６は、Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子をオン状態にした際の放電経路を示す図である。図１６には、開閉器１６が開状態であり、且つ、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＷ相に対応するコンデンサ５４Ｗである場合の例が示されている。Ｕ相に対応するコンデンサ５４Ｕの電圧、及び、Ｖ相に対応するコンデンサ５４Ｖの電圧よりも、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗの電圧の方が高い。このため、図１６に示すように、Ｗ相に対応するコンデンサ５４Ｗに蓄えられた電荷は、スイッチング素子３４Ｗｄを介して流れる。スイッチング素子３４Ｗｄを介して流れる電荷は、Ｕ相に対応するダイオード３６Ｕｄと、Ｖ相に対応するダイオード３６Ｖｄとを介して流れる。Ｕ相に対応するダイオード３６Ｕｄを介して流れる電荷は、コンデンサ５４Ｕに流入し、Ｖ相に対応するダイオード３６Ｖｄを介して流れる電荷は、コンデンサ５４Ｖに流入する。このように、両端の電圧が最も高いコンデンサ５４がＷ相に対応するコンデンサ５４Ｗである場合には、Ｗ相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４Ｗｄがオン状態になった際に、コンデンサ５４に蓄えられた電荷が放電される。
【0097】
【0098】
ステップＳ６１において、制御部６４は、開閉器１６が閉状態から開状態に遷移したか否かを判定する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移した場合（ステップＳ６１においてＹＥＳ）、ステップＳ６２に遷移する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移していない場合（ステップＳ６１においてＮＯ）、図１７に示す処理が完了する。
【0099】
ステップＳ６２において、判定部６２は、電圧センサ２８の検出結果に基づいて、相電圧が最も高い相を判定する。この後、ステップＳ６３に遷移する。
【0100】
ステップＳ６３において、制御部６４は、相電圧が最も高い相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４ｕをオン状態にする。この後、ステップＳ６４に遷移する。
【0101】
ステップＳ６４において、制御部６４は、相電圧が最も高い相が変化したか否かを判定する。相電圧が最も高い相が変化していない場合（ステップＳ６４においてＮＯ）、ステップＳ６４が繰り返される。相電圧が最も高い相が変化した場合（ステップＳ６４においてＹＥＳ）、ステップＳ６５に遷移する。
【0102】
ステップＳ６５において、制御部６４は、オン状態になっていた上アーム側のスイッチング素子３４ｕをオフ状態にする。この後、ステップＳ６６に遷移する。
【0103】
ステップＳ６６において、制御部６４は、上アーム側のスイッチング素子３４ｕをオン状態にする処理が、全ての上アーム側のスイッチング素子３４ｕに対して完了したか否かを判定する。上アーム側の複数のスイッチング素子３４ｕのうちのいずれかのスイッチング素子３４ｕに対して当該処理が完了していない場合（ステップＳ６６においてＮＯ）、ステップＳ６２以降の処理が繰り返される。全ての上アーム側のスイッチング素子３４ｕに対して当該処理が完了した場合（ステップＳ６６においてＹＥＳ）、ステップＳ６７に遷移する。
【0104】
ステップＳ６７において、制御部６４は、更なる放電が必要であるか否か、即ち、ステップＳ６２～Ｓ６６の更なる実行が必要であるか否かを判定する。例えば、スイッチング素子３４ｕをオン状態に遷移させてからオフ状態に遷移させるまでの時間が十分に長くない場合には、コンデンサ５４に蓄えられている電荷を十分に放電させるべく、複数回の放電が必要である。更なる放電が必要である場合（ステップＳ６７においてＹＥＳ）、ステップＳ６２以降の処理が再度実行される。更なる放電が不要である場合（ステップＳ６７においてＮＯ）、図１７に示す処理が完了する。
【0105】
【0106】
ステップＳ７１において、制御部６４は、開閉器１６が閉状態から開状態に遷移したか否かを判定する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移した場合（ステップＳ７１においてＹＥＳ）、ステップＳ７２に遷移する。開閉器１６が閉状態から開状態に遷移していない場合（ステップＳ７１においてＮＯ）、図１８に示す処理が完了する。
【0107】
ステップＳ７２において、判定部６２は、電圧センサ２８の検出結果に基づいて、相電圧が最も低い相を判定する。この後、ステップＳ７３に遷移する。
【0108】
ステップＳ７３において、制御部６４は、相電圧が最も低い相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４ｄをオン状態にする。この後、ステップＳ７４に遷移する。
【0109】
ステップＳ７４において、制御部６４は、相電圧が最も低い相が変化したか否かを判定する。相電圧が最も低い相が変化していない場合（ステップＳ７４においてＮＯ）、ステップＳ７４が繰り返される。相電圧が最も低い相が変化した場合（ステップＳ７４においてＹＥＳ）、ステップＳ７５に遷移する。
【0110】
ステップＳ７５において、制御部６４は、オン状態になっていた下アーム側のスイッチング素子３４ｄをオフ状態にする。この後、ステップＳ７６に遷移する。
【0111】
ステップＳ７６において、制御部６４は、下アーム側のスイッチング素子３４ｄをオン状態にする処理が、全ての下アーム側のスイッチング素子３４ｄに対して完了したか否かを判定する。下アーム側の複数のスイッチング素子３４ｄのうちのいずれかのスイッチング素子３４ｄに対して当該処理が完了していない場合（ステップＳ７６においてＮＯ）、ステップＳ７２以降の処理が繰り返される。全ての下アーム側のスイッチング素子３４ｄに対して当該処理が完了した場合（ステップＳ７６においてＹＥＳ）、ステップＳ７７に遷移する。
【0112】
ステップＳ７７において、制御部６４は、更なる放電が必要であるか否か、即ち、ステップＳ７２～Ｓ７６の更なる実行が必要であるか否かを判定する。例えば、スイッチング素子３４ｄをオン状態に遷移させてからオフ状態に遷移させるまでの時間が十分に長くない場合には、コンデンサ５４に蓄えられている電荷を十分に放電させるべく、複数回の放電が必要である。更なる放電が必要である場合（ステップＳ７７においてＹＥＳ）、ステップＳ７２以降の処理が再度実行される。更なる放電が不要である場合（ステップＳ７７においてＮＯ）、図１８に示す処理が完了する。
【0113】
このように、本実施形態によれば、相電圧が最も高い相に対応する上アーム側のスイッチング素子３４ｕ、又は、相電圧が最も低い相に対応する下アーム側のスイッチング素子３４ｄを順番にオン状態にする。オン状態になっているスイッチング素子３４が、このようなスイッチング素子３４である際には、開状態から閉状態への意図しない遷移が開閉器１６において生じた場合であっても、スイッチング素子３４を介した電源線７０の短絡は生じない。従って、本実施形態によれば、スイッチング素子３４等の破壊をより良好に防止し得る電力変換装置１０を提供することができる。
【0114】
上記実施形態をまとめると以下のようになる。
【0115】
電力変換装置（１０）は、スイッチング素子（３４Ｕｕ、３４Ｖｕ、３４Ｗｕ、３４Ｕｄ、３４Ｖｄ、３４Ｗｄ）を含み、交流電源（１４）から開閉器（１６）を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ（１２）と、前記開閉器と前記コンバータとの間に設けられ、リアクトル（４６Ｕ、４６Ｖ、４６Ｗ、４８Ｕ、４８Ｖ、４８Ｗ）及びコンデンサ（５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗ）を含み、ノイズを除去するフィルタ（２４）と、前記開閉器を開状態にした後に、前記スイッチング素子をオン状態にすることで、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電させる制御部（６４）とを備える。このような構成によれば、開閉器を開状態にした後、コンデンサに蓄えられた電荷がスイッチング素子を介して速やかに放電される。このため、このような構成によれば、共振電圧のピークが著しく大きくなるのを防止することができ、ひいては、スイッチング素子３４等が破壊されるのを良好に防止することができる。
【0116】
前記交流電源は、多相の相電圧を供給する多相交流電源であり、前記コンバータは、前記交流電源の各相に対応して、互いに直列に接続された上アーム側の前記スイッチング素子及び下アーム側の前記スイッチング素子を有するパワー素子部（３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗ）を複数有し、前記フィルタは、前記交流電源の各相に対応して、前記リアクトル及び前記コンデンサを含み、前記制御部は、複数の前記パワー素子部の各々の上アーム側又は下アーム側の前記スイッチング素子を全てオン状態にすることで、前記交流電源の各相に対応して設けられた前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電させるようにしてもよい。このような構成によれば、両端の電圧が大きいコンデンサがいずれの場合であっても、当該コンデンサに蓄えられた電荷を、スイッチング素子を介して放電させることができる。
【0117】
前記制御部は、複数の前記パワー素子部の各々の上アーム側又は下アーム側の前記スイッチング素子を同時にオン状態にするようにしてもよい。このような構成によれば、スイッチング素子を順番にオン状態にする場合と比較して、放電に要する時間を短縮することができる。
【0118】
前記制御部は、複数の前記パワー素子部の各々の上アーム側又は下アーム側の前記スイッチング素子のいずれか１つをオン状態にするとともに、オン状態になる前記スイッチング素子を順番に切り換えるようにしてもよい。
【0119】
前記交流電源の各相における前記相電圧を検出する検出部（２８）を更に備え、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記相電圧が最も高い相に対応する上アーム側の前記スイッチング素子をオン状態にするようにしてもよい。このような構成によれば、開状態から閉状態への意図しない遷移が開閉器において生じた場合であっても、スイッチング素子を介して電源線が短絡されるのを防止することができ、ひいては、スイッチング素子が破壊されるのを防止することができる。
【0120】
前記交流電源の各相における前記相電圧を検出する検出部を更に備え、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記相電圧が最も低い相に対応する下アーム側の前記スイッチング素子をオン状態にするようにしてもよい。このような構成によれば、開状態から閉状態への意図しない遷移が開閉器において生じた場合であっても、スイッチング素子を介して電源線が短絡されるのを防止することができ、ひいては、スイッチング素子が破壊されるのを防止することができる。
【0121】
複数の前記パワー素子部は、互いに並列に接続され、前記パワー素子部の上アーム側の前記スイッチング素子と下アーム側の前記スイッチング素子とが接続されたノード（３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗ）には、対応する相の前記相電圧が供給されるようにしてもよい。
【0122】
電力変換装置の制御方法は、スイッチング素子を含み、交流電源から開閉器を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記開閉器と前記コンバータとの間に設けられ、リアクトル及びコンデンサを含み、ノイズを除去するフィルタと、前記開閉器及び前記スイッチング素子を制御する制御部とを備える電力変換装置の制御方法であって、前記開閉器を開状態にするステップ（Ｓ１）と、前記スイッチング素子をオン状態にすることで、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電させるステップ（Ｓ２）とを有する。
【符号の説明】
【0123】
１０：電力変換装置 １２：コンバータ
１４：交流電源 １６：開閉器
１８：平滑コンデンサ ５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗ：抵抗器
２４：フィルタ ２６：制御装置
２８：電圧センサ ２９：制御回路
３０：整流回路 ３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗ：パワー素子部
３４Ｕｄ、３４Ｕｕ、３４Ｖｄ、３４Ｖｕ、３４Ｗｄ、３４Ｗｕ：スイッチング素子
３６Ｕｄ、３６Ｕｕ、３６Ｖｄ、３６Ｖｕ、３６Ｗｄ、３６Ｗｕ：ダイオード
３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗ、５３Ｕ、５３Ｖ、５３Ｗ：ノード
４２ｄ、４２ｕ：出力線
４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗ、５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗ、６６Ｕ、６６Ｖ、６６Ｗ、６８Ｕ、６８Ｖ、６８Ｗ：入出力端子
４６Ｕ、４６Ｖ、４６Ｗ、４８Ｕ、４８Ｖ、４８Ｗ：リアクトル
５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗ：コンデンサ ５６Ｕ、５６Ｖ、５６Ｗ：抵抗器
５８：演算部 ６０：記憶部
６２：判定部 ６４：制御部
７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗ：電源線
１４：交流電源 １６：開閉器
１８：平滑コンデンサ ５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗ：抵抗器
２４：フィルタ ２６：制御装置
２８：電圧センサ ２９：制御回路
３０：整流回路 ３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗ：パワー素子部
３４Ｕｄ、３４Ｕｕ、３４Ｖｄ、３４Ｖｕ、３４Ｗｄ、３４Ｗｕ：スイッチング素子
３６Ｕｄ、３６Ｕｕ、３６Ｖｄ、３６Ｖｕ、３６Ｗｄ、３６Ｗｕ：ダイオード
３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗ、５３Ｕ、５３Ｖ、５３Ｗ：ノード
４２ｄ、４２ｕ：出力線
４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗ、５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗ、６６Ｕ、６６Ｖ、６６Ｗ、６８Ｕ、６８Ｖ、６８Ｗ：入出力端子
４６Ｕ、４６Ｖ、４６Ｗ、４８Ｕ、４８Ｖ、４８Ｗ：リアクトル
５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗ：コンデンサ ５６Ｕ、５６Ｖ、５６Ｗ：抵抗器
５８：演算部 ６０：記憶部
６２：判定部 ６４：制御部
７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗ：電源線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】