(57)【要約】【課題】インバータに設ける補助共振転流回路を小型軽量化し、そのコストを低減する。【解決手段】  電力変換装置１は、直流電源２の電力を３相交流に変換してモータ３へ供給する。主スイッチ素子のＩＧＢＴ−Ｓ１〜Ｓ６は、インバータの３相の上下アームを構成する。コンデンサＣｒ１，Ｃｒ２は、直流電源２の電圧を分圧する。３相で共有するコイルＬｒの一端は、分圧点Ｅｒに接続される。補助スイッチ素子であるＩＧＢＴのＳｒ１とＳｒ２，Ｓｒ３とＳｒ４，Ｓｒ５とＳｒ６は、対として双方向スイッチを構成する。３相の双方向スイッチは、それぞれコイルＬｒの他端と、インバータの３相の出力点に接続される。コントローラ４は、コイルＬｒに複数の相電流が流れると判断した場合、少なくとも一相の電流を予め設定された大きさより小さくなるようにＩＧＢＴ−Ｓｒ１〜ＳＲ６を制御する。【選択図】図１
2010233306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源を多相交流に変換する電力変換装置であって、
前記直流電源の両端子間に直列接続された一対の主スイッチ素子で構成されて当該一対の主スイッチ素子の相互接続点を各相の出力点とする主スイッチング回路が、前記多相交流の各相毎に設けられた主スイッチング手段と、
前記直流電源の電圧を分圧する２つのコンデンサと、
前記二つのコンデンサによる分圧点に一端が接続された一つのコイルと、
前記コイルの他端と前記各相の出力点との間を接続する複数の補助スイッチ素子と、
前記コイルに複数の相電流が流れると判断した場合、少なくとも一つの相に流れる電流を予め設定された大きさより小さくなるように前記複数の補助スイッチ素子を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記コイルに２つの相電流が流れると判断した場合、何れか一方の相電流が前記コイルに流れないように前記補助スイッチ素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記コイルに２つの相電流が流れると判断した場合、何れか一方の相電流が流れる時間を短縮するように前記補助スイッチ素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記一方の相は、その時の相電流の絶対値が小さい方の相とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記一方の相は、その時の電圧指令値が大きい方の相とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記一方の相は、その時の電圧指令値が小さい方の相とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力をスイッチングにより交流電力に変換する電力変換装置に係り、特に主スイッチ素子の損失を低減する補助回路を設けた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータの主スイッチ素子の損失を低減するために、補助共振転流回路を用いてソフトスイッチングを行わせる技術が知られている。この補助共振転流回路は、インバータの各相毎に設けられ、リアクトルと補助スイッチ素子の直列接続回路にコンデンサを並列接続した構成である。直流電源電圧を２つの直列コンデンサで分圧し、この分圧点から各相の上下アームの接続点まで、それぞれ補助共振転流回路を接続している。そして、スイッチングさせるアームに対応した補助スイッチ素子をオンしてリアクトルとコンデンサとを共振させることにより、主スイッチ素子のソフトスイッチングを実現している（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２７７５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、上記従来の補助共振転流回路は、各相毎に独立に設けられているため、３相インバータの場合は、３つのリアクトルと３つのコンデンサが必要となり、インバータの大型化やコスト増加につながるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、本発明は、電力変換装置に、直流電源の電圧を分圧する二つのコンデンサと、二つのコンデンサによる分圧点に一端が接続された一つのコイルと、コイルの他端と多相交流の各相の出力点との間を接続する複数の補助スイッチ素子とを備え、前記コイルに複数の相電流が流れると判断した場合、少なくとも一つの相に流れる電流を予め設定された大きさより小さくなるように前記複数の補助スイッチ素子を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電力変換装置の主スイッチ回路をソフトスイッチングさせるためのコイルが一つで済むようになるため、電力変換装置を小型化し、コストを低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る電力変換装置の実施形態の構成を示すシステム構成図である。
【図２】実施形態における相電流が正の場合（モータ電流Ｉｕ＞０）のソフトスイッチングの基本動作を示すタイムチャートである。
【図３】実施形態における相電流が負の場合（モータ電流Ｉｕ＜０）のソフトスイッチングの基本動作を示すタイムチャートである。
【図４】１制御周期分の３相ＰＷＭ駆動信号の例（電圧指令値：Ｕ相＞Ｖ相＞Ｗ相の場合）を示すタイムチャートである。
【図５】３相正弦波電圧指令を示すタイムチャートである。
【図６】３相補助電流の流し方を説明するタイムチャートである（Ｉｒ１＞０，Ｉｒ２＞０，Ｉｒ３＜０）。
【図７】補助電流Ｉｒ１，Ｉｒ２の動作時間が重なる場合の回避制御を示すタイムチャートである。
【図８】実施形態の電力変換装置における補助スイッチ制御を説明するフローチャートである。
【図９】２つの相の補助電流の衝突時に、負荷電流絶対値の小さい方の相の補助電流を抑止する衝突回避処理の詳細フローチャートである。
【図１０】２つの相の補助電流の衝突時に、電圧指令値の小さい方の相の補助電流を抑止する衝突回避処理の詳細フローチャートである。
【図１１】２つの相の補助電流の衝突時に、負荷電流絶対値の小さい方の相の補助電流を調整する衝突回避処理の詳細フローチャートである。
【図１２】２つの相の補助電流の衝突時に、電圧指令値の小さい方の相の補助電流を調整する衝突回避処理の詳細フローチャートである。
【図１３】２つの相の補助電流の衝突時に、重なり時間により一方の相の補助電流を抑止する衝突回避処理の詳細フローチャートである。
【図１４】２つの相の補助電流の衝突時に、重なり時間により一方の相の補助電流を調整する衝突回避処理の詳細フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る電力変換装置の実施形態を説明する電力変換システムの構成図である。尚、本実施形態では、電力変換装置は、直流を３相交流へ変換しているが、変換する交流は、３相に限らず、４相以上の多相交流であってもかまわない。
【０００９】
図１において、電力変換システムは、３相インバータである電力変換装置１と、電力変換装置１に直流電圧Ｅｄを供給する直流電源２と、電力変換装置１が直流から３相交流に変換した電力を消費する負荷としてのモータ３と、電力変換装置１を制御するコントローラ４とを備える。
【００１０】
電力変換装置１は、それぞれＩＧＢＴを用いた主スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６と、各主スイッチ素子に逆並列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を備えている。それぞれ直列接続された主スイッチ素子の対、Ｓ１とＳ２，Ｓ３とＳ４，Ｓ５とＳ６とは、それぞれインバータの各相の上アームと下アームとを構成している。即ち、主スイッチ素子Ｓ１のエミッタと主スイッチ素子Ｓ２のコレクタが接続され、この接続点が３相交流Ｕ相の出力点となり、モータ３のＵ相が接続されている。同様に、主スイッチ素子Ｓ３のエミッタと主スイッチ素子Ｓ４のコレクタが接続され、この接続点が３相交流Ｖ相の出力点となり、モータ３のＶ相が接続されている。同様に、主スイッチ素子Ｓ５のエミッタと主スイッチ素子Ｓ６のコレクタが接続され、この接続点が３相交流Ｗ相の出力点となり、モータ３のＷ相が接続されている。
【００１１】
主スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５の各コレクタは、直流電源２の正極に接続され、主スイッチ素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６の各エミッタは、直流電源２の負極に接続されている。主スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６の各ゲートは、コントローラ４が出力する制御信号により駆動される。
【００１２】
コントローラ４は、図示しない電流センサが検出するモータ３へ流れる各相の負荷電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを合わせて負荷電流ＩＬと呼ぶ）と、図示しない回転センサが検出するモータ３の回転位置と、図外の上位装置から与えられる電圧指令値に基づいて、各主スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６をＰＭＷ制御する制御信号を生成して、各主スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６のゲートへ出力する。
【００１３】
また、図１において、主スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６のソフトスイッチングを行うための補助回路として、電解コンデンサを用いたコンデンサＣｒ１、Ｃｒ２と、コイルＬｒと、ＩＧＢＴを用いた補助スイッチ素子Ｓｒ１〜Ｓｒ６が設けられている。
【００１４】
コンデンサＣｒ１とＣｒ２とは互いに容量が等しく、両者が直列接続された両端が直流電源２の正極及び負極に接続され、直流電源２の直流電圧Ｅｄを分圧している。この分圧点の電圧をＥｒとする。それぞれダイオードを内蔵する補助スイッチ素子Ｓｒ１とＳｒ２，Ｓｒ３とＳｒ４，Ｓｒ５とＳｒ６は、それぞれ逆方向に直列接続されて、双方向スイッチ回路を構成している。コイルＬｒの一端は、コンデンサＣｒ１とＣｒ２によるＥｄの分圧点Ｅｒに接続され、コイルＬｒの他端は、補助スイッチ素子で構成された３つの双方向スイッチの一端に接続されている。３つの双方向スイッチ回路の他端は、インバータの各相の出力点にそれぞれ接続されている。以上の接続により、本発明では、１つのコイルＬｒを３相の補助回路が共用している。
【００１５】
コントローラ４は、各補助スイッチ素子Ｓｒ１〜Ｓｒ６のオンオフを制御する制御信号を生成して、各補助スイッチ素子Ｓｒ１〜Ｓｒ６のゲートへ出力する。
【００１６】
特に限定されないが本実施形態では、コントローラ４は、演算処理装置ＣＰＵと、プログラムＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサで構成されている。そして、コントローラ４の制御機能は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現されている。
【００１７】
ここで、補助スイッチ素子Ｓｒ１とＳｒ２から成る双方向スイッチに流れる補助電流をＩｒ１、補助スイッチ素子Ｓｒ３とＳｒ４から成る双方向スイッチに流れる補助電流をＩｒ２、補助スイッチ素子Ｓｒ５とＳｒ６から成る双方向スイッチに流れる補助電流をＩｒ３とする。負荷電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）、並び補助電流（Ｉｒ１，Ｉｒ２，Ｉｒ３）の極性について、図１に示される方向を正と定義する。
【００１８】
図２、図３は、Ｕ相を例にした１相分の補助回路によるソフトスイッチング制御の基本動作を示すタイムチャートである。主スイッチ素子Ｓ１がオフ状態からオン状態になるまでの時間をＴｒをとし，主スイッチ素子Ｓ１のオン状態から補助スイッチ素子のオフ状態になるまでの時間をＴｆとし、補助スイッチ素子のオン動作時間をＴｒ＋Ｔｆとする。
【００１９】
すなわち、主スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２からなる上下アームの相補ＰＷＭ信号のデッドタイム（Ｔｄ）中に、モータ相電流の極性によって、それぞれの相の双方向スイッチを構成する補助スイッチ素子のいずれかの１つをオン動作をさせることにより、補助回路のコイルＬｒへ電流を流させ、モータ３の相電流の相当分電流が流された時点で、主スイッチ素子をオンさせ、その時の主スイッチ素子はゼロ電流スイッチングが実現される。主スイッチ素子のオン後、その主スイッチ素子の電流が増加することに伴い、補助回路の電流が減少し、補助回路の電流がゼロの時点において補助スイッチ素子をオフさせる。
【００２０】
各相の負荷電流ＩＬ（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）が正の場合、各相の補助スイッチ素子（Ｓｒ１，Ｓｒ３，Ｓｒ５）が主スイッチ素子（Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５）のタイミングに合わせて動作する。
【００２１】
補助スイッチ素子のオン時間は、
Ｔｒ＝ＩＬ×Ｌｒ／Ｅｒ                …（１）
Ｔｆ＝ＩＬ×Ｌｒ／（Ｅｄ−Ｅｒ）      …（２）
となる。
ここで、Ｔｒは、Ｌｒ／Ｅｒの電流変化率で０［Ａ］からＩＬ［Ａ］まで変化する時間［ｓ］、Ｔｆは、Ｌｒ／（Ｅｄ−Ｅｒ）の電流変化率でＩＬ［Ａ］から０［Ａ］まで変化する時間［ｓ］、Ｕ相の主スイッチ素子Ｓ１のタイミングに合わせ、補助スイッチ素子の動作タイミングを図２に示す。
【００２２】
一方、負荷電流ＩＬ（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）が負の場合、それぞれ相の補助スイッチ素子（Ｓｒ２，Ｓｒ４，Ｓｒ６）が主スイッチ素子（Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６）のタイミングに動作する。
【００２３】
補助スイッチ素子のオン動作にかかる立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆは、
Ｔｒ＝−ＩＬ×Ｌｒ／（Ｅｄ−Ｅｒ）    …（３）
Ｔｆ＝−ＩＬ×Ｌｒ／Ｅｒ              …（４）
となる。
Ｔｒは、Ｌｒ／（Ｅｄ−Ｅｒ）の電流変化率で０［Ａ］からＩＬ［Ａ］まで変化する時間［ｓ］、Ｔｆは、Ｌｒ／Ｅｒの電流変化率でＩＬ［Ａ］から０［Ａ］まで変化する時間［ｓ］、Ｕ相の主スイッチ素子Ｓ２のタイミングに合わせ、補助スイッチ素子の動作タイミングを図３に示す。
【００２４】
補助スイッチ素子が主スイッチ素子の相補ＰＷＭ信号のデッドタイム（Ｔｄ）中に動作しているため、それぞれの補助スイッチ素子の立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆは、
Ｔｒ＜Ｔｄ，Ｔｆ＜Ｔｄ                  …（５）
が成立つ。
【００２５】
一方、直流電源２の電圧ＥｄがコンデンサＣｒ１，Ｃｒ２により１／２に分圧されるので、分圧点の電圧Ｅｒは、
Ｅｒ＝Ｅｄ／２                          …（６）
となり、また、
Ｔｒ＝｜ＩＬ｜×Ｌｒ／（Ｅｄ／２）      …（７）
Ｔｆ＝Ｔｒ                              …（８）
となる。
【００２６】
コントローラ４は、一般的な三角波比較ＰＷＭ方式により、主スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ６を制御する。この原理は、３相正弦波電圧指令と搬送波である三角波を比較することにより、パルス列（ＰＷＭ）が得られる。各相ＰＷＭのパルス幅（時間）が電圧指令の振幅によって変わってくるが、その出力パルス幅がそれぞれの指令値より一義的に決められ、電圧ベクトルの出力時間は計算式から求めることができる（例えば、Relationship Between Space-Vector Modulation and Three-Phase Carrier-based PWM : A Comprehensive Analysis, Keliang Zhou & Danwei Wang, IEEE Trans.On Industrial Electronics Vol.49,No.1,pp.187-196,Feb.2002.）。
【００２７】
図４に、３相電圧指令がＵ相＞Ｖ相＞Ｗ相の場合の、３相ＰＷＭパルス出力（１周期分）を示す。２相の電圧指令値が近づいていくと、生成されるパルスの幅も近くなるが、電圧指令値が等しくなると、パルスの幅も同じになる。
【００２８】
図５に示されるような３相正弦波電圧指令値によるモータ駆動において、それらの相電圧は正弦波一周期の内に、３０°から角度６０°毎に６回、いずれかの２相の電圧値が近づき、３０＋６０×ｎ（ｎ＝０，１，２，３，４，５）の時点で等しくなる。
【００２９】
３相インバータのソフトスイッチングに関しては、各相の駆動用ＰＷＭパルスのオンタイミングに合わせ、それぞれの相に補助電流を流させることにする。
【００３０】
図６は、Ｉｒ１＞０，Ｉｒ２＞０，Ｉｒ３＜０のケースの補助電流の流し方（ＰＷＭの１制御周期）を示すタイムチャートである。図中において、主スイッチ素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ６のＰＷＭのオンタイミングに合わせて、各相の補助電流（Ｉｒ１，Ｉｒ２，Ｉｒ３）は、モータ３の相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｖ）まで流せる。すなわち、
Ｉｒ１（peak）＝Ｉｕ，Ｉｒ２（peak）＝Ｉｖ，Ｉｒ３（peak）＝Ｉｗ    …（９）
となるように、式（１）〜（４）より補助スイッチ素子のオン時間を決定する。
【００３１】
しかし、Ｕ相とＶ相の電圧指令値が近づくと主スイッチ素子Ｓ１をオンさせてから、主スイッチ素子Ｓ３をオンさせるまでの時間（Ｔａ）が短くなり、または、補助電流Ｉｒ１、補助電流Ｉｒ２のピーク値が増加すると、Ｔｆ１＋Ｔｒ２＞Ｔａとなり、Ｕ、Ｖ２相の補助電流の動作時間が重なることになる。
【００３２】
図７は、Ｕ相とＶ相の２相の補助動作の衝突とその回避を説明するタイムチャートである。オン時間がＵ相の主スイッチ素子Ｓ１のオン動作に伴うＵ相の補助電流Ｉｒ１が流れている最中に，Ｖ相の主スイッチ素子Ｓ３のオンタイミングが近づいて、Ｖ相の補助電流Ｉｒ２を流そうとする場合、Ｕ相とＶ相の２相の補助電流のオン時間が重なる。そこで、そのＰＷＭ制御周期中に、２相のソフトスイッチングの補助電流の時間衝突が発生する。
【００３３】
また、図４から分かるように、２つソフトスイッチング相の衝突を起きないために、その時点の電圧ベクトルの出力時間（ＴａまたはＴｂ）は、先行したソフトスイッチング相のオン時間Ｔｆと、その後のソフトスイッチング相のオン時間Ｔｒの時間合わせより長くするのは必須である。
【００３４】
そこで、それぞれの相の時間合わせを計算し、次に電圧ベクトルの出力時間を比較し、２つの相の補助電流が流れる時間の衝突を予測する。
【００３５】
Ｕ相とＶ相の電流極性が一致すれば、Ｕ相・Ｖ相の時間合わせＴｕｖを計算する。
【００３６】
Ｔｕｖ＝Ｔｆ１＋Ｔｒ２                  …（１０）
Ｖ相とＷ相の電流極性が一致すれば、Ｖ相・Ｗ相の時間合わせＴｖｗを計算する。
【００３７】
Ｔｖｗ＝Ｔｆ２＋Ｔｒ３                  …（１１）
Ｗ相とＵ相の電流極性が一致すれば、Ｗ相・Ｕ相の時間合わせＴｗｕを計算する。
【００３８】
Ｔｗｕ＝Ｔｒ３＋Ｔｒ１                  …（１２）
すなわち、式（１０），（１１），（１２）が，その時点の電圧ベクトルの出力時間より小さくなれば、該当相における補助電流のオン時間の重なりが発生する。
【００３９】
このような２つの相の補助電流のオン時間衝突の回避方法は、次の〔１〕、〔２〕、〔３〕の３通りの方法がある。
【００４０】
〔１〕２つの相の補助電流を同時にオンさせないために、いずれかの相の補助電流を０として、当該相のソフトスイッチングを行なわない。
【００４１】
本発明では、補助回路にコイルＬｒが１つしかないため、コイルＬｒへ同時に２つ相の補助電流を流さないように、２つの相の補助電流のオン時間の衝突が予測される場合には、いずれかの相の補助電流を０として、当該相のソフトスイッチングを行なわないように制御する。例えば、Ｕ相とＶ相の補助電流の衝突が予測される場合、Ｕ相の補助電流Ｉｒ１あるいはＶ相の補助電流Ｉｒ２のいずれかをゼロにすることにより、２相の補助電流が同時にオンとなる衝突が回避される。
【００４２】
〔２〕２つの相の補助電流を同時にオンさせないために、いずれかの相の補助スイッチ素子のオン時間を短くなるように制御する。
【００４３】
本発明では、補助回路にコイルＬｒが１つしかないため、コイルＬｒへ同時に２つ相の補助電流を流さないように、２つの相の補助電流オン時間の衝突が予測される場合には、いずれかの相の補助スイッチ素子のオン時間を短くするように制御する。
【００４４】
式（１）、（２）、（３）、（４）から分かるように、補助スイッチ素子のオン時間（Ｔｒ，Ｔｆ）は、それぞれ相の補助電流に比例している。そこで、ある相の補助スイッチ素子のオン時間を短くすれば、その相に流す補助電流がモータの電流より小さく抑えられる。
【００４５】
図８に示すように、Ｕ相の補助電流Ｉｒ１と、一点鎖線で示すＶ相の補助電流Ｉｒ２との衝突が予測される場合、Ｖ相の補助電流Ｉｒ２を実線で示すように小さくし、Ｖ相の補助スイッチ素子のオン時間を短くすることにより、２相の同時オン時間の衝突が回避される。
【００４６】
〔３〕２つの相の補助電流のオン時間が重なる時間と所定時間との比較により、上記〔１〕と〔２〕の回避ロジックを切替える。
【００４７】
本発明では、補助回路にコイルＬｒが１つしかないため、コイルＬｒへ同時に２つ相の補助電流を流さないように、オン時間の重なりが所定時間より短い場合には、いずれかの相の補助電流を小さくする。一方、その重なり時間が所定時間より長い場合には、いずれかの相の補助電流を０として、当該相のソフトスイッチングを行なわないように制御する。
【００４８】
なお、上記のオン時間衝突の回避方法は、次のように補助電流の衝突が予測されるときの各相の負荷電流あるいは各相の電圧指令値の大きさにより、補助電流が抑止又は低減されることにより調整される相（以下、調整相と呼ぶ）を決めることにする。
【００４９】
〔３−Ａ〕オン時間衝突の２つ補助電流相に対して、負荷電流絶対値の小さい方の相のソフトスイッチングを行わない、あるいは、その相の補助電流オン時間を短くする。
【００５０】
〔３−Ｂ〕オン時間衝突の２つ補助電流相に対して、電圧指令値の大きい方（あるいは小さい方）の相の補助電流を０として、当該相のソフトスイッチングを行なわないように制御する、あるいは、その相の補助電流のオン時間を短くするように制御する。
【００５１】
次に、図８乃至図１４のフローチャートを参照して、コントローラ４が行う補助回路の電流制御方法を説明する。図８は、コントローラ４による補助回路のオン時間設定を説明するフローチャートである。まずステップ（以下、ステップをＳと略す）１０において、コントローラ４は、電流センサが測定したモータ３に流れる３相負荷電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を読み込む。次いでＳ１２において、コントローラ４は、補助電流の初期値をＳ１０の測定値に設定する。即ち、Ｕ相の初期値Ｉｒ１＝Ｉｕ，Ｖ相の初期値Ｉｒ２＝Ｉｖ，Ｗ相の初期値Ｉｒ３＝Ｉｗとする。
【００５２】
次いでＳ１４において、コントローラ４は、各相の補助スイッチ素子のオン動作時間（Ｔｒ、Ｔｆ）を式（７）、式（８）により計算する。次いでＳ１６において、コントローラ４は、主スイッチ素子のＰＷＭの電圧ベクトルの出力時間、言い換えれば、ある主スイッチ素子をオンさせてから別の主スイッチ素子をオンさせるまでの時間（図４のＴａ、Ｔｂに相当）を計算する。次いでＳ１８において、コントローラ４は、電圧ベクトルの出力時間に合わせて、補助スイッチ素子のオン時間を式（１０），式（１１），式（１２）により計算する。
【００５３】
次いでＳ２０において、コントローラ４は、ＰＷＭの電圧ベクトルの出力時間（Ｔａ，Ｔｂ）が補助スイッチ素子のオン動作時間（Ｔｒ＋Ｔｆ）より短いか否かを判定する。Ｓ２０の判定において、ＰＷＭの電圧ベクトルの出力時間が補助スイッチ素子のオン動作時間以上であれば、コントローラ４は、衝突回避処理を行うことなく、補助回路のオン時間設定が完了する。
【００５４】
Ｓ２０の判定において、ＰＷＭの電圧ベクトルの出力時間が補助スイッチ素子のオン動作時間より短ければ、コントローラ４は、Ｓ２２へ進み、衝突回避処理を行った後に、補助回路のオン時間設定が完了する。
【００５５】
図９乃至図１４は、図８のＳ２２における衝突回避処理の詳細例をそれぞれ示すサブルーチンのフローチャートである。
【００５６】
図９は、衝突回避処理−１を示すフローチャートである。この実施形態は、２つの相の補助スイッチの動作時間が衝突すると予測された場合、そのときの負荷電流により、何れか一方の相の補助電流をゼロとし、当該相のソフトスイッチングを行わない場合である。
【００５７】
まずＳ３２において、コントローラ４は、時間衝突する２つの相に対して、その時の負荷電流の絶対値の小さい方の相を調整相として選択する。次いでＳ３４で、コントローラ４は、調整相の補助スイッチのオン時間（Ｔｒ、Ｔｆ）をゼロにして、言い換えれば、調整相の補助スイッチ素子をオンすること無くオフ状態を維持させるようにして、メインルーチンへリターンする。
【００５８】
図１０は、衝突回避処理−２を示すフローチャートである。この実施形態は、２つの相の補助スイッチの動作時間が衝突すると予測された場合、そのときの電圧指令値の小さい方の相の補助電流をゼロとし、当該相のソフトスイッチングを行わない実施形態である。
【００５９】
まずＳ４２において、コントローラ４は、時間衝突する２つの相に対して、その時の電圧指令値の小さい方の相を調整相として選択する。次いでＳ４４で、コントローラ４は、調整相の補助スイッチのオン時間（Ｔｒ、Ｔｆ）をゼロにして、言い換えれば、調整相の補助スイッチ素子をオンすること無くオフ状態を維持させるようにして、メインルーチンへリターンする。
【００６０】
図１１は、衝突回避処理−３を示すフローチャートである。この実施形態は、２つの相の補助スイッチの動作時間が衝突すると予測された場合、そのときの負荷電流の絶対値の小さい方の相の補助電流を小さくして、２つの相の衝突を回避する実施形態である。
【００６１】
まずＳ５２において、コントローラ４は、時間衝突する２つの相に対して、その時の負荷電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の絶対値の小さい方の相を調整相として選択する。次いでＳ５４で、コントローラ４は、調整相の補助スイッチのオン時間（Ｔｒ、Ｔｆ）を短くして、２つの相の時間合わせが電圧ベクトルの出力時間（Ｔａ，Ｔｂ）より短くなるよう調整
して、メインルーチンへリターンする。
【００６２】
図１２は、衝突回避処理−４を示すフローチャートである。この実施形態は、２つの相の補助スイッチの動作時間が衝突すると予測された場合、そのときの電圧指令値の小さい方（あるいは大きい方）の相の補助電流を小さくして、２つの相の衝突を回避する実施形態である。この実施例は、３相交流の位相が進むに従って、そのときの電圧指令値の小さい方（あるいは大きい方）の相が順次入れ替わるので、各相に均等にソフトスイッチングを行うことができる。
【００６３】
まずＳ６２において、コントローラ４は、時間衝突する２つの相に対して、その時の電圧指令値の小さい方の相を調整相として選択する。次いでＳ６４で、コントローラ４は、調整相の補助スイッチのオン時間（Ｔｒ、Ｔｆ）を短くして、２つの相の時間合わせが電圧ベクトルの出力時間（Ｔａ，Ｔｂ）より短くなるよう調整して、メインルーチンへリターンする。
【００６４】
図１３は、衝突回避処理−５を示すフローチャートである。この実施形態は、２つの相の補助スイッチの動作時間が衝突すると予測された場合、そのときの負荷電流ならびに重なり時間により補助電流を調整して、２つの相の衝突を回避する実施形態である。
【００６５】
まずＳ７２において、コントローラ４は、時間衝突する２つの相に対して、式（１０）、（１１）、（１２）により、補助スイッチ素子のオン時間の重なり時間を予測する。次いでＳ７４で、コントローラ４は、重なり時間が所定時間を超えているか否かを判定する。Ｓ７４の判定で、重なり時間が所定時間を超えていれば、図９に示したＳ３０の衝突回避処理−１を実行してリターンする。Ｓ７４の判定で、重なり時間が所定時間を超えていなければ、図１０に示したＳ４０の衝突回避処理−２を実行してリターンする。
【００６６】
図１４は、衝突回避処理−６を示すフローチャートである。この実施形態は、２つの相の補助スイッチの動作時間が衝突すると予測された場合、そのときの負荷電流ならびに重なり時間により補助電流を調整して、２つの相の衝突を回避する実施形態である。
【００６７】
まずＳ８２において、コントローラ４は、時間衝突する２つの相に対して、式（１０）、（１１）、（１２）により、補助スイッチ素子のオン時間の重なり時間を予測する。次いでＳ８４で、コントローラ４は、重なり時間が所定時間を超えているか否かを判定する。Ｓ７４の判定で、重なり時間が所定時間を超えていれば、図１１に示したＳ５０の衝突回避処理−３を実行してリターンする。Ｓ８４の判定で、重なり時間が所定時間を超えていなければ、図１２に示したＳ６０の衝突回避処理−４を実行してリターンする。
【００６８】
以上説明した本実施形態によれば、電力変換装置に、直流電源の電圧を分圧する二つのコンデンサと、二つのコンデンサによる分圧点に一端が接続された一つのコイルと、コイルの他端と多相交流の各相の出力点との間を接続する複数の補助スイッチ素子とを備え、前記コイルに複数の相電流が流れると判断した場合、少なくとも一つの相に流れる電流を予め設定された大きさより小さくなるように前記複数の補助スイッチ素子を制御するので、主スイッチ素子をソフトスイッチングさせるためのコイルの数が３から１に減少し、電力変換装置の重量及び容積と、そのコストを低減することができるという効果がある。
【００６９】
また本実施形態によれば、コイルに２つの相の電流が流れると判断した場合、何れか一方の相の電流がコイルに流れないように補助スイッチ素子を制御するので、２つの相の電流がコイルで干渉することが無くなる。
【００７０】
また本実施形態によれば、コイルに２つの相電流が流れると判断した場合、何れか一方の相電流が流れる時間を短縮するように補助スイッチ素子を制御するので、可能な限りソフトスイッチングを行うことができるという効果がある。
【００７１】
また本実施形態によれば、コイルに流れる電流を調整する方の相は、その時の相電流の絶対値が小さい方とすることにより、ソフトスイッチングの効果を最も大きくできる。
【００７２】
また本実施形態によれば、コイルに流れる電流を調整する方の相は、その時の電圧指令値が大きい方の相とすることにより、３相交流の位相が進むに従って電流調整する相が順次変化し、ソフトスイッチングによる主スイッチ素子の損失低減効果が各相に均等に分配されるという効果がある。
【００７３】
また本実施形態によれば、コイルに流れる電流を調整する方の相は、その時の電圧指令値が小さい方の相とすることにより、３相交流の位相が進むに従って電流調整する相が順次変化し、ソフトスイッチングによる主スイッチ素子の損失低減効果が各相に均等に分配されるという効果がある。
【符号の説明】
【００７４】
１  電力変換装置
２  直流電源
３  モータ
４  コントローラ（制御手段）
Ｃｒ１，Ｃｒ２  コンデンサ
Ｌｒ  コイル
Ｓ１〜Ｓ６  ＩＧＢＴ（主スイッチ素子）
Ｓｒ１〜Ｓｒ６  ＩＧＢＴ（補助スイッチ素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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