(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から出力される出力電力を変換し、所望の直流電圧を得るブリッジ整流回路と、
前記出力電圧とグランド電圧とを比較して、前記出力電力の電圧である出力電圧が前記グランド電圧より大きいときに「１」、前記出力電圧が前記グランド電圧より小さいときに「０」となる第１方形波を生成する第１コンパレータ、及び、前記第１方形波が「１」のときに前記出力電圧の時間積分を行い、前記第１方形波が「０」のときに一定値を出力することで鋸波を生成する積分回路を有する鋸波発生回路と、
前記直流電圧に依存して決定する出力電圧指令値と前記鋸波とを比較して、前記鋸波が前記出力電圧指令値より大きいときに「１」、前記鋸波が前記出力電圧指令値より小さいときに「０」となる第２方形波を生成する第２コンパレータと、
前記第２方形波の「１」又は「０」に応じて、前記ブリッジ整流回路を駆動させるためのゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号生成回路とを備え、
前記鋸波発生回路は、前記積分回路が出力した複数の前記鋸波の全波を整流することによって、前記鋸波の波高値を検出する全波整流回路と、前記鋸波を前記波高値で除すことによって、前記鋸波の前記波高値を「１」に規格化した規格化鋸波を出力する除算回路とを更に備えている、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記出力電圧指令値は、前記規格化鋸波の「０」から「１」までの範囲で与えられ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】
前記積分回路は、前記第１方形波が「０」のときに、積分値をリセットすることで一定値を出力し、鋸波を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
交流電源から出力される出力電力をブリッジ整流回路により変換し、所望の直流電圧を得る電力変換方法において、
交流電源から出力される出力電力の電圧である出力電圧とグランド電圧とを比較して、前記出力電圧が前記グランド電圧より大きいときに「１」、前記出力電圧が前記グランド電圧より小さいときに「０」となる第１方形波を生成する工程と、
前記第１方形波が「１」のときに前記出力電圧の時間積分を行い、前記第１方形波が「０」のときに前記時間積分の積分値をリセットすることで鋸波を生成する工程と、
生成された複数の前記鋸波の全波を整流することによって、前記鋸波の波高値を検出する工程と、
前記鋸波を前記波高値で除すことによって、前記鋸波の前記波高値を「１」に規格化した規格化鋸波を出力する工程と、
前記直流電圧に依存して決定する出力電圧指令値と前記規格化鋸波とを比較して、前記規格化鋸波が前記出力電圧指令値より大きいときに「１」、前記規格化鋸波が前記出力電圧指令値より小さいときに「０」となる第２方形波を生成する工程と、
前記第２方形波の「１」又は「０」に応じて、前記ブリッジ整流回路を駆動させるためのゲート駆動信号を生成する工程
とを含むことを特徴とする電力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源から出力される電力を変換し、所望の直流電圧を得る電力変換装置及び電力変換方法に関し、特に、ブリッジ整流回路を点弧角制御する電力変換装置及び電力変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機、車両、船舶のエンジンに直結されたオルタネータは、三相交流電源と、三相交流電源で発生した電源電圧（交流電圧）を出力電圧（直流電圧）に変換する電力変換装置によって構成される。このようなオルタネータは、周波数と電源電圧が不規則に変化するので、一定の直流電圧に変換することが困難である。そこで、一定の直流電圧に変換するための電力変換装置を制御する方法として、点弧角制御が採用されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
しかしながら、点弧角制御が採用されている電力変換装置であっても、出力電圧が様々な要因で変化してしまうことがある。電力変換装置からの出力電圧が変化してしまった場合には、出力電圧の変動に応じて電圧指令値を変化させるようなフィードバック制御が行われる。但し、電圧指令値を変化させてしまうと、電圧指令値に比例して点弧角の大きさが変化してしまうので、出力電圧を一定に制御するのは複雑になってしまう。また、電力変換装置の指令値が変化しなくても、三相交流電源の周波数・位相が変化した場合には点弧のタイミングが変化し、電圧指令値と点弧角の比例関係も変化してしまう。つまり、電圧指令値が一定であっても、出力電圧は変化してしまうことがある。
【０００４】
また、電源として同期発電機を用いた場合には、電源の回転数に応じて電源の電圧と周波数が同時に変化してしまう。電源の電圧の変化によって、点弧角が変化すると同時に、周波数によって点弧のタイミングが変化してしまう。したがって、出力電圧を一定に保つための制御は複雑であり、電源状態の急激な変化で出力電圧の制御に失敗する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−４６９４７号公報
【特許文献２】特開昭６１−４４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、ゲート駆動信号が三相交流電源の周波数・位相に追従して変化することで点弧角は変化せず、出力電圧を一定に保つことができる電力変換装置及び電力変換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、交流電源から出力される出力電力をブリッジ整流回路により変換し、所望の直流電圧を得るブリッジ整流回路と、交流電源から出力される出力電力の電圧である出力電圧とグランド電圧とを比較して、出力電圧がグランド電圧より大きいときに「１」、出力電圧がグランド電圧より小さいときに「０」となる第１方形波を生成する第１コンパレータ、及び、第１方形波が「１」のときに出力電圧の時間積分を行い、第１方形波が「０」のときに一定値を出力することで鋸波を生成する積分回路を有する鋸波発生回路と、直流電圧に依存して決定する出力電圧指令値と鋸波とを比較して、鋸波が出力電圧指令値より大きいときに「１」、鋸波が出力電圧指令値より小さいときに「０」となる第２方形波を生成する第２コンパレータと、第２方形波の「１」又は「０」に応じて、ブリッジ整流回路を駆動させるためのゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号生成回路とを備え、前記鋸波発生回路は、前記積分回路が出力した複数の前記鋸波の全波を整流することによって、前記鋸波の波高値を検出する全波整流回路と、前記鋸波を前記波高値で除すことによって、前記鋸波の前記波高値を「１」に規格化した規格化鋸波を出力する除算回路とを更に備えている電力変換装置であることを要旨とする。
【０００８】
本願発明の他の態様によれば、交流電源から出力される出力電力を変換し、所望の直流電圧を得る電力変換方法において、交流電源から出力される出力電圧とグランド電圧とを比較して、出力電圧がグランド電圧より大きいときに「１」（出力がある状態）、出力電圧がグランド電圧より小さいときに「０」（出力がない状態）となる第１方形波を生成する工程と、第１方形波が「１」のときに出力電圧の時間積分を行い、第１方形波が「０」のときに時間積分の積分値をリセットすることで鋸波を生成する工程と、生成された複数の鋸波の全波を整流することによって、鋸波の波高値を検出する工程と、鋸波を波高値で除すことによって、鋸波の波高値を「１」（単位電圧）に規格化した規格化鋸波を出力する工程と、直流電圧に依存して決定する出力電圧指令値と規格化鋸波とを比較して、規格化鋸波が出力電圧指令値より大きいときに「１」、規格化鋸波が出力電圧指令値より小さいときに「０」となる第２方形波を生成する工程と、第２方形波の「１」又は「０」に応じて、ブリッジ整流回路を駆動させるためのゲート駆動信号を生成する工程とを含む電力変換方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゲート駆動信号が三相交流電源の周波数・位相に追従して変化することで点弧角は変化せず、出力電圧を一定に保つことができる電力変換装置及び電力変換方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置の概略回路図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る積分回路の概略回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電力変換方法における鋸波発生回路の動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電力変換方法において、電源周波数が一定で電圧指令値が変化する場合の動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電力変換方法において、電圧指令値が一定で電源周波数が変化する場合の動作説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る電力変換方法におけるゲート駆動回路の動作説明図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の参考例に係る電力変換装置の概略回路図であり、図６（ｂ）は、本発明の参考例に係る積分回路の概略回路図である。
【図７】本発明の参考例に係る電力変換方法における鋸波発生回路及び第１コンパレータの動作説明図である。
【図８】本発明の参考例に係る電力変換方法におけるゲート駆動回路の動作説明図である。
【図９】本発明のその他の実施の形態に係る電力変換装置のブリッジ整流回路の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る電力変換装置は、図１（ａ）に示すように、交流電源１０と、ブリッジ整流回路２０と、鋸波発生回路３０と、第２コンパレータ４０と、ゲート駆動信号生成回路５０とを備える。交流電源１０は、例えば、三相交流電源である。
【００１４】
ブリッジ整流回路２０は、交流電源１０から出力される出力電力を変換し、所望の直流電圧を得る回路である。ブリッジ整流回路２０は、複数のスイッチング素子によって構成されている。ブリッジ整流回路２０を構成するスイッチング素子は、サイリスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ等である。
【００１５】
鋸波発生回路３０は、第１コンパレータ３１と、積分回路３２と、全波整流回路３３と、除算回路３４とを備える。第１コンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、交流電源１０から出力される出力電圧（相電圧）とグランド電圧とを比較して、相電圧がグランド電圧より大きいときに「１」、相電圧がグランド電圧より小さいときに「０」となる第１方形波を生成する。積分回路３２は、第１方形波が「１」のときに相電圧の時間積分を行い、第１方形波が「０」のときに積分値をリセットすることで鋸波を生成する。全波整流回路３３は、積分回路３２が出力した複数の鋸波の全波を整流することによって、鋸波の波高値を検出する。除算回路３４は、鋸波を全波整流回路３３で検出した波高値で除すことによって、鋸波の波高値を「１」に規格化した規格化鋸波を出力する。
【００１６】
第２コンパレータ４０は、出力電圧指令値と鋸波とを比較して、鋸波が出力電圧指令値より大きいときに「１」、鋸波が出力電圧指令値より小さいときに「０」となる第２方形波を生成する。出力電圧指令値は、直流電圧に依存して決定され、規格化鋸波の「０」から「１」までの範囲で与えられる。出力電圧指令値は、出力する直流電圧を下げたい場合は「１」に近づき、出力する直流電圧を上げたい場合には「０」に近づくように、自動又は手動で制御される。
【００１７】
ゲート駆動信号生成回路５０は、第２方形波の「１」又は「０」に応じて、ブリッジ整流回路を駆動させるためのゲート駆動信号を生成する。
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態に係る電力変換装置を用いた電力変換方法を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、鋸波発生回路３０で鋸波を発生させる工程について説明する。鋸波発生回路３０には、図１（ａ）に示すように、三相交流電源である交流電源１０から出力される出力電力（相電圧）（Ａ０，Ｂ０，Ｃ０）が入力される。相電圧Ａ０は第１コンパレータ３１ａに入力され、相電圧Ｂ０は第１コンパレータ３１ｂに入力され、相電圧Ｃ０は第１コンパレータ３１ｃに入力される。
【００２０】
ここでは相電圧を代表して、第１コンパレータ３１ａに入力される相電圧Ａ０の波形を図２の（Ａ０）に示す。図２（ａ）は、相電圧Ａ０の周波数と電圧が比例して変化した場合の波形である。一般的に交流電源（同期発電機）１０の出力は、図２（ａ）に示すように、回転数と周波数と電圧が比例する波形になる。図２（ｂ）は、電圧が変化せずに周波数だけが変化した場合の波形である。鋸波発生回路３０では、交流電源１０から出力される相電圧の周波数のみが影響し、相電圧の電圧の変化には影響されないので、図２（ａ）及び図２（ｂ）でも同じ結果が得られる。
【００２１】
第１コンパレータ３１ａは、入力された相電圧Ａ０とグランド電圧とを比較する。第１コンパレータ３１ａは、図２の（Ａ０）及び（Ａ１）に示すように、相電圧Ａ０がグランド電圧より大きいときに「１」、相電圧Ａ０がグランド電圧より小さいときに「０」となる第１方形波Ａ１を生成する。第１方形波Ａ１は、相電圧Ａ０の周波数が高くなるほど波形の幅が小さくなる。因みに、第１方形波Ａ１の幅は、半周期１８０°に相当する。尚、第１コンパレータ３１ｂ，３１ｃは、第１コンパレータ３１ａと同様の処理を施すことで、入力された相電圧Ｂ０，Ｃ０から第１方形波Ｂ１，Ｃ１を生成する。第１コンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、図１（ａ）に示すように、生成した第１方形波Ａ１，Ｂ１，Ｃ１を積分回路３２に入力する。
【００２２】
積分回路３２は、図２の（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、入力された第１方形波Ａ１が「１」のときに相電圧Ａ０の時間積分を行い、第１方形波Ａ１が「０」のときに時間積分の積分値をリセットすることで鋸波Ａ２を生成する。鋸波Ａ２の斜面の傾きは、積分回路３２の回路定数によって決定され、第１方形波Ａ１の波形の幅が狭くなるほど鋸波Ａ２の波高値Ｅが小さくなる。積分回路３２は、第１方形波Ａ１に施した処理を第１方形波Ｂ１，Ｃ１に対しても同様に施し、鋸波Ｂ２，Ｃ２を生成する。積分回路３２は、図１（ａ）に示すように、生成した鋸波Ａ２，Ｂ２，Ｃ２を全波整流回路３３及び除算回路３４に入力する。
【００２３】
ここで、積分回路３２の一相分の積分回路３２ａの回路例を図１（ｂ）に示す。鋸波Ａ２の斜面の傾きは、積分回路３２ａの回路定数によって決定される。積分回路３２は、３個の積分回路３２ａによって構成されている。
【００２４】
全波整流回路３３は、図示しないキャパシタ、抵抗などを含む直流化部を備え、３相分の波形の合成を行うとともに、図２の（Ａ２）に示すように、積分回路３２で生成された複数の鋸波Ａ２の全波を整流した波形を前記直流化部でフィルタリングすることによって、鋸波Ａ２の波高値Ｅを検出する。全波整流回路３３は、図１（ａ）に示すように、検出した波高値Ｅを除算回路３４に入力する。
【００２５】
除算回路３４は、図２の（Ａ３）に示すように、鋸波Ａ２を波高値Ｅで除すことによって、鋸波Ａ２の波高値Ｅを「１」に規格化した規格化鋸波Ａ３を出力する。鋸波Ａ２の波高値Ｅを「１」に規格化することによって、交流電源１０の位相・周波数に同期して波高値Ｅが一定の規格化鋸波Ａ３が生成される。除算回路３４は、図１（ａ）に示すように、生成した規格化鋸波Ａ３を第２コンパレータ４０に入力する。
【００２６】
次に、第２コンパレータ４０で出力電圧指令値Ｉと規格化鋸波Ａ３とを比較する工程について説明する。第２コンパレータ４０は、規格化鋸波Ａ３が出力電圧指令値Ｉより大きいときに「１」、規格化鋸波Ａ３が出力電圧指令値Ｉより小さいときに「０」となる第２方形波Ａ４を生成する。この第２方形波Ａ４によって、点弧角αが算出される。第２コンパレータ４０は、規格化鋸波Ａ３に施した処理を規格化鋸波Ｂ３，Ｃ３に対しても同様に施し、第２方形波Ｂ４，Ｃ４を生成する。第２コンパレータ４０は、図１（ａ）に示すように、第２方形波Ａ４，Ｂ４，Ｃ４をゲート駆動信号生成回路５０に入力する。
【００２７】
出力電圧指令値Ｉは、０＜Ｉ＜１の範囲で与えられる。出力電圧指令値Ｉは、出力する直流電圧を下げたい場合は「１」に近づき、出力する直流電圧を上げたい場合には「０」に近づくように制御される。出力電圧指令値Ｉが「０」のときは点弧角αが「０°」、出力電圧指令値Ｉが「１」のときは点弧角αが「１８０°」となり、出力電圧指令値Ｉと点弧角αは単純に比例する。
【００２８】
図３の（Ａ３）に示すように、交流電源１０から出力される出力電力の周波数が一定であり、図３の（Ｉ）に示すように、出力電圧指令値Ｉが変化する場合における出力電圧指令値Ｉと規格化鋸波Ａ３との比較を説明する。出力電力の周波数が一定で変化しない場合は、半周期１８０°の大きさに対する点弧角αの大きさは出力電圧指令値Ｉによって制御される。点弧角αが大きくなるほど出力電圧が小さくなる。つまり、点弧角α1である場合の出力電圧は、点弧角α2である場合の出力電圧より大きくなる。
【００２９】
図４の（Ｉ）に示すように、出力電圧指令値Ｉが一定であり、図４の（Ａ３）に示すように、交流電源１０から出力される出力電力の周波数が変化する場合における出力電圧指令値Ｉと規格化鋸波Ａ３との比較を説明する。出力電力の周波数が変化する場合は、半周期１８０°の大きさが変化する。出力電圧指令値Ｉが一定であれば、半周期１８０°に対して点弧角αの大きさは相対的に同じである。つまり、図４においては、点弧角α1と点弧角α2は同じ角度であり、周波数が変化しても出力電圧は変化しない。
【００３０】
次に、ゲート駆動信号生成回路５０でゲート駆動信号を生成する工程について説明する。ゲート駆動信号生成回路５０は、図５に示すように、第２方形波Ａ４，Ｂ４，Ｃ４の「１」又は「０」に応じて、ブリッジ整流回路２０を駆動させるためのゲート駆動信号ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，ＡＮ，ＢＮ，ＣＮを生成する。ゲート駆動信号生成回路５０は、図１（ａ）に示すように、生成したゲート駆動信号ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，ＡＮ，ＢＮ，ＣＮをブリッジ整流回路２０に入力する。ゲート駆動信号ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，ＡＮ，ＢＮ，ＣＮは、ブリッジ整流回路２０を構成する６個のスイッチング素子にそれぞれ入力され、信号が「１」のときはＯＮ、信号が「０」のときはＯＦＦとなる。
【００３１】
以上の電力変換方法の工程を経ることによって、交流電源１０から出力される出力電力は、ブリッジ整流回路２０で所望の直流電圧に変換される。
【００３２】
本実施の形態に係る電力変換装置及び電力変換方法によれば、交流電源（三相交流電源）１０の周波数・位相に常に同期した鋸波を生成することができる。したがって、交流電源１０の周波数・位相に常に同期した鋸波と所望の直流電圧を得るための電圧指令値とを比較することで生成されるゲート駆動信号（点弧角信号）を用いることで、出力される直流電圧を所望の一定値に保つことができる。
【００３３】
更に、本実施の形態に係る電力変換装置及び電力変換方法によれば、交流電源（三相交流電源）１０の周波数・位相が不規則に変化した場合でも、ゲート駆動信号はそれに追従して変化するため、電圧指令値が一定であっても点弧角は変化せず、出力電圧を一定に保つことができる。
【００３４】
更に、本実施の形態に係る電力変換装置及び電力変換方法によれば、交流電源（三相交流電源）１０の周波数が一定であって、出力電圧を変化させるために電圧指令値が変化する場合、電圧指令値に比例して点弧角の大きさが変化してしまうことなく、半周期１８０°に対しての点弧角の大きさは電圧指令値によって決定されるので、出力電圧を一定に制御するのは容易であり、複雑な回路の設計や調整を必要としない。
【００３５】
更に、本実施の形態に係る電力変換装置及び電力変換方法によれば、交流電源１０として同期発電機を用いた場合には、交流電源１０の回転数に応じて電源の電圧と周波数が同時に変化した場合でも、ゲート駆動信号はそれに追従して変化するため、電圧指令値が一定であっても点弧角は変化せず、出力電圧を一定に保つことができる。
【００３６】
（参考例）
本発明の参考例に係る電力変換装置は、図６（ａ）に示すように、図１（ａ）に示した実施の形態に係る電力変換装置と比して、鋸波発生回路３０の構成が異なる。その他に関して、実質的に同様である点についての重複する記載を省略する。
【００３７】
鋸波発生回路３０は、第１コンパレータ３１と、積分回路３２とを備える。第１コンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、交流電源１０から出力される出力電力（相電圧）とグランド電圧とを比較して、相電圧がグランド電圧より大きいときに「１」、相電圧がグランド電圧より小さいときに「０」となる第１方形波を生成する。
【００３８】
積分回路３２は、第１方形波が「０」のときに一定電圧Ｖ1を出力し、第１方形波が「１」のときに出力電圧の時間積分を行うことで積分電圧Ｖ3を出力し、鋸波を生成する。一定電圧Ｖ1と積分電圧Ｖ3の関係は、Ｖ3＜Ｖ1である。積分回路３２は、交流電源１０の周波数の変化範囲が決まっている場合、交流電源の周波数が最も低いときに、最下点の積分電圧Ｖ3＝０とする。
【００３９】
積分回路３２は、図６（ｂ）に示すような一相分の積分回路３２ｂを３個備える構成になっている。積分回路３２ｂに入力される電圧は、一定電圧Ｖ1と基準電圧Ｖ2である。一定電圧Ｖ1と基準電圧Ｖ2の関係は、Ｖ1＜Ｖ2となる任意の電圧である。
【００４０】
以下に、本発明の参考例に係る電力変換装置を用いた電力変換方法を図６〜図８を参照しながら説明する。
【００４１】
まず、鋸波発生回路３０で鋸波を発生させる工程について説明する。鋸波発生回路３０には、図６（ａ）に示すように、三相交流電源である交流電源１０から出力される出力電圧（相電圧）（Ａ０，Ｂ０，Ｃ０）が入力される。相電圧Ａ０は第１コンパレータ３１ａに入力され、相電圧Ｂ０は第１コンパレータ３１ｂに入力され、相電圧Ｃ０は第１コンパレータ３１ｃに入力される。
【００４２】
ここでは相電圧を代表して、第１コンパレータ３１ａに入力される相電圧Ａ０の波形を図７の（Ａ０）に示す。図７の（Ａ０）は、相電圧Ａ０の周波数と電圧が比例して変化した場合の波形である。一般的に交流電源（同期発電機）１０の出力は、図７の（Ａ０）に示すように、回転数と周波数と電圧が比例する波形になる。
【００４３】
第１コンパレータ３１ａは、入力された相電圧Ａ０とグランド電圧とを比較する。第１コンパレータ３１ａは、図７の（Ａ０）及び（Ａ１）に示すように、相電圧Ａ０がグランド電圧より大きいときに「１」、相電圧Ａ０がグランド電圧より小さいときに「０」となる第１方形波Ａ１を生成する。第１方形波Ａ１は、相電圧Ａ０の周波数が高くなるほど波形の幅が小さくなる。因みに、第１方形波Ａ１の幅は、半周期１８０°に相当する。尚、第１コンパレータ３１ｂ，３１ｃは、第１コンパレータ３１ａと同様の処理を施すことで、入力された相電圧Ｂ０，Ｃ０から第１方形波Ｂ１，Ｃ１を生成する。第１コンパレータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、図６（ａ）に示すように、生成した第１方形波Ａ１，Ｂ１，Ｃ１を積分回路３２に入力する。
【００４４】
積分回路３２は、図７の（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、第１方形波Ａ１が「０」のときに一定電圧Ｖ1を出力し、第１方形波Ａ１が「１」のときに出力電圧Ａ０の時間積分を行い積分電圧Ｖ3を出力することで鋸波Ａ２を生成する。一定電圧Ｖ1と積分電圧Ｖ3の関係は、Ｖ3＜Ｖ1となる任意の電圧である。鋸波Ａ２の斜面の傾きは、積分回路３２の抵抗ＲとキャパシタＣの値で決定され、第１方形波Ａ１の波形の幅が狭くなるほど鋸波Ａ２の最下点としての積分電圧Ｖ3が大きくなる。積分回路３２は、第１方形波Ａ１に施した処理を第１方形波Ｂ１，Ｃ１に対しても同様に施し、鋸波Ｂ２，Ｃ２を生成する。積分回路３２は、図６（ａ）に示すように、生成した鋸波Ａ２，Ｂ２，Ｃ２を第２コンパレータ４０に入力する。
【００４５】
ここで、積分回路３２における一相分の積分回路３２ｂの回路例を図６（ｂ）に示す。鋸波Ａ２の斜面の傾きは、積分回路３２ｂの抵抗ＲとキャパシタＣの値によって決定される。積分回路３２ｂは、交流電源１０の周波数の変化範囲が決まっている場合、交流電源１０の周波数が最も低いときに、最下点での積分電圧Ｖ3＝０となるように回路を設計し、製造時にオルタネータの仕様・特性に合わせて調整する。積分回路３２は、３個の積分回路３２ｂによって構成されている。
【００４６】
次に、第２コンパレータ４０で出力電圧指令値Ｉと鋸波Ａ２とを比較する工程について説明する。第２コンパレータ４０は、鋸波Ａ２が出力電圧指令値Ｉより大きいときに「１」、鋸波Ａ２が出力電圧指令値Ｉより小さいときに「０」となる第２方形波Ａ３を生成する。この第２方形波Ａ３によって、点弧角αが算出される。第２コンパレータ４０は、鋸波Ａ２に施した処理を鋸波Ｂ２，Ｃ２に対しても同様に施し、第２方形波Ｂ３，Ｃ３を生成する。第２コンパレータ４０は、図６（ａ）に示すように、第２方形波Ａ３，Ｂ３，Ｃ３をゲート駆動信号生成回路５０に入力する。
【００４７】
出力電圧指令値Ｉは、積分電圧Ｖ3＜Ｉ＜一定電圧Ｖ1の範囲で与えられる。  出力電圧指令値Ｉは、出力する直流電圧を下げたい場合は一定電圧Ｖ1に近づき、出力する直流電圧を上げたい場合には最下点での積分電圧Ｖ3に近づくように制御される。出力電圧指令値Ｉが一定電圧Ｖ1のときは点弧角αが「０°」、出力電圧指令値Ｉが最下点での積分電圧Ｖ3のときは点弧角αが「１８０°」となるが、交流電源１０の周波数によって最下点での積分電圧Ｖ3の大きさが変化するので、出力電圧指令値Ｉと点弧角αは単純な比例関係ではない。
【００４８】
次に、ゲート駆動信号生成回路５０でゲート駆動信号を生成する工程について説明する。ゲート駆動信号生成回路５０は、図８に示すように、第２方形波Ａ３，Ｂ３，Ｃ３の「１」又は「０」に応じて、ブリッジ整流回路２０を駆動させるためのゲート駆動信号ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，ＡＮ，ＢＮ，ＣＮを生成する。ゲート駆動信号生成回路５０は、図６（ａ）に示すように、生成したゲート駆動信号ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，ＡＮ，ＢＮ，ＣＮをブリッジ整流回路２０に入力する。ゲート駆動信号ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，ＡＮ，ＢＮ，ＣＮは、ブリッジ整流回路２０を構成する６個のスイッチング素子にそれぞれ入力され、信号が「１」のときはＯＮ、信号が「０」のときはＯＦＦとなる。
【００４９】
以上の電力変換方法の工程を経ることによって、交流電源１０から出力される出力電力は、ブリッジ整流回路２０で所望の直流電圧に変換される。
【００５０】
このように構成された参考例に係る電力変換装置及び電力変換方法でも、最下点での積分電圧Ｖ3＝０となるような回路の設計と製造時の調整が必要であるが、実施の形態に係る電力変換装置及び電力変換方法と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００５２】
実施の形態及び参考例においてブリッジ整流回路２０は、一例として図９（ａ）に示すように、スイッチング素子としてサイリスタを用いたフルブリッジ回路として示したが、これに限られるものではない。例えば、図９（ｂ）に示すような、スイッチング素子としてサイリスタを用いたハーフブリッジ回路であってもよい。また、図９（ｃ）に示すような、スイッチング素子としてＭＯＳ−ＦＥＴとダイオードを直列に配置したフルブリッジ回路であってもよい。また、図９（ｄ）に示すような、スイッチング素子としてＭＯＳ−ＦＥＴとダイオードを直列に配置したハーフブリッジ回路であってもよい。
【００５３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１０…交流電源
２０…ブリッジ整流回路
３０…鋸波発生回路
３１…第１コンパレータ
３２，３２ａ，３２ｂ…積分回路
３３…全波整流回路
３４…除算回路
４０…第２コンパレータ
５０…ゲート駆動信号生成回路
【図１】
0005573381.tif 000002
【図２】
0005573381.tif 000003
【図３】
0005573381.tif 000004
【図４】
0005573381.tif 000005
【図５】
0005573381.tif 000006
【図６】
0005573381.tif 000007
【図７】
0005573381.tif 000008
【図８】
0005573381.tif 000009
【図９】
0005573381.tif 000010