(57)【要約】  三相インバータ（１０）は、３つのレグが三相ブリッジ接続されたスイッチング部（１）と、１つのレグから成る補助回路（２３）とを備える。補助回路（２３）には、模擬インピーダンス（２１、２２）が接続される。第１制御部（７）は、１サイクル中にスイッチング部（１）の全上アームがオンとなる零ベクトル期間（ｔ１）と全下アームがオンとなる零ベクトル期間（ｔ７）とが同じ長さとなるように仮設定したスイッチングパターンを、オン期間が最も長い第１相または最も短い第２相のスイッチングパターンをずらして零ベクトル期間をなくすように変更して、スイッチング部（１）のスイッチング動作を制御する。第２制御部（２４）は、スイッチング部（１）の第３相のスイッチング動作と逆となるように補助回路（２３）のスイッチング動作を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング回路と、該スイッチング回路を制御する制御装置と、補助装置とを有する電力変換装置であって、
前記スイッチング回路は、それぞれ上アーム及び下アームを有する３つのレグが三相ブリッジ接続され、交流側が接続線を介して交流側機器に接続されるものであり、
前記制御装置は、１サイクル中に前記上アームが全てオンとなる第１の零ベクトル期間と前記下アームが全てオンとなる第２の零ベクトル期間とが同じ長さとなるように各相のスイッチングパターンを仮設定し、前記仮設定した各相のスイッチングパターンにおいてオン期間が最も長い第１相のスイッチングパターンまたはオン期間が最も短い第２相のスイッチングパターンをずらすことにより前記第１及び第２の零ベクトル期間をなくすようにスイッチングパターンを変更し前記スイッチング回路のスイッチング動作を制御するものであり、
前記補助装置は、補助回路と模擬インピーダンスと補助制御装置とを有するものであって、
前記補助回路は、第１スイッチ及び第２スイッチが直列接続されて成り、その両端が前記レグと並列に接続され、
前記模擬インピーダンスは、前記接続線と前記交流側機器とのインピーダンスを模擬したものであって、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続部と、アースとの間に挿入され、
前記補助制御装置は、前記スイッチング回路の前記第１相及び第２相を除いた残りの第３相のスイッチング動作と逆になるように、前記補助回路のスイッチング動作を制御するものである
電力変換装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１相におけるスイッチングオフのタイミングと、前記第２相におけるスイッチングオンのタイミングとを合わせ、かつ前記第１相におけるスイッチングオンのタイミングと、前記第２相におけるスイッチングオフのタイミングとを合わせるものである
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記上アームと前記下アームとが同時にオン状態とならないようにデッドタイム期間を設定し、前記デッドタイム期間に基づき前記上アーム及び前記下アームに流れる電流の向きに応じて前記変更されたスイッチングパターンを補正するものである
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記補助制御装置は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとが同時にオン状態とならないように、前記補助回路の出力電圧を変化させるタイミングの直前にデッドタイム期間を設けるものである
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】
この発明は、電力変換装置、特に電力変換にともなうスイッチングにより発生する漏洩電流を低減できる電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置としてのインバータにおいて、第１及び第２のスイッチが直列に接続された直列回路を三相ブリッジ接続し、空間ベクトル法により各相の第１及び第２のスイッチのスイッチング動作を制御することにより、直流電圧を３相交流電圧に変換する２レベルのインバータがある。スイッチングにともない交流電動機及びインバータの対地浮遊容量を介して漏洩電流が交流電動機の中性点とインバータとの間に流れ、コモンモードノイズを発生させる。【０００３】
このような漏洩電流を低減するために、例えば、あるサイクルにおいてインバータのスイッチングパターンを変更することにより、漏洩電流を低減する方法が提案されている。具体的には、例えば、あるサイクルにおいて最もオン時間の長い相であるＵ相のスイッチング動作をずらして最もオン時間が短い相であるＷ相のスイッチング動作と逆とすることにより、漏洩電流を打ち消すようにするものである（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｒａｖｅｅｎｄｅ  Ｒｅｄｄｙ他，  ＤＴＣＳＶＰＷＭ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ，ＩＪＣＥＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＆  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｖｏｌ．１５  ｉｓｓｕｒｅ  ４，Ｊｕｌｙ  ２０１２（ｐｐ．９１−９６），  ＩＪＣＥＭ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ  Ｔｒｕｓｔ刊（ｐｐ．９３−９５及びＦｉｇ．８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のインバータは以上のように構成され、Ｕ相とＷ相とのスイッチング動作を互いに逆にしてもなお残る相のスイッチング動作による漏洩電流が発生するため、充分に漏洩電流を低減できないという問題点があった。これは、近年のスイッチング素子の性能向上にともなうインバータのスイッチング周波数の高周波化により、より一層解決を要請される問題点となっている。【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電力変換にともなうスイッチングにより発生する漏洩電流を低減できる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る電力変換装置においては、スイッチング回路と、該スイッチング回路を制御する制御装置と、補助装置とを有する。前記スイッチング回路は、それぞれ上アーム及び下アームを有する３つのレグが三相ブリッジ接続され、交流側が接続線を介して交流側機器に接続されるものである。前記制御装置は、１サイクル中に前記上アームが全てオンとなる第１の零ベクトル期間と前記下アームが全てオンとなる第２の零ベクトル期間とが同じ長さとなるように各相のスイッチングパターンを仮設定し、前記仮設定した各相のスイッチングパターンにおいてオン期間が最も長い第１相のスイッチングパターンまたはオン期間が最も短い第２相のスイッチングパターンをずらすことにより前記第１及び第２の零ベクトル期間をなくすようにスイッチングパターンを変更し前記スイッチング回路のスイッチング動作を制御するものである。前記補助装置は、補助回路と模擬インピーダンスと補助制御装置とを有するものである。前記補助回路は、第１スイッチ及び第２スイッチが直列接続されて成り、その両端が前記レグと並列に接続される。前記模擬インピーダンスは、前記接続線と前記交流側機器とのインピーダンスを模擬したものであって、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続部と、アースとの間に挿入される。前記補助制御装置は前記スイッチング回路の前記第１相及び第２相を除いた残りの第３相のスイッチング動作と逆になるように、前記補助回路のスイッチング動作を制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による電力変換装置は、以上のように構成されているので、電力変換にともなうスイッチングにより発生する漏洩電流を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による三相インバータの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による三相インバータのスイッチングパターンを示す図である。
【図３】第１比較例による三相インバータのスイッチングパターンと漏洩電流とを示す図である。
【図４】第１比較例における各相電圧およびコモンモード電圧の波形図である。
【図５】第１比較例において交流電動機に与えられる磁束鎖交数ベクトルの軌跡を示す図である。
【図６】三相インバータにおける電圧ベクトル及び磁束鎖交数ベクトルを示す図である。
【図７】第２比較例による三相インバータのスイッチングパターンと漏洩電流とを示す図である。
【図８】第２比較例による各相電圧およびコモンモード電圧の波形図である。
【図９】この発明の実施の形態１において交流電動機に与えられる磁束鎖交数ベクトルの軌跡を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による三相インバータのスイッチングパターンの変形例を示す図である。
【図１１】第３比較例による三相インバータのスイッチングパターンと漏洩電流とを示す図である。
【図１２】第３比較例における各相電圧およびコモンモード電圧の波形図である。
【図１３】この発明の実施の形態１の変形例において交流電動機に与えられる磁束鎖交数ベクトルの軌跡を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２による三相インバータの構成を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態２によるスイッチング部の１相分を示す図であり、図１５（ａ）は正の電流が流れるケースの図、図１５（ｂ）は負の電流が流れるケースの図である。
【図１６】この発明の実施の形態２による三相インバータのスイッチングパターンにおけるデッドタイム期間を説明するための図である。
【図１７】この発明の実施の形態２による三相インバータのスイッチングパターンを示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態２による三相インバータのスイッチングパターンと補助回路の各アームのスイッチングパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図１３は、この発明を実施するための実施の形態１を説明するものであり、図１は三相インバータの構成を示す構成図、図２は三相インバータのスイッチングパターンを示す図である。また、図３〜図５は第１比較例を示す図であり、図３は第１比較例として従来の三相インバータのスイッチングパターンと漏洩電流とを示す図、図４は図３の三相インバータの各相電圧およびコモンモード電圧の波形図を示す図、図５は図３の三相インバータにおける磁束鎖交数ベクトルの軌跡を示す図である。また、図６は三相インバータにおける電圧ベクトル及び磁束鎖交数ベクトルを示す図である。
さらに、図７、図８は第２比較例を示す図であり、図７は第２比較例による三相インバータのスイッチングパターンと漏洩電流とを示す図、図８は図７の三相インバータの各相電圧およびコモンモード電圧の波形図を示す図である。図９は、この発明の実施の形態１による三相インバータにおける磁束鎖交数ベクトルの軌跡を示す図であり、第２比較例による磁束鎖交数ベクトルの軌跡を示す図でもある。
また、図１０は実施の形態１における変形例である三相インバータのスイッチングパターンを示す図である。さらに図１１、図１２は第３比較例を示す図であり、図１１は第３比較例による三相インバータのスイッチングパターンと漏洩電流とを示す図、図１２は図１１の三相インバータの各相電圧およびコモンモード電圧の波形図を示す図である。図１３は、この発明の実施の形態１の変形例による三相インバータにおける磁束鎖交数ベクトルの軌跡を示す図であり、第３比較例による磁束鎖交数ベクトルの軌跡を示す図でもある。
【００１１】
図１において、電力変換装置としての三相インバータ１０は、スイッチング回路としてのスイッチング部１と、スイッチング部１を制御する制御装置としての第１制御部７と、補助装置２０とを有する。
スイッチング部１は、直流側が平滑コンデンサ２に、交流側が配線５を介して交流側機器としての交流電動機６に接続されている。スイッチング部１には平滑コンデンサ２を介して図示しないコンバータから直流電圧が供給される。なお、配線５はインダクタと抵抗とのインピーダンスで表現している。スイッチング部１の上アーム及び下アーム１ａ〜１ｆ（詳細後述）には、放熱フィン３が設けられている。そして、放熱フィン３と上アーム及び下アーム１ａ〜１ｆとの間に浮遊容量４が存在する。
【００１２】
スイッチング部１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３相分のレグにて構成されている。Ｕ相は上アーム１ａと下アーム１ｂとが直列に接続されたレグにて構成され、Ｖ相は上アーム１ｃと下アーム１ｄとが直列に接続されたレグにて構成され、Ｗ相は上アーム１ｅと下アーム１ｆとが直列に接続されたレグにて構成され、各アームの接続点に配線５を介して三相の交流電動機６が接続される。各アーム１ａ〜１ｆは、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタとこれに逆並列に接続されたダイオードを有し、トランジスタのスイッチング動作により交流電動機６に与える電圧を変化させる。第１制御部７は図示しないマイクロプロセッサを有し、第１制御部７によるスイッチング部１の制御はマイクロプロセッサに組み込まれたプログラム上で行われる。
【００１３】
補助装置２０は、第１インピーダンス２１、第２インピーダンス２２、補助回路２３、および補助制御装置としての第２制御部２４を有する。補助回路２３は、第１スイッチとしての上アーム２３ａと第２スイッチとしての下アーム２３ｂとが直列に接続されたレグで構成され、スイッチング部１の各レグと並列に接続される。各アーム２３ａ、２３ｂは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタとこれに逆並列に接続されたダイオードを有する。そして、上アーム２３ａと下アーム２３ｂとの接続点とアースとの間に、第１インピーダンス２１と第２インピーダンス２２との直列接続体が模擬インピーダンスとして挿入されている。
なお、第１インピーダンス２１は配線５の１相分を模擬するインピーダンスであり、第２インピーダンス２２は交流電動機６の１相分を模擬するインピーダンスである。
第２制御部２４は図示しないマイクロプロセッサを有する。第２制御部２４による補助回路２３の制御はマイクロプロセッサに組み込まれたプログラム上で行われる。
【００１４】
次に三相インバータ１０の動作について説明する。図２はある１サイクルＴにおける各相、即ち、スイッチング部１のＵ，Ｖ，Ｗ相および補助回路２３のレグであるＸ相における各相のスイッチングパターンである。
図２のスイッチングパターンによる動作の説明に先立ち、第１比較例として、補助回路２３のない従来の一般的な三相インバータを交流電動機に接続した場合の動作を説明する。例えば、ある１サイクルＴにおいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電圧が図３に示すようなスイッチングパターンで制御される。図３において、期間ｔ１、ｔ７は零ベクトル期間と称され、交流電動機の線間には電圧が発生しない。まず、第１の零ベクトル期間として、下アームが全てオンとなる零ベクトル期間ｔ１を１サイクルＴの始めと終わりの２箇所に設定し、１サイクルＴの中央部（先のＴ／２期間の終わりと後のＴ／２期間の始め）に第２の零ベクトル期間として、上アームが全てオンとなる零ベクトル期間ｔ７を２期間分設定する。ここで、零ベクトル期間ｔ１と零ベクトル期間ｔ７とは同じ長さにする。
【００１５】
このときのＵ，Ｖ，Ｗ各相の電圧と、交流電動機の中性点の電位すなわちコモンモード電圧を図４に示す。なお、直流電源の電圧を１．０とする。三相インバータのスイッチング動作にともない、コモンモード電圧は、図４に示すように０と１．０との間を変化する。なお、交流電動機に与えられる磁束鎖交数ベクトルの軌跡は、当該１サイクルにおいて、図５に示すようになり、１サイクルの始点Ｓｔにおいて零ベクトルφ０が与えられ、以下φ１，φ２、φ７，φ２，φ１，φ０（但し、φ０及びφ７は零ベクトル）の順に与えられ、始点Ｓｔ及び終点Ｅｎｄは一つの円軌跡Ｃｒ上にある。なお、図５において、零ベクトルφ０及びφ７を黒丸で表している。
また、三相インバータにおける電圧ベクトルＶｎ及び磁束鎖交数ベクトルφｎを図６に示す。各相のアームを構成するトランジスタは１サイクルに合計６回スイッチング動作を行い、スイッチング動作時に、図３に示すような漏洩電流が、交流電動機及び三相インバータの対地浮遊容量を介して交流電動機の中性点と三相インバータとの間に流れ、コモンモードノイズが発生する。
【００１６】
このような漏洩電流を低減するために、例えば、背景技術として述べたように、インバータのスイッチングパターンを変更することにより、漏洩電流を低減する方法が提案されている。具体的には、例えば図７に示す第２比較例のように、あるサイクルＴにおいて最もオン時間の長い相であるＵ相（第１相）のスイッチング動作をずらして最もオン時間が短い相であるＷ相（第２相）のスイッチング動作と逆とすることにより、漏洩電流を打ち消すようにするものである。図７に示したスイッチングパターンは次のようにして決められる。なお、この第２比較例は、この実施の形態１による三相インバータ１０のスイッチング部１のＵ，Ｖ，Ｗ相のスイッチングパターン（図２参照）と同じである。
【００１７】
まず、図３に示すものと同様のスイッチングパターンを仮設定する。次に、上記零ベクトル期間ｔ１及びｔ７がなくなるように、Ｕ相のパルス発生期間を図２のようにずらし、Ｕ相のオフ期間がＷ相のオン期間と逆になるようにする。すなわち、オン期間が最も長い相であるＵ相におけるスイッチングオフのタイミングと、オン期間が最も短い相であるＷ相におけるスイッチングオンのタイミングとを合わせ、かつＵ相におけるスイッチングオンのタイミングと、Ｗ相におけるスイッチングオフのタイミングとを合わせる。このようにスイチングパターンを変更してスイッチング部１のスイッチングを制御する。
ここで、三相インバータの出力電圧は平均値として変化しない。
【００１８】
このように、一つ相のスイッチングパターンをずらすことにより、Ｕ相とＷ相のスイッチング（のタイミング）が同期し、かつ互いに逆方向にスイッチングする。このため、Ｕ相及びＷ相のスイッチングにともなう電位変動が相殺され、漏洩電流も打ち消される。漏洩電流は、図７に示すようにＶ相のスイッチング動作のときに発生するのみとなり、第１比較例と比して１／３に低減される。
【００１９】
この第２比較例によるＵ，Ｖ，Ｗ各相の電圧とコモンモード電圧を図８に示す。図８において、コモンモード電圧は直流電源の電圧を１．０とするとき、Ｖ相のスイッチング動作により約０．６６と約０．３３との間を変化し、電圧変動は第１比較例と比して１／３に低減される。
図７に示す第２比較例によるスイッチングパターンでスイッチングしたときに交流電動機に与えられる磁束鎖交数ベクトルの軌跡は、この発明の実施の形態１による三相インバータ１０の場合と同じであり、図９に示す。
図９において、１サイクルの始点Ｓｔから順に磁束鎖交数ベクトルφ１、φ２，φ４、φ２，φ１の順に変化し、終点Ｅｎｄにおいては、図５に示した第１比較例の三相インバータにおける終点Ｅｎｄと同じになる。
【００２０】
第２比較例では、依然としてＶ相のスイッチングによる漏洩電流が残る。この実施の形態においては、補助回路２３を備えた補助装置２０を設けて、第２制御部２４により補助回路２３のレグ（Ｘ相）をスイッチング制御する。
図２に示すように、三相インバータ１０のスイッチング部１のＵ，Ｖ，Ｗ相は、第１制御部７により、上述した第２比較例と同様のスイッチングパターンで制御し、補助回路２３によるＸ相は第２制御部２４により以下のように制御する。即ち、補助回路２３の上アーム２３ａ及び下アーム２３ｂが、第３相であるＶ相のスイッチングと同期してＶ相のスイッチングパターンと逆のパターンでスイッチングされる。これにより、Ｖ相のスイッチングによる漏洩電流とＸ相のスイッチングによる漏洩電流とが打ち消し合い、交流電動機６を介して流れる漏洩電流がほぼ完全に打ち消されて無くなる。
【００２１】
また、変形例として、スイッチングパターンを、図１０に示すようにしてもよい。すなわち、図１０において、ある１サイクルＴにおける最もオン時間が短い相であるＷ相（第２相）のスイッチング動作をずらして、最もオン時間の長い相であるＵ相（第１相）のスイッチング動作と逆にしている。さらに、補助回路２３によるＸ相は同様にＶ相のスイッチングと同期してＶ相と逆のスイッチングパターンでスイッチングする。
この場合も、Ｗ相のスイッチングによる漏洩電流とＵ相のスイッチングによる漏洩電流とが打ち消し合って、さらに、Ｖ相のスイッチングによる漏洩電流とＸ相のスイッチングによる漏洩電流とが打ち消し合い、交流電動機６を介する漏洩電流は、ほぼ流れない。
【００２２】
図１０に示す変形例に対する比較例である第３比較例を図１１に示す。第３比較例は、図１０のスイッチングパターンのＸ相がなく、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のみのスイッチングパターンである。この場合、交流電動機とアースとの間のコモンモード電圧は、図１２に示すようになり、第１比較例と比して電圧変動は１／３に低減され、図１１に示す漏洩電流も第１比較例と比して１／３に低減されるが、残存している。
なお、このときの磁束鎖交数ベクトルの軌跡は、図１０に示す変形例と図１１に示す第３比較例とで同じで、図１３に示すようになり、１サイクルの始点Ｓｔと終点Ｅｎｄは図５あるいは図９に示したものと同じ円軌跡Ｃｒ上の同じ位置にある。
【００２３】
このように、三相インバータにおいて、ある１相のスイッチングパターンをずらすという簡便な方式により、漏洩電流を低減することができるという効果がある。また、図５、図９及び図１２に示したように、三相インバータの出力電圧つまり磁束鎖交数ベクトルの始点Ｓｔと終点Ｅｎｄとは、変化しないため、所望の電圧を交流電動機６に与えることができるという効果がある。またスイッチングパターンをずらすのみであることから、出力電圧の制限が少ないという効果がある。また補助回路２３の動作により、交流電動機６を介して流れる漏洩電流をほぼ完全に、すなわち充分なレベルまで低減することができる。
【００２４】
また、この実施の形態では、補助回路２３には、第１インピーダンス２１および第２インピーダンス２２による模擬インピーダンスが接続されている。特に、第２インピーダンス２２は負荷である交流電動機６の浮遊インピーダンスを表現するもので、一般的に高いインピーダンスとなる。従って、補助回路２３が出力する電流は、スイッチング部１が出力する電流よりも充分に小さい。このため、補助回路２３を構成する上アーム２３ａ、下アーム２３ｂは、電流容量の小さい素子で構成することができ、小型で安価な補助回路２３が実現できる。
【００２５】
なお、図２で示したスイッチングパターンにおいて、Ｕ相が全てオンしてＷ相が全てオフするようなスイッチングパターンでも良い。この場合も同様に、Ｖ相のスイッチングと同期してＶ相のスイッチングパターンと逆のパターンでＸ相のスイッチングを行うことで、同様の効果が得られる。
【００２６】
実施の形態２．
図１４〜図１８は、実施の形態２を示すものであり、図１４は、この実施の形態２による三相インバータ３０の構成を示す構成図、図１５はスイッチング部１の１相分を示す図であり、特に図１５（ａ）は図中矢印で示す正の電流が流れるケース、図１５（ｂ）は負の電流が流れるケースである。図１６は三相インバータのスイッチングパターンにおけるデッドタイム期間を説明するための図、図１７はこの実施の形態２による三相インバータ３０のスイッチングパターンを示す図である。
図１４に示すように、三相インバータ３０において、スイッチング部１を制御する制御装置としての第３制御部３７が設けられている。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２７】
一般的にインバータのスイッチングにおいて、図１５に示した上アーム１ａと下アーム１ｂとが同時に導通することによる短絡電流の発生を防止するためにデッドタイム期間Ｔｄを設定する。ここでデッドタイム期間Ｔｄの各相電圧は電流の向きに依存する。図１５（ａ）に示すように、電流極性が正の時は、デッドタイム期間Ｔｄに下アーム１ｂ側のダイオードが導通して低電位側の電圧が出力される。一方図１５（ｂ）に示すように、電流極性が負の時は、デッドタイム期間Ｔｄに上アーム１ａ側のダイオードが導通し、高電位側の電圧が出力される。
【００２８】
仮に上記実施の形態１によるスイッチングパターンにデッドタイム期間Ｔｄを設定したときの実際の出力電圧を、図１６に基づいて説明する。図において、Ｕ相、Ｗ相は図１５（ａ）のケースであり、電流極性が正である。このとき下アーム１ｂ，１ｆから上アーム１ａ，１ｅへそれぞれオン状態を切り替えるときにデッドタイム期間Ｔｄが存在するため、図中の斜線部Ａ１，Ａ３の領域で、電圧のパルスパターンが欠けて、スイッチングパターン通りの矩形の電圧波形とならない。なお上アーム１ａ，１ｅから下アーム１ｂ，１ｆに切り替えるときはデッドタイム期間Ｔｄに入ると即座に下アーム１ｂ，１ｆ側のダイオードが自動的に導通するため、上記パルスパターンの欠けは発生しない。
【００２９】
一方、Ｖ相は図１５（ｂ）のケースであり、電流極性が負である。このとき上アーム１ｃから下アーム１ｄへオン状態を切り替えるときにデッドタイム期間Ｔｄが存在するため、図中の斜線部Ａ２の電圧の領域で、電圧のパルスパターンが余分に発生して、スイッチングパターン通りの矩形の電圧波形とならない。なお下アーム１ｄから上アーム１ｃに切り替えるときはデッドタイム期間Ｔｄに入ると即座に上アーム１ｃ側のダイオードが自動的に導通するため、上記パルスパターンの余分な発生はない。
【００３０】
このようにデッドタイム期間Ｔｄの存在によりパルスパターンによる実際の出力電圧にずれが生じるため、漏洩電流を完全に打ち消すことができない。そこで、この実施の形態２では、第３制御部３７は、上記デッドタイム期間Ｔｄの影響をなくすために、図１７に示すように、電流の向きに応じてパルスパターンを補正する。Ｕ相とＷ相については斜線部Ｂ１、Ｂ３で示すデッドタイム期間Ｔｄに相当する幅分だけオン時間を長くする。すなわちデッドタイム期間Ｔｄだけオンのタイミングを早くする。Ｖ相については斜線部Ｂ２で示すデッドタイム期間Ｔｄに相当する幅分だけオン時間を短くする。すなわちデッドタイム期間Ｔｄだけオフのタイミングを早くする。なお、各斜線部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の幅と斜線部Ａ１，Ａ２，Ａ３の幅は全て同じであり、デッドタイム期間Ｔｄに相当する。
以上のように、上アームと下アームとが同時にオン状態とならないようにデッドタイム期間Ｔｄを設定し、このデッドタイム期間Ｔｄに基づき、上アーム及び下アームに流れる電流の向きに応じて図２に示すスイッチングパターンを図１７に示すように補正する。
【００３１】
これにより実際に出力電圧が変化するタイミングがＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ相間で合致するため、更なる漏洩電流の低減ができるという効果がある。
【００３２】
また、補助回路２３には、第１インピーダンス２１および第２インピーダンス２２による模擬インピーダンスが接続されている。特に、第２インピーダンス２２は負荷である交流電動機６の浮遊インピーダンスを表現するもので、一般的に高いインピーダンスとなる。従って、補助回路２３が出力する電流は、スイッチング部１が出力する電流よりも充分に小さい。また補助回路２３では、スイッチングしたタイミングのみ高周波振動を伴う電流が流れ、その後は電流が流れない。
このため、補助回路２３の場合、スイッチング部１と異なり、電流極性に応じてデッドタイム期間Ｔｄの出力電圧を考慮してスイッチングパターンを決定する必要は無い。即ち、補助回路２３の上アーム２３ａ、下アーム２３ｂのスイッチングを、図１８に示すように行うことにより、Ｘ相に所望の出力電圧が得られる。
【００３３】
本実施の形態では、各アーム１ａ〜１ｆを構成するスイッチング素子をトランジスタとしてＩＧＢＴを図示して説明したが、ＭＯＳＦＥＴ等他の半導体スイッチング素子でも良い。
【００３４】
上記各実施の形態においては電力変換装置がインバータである場合について示したが、コンバータであっても電源と負荷が入れ替わり電力の伝達方向が変わるのみであり、同様の効果を奏する。
【００３５】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。
【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】
2014073247.tif 000008
【図７】
2014073247.tif 000009
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月17日(2015.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
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【国際調査報告】
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