(57)【要約】【課題】５レベル電力変換装置において、フライングキャパシタ電圧の制御精度を向上させる。【解決手段】１制御周期後の第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆに対して、１制御周期後のスイッチングモード１を選択した時の第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１とスイッチングモード２を選択した時の第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２を比較し、各々の偏差が小さくなる方のスイッチングモードを選択する。また、１制御周期後の第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆに対して、１制御周期後のスイッチングモード３を選択した時の第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３とスイッチングモード４を選択した時の第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４を比較し、各々の偏差が小さくなる方のスイッチングモードを選択する。【選択図】図１
2019186974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された第１，第２直流電圧源と、
前記第１，第２直流電圧源に接続された各相共通の共通モジュールと、
前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと出力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のインバータ相モジュールと、
前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと入力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のコンバータ相モジュールと、
を備え、
前記共通モジュールは、
前記第１直流電圧源の正極端に一端が接続された第１共通スイッチと、
前記第１直流電圧源の負極端に一端が接続された第２共通スイッチと、
前記第１共通スイッチの他端と前記第２共通スイッチの他端との間に接続された第１フライングキャパシタと、
前記第１共通スイッチと前記第１フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第３共通スイッチと、
一端が前記第１フライングキャパシタと前記第２共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第３共通スイッチの他端と接続された第４共通スイッチと、
前記第２直流電圧源の正極端に一端が接続された第５共通スイッチと、
前記第２直流電圧源の負極端に一端が接続された第６共通スイッチと、
前記第５共通スイッチの他端と前記第６共通スイッチの他端との間に接続された第２フライングキャパシタと、
前記第５共通スイッチと前記第２フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第７共通スイッチと、
一端が前記第２フライングキャパシタと前記第６共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第７共通スイッチの他端に接続された第８共通スイッチと、を有する５レベル電力変換装置であって、
以下の（４）式〜（８）式によって、１制御周期後の第１〜第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１〜Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４を推定し、
以下の（９）式〜（１３）によって、１制御周期後の第１，第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆ，Ｖｆｃ２＿ｒｅｆを演算し、
前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第１，第４共通スイッチをオン、前記第２，第３共通スイッチをオフし、
前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第２，第３共通スイッチをオン、前記第１，第４共通スイッチをオフし、
前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第５，第８共通スイッチをオン、前記第６，第７共通スイッチをオフし、
前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第６，第７共通スイッチをオン、前記第５，第８共通スイッチをオフすることを特徴とする５レベル電力変換装置。
【数４】
2019186974.tif 000063
【数５】
2019186974.tif 000064
【数６】
2019186974.tif 000065
【数７】
2019186974.tif 000066
【数８】
2019186974.tif 000067
【数９】
2019186974.tif 000068
【数１０】
2019186974.tif 000069
【数１１】
2019186974.tif 000070
【数１２】
2019186974.tif 000071
【数１３】
2019186974.tif 000072
ＧＦＣ：係数
Ｔｃ：制御周期
Ｃｆｃ：第１，第２フライングキャパシタの静電容量
Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２：第１，第２フライングキャパシタ電圧
Ｉｄ１：第３，第４共通スイッチの共通接続点の電流
Ｉｄ２：第７，第８共通スイッチの共通接続点の電流
Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔ：第１，第２直流電圧推定値
Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２：第１，第２直流電圧
ＧＤＣ：係数
Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２：第１，第２直流電流
Ｃｄｃ：第１，第２直流電圧源の静電容量
【請求項２】
（５）式〜（８）式のＩｄ１、Ｉｄ２を電流検出器により検出することを特徴とする請求項１記載の５レベル電力変換装置。
【請求項３】
インバータの相数とコンバータの相数はそれぞれ３であり、
（５）式〜（８）式のＩｄ１、Ｉｄ２を以下の（２３）式〜（２６）式で演算することを特徴とする請求項１記載の５レベル電力変換装置。
【数２３】
2019186974.tif 000073
【数２４】
2019186974.tif 000074
【数２５】
2019186974.tif 000075
【数２６】
2019186974.tif 000076
Ｄｃ１ｎ，Ｄｃ２ｎ：導電率
Ｖｎ：各コンバータ相モジュール，インバータ相モジュールの内部相電圧指令値
Ｉｎ：各コンバータ相モジュール，インバータ相モジュールの電流
ｎ=１，２，…，６：相数
【請求項４】
直列接続された第１，第２直流電圧源と、
前記第１，第２直流電圧源に接続された各相共通の共通モジュールと、
前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと出力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のインバータ相モジュールと、
前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと入力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のコンバータ相モジュールと、
を備え、
前記共通モジュールは、
前記第１直流電圧源の正極端に一端が接続された第１共通スイッチと、
前記第１直流電圧源の負極端に一端が接続された第２共通スイッチと、
前記第１共通スイッチの他端と前記第２共通スイッチの他端との間に接続された第１フライングキャパシタと、
前記第１共通スイッチと前記第１フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第３共通スイッチと、
一端が前記第１フライングキャパシタと前記第２共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第３共通スイッチの他端と接続された第４共通スイッチと、
前記第２直流電圧源の正極端に一端が接続された第５共通スイッチと、
前記第２直流電圧源の負極端に一端が接続された第６共通スイッチと、
前記第５共通スイッチの他端と前記第６共通スイッチの他端との間に接続された第２フライングキャパシタと、
前記第５共通スイッチと前記第２フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第７共通スイッチと、
一端が前記第２フライングキャパシタと前記第６共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第７共通スイッチの他端に接続された第８共通スイッチと、を有する５レベル電力変換装置であって、
以下の（４）式〜（８）式によって、１制御周期後の第１〜第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１〜Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４を推定し、
以下の（１６）式〜（２０）式，（１２）式，（１３）式によって、１制御周期後の第１，第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆ，Ｖｆｃ２＿ｒｅｆを演算し、
前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第１，第４共通スイッチをオン、前記第２，第３共通スイッチをオフし、
前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第２，第３共通スイッチをオン、前記第１，第４共通スイッチをオフし、
前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第５，第８共通スイッチをオン、前記第６，第７共通スイッチをオフし、
前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第６，第７共通スイッチをオン、前記第５，第８共通スイッチをオフすることを特徴とする５レベル電力変換装置。
【数４】
2019186974.tif 000077
【数５】
2019186974.tif 000078
【数６】
2019186974.tif 000079
【数７】
2019186974.tif 000080
【数８】
2019186974.tif 000081
【数１６】
2019186974.tif 000082
【数１７】
2019186974.tif 000083
【数１８】
2019186974.tif 000084
【数１９】
2019186974.tif 000085
【数２０】
2019186974.tif 000086
【数１２】
2019186974.tif 000087
【数１３】
2019186974.tif 000088
ＧＦＣ：係数
Ｔｃ：制御周期
Ｃｆｃ：第１，第２フライングキャパシタの静電容量
Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２：第１，第２フライングキャパシタ電圧
Ｉｄ１：第３，第４共通スイッチの共通接続点の電流
Ｉｄ２：第７，第８共通スイッチの共通接続点の電流
Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２：第１，第２直流電流
Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２：中性点電流
Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔ：第１，第２直流電圧推定値
Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２：第１，第２直流電圧
ＧＤＣ，ＧＤＣ’：係数
Ｃｄｃ：第１，第２直流電圧源の静電容量
【請求項５】
（１６）式，（１７）の中性点電流Ｉｎｐ１、Ｉｎｐ２を電流検出器によって検出することを特徴とする請求項４記載の５レベル電力変換装置。
【請求項６】
インバータの相数とコンバータの相数はそれぞれ３であり、
（１６）式，（１７）式の中性点電流Ｉｎｐ１、Ｉｎｐ２を以下の（２１）式，（２２）式で演算することを特徴とする請求項４記載の５レベル電力変換装置。
【数２１】
2019186974.tif 000089
【数２２】
2019186974.tif 000090
Ｖ１＊〜Ｖ３＊：各コンバータ相モジュールの内部相電圧指令値
Ｖ４＊〜Ｖ６＊：各インバータ相モジュールの内部相電圧指令値
Ｉ１〜Ｉ３：各コンバータ相モジュールの電流
Ｉ４〜Ｉ６：各インバータ相モジュールの電流
【請求項７】
インバータの相数とコンバータの相数はそれぞれ３であり、
（５）〜（８）のＩｄ１、Ｉｄ２を以下の（２３）式〜（２６）式で演算することを特徴とする請求項４〜６のうち何れかに記載の５レベル電力変換装置。
【数２３】
2019186974.tif 000091
【数２４】
2019186974.tif 000092
【数２５】
2019186974.tif 000093
【数２６】
2019186974.tif 000094
Ｄｃ１ｎ，Ｄｃ２ｎ：導電率
Ｖｎ：各コンバータ相モジュール，インバータ相モジュールの内部相電圧指令値
Ｉｎ：各コンバータ相モジュール，インバータ相モジュールの電流
ｎ=１，２，…，６：相数
【請求項８】
直列接続された第１，第２直流電圧源と、
前記第１，第２直流電圧源に接続された各相共通の共通モジュールと、
前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと出力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のインバータ相モジュールと、
前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと入力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のコンバータ相モジュールと、
を備え、
前記共通モジュールは、
前記第１直流電圧源の正極端に一端が接続された第１共通スイッチと、
前記第１直流電圧源の負極端に一端が接続された第２共通スイッチと、
前記第１共通スイッチの他端と前記第２共通スイッチの他端との間に接続された第１フライングキャパシタと、
前記第１共通スイッチと前記第１フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第３共通スイッチと、
一端が前記第１フライングキャパシタと前記第２共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第３共通スイッチの他端と接続された第４共通スイッチと、
前記第２直流電圧源の正極端に一端が接続された第５共通スイッチと、
前記第２直流電圧源の負極端に一端が接続された第６共通スイッチと、
前記第５共通スイッチの他端と前記第６共通スイッチの他端との間に接続された第２フライングキャパシタと、
前記第５共通スイッチと前記第２フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第７共通スイッチと、
一端が前記第２フライングキャパシタと前記第６共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第７共通スイッチの他端に接続された第８共通スイッチと、を有する５レベル電力変換装置の制御方法であって、
以下の（４）式〜（８）式によって、１制御周期後の第１〜第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１〜Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４を推定し、
以下の（９）式〜（１３）によって、１制御周期後の前記第１，第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆ，Ｖｆｃ２＿ｒｅｆを演算し、
前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第１，第４共通スイッチをオン、前記第２，第３共通スイッチをオフし、
前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第２，第３共通スイッチをオン、前記第１，第４共通スイッチをオフし、
前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第５，第８共通スイッチをオン、前記第６，第７共通スイッチをオフし、
前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第６，第７共通スイッチをオン、前記第５，第８共通スイッチをオフすることを特徴とする５レベル電力変換装置の制御方法。
【数４】
2019186974.tif 000095
【数５】
2019186974.tif 000096
【数６】
2019186974.tif 000097
【数７】
2019186974.tif 000098
【数８】
2019186974.tif 000099
【数９】
2019186974.tif 000100
【数１０】
2019186974.tif 000101
【数１１】
2019186974.tif 000102
【数１２】
2019186974.tif 000103
【数１３】
2019186974.tif 000104
ＧＦＣ：係数
Ｔｃ：制御周期
Ｃｆｃ：第１，第２フライングキャパシタの静電容量
Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２：第１，第２フライングキャパシタ電圧
Ｉｄ１：第３，第４共通スイッチの共通接続点の電流
Ｉｄ２：第７，第８共通スイッチの共通接続点の電流
Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔ：第１，第２直流電圧推定値
Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２：第１，第２直流電圧
ＧＤＣ：係数
Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２：第１，第２直流電流
Ｃｄｃ：第１，第２直流電圧源の静電容量
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各相共通のフライングキャパシタを有する５レベル電力変換装置の電圧制御方式に関する  。
【背景技術】
【０００２】
図９に、特許文献１に示されている５レベル電力変換装置の回路構成を示す。図９に示す５レベル電力変換装置は、第１，第２直流電圧源（直流コンデンサ）ＤＣ１、ＤＣ２と、第１，第２フライングキャパシタＦＣ１，ＦＣ２を有する共通モジュール１と、コンバータ相モジュール２ａ，２ｂ，２ｃと、インバータ相モジュール３ａ，３ｂ，３ｃと、を備える。
【０００３】
第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１と第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ２は共通モジュール１（基本セル１ａ，１ｂ）の２つのスイッチングパターンを切り換えることにより制御する。
【０００４】
図１０に示すように、共通モジュール１（基本セル１ａ，１ｂ）の第１〜第８共通スイッチをＳｆ１〜Ｓｆ８、共通モジュール１の出力電流（第３，第４共通スイッチＳｆ３，Ｓｆ４の共通接続点の電流，第７，第８共通スイッチＳｆ７，Ｓｆ８の共通接続点の電流）をＩｄ１、Ｉｄ２、第１，第２フライングキャパシタ電圧をＶｆｃ１、Ｖｆｃ２とする。また、第１，第２フライングキャパシタＦＣ１，ＦＣ２の電圧指令値をＥとすると、基本セル１ａのスイッチングパターンは以下の表１に示す通りとなる。また、基本セル１ｂのスイッチングパターンは以下の表２に示す通りとなる。
【０００５】
【表１】
2019186974.tif 000003
【０００６】
【表２】
2019186974.tif 000004
【０００７】
次に、共通モジュール１のスイッチングパターンとインバータ相モジュール３ａの第１〜第８スイッチングデバイスＳ１〜Ｓ８に印加される電圧の関係について図１１を例に説明する。なお、図１１の丸印はターンオンしている共通スイッチ，スイッチングデバイスを示している。図１１（ａ）に示す状態ａと図１１（ｂ）に示す状態ｂは基本セル１ａのスイッチングパターンが異なり、インバータ相モジュール３ａのスイッチングパターンが同一な関係となっている。
【０００８】
この時に第１スイッチングデバイスＳ１に印加される電圧を比較する。状態ａの場合は第１フライングキャパシタＦＣ１の電圧がそのまま印加される。状態ｂの場合は第１直流電圧源ＤＣ１と第１フライングキャパシタＦＣ１の電圧差分が印加される。図１１から状態ａ，ｂ間において第１スイッチングデバイスＳ１に印加される電圧に差異が発生していることが見てとれる。
【０００９】
これは、第１スイッチングデバイスＳ１に印加される電圧は第１直流電圧源ＤＣ１と第１フライングキャパシタＦＣ１の両方に依存することを示しており、他のコンバータ相モジュール２ａ〜２ｃ、インバータ相モジュール３ｂ，３ｃの第１〜第８スイッチングデバイスＳ１〜Ｓ８に関しても同様である。
【００１０】
次に、共通モジュール１（基本セル１ａ，１ｂ）のスイッチングモードを選択する方式（特許文献１）を説明する。表１と表２で示すフライングキャパシタ電圧制御では、スイッチングパターン変更タイミングにおいて、第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２と電圧指令値Ｅを比較する。
【００１１】
電圧指令値Ｅの方が高い場合、第１，第２フライングキャパシタＦＣ１，ＦＣ２に充電方向の電流を流すスイッチングパターンを選択し、第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２を上昇させる。電圧指令値Ｅの方が低い場合、第１，第２フライングキャパシタＦＣ１，ＦＣ２に放電方向の電流を流すスイッチングパターンを選択して、第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２を減少させる。なお、電圧指令値Ｅは第１，第２直流電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２の半分としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１７−１６３６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１は、第１，第２直流電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２と第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２の変動が急峻な場合や、共通モジュール１（基本セル１ａ，１ｂ）のスイッチングパターン変更タイミングでの第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２と電圧指令値Ｅの偏差が小さい場合に、電圧誤差が発生しやすいという問題点がある。
【００１４】
図１２にこの一例を示す。第１直流電圧Ｖｄｃ１と第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１が共に上昇しているタイミングで、共通モジュール１のスイッチングパターン変更タイミングが発生したとする。この時の第１フライングキャパシタＦＣ１の電圧指令値Ｅ（＝Ｖｄｃ／２）と比較して第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１が高くなっている場合は、共通モジュール１のスイッチングパターンは第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１を下げる方向に切り替わる。
【００１５】
切り替わり後、第１直流電圧Ｖｄｃ１の上昇が継続した場合、電圧指令値Ｅの値は第１直流電圧Ｖｄｃ１の半分としているため、電圧指令値Ｅは上昇を続ける。
【００１６】
一方、第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１は電圧が減る方向にスイッチングパターンを変更したため電圧の減少が始まる。このため、第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１と電圧指令値Ｅとの偏差は増加する状態になってしまい、スイッチングモードを変更しなかった場合と比べてより偏差が拡大する結果となってしまう。
【００１７】
スイッチングデバイスの耐電圧や寿命の観点からスイッチングデバイスに印加される電圧は極力低く抑えることが望ましい。また、スイッチングデバイスに印加される電圧は第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２と第１，第２フライングキャパシタＦＣ１，ＦＣ２の電圧の両方に依存する。そのため、第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２は高い精度で第１，第２直流電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２の半分に追従させる必要がある。しかし、特許文献１においては、前述のような第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２と電圧指令値Ｅとの偏差が拡大してしまうモードがあるため、この性能は十分とはいえず、改善を図る必要がある。
【００１８】
以上示したようなことから、５レベル電力変換装置において、フライングキャパシタ電圧の制御精度を向上させることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、直列接続された第１，第２直流電圧源と、前記第１，第２直流電圧源に接続された各相共通の共通モジュールと、前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと出力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のインバータ相モジュールと、前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと入力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のコンバータ相モジュールと、を備え、前記共通モジュールは、前記第１直流電圧源の正極端に一端が接続された第１共通スイッチと、前記第１直流電圧源の負極端に一端が接続された第２共通スイッチと、前記第１共通スイッチの他端と前記第２共通スイッチの他端との間に接続された第１フライングキャパシタと、前記第１共通スイッチと前記第１フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第３共通スイッチと、一端が前記第１フライングキャパシタと前記第２共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第３共通スイッチの他端と接続された第４共通スイッチと、前記第２直流電圧源の正極端に一端が接続された第５共通スイッチと、前記第２直流電圧源の負極端に一端が接続された第６共通スイッチと、前記第５共通スイッチの他端と前記第６共通スイッチの他端との間に接続された第２フライングキャパシタと、前記第５共通スイッチと前記第２フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第７共通スイッチと、一端が前記第２フライングキャパシタと前記第６共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第７共通スイッチの他端に接続された第８共通スイッチと、を有する５レベル電力変換装置であって、以下の（４）式〜（８）式によって、１制御周期後の第１〜第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１〜Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４を推定し、以下の（９）式〜（１３）によって、１制御周期後の第１，第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆ，Ｖｆｃ２＿ｒｅｆを演算し、前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第１，第４共通スイッチをオン、前記第２，第３共通スイッチをオフし、前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第２，第３共通スイッチをオン、前記第１，第４共通スイッチをオフし、前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第５，第８共通スイッチをオン、前記第６，第７共通スイッチをオフし、前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第６，第７共通スイッチをオン、前記第５，第８共通スイッチをオフすることを特徴とする。
【００２０】
【数４】
2019186974.tif 000005
【００２１】
【数５】
2019186974.tif 000006
【００２２】
【数６】
2019186974.tif 000007
【００２３】
【数７】
2019186974.tif 000008
【００２４】
【数８】
2019186974.tif 000009
【００２５】
【数９】
2019186974.tif 000010
【００２６】
【数１０】
2019186974.tif 000011
【００２７】
【数１１】
2019186974.tif 000012
【００２８】
【数１２】
2019186974.tif 000013
【００２９】
【数１３】
2019186974.tif 000014
【００３０】
ＧＦＣ：係数
Ｔｃ：制御周期
Ｃｆｃ：第１，第２フライングキャパシタの静電容量
Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２：第１，第２フライングキャパシタ電圧
Ｉｄ１：第３，第４共通スイッチの共通接続点の電流
Ｉｄ２：第７，第８共通スイッチの共通接続点の電流
Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔ：第１，第２直流電圧推定値
Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２：第１，第２直流電圧
ＧＤＣ：係数
Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２：第１，第２直流電流
Ｃｄｃ：第１，第２直流電圧源の静電容量
また、その一態様として、（５）式〜（８）式のＩｄ１、Ｉｄ２を電流検出器により検出することを特徴とする。
【００３１】
また、他の態様として、インバータの相数とコンバータの相数はそれぞれ３であり、（５）式〜（８）式のＩｄ１、Ｉｄ２を以下の（２３）式〜（２６）式で演算することを特徴とする。
【００３２】
【数２３】
2019186974.tif 000015
【００３３】
【数２４】
2019186974.tif 000016
【００３４】
【数２５】
2019186974.tif 000017
【００３５】
【数２６】
2019186974.tif 000018
【００３６】
Ｄｃ１ｎ，Ｄｃ２ｎ：導電率
Ｖｎ：各コンバータ相モジュール，インバータ相モジュールの内部相電圧指令値
Ｉｎ：各コンバータ相モジュール，インバータ相モジュールの電流
ｎ=１，２，…，６：相数
また、他の態様として、直列接続された第１，第２直流電圧源と、前記第１，第２直流電圧源に接続された各相共通の共通モジュールと、前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと出力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のインバータ相モジュールと、前記第１，第２直流電圧源と前記共通モジュールに接続され、前記第１，第２直流電圧源および前記共通モジュールと入力端子間にそれぞれスイッチングデバイスを有し、このスイッチングデバイスを選択的にＯＮ，ＯＦＦ制御する２相以上のコンバータ相モジュールと、を備え、前記共通モジュールは、前記第１直流電圧源の正極端に一端が接続された第１共通スイッチと、前記第１直流電圧源の負極端に一端が接続された第２共通スイッチと、前記第１共通スイッチの他端と前記第２共通スイッチの他端との間に接続された第１フライングキャパシタと、前記第１共通スイッチと前記第１フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第３共通スイッチと、一端が前記第１フライングキャパシタと前記第２共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第３共通スイッチの他端と接続された第４共通スイッチと、前記第２直流電圧源の正極端に一端が接続された第５共通スイッチと、前記第２直流電圧源の負極端に一端が接続された第６共通スイッチと、前記第５共通スイッチの他端と前記第６共通スイッチの他端との間に接続された第２フライングキャパシタと、前記第５共通スイッチと前記第２フライングキャパシタの共通接続点に一端が接続された第７共通スイッチと、一端が前記第２フライングキャパシタと前記第６共通スイッチの共通接続点に接続され、他端が前記第７共通スイッチの他端に接続された第８共通スイッチと、を有する５レベル電力変換装置であって、以下の（４）式〜（８）式によって、１制御周期後の第１〜第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１〜Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４を推定し、以下の（１６）式〜（２０）式，（１２）式，（１３）式によって、１制御周期後の第１，第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆ，Ｖｆｃ２＿ｒｅｆを演算し、前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第１，第４共通スイッチをオン、前記第２，第３共通スイッチをオフし、前記第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差よりも前記第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２と前記第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第２，第３共通スイッチをオン、前記第１，第４共通スイッチをオフし、前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第５，第８共通スイッチをオン、前記第６，第７共通スイッチをオフし、前記第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差よりも前記第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と前記第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆの偏差の方が小さい場合、前記第６，第７共通スイッチをオン、前記第５，第８共通スイッチをオフすることを特徴とする。
【００３７】
【数４】
2019186974.tif 000019
【００３８】
【数５】
2019186974.tif 000020
【００３９】
【数６】
2019186974.tif 000021
【００４０】
【数７】
2019186974.tif 000022
【００４１】
【数８】
2019186974.tif 000023
【００４２】
【数１６】
2019186974.tif 000024
【００４３】
【数１７】
2019186974.tif 000025
【００４４】
【数１８】
2019186974.tif 000026
【００４５】
【数１９】
2019186974.tif 000027
【００４６】
【数２０】
2019186974.tif 000028
【００４７】
【数１２】
2019186974.tif 000029
【００４８】
【数１３】
2019186974.tif 000030
【００４９】
ＧＦＣ：係数
Ｔｃ：制御周期
Ｃｆｃ：第１，第２フライングキャパシタの静電容量
Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２：第１，第２フライングキャパシタ電圧
Ｉｄ１：第３，第４共通スイッチの共通接続点の電流
Ｉｄ２：第７，第８共通スイッチの共通接続点の電流
Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２：第１，第２直流電流
Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２：中性点電流
Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔ：第１，第２直流電圧推定値
Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２：第１，第２直流電圧
ＧＤＣ，ＧＤＣ’：係数
Ｃｄｃ：第１，第２直流電圧源の静電容量
また、その一態様として、（１６）式，（１７）の中性点電流Ｉｎｐ１、Ｉｎｐ２を電流検出器によって検出することを特徴とする。
【００５０】
また、他の態様として、インバータの相数とコンバータの相数はそれぞれ３であり、（１６）式，（１７）式の中性点電流Ｉｎｐ１、Ｉｎｐ２を以下の（２１）式，（２２）式で演算することを特徴とする。
【００５１】
【数２１】
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【００５２】
【数２２】
2019186974.tif 000032
【００５３】
Ｖ１＊〜Ｖ３＊：各コンバータ相モジュールの内部相電圧指令値
Ｖ４＊〜Ｖ６＊：各インバータ相モジュールの内部相電圧指令値
Ｉ１〜Ｉ３：各コンバータ相モジュールの電流
Ｉ４〜Ｉ６：各インバータ相モジュールの電流
また、その一態様として、インバータの相数とコンバータの相数はそれぞれ３であり、（５）〜（８）のＩｄ１、Ｉｄ２を以下の（２３）式〜（２６）式で演算することを特徴とする。
【００５４】
【数２３】
2019186974.tif 000033
【００５５】
【数２４】
2019186974.tif 000034
【００５６】
【数２５】
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【００５７】
【数２６】
2019186974.tif 000036
【００５８】
Ｄｃ１ｎ，Ｄｃ２ｎ：導電率
Ｖｎ：各コンバータ相モジュール，インバータ相モジュールの内部相電圧指令値
Ｉｎ：各コンバータ相モジュール，インバータ相モジュールの電流
ｎ=１，２，…，６：相数
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、５レベル電力変換装置において、フライングキャパシタ電圧の制御精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施形態１における５レベル電力変換装置の制御ブロック図。
【図２】実施形態１におけるフライングキャパシタ電圧推定部を示すブロック図。
【図３】実施形態１におけるフライングキャパシタ電圧指令値生成部を示すブロック図。
【図４】実施形態１におけるスイッチングパターン生成部を示すブロック図。
【図５】実施形態１におけるフライングキャパシタ電圧制御の各波形を示すタイムチャート。
【図６】実施形態２におけるフライングキャパシタ電圧指令値生成部を示すブロック図。
【図７】実施形態３におけるフライングキャパシタ電圧指令値生成部を示すブロック図。
【図８】実施形態３におけるフライングキャパシタ電圧推定部を示すブロック図。
【図９】５レベル電力変換装置の回路構成の一例を示す図。
【図１０】共通モジュールを示す回路構成図。
【図１１】共通モジュールのスイッチングパターンと相モジュールのスイッチングデバイスの印加電圧を示す図。
【図１２】従来の５レベル電力変換装置におけるフライングキャパシタ電圧制御の各波形を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、本願発明における５レベル電力変換装置の実施形態１〜３を図１〜図９に基づいて詳述する。
【００６２】
［実施形態１］
本実施形態１は、図９に示すようなフライングキャパシタを有する５レベル電力変換装置のフライングキャパシタ電圧を所望の値に制御するものである。まず、主回路構成の一例として、図９に示す５レベル電力変換装置について説明する。
【００６３】
図９に示すように、第１，第２直流電圧源（直流コンデンサ）ＤＣ１，ＤＣ２が直列接続される。第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２には各相共通の共通モジュール１が接続される。
【００６４】
第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２と共通モジュール１には、第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２および共通モジュール１と入力端子間に第１〜第８スイッチングデバイスＳ１〜Ｓ８を有し、この第１〜第８スイッチングデバイスＳ１〜Ｓ８を選択的にＯＮ，ＯＦＦする各相（２相以上）のコンバータ相モジュール２ａ〜２ｃが接続される。
【００６５】
また、第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２と共通モジュール１には、第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２および共通モジュール１と出力端子間にそれぞれ第１〜第８スイッチングデバイスＳ１〜Ｓ８を有し、この第１〜第８スイッチングデバイスＳ１〜Ｓ８を選択的にＯＮ，ＯＦＦする各相（２相以上）のインバータ相モジュール３ａ〜３ｃが接続される。
【００６６】
共通モジュール１は、基本セル１ａと基本セル１ｂとを備える。基本セル１ａは、第１直流電圧源ＤＣ１の正極端に第１共通スイッチＳｆ１の一端が接続される。第１直流電圧源ＤＣ１の負極端には第２共通スイッチＳｆ２の一端が接続される。第１共通スイッチＳｆ１の他端と第２共通スイッチＳｆ２の他端との間に第１フライングキャパシタＦＣ１が接続される。
【００６７】
第１共通スイッチＳｆ１と第１フライングキャパシタＦＣ１の共通接続点には第３共通スイッチＳｆ３の一端が接続される。第１フライングキャパシタＦＣ１と第２共通スイッチＳｆ２の共通接続点には第４共通スイッチＳｆ４の一端が接続される。第４共通スイッチＳｆ４の他端は第３共通スイッチＳｆ３の他端に接続される。
【００６８】
基本セル１ｂは、第２直流電圧源ＤＣ２の正極端に第５共通スイッチＳｆ５の一端が接続される。第２直流電圧源ＤＣ２の負極端に第６共通スイッチＳｆ６の一端が接続される。第５共通スイッチＳｆ５の他端と第６共通スイッチＳｆ６の他端との間に第２フライングキャパシタＦＣ２が接続される。
【００６９】
第５共通スイッチＳｆ５と第２フライングキャパシタＦＣ２の共通接続点に第７共通スイッチＳｆ７の一端が接続される。第２フライングキャパシタＦＣ２と第６共通スイッチＳｆ６の共通接続点に第８共通スイッチＳｆ８の一端が接続される。第８共通スイッチＳｆ８の他端は第７共通スイッチＳｆ７の他端に接続される。
【００７０】
次に、相モジュール２ａについて説明する。第１直流電圧源ＤＣ１の正極端と第３，第４共通スイッチＳｆ３，Ｓｆ４の共通接続点との間には、第１，第２スイッチングデバイスＳ１，Ｓ２が直列接続される。第７，第８共通スイッチＳｆ７，Ｓｆ８の共通接続点と第２直流電圧源ＤＣ２の負極端との間には第３，第４スイッチングデバイスＳ３，Ｓ４が直列接続される。
【００７１】
第１，第２スイッチングデバイスＳ１，Ｓ２の共通接続点と第３，第４スイッチングデバイスＳ３，Ｓ４の共通接続点との間に第５，第６，第７，第８スイッチングデバイスＳ５，Ｓ６ａ，Ｓ６ｂ，Ｓ７ａ，Ｓ７ｂ，Ｓ８が直列接続される。第５，第６スイッチングデバイスＳ５，Ｓ６ａの共通接続点と第７，第８スイッチングデバイスＳ７ｂ，Ｓ８の共通接続点との間に第１，第２ダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂが直列接続される。
【００７２】
第１，第２ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ａの共通接続点は、第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２の共通接続点に接続される。また、第６，第７スイッチングデバイスＳ６ｂ、Ｓ７ａの共通接続点は入力端子ｉｎ１となる。
【００７３】
なお、第６スイッチングデバイスＳ６ａ，Ｓ６ｂおよび第７スイッチングデバイスＳ７ａ，Ｓ７ｂは、スイッチングデバイスの耐電圧のために２つのスイッチングデバイスを直列接続しているが、耐電圧の問題を解消すれば１つのスイッチングデバイスでも良い。また、第１ダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂおよび第２ダイオードＤ２ａ，Ｄ２ｂもダイオードの耐電圧のために２つのダイオードを直列接続しているが、耐電圧の問題を解消すれば１つのダイオードでも良い。
【００７４】
コンバータ相モジュール２ｂ，２ｃ，インバータ相モジュール３ａ，３ｂ，３ｃもコンバータ相モジュール２ａと同様に構成される。ただし、コンバータ相モジュール２ｂ，２ｃ，インバータ相モジュール３ａ，３ｂ，３ｃの第６，第７スイッチングデバイス６ｂ，Ｓ７ａの共通接続点は、それぞれ入力端子ｉｎ２，ｉｎ３，出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２，ｏｕｔ３となる。
【００７５】
図１に本実施形態１における５レベル電力変換装置の制御ブロック図を示す。この制御ブロックは大きく分けてフライングキャパシタ電圧推定部４と、フライングキャパシタ電圧指令値生成部５と、スイッチングパターン生成部６と、を備える。以下に、この３つのブロックの詳細について記載する。
【００７６】
（フライングキャパシタ電圧推定部４）
図２にフライングキャパシタ電圧推定部４を示す。図１０に示すように、図２中に示すＩｄ１、Ｉｄ２は共通モジュール１（基本セル１ａ，１ｂ）の出力電流（第３，第４共通スイッチＳｆ３，Ｓｆ４の共通接続点の電流，第７，第８共通スイッチＳｆ７，Ｓｆ８の共通接続点の電流）の検出値を示し、Ｖｆｃ１、Ｖｆｃ２は第１，第２フライングキャパシタ電圧の検出値を示す。よって、本実施形態１では、Ｉｄ１、Ｉｄ２を検出するための電流検出器を用いる。
【００７７】
なお、図９のように、第３，第４共通スイッチＳｆ３，Ｓｆ４の共通接続点がコンバータ相モジュールとインバータ相モジュールの両方に接続されている回路構成では、Ｉｄ１はコンバータ相モジュール側に流れる電流とインバータ相モジュール側に流れる電流の和となる。Ｉｄ２についても同様である。
【００７８】
このフライングキャパシタ電圧推定部４は現在の第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２の検出値から、共通モジュール１の２種類のスイッチングモードそれぞれを選択した時の、次の制御周期におけるフライングキャパシタ電圧推定値を求める。
【００７９】
共通モジュール１の制御周期をＴｃとし、時刻ｔにおける第１フライングキャパシタ電圧をＶｆｃ１（ｔ）とする。共通モジュール１の基本セル１ａが表１に示すスイッチングモード１を選択した場合、制御周期Ｔｃ経過後の第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１（ｔ＋Ｔｃ）は以下の（１）式のようになる。
【００８０】
【数１】
2019186974.tif 000037
【００８１】
なお、スイッチングモード１選択中に図１０の出力電流Ｉｄ１の矢印の方向に電流が流れると、第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１は増加するため右辺第２項の符号は正としている。ここで、制御周期Ｔｃは出力電流Ｉｄ１の変化に対して十分速い（短い）時間であるとみなすと（１）式の出力電流Ｉｄ１（ｔ）は一定値として扱え、以下の（２）式のように簡略化することが出来る。
【００８２】
【数２】
2019186974.tif 000038
【００８３】
ここで、Ｃｆｃは第１，第２フライングキャパシタＦＣ１，ＦＣ２の静電容量である。スイッチングモード１を選択すると、制御周期Ｔｃ経過後の第１フライングキャパシタＦＣ１の第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１は、以下の（３）式となる。
【００８４】
【数３】
2019186974.tif 000039
【００８５】
制御周期Ｔｃと第１，第２フライングキャパシタＦＣ１，ＦＣ２の静電容量Ｃｆｃは定数のため、係数ＧＦＣを以下の（４）式に定義する。
【００８６】
【数４】
2019186974.tif 000040
【００８７】
（３）式、（４）式から、第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１は以下の（５）式となる。
【００８８】
【数５】
2019186974.tif 000041
【００８９】
次に、共通モジュール１の基本セル１ａでスイッチングモード２を選択した時の第１フライングキャパシタＦＣ１の第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２は、スイッチングモード１を選択した時から電流を逆方向に流した時の電圧となるため以下の（６）式となる。
【００９０】
【数６】
2019186974.tif 000042
【００９１】
同様に共通モジュール１の基本セル１ｂがスイッチングモード３でスイッチングした時の第２フライングキャパシタＦＣ２の第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３は、以下の（７）式のようになる。また、スイッチングモード４でスイッチングした時の第２フライングキャパシタＦＣ２の第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４は、以下の（８）式のようになる。
【００９２】
【数７】
2019186974.tif 000043
【００９３】
【数８】
2019186974.tif 000044
【００９４】
以上の（５）式〜（８）式をブロック図として表現したものが図２となる。具体的には、乗算器７において出力電流Ｉｄ１に係数ＧＦＣを乗算する。加算器８において、乗算器７の出力に第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１を加算する。加算器８の出力が（５）式に示す第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１となる。
【００９５】
乗算器９において、出力電流Ｉｄ１に−１を乗算する。乗算器１０において、乗算器９の出力に係数ＧＦＣを乗算する。加算器１１において、乗算器１０の出力に第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１を加算する。加算器１１の出力が（６）式に示す第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２となる。
【００９６】
乗算器１２において出力電流Ｉｄ２に係数ＧＦＣを乗算する。加算器１３において、乗算器１２の出力に第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ２を加算する。加算器１３の出力が（７）式に示す第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３となる。
【００９７】
乗算器１４において、出力電流Ｉｄ２に−１を乗算する。乗算器１５において、乗算器１４の出力に係数ＧＦＣを乗算する。加算器１６において、乗算器１５の出力に第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ２を加算する。加算器１６の出力が（８）式に示す第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４となる。
【００９８】
なお、本実施形態１において、出力電流Ｉｄ１，Ｉｄ２は電流検出値により検出した値を用いるものとする。
【００９９】
（フライングキャパシタ電圧指令値生成部５）
図３にフライングキャパシタ電圧指令値生成部５のブロック図を示す。図１０に示すように、図３中のＩｄｃ１、Ｉｄｃ２は第１，第２直流電流を示す。Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２は、第１，第２直流電圧を示す。フライングキャパシタ電圧指令値生成部５は第１，第２直流電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２の検出値と第１，第２直流電流Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２から１制御周期Ｔｃ後における第１，第２直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔを推定し、この第１，第２直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔから１制御周期Ｔｃ後の第１，第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆ，Ｖｆｃ２＿ｒｅｆを生成している。
【０１００】
第１直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔと第２直流電圧推定値Ｖｄｃ２＿ｅｓｔは第１〜第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１〜Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４と同様に求めることができるため、以下の（９）式と（１０）式となる。
【０１０１】
【数９】
2019186974.tif 000045
【０１０２】
【数１０】
2019186974.tif 000046
【０１０３】
なお、係数ＧＤＣの値は以下の（１１）式のように与えられる。ここで、Ｃｄｃは第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２の静電容量である。
【０１０４】
【数１１】
2019186974.tif 000047
【０１０５】
次に、第１，第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆ，Ｖｆｃ２＿ｒｅｆは第１，第２直流電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２の半分とすれば良いので、第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆと第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆは以下の（１２）式，（１３）式となる。
【０１０６】
【数１２】
2019186974.tif 000048
【０１０７】
【数１３】
2019186974.tif 000049
【０１０８】
以上の（１２）式，（１３）式をブロック図として表現したものが図３となる。具体的には、乗算器１７において第１直流電流Ｉｄｃ１に係数ＧＤＣを乗算する。加算器１８において、乗算器１７の出力に第１直流電圧Ｖｄｃ１を加算する。加算器１８の出力が第１直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔとなる。乗算器１９において、この第１直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔに０．５を乗算する。乗算器１９の出力が第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆとなる。
【０１０９】
乗算器２０において第２直流電流Ｉｄｃ２に係数ＧＤＣを乗算する。加算器２１において、乗算器２０の出力に第２直流電圧Ｖｄｃ２を加算する。加算器２１の出力が第２直流電圧推定値Ｖｄｃ２＿ｅｓｔとなる。乗算器２２において、この第２直流電圧推定値Ｖｄｃ２＿ｅｓｔに０．５を乗算する。乗算器２２の出力が第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆとなる。
【０１１０】
（スイッチングパターン生成部６）
図４にスイッチングパターン生成部６のブロック図を示す。共通モジュール１の基本セル１ａのスイッチングモード１とスイッチングモード２の判断は１制御周期Ｔｃ後の第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ＿ｒｅｆ１に対して、１制御周期Ｔｃ後のスイッチングモード１を選択した時の第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ１＿ｅｓｔ＿ｍ１とスイッチングモード２を選択した時の第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ１＿ｅｓｔ＿ｍ２を比較して、各々の偏差が小さくなる方のスイッチングモードを選択すれば良い。
【０１１１】
したがって、共通モジュール１の基本セル１ａのスイッチングモード選択条件は、以下の（１４）式となる。
【０１１２】
【数１４】
2019186974.tif 000050
【０１１３】
同様に共通モジュール１の基本セル１ｂのスイッチングモード選択条件は以下の（１５）式となる。
【０１１４】
【数１５】
2019186974.tif 000051
【０１１５】
以上の（１４）式、（１５）式をブロック図で表したものが図４となる。具体的には、減算器２３において、第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆから第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１を減算する。絶対値演算部２４において、減算器２３の出力の絶対値を演算する。減算器２５において、第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆから第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２を減算する。絶対値演算部２６において、減算器２５の出力の絶対値を演算する。減算器２７は、絶対値演算部２６の出力から絶対値演算部２４の出力を減算する。第１テーブル２８は、減算器２７の出力が０より大きければスイッチングモード１を選択して出力し、減算器２７の出力が０以下であればスイッチングモード２を選択して出力する。
【０１１６】
減算器２９において、第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆから第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３を減算する。絶対値演算部３０において、減算器２９の出力の絶対値を演算する。減算器３１において、第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆから第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４を減算する。絶対値演算部３２において、減算器３１の出力の絶対値を演算する。減算器３３は、絶対値演算部３２の出力から絶対値演算部３０の出力を減算する。第２テーブル３４は、減算器３３の出力が０より大きければスイッチングモード３を選択して出力し、減算器３３の出力が０以下であればスイッチングモード４を選択して出力する。
【０１１７】
なお、本実施形態１では、減算器２７，３３の出力が０の時、スイッチングモード２，４を選択しているが、スイッチングモード１，３を選択しても良い。
【０１１８】
図５に本実施形態１の方式を用いた場合の、共通モジュール１の基本セル１ａにおける第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１制御の動作図を示す。図５中の（１）のタイミングにて検出した第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１、第１直流電圧Ｖｄｃ１、第１直流電流Ｉｄｃ１から、（９）式，（１１）式，（１２）式を用いて１制御周期Ｔｃ後の第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆを求める。
【０１１９】
また、（５）式を用いてスイッチングモード１のスイッチングを行った時の１制御周期Ｔｃ後の第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と、（６）式を用いてスイッチングモード２のスイッチングを行った時の１制御周期Ｔｃ後の第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２を求める。第１フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ１と第２フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ２のうち、第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆとの偏差が小さくなるスイッチングモードを選択することにより、第１フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１と第１直流電圧Ｖｄｃ１の１／２との電圧差分をより小さくすることが可能となる。
【０１２０】
共通モジュール１の基本セル１ｂにおいても同様に、１制御周期Ｔｃ後の第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆと、スイッチングモード３の時の１制御周期Ｔｃ後の第３フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ３、スイッチングモード４の時の１制御周期Ｔｃ後の第４フライングキャパシタ電圧推定値Ｖｆｃ＿ｅｓｔ＿ｍ４を比較して、第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆとの偏差の小さくなる方のスイッチングモードを選択する。
【０１２１】
本実施形態１によれば図９に示す回路において、第１，第２フライングキャパシタ電圧Ｖｆｃ１，Ｖｆｃ２の制御精度を向上させることが可能となる。これにより、インバータ出力電圧精度を向上できる。さらに、コンバータ相モジュール２ａ，２ｂ，２ｃ，インバータ相モジュール３ａ，３ｂ，３ｃのスイッチングデバイスの印加電圧を低減できるため、スイッチングデバイス、ひいては電力変換装置の高寿命化を図ることが可能となる。
【０１２２】
［実施形態２］
図９に示すコンバータ−インバータ方式の５レベル電力変換装置において、入力相もしくは出力相に、直流電圧（Ｖｄｃ１＋Ｖｄｃ２）を一定に制御する機構がある場合、第１，第２直流電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２の変動は５レベルインバータの中性点電流Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２の影響が支配的である。したがって、（９）式と（１０）式の第１，第２直流電流Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２は、以下の（１６）式，（１７）式のように中性点電流Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２を用いた式から算出することができる。
【０１２３】
【数１６】
2019186974.tif 000052
【０１２４】
【数１７】
2019186974.tif 000053
【０１２５】
なお、Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２は図１０に示す中性点電流となる。Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２の極性は、図１０に示す矢印の向きを正とする。また、係数の１／２は、第１直流電圧源ＤＣ１と第２直流電圧源ＤＣ２の静電容量が同一である場合には、第１直流電圧源ＤＣ１と第２直流電圧源ＤＣ２に流れる電流は均等となることより、設定している。
【０１２６】
（９）式，（１０）式のＩｄｃ１，Ｉｄｃ２に、（１６）式，（１７）式を代入すると、以下の（１８）式，（１９）式を得ることができる。
【０１２７】
【数１８】
2019186974.tif 000054
【０１２８】
【数１９】
2019186974.tif 000055
【０１２９】
なお、係数ＧＤＣ’は以下の（２０）式となる。
【０１３０】
【数２０】
2019186974.tif 000056
【０１３１】
図３の第１，第２直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔを算出するまでの部分に（１８）式〜（２０）式を適用したものが図６である。第１，第２直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔ，Ｖｄｃ２＿ｅｓｔを算出した後は、図３と同様に（１２）式、（１３）式により第１，第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ＿ｒｅｆ，Ｖｆｃ２＿ｒｅｆを算出する。本実施形態２は実施形態１のフライングキャパシタ電圧指令値生成部５を図６に置き換えたものである。その他の構成は実施形態１と同様である。
【０１３２】
本実施形態２のフライングキャパシタ電圧指令値生成部５は、図６に示すように、減算器３５において、中性点電流Ｉｎｐ１から中性点電流Ｉｎｐ２を減算する。乗算器３６は、減算器３５の出力に−１を乗算する。乗算器３７は、乗算器３６の出力に係数ＧＤＣ’を乗算する。加算器３８は、乗算器３７の出力に第１直流電圧Ｖｄｃ１を加算する。加算器３８の出力が第１直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔとなる。乗算器３９は、この第１直流電圧推定値Ｖｄｃ１＿ｅｓｔに０．５を乗算し、第１フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ１＿ｒｅｆとして出力する。
【０１３３】
乗算器４０は、減算器３５の出力に係数ＧＤＣ’を乗算する。加算器４１は、乗算器４０の出力に第２直流電圧Ｖｄｃ２を加算する。加算器４１の出力が第２直流電圧推定値Ｖｄｃ２＿ｅｓｔとなる。乗算器４２は、この第２直流電圧推定値Ｖｄｃ２＿ｅｓｔに０．５を乗算し、第２フライングキャパシタ電圧指令値Ｖｆｃ２＿ｒｅｆとして出力する。
【０１３４】
本実施形態２は、実施形態１からフライングキャパシタ電圧指令値生成部５を変更したのみであり、作用・動作は実施形態１と同一である。
【０１３５】
［実施形態３］
図１０における中性点電流Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２，出力電流Ｉｄ１，Ｉｄ２は、電流検出器を用いて検出しなくとも、コンバータ相モジュール２ａ〜２ｃ，インバータ相モジュール３ａ〜３ｃの各相の電流、コンバータ相モジュール２ａ〜２ｃ，インバータ相モジュール３ａ〜３ｃの内部相電圧指令値より推定することができる。
【０１３６】
図９において、コンバータ相モジュール２ａ〜２ｃを１相，２相，３相、インバータ相モジュール３ａ〜３ｃを４相，５相，６相とした時に各相の入力端子もしくは出力端子に流れる電流をＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６、各相のインバータ内部相電圧指令値をＶ１＊，Ｖ２＊，Ｖ３＊，Ｖ４＊，Ｖ５＊，Ｖ６＊とした時に中性点電流Ｉｎｐ１は（２１）式，中性点電流Ｉｎｐ２は（２２）式と表すことができる。なお、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の極性は、相モジュールから入力端子に流れる方向を正とする。Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６の極性は、相モジュールから出力端子に流れる方向を負とする。
【０１３７】
【数２１】
2019186974.tif 000057
【０１３８】
【数２２】
2019186974.tif 000058
【０１３９】
なお、本計算方法は多レベルインバータの分野では一般的に使用されている方法である。
【０１４０】
次に、出力電流Ｉｄ１，Ｉｄ２の推定方法を説明する。内部相電圧指令値Ｖｎ＊（ｎ＝１〜６）とし、図１０に示す出力電流Ｉｄ１が流れる経路の導通率をＤｃ１ｎ（ｎ＝１〜６）、出力電流Ｉｄ２が流れる経路の導通率をＤｃ２ｎ（ｎ＝１〜６）とすると、以下の（２３）式，（２４）式のように表すことができる。
【０１４１】
【数２３】
2019186974.tif 000059
【０１４２】
【数２４】
2019186974.tif 000060
【０１４３】
これを用いて出力電流Ｉｄ１と出力電流Ｉｄ２は以下の（２５）式，（２６）式のように表すことができる。なお、本計算方式は特許文献１に記載されている方法である。
【０１４４】
【数２５】
2019186974.tif 000061
【０１４５】
【数２６】
2019186974.tif 000062
【０１４６】
図６（フライングキャパシタ電圧指令値生成部５）に対して、（２１）式と（２２）式を適用すると図７が得られる。また、図２（フライングキャパシタ電圧推定部４）に対して、（２３）式〜（２６）式を適用すると図８が得られる。
【０１４７】
図７に示すように、演算ブロック４３ａは、インバータ相モジュール３ａの内部相電圧指令値Ｖ４を入力する。絶対値演算部４４において、内部相電圧指令値Ｖ４の絶対値を演算する。減算器４５は１から絶対値演算部４４の出力を減算する。演算ブロック４３ｂ〜４３ｆにおいても、入力値はインバータ相モジュール３ｂ，３ｃの内部相電圧指令値Ｖ５，Ｖ６，コンバータ相モジュール２ａ〜２ｃの内部相電圧指令値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と異なるが同様に演算される。乗算器４６ａ〜４６ｆは、演算ブロック４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆの出力と電流Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３をそれぞれ乗算する。
【０１４８】
加算器４７ａは乗算器４６ａの出力と乗算器４６ｂの出力を加算する。加算器４８ａは加算器４７ａの出力に乗算器４６ｃの出力を加算する。加算器４８ａの出力が中性点電流Ｉｎｐ１となる。加算器４７ｂは乗算器４６ｄの出力と乗算器４６ｅの出力を加算する。加算器４８ｂは加算器４７ｂの出力に乗算器４６ｆの出力を加算する。加算器４８ｂの出力が中性点電流Ｉｎｐ２となる。その後の構成は図６と同様である。
【０１４９】
図８に示すように、演算ブロック４９ａは内部相電圧指令値Ｖ１を入力する。減算器５０ａにおいて、１から内部相電圧指令値Ｖ１が減算される。スイッチ５１ａは内部相電圧指令値Ｖｎが０．５＜Ｖｎ≦１ならば減算器５０ａの出力を出力し、０＜Ｖｎ≦０．５ならば内部相電圧指令値Ｖ１を出力し、−１≦Ｖｎ≦０ならば０を出力する。演算ブロック４９ｂ〜４９ｆにおいても、入力値は内部相電圧指令値Ｖ２〜Ｖ６と異なるが同様に演算される。
【０１５０】
演算ブロック４９ｇは内部相電圧指令値Ｖ１を入力する。減算器５０ｇにおいて、１から内部相電圧指令値Ｖ１が減算される。スイッチ５１ｇは内部相電圧指令値Ｖｎが−１≦Ｖｎ＜−０．５ならば減算器５０ｇの出力を出力し、−０．５≦Ｖｎ＜０ならば内部相電圧指令値Ｖ１を出力し、０≦Ｖｎ≦１ならば０を出力する。演算ブロック４９ｈ〜４９ｌにおいても、入力値は内部相電圧指令値Ｖ２〜Ｖ６と異なるが同様に演算される。
【０１５１】
加算器５２〜５６において、演算ブロック４９ａ〜４９ｆの出力を全て加算する。加算器５６の出力を出力電流Ｉｄ１とする。同様に、加算器５７〜６１において、演算ブロック４９ｇ〜４９ｌの出力を全て加算する。加算器６１の出力を出力電流Ｉｄ２とする。その後の構成は図２と同様である。
【０１５２】
本実施形態３は、フライングキャパシタ電圧指令値生成部５を図７に置き換え、フライングキャパシタ電圧推定部４を図８に置き換えたものである。その他の構成は実施形態１と同様である。
【０１５３】
本実施形態３は、中性点電流Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２，出力電流Ｉｄ１，Ｉｄ２はコンバータ相モジュール２ａ〜２ｃ，インバータ相モジュール３ａ〜３ｃの各相電流Ｉ１〜Ｉ６と内部相電圧指令値Ｖ１〜Ｖ６より推定する方法である。中性点電流Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２のみを推定する方法でもよいし、出力電流Ｉｄ１，Ｉｄ２のみを推定する方法でもよい。
【０１５４】
さらに、実施形態１の（５）式〜（８）式の出力電流Ｉｄ１，Ｉｄ２を（２３）式〜（２６）式で推定する方法でもよい。
【０１５５】
本実施形態３は実施形態２より共通モジュール１に流れる電流と中性点電流Ｉｎｐ１，Ｉｎｐ２を検出値から推定値に置き変えたのみであり、作用・動作は実施形態２と同一となる。
【０１５６】
さらに、本実施形態３は電流検出器が不要となるため、電力変換装置を小形化、低コスト化しやすい効果を備えている。
【０１５７】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【０１５８】
なお、本発明において、図９のコンバータ相モジュール２ａ〜２ｃ，インバータ相モジュール３ａ〜３ｃは、図９以外の構成でもよい。コンバータ相モジュールは、第１，第２直流電圧源ＤＣ１，ＤＣ２に所定の直流電圧を印加できる回路であれば、第３，第４共通スイッチＳｆ３，Ｓｆ４の共通接続点および第７，第８共通スイッチＳｆ７，Ｓｆ８の共通接続点との接続をしない構成としてもよい。
【０１５９】
また、図９では、相数が３つの回路を示している。本発明は、相数が２以上（コンバータ相モジュール数，インバータ相モジュール数≧２）の回路であれば適用できる。
【符号の説明】
【０１６０】
ＤＣ１，ＤＣ２…第１，第２直流電圧源
ＦＣ１，ＦＣ２…第１，第２フライングキャパシタ
１…共通モジュール
２ａ〜２ｃ：コンバータ相モジュール
３ａ〜３ｃ：インバータ相モジュール
Ｓｆ１〜Ｓｆ８：第１〜第８共通スイッチ
Ｓ１〜Ｓ８：第１〜第８スイッチングデバイス
４：フライングキャパシタ電圧推定部
５：フライングキャパシタ電圧指令値生成部
６：スイッチングパターン生成部
【図１】
2019186974.tif 000105
【図２】
2019186974.tif 000106
【図３】
2019186974.tif 000107
【図４】
2019186974.tif 000108
【図５】
2019186974.tif 000109
【図６】
2019186974.tif 000110
【図７】
2019186974.tif 000111
【図８】
2019186974.tif 000112
【図９】
2019186974.tif 000113
【図１０】
2019186974.tif 000114
【図１１】
2019186974.tif 000115
【図１２】
2019186974.tif 000116