(57)【要約】【課題】平滑コンデンサから出力される電流のリップルを抑制する。【解決手段】一端が直流電源の一の側に、また他端が直流電源の他の側に接続される平滑コンデンサと、一端が平滑コンデンサの一端に接続される第１スイッチング素子と、一端が第１スイッチング素子の他端に、また他端がコイルの一端に接続される第２スイッチング素子と、一端がコイルの他端に接続される第３スイッチング素子と、一端が第３スイッチング素子の他端に、また他端が平滑コンデンサの他端に接続される第４スイッチング素子と、アノード端子がコイルの他端に、またカソード端子が平滑コンデンサの一端に接続される第１ダイオードと、アノード端子が平滑コンデンサの他端に、またカソード端子がコイルの一端に接続される第２ダイオードと、アノード端子が第３スイッチング素子の他端に、またカソード端子が第２スイッチング素子の一端に接続される第３ダイオードとを具備する。【選択図】図１
2015122849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が直流電源の一の側に、また他端が前記直流電源の他の側にそれぞれ接続される平滑コンデンサと、
一端が前記平滑コンデンサの一端に接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記第１スイッチング素子の他端に、また他端がコイルの一端にそれぞれ接続される第２スイッチング素子と、
一端が前記コイルの他端に接続される第３スイッチング素子と、
一端が前記第３スイッチング素子の他端に、また他端が前記平滑コンデンサの他端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、
アノード端子が前記コイルの他端に、またカソード端子が前記平滑コンデンサの一端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
アノード端子が前記平滑コンデンサの他端に、またカソード端子が前記コイルの一端にそれぞれ接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記第３スイッチング素子の他端に、またカソード端子が前記第２スイッチング素子の一端にそれぞれ接続される第３ダイオードとを具備することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記平滑コンデンサの他端と前記直流電源の他の側との間に設けられ、一端が前記平滑コンデンサの他端に、また他端が前記直流電源の他の側及び前記第４スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第２平滑コンデンサと、
前記第２スイッチング素子の一端と前記第３ダイオードのカソード端子の間に設けられ、アノード端子が前記第３ダイオードのカソード端子に、またカソード端子が前記第２スイッチング素子の一端にそれぞれ接続される第４ダイオードとをさらに具備し、
前記平滑コンデンサ及び前記第２平滑コンデンサの接続点と、前記第３ダイオード及び前記第４ダイオードの接続点とが接続さ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】
前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にする第１動作モードと、
前記第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第４スイッチング素子をオフ状態にする第２動作モードと、
前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオフ状態にする第３動作モードとを有し、
前記第１動作モードと前記第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替え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】
前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にする第１動作モードと、
前記第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第４スイッチング素子をオフ状態にする第２動作モードと、
前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオフ状態にする第３動作モードと、
前記第１、第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第４スイッチング素子をオフ状態にする第４動作モードと、
前記第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子をオフ状態にする第５動作モードとを有し、
前記モータの高速回転時には、第１動作モードと第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替え、
前記モータの低速回転時には、前記第４動作モードあるいは前記第５動作モードと、前記第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替えることを特徴とする請求項２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、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、直流電力を交流電力に変換してスイッチトリラクタンスモータに供給する電力変換装置として、様々なもの（例えば下記特許文献１）が提案されている。例えば、電力変換装置の一般的にものとして、図６（ａ）に示すものが挙げられる。この電力変換装置は、図６（ａ）に示すように、一端が直流電源Ｅのプラス側に、また他端がマイナス側にそれぞれ接続される平滑コンデンサＣと、一端が平滑コンデンサＣの一端に、また他端がスイッチトリラクタンスモータのステータに設けられたコイルＬの一端にそれぞれ接続されるスイッチング素子Ｓ５１と、一端がコイルＬの他端に、また他端が平滑コンデンサＣの他端にそれぞれ接続されるスイッチング素子Ｓ５２と、アノード端子がコイルＬの他端に、またカソード端子が平滑コンデンサＣの一端にそれぞれ接続されるダイオードＤ５１と、アノード端子が平滑コンデンサの他端に、またカソード端子がコイルＬの一端にそれぞれ接続されるダイオードＤ５２とを備える。
【０００３】
また、上記電力変換装置は、図６（ｂ）、（ｃ）に示す２つの動作モードを有する。つまり、この電力変換装置は、スイッチング素子Ｓ５１、Ｓ５２両方をオン状態とすることで直流電源ＥからコイルＬに電力を供給する第１動作モード（図６（ｂ）参照）と、スイッチング素子Ｓ５１、Ｓ５２両方をオフ状態とすることで直流電源ＥからコイルＬへの電力供給を停止する第２動作モード（図６（ｃ）参照）とを有する。電力変換装置は、第１動作モードと第２動作モードとを交互に切り替えることで、コイルＬに供給する駆動電力を調整する。なお、図６（ａ）〜（ｃ）には、スイッチトリラクタンスモータの特定の１相のコイルＬに電力を供給する電力変換装置を図示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術では、第１動作モードと第２動作モードとを交互に切り替えることで、平滑コンデンサＣにおける放電及び充電を繰り返す、つまり、第１動作モードにおいて、平滑コンデンサＣに蓄積された電荷をコイルＬに向けて放電し、また第２動作モードにおいて、平滑コンデンサＣにコイルＬから電力が供給されて充電されることを繰り返すため、平滑コンデンサＣの電圧の変動幅が大きくなり、平滑コンデンサＣから出力される電流のリップルが増大していた。上記従来技術では、平滑コンデンサＣの電流リップルが増大することで、平滑コンデンサＣの発熱量が増大して、平滑コンデンサＣの寿命が短くなり、また増大した電流リップルに応じて容量の大きな平滑コンデンサＣを搭載する必要があった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、平滑コンデンサから出力される電流のリップルを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、一端が直流電源の一の側に、また他端が前記直流電源の他の側にそれぞれ接続される平滑コンデンサと、一端が前記平滑コンデンサの一端に接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１スイッチング素子の他端に、また他端がコイルの一端にそれぞれ接続される第２スイッチング素子と、一端が前記コイルの他端に接続される第３スイッチング素子と、一端が前記第３スイッチング素子の他端に、また他端が前記平滑コンデンサの他端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、アノード端子が前記コイルの他端に、またカソード端子が前記平滑コンデンサの一端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、アノード端子が前記平滑コンデンサの他端に、またカソード端子が前記コイルの一端にそれぞれ接続される第２ダイオードと、アノード端子が前記第３スイッチング素子の他端に、またカソード端子が前記第２スイッチング素子の一端にそれぞれ接続される第３ダイオードとを具備する、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記平滑コンデンサの他端と前記直流電源の他の側との間に設けられ、一端が前記平滑コンデンサの他端に、また他端が前記直流電源の他の側及び前記第４スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第２平滑コンデンサと、前記第２スイッチング素子の一端と前記第３ダイオードのカソード端子の間に設けられ、アノード端子が前記第３ダイオードのカソード端子に、またカソード端子が前記第２スイッチング素子の一端にそれぞれ接続される第４ダイオードとをさらに具備し、前記平滑コンデンサ及び前記第２平滑コンデンサの接続点と、前記第３ダイオード及び前記第４ダイオードの接続点とが接続される、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にする第１動作モードと、前記第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第４スイッチング素子をオフ状態にする第２動作モードと、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオフ状態にする第３動作モードとを有し、前記第１動作モードと前記第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替える、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、第４の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にする第１動作モードと、前記第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第４スイッチング素子をオフ状態にする第２動作モードと、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオフ状態にする第３動作モードと、前記第１、第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第４スイッチング素子をオフ状態にする第４動作モードと、前記第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子をオフ状態にする第５動作モードとを有し、前記モータの高速回転時には、第１動作モードと第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替え、前記モータの低速回転時には、前記第４動作モードあるいは前記第５動作モードと、前記第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替える、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第１、第４スイッチング素子をオフ状態にした場合、モータのコイルから出力される電力が平滑コンデンサを経由せずに、コイルに戻る経路が形成される。これにより、本発明によれば、平滑コンデンサをコイルからの電力で充電しないようにできるので、平滑コンデンサの電圧の変動幅を抑えて、平滑コンデンサから出力される電流のリップルを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力変換装置の回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電力変換装置の動作モード毎の電力の流れを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における第２、第３スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のスイッチングタイミング（ａ）、第１、第４スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のスイッチングタイミング（ｂ）及び動作モード毎のコイルＬ１の駆動電流ＩＭ（ｃ）を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電力変換装置のスイッチトリラクタンスモータの３相のコイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１に電力を供給する場合の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の一実施形態における第２、第３スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ２２，Ｓ２３のスイッチングタイミング（ａ）、第１、第４スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２４のスイッチングタイミング（ｂ）及び動作モード毎のコイルＬ１の駆動電流ＩＭＵ、コイルＬ１１の駆動電流ＩＭＶ及びコイルＬ２１の駆動電流ＩＭＷ（ｃ）を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電力変換装置の変形例を示す回路図である。
【図７】従来の電力変換装置の回路（ａ）及び動作モード毎の電力の流れ（ｂ）、（ｃ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態に係る電力変換装置は、直流電源Ｅから出力される直流電力を交流電力に変換してスイッチトリラクタンスモータのステータ（図示略）に設けられたコイルＬ１に供給するものである。このような電力変換装置は、図１に示すように、１対の第１端子Ｔ１、Ｔ２、１対の第２端子Ｔ１１、Ｔ１２、第１平滑コンデンサＣ１、第２平滑コンデンサＣ２、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３、第４スイッチング素子Ｓ４、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、第３ダイオードＤ３、第４ダイオードＤ４、電流センサＡ１及びスイッチ制御部Ｍから構成されている。なお、図１には、スイッチトリラクタンスモータの特定の１相のコイルＬ１に電力を供給する電力変換装置を図示している。
【００１４】
１対の第１端子Ｔ１、Ｔ２は、直流電源Ｅの両端（プラス側及びマイナス側）に接続されている。一方、１対の第２端子Ｔ１１、Ｔ１２は、スイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１の両端に接続されている。
【００１５】
第１平滑コンデンサＣ１は、一端が第１端子Ｔ１を介して直流電源Ｅのプラス側に、また他端が第２平滑コンデンサＣ２の一端にそれぞれ接続されている。
第２平滑コンデンサＣ２は、第１平滑コンデンサＣ１の他端と直流電源のマイナス側との間に設けられ、一端が第１平滑コンデンサＣ１の他端に、また他端が第１端子Ｔ２を介して直流電源Ｅのマイナス側にそれぞれ接続されている。つまり、直流電源Ｅの両端の間には、直列接続された第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２が設けられている。これら第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２は、直流電源Ｅから出力される直流電力に含まれるノイズを除去して平滑化するものである。
【００１６】
第１スイッチング素子Ｓ１は、一端が第１平滑コンデンサＣ１の一端に、また他端が第２スイッチング素子Ｓ２の一端にそれぞれ接続されている。
第２スイッチング素子Ｓ２は、一端が第１スイッチング素子Ｓ１の他端に、また他端が第２端子Ｔ１１を介してスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１の一端にそれぞれ接続されている。
【００１７】
第３スイッチング素子Ｓ３は、一端が第２端子Ｔ１２を介してコイルＬ１の他端に、また他端が第４スイッチング素子Ｓ４の一端にそれぞれ接続されている。
第４スイッチング素子Ｓ４は、一端が第３スイッチング素子の他端に、また他端が第２平滑コンデンサＣ２の他端にそれぞれ接続されている。
【００１８】
これら第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、ゲート端子がスイッチ制御部Ｍに接続され、スイッチ制御部Ｍから電圧値がハイレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオン状態となり、電圧値がローレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオフ状態となる。
【００１９】
また、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４は、ＩＧＢＴ以外にも、例えばバイポーラトランジスタやＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であってもよい。
【００２０】
第１ダイオードＤ１は、アノード端子が第２端子Ｔ１２を介してコイルＬ１の他端に、またカソード端子が第１平滑コンデンサＣ１の一端にそれぞれ接続されている。
第２ダイオードＤ２は、アノード端子が第２平滑コンデンサＣ２の他端に、またカソード端子が第２端子Ｔ１１を介してコイルＬ１の一端にそれぞれ接続されている。
【００２１】
第３ダイオードＤ３は、アノード端子が第３スイッチング素子Ｓ３の他端に、またカソード端子が第４ダイオードＤ４のアノード端子にそれぞれ接続されている。
第４ダイオードＤ４は、アノード端子が第３ダイオードＤ３のカソード端子に、またカソード端子が第２スイッチング素子Ｓ２の一端にそれぞれ接続されている。また、上述した第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２の接続点Ｎ１と、第３ダイオードＤ３及び第４ダイオードＤ４の接続点Ｎ２とは接続されている。
【００２２】
電流センサＡ１は、第２端子Ｔ１１を介して、コイルＬ１の一端に接続され、コイルＬ１の入力電流を検出し、該入出力電流を示す電流検出信号をスイッチ制御部Ｍに出力する。なお、電流センサＡ１は、図１に点線で示すように、第２端子Ｔ１２を介して、コイルＬ１の他端に接続されていてもよい。
スイッチ制御部Ｍは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４のスイッチング制御を行うマイクロコントローラであり、内部に記憶するプログラム及び電流センサＡ１から入力される電流検出信号に基づいて各スイッチング素子のゲート端子それぞれに、上述した制御信号を出力する。
【００２３】
次に、このように構成された本電力変換装置の動作について図２及び図３を参照して説明する。
本電力変換装置は、スイッチトリラクタンスモータのステータ（図示略）に設けられたコイルＬ１に駆動電力を供給するために、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４のスイッチングを制御する。つまり、本電力変換装置は、以下に説明する第１〜第５動作モードを実行する。
【００２４】
第１動作モードは、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に駆動電力を供給する動作モードである。つまり、第１動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオン状態にする（図２（１）及び図３参照）。
【００２５】
これにより、図２（１）に示すように、直流電源Ｅから、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２を介して、スイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に電力が供給される。つまり、第１動作モードにおいて、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２は、蓄積された電荷をコイルＬ１に向けて放電する。そして、スイッチ制御部Ｍは、第１動作モードの開始から特定の時間経過すると、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にすることで、第１動作モードから第２動作モードに切り替える（図２（２）及び図３参照）。
【００２６】
第２動作モードは、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１への駆動電力の供給を停止しつつ、コイルＬ１から第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２への電力の供給を遮断する動作モードである。上述したように、第２動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にする（図２（２）及び図３参照）。
【００２７】
これにより、図２（２）に示すように、コイルＬ１から、第３スイッチング素子Ｓ３、第３ダイオードＤ３、第４ダイオードＤ４及び第２スイッチング素子Ｓ２を順に介してコイルＬ１に至る経路で電力が流れる。この結果、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２は、コイルＬ１から電力が供給されないので、充電されない。また、コイルＬ１の駆動電流ＩＭは、スイッチトリラクタンスモータの駆動に使用されて、図３（ｃ）に示すように、低下する。
【００２８】
そして、スイッチ制御部Ｍは、第２動作モードの開始から特定の時間経過すると、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオン状態にすることで、第２動作モードから第１動作モードに切り替える。
【００２９】
その後、スイッチ制御部Ｍは、第１動作モードと第２動作モードとの切り替えを繰り返す（図３参照）。この結果、コイルＬ１に供給される駆動電流ＩＭは、目標値近傍で上下、つまり目標値近傍で安定する。そして、スイッチ制御部Ｍは、第１動作モードと第２動作モードとを交互に繰り返した後に、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にすることで、第３動作モードに切り替える（図２（３）及び図３参照）。
【００３０】
第３動作モードは、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１への駆動電力の供給を停止しつつ、コイルＬ１に蓄えられたエネルギーを第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２に回収して、駆動電流ＩＭを低下させる動作モードである。上述したように、第３動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にする（図２（３）及び図３参照）。
【００３１】
これにより、図２（３）に示すように、コイルＬ１から、第１ダイオードＤ１、第１平滑コンデンサＣ１、第２平滑コンデンサＣ２及び第２ダイオードＤ２を順に介してコイルＬ１に至る経路で電力が流れる。この結果、コイルＬ１に蓄えられたエネルギーは、電力として第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２に回収されるため、コイルＬ１の駆動電流ＩＭは、急激に低下する。この第３動作モードを実行するのは、スイッチトリラクタンスモータのロータの突極がステータに設けられたコイルＬ１を通過する際に、コイルＬ１から発せられた磁力によって突極が吸引され、ロータの回転が制動されることを防止するためである。
【００３２】
本実施形態では、上述した第１、第２、第３動作モードのみを用いて動作するようにしてもよいし、またスイッチトリラクタンスモータの高速回転時には、上述した第１、第２、第３動作モードを用いて動作し、一方スイッチトリラクタンスモータの低速回転時には、第１動作モードの代わりに、以下で説明する第４動作モードあるいは第５動作モードを用いて動作を実行するようにしてもよい。つまり、本実施形態では、スイッチトリラクタンスモータの低速回転時に、第４動作モードあるいは第５動作モードと、第２動作モードとを交互に繰り返した後に、第３動作モードに切り替えるようにしてもよい。
【００３３】
第４動作モードは、第２平滑コンデンサＣ２を使用せず、第１平滑コンデンサＣ１のみを使用して、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に駆動電力を供給する動作モードである。つまり、第４動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にする（図２（４）参照）。
【００３４】
これによって、図２（４）に示すように、直流電源Ｅから、第１平滑コンデンサＣ１を介して、スイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に電力が供給される。つまり、第４動作モードにおいて、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２のうち、第１平滑コンデンサＣ１のみが、蓄積された電荷をコイルＬ１に向けて放電する。一方、第２平滑コンデンサＣ２は、直流電源Ｅから供給される電力によって充電される。
【００３５】
また、第５動作モードは、第１平滑コンデンサＣ１を使用せず、第２平滑コンデンサＣ２のみを使用して、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に駆動電力を供給する動作モードである。つまり、第５動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１をオフ状態にする（図２（５）参照）。
【００３６】
これによって、図２（５）に示すように、直流電源Ｅから、第２平滑コンデンサＣ２を介して、スイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に電力が供給される。つまり、第５動作モードにおいて、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２のうち、第２平滑コンデンサＣ２のみが、蓄積された電荷をコイルＬ１に向けて放電する。一方、第１平滑コンデンサＣ１は、直流電源Ｅから供給される電力によって充電される。
【００３７】
例えば、スイッチ制御部Ｍは、スイッチトリラクタンスモータの低速回転時、電流センサＡ１から入力される電流検出信号によって示される電流値（コイルＬ１の駆動電流）が所定のしきい値を超える場合に、第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用する。つまり、本実施形態では、磁気飽和によってコイルＬ１のインピーダンスが低下して、コイルＬ１の駆動電流が急激に上がり、該駆動電流が所定のしきい値を超えた場合に、第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用する。また、変形例として、スイッチ制御部Ｍは、スイッチトリラクタンスモータの低速回転時、電流センサＡ１から入力される電流検出信号を確認せずに、第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用してもよい。
【００３８】
第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用することで、コイルＬ１の印加電圧が、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２両方によるものではなく、一方によるものとなるので、コイルＬ１の印加電圧を低下させることができる。そして、コイルＬ１に供給される平均の電流が第１動作モードを用いる場合と同一となるように第４あるいは第５動作モードの駆動時間を調整すれば（具体的にはコイルL１の印加電圧の低下に対応して第４及び第５動作モードの駆動時間を延ばせば）、コイルＬ１の駆動電流を平均電流全体としては低下させず、かつ、コイルＬ１の電流リップルを抑制できる。これにより、コイルＬ１の発熱による劣化を抑制できる。
【００３９】
なお、本実施形態では、第４動作モード及び第５動作モードの一方だけが使用されないように制御する。例えば、スイッチ制御部Ｍは、所定の間、第４動作モードを使用して動作すると、次に、所定の間、第５動作モードを使用するようすることで、第４動作モードと第５動作モードとを平均して使用する。つまり、第１平滑コンデンサＣ１と第２平滑コンデンサＣ２とを平均して使用する。これにより、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２の一方だけが極端に劣化してしまうことを防ぐことができる。
【００４０】
続いて、上記本実施形態の変形例として、スイッチトリラクタンスモータ（図示略）の３相分のコイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１それぞれに１２０度ずつ位相の異なる駆動電力を供給する電力変換装置について説明する。
【００４１】
この電力変換装置は、図４に示すように、コイルＬ１だけでなく、コイルＬ１１に対応して、１対の第２端子Ｔ１１１、Ｔ１１２、第１平滑コンデンサＣ１１、第２平滑コンデンサＣ１２、第１スイッチング素子Ｓ１１、第２スイッチング素子Ｓ１２、第３スイッチング素子Ｓ１３、第４スイッチング素子Ｓ１４、第１ダイオードＤ１１、第２ダイオードＤ１２、第３ダイオードＤ１３、第４ダイオードＤ１４及び電流センサＡ１１を備える。
【００４２】
また、電力変換装置は、コイルＬ２１に対応して、１対の第２端子Ｔ２１１、Ｔ２１２、第１平滑コンデンサＣ２１、第２平滑コンデンサＣ２２、第１スイッチング素子Ｓ２１、第２スイッチング素子Ｓ２２、第３スイッチング素子Ｓ２３、第４スイッチング素子Ｓ２４、第１ダイオードＤ２１、第２ダイオードＤ２２、第３ダイオードＤ２３、第４ダイオードＤ２４及び電流センサＡ２１を備える。
【００４３】
このように構成された電力変換装置は、スイッチトリラクタンスモータの３相分のコイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１それぞれに供給する駆動電力を生成するために、上述した第１〜第５動作モードをコイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１各々に応じて実行し、コイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１それぞれに１２０度ずつ位相の異なる駆動電力を供給する。
【００４４】
図５は、上述した構成における電力変換装置の第２、第３スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ２２，Ｓ２３のスイッチングタイミング（ａ）、第１、第４スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２４のスイッチングタイミング（ｂ）及び動作モード毎のコイルＬ１の駆動電流ＩＭＵ、コイルＬ１１の駆動電流ＩＭＶ及びコイルＬ２１の駆動電流ＩＭＷ（ｃ）の一例を示す図である。
【００４５】
例えば、電力変換装置は、図５（ａ）に示すタイミングで、第２、第３スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ２２，Ｓ２３を制御すると共に、図５（ｂ）に示すにタイミングで、第１、第４スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２４を制御することによって、図５（ｃ）に示すコイルＬ１の駆動電流ＩＭＵ、コイルＬ１１の駆動電流ＩＭＶ及びコイルＬ２１の駆動電流ＩＭＷ、つまり、１２０度ずつ位相の異なる駆動電力ＩＭＵ，ＩＭＶ，ＩＭＷを生成する。つまり、電力変換装置は、図５（ｃ）に示すように、第１動作モードと第２動作モードとの切り替えを繰り返した上で第３動作モードに切り替える動作を、３相の相毎に実行することで、１２０度ずつ位相の異なる駆動電力ＩＭＵ，ＩＭＶ，ＩＭＷを生成する。
【００４６】
また、図４に示す電力変換装置では、接続点Ｎ１，Ｎ１１，Ｎ２１がお互いに非接続状態であるが、これら接続点Ｎ１，Ｎ１１，Ｎ２１を接続するようにしてもよい。
【００４７】
このような本実施形態によれば、第２動作モードにおいて、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にした場合、スイッチトリラクタンスモータのコイルから出力される電力が第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２を経由せずに、コイルに戻る経路が形成される。これにより、本実施形態によれば、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２をコイルからの電力で充電しないようにできるので、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２の電圧の変動幅を抑えて、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２から出力される電流のリップルを抑制できる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用することで、コイルの印加電圧が、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２両方によるものではなく、一方によるものとなるので、コイルの印加電圧を低下させることができる。この結果、コイルの駆動電流が低下して、コイルの電流リップルを抑制できる。これにより、コイルＬ１の発熱による劣化を抑制できる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、図１に示す構成であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、図５に示すように、図１における第２平滑コンデンサＣ２及び第４ダイオードＤ４を取り除き、平滑コンデンサＣと第３ダイオードＤ３のカソード端子とを接続しない構成であってもよい。このような構成であっても、上述した第１〜第３動作モードを実行することができ、第１〜第３動作モードを実行することによって、平滑コンデンサＣから出力される電流のリップルを抑制できる。
【００５０】
（２）上記実施形態の変形例は、直流電源Ｅからの直流電力を変換して３相のスイッチトリラクタンスモータに交流電力を供給するための電力変換装置に本発明を適用したものであるが、直流電源からの直流電力を変換して３相以外の複数相のスイッチトリラクタンスモータに交流電力を供給するための電力変換装置に本発明を適用してもよい。また、上記実施形態は、スイッチトリラクタンスモータに交流電力を供給する電力変換装置に本発明を適用したものであるが、スイッチトリラクタンスモータ以外の他のモータに交流電力を供給する電力変換装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ１…電流センサ、Ａ１１…電流センサ、Ａ２１…電流センサ、Ｃ…平滑コンデンサ、Ｃ１…第１平滑コンデンサ、Ｃ１１…第１平滑コンデンサ、Ｃ１２…第２平滑コンデンサ、Ｃ２…第２平滑コンデンサ、Ｃ２１…第１平滑コンデンサ、Ｃ２２…第２平滑コンデンサ、Ｄ１…第１ダイオード、Ｄ１１…第１ダイオード、Ｄ１２…第２ダイオード、Ｄ１３…第３ダイオード、Ｄ１４…第４ダイオード、Ｄ２…第２ダイオード、Ｄ２１…第１ダイオード、Ｄ２２…第２ダイオード、Ｄ２３…第３ダイオード、Ｄ２４…第４ダイオード、Ｄ３…第３ダイオード、Ｄ４…第４ダイオード、Ｄ５１…ダイオード、Ｄ５２…ダイオード、Ｅ…直流電源、Ｌ…コイル、Ｌ１…コイル、Ｌ１１…コイル、Ｌ２１…コイル、Ｍ…スイッチ制御部、Ｎ１…接続点、Ｎ２…接続点、Ｓ１…第１スイッチング素子、Ｓ１１…第１スイッチング素子、Ｓ１２…第２スイッチング素子、Ｓ１３…第３スイッチング素子、Ｓ１４…第４スイッチング素子、Ｓ２…第２スイッチング素子、Ｓ２１…第１スイッチング素子、Ｓ２２…第２スイッチング素子、Ｓ２３…第３スイッチング素子、Ｓ２４…第４スイッチング素子、Ｓ３…第３スイッチング素子、Ｓ４…第４スイッチング素子、Ｓ５１…スイッチング素子、Ｓ５２…スイッチング素子、Ｔ１、Ｔ２…第１端子、Ｔ１１、Ｔ１２…第２端子、Ｔ１１１、Ｔ１１２…第２端子、Ｔ２１１、Ｔ２１２…第２端子
【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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