(57)【要約】【課題】コンバータの損失を低減する。【解決手段】コンバータ１１０及びインバータ１３０は、並列に接続された複数のアーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）を有し、アーム回路は、少なくとも２つ以上の直列に接続されたスイッチング回路１１７（１１）、１１７（１２）を有し、スイッチング回路は、並列に接続された整流素子及びスイッチング素子を有し、同期／位相一致検出部が交流入力端子の交流電圧と交流出力端子の交流電圧との同期及び位相の一致を検出したとき、スイッチ励磁部がスイッチ１４５を閉じ、コンバータ制御部がコンバータの１つのアーム回路１１５（１）に流れる電流が０になるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力端子から入力する交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから入力する直流電力を交流電力に変換し交流出力端子から出力するインバータと、
前記交流入力端子と前記交流出力端子の同一相を接続する一つのスイッチと、を有し、
前記コンバータ及びインバータは、並列に接続された複数のアーム回路を有し、前記アーム回路は、少なくとも２つ以上の直列に接続されたスイッチング回路を有し、前記スイッチング回路は、並列に接続された整流素子及びスイッチング素子を有し、
前記交流入力端子の交流電圧と前記交流出力端子の交流電圧との同期及び位相が一致したとき、前記スイッチを閉じ、前記コンバータの前記スイッチを接続しているアーム回路に流れる電流が０になるように制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
交流入力端子から入力する交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから入力する直流電力を交流電力に変換し交流出力端子から出力するインバータと、
前記交流入力端子と前記交流出力端子の同一相を接続する一つのスイッチと、を有し、
前記コンバータ及びインバータは、並列に接続された複数のアーム回路を有し、前記アーム回路は、少なくとも２つ以上の直列に接続されたスイッチング回路を有し、前記スイッチング回路は、並列に接続された整流素子及びスイッチング素子を有し、
前記交流入力端子の交流電圧と前記交流出力端子の交流電圧との同期及び位相が一致したとき、前記スイッチを閉じ、前記コンバータの前記スイッチを接続しているアーム回路のスイッチング回路が有するスイッチング素子のスイッチングを停止させることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記交流入力端子の交流電圧と前記交流出力端子の交流電圧との同期及び位相の一致を検出する同期／位相一致検出部を有する請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コンバータの１つのアーム回路に流れる電流を０にするために、０Ｖの入力電流基準正弦波を用いて、前記１つのアーム回路に流れる電流が０になるように、前記アーム回路のスイッチング回路が有するスイッチング素子のスイッチング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５】
前記コンバータと前記交流入力端子との間には、フィルタとして機能するリアクトルが接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記インバータと前記交流出力端子との間には、フィルタとして機能するリアクトルおよびコンデンサが接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項７】
交流入力端子から入力する交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから入力する直流電力を交流電力に変換し交流出力端子から出力するインバータと、
前記交流入力端子と前記コンバータとの間、前記交流出力端子と前記インバータとの間、前記交流入力端子と前記交流出力端子との間、にそれぞれ設けたスイッチ群と、を有し、
前記コンバータ及びインバータは、並列に接続された複数のアーム回路を有し、前記アーム回路は、少なくとも２つ以上の直列に接続されたスイッチング回路を有し、前記スイッチング回路は、並列に接続された整流素子及びスイッチング素子を有し、
メンテナンス時でないときに、前記交流入力端子と前記コンバータとの間、前記交流出力端子と前記インバータとの間に設けたスイッチ群をすべて閉じ、
メンテナンスでないときに、前記交流入力端子の交流電圧と前記交流出力端子の交流電圧との同期及び位相が一致したとき、前記交流入力端子と前記交流出力端子との間に設けたスイッチ群うちの１つのスイッチのみを閉じ、
前記コンバータの前記交流入力端子と前記交流出力端子との間に設けたスイッチ群うちの閉じたスイッチと接続しているアーム回路に流れる電流が０になるように制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
交流入力端子から入力する交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから入力する直流電力を交流電力に変換し交流出力端子から出力するインバータと、
前記交流入力端子と前記コンバータとの間、前記交流出力端子と前記インバータとの間、前記交流入力端子と前記交流出力端子との間、にそれぞれ設けたスイッチ群と、を有し、
前記コンバータ及びインバータは、並列に接続された複数のアーム回路を有し、前記アーム回路は、少なくとも２つ以上の直列に接続されたスイッチング回路を有し、前記スイッチング回路は、並列に接続された整流素子及びスイッチング素子を有し、
メンテナンス時でないときに、前記交流入力端子と前記コンバータとの間、前記交流出力端子と前記インバータとの間に設けたスイッチ群をすべて閉じ、
メンテナンスでないときに、前記交流入力端子の交流電圧と前記交流出力端子の交流電圧との同期及び位相が一致したとき、前記交流入力端子と前記交流出力端子との間に設けたスイッチ群うちの１つのスイッチのみを閉じ、
前記コンバータの前記交流入力端子と前記交流出力端子との間に設けたスイッチ群うちの閉じたスイッチと接続しているアーム回路のスイッチング回路が有するスイッチング素子のスイッチングを停止させることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
前記交流入力端子の交流電圧と前記交流出力端子の交流電圧との同期及び位相の一致を検出する同期／位相一致検出部を有する請求項７または８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記コンバータの１つのアーム回路に流れる電流を０にするために、０Ｖの入力電流基準正弦波を用いて、前記１つのアーム回路に流れる電流が０になるように、前記アーム回路のスイッチング回路が有するスイッチング素子のスイッチングを制御することを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記コンバータと前記交流入力端子との間には、フィルタとして機能するリアクトルが接続されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記インバータと前記交流出力端子との間には、フィルタとして機能するリアクトルおよびコンデンサが接続されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１３】
メンテナンス時には、前記交流入力端子と前記コンバータとの間、前記交流出力端子と前記インバータとの間に設けたスイッチ群をすべて開き、前記交流入力端子と前記交流出力端子との間に設けたスイッチ群をすべて閉じることを特徴とする請求項８から１２のいずれか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、ＰＷＭ制御されるコンバータとインバータとを備える電力変換装置に係り、特に、コンバータの損失が低減できる電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置は、下記特許文献１に示すように、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータから出力された直流電力を所定の交流電力に変換するインバータとを有する。
【０００３】
コンバータは次のように構成される。整流素子及びスイッチング素子は並列に接続されてスイッチング回路を構成する。少なくとも２つ以上のスイッチング回路は直列に接続されてアーム回路を構成する。複数のアーム回路は並列に接続されてコンバータが構成される。
【０００４】
インバータは次のように構成される。整流素子及びスイッチング素子は並列に接続されてスイッチング回路を構成する。少なくとも２つ以上のスイッチング回路は直列に接続されてアーム回路を構成する。複数のアーム回路は並列に接続されてインバータが構成される。
【０００５】
コンバータ及びインバータは、上記のように同一の構成を有するが、コンバータの動作はコンバータドライブ回路が、インバータの動作はインバータドライブ回路が、それぞれ制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５８８９３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電力変換装置は、上記のように、コンバータとインバータとを有し、電力変換装置の動作時は、各アーム回路を構成する全てのスイッチング回路に電流が流れる。このため、電力変換装置の動作時は、スイッチング素子の通電損失、スイッチング損失など、多くの損失が発生している。
【０００８】
無停電電源装置が備える電力変換装置は、入力電圧と出力電圧とを同期させて運転する。したがって、インバータの入力電圧とコンバータの出力電圧が同期しているときには、インバータのアーム回路とコンバータのアーム回路とを直接接続することによって、電力変換装置の損失を低減できるはずである。
【０００９】
本発明は、上記の着想に基づいてなされたものであり、特に、コンバータの損失が低減できる電力変換装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る電力変換装置は、コンバータ、インバータ、スイッチ励磁部、同期／位相一致検出部及びコンバータ制御部を有する。
【００１１】
コンバータは、交流入力端子から入力する交流電力を直流電力に変換する。インバータは、コンバータから入力する直流電力を交流電力に変換し交流出力端子から出力する。スイッチ励磁部は、交流入力端子と交流出力端子との間に設けたスイッチを開閉する。同期／位相一致検出部は、交流入力端子の交流電圧と交流出力端子の交流電圧との同期及び位相の一致を検出する。コンバータ制御部は、コンバータの動作を制御する。コンバータ及びインバータは、並列に接続された複数のアーム回路を有し、アーム回路は、少なくとも２つ以上の直列に接続されたスイッチング回路を有し、スイッチング回路は、並列に接続された整流素子及びスイッチング素子を有し、同期／位相一致検出部が交流入力端子の交流電圧と交流出力端子の交流電圧との同期及び位相の一致を検出したとき、スイッチ励磁部がスイッチを閉じ、コンバータ制御部がコンバータの１つのアーム回路に流れる電流が０になるように制御する。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように構成される本発明に係る電力変換装置によれば、交流入力端子の交流電圧と交流出力端子の交流電圧との同期及び位相の一致を検出したとき、コンバータの交流入力端子とインバータの交流出力端子とを、スイッチを介して直接接続し、コンバータの１つのアーム回路に流れる電流が０になるようにしたので、コンバータの損失が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１及び２に係る電力変換装置の概略構成図である。
【図２】実施形態１に係る電力変換装置の制御部のブロック図である。
【図３】従来の電力変換装置の動作説明図である。
【図４】実施形態１に係る電力変換装置の動作説明図である。
【図５】実施形態１に係る電力変換装置の動作説明図である。
【図６】実施形態２に係る電力変換装置の制御部のブロック図である。
【図７】実施形態３及び４に係る電力変換装置の概略構成図である。
【図８】実施形態３に係る電力変換装置の制御部のブロック図である。
【図９】実施形態４に係る電力変換装置の制御部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る電力変換装置の実施形態を、［実施形態１］から［実施形態４］に分けて説明する。
【００１５】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る電力変換装置の概略構成図である。電力変換装置１００は、コンバータ１１０、インバータ１３０、制御部１５０を有する。
【００１６】
［電力変換装置の構成］
＜コンバータ及びインバータの構成＞
コンバータ１１０は、アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）を有する。アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）は並列に接続される。各アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）は、直列に接続される２つのスイッチング回路を有する。アーム回路１１５（１）は、スイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）を有し、アーム回路１１５（２）は、スイッチング回路１１７（２１）及び１１７（２２）を有し、…、アーム回路１１５（ｎ）は、スイッチング回路１１７（ｎ１）及び１１７（ｎ２）を有する。各スイッチング回路１１７（１１）、１１７（１２）、１１７（２１）、１１７（２２）、…、１１７（ｎ１）及び１１７（ｎ２）は、並列に接続された整流素子及びスイッチング素子から構成される。
【００１７】
コンバータ１１０は、アーム回路１１５（１）に接続されるリアクトル１１８（１）、アーム回路１１５（２）に接続されるリアクトル１１８（２）、…、及びアーム回路１１５（ｎ）に接続されるリアクトル１１８（ｎ）を有する。リアクトル１１８（１）、１１８（２）、…、１１８（ｎ）はフィルタ回路を構成する。
【００１８】
コンバータ１１０は、リアクトル１１８（１）、１１８（２）、…、１１８（ｎ）を介して交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）に接続される。コンバータ１１０は、各スイッチング素子のスイッチング動作により、入力された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を出力する。
【００１９】
インバータ１３０は、アーム回路１３５（１）、１３５（２）、…、１３５（ｎ）を有する。アーム回路１３５（１）、１３５（２）、…、１３５（ｎ）は並列に接続される。各アーム回路１３５（１）、１３５（２）、…、１３５（ｎ）は、直列に接続される２つのスイッチング回路を有する。アーム回路１３５（１）は、スイッチング回路１３７（１１）及び１３７（１２）を有し、アーム回路１３５（２）は、スイッチング回路１３７（２１）及び１３７（２２）を有し、…、アーム回路１３５（ｎ）は、スイッチング回路１３７（ｎ１）及び１３７（ｎ２）を有する。各スイッチング回路１３７（１１）、１３７（１２）、１３７（２１）、１３７（２２）、…、１３７（ｎ１）及び１３７（ｎ２）は、並列に接続された整流素子及びスイッチング素子から構成される。
【００２０】
インバータ１３０は、アーム回路１３５（１）に接続されるリアクトル１３８（１）及びコンデンサ１３９（１）、アーム回路１３５（２）に接続されるリアクトル１３８（２）及びコンデンサ１３９（２）、…、及びアーム回路１３５（ｎ）に接続されるリアクトル１３８（ｎ）及びコンデンサ１３９（ｎ）を有する。コンデンサ１３９（１）、１３９（２）、…、及び１３９（ｎ）はスター接続される。リアクトル１３８（１）、１３８（２）、…、１３８（ｎ）及びコンデンサ１３９（１）、１３９（２）、…、１３９（ｎ）はフィルタ回路を構成する。
【００２１】
インバータ１３０は、リアクトル１３８（１）、１３８（２）、…、１３８（ｎ）を介して交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）に接続される。インバータ１３０は、各スイッチング素子のスイッチング動作により、入力された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）に出力する。
【００２２】
コンバータ１１０とインバータ１３０との間には、平滑コンデンサ１４０が接続される。コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）とインバータ１３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）との間にはスイッチ１４５が接続される。スイッチ１４５が閉じると、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）とインバータ１３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）とが直に接続される。したがって、スイッチ１４５は同一相のアーム回路１１５（１）及び１３５（１）を接続する。
【００２３】
コンバータ１１０とインバータ１３０との動作及びスイッチ１４５の開閉は制御部１５０が制御する。コンバータ１１０及びインバータ１３０は制御部１５０によってＰＷＭ制御される。スイッチ１４５は交流入力端子ＩＮ（１）と交流出力端子ＯＵＴ（１）との両交流電圧が同期しかつ位相が一致しているときに制御部１５０によって閉じられる。スイッチ１４５は、両交流電圧が同期していない、または、その位相が一致していないときには、制御部１５０によって開かれる。制御部１５０は、スイッチ１４５を閉じると同時に、アーム回路１１５（１）に流れる電流が０になるように、スイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）のスイッチング動作を制御する。このため、交流入力端子ＩＮ（１）からアーム回路１１５（１）に流れ込む電流は０になる。交流入力端子ＩＮ（１）からの電流は、スイッチ１４５を介して交流出力端子ＯＵＴ（１）に流れる。
【００２４】
＜制御部の構成＞
図２は、実施形態１に係る電力変換装置１００の制御部１５０のブロック図である。制御部１５０は、コンバータ制御部１６０、インバータ制御部１７０、同期／位相一致検出回路１８０及びＳＷ励磁回路１９０を有する。
【００２５】
コンバータ制御部１６０は、入力電流振幅指令生成回路１６１、入力電流基準正弦波生成回路１６２、切換器１６３、コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４、ＰＷＭ信号生成回路１６５及びコンバータ駆動回路１６６を有する。
【００２６】
入力電流振幅指令生成回路１６１は、コンバータ１１０が実際に出力している直流電圧ＶＤＣとコンバータ１１０から出力されるべき基準電圧としての直流基準電圧ＶＤＣｒｅｆとを入力する。入力電流振幅指令生成回路１６１は、コンバータ１１０が出力している直流電圧ＶＤＣを直流基準電圧ＶＤＣｒｅｆに一致させるための、入力電流振幅指令を出力する。
【００２７】
入力電流基準正弦波生成回路１６２は、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）に入力される入力相電圧ＶＩＮ（１）、ＶＩＮ（２）、…ＶＩＮ（Ｎ）と、入力電流振幅指令生成回路１６１から出力される入力電流振幅指令を入力する。入力電流基準正弦波生成回路１６２は、入力相電圧ＶＩＮ（１）、ＶＩＮ（２）、…ＶＩＮ（Ｎ）と入力電流振幅指令を用いて、入力相電圧ＶＩＮ（１）、ＶＩＮ（２）、…ＶＩＮ（Ｎ）と同位相の入力電流基準正弦波を生成する。アーム回路１１５（１）に対する入力電流基準正弦波は切換器１６３に出力する。アーム回路１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対する入力電流基準正弦波はコンバータ相電圧変調指令生成回路１６４に出力する。各アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対する入力電流基準正弦波は、個々に独立して生成される。
【００２８】
切換器１６３は、後述する同期／位相一致検出回路１８０が出力するＳＷ励磁信号を受けて、入力電流基準正弦波と０Ｖ入力電流基準正弦波とを切換える。切換器１６３は、ＳＷ励磁信号が出力されているときには０Ｖ入力電流基準正弦波を出力し、ＳＷ励磁信号が出力されていないときには入力電流基準正弦波を出力する。
【００２９】
コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）に入力される入力電流Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…、ＩＩＮ（ｎ）を入力する。また、コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、切換器１６３を介して、アーム回路１１５（１）に対する０Ｖ入力電流基準正弦波または入力電流基準正弦波を入力する。さらに、コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、アーム回路１１５（２）、…、１１５（ｎ）にそれぞれ対応する入力電流基準正弦波を入力する。コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、入力した電流Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…、ＩＩＮ（ｎ）、入力電流基準正弦波及び０Ｖ入力電流基準正弦波を用いて、それぞれの入力電圧Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…、ＩＩＮ（ｎ）をそれぞれの入力電圧Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…、ＩＩＮ（ｎ）に対応する相の入力電流基準正弦波に一致させるためのコンバータ相電圧変調指令を生成し、ＰＷＭ信号生成回路１６５に出力する。
【００３０】
ＰＷＭ信号生成回路１６５は、コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４から出力されるコンバータ相電圧変調指令を用いて、アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対するＰＷＭ信号を出力する。
【００３１】
コンバータ駆動回路１６６は、ＰＷＭ信号生成回路１６５から出力されるＰＷＭ信号を用いて、各アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）のスイッチング素子をスイッチングさせる。
【００３２】
インバータ制御部１７０は、ＰＬＬ回路１７１、発振器１７２、切換回路１７３、インバータ電圧基準正弦波生成回路１７４、インバータ相電圧変調指令生成回路１７５、ＰＷＭ信号生成回路１７６及びインバータ駆動回路１７７を有する。
【００３３】
ＰＬＬ回路１７１は、コンバータ１１０に入力される入力相電圧ＶＩＮ（１）を入力し、入力した相電圧ＶＩＮ（１）の位相に同期した新たな信号を出力する。
【００３４】
発振器１７２は、所定の周波数の信号を出力する。
【００３５】
切換回路１７３は、後述する同期／位相一致検出回路１８０が出力するＳＷ励磁信号を受けて、ＰＬＬ回路１７１から出力される信号と発振器１７２から出力される信号とを切換える。切換回路１７３は、ＳＷ励磁信号が出力されているときには、ＰＬＬ回路１７１から出力される信号を出力し、励磁信号が出力されていないときには、発振器１７２から出力される信号を出力する。
【００３６】
インバータ電圧基準正弦波生成回路１７４は、切換回路１７３から出力される信号を入力し、インバータ電圧基準正弦波を出力する。
【００３７】
インバータ相電圧変調指令生成回路１７５は、インバータ１３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）から出力される出力電圧ＶＯＵＴ（１）、ＶＯＵＴ（２）、…、ＶＯＵＴ（ｎ）を入力する。また、インバータ相電圧変調指令生成回路１７５は、インバータ電圧基準正弦波生成回路１７４から出力されるインバータ電圧基準正弦波を入力する。インバータ相電圧変調指令生成回路１７５は、出力電圧ＶＯＵＴ（１）、ＶＯＵＴ（２）、…、ＶＯＵＴ（ｎ）とインバータ電圧基準正弦波とが一致するようにインバータ相電圧変調指令を生成し、ＰＷＭ信号生成回路１７６に出力する。
【００３８】
ＰＷＭ信号生成回路１７６は、インバータ相電圧変調指令生成回路１７５から出力されるインバータ相電圧変調指令を用いて、アーム回路１３５（１）、１３５（２）、…、１３５（ｎ）に対するＰＷＭ信号を出力する。
【００３９】
インバータ駆動回路１７７は、ＰＷＭ信号生成回路１７６から出力されるＰＷＭ信号を用いて、各アーム回路１３５（１）、１３５（２）、…、１３５（ｎ）のスイッチング素子をスイッチングさせる。
【００４０】
同期／位相一致検出回路１８０は、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）に入力される入力相電圧ＶＩＮ（１）とインバータ１３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）から出力される出力電圧ＶＯＵＴ（１）とを入力する。同期／位相一致検出回路１８０は、両方の電圧の同期の状態と位相の状態とを比較する。同期／位相一致検出回路１８０は、両方の電圧が同期ししかも位相が一致していれば、ＳＷ励磁信号を出力する。両方の電圧が同期せず、または位相が一致していなければ、ＳＷ励磁信号は出力しない。
【００４１】
ＳＷ励磁回路１９０は、同期／位相一致検出回路１８０から出力されるＳＷ励磁信号を用いてスイッチ１４５（図１参照）を開閉する。ＳＷ励磁回路１９０は、ＳＷ励磁信号が出力されているときには、スイッチ１４５を閉じる。スイッチ１４５が閉じられると、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）とインバータ１３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）とが直に接続され、同一相のアーム回路１１５（１）及び１３５（１）が接続される。一方、ＳＷ励磁信号が出力されていないときには、スイッチ１４５は開かれる。
【００４２】
［電力変換装置の動作］
＜入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合＞
入力相電圧ＶＩＮ（１）と出力電圧ＶＯＵＴ（１）とが同期していないか位相が一致していない場合、同期／位相一致検出回路１８０はＳＷ励磁信号を出力しない。したがって、切換器１６３は０Ｖ入力電流基準正弦波ではなく入力電流基準正弦波を出力し、切換回路１７３は発振器１７２から出力される信号を出力し、スイッチ１４５（図１参照）はＳＷ励磁回路１９０によって開かれる。
【００４３】
コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）に交流電力が供給される。入力電流振幅指令生成回路１６１は、コンバータ１１０が出力する直流電圧ＶＤＣとコンバータ１１０から出力されるべき基準電圧としての直流基準電圧ＶＤＣｒｅｆとを比較し、直流電圧ＶＤＣが直流基準電圧ＶＤＣｒｅｆと一致するような入力電流振幅指令を生成する。入力電流振幅指令生成回路１６１は、生成した入力電流振幅指令を入力電流基準正弦波生成回路１６２に出力する。
【００４４】
入力電流基準正弦波生成回路１６２は、入力電流振幅指令生成回路１６１から出力された入力電流振幅指令、及びコンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）に入力される入力相電圧ＶＩＮ（１）、ＶＩＮ（２）、…ＶＩＮ（Ｎ）を用いて、入力電流基準正弦波を生成する。アーム回路１１５（１）に対する入力電流基準正弦波は切換器１６３に出力され、アーム回路１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対する入力電流基準正弦波はコンバータ相電圧変調指令生成回路１６４に出力される。
【００４５】
入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合、同期／位相一致検出回路１８０はＳＷ励磁信号を出力していない。したがって、切換器１６３は、入力電流基準正弦波生成回路１６２によって生成された、アーム回路１１５（１）に対する入力電流基準正弦波をコンバータ相電圧変調指令生成回路１６４に出力する。このため、コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、入力電流基準正弦波生成回路１６２が生成した、入力電流Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…ＩＩＮ（ｎ）に対する入力電流基準正弦波を入力することになる。
【００４６】
コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）から入力電流Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…、ＩＩＮ（ｎ）を入力し、入力電流基準正弦波生成回路１６２が生成した、アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対する入力電流基準正弦波を入力する。コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、入力した電流Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…、ＩＩＮ（ｎ）、及び、アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対する入力電流基準正弦波を用いてコンバータ相電圧変調指令を生成する。生成したコンバータ相電圧変調指令はＰＷＭ信号生成回路１６５に出力する。
【００４７】
ＰＷＭ信号生成回路１６５は、コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４が生成するコンバータ相電圧変調指令を用いて、アーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対するＰＷＭ信号を出力する。コンバータ駆動回路１６６は、ＰＷＭパルスを用いてコンバータ１１０のアーム回路１１５（１）、１１５（２）、…、１１５（ｎ）のスイッチング素子をＯＮ、ＯＦＦ制御する。
【００４８】
したがって、コンバータ１１０は、交流電力を一定電圧の直流電力に変換して出力するように制御される。
【００４９】
インバータ１３０にコンバータ１１０が出力する直流電力が供給される。ＰＬＬ回路１７１は、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）に入力される入力相電圧ＶＩＮ（１）を用いて、入力相電圧ＶＩＮ（１）の位相に同期した新たな信号を出力する。発振器１７２は、所定の周波数の信号を切換回路１７３に出力する。
【００５０】
入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合、同期／位相一致検出回路１８０はＳＷ励磁信号を出力していない。したがって、切換回路１７３は、発振器１７２から出力される信号を出力する。
【００５１】
インバータ電圧基準正弦波生成回路１７４は、切換回路１７３を介して発振器１７２から出力される信号を入力し、インバータ１３０から所定の交流電圧が出力されるように、インバータ電圧基準正弦波を出力する。
【００５２】
インバータ相電圧変調指令生成回路１７５は、インバータ１３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）から出力電圧ＶＯＵＴ（１）、ＶＯＵＴ（２）、…、ＶＯＵＴ（ｎ）を入力し、インバータ電圧基準正弦波生成回路１７４からインバータ電圧基準正弦波を入力する。インバータ相電圧変調指令生成回路１７５は、出力電圧ＶＯＵＴ（１）、ＶＯＵＴ（２）、…、ＶＯＵＴ（ｎ）、及び、インバータ電圧基準正弦波を用いてインバータ相電圧変調指令を生成する。生成したインバータ相電圧変調指令はＰＷＭ信号生成回路１７６に出力する。
【００５３】
ＰＷＭ信号生成回路１７６は、インバータ相電圧変調指令生成回路１７５が生成するインバータ相電圧変調指令を用いて、アーム回路１３５（１）、１３５（２）、…、１３５（ｎ）に対するＰＷＭ信号を出力する。インバータ駆動回路１７７は、ＰＷＭパルスを用いてインバータ１３０のアーム回路１３５（１）、１３５（２）、…、１３５（ｎ）のスイッチング素子をＯＮ、ＯＦＦ制御する。
【００５４】
したがって、インバータ１３０は、入力した直流電力を一定電圧の交流電力に変換して出力するように制御される。
【００５５】
このように、入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合には、コンバータ１１０に入力された交流電力がコンバータ１１０のすべての回路を通って所定の電圧の直流電力に変換され、インバータ１３０に入力された直流電力がインバータ１３０のすべての回路を通って所定の電圧の交流電力に変換される。つまり、コンバータ１１０とインバータ１３０とが通常の動作をする。
【００５６】
＜入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合＞
入力相電圧ＶＩＮ（１）と出力電圧ＶＯＵＴ（１）とが同期し位相が一致している場合、同期／位相一致検出回路１８０はＳＷ励磁信号を出力する。したがって、切換器１６３は０Ｖ入力電流基準正弦波を出力し、切換回路１７３はＰＬＬ回路１７１から出力される信号を出力し、スイッチ１４５（図１参照）はＳＷ励磁回路１９０によって閉じられる。
【００５７】
入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合も、入力電流振幅指令生成回路１６１、入力電流基準正弦波生成回路１６２、ＰＷＭ信号生成回路１６５、コンバータ駆動回路１６６、ＰＬＬ回路１７１、発振器１７２、インバータ相電圧変調指令生成回路１７５、ＰＷＭ信号生成回路１７６、インバータ駆動回路１７７の動作は、入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合の、これらの動作と同一である。
【００５８】
入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合、切換器１６３は入力電流基準正弦波ではなく０Ｖ入力電流基準正弦波を出力する。
【００５９】
コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）から入力電流Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…、ＩＩＮ（ｎ）を入力し、切換器１６３が出力するアーム回路１１５（１）に対する０Ｖ入力電流基準正弦波及び入力電流基準正弦波生成回路１６２が生成したアーム回路１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対する入力電流基準正弦波を入力する。コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４は、入力した電流Ｉｃｏｎｖ（１）、ＩＩＮ（２）、…、ＩＩＮ（ｎ）、及び、アーム回路１１５（１）に対する０Ｖ入力電流基準正弦波、１１５（２）、…、１１５（ｎ）に対する入力電流基準正弦波を用いてコンバータ相電圧変調指令を生成する。生成したコンバータ相電圧変調指令はＰＷＭ信号生成回路１６５に出力する。
【００６０】
アーム回路１１５（１）のスイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）は、コンバータ駆動回路１６６によってスイッチング動作されている。しかし、スイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）は、０Ｖ入力電流基準正弦波を用いて、入力電流Ｉｃｏｎｖ（１）が０Ｖの入力電流基準正弦波となるようにスイッチング動作されているので、アーム回路１１５（１）から出力される電流は０になる。したがって、図１に示す、アーム回路１１５（１）に流入する電流Ｉｃｏｎｖ（１）は常に０Ａとなる。
【００６１】
入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合、スイッチ１４５は閉じている。電流Ｉｃｏｎｖ（１）は０Ａになるように制御されているので、図１に示す、スイッチ１４５を介して流れる電流Ｉｓｗは、交流入力端子ＩＮ（１）から流入する電流Ｉｃｏｎｖ（１）と同一となる。
【００６２】
入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合、切換回路１７３はＰＬＬ回路１７１から出力される信号を出力する。インバータ電圧基準正弦波生成回路１７４は、切換回路１７３を介してＰＬＬ回路１７１から出力される信号を入力し、インバータ１３０から所定の交流電圧が出力されるように、インバータ電圧基準正弦波を出力する。
【００６３】
入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合、アーム回路１１５（１）には商用周波数の基本波の電流は流れない。このため、スイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）、リアクトル１１８（１）には少量のスイッチング電流が流れるだけとなり、通電損失はほぼ０になる。
【００６４】
なお、この場合、インバータ１３０のアーム回路１３５（１）がコンバータ１１０のアーム回路１１５（１）の役割を担う。つまり、インバータ１３０のアーム回路１３５（１）がコンバータ１１０のアーム回路１１５（１）とインバータ１３０のアーム回路１３５（１）の共有アームとなる。
【００６５】
入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合の、コンバータ１１０とインバータ１３０の動作を、図３から図５を参照しながらさらに詳しく説明する。
【００６６】
図３は従来の電力変換装置の動作説明図であり、図４及び図５は、実施形態１に係る電力変換装置の動作説明図である。
【００６７】
従来の電力変換装置は、図３に示すように、入力相電圧と出力電圧の同期非同期、及び、位相の一致不一致にかかわらず、コンバータ１１０のアーム回路１１５（１）には、点線のような電流が流れる。したがって、アーム回路１１５（１）のスイッチング素子及びリアクトル１１８（１）の通電損失が生じる。また、アーム回路１１５（１）のスイッチング素子によるスイッチング損失が生じる。
【００６８】
一方、実施形態１に係る電力変換装置は、入力相電圧と出力電圧が同期しかつ位相が一致したときには、図４に示すように、スイッチ１４５が閉じられる。スイッチ１４５が閉じられると、コンバータ１１０の交流入力端子ＩＮ（１）とコンバータ１３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）とが直に接続される。
【００６９】
ここで入力電流Ｉｃｏｎｖ（１）が０Ａとなるように制御するため、交流入力端子ＩＮ（１）から入力された電流は、図４の実線で示すように、スイッチ１４５を通って、交流出力端子ＯＵＴ（１）に流れ、リアクトル１３８（１）を通って、アーム回路１３５（１）と平滑コンデンサ１４０とに流れ込む。
【００７０】
このように、入力相電圧と出力電圧が同期しかつ位相が一致したときには、コンバータ１１０のアーム回路１１５（１）には電流が流れ込まないので、アーム回路１１５（１）のスイッチング素子及びリアクトル１１８（１）の通電損失はほぼなくなる。
【００７１】
図３に示す従来の電力変換装置であれば、インバータ１３０のアーム回路１３５（１）から交流出力端子ＯＵＴ（１）に向けて、図５の点線で示すような電流が流れる。しかし、実施形態１に係る電力変換装置１００は、インバータ１３０のアーム回路１３５（１）に向けて、図４に示すような方向の電流が流れる。したがって、負荷の力率が１であれば、図４の電流が図５の電流を相殺することになり、インバータ１３０のアーム回路１３５（１）及びリアクタンス１３８（１）に流れる商用周波数の基本波の実効値は０になる。
【００７２】
負荷の力率が１のときには、インバータ１３０のアーム回路１３５（１）のスイッチング素子及びリアクトル１３８（１）の通電損失もほぼなくなる。なお、力率が１でなくとも、アーム回路１３５（１）のスイッチング素子及びリアクトル１３８（１）の通電損失は力率の大きさに応じてある程度は低減される。
【００７３】
ここで、電流ＩＩＮ（１）、電流Ｉｃｏｎｖ（１）、電流Ｉｓｗについて、図１から図５を参照しながら、さらに詳しく説明する。
【００７４】
スイッチ１４５が閉じられると、交流入力端子ＩＮ（１）から入力される電流ＩＩＮ（１）は、図３の点線で示す経路に流れる電流Ｉｃｏｎｖ（１）と図４の点線で示す経路に流れる電流Ｉｓｗとの和となる。これを式で表すと、ＩＩＮ（１）＝Ｉｃｏｎｖ（１）＋Ｉｓｗとなる。
【００７５】
図３に示す従来の制御では、電流Ｉｃｏｎｖ（１）を入力電流基準正弦波（入力電流基準正弦波生成回路１６２から出力される）と等しくなるように制御している。この入力電流基準正弦波はスイッチ１４５を開いているときにコンバータ１１０が必要とするアーム回路１１５（１）の電流である。これを式で表すと、Ｉｃｏｎｖ（１）＝ＩＩＮ（１）である。したがって、従来の制御のままでスイッチ１４５を閉じても、スイッチ１４５には電流Ｉｓｗは流れない。
【００７６】
ここで、Ｉｃｏｎｖ（１）用の入力電流基準正弦波を０Ｖにすれば、Ｉｃｏｎｖ（１）＝０Ａとなり、ＩＩＮ（１）＝Ｉｃｏｎｖ（１）＋Ｉｓｗより、ＩＩＮ（１）＝Ｉｓｗとなり、電流ＩＩＮ（１）はスイッチ１４５に電流Ｉｓｗとして流れる。さらに、コンバータ１１０の他のアーム回路１１５（２）、…、１１５（ｎ）に必要な電流は下記の式で表されるように制御している。
【００７７】
アーム回路１１５（２）の電流Ｉｃｏｎｖ（２）＝√２＊Ｉｉｎ＊ｓｉｎ（θ−２π／ｎ）＝ＩＩＮ（２）
ここでＩｉｎは、コンバータ１１０が必要とする電流ＩＩＮの実効値
アーム回路１１５（ｎ）の電流Ｉｃｏｎｖ（ｎ）＝√２＊Ｉｉｎ＊ｓｉｎ（θ−２（ｎ−１）π／ｎ）＝ＩＩＮ（ｎ）
そして、ＩＩＮ（１）＝−ＩＩＮ（２）−ＩＩＮ（３）…−ＩＮ（ｎ）であるから、ＩＩＮ（１）＝√２＊Ｉｉｎ＊ｓｉｎ（θ）となり、電流ＩＩＮ（１）は入力端子ＩＮ（１）の相電圧と同相の正弦波の電流になる。
【００７８】
［実施形態２］
［電力変換装置の構成］
＜コンバータ及びインバータの構成＞
図６は、実施形態２に係る電力変換装置の制御部のブロック図である。実施形態２に係る電力変換装置１００のコンバータ１１０及びインバータ１３０の構成は、図１に示した、実施形態１に係る電力変換装置１００のコンバータ１１０及びインバータ１３０の構成と同一である。
【００７９】
＜制御部の構成＞
実施形態２に係る電力変換装置１００は、入力相電圧と出力電圧が同期しかつ位相が一致したときに、実施形態１と同様にスイッチ１４５を閉じるのに加えて、アーム回路１１５（１）のスイッチング動作を停止させている。そのため、実施形態１の制御部１５０の構成と比較して、実施形態２の制御部１５０の構成は若干異なっている。
【００８０】
図２に示した、実施形態１の制御部１５０の構成と比較すると、実施形態２に係る制御部１５０は、切換器１６３が存在しないことと、ゲート信号遮断回路２００を有していることが異なる。その他の構成は同一である。
【００８１】
実施形態２の制御部１５０が備えるゲート信号遮断回路２００は、同期／位相一致検出回路１８０から出力されるＳＷ励磁信号を受けて、アーム回路１１５（１）のスイッチング素子のスイッチングを停止させる。ゲート信号遮断回路２００は、ＳＷ励磁信号が出力されているときには、コンバータ駆動回路１６６から出力されるスイッチングの信号を遮断し、ＳＷ励磁信号が出力されていないときにはスイッチングの信号を通過させる。
【００８２】
［電力変換装置の動作］
＜入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合＞
この場合の電力変換装置１００の動作は、ゲート信号遮断回路２００がスイッチングの信号を通過させるので、実施形態１に係る電力変換装置１００の動作と同一である。
【００８３】
＜入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合＞
この場合、同期／位相一致検出回路１８０はＳＷ励磁信号を出力する。したがって、切換回路１７３はＰＬＬ回路１７１発振器１７２から出力される信号を出力し、スイッチ１４５（図１参照）はＳＷ励磁回路１９０によって閉じられ、ゲート信号遮断回路２００はコンバータ駆動回路１６６がアーム回路１１５（１）に対して出力するスイッチングの信号を遮断する。
【００８４】
アーム回路１１５（２）、…、アーム回路１１５（ｎ）は、コンバータ駆動回路１６６が出力するスイッチングの信号を用いて、スイッチング動作をする。アーム回路１１５（１）だけがスイッチング動作をしない。
【００８５】
したがって、入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合、アーム回路１１５（１）がスイッチング動作をしないので、実施形態１と同様に、アーム回路１１５（１）には電流が流れない。このため、スイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）、リアクトル１１８（１）の全損失（通電損失＋スイッチング損失）が０になる。
【００８６】
さらに、実施形態２の場合には、ゲート信号遮断回路２００が、アーム回路１１５（１）のスイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）に対するスイッチングの信号を遮断しているので、さらに、スイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）のスイッチング損失も０になる。このため、実施形態２の電力変換装置１００の損失は、実施形態１の電力変換装置１００の損失よりも小さくなる。
【００８７】
実施形態２の場合も実施形態１の場合と同様に、インバータ１３０のアーム回路１３５（１）がコンバータ１１０のアーム回路１１５（１）の役割を担う。つまり、インバータ１３０のアーム回路１３５（１）がコンバータ１１０のアーム回路１１５（１）とインバータ１３０のアーム回路１３５（１）の共有アームとなる。
【００８８】
［実施形態３］
［電力変換装置の構成］
実施形態３に係る電力変換装置３００の構成は、実施形態１に係る電力変換装置１００の構成と比較すると、スイッチの数及び配置が相違するのみで、その他の構成は同一である。
【００８９】
図７は、実施形態３に係る電力変換装置３００の概略構成図である。電力変換装置３００は、コンバータ３１０、インバータ３３０、制御部３５０を有する。
【００９０】
＜コンバータ及びインバータの構成＞
実施形態３に係る電力変換装置のコンバータ３１０及びインバータ３３０は、図７ではブロックで示してある。コンバータ３１０及びインバータ３３０の構成は、図１に示した、実施形態１に係る電力変換装置１００のコンバータ１１０及びインバータ１３０の構成と同一である。
【００９１】
コンバータ３１０とインバータ３３０との間には、平滑コンデンサ３４０が接続される。コンバータ３１０の交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）とインバータ３３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）との間には、バイパススイッチを構成するスイッチ群ＳＷＢが接続される。具体的には、コンバータ３１０の交流入力端子ＩＮ（１）とインバータ３３０の交流出力端子ＯＵＴ（１）との間にはスイッチｓｗｂ（１）が接続され、交流入力端子ＩＮ（２）と交流出力端子ＯＵＴ（２）との間にはスイッチｓｗｂ（２）が接続され、交流入力端子ＩＮ（ｎ）と交流出力端子ＯＵＴ（ｎ）との間にはスイッチｓｗｂ（ｎ）が接続される。
【００９２】
コンバータ３１０と交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）との間には、入力スイッチを構成するスイッチ群ＳＷＩＮが接続される。具体的には、コンバータ３１０と交流入力端子ＩＮ（１）との間にはスイッチｓｗｉｎ（１）が接続され、コンバータ３１０と交流入力端子ＩＮ（２）との間にはスイッチｓｗｉｎ（２）が接続され、コンバータ３１０と交流入力端子ＩＮ（ｎ）との間にはスイッチｓｗｉｎ（ｎ）が接続される。
【００９３】
インバータ３３０と交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）との間には、出力スイッチを構成するスイッチ群ＳＷＯＵＴが接続される。具体的には、インバータ３３０と交流出力端子ＯＵＴ（１）との間にはスイッチｓｗｏｕｔ（１）が接続され、インバータ３３０と交流出力端子ＯＵＴ（２）との間にはスイッチｓｗｏｕｔ（２）が接続され、インバータ３３０と交流出力端子ＯＵＴ（ｎ）との間にはスイッチｓｗｏｕｔ（ｎ）が接続される。
【００９４】
スイッチ群ＳＷＢ、スイッチ群ＳＷＩＮ及びスイッチ群ＳＷＯＵＴは、電力変換装置３００のメンテナンスのために設けてある。メンテナンス時に、スイッチ群ＳＷＢの全てのスイッチを閉じ、スイッチ群ＳＷＩＮ及びスイッチ群ＳＷＯＵＴの全てのスイッチを開放する。
【００９５】
これにより、交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）は交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２），…、ＯＵＴ（ｎ）と直に接続され、コンバータ３１０は交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）から遮断され、インバータ３３０は交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）から遮断される。このため、交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）から負荷に電力を供給しながら、コンバータ３１０、インバータ３３０などのメンテナンスが可能となる。
【００９６】
コンバータ３１０とインバータ３３０との動作、スイッチ群ＳＷＢ（スイッチｓｗｂ（１）−ｓｗｂ（ｎ））、スイッチ群ＳＷＩＮ（スイッチｓｗｉｎ（１）−ｓｗｉｎ（ｎ））、スイッチ群ＳＷＯＵＴ（スイッチｓｗｏｕｔ（１）−ｓｗｏｕｔ（ｎ））の開閉は、制御部３５０によって制御される。
【００９７】
＜制御部の構成＞
実施形態３に係る電力変換装置３００は、メンテナンス時に用いるスイッチ群ＳＷＢを利用し、入力相電圧と出力電圧が同期しかつ位相が一致したときに、実施形態１と同様に、コンバータ３１０のスイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）、リアクトル１１８（１）（図１参照）の通電損失をほぼ０にする。
【００９８】
図８は、実施形態３に係る電力変換装置の制御部のブロック図である。実施形態３に係る電力変換装置の制御部３５０の構成は、メンテナンス用のスイッチ群ＳＷＢ、スイッチ群ＳＷＩＮ及びスイッチ群ＳＷＯＵＴを開閉させる必要があるため、実施形態１の制御部１５０の構成と比較して若干異なっている。
【００９９】
図８に示すように、制御部３５０は、コンバータ制御部３６０、インバータ制御部３７０、同期／位相一致検出回路３８０、インバータ／バイパス選択回路３８５、ＳＷＢ励磁回路３９０、ＳＷＩＮ励磁回路３９２及びＳＷＯＵＴ励磁回路３９４を有する。
【０１００】
コンバータ制御部３６０は、入力電流振幅指令生成回路３６１、入力電流基準正弦波生成回路３６２、切換器３６３、コンバータ相電圧変調指令生成回路３６４、ＰＷＭ信号生成回路３６５及びコンバータ駆動回路３６６を有する。
【０１０１】
入力電流振幅指令生成回路３６１、入力電流基準正弦波生成回路３６２、切換器３６３、コンバータ相電圧変調指令生成回路３６４、ＰＷＭ信号生成回路３６５及びコンバータ駆動回路３６６は、実施形態１の入力電流振幅指令生成回路１６１、入力電流基準正弦波生成回路１６２、切換器１６３、コンバータ相電圧変調指令生成回路１６４、ＰＷＭ信号生成回路１６５及びコンバータ駆動回路１６６と同一の機能を有する。
【０１０２】
インバータ制御部３７０は、ＰＬＬ回路３７１、発振器３７２、切換回路３７３、インバータ電圧基準正弦波生成回路３７４、インバータ相電圧変調指令生成回路３７５、ＰＷＭ信号生成回路３７６及びインバータ駆動回路３７７を有する。
【０１０３】
ＰＬＬ回路３７１、発振器３７２、切換回路３７３、インバータ電圧基準正弦波生成回路３７４、インバータ相電圧変調指令生成回路３７５、ＰＷＭ信号生成回路３７６及びインバータ駆動回路３７７は、実施形態１のＰＬＬ回路１７１、発振器１７２、切換回路１７３、インバータ電圧基準正弦波生成回路１７４、インバータ相電圧変調指令生成回路１７５、ＰＷＭ信号生成回路１７６及びインバータ駆動回路１７７と同一の機能を有する。
【０１０４】
同期／位相一致検出回路３８０は、実施形態１の同期／位相一致検出回路１８０と同一の機能を有する。
【０１０５】
インバータ／バイパス選択回路３８５は、ＯＲ回路３８６、ＳＷＢ励磁回路３９０、ＳＷＩＮ励磁回路３９２及びＳＷＯＵＴ励磁回路３９４に、選択的に、ＳＷ励磁信号を出力する。ＳＷＢ励磁回路３９０は、図７に示した、スイッチｓｗｂ（１）を開閉するｓｗｂ（１）励磁回路３９０（１）、…、スイッチｓｗｂ（ｎ）を開閉するｓｗｂ（ｎ）励磁回路３９０（ｎ）を有する。ＳＷＩＮ励磁回路３９２は、スイッチｓｗｉｎ（１）を開閉するｓｗｉｎ（１）励磁回路３９２（１）、…、スイッチｓｗｉｎ（ｎ）を開閉するｓｗｉｎ（ｎ）励磁回路３９２（ｎ）を有する。ＳＷＯＵＴ励磁回路３９４は、スイッチｓｗｏｕｔ（１）を開閉するｓｗｏｕｔ（１）励磁回路３９４（１）、…、スイッチｓｗｏｕｔ（ｎ）を開閉するｓｗｏｕｔ（ｎ）励磁回路３９２（ｎ）を有する。
【０１０６】
インバータ／バイパス選択回路３８５は、メンテナンス時、ＳＷＢ励磁回路３９０のみにＳＷ励磁信号を出力する。したがって、メンテナンス時には、ＯＲ回路３８６を介してｓｗｂ（１）励磁回路３９０（１）、…、ｓｗｂ（ｎ）励磁回路３９０（ｎ）がスイッチｓｗｂ（１）、…、スイッチｓｗｂ（ｎ）を閉じる。メンテナンス時、ＳＷＩＮ励磁回路３９２及びＳＷＯＵＴ励磁回路３９４にはＳＷ励磁信号は出力されない。ｓｗｉｎ（１）、…、スイッチｓｗｉｎ（ｎ）及びｓｗｏｕｔ（１）、…、スイッチｓｗｏｕｔ（ｎ）は開いている。
【０１０７】
一方、インバータ／バイパス選択回路３８５は、メンテナンスでないとき、ＳＷＢ励磁回路３９０にはＳＷ励磁信号は出力せず、ＳＷＩＮ励磁回路３９２及びＳＷＯＵＴ励磁回路３９４にＳＷ励磁信号を出力する。したがって、メンテナンスでないときには、ｓｗｉｎ（１）励磁回路３９２（１）、…、ｓｗｉｎ（ｎ）励磁回路３９２（ｎ）がスイッチｓｗｉｎ（１）、…、スイッチｓｗｉｎ（ｎ）を閉じ、ｓｗｏｕｔ（１）励磁回路３９４（１）、…、ｓｗｏｕｔ（ｎ）励磁回路３９４（ｎ）がスイッチｓｗｏｕｔ（１）、…、スイッチｓｗｏｕｔ（ｎ）を閉じる。ｓｗｂ（１）、…、スイッチｓｗｂ（ｎ）は開いている。
【０１０８】
各スイッチ群の開閉状態をまとめると、メンテナンスが行われない通常時は、スイッチ群ＳＷＩＮ（スイッチｓｗｉｎ（１）−ｓｗｉｎ（ｎ））及びスイッチ群ＳＷＯＵＴ（スイッチｓｗｏｕｔ（１）−ｓｗｏｕｔ（ｎ））の全てのスイッチは閉じられ、スイッチ群ＳＷＢ（スイッチｓｗｂ（１）−ｓｗｂ（ｎ））の全てのスイッチは開かれる。
【０１０９】
一方、メンテナンス時は、スイッチ群ＳＷＩＮ（スイッチｓｗｉｎ（１）−ｓｗｉｎ（ｎ））及びスイッチ群ＳＷＯＵＴ（スイッチｓｗｏｕｔ（１）−ｓｗｏｕｔ（ｎ））の全てのスイッチは開かれ、スイッチ群ＳＷＢ（スイッチｓｗｂ（１）−ｓｗｂ（ｎ））の全てのスイッチは閉じられる。したがって、負荷に電力を供給しながら、コンバータ３１０及びインバータ３３０のメンテナンスが可能となる。
【０１１０】
［電力変換装置の動作］
［メンテナンス時の動作］
メンテナンス時は、インバータ／バイパス選択回路３８５はＳＷＢ励磁回路３９０のみにＳＷ励磁信号を出力するので、スイッチ群ＳＷＢ（スイッチｓｗｂ（１）−ｓｗｂ（ｎ））の全てのスイッチは閉じられる。ＳＷＩＮ励磁回路３９２及びＳＷＯＵＴ励磁回路３９４にはＳＷ励磁信号が出力されないので、スイッチ群ＳＷＩＮ（スイッチｓｗｉｎ（１）−ｓｗｉｎ（ｎ））及びスイッチ群ＳＷＯＵＴ（スイッチｓｗｏｕｔ（１）−ｓｗｏｕｔ（ｎ））の全てのスイッチは開かれる。
【０１１１】
このため、交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）はコンバータ３１０から遮断され、また、交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）はインバータ３３０から遮断される。コンバータ３１０とインバータ３３０とは非活線状態になるので、メンテナンスが容易になる。
【０１１２】
また、交流入力端子ＩＮ（１）、ＩＮ（２）、…、ＩＮ（ｎ）は交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）と直に接続されるので、交流出力端子ＯＵＴ（１）、ＯＵＴ（２）、…、ＯＵＴ（ｎ）に接続されている負荷はそのまま駆動することができる。
【０１１３】
［メンテナンス時ではないときの動作］
＜入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合＞
メンテナンス時ではないときは、インバータ／バイパス選択回路３８５はＳＷＢ励磁回路３９０にはＳＷ励磁信号は出力しない。また、入力相電圧ＶＩＮ（１）と出力電圧ＶＯＵＴ（１）とが同期していないか位相が一致していない場合、同期／位相一致検出回路３８０はＳＷ励磁信号を出力しない。一方、ＳＷＩＮ励磁回路３９２及びＳＷＯＵＴ励磁回路３９４にはＳＷ励磁信号が出力される。
【０１１４】
このため、メンテナンス時ではなく、しかも入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合には、スイッチ群ＳＷＢ（スイッチｓｗｂ（１）−ｓｗｂ（ｎ））の全てのスイッチは開かれる。また、スイッチ群ＳＷＩＮ（スイッチｓｗｉｎ（１）−ｓｗｉｎ（ｎ））及びスイッチ群ＳＷＯＵＴ（スイッチｓｗｏｕｔ（１）−ｓｗｏｕｔ（ｎ））の全てのスイッチは閉じられる。
【０１１５】
したがって、入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合には、コンバータ３１０に入力された交流電力が所定の電圧の直流電力に変換され、インバータ３３０に入力された直流電力が所定の電圧の交流電力に変換される。つまり、コンバータ３１０とインバータ３３０とが通常の動作をする。
【０１１６】
＜入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合＞
メンテナンス時ではないときは、インバータ／バイパス選択回路３８５はＳＷＢ励磁回路３９０にはＳＷ励磁信号は出力しない。一方、入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合、同期／位相一致検出回路３８０はＳＷ励磁信号を出力する。したがって、ＳＷ励磁信号がＯＲ回路３８６を介してｓｗｂ（１）励磁回路３９０（１）に入力され、スイッチ群ＳＷＢの内、スイッチｓｗｂ（１）のみが閉じられる。また、ＳＷＩＮ励磁回路３９２及びＳＷＯＵＴ励磁回路３９４にはＳＷ励磁信号が出力される。
【０１１７】
このため、メンテナンス時ではなく、入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合には、スイッチ群ＳＷＢの内、スイッチｓｗｂ（１）のみが閉じられ、スイッチ群ＳＷＩＮ（スイッチｓｗｉｎ（１）−ｓｗｉｎ（ｎ））及びスイッチ群ＳＷＯＵＴ（スイッチｓｗｏｕｔ（１）−ｓｗｏｕｔ（ｎ））の全てのスイッチは閉じられる。
【０１１８】
また、同期／位相一致検出回路３８０から出力されたＳＷ励磁信号により切換器３６３は０Ｖ入力電流基準正弦波を出力し、切換回路３７３は発振器３７２から出力される信号を出力する。
【０１１９】
０Ｖ入力電流基準正弦波を用いてコンバータ３１０を制御する動作及び発振器３７２から出力される信号を用いてインバータ３３０を制御する動作は、実施形態１の制御部１５０と同一である。
【０１２０】
実施形態３の場合も、コンバータ３１０及びインバータ３３０には、実施形態１の電力変換装置１００と同じように電流が流れる（図４及び図５参照）。したがって、実施形態１の電力変換装置１００と同様に、コンバータ３１０のアーム回路には電流が流れ込まないので、アーム回路のスイッチング素子及びリアクトルの通電損失はほぼ０になる。
【０１２１】
実施形態３の場合は、メンテナンスのために設けているスイッチ群ＳＷＢを有効に活用している。したがって、実施形態１及び２のように、入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合に開閉するスイッチを特別に設ける必要はない。
【０１２２】
［実施形態４］
［電力変換装置の構成］
実施形態４に係る電力変換装置３００の構成は、実施形態２に係る電力変換装置１００の構成と比較すると、スイッチの数及び配置が相違するのみで、その他の構成は同一である。スイッチの数及び配置は、実施形態３に係る電力変換装置３００と同一である。
【０１２３】
＜コンバータ及びインバータの構成＞
また、実施形態４に係る電力変換装置３００のコンバータ３１０及びインバータ３３０の構成は、実施形態３に係る電力変換装置３００の構成と同一である。
【０１２４】
＜制御部の構成＞
実施形態４に係る電力変換装置３００は、メンテナンス時に用いるスイッチ群ＳＷＢを利用し、入力相電圧と出力電圧が同期しかつ位相が一致したときに、実施形態２と同様に、コンバータ３１０のスイッチング回路１１７（１１）及び１１７（１２）、リアクトル１１８（１）（図１参照）の全損失（通電損失＋スイッチング損失）を０にする。
【０１２５】
図９は、実施形態４に係る電力変換装置の制御部のブロック図である。実施形態４に係る電力変換装置の制御部３５０の構成は、実施形態３に係る制御部３５０の構成と比較すると、切換器３６３が存在しないことと、ゲート信号遮断回路４００を有していることが異なる。その他の構成は同一である。
【０１２６】
実施形態４の制御部３５０が備えるゲート信号遮断回路４００は、同期／位相一致検出回路３８０から出力されるＳＷ励磁信号を受けて、コンバータ３１０のアーム回路のスイッチング素子のスイッチングを停止させる。ゲート信号遮断回路４００は、ＳＷ励磁信号が出力されているときには、コンバータ駆動回路３６６から出力されるスイッチングの信号を遮断し、ＳＷ励磁信号が出力されていないときにはスイッチングの信号を通過させる。
【０１２７】
［電力変換装置の動作］
［メンテナンス時の動作］
メンテナンス時の動作は、実施形態３に係る電力変換装置３００と同一である。
【０１２８】
［メンテナンス時ではないときの動作］
＜入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合＞
メンテナンス時ではなく、しかも入力相電圧と出力電圧が同期していないか位相が一致していない場合には、実施形態３に係る電力変換装置３００の動作と同一である。
【０１２９】
＜入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合＞
メンテナンス時ではなく、入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合には、
実施形態３と同様に、スイッチ群ＳＷＢの内、スイッチｓｗｂ（１）のみが閉じられ、スイッチ群ＳＷＩＮ（スイッチｓｗｉｎ（１）−ｓｗｉｎ（ｎ））及びスイッチ群ＳＷＯＵＴ（スイッチｓｗｏｕｔ（１）−ｓｗｏｕｔ（ｎ））の全てのスイッチは閉じられる。
【０１３０】
また、同期／位相一致検出回路３８０から出力されたＳＷ励磁信号により切換回路３７３は発振器３７２から出力される信号を出力し、ゲート信号遮断回路４００はコンバータ３１０のアーム回路１１５（１）（図１参照）のスイッチング素子のスイッチングを停止させる。
【０１３１】
実施形態４の場合には、ゲート信号遮断回路４００がコンバータ３１０のアーム回路のスイッチング回路に送るスイッチング信号を遮断しているので、実施形態４に係る電力変換装置３００の損失は、実施形態３に係る電力変換装置３００の損失よりも小さくなる。
【０１３２】
以上のように、実施形態１及び３に係る電力変換装置では、コンバータの１相分の回路（スイッチング素子及びリアクトル）に商用周波数の基本波の電流を流さなくて済むので、コンバータの１相分の回路に発生していた損失を低減できる。
【０１３３】
また、実施形態２及び４に係る電力変換装置では、コンバータの１相分の回路（スイッチング素子及びリアクトル）に電流が流れないので、コンバータの１相分の回路に発生していた損失とコンバータのリアクトルで生じる損失を０にできる。
【０１３４】
さらに、実施形態１から４に係る電力変換装置では、共有アームとなるインバータの１アームに流れる電流は、インバータの負荷の力率が１のときには、入力電流とは逆相の電流となるため、相殺されて小さな電流となる。このため、共有アームとなるインバータの１アームの損失はさらに低減される。
【０１３５】
実施形態３及び４に係る電力変換装置では、メンテナンスのために設けているスイッチ群ＳＷＢを有効に活用しているので、実施形態１及び２のように、入力相電圧と出力電圧が同期し位相が一致している場合に開閉するスイッチを特別に設ける必要はない。
【０１３６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１００、３００  電力変換装置、
１１０、３１０  コンバータ、
１１５（１）、１１５（２）、…１１５（ｎ）  アーム回路、
１１７（１１）、１１７（１２）、１１７（２１）、１１７（２２）、…、１１７（ｎ１）、１１７（ｎ２）  スイッチング回路
１１８（１）、１１８（２）、…、１１８（ｎ）  リアクトル
１３０、３３０  インバータ、
１３５（１）、１３５（２）、…１３５（ｎ）  アーム回路、
１３７（１１）、１３７（１２）、１３７（２１）、１３７（２２）、…、１３７（ｎ１）、１３７（ｎ２）  スイッチング回路
１３８（１）、１３８（２）、…、１３８（ｎ）  リアクトル
１３９（１）、１３９（２）、…、１３９（ｎ）  コンデンサ
１４０、３４０  平滑コンデンサ、
１４５  スイッチ、
１５０、３５０  制御部、
１６０、３６０  コンバータ制御部、
１６１、３６１  入力電流振幅指令生成回路、
１６２、３６２  入力電流基準正弦波生成回路、
１６３、３６３  切換器、
１６４、３６４  コンバータ相電圧変調指令生成回路、
１６５、１７６、３６５、３７６、  ＰＷＭ信号生成回路、
１６６、３６６  コンバータ駆動回路、
１７７、３７７  インバータ駆動回路、
１７０、３７０  インバータ制御部、
１７１、３７１  ＰＬＬ回路、
１７２、３７２  発振器、
１７３、３７３  切換回路、
１７４、３７４  インバータ電圧基準正弦波生成回路、
１７５、３７５  インバータ相電圧変調指令生成回路、
１８０、３８０  同期／位相一致検出回路、
１９０  ＳＷ励磁回路、
２００、４００  ゲート信号遮断回路、
３８５  インバータ／バイパス選択回路、
３８６  ＯＲ回路、
３９０  ＳＷＢ励磁回路、
３９２  ＳＷＩＮ励磁回路、
３９４  ＳＷＯＵＴ励磁回路。
【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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