(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心の第１脚部に巻かれた第１一次側巻線、前記鉄心の第２脚部に巻かれた第２一次側巻線、前記鉄心の第３脚部に巻かれた第３一次側巻線、前記第１脚部に巻かれた第１二次側巻線、前記第２脚部に巻かれた第２二次側巻線、及び、前記第３脚部に巻かれた第３二次側巻線を有し、各巻線の巻き数及び巻き方向が同じである三相変成器と、
三相交流の第１相を出力する第１交流変換部、前記第２二次側巻線の一端に接続された第２交流変換部、及び、前記第３一次側巻線の一端に接続された第３交流変換部を有し、直流電力が入力される第１三相変換部と、
前記第１一次側巻線の一端に接続された第４交流変換部、前記三相交流の第２相を出力する第５交流変換部、及び、前記第３二次側巻線の一端に接続された第６交流変換部を有し、直流電力が入力される第２三相変換部と、
前記第１二次側巻線の一端に接続された第７交流変換部、前記第２一次側巻線の一端に接続された第８交流変換部、及び、前記三相交流の第３相を出力する第９交流変換部を有し、直流電力が入力される第３三相変換部と、
前記第１交流変換部、前記第４交流変換部及び前記第７交流変換部のオンとオフとを切り替える駆動信号を第１正弦変調波に基づいて生成して、前記第２交流変換部、前記第５交流変換部及び前記第８交流変換部のオンとオフとを切り替える駆動信号を前記第１正弦変調波と位相の異なる第２正弦変調波に基づいて生成して、前記第３交流変換部、前記第６交流変換部及び前記第９交流変換部のオンとオフとを切り替える駆動信号を前記第１正弦変調波及び前記第２正弦変調波と位相の異なる第３正弦変調波に基づいて生成する制御部と、
を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記制御部は、
第１三角搬送波に基づいて、前記第１交流変換部、前記第２交流変換部及び前記第３交流変換部の駆動信号を生成して、
前記第１三角搬送波と位相が１２０°ずれた第２三角搬送波に基づいて、前記第４交流変換部、前記第５交流変換部及び前記第６交流変換部の駆動信号を生成して、
前記第１三角搬送波及び前記第２三角搬送波と位相が１２０°ずれた第３三角搬送波に基づいて、前記第７交流変換部、前記第８交流変換部及び前記第９交流変換部の駆動信号を生成する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第４交流変換部と前記第１一次側巻線との間を流れる電流と前記第７交流変換部と前記第１二次側巻線との間を流れる電流との差分である第１差電流値を検出する第１差電流検出部と、
前記第８交流変換部と前記第２一次側巻線との間を流れる電流と前記第２交流変換部と前記第２二次側巻線との間を流れる電流との差分である第２差電流値を検出する第２差電流検出部と、
前記第３交流変換部と前記第３一次側巻線との間を流れる電流と前記第６交流変換部と前記第３二次側巻線との間を流れる電流との差分である第３差電流値を検出する第３差電流検出部と、
を更に備え、
前記制御部は、
前記第１差電流値によって前記第１正弦変調波を補正して、
前記第２差電流値によって前記第２正弦変調波を補正して、
前記第３差電流値によって前記第３正弦変調波を補正する
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記三相変成器は、
前記第１一次側巻線、前記第２一次側巻線、及び、前記第３一次側巻線がスター結線され、
前記第１二次側巻線、前記第２二次側巻線、及び、前記第３二次側巻線がスター結線され、
前記第１一次側巻線の他端、前記第２一次側巻線の他端、前記第３一次側巻線の他端、前記第１二次側巻線の他端、前記第２二次側巻線の他端、及び、前記第３二次側巻線の他端が互いに接続されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１一次側巻線の他端と接続された第１０交流変換部、前記第２一次側巻線の他端と接続された第１１交流変換部、及び、前記第３一次側巻線の他端と接続された第１２交流変換部を有する第４三相変換部と、
前記第１二次側巻線の他端と接続された第１３交流変換部、前記第２二次側巻線の他端と接続された第１４交流変換部、及び、前記第３二次側巻線の他端と接続された第１５交流変換部を有する第５三相変換部と、
前記第４三相変換部及び前記第５三相変換部に直流電力を供給する蓄電部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記第１正弦変調波、前記第２正弦変調波、及び、前記第３正弦変調波と同じｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいて、前記第４三相変換部及び前記第５三相変換部の各交流変換部の駆動信号を生成するための正弦変調波を生成する
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１０交流変換部と前記第１一次側巻線との間を流れる電流と、前記第１３交流変換部と前記第１二次側巻線との間を流れる電流との差分である第４差電流値を検出する第４差電流検出部と、
前記第１１交流変換部と前記第２一次側巻線との間を流れる電流と、前記第１４交流変換部と前記第２二次側巻線との間を流れる電流との差分である第５差電流値を検出する第５差電流検出部と、
前記第１２交流変換部と前記第３一次側巻線との間を流れる電流と、前記第１５交流変換部と前記第３二次側巻線との間を流れる電流との差分である第６差電流値を検出する第６差電流検出部と、を有し、
前記制御部は、
前記第４差電流値によって前記第１正弦変調波を補正して、
前記第５差電流値によって前記第２正弦変調波を補正して、
前記第６差電流値によって前記第３正弦変調波を補正する
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記蓄電部の電圧値を測定する電圧測定部を更に備え、
前記制御部は、前記電圧値に基づいて、前記蓄電部の電圧を制御する
請求項５または６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】
直流を三相交流に変換して交流負荷に出力する電力変換装置が知られている。このような電力変換装置は、位相の異なる正弦変調波によって生成された駆動信号によってオンとオフとが切り替えられるスイッチング素子を有する交流変換部によって、例えば、直流をＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流に変換して出力する。
【０００３】
このような電力変換装置では、交流の出力を上げる場合、ＩＧＢＴ等によって構成されるスイッチング素子の耐圧を上げる。しかしながら、スイッチング素子の耐圧には限界があり、近年望まれる交流の出力まで上げることは難しい。
【０００４】
そこで、交流変換部と、交流負荷との間に設けられた変圧器によって出力を上げることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−７６０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、変圧器は小型化が難しいので、電力変換装置が大型化するといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の電力変換装置は、三相変成器と、第１三相変換部と、第２三相変換部と、第３三相変換部と、制御部と、を備える。三相変成器は、第１一次側巻線、第２一次側巻線、第３一次側巻線、第１二次側巻線、第２二次側巻線及び第３二次側巻線を有する。第１一次側巻線は、鉄心の第１脚部に巻かれている。第２一次側巻線は、前記鉄心の第２脚部に巻かれている。第３一次側巻線は、前記鉄心の第３脚部に巻かれている。第１二次側巻線は、第１脚部に巻かれている。第２二次側巻線は、第２脚部に巻かれている。第３二次側巻線は、第３脚部に巻かれている。第１一次側巻線、第２一次側巻線、第３一次側巻線、第１二次側巻線、第２二次側巻線及び第３二次側巻線は、それぞれの巻き数及び巻き方向が同じである。
【０００８】
第１三相変換部は、第１交流変換部、第２交流変換部、及び、第３交流変換部を有する。第１三相変換部には、直流電力が入力される。第１交流変換部は、三相交流の第１相を出力する。第２交流変換部は、前記第２二次側巻線の一端に接続される。第３交流変換部は、前記第３一次側巻線の一端に接続される。
【０００９】
第２三相変換部は、第４交流変換部、第５交流変換部、及び、第６交流変換部を有する。第２三相変換部には、直流電力が入力される。第４交流変換部は、前記第１一次側巻線の一端に接続される。第５交流変換部は、三相交流の第２相を出力する。第６交流変換部は、前記第３二次側巻線の一端に接続される。
【００１０】
第３三相変換部は、第７交流変換部、第８交流変換部、及び、第９交流変換部を有する。第３三相変換部には、直流電力が入力される。第７交流変換部は、前記第１二次側巻線の一端に接続される。第８交流変換部は、前記第２一次側巻線の一端に接続される。第９交流変換部は、三相交流の第３相を出力する。
【００１１】
制御部は、前記第１交流変換部、前記第４交流変換部及び前記第７交流変換部のオンとオフとを切り替える駆動信号を第１正弦変調波に基づいて生成する。制御部は、前記第２交流変換部、前記第５交流変換部及び前記第８交流変換部のオンとオフとを切り替える駆動信号を前記第１正弦変調波と位相の異なる第２正弦変調波に基づいて生成する。制御部は、前記第３交流変換部、前記第６交流変換部及び前記第９交流変換部のオンとオフとを切り替える駆動信号を前記第１正弦変調波及び前記第２正弦変調波と位相の異なる第３正弦変調波に基づいて生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態の電力変換装置の全体構成図である。
【図２】図２は、三相変成器の一例を示す全体図である。
【図３】図３は、制御部によるゲート駆動信号の生成を説明する図である。
【図４】図４は、スイッチング部とゲート駆動信号との関係を説明する図である。
【図５】図５は、制御部による第１三相電力変換回路のゲート駆動信号の生成を説明する図である。
【図６】図６は、制御部による第２三相電力変換回路及び第３三相電力変換回路のゲート駆動信号の生成を説明する図である。
【図７】図７は、制御部による正弦変調波の生成を説明する図である。
【図８】図８は、第２実施形態の電力変換装置の全体構成図である。
【図９】図９は、制御部による差電流値に基づいた正弦変調波の補正を説明する図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態の電力変換装置の全体構成図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態の三相変成器と、三相電力変換回路との接続関係を説明する拡大図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態の三相変成器の一例を示す全体図である。
【図１３】図１３は、制御部による正弦変調波の生成を説明する図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態の電力変換装置の全体構成図である。
【図１５】図１５は、制御部による差電流値に基づいた正弦変調波の補正を説明する図である。
【図１６】図１６は、制御部による正弦変調波の補正を説明する図である。
【図１７】図１７は、変形例１の三相変成器の一例を示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。
【００１４】
以下に説明する実施形態の電力変換装置は、３個の電力変換回路を設けることによって、出力を向上させつつ、大型化を抑制する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電力変換装置１０の全体構成図である。第１実施形態の電力変換装置１０は、直流電力源１２ｕ、１２ｖ、１２ｗが出力した直流電力を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を含む三相交流電力に変換して、モータ等の三相交流負荷１４へ提供する。
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態の電力変換装置１０は、第１三相電力変換回路２０１と、第２三相電力変換回路２０２と、第３三相電力変換回路２０３と、三相変成器２２と、Ｕ相用電流検出部２４ｕと、Ｖ相用電流検出部２４ｖと、Ｗ相用電流検出部２４ｗと、制御部２６とを備える。
【００１７】
第１三相電力変換回路２０１は、第１交流変換部２８１と、第２交流変換部２８２と、第３交流変換部２８３とを有する。第１交流変換部２８１、第２交流変換部２８２、及び、第３交流変換部２８３は、入力される直流電力を交流電力に変換する。
【００１８】
第１交流変換部２８１は、三相交流のＵ相を出力する。第１交流変換部２８１は、上側スイッチング部Ｓｕ１及び下側スイッチング部Ｓｄ１を有する。各スイッチング部Ｓｕ１、Ｓｄ１は、ＩＧＢＴ等の半導体のスイッチング素子と、ダイオード等の半導体の整流素子とを有する。２個のスイッチング部Ｓｕ１、Ｓｄ１は、直列に接続されている。第１交流変換部２８１の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ１の一方の端部（即ち、直流端子）は、直流電力源１２ｕの正極と接続される正極端子１２ｕｐに接続されている。第１交流変換部２８１の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ１の一方の端部（即ち、直流端子）は、直流電力源１２ｕの負極と接続される負極端子１２ｕｎに接続されている。正極及び負極は入れ替えてもよい。上側スイッチング部Ｓｕ１の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ１の他方の端部は、互いに接続されて、三相交流のうちＵ相を出力する第１交流出力端子３０１として機能する。第１交流出力端子３０１は、三相交流負荷１４のＵ相入力端子と接続されるＵ相出力端子１４ｕに接続される。
【００１９】
第２交流変換部２８２は、スイッチング素子及び整流素子を含み、直列に接続された上側スイッチング部Ｓｕ２及び下側スイッチング部Ｓｄ２を有する。第２交流変換部２８２の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ２の一方の端部は、直流電力源１２ｕの正極と接続される正極端子１２ｕｐに接続されている。第２交流変換部２８２の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ２の一方の端部は、直流電力源１２ｕの負極と接続される負極端子１２ｕｎに接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ２の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ２の他方の端部は、互いに接続されて、第２交流出力端子３０２として機能する。第２交流出力端子３０２は、三相変成器２２に接続される。
【００２０】
第３交流変換部２８３は、スイッチング素子及び整流素子を含み、直列に接続された上側スイッチング部Ｓｕ３及び下側スイッチング部Ｓｄ３を有する。第３交流変換部２８３の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ３の一方の端部は、直流電力源１２ｕの正極と接続される正極端子１２ｕｐに接続されている。第３交流変換部２８３の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ３の一方の端部は、直流電力源１２ｕの負極と接続される負極端子１２ｕｎに接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ３の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ３の他方の端部は、互いに接続されて、第３交流出力端子３０３として機能する。第３交流出力端子３０３は、三相変成器２２に接続される。
【００２１】
第２三相電力変換回路２０２は、第４交流変換部２８４と、第５交流変換部２８５と、第６交流変換部２８６とを有する。第４交流変換部２８４、第５交流変換部２８５、及び、第６交流変換部２８６は、入力される直流電力を交流電力に変換する。
【００２２】
第４交流変換部２８４は、スイッチング素子及び整流素子を含み、直列に接続された上側スイッチング部Ｓｕ４及び下側スイッチング部Ｓｄ４を有する。第４交流変換部２８４の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ４の一方の端部は、直流電力源１２ｖの正極端子１２ｖｐと接続されている。第４交流変換部２８４の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ４の一方の端部は、直流電力源１２ｖの負極端子１２ｖｎと接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ４の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ４の他方の端部は、互いに接続されて、第４交流出力端子３０４として機能する。第４交流出力端子３０４は、三相変成器２２に接続される。
【００２３】
第５交流変換部２８５は、三相交流のＶ相を出力する。第５交流変換部２８５は、スイッチング素子及び整流素子を含み、直列に接続された上側スイッチング部Ｓｕ５及び下側スイッチング部Ｓｄ５を有する。第５交流変換部２８５の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ５の一方の端部は、直流電力源１２ｖの正極端子１２ｖｐと接続されている。第５交流変換部２８５の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ５の一方の端部は、直流電力源１２ｖの負極端子１２ｖｎと接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ５の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ５の他方の端部は、互いに接続されて、三相交流のうちＶ相を出力する第５交流出力端子３０５として機能する。第５交流出力端子３０５は、三相交流負荷１４のＶ相入力端子と接続されるＶ相出力端子１４ｖに接続される。
【００２４】
第６交流変換部２８６は、スイッチング素子及び整流素子を含み、直列に接続された上側スイッチング部Ｓｕ６及び下側スイッチング部Ｓｄ６を有する。第６交流変換部２８６の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ６の一方の端部は、直流電力源１２ｖの正極端子１２ｖｐと接続されている。第６交流変換部２８６の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ６の一方の端部は、直流電力源１２ｖの負極端子１２ｖｎと接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ６の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ６の他方の端部は、互いに接続されて、第６交流出力端子３０６として機能する。第６交流出力端子３０６は、三相変成器２２に接続される。
【００２５】
第３三相電力変換回路２０３は、第７交流変換部２８７と、第８交流変換部２８８と、第９交流変換部２８９とを有する。第７交流変換部２８７、第８交流変換部２８８、及び、第９交流変換部２８９は、入力される直流電力を交流電力に変換する。
【００２６】
第７交流変換部２８７は、スイッチング素子及び整流素子を含み、直列に接続された上側スイッチング部Ｓｕ７及び下側スイッチング部Ｓｄ７を有する。第７交流変換部２８７の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ７の一方の端部は、直流電力源１２ｗの正極端子１２ｗｐと接続されている。第７交流変換部２８７の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ７の一方の端部は、直流電力源１２ｗの負極端子１２ｗｎと接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ７の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ７の他方の端部は、互いに接続されて、第７交流出力端子３０７として機能する。第７交流出力端子３０７は、三相変成器２２に接続される。
【００２７】
第８交流変換部２８８は、スイッチング素子及び整流素子を含み、直列に接続された上側スイッチング部Ｓｕ８及び下側スイッチング部Ｓｄ８を有する。第８交流変換部２８８の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ８の一方の端部は、直流電力源１２ｗの正極端子１２ｗｐと接続されている。第８交流変換部２８８の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ８の一方の端部は、直流電力源１２ｗの負極端子１２ｗｎと接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ８の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ８の他方の端部は、互いに接続されて、第８交流出力端子３０８として機能する。第８交流出力端子３０８は、三相変成器２２に接続される。
【００２８】
第９交流変換部２８９は、三相交流のＷ相を出力する。第９交流変換部２８９は、スイッチング素子及び整流素子を含み、直列に接続された上側スイッチング部Ｓｕ９及び下側スイッチング部Ｓｄ９を有する。第９交流変換部２８９の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ９の一方の端部は、直流電力源１２ｗの正極端子１２ｗｐと接続されている。第９交流変換部２８９の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ９の一方の端部は、直流電力源１２ｗの負極端子１２ｗｎと接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ９の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ９の他方の端部は、互いに接続されて、三相交流のうちＷ相を出力する第９交流出力端子３０９として機能する。第９交流出力端子３０９は、三相交流負荷１４のＷ相入力端子と接続されるＷ相出力端子１４ｗに接続される。
【００２９】
スイッチング部Ｓｕｎ、Ｓｄｎ（ｎ＝１、２・・９）は、制御部２６からのゲート駆動信号に基づいて、オンとオフとが切り替わる自己消弧素子である。
【００３０】
三相変成器２２は、第１Ｕ相変成端子３２ｕと、第１Ｖ相変成端子３２ｖと、第１Ｗ相変成端子３２ｗと、第２Ｕ相変成端子３４ｕと、第２Ｖ相変成端子３４ｖと、第２Ｗ相変成端子３４ｗとを有する。
【００３１】
第１Ｕ相変成端子３２ｕは、第４交流出力端子３０４に接続される。第１Ｖ相変成端子３２ｖは、第８交流出力端子３０８に接続される。第１Ｗ相変成端子３２ｗは、第３交流出力端子３０３に接続される。第２Ｕ相変成端子３４ｕは、第７交流出力端子３０７に接続される。第２Ｖ相変成端子３４ｖは、第２交流出力端子３０２に接続される。第２Ｗ相変成端子３４ｗは、第６交流出力端子３０６に接続される。
【００３２】
図２は、三相変成器２２の一例を示す全体図である。図２において、各巻線の一端に記載の黒丸側から電流が流れると、同じ方向の磁束を発生させることを示す。
【００３３】
三相変成器２２は、鉄心３６と、Ｕ相一次側巻線３８ｕと、Ｖ相一次側巻線３８ｖと、Ｗ相一次側巻線３８ｗと、Ｕ相二次側巻線４０ｕと、Ｖ相二次側巻線４０ｖと、Ｗ相二次側巻線４０ｗとを更に有する。Ｕ相一次側巻線３８ｕ、Ｖ相一次側巻線３８ｖ、Ｗ相一次側巻線３８ｗ、Ｕ相二次側巻線４０ｕ、Ｖ相二次側巻線４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗは、それぞれ第１一次側巻線、第２一次側巻線、第３一次側巻線、第１二次側巻線、第２二次側巻線、及び、第３二次側巻線の一例である。
【００３４】
鉄心３６は、三脚鉄心構造を有する。鉄心３６は、第１脚部４２ｕと、第２脚部４２ｖと、第３脚部４２ｗと、第１継部４４ａと、第２継部４４ｂとを有する。第１脚部４２ｕの一端、第２脚部４２ｖの一端、及び、第３脚部４２ｗの一端は、第１継部４４ａに連結されている。第１脚部４２ｕの他端、第２脚部４２ｖの他端、及び、第３脚部４２ｗの他端は、第２継部４４ｂに連結されている。第１脚部４２ｕ、第２脚部４２ｖ、及び、第３脚部４２ｗは、例えば、それぞれ等間隔で配置されている。
【００３５】
Ｕ相一次側巻線３８ｕ、Ｖ相一次側巻線３８ｖ、Ｗ相一次側巻線３８ｗ、Ｕ相二次側巻線４０ｕ、Ｖ相二次側巻線４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗの巻き数は、それぞれ同じである。従って、Ｕ相一次側巻線３８ｕ、Ｖ相一次側巻線３８ｖ、Ｗ相一次側巻線３８ｗ、Ｕ相二次側巻線４０ｕ、Ｖ相二次側巻線４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗは、同じ大きさの電力が供給された場合、同じ大きさのインピーダンスを生じさせる。Ｕ相一次側巻線３８ｕ、Ｖ相一次側巻線３８ｖ、Ｗ相一次側巻線３８ｗ、Ｕ相二次側巻線４０ｕ、Ｖ相二次側巻線４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗの巻き方向は、それぞれ同じである。従って、Ｕ相一次側巻線３８ｕ、Ｖ相一次側巻線３８ｖ、Ｗ相一次側巻線３８ｗ、Ｕ相二次側巻線４０ｕ、Ｖ相二次側巻線４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗは、同じ向きの電力が供給された場合、同じ方向のインピーダンスを生じさせる。
【００３６】
Ｕ相一次側巻線３８ｕは、第１脚部４２ｕに巻かれている。Ｕ相一次側巻線３８ｕの一端は、第４交流変換部２８４の第４交流出力端子３０４に接続される第１Ｕ相変成端子３２ｕとして機能する。
【００３７】
Ｖ相一次側巻線３８ｖは、第２脚部４２ｖに巻かれている。Ｖ相一次側巻線３８ｖの一端は、第８交流変換部２８８の第８交流出力端子３０８に接続される第１Ｖ相変成端子３２ｖとして機能する。
【００３８】
Ｗ相一次側巻線３８ｗは、第３脚部４２ｗに巻かれている。Ｗ相一次側巻線３８ｗの一端は、第３交流変換部２８３の第３交流出力端子３０３に接続される第１Ｗ相変成端子３２ｗとして機能する。
【００３９】
Ｕ相二次側巻線４０ｕは、Ｕ相一次側巻線３８ｕと同じ第１脚部４２ｕに巻かれている。従って、Ｕ相二次側巻線４０ｕは、Ｕ相一次側巻線３８ｕと同じ磁気回路に設けられている。Ｕ相二次側巻線４０ｕの一端は、第７交流変換部２８７の第７交流出力端子３０７に接続される第２Ｕ相変成端子３４ｕとして機能する。
【００４０】
Ｖ相二次側巻線４０ｖは、Ｖ相一次側巻線３８ｖと同じ第２脚部４２ｖに巻かれている。従って、Ｖ相二次側巻線４０ｖは、Ｖ相一次側巻線３８ｖと同じ磁気回路に設けられている。Ｖ相二次側巻線４０ｖの一端は、第２交流変換部２８２の第２交流出力端子３０２に接続される第２Ｖ相変成端子３４ｖとして機能する。
【００４１】
Ｗ相二次側巻線４０ｗは、Ｗ相一次側巻線３８ｗと同じ第３脚部４２ｗに巻かれている。従って、Ｗ相二次側巻線４０ｗは、Ｗ相一次側巻線３８ｗと同じ磁気回路に設けられている。Ｗ相二次側巻線４０ｗの一端は、第６交流変換部２８６の第６交流出力端子３０６に接続される第２Ｗ相変成端子３４ｗとして機能する。
【００４２】
Ｕ相一次側巻線３８ｕの他端、Ｖ相一次側巻線３８ｖの他端、及び、Ｗ相一次側巻線３８ｗの他端は、互いに接続されている。即ち、Ｕ相一次側巻線３８ｕ、Ｖ相一次側巻線３８ｖ、及び、Ｗ相一次側巻線３８ｗは、スター結線されている。Ｕ相二次側巻線４０ｕの他端、Ｖ相二次側巻線４０ｖの他端、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗの他端は、互いに接続されている。即ち、Ｕ相二次側巻線４０ｕ、Ｖ相二次側巻線４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗは、スター結線されている。
【００４３】
図２において、Ｕ相一次側巻線３８ｕ、Ｖ相一次側巻線３８ｖ、Ｗ相一次側巻線３８ｗ、Ｕ相二次側巻線４０ｕ、Ｖ相二次側巻線４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗの端部に記載の黒丸は、同じ極性の電圧を発生させることを示す。Ｕ相一次側巻線３８ｕの一端、Ｖ相一次側巻線３８ｖの一端、及び、Ｗ相一次側巻線３８ｗの一端の極性は、Ｕ相二次側巻線４０ｕの他端、Ｖ相二次側巻線４０ｖの他端、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗの他端の極性と同じである。
【００４４】
図１に戻って、Ｕ相用電流検出部２４ｕは、第１三相電力変換回路２０１の第１交流変換部２８１からＵ相出力端子１４ｕへと流れる電流の値であるＵ相出力電流値ＩｕＡを検出する。Ｕ相用電流検出部２４ｕは、検出したＵ相出力電流値ＩｕＡを制御部２６へ出力する。
【００４５】
Ｖ相用電流検出部２４ｖは、第２三相電力変換回路２０２の第５交流変換部２８５からＶ相出力端子１４ｖへと流れる電流の値であるＶ相出力電流値ＩｖＢを検出する。Ｖ相用電流検出部２４ｖは、検出したＶ相出力電流値ＩｖＢを制御部２６へ出力する。
【００４６】
Ｗ相用電流検出部２４ｗは、第３三相電力変換回路２０３の第９交流変換部２８９からＷ相出力端子１４ｗへと流れる電流の値であるＷ相出力電流値ＩｗＣを検出する。Ｗ相用電流検出部２４ｗは、検出したＷ相出力電流値ＩｗＣを制御部２６へ出力する。
【００４７】
制御部２６は、電力変換装置１０の制御全般を司る。制御部２６は、回路等によって構成されたハードウエアであってもよく、プログラム等のソフトウエアを読み込むことによって機能するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の演算処理装置であってもよい。
制御部２６は、三相電力変換回路２０１、２０２、２０３をＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation：パルス幅変調）制御することによって、三相交流電力を出力する。制御部２６は、スイッチング部Ｓｕｎ、Ｓｄｎのオンとオフとを切り替えるゲート駆動信号を生成して、電力変換装置１０を制御する。
【００４８】
図３は、制御部２６によるゲート駆動信号ＧｕＡ、ＧｘＡ、ＧｖＡ、ＧｙＡ、ＧｗＡ、ＧｚＡ、ＧｕＢ、ＧｘＢ、ＧｖＢ、ＧｙＢ、ＧｗＢ、ＧｚＢ、ＧｕＣ、ＧｘＣ、ＧｖＣ、ＧｙＣ、ＧｗＣ、ＧｚＣの生成を説明する図である。各ゲート駆動信号を区別する必要がない場合、ゲート駆動信号の符号を“Ｇ”とする。
【００４９】
図４は、スイッチング部Ｓｕｎ、Ｓｄｎとゲート駆動信号Ｇとの関係を説明する図である。尚、図４は、主に第１三相電力変換回路２０１について説明する。第２三相電力変換回路２０２及び第３三相電力変換回路２０３の構成については、図４に括弧書きで符号を付与する。
【００５０】
図３に示すように、制御部２６は、コンパレータ回路４６を有する。コンパレータ回路４６には、予め設定された第１正弦変調波ＳＩＮＵ、第２正弦変調波ＳＩＮＶ、及び、第３正弦変調波ＳＩＮＷがＰＷＭ制御の変調波として入力される。
【００５１】
第１正弦変調波ＳＩＮＵ、第２正弦変調波ＳＩＮＶ、及び、第３正弦変調波ＳＩＮＷの周期は、同じである。正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷは、互いに位相がずれている。例えば、第１正弦変調波ＳＩＮＵの位相は、第２正弦変調波ＳＩＮＶの位相に対して１２０°（即ち、周期／３、または、２π／３）ずれている。第３正弦変調波ＳＩＮＷの位相は、第１正弦変調波ＳＩＮＵの位相及び第２正弦変調波ＳＩＮＶの位相に対して１２０°ずれている。
【００５２】
コンパレータ回路４６は、第１交流変換部２８１のスイッチング部Ｓｕ１、Ｓｄ１のゲート駆動信号ＧｕＡ、ＧｘＡ、第４交流変換部２８４のスイッチング部Ｓｕ４、Ｓｄ４のゲート駆動信号ＧｕＢ、ＧｘＢ、及び、第７交流変換部２８７のスイッチング部Ｓｕ７、Ｓｄ７のゲート駆動信号ＧｕＣ、ＧｘＣを、第１正弦変調波ＳＩＮＵに基づいて生成する。
【００５３】
コンパレータ回路４６は、第２交流変換部２８２のスイッチング部Ｓｕ２、Ｓｄ２のゲート駆動信号ＧｖＡ、ＧｙＡ、第５交流変換部２８５のスイッチング部Ｓｕ５、Ｓｄ５のゲート駆動信号ＧｖＢ、ＧｙＢ、及び、第８交流変換部２８８のスイッチング部Ｓｕ８、Ｓｄ８のゲート駆動信号ＧｖＣ、ＧｙＣを、第２正弦変調波ＳＩＮＶに基づいて生成する。
【００５４】
コンパレータ回路４６は、第３交流変換部２８３のスイッチング部Ｓｕ３、Ｓｄ３のゲート駆動信号ＧｗＡ、ＧｚＡ、第６交流変換部２８６のスイッチング部Ｓｕ６、Ｓｄ６のゲート駆動信号ＧｗＢ、ＧｚＢ、及び、第９交流変換部２８９のスイッチング部Ｓｕ９、Ｓｄ９のゲート駆動信号ＧｗＣ、ＧｚＣを、第３正弦変調波ＳＩＮＷに基づいて生成する。
【００５５】
コンパレータ回路４６には、予め設定された第１三角搬送波ＴＲＩＡ、第２三角搬送波ＴＲＩＢ、及び、第３三角搬送波ＴＲＩＣがＰＷＭ制御の三角搬送波として入力される。第１三角搬送波ＴＲＩＡ、第２三角搬送波ＴＲＩＢ、及び、第３三角搬送波ＴＲＩＣの周期は同じである。三角搬送波ＴＲＩＡ、ＴＲＩＢ、ＴＲＩＣの周期は、スイッチング部Ｓｕｎ、Ｓｄｎのスイッチング周期に応じて設定される。例えば、スイッチング部Ｓｕｎ、Ｓｄｎのスイッチング周期が５０Ｈｚの場合、三角搬送波ＴＲＩＡ、ＴＲＩＢ、ＴＲＩＣの周期は、５００Ｈｚまたはそれ以上に設定される。正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷの周期は、三角搬送波ＴＲＩＡ、ＴＲＩＢ、ＴＲＩＣの周期よりも長い。三角搬送波ＴＲＩＡ、ＴＲＩＢ、ＴＲＩＣは、互いに位相がずれている。例えば、三角搬送波ＴＲＩＡ、ＴＲＩＢ、ＴＲＩＣは、互いに位相が１２０°ずれている。
【００５６】
コンパレータ回路４６は、第１交流変換部２８１のスイッチング部Ｓｕ１、Ｓｄ１のゲート駆動信号ＧｕＡ、ＧｘＡ、第２交流変換部２８２のスイッチング部Ｓｕ２、Ｓｄ２のゲート駆動信号ＧｖＡ、ＧｙＡ、及び、第３交流変換部２８３のスイッチング部Ｓｕ３、Ｓｄ３のゲート駆動信号ＧｗＡ、ＧｚＡを、第１三角搬送波ＴＲＩＡに基づいて生成する。
【００５７】
コンパレータ回路４６は、第４交流変換部２８４のスイッチング部Ｓｕ４、Ｓｄ４のゲート駆動信号ＧｕＢ、ＧｘＢ、第５交流変換部２８５のスイッチング部Ｓｕ５、Ｓｄ５のゲート駆動信号ＧｖＢ、ＧｙＢ、及び、第６交流変換部２８６のスイッチング部Ｓｕ６、Ｓｄ６のゲート駆動信号ＧｗＢ、ＧｚＢを、第２三角搬送波ＴＲＩＢに基づいて生成する。
【００５８】
コンパレータ回路４６は、第７交流変換部２８７のスイッチング部Ｓｕ７、Ｓｄ７のゲート駆動信号ＧｕＣ、ＧｘＣ、第８交流変換部２８８のスイッチング部Ｓｕ８、Ｓｄ８のゲート駆動信号ＧｖＣ、ＧｙＣ、及び、第９交流変換部２８９のスイッチング部Ｓｕ９、Ｓｄ９のゲート駆動信号ＧｗＣ、ＧｚＣを、第３三角搬送波ＴＲＩＣに基づいて生成する。
【００５９】
コンパレータ回路４６は、互いに位相が１２０°ずれた三角搬送波ＴＲＩＡ、ＴＲＩＢ、ＴＲＩＣを用いて、ゲート駆動信号Ｇを生成する。これにより、電力変換装置１０は、三相交流負荷１４に印加されるＰＷＭ制御による電圧の等価的な搬送波の周波数を、三角搬送波ＴＲＩＡ、ＴＲＩＢ、ＴＲＩＣの周波数の３倍とすることができるので、出力電圧に含まれる高調波を低減することができる。
【００６０】
コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷ及び三角搬送波ＴＲＩＡ、ＴＲＩＢ、ＴＲＩＣに基づいて、各スイッチング部Ｓｕｎ、Ｓｄｎのオンとオフとを切り替えるゲート駆動信号Ｇを生成する。制御部２６は、コンパレータ回路４６が生成したゲート駆動信号Ｇを対応するスイッチング部Ｓｕｎ、Ｓｄｎへ出力して、当該スイッチング部Ｓｕｎ、Ｓｄｎのオンとオフの切り替えを制御する。
【００６１】
図５は、制御部２６による第１三相電力変換回路２０１のゲート駆動信号Ｇの生成を説明する図である。図５に示すように、制御部２６のコンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵと、第１三角搬送波ＴＲＩＡとを比較して、第１正弦変調波ＳＩＮＵと第１三角搬送波ＴＲＩＡの大小関係に基づいて、第１交流変換部２８１のゲート駆動信号ＧｕＡ、ＧｘＡを生成する。
【００６２】
例えば、コンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵの大きさが第１三角搬送波ＴＲＩＡの大きさよりも大きい（即ち、ＳＩＮＵ＞ＴＲＩＡ）の期間、ゲート駆動信号ＧｕＡを“１”として、ゲート駆動信号ＧｘＡを“０”とする。コンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵの大きさが第１三角搬送波ＴＲＩＡの大きさよりも小さい（即ち、ＳＩＮＵ＜ＴＲＩＡ）の期間、ゲート駆動信号ＧｕＡを“０”として、ゲート駆動信号ＧｘＡを“１”とする。
【００６３】
コンパレータ回路４６は、第２正弦変調波ＳＩＮＶ及び第１三角搬送波ＴＲＩＡから、第２交流変換部２８２のゲート駆動信号ＧｖＡ、ＧｙＡを生成する。ここで、第２正弦変調波ＳＩＮＶが第１正弦変調波ＳＩＮＵよりも時間Δｔａずれている場合、ゲート駆動信号ＧｖＡ、ＧｙＡはそれぞれゲート駆動信号ＧｕＡ、ＧｘＡよりも時間Δｔａずれる。
【００６４】
コンパレータ回路４６は、第３正弦変調波ＳＩＮＷ及び第１三角搬送波ＴＲＩＡから、第３交流変換部２８３のゲート駆動信号ＧｗＡ、ＧｚＡを生成する。ここで、第３正弦変調波ＳＩＮＷが第２正弦変調波ＳＩＮＶよりも時間Δｔａずれている場合、ゲート駆動信号ＧｗＡ、ＧｚＡはそれぞれゲート駆動信号ＧｖＡ、ＧｙＡよりも時間Δｔａずれる。
【００６５】
図６は、制御部２６による第２三相電力変換回路２０２及び第３三相電力変換回路２０３のゲート駆動信号Ｇの生成を説明する図である。
【００６６】
制御部２６のコンパレータ回路４６は、図６に示す第１正弦変調波ＳＩＮＵと、第２三角搬送波ＴＲＩＢとを比較する。コンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵと第２三角搬送波ＴＲＩＢとの大小関係に基づいて、第４交流変換部２８４のゲート駆動信号ＧｕＢ、ＧｘＢを生成する。
【００６７】
例えば、コンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵの大きさが第２三角搬送波ＴＲＩＢの大きさよりも大きい期間、ゲート駆動信号ＧｕＢを“１”として、ゲート駆動信号ＧｘＢを“０”とする。コンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵの大きさが第２三角搬送波ＴＲＩＢの大きさよりも小さい期間、ゲート駆動信号ＧｕＢを“０”として、ゲート駆動信号ＧｘＢを“１”とする。
【００６８】
同様に、コンパレータ回路４６は、第２正弦変調波ＳＩＮＶの大きさが第２三角搬送波ＴＲＩＢの大きさよりも大きい期間、第５交流変換部２８５のゲート駆動信号ＧｖＢを“１”として、ゲート駆動信号ＧｙＢを“０”とする。コンパレータ回路４６は、第２正弦変調波ＳＩＮＶの大きさが第２三角搬送波ＴＲＩＢの大きさよりも小さい期間、ゲート駆動信号ＧｖＢを“０”として、ゲート駆動信号ＧｙＢを“１”とする。ここで、図６に示すように、第１三角搬送波ＴＲＩＡが第２三角搬送波ＴＲＩＢよりも時間Δｔｂずれている場合、ゲート駆動信号ＧｖＢ、ＧｙＢはそれぞれゲート駆動信号ＧｖＡ、ＧｙＡよりも時間Δｔｂずれる。
【００６９】
同様に、コンパレータ回路４６は、第３正弦変調波ＳＩＮＷと第２三角搬送波ＴＲＩＢとの大きさを比較して、第６交流変換部２８６のゲート駆動信号ＧｗＢ、ＧｚＢを生成する。
【００７０】
コンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵと、第３三角搬送波ＴＲＩＣとを比較して、第１正弦変調波ＳＩＮＵと第３三角搬送波ＴＲＩＣとの大小関係に基づいて、第７交流変換部２８７のゲート駆動信号ＧｕＣ、ＧｘＣを生成する。
【００７１】
例えば、コンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵの大きさが第３三角搬送波ＴＲＩＣの大きさよりも大きい期間、ゲート駆動信号ＧｕＣを“１”として、ゲート駆動信号ＧｘＣを“０”とする。コンパレータ回路４６は、第１正弦変調波ＳＩＮＵの大きさが第３三角搬送波ＴＲＩＣの大きさよりも小さい期間、ゲート駆動信号ＧｕＣを“０”として、ゲート駆動信号ＧｘＣを“１”とする。
【００７２】
同様に、コンパレータ回路４６は、第２正弦変調波ＳＩＮＶと第３三角搬送波ＴＲＩＣとの大きさを比較して、第８交流変換部２８８のゲート駆動信号ＧｖＣ、ＧｙＣを生成する。
【００７３】
同様に、コンパレータ回路４６は、第３正弦変調波ＳＩＮＷと第３三角搬送波ＴＲＩＣとの大きさを比較して、第９交流変換部２８９のゲート駆動信号ＧｗＣ、ＧｚＣを生成する。
【００７４】
図７は、制御部２６による正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷの生成を説明する図である。図７に示すように、制御部２６は、正弦波生成部５０を更に有する。正弦波生成部５０は、三相／ｄｑ変換部５２と、減算器５４ａ、５４ｂと、ＰＩ制御部５６ａと、ＰＩ制御部５６ｂと、ｄｑ／三相変換部５８とを有する。
【００７５】
三相／ｄｑ変換部５２は、電流検出部２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが出力した出力電流値ＩｕＡ、ＩｖＢ、ＩｗＣを取得する。三相／ｄｑ変換部５２は、出力電流値ＩｕＡ、ＩｖＢ、ＩｗＣを、位相角θで回転する回転座標上の直流量Ｉｄ、Ｉｑにｄｑ変換する。三相／ｄｑ変換部５２は、直流量Ｉｄを減算器５４ａに出力するとともに、直流量Ｉｑを減算器５４ｂに出力する。
【００７６】
減算器５４ａは、ｄ軸電流司令Ｉｄ＊から直流量Ｉｄを減算して算出した減算値を、ＰＩ制御部５６ａへ出力する。ＰＩ制御部５６ａは、減算器５４ａが出力した減算値を比例積分演算して算出したｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を、ｄｑ／三相変換部５８へ出力する。
【００７７】
減算器５４ｂは、ｑ軸電流司令Ｉｑ＊から直流量Ｉｑを減算して算出した減算値を、ＰＩ制御部５６ｂへ出力する。ＰＩ制御部５６ｂは、減算器５４ｂが出力した減算値を比例積分演算して算出したｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を、ｄｑ／三相変換部５８へ出力する。
【００７８】
ｄｑ／三相変換部５８は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を、位相角θに基づいて、三相量に逆ｄｑ変換して、ＰＷＭ制御の正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷを生成する。
【００７９】
次に、第１実施形態の電力変換装置１０の動作について説明する。
【００８０】
図６に二点鎖線で示すゲート駆動信号ＧｕＡ、ＧｙＢが“１”の場合についての動作について説明する。この場合、上側スイッチング部Ｓｕ１及び下側スイッチング部Ｓｄ５はオンとなる。一方、下側スイッチング部Ｓｄ１及び上側スイッチング部Ｓｕ５はオフとなる。また、スイッチング部Ｓｕ１と略同位相の正弦変調波によるゲート駆動信号Ｇによって駆動される上側スイッチング部Ｓｕ７、Ｓｕ４もオンとする。下側スイッチング部Ｓｄ５と略同位相の正弦変調波によるゲート駆動信号Ｇによって駆動される下側スイッチング部Ｓｄ２、Ｓｄ８もオンとする。
【００８１】
この場合、電圧Ｅ０が、直流電力源１２ｕの正極端子１２ｕｐに接続された上側スイッチング部Ｓｕ１及びＵ相出力端子１４ｕと、直流電力源１２ｕの負極端子１２ｕｎに接続された第２Ｖ相変成端子３４ｖとの間に印加される。
【００８２】
また、電圧Ｅ０が、直流電力源１２ｖの正極端子１２ｖｐに接続された第１Ｕ相変成端子３２ｕと、直流電力源１２ｖの負極端子１２ｖｎに接続された下側スイッチング部Ｓｄ５及び負極端子１４ｖｎとの間に印加される。
【００８３】
上側スイッチング部Ｓｕ７と下側スイッチング部Ｓｄ２がオンなので、Ｕ相二次側巻線４０ｕの第２Ｕ相変成端子３４ｕ及びＶ相二次側巻線４０ｖの第２Ｖ相変成端子３４ｖを介して、正極端子１２ｗｐから負極端子１２ｕｎへと電流が流れる。上側スイッチング部Ｓｕ４と下側スイッチング部Ｓｄ８とがオンなので、Ｕ相一次側巻線３８ｕの第１Ｕ相変成端子３２ｕ及びＶ相一次側巻線３８ｖの第１Ｖ相変成端子３２ｖを介して、正極端子１２ｖｐから負極端子１２ｗｎへと電流が流れる。ここで、例えば、ＳＩＮＵ＝１の場合、交流の出力は最大となる。この場合、Ｕ相一次側巻線３８ｕ及びＵ相二次側巻線４０ｕに生じる磁束は、互いに打ち消し合う。同様に、Ｖ相一次側巻線３８ｖ及びＶ相二次側巻線４０ｖに生じる磁束は、互いに打ち消し合う。従って、交流の出力が最大の場合、直流電力源１２ｖの正極端子１２ｖｐに接続された第１Ｕ相変成端子３２ｕと、直流電力源１２ｕの負極端子１２ｕｎに接続された第２Ｖ相変成端子３４ｖとの電圧は、Ｅ０となる。
【００８４】
第２Ｖ相変成端子３４ｖに対するＵ相出力端子１４ｕの電圧Ｅ０、第１Ｕ相変成端子３２ｕに対する第２Ｖ相変成端子３４ｖの最大の電圧Ｅ０、及び、Ｖ相出力端子１４ｖに対する第１Ｕ相変成端子３２ｕの電圧Ｅ０を加算した電圧は、３Ｅ０となる。これにより、電力変換装置１０は、交流の最大出力を、三相電力変換回路２０１、２０２、２０３の出力の３倍とすることができる。この場合、Ｕ相一次側巻線３８ｕ及びＶ相一次側巻線３８ｖには、互いに位相が１２０°ずれた電圧Ｅ０が印加されているので、三相変成器２２には、最大でも３１／２Ｅ０の電圧しか印加されない。従って、電力変換装置１０は、三相変成器２２の容量を、交流の最大出力の１／３１／２（＝３１／２Ｅ０／３Ｅ０）にすればよいので、三相変成器２２を小型化でき、安価な三相変成器２２を適用できる。
【００８５】
また、三相電力変換回路２０１、２０２、２０３は、交流の出力電圧の１／３の電圧に耐えられればよいので、スイッチング素子の耐圧を下げることができる。これにより、電力変換装置１０は、安価な三相電力変換回路２０１、２０２、２０３を適用することができる。
【００８６】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の電力変換装置１１０の全体構成図である。図８に示すように、電力変換装置１１０は、Ｕ相用差分検出部６０ｕと、Ｖ相用差分検出部６０ｖと、Ｗ相用差分検出部６０ｗとを更に有する。
【００８７】
Ｕ相用差分検出部６０ｕ、Ｖ相用差分検出部６０ｖ及びＷ相用差分検出部６０ｗは、例えば、配線等に接続及び接触することなく配線に流れる電流を検出可能な非接触型の電流検出器である。非接触型の電流検出器の一例は、直流成分を検出可能なホール電流検出器である。
【００８８】
Ｕ相用差分検出部６０ｕは、第４交流変換部２８４の第４交流出力端子３０４とＵ相一次側巻線３８ｕの第１Ｕ相変成端子３２ｕとの間に流れる電流ＩｕＢと、第７交流変換部２８７の第７交流出力端子３０７とＵ相二次側巻線４０ｕの第２Ｕ相変成端子３４ｕとの間に流れる電流ＩｕＣとの差分であるＵ相用差電流値ΔＩｕ（＝ＩｕＢ−ＩｕＣ）を検出する。尚、Ｕ相用差分検出部６０ｕは、電流ＩｕＢと電流ＩｕＣとが逆方向（即ち、逆極性）に流れる領域で、Ｕ相用差電流値ΔＩｕを検出する。Ｕ相用差電流値ΔＩｕは、三相変成器２２の励磁電流でもある。Ｕ相用差分検出部６０ｕは、検出したＵ相用差電流値ΔＩｕを制御部２６へ出力する。Ｕ相用差電流値ΔＩｕは、第１差電流値の一例である。
【００８９】
Ｖ相用差分検出部６０ｖは、第８交流変換部２８８の第８交流出力端子３０８とＶ相一次側巻線３８ｖの第１Ｖ相変成端子３２ｖとの間に流れる電流ＩｖＣと、第２交流変換部２８２の第２交流出力端子３０２とＶ相二次側巻線４０ｖの第２Ｖ相変成端子３４ｖとの間に流れる電流ＩｖＡとの差分であるＶ相用差電流値ΔＩｖ（＝ＩｖＣ−ＩｖＡ）を検出する。尚、Ｖ相用差分検出部６０ｖは、電流ＩｖＣと電流ＩｖＡとが逆方向に流れる領域で、Ｖ相用差電流値ΔＩｖを検出する。Ｖ相用差電流値ΔＩｖは、三相変成器２２の励磁電流でもある。Ｖ相用差分検出部６０ｖは、検出したＶ相用差電流値ΔＩｖを制御部２６へ出力する。Ｖ相用差電流値ΔＩｖは、第２差電流値の一例である。
【００９０】
Ｗ相用差分検出部６０ｗは、第３交流変換部２８３の第３交流出力端子３０３とＷ相一次側巻線３８ｗの第１Ｗ相変成端子３２ｗとの間に流れる電流ＩｗＡと、第６交流変換部２８６の第６交流出力端子３０６とＷ相二次側巻線４０ｗの第２Ｗ相変成端子３４ｗとの間に流れる電流ＩｗＢとの差分であるＷ相用差電流値ΔＩｗ（＝ＩｗＡ−ＩｗＢ）を検出する。尚、Ｗ相用差分検出部６０ｗは、電流ＩｗＡと電流ＩｗＢとが逆方向に流れる領域で、Ｗ相用差電流値ΔＩｗを検出する。Ｗ相用差電流値ΔＩｗは、三相変成器２２の励磁電流でもある。Ｗ相用差分検出部６０ｗは、検出したＷ相用差電流値ΔＩｗを制御部２６へ出力する。Ｗ相用差電流値ΔＩｗは、第３差電流値の一例である。
【００９１】
制御部２６は、Ｕ相用差電流値ΔＩｕによって、第１正弦変調波ＳＩＮＵを補正する。制御部２６は、Ｖ相用差電流値ΔＩｖによって、第２正弦変調波ＳＩＮＶを補正する。制御部２６は、Ｗ相用差電流値ΔＩｗによって、第３正弦変調波ＳＩＮＷを補正する。以下、差電流値ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗによる正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷの補正について説明する。
【００９２】
図９は、制御部２６による差電流値ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗに基づいた正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷの補正を説明する図である。図９に示すように、制御部２６は、補正部６２を更に有する。補正部６２は、ＰＩ制御部６４ｕと、ＰＩ制御部６４ｖと、ＰＩ制御部６４ｗと、減算器６６ｕ、６６ｖ、６６ｗと、加算器６８ｕ、６８ｖ、６８ｗとを有する。
【００９３】
ＰＩ制御部６４ｕは、Ｕ相用差分検出部６０ｕが検出した励磁電流に対応するＵ相用差電流値ΔＩｕを取得する。ＰＩ制御部６４ｕは、Ｕ相用差電流値ΔＩｕを比例積分演算して算出したＵ相用補正量ＳＩＮＵ＿ＣＭＰを、減算器６６ｕ及び加算器６８ｕへ出力する。
【００９４】
減算器６６ｕ及び加算器６８ｕは、正弦波生成部５０が出力した第１正弦変調波ＳＩＮＵを取得する。減算器６６ｕは、励磁電流に基づいて算出されたＵ相用補正量ＳＩＮＵ＿ＣＭＰを、第１正弦変調波ＳＩＮＵから減算して生成した正弦変調波ＳＩＮＵＢをコンパレータ回路４６へ出力する。加算器６８ｕは、励磁電流に基づいて算出されたＵ相用補正量ＳＩＮＵ＿ＣＭＰを、第１正弦変調波ＳＩＮＵに加算して生成した正弦変調波ＳＩＮＵＣをコンパレータ回路４６へ出力する。換言すれば、減算器６６ｕ及び加算器６８ｕは、Ｕ相一次側巻線３８ｕ及びＵ相二次側巻線４０ｕに流れる直流成分に対応する励磁電流に基づいて、第１正弦変調波ＳＩＮＵを補正して、出力する。
【００９５】
補正部６２は、第１正弦変調波ＳＩＮＵを補正することなく、正弦変調波ＳＩＮＵＡとしてコンパレータ回路４６へ出力する。
【００９６】
コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＵＡの大きさと第１三角搬送波ＴＲＩＡの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｕＡ、ＧｘＡを生成する。コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＵＢの大きさと第２三角搬送波ＴＲＩＢの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｕＢ、ＧｘＢを生成する。コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＵＣの大きさと第３三角搬送波ＴＲＩＣの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｕＣ、ＧｘＣを生成する。
【００９７】
ＰＩ制御部６４ｖは、Ｖ相用差分検出部６０ｖが検出した励磁電流に対応するＶ相用差電流値ΔＩｖを取得する。ＰＩ制御部６４ｖは、Ｖ相用差電流値ΔＩｖを比例積分演算して算出したＶ相用補正量ＳＩＮＶ＿ＣＭＰを、減算器６６ｖ及び加算器６８ｖへ出力する。
【００９８】
減算器６６ｖ及び加算器６８ｖは、正弦波生成部５０が出力した第２正弦変調波ＳＩＮＶを取得する。減算器６６ｖは、励磁電流に基づいて算出されたＶ相用補正量ＳＩＮＶ＿ＣＭＰを、第２正弦変調波ＳＩＮＶから減算して生成した正弦変調波ＳＩＮＶＣをコンパレータ回路４６へ出力する。加算器６８ｖは、励磁電流に基づいて算出されたＶ相用補正量ＳＩＮＶ＿ＣＭＰを、第２正弦変調波ＳＩＮＶに加算して生成した正弦変調波ＳＩＮＶＡをコンパレータ回路４６へ出力する。換言すれば、減算器６６ｖ及び加算器６８ｖは、Ｖ相一次側巻線３８ｖ及びＶ相二次側巻線４０ｖに流れる直流成分に対応する励磁電流に基づいて、第２正弦変調波ＳＩＮＶを補正して、出力する。
【００９９】
補正部６２は、第２正弦変調波ＳＩＮＶを補正することなく、正弦変調波ＳＩＮＶＢとしてコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１００】
コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＶＢの大きさと第２三角搬送波ＴＲＩＢの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｖＢ、ＧｙＢを生成する。コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＶＣの大きさと第３三角搬送波ＴＲＩＣの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｖＣ、ＧｙＣを生成する。コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＶＡの大きさと第１三角搬送波ＴＲＩＡの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｖＡ、ＧｙＡを生成する。
【０１０１】
ＰＩ制御部６４ｗは、Ｗ相用差分検出部６０ｗが検出した励磁電流に対応するＷ相用差電流値ΔＩｗを取得する。ＰＩ制御部６４ｗは、Ｗ相用差電流値ΔＩｗを比例積分演算して算出したＷ相用補正量ＳＩＮＷ＿ＣＭＰを、減算器６６ｗ及び加算器６８ｗへ出力する。
【０１０２】
減算器６６ｗ及び加算器６８ｗは、正弦波生成部５０が出力した第３正弦変調波ＳＩＮＷを取得する。減算器６６ｗは、励磁電流に基づいて算出されたＷ相用補正量ＳＩＮＷ＿ＣＭＰを、第３正弦変調波ＳＩＮＷから減算して生成した正弦変調波ＳＩＮＷＡをコンパレータ回路４６へ出力する。加算器６８ｗは、励磁電流に基づいて算出されたＷ相用補正量ＳＩＮＷ＿ＣＭＰを、第３正弦変調波ＳＩＮＷに加算して生成した正弦変調波ＳＩＮＷＢをコンパレータ回路４６へ出力する。換言すれば、減算器６６ｗ及び加算器６８ｗは、Ｗ相一次側巻線３８ｗ及びＷ相二次側巻線４０ｗに流れる直流成分に対応する励磁電流に基づいて、第３正弦変調波ＳＩＮＷを補正して、出力する。
【０１０３】
補正部６２は、第３正弦変調波ＳＩＮＷを補正することなく、正弦変調波ＳＩＮＷＣとしてコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１０４】
コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＷＣの大きさと第３三角搬送波ＴＲＩＣの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｗＣ、ＧｚＣを生成する。コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＷＡの大きさと第１三角搬送波ＴＲＩＡの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｗＡ、ＧｚＡを生成する。コンパレータ回路４６は、正弦変調波ＳＩＮＷＢの大きさと第２三角搬送波ＴＲＩＢの大きさとを比較して、ゲート駆動信号ＧｗＢ、ＧｚＢを生成する。
【０１０５】
第２実施形態の電力変換装置１１０は、励磁電流である差電流値ΔＩを検出して、当該差電流値ΔＩが小さくなるように、正弦変調波を補正及び生成している。ここで、三相交流負荷１４がモータ等の発動機の場合、電力変換装置１１０は直流（即ち、周波数が０の交流）から三相変成器２２の定格周波数まで変化する交流周波数の電力を出力する。このように、直流または極低周波数の電力が三相変成器２２に印加される場合には、三相変成器２２に発生する磁束に直流的な偏りである直流偏磁が発生する。
【０１０６】
しかしながら、電力変換装置１１０は、差電流値ΔＩが小さくなるように、正弦変調波を補正及び生成しているので、直流偏磁を抑制して、磁束が偏った相の磁束の飽和を抑制することができるので、飽和した極性側の励磁電流の増大を低減できる。これにより、電力変換装置１１０は、励磁電流の増加に伴う電流波形の歪みを低減して、電流波形のピーク値がスイッチング部Ｓｕｎ、ＳｄｎのＩＧＢＴ等の半導体素子の定格値を超えることを抑制できる。この結果、電力変換装置１１０は、電流波形のピーク値が半導体素子の定格値を超えた場合の運転停止を抑制して、安定した運転を実現することができる。
【０１０７】
また、電流を別々に検出してから当該電流に基づいて差電流値ΔＩを算出する場合、差電流値ΔＩの精度が低い。例えば、電流ＩｕＢ、及び、電流ＩｕＣを別々に検出した後、差電流値ΔＩｕを算出する場合、差電流値ΔＩｕは電流ＩｕＢ、ＩｕＣに比べて小さい（例えば、１％程度）ので、差電流値ΔＩｕが定格電流である電流ＩｕＢ、ＩｕＣを検出する電流検出器の検出レンジの誤差の範囲となり、差電流値ΔＩｕを精度よく検出することができない。しかしながら、電力変換装置１１０では、電流値ではなく差電流値ΔＩを直接検出しているので、差電流値ΔＩをより精度よく検出することができる。
【０１０８】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態の電力変換装置２１０の全体構成図である。尚、図１０において、上述の実施形態と同じ構成には、一部符号を省略している。図１１は、第３実施形態の三相変成器２２２と、三相電力変換回路２０４、２０５との接続関係を説明する拡大図である。図１２は、第３実施形態の三相変成器２２２の一例を示す全体図である。
【０１０９】
図１０及び図１１に示すように、第３実施形態の電力変換装置２１０は、三相変成器２２に代えて三相変成器２２２と、第４三相電力変換回路２０４と、第５三相電力変換回路２０５と、蓄電部の一例であるコンデンサ７０とを備える。
【０１１０】
図１２に示すように、三相変成器２２２は、鉄心３６と、Ｕ相一次側巻線２３８ｕと、Ｖ相一次側巻線２３８ｖと、Ｗ相一次側巻線２３８ｗと、Ｕ相二次側巻線２４０ｕと、Ｖ相二次側巻線２４０ｖと、Ｗ相二次側巻線２４０ｗとを有する。
【０１１１】
Ｕ相一次側巻線２３８ｕ、Ｖ相一次側巻線２３８ｖ、Ｗ相一次側巻線２３８ｗ、Ｕ相二次側巻線２４０ｕ、Ｖ相二次側巻線２４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線２４０ｗは、両端が互いにスター結線等によって接続されていないオープン巻線である。
【０１１２】
Ｕ相一次側巻線２３８ｕの一端、Ｖ相一次側巻線２３８ｖの一端、Ｗ相一次側巻線２３８ｗの一端は、それぞれ、第１Ｕ相変成端子３２ｕ、第１Ｖ相変成端子３２ｖ、第１Ｗ相変成端子３２ｗとして機能する。
【０１１３】
Ｕ相一次側巻線２３８ｕの他端、Ｖ相一次側巻線２３８ｖの他端、Ｗ相一次側巻線２３８ｗの他端は、それぞれ、第３Ｕ相変成端子７２ｕ、第３Ｖ相変成端子７２ｖ、第３Ｗ相変成端子７２ｗとして機能する。
【０１１４】
Ｕ相二次側巻線２４０ｕの一端、Ｖ相二次側巻線２４０ｖの一端、及び、Ｗ相二次側巻線２４０ｗの一端は、それぞれ、第２Ｕ相変成端子３４ｕ、第２Ｖ相変成端子３４ｖ、第２Ｗ相変成端子３４ｗとして機能する。
【０１１５】
Ｕ相二次側巻線２４０ｕの他端、Ｖ相二次側巻線２４０ｖの他端、及び、Ｗ相二次側巻線２４０ｗの他端は、それぞれ、第４Ｕ相変成端子７４ｕ、第４Ｖ相変成端子７４ｖ、第４Ｗ相変成端子７４ｗとして機能する。
【０１１６】
第４三相電力変換回路２０４は、入力される直流電力を交流電力に変換する。第４三相電力変換回路２０４は、第１０交流変換部２８１０と、第１１交流変換部２８１１と、第１２交流変換部２８１２とを有する。
【０１１７】
第１０交流変換部２８１０は、上側スイッチング部Ｓｕ１０及び下側スイッチング部Ｓｄ１０を有する。第１０交流変換部２８１０の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ１０の一方の端部（即ち、直流端子）は、コンデンサ７０の一端に接続されている。第１０交流変換部２８１０の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ１０の一方の端部（即ち、直流端子）は、コンデンサ７０の他端に接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ１０の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ１０の他方の端部は、互いに接続されて、第１０交流出力端子３０１０として機能する。第１０交流出力端子３０１０は、第３Ｕ相変成端子７２ｕを介してＵ相一次側巻線２３８ｕに接続される。
【０１１８】
第１１交流変換部２８１１は、上側スイッチング部Ｓｕ１１及び下側スイッチング部Ｓｄ１１を有する。第１１交流変換部２８１１の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ１１の一方の端部は、コンデンサ７０の一端に接続されている。第１１交流変換部２８１１の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ１１の一方の端部は、コンデンサ７０の他端に接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ１１の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ１１の他方の端部は、互いに接続されて、第１１交流出力端子３０１１として機能する。第１１交流出力端子３０１１は、第３Ｖ相変成端子７２ｖを介してＶ相一次側巻線２３８ｖに接続される。
【０１１９】
第１２交流変換部２８１２は、上側スイッチング部Ｓｕ１２及び下側スイッチング部Ｓｄ１２を有する。第１２交流変換部２８１２の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ１２の一方の端部は、コンデンサ７０の一端に接続されている。第１２交流変換部２８１２の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ１２の一方の端部は、コンデンサ７０の他端に接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ１２の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ１２の他方の端部は、互いに接続されて、第１２交流出力端子３０１２として機能する。第１２交流出力端子３０１２は、第３Ｗ相変成端子７２ｗを介してＷ相一次側巻線２３８ｗに接続される。
【０１２０】
第５三相電力変換回路２０５は、入力される直流電力を交流電力に変換する。第５三相電力変換回路２０５は、第１３交流変換部２８１３と、第１４交流変換部２８１４と、第１５交流変換部２８１５とを有する。
【０１２１】
第１３交流変換部２８１３は、上側スイッチング部Ｓｕ１３及び下側スイッチング部Ｓｄ１３を有する。第１３交流変換部２８１３の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ１３の一方の端部は、コンデンサ７０の一端に接続されている。第１３交流変換部２８１３の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ１３の一方の端部は、コンデンサ７０の他端に接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ１３の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ１３の他方の端部は、互いに接続されて、第１３交流出力端子３０１３として機能する。第１３交流出力端子３０１３は、第４Ｕ相変成端子７４ｕを介してＵ相二次側巻線２４０ｕに接続される。
【０１２２】
第１４交流変換部２８１４は、上側スイッチング部Ｓｕ１４及び下側スイッチング部Ｓｄ１４を有する。第１４交流変換部２８１４の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ１４の一方の端部は、コンデンサ７０の一端に接続されている。第１４交流変換部２８１４の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ１４の一方の端部は、コンデンサ７０の他端に接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ１４の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ１４の他方の端部は、互いに接続されて、第１４交流出力端子３０１４として機能する。第１４交流出力端子３０１４は、第４Ｖ相変成端子７４ｖを介してＶ相二次側巻線２４０ｖに接続される。
【０１２３】
第１５交流変換部２８１５は、上側スイッチング部Ｓｕ１５及び下側スイッチング部Ｓｄ１５を有する。第１５交流変換部２８１５の一端部である、上側スイッチング部Ｓｕ１５の一方の端部は、コンデンサ７０の一端に接続されている。第１５交流変換部２８１５の他端部である、下側スイッチング部Ｓｄ１５の一方の端部は、コンデンサ７０の他端に接続されている。上側スイッチング部Ｓｕ１５の他方の端部及び下側スイッチング部Ｓｄ１５の他方の端部は、互いに接続されて、第１５交流出力端子３０１５として機能する。第１５交流出力端子３０１５は、第４Ｗ相変成端子７４ｗを介してＷ相二次側巻線２４０ｗに接続される。
【０１２４】
コンデンサ７０は、第４三相電力変換回路２０４及び第５三相電力変換回路２０５に直流電力を供給する。
【０１２５】
図１３は、制御部２６による第４正弦変調波ＳＩＮＵＤ、第５正弦変調波ＳＩＮＶＤ、第６正弦変調波ＳＩＮＷＤ、第７正弦変調波ＳＩＮＵＥ、第８正弦変調波ＳＩＮＶＥ、第９正弦変調波ＳＩＮＷＥの生成を説明する図である。図１３に示すように、制御部２６は、第２正弦波生成部２５０を更に有する。第２正弦波生成部２５０は、加算器２５７ａ、２５７ｂと、ｄｑ／三相変換部２５８ａ、２５８ｂとを有する。
【０１２６】
本実施形態では、ＰＩ制御部５６ａは、減算器５４ａが出力した減算値を比例積分演算して算出したｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を、ｄｑ／三相変換部５８、ｄｑ／三相変換部２５８ａ及びｄｑ／三相変換部２５８ｂへ出力する。ＰＩ制御部５６ｂは、減算器５４ｂが出力した減算値を比例積分演算して算出したｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を、ｄｑ／三相変換部５８、ｄｑ／三相変換部２５８ａ及びｄｑ／三相変換部２５８ｂへ出力する。
【０１２７】
加算器２５７ａは、位相角θに定数π／６を加算した位相角θａを、ｄｑ／三相変換部２５８ａへ出力する。ｄｑ／三相変換部２５８ａは、ＰＩ制御部５６ａ、５６ｂから取得したｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を、定数π／６が加算された位相角θに基づいて、三相量に逆ｄｑ変換して、ＰＷＭ制御の正弦変調波ＳＩＮＵＤ、ＳＩＮＶＤ、ＳＩＮＷＤを生成する。
【０１２８】
加算器２５７ｂは、位相角θに定数７π／６を加算した位相角θｂを、ｄｑ／三相変換部２５８ｂへ出力する。ｄｑ／三相変換部２５８ｂは、ＰＩ制御部５６ａ、５６ｂから取得したｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を、定数７π／６が加算された位相角θに基づいて、三相量に逆ｄｑ変換して、ＰＷＭ制御の正弦変調波ＳＩＮＵＥ、ＳＩＮＶＥ、ＳＩＮＷＥを生成する。
【０１２９】
換言すれば、制御部２２６の第２正弦波生成部２５０は、第１正弦変調波ＳＩＮＵ、第２正弦変調波ＳＩＮＶ、及び、第３正弦変調波ＳＩＮＷと同じｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊に基づいて、第４三相電力変換回路２０４及び第５三相電力変換回路２０５の各交流変換部２８１０〜２８１５のゲート駆動信号Ｇを生成するための正弦変調波ＳＩＮＵＤ、ＳＩＮＶＤ、ＳＩＮＷＤ、ＳＩＮＵＥ、ＳＩＮＶＥ、ＳＩＮＷＥを生成する。
【０１３０】
第２正弦波生成部２５０は、生成した正弦変調波ＳＩＮＵＤ、ＳＩＮＶＤ、ＳＩＮＷＤ、ＳＩＮＵＥ、ＳＩＮＶＥ、ＳＩＮＷＥをコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１３１】
第３実施形態の電力変換装置２１０では、制御部２６のコンパレータ回路４６が、予め設定された第４三角搬送波ＴＲＩＤと第４正弦変調波ＳＩＮＵＤに基づいて、上側スイッチング部Ｓｕ１０のゲート駆動信号ＧｕＤ及び下側スイッチング部Ｓｄ１０のゲート駆動信号ＧｘＤを生成する。コンパレータ回路４６は、第４三角搬送波ＴＲＩＤと第５正弦変調波ＳＩＮＶＤに基づいて、上側スイッチング部Ｓｕ１１のゲート駆動信号ＧｖＤ及び下側スイッチング部Ｓｄ１１のゲート駆動信号ＧｙＤを生成する。コンパレータ回路４６は、第４三角搬送波ＴＲＩＤと第６正弦変調波ＳＩＮＷＤに基づいて、上側スイッチング部Ｓｕ１２のゲート駆動信号ＧｗＤ及び下側スイッチング部Ｓｄ１２のゲート駆動信号ＧｚＤを生成する。
【０１３２】
コンパレータ回路４６は、予め設定された第５三角搬送波ＴＲＩＥと第７正弦変調波ＳＩＮＵＥに基づいて、上側スイッチング部Ｓｕ１３のゲート駆動信号ＧｕＥ及び下側スイッチング部Ｓｄ１３のゲート駆動信号ＧｘＥを生成する。コンパレータ回路４６は、第５三角搬送波ＴＲＩＥと第８正弦変調波ＳＩＮＶＥに基づいて、上側スイッチング部Ｓｕ１４のゲート駆動信号ＧｖＥ及び下側スイッチング部Ｓｄ１４のゲート駆動信号ＧｙＥを生成する。コンパレータ回路４６は、第５三角搬送波ＴＲＩＥと第９正弦変調波ＳＩＮＷＥに基づいて、上側スイッチング部Ｓｕ１５のゲート駆動信号ＧｗＥ及び下側スイッチング部Ｓｄ１５のゲート駆動信号ＧｚＥを生成する。
【０１３３】
上側スイッチング部Ｓｕ４及び下側スイッチング部Ｓｄ１０がオンの場合について、電力変換装置２１０の動作を説明する。この場合、電流が、オンの上側スイッチング部Ｓｕ４に流れると、当該電流は、Ｕ相一次側巻線２３８ｕ及び下側スイッチング部Ｓｄ１０を介してコンデンサ７０へと流れる。これにより、コンデンサ７０が充電されるので、電力変換装置２１０は、第４三相電力変換回路２０４及び第５三相電力変換回路２０５がない第１実施形態の電力変換装置１０と比べて、交流の出力を増加させることができる。
【０１３４】
換言すれば、第３実施形態の電力変換装置２１０は、第１実施形態の電力変換装置１０と同じ電圧の交流を出力する場合に、第４三相電力変換回路２０４及び第５三相電力変換回路２０５によって、三相変成器２２２に印加される電圧を低減できる。具体的には、第４三相電力変換回路２０４及び第５三相電力変換回路２０５の出力電圧の振幅に応じて、三相変成器２２２に印加される電圧を低減できる。例えば、第４三相電力変換回路２０４及び第５三相電力変換回路２０５の出力電圧の振幅を、三相電力変換回路２０１、２０２、２０３の出力電圧の振幅と同じ３−１／２Ｅ０にした場合、電力変換装置２１０が最大出力の３Ｅ０を出力している状態では、Ｕ相一次側巻線３８ｕ及びＶ相一次側巻線３８ｖには、互いに位相が１２０°ずれた電圧（１−３−１／２）Ｅ０が印加される。従って、三相変成器２２２には、最大でも（３１／２−１）Ｅ０の電圧しか印加されない。この場合、電力変換装置２１０は、三相変成器２２２の容量を、三相交流負荷１４の容量（即ち、電力変換装置２１０の交流の最大出力）の（３１／２−１）／３とすることができる。
【０１３５】
また、第４三相電力変換回路２０４及び第５三相電力変換回路２０５の出力電圧の振幅を、三相電力変換回路２０１、２０２、２０３の出力電圧の振幅よりも大きくすることによって、三相変成器２２２の容量を、三相交流負荷１４の容量の（３１／２−１）／３よりも小さくすることができる。
【０１３６】
（第４実施形態）
図１４は、第４実施形態の電力変換装置３１０の全体構成図である。尚、図１４において、上述の実施形態と同じ構成には、一部符号を省略している。図１４に示すように、電力変換装置３１０は、第２Ｕ相用差分検出部３６０ｕと、第２Ｖ相用差分検出部３６０ｖと、第２Ｗ相用差分検出部３６０ｗと、電圧検出部７６とを更に有する。
【０１３７】
第２Ｕ相用差分検出部３６０ｕ、第２Ｖ相用差分検出部３６０ｖ及び第２Ｗ相用差分検出部３６０ｗは、例えば、非接触型の電流検出器である。
【０１３８】
第２Ｕ相用差分検出部３６０ｕは、第１０交流変換部２８１０の第１０交流出力端子３０１０とＵ相一次側巻線２３８ｕの第３Ｕ相変成端子７２ｕとの間に流れる電流ＩｕＤと、第１３交流変換部２８１３の第１３交流出力端子３０１３とＵ相二次側巻線２４０ｕの第４Ｕ相変成端子７４ｕとの間に流れる電流ＩｕＥとの差分である第２Ｕ相用差電流値ΔＩｕ２（＝ＩｕＤ−ＩｕＥ）を検出する。尚、第２Ｕ相用差分検出部３６０ｕは、電流ＩｕＤと電流ＩｕＥとが逆方向（即ち、逆極性）に流れる領域で、第２Ｕ相用差電流値ΔＩｕ２を検出する。第２Ｕ相用差電流値ΔＩｕ２は、三相変成器２２２の励磁電流でもある。第２Ｕ相用差分検出部３６０ｕは、検出した第２Ｕ相用差電流値ΔＩｕ２を制御部２６へ出力する。
【０１３９】
第２Ｖ相用差分検出部３６０ｖは、第１１交流変換部２８１１の第１１交流出力端子３０１１とＶ相一次側巻線２３８ｖの第３Ｖ相変成端子７２ｖとの間に流れる電流ＩｖＤと、第１４交流変換部２８１４の第１４交流出力端子３０１４とＶ相二次側巻線２４０ｖの第４Ｖ相変成端子７４ｖとの間に流れる電流ＩｖＥとの差分である第２Ｖ相用差電流値ΔＩｖ２（＝ＩｖＤ−ＩｖＥ）を検出する。尚、第２Ｖ相用差分検出部３６０ｖは、電流ＩｖＤと電流ＩｖＥとが逆方向に流れる領域で、第２Ｖ相用差電流値ΔＩｖ２を検出する。第２Ｖ相用差電流値ΔＩｖ２は、三相変成器２２２の励磁電流でもある。第２Ｖ相用差分検出部３６０ｖは、検出した第２Ｖ相用差電流値ΔＩｖ２を制御部２６へ出力する。
【０１４０】
第２Ｗ相用差分検出部３６０ｗは、第１２交流変換部２８１２の第１２交流出力端子３０１２とＷ相一次側巻線２３８ｗの第３Ｗ相変成端子７２ｗとの間に流れる電流ＩｗＤと、第１５交流変換部２８１５の第１５交流出力端子３０１５とＷ相二次側巻線２４０ｗの第４Ｗ相変成端子７４ｗとの間に流れる電流ＩｗＥとの差分である第２Ｗ相用差電流値ΔＩｗ２（＝ＩｗＤ−ＩｗＥ）を検出する。尚、第２Ｗ相用差分検出部３６０ｗは、電流ＩｗＤと電流ＩｗＥとが逆方向に流れる領域で、第２Ｗ相用差電流値ΔＩｗ２を検出する。第２Ｗ相用差電流値ΔＩｗ２は、三相変成器２２２の励磁電流でもある。第２Ｗ相用差分検出部３６０ｗは、検出した第２Ｗ相用差電流値ΔＩｗ２を制御部２６へ出力する。
【０１４１】
電圧検出部７６は、コンデンサ７０の電圧値を検出して、制御部２６へ出力する。これにより、制御部２６は、取得したコンデンサ７０の電圧値に基づいて、コンデンサ７０の電圧を制御できる。
【０１４２】
図１５は、制御部２６による差電流値ΔＩｕ２、ΔＩｖ２、ΔＩｗ２に基づいた正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷの補正を説明する図である。制御部２６は、第２Ｕ相用差電流値ΔＩｕ２によって、第１正弦変調波ＳＩＮＵを補正する。制御部２６は、第２Ｖ相用差電流値ΔＩｖ２によって、第２正弦変調波ＳＩＮＶを補正する。制御部２６は、第２Ｗ相用差電流値ΔＩｗ２によって、第３正弦変調波ＳＩＮＷを補正する。以下、差電流値ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗによる正弦変調波ＳＩＮＵ、ＳＩＮＶ、ＳＩＮＷの補正について説明する。図１５に示すように、制御部２６は、補正部３６２を更に有する。補正部３６２は、ＰＩ制御部３６４ｕと、ＰＩ制御部３６４ｖと、ＰＩ制御部３６４ｗと、減算器３６６ｕ、３６６ｖ、３６６ｗと、加算器３６８ｕ、３６８ｖ、３６８ｗとを有する。
【０１４３】
ＰＩ制御部３６４ｕは、第２Ｕ相用差分検出部３６０ｕが出力した第２Ｕ相用差電流値ΔＩｕ２を取得する。ＰＩ制御部３６４ｕは、第２Ｕ相用差電流値ΔＩｕ２を比例積分演算して算出したＵ相用補正量ＳＩＮＵ２＿ＣＭＰを、減算器３６６ｕ及び加算器３６８ｕへ出力する。
【０１４４】
減算器３６６ｕ及び加算器３６８ｕは、正弦波生成部５０が出力した第１正弦変調波ＳＩＮＵを取得する。減算器３６６ｕは、第１正弦変調波ＳＩＮＵからＵ相用補正量ＳＩＮＵ２＿ＣＭＰを減算して生成した正弦変調波ＳＩＮＵＢをコンパレータ回路４６へ出力する。加算器３６８ｕは、第１正弦変調波ＳＩＮＵにＵ相用補正量ＳＩＮＵ２＿ＣＭＰを加算して生成した正弦変調波ＳＩＮＵＣをコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１４５】
補正部３６２は、第１正弦変調波ＳＩＮＵを補正することなく、正弦変調波ＳＩＮＵＡとしてコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１４６】
ＰＩ制御部３６４ｖは、第２Ｖ相用差分検出部３６０ｖが出力した第２Ｖ相用差電流値ΔＩｖ２を取得する。ＰＩ制御部３６４ｖは、第２Ｖ相用差電流値ΔＩｖ２を比例積分演算して算出したＶ相用補正量ＳＩＮＶ２＿ＣＭＰを、減算器３６６ｖ及び加算器３６８ｖへ出力する。
【０１４７】
減算器３６６ｖ及び加算器３６８ｖは、正弦波生成部５０が出力した第２正弦変調波ＳＩＮＶを取得する。減算器３６６ｖは、第２正弦変調波ＳＩＮＶからＶ相用補正量ＳＩＮＶ２＿ＣＭＰを減算して生成した正弦変調波ＳＩＮＶＣをコンパレータ回路４６へ出力する。加算器３６８ｖは、第２正弦変調波ＳＩＮＶにＶ相用補正量ＳＩＮＶ２＿ＣＭＰを加算して生成した正弦変調波ＳＩＮＶＡをコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１４８】
補正部３６２は、第２正弦変調波ＳＩＮＶを補正することなく、正弦変調波ＳＩＮＶＢとしてコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１４９】
ＰＩ制御部３６４ｗは、第２Ｗ相用差分検出部３６０ｗが出力した第２Ｗ相用差電流値ΔＩｗ２を取得する。ＰＩ制御部３６４ｗは、第２Ｗ相用差電流値ΔＩｗ２を比例積分演算して算出したＷ相用補正量ＳＩＮＷ２＿ＣＭＰを、減算器３６６ｗ及び加算器３６８ｗへ出力する。
【０１５０】
減算器３６６ｗ及び加算器３６８ｗは、正弦波生成部５０が出力した第３正弦変調波ＳＩＮＷを取得する。減算器３６６ｗは、第３正弦変調波ＳＩＮＷからＷ相用補正量ＳＩＮＷ２＿ＣＭＰを減算して生成した正弦変調波ＳＩＮＷＡをコンパレータ回路４６へ出力する。加算器３６８ｗは、第３正弦変調波ＳＩＮＷにＷ相用補正量ＳＩＮＷ２＿ＣＭＰを加算して生成した正弦変調波ＳＩＮＷＢをコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１５１】
補正部３６２は、第３正弦変調波ＳＩＮＷを補正することなく、正弦変調波ＳＩＮＷＣとしてコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１５２】
図１６は、制御部２６による正弦変調波ＳＩＮＵＤ、ＳＩＮＶＤ、ＳＩＮＷＤ、ＳＩＮＵＥ、ＳＩＮＶＥ、ＳＩＮＷＥの補正を説明する図である。図１６に示すように、制御部２６は、補正部４６２を更に有する。補正部４６２は、減算器４６４と、ＰＩ制御部４６６と、加算器４６８と、減算器４７０と、乗算器４７２ｕ、４７２ｖ、４７２ｗ、４７４ｕ、４７４ｖ、４７４ｗとを有する。
【０１５３】
減算器４６４は、目標値であるｄ軸電圧指令Ｖｄ＊から、電圧検出部７６が検出したコンデンサ７０の電圧である直流電圧Ｖｄｃを減算して、ＰＩ制御部４６６へ出力する。ＰＩ制御部４６６は、直流電圧Ｖｄｃが減算されたｄ軸電圧指令Ｖｄ＊に対して比例積分演算を実行して正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰを出力する。加算器４６８は、正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰに定数１．０を加算して、乗算器４７２ｕ、４７２ｖ、４７２ｗへ出力する。減算器４７０は、正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰから定数１．０を減算して、乗算器４７４ｕ、４７４ｖ、４７４ｗへ出力する。
【０１５４】
乗算器４７２ｕは、第４正弦変調波ＳＩＮＵＤを取得する。乗算器４７２ｕは、定数１．０が加算された正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰを、第４正弦変調波ＳＩＮＵＤに乗算した正弦変調波ＳＩＮＵＤ２をコンパレータ回路４６へ出力する。乗算器４７２ｖは、第５正弦変調波ＳＩＮＶＤを取得する。乗算器４７２ｖは、定数１．０が加算された正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰを、第５正弦変調波ＳＩＮＶＤに乗算した正弦変調波ＳＩＮＶＤ２をコンパレータ回路４６へ出力する。乗算器４７２ｗは、第６正弦変調波ＳＩＮＷＤを取得する。乗算器４７２ｗは、定数１．０が加算された正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰを、第６正弦変調波ＳＩＮＷＤに乗算した正弦変調波ＳＩＮＷＤ２をコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１５５】
乗算器４７４ｕは、第７正弦変調波ＳＩＮＵＥを取得する。乗算器４７４ｕは、定数１．０が減算された正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰを、第７正弦変調波ＳＩＮＵＥに乗算した正弦変調波ＳＩＮＵＥ２をコンパレータ回路４６へ出力する。乗算器４７４ｖは、第８正弦変調波ＳＩＮＶＥを取得する。乗算器４７４ｖは、定数１．０が減算された正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰを、第８正弦変調波ＳＩＮＶＥに乗算した正弦変調波ＳＩＮＶＥ２をコンパレータ回路４６へ出力する。乗算器４７４ｗは、第９正弦変調波ＳＩＮＷＥを取得する。乗算器４７４ｗは、定数１．０が減算された正弦変調波補正量ＶＤＣ＿ＣＭＰを、第９正弦変調波ＳＩＮＷＥに乗算した正弦変調波ＳＩＮＷＥ２をコンパレータ回路４６へ出力する。
【０１５６】
コンパレータ回路４６は、第４三角搬送波ＴＲＩＤ及び正弦変調波ＳＩＮＵＤ２、ＳＩＮＶＤ２、ＳＩＮＷＤ２に基づいて、ゲート駆動信号ＧｕＤ、ＧｘＤ、ＧｖＤ、ＧｙＤ、ＧｗＤ、ＧｚＤを生成する。コンパレータ回路４６は、第５三角搬送波ＴＲＩＥ及び正弦変調波ＳＩＮＵＥ２、ＳＩＮＶＥ２、ＳＩＮＷＥ２に基づいて、ゲート駆動信号ＧｕＥ、ＧｘＥ、ＧｖＥ、ＧｙＥ、ＧｗＥ、ＧｚＥを生成する。
【０１５７】
第４実施形態の電力変換装置３１０は、励磁電流を高精度に検出するとともに、直流成分である励磁電流によって正弦変調波を補正することによって、三相変成器２２２の直流偏磁を抑制できる。尚、第４実施形態の電力変換装置３１０では、制御部２６は、電圧検出部７６取得したコンデンサ７０の電圧値に基づいて、コンデンサ７０の電圧を制御することができる。例えば、制御部２６は、第４三相電力変換回路２０４及び第５三相電力変換回路２０５の出力電圧の振幅を、三相電力変換回路２０１、２０２、２０３の出力電圧の振幅より大きくなるように、コンデンサ７０の電圧を制御することができる。これにより、電力変換装置３１０は、三相変成器２２２に印加される電圧をより小さくして、三相変成器２２２の容量をより小さくすることができる。
【０１５８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１５９】
各実施形態の構成の形状、機能、個数、接続関係等は適宜変更してよい。各実施形態は、組み合わせてもよい。
【０１６０】
（変形例１）
図１７は、変形例１の三相変成器５２２の一例を示す全体図である。三相変成器５２２は、Ｕ相一次側巻線３８ｕ、Ｖ相一次側巻線３８ｖ、Ｗ相一次側巻線３８ｗ、Ｕ相二次側巻線４０ｕ、Ｖ相二次側巻線４０ｖ、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗを有する。Ｕ相一次側巻線３８ｕの他端、Ｖ相一次側巻線３８ｖの他端、及び、Ｗ相一次側巻線３８ｗの他端は、スター結線されている。Ｕ相二次側巻線４０ｕの他端、Ｖ相二次側巻線４０ｖの他端、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗの他端は、スター結線されている。変形例１の三相変成器５２２では、Ｕ相一次側巻線３８ｕの他端、Ｖ相一次側巻線３８ｖの他端、Ｗ相一次側巻線３８ｗの他端、Ｕ相二次側巻線４０ｕの他端、Ｖ相二次側巻線４０ｖの他端、及び、Ｗ相二次側巻線４０ｗの他端は、互いに接続されるとともに、中性点として接地されている。変形例１の三相変成器５２２では、各巻線の他端によって電力変換装置１０の各部の対地電位を確定することができるので、設計上有効である。
【０１６１】
上述の実施形態では、コンパレータ回路４６が３つの三角搬送波によってゲート駆動信号を生成する例を示したが、コンパレータ回路４６が１つの三角搬送波によって、ゲート駆動信号を生成してもよい。この場合、ゲート駆動信号ＧｕＡ、ＧｕＢ、ＧｕＣは、同じ信号になる。ゲート駆動信号ＧｖＡ、ＧｖＢ、ＧｖＣは、同じ信号になる。ゲート駆動信号ＧｗＡ、ＧｗＢ、ＧｗＣは、同じ信号になる。ゲート駆動信号ＧｘＡ、ＧｘＢ、ＧｘＣは、同じ信号になる。ゲート駆動信号ＧｙＡ、ＧｙＢ、ＧｙＣは、同じ信号になる。ゲート駆動信号ＧｚＡ、ＧｚＢ、ＧｚＣは、同じ信号になる。
【０１６２】
上述の実施形態では、３本の脚部４２ｕ、４２ｖ、４２ｗ及び継部４４ａ、４４ｂによって一体化された構造の鉄心３６を例に挙げたが、鉄心は３本の脚部がそれぞれ別体であってもよい。
【０１６３】
上述の実施形態では、各巻線をスター結線としたが、いずれかの巻線間をデルタ結線にしてもよい。
【符号の説明】
【０１６４】
１０、１１０、２１０、３１０…電力変換装置、１２ｕ、１２ｖ、１２ｗ…直流電力源、１４…三相交流負荷、２０１、２０２、２０３…三相電力変換回路、２２、２２２、５２２…三相変成器、２６、２２６…制御部、２８ｎ…交流変換部、３８、２３８…一次側巻線、４０、２４０…二次側巻線、６０…差分検出部、７０…コンデンサ、７６…電圧検出部、３６０…第２差分検出部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006559592.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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