(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源系統から第１の三相交流の電力を受ける交流電力入力端子と、負荷が接続される系統に第２の三相交流の電力を出力する交流電力出力端子とを備える電力変換装置であって、  少なくとも第１と第２のスイッチング素子を備え、入力端子に供給される第１の三相交流の電力の一部を変換して、出力端子から出力する複数の単相交流変換ユニットと、  前記少なくとも第１と第２のスイッチング素子のそれぞれを、導通させるオン状態と遮断させるオフ状態の何れかに制御する制御部と、  を備え、  前記単相交流変換ユニットは、少なくとも、  前記第１のスイッチング素子のスイッチングにより、前記第１の三相交流の電力に基づく単相の交流電力を直流電力に変換してキャパシタに出力する電圧型のコンバータと、  前記第２のスイッチング素子のスイッチングにより、前記コンバータによって変換された直流電力に基づく直流電力を第２の単相交流電力に変換して前記単相交流変換ユニットの出力端子に出力するインバータと、  変圧器を備え、前記単相交流変換ユニットの入力端子と出力端子との間を前記変圧器によって絶縁し、少なくとも前記負荷に供給するための電力を伝達する絶縁ユニットと、  を備え、  前記第１の三相交流の第１相と第２相との線間に入力端子が接続される第１単相交流変換ユニットと、前記第１の三相交流の第２相と第３相との線間に接続される第２単相交流変換ユニットと、前記第１の三相交流の第３相と第１相との線間に接続される第３単相交流変換ユニットは、前記交流電源系統に対するデルタ接続型負荷を形成し、  少なくとも前記第１単相交流変換ユニットと前記第２単相交流変換ユニットと前記第３単相交流変換ユニットの夫々の出力端子が互いに直列に接続された第１の組を形成し、前記第１の組と前記第１の組とは異なる第２の組と第３の組とがスター接続型の電源の各相を形成し、  前記制御部は、  前記第２の三相交流の出力端子から前記負荷側に供給されている有効電力に関する値を取得する有効電力取得ユニットと、  前記有効電力取得ユニットによって取得された有効電力に関する値に基づき、前記交流電力入力端子から前記交流電源系統に出力する無効電力を指定する無効電力指令値を作成する無効電力指令値作成ユニットと、  前記無効電力指令値が供給される前記コンバータの無効電力を制御する無効電力制御ユニットと  を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記複数の単相交流変換ユニットのコンバータは、  前記第２の三相交流の第１相に対応付けられた単相交流変換ユニットの第１コンバータと、  前記第２の三相交流の第１相から電気角で１２０度遅れた前記第２の三相交流の第２相に対応付けられた単相交流変換ユニットの第２コンバータと、  前記第２の三相交流の第１相から電気角で２４０度遅れた前記第２の三相交流の第３相に対応付けられた単相交流変換ユニットの第３コンバータと  を備える、  前記第１コンバータが前記第２の三相交流の第１相の出力端子から前記負荷に有効電力を供給する方向を基準にして、  前記無効電力指令値作成ユニットは、  前記第２の三相交流の第１相から前記負荷に供給する有効電力の大きさに応じて、前記第２コンバータの無効電力指令値に容量性無効電力を出力させるような電力分を加えた前記無効電力指令値を算出し、前記第３コンバータの無効電力指令値に誘導性無効電力を出力させるような電力分を減じた前記無効電力指令値を算出する、  請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記無効電力指令値作成ユニットは、  前記有効電力取得ユニットによって所得された有効電力の大きさと３の平方根の逆数の積に基づく無効電力値を示す無効電力指令値を作成する、  請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記有効電力取得ユニットは、  前記交流電力出力端子の相電圧を測定する電圧測定部と、  前記交流電力出力端子に流れる相電流を測定する電流測定部と、  前記電圧測定部と前記電流測定部による測定結果に基づいて前記有効電力を算出する演算ユニットと  を備える請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記有効電力取得ユニットは、  前記コンバータと、前記コンバータに係る第１キャパシタとが接続される第１直流リンクの第１極と第２極間に掛かる直流電圧を測定する電圧測定部と、  前記第１直流リンクの第１極において、前記コンバータと、前記第１直流リンクにおける前記キャパシタの接続点との間に流れる直流電流を測定する電流測定部と、  前記電圧測定部と前記電流測定部とによる測定結果に基づいて前記単相交流変換ユニットごとの前記有効電力を算出する演算ユニットと、  前記負荷が接続される系統に関わる前記単相交流変換ユニットについて、前記算出された有効電力を加算する加算ユニットと  を備える請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記有効電力取得ユニットは、  前記キャパシタと前記インバータとを接続する第２直流リンクの第１極と第２極間に掛かる直流電圧を測定する電圧測定部と、  前記第２直流リンクの第１極において、前記キャパシタの接続点と前記インバータとの間に流れる直流電流を測定する電流測定部と、  前記電圧測定部と前記電流測定部とによる測定結果に基づいて前記単相交流変換ユニットごとの前記有効電力を算出する演算ユニットと、  前記負荷が接続される系統に関わる前記単相交流変換ユニットについて、前記算出された有効電力を加算する加算ユニットと  を備える請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記有効電力取得ユニットは、  前記交流電力入力端子に係る線間電圧を測定する電圧測定部と、  前記交流電力入力端子に係る線間電流を測定する電流測定部と、  前記電圧測定部と電流測定部とによる測定結果に基づいて有効電力を算出する演算ユニットと  を備える請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
→打ち合わせに基づき追加(図106)  前記インバータの制御に係る電圧基準信号と電流基準信号を生成し、少なくとも前記電圧基準信号に基づいて前記インバータを制御するインバータ制御部  を備え、  前記有効電力取得ユニットは、  前記交流電力出力端子から前記負荷側に供給する有効電力を、前記インバータ制御部における前記電圧基準信号と前記電流基準信号とに基づいて算出する、  請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記絶縁ユニットの変圧器は、  前記入力端子に接続された１次巻線と、互いに絶縁された複数の２次巻線とを備え、  前記複数の２次巻線の各々は、単相巻線を含み、  前記複数の２次巻線の中の何れかが前記コンバータの交流側端子に接続され、  前記コンバータの直流側端子が直流リンクを介して前記インバータの直流側端子に接続される、  請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記変圧器の１次巻線は、前記第２の三相交流の第１相に対応付けられた単相交流変換ユニットごとに独立している  請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記絶縁ユニットは、  前記コンバータからの第１の直流電力を第２の直流電力に変換して後段に伝達する絶縁型のＤＣ／ＤＣ変換器  を備え、  前記コンバータは、  前記入力端子からの第１の単相交流電力を前記第１の直流電力に変換し、  前記インバータは、  前記ＤＣ／ＤＣ変換器からの前記第２の直流電力を第２の単相交流電力に変換して前記出力端子に出力する  請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記ＤＣ／ＤＣ変換器は、  前記コンバータからの第１の直流電力を変換するＤＣ／ＡＣ変換器と、  前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側に１次側が接続される絶縁変圧器と、  前記絶縁変圧器の２次側に接続されるＡＣ／ＤＣ変換器と  を備える、  請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記ＤＣ／ＡＣ変換器から出力される高周波の基本周波数は、前記第１の三相交流の基本周波数よりも高い、  請求項１２に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の電力変換装置と、  前記電力変換装置によって変換された前記第２の三相交流の電力が供給される電動機と  を備える電動機駆動システム。
【請求項１５】
交流電源系統から第１の三相交流の電力を受ける交流電力入力端子と、負荷が接続される系統に第２の三相交流の電力を出力する交流電力出力端子とを備える電力変換装置の制御方法であって、  前記電力変換装置は、  少なくとも第１と第２のスイッチング素子を備え、入力端子に供給される第１の三相交流の電力の一部を変換して、出力端子から出力する複数の単相交流変換ユニットと、  前記少なくとも第１と第２のスイッチング素子のそれぞれを、導通させるオン状態と遮断させるオフ状態の何れかに制御する制御部と、  を備え、  前記単相交流変換ユニットは、少なくとも、  前記第１のスイッチング素子のスイッチングにより、前記第１の三相交流の電力に基づく単相の交流電力を直流電力に変換してキャパシタに出力する電圧型のコンバータと、  前記第２のスイッチング素子のスイッチングにより、前記コンバータによって変換された直流電力に基づく直流電力を第２の単相交流電力に変換して前記単相交流変換ユニットの出力端子に出力するインバータと、  変圧器を備え、前記単相交流変換ユニットの入力端子と出力端子との間を前記変圧器によって絶縁し、少なくとも前記負荷に供給するための電力を伝達する絶縁ユニットと、  を備え、  前記第１の三相交流の第１相と第２相との線間に入力端子が接続される第１単相交流変換ユニットと、前記第１の三相交流の第２相と第３相との線間に接続される第２単相交流変換ユニットと、前記第１の三相交流の第３相と第１相との線間に接続される第３単相交流変換ユニットは、前記交流電源系統に対するデルタ接続型負荷を形成し、  少なくとも前記第１単相交流変換ユニットと前記第２単相交流変換ユニットと前記第３単相交流変換ユニットの夫々の出力端子が互いに直列に接続された第１の組を形成し、前記第１の組と前記第１の組とは異なる第２の組と第３の組とがスター接続型の電源の各相を形成し、  有効電力取得ユニットが前記第２の三相交流の出力端子から前記負荷側に供給されている有効電力に関する値を取得し、  前記有効電力取得ユニットによって取得された有効電力に関する値に基づき、前記交流電力入力端子から前記交流電源系統に出力する無効電力を指定する無効電力指令値を作成し、  前記無効電力指令値が供給される前記コンバータの無効電力を制御する過程  を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明の実施形態は、電力変換装置、電動機駆動システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  交流電源系統側から供給される第１の多相交流電力を、第２の多相交流電力に間接変換方式で変換する電力変換装置（間接交流変換装置：indirect AC converter）がある。例えば、電動機駆動システムは、上記の電力変換装置によって第２の多相交流電力を生成して、その第２の電力によって交流電動機を駆動させる。交流電動機の起動時、または低速回転時などに、電力変換装置の負荷側に生じた事象により、上記の第２の交流電力の各相に供給される有効電力が不平衡になり、第１の多相交流電力を供給する交流電源系統側にその影響が波及することがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１９６０１３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明が解決しようとする課題は、電力変換装置の負荷側に供給される有効電力の各相間の不平衡が、交流電源系統側に影響することを軽減させる電力変換装置及び電動機駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  実施形態の電力変換装置は、複数の単相交流変換ユニットと、制御部と、交流電力入力端子と、交流電力出力端子とを備える。交流電力入力端子は、交流電源系統から第１の三相交流の電力を受ける。交流電力出力端子は、負荷が接続される系統に第２の三相交流の電力を出力する。複数の単相交流変換ユニットは、少なくとも第１と第２のスイッチング素子を備え、入力端子に供給される第１の三相交流の電力の一部を変換して、出力端子から出力する。制御部は、前記少なくとも第１と第２のスイッチング素子のそれぞれを、導通させるオン状態と遮断させるオフ状態の何れかに制御する。前記単相交流変換ユニットは、少なくとも、電圧型のコンバータと、インバータと、絶縁ユニットと、を備える。電圧型のコンバータは、前記第１のスイッチング素子のスイッチングにより、前記第１の三相交流の電力に基づく単相の交流電力を直流電力に変換してキャパシタに出力する。インバータは、前記第２のスイッチング素子のスイッチングにより、前記コンバータによって変換された直流電力に基づく直流電力を第２の単相交流電力に変換して前記単相交流変換ユニットの出力端子に出力する。絶縁ユニットは、変圧器を備え、前記単相交流変換ユニットの入力端子と出力端子の間を前記変圧器によって絶縁し、少なくとも前記負荷に供給するための電力を伝達する。前記第１の三相交流の第１相と第２相との線間に入力端子が接続される第１単相交流変換ユニットと、前記第１の三相交流の第２相と第３相との線間に接続される第２単相交流変換ユニットと、前記第１の三相交流の第３相と第１相との線間に接続される第３単相交流変換ユニットは、前記交流電源系統に対するデルタ接続型負荷を形成する。少なくとも前記第１単相交流変換ユニットと前記第２単相交流変換ユニットと前記第３単相交流変換ユニットの夫々の出力端子が互いに直列に接続された第１の組と、前記第１の組とは異なる第２の組と第３の組とがスター接続型の電源の各相を形成する。前記直列に接続された複数の単相交流変換ユニットの第１端部の第１出力端子が前記第２の三相交流の出力端子に接続され、前記第１端部の反対側の第２端部の第２出力端子が前記第２の三相交流の中性点に接続される。前記制御部は、前記第２の三相交流の出力端子から前記負荷側に供給されている有効電力に関する値を取得する有効電力取得ユニットと、前記有効電力取得ユニットによって取得された有効電力に関する値に基づき、前記交流電力入力端子から前記交流電源系統に出力する無効電力を指定する無効電力指令値を作成する無効電力指令値作成ユニットと、前記無効電力指令値に基づいて、前記前記無効電力指令値が供給される前記コンバータの無効電力を制御する無効電力制御ユニットとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の電力変換装置の主回路の構成図。
【図２】実施形態のＵ相主回路の構成図。
【図３】実施形態の無効電力指令値作成ユニットの構成図。
【図４】実施形態のコンバータ制御ユニットの構成図。
【図５】実施形態のコンバータの制御を説明するためのベクトル図。
【図６】第１の実施形態の第１変形例の有効電力の算出について説明するための図。
【図７】第１の実施形態の第２変形例の有効電力有効電力の算出について説明するための図。
【図８】第２の実施形態のインバータ制御部の構成図。
【図９】第３の実施形態の電力変換装置の構成図。
【図１０】実施形態のＵ相主回路の構成図。
【図１１】第３の実施形態の第１変形例の電力変換装置に係る有効電力の算出について説明するための図。
【図１２】第３の実施形態の第２変形例の電力変換装置Ｂに係る有効電力の算出について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】  以下、実施形態の電力変換装置、電動機駆動システム及び制御方法を、図面を参照して説明する。以下に説明の電力変換装置、電動機駆動システム及び制御方法は、負荷の一例である交流電動機（モータ）に所望の交流電力を供給する。  実施形態の電力変換装置は、間接交流変換装置（indirect AC converter）を含む。実施形態における接続するという記載は、電気的に接続することを含む。
【０００８】（第１の実施形態）  次に、電力変換装置の主回路の構成例について説明する。図１は、実施形態における電力変換装置の主回路の構成図である。
【０００９】  図１に示す電力変換装置１は、入力端子ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ（交流電力入力端子）と、出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷ（交流電力出力端子）とを備える。入力端子ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、三相の交流電源系統ＰＳのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の送電線に接続され、交流電源系統ＰＳから第１の三相交流の電力の供給を受ける。出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷは、三相のモータ（Ｍ）２（交流電動機）が接続される系統のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の送電線に接続されている。例えば、第２の三相交流の出力端子ＴＵ（第１相の出力端子）からモータ２に有効電力を供給する方向を基準とすると、電気角で基準の位相θから１２０度遅れた電圧を出力する端子が出力端子ＴＶ（第２相の出力端子）になり、基準の位相θから２４０度遅れた電圧を出力する端子が出力端子ＴＷ（第３相の出力端子）になる。
【００１０】  電力変換装置１は、入力端子ＴＡ、ＴＢ、ＴＣと、出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷとの間で、電力を双方向に変換する。
【００１１】  電力変換装置１は、モータ２の駆動装置（電動機駆動装置）の一例である。電力変換装置１とモータ２とを含めて、電動機駆動システム３と呼ぶ。モータ２には、速度センサー２Ｓが設けられていてもよい。速度センサー２Ｓは、モータ２の回転子の回転速度を検出し、回転速度ωFBを出力する。
【００１２】  電力変換装置１は、例えば、交流変換ユニット主回路１０と、制御部２０と、電流電圧検出回路５１、５２、５３とを備える。
【００１３】  交流変換ユニット主回路１０は、例えば、Ｕ相主回路１１と、Ｖ相主回路１２と、Ｗ相主回路１３とを備える。
【００１４】  Ｕ相主回路１１は、単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３を備える。単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３は、入力側が交流電源系統ＰＳのＡ相とＢ相の線間（第１の線間）に対応付けられ、出力側がＵ相に対応付けられる。Ｖ相主回路１２は、単相交流変換ユニット１２１、１２２、１２３を備える。単相交流変換ユニット１２１、１２２、１２３は、入力側が交流電源系統ＰＳのＢ相とＣ相の線間（第２の線間）に対応付けられ、出力側がＶ相に対応付けられる。Ｗ相主回路１３は、単相交流変換ユニット１３１、１３２、１３３を備える。単相交流変換ユニット１３１、１３２、１３３は、入力側が交流電源系統ＰＳのＣ相とＡ相の線間（第３の線間）に対応付けられ、出力側がＷ相に対応付けられる。上記の複数の単相交流変換ユニットを纏めて示す場合には、単に、単相交流変換ユニット１００と呼ぶ。単相交流変換ユニット１００は、単相交流変換ユニット１００の１対の入力端子（Ｔｉ＿１１１他）に供給される第１の三相交流の電力の一部を変換して、単相交流変換ユニット１００の１対の出力端子（Ｔｏ＿１１１他）から出力する。
【００１５】  Ｕ相主回路１１の単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３について説明する。
【００１６】  単相交流変換ユニット１１１は、少なくとも、コンバータ１１１１（図中の表記はＣＯＮＶ。以下同様。）と、インバータ１１１２（図中の表記はＩＮＶ。以下同様。）と、変圧器１１１３と、キャパシタ１１１４とを備える。単相交流変換ユニット１１２は、少なくとも、コンバータ１１２１と、インバータ１１２２と、変圧器１１２３と、キャパシタ１１２４とを備える。単相交流変換ユニット１１３は、少なくとも、コンバータ１１３１と、インバータ１１３２と、変圧器１１３３と、キャパシタ１１３４とを備える。なお、変圧器１１１３、１１２３、及び１１３３は、絶縁ユニットの一例である。
【００１７】  例えば、変圧器１１１３は、１次巻線と２次巻線とを備える絶縁型の単相用変圧器である。変圧器１１１３は、単相交流変換ユニット１１１の入力端子Ｔｉ＿１１１と出力端子Ｔｏ＿１１１の間を絶縁しつつ、電力を伝達して、少なくともモータ２に供給するための電力を後段に供給する。変圧器１１１３により変圧された単相の交流電力は、第１の単相交流電力に基づく単相の交流電力の一例である。
【００１８】  コンバータ１１１１は、電圧型の交直変換装置（電圧形自励変換器）である。コンバータ１１１１は、スイッチング素子ＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄ（図２）などを含み、スイッチング素子ＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄのスイッチングにより電力を変換する。コンバータ１１１１は、変圧器１１１３によって変圧された単相の交流電力を直流電力に変換してキャパシタ１１１４に出力する。キャパシタ１１１４は、コンバータ１１１１から出力される直流電力を蓄える。
【００１９】  インバータ１１１２は、スイッチング素子ＳＤ２ａ−ＳＤ２ｄ（図２）などを含み、スイッチング素子ＳＤ２ａ−ＳＤ２ｄのスイッチングにより電力を変換する直交変換装置である。インバータ１１１２は、コンバータ１１１１によって変換された直流電力に基づいた直流電力を、第２の単相交流電力に変換して単相交流変換ユニット１１１の出力端子に出力する。例えば、インバータ１１１２は、キャパシタ１１１４との組み合わせにより、電圧型の直交変換装置として形成される。
【００２０】  実施形態の以下の説明において、少なくとも上記のコンバータ１１１１とインバータ１１１２の組を含む単相交流変換ユニット１１１をセルと呼ぶことがある。単相交流変換ユニット１１１は、セルの一例である。
【００２１】  単相交流変換ユニット１１１内の構成要素同士の接続は、下記の通りである。  単相交流変換ユニット１１１の入力端子Ｔｉ＿１１１には、変圧器１１１３の１次巻線が接続される。変圧器１１１３の２次巻線には、コンバータ１１１１の入力が接続される。コンバータ１１１１の出力には、直流リンクを介してインバータ１１１２の入力が接続される。インバータ１１１２の出力には、単相交流変換ユニット１１１の出力端子Ｔｏ＿１１１が接続される。なお、単相交流変換ユニット１１１内の直流リンクには、平滑用のキャパシタ１１１４が設けられている。
【００２２】  上記の接続により、インバータ１１１２の入力電圧は、コンバータ１１１１の出力電圧に等しくなる。
【００２３】  Ｖ相主回路１２の単相交流変換ユニット１２１、１２２、１２３について説明する。単相交流変換ユニット１２１は、少なくとも、コンバータ１２１１と、インバータ１２１２と、変圧器１２１３と、キャパシタ１２１４とを備える。単相交流変換ユニット１２２は、少なくとも、コンバータ１２２１と、インバータ１２２２と、変圧器１２２３と、キャパシタ１２３４とを備える。単相交流変換ユニット１２３は、少なくとも、コンバータ１２３１と、インバータ１２３２と、変圧器１２３３と、キャパシタ１２３４とを備える。変圧器１２１３、１２２３、１２３３は、絶縁ユニットの一例である。単相交流変換ユニット１１２についての詳細な説明を省略するが、単相交流変換ユニット１１２内の構成と接続は、単相交流変換ユニット１１１と同等である。なお、単相交流変換ユニット１１２内の直流リンクには、平滑用のキャパシタ１１２４が設けられている。
【００２４】  Ｗ相主回路１３の単相交流変換ユニット１３１、１３２、１３３について説明する。単相交流変換ユニット１３１は、少なくとも、コンバータ１３１１と、インバータ１３１２と、変圧器１３１３と、キャパシタ１３１４とを備える。単相交流変換ユニット１３２は、少なくとも、コンバータ１３２１と、インバータ１３２２と、変圧器１３２３と、キャパシタ１３２４とを備える。単相交流変換ユニット１３３は、少なくとも、コンバータ１３３１と、インバータ１３３２と、変圧器１３３３と、キャパシタ１３３４とを備える。変圧器１３１３、１３２３、１３３３は、絶縁ユニットの一例である。単相交流変換ユニット１１３についての詳細な説明を省略するが、単相交流変換ユニット１１３内の構成と接続は、単相交流変換ユニット１１１と同等である。なお、単相交流変換ユニット１１３内の直流リンクには、平滑用のキャパシタ１１３４が設けられている。
【００２５】  単相交流変換ユニット１００の入力側は、交流電源系統ＰＳの線間の何れかに接続される。例えば、単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３の場合、各単相交流変換ユニットの入力端子は、第１の三相交流のＡ相（第１相）とＢ相（第２相）との線間に接続される。単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３については、その入力側が互いに並列に接続されている。同様に、単相交流変換ユニット１２１、１２２、１２３は、入力側がＢ相とＣ相の線間（以下、Ｂ−Ｃ線間という。）に接続されている。単相交流変換ユニット１３１、１３２、１３３は、入力側がＣ相とＡ相の線間（以下、Ｃ−Ａ線間という。）に接続されている。
【００２６】  上記の通り、交流変換ユニット主回路１０は、交流電源系統ＰＳのＡ−Ｂ線間と、Ｂ−Ｃ線間と、Ｃ−Ａ線間とのうちの何れかの線間に接続される。交流電源系統ＰＳの線間には、交流変換ユニット主回路１０が各々接続される。上記のように接続された交流変換ユニット主回路１０は、交流電源系統ＰＳに対するデルタ接続型負荷を形成する。
【００２７】  単相交流変換ユニット１００の出力側は、Ｕ相（第１相）とＶ相（第２相）とＷ相のうちの何れかの相の出力端子と中性点Ｎとの間に設けられる。例えば、単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３の場合、各単相交流変換ユニットの出力端子は、第２の三相交流のＵ相に対応付けられる。単相交流変換ユニット１２１、１２２、１２３の出力端子は、第２の三相交流のＶ相に対応付けられる。単相交流変換ユニット１３１、１３２、１３３の出力端子は、第２の三相交流のＷ相に対応付けられる。単相交流変換ユニット１００の出力側は、同じ相に対応付けられた他の単相交流変換ユニット１００の出力が直列に接続され、スター接続型の１つの相を形成する。各相に対応付けられた交流変換ユニット主回路１０の個数は、同数である。単相交流変換ユニット１００の出力側は、上記のように形成されることで、モータ２に電力を供給する電源になる。
【００２８】  制御部２０は、少なくともコンバータ１１１１が備えるスイッチング素子ＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄ（図２）と、インバータ１１１２が備えるスイッチング素子ＳＤ２ａ−ＳＤ２ｄのそれぞれを、導通させるオン状態と遮断させるオフ状態の何れかに制御する。   例えば、制御部２０は、個別制御ユニット２１、２２、２３と、無効電力指令値作成ユニット２４と、コンバータ制御ユニット２５（無効電力制御ユニット）と、インバータ制御部２６と、有効電力取得ユニット３１、３２、３３とを備える。
【００２９】  個別制御ユニット２１、２２、２３は、後述するコンバータ制御ユニット２５からの指令を受けて、各単相交流変換ユニット１００における各コンバータにゲートパルスを供給して、各コンバータによる電力変換を制御する。
【００３０】  例えば、個別制御ユニット２１は、Ｕ相個別制御ユニット２１１、２１２、２１３を備える。
【００３１】  Ｕ相個別制御ユニット２１１は、後述のコンバータ制御ユニット２５からの制御に基づいて単相交流変換ユニット１１１のコンバータ１１１１に対してゲートパルスを供給する。Ｕ相個別制御ユニット２１２は、コンバータ制御ユニット２５からの制御に基づいて単相交流変換ユニット１１２のコンバータ１１２１に対してゲートパルスを供給する。Ｕ相個別制御ユニット２１３は、コンバータ制御ユニット２５からの制御に基づいて単相交流変換ユニット１１３のコンバータ１１３１に対してゲートパルスを供給する。
【００３２】  個別制御ユニット２２は、Ｖ相個別制御ユニット２２１、２２２、２２３を備える。個別制御ユニット２３は、Ｗ相個別制御ユニット２３１、２３２、２３３を備える。個別制御ユニット２２、２３についても、コンバータ制御ユニット２５からの指令を受けることと、個別制御ユニット２２と単相交流変換ユニット１１２のコンバータ１１２１との関係、個別制御ユニット２３と単相交流変換ユニット１１３のコンバータ１１３１との関係などは、前述の個別制御ユニット２１と単相交流変換ユニット１１１のコンバータ１１１１との関係と同様である。
【００３３】  無効電力指令値作成ユニット２４は、交流変換ユニット主回路１０（電力変換装置主回路）が出力端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷからモータ２に供給する有効電力に関する値に基づき、交流変換ユニット主回路１０が入力端子ＴＡ，ＴＢ，ＴＣから交流電源系統ＰＳに出力する無効電力を指定する無効電力指令値を作成する。例えば、モータ２に供給する有効電力に関する値とは、モータ２に供給する有効電力の測定値、同有効電力の値から所定の変換式に従い算出される値、同有効電力の値の近似値などであって良い。同有効電力の測定値は、直接的に測定されるものに限らず間接的に測定されるものであって良い。後述の有効電力取得ユニットによって取得される値は、モータ２に供給する有効電力に関する値の一例である。無効電力指令値作成ユニット２４の詳細については後述する。
【００３４】  コンバータ制御ユニット２５は、交流電源系統ＰＳの線間電流に基づいて、対応するセルコンバータの有効電力を制御する。さらに、コンバータ制御ユニット２５（無効電力制御ユニット）は、無効電力指令値作成ユニット２４によって作成された無効電力指令値に基づいて、上記の無効電力指令値に対応するコンバータの無効電力を制御する。例えば、コンバータ制御ユニット２５は、線間コンバータ制御ユニット２５１と、線間コンバータ制御ユニット２５２と、線間コンバータ制御ユニット２５３とを備える。無効電力制御については、線間コンバータ制御ユニット２５１、２５２、２５３は、個別制御ユニット２１、２２、２３をそれぞれ制御する。コンバータ制御ユニット２５についての詳細は後述する。
【００３５】  インバータ制御部２６は、例えば、回転速度ωFBに基づいた速度制御と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の出力電流Iu、Iv、Iwに基づいた電流制御とを実施して、ゲートパルスを生成する。インバータ制御部２６は、生成したゲートパルスを交流変換ユニット主回路１０に送り、交流変換ユニット主回路１０における各インバータを制御する。インバータ制御部２６は、交流変換ユニット主回路１０における各インバータより前段の各コンバータを、コンバータ制御ユニット２５に対する指令によって制御してもよい。インバータ制御部２６についての詳細は後述する。
【００３６】  有効電力取得ユニット３１は、電流センサー３１１（電流測定部）と、電圧センサー３１２（電圧測定部）と、有効電力算出ユニット３１３とを備える。電流センサー３１１は、Ｕ相の出力電流Iuを検出する。電圧センサー３１２は、Ｕ相の相電圧を検出する。有効電力算出ユニット３１３は、Ｕ相の出力電流Iuと、Ｕ相の相電圧とに基づいて、Ｕ相の有効電力Puを算出する。有効電力Puは、実際のＵ相の有効電力Puactを有効電力取得ユニット３１によって間接的に取得したものである。
【００３７】  有効電力取得ユニット３２は、電流センサー３２１と、電圧センサー３２２と、有効電力算出ユニット３２３とを備える。電流センサー３２１は、Ｖ相の出力電流Ivを検出する。電圧センサー３２２は、Ｖ相の相電圧を検出する。有効電力算出ユニット３２３は、Ｖ相の出力電流Ivと、Ｖ相の相電圧とに基づいて、Ｖ相の有効電力Pvを算出する。有効電力Pvは、実際のＶ相の有効電力Pvactを有効電力取得ユニット３２によって間接的に取得したものである。
【００３８】  有効電力取得ユニット３３は、電流センサー３３１と、電圧センサー３３２と、有効電力算出ユニット３３３とを備える。電流センサー３３１は、Ｗ相の出力電流Iwを検出する。電圧センサー３３２は、Ｗ相の相電圧を検出する。有効電力算出ユニット３３３は、Ｗ相の出力電流Iwと、Ｗ相の相電圧とに基づいて、Ｗ相の有効電力Pwを算出する。有効電力Pwは、実際のＷ相の有効電力Pwactを有効電力取得ユニット３３によって間接的取得したものである。
【００３９】  有効電力取得ユニット３１、３２、３３は、第２の三相交流の各相の出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷを経てモータ２側に供給されている有効電力に関する値を取得する。なお、図１において、有効電力取得ユニット３１、３２、３３からインバータ制御部２６への結線の記載と、インバータ制御部２６からインバータへの結線の記載を一部省略している。
【００４０】  電流電圧検出回路５１は、Ｕ相主回路１１の入力側の線間電流IA-BUと線間電圧を検出し、その結果を線間コンバータ制御ユニット２５１に供給する。電流電圧検出回路５２は、Ｖ相主回路１２の入力側の線間電流IB-CUと線間電圧を検出し、その結果を線間コンバータ制御ユニット２５２に供給する。電流電圧検出回路５３は、Ｗ相主回路１３の入力側の線間電流IC-AUと線間電圧を検出し、その結果を線間コンバータ制御ユニット２５３に供給する。電流電圧検出回路５１の詳細については後述する。なお、電流電圧検出回路５２、５３は、電流電圧検出回路５１と同等であってもよい。
【００４１】  さらに、上記の各ユニットの他に、交流変換ユニット主回路１０には、図１に示していない電流電圧検出回路等が設けられていてよい。
【００４２】  図２を参照してＵ相主回路１１に係る電流電圧検出回路の一例について説明する。  図２は、実施形態のＵ相主回路１１の構成図である。
【００４３】  例えば、Ｕ相主回路１１の入力側と、Ｕ相主回路１１の中の直流リンクと、Ｕ相主回路１１の出力側のそれぞれに、電流電圧検出回路が設けられている。前述の有効電力取得ユニット３１は、出力側の電流電圧検出回路の一例である。Ｕ相主回路１１は、例えば電流電圧検出回路１１４１を備える。
【００４４】  電流電圧検出回路１１４１は、少なくともＵ相主回路１１、Ｖ相主回路１２、Ｗ相主回路１３の直流リンクの電圧を検出する。電流電圧検出回路１１４１は、例えば、電圧センサー１１４１２、１１４２２、１１４３２を備える。なお、電流電圧検出回路１１４１は、図示されない電流センサーを備えていてもよい。
【００４５】  電圧センサー１１４１２は、単相交流変換ユニット１１１の直流リンクの直流電圧VD1を検出する。電圧センサー１１４１２は、検出結果を線間コンバータ制御ユニット２５１に出力する。例えば、電圧センサー１１４１２は、備える抵抗によってＵ相主回路１１の直流リンクの直流電圧を、予め定められた所定の比率で分圧して出力してもよい。
【００４６】  電圧センサー１１４２２は、単相交流変換ユニット１１２の直流リンクの直流電圧VD2を検出する。電圧センサー１１４２２は、検出結果を線間コンバータ制御ユニット２５１に出力する。
【００４７】  電圧センサー１１４３２は、単相交流変換ユニット１１３の直流リンクの直流電圧VD3を検出する。電圧センサー１１４３２は、検出結果を線間コンバータ制御ユニット２５１に出力する。
【００４８】  電流電圧検出回路５１は、Ｕ相主回路１１の入力側の電流と電圧を検出する。電流電圧検出回路５１は、例えば、電流センサー５１１と、電圧センサー５１２とを備える。電流センサー５１１は、Ｕ相主回路１１の変圧器１１１３、１１２３、１１３３がそれぞれ備えている１次巻線を経て流れる線間電流を検出する。電流センサー５１１が検出する電流は、Ｕ相主回路１１内の変圧器１１１３、１１２３、１１３３が備えている１次巻線を経て流れる線間電流を合わせたものになる。  電圧センサー５１２は、Ｕ相主回路１１の入力側の線間電圧を検出する。電流センサー５１１と電圧センサー５１２は、検出結果を線間コンバータ制御ユニット２５１に出力する。さらに、電圧センサー５１２は、検出結果をＰＬＬ回路５１５に出力する。
【００４９】  ＰＬＬ回路５１５は、Ｕ相ＰＬＬ回路５１５ａと、Ｖ相ＰＬＬ回路５１５ｂと、Ｗ相ＰＬＬ回路５１５ｃと備える。Ｕ相ＰＬＬ回路５１５ａ（図の記載はＰＬＬ。）は、例えば、Ａ−Ｂ線間電圧に基づいて交流電源系統ＰＳの電圧の基本波成分などを抽出し、位相θA-Bを生成する。位相θA-Bは、交流電源系統ＰＳの電圧の基本波の位相に同期している。Ｕ相ＰＬＬ回路５１５ａは、位相θA-Bを、後述する線間コンバータ制御ユニット２５１（図４）に供給する。  図中に示すＶ相ＰＬＬ回路５１５ｂ（図の記載はＰＬＬ。）とＷ相ＰＬＬ回路５１５ｃ（図の記載はＰＬＬ。）は、後述するようにそれぞれＶ相とＷ相の制御に用いられる。
【００５０】  なお、詳細な説明を省略するがＶ相主回路１２と、Ｗ相主回路１３は、Ｕ相主回路１１と同様に形成されており、それぞれが、Ｕ相に代えてＶ相とＷ相に割り当てられていて、対象の相が互いに異なる。なお、Ｖ相主回路１２の制御に係るＶ相ＰＬＬ回路５１５ｂは、Ｂ−Ｃ線間電圧の位相を検出して位相θB-Cを生成し、線間コンバータ制御ユニット２５２に供給する。Ｗ相主回路１３の制御に係るＷ相ＰＬＬ回路５１５ｃは、Ｃ−Ａ線間電圧の位相を検出して位相θC-Aを生成し、線間コンバータ制御ユニット２５３に供給する。位相θA-B、θB-C、θC-Aは、互いに１２０度の位相差がある。  ここでは、各線間電圧から単相ＰＬＬで位相信号を作成する構成を示すが、三相の相電圧から位相検出する三相ＰＬＬを用いて、３つの線間電圧に対応する３つの位相信号θA-B、θB-C、θC-Aを作成しても構わない。その際、相電圧と線間電圧の位相差は、当然、配慮して位相信号が作成される。
【００５１】  なお、コンバータ１１１１は、例えば、半導体スイッチング素子ＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄを備える。例えば、半導体スイッチＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄは、スイッチング素子とスイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとを備える。半導体スイッチＳＤ１ａ及び半導体スイッチＳＤ１ｂは、直列に接続される。半導体スイッチＳＤ１ｃ及び半導体スイッチＳＤ１ｄは、直列に接続される。それぞれ直列に接続された、半導体スイッチＳＤ１ａとＳＤ１ｂと、半導体スイッチＳＤ１ｃとＳＤ１ｄは、互いに並列に接続される。半導体スイッチング素子ＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄは、Ｕ相個別制御ユニット２１１からのゲートパルスによって制御される。
【００５２】  インバータ１１１２は、例えば、半導体スイッチング素子ＳＤ２ａ−ＳＤ２ｄを備える。例えば、半導体スイッチＳＤ２ａ−ＳＤ２ｄは、スイッチング素子とこのスイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードとを備える。半導体スイッチＳＤ２ａ及び半導体スイッチＳＤ２ｂは、直列に接続される。半導体スイッチＳＤ２ｃ及びＳＤ２ｄは、直列に接続される。それぞれ直列に接続された、半導体スイッチＳＤ２ａとＳＤ２ｂと、半導体スイッチＳＤ１ｃとＳＤ１ｄは、互いに並列に接続される。半導体スイッチング素子ＳＤ２は、インバータ制御部２６からのゲートパルスによって制御される。
【００５３】  例えば、半導体スイッチング素子ＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄと、ＳＤ２ａ−ＳＤ２ｄは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＦＥＴ（Field effect transistor）等の電力用スイッチング素子を含む。
【００５４】  図３は、実施形態の無効電力指令値作成ユニットの構成図である。  無効電力指令値作成ユニット２４は、乗算器２４１ｕ、２４１ｖ、２４１ｗと、減算器２４２ａｂ、２４２ｂｃ、２４２ｃａとを備える。
【００５５】  乗算器２４１ｕは、有効電力取得ユニット３１によって取得された有効電力Puに対して、３の平方根の逆数（以下、（１／√３）という。）を乗じる。乗算器２４１ｖは、有効電力取得ユニット３２によって取得された有効電力Pvに対して（１／√３）を乗じる。乗算器２４１ｗは、有効電力取得ユニット３３によって取得された有効電力Pwに対して（１／√３）を乗じる。
【００５６】  減算器２４２ａｂは、乗算器２４１ｗによる演算結果から、乗算器２４１ｖによる演算結果を減算して、その結果の無効電力指令QA-Bを出力する。減算器２４２ｂｃは、乗算器２４１ｕによる演算結果から、乗算器２４１ｗによる演算結果を減算して、その結果の無効電力指令QB-Cを出力する。減算器２４２ｃａは、乗算器２４１ｖによる演算結果から、乗算器２４１ｕによる演算結果を減算して、その結果の無効電力指令QC-Aを出力する。
【００５７】  なお、同図の有効電力の符号は、電力変換装置１からモータ２（負荷）に有効電力を供給する方向を正（＋）と規定する。同様に無効電力の符号は、容量性出力を正（＋）と規定する。
【００５８】  例えば、出力端子ＴＶと出力端子ＴＷからそれぞれ出力される電圧は、出力端子ＴＵ（第１相の出力端子）の電圧の位相θから１２０度と２４０度遅れた電圧になる。
【００５９】  上記の場合、無効電力指令値作成ユニット２４は、出力端子ＴＵの相であるＵ相の有効電力Puに対して、出力端子ＴＶの相、つまりＶ相に対応する複数の単相交流変換ユニットのコンバータに対する無効電力指令値QB-Cと、出力端子ＴＷの相、つまりＷ相に対応する複数の単相交流変換ユニットのコンバータに対する無効電力指令値QC-Aとを算出する。なお、Ｖ相に対応する複数の単相交流変換ユニットのコンバータとは、Ｖ相主回路１２内の複数のコンバータのことであり、具体的にはコンバータ１２１１、１２２１、１２３１になる。Ｗ相に対応する複数の単相交流変換ユニットのコンバータとは、Ｗ相主回路１３内の複数のコンバータのことであり、具体的にはコンバータ１３１１、１３２１、１３３１になる。
【００６０】  例えば、出力端子ＴＵの相であるＵ相の有効電力Puに対する他の相の無効電力指令値であって、Ｖ相主回路１２内の複数のコンバータに対する無効電力指令値について、無効電力指令値作成ユニット２４は、容量性無効電力を出力するような電力を加えた無効電力指令値QB-Cを算出する。さらに、Ｕ相の有効電力Puに対する他の相の無効電力指令値であって、Ｗ相主回路１３内の複数のコンバータに対する無効電力指令値について、無効電力指令値作成ユニット２４は、誘導性無効電力を出力するような電力を減した無効電力指令値QC-Aを算出する。例えば、出力端子ＴＵの相であるＵ相の有効電力Puのことを、出力端子ＴＵの有効電力Puactと呼ぶ。Ｖ相とＷ相についてもＵ相と同様である。
【００６１】  上記は、出力端子ＴＵの有効電力Puact（図１）に対する無効電力指令値の場合を例示したものであるが、出力端子ＴＶの有効電力Pvact（図１）に対する無効電力指令値の場合と、出力端子ＴＷの有効電力Pwact（図１）に対する無効電力指令値の場合の何れの場合についても、上述の出力端子ＴＵの有効電力Puactに対する無効電力指令値の場合と同様である。
【００６２】  なお、無効電力指令値作成ユニット２４は、有効電力取得ユニット３０などによって所得された有効電力の大きさと（１／√３）との積を、無効電力の大きさにした無効電力指令値を作成するとよい。
【００６３】  図４は、実施形態のコンバータ制御ユニットの構成図である。  コンバータ制御ユニット２５は、線間コンバータ制御ユニット２５１、２５２、２５３を含む。線間コンバータ制御ユニット２５１、２５２、２５３は、各セルの直流リンクに設けられたキャパシタの電圧を制御する。さらに、線間コンバータ制御ユニット２５１、２５２、２５３は、各コンバータに流れる無効電力を調整する。
【００６４】  例えば、線間コンバータ制御ユニット２５１は、各セルの直流リンクの電圧と、無効電力指令値QA-Bとに基づいて個別制御ユニット２１を制御することによって、Ａ−Ｂ線間に接続されるＵ相主回路１１内のコンバータ１１１１、１１２１、１１３１を制御する。同様に、線間コンバータ制御ユニット２５２は、各セルの直流リンクの電圧と、無効電力指令値QB-Cとに基づいて個別制御ユニット２２を制御することによって、Ｂ−Ｃ線間に接続されるＶ相主回路１２内のコンバータ１２１１、１２２１、１２３１（図１）を制御することによって制御する。線間コンバータ制御ユニット２５３は、各セルの直流リンクの電圧と、無効電力指令値QC-Aとに基づいて個別制御ユニット２３を制御することによって、Ｃ−Ａ線間に接続されるＷ相主回路１３内のコンバータ１３１１、１３２１、１３３１（図１）を制御することによって制御する。なお、同図におけるＶ相主回路１２とＷ相主回路１３内の各コンバータの記載を省略する。
【００６５】  次に、線間コンバータ制御ユニット２５１を例示して、コンバータ１１１１、１１２１、１１３１の制御について説明する。
【００６６】  線間コンバータ制御ユニット２５１は、参照波生成部２５１１、２５１２、２５１３と、単相ｄｑ変換部２５１４と、無効電力制御部２５１５と、直流電圧基準生成部２５１６とを備える。
【００６７】  参照波生成部２５１１は、対応するコンバータ１１１１の直流リンクの直流電圧VD1に基づいて、コンバータ１１１１を制御するための参照波を生成する。参照波生成部２５１２は、対応するコンバータ１１２１の直流リンクの直流電圧VD2に基づいて、コンバータ１１２１を制御するための参照波を生成する。参照波生成部２５１３は、対応するコンバータ１１３１の直流リンクの直流電圧VD3に基づいて、コンバータ１１３１を制御するための参照波を生成する。上記の参照波は、例えば電圧波形である。参照波生成部２５１１、２５１２、２５１３の詳細については後述する。
【００６８】  単相ｄｑ変換部２５１４は、電流センサー５１１から供給される電流IA-BFについて、ＰＬＬ５１５から供給される位相θA-Bを基準位相にした単相ｄｑ変換を実施して、有効電流IA-Bdと無効電流IA-Bqとを算出する。単相ｄｑ変換とは、静止座標系で示される単相交流を、ｄ軸ｑ軸を有する回転座標系に換える座標変換のことである。ここでは、交流電源系統ＰＳ側からコンバータに流れる有効電流成分が、コンバータの入力にあたる線間電圧方向に平行なｄ軸の方向に割り付けられ、無効電流成分が、電圧方向に直交するｑ軸の方向に割り付けられている。
【００６９】  直流電圧基準生成部２５１６は、直流電圧基準VDCrefを生成する。例えば、直流電圧基準生成部２５１６は、予め定められた直流電圧基準VDCrefの大きさを、インバータ制御部２６から指令に基づいて調整してもよい。
【００７０】  無効電力制御部２５１５は、無効電力指令値作成ユニット２４から供給される無効電力指令QA-Bと、単相ｄｑ変換部２５１４によって算出された無効電流フィードバックIA-Bqとに基づいて、ｑ軸電圧基準Vqを算出する。無効電力制御部２５１５は、無効電力指令値QA-Bに対応して、各コンバータへの入力電圧に対して９０度位相差がある電流を流すように作用する。
【００７１】  例えば、無効電力制御部２５１５は、演算ブロック２５１５ａと、減算器２５１５ｂと、演算増幅器２５１５ｃとを備える。演算ブロック２５１５ａは、無効電力指令値作成ユニット２４から供給される無効電流QA-Bに、係数KQIを乗じて無効電流基準IA-Brefを算出する。係数KQIは、例えば、無効電力指令を電流指令に変換するための係数である。その値は、電源系統の線間電圧に基づいて規定される。
【００７２】  減算器２５１５ｂは、無効電流基準IA-Brefから、単相ｄｑ変換部２５１４によって算出された無効電流フィードバックIA-Bqを減算して、無効電流誤差ΔIA-Bを算出する。
【００７３】  演算増幅器２５１５ｃは、無効電流誤差ΔIA-Bに基づいて、無効電流フィードバックIA-Bqが無効電流基準IA-Brefに等しくなるようなｑ軸電圧基準Vqを算出する。演算増幅器２５１５ｃは、ｑ軸電圧基準Vqを、参照波生成部２５１１、２５１２、２５１３に供給する。
【００７４】  例えば、１段目のセルに対応する参照波生成部２５１１は、減算器２５１１ａと、演算増幅器２５１１ｂと、減算器２５１１ｃと、演算増幅器２５１１ｄと、単相ｄｑ逆変換部２５１１ｅとを備える。
【００７５】  減算器２５１１ａは、例えば、直流電圧基準生成部２５１６から供給される直流電圧基準VDCrefを制御の目標値とし、直流電圧基準VDCrefから直流リンクの直流電圧VD1を減算して、直流電圧誤差ΔVD1を算出する。演算増幅器２５１１ｂは、直流電圧誤差ΔVD1に基づいて、直流リンクの直流電圧VD1が直流電圧基準VDCrefに等しくなるようなｄ軸電流基準Idref1を算出する。減算器２５１１ｃは、ｄ軸電流基準Idref1から、有効電流IA-Bdを減算して、ｄ軸電流誤差ΔId1を算出する。演算増幅器２５１１ｄは、ｄ軸電流誤差ΔId1に基づいて、有効電流IA-Bdがｄ軸電流基準Idref1に等しくなるようなｄ軸電圧基準Vd1を算出する。単相ｄｑ逆変換部２５１１ｅは、ｄ軸電圧基準Vd1と、ｑ軸電圧基準Vqとに基づいて、ＰＬＬ５１５から供給される位相θA-Bを基準位相にした単相ｄｑ逆変換を実施して、電圧基準信号vref1を算出する。単相ｄｑ逆変換は、単相ｄｑ変換とは逆の変換である。参照波生成部２５１１は、電圧基準信号vref1をＵ相個別制御ユニット２１１に供給する。電圧基準信号vref1は、後段のＵ相個別制御ユニット２１１によって参照波として利用される。
【００７６】  例えば、参照波生成部２５１１によって制御されるＵ相個別制御ユニット２１１は、ＰＷＭ制御部２１１１（図中の表記はＰＷＭ。）と、ゲートパルス生成部２１１２（図中の表記はＧＰ。）とを備える。ＰＷＭ制御部２１１１は、電圧基準信号vref1と、所定のキャリア信号とに基づいてＰＷＭ変換したパルスを、ゲートパルス生成部２１１２に供給する。ゲートパルス生成部２１１２は、供給されたパルスに基づいて生成したゲートパルスGP1111をコンバータ１１１１に供給する。
【００７７】  ２段目のセルに対応する参照波生成部２５１２は、同様に、減算器２５１２ａと、演算増幅器２５１２ｂと、減算器２５１２ｃと、演算増幅器２５１２ｄと、単相ｄｑ逆変換部２５１２ｅとを備える。参照波生成部２５１２は、対応するコンバータの直流リンクの直流電圧VD2に基づいて、コンバータ１１２１を制御するための電圧基準信号vref2を生成する。参照波生成部２５１２は、電圧基準信号vref2をＵ相個別制御ユニット２１２に供給する。
【００７８】  参照波生成部２５１１によって制御されるＵ相個別制御ユニット２１２は、ＰＷＭ制御部２１２１と、ゲートパルス生成部２１２２とを備える。Ｕ相個別制御ユニット２１２は、参照波になる電圧基準信号vref2に基づいてゲートパルスGP1121を生成し、ゲートパルスGP1121をコンバータ１１２１に供給することがＵ相個別制御ユニット２１１とは異なるが、その他は前述のＵ相個別制御ユニット２１１と同等である。
【００７９】  ３段目のセルに対応する参照波生成部２５１３は、同様に、減算器２５１３ａと、演算増幅器２５１３ｂと、減算器２５１３ｃと、演算増幅器２５１３ｄと、単相ｄｑ逆変換部２５１３ｅとを備える。参照波生成部２５１３は、対応するコンバータの直流リンクの直流電圧VD3に基づいて、コンバータ１１３１を制御するための電圧基準信号vref3を生成する。参照波生成部２５１３は、電圧基準信号vref3をＵ相個別制御ユニット２１３に供給する。
【００８０】  参照波生成部２５１１によって制御されるＵ相個別制御ユニット２１３は、ＰＷＭ制御部２１３１と、ゲートパルス生成部２１３２とを備える。Ｕ相個別制御ユニット２１３は、参照波になる電圧基準信号vref3に基づいてゲートパルスGP1131を生成し、ゲートパルスGP1131をコンバータ１１３１に供給することがＵ相個別制御ユニット２１１とは異なるが、その他は前述のＵ相個別制御ユニット２１１と同等である。
【００８１】  実際の装置では、各セルにおける直流リンクの電圧が異なるため、直流電圧VD1と直流電圧VD2と直流電圧VD3とが互いに異なる。それにより、ｄ軸電流基準Idref1と、ｄ軸電流基準Idref2と、ｄ軸電流基準Idref3とが互いに異なる値になり、ｄ軸電圧基準Vd1と、ｄ軸電圧基準Vd2と、ｄ軸電圧基準Vd3とが互いに異なる値になり、最終的には電圧基準信号vref1と、電圧基準信号vref2と、電圧基準信号vref3とが異なる値になる。上記により、各セルの状況は互いに異なるため、各セルを個々に制御する個別制御ユニットは、セルごとに独立して動作することになる。
【００８２】  上記の図４に示すコンバータ制御ユニット２５は、無効電力指令QA-Bが正（＋）の場合に、コンバータの入力電圧よりも９０度位相が進んだ電流を流し、負（-）の場合に、９０度位相が遅れた電流を流すように、無効電流の位相を制御する。
【００８３】  より具体的には、コンバータ制御ユニット２５は、容量性無効電力を出力する際に、コンバータが交流電源系統ＰＳの電圧よりやや高い交流電圧を出力するように制御する。コンバータ制御ユニット２５は、誘導性無効電力を出力する際に、コンバータが交流電源系統ＰＳの電圧よりやや低い電圧を出力するように制御する。
【００８４】  電力変換装置１は、下記する制御により、出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷから出力される有効電力が三相間でアンバランス（imbalance）であっても、交流電源系統ＰＳからバランスした有効電力を受けることができる。
【００８５】  図１と図５を参照して、実施形態の各コンバータの制御について説明する。  図５は、実施形態のコンバータの制御を説明するためのベクトル図である。以下に示す演算は、ベクトル演算である。
【００８６】  なお、以下の説明では、説明を簡略化するために電力変換装置１における変換損失が小さいものと仮定して、電力変換装置１の出力側の有効電力と交流電源系統ＰＳ側から供給される有効電力とがほぼ等しいものとする。実際の電力変換装置１に適用する場合には、電力変換装置１による変換損失を考慮して、電力変換装置１の交流電源系統ＰＳ側の有効電力が、出力側の有効電力よりやや大きくなるように規定するとよい。
【００８７】  前述の図１に示したように、三相交流出力の内、Ｕ相からモータ２に有効電力Puactを供給しているとする。この有効電力Puactは、電源系統ＰＳ側のＡ−Ｂ線間から出力端子Ｕ相に接続するセルにより供給される。この時、コンバータ１１１１、１１２１、１１３１が動作することにより、有効電力Puactに相当する電流IA-BUが、交流電源系統ＰＳ側の変圧器１１１３、１１２３、１１３３の１次巻線に流れる。この電流は、Ａ−Ｂ線間の線間電流になる。
【００８８】  ここで、実際に供給されている有効電力Puactと、算術的に得た有効電力Puが等しいと仮定する。また、交流電源系統ＰＳ側のＡ−Ｂ線間電圧の大きさをVLLとする。電流IA-BUの大きさは、有効電力Puを線間電圧VLLで除算して得ることができる。この関係を式（１）に表す。
【００８９】 |IA-BU| = Pu / VLL  ・・・（１）
【００９０】  電流IA-BUは、有効電力をモータ２に供給する方向に流れる電流であるため、図５に示すように、Ａ−Ｂ線間電流IA-BUのベクトルの方向は、Ａ−Ｂ線間電圧のベクトルの方向と同じ方向である。この場合、電力変換装置１は、Ｂ−Ｃ線間に接続されるセルのコンバータについて、IA-BUの大きさに（１／√３）を乗じて得られる大きさの電流IB-CUをＢ−Ｃ線間に流すように制御する。
【００９１】  ただし、Ｂ−Ｃ線間に流す上記の電流ベクトルは、Ｂ−Ｃ線間電圧の方向に垂直であるものとする。上記の電流ベクトルの方向は、この電流とＢ−Ｃ線間電圧とによる無効電力が容量性になるように、Ｂ−Ｃ線間電圧に対し９０度進めた方向にする。この場合、例えば、電力変換装置１の線間コンバータ制御ユニット２５２は、その（１／√３）の大きさの線間電流IB-CUをＢ−Ｃ線間に流し、容量性無効電力を出力するよう制御する。
【００９２】  さらに、電力変換装置１がIA-BUの大きさに（１／√３）を乗じて得られる大きさの電流IC-AUをＣ−Ａ線間に流すように、制御部２０は、Ｃ−Ａ線間に接続されるセルのコンバータ１３１１、１３２１、１３３１を制御する。ただし、Ｃ−Ａ線間に流す上記の電流ベクトルの方向は、Ｃ−Ａ線間電圧のベクトルの方向に垂直である。制御部２０は、上記の電流とＢ−Ｃ線間電圧とによる無効電力が誘導性になるように、上記の電流ベクトルの方向を、Ｃ−Ａ線間電圧に対し９０度遅れた方向にする。この場合、例えば、電力変換装置１の線間コンバータ制御ユニット２５３は、その（１／√３）の大きさの線間電流IC-AUをＣ−Ａ線間に流し、誘導性無効電力を出力するよう制御する。
【００９３】  電力変換装置１における各セルのコンバータが電圧形自励変換器であるから、電力変換装置１は、コンバータの定格容量の範囲内で、有効電力とは独立に無効電力を制御できる。そのため、入力端子ＴＢ−ＴＣ間あるいはＴＣ−ＴＡ間の有効電力が仮に０であったとしても、入力端子ＴＢ−ＴＣ間あるいはＴＣ−ＴＡ間の無効電力を制御することができる。
【００９４】  また、交流電源系統ＰＳの各相の電流（相電流）は、線間電流の測定値に基づいた下記のベクトル演算（減算）によって得ることができる。
【００９５】  まず、Ａ相電流IAは、（IA-BU）と（IC-AU）の二つのベクトルを用いて表すことができる。Ａ相電流IAは、ベクトルの減算の結果により（（IA-BU）-（IC-AU））になる。この二つのベクトルは、頂点の角度が１２０度となる二等辺三角形の二つの辺を構成する。その様子を図５に示す。二つのベクトルの減算結果のＡ相電流IAの方向は、Ａ−Ｂ線間電圧の方向に対し、遅れる方向に３０度傾いたベクトルとなり、交流電源系統ＰＳのＡ相の相電圧と同じ方向になる。  さらに、Ａ相電流IAとＣ−Ａ線間電流IC-AUは、二等辺三角形の長さが等しい二つの辺を構成するため、Ａ相電流IAの大きさはＣ−Ａ線間電流IC-AUの大きさに等しく、Ａ−Ｂ線間電流IA-BUの大きさの（１／√３）になる。
【００９６】  相電圧と相電流の方向が同じであるから、電流と電圧を掛け算して得る電力は、全て有効電力である。さらに、相電圧VAの大きさは線間電圧の大きさの（１／√３）であり、Ａ相電流IAの大きさも（１／√３）であるから、交流電源系統ＰＳのＡ相の有効電力は、出力端子ＴＵ（Ｕ相）の有効電力Puの（１／３）になる。
【００９７】  Ａ相の場合と同様に、Ｂ相電流IBは、（（IB-CU）-（IA-BU））になる。図５に示すベクトル演算（減算）と、二等辺三角形の関係を用いてＢ相電流IBを規定することができる。Ｂ相電流IBは交流電源系統ＰＳのＢ相の相電圧VBと同じ向きとなり、その大きさはＡ−Ｂ線間電流IA-BUの大きさの（１／√３）になる。また、交流電源系統ＰＳのＢ相の有効電力は、Ａ相と同様に、出力端子ＴＵ（Ｕ相）の有効電力Puの（１／３）になる。
【００９８】  Ａ相の場合と同様に、Ｃ相電流ICは、（（IC-AU）-（IB-CU））になる。この二つのベクトルは、図５に示すように、正三角形の二辺を構成する。したがって、図５に示すように、ICは、交流電源系統ＰＳのＣ相の電圧VCと同じ向きになり、その大きさはＣ−Ａ線間電流IC-AU及びＢ−Ｃ線間電流IB-CUの大きさに等しい。すなわち、IA-BUの大きさの（１／√３）になる。したがって、交流電源系統ＰＳのＣ相の有効電力は、Ａ相、Ｂ相と同様に、出力端子ＴＵ（Ｕ相）の有効電力Puの（１／３）になる。
【００９９】  このように、交流電源系統ＰＳの各相の電流の大きさが等しくなり、また、各相の電流の向きが各相電圧と同じ向きになるので、交流電源系統から見ると力率１となり、有効電力だけが供給されることになる。さらに、交流電源系統ＰＳの各相の有効電力は、出力端子の有効電力Puの（１／３）になり、かつ、有効電力の三相がバランスする。
【０１００】  図には示さないが、Ｖ相とＷ相の出力端子から有効電力が出力されている場合も、以下の説明のように、Ｕ相の場合と同様な効果が得られる。
【０１０１】  例えば、出力端子ＴＶ（Ｖ相）から有効電力Pvactが出力され、その際に有効電力取得ユニット３２によって有効電力Pvが取得されたとする。有効電力Pvactと有効電力Pvとが等しければ、有効電力Pvactを供給するためのＢ−Ｃ線間電流IB-CVの大きさは、|IB-CV|=Pv/VLLである。電力変換装置１の線間コンバータ制御ユニット２５３は、その（１／√３）の大きさの線間電流IC-AVをＣ−Ａ線間に流し、容量性無効電力を出力するよう制御する。また、電力変換装置１の線間コンバータ制御ユニット２５１は、同じ大きさの電流IA-BVをＡ−Ｂ線間に流すことにより、誘導性無効電力を出力するよう制御する。
【０１０２】  出力端子ＴＷ（Ｗ相）から有効電力Pwactが出力され、その際に有効電力取得ユニット３２によって有効電力Pwが取得されたとする。有効電力Pwactと有効電力Pwとが等しければ、有効電力Pwactを供給するためのＣ−Ａ線間電流IC-AWの大きさは、|IC-AW|=Pw/VLLである。電力変換装置１の線間コンバータ制御ユニット２５１は、その（１／√３）の大きさの線間電流IA-BWをＡ−Ｂ線間に流し、容量性無効電力を出力するよう制御する。また、電力変換装置１の線間コンバータ制御ユニット２５２は、同じ大きさの電流IB-CWをＢ−Ｃ線間に流すことにより、誘導性無効電力を出力するよう制御する。
【０１０３】  上記のように制御することで、上記の何れの場合も、出力端子ＴＵ（Ｕ相）についての説明と同様に、交流電源系統ＰＳの各相の電流の大きさが等しくなり、また、各相の電流の向きが各相電圧と同じ向きになるので、力率１の有効電力だけになる。さらに、各相の有効電力は、出力端子の有効電力の（１／３）になり、三相がバランスする。
【０１０４】  出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷから、それぞれPuact、Pvact、Pwactの有効電力が同時に出力されている場合には、重ね合わせの理を用いて、交流電源系統ＰＳ側の各線間では、次の演算によって得られる無効電力を出力することで、交流電源系統ＰＳ側の各相の有効電力を、((Pu+Pv+Pw)/3）にすることで、バランスさせることができる。
【０１０５】  次の式（２）は、各線間電流を示す。式（２）において、＋の符号は容量性無効電力、−の符号は誘導性無効電力に相当する電流を表す。
【０１０６】Ａ−Ｂ線間電流  IA-B=（|IB-CV|-|IC-AW|)/√3Ｂ−Ｃ線間電流  IB-C=（|IC-AW|-|IA-BU|)/√3Ｃ−Ａ線間電流  IC-A=（|IA-BU|-|IB-CV|)/√3                                            ・・・（２）
【０１０７】  線間の無効電力（線間無効電力）は、線間電流に線間電圧を乗算して得ることができるので、それぞれの線間無効電力の大きさは次の式（３）に示す関係になる。
【０１０８】A-B線間無効電力  QA-B=（|IB-CV|-|IC-AW|)/√3×VLL=（Pv-Pw)/√3B-C線間無効電力  QB-C=（|IC-AW|-|IA-BU|)/√3×VLL=（Pw-Pu)/√3C-A線間無効電力  QC-A=（|IA-BU|-|IB-CV|)/√3×VLL=（Pu-Pv)/√3                                            ・・・（３）
【０１０９】  したがって、前述の図３に示したように、無効電力指令値作成ユニット２４は、電力変換装置１の出力端子の有効電力Puact、Pvact、Pwactの測定値Pu、Pv、Pwから、交流電源系統ＰＳ側の無効電力を規定する無効電力指令値を算出することができる。
【０１１０】  なお、出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷから出力される有効電力Puact、Pvact、Pwactがバランスした場合は、交流電源系統ＰＳ側の有効電力Puact、Pvact、Pwactをバランスさせるための無効電力はゼロで良い。上記の式（３）から導かれる値も、同じくゼロになる。上記のベクトルを用いた幾何学的解析の結果と上記の式（３）の数値解析結果の整合が取れている。
【０１１１】  上記の実施形態によれば、交流電源系統ＰＳ側の第１の三相交流のＡ相とＢ相との線間（Ａ−Ｂ）に入力端子が接続される単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３と、第１の三相交流のＢ相とＣ相との線間（Ｂ−Ｃ）に接続される単相交流変換ユニット１２１、１２２、１２３と、第１の三相交流のＣ相とＡ相との線間（Ｃ−Ａ）に接続される単相交流変換ユニット１３１、１３２、１３３は、交流電源系統ＰＳに対するデルタ接続型負荷を形成する。少なくとも単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３は、夫々の出力端子が互いに直列に接続された第１の組を形成する。単相交流変換ユニット１２１、１２２、１２３は、夫々の出力端子が互いに直列に接続された第２の組を形成する。単相交流変換ユニット１３１、１３２、１３３は、夫々の出力端子が互いに直列に接続された第３の組を形成する。上記の第１の組と、第１の組とは異なる第２の組と第３の組とがスター接続型の電源の各相を形成する。
【０１１２】  制御部２０における有効電力取得ユニット３１、３２、３３は、モータ２側の第２の三相交流の出力から前記負荷側に供給されている有効電力に関する値を取得する。無効電力指令値作成ユニット２４は、有効電力取得ユニット３１、３２、３３によって取得された有効電力に関する値に基づき、交流電力入力端子ＴＡ、ＴＢ、ＴＣから交流電源系統ＰＳに出力する無効電力を指定する無効電力指令値を作成する。無効電力指令値作成ユニット２４は、無効電力指令値が供給されるコンバータの無効電力を制御する。これにより、電力変換装置１は、電力変換装置１の負荷側に供給される有効電力の各相間の不平衡が、交流電源系統ＰＳ側に影響することを軽減させることができる。
【０１１３】（第１の実施形態の第１変形例）  第１の実施形態の第１変形例について説明する。  第１の実施形態において、電力変換装置１の出力端子の有効電力に基づいて制御する事例について説明した。本変形例では、これに代えて、各セルの直流リンクを介して伝搬する直流電力に基づいて有効電力を算出し、これに基づいて制御する事例について説明する。
【０１１４】  図６は、第１の実施形態の第１変形例の有効電力の算出について説明するための図である。図６に示す範囲は、出力端子ＴＵ（Ｕ相）に関するものである。  前述の第１の実施形態の電力変換装置１が有効電力算出ユニット３１３、３２３、３３３を備えていたが、これに代えて、変形例の電力変換装置１は、電流電圧検出回路１１４１Ａ、１１４２Ａ、１１４３Ａを備える。電流電圧検出回路１１４１Ａ、１１４２Ａ、１１４３Ａは、有効電力算出ユニットの一例である。
【０１１５】  電流電圧検出回路１１４１Ａは、電流センサー１１４１１、１１４２１、１１４３１と、有効電力算出ユニット１１４１３、１１４２３、１１４３３と、加算器１１４４（加算ユニット）とを備える。
【０１１６】  電流センサー１１４１１は、単相交流変換ユニット１１１の直流リンクに流れる電流を検出する。電流センサー１１４１１と電圧センサー１１４１２は、検出結果を有効電力算出ユニット１１４１３に出力する。有効電力算出ユニット１１４１３は、電圧センサー１１４１２によって検出された直流電圧と電流センサー１１４１１によって検出された直流電流とに基づいて、単相交流変換ユニット１１１が変換した電力を算出し、それを有効電力Pu1とする。
【０１１７】  電流センサー１１４２１は、単相交流変換ユニット１１２の直流リンクに流れる電流を検出する。電流センサー１１４２１と電圧センサー１１４２２は、検出結果を有効電力算出ユニット１１４２３に出力する。有効電力算出ユニット１１４２３は、電圧センサー１１４２２によって検出された直流電圧と電流センサー１１４２１によって検出された直流電流とに基づいて、単相交流変換ユニット１１２が変換した電力を算出し、それを有効電力Pu2とする。
【０１１８】  電流センサー１１４３１は、単相交流変換ユニット１１３の直流リンクに流れる電流を検出する。電流センサー１１４３１と電圧センサー１１４３２は、検出結果を有効電力算出ユニット１１４３３に出力する。有効電力算出ユニット１１４３３は、電圧センサー１１４３２によって検出された直流電圧と電流センサー１１４３１によって検出された直流電流とに基づいて、単相交流変換ユニット１１３が変換した電力を算出し、それを有効電力Pu3とする。
【０１１９】  例えば、電流センサー１１４１１は、単相交流変換ユニット１１１の直流リンクにおいて、キャパシタ１１１４が直流リンクに接続されている接続点よりも、インバータ１１１２側によった位置に設けられている。この場合、電流センサー１１４１１は、キャパシタ１１１４からインバータ１１１２に流れる直流電流を測定する。電流センサー１１４２１と電流センサー１１４３１とについても電流センサー１１４１１と同様である。
【０１２０】  加算器４４は、上記の有効電力Pu1と、有効電力Pu2と、有効電力Pu3とを加算して、その和を出力端子の有効電力Puとして出力する。
【０１２１】  出力端子ＴＶ（Ｖ相）と出力端子ＴＷ（Ｗ相）の場合についても、出力端子ＴＵ（Ｕ相）の場合と同様にして、電流電圧検出回路１１４２Ａは、出力端子ＴＶの有効電力Pvを算出する。電流電圧検出回路１１４３Ａは、出力端子ＴＷの有効電力Pwを算出する。無効電力指令値作成ユニット２４は、上記の有効電力Pu、Pv、Pwに基づいて無効電力指令値QA-B、QB-C、QC-A（図１）を作成する。
【０１２２】  この変形例によれば、直流リンクによって送られる電力の測定値から出力端子の有効電力Pu、Pv、Pwを算出する場合であっても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１２３】  なお、電流センサー１１４１１と、電流センサー１１４２１と、電流センサー１１４３１を配置する位置は、上記の図６に示す位置に制限されることはなく、電流センサー１１４１１をＡｌｔ１の位置に、電流センサー１１４２１をＡｌｔ２の位置に、電流センサー１１４３１をＡＬｔ３の位置にそれぞれ配置してもよい。
【０１２４】  例えば、Ｕ相主回路１１の直流リンクにおけるＡｌｔ１の位置は、キャパシタ１１１４が直流リンクに接続されている接続点よりも、コンバータ１１１１側によった位置である。この場合、電流センサー１１４１１は、コンバータ１１１１からキャパシタ１１１４に流れる直流電流を測定する。電流センサー１１４２１と電流センサー１１４３１とについても電流センサー１１４１１と同様である。
【０１２５】（第１の実施形態の第２変形例）  第１の実施形態の第２変形例について説明する。本変形例は、第１変形例と同様に、有効電力の算出手法が実施形態とは異なる。以下、各セルの交流電源系統ＰＳ側の線間電圧と線間電流とに基づいて有効電力を算出し、これに基づいて制御する事例について説明する。
【０１２６】  図７は、第１の実施形態の第２変形例の有効電力有効電力の算出について説明するための図である。  図７に示す電流電圧検出回路５１Ａは、前述の電流電圧検出回路５１に対して少なくとも有効電力算出ユニット５１３をさらに備える。有効電力算出ユニット５１３は、前述の有効電力算出ユニット３１３に代わるものである。
【０１２７】  本変形例では、例えば、前述の図１に示す電流センサー３１１と、電圧センサー３１２と、有効電力算出ユニット３１３とに代えて、電流センサー５１１と、電圧センサー５１２と、有効電力算出ユニット５１３とを用いる。電圧センサー５１２と電流センサー５１１の出力先に、有効電力算出ユニット５１３が追加される。
【０１２８】  電流電圧検出回路５１Ａは、Ｕ相主回路１１に適用する有効電力取得ユニットの一例である。Ｖ相主回路１２とＷ相主回路１３とについても、Ｕ相主回路１１に適用する電流電圧検出回路５１Ａと同様に、電流電圧検出回路５２、５３を電流電圧検出回路５２Ａ、５３Ａに変更するとよい。
【０１２９】  本変形例によれば、交流電源系統ＰＳからモータ２に向かう有効電力を、交流電源系統ＰＳ側の線間電圧と線間電流とに基づいて算出することができる。上記のように有効電力を測定する位置を代えても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１３０】（第２の実施形態）  第２の実施形態について説明する。  第１の実施形態において、電力変換装置１における電圧と電流の測定値に基づいて電力（有効電力）を算出し、算出した電力（有効電力）に基づいて制御する事例について説明した。本変形例では、これに代えて、電圧として、インバータの制御のための電圧基準を用いて推定電力を算出し、これに基づいて制御する事例について説明する。
【０１３１】  図８は、実施形態のインバータ制御部２６Ａの構成図である。  インバータ制御部２６Ａは、例えば、積分器２６１と、ｄｑ変換ユニット２６２と、ｑ軸電流基準生成部２６３と、ｄ軸電流基準生成部２６４と、減算器２６５ｑと、ｑ軸電流調整部２６６ｑと、減算器２６５ｄと、ｄ軸電流調整部２６６ｄと、ｄｑ逆変換ユニット２６７Ｖと、ＰＷＭ制御部２６８Ｖと、を備える。上記は、インバータ制御部２６の構成に相当する。
【０１３２】  インバータ制御部２６Ａは、さらに、ｄｑ逆変換ユニット２６７Ｉと、有効電力算出ユニット２６９とを備える。
【０１３３】  まず、インバータ制御部２６と共通する構成から説明する。  積分器２６１は、速度フィードバック値ωFBを積分して、位相θを生成する。
【０１３４】  ｄｑ変換ユニット２６２は、電流センサー３１１、３２１、３３１から供給される出力電流Iu、Iv、Iwについて、ｕｖｗ軸静止座標系のｕ軸に対して位相θ回転した回転座標系（ｄｑ軸座標系）に座標変換する。ｄｑ変換ユニット２６２は、ｑ軸電流フィードバック値iqFBと、ｄ軸電流フィードバック値idFBを出力する。
【０１３５】  ｑ軸電流基準生成部２６３は、速度基準ωと、速度フィードバック値ωFBと、電圧基準Vrefとに基づいて、モータ２のトルク電流であるｑ軸電流基準iqrefを生成する。速度基準ωrefは、モータ２の回転速度の目標値であり、上位装置からその値が指定される。電圧基準Vrefは、インバータが出力する電圧レベルを規定する。電圧基準Vrefは、上位装置からその値が指定されてもよく、予め定められた所定の値であってもよい。
【０１３６】  例えば、ｑ軸電流基準生成部２６３は、減算器２６３ａと、速度調整部２６３ｂと、除算器２６３ｃとを備える。減算器２６３ａは、速度基準ωrefから速度センサー―２Ｓから出力される速度フィードバック値ωFBを減算し、速度誤差Δωを算出する。速度調整部２６３ｂは、速度誤差Δωに基づいたＰＩ演算により、要求トルク基準τを算出する。除算器２６３ｃは、要求トルク基準τを、電圧基準Vrefによって除算して、その商をｑ軸電流基準iqrefとして出力する。
【０１３７】  減算器２６５ｑは、ｑ軸電流基準iqrefからｑ軸電流フィードバック値iqFBを減算し、ｑ軸電流誤差Δiqを算出する。ｑ軸電流調整部２６６ｑは、ｑ軸電流誤差Δiqに基づいたＰＩ演算により、ｑ軸電圧基準vqrefを算出する。
【０１３８】  ｄ軸電流基準生成部２６４は、速度フィードバック値ωFBに基づいた所定の演算により、ｄ軸電流基準idrefを生成する。
【０１３９】  減算器２６５ｄは、ｄ軸電流基準idrefからｄ軸電流フィードバック値idFBを減算し、ｄ軸電流誤差Δidを算出する。ｄ軸電流調整部２６６ｄは、ｄ軸電流誤差Δidに基づいたＰＩ演算により、ｄ軸電圧基準vdrefを算出する。
【０１４０】  ｄｑ逆変換ユニット２６７Ｖは、ｑ軸電圧基準vqrefとｄ軸電圧基準vdrefとについて、位相θを基準位相にしたｄｑ逆変換を実施する。ｄｑ逆変換は、ｄｑ変換ユニット２６２によるｄｑ変換の逆変換である。ｄｑ逆変換ユニット２６７Ｖは、ｄｑ逆変換により、インバータ電圧基準vuref、vvref、vwrefを算出する。インバータ電圧基準vuref、vvref、vwrefは、インバータ制御における電圧基準信号の一例である。
【０１４１】  ＰＷＭ制御部２６８Ｖは、例えば、インバータ電圧基準vuref、vvref、vwrefについて、所定のキャリア信号に基づいて、ＰＷＭ変換をそれぞれ実施して、ＰＭＷ変換により生成したゲートパルスを各インバータに供給する。
【０１４２】  例えば、ＰＷＭ制御部２６８Ｖは、インバータ電圧基準vurefに基づいたＰＷＭ変換により生成したゲートパルスを交流変換ユニット主回路１０の中のインバータ１１１２、１１２２、１１３２（図１）に供給する。ＰＷＭ制御部２６８Ｖは、インバータ電圧基準vvrefに基づいたＰＷＭ変換により生成したゲートパルスを交流変換ユニット主回路１０の中のインバータ１２１２、１２２２、１２３２（図１）に供給する。ＰＷＭ制御部２６８Ｖは、インバータ電圧基準vwrefに基づいたＰＷＭ変換により生成したゲートパルスを交流変換ユニット主回路１０の中のインバータ１３１２、１３２２、１３３２（図１）に供給する。
【０１４３】  インバータ制御部２６Ａは、インバータ電圧基準vwrefに基づいた電圧制御型ＰＷＭ制御により、上記の各インバータを制御する。  以上が、前述のインバータ制御部２６と共通する構成である。
【０１４４】  インバータ制御部２６Ａは、下記の構成を利用して、有効電力Pu、Pv、Pwの推定値を算出する。
【０１４５】  ｄｑ逆変換ユニット２６７Ｉは、ｑ軸電流基準iqrefとｄ軸電流基準idrefとについて、位相θを基準位相にしたｄｑ逆変換を実施する。ｄｑ逆変換ユニット２６７Iは、上記のｄｑ逆変換により、インバータ電流基準iuref、ivref、iwrefを算出する。
【０１４６】  有効電力算出ユニット２６９は、ｄｑ逆変換ユニット２６７Ｖによって算出されたインバータ電圧基準vuref、vvref、vwrefと、ｄｑ逆変換ユニット２６７Ｉによって算出されたインバータ電流基準iuref、ivref、iwrefとに基づいて、有効電力Pu、Pv、Pwをそれぞれ算出する。
【０１４７】  例えば、有効電力算出ユニット２６９は、乗算器２６９１、２６９２、２６９３を備える。乗算器２６９１は、インバータ電圧基準vurefとインバータ電流基準iurefとを掛けて、有効電力Puを算出する。乗算器２６９２は、インバータ電圧基準vvrefとインバータ電流基準ivrefとを掛けて、有効電力Pvを算出する。乗算器２６９３は、インバータ電圧基準vwrefとインバータ電流基準iwrefとを掛けて、有効電力Pwを算出する。
【０１４８】  有効電力算出ユニット２６９は、算出した有効電力Pu、Pv、Pwを、無効電力指令値作成ユニット２４に供給する。
【０１４９】  上記により、インバータ制御部２６Ａは、速度基準ωrefとフィードバック値ωFBとに基づいた速度制御の結果を、電圧基準Vrefに基づいて規格化して、ｑ軸電流基準iqrefを生成する。インバータ制御部２６Ａは、速度フィードバック値ωFBに基づいてｄ軸電流基準idrefを生成する。さらに、インバータ制御部２６は、ｑ軸電流基準iqrefと、ｄ軸電流基準idrefと、フィードバック信号としてのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力電流Iu、Iv、Iwとに基づいた電流制御を実施する。インバータ制御部２６は、電流制御の結果に基づいて生成したゲートパルスによって、交流変換ユニット主回路１０のインバータを制御する。
【０１５０】  上記の通り、インバータ制御部２６Ａは、ＰＷＭ制御に利用するために三相のインバータの出力電圧を規定するインバータ電圧基準vuref、vvref、vwrefを得る。インバータ制御部２６Ａは、さらに、有効電力の推定値を得るために三相のインバータの出力電流を推定したインバータ電流基準iuref、ivref、iwrefを得る。実際の交流変換ユニット主回路１０における各インバータの電圧と電流は、上記のインバータ電圧基準vuref、vvref、vwrefと、インバータ電流基準iuref、ivref、iwrefとに追従するように制御されるため、これらの信号から各相のインバータの有効電力を演算することができる。上記のようにインバータ制御部２６Ａは、電圧の測定値を用いることなく有効電流Pu、Pv、Pwを算出することができる。
【０１５１】（第３の実施形態）  第３の実施形態について説明する。  第１の実施形態において、電力変換装置１の複数のセルのそれぞれについて、交流電源系統ＰＳ側から変圧器、コンバータ、インバータの順に配置して、その変圧器の１次巻線をデルタ接続にした事例について説明した。本変形例では、セルの主回路に、絶縁型のＤＣ／ＤＣ変換器（間接直流変換装置）を含む。を適用し、配置の順を変更した事例について説明する。
【０１５２】  図９に、実施形態における電力変換装置１Ａの主回路構成の一例を示す。図９は、実施形態における電力変換装置１Ａの構成図である。  電力変換装置１Ａは、例えば、交流変換ユニット主回路１０と、制御部２０とに代えて交流変換ユニット主回路１０Ａと、制御部２０Ａとを備える。
【０１５３】  交流変換ユニット主回路１０Ａは、例えば、Ｕ相主回路１１Ａと、Ｖ相主回路１２Ａと、Ｗ相主回路１３Ａとを備える。Ｕ相主回路１１Ａは、単相交流変換ユニット１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａを備える。Ｖ相主回路１２Ａは、例えば、単相交流変換ユニット１２１Ａ、１２２Ａ、１２３Ａを備える。Ｗ相主回路１３Ａは、例えば、単相交流変換ユニット１３１Ａ、１３２Ａ、１３３Ａを備える。単相交流変換ユニット１１１Ａ−１１３Ａと、１２１Ａ−１２３Ａと、１３１Ａ−１３３Ａとは、同等に形成されたセルの一例であり、前述の単相交流変換ユニット１００に相当する。これらを纏めて単相交流変換ユニット１００Ａと呼ぶ。
【０１５４】  なお、Ｕ相主回路１１Ａ、Ｖ相主回路１２Ａ、及びＷ相主回路１３Ａは、Ｕ相主回路１１、Ｖ相主回路１２、及びＷ相主回路１３に対応する。
【０１５５】  例えば、Ｕ相主回路１１Ａにおいて、単相交流変換ユニット１１１Ａは、単相交流変換ユニット１１１の変圧器１１１３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５を備える。同様に、単相交流変換ユニット１１２Ａは、変圧器１１２３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１２５を備える。単相交流変換ユニット１１３Ａは、変圧器１１３３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１３５を備える。
【０１５６】  Ｖ相主回路１２Ａにおいて、単相交流変換ユニット１２１Ａは、単相交流変換ユニット１２１の変圧器１２１３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２１５を備える。同様に、単相交流変換ユニット１２２Ａは、変圧器１２２３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２２５を備える。単相交流変換ユニット１２３Ａは、変圧器１２３３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２３５を備える。
【０１５７】  Ｗ相主回路１３Ａにおいて、単相交流変換ユニット１３１Ａは、単相交流変換ユニット１３１の変圧器１３１３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１３１５を備える。同様に、単相交流変換ユニット１３２Ａは、変圧器１３２３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１３２５を備える。単相交流変換ユニット１３３Ａは、変圧器１３３３に代えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１３３５を備える。
【０１５８】  制御部２０Ａは、前述の制御部２０のインバータ制御部２６に代えてインバータ制御部２６Ｂを備える。
【０１５９】  図１０を参照して、単相交流変換ユニット１００Ａの一例について説明する。図１０は、実施形態のＵ相主回路１１Ａの構成図である。
【０１６０】  Ｕ相主回路１１Ａは、例えば、単相交流変換ユニット１１１Ａと、単相交流変換ユニット１１２Ａと、単相交流変換ユニット１１３Ａとを備える。単相交流変換ユニット１１１Ａは、少なくとも、コンバータ１１１１と、インバータ１１１２と、ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５と、を備える。
【０１６１】  ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備える。ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５は、絶縁ユニットの一例である。ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５は、単相交流変換ユニット１１１において、コンバータ１１１１と、インバータ１１１２との間に配置される。
【０１６２】  例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５は、第１変換器１１１５ａ（ＤＣ／ＡＣ変換器）と、高周波リンク１１１５ｂと、第２変換器１１１５ｃと、キャパシタ１１１５ｄと、キャパシタ１１１５ｅと、電圧センサー１１１５ｆと、電圧センサー１１１５ｇと、電流センサー１１１５ｈと、電流センサー１１１５ｉと、制御回路１１１５ｊと、入力端子１１１５ｋ、１１１５ｌと、出力端子１１１５ｍ、１１１５ｎと、個別制御ユニット１１１５ｏ、１１１５ｐとを備える。
【０１６３】  第１変換器１１１５ａは、コンバータ１１１１によって変換された直流電力に基づく直流電力（第１の直流電力）を、後述する制御回路１１１５ｊによる制御によって、第３の単相交流電力に変換して高周波リンク１１１５ｂに出力する。第１変換器１１１５ａの入力端子ｋ、ｌ間には、コンバータ１１１１の出力を平滑化するキャパシタ１１１５ｄが設けられている。なお、第３の単相交流電力の基本波の周波数は、商用の交流電力の基本波の周波数よりも高い。
【０１６４】  例えば、第１変換器１１１５ａは、前述のインバータ１１１２と同様に複数の半導体スイッチを備える。第１変換器１１１５ａの半導体スイッチには、半導体スイッチのそれぞれに並列に接続されたキャパシタが設けられている。
【０１６５】  高周波リンク１１１５ｂは、１次巻線と２次巻線とを備える変圧器を含む。高周波リンク１１１５ｂは、１次巻線に直列に接続されるリアクトル（不図示）と２次巻線に直列に接続されるリアクトル（不図示）を備えていてもよい。以下の説明では上記のリアクトルの説明を省略する。高周波リンク１１１５ｂの１次巻線は、第１変換器１１１５ａの出力端子間に接続される。高周波リンク１１１５ｂの２次巻線は、第２変換器１１１５ｃの入力端子間に接続される。高周波リンク１１１５ｂは、第１変換器１１１５ａと後述する第２変換器１１１５ｃとの間を絶縁しつつ電力を伝達する。高周波リンク１１１５ｂにより伝達される単相の交流電力は、第１の単相交流電力に基づく単相の交流電力の一例である。例えば、上記の変圧器の巻線比を１とする。
【０１６６】  第２変換器１１１５ｃは、後述する制御回路１１１５ｊによる制御によって、高周波リンク１１１５ｂにより伝達される単相の交流電力を、直流電力（第２の直流電力）に変換して出力する。第２変換器１１１５ｃの出力端子１１１５ｍ、ｎ間には、平滑用のキャパシタ１１１５ｅが設けられている。
【０１６７】  例えば、第２変換器１１１５ｃは、前述のコンバータ１１１１と同様に複数の半導体スイッチを備える。第２変換器１１１５ｃの半導体スイッチには、並列に接続されたキャパシタが設けられている。
【０１６８】  上記のように形成されたＤＣ／ＤＣ変換器１１１５は、高周波リンク１１１５ｂの作用による絶縁性を有する。
【０１６９】  電圧センサー１１１５ｆは、第１変換器１１１５ａの入力端子１１１５ｋ、ｌ間の電圧を検出する。入力端子１１１５ｋ、ｌには第１直流リンクが接続されている。電圧センサー１１１５ｆは、入力端子１１１５ｋ、ｌ間の電圧を第１直流リンクの電圧として検出する。なお、電圧センサー１１１５ｆは、前述の電圧センサー１１４１２に代わり、Ｕ相主回路１１Ａの第１直流リンクの直流電圧VD1を検出する。
【０１７０】  電圧センサー１１１５ｇは、第２変換器１１１５ｃの出力端子１１１５ｍ、ｎ間の電圧を検出する。出力端子１１１５ｍ、ｎには第２直流リンクが接続されている。電圧センサー１１１５ｇは、出力端子１１１５ｍ、ｎ間の電圧を第２直流リンクの電圧として検出する。
【０１７１】  電流センサー１１１５ｈは、例えば、コンバータ１１１１と、第１直流リンクにおけるキャパシタ１１１５ｄの接続点との間に設けられ、コンバータ１１１１と、第１直流リンクにおけるキャパシタ１１１５ｄの接続点との間に流れる電流を検出する。電流センサー１１１５ｈが検出する電流は、第１直流リンクの正極（第１極）に流れる電流に相当する。
【０１７２】  電流センサー１１１５ｉは、例えば、第２直流リンクの第１極において、キャパシタ１１１５ｅの接続点とインバータ１１１２との間に設けられ、第２直流リンクの第１極におけるキャパシタ１１１５ｅの接続点とインバータ１１１２との間に流れる電流を検出する。電流センサー１１１５ｉが検出する電流は、第２直流リンクの正極（第１極）に流れる電流に相当する。
【０１７３】  制御回路１１１５ｊは、電圧センサー１１１５ｆ、１１１５ｇの検出結果と、電流センサー１１１５ｈ、１１１５ｉの検出結果と、所望の直流電力を変換するための指令とに基づいて、第１変換器１１１５ａと、第２変換器１１１５ｃとを制御する。なお、図１０において、制御回路１１１５ｊと、電圧センサー１１１５ｆ、１１１５ｇと、電流センサー１１１５ｈ、１１１５ｉとの間の接続の表記を一部省略する。
【０１７４】  ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５の入力のキャパシタ１１１５ｄの直流電圧は、前述の実施例と同様、所望の直流電圧の目標値になるようコンバータ１１１１により制御される。第２変換器１１１５ｃの出力電圧が目標値になるよう、制御回路１１１５ｊは、ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５が高周波リンク１１１５ｂを通じて送る有効電力を制御する。
【０１７５】  具体的には、例えば、制御回路１１１５ｊは、第１変換器１１１５ａが生成した高周波電圧の実効値と、第２変換器１１１５ｃが生成した高周波電圧の実効値とが一致するように、第１変換器１１１５ａと第２変換器１１１５ｃとに供給するゲートパルスのパルス幅α、βを設定する。制御回路１１１５ｊは、第１直流リンクから第２直流リンクに、所望の直流電力が流れるように二つの高周波電圧の位相差θＨＦＬを設定する。制御回路１１１５ｊは、設定したパルス幅α、βと、位相差θＨＦＬに基づいた制御信号φ１、φ２を生成する。制御回路１１１５ｊは、設定した制御信号φ１を、個別制御ユニット１１１５ｏに送り、個別制御ユニット１１１５ｏによって第１変換器１１１５ａを制御する。制御回路１１１５ｊは、設定した制御信号φ２を、個別制御ユニット１１１５ｐに送り、個別制御ユニット１１１５ｐによって第２変換器１１１５ｃを制御する。
【０１７６】  個別制御ユニット１１５ｏ、１１１５ｐは、例えば、図示しないＰＷＭ制御部と、ゲートパルス生成部を備える。上記のＰＷＭ制御部と、ゲートパルス生成部は、前述のＵ相個別制御ユニット２１１におけるＰＷＭ制御部２１１１と、ゲートパルス生成部２１１２と同等であって良い。なお、個別制御ユニット１１５ｏ、１１１５ｐは、制御回路１１１５ｊとの間が電気的に絶縁された状態で、制御回路１１１５ｊと通信可能に接続されている。
【０１７７】  単相交流変換ユニット１１１Ａ内の主回路に係る各ユニットの接続は、下記の通りである。例えば、単相交流変換ユニット１１１Ａの入力端子Ｔｉ＿１１１Ａは、コンバータ１１１１の入力端子を兼ねる。コンバータ１１１１の出力端子には、第１直流リンクを介してＤＣ／ＤＣ変換器１１１５の入力端子１１１５ｋ、ｌが接続される。ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５の出力端子１１１５ｍ、ｎには、第２直流リンクを介してインバータ１１１２の入力端子が接続される。インバータ１１１２の出力端子は、単相交流変換ユニット１１１Ａの出力端子Ｔｏ＿１１１Ａを兼ねる。
【０１７８】  Ｕ相主回路１１Ａの場合、セル内に設けられた絶縁ユニットの位置が前述のＵ相主回路１１とは異なる。Ｕ相主回路１１Ａには、コンバータ１１１１とインバータ１１１２の間にＤＣ／ＤＣ変換器１１１５が設けられており、コンバータ１１１１とインバータ１１１２が絶縁されている。図に示すＵ相個別制御ユニット２１１Ａ、２１２Ａ、２１３Ａとコンバータ制御ユニット２５との間が絶縁され、かつ通信可能に接続されている。Ｖ相主回路１２Ａに対応して設けられているＶ相個別制御ユニット２２１Ａ、２２２Ａ、２２３Ａと、Ｗ相主回路１３Ａに対応して設けられているＷ相個別制御ユニット２３１Ａ、２３２Ａ、２３３Ａとについても、Ｕ相主回路１１の場合と同様である。
【０１７９】  制御回路１１１５ｊは、電圧センサー１１１５ｆから供給されたＵ相主回路１１Ａの第１直流リンクの直流電圧VD1を中継して、線間コンバータ制御ユニット２５１の参照波生成部２５１１に出力する。実施形態の線間コンバータ制御ユニット２５１は、これを受けて、参照波生成部２５１１によって参照波を生成する。なお、電圧センサー１１１５ｆ、１１２５ｆ、１１３５ｆは、前述の図４における電圧センサー１１４１２、１１４２２、１１４３４に代わって、直流電圧VD1、VD2、VD3をそれぞれ検出する。制御回路１１１５ｊ、１１２５ｊ、１１３５ｊは、直流電圧VD1、VD2、VD3を中継して、コンバータ制御ユニット２５に供給する。
【０１８０】  上記は、Ｕ相主回路１１Ａの単相交流変換ユニット１１１Ａを、一例として示すものである。
【０１８１】  単相交流変換ユニット１１２Ａは、少なくとも、コンバータ１１２１と、インバータ１１２２と、ＤＣ／ＤＣ変換器１１２５と、を備える。
【０１８２】  例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器１１２５は、第１変換器１１２５ａと、高周波リンク１１２５ｂと、第２変換器１１２５ｃと、キャパシタ１１２５ｄと、キャパシタ１１２５ｅと、電圧センサー１１２５ｆと、電圧センサー１１２５ｇと、電流センサー１１２５ｈと、電流センサー１１２５ｉと、制御回路１１２５ｊと、入力端子１１２５ｋ、１１２５ｌと、出力端子１１２５ｍ、１１２５ｎと、個別制御ユニット１１２５ｏ、１１２５ｐとを備える。少なくとも、第１変換器１１２５ａと、高周波リンク１１２５ｂと、第２変換器１１２５ｃとを備えるＤＣ／ＤＣ変換器１１２５は、ＤＣ／ＤＣ変換器の一例である。
【０１８３】  単相交流変換ユニット１１３Ａは、少なくとも、コンバータ１１３１と、インバータ１１３２と、ＤＣ／ＤＣ変換器１１３５と、を備える。
【０１８４】  例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器１１３５は、第１変換器１１３５ａと、高周波リンク１１３５ｂと、第２変換器１１３５ｃと、キャパシタ１１３５ｄと、キャパシタ１１３５ｅと、電圧センサー１１３５ｆと、電圧センサー１１３５ｇと、電流センサー１１３５ｈと、電流センサー１１３５ｉと、制御回路１１３５ｊと、入力端子１１３５ｋ、１１３５ｌと、出力端子１１３５ｍ、１１３５ｎと、個別制御ユニット１１３５ｏ、１１３５ｐとを備える。
【０１８５】  単相交流変換ユニット１１２Ａと単相交流変換ユニット１１３Ａは、単相交流変換ユニット１１１Ａと同等に形成される。単相交流変換ユニット１１２Ａと単相交流変換ユニット１１３Ａの詳細は、単相交流変換ユニット１１２Ａの説明を参照する。
【０１８６】  以上の説明は、主にＵ相主回路１１Ａに関するものであるが、Ｖ相主回路１２ＡとＷ相主回路１３Ａについても同等である。
【０１８７】  上記以外の説明は、前述の電力変換装置１の説明を参照する。電力変換装置１Ａは、前述の電力変換装置１と同様の制御により、所望の電力を変換することができる。
【０１８８】  実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５を用いて電力変換装置１Ａの入力側と出力側を絶縁することで、絶縁型の電力変換装置１Ａを提供する。電力変換装置１Ａは、単相交流変換ユニット１１１Ａ−１１３Ａと、単相交流変換ユニット１２１Ａ−１２３Ａと、単相交流変換ユニット１３１Ａ−１３３Ａとの組み合わせにより交流電源系統ＰＳ側の接続をデルタ接続にしたことにより、第１の実施形態に示した手法の無効電力制御が可能となり、電力変換装置１Ａの出力端子からの有効電力が三相間でアンバランス（imbalance）であっても、交流電源系統ＰＳからはバランスした有効電力を受けることができる。
【０１８９】（第３の実施形態の第１変形例）  第３の実施形態の第１変形例について説明する。  第３の実施形態において、電力変換装置１Ａの出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷの有効電力を制御に利用する事例について説明した。本変形例の電力変換装置１Ｂは、これに代えて、各セルの第１直流リンクを介して伝搬する直流電力を制御に利用する。以下、これについて説明する。
【０１９０】  図１１は、第３の実施形態の第１変形例の電力変換装置１Ｂに係る有効電力の算出について説明するための図である。図１１に示す範囲は、電力変換装置１Ｂのうち有効電力の算出に関する部分を模式化したものである。
【０１９１】  電力変換装置１Ｂは、前述のＵ相主回路１１Ａと、Ｖ相主回路１２Ａと、Ｗ相主回路１３Ａとに代えてＵ相主回路１１Ｂと、Ｖ相主回路１２Ｂと、Ｗ相主回路１３Ｂとを備える。Ｕ相主回路１１Ｂは、Ｕ相主回路１１Ａに対して例えば加算器１１４４Ａをさらに備える。Ｕ相主回路１１Ｂと、Ｖ相主回路１２Ｂと、Ｗ相主回路１３Ｂにおける有効電力の算出に関係する範囲以外は、Ｕ相主回路１１Ａと、Ｖ相主回路１２Ａと、Ｗ相主回路１３Ａと同様である。
【０１９２】  本変形例のＵ相主回路１１Ｂは、Ｕ相の有効電力を算出するために、Ｕ相主回路１１Ｂにおける電圧センサー１１１５ｆと電流センサー１１１５ｈの組と、電圧センサー１１２５ｆと電流センサー１１２５ｈの組と、電圧センサー１１３５ｆと電流センサー１１３５ｈの組とを利用する。
【０１９３】  制御回路１１１５ｊは、電圧センサー１１１５ｆによって検出された第１直流リンクの直流電圧VD1と電流センサー１１１５ｈによって検出された直流電流とを掛けて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５Ａが変換した電力を算出する。算出された電力を有効電力Pu1と呼ぶ。
【０１９４】  制御回路１１２５ｊは、電圧センサー１１２５ｆによって検出された第１直流リンクの直流電圧VD2と電流センサー１１２５ｈによって検出された直流電流とを掛けて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１２５Ａが変換した電力を算出する。算出された電力を有効電力Pu2と呼ぶ。
【０１９５】  制御回路１１３５ｊは、電圧センサー１１３５ｆによって検出された第１直流リンクの直流電圧VD1と電流センサー１１３５ｈによって検出された直流電流とを掛けて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１３５Ａが変換した電力を算出する。算出された電力を有効電力Pu3と呼ぶ。
【０１９６】  加算器１１４４Ａは、各セルの有効電力Pu1、Pu2、Pu3を加算し、その和を出力端子ＴＵの有効電力Puに代えて、無効電力指令値作成ユニット２４に出力する。なお、制御回路１１５ｊと、制御回路１１２５ｊと、制御回路１１３５ｊは、演算ユニットの一例である。
【０１９７】  上記は、Ｕ相の有効電力の算出についての説明であるが、Ｖ相とＷ相の場合についても同様である。Ｖ相主回路１２Ｂは、出力端子ＴＶの有効電力Pvを算出する。Ｗ相主回路１３Ｂは、出力端子ＴＷの有効電力Pwを算出する。有効電力Pvと有効電力Pwは、同様に無効電力指令値作成ユニット２４に出力される。
【０１９８】  本変形例の場合、Ｕ相主回路１１Ｂの第１直流リンクにおける電流センサー１１１５ｈが設けられた位置は、キャパシタ１１１５ｄが第１直流リンクに接続されている接続点よりも、コンバータ１１１１側によった位置である。この場合、電流センサー１１１５ｈは、コンバータ１１１１からキャパシタ１１１５ｄに流れる直流電流を測定できる。電流センサー１１１２５ｈと電流センサー１１１３５ｈとについても電流センサー１１１５ｈと同様である。
【０１９９】  上記の変形例によれば、第１直流リンクに流れる電流に基づいて、各相に出力される有効電力を算出することができる。
【０２００】  なお、上記の電流センサー１１１１５ｈの位置をＤＣ／ＤＣ変換器１１３５Ａの出力側に代えて、第２直流リンクにおいて第２変換器１１１５ｃからキャパシタ１１１５ｅへ流れる電流を測定しても良い。
【０２０１】（第３の実施形態の第２変形例）  第３の実施形態の第１変形例の電力変換装置１Ｂが、各セルの第１直流リンクを介して伝搬する直流電力を制御に利用する事例について説明した。本変形例の電力変換装置１Ｃは、これに代えて、各セルの第２直流リンクを介して伝搬する直流電力を制御に利用する。以下、これについて説明する。
【０２０２】  図１２は、第３の実施形態の第２変形例の電力変換装置１Ｃに係る有効電力の算出について説明するための図である。図１２に示す範囲は、電力変換装置１Ｃのうち有効電力の算出に関する部分を模式化したものである。
【０２０３】  電力変換装置１Ｃは、前述のＵ相主回路１１Ａと、Ｖ相主回路１２Ａと、Ｗ相主回路１３Ａに代えてＵ相主回路１１Ｃと、Ｖ相主回路１２Ｃと、Ｗ相主回路１３Ｃとを備える。Ｕ相主回路１１Ｃは、Ｕ相主回路１１Ａに対して例えば加算器１１４４Ａをさらに備える。Ｕ相主回路１１Ｃと、Ｖ相主回路１２Ｃと、Ｗ相主回路１３Ｃにおける有効電力の算出に関係する範囲以外は、Ｕ相主回路１１Ａと、Ｖ相主回路１２Ａと、Ｗ相主回路１３Ａと同様である。
【０２０４】  本変形例のＵ相主回路１１Ｃは、Ｕ相の有効電力を算出するために、Ｕ相主回路１１Ｃにおける電圧センサー１１１５ｇと電流センサー１１１５ｉの組と、電圧センサー１１２５ｇと電流センサー１１２５ｉの組と、電圧センサー１１３５ｇと電流センサー１１３５ｉの組とを利用する。
【０２０５】  制御回路１１１５ｊは、電圧センサー１１１５ｇによって検出された第１直流リンクの直流電圧VD1と電流センサー１１１５ｉによって検出された直流電流とを掛けて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１１５Ａが変換した電力を算出する。算出された電力を有効電力Pu1と呼ぶ。
【０２０６】  制御回路１１２５ｊは、電圧センサー１１２５ｇによって検出された第１直流リンクの直流電圧VD2と電流センサー１１２５ｉによって検出された直流電流とを掛けて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１２５Ａが変換した電力を算出する。算出された電力を有効電力Pu2と呼ぶ。
【０２０７】  制御回路１１３５ｊは、電圧センサー１１３５ｇによって検出された第１直流リンクの直流電圧VD1と電流センサー１１３５ｉによって検出された直流電流とを掛けて、ＤＣ／ＤＣ変換器１１３５Ａが変換した電力を算出する。算出された電力を有効電力Pu3と呼ぶ。
【０２０８】  加算器１１４４Ａは、各セルの有効電力Pu1、Pu2、Pu3を加算し、その和を出力端子ＴＵの有効電力Puに代えて、無効電力指令値作成ユニット２４に出力する。なお、制御回路１１５ｊと、制御回路１１２５ｊと、制御回路１１３５ｊは、演算ユニットの一例である。
【０２０９】  上記は、Ｕ相の有効電力の算出についての説明であるが、Ｖ相とＷ相の場合についても同様である。Ｖ相主回路１２Ｃは、出力端子ＴＶの有効電力Pvを算出する。Ｗ相主回路１３Ｃは、出力端子ＴＷの有効電力Pwを算出する。有効電力Pvと有効電力Pwは、同様に無効電力指令値作成ユニット２４に出力される。
【０２１０】  本変形例の場合、Ｕ相主回路１１Ｃの第２直流リンクにおける電流センサー１１１５ｉが設けられた位置は、キャパシタ１１１５ｅが第２直流リンクに接続されている接続点よりも、インバータ１１１２側によった位置である。この場合、電流センサー１１１５ｉは、キャパシタ１１１５ｅからインバータ１１１２に流れる直流電流を測定できる。電流センサー１１１２５ｉと電流センサー１１１３５ｉとについても電流センサー１１１５ｉと同様である。
【０２１１】  上記の変形例によれば、第２直流リンクに流れる電流に基づいて、各相に出力される有効電力を算出することができる。
【０２１２】  なお、上記の電流センサー１１１１５ｉの位置をＤＣ／ＤＣ変換器１１３５Ａの入力側に代えて、第１直流リンクにおいてキャパシタ１１１５ｄから第１変換器１１１５ａへ流れる電流を測定しても良い。
【０２１３】  なお、交流電源系統ＰＳ側の線間電圧と線間電流に基づいて算出した有効電力を制御に用いてもよく、インバータ制御部２６Ｂ内の電圧基準信号と電流基準信号に基づいて算出した有効電力を制御に用いてもよい。詳細は先に説明した事例と同様なので、詳細は省略する。
【０２１４】  以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電力変換装置１は、複数の単相交流変換ユニット１００と、制御部２０と、交流電力入力端子（入力端子ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ）と、交流電力出力端子（出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷ）とを備える。単相交流変換ユニット１００は、少なくとも、コンバータ１１１１と、インバータ１１１２と、変圧器１１１３と、を備える。コンバータ１１１１は、電圧型として形成され、スイッチング素子ＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄのスイッチングにより、前記第１の三相交流電力に基づく単相の交流電力を直流電力に変換してキャパシタ１１１４に出力する。インバータ１１１２は、スイッチング素子ＳＤ２ａ−ＳＤ２ｄのスイッチングにより、コンバータ１１１１によって変換された直流電力に基づく直流電力を第２の単相交流電力に変換して単相交流変換ユニット１００の出力端子に出力する。変圧器１１１３は、単相交流変換ユニット１００の入力端子と出力端子の間を絶縁しつつ電力を伝達して、少なくともインバータ１１１２に電力を供給する。
【０２１５】  単相交流変換ユニット１１１（第１単相交流変換ユニット）は、第１の三相交流のＡ相とＢ相との線間（Ａ−Ｂ）に入力端子が接続される。単相交流変換ユニット１１２（第２単相交流変換ユニット）は、第１の三相交流のＢ相とＣ相との線間（Ｂ−Ｃ）に接続される。単相交流変換ユニット１１３（第３単相交流変換ユニット）は、第１の三相交流のＣ相とＡ相との線間（Ｃ−Ａ）に接続される。単相交流変換ユニット１１１と、単相交流変換ユニット１１２と、単相交流変換ユニット１１３は、交流電源系統ＰＳに対するデルタ接続型負荷を形成する。少なくとも単相交流変換ユニット１１１と、単相交流変換ユニット１１２と、単相交流変換ユニット１１３は、夫々の出力端子が互いに直列に接続された組を成す。第１の組と、第１の組とは異なる第２の組と第３の組とがスター接続型の電源の各相を形成する。
【０２１６】  制御部２０は、少なくともスイッチング素子ＳＤ１ａ−ＳＤ１ｄ、ＳＤ２ａ−ＳＤ２ｄのそれぞれを、導通させるオン状態と遮断させるオフ状態の何れかに制御する。制御部２０は、有効電力取得ユニット３１、３２、３３と、無効電力指令値作成ユニット２４と、コンバータ制御ユニット２５とを備える。有効電力取得ユニット３１、３２、３３は、第２の三相交流の出力端子からモータ２側に供給されている有効電力に関する値を取得する。無効電力指令値作成ユニット２４は、有効電力取得ユニット３１、３２、３３によって取得された有効電力に関する値に基づき、交流電力入力端子から交流電源系統ＰＳに出力する無効電力を指定する無効電力指令値を作成する。コンバータ制御ユニット２５は、無効電力指令値に基づいて、無効電力指令値が供給されるコンバータ１１１１の無効電力を制御する。これにより、電力変換装置１は、電力変換装置１の負荷側に供給される有効電力の各相間の不平衡が、交流電源系統ＰＳ側に影響することを軽減させることができる。
【０２１７】  なお、上記の制御部２０は、例えば、図示されない記憶部と、ＣＰＵ（central processing unit）と、駆動部と、取得部とを備える。記憶部と、ＣＰＵと、駆動部と、取得部は、例えばＢＵＳを介して制御部内で接続されている。記憶部は、半導体メモリを含む。ＣＰＵは、ソフトウェアプログラムに従い、所望の処理を実行するプロセッサを含む。駆動部は、ＣＰＵの制御に従い、電力変換装置１の各部に対する制御信号を生成する。取得部は、各電流センサーと各電圧センサーの検出結果を取得する。例えば、制御部２０のＣＰＵは、取得部によって取得した電流センサーと電圧センサーの検出結果に基づいて、駆動部によって各相の主回路を制御する。制御部２０は、その処理の一部または全部を上記のようにソフトウェアプログラムの処理により実現されてもよく、これに代わりハードウェアによって実現されてもよい。また、制御部２０を適宜分割して構成してよく、これによって回路の絶縁性を確保してよい。
【０２１８】  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同様に、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ものである。
【０２１９】  なお、以上の実施形態の説明では、各セルのコンバータ、インバータ、及び絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器として２レベルの単相自励変換器を含むものを例示したが、各セルのコンバータ、インバータ、及び絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器は、これに制限されず、３レベルやそれ以上の任意のレベルの単相自励変換器であってよい。その場合には、レベル数に見合った数のキャパシタを設けるとよい。
【０２２０】  各セルのコンバータ、インバータ、及び絶縁形ＤＣ／ＤＣ変換器として、フルブリッジ型の一例を示したが、これに制限されず、適宜構成を変更してよい。
【０２２１】  第２の三相交流のＵ相に対応付けられた変圧器１１１３、１１２３、１１３３は、互いに磁気結合していなくてよい。上記の場合、変圧器１１１３、１１２３、１１３３の１次巻線は、単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３ごとに互いに独立して構成できる。これに代えて、第２の三相交流のＵ相に対応付けられた単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３を磁気結合して形成してもよい。この場合、変圧器１１１３、１１２３、１１３３の１次巻線は、単相交流変換ユニット１１１、１１２、１１３に共用されるように形成されていてもよい。
【符号の説明】
【０２２２】１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…電力変換装置、２…モータ、３…電動機駆動システム、１０…交流変換ユニット主回路、１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ…Ｕ相主回路、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…Ｖ相主回路、１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ…Ｗ相主回路、２０…制御部、２１、２２、２３…個別制御ユニット、２４…無効電力指令値作成ユニット、２５…コンバータ制御ユニット（無効電力制御ユニット）、２６、２６Ａ、２６Ｂ…インバータ制御部、３１、３２、３３…有効電力取得ユニット、１００、１００Ａ…単相交流変換ユニット、２１１−２１３…Ｕ相個別制御ユニット、２２１−２２３…Ｖ相個別制御ユニット、２３１−２３３…Ｗ相個別制御ユニット、２５１−２５３…線間コンバータ制御ユニット、４１、５１電流電圧検出回路、３１１、３２１、３３１、１１４１１、１１４２１、１１４３１、１１５１…電流センサー、３１２、３２２、３３２、１１４１２、１１４２２、１１４３２、１１５２…電圧センサー、３１３、３２３、３３３有効電力算出ユニット、１１１１、１１２１、１１３１…コンバータ、１１１２、１１２２、１１３２…インバータ、１１１３、１１２３、１１３３…変圧器、１１１４、１１２４、１１３４…キャパシタ、１１１５、１１２５、１１３５…ＤＣ／ＤＣ変換器
【要約】電力変換装置（１）において、第１の三相交流の第１相と第２相との線間に接続される第１単相交流変換ユニット（１１１−１１３）と、第１の三相交流の第２相と第３相との線間に接続される第２単相交流変換ユニット（１２１−１２３）と、第１の三相交流の第３相と第１相との線間に接続される第３単相交流変換ユニット（１３１−１３３）は、交流電源系統（ＰＳ）に対するデルタ接続型負荷を形成する。前記第１単相交流変換ユニット（１１１−１１３）のそれぞれの出力端子が互いに直列に接続された第１の組を形成し、前記第１の組と、前記第１の組とは異なる第２の組と第３の組とがスター接続型の電源の各相を形成する。無効電力制御ユニット（２５）は、取得された有効電力に関する値に基づいて作成された無効電力指令値に基づいて、各単相交流変換ユニットのコンバータ（１１１１−１１３１、１２１１−１２３１、１３１１−１３３１）の無効電力を制御する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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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