(57)【要約】【課題】三相電力変換装置のソフトスイッチングを容易に行うことが困難であった。【解決手段】三相電力変換装置の第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に補助ダイオ−ドＤａを介して第１の巻線Ｎ１を接続する。第１の巻線Ｎ１に電磁結合された第２及び第３の巻線Ｎ２，Ｎ３を設ける。第２及び第３の巻線Ｎ２、Ｎ３の一端を第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂに接続する。第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃと第２の巻線Ｎ２の他端との間に第１、第２及び第３の共振リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３を介して第７、第９及び第１１のスイッチＱ７、Ｑ９、Ｑ１１をそれぞれ接続する。第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃと第３の巻線Ｎ３の他端との間に、第１、第２、及び第３の共振リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３を介して第８、第１０及び第１２のスイッチＱ８，Ｑ１０，Ｑ１２をそれぞれ接続する。【選択図】    図５
2004187330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）と、
第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第１のスイッチ（Ｑ１）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第２のスイッチ（Ｑ２）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第３のスイッチ（Ｑ３）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第４のスイッチ（Ｑ４）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第５のスイッチ（Ｑ５）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第６のスイッチ（Ｑ６）と、
前記第１及び第２のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第１相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ１  、又はＣ２  、又はＣ１  及びＣ２  ）と、
前記第３及び第４のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第２相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ３、  又はＣ４、  又はＣ３及びＣ４  ）と、
前記第５及び第６のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第３相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ５  、又はＣ６  、又はＣ５及びＣ６  ）と、
前記第１の交流端子（２ａ）にその一端が接続された第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）と、
前記第２の交流端子（２ｂ）にその一端が接続された第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）と、
前記第３の交流端子（２ｃ）にその一端が接続された第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）と、
補助ダイオード（Ｄａ  ）を介して前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に接続されたトランスの第１の巻線（Ｎ１  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第１の直流端子（１ａ）に接続された第２の巻線（Ｎ２  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第２の直流端子（１ｂ）に接続された第３の巻線（Ｎ３  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）の他端との間に接続された第７のスイッチ（Ｑ７  ）と、
前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）の他端と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第８のスイッチ（Ｑ８  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）の他端との間に接続された第９のスイッチ（Ｑ９  ）と、
前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）の他端と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１０のスイッチ（Ｑ１０）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）の他端との間に接続された第１１のスイッチ（Ｑ１１）と、
前記第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）の他端と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１２のスイッチ（Ｑ１２）と、
前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間の直流電圧を三相交流電圧に変換又は前記第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三相交流電圧を直流電圧に変換するように前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをソフトスイッチングさせるように前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）をオン・オフ制御する制御回路（４）と
から成る三相電力変換装置。
【請求項２】
更に、前記第１及び第２の直流端子間（１ａ、１ｂ）に別の補助ダイオード（Ｄｂ）  を介して接続され且つ前記第１、第２及び第３の巻線（Ｎ１  、Ｎ２  、Ｎ３  ）に電磁結合され且つ前記第１の巻線（Ｎ１  ）と反対の極性を有している第４の巻線（Ｎ４  ）を備えていることを特徴とする請求項１記載の三相電力変換装置。
【請求項３】
前記第２及び第３の巻線（Ｎ２  、Ｎ３  ）は互いに反対の極性を有していることを特徴とする請求項２記載の三相電力変換装置。
【請求項４】
第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）と、
第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第１のスイッチ（Ｑ１）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第２のスイッチ（Ｑ２）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第３のスイッチ（Ｑ３）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第４のスイッチ（Ｑ４）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第５のスイッチ（Ｑ５）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第６のスイッチ（Ｑ６）と、
前記第１及び第２のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第１相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ１  、又はＣ２、又はＣ１  及びＣ２  ）と、
前記第３及び第４のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第２相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ３  、又はＣ４、又はＣ３及びＣ４  ）と、
前記第５及び第６のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第３相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ５、又はＣ６、又はＣ５及びＣ６  ）と、
補助ダイオード（Ｄａ  ）を介して前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に接続されたトランスの第１の巻線（Ｎ１  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第１の直流端子（１ａ）に接続された第２の巻線（Ｎ２  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第２の直流端子（１ｂ）に接続された第３の巻線（Ｎ３  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）に直列に接続された第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）と、
前記第３の巻線（Ｎ３  ）に直列に接続された第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）と前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）とから成る第１の直列回路から前記第１の交流端子（２ａ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の直列回路と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第７のスイッチ（Ｑ７  ）と、
前記第１の交流端子（２ａ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）と前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）とから成る第２の直列回路に向って電流を流す方向性を有して前記第１の交流端子（２ａ）と前記第２の直列回路との間に接続された第８のスイッチ（Ｑ８  ）と、
前記第１の直列回路から前記第２の交流端子（２ｂ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の直列回路と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第９のスイッチ（Ｑ９  ）と、
前記第２の交流端子（２ｂ）から前記第２の直列回路に向って電流を流す方向性を有して前記第２の交流端子（２ｂ）と前記第２の直列回路との間に接続された第１０のスイッチ（Ｑ１０）と、
前記第１の直列回路から前記第３の交流端子（２ｃ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の直列回路と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第１１のスイッチ（Ｑ１１）と、
前記第３の交流端子（２ｃ）から前記第２の直列回路に向って電流を流す方向性を有して前記第３の交流端子（２ｃ）と前記第２の直列回路との間に接続された第１２のスイッチ（Ｑ１２）と、
前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間の直流電圧を三相交流電圧に変換又は前記第１、第２、及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三相交流電圧を直流電圧に変換するように前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをソフトスイッチングさせるように前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）をオン・オフ制御する制御回路（４）と
から成る三相電力変換装置。
【請求項５】
更に、前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に別の補助ダイオード（Ｄｂ  ）を介して接続され且つ前記第１、第２及び第３の巻線（Ｎ１  、Ｎ２  、Ｎ３  ）に電磁結合され且つ前記第１の巻線（Ｎ１  ）と反対の極性を有している第４の巻線（Ｎ４  ）を備えていることを特徴とする請求項４記載の三相電力変換装置。
【請求項６】
前記第２及び第３の巻線（Ｎ２、Ｎ３  ）は互いに反対の極性を有していることを特徴とする請求項５記載の三相電力変換装置。
【請求項７】
第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）と、
第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続されて第１のスイッチ（Ｑ１）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第２のスイッチ（Ｑ２）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第３のスイッチ（Ｑ３）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第４のスイッチ（Ｑ４）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第５のスイッチ（Ｑ５）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第６のスイッチ（Ｑ６）と、
前記第１及び第２のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第１相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ１  、又はＣ２、又はＣ１及びＣ２  ）と、
前記第３及び第４のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第２相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ３、又はＣ４、又はＣ３及びＣ４  ）と、
前記第５及び第６のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第３相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ５、又はＣ６、又はＣ５及びＣ６  ）と、
補助ダイオード（Ｄａ  ）及び共振リアクトル（Ｌ）を介して前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に接続されたトランスの第１の巻線（Ｎ１  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第１の直流端子（１ａ）に接続された第２の巻線（Ｎ２  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第２の交流端子（１ｂ）に接続された第３の巻線（Ｎ３  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第１の交流端子（２ａ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第７のスイッチ（Ｑ７  ）と、
前記第１の交流端子（２ａ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の交流端子（２ａ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第８のスイッチ（Ｑ８  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第２の交流端子（２ｂ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第９のスイッチ（Ｑ９  ）と、
前記第２の交流端子（２ｂ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の交流端子（２ｂ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１０のスイッチ（Ｑ１０）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第３の交流端子（２ｃ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第１１のスイッチ（Ｑ１１）と、
前記第３の交流端子（２ｃ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第３の交流端子（２ｃ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１２のスイッチ（Ｑ１２）と、
前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間の直流電圧を三相交流電圧に変換又は前記第１、第２、及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三相交流電圧を直流電圧に変換するように前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをソフトスイッチングさせるように前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）をオン・オフ制御する制御回路（４）と
から成る三相電力変換装置。
【請求項８】
更に、前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に別の補助ダイオード（Ｄｂ  ）を介して接続され且つ前記第１、第２及び第３の巻線（Ｎ１  、Ｎ２  、Ｎ３  ）に電磁結合され且つ前記第１の巻線（Ｎ１  ）と反対の極性を有している第４の巻線（Ｎ４  ）を備えていることを特徴とする請求項７記載の三相電力変換装置。
【請求項９】
前記第２及び第３の巻線（Ｎ２  、Ｎ３  ）は互いに反対の極性を有し、更に、前記第４の巻線（Ｎ４  ）に直列に別の共振リアクトル（Ｌ２）が接続されていることを特徴とする請求項８記載の三相電力変換装置
【請求項１０】
第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）と、
第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第１のスイッチ（Ｑ１）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第２のスイッチ（Ｑ２）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第３のスイッチ（Ｑ３）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第４のスイッチ（Ｑ４）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第５のスイッチ（Ｑ５）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第６のスイッチ（Ｑ６）と、
前記第１及び第２のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第１相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ１  、又はＣ２  、又はＣ１  及びＣ２  ）と、
前記第３及び第４のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第２相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ３、  又はＣ４、  又はＣ３及びＣ４  ）と、
前記第５及び第６のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第３相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ５  、又はＣ６  、又はＣ５及びＣ６  ）と、
補助ダイオード（Ｄａ  ）を介して前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に接続されたトランスの第１の巻線（Ｎ１  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第１の直流端子（１ａ）に接続された第２の巻線（Ｎ２  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第２の直流端子（１ｂ）に接続された第３の巻線（Ｎ３  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第１の交流端子（２ａ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第７のスイッチ（Ｑ７  ）と第１の共振リアクトル（Ｌ１ａ）との直列回路と、
前記第１の交流端子（２ａ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の交流端子（２ａ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第８のスイッチ（Ｑ８  ）と第２の共振リアクトル（Ｌ１ｂ）との直列回路と、
前記第２の巻線（Ｎ２）から前記第２の交流端子（２ｂ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２）の他端と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第９のスイッチ（Ｑ９  ）と第３の共振リアクトル（Ｌ２ａ）との直列回路と、
前記第２の交流端子（２ｂ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の交流端子（２ｂ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１０のスイッチ（Ｑ１０）と第４の共振リアクトル（Ｌ２ｂ）との直列回路と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第３の交流端子（２ｃ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第１１のスイッチ（Ｑ１１）と第５の共振リアクトル（Ｌ３ａ）との直列回路と、
前記第３の交流端子（２ｃ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第３の交流端子（２ｃ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１２のスイッチ（Ｑ１２）と第６の共振リアクトル（Ｌ３ｂ）との直列回路と、
前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間の直流電圧を三相交流電圧に変換又は前記第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三相交流電圧を直流電圧に変換するように前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをソフトスイッチングさせるように前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）をオン・オフ制御する制御回路（４）と
から成る三相電力変換装置。
【請求項１１】
更に、前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０  、Ｑ１１  、Ｑ１２  ）にそれぞれ直列に接続され且つ逆流を阻止する方向性を有している第１、第２、第３、第４、第５及び第６の逆流阻止ダイオード（Ｄ７  、Ｄ８  、Ｄ９  、Ｄ１０、Ｄ１１、Ｄ１２）を有することを特徴とする請求項１乃至１０記載の三相電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソフトスイッチング回路を有する三相電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】Ｒ．Ｗ．Ｄｅ  Ｄｏｎｃｋｅｒ，  Ｊ．Ｐ．Ｌｙｏｎｓ  の論文
“  Ｔｈｅ  Ａｕｘｉｌｉａｒｙ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ  Ｐｏｌｅ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  ”，  ｉｎ  Ｒｅｃ．  ＩＥＥＥ  ＬＡＳ，  １９９０，  ｐｐ．  １２２８−１２３５
三相モ−タ駆動用インバ−タ、三相交流入力通信用電源、三相無停電電源等として使用される三相ＰＷＭ型電力変換装置は、図１に示すように、直流電源１が接続された第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂと、第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃと、第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に接続された第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２の直列回路と、第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に接続された第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４の直列回路と、第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に接続された第５及び第６のスイッチＱ５、Ｑ６の直列回路と、第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６に逆方向並列に接続された第１、第２、第３、第４、第５及び第６のダイオ−ドＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６と、第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に接続された直流電圧安定化用コンデンサＣｏとから成る。なお、第１〜第６のダイオ−ドＤ１〜Ｄ６は一般的には第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６の内蔵又は寄生ダイオ−ドである。
【０００３】
第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂの直流電圧を三相交流電圧に変換する時には、第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃに三相負荷回路（図示せず）を接続する。第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃの三相交流電圧を直流電圧に変換する時には、直流電源１の代りに直流負荷回路（図示せず）を接続する。
【０００４】
第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６は周知のインバ−タ制御方法に従ってオン・オフ制御される。図２（Ａ）（Ｂ）は図１の第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２のオン・オフ制御信号を示し、（Ｃ）（Ｄ）は電圧Ｖｑ１、Ｖｑ２、及び電流Ｉｑ１、Ｉｑ２を示す。図２（Ａ）（Ｂ）に示すように第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２は所定のデットタイムｔ２〜ｔ３、ｔ６〜ｔ７を有して交互にオン・オフ制御される。例えば図２（Ａ）に示すようにｔ２時点で第１のスイッチＱ１がタ−ンオフ制御されると、この第１のスイッチＱ１の実線で示す電流Ｉｑ１及び点線で示す端子電圧Ｖｑ１は図２（Ｃ）に示すように変化する。即ち、ｔ２時点から第１のスイッチＱ１の端子電圧Ｖｑ１が徐々に上昇し、この端子電圧Ｖｑ１が直流電源１の端子電圧Ｖｓよりも高くなった時点から電流Ｉｑ１が減少する。なお、図２（Ｃ）の電流Ｉｑ１  は第１のスイッチＱ１の電流と第１のダイオ−ドＤ１の電流の合成を示し、図２（Ｄ）の電流Ｉｑ２は第２のスイッチＱ２の電流と第２のダイオ−ドＤ２の電流の合成を示す。第１のスイッチＱ１の端子電圧Ｖｑ１の上昇に伴い第２のスイッチＱ２の点線で示す端子電圧Ｖｑ２は低下する。この端子電圧Ｖｑ２が零になると、電流Ｉｑ２が第２のダイオ−ドＤ２を通って流れ始める。即ち。図１の第１〜第３の交流端子２ａ〜２ｃに接続される負荷が誘電性負荷であり、第２のダイオ−ドＤ２を通る負方向電流が流れる。図２（Ｂ）に示すようにｔ３時点で第２のスイッチＱ３がタ‐ンオン制御される。しかし、図２の例では第２のダイオ−ドＤ２を通って負方向電流が流れているので、第２のスイッチＱ２には電流が流れない。第１のスイッチＱ１の電圧Ｖｑ１はｔ３近傍でサ−ジ電圧となる。第２のスイッチＱ２はｔ６でタ‐ンオフ制御されている。しかし、第２のスイッチＱ２のオフ制御に無関係に第２のダイオ−ドＤ２を通って負方向に電流Ｉｑ２が流れ続ける。ｔ７時点で第１のスイッチＱ１をタ‐ンオン制御すると、第１のスイッチＱ１の電圧Ｖｑ１が下がり、同時に電流Ｉｑ１が立ち上がる。これにより、第２のダイオ−ドＤ２の電流が零に向って変化する。第２のダイオ−ドＤ２の電流が負から正になったところで、第２のダイオ−ドＤ２に逆向きの電流（第２のスイッチＱ２と第２のダイオ−ドＤ２との合成電流Ｉｑ２としては正方向電流）が流れ、その後、この電流が減少する。
以上、第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２が関係する第１相の動作を説明したが、第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４が関係する第２相の動作、第５及び第６のスッチＱ５、Ｑ６が関係する第３相の動作も第１相と同様に生じる。
【０００５】
ところで、図１の電力変換装置では、図２（Ｂ）に示すように、ｔ２時点の第１のスイッチＱ１のタ‐ンオフ時にサ−ジ電圧が発生する。また、ｔ７時点で第１のスイッチＱ１をタ‐ンオン制御すると、サ−ジ電流が流れ、且つ第２のダイオ−ドＤ２のダイオ−ドリカバリ電圧サ−ジが発生する。また、第１のスイッチＱ１のタ−ンオフ及びタ−ンオン期間に電圧Ｖｑ１と電流Ｉｑ１とが同時に発生し、これ等の積に相当するスイッチング損失が生じる。
【０００６】
図１の電力変換装置の欠点を解決するための技術として例えば前記非特許文献１によって図３に示すようにソフトスイッチング回路を付加した電力変換装置が知られている。図３の電力変換装置は、図１の電力変換装置に第１〜第６の共振コンデンサＣ１〜Ｃ６、第１〜第３の共振リアクトルＬ１〜Ｌ３、転流用の第７〜第１２のスイッチＱ７〜Ｑ１２、第７〜第１２のダイオ−ドＤ７〜Ｄ１２、第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂを付加し、この他は図１と同一に形成したものである。第１〜第６の共振コンデンサＣ１〜Ｃ６は第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６に並列に接続されている。第１、第２及び第３のリアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の一端は第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃに接続されている。第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂの直列回路は第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に接続されている。電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂは直流電源１の端子電圧Ｖｓを１／２に分割する。第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂの相互接続点即ち分圧点Ｐと第１の共振リアクトルＬ１の他端との間に、第７のスイッチＱ７と第７のダイオ−ドＤ７との直列回路、及びこれと反対方向の電流を流すための第８のスイッチＱ８と第８のダイオ−ドＤ８との直列回路とが接続されている。分圧点Ｐと第２の共振リアクトルＬ２の他端との間に、第９のスイッチＱ９と第９のダイオ−ドＤ９との直列回路及びこれと反対方向の電流を流すための第１０のスイッチＱ１０と第１０のダイオ−ドＤ１０との直列回路が接続されている。分圧点Ｐと第３の共振リアクトルＬ３の他端との間に、第１１のスイッチＱ１１と第１１のダイオ−ドＤ１１との直列回路、及びこれと反対方向の電流を流すための第１２のスイッチＱ１２と第１２のダイオ−ドＤ１２との直列回路が接続されている。
【０００７】
図４は図３の電力変換装置の第１相部分の動作を示す。図３の第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２は図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、図２（Ａ）（Ｂ）と同様にオン・オフ制御されている。図４（Ｃ）に示すように第８のスイッチＱ８は、第１のスイッチＱ１のタ−ンオフ時のソフトスイッチングを達成するために第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２のデットタイムｔ２〜ｔ３を含むｔ１〜ｔ４期間にオン制御される。又、図４（Ｄ）に示すように第７のスイッチＱ７は、第１のスイッチＱ１のタ−ンオン時のソフトスイッチングを達成するために、第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２のデットタイムｔ６〜ｔ７を含むｔ５〜ｔ８期間にオン制御される。
【０００８】
図４のｔ１よりも前の期間では第１のスイッチＱ１がオンであり、交流電流が第１のスイッチＱ１を通って第１の交流端子２ａに向って流れる。ｔ１時点で第８のスイッチをタ−ンオンすると、第１の共振リアクトルＬ１に対してＶｓ／２の値を有する図４（Ｈ）に示す電圧ＶＬ１が印加され、第１の共振リアクトルＬ１の電流ＩＬ１が図４（Ｇ）に示すように流れ始める。これに伴って図４（Ｅ）に示す第１のスイッチＱ１の電流Ｉｑ１が増加する。ｔ２時点で第１のスイッチＱ１をタ−ンオフすると、第１のスイッチＱ１に流れていた電流によって第１の共振コンデンサＣ１が充電される。第１のスイッチＱ１の点線で示す端子電圧Ｖｑ１は第１の共振コンデンサＣ１の充電にともなって０から上昇するため、第１のスイッチＱ１は零電圧スイッチングになる。第１の共振コンデンサＣ１の充電にともなって、第２の共振コンデンサＣ２が放電する。第１のスイッチＱ１の端子電圧Ｖｑ１の上昇に伴い、第２のスイッチＱ２の点線で示す端子電圧Ｖｑ２は図４（Ｆ）に示すように下降し、この端子電圧Ｖｑ２が零になったところで第２のスイッチＱ２に電流が流れる。このとき、第１の共振リアクトルＬ１にはｔ１〜ｔ２間と逆向きの電圧が印加され、第１の共振リアクトルＬ１の電流ＩＬ１は減衰する。
ｔ３時点で第２のスイッチＱ２にオン信号を印加する。ｔ３時点で第２のスイッチＱ２の端子電圧Ｖｑ２が零になっているので、第２のダイオ−ドＤ２の逆バイアスが解除され、図４（Ｆ）に示すように第２のダイオ−ドＤ２の電流に基づく負方向電流Ｉｑ２が流れる。なお、この例では負荷が誘導性負荷である。
第８のスイッチＱ８は第２のスイッチＱ２のターンオン時点ｔ３よりも所定時間後のｔ４でターンオフ制御する。
ｔ５時点で第７のスイッチＱ７にオン信号を印加すると、第１の共振リアクトルＬ１に対してーＶｓ／２の端子電圧が印加され、第１の共振リアクトルＬ１に逆向きに電流が流れる。これに伴い、第２のスイッチＱ２の電流が増加し、この電流が負から正になる。第２のスイッチＱ２の電流は正になった後のｔ６時点で第２のスイッチＱ２をタ‐ンオフ制御する。これにより、第２のスイッチＱ２に流れていた電流が第２の共振コンデンサＣ２に転流し、第２の共振コンデンサＣ２が充電され、この端子電圧Ｖｑ２が零から上昇する。このため、第２のスイッチＱ２のタ−ンオフは零電圧スイッチングになる。第２の共振コンデンサＣ２の充電にともなって第１の共振コンデンサＣ１が放電する。第２のスイッチＱ２の端子電圧の上昇に伴い第１のスイッチＱ１の端子電圧は下降し、第１のスイッチＱ１の端子電圧が０になると、第１のダイオ−ドＤ１の逆バイアス状態が解除され、第１のダイオ−ドＤ１によって逆方向電流が流れる。第１のスイッチＱ１の端子電圧が零の期間中の任意時点ｔ７で第１のスイッチＱ１をタ−ンオン制御する。これにより、第１の共振リアクトルＬ１に対してＶｓ／２の端子電圧が印加され、この第１の共振リアクトルＬ１の電流が減衰する。
以上のスイッチングを交互に繰返し、第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２のオンオフ比率を調整することによって所望の電圧及び所望の電流波形を第１の交流端子２ａに得ることができる。以上、第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２を含む第１相についてのみ説明したが、第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４を含む第２相、第５及び第６のスイッチＱ５、Ｑ６を含む第３相も第１相と同様に動作する。
【０００９】
図３の回路ではスイッチＱ１〜Ｑ６の電流が急俊に変化している時に、該スイッチＱ１〜Ｑ６の端子電圧が零になるので零電圧スイッチングが達成され、スイッチング損失、電圧サ−ジ及び電流サ−ジが低減する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３の回路は、第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂを有するので、これによる問題が発生する。即ち、第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂによる分圧が重要であり、この第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂの電圧バランスが崩れると、零電圧スイッチングが実現できないばかりでなく、図１の回路よりも大きなスイッチング損失が発生することがある。また、第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂには直流コンデンサとして電解コンデンサが使用される。しかし、電解コンデンサには寿命があり、寿命により増加する漏れ電流から電圧バランスが取れなくなることがある。この寿命を知るためには、電解コンデンサで得た中間電位を測定する電圧検出手段を制御回路に組み込む必要があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、図３の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂを使用しないで、図３の回路と同様な効果を得ることができる三相電力変換装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、
第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）と、
第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第１のスイッチ（Ｑ１）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第２のスイッチ（Ｑ２）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第３のスイッチ（Ｑ３）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第４のスイッチ（Ｑ４）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第５のスイッチ（Ｑ５）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第６のスイッチ（Ｑ６）と、
前記第１及び第２のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第１相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ１  、又はＣ２  、又はＣ１  及びＣ２  ）と、
前記第３及び第４のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第２相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ３、  又はＣ４、  又はＣ３及びＣ４  ）と、
前記第５及び第６のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第３相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ５  、又はＣ６  、又はＣ５及びＣ６  ）と、
前記第１の交流端子（２ａ）にその一端が接続された第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）と、
前記第２の交流端子（２ｂ）にその一端が接続された第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）と、
前記第３の交流端子（２ｃ）にその一端が接続された第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）と、
補助ダイオード（Ｄａ  ）を介して前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に接続されたトランスの第１の巻線（Ｎ１  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第１の直流端子（１ａ）に接続された第２の巻線（Ｎ２  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第２の直流端子（１ｂ）に接続された第３の巻線（Ｎ３  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）の他端との間に接続された第７のスイッチ（Ｑ７  ）と、
前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）の他端と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第８のスイッチ（Ｑ８  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）の他端との間に接続された第９のスイッチ（Ｑ９  ）と、
前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）の他端と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１０のスイッチ（Ｑ１０）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）の他端との間に接続された第１１のスイッチ（Ｑ１１）と、
前記第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第３の共振リアクトル（Ｌ３  ）の他端と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１２のスイッチ（Ｑ１２）と、
前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間の直流電圧を三相交流電圧に変換又は前記第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三相交流電圧を直流電圧に変換するように前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをソフトスイッチングさせるように前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）をオン・オフ制御する制御回路（４）と
から成る三相電力変換装置に係わるものである。
【００１３】
なお、請求項２に示すように、更に、前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に別の補助ダイオード（Ｄｂ）  を介して接続され且つ前記第１、第２及び第３の巻線（Ｎ１  、Ｎ２  、Ｎ３  ）に電磁結合され且つ前記第１の巻線（Ｎ１  ）と反対の極性を有している第４の巻線（Ｎ４  ）を設けることが望ましい。
また、請求項３に示すように、前記第２及び第３の巻線（Ｎ２  、Ｎ３  ）を互いに反対の極性にすることができる。
また、請求項４に示すように、三相電力変換装置を、第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）と、
第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第１のスイッチ（Ｑ１）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第２のスイッチ（Ｑ２）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第３のスイッチ（Ｑ３）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第４のスイッチ（Ｑ４）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第５のスイッチ（Ｑ５）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第６のスイッチ（Ｑ６）と、
前記第１及び第２のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第１相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ１  、又はＣ２、又はＣ１  及びＣ２  ）と、
前記第３及び第４のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第２相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ３  、又はＣ４、又はＣ３及びＣ４  ）と、
前記第５及び第６のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第３相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ５、又はＣ６、又はＣ５及びＣ６  ）と、
補助ダイオード（Ｄａ  ）を介して前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に接続されたトランスの第１の巻線（Ｎ１  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第１の直流端子（１ａ）に接続された第２の巻線（Ｎ２  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第２の直流端子（１ｂ）に接続された第３の巻線（Ｎ３  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）に直列に接続された第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）と、
前記第３の巻線（Ｎ３  ）に直列に接続された第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）と前記第１の共振リアクトル（Ｌ１  ）とから成る第１の直列回路から前記第１の交流端子（２ａ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の直列回路と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第７のスイッチ（Ｑ７  ）と、
前記第１の交流端子（２ａ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）と前記第２の共振リアクトル（Ｌ２  ）とから成る第２の直列回路に向って電流を流す方向性を有して前記第２の交流端子（２ｂ）と前記第２の直列回路との間に接続された第８のスイッチ（Ｑ８  ）と、
前記第１の直列回路から前記第２の交流端子（２ｂ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の直列回路と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第９のスイッチ（Ｑ９  ）と、
前記第２の交流端子（２ｂ）から前記第２の直列回路に向って電流を流す方向性を有して前記第２の交流端子（２ｂ）と前記第２の直列回路との間に接続された第１０のスイッチ（Ｑ１０）と、
前記第１の直列回路から前記第３の交流端子（２ｃ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の直列回路と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第１１のスイッチ（Ｑ１１）と、
前記第３の交流端子（２ｃ）から前記第２の直列回路に向って電流を流す方向性を有して前記第３の交流端子（２ｃ）と前記第２の直列回路との間に接続された第１２のスイッチ（Ｑ１２）と、
前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間の直流電圧を三相交流電圧に変換又は前記第１、第２、及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三相交流電圧を直流電圧に変換するように前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをソフトスイッチングさせるように前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）をオン・オフ制御する制御回路（４）とで構成することができる。
また、請求項５に示すように、請求項４記載の三相電力変換装置に、  更に、前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に別の補助ダイオード（Ｄｂ  ）を介して接続され且つ前記第１、第２及び第３の巻線（Ｎ１  、Ｎ２  、Ｎ３  ）に電磁結合され且つ前記第１の巻線（Ｎ１  ）と反対の極性を有している第４の巻線（Ｎ４  ）を設けることができる。
また、請求項６に示すように、請求項５記載の三相電力変換装置の前記第２及び第３の巻線（Ｎ２、Ｎ３）を互いに反対の極性にすることができる。
また、請求項７に示すように、三相電力変換装置を、
第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）と、
第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第１のスイッチ（Ｑ１）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第２のスイッチ（Ｑ２）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第３のスイッチ（Ｑ３）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第４のスイッチ（Ｑ４）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第５のスイッチ（Ｑ５）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第６のスイッチ（Ｑ６）と、
前記第１及び第２のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第１相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ１  、又はＣ２、又はＣ１及びＣ２  ）と、
前記第３及び第４のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第２相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ３、又はＣ４、又はＣ３及びＣ４  ）と、
前記第５及び第６のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第３相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ５、又はＣ６、又はＣ５及びＣ６  ）と、
補助ダイオード（Ｄａ  ）及び共振リアクトル（Ｌ）を介して前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に接続されたトランスの第１の巻線（Ｎ１  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第１の直流端子（１ａ）に接続された第２の巻線（Ｎ２  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第２の交流端子（１ｂ）に接続された第３の巻線（Ｎ３  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第１の交流端子（２ａ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第７のスイッチ（Ｑ７  ）と、
前記第１の交流端子（２ａ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の交流端子（２ａ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第８のスイッチ（Ｑ８  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第２の交流端子（２ｂ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第９のスイッチ（Ｑ９  ）と、
前記第２の交流端子（２ｂ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の交流端子（２ｂ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１０のスイッチ（Ｑ１０）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第３の交流端子（２ｃ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第１１のスイッチ（Ｑ１１）と、
前記第３の交流端子（２ｃ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第３の交流端子（２ｃ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１２のスイッチ（Ｑ１２）と、
前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間の直流電圧を三相交流電圧に変換又は前記第１、第２、及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三相交流電圧を直流電圧に変換するように前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをソフトスイッチングさせるように前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）をオン・オフ制御する制御回路（４）とで構成することができる。
また、請求項８に示すように、請求項７記載の三相電力変換装置において、更に、前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に別の補助ダイオード（Ｄｂ  ）を介して接続され且つ前記第１、第２及び第３の巻線（Ｎ１  、Ｎ２  、Ｎ３  ）に電磁結合され且つ前記第１の巻線（Ｎ１  ）と反対の極性を有している第４の巻線（Ｎ４  ）を設けることができる。
また、請求項９に示すように、請求項８記載の三相電力変換装置において、前記第２及び第３の巻線（Ｎ２  、Ｎ３  ）を互いに反対の極性とし、更に、前記第４の巻線（Ｎ４  ）に直列に別の共振リアクトル（Ｌ２）を接続することができる。
また、請求項１０に示すように、三相電力変換装置を、
第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）と、
第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第１のスイッチ（Ｑ１）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第２のスイッチ（Ｑ２）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第３のスイッチ（Ｑ３）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第４のスイッチ（Ｑ４）と、
前記第１の直流端子（１ａ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第５のスイッチ（Ｑ５）と、
前記第２の直流端子（１ｂ）と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第６のスイッチ（Ｑ６）と、
前記第１及び第２のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第１相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ１  、又はＣ２  、又はＣ１  及びＣ２  ）と、
前記第３及び第４のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第２相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ３、  又はＣ４、  又はＣ３及びＣ４  ）と、
前記第５及び第６のスイッチのいずれか一方に並列に又は両方にそれぞれ並列に接続された第３相の共振コンデンサ又は寄生容量（Ｃ５  、又はＣ６  、又はＣ５及びＣ６  ）と、
前記第１の交流端子（２ａ）にその一端が接続された第１の共振リアクトル（Ｌ１ａ）と、
前記第１の交流端子（２ａ）にその一端が接続された第２の共振リアクトル（Ｌ１ｂ  ）と
前記第２の交流端子（２ｂ）にその一端が接続された第３の共振リアクトル（Ｌ２ａ）と、
前記第２の交流端子（２ｂ）にその一端が接続された第４の共振リアクトル（Ｌ２ｂ）と、
前記第３の交流端子（２ｃ）にその一端が接続された第５の共振リアクトル（Ｌ３ａ  ）と、
前記第３の交流端子（２ｃ）にその一端が接続された第６の共振リアクトル（Ｌ３ｂ）と、
補助ダイオード（Ｄａ  ）を介して前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間に接続されたトランスの第１の巻線（Ｎ１  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第１の直流端子（１ａ）に接続された第２の巻線（Ｎ２  ）と、
前記第１の巻線（Ｎ１  ）に電磁結合され且つその一端が前記第２の直流端子（１ｂ）に接続された第３の巻線（Ｎ３  ）と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第１の交流端子（２ａ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第１の交流端子（２ａ）との間に接続された第７のスイッチ（Ｑ７  ）と第１の共振リアクトル（Ｌ１ａ）との直列回路と、
前記第１の交流端子（２ａ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第１の交流端子（２ａ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第８のスイッチ（Ｑ８  ）と第２の共振リアクトル（Ｌ１ｂ）との直列回路と、
前記第２の巻線（Ｎ２）から前記第２の交流端子（２ｂ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２）の他端と前記第２の交流端子（２ｂ）との間に接続された第９のスイッチ（Ｑ９  ）と第３の共振リアクトル（Ｌ２ａ）との直列回路と、
前記第２の交流端子（２ｂ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の交流端子（２ｂ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１０のスイッチ（Ｑ１０）と第４の共振リアクトル（Ｌ２ｂ）との直列回路と、
前記第２の巻線（Ｎ２  ）から前記第３の交流端子（２ｃ）に向って電流を流す方向性を有して前記第２の巻線（Ｎ２  ）の他端と前記第３の交流端子（２ｃ）との間に接続された第１１のスイッチ（Ｑ１１）と第５の共振リアクトル（Ｌ３ａ）との直列回路と、
前記第３の交流端子（２ｃ）から前記第３の巻線（Ｎ３  ）に向って電流を流す方向性を有して前記第３の交流端子（２ｃ）と前記第３の巻線（Ｎ３  ）の他端との間に接続された第１２のスイッチ（Ｑ１２）と第６の共振リアクトル（Ｌ３ｂ）との直列回路と、
前記第１及び第２の直流端子（１ａ、１ｂ）間の直流電圧を三相交流電圧に変換又は前記第１、第２及び第３の交流端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三相交流電圧を直流電圧に変換するように前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチをソフトスイッチングさせるように前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）をオン・オフ制御する制御回路（４）とで構成することができる。
また、請求項１１に示すように、請求項１乃至１０記載の三相電力変換装置において、更に、前記第７、第８、第９、第１０、第１１及び第１２のスイッチ（Ｑ７  、Ｑ８  、Ｑ９  、Ｑ１０  、Ｑ１１  、Ｑ１２  ）にそれぞれ直列に接続され且つ逆流を阻止する方向性を有している第１、第２、第３、第４、第５及び第６の逆流阻止ダイオード（Ｄ７  、Ｄ８  、Ｄ９  、Ｄ１０、Ｄ１１、Ｄ１２）を設けることが望ましい。
また、請求項１０に示す三相電力変換装置において、請求項２と同様に、更に、前記第１及び第２の直流端子間（１ａ、１ｂ）に別の補助ダイオード（Ｄｂ）  を介して接続され且つ前記第１、第２及び第３の巻線（Ｎ１  、Ｎ２  、Ｎ３  ）に電磁結合され且つ前記第１の巻線（Ｎ１  ）と反対の極性を有している第４の巻線（Ｎ４  ）を設けることができる。
また、請求項１０に示す三相電力変換装置において、請求項３と同様に、前記第２及び第３の巻線（Ｎ２  、Ｎ３）を互いに反対の極性にすることができる。
【００１４】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば、図３の第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂを設けなくとも、零電圧スイッチに必要な電圧を得ることができる。従って、図３の第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂを使用することによって発生した問題点を解決することができる。即ち、本発明では寿命の劣化を無視することができるトランスを使用して必要な電圧を得ているので、劣化による電圧変動を防ぐことができる。
また、三相電力変換装置の寿命及び信頼性の向上が達成される。
また、請求項２，５，８によれば、第４の巻線Ｎ４によって、トランスの励磁インダクタンスのエネルギを電源に回生することができ、効率低下を抑制できる。
また、請求項４，７の発明によれば、請求項１の発明に比べて共振リアクトルの数を減らすことができ、コストの低減を図ることができる。
【００１５】
【第１の実施形態】
次に、図５を参照して本発明に従う第１の実施形態の三相電力変換装置を説明する。なお、図５の三相電力変換装置の各部の状態は図３の三相電力変換装置の各部の状態を示す図４と実質的に同一である。従って、図５の三相電力変換装置の動作説明において図４を参照する。
図５に示す本発明に従う第１の実施形態の三相電力変換装置は、図１及び図３と同様に基本回路として、直流電源１に接続された第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂと、第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃと、第１の直流端子１ａと第１の交流端子２ａとの間に接続された第１のスイッチＱ１と、第２の直流端子１ｂと第１の交流端子２ａとの間に接続された第２のスイッチＱ２と、第１の直流端子１ａと第２の交流端子２ｂとの間に接続された第３のスイッチＱ３と、第２の直流端子１ｂと第２の交流端子２ｂとの間に接続された第４のスイッチＱ４と、第１の直流端子１ａと第３の交流端子２ｃとの間に接続された第５のスイッチＱ５と、第２の直流端子１ｂと第３の交流端子２ｃとの間に接続された第６のスイッチＱ６と、第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６に逆方向並列に接続された第１、第２、第３、第４、第５及び第６のダイオ−ドＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６と、第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に接続された直流電圧安定化用コンデンサＣｏとを有する。第１〜第６のダイオ−ドＤ１〜Ｄ６は第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６の内蔵又は寄生ダイオ−ド又は個別ダイオードである。
この実施形態では、第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６は周知のＩＧＢＴからなり、第１〜第６のダイオードＤ１〜Ｄ６はＩＧＢＴの内蔵ダイオードであるので、第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６の電流の中に第１〜第６のダイオードＤ１〜Ｄ６の電流が含まれている。
第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂの直流電圧を三相交流電圧に変換する時には、第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃに三相負荷回路３の端子３ａ、３ｂ、３ｃを接続する。第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃの三相交流電圧を直流電圧に変換する時には、直流電源１の代りに直流負荷回路（図示せず）を接続する。
【００１６】
ソフトスイッチング回路は、第１〜第６の共振コンデンサＣ１〜Ｃ６と、共振インダクタとしての第１〜第３の共振リアクトルＬ１〜Ｌ３と、転流用の第７〜第１２のスイッチＱ７〜Ｑ１２と、請求項における第１〜第６の逆流阻止ダイオ−ドとしての第７〜第１２のダイオ−ドＤ７〜Ｄ１２と、第１，第２及び第３の巻線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を有するトランスＴｒとから成る。第１，第２及び第３の巻線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の巻数比は２：１：１である。第２及び第３の巻線Ｎ２、Ｎ３は黒丸で示すように同一の極性を有する。第１〜第６の共振コンデンサＣ１〜Ｃ６は第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６に並列に接続されている個別コンデンサ又は寄生容量又は個別コンデンサと寄生容量との組み合せから成る。第１、第２及び第３の共振リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の一端は第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃに接続されている。第１の巻線Ｎ１は第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に補助ダイオードＤａを介して接続されている。第２及び第３の巻線Ｎ２、Ｎ３は互いに同一の巻数を有して第１の巻線Ｎ１に対して磁気コアＭによって電磁結合されている。第２の巻線Ｎ２の一端は第１の直流端子１ａに接続され、第３の巻線Ｎ３の一端は第２の直流端子１ｂに接続されている。
第２の巻線Ｎ２の他端と第１の共振リアクトルＬ１の他端との間に、第２の巻線Ｎ２から第１の共振リアクトルＬ１の方向に電流を流す方向性を有して第７のスイッチＱ７と第７のダイオ−ドＤ７との直列回路が接続されている。
第１の共振リアクトルＬ１の他端と第３の巻線Ｎ３の他端との間に、第１の共振リアクトルＬ１から第３の巻線Ｎ３に向って電流を流す方向性を有して第８のダイオ−ドＤ８と第８のスイッチＱ８との直列回路が接続されている。
第２の巻線Ｎ２の他端と第２の共振リアクトルＬ２の他端との間に、第２の巻線Ｎ２から第２の共振リアクトルＬ２の方向に電流を流す方向性を有して第９のスイッチＱ９と第９のダイオ−ドＤ９との直列回路が接続されている。
第２の共振リアクトルＬ２の他端と第３の巻線Ｎ３の他端との間に、第２の共振リアクトルＬ２から第３の巻線Ｎ３に向って電流を流す方向性を有して第１０のダイオ−ドＤ１０と第１０のスイッチＱ１０との直列回路が接続されている。
第２の巻線Ｎ２の他端と第３の共振リアクトルＬ３の他端との間に、第２の巻線Ｎ２から第３の共振リアクトルＬ３の方向に電流を流す方向性を有して第１１のスイッチＱ１１と第１１のダイオ−ドＤ１１との直列回路が接続されている。
第３の共振リアクトルＬ３の他端と第３の巻線Ｎ３の他端との間に、第３の共振リアクトルＬ３から第３の巻線Ｎ３に向って電流を流す方向性を有して第１２のダイオ−ドＤ１２と第１２のスイッチＱ１２との直列回路が接続されている。
【００１７】
第１、第２及び第３の巻線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を有するトランスＴｒは、第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間の電圧Ｖｓの１／２の電圧を第２及び第３の巻線Ｎ２、Ｎ３に得るためのものである。第２の巻線Ｎ２の他端の電位は第１の直流端子１ａの電位ＶｓよりもＶｓ／２低くなり、第３の巻線Ｎ３の他端は第２の直流端子１ｂの電位よりもＶｓ／２だけ高くなる。即ち、第２及び第３の巻線Ｎ２、Ｎ３の他端の電位は、図３の分圧点Ｐと同様にＶｓ／２になる。
【００１８】
制御回路４は、第１〜第１２のスイッチＱ１〜Ｑ１２をオン・オフ制御するための第１〜第１２の制御信号を出力する第１〜第１２の端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊ、４ｋ、４ｌを有し、これ等は第１〜第１２のスイッチＱ１〜Ｑ１２の制御端子にそれぞれ接続されている。また、第１〜第３の交流端子２ａ〜２ｃの電圧を制御するために、制御回路４は負荷回路３の端子３ａ、３ｂ、３ｃに接続されている。
【００１９】
この制御回路４は、図４（Ａ）に示す第１のスイッチＱ１の制御信号を形成する機能、図４（Ｂ）に示す第２のスイッチＱ２の制御信号を形成する機能、同様に第３〜第６のスイッチＱ３〜Ｑ６の制御信号を形成する機能、図４（Ｄ）に示す第７のスイッチＱ７の制御信号を形成する機能、図４（Ｃ）に示す第８のスイッチＱ８の制御信号を形成する機能、同様に第９〜第１２のスイッチＱ９〜Ｑ１２の制御信号を形成する機能を有する。なお、第３及び第５のスイッチＱ３、Ｑ５の制御信号は図４（Ａ）に示す第１のスイッチＱ１の制御信号と同様に形成され、第４及び第６のスイッチＱ４、Ｑ６の制御信号は図４（Ｂ）の第２のスイッチＱ２の制御信号と同様に形成され、第９及び第１１のスイッチＱ９、Ｑ１１の制御信号は図４（Ｄ）の第７のスイッチＱ７の制御信号と同様に形成され、第１０及び第１２のスイッチＱ１０、Ｑ１２の制御信号は図４（Ｃ）の第８のスイッチＱ８の制御信号と同様に形成される。
【００２０】
第１〜第６の制御信号は、第１〜第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃの交流電圧の周波数よりも十分に高い繰返し周波数、例えば２０〜２００ｋＨＺを有して制御パルスを発生する。第１、第３及び第５のスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５のオン期間と第２、第４及び第６のスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のオン期間との間には図４のｔ２〜ｔ３及びｔ６〜ｔ７に示すように所定幅のデッドタイム即ち休止期間が設けられている。第７、第９及び第１１のスイッチＱ７、Ｑ９、Ｑ１１のオン期間は、第２、第４及び第６のスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のオン期間の終了時点ｔ６よりも所定時間前のｔ５時点から第１、第３及び第５のスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５のオン期間の開始時点ｔ７よりも所定時間後の時点ｔ８までである。第８、第１０及び第１２のスイッチＱ８、Ｑ１０、Ｑ１２のオン期間は、第１、第３及び第５のスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５のオン終了時点ｔ２よりも所定時間前の時点ｔ１から第２、第４及び第６のスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のオン開始時点ｔ３よりも所定時間後の時点ｔ４までである。
【００２１】
制御回路４は図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す第１相の制御信号と図示されていない図４（Ａ）〜（Ｄ）に類似の第２及び第３相の制御信号とを形成することができる回路であればどのような回路でもよい。しかし、各制御信号を簡単に形成するために図５の制御回路４を図６に示すように構成することができる。図６の制御回路４は、第１、第２及び第３相回路１１、１２、１３を有する。第１相回路１１は、第１、第２、第７及び第８のスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ７、Ｑ８の制御信号を形成するために、第１相基準電圧発生器１４、電圧帰還回路１５、減算器１６、三角波発生器１７、レベルシフト回路１８、第１、第２、第３及び第４の比較器１９、２０、２１、２２、及び第１及び第２のタイマ２３、２４を有する。
【００２２】
電圧帰還回路１５は、図５の負荷回路３の端子３ａ、３ｂ、３ｃ及び第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃに接続された三相整流平滑回路と誤差増幅器と基準電圧源とから成る周知の回路であり、三相整流平滑回路から得られる第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃの交流電圧に対応する直流電圧と基準電圧源の基準電圧との差に対応する信号を誤差増幅器で形成し、これを電圧帰還信号Ｖｏとして出力するものである。なお、電圧帰還信号Ｖｏは直流信号である。図６では電圧帰還回路１５が三相電圧を検出しているが、この代わりに第１相の電圧を検出するように変形することができる。電圧帰還信号Ｖｏは第２及び第３相回路１２、１３にも送られる。
【００２３】
第１相基準電圧発生器１４は、図７に示す正弦波から成る第１相基準電圧Ｖａを発生する。第２及び第３相回路１２、１３に含まれる第２及び第３相基準電圧発生器は、図７に示す第２及び第３相基準電圧Ｖｂ、Ｖｃを発生する。図７の第１、第２及び第３相基準電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃは順次に１２０度の位相差を有する例えば５０又は６０Ｈｚの正弦波交流電圧である。また、負荷回路３が交流電動機等の可変周波数負荷の場合には、第１、第２及び第３の基準電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの周波数を変えることができるように第１相基準電圧発生器１４及び図示されていない第２、第３相基準電圧発生器を構成する。また、第１相基準電圧発生器１４から正弦波を全波整流した脈流波形を送出することができる。
【００２４】
減算器１６の一方の入力端子は第１相基準電圧発生器１４に接続され、その他方の入力端子は電圧帰還回路１５に接続されている。従って、減算器１６は第１相基準電圧Ｖａから電圧帰還信号Ｖｏを減算して第１の比較信号Ｖ１を形成する。この第１の比較信号Ｖ１は交流電圧の波形情報と出力電圧調整情報とを含む。なお、減算器１６の代りに乗算器を設けることができる。
【００２５】
三角波発生器１７は、第１〜第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃの交流電圧及び第１、第２及び第３相基準電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの周波数よりも十分に高い例えば２０〜１００ｋＨＺの繰返し周波数で図８（Ａ）に示す周知の三角波電圧Ｖｔ即ちキャリア波形を発生する。この実施形態の三角波発生器１７は、比較信号よりも振幅の大きい三角波とする。また、三角波発生器１７の代わりに鋸波発生器を設けることができる。第１相回路１１の三角波発生器１７は、同期信号を与えるために第２及び第３相回路１２、１３に接続されている。
【００２６】
レベルシフト回路１８は、第１の比較信号Ｖ１を所定量レベルシフトして図８（Ａ）に示す第２の比較信号Ｖ２と第１及び第２の参照信号Ｖ７、Ｖ８を形成するものである。第２の比較信号Ｖ２は第１の比較信号Ｖ１よりも少し高いレベルを有し、第２のスイッチＱ２の制御信号の形成に使用される。第１の参照信号Ｖ７は第２の比較信号Ｖ２よりも高いレベルを有し、第７のスイッチＱ１のオン開始時点ｔ５等の決定に使用される。第２の参照信号Ｖ８は第１の比較信号Ｖ１よりも低いレベルを有し、第８のスイッチＱ８のオン開始時点ｔ１等の決定に使用される。
【００２７】
第１の比較器１９の一方即ち正の入力端子は減算器１６に接続され、他方即ち負の入力端子は三角波発生器１７に接続されている。従って、第１の比較器１９は図８（Ａ）に示すように三角波電圧Ｖｔと第１の比較信号Ｖ１とを比較して図８（Ｂ）に示すＰＷＭ信号から成る第１の制御信号を出力する。この第１の制御信号は出力端子４ａと図示されていない駆動回路を介して第１のスイッチＱ１の制御端子に供給される。
【００２８】
第２の比較器２０の正入力端子は三角波発生器１７に接続され、負入力端子はレベルシフト回路１８の第２の比較信号Ｖ２の出力ラインに接続されている。従って、第２の比較器２０は図８（Ａ）に示すように三角波電圧Ｖｔと第２の比較信号Ｖ２とを比較して図８（Ｃ）に示すＰＷＭ信号から成る第２の制御信号を出力する。この第２の制御信号は端子４ｂ及び図示されていない駆動回路を介して第２のスイッチＱ２の制御端子に供給される。
【００２９】
第３の比較器２１の負入力端子は三角波発生器１７に接続され、正入力端子はレベルシフト回路１８の第１の参照信号Ｖ７の出力ラインに接続されている。従って、第３の比較器２１は図８（Ａ）に示すように三角波電圧Ｖｔと第１の参照信号Ｖ７とを比較し、例えばｔ５時点に示すように三角波電圧Ｖｔの負の傾斜に対する第１の参照信号Ｖ７の交差を検出する。第４の比較器２２の正入力端子は三角波発生器１７に接続され、負入力端子はレベルシフト回路１８の第２の参照信号Ｖ８の出力ラインに接続されている。従って、第４の比較器２２は図８（Ａ）に示すように三角波電圧Ｖｔと第２の参照信号Ｖ８とを比較し、例えばｔ１時点に示すように三角波電圧Ｖｔの正の傾斜に対する第２の参照信号Ｖ８の交差を検出する。
【００３０】
第３の比較器２１に接続された第１のタイマ２３は、第３の比較器２１のｔ５時点を示す出力信号でトリガされて例えばｔ５〜ｔ８の第１の所定時間Ｔａの幅を有するパルスを図８（Ｅ）に示すように出力する。第４の比較器２２に接続された第２のタイマ２４は、第４の比較器２２のｔ１時点を示す出力信号でトリガされて例えばｔ１〜ｔ４の第２の所定時間Ｔｂの幅を有するパルスを図８（Ｄ）に示すように出力する。
【００３１】
図６の第２相回路１２による第３、第４、第９及び第１０のスイッチＱ３、Ｑ４、Ｑ９、Ｑ１０の制御信号、及び第３相回路１３による第５、第６、第１１及び第１２のスイッチＱ５、Ｑ６、Ｑ１１、Ｑ１２の制御信号も第１相回路１１の第１、第２、第７及び第８のスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ７、Ｑ８の制御信号と同様に形成する。
【００３２】
図４を参照して図５の三相電力変換装置の動作を説明する。
図５の三相電力変換装置がインバ−タとして動作する時には、第１、第２及び第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃに負荷回路３が接続される。図５の三相電力変換装置をコンバ−タとして使用する時には直流電源１の代りに負荷を接続し、負荷回路３の代りに三相交流電源を接続する。このコンバ−タ動作は、負荷回路３が電動機であって、これが回生動作する時にも生じる。
【００３３】
図３と同様に図５においても負荷回路３が誘導性負荷であり、図４のｔ１以前に第１のスイッチＱ１がオン状態にあり、第１の交流端子２ａに向って電流が流れ込んでいる時において、図４（Ｃ）に示すようにｔ１時点で第８のスイッチＱ８をタ−ンオンすると、第１のスイッチＱ１、第１の共振リアクトルＬ１、第８のダイオ−ドＤ８、第８のスイッチＱ８、第３の巻線Ｎ３の経路に電流が流れ始める。この電流により、第１の巻線Ｎ１に補助ダイオ−ドＤａを順方向バイアスする電圧が発生し、補助ダイオ−ドＤａが導通する。この結果、第１の巻線Ｎ１に直流電源１の端子電圧Ｖｓが印加され、第２及び第３の巻線Ｎ２、Ｎ３に巻数比に応じてＶｓ／２の端子電圧が誘起する。よって、第３の巻線Ｎ３と第８のスイッチＱ８との接続点の電位はＶｓ／２となり、第１の共振リアクトルＬ１の端子電圧がＶＳ／２となる。この電位状態は図３の第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂを設けた場合と同一であり、図４のｔ１〜ｔ４期間の動作が図３の回路と同様に生じる。
即ち、ｔ１時点で第８のスイッチをタ−ンオンすると、第１の共振リアクトルＬ１に対してＶｓ／２の値を有する図４（Ｈ）に示す電圧ＶＬ１が印加され、第１の共振リアクトルの電流ＩＬ１が図４（Ｇ）に示すように流れ始める。これに伴って図４（Ｅ）に示す第１のスイッチＱ１の電流Ｉｑ１が増加する。ｔ２時点で第１のスイッチＱ１をタ−ンオフすると、第１のスイッチＱ１に流れていた電流によって第１の共振コンデンサＣ１が充電される。第１のスイッチＱ１の端子電圧Ｖｑ１は第１の共振コンデンサＣ１の充電にともなって０から上昇するため、第１のスイッチＱ１は零電圧スイッチングになる。第１の共振コンデンサＣ１の充電にともなって、第２の共振コンデンサＣ２が放電する。第１のスイッチＱ１の端子電圧Ｖｑ１の上昇に伴い、第２のスイッチＱ２の端子電圧Ｖｑ２は図４（Ｆ）に示すように下降し、この端子電圧Ｖｑ２が零になったところで第２のスイッチＱ２に電流が流れる。この時、第１の共振リアクトルＬ１にはｔ１〜ｔ２間と逆向きの電圧が印加され、第１の共振リアクトルＬ１の電流ＩＬ１は減衰する。
ｔ３時点で第２のスイッチＱ２にオン信号を印加する。ｔ３時点で第２のスイッチＱ２の端子電圧Ｖｑ２が零になっているので、第２のダイオ−ドＤ２の逆バイアスが解除され、図４（Ｆ）に示すように第２のダイオ−ドＤ２の電流に基づく負方向電流Ｉｑ２が流れる。なお、この例では負荷が誘導性負荷である。
第８のスイッチＱ８は第２のスイッチＱ２のターンオン時点ｔ３よりも所定時間後のｔ４にターンオフ制御される。
ｔ５時点で第７のスイッチＱ７にオン信号を印加すると、第２の巻線Ｎ２、第７のスイッチＱ７、第７のダイオ−ドＤ７、第１の共振リアクトルＬ１、及び第２のスイッチＱ２の経路に電流が流れ、第１の巻線Ｎ１によって補助ダイオードＤａが順バイアスされ、第１の巻線Ｎ１に電圧Ｖｓが印加され、第２の巻線Ｎ２に電圧Ｖｓ／２が誘起し、第１の共振リアクトルＬ１に対してーＶｓ／２の端子電圧が印加され、第１の共振リアクトルＬ１に逆向きに電流が流れる。これに伴い、第２のスイッチＱ２の電流が増加し、この電流が負から正になる。第２のスイッチＱ２の電流が正になった後のｔ６時点で第２のスイッチＱ２をタ‐ンオフ制御する。これにより、第２のスイッチＱ２に流れていた電流が第２の共振コンデンサＣ２に転流し、第２の共振コンデンサＣ２が充電され、この端子電圧Ｖｑ２が零から上昇する。このため、第２のスイッチＱ２のタ−ンオフは零電圧スイッチングになる。第２の共振コンデンサＣ２の充電にともなって第１の共振コンデンサＣ１が放電する。第２のスイッチＱ２の端子電圧の上昇に伴い第１のスイッチＱ１の端子電圧は下降し、第１のスイッチＱ１の端子電圧が零になると、第１のダイオ−ドＤ１の逆バイアス状態が解除され、第１のダイオ−ドＤ１に電流が流れる。この第１のダイオ−ドＤ１に電流が流れ第１のスイッチＱ１の逆方向電流となる。第１のスイッチＱ１の端子電圧が零の期間中の任意時点ｔ７で第１のスイッチＱ１をタ−ンオン制御する。これにより、第１の共振リアクトルＬ１に対してＶｓ／２の端子電圧が印加され、この第１の共振リアクトルＬ１の電流が減衰する。
以上のスイッチングを交互に繰返し、第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２のオンオフ比率を調整することによって所望の電圧及び所望の電流波形を第１の交流端子２ａに得ることができる。以上、第１及び第２のスイッチＱ１、Ｑ２を含む第１相についてのみ説明したが、第３及び第４のスイッチＱ３、Ｑ４を含む第２相、第５及び第６のスイッチＱ５、Ｑ６を含む第３相も第１相と同様に動作する。
図５の回路ではスイッチＱ１〜Ｑ６の電流が急俊に変化している時に、該スイッチＱ１〜Ｑ６の端子電圧が零になるので零電圧スイッチングが達成され、スイッチング損失、電圧サ−ジ及び電流サ−ジが低減する。
【００３４】
本実施形態は次の効果を有する。
（１）  図３の第１及び第２の電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂを使用せずに図３と同一の効果を得ることができる。即ち、電圧分割用コンデンサＣａ、Ｃｂよりも寿命の長い第１、第２及び第３の巻線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を有するトランスを使用して電力損失、電圧サ−ジ、電流サ−ジを低減することができる。
（２）  第１、第２及び第３の巻線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の電圧の経時変化は実質的に生じないので、図３よりも安定性、信頼性の高い三相電力変換装置を提供することができる。
（３）  上述の実施形態ではＮ１、Ｎ２、Ｎ３の巻数比を２：１：１にしたが、巻数比を任意に調整し、転流の電圧をＶｓ／２以外にすることができ、この場合でもＶｓ／２の場合と同時に零電圧スイッチングを達成することができる。
【００３５】
【第２の実施形態】
次に、図９を参照して第２の実施形態の三相電力変換装置を説明する。但し、図９及び後述する図１１〜図１８において図５と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、図９の回路の動作を説明する図１０において図４と共通する部分の説明を省略する。
【００３６】
図９の三相電力変換装置は、図５に第４の巻線Ｎ４と第２の補助ダイオ−ドＤｂとを付加し、この他は図５と同一に形成したものである。第４の巻線Ｎ４は第２の補助ダイオ−ドＤｂを介して第１及び第２の直流端子１ａ、１ｂ間に接続され、且つ第１、第２及び第３の巻線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３に電磁結合され、且つこれ等と反対の極性を有している。第２の補助ダイオ−ドＤｂは第１の補助ダイオ−ドＤａと同様に直流電源１の端子電圧で逆バイアスされる向きに接続されている。第１、第２、第３及び第４の巻線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の巻数比は、２：１：１：２に設定されている。即ち、第１及び第４の巻線Ｎ１、Ｎ４は同一の巻数を有する。また、トランスＴｒは図示されていない励磁インダクタンスを有している。
【００３７】
図１０は図９の回路の各部の状態を図４と同様に示す。図１０の（Ａ）〜（Ｈ）は図４の（Ａ）〜（Ｈ）と実質的に同一である。図１０の（Ｉ）は第１の巻線Ｎ１の端子電圧Ｖｔｒを示す。図１０（Ｊ）はトランスＴｒの励磁電流Ｉｔｈを示す。即ち、ｔ１〜ｔ４期間においてトランスＴｒに蓄えられた励磁電流はｔ４以降に第４の巻線Ｎ４を介して直流電源１に回生される。また、ｔ５〜ｔ８期間においてトランスＴｒに蓄えられた励磁電流は、ｔ８以降に第４の巻線Ｎ４を介して直流電源１に回生される。
【００３８】
図９の回路では、トランスＴｒに電流が流れている期間ｔ１〜ｔ４及びｔ５〜ｔ８において図１０（Ｊ）に示すように励磁電流が流れる。ｔ４で第８のスイッチＱ８がオフ、またｔ８で第７のスイッチＱ７がオフになると、トランスＴｒの励磁インダクタンスに蓄積されたエネルギが第４の巻線Ｎ４を介して放出され、第４の巻線Ｎ４に回生電流が流れ、直流電源１に回生される。これにより、三相電力変換装置の効率が改善される。第９〜第１２のスイッチＱ９〜Ｑ１２のオン時においても第７及び第８のスイッチＱ７、Ｑ８のオン時と同様な作用効果が得られる。なお、図９の第２の実施形態は図５の第１の実施形態と同一の効果も有する。
【００３９】
【第３の実施形態】
図１１に示す第３の実施形態の三相電力変換装置は、図９の第２の巻線Ｎ２の極性を逆にし、この他は図９と同一に形成したものである。
【００４０】
図１１の回路では、第７、第９及び第１１のスイッチＱ７、Ｑ９、Ｑ１１
がオン制御されても、第１の補助ダイオ−ドＤａが導通しないが、第２の補助ダイオ−ドＤｂが導通する。これにより、トランスＴｒに励磁電流が流れ、第２の巻線Ｎ２にＶｓ／２の電圧が得られる。トランスＴｒの励磁インダクタンスに蓄積されたエネルギは第１の巻線Ｎ１を介して放出され、直流電源１に回生される。また、第８、第１０及び第１２のスイッチＱ８、Ｑ１０、Ｑ１２のオン期間には図９の回路と同一の動作が生じる。即ち、トランスＴｒの励磁インダクタンスに蓄積されたエネルギは第４の巻線Ｎ４を介して放出され、直流電源１に回生される。従って、第３の実施形態によっても第２の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【００４１】
【第４の実施形態】
図１２に示す第４の実施形態の三相電力変換装置は、図５の第１〜第３の交流端子２ａ、２ｂ、２ｃに第１、第２及び第３の共振リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３を接続する代りに、第７、第９及び第１１のスイッチＱ７、Ｑ９、Ｑ１１と第２の巻線Ｎ２の他端との間に第１の共振リアクトルＬ１を接続し、第８、第１０及び第１２のスイッチＱ８、Ｑ１０、Ｑ１２と第３の巻線Ｎ３の他端との間に第２の共振リアクトルＬ２を接続し、この他は図５と同一に形成したものである。
【００４２】
図１２の回路では第１及び第２の共振リアクトルＬ１、Ｌ２が第１、第２及び第３相で共用されている。従って、図１２の回路によれば、共振リアクトルの数が図５の回路に比べて１個少なくなり、小型化及び低コスト化を図ることができる。なお、図１２の第４の実施形態によっても図５の第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【００４３】
【第５の実施形態】
図１３に示す第５の実施形態の三相電力変換装置は、図１２の回路に図９の回路と同様に第４の巻線Ｎ４と第２の補助ダイオ−ドＤｂを付加し、この他は図１２と同一に形成したものである。従って、図１３の回路によれば、図５、図９、及び図１２の回路と同一の効果を得ることができる。
【００４４】
【第６の実施形態】
図１４に示す第６の実施形態の三相電力変換装置は、図１３の回路の第２の巻線Ｎ２の極性を図１３と反対にし、この他は図１３と同一に形成したものである。従って、図１４の回路は、図５、図１１、図１２及び図１３と同一の効果を有する。
【００４５】
【第７の実施形態】
図１５に示す第７の実施形態の三相電力変換装置は、図５の第１、第２及び第３の共振リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の代りに共通の共振リアクトルＬを第１の巻線Ｎ１に直列の接続し、この他は図５と同一に形成したものである。
【００４６】
図１５の回路では、第２及び第３の巻線Ｎ２、Ｎ３を１次側と考えると、第１の巻線Ｎ１が２次側になる。従って、トランスＴｒの２次側に共通の共振リアクトルＬが接続されていることになる。共振リアクトルＬは等価的に第２及び第３の巻線Ｎ２、Ｎ３に直列に接続されていると見なせるので、図５及び図１２と同一の効果を得ることができる。また、共振リアクトルの数が減るので、小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００４７】
【第８の実施形態】
図１６に示す第８の実施形態の三相電力変換装置は、図１５の回路に第４の巻線Ｎ４と第２の補助ダイオ−ドＤｂとを図９及び図１３と同様に付加し、この他は図１５と同一に構成したものである。従って、図１６の実施形態によれば、図１５及び図９と同一の効果を得ることができる。
【００４８】
【第９の実施形態】
図１７の第９の実施形態の三相電力変換装置は、図１６の第２の巻線Ｎ２の極性を反対にし、且つ第４の巻線Ｎ４に直列に第２の共振リアクトルＬ２を接続し、この他は図１６と同一に形成したものである。図１７の回路によっても図１６の回路と同一の効果を得ることができる。
【００４９】
【第１０の実施形態】
図１８の第１０の実施形態の三相電力変換装置は、図５の第１、第２及び第３の共振リアクトルＬ１，Ｌ２，Ｌ３の代りに第１、第２、第３、第４、第５及び第６の共振リアクトルＬ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを設け、この他は図５と同一に構成したものである。即ち、第７のダイオ−ドＤ７及び第７のスイッチＱ７に直列に第１の共振リアクトルＬ１ａが接続され、第８のダイオ−ドＤ８及び第８のスイッチＱ８に直列に第２の共振リアクトルＬ１ｂが接続されている。また、第９のダイオ−ドＤ９及び第９のスイッチＱ９に直列に第３の共振リアクトルＬ２ａが接続され、第１０のダイオ−ドＤ１０及び第１０のスイッチＱ１０に直列に第４の共振リアクトルＬ２ｂが接続されている。また、第１１のダイオ−ドＤ１１及び第１１のスイッチＱ１１に直列に第５の共振リアクトルＬ３ａが接続され、第１２のダイオ−ドＤ１２及び第１２のスイッチＱ１２に直列に第６の共振リアクトルＬ３ｂが接続されている。図１８の第１０の実施形態の三相電力変換装置によっても図５と同様な効果を得ることができる。
【００５０】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能な物である。
（１）  第７〜第１２のスイッチＱ７〜Ｑ１２が逆流阻止作用を有する時には第７〜第１２のダイオ−ドＤ７〜Ｄ１２を省くことができる。
（２）  第７〜第１２のスイッチＱ７〜Ｑ１２の位置と第７〜第１２のダイオ−ドＤ７〜Ｄ１２の位置とを入れ替えることができる。
（３）  制御回路４を図６以外の種々の回路に変更できる。例えば制御回路４の一部又は全部をディジタル回路で構成することができる。
（４）  第１〜第６の共振コンデンサＣ１〜Ｃ６は第１〜第６のスイッチＱ１〜Ｑ６の寄生容量であってもよい。また、第１及び第２の共振コンデンサＣ１、Ｃ２のいずれか一方、第３及び第４の共振コンデンサＣ３、Ｃ４のいずれか一方、及び第５及び第６の共振コンデンサＣ５、Ｃ６のいずれか一方を省くことができる。
（５）  第１〜第１２のスイッチＱ１〜Ｑ１２をＩＧＢＴ以外の半導体スイッチとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図２】図２の各部の状態を示す波形図である。
【図３】別の従来の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図４】図３及び図５の各部の状態を示す波形図である。
【図５】第１の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図６】図５の制御回路を示すブロック図である。
【図７】図６の電圧基準信号を示す波形図である。
【図８】図６の各部の状態を示す波形図である。
【図９】第２の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図１０】図９の各部の状態を示す波形図である。
【図１１】第３の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図１２】第４の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図１３】第５の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図１４】第６の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図１５】第７の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図１６】第８の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図１７】第９の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【図１８】第９の実施形態の三相電力変換装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  第１及び第２の直流端子
２ａ、２ｂ、２ｃ  第１、第２及び第３の交流端子
３  負荷回路
４  制御回路
Ｑ１〜Ｑ１２  第１〜第１２のスイッチ
Ｄ１〜Ｄ１２  第１〜第１２のダイオ−ド
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  共振リアクトル
Ｔｒ  トランス
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４  第１、第２、第３及び第４の巻線
【図１】
2004187330.tif 000003
【図２】
2004187330.tif 000004
【図３】
2004187330.tif 000005
【図４】
2004187330.tif 000006
【図５】
2004187330.tif 000007
【図６】
2004187330.tif 000008
【図７】
2004187330.tif 000009
【図８】
2004187330.tif 000010
【図９】
2004187330.tif 000011
【図１０】
2004187330.tif 000012
【図１１】
2004187330.tif 000013
【図１２】
2004187330.tif 000014
【図１３】
2004187330.tif 000015
【図１４】
2004187330.tif 000016
【図１５】
2004187330.tif 000017
【図１６】
2004187330.tif 000018
【図１７】
2004187330.tif 000019
【図１８】
2004187330.tif 000020