(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の極側電源供給口からの配線を第１の分岐点で分岐し、該第１の分岐点から第１のスイッチング素子を介し第１の出力点まで第１の配線として接続し、前記第１の分岐点から第２のスイッチング素子を介して第２の出力点まで第２の配線として接続し、
他方の極側電源供給口からの配線を第２の分岐点で分岐し、該第２の分岐点から第３のスイッチング素子を介し前記第１の出力点まで第３の配線として接続し、前記第２の分岐点から第４のスイッチング素子を介して前記第２の出力点まで第４の配線として接続し、前記第１の出力点の出力と前記第２の出力点の出力を合成する点を出力合成点として、前記第１の出力点から前記出力合成点まで第５の配線として接続し、前記第２の出力点から前記主力合成点まで第６の配線として接続し、
前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、前記第４のスイッチング素子はいずれもモジュールとして形成され、前記出力合成点を引き出すための電流出力点を備え、前記出力合成点は、前記第１の出力点と前記第２の出力点との中間地点よりも一方側に偏って配置され、
前記第２の配線が前記第３の配線と交差して、前記第２のスイッチング素子のモジュールと前記第４のスイッチング素子のモジュールが前記第３の配線を挟んで第１の配線の反対側に配置されるか、あるいは、前記第４の配線が前記第１の配線と交差して、前記第２のスイッチング素子のモジュールと前記第４のスイッチング素子のモジュールが前記第１の配線を挟んで第３の配線の反対側に配置されており、
前記第２の配線と前記第４の配線の配線が略同長さとなるように前記第１の分岐点及び前記第２の分岐点の位置が設定されており、
前記第１のスイッチング素子のモジュールと前記第３のスイッチング素子のモジュールの少なくとも一方と、前記第２のスイッチング素子のモジュールと前記第４のスイッチング素子のモジュールの少なくとも一方は、それぞれ、前記一方の電源供給口と前記他方の電源供給口との間と、前記電流出力点とを結ぶ仮想的な線上、或いは、その近傍に配置され、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
一方の極側電源供給口からの配線を第１の分岐点で分岐して供給される電力を、第１のスイッチング素子で導通・遮断して、該第１の分岐点から第１の出力点まで第１の配線を介して導き、該電力を第２のスイッチング素子で導通・遮断して、前記第１の分岐点から第２の出力点まで第２の配線を介して導き、
他方の極側電源供給口からの配線を第２の分岐点でして供給される電力を、第３のスイッチング素子で導通・遮断して、該第２の分岐点から前記第１の出力点まで第３の配線を介して導き、前記電力を第４のスイッチング素子導通・遮断して、前記第２の分岐点から前記第２の出力点まで第４の配線を介して導き、
前記第１の出力点の出力と前記第２の出力点の出力を合成する点を出力合成点として、前記第１の出力点から前記出力合成点まで第５の配線を介して導き、前記第２の出力点から前記出力合成点まで第６の配線を介して導くものであって、前記第１のスイッチング素子，前記第２のスイッチング素子，前記第３のスイッチング素子，前記第４のスイッチング素子はいずれもモジュールとして形成され、前記出力合成点を引き出すための電流出力点を備え、前記出力合成点は、前記第１の出力点と前記第２の出力点との中間地点よりも一方側に偏って配置され、
前記第２の配線が前記第３の配線と交差して、前記第２のスイッチング素子のモジュールと前記第４のスイッチング素子のモジュールが前記第３の配線を挟んで第１の配線の反対側に配置されるか、あるいは、前記第４の配線が前記第１の配線と交差して、前記第２のスイッチング素子のモジュールと前記第４のスイッチング素子のモジュールが前記第１の配線を挟んで第３の配線の反対側に配置されており、
前記第２の配線と前記第４の配線の配線が略同長さとなるように前記第１の分岐点及び前記第２の分岐点の位置が設定され、
前記第１のスイッチング素子のモジュールと前記第３のスイッチング素子のモジュールの少なくとも一方と、前記第２のスイッチング素子のモジュールと前記第４のスイッチング素子のモジュールの少なくとも一方は、それぞれ、前記一方の電源供給口と前記他方の電源供給口との間と、前記電流出力点とを結ぶ仮想的な線上、或いは、その近傍に配置されて、
前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、前記第４のスイッチング素子は導通・遮断して電力を変換する電力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換装置及び電力変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を任意の回転速度で回転させるためには電力変換装置が用いられる。この電力変換装置では、一般に、正側直流電源をスイッチング素子を介して出力点に接続し、負側直流電源を別のスイッチング素子を介して出力点に接続するように構成されている。正側のスイッチング素子と負側のスイッチング素子を導通・遮断することで実質的な交流波形を作りだす。
【０００３】
ところで、鉄鋼圧延プラント等では大容量の電動機が使われる。そこで、基本となる電力変換回路を用い、これを並列的に接続することで容量を増加させる。この場合、電源の正側直流電源及び負側直流電源を第１の電力変換回路と共に第２の電力変換回路に入力するものであり、正側直流電源を前記第１の電力変換回路に接続すると共に前記第２の電力変換回路に接続し、また、負側直流電源を或る電力変換回路に接続すると共に別の電力変換回路に接続する。これらの電力変換回路の出力を出力合成点にて合成する。
【０００４】
この場合、或る電力変換回路の配線長さと別の電力変換回路の配線長さが異なるとインピーダンスが偏ってしまい、いずれかの電力変換回路では所定の容量が得られたとしても
電力変換回路で出力電流が落ちこみ所定の容量を得ることができなくなる。そのために、例えば、特開平７−７９５８号公報に記載されているように、直流電源から各スイッチング素子に分岐する配線を一体物の金具とし、該一体物に各スイッチング素子に対応した締結用の孔を設け、この孔の位置を調整することでインピーダンスを調整することが知られている。しかしながら、この従来技術では、直流電源から各スイッチング素子に分岐する一体物の金具が、正側と負側で、同一形状をしており、また、スイッチング素子から出力合成点までの配線の金具の構成について配慮されていなかった。そのため、電力変換装置全体が大型となる問題があり、また、直流電源から出力合成点までの配線長さの異なり、容量増加の障害になるとの問題があった。本発明の目的は、このような問題の少なくとも１つが解消可能な電力変換装置及び電力変換方法を提供することにある。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記目的の少なくとも１を達成するために、本発明では、一方の極側電源供給口からの配線を分岐点で分岐し、分岐点から第１のスイッチング素子を介し第１の出力点まで第１の配線として接続し、分岐点から第２のスイッチング素子を介して第２の出力点まで第２の配線として接続し、他方の極側電源供給口からの配線を分岐点で分岐し、分岐点から第３のスイッチング素子を介し第１の出力点まで第３の配線として接続し、分岐点から第４のスイッチング素子を介して第２の出力点まで第４の配線として接続し、第１の出力点から主力合成点まで第５の配線として接続し、第２の出力点から主力合成点まで第６の配線として接続し、第１のスイッチング素子，第２のスイッチング素子，第３のスイッチング素子，第４のスイッチング素子はいずれもモジュールとして形成され、出力合成点を引き出すための電流出力点を備え、前第１のスイッチング素子のモジュールと前第３のスイッチング素子のモジュールの少なくとも一方と、前第２のスイッチング素子のモジュールと前第４のスイッチング素子のモジュールの少なくとも一方は、それぞれ、一方の電源供給口と他方の電源供給口との間と、電流出力点とを結ぶ仮想的な線上、或いは、その近傍に配置されるように構成した。
【０００７】
或いは、第１の配線及び第２の配線と、第３の配線及び第４の配線とのうち、第５の配線と第６の配線の長い方に接続された方は、他方より短く配線されるように構成した。
【０００８】
或いは、出力合成点を引き出すための電流出力点を備え、出力合成点から電流出力点を結んで延長して形成した線を仮想性としたとき、第１の配線，第２の配線，第３の配線及び第４の配線のうち少なくとも３の配線は、仮想線で分けられる領域のうちの一方側領域に配置されるように構成した。
【０００９】
或いは、第１の配線及び第２の配線の少なくとも一方は、第３の配線及び第４の配線の少なくとも一方と、互いに、交差するように配線されるように構成した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力変換装置の小型化が容易となる。また、電力変換装置の容量増加が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１２】
まず、電力変換装置の基本動作について、図７の電力変換装置（ａ）を用いて説明する。
【００１３】
電力変換装置（ａ）は、電源供給口（３）から直流電圧（２）（電圧２Ｅ［Ｖ］）を取り込む。その直流電圧は、直流母線（４）（５）により、基本電力変換主回路（１）に供給される。ここで、基本電力変換主回路（１）において、スイッチ（１ａ）（１ｂ）は、交互に任意の時間幅でオン・オフし、かつ同時オンしないように制御されており、直流電圧（２）を交流電圧へ順／逆変換している。なお、このスイッチのオン・オフは、電力変換装置の制御装置により制御されたオン・オフ指令に基づいており、その一例を図８に示す。ここで、スイッチ（１ａ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（４）−スイッチ（１ａ）−出力点（１ｃ）−交流配線（６）−電流出力点（７）を経由して負荷（８）に至る電流経路に流れ、負荷（８）へ電力を供給する。また、スイッチ（１ｂ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧
（２）−直流母線（５）−スイッチ（１ｂ）−出力点（１ｃ）−交流配線（６）−電流出力点（７）を経由して負荷（８）に至る電流経路に流れ、負荷（８）へ電力を供給する。
【００１４】
なお、実際は３相分の回路であるが、図面の簡略化のため、１相分を抜き出して書いている。以下、図２〜図６，図９に示す電力変換回路についても、実際は３相分の回路構成であるが、１相分を抜き出し、他は省略する。また、基本電力変換主回路(１)，(１１Ｐ)，（１２Ｐ）は、種々回路構成があり（例えば、中性点クランプ型インバータ）かつ、スイッチング素子として、パワー半導体素子（例えばＩＧＢＴ等）を用いて構築されるが、ここでは、単純に、２レベルインバータとし、スイッチング素子は、スイッチ（１ａ），
（１ｂ）および（１ａ１Ｐ），（１ｂ１Ｐ）および（１ａ１Ｐ），（１ｂ２Ｐ）で表した。
【００１５】
このように、図７の電力変換装置（ａ）は、電源供給口（３）から直流電圧（２）を取り込み、その直流電圧を、直流母線（４）（５）を経由して基本電力変換主回路（１）に供給し、基本電力変換主回路（１）の中のスイッチ（１ａ）（１ｂ）のスイッチング動作により交流電圧へ順／逆変換し、出力点（１ｃ）から交流配線（６）を経由し電流出力点（７）を介して負荷（８）へ電力を供給する容量Ｐ［Ｗ］の電力変換装置である。
【００１６】
ところで、鉄鋼圧延プラントに適用される交流電動機は、容量の異なる複数台の電動機が存在する。この場合、電力変換装置は、駆動する電動機容量に適合する容量とするが、容量が異なる電力変換装置において、各々専用の回路構成とすることは、装置の製造コスト的に不利であり、かつ、ユーザに対しては、予備部品の種類の増加というデメリットを生じさせる。そこで、従来より、基本となる電力変換主回路を構築し、その電力変換主回路を並列接続することで電力変換装置総合の出力電流を増加し、電力変換装置の容量を増加する方式がとられていた。この例として、図１及び図７に、異なる容量の電力変換装置（ａ）と電力変換装置（ｅ）を示した。
【００１７】
図１の電力変換装置（ｅ）は、図７の電力変換装置（ａ）に対して、基本電力変換主回路を１回路並列接続し、容量増加した装置である。電力変換装置（ｂ）より基本電力変換主回路（１２Ｐ）を削除すると、図７の電力変換装置（ａ）と同一構成となる。図１の電力変換装置（ｅ）は、電源供給口（３）から直流電圧（２）を取り込み、その直流電圧を、直流母線（４）（５）から分岐点（９）（１０）を経由し、直流母線（４ｇ）（５ｇ）と直流母線（４ｈ）（５ｈ）より並列接続された２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ）
（１２Ｐ）に供給し、各々の基本電力変換主回路（１１Ｐ）（１２Ｐ）により交流電圧へ順／逆変換し、各々の出力電力を交流配線（６ｃ）（６ｄ）を経由して出力合成点(１１)で合成し、その総合の電力を電流出力点（７）を介して負荷（８）へ供給する容量Ｐ２
［Ｗ］の電力変換装置である。１種類の基本電力変換主回路により異なる容量の電力変換装置を構築できるので、種々仕様の電力変換装置を製造する際の装置製造工程を１種類にすることが可能になり、共通部品化による部品コスト低減，設備投資費の低減等、装置の製造コストの低減を図れる。さらに、容量が異なる電力変換装置間の予備部品共通化が可能になるため、低コストで保守性に優れた電力変換装置をユーザに提供することが可能である。
【００１８】
電力変換主回路の並列接続により、種々容量の電力変換装置を構築する場合、容量に対する装置コスト低減を実現するため、各基本電力変換主回路の出力電流を均等化する必要がある。つまり、基本電力変換主回路の容量をＰ［Ｗ］とした場合、そのＮ並列構成によって構築される電力変換装置の総合容量［Ｗ］は、次式を満足することが重要である。
【００１９】
総合容量≒Ｐ×Ｎ                                                    …［１］
即ち、図１の容量Ｐ２［Ｗ］の電力変換装置（ｂ）において、基本電力変換主回路(１)の容量をＰ［Ｗ］とすると、次式を満たすことが必要である。
【００２０】
Ｐ２≒Ｐ×２                                                        …［２］
そこで、電流経路の経路長を均等にし、その配線インダクタンスが均等にする。図１の電力変換装置（ｅ）は、本発明を適用した第一の実施例である。なお、図１は、電気回路図であるが、各構成部品の相対的な位置関係も表しており、かつ、各回路網の寸法比率は、実際の回路の回路網の寸法比率と等価である。電力変換装置（ｅ）は、電源供給口(３)から直流電圧（２）を取り込む。その直流電圧は、直流母線 (４)(５) から分岐点（９）（１０）を経由し、直流母線（４ｇ）（５ｇ）と直流母線（４ｈ）（５ｈ）を介して２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）に供給される。ここで、２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）は、分岐点（９）（１０）と出力合成点（１１）から見て電気的に並列接続されており、その内部の回路構成および構造は、図７の基本電力変換主回路（１）と完全に同一である。また、各基本電力変換主回路のスイッチ（１ａ１Ｐ），（１ｂ１Ｐ）および(１ａ１Ｐ)，(１ｂ２Ｐ)は、各々交互に任意の時間幅でオン・オフし、かつ同時オンしないように制御されており、直流電圧（２）を交流電圧へ順／逆変換している。なお、このスイッチのオン・オフは、電力変換装置の制御装置により制御されたオン・オフ指令に基づいており、かつ、（１ａ１Ｐ）と（１ａ２Ｐ）および(１ｂ１Ｐ)と（１ｂ２Ｐ）は、同一タイミングでオン・オフする。ここで、スイッチ（１ａ１Ｐ）と（１ａ２Ｐ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（４）−分岐点（９）−直流母線（４ｇ）−スイッチ（１ａ１Ｐ）−出力点(１ｃ１Ｐ)−交流配線（６ｇ）に至る電流経路（１Ｐｅ）と、直流電圧（２）−直流母線（４）−分岐点（９）−直流母線（４ｈ）−スイッチ（１ａ２Ｐ）−出力点（１ｃ２Ｐ）−交流配線（６ｈ）に至る電流経路（２Ｐｅ）の２系統に流れる。そして、各電流は、出力合成点
（１１）にて合成され、出力合成点（１１）−電流出力点（７）に至る電流経路にて負荷（８）へ電力を供給する。次にスイッチ（１ｂ１Ｐ）と（１ｂ２Ｐ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（５）−分岐点（１０）−直流母線（５ｇ）−スイッチ（１ｂ１Ｐ）−出力点（１ｃ１Ｐ）−交流配線（６ｇ）に至る電流経路（１Ｎｅ）と、直流電圧（２）−直流母線（５）−分岐点(１０)−直流母線(５ｈ)−スイッチ（１ｂ２Ｐ）−出力点（１ｃ２Ｐ）−交流配線(６ｈ)に至る電流経路(２Ｎｅ)の２系統に流れる。そして、各電流は、出力合成点（１１）にて合成され、出力合成点
（１１）−電流出力点（７）に至る電流経路にて負荷（８）へ電力を供給する。ここで、電流経路における寸法（ｌ４ｇ）と（ｌ４ｈ），（ｌ５ｇ）と（ｌ５ｈ），（ｌ６ｇ）と（ｌ６ｈ）は、それぞれ同一である。
【００２１】
さて、電力変換装置（ｅ）において、電源供給口（３）と電流出力点（７）は、電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）を挟んだ対角線（１４）の線上に存在している。電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）の内部構造は同一であるため、この相対的な実装位置関係により、電流経路における寸法（ｌ４ｇｈ）と（ｌ５ｇｈ）と（ｌ６ｇｈ）は、自動的に同一寸法となる。よって、電流経路（１Ｐｅ）と(２Ｐｅ)および(１Ｎｅ)と（２Ｎｅ）の経路長は同一となる。
【００２２】
このことは、寸法（ｌ４ｘ＋ｌ４ｇ＋ｌ６ｃ＋ｌ６ｇｈ）と、寸法（ｌ５ｇ＋ｌ６ｃ＋ｌ６ｇｈ）と、寸法（ｌ４ｘ＋ｌ４ｇｈ＋ｌ４ｈ＋ｌ６ｈ）と、寸法（ｌ５ｇｈ＋ｌ５ｈ＋ｌ６ｄ）が等しくなるからである。
【００２３】
実際の電力変換装置において、電流経路に適用する配線部品には、［３］式にて表されるインピーダンス成分Ｚ［Ω］が含まれている。
0004600188.tif 000002
【００２４】
ここで、Ｒは抵抗成分、Ｘはリアクタンス成分であり、その配線長をｌ［ｍ］としたとき、各々［４］式，［５］式が成立する。
【００２５】
Ｒ＝ＫR×ｌ（ＫRは比例定数）                                        …［４］
Ｘ＝ＫL×ｌ（ＫLは比例定数）                                        …［５］
［３］式に、［４］式，［５］式を代入すると、［６］式が成り立つ。
0004600188.tif 000003
【００２６】
［６］式より明らかなように、配線部品のインピーダンスＺ［Ω］は、その配線長ｌ
［ｍ］に比例する。
【００２７】
このように、図１に示す実施例では、各基本電力変換主回路の並列化に対して、各電力変換装置の電源供給口から、並列接続された各基本電力変換主回路を経由し、電流出力点に至る電流経路長が均等となる。そのため、その配線インダクタンスが均等となり、各基本電力変換主回路の出力電流は均等となり、電力変換装置としての所望の容量を得るには、いずれかの基本電力変換主回路の電流負担が、その基本電力変換主回路の許容出力電流を超えることがなく電力変換装置総合の出力電流を制限することがない。すなわち、結果として、［２］式を満足できる。［２］式（あるいは、一般式としての［１］式）を実現するためには、各基本電力変換主回路の出力電流を均等化するため、電力変換装置の電源供給口から、並列接続された各基本電力変換主回路を経由し、電流出力点に至る電流経路長を均等にし、その配線インダクタンスが均等になる配線部品構造となっている。
【００２８】
このように、第１の実施例では、基本電力変換主回路を並列接続して電力変換装置の容量を増加する方式の電力変換装置において、特殊な並列接続用配線部品を用いることなく、所望の容量の電力変換装置を構築することが可能である。特殊な配線部品を使用しないので、部品製作コストの削減に伴う装置コストの低減が可能であり、かつ、並列接続のための配線部品を追加する必要もないため、装置内の部品実装密度を抑えられ、装置の小型化が可能である。なお、実際の装置の部品実装等の構造設計において、電源供給口と電流出力点の相対的な実装位置を決定することは、装置内の部品点数の増加や複雑な形状の部品を実装することと比較すると、大きな影響を与えることは無い。
【００２９】
図２の電力変換装置（ｆ）は、本発明を適用した第二の実施例である。図１との相違点は、電源供給口（３）と電流出力点（７）の位置関係が上下逆になり、それに伴い回路網の方向が逆になった点にある。電流経路の経路長を均等にし、その配線インダクタンスが均等にする仕組みは、図１のそれと同一である。
【００３０】
図３の電力変換装置（ｈ）は、本発明を拡張展開した実施例である。電源供給口（３）と電流出力点（７）の相対的な位置関係が、Ｎ並列の基本電力変換主回路群（ＮｎＰ）を挟んだ対角線（１４ｎ）の線上に存在していれば、Ｎの値に制限なく、各々の電流経路の経路長は自動的に同一になり、その配線インダクタンスは均等になる。
【００３１】
次に、上記図１に係る実施例と比較するため、参考例として図４の電力変換装置（ｂ）を説明する。すなわち、図４の電力変換装置（ｂ）は、各基本電力変換主回路の並列化に対して、並列接続が、各電力変換装置の電源供給口から、並列接続された各基本電力変換主回路を経由し、電流出力点に至る電流経路長が異なっている。そのため、その配線インダクタンスが均等にならないため、各基本電力変換主回路の出力電流は均等にならず、電力変換装置としての所望の容量を得るには、いずれかの基本電力変換主回路の電流負担が、その基本電力変換主回路の許容出力電流を超えなければならなくなる。この場合、基本電力変換主回路の許容出力電流に制限するように電力変換装置総合の出力電流を制限せねばならないため、結果として、［２］式を満足できなくなる。
【００３２】
上記図１に係る実施例では、［２］式（あるいは、一般式としての［１］式）を実現するためには、各基本電力変換主回路の出力電流を均等化するため、電力変換装置の電源供給口から、並列接続された各基本電力変換主回路を経由し、電流出力点に至る電流経路長を均等にし、その配線インダクタンスが均等になる配線部品構造としている。
【００３３】
図４の電力変換装置（ｂ）では基本電力変換主回路を並列接続している。なお、図４は電気回路図であるが、各構成部品の相対的な位置関係も表しており、かつ、各回路網の寸法比率は、実際の回路の回路網の寸法比率と等価である。電力変換装置（ｂ）は、電源供給口（３）から直流電圧（２）（電圧２Ｅ［Ｖ］）を取り込む。その直流電圧は、直流母線（４）（５）から分岐点（９）（１０）を経由し、直流母線（４ａ）（５ａ）と直流母線（４ｂ）（５ｂ）を介して２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）に供給される。ここで、２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）は、分岐点（９）
（１０）と出力合成点（１１）から見て電気的に並列接続されており、その内部の回路構成および構造は、図７の基本電力変換主回路（１）と完全に同一である。また、各基本電力変換主回路のスイッチ（１ａ１Ｐ），（１ｂ１Ｐ）および（１ａ１Ｐ），（１ｂ２Ｐ）は、各々交互に任意の時間幅でオン・オフし、かつ同時オンしないように制御されており、直流電圧（２）を交流電圧へ順／逆変換している。なお、このスイッチのオン・オフは、電力変換装置の制御装置により制御されたオン・オフ指令に基づいており、かつ、
（１ａ１Ｐ）と（１ａ２Ｐ）および（１ｂ１Ｐ）と（１ｂ２Ｐ）は、同一タイミングでオン・オフする。ここで、スイッチ（１ａ１Ｐ）と（１ａ２Ｐ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（４）−分岐点（９）−直流母線
（４ａ）−スイッチ（１ａ１Ｐ）−出力点（１ｃＩＰ）−交流配線（６ａ）に至る電流経路（１Ｐａ）と、直流電圧（２）−直流母線（４）−分岐点（９）−直流母線（４ｂ）−スイッチ（１ａ２Ｐ）−出力点（１ｃ２Ｐ）−交流配線（６ｂ）に至る電流経路(２Ｐａ)の２系統に流れる。そして、各電流は、出力合成点（１１）にて合成され、出力合成点
（１１）−電流出力点（７）に至る電流経路にて負荷（８）へ電力を供給する。次にスイッチ（１ｂ１Ｐ）と（１ｂ２Ｐ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（５）−分岐点（１０）−直流母線（５ａ）−スイッチ(１ｂ１Ｐ)−出力点（１ｃ１Ｐ）−交流配線（６ａ）に至る電流経路（１Ｎａ）と、直流電圧（２）−直流母線（５）−分岐点（１０）−直流母線（５ｂ）−スイッチ（１ｂ２Ｐ）−出力点（１ｃ２Ｐ）−交流配線（６ｂ）に至る電流経路（２Ｎａ）の２系統に流れる。そして、各電流は、出力合成点（１１）にて合成され、出力合成点（１１）−電流出力点（７）に至る電流経路にて負荷（８）へ電力を供給する。
【００３４】
ここで、各電流経路の各部の経路長において、寸法（ｌ４ａ）と(ｌ４ｂ)，(ｌ５ａ)と（ｌ５ｂ），（ｌ６ａ）と（ｌ６ｂ）は、それぞれ同一寸法である。従って、電流経路
（１Ｐａ）と電流経路（２Ｐａ）において、その経路長は、寸法(ｌ４ａ２)と(ｌ６ａ２)の加算分だけ電流経路（１Ｐａ）の方が長くなり、かつ、電流経路（１Ｎａ）と電流経路（２Ｎａ）において、その経路長は、寸法（ｌ５ａ２）と（ｌ６ａ２）の加算分だけ電流経路（１Ｎａ）の方が長くなる。
【００３５】
［６］式より明らかなように、配線部品のインピーダンスＺ［Ω］は、その配線長ｌ
［ｍ］に比例する。よって、図４の構成にて電力変換装置を構築した場合、前述の電流経路（１Ｐａ）と電流経路（２Ｐａ）においては、（１Ｐａ）の方が配線長が長く、電流経路（１Ｎａ）と電流経路（２Ｎａ）においては、（１Ｎａ）の方が配線長が長いので、電流経路（１Ｐａ）,（２Ｐａ）,（１Ｎａ）,(２Ｎａ) のインピーダンスを、各々１ＰａＺ（＞０）［Ω］，２ＰａＺ（＞０）［Ω］，１ＮａＺ（＞０）［Ω］，２ＮａＺ（＞０）［Ω］とすると、［７］式，［８］式が成り立つ。
【００３６】
１ＰａＺ＞２ＰａＺ                                                  …［７］
１ＮａＺ＞２ＮａＺ                                                  …［８］
また、電流経路（１Ｐａ），（２Ｐａ），（１Ｎａ），（２Ｎａ）を流れる電流を、各々１ＰａＩ［Ａ］，２ＰａＩ［Ａ］，１ＮａＩ［Ａ］，２ＮａＩ［Ａ］とすると、それぞれに対して、［９］〜［１２］式が成り立つ。
【００３７】
１ＰａＩ＝Ｅ／（１ＰａＺ）                                          …［９］
２ＰａＩ＝Ｅ／（２ＰａＺ）                                        …［１０］
１ＮａＩ＝Ｅ／（１ＮａＺ）                                        …［１１］
２ＮａＩ＝Ｅ／（２ＮａＺ）                                        …［１２］
ここで、電流経路（１Ｐａ）と（２Ｐａ）の電流値比は、［９］式／［１０］式より求められる。
【００３８】
[９]式／[１０]式＝１ＰａＩ／２ＰａＩ＝(２ＰａＺ)／(１ＰａＺ)      …［１３］
［１３］式より、電流経路（１Ｐａ）と（２Ｐａ）の電流値比は、その各々の電流経路のインピーダンスの逆比となる。ここで、［７］式より、
（２ＰａＺ）／（１ＰａＺ）＜１                                    …［１４］
が成り立つので、電流経路（１Ｐａ）と（２Ｐａ）の電流値比は、［１５］式で表される。
【００３９】
１ＰａＩ／２ＰａＩ＜１                                            …［１５］
よって、その大小関係は、［１６］式で表される。
【００４０】
１ＰａＩ＜２ＰａＩ                                                …［１６］
同様に、電流経路（１Ｎａ）と（２Ｎａ）の電流値比は、［１１］式／［１２］式より求められる。
【００４１】
[１１]式／[１２]式＝１ＮａＩ／２ＮａＩ＝(２ＮａＺ)／(１ＮａＺ)    …［１７］
［１７］式より、電流経路（１Ｎａ）と（２Ｎａ）の電流値比は、その各々の電流経路のインピーダンスの逆比となる。ここで、［８］式より、
（２ＮａＺ）／（１ＮａＺ）＜１                                    …［１８］
が成り立つので、電流経路（１Ｎａ）と（２Ｎａ）の電流値比は、［１９］式で表される。
【００４２】
１ＮａＩ／２ＮａＩ＜１                                            …［１９］
よって、その大小関係は、［２０］式で表される。
【００４３】
１ＮａＩ＜２ＮａＩ                                                …［２０］
［７］式，［１６］式より、電流経路（１Ｐａ），（２Ｐａ）において、そのインピーダンスの大小関係と、電流値の大小関係は逆の関係となり、インピーダンスが大きい電流経路（１Ｐａ）には、電流が流れにくいことを示している。同様に、［８］式，［２０］式より、電流経路（１Ｎａ），（２Ｎａ）において、そのインピーダンスの大小関係と、電流値の大小関係は逆の関係となり、インピーダンスが大きい電流経路（１Ｎａ）には、電流が流れにくいことを示している。
【００４４】
以上より、直流電圧（２）から負荷（８）への電力供給に寄与する電流出力点（７）の電流において、基本電力変換主回路（１１Ｐ）と（１２Ｐ）の電流負担度は、分岐点(９)（１０）および出力合成点（１１）に対して各々の基本電力変換主回路を電気的に並列接続するための直流母線（４ｂ）（５ｂ）と交流配線（６ａ）に含まれる寸法（ｌ４ａ２）と（ｌ６ａ２）の加算分の寸法、および寸法（ｌ５ａ２）と（ｌ６ａ２）の加算分の寸法から生じるインダクタンス差により、電流経路のインダクタンスが小さくなる基本電力変換主回路（１２Ｐ）の方が高くなる。しかし、基本電力変換主回路（１１Ｐ），(１２Ｐ)は、各々出力できる容量はＰ［Ｗ］であるため（図７の基本電力変換主回路（１）と同一のため）、その出力電流は、容量Ｐ［Ｗ］により決定される値に制限しなければならない。よって、前述の電流負担が、その制限値を超える場合は、基本電力変換主回路(１２Ｐ)の電流がその制限値以下となるように低減せねばならないため、電流出力点（７）の電流値を低減せざるを得ない。そのため、電力変換装置（ｂ）の出力容量は［２］式を満足できなくなり、並列接続倍の総合容量の低下は避けられない。
【００４５】
図５の電力変換装置（ｃ）の動作について説明する。なお、電力変換装置（ｃ）は、基本電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）を並列接続する配線部品として、並列接続用配線部品（１２）を用いた部分が異なる。また、図５は電気回路図であるが、各構成部品の相対的な位置関係も表しており、かつ、各回路網の寸法比率は、実際の回路の回路網の寸法比率と等価である。電力変換装置（ｃ）は、電源供給口（３）から直流電圧（２）（電圧２Ｅ［Ｖ］）を取り込む。その直流電圧は、直流母線（４）（５）から分岐点（９）
（１０）を経由し、直流母線（４ｃ）（５ｃ）と直流母線（４ｄ）（５ｄ）を介して２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）に供給される。ここで、２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）は、分岐点（９）（１０）と出力合成点（１１）から見て電気的に並列接続されており、その内部の回路構成および構造は、図７の基本電力変換主回路（１）と完全に同一である。また、各基本電力変換主回路のスイッチ（１ａ１Ｐ），（１ｂ１Ｐ）および（１ａ１Ｐ），（１ｂ２Ｐ）は、各々交互に任意の時間幅でオン・オフし、かつ同時オンしないように制御されており、直流電圧（２）を交流電圧へ順／逆変換している。なお、このスイッチのオン・オフは、電力変換装置の制御装置により制御されたオン・オフ指令に基づいており、かつ、(１ａ１Ｐ)と(１ａ２Ｐ)および(１ｂ１Ｐ)と（１ｂ２Ｐ）は、同一タイミングでオン・オフする。ここで、スイッチ（１ａ１Ｐ）と（１ａ２Ｐ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（４）−分岐点（９）−直流母線（４ｃ）−スイッチ（１ａ１Ｐ）−出力点(１ｃ１Ｐ)−交流配線（６ｃ）に至る電流経路（１Ｐｃ）と、直流電圧（２）−直流母線（４）−分岐点（９）−直流母線（４ｄ）−スイッチ（１ａ２Ｐ）−出力点（１ｃ２Ｐ）−交流配線（６ｄ）に至る電流経路（２Ｐｃ）の２系統に流れる。そして、各電流は、出力合成点
（１１）にて合成され、出力合成点（１１）−電流出力点（７）に至る電流経路にて負荷（８）へ電力を供給する。次にスイッチ（１ｂ１Ｐ）と（１ｂ２Ｐ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（５）−分岐点（１０）−直流母線（５ｃ）−スイッチ（１ｂ１Ｐ）−出力点（１ｃ１Ｐ）−交流配線（６ｃ）に至る電流経路（１Ｎｃ）と、直流電圧（２）−直流母線（５）−分岐点(１０)−直流母線(５ｄ)−スイッチ（１ｂ２Ｐ）−出力点（１ｃ２Ｐ）−交流配線(６ｄ)に至る電流経路(２Ｎｃ)の２系統に流れる。そして、各電流は、出力合成点（１１）にて合成され、出力合成点
（１１）−電流出力点（７）に至る電流経路にて負荷（８）へ電力を供給する。
【００４６】
ここで、分岐点（９）は、電流経路における寸法（ｌ４ｃｄ）の中間点に存在し、分岐点（１０）は、電流経路における寸法（ｌ５ｃｄ）の中間点に存在する。また、出力合成点（１１）は、電流経路の寸法（ｌ６ｃｄ）の中間点に存在する。さらに、寸法(ｌ４ｃ)と（ｌ４ｄ），（ｌ５ｃ）と（ｌ５ｄ），（ｌ６ｃ）と（ｌ６ｄ）は同一寸法である。よって、電流経路（１Ｐｃ）と電流経路（２Ｐｃ）、および電流経路（１Ｎｃ）と電流経路（２Ｎｃ）の経路長は、それぞれ同一長となる。従って、前述した配線部品のインピーダンスと配線長の比例関係より、各々の電流経路のインピーダンスは同一となり、電流経路（１Ｐｃ），（２Ｐｃ）,（１Ｎｃ）,（２Ｎｃ）を流れる電流を、各々１ＰｃＩ［Ａ］，２ＰｃＩ［Ａ］,１ＮｃＩ［Ａ］,２ＮｃＩ［Ａ］とすると、それぞれに対して、［２１］，［２２］式が成り立つ。
【００４７】
１ＰｃＩ＝２ＰｃＩ                                                …［２１］
１ＮｃＩ＝２ＮｃＩ                                                …［２２］
以上より、直流電圧（２）から負荷（８）への電力供給に寄与する電流出力点（７）の電流において、基本電力変換主回路（１１Ｐ）と（１２Ｐ）の電流負担度は同一となる。従って、電力変換装置（ｃ）の出力容量は、［２］式を満足する。
【００４８】
なお、図１の実施例にもどると、電力変換装置（ｅ）において、電源供給口（３）と電流出力点（７）は、電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）を挟んだ対角線（１４）の線上に存在している。電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）の内部構造は同一であるため、この相対的な実装位置関係により、電流経路における寸法（Ｌ４ｇｈ）と（Ｌ５ｇｈ）と（Ｌ６ｇｈ）は、自動的に同一寸法となる。よって、電流経路（１Ｐｅ）と（２Ｐｅ）および（１Ｎｅ）と（２Ｎｅ）の経路長は同一となり、前述した配線部品のインピーダンスと配線長の比例関係より、各々の電流経路のインピーダンスは同一となる。したがって、電流経路（１Ｐｅ）,（２Ｐｅ）,（１Ｎｅ）,(２Ｎｅ) を流れる電流を、各々１ＰｅＩ［Ａ］，２ＰｅＩ［Ａ］，１ＮｅＩ［Ａ］，２ＮｅＩ［Ａ］とすると、それぞれに対して、［２３］，［２４］式が成り立つ。
【００４９】
１ＰｅＩ＝２ＰｅＩ                                                …［２３］
１ＮｅＩ＝２ＮｅＩ                                                …［２４］
［２３］式，［２４］式は、電源供給口（３）と電流出力点（７）の相対的な実装位置関係を決定すれば、特殊な並列接続用配線部品を用いずとも、直流電圧（２）から負荷
（８）への電力供給に寄与する電流出力点（７）の電流において、基本電力変換主回路
（１１Ｐ）と（１２Ｐ）の電流負担度が同一になることを示している。この結果、電力変換装置（ｅ）の出力容量は、［２］式を満足する。よって、部品点数の増加によるコストの上昇、および装置内の部品実装密度の上昇を抑えつつ、所望の電力変換装置を構築することが可能になる。
【００５０】
次に、図６の電力変換装置（ｄ）について説明する。電力変換装置（ｄ）も、基本的な動作は図５の電力変換装置（ｃ）と同等であり、並列接続用配線部品（１３）を用いることで、直流電圧（２）から負荷（８）への電力供給に寄与する電流経路の経路長を均等とするものである。
【００５１】
図９の電力変換装置（ｅ）は、本発明を適用した第三の実施例である。なお、図９は、電気回路図であるが、分岐点（９）（１０）と出力合成点（１１）を囲む領域（ｅ２）の中における各構成部品の相対的な位置関係も表しており、かつ、その領域中の各回路網の寸法比率は、実際の回路の回路網の寸法比率と等価である。電力変換装置（ｅ）は、直流電圧（２）を、直流母線（４）（５）を経由して、分岐点（９）（１０）に接続する。分岐点（９）（１０）にて直流電圧は分岐され、分岐された直流電圧は、直流母線（４ｇ）（５ｇ）と直流母線（４ｈ）（５ｈ）を介して２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ），
（１２Ｐ）に供給される。ここで、２つの基本電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）は、分岐点（９）（１０）と出力合成点（１１）から見て電気的に並列接続されており、その内部の回路構成および構造は、図７の基本電力変換主回路（１）と完全に同一である。また、各基本電力変換主回路のスイッチ（１ａ１Ｐ），（１ｂ１Ｐ）および（１ａ１Ｐ），（１ｂ２Ｐ）は、各々交互に任意の時間幅でオン・オフし、かつ同時オンしないように制御されており、直流電圧（２）を交流電圧へ順／逆変換している。なお、このスイッチのオン・オフは、電力変換装置の制御装置により制御されたオン・オフ指令に基づいており、かつ、（１ａ１Ｐ）と（１ａ２Ｐ）および（１ｂ１Ｐ）と（１ｂ２Ｐ）は、同一タイミングでオン・オフする。ここで、スイッチ（１ａ１Ｐ）と（１ａ２Ｐ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（４）−分岐点（９）−直流母線（４ｇ）−スイッチ（１ａ１Ｐ）−出力点（１ｃ１Ｐ）−交流配線（６ｃ）に至る電流経路（１Ｐｅ）と、直流電圧（２）−直流母線（４）−分岐点（９）−直流母線
（４ｈ）−スイッチ（１ａ２Ｐ）−出力点（１ｃ２Ｐ）−交流配線（６ｄ）に至る電流経路（２Ｐｅ）の２系統に流れる。そして、各電流は、出力合成点（１１）にて合成され、出力合成点（１１）−電流出力点（７）に至る電流経路にて負荷（８）へ電力を供給する。次にスイッチ（１ｂ１Ｐ）と（１ｂ２Ｐ）がオンした場合、そのオン時間に依存した電流が、直流電圧（２）−直流母線（５）−分岐点（１０）−直流母線（５ｇ）−スイッチ（１ｂ１Ｐ）−出力点（１ｃ１Ｐ）−交流配線（６ｃ）に至る電流経路（１Ｎｅ）と、直流電圧（２）−直流母線（５）−分岐点（１０）−直流母線(５ｈ)−スイッチ(１ｂ２Ｐ)−出力点（１ｃ２Ｐ）−交流配線（６ｄ）に至る電流経路（２Ｎｅ）の２系統に流れる。そして、各電流は、出力合成点（１１）にて合成され、出力合成点（１１）−電流出力点（７）に至る電流経路にて負荷（８）へ電力を供給する。ここで、電流経路における寸法（Ｌ４ｇ）と（Ｌ４ｈ），（Ｌ５ｇ）と（Ｌ５ｈ），（Ｌ６ｃ）と（Ｌ６ｄ）は、それぞれ同一である。
【００５２】
さて、電力変換装置（ｅ）において、分岐点（９）と出力合成点（１１）は、電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）を挟んだ対角線（１４Ｐ）の線上に存在しており、かつ、分岐点（１０）と出力合成点（１１）は、電力変換主回路（１１Ｐ），（１２Ｐ）を挟んだ対角線（１４Ｎ）の線上に存在している。さらに、出力点（１ｃ２Ｐ）と出力合成点
（１１）間の電流経路は水平となるように接続される。ただし、ここで言う「水平」とは、電力変換回路を回路図として図面展開する際、その平面図上において、分岐点（９）
（１０）が上部、出力合成点（１１）が下部となるように展開した際に決まる方向としての「水平」であり、本発明を適用した現実の装置において、重力方向から決定される「水平」とは異なる。ここで、電力変換主回路(１１Ｐ)，(１２Ｐ)の内部構造は同一であるため、この相対的な実装位置関係により、電流経路における寸法（Ｌ４ｇｈ）と(Ｌ５ｇｈ)と（Ｌ６ｇｈ）は、自動的に同一寸法となる。よって、電流経路（１Ｐｅ）と（２Ｐｅ）および（１Ｎｅ）と（２Ｎｅ）の経路長は同一となり、前述した配線部品のインピーダンスと配線長の比例関係より、各々の電流経路のインピーダンスは同一となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第一の実施形態を説明する図。
【図２】本発明の第二の実施形態を説明する図。
【図３】本発明を拡張展開した実施形態を説明する図。
【図４】基本電力変換主回路を並列接続し、容量増加した電力変換装置を説明する図。
【図５】他の適用例である電力変換装置を説明する図。
【図６】さらに他の適用例である電力変換装置を説明する図。
【図７】電力変換装置の基本動作を説明する図。
【図８】電力変換主回路のスイッチのオン・オフ指令を説明する図。
【図９】本発明の第三の実施形態を説明する図。
【符号の説明】
【００５４】
１…基本電力変換主回路、１ａ，１ｂ…基本電力変換主回路のスイッチ、１ａ１Ｐ，
１ｂ１Ｐ，１ａ２Ｐ，１ｂ２Ｐ…並列接続された基本電力変換主回路のスイッチ、１ｃ…基本電力変換主回路の出力点、１ｃ１Ｐ，１ｃ２Ｐ…並列接続された基本電力変換主回路の出力点、１Ｐ，２Ｐ，１１Ｐ，１２Ｐ…並列接続される基本電力変換主回路、ＮｎＰ…Ｎ並列の基本電力変換主回路郡、２…直流電圧、３…電源供給口、４，５…直流母線、
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ…並列接続された基本電力変換主回路に接続される直流母線、
４ｃ，４ｄ，５ｃ，５ｄ…適用例として一つ目の電力変換装置において並列接続された基本電力変換主回路に接続される直流母線、４ｅ，４ｆ，５ｅ，５ｆ…適用例として二つ目の電力変換装置において並列接続された基本電力変換主回路に接続される直流母線、４ｇ，４ｈ，５ｇ，５ｈ…第一の実施形態の電力変換装置において並列接続された基本電力変換主回路に接続される直流母線、６…交流配線、６ａ，６ｂ…並列接続された基本電力変換主回路に接続される交流配線、６ｃ，６ｄ…適用例として一つ目の電力変換装置において基本電力変換主回路に接続される交流配線、６ｅ，６ｆ…適用例として二つ目の電力変換装置において基本電力変換主回路に接続される交流配線、６ｇ，６ｈ…第一の実施形態の電力変換装置において基本電力変換主回路に接続される交流配線、７…電流出力点、８…負荷、９，１０…直流母線の分岐点、１１…出力合成点、１２…適用例として一つ目の電力変換装置に適用される並列接続用配線部品、１３…適用例として二つ目の電力変換装置に適用される並列接続用配線部品、１４…第一の実施形態の電力変換装置において電源供給口と電流出力点の相対的な実装位置を説明するための対角線、１４ｎ…本発明を拡張展開した実施形態の電力変換装置において電源供給口と電流出力点の相対的な実装位置を説明するための対角線、１４ａ２,１５ａ２,１６ａ２…並列接続された基本電力変換主回路間の電流経路長の差を説明する寸法、１４ｃｄ,１５ｃｄ,１６ｃｄ…適用例として一つ目の電力変換装置において電流経路の分岐点の実装位置を説明するための寸法、１４ｇｈ，１５ｇｈ，１６ｇｈ…第一の実施形態の電力変換装置において電流経路が同一になることを説明するための寸法である。
【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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