(57)【要約】【課題】  高調波規制に対応し、直流電圧昇圧が可能な低コスト電力変換装置を提供する。【解決手段】  上記課題を解決するために、各相の電圧(相電圧)が０となる前後の期間では該当する相の双方向通電スイッチのＯＮ期間が長くなるように設定し、高調波規制に対応する。また、それ以外の期間では回転機の運転状態に応じて双方向通電スイッチのＯＮ期間を適時調整するように構成すれば、電源電流検出手段が無くても回転機の運転状態によって最適な直流電圧に制御できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源に接続される三相交流リアクトルと、三相ダイオードブリッジと、前記三相ダイオードブリッジの直流出力側と直流負荷の間に設ける直列に接続された複数の平滑コンデンサと、前記三相ダイオードブリッジの交流側と前記直列に接続された複数の平滑コンデンサの中点の間に設ける双方向通電スイッチと、前記三相交流電源の電圧位相検出手段と、前記三相交流電源の電流を検出する検出手段と、回転機変調率情報Ｋｈを用いて前記双方向通電スイッチを制御し直流電圧を調整する制御器と、を備えた電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記双方向通電スイッチを前記電圧位相検出手段から得られた電圧位相信号θsを用いて、中間電位の相の相電圧が０電圧となる前後の期間は、パルスの幅が長くなるように予め設定された変調波テーブルを用いて変調波を作成し、それ以外の期間では、回転機変調率情報Ｋｈもしくは直流電圧情報Ｅｄｃを用いて、一定もしくは緩やかな変化の三相変調波を作成することで、電源電流の高調波成分低減および、回転機の運転状態に応じた直流電圧昇圧を行うことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記緩やかな変化は前記中間電位の相の相電圧が０電圧となる前後の期間で予め設定している前記変調波テーブルの変化よりも少ない変化であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の電力変換装置において、
前記双方向通電スイッチを、全域でスイッチング動作することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の電力変換装置において、
前記双方向通電スイッチは各相に対応して複数設けられており、双方向スイッチの複数を同時にＯＮすることにより、前記交流電源が前記交流リアクトルを介して短絡するように制御し、直流電圧を任意の値に保つことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の電力変換装置において、
前記回転機変調率情報Ｋｈと回転機変調率指令Ｋｈ＊とＰＩ制御器を用いて、前記回転機変調率情報Ｋｈが回転機変調率指令Ｋｈ＊に近づくように、直流電圧値を調整することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の電力変換装置において、
前記直流電圧情報Ｅｄｃと直流電圧指令値Ｅｄｃ＊とＰＩ制御器を用いて、前記前記直流電圧値Ｅｄｃが直流電圧指令値Ｅｄｃ＊に近づくように、直流電圧値を調整することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記三相交流電源と前記交流リアクトルの中間に少なくとも１台の三相もしくは単相受電の負荷を並列に接続することを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項８記載の電力変換装置において、
コンバータ制御器は前記インバータ制御器と前記負荷から複数のインバータの電力情報を比較して、電力の差が一定値以下の場合には、少なくとも１台のインバータ出力を上昇もしくは抑制し、複数台で電流値に差がある状態に制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記交流リアクトルの２次側に少なくとも１台の三相もしくは単相受電の負荷を並列に接続することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０の電力変換装置において、
前記負荷は、前記電力変換装置の出力よりも低出力であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１記載の電力変換装置において、
電力変換装置の平滑コンデンサにて平滑された直流部より、少なくとも１つの負荷を並列に接続することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の電力変換装置において、
コンバータ制御器は前記インバータ制御器と前記負荷から複数の前記回転機変調率情報Ｋｈを取得し、最も大きい値の前記回転機変調率情報Ｋｈを識別し、それに応じて前記双方向通電スイッチによる直流電圧制御をすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１記載の電力変換装置を用いて、少なくとも１台の回転機を駆動し、前記双方向通電スイッチを、スイッチング動作することを特徴とする機器。
【請求項１５】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記双方向スイッチによる直流電圧の昇圧と、弱め界磁制御を組合せることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１６】
電力変換装置を備えた回転機駆動システムにおいて、前記電力変換装置は、三相交流電源に接続される三相交流リアクトルと、三相ダイオードブリッジと、前記三相ダイオードブリッジの直流出力側と直流負荷の間に設ける直列に接続された複数の平滑コンデンサと、前記三相ダイオードブリッジの交流側と前記直列に接続された複数の平滑コンデンサの中点の間に設ける双方向通電スイッチと、前記三相交流電源の電圧位相検出手段と、前記三相交流電源の電流を検出する検出手段と、回転機変調率情報Ｋｈを用いて前記双方向通電スイッチを制御し直流電圧を調整する制御器と、を備え、直流電源を交流電源に変換するインバータを有する回転機駆動装置を用いて、回転機を駆動し、前記双方向通電スイッチを、該当する所定の期間、スイッチング動作することを特徴とする回転機駆動システム。
【請求項１７】
電力変換装置を備えた回転機駆動システムにおいて、前記電力変換装置は、前記三相交流電源と前記三相交流リアクトルの中間から複数の前記電力変換装置を並列に接続し、直流電源を交流電源に変換するインバータを有する複数の回転機駆動装置を用いて、複数の回転機を駆動し、前記双方向通電スイッチを、該当する所定の期間、スイッチング動作することを特徴とする回転機駆動システム。
【請求項１８】
電力変換装置を備えた回転機駆動システムにおいて、前記電力変換装置は、前記電力変換装置の前記三相交流リアクトルと前記三相ダイオードブリッジの中間から直流電源を交流電源に変換するインバータを有する複数の回転機駆動装置を接続し、前記双方向通電スイッチを、該当する所定の期間、スイッチング動作することを特徴とする回転機駆動システム。
【請求項１９】
電力変換装置を備えた回転機駆動システムにおいて、前記電力変換装置は、前記電力変換装置の前記平滑コンデンサにて平滑された直流部より直流電源を交流電源に変換するインバータを有する複数の回転機駆動装置を接続し、前記双方向通電スイッチを、該当する所定の期間、スイッチング動作することを特徴とする回転機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置及びそれを用いた回転機駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
三相交流電動機駆動用インバータ装置が、産業分野や冷凍機器へ普及している。これらの装置では、三相交流電源受電の場合、三相交流電源から直流に変換するための整流回路が必要である。三相ダイオード整流器を用いる場合、多くの電源電流高調波が発生してしまい、電力システムへの悪影響が社会問題になっている。近年、ＩＥＣ（国際電気標準会議）の高調波規制（ＩＥＣ６１０００−３−２（相電流＜１６Ａ）とＩＥＣ６１０００−３−１２（１６Ａ＜相電流＜７５Ａ））をはじめ、欧州、中国や日本国内の高調波規制が制定された。今後、これらの装置の電源高調波対策が必要になる見込みである。
【０００３】
従来、これらに対応するために特許文献１、特許文献２、特許文献３の様な技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６６３５９号公報
【特許文献２】特許第３４２２２１８号公報
【特許文献３】特開２００９−２０７２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、特許文献２の技術は、前述の高調波規制をクリアするために、大きな交流リアクトルが必要となり、装置の大型化やコストアップを避けられない。特に、交流リアクトルの抵抗の熱損失が電源電流と二乗関係があるため、高負荷運転時に、リアクトルの発熱や装置の効率低下を引き起し、更には、交流リアクトルによる電圧降下の影響で直流電圧低下を引き起こし、高速・高負荷時の運転範囲縮小も懸念される。
【０００６】
また、特許文献３の技術は、単相交流電源用の回路構成ではあるが、スイッチング素子のスイッチング動作により直流電圧の昇圧制御を行っている、しかし、電源電流情報検出手段が必要となり、部品点数が増加し、コストアップを避けられない。
【０００７】
そこで、本発明は、高調波規制対応に適し、更に回転機の運転状態に応じて最適な直流電圧に制御する昇圧機能を搭載した、三相交流を直流に変換する電力変換装置及び、それを用いた機器（例えば、回転機駆動機器、冷凍機器など）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、例えば、三相交流電源に接続される三相交流リアクトルと、三相ダイオードブリッジと、前記三相ダイオードブリッジの直流出力側と直流負荷の間に設ける直列に接続された複数の平滑コンデンサと、前記三相ダイオードブリッジの交流側と前記直列に接続された複数の平滑コンデンサの中点との間に設ける三つの双方向通電スイッチと、前記三相交流電源の電圧位相を検出する電圧位相検出手段と、前記三つの双方向通電スイッチを制御するコンバータ制御器から構成された三相交流を直流に変換する電力変換装置において、前記双方向通電スイッチを、各相、所定のパターンでスイッチング動作するよう構成する。
【０００９】
ここで、前記スイッチング動作するパターンを例えば、各相の電圧(相電圧)が０となる前後の期間では該当する相の前記双方向通電スイッチのＯＮ期間が長くなるように設定すれば高調波規制に対応できる。このために、例えば、回転機変調率情報Ｋｈを用いて双方向通電スイッチを制御する。
【００１０】
また、それ以外の期間では双方向通電スイッチのＯＮ期間は回転機の運転状態に応じて適時調整するように構成すれば、電源電流検出手段が無くても回転機の運転状態によって最適な直流電圧に制御できる。これにより、スイッチング損失による効率低下を最小限に抑え、更に高負荷運転時の直流電圧低下を防止でき、更なる高出力化も図れる。また、回転機駆動機器で回転機を高速回転させる場合に行っている、弱め界磁制御との最適化により最高効率を確保できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高調波規制に対応し、更に回転機の運転状態に応じて最適な直流電圧に制御する昇圧機能を搭載した電力変換装置及び、それを用いた機器（例えば、回転機駆動機器、冷凍機器など）への適用が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施例の電力変換装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施例における三つの双方向通電スイッチ６の構成図である。
【図３】第１の実施例の電力変換装置の制御ブロック図である。
【図４】第１の実施例における電源電圧位相演算器１３の内部構成図である。
【図５】第１の実施例におけるシミュレーション結果（低速回転域）である。
【図６】第１の実施例におけるシミュレーション結果（高速回転域）である。
【図７】第１の実施例における変調波調整器１９の内部構成図である。
【図８】第１の実施例におけるシミュレーション結果(波形)(制御無)である。
【図９】第１の実施例におけるシミュレーション結果(波形)(制御有)である。
【図１０】第１の実施例におけるシミュレーション結果(高調波電流)である。
【図１１】第２の実施例の電力変換装置の概略構成図である。
【図１２】第３の実施例の電力変換装置の概略構成図である。
【図１３】第４の実施例の電力変換装置の概略構成図である。
【図１４】第５の実施例における回転機の特性説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態の電力変換装置は、例えば回転機駆動機器、冷凍器に用いることが好適なものである。以下では具体的制御について説明する。
【００１４】
＜第１の実施例＞
図１から図１０を用いて第１の実施例を説明する。
図１に電力変換装置の概略構成を示す。本電力変換装置は、三相交流電源１を直流電源に変換してインバータ１０に直流電力を供給する装置であり、スイッチング動作を用いて電源電流の高調波成分の抑制および、回転機１１の運転状態に応じた直流電圧にする昇圧制御を行っている。本実施例では、直流電力を供給する装置はインバータ１０としたが、直流電力を消費する負荷装置、回転機などを使っても問題ない。
【００１５】
(装置構成について)
本電力変換装置は、三相交流電源１に接続された三相交流リアクトル２と、三相交流リアクトル２を介して三相交流電源１に接続された三相ダイオードブリッジ３と、三相ダイオードブリッジ３の直流側に直列接続された複数の平滑コンデンサ４と、三相ダイオードブリッジ３の交流側入力端子と直列接続された複数の平滑コンデンサ４の中点との間に設けた三つの双方向通電スイッチ６と、三相交流電源１の電圧位相を検出する電圧位相検出手段５と、直流電圧（ＶDC）を検出する直流電圧検出手段８と、双方向通電スイッチ６を制御するコンバータ制御器７と、インバータ１０を制御するインバータ制御器９と、コンバータ制御器７とインバータ制御器９とを繋ぎ情報を送受信する通信手段１２から構成されている。本実施例では、コンバータ制御器７とインバータ制御器９を別々にし、前記通信手段１２を設けたが、この２つを合わせて前記通信手段１２を省略しても問題ない。
【００１６】
(駆動回路について)
図２は、前記三つの双方向通電スイッチ６の構成図である。本実施例では、単相ダイオードブリッジとＩＧＢＴで構成した双方向通電スイッチとした。双方向通電スイッチは、本構成に限らず、コンバータ制御器７からのスイッチング信号に応じて動作する双方向通電スイッチであれば、その他の構成及び半導体素子でも問題ない。
【００１７】
(制御ブロックについて)
図３にコンバータ制御器７の内部で行われている電力変換装置の制御ブロック図を示している。ここでコンバータ制御器７は、電圧位相検出手段５からの電圧位相信号（Ｖｒｎ、Ｖｓｎ、Ｖｔｎ）、及び、インバータ制御器９からの直流電圧情報Ｅｄｃ又は回転機変調率情報Ｋｈに基づいてＰＷＭ制御信号（Ｇｒ、Ｇｓ、Ｇｔ）を出力して双方向スイッチ６を制御するものである。本制御はマイクロコンピュータ（以下マイコンと称す）を用いたデジタル演算処理を行っている。マイコン以外にもＤＳＰ等半導体演算素子の適用が考えられる。以下、内部制御について詳述する。
【００１８】
コンバータ制御器７の演算においては、電源電流値を推定可能な情報に基づいて位相差の補正量を出力することが望ましい。そこで本実施例では、図３に示すように位相補正量調整器１８によって電源電圧と電源電流の位相差を出力することとしている。位相補正量調整器１８は，通信手段１２より得られた負荷情報Ｐと，マイコンに予め設定した位相補正テーブルを元に三相交流リアクトル２などの影響により，発生する電源電圧と電源電流の位相差補正量θadjを出力する。なお、負荷情報Ｐ以外にも電源電流値を推定できる情報であれば適応が可能である。
【００１９】
電源電圧位相演算器１３は、電圧位相検出手段５によって得られた電圧位相信号(Ｖｒｎ、Ｖｓｎ、Ｖｔｎ)を用いて電源電圧位相を算出し，前記電源電圧位相と位相補正量調整器１８から得られた位相差補正量θadjから電源電流位相θsを算出する。
【００２０】
変調波作成器１４は、電源電圧位相演算器１３によって得られた前記電源電流位相θsとマイコンに予め設定した変調波テーブルを元に各相の前記双方向通電スイッチ６のＯＮ期間を決定し、三相変調波Ｍｒ、Ｍｓ、Ｍｔを作成する。
【００２１】
変調波調整器１９は、前記通信手段１２から得られた直流電圧情報Ｅｄｃ、もしくは、回転機変調率情報Ｋｈを元に、直流電圧の昇圧に起因する区間の三相変調波を作成し、更に状態に応じて三相変調波に乗算する変調波ゲインＫｍ’を算出する。
【００２２】
変調波乗算器１５は、変調波作成器１４から得られた、三相変調波Ｍｒ、Ｍｓ、Ｍｔと変調波調整器１９から得られた変調波ゲインＫｍ’を乗算し、三相変調波指令値Ｍｒ’、Ｍｓ’、Ｍｔ’を算出する。
【００２３】
ＰＷＭ制御器１７は、変調波乗算器１５から得られた三相変調波指令値Ｍｒ’、Ｍｓ’、Ｍｔ’とキャリア波発生器１６から得られたキャリア波Ｆｃ(三角波もしくはのこぎり波) との比較により、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号Ｇｒ、Ｇｓ、Ｇｔを出力し、双方向通電スイッチ６のＯＮ・ＯＦＦを制御する。
【００２４】
(位相検出処理について)
図４に電源電圧位相演算器１３の内部構成を示す。
図４に示す電源電圧位相演算器１３の内部構成は、電圧位相検出手段５から得られた電圧位相信号Ｖｒｎ、Ｖｓｎ、Ｖｔｎの三相分の平均値から基準電圧Ｌｅｖｅｌを作成する分圧回路２０と、電圧位相信号Ｖｒｎ、Ｖｓｎ、Ｖｔｎと、基準電圧Ｌｅｖｅｌとを比較してパルス信号に置き換えるコンパレータ回路２１と、コンパレータ回路２１で得られたパルス信号の変化するタイミング（以下エッジと称す）を検出して、前記電源電圧位相を算出する位相演算器２２と，前記電源電圧位相を前記電源電流位相θsに補正する位相補正器２７で構成されている。
【００２５】
位相演算器２２は、位相誤差演算器２３、ＰＩ制御器２４、基本電源周波数発生器２５、位相更新器２６から構成されている。
【００２６】
位相誤差演算器２３は、パルス信号のエッジ毎に演算が始まる割込み処理であり、前記パルス信号のエッジ毎にパルス信号の組合せで予めマイコンに設定されている位相更新設定値θｇｅｔを、マイコンがカウントアップしている現在の電圧位相に上書きする。また、上書きする際に上書き前の前記電圧位相と前記位相更新設定値θｇｅｔを比較して位相誤差Δθsを算出する。この処理は、各相のパルス信号の前記エッジ毎に実施されるので、電源周期の電気角６０度毎に演算が行われる。
【００２７】
ここで、片エッジ(前記エッジの下りエッジか上りエッジのどちらか)で処理を行うことで、前記電源周期の電気角１２０度毎の演算となり、マイコン負荷を軽減することもできる。
【００２８】
ＰＩ制御器２４は、前記位相誤差Δθsを基に前記位相誤差Δθsが０になるように周波数補正値Δｆsを算出する処理であり、電気角６０度毎に演算が実行されている。
【００２９】
ここで、本実施例では、電気角６０度毎に演算が実行されているが、ノイズ等による変動を防止するためには、例えば、電気角３６０度毎に演算が実行されるように構成してもよい。具体的には、電気角６０度毎の前記位相誤差Δθsを電気角３６０度で平均化し、その平均値を用いて、周波数補正値Δｆsを算出しても構わない。このように計算すれば、ノイズ等による変動を抑制できる。
【００３０】
基本電源周波数発生器２５は、所定の電源周波数を出力する。具体的には、電源周波数は５０Ｈｚか６０Ｈｚになる。この周波数は、予め設定しても良いが、前記パルス信号のエッジの間隔をマイコン機能のタイマーで計測後、自動設定することも可能である。
【００３１】
位相更新器２６は、前記エッジの割込み発生時に、電圧位相信号を前記位相誤差演算器２３で設定した位相更新設定値θｇｅｔの値に上書き更新する。また、前記割込みがないときは、前記割込み処理よりも速い周期。たとえば、前記キャリア波の周期で、基本電源周波数発生器２５の信号ｆs0と周波数補正値Δｆsの和ｆsを積分処理して電圧位相信号を算出している。
【００３２】
(ＰＷＭ制御について)
ＰＷＭ制御は、変調波作成器１４、変調波乗算器１５、ＰＷＭ制御器１７、変調波調整器１９、キャリア発生器２０から構成される。
図５は、低速回転域のシミュレーション結果であり、上から、Ｒ相電源電圧波形(相電圧)、Ｒ相変調波波形とキャリア波形、Ｒ相の相双方向スイッチ制御信号Ｇｒ、直流電圧波形を示している。
【００３３】
前記変調波波形は、変調波作成器１４で各相の電圧(相電圧)が０となる前後の期間を設定している。ここで、この変調波形状は事前に所定条件でシミュレーションや実機実験にて決定し、演算負荷を軽減するため、マイコン内部メモリに予め設定した。
【００３４】
図６は、高速回転域のシミュレーション結果であり、内容は図５と同様である。ここで変調波乗算器１５と変調波調整器１９により、各相の電圧(相電圧)が０となる前後以外の期間の三相変調波を設定し、直流電圧の振動抑制、および昇圧を行っている。ここで、複数の双方向スイッチ６を同時にＯＮさせることで、交流電源１が交流リアクトル２を介して一時的に短絡されるような昇圧チョッパ動作を構成しており、直流側への電力供給が可能となり直流電圧を昇圧できる制御としている。この期間では、各相の電圧(相電圧)が高いため、スイッチングパターンの変化が無いよう三相変調波を一定に設定する。もしくは、前記各相の電圧(相電圧)が０となる前後の期間の三相変調波よりも少ない緩やかな変化で設定することで、急激なスイッチングパターンの変化により発生する余分な高調波を防止する。
【００３５】
図７に変調波調整器１９の内部構成を示す。変調波調整器１９は、ＰＩ制御器２８、前記通信手段１２から得られた直流電圧情報Ｅｄｃによる変調波ゲインＫｍリミッタ２９から構成される。
【００３６】
ＰＩ制御器２８は、回転機変調率情報Ｋｈと回転機変調率指令値Ｋｈ*の差分ΔＫｈが０になるように変調波ゲインＫｍを算出する処理であり、所定の処理周期で演算する。ここで、回転機変調率指令値Ｋｈ*に所定の値を設定することで、回転機の運転状態に合った最適な直流電圧に制御でき、スイッチング損失による効率の低下を最小限に抑えることができる。
【００３７】
また、ＰＩ制御器２８は、用途によって直流電圧検出手段８から得られる直流電圧情報Ｅｄｃと直流電圧指令値Ｅｄｃ*の差分ΔＥｄｃが０になるように変調波ゲインＫｍを算出することもでき、直流電圧指令値Ｅｄｃ*に所定の値を設定することで、直流電圧を一定に保つこともできる。
【００３８】
変調波ゲインＫｍリミッタ２９は、ＰＩ制御器２８から得られた変調波ゲインＫｍを直流電圧情報Ｅｄｃにより、リミット処理を行うことで三相変調波を制限し、昇圧による過電圧、もしくは不足電圧を防止できる。
【００３９】
ＰＷＭ制御器１７は、変調波乗算器１５で作成された変調波と、キャリア発生器２０で作成されたキャリア波(三角波もしくはのこぎり波)との比較により、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号を出力し、前記双方向通電スイッチのＯＮ・ＯＦＦを制御する。
【００４０】
(シミュレーション結果の説明について)
図８、図９にシミュレーション結果（波形）、図１０にシミュレーション結果（高調波）を示す。図８は、スイッチ停止時の各波形であり、上から、電源電圧波形（相電圧）、電源電流波形、Ｒ相双方向スイッチ制御信号Ｇｒ、Ｓ相双方向スイッチ制御信号Ｇｓ、Ｔ相双方向スイッチ制御信号Ｇｔを示す。
【００４１】
図９は、スイッチ動作時の各波形であり、内容は図８と同様である。図１０は、スイッチ動作時のＲ相の電源電流波形（電流値１６Ａ付近）のＦＦＴ解析結果であり、ＩＥＣ規制値（６１０００−３−２）を合わせて示している。
【００４２】
図３に示すように電圧位相信号Ｖｒｎ、Ｖｓｎ、Ｖｔｎに応じてスイッチング動作させることにより、図８、９に示すような、電源電流の高調波成分の抑制および、直流電圧の昇圧が可能である。ここで、図９のＲ相に着目すると、Ｒ相電源電流のゼロクロス付近においては、ＰＷＭ信号のＯＮの期間を長くすることにより、積極的に電流を流しているため、図８で示すＲ相電源電流波形に対し、電流値が０である断続区間を縮小することができる。このときＳ相、Ｔ相においてはＲ相に比べると流れている電源電流の絶対値が大きく、正弦波状の波形となっているため、積極的に電流を流して電流波形を操作する必要性はない。従って、一相の電源電流のゼロクロス付近においては、残り二相はＰＷＭ信号のＯＮの期間を電流波形に影響が及ばない様、一定もしくは緩やかな変化で短く設定することで、電流波形を正弦波状に抑制しながら昇圧レベルを操作できる。
【００４３】
＜第２の実施例＞
図１１を用いて第２の実施例を説明する。本実施例は、三相交流を直流に変換する電力変換装置及び、それを用いた機器（例えば、回転機駆動機器、冷凍機器など）を並列で複数台接続した場合の制御手法について説明する。
【００４４】
図１１に本実施例の回路構成を示す。装置１台の回路構成は第１の実施例で述べた図１の構成の通りであるため、重複する説明は省略する。ここで第１の実施例と異なるのは、図１１に示すように同一の前記三相交流電源１から供給される電力で複数台の回転機を動作させるために、インバータ制御器９とインバータ制御器９Ａとを繋ぎ電力情報Ｐ、回転機変調率情報Ｋｈ、および直流電圧情報Ｅｄｃを送受信する通信手段３１である。
【００４５】
ここで、２台を１つのシステムとして動作させる場合、高調波規制は図１１の測定器３０の位置に接続して測定するため、測定器３０から分岐する電流値が、２台で同一とならないようにする。具体的には、インバータ制御器９とインバータ制御器９Ａの電力情報を比較して、差が一定値以下の場合には、一方の出力を上昇もしくは抑制し、２台で常に電流値に差がある状態に制御する。これにより、高調波の発生次数を分解し、特定の次数に集中しないようにすることができる。
【００４６】
＜第３の実施例＞
図１２を用いて第３の実施例を説明する。
図１２に本実施例の回路構成図を示す。
前述の第１の実施例と同一符号は同一の動作を行うものであり、重複する説明は省略する。ここで第１、第２の実施例と異なるのは、図１２に示すように並列に接続された交流リアクトル２と前記双方向スイッチ６とコンバータ制御器７を削除した少なくとも１台の電力変換装置を低出力動作用途に制限し、交流リアクトル２の２次側に接続することである。
【００４７】
具体的には、出力の少ない回転機、例えばシステム冷却用のファンモータなどを電力変換装置を介して接続し、低出力で動作させる場合は電流値が小さく、電源電流に与える高調波の影響を少なくできる。また、直流電圧の電圧降下も少ないことから、図１１の回路構成から出力を制限した回転機が接続されている前記電力変換装置の交流リアクトル２と双方向スイッチ６とコンバータ制御器７を削除することができ、部品コストを削減することができる。本実施例では一例として低出力側の回転機１１Ｂは三相受電電力変換装置を介して並列に接続したが、これに限られない。例えば単相受電電力変換装置、もしくは直接回転機を接続、または低出力の制御装置等、負荷となる媒体であれば同様に並列接続しても問題ない。
【００４８】
＜第４の実施例＞
図１３を用いて第４の実施例を説明する。
図１３に本実施例の回路構成図を示す。
前述の第１の実施例と同一符号は同一の動作を行うものであり、重複する説明は省略する。ここで、第１、第２、第３の実施例と異なるのは、図１３に示すように前記平滑コンデンサにて平滑された直流部より、並列に接続されたインバータ制御器９とインバータ制御器９Ｃとコンバータ制御器７とを繋ぎ情報を送受信する通信手段３２である。
【００４９】
ここで、通信手段３２において送受信される情報は実施例１では１台分であったが，本実施例では，複数台分あるため複数台分の情報を処理した後に前記双方向通電スイッチ６を制御する。
【００５０】
(負荷情報Ｐについて)
負荷情報Ｐは，並列に接続されたインバータ制御器９とインバータ制御器９Ｃからの情報を加算する。これにより，複数台接続時の前記位相差θsを算出できる。
【００５１】
(回転機変調率情報Ｋｈについて)
回転機変調率情報Ｋｈは，インバータ制御器９とインバータ制御器９Ｃの中で最も大きい値の回転機変調率情報Ｋｈを識別し、それに応じて双方向通電スイッチ６を制御する。これにより、回転機１１と１１Ｃの回転数、および出力が違う場合にも、両方の回転機に必要な直流電圧を確保できる。
【００５２】
(直流電圧情報Ｅｄｃについて)
直流電圧情報Ｅｄｃは，インバータ制御器９とインバータ制御器９Ｃからの情報の平均値を算出する。これにより，前記直流電圧検出手段８と直流電圧検出手段８Ｃのバラツキを補償できる。また，前記直流電圧検出手段８と直流電圧検出手段８Ｃの前記直流電圧情報Ｅｄｃの差が一定値以上の場合には異常信号を出力するようにすることで回路異常を監視することもできる。
【００５３】
＜第５の実施例＞
図１４を用いて第５の実施例を説明する。
図１４に電流一定とした場合の永久磁石回転機の運転範囲を示す。第１の実施例と異なるのは、双方向スイッチ６による直流電圧の昇圧動作と永久磁石回転機を高速回転速度で駆動する手法である弱め界磁制御とを組合せることにある。ここで、図１４に示すように、前記電力変換装置駆動による直流電圧の昇圧を行うことで、インバータ１０の出力電圧も大きくでき、弱め界磁制御動作点をより高速回転域にすることができる。これにより、効率の良い誘起電圧が高い永久磁石回転機においても、高速回転域まで駆動することができるため、回転機効率の向上が図れる。
【符号の説明】
【００５４】
１…三相交流電源；  ２、２Ａ…三相交流リアクトル；  ３、３Ａ、３Ｂ…三相ダイオードブリッジ；  ４、４Ａ、４Ｂ…平滑コンデンサ；  ５、５Ａ…電圧位相検出手段；  ６、６Ａ、６Ｂ…双方向通電スイッチ；  ７、７Ａ…コンバータ制御器；  ８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ…直流電圧検出手段；  ９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ…インバータ制御器；  １０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…インバータ；  １１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ…回転機；  １２…通信手段；  １３…電源電圧位相演算器；  １４…変調波作成器；  １５…変調波乗算器；  １６…キャリア波発生器；  １７…ＰＷＭ制御器；  １８…位相補正量調整器；  １９…変調波調整器；  ２０…分圧回路；  ２１…コンパレータ回路；  ２２…位相演算器；  ２３…位相誤差演算器；  ２４…ＰＩ制御器；  ２５…基本電源周波数発生器；  ２６…位相更新器；  ２７…位相補正器；  ２８…ＰＩ制御器；  ２９…変調波ゲインＫｍリミッタ；  ３０…測定器；  ３１…通信手段；  ３２…通信手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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