(57)【要約】【課題】低コストにより複数の平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することができるマルチレベル電力変換装置を提供する。【解決手段】交流電力を直流電力に変換するコンバータ部２１０と、コンバータ部２１０の直流電力を交流電力に変換するインバータ部２２０と、コンバータ部２１０およびインバータ部２２０の直流リンク部に直列接続された複数の平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４とを有し、複数レベルの電圧を出力するマルチレベル電力変換装置において、３相交流電源からの３相交流を入力とし、９０度位相差の２組の単相交流を出力するスコットトランス７００と、前記スコットトランス７００の２次側から出力される電流を前記複数の平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４に対応して設けたダイオードＤ１〜Ｄ４によって各々半波整流して前記各平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４に導くダイオード整流部９００と、を備えた。【選択図】図１
2017192297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、コンバータ部の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、コンバータ部およびインバータ部の直流リンク部に直列接続された複数の平滑コンデンサとを有し、複数レベルの電圧を出力するマルチレベル電力変換装置であって、
第２の交流電源から単相交流電流を導入し、該単相交流電流によって前記複数の平滑コンデンサ各々に対して、充電電流を個別に供給する個別充電電流供給手段を備えたことを特徴とするマルチレベル電力変換装置。
【請求項２】
前記第１の交流電源と前記第２の交流電源は共通化されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチレベル電力変換装置。
【請求項３】
前記個別充電電流供給手段は、
３相交流電源からの３相交流を入力とし、９０度位相差の２組の単相交流を出力するスコットトランスと、
前記スコットトランスの２次側から出力される電流を前記複数の平滑コンデンサに対応して設けたダイオードによって各々半波整流して前記各平滑コンデンサに導くダイオード整流部と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチレベル電力変換装置。
【請求項４】
前記マルチレベル電力変換装置は、直列接続された第１〜第４の平滑コンデンサを有して５レベルの電圧を出力する５レベル電力変換装置であり、
前記スコットトランスは、１次側に主座１次コイルと、その中点に接続されたＴ座１次コイルを有し、２次側に互いに絶縁された主座２次コイルとＴ座２次コイルを有しており、
前記ダイオード整流部は、
前記第１〜第４の平滑コンデンサに対応した第１〜第４のダイオードを有し、前記スコットトランスの主座２次コイルの一端を、第１のダイオードのアノード、カソードを介して第１の平滑コンデンサの正極に接続し、第１の平滑コンデンサおよび第２の平滑コンデンサの共通接続点をスコットトランスの主座２次コイルの他端に接続し、第２の平滑コンデンサの負極を、第２のダイオードのアノード、カソードを介して前記主座２次コイルの一端に接続し、スコットトランスのＴ座２次コイルの一端を、第３のダイオードのアノード、カソードを介して第３の平滑コンデンサの正極に接続し、第３の平滑コンデンサおよび第４の平滑コンデンサの共通接続点を前記Ｔ座２次コイルの他端に接続し、第４の平滑コンデンサの負極を、第４のダイオードのアノード、カソードを介して前記Ｔ座２次コイルの一端に接続して構成されていることを特徴とする請求項３に記載のマルチレベル電力変換装置。
【請求項５】
前記個別充電電流供給手段は、
前記第２の交流電源からの単相交流を入力とし、前記複数の平滑コンデンサに第３の遮断器を介して各々接続され、該平滑コンデンサを各々の出力側コンデンサとして構成した単位昇圧整流回路を、前記平滑コンデンサと同数直列に接続したコッククロフト・ウォルトン回路部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチレベル電力変換装置。
【請求項６】
前記マルチレベル電力変換装置は、直列接続された第１〜第４の平滑コンデンサを有して５レベルの電圧を出力する５レベル電力変換装置であり、
前記コッククロフト・ウォルトン回路部は、
第１の入力側コンデンサと、アノードが第１の入力側コンデンサの一端に接続されカソードが第３の遮断器の第１の接点を介して第１の平滑コンデンサの正極に接続された第５のダイオードと、カソードが第１の入力側コンデンサの一端に接続されアノードが第３の遮断器の第２の接点を介して第１の平滑コンデンサおよび第２の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第６のダイオードと、を有した第１の単位昇圧整流回路と、
一端が前記第１の入力側コンデンサの他端に接続された第２の入力側コンデンサと、アノードが第２の入力側コンデンサの一端に接続されカソードが第３の遮断器の第２の接点を介して第１の平滑コンデンサおよび第２の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第７のダイオードと、カソードが第２の入力側コンデンサの一端に接続されアノードが第３の遮断器の第３の接点を介して第２の平滑コンデンサおよび第３の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第８のダイオードと、を有した第２の単位昇圧整流回路と、
一端が前記第２の入力側コンデンサの他端に接続された第３の入力側コンデンサと、アノードが第３の入力側コンデンサの一端に接続されカソードが第３の遮断器の第３の接点を介して第２の平滑コンデンサおよび第３の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第９のダイオードと、カソードが第３の入力側コンデンサの一端に接続されアノードが第３の遮断器の第４の接点を介して第３の平滑コンデンサおよび第４の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第１０のダイオードと、を有した第３の単位昇圧整流回路と、
一端が前記第３の入力側コンデンサの他端に接続され、他端が第２の交流電源の一端に接続された第４の入力側コンデンサと、アノードが第４の入力側コンデンサの一端に接続されカソードが第３の遮断器の第４の接点を介して第３の平滑コンデンサおよび第４の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第１１のダイオードと、カソードが第４の入力側コンデンサの一端に接続されアノードが第３の遮断器の第５の接点を介して第４の平滑コンデンサの負極および第２の交流電源の他端に接続された第１２のダイオードと、を有した第４の単位昇圧整流回路と、
を備えていることを特徴とする請求項５に記載のマルチレベル電力変換装置。
【請求項７】
第１の交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、コンバータ部の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、コンバータ部およびインバータ部の直流リンク部に直列接続された複数の平滑コンデンサとを有し、複数レベルの電圧を出力する装置において、
第２の交流電源から単相交流電流を導入し、該単相交流電流によって前記複数の平滑コンデンサ各々に対して、充電電流を個別に供給する個別充電電流供給手段と、前記第１の交流電源とコンバータ部の間に設けられた第１の遮断器と、前記第２の交流電源と個別充電電流供給手段の間に設けられた第２の遮断器と、を設けたマルチレベル電力変換装置の制御方法であって、
制御部が、
前記第１、第２の遮断器がオフであるときに第２の遮断器を投入制御するステップと、
前記各平滑コンデンサの端子電圧が目標電圧に達したら、第２の遮断器を開放した後、第１の遮断器を投入するステップと、
前記コンバータ部、インバータ部の運転を開始させるステップと、
を備えたことを特徴とするマルチレベル電力変換装置の制御方法。
【請求項８】
前記第１の交流電源と第２の交流電源は共通化されており、前記第１の遮断器は前記共通化された交流電源とコンバータ部の間に設けられ、前記第２の遮断器は前記共通化された交流電源と個別充電電流供給手段の間に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のマルチレベル電力変換装置の制御方法。
【請求項９】
前記個別充電電流供給手段は、
前記第２の交流電源からの単相交流を入力とし、前記複数の平滑コンデンサに第３の遮断器を介して各々接続され、該平滑コンデンサを各々の出力側コンデンサとして構成した単位昇圧整流回路を、前記平滑コンデンサと同数直列に接続したコッククロフト・ウォルトン回路部を備え、
制御部が、
前記第１、第２および第３の遮断器がオフであるときに第２および第３の遮断器を投入制御するステップと、
前記各平滑コンデンサの端子電圧が目標電圧に達したら、第２および第３の遮断器を開放した後、第１の遮断器を投入するステップと、
前記コンバータ部、インバータ部の運転を開始させるステップと、
を備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載のマルチレベル電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチレベル電力変換装置に係り、直流リンク部の平滑コンデンサの予備充電に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流リンク部に平滑コンデンサを持つ電力変換装置には、電源投入時に平滑コンデンサに流れる突入電流を抑制するための予備充電回路が必要である。予備充電回路を持つ電力変換装置の先行技術としては、例えば特許文献１に記載のもの（特許文献１の図１および段落番号「００２２」〜「００４８」）がある。
【０００３】
この特許文献１には、主インバータ装置の起動前に、主インバータ装置内の平滑コンデンサを一定電流で充電するための制御信号により駆動制御される補機用インバータ装置から、交流リアクトル、昇圧トランスおよび整流器を介して平滑コンデンサへプリチャージ（予備充電）を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６６３８８号公報
【特許文献２】特開平７−７９５７４号公報
【特許文献３】特開２００３−１６９４８０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「トランジスタ技術」、ＣＱ出版社、ｐｐ.１００〜１０１、２０１６年４月号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した特許文献１には、出力電圧のレベル数が３以上であるマルチレベル電力変換装置の場合、すなわち平滑コンデンサが複数ある場合について考慮されていない。
【０００７】
ここで、特許文献１の技術を、５レベル電力変換装置に適用した場合の構成を図４に示す。図４において、図示省略の高圧電源は、高圧遮断器１００（第１の遮断器）および５レベル電力変換装置２００を介して負荷、例えば電動機３００に接続されている。
【０００８】
５レベル電力変換装置２００の２１０は、入力された高圧電源の交流電力を直流電力に変換するコンバータ部であり、２２０はコンバータ部２１０の直流出力を交流電力に変換するインバータ部であり、Ｃ１〜Ｃ４はコンバータ部２１０およびインバータ部２２０の直流リンク部の直流電圧を分圧するために直列接続された平滑コンデンサである。
【０００９】
コンバータ部２１０およびインバータ部２２０を構成する複数の半導体スイッチング素子は、図示省略の制御部によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、これによって平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４に各々蓄えられたエネルギーを用いてインバータ部２２０には４分圧に対応する５レベルの電位を有する交流出力が生成される。
【００１０】
図示省略の低圧３相電源の３相交流出力は、遮断器４００（第２の遮断器）、補機用インバータ８１０、交流リアクトル８２０および昇圧トランス６００を介して整流器８３０の交流入力側に接続され、整流器８３０の、正側出力端は平滑コンデンサＣ１の正極に、負側出力端は平滑コンデンサＣ４の負極に各々接続されている。
【００１１】
５レベル電力変換装置２００の起動前に、制御部が遮断器４００をＯＮし、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４を定電流充電するための制御信号を補機用インバータ装置８１０に与えて駆動させることで、整流器８３０の直流出力によって平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４を充電（予備充電）するものである。
【００１２】
この場合平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４は、各々の平滑コンデンサの内部抵抗値により分圧された電圧で充電され、各々の内部抵抗値にはばらつきがあるため均等な電圧とならない。平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４の電圧のばらつきが大きくなれば、一部の平滑コンデンサやそれに接続される半導体スイッチング素子に過大な電圧が印加され、半導体スイッチング素子の過電圧破壊につながる。
【００１３】
また５レベル電力変換装置２００の交流側電圧波形（出力電圧波形）へも影響を及ぼし、交流側電流（出力電流）の波形歪の原因ともなる。
【００１４】
マルチレベル電力変換装置において、平滑コンデンサの電圧を制御し均等化する方法は種々提案されており、例えば特許文献２、３に公開されている。しかしながらこれらの方法は電力変換装置の起動後（すなわち半導体スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作による出力電圧の生成後）、交流出力電圧指令に補償値を加算する等の方法で平滑コンデンサの電圧を制御する手法であり、電力変換装置の起動前の平滑コンデンサの初期電圧は制御できない。そのため、電力変換装置の起動直後の出力電流の波形歪みの原因となるという問題は、これら提案では解決できない。
【００１５】
また、図４と同様に構成された５レベル電力変換装置２００において、図５のように平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４と並列にバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ４を接続することにより、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４の電圧ばらつきを緩和する手法がある。しかしこの方法でも、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４の電圧はバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値のばらつきの影響を受ける。またこれらのバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ４は５レベル電力変換装置２００の直流リンク部に電圧が印加されるかぎり常に電力を消費するため、電力変換装置の損失が大きくなるという問題がある。
【００１６】
また、特許文献１の技術を適用し、マルチレベル電力変換装置の平滑コンデンサ１つずつに充電する場合には、図４、図５に示す補機用インバータ装置８１０、交流リアクトル８２０、昇圧トランス６００が平滑コンデンサの個数分必要となる。
【００１７】
従って、先行技術では、
・各平滑コンデンサに並列にバランス抵抗を接続しないと、マルチレベル電力変換装置の平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することが困難である。
【００１８】
・各平滑コンデンサに並列にバランス抵抗を接続すれば電圧ばらつきは緩和できるが、バランス抵抗の抵抗値のばらつきの影響を受ける。また、バランス抵抗による電力損失も大きくなる。さらにバランス抵抗の設置は電力変換装置のコスト増と製作作業時間増となる。
【００１９】
・各平滑コンデンサに充電回路を接続すると、高価な交流リアクトルや昇圧トランスを平滑コンデンサの個数分使用するため、電力変換装置全体のコスト増となる。
【００２０】
・上記の場合、体積・重量ともに大きな交流リアクトル、昇圧トランスを平滑コンデンサの個数分使用するため、電力変換装置の体積・重量が大きくなりそれらを支持する構造部材も高価となる。これにより、電力変換装置のコスト増となる。さらに、電力変換装置の製作時の配線作業増となる。
【００２１】
という問題があった。
【００２２】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、低コストにより複数の平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することができるマルチレベル電力変換装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するための請求項１に記載のマルチレベル電力変換装置は、第１の交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、コンバータ部の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、コンバータ部およびインバータ部の直流リンク部に直列接続された複数の平滑コンデンサとを有し、複数レベルの電圧を出力するマルチレベル電力変換装置であって、
第２の交流電源から単相交流電流を導入し、該単相交流電流によって前記複数の平滑コンデンサ各々に対して、充電電流を個別に供給する個別充電電流供給手段を備えたことを特徴としている。
【００２４】
また、請求項２に記載のマルチチレベル電力変換装置は、請求項１において、前記第１の交流電源と前記第２の交流電源は共通化されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項３に記載のマルチレベル電力変換装置は、請求項１又は２において、
前記個別充電電流供給手段は、
３相交流電源からの３相交流を入力とし、９０度位相差の２組の単相交流を出力するスコットトランスと、
前記スコットトランスの２次側から出力される電流を前記複数の平滑コンデンサに対応して設けたダイオードによって各々半波整流して前記各平滑コンデンサに導くダイオード整流部と、を備えたことを特徴としている。
【００２６】
また、請求項４に記載のマルチレベル電力変換装置は、請求項３において、
前記マルチレベル電力変換装置は、直列接続された第１〜第４の平滑コンデンサを有して５レベルの電圧を出力する５レベル電力変換装置であり、
前記スコットトランスは、１次側に主座１次コイルと、その中点に接続されたＴ座１次コイルを有し、２次側に互いに絶縁された主座２次コイルとＴ座２次コイルを有しており、
前記ダイオード整流部は、
前記第１〜第４の平滑コンデンサに対応した第１〜第４のダイオードを有し、前記スコットトランスの主座２次コイルの一端を、第１のダイオードのアノード、カソードを介して第１の平滑コンデンサの正極に接続し、第１の平滑コンデンサおよび第２の平滑コンデンサの共通接続点をスコットトランスの主座２次コイルの他端に接続し、第２の平滑コンデンサの負極を、第２のダイオードのアノード、カソードを介して前記主座２次コイルの一端に接続し、スコットトランスのＴ座２次コイルの一端を、第３のダイオードのアノード、カソードを介して第３の平滑コンデンサの正極に接続し、第３の平滑コンデンサおよび第４の平滑コンデンサの共通接続点を前記Ｔ座２次コイルの他端に接続し、第４の平滑コンデンサの負極を、第４のダイオードのアノード、カソードを介して前記Ｔ座２次コイルの一端に接続して構成されていることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項５に記載のマルチレベル電力変換装置は、請求項１又は２において、
前記個別充電電流供給手段は、
前記第２の交流電源からの単相交流を入力とし、前記複数の平滑コンデンサに第３の遮断器を介して各々接続され、該平滑コンデンサを各々の出力側コンデンサとして構成した単位昇圧整流回路を、前記平滑コンデンサと同数直列に接続したコッククロフト・ウォルトン回路部を備えたことを特徴としている。
【００２８】
また、請求項６に記載のマルチレベル電力変換装置は、請求項５において、
前記マルチレベル電力変換装置は、直列接続された第１〜第４の平滑コンデンサを有して５レベルの電圧を出力する５レベル電力変換装置であり、
前記コッククロフト・ウォルトン回路部は、
第１の入力側コンデンサと、アノードが第１の入力側コンデンサの一端に接続されカソードが第３の遮断器の第１の接点を介して第１の平滑コンデンサの正極に接続された第５のダイオードと、カソードが第１の入力側コンデンサの一端に接続されアノードが第３の遮断器の第２の接点を介して第１の平滑コンデンサおよび第２の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第６のダイオードと、を有した第１の単位昇圧整流回路と、
一端が前記第１の入力側コンデンサの他端に接続された第２の入力側コンデンサと、アノードが第２の入力側コンデンサの一端に接続されカソードが第３の遮断器の第２の接点を介して第１の平滑コンデンサおよび第２の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第７のダイオードと、カソードが第２の入力側コンデンサの一端に接続されアノードが第３の遮断器の第３の接点を介して第２の平滑コンデンサおよび第３の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第８のダイオードと、を有した第２の単位昇圧整流回路と、
一端が前記第２の入力側コンデンサの他端に接続された第３の入力側コンデンサと、アノードが第３の入力側コンデンサの一端に接続されカソードが第３の遮断器の第３の接点を介して第２の平滑コンデンサおよび第３の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第９のダイオードと、カソードが第３の入力側コンデンサの一端に接続されアノードが第３の遮断器の第４の接点を介して第３の平滑コンデンサおよび第４の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第１０のダイオードと、を有した第３の単位昇圧整流回路と、
一端が前記第３の入力側コンデンサの他端に接続され、他端が第２の交流電源の一端に接続された第４の入力側コンデンサと、アノードが第４の入力側コンデンサの一端に接続されカソードが第３の遮断器の第４の接点を介して第３の平滑コンデンサおよび第４の平滑コンデンサの共通接続点に接続された第１１のダイオードと、カソードが第４の入力側コンデンサの一端に接続されアノードが第３の遮断器の第５の接点を介して第４の平滑コンデンサの負極および第２の交流電源の他端に接続された第１２のダイオードと、を有した第４の単位昇圧整流回路と、
を備えていることを特徴とする。
【００２９】
また、請求項７に記載のマルチレベル電力変換装置の制御方法は、
第１の交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、コンバータ部の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、コンバータ部およびインバータ部の直流リンク部に直列接続された複数の平滑コンデンサとを有し、複数レベルの電圧を出力する装置において、
第２の交流電源から単相交流電流を導入し、該単相交流電流によって前記複数の平滑コンデンサ各々に対して、充電電流を個別に供給する個別充電電流供給手段と、前記第１の交流電源とコンバータ部の間に設けられた第１の遮断器と、前記第２の交流電源と個別充電電流供給手段の間に設けられた第２の遮断器と、を設けたマルチレベル電力変換装置の制御方法であって、
制御部が、
前記第１、第２の遮断器がオフであるときに第２の遮断器を投入制御するステップと、
前記各平滑コンデンサの端子電圧が目標電圧に達したら、第２の遮断器を開放した後、第１の遮断器を投入するステップと、
前記コンバータ部、インバータ部の運転を開始させるステップと、
を備えたことを特徴としている。
【００３０】
また、請求項８に記載のマルチレベル電力変換装置の制御方法は、請求項７において、
前記第１の交流電源と第２の交流電源は共通化されており、前記第１の遮断器は前記共通化された交流電源とコンバータ部の間に設けられ、前記第２の遮断器は前記共通化された交流電源と個別充電電流供給手段の間に設けられていることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項９に記載のマルチレベル電力変換装置の制御方法は、請求項７又は８において、
前記個別充電電流供給手段は、
前記第２の交流電源からの単相交流を入力とし、前記複数の平滑コンデンサに第３の遮断器を介して各々接続され、該平滑コンデンサを各々の出力側コンデンサとして構成した単位昇圧整流回路を、前記平滑コンデンサと同数直列に接続したコッククロフト・ウォルトン回路部を備え、
制御部が、
前記第１、第２および第３の遮断器がオフであるときに第２および第３の遮断器を投入制御するステップと、
前記各平滑コンデンサの端子電圧が目標電圧に達したら、第２および第３の遮断器を開放した後、第１の遮断器を投入するステップと、
前記コンバータ部、インバータ部の運転を開始させるステップと、
を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３２】
（１）請求項１〜８に記載の発明によれば、マルチレベル電力変換装置の起動前に複数の平滑コンデンサを予備充電する際、複数の平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することができる。このため、平滑コンデンサや、コンバータ部、インバータ部のスイッチング素子に過大な電圧が印加されることはなく、スイッチング素子が過電圧破壊することが防止される。
【００３３】
また、複数の平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することができるため、マルチレベル電力変換装置の交流側電流の波形歪を抑制することができる。
【００３４】
また、簡単な構成によって、複数の平滑コンデンサの予備充電回路が形成されるので、マルチレベル電力変換装置全体のコストを低減することができる。
（２）請求項２、８に記載の発明によれば、複数の平滑コンデンサを予備充電するための専用の交流電源を設ける必要がなくなる。
（３）請求項４、６に記載の発明によれば、５レベル電力変換装置の起動前に第１〜第４の平滑コンデンサを予備充電する際、第１〜第４の平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することができ、これによって、平滑コンデンサや、コンバータ部、インバータ部のスイッチング素子に過大な電圧が印加されることはなく、スイッチング素子が過電圧破壊することが防止される。
（４）請求項５，６に記載の発明によれば、個別充電電流供給手段にコッククロフト・ウォルトン回路を用いているので、該コッククロフト・ウォルトン回路の入力側の電圧のピーク値の２倍の直流電圧で各平滑コンデンサを充電することができる。
【００３５】
このため、コッククロフト・ウォルトン回路に単相交流を導入するための変圧器の出力電圧は低い電圧値でよく、該変圧器を小型化することができる。これによって、マルチレベル電力変換装置全体のコストを低減することができる。
（５）請求項７，８に記載の発明によれば、複数の平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電した後、マルチレベル電力変換装置を起動させることができる。このため、平滑コンデンサや、コンバータ部、インバータ部のスイッチング素子に過大な電圧が印加されることはなく、スイッチング素子が過電圧破壊することが防止される。
【００３６】
また、複数の平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することができるため、マルチレベル電力変換装置の交流側電流の波形歪を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１による５レベル電力変換装置の構成図。
【図２】本発明の実施例２による５レベル電力変換装置の構成図。
【図３】非特許文献１に記載のコッククロフト・ウォルトン回路を表し、（ａ）は回路図、（ｂ）は図３（ａ）の出力側の各点の電圧波形図。
【図４】特許文献１の技術を適用した５レベル電力変換装置の構成図。
【図５】図４の装置に、平滑コンデンサの電圧ばらつきを緩和する手法を適用した５レベル電力変換装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３９】
図１は、本発明を５レベル電力変換装置に適用した実施例１の構成を示しており、図４と同一部分は同一符号をもって示している。
【００４０】
５レベル電力変換装置２００のコンバータ部２１０とインバータ部２２０を結ぶ直流リンク部において、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４には、各平滑コンデンサの電圧を検出する電圧検出部２３１〜２３４が各々並列に接続されている。
【００４１】
一端が図示省略の低圧３相電源に接続された遮断器４００の他端は、限流抵抗器５００を介して昇圧トランス６００の１次側に接続されている。昇圧トランス６００の２次側は、３相交流（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を入力とし、９０度位相差の２相の単相交流（ｕ，ｖ）を出力するスコットトランス７００の１次側に接続されている。
【００４２】
このスコットトランス７００における主座１次コイル７１１の、一端はＵ相端子に接続され、他端はＷ相端子に接続され、中点はＴ座１次コイル７２１の一端に接続されている。Ｔ座１次コイル７２１の他端はＶ相端子に接続されている。
【００４３】
スコットトランス７００における主座２次コイル７１２の、一端はｕ端子に接続され、他端は０ｕ端子に接続されている。スコットトランス７００における主座２次コイル７１２とは絶縁されたＴ座２次コイル７２２の、一端は０ｖ端子に接続され、他端はｖ端子に接続されている。
【００４４】
スコットトランス７００の２次側は、交流電圧を直流電圧に変換する半波ダイオード整流器として機能するダイオードＤ１〜Ｄ４を有した整流部９００を介して、５レベル電力変換装置２００の直流リンク部に接続されている。
【００４５】
すなわち、主座２次コイル７１２の一端のｕ端子はダイオードＤ１のアノード、カソードを介して平滑コンデンサＣ１の正極に接続され、主座２次コイル７１２の他端の０ｕ端子は平滑コンデンサＣ１およびＣ２の共通接続点に接続されている。
【００４６】
Ｔ座２次コイル７２２の一端の０ｖ端子は、ダイオードＤ３のアノード、カソードを介して、ダイオードＤ２のアノードと、平滑コンデンサＣ２およびＣ３の共通接続点とに接続されている。ダイオードＤ２のカソードはｕ端子およびダイオードＤ１のアノードに接続されている。Ｔ座２次コイル７２２の他端のｖ端子は、平滑コンデンサＣ３およびＣ４の共通接続点に接続されている。
【００４７】
平滑コンデンサＣ４の負極は、ダイオードＤ４のアノード、カソードを介して０ｖ端子とダイオードＤ３のアノードに接続されている。
【００４８】
尚、本実施例１では、スコットトランス７００および整流部９００によって本発明の個別充電電流供給手段を構成している。
【００４９】
５レベル電力変換装置２００内の制御部２４０は、コンバータ部２１０、インバータ部２２０の各半導体スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御（スイッチング制御）する機能と、電圧検出部２３１〜２３４により検出された電圧検出値を取り込む機能と、高圧遮断器１００、遮断器４００にＯＮ／ＯＦＦの指令を与えてＯＮ／ＯＦＦの切換え制御を行い、それらのＯＮ／ＯＦＦ状態を確認する機能とを備えている。
【００５０】
次に、上記のように構成された５レベル電力変換装置の動作を説明する。電動機３００を起動する場合、まず制御部２４０は高圧遮断器１００および遮断器４００がＯＦＦであることを確認する。次に、制御部２４０は遮断器４００の投入を指示し、遮断器４００をＯＮとする。
【００５１】
遮断器４００がＯＮされると、低圧３相電源からの３相交流電力は限流抵抗器５００および昇圧トランス６００を経由して高圧の３相交流電力となり、スコットトランス７００に入力される。スコットトランス７００に入力された３相交流電力はｕ−０ｕと０ｖ−ｖの絶縁された２回路の単相交流電力となる。
【００５２】
０ｕ端子電位を基準としたとき、ｕ−０ｕ間電圧が正の時、電流はｕ端子→ダイオードＤ１→平滑コンデンサＣ１→０ｕ端子の経路で流れ、平滑コンデンサＣ１を充電する。ｕ−０ｕ間電圧が負の時、電流は０ｕ端子→平滑コンデンサＣ２→ダイオードＤ２→ｕ端子の経路で流れ、平滑コンデンサＣ２を充電する。
【００５３】
同様に、ｖ端子電位を基準としたとき、０ｖ−ｖ間電圧が正の時、電流は０ｖ端子→ダイオードＤ３→平滑コンデンサＣ３→ｖ端子の経路で流れ、平滑コンデンサＣ３を充電する。０ｖ−ｖ間電圧が負の時、電流はｖ端子→平滑コンデンサＣ４→ダイオードＤ４→０ｖ端子の経路で流れ、平滑コンデンサＣ４を充電する。
【００５４】
５レベル電力変換装置２００内の電圧検出部２３１〜２３４により検出された検出値は制御部２４０に入力され、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４各々の電圧が目標電圧に達したとき予備充電が完了する。
【００５５】
そして予備充電が完了すると、制御部２４０は遮断器４００の開放を指示し、遮断器４００をＯＦＦとする。
【００５６】
その後、制御部２４０は高圧遮断器１００の投入を指示し、高圧遮断器１００をＯＮとする。
【００５７】
次に、５レベル電力変換装置２００内のコンバータ部２１０およびインバータ部２２０の半導体スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を開始することによって、コンバータ部２１０とインバータ部２２０の運転を開始する。
【００５８】
インバータ部２２０内の各半導体スイッチング素子は所定のＯＮ／ＯＦＦパターンによりＯＮ／ＯＦＦ制御されることによって、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４の各々の電圧をＥとすると、２Ｅ、Ｅ、０、−Ｅ、−２Ｅの５レベルの電圧が出力される。
【００５９】
インバータ部２２０は出力電圧を電動機３００へ印加するため、電動機３００は起動を開始する。
【００６０】
尚、コンバータ部２１０とインバータ部２２０の運転開始後は、半導体スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作によって各平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４の電圧が一定値となるように制御する。したがって、運転開始後の動作においても図３で述べたバランス抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）は不要である。
【００６１】
尚、限流抵抗器５００は、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４充電時の充電電流が過大になる事を抑制するために設置されるが、昇圧トランス６００やスコットトランス７００のインピーダンスにより、充電電流が過大とならない場合は省略することができる。
【００６２】
また図１では、平滑コンデンサの予備充電用電源として低圧３相電源を用いているが、高圧３相電源から遮断器４００を経由して予備充電することも可能であり、このように構成することにより低圧３相電源を用意する必要がなくなるという利点がある。
【００６３】
尚、上記説明において、電圧検出部２３１〜２３４の検出電圧が目標電圧に達したときに予備充電を終了しているが、変換器の試運転時に目標電圧に到達する予備充電時間を計測しておけば、電圧検出部２３１〜２３４で電圧を測定することなく、試運転で計測した予備充電時間の経過時に、遮断器４００を遮断する制御も可能である。この場合、電圧検出部２３１〜２３４が不要となる利点がある。
【００６４】
また図１では５レベル電力変換装置について説明したが、スコットトランス７００および整流部９００を各々ｎ個（ｎ＝自然数）用意することにより、（４ｎ＋１）レベルを持つマルチレベル電力変換装置についても同様に構成することができることは自明である。
【００６５】
すなわち、図１における昇圧トランス６００の出力側にｎ個のスコットトランスとそれに接続された整流部９００とを並設し、ｎ個の整流部９００の各整流出力側を図１と同様に（４ｎ＋１）レベルを持つマルチレベル電力変換装置の直流リンク部に各々接続するものである。
【００６６】
以上のように、本実施例１によれば次のような効果が得られる。  
【００６７】
（１）予備充電時に、複数ある平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することができ、平滑コンデンサやコンバータ部、インバータ部内の各半導体スイッチング素子に過大な電圧が印加されて半導体スイッチング素子が過電圧破壊することが防止される。
【００６８】
（２）平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することにより、マルチレベル電力変換装置の交流側電流の波形歪が抑制される。
【００６９】
（３）平滑コンデンサ電圧のばらつきを緩和するためのバランス抵抗が不要となり、バランス抵抗で消費していた電力損失も削減できる。さらにバランス抵抗のコストの削減と、バランス抵抗接続に要する作業時間を削減することができる。
【００７０】
（４）高価な交流リアクトルを使用しなくともよく、また、高価な昇圧トランスを平滑コンデンサの個数よりも少ない個数のみ使用するため、電力変換装置全体のコストが低減できる。
【００７１】
（５）体積・重量ともに大きな交流リアクトルを使用しなくともよく、また、体積・重量ともに大きな昇圧トランスを平滑コンデンサの個数より少ない個数のみ使用するため、電力変換装置の体積・重量が低減できる。
【００７２】
（６）上記理由により電力変換装置の体積・重量が低減できるため、電力変換装置を支持する構造部材が安価となるため、電力変換装置全体のコストが低減できる。
【００７３】
（７）交流リアクトルを使用しなくともよく、また、昇圧トランスを平滑コンデンサの個数より少ない個数のみ使用するため、構造が簡素化でき、配線に要する作業時間を低減することができる。
【００７４】
（８）前記コンバータ部の入力側の交流電源と前記スコットトランスの入力側の３相交流電源を共通化した場合は、複数の平滑コンデンサを予備充電するための専用の交流電源を設ける必要がなくなる。
【実施例２】
【００７５】
図２は本発明を５レベル電力変換装置に適用した実施例２の構成を示しており、図１と同一部分は同一符号をもって示している。図２において図１と異なる点は、前記低圧３相電源の代わりに低圧単相電源を設け、昇圧トランス６００の二次側巻線を単相巻線とし、前記スコットトランス７００および整流部９００の代わりにコッククロフト・ウォルトン回路部１０００および遮断器１１００（第３の遮断器）を設けた点にあり、その他の部分は図１と同一に構成されている。つまり本実施例２では、コッククロフト・ウォルトン回路部１０００および遮断器１１００によって、本発明の個別充電電流供給手段を構成している。
【００７６】
コッククロフト・ウォルトン回路部１０００は、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４に対して、同数の第１〜第４の単位昇圧整流回路１０１１〜１０１４を、遮断器１１００を介して設け、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４各々が単位昇圧整流回路１０１１〜１０１４の各々の出力側コンデンサとなるように接続して構成される。
【００７７】
すなわち、第１の単位昇圧整流回路１０１１は、入力側コンデンサＣ１１と、アノードが前記入力側コンデンサＣ１１の一端に接続され、カソードが遮断器１１００の接点１１（第１の接点）を介して平滑コンデンサＣ１の正極に接続されたダイオードＤ１１（第５のダイオード）と、カソードが入力側コンデンサＣ１１の一端に接続されアノードが遮断器１１００の接点１２（第２の接点）を介して平滑コンデンサＣ１およびＣ２の共通接続点に接続されたダイオードＤ１２（第６のダイオード）とを有している。
【００７８】
第２の単位昇圧整流回路１０１２は、一端が入力側コンデンサＣ１１の他端に接続された入力側コンデンサＣ１２と、アノードが入力側コンデンサＣ１１およびＣ１２の共通接続点に接続され、カソードが前記接点１２を介して平滑コンデンサＣ１およびＣ２の共通接続点に接続されたダイオードＤ１３（第７のダイオード）と、カソードが入力側コンデンサＣ１１およびＣ１２の共通接続点に接続され、アノードが遮断器１１００の接点１３（第３の接点）を介して平滑コンデンサＣ２およびＣ３の共通接続点に接続されたダイオードＤ１４（第８のダイオード）とを有している。
【００７９】
第３の単位昇圧整流回路１０１３は、一端が入力側コンデンサＣ１２の他端に接続された入力側コンデンサＣ１３と、アノードが入力側コンデンサＣ１２およびＣ１３の共通接続点に接続され、カソードが前記接点１３を介して平滑コンデンサＣ２およびＣ３の共通接続点に接続されたダイオードＤ１５（第９のダイオード）と、カソードが入力側コンデンサＣ１２およびＣ１３の共通接続点に接続され、アノードが遮断器１１００の接点１４（第４の接点）を介して平滑コンデンサＣ３およびＣ４の共通接続点に接続されたダイオードＤ１６（第１０のダイオード）とを有している。
【００８０】
第４の単位昇圧整流回路１０１４は、一端が入力側コンデンサＣ１３の他端に接続され、他端が昇圧トランス６００の二次側の単相巻線の一端に接続された入力側コンデンサＣ１４と、アノードが入力側コンデンサＣ１３およびＣ１４の共通接続点に接続され、カソードが前記接点１４を介して平滑コンデンサＣ３およびＣ４の共通接続点に接続されたダイオードＤ１７（第１１のダイオード）と、カソードが入力側コンデンサＣ１３およびＣ１４の共通接続点に接続され、アノードが、昇圧トランス６００の二次側単相巻線の他端に接続され、且つ遮断器１１００の接点１５（第５の接点）を介して平滑コンデンサＣ４の負極に接続されたダイオードＤ１８（第１２のダイオード）とを有している。
【００８１】
コッククロフト・ウォルトン回路部１０００は、入力電圧Ｖｉｎ（昇圧トランス６００の単相交流出力電圧）に対して２倍の電圧を、各単位昇圧整流回路１０１１〜１０１４の出力側コンデンサとなる平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４に各々出力できる回路であり、図３に示す、非特許文献１に開示されているコッククロフト・ウォルトン回路と同様の動作を行う。
【００８２】
図３（ａ）において、単位昇圧回路（１）は、例えば５００ＶPEAK、１０ｋＨｚを出力する単相交流電源の両端間に直列に接続された入力側コンデンサＣ１および図示極性のダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソード、アノード間に直列に接続された図示極性のダイオードＤ２および出力側コンデンサＣ２とで構成されている。
【００８３】
このように構成された単位昇圧回路を１０段接続（単位昇圧回路（１）〜（１０））し最終段から出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。
【００８４】
単位昇圧回路（１）の入力電圧Ｖｉｎが正のときは、ダイオードＤ２を通して出力側コンデンサＣ２が充電され、入力電圧Ｖｉｎが負のときは、ダイオードＤ１を通して入力側コンデンサＣ１が充電されるとともに、出力側コンデンサＣ２は前記充電電圧を保持する動作が繰り返される。
【００８５】
その結果、コンデンサＣ１の図示Ｐ１点の電圧は５００Ｖを中心にした±５００Ｖの正弦波となり、出力側コンデンサＣ２の図示Ｏ１点の電圧は１０００Ｖ（入力電圧Ｖｉｎのピーク値の２倍）の直流電圧となる。
【００８６】
したがって、最終段の出力電圧Ｖｏｕｔは、各点（Ｏ１〜Ｏ９）と出力端子の電圧変化を示す図３（ｂ）のように１０ｋＶとなる（コッククロフト・ウォルトン回路の出力電圧Ｖｏｕｔは、単位昇圧回路の段数をＮとすると、入力電圧Ｖｉｎのピーク値の２・Ｎ倍となる）。
【００８７】
図３から、単位昇圧回路（１）〜（１０）の各出力側コンデンサＣ２、Ｃ４、…Ｃ２０が均等な電圧で充電されていることがわかる。
【００８８】
このような図３のコッククロフト・ウォルトン回路の動作と同様の動作が図２のコッククロフト・ウォルトン回路部１０００で行われるものであり、以下、本実施例２の動作を説明する。
【００８９】
電動機３００を起動する場合、まず制御部２４０は高圧遮断器１００および遮断器４００、１１００がＯＦＦであることを確認する。次に制御部２４０は遮断器４００、１１００をＯＮとする。
【００９０】
遮断器４００、１１００（の各接点１１〜１５）がＯＮされると、低圧単相電源からの電力が限流抵抗器５００および昇圧トランス６００を経由してコッククロフト・ウォルトン回路部１０００に入力される。そしてコッククロフト・ウォルトン回路部１０００の動作により平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４に直流電圧が充電される。
【００９１】
すなわち、第１の単位昇圧整流回路１０１１の入力電圧Ｖｉｎ（昇圧トランス６００の二次側電圧）が正の電圧のとき、昇圧トランス６００→入力側コンデンサＣ１４→ダイオードＤ１７→接点１４→平滑コンデンサＣ４→接点１５→昇圧トランス６００の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ４が充電される。
【００９２】
また、昇圧トランス６００→入力側コンデンサＣ１４→入力側コンデンサＣ１３→ダイオードＤ１５→接点１３→平滑コンデンサＣ３→平滑コンデンサＣ４→接点１５→昇圧トランス６００の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ３、Ｃ４が充電される。
【００９３】
また、昇圧トランス６００→入力側コンデンサＣ１４→入力側コンデンサＣ１３→入力側コンデンサＣ１２→ダイオードＤ１３→接点１２→平滑コンデンサＣ２→平滑コンデンサＣ３→平滑コンデンサＣ４→接点１５→昇圧トランス６００の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４が充電される。
【００９４】
また、昇圧トランス６００→入力側コンデンサＣ１４→入力側コンデンサＣ１３→入力側コンデンサＣ１２→入力側コンデンサＣ１１→ダイオードＤ１１→接点１１→平滑コンデンサＣ１→平滑コンデンサＣ２→平滑コンデンサＣ３→平滑コンデンサＣ４→接点１５→昇圧トランス６００の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が充電される。
【００９５】
また、前記入力電圧Ｖｉｎが負の電圧のとき、昇圧トランス６００→接点１５→平滑コンデンサＣ４→平滑コンデンサＣ３→平滑コンデンサＣ２→接点１２→ダイオードＤ１２→入力側コンデンサＣ１１→入力側コンデンサＣ１２→入力側コンデンサＣ１３→入力側コンデンサＣ１４→昇圧トランス６００の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ４、Ｃ３、Ｃ２が放電される。
【００９６】
また、昇圧トランス６００→接点１５→平滑コンデンサＣ４→平滑コンデンサＣ３→接点１３→ダイオードＤ１４→入力側コンデンサＣ１２→入力側コンデンサＣ１３→入力側コンデンサＣ１４→昇圧トランス６００の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ４、Ｃ３が放電される。
【００９７】
また、昇圧トランス６００→接点１５→平滑コンデンサＣ４→接点１４→ダイオードＤ１６→入力側コンデンサＣ１３→入力側コンデンサＣ１４→昇圧トランス６００の経路で電流が流れ、平滑コンデンサＣ４が放電される。
また、昇圧トランス６００→ダイオードＤ１８→昇圧トランス６００の経路で電流が流れる。
【００９８】
上記の、入力電圧Ｖｉｎが正の電圧のときの動作とＶｉｎが負の電圧のときの動作を繰り返すことにより、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４はそれぞれＶｉｎの電圧のピーク値の２倍の直流電圧に充電される。つまり平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４は均等電圧に充電される。
【００９９】
５レベル電力変換装置２００内の電圧検出部２３１〜２３４により検出された検出値は制御部２４０に入力され、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４各々の電圧が目標電圧に達したとき予備充電が完了する。
【０１００】
そして予備充電が完了すると、制御部２４０は遮断器４００、１１００の開放を指示し、遮断器４００、１１００をＯＦＦとする。
【０１０１】
その後、制御部２４０は高圧遮断器１００の投入を指示し、高圧遮断器１００をＯＮとする。
【０１０２】
次に、５レベル電力変換装置２００内のコンバータ部２１０およびインバータ部２２０の半導体スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を開始することによって、コンバータ部２１０とインバータ部２２０の運転を開始する。
【０１０３】
インバータ部２２０内の各半導体スイッチング素子は所定のＯＮ／ＯＦＦパターンによりＯＮ／ＯＦＦ制御されることによって、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４の各々の電圧をＥとすると、２Ｅ、Ｅ、０、−Ｅ、−２Ｅの５レベルの電圧が出力される。
【０１０４】
インバータ部２２０は出力電圧を電動機３００へ印加するため、電動機３００は起動を開始する。
【０１０５】
尚、コンバータ部２１０とインバータ部２２０の運転開始後は、半導体スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作によって各平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４の電圧が一定値となるように制御する。したがって、運転開始後の動作においても図５で述べたバランス抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）は不要である。
【０１０６】
また、上記説明において、電圧検出部２３１〜２３４の検出電圧が目標電圧に達したときに予備充電を終了しているが、変換器の試運転時に目標電圧に到達する予備充電時間を計測しておけば、電圧検出部２３１〜２３４で電圧を測定することなく、試運転で計測した予備充電時間の経過時に、遮断器４００、１１００を遮断する制御も可能である。この場合、電圧検出部２３１〜２３４が不要となる利点がある。
【０１０７】
また、上記説明において、平滑コンデンサの予備充電用電源として低圧単相電源を用いているが、５レベル電力変換装置２００に入力する３相高圧電源の２相（例えばＲ相とＳ相）から遮断器４００を経由して予備充電することも可能であり、このように構成することにより低圧単相電源を用意する必要がなくなるという利点がある。
【０１０８】
また、図２では、平滑コンデンサが４直列されている５レベル電力変換装置（２００）について説明したが、コッククロフト・ウォルトン回路部１０００の単位昇圧整流回路（例えば１０１１）をｎ段（ｎ＝偶数）用意することにより、平滑コンデンサがｎ直列されている（ｎ＋１）レベル電力変換装置についても同様に構成することができることは自明である。
【０１０９】
以上のように、本実施例２によれば次のような効果が得られる。  
【０１１０】
（１）予備充電時に、複数ある平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することができ、平滑コンデンサやコンバータ部、インバータ部内の各半導体スイッチング素子に過大な電圧が印加されて半導体スイッチング素子が過電圧破壊することが防止される。
【０１１１】
（２）平滑コンデンサの初期電圧を均等に充電することにより、マルチレベル電力変換装置の交流側電流の波形歪が抑制される。
【０１１２】
（３）平滑コンデンサ電圧のばらつきを緩和するためのバランス抵抗が不要となり、バランス抵抗で消費していた電力損失も削減できる。さらにバランス抵抗のコストの削減と、バランス抵抗接続に要する作業時間を削減することができる。
【０１１３】
（４）高価な交流リアクトルを使用しなくともよく、また、高価な昇圧トランスを平滑コンデンサの個数よりも少ない個数のみ使用するため、電力変換装置全体のコストが低減できる。
【０１１４】
（５）体積・重量ともに大きな交流リアクトルを使用しなくともよく、また、体積・重量ともに大きな昇圧トランスを平滑コンデンサの個数より少ない個数のみ使用するため、電力変換装置の体積・重量が低減できる。
【０１１５】
（６）上記理由により電力変換装置の体積・重量が低減できるため、電力変換装置を支持する構造部材が安価となるため、電力変換装置全体のコストが低減できる。
【０１１６】
（７）交流リアクトルを使用しなくともよく、また、昇圧トランスを平滑コンデンサの個数より少ない個数のみ使用するため、構造が簡素化でき、配線に要する作業時間を低減することができる。
【０１１７】
（８）コッククロフト・ウォルトン回路を用いているため、平滑コンデンサＣ１〜Ｃ４はそれぞれ昇圧トランス６００の出力電圧、すなわちコッククロフト・ウォルトン回路部１０００の入力電圧Ｖｉｎの電圧のピーク値の２倍の直流電圧に充電される。このため、図２の昇圧トランス６００の出力電圧（Ｖｉｎ）は従来技術の図４、図５の昇圧トランス６００の出力電圧より低い電圧値でよい。
【０１１８】
したがって、本実施例２では昇圧トランス６００の出力電圧が低減されるため、昇圧トランス６００の耐電圧仕様も低減される。このことは昇圧トランス６００の小型化、低コスト化、さらには電力変換装置の小型化、低コスト化につながる。また、実施例１の図１の構成と比較し、スコットトランス７００を使用しないため、小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１１〜１５…接点
１００…高圧遮断器
２００…５レベル電力変換装置
２１０…コンバータ部
２２０…インバータ部
２３１〜２３４…電圧検出部
２４０…制御部
３００…電動機
４００、１１００…遮断器
５００…限流抵抗器
６００…昇圧トランス
７００…スコットトランス
９００…整流部
１０００…コッククロフト・ウォルトン回路部
１０１１〜１０１４…単位昇圧整流回路
Ｃ１〜Ｃ４…平滑コンデンサ
Ｃ１１〜Ｃ１４…入力側コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ４、Ｄ１１〜Ｄ１８…ダイオード
【図１】
2017192297.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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