(57)【要約】  インバータ（３）とコンバータ（２）では搬送波を同期しで動作させるだけでは、その間に接続された平滑用コンデンサ（１５）の電流リプルが大きくなる場合があるこのため、インバータ（３）でバイポーラ変調ＰＷＭ制御を行い、コンバータ（２）でＰＷＭ制御を行うとともに、インバータ（３）またはコンバータ（２）の搬送波を交流出力に基づき位相をずらすことにより、平滑用コンデンサ（１５）に流入する電流のタイミングをずらした。
2020157787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換により直流電力を出力する第１の変換器と、
前記直流電力を交流電力に変換する第２の変換器と、
前記第１の変換器と前記第２の変換器との間で直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記第１の変換器のＰＷＭ制御と前記第２の変換器のバイポーラ変調ＰＷＭ制御を行う制御部とを備え、
前記第１の変換器の前記ＰＷＭ制御のための第１の搬送波の周波数と前記第２の変換器の前記バイポーラ変調ＰＷＭ制御のための第２の搬送波の周波数は互いに同期し、
前記制御部は、前記第１の変換器および前記第２の変換器から前記コンデンサに流入する電流のタイミングをずらすように、前記第２の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記第１および前記第２の搬送波のうち、一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１の変換器から前記コンデンサに流入する電流と前記第２の変換器から前記コンデンサに流入する電流とが重ならないように前記一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第２の変換器の出力は、出力電流であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第２の変換器の出力は、出力電圧であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記バイポーラ変調ＰＷＭ制御の制御指令値に基づいて、前記第２の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記バイポーラ変調ＰＷＭ制御の電流指令値に基づいて、前記第２の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記バイポーラ変調ＰＷＭ制御の電圧指令値に基づいて、前記第２の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２の変換器の出力が正の場合と負の場合とで前記一方の搬送波の位相を１８０度反転させることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第２の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第１の搬送波の周波数は前記第２の搬送波の周波数とは定数倍の関係であることを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記第１の変換器は、複数の変換器が並列に接続され、前記複数の変換器を駆動するための複数の搬送波はすべて同一であることを特徴とする請求項９または１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記第１の変換器は、複数の変換器が並列に接続され、前記複数の変換器を駆動するための複数の搬送波は等間隔で位相シフトされており、前記複数の搬送波の周波数は、
（第２の搬送波の周波数／変換器数）×定数倍
であることを特徴とする請求項９または１０に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記第１の搬送波の位相をずらすことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流の電源、または蓄電池を交流に変換する際には、直流電圧を昇圧、または降圧して安定した直流電圧に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に変換するインバータを用いる。コンバータおよびインバータは半導体スイッチング素子によってスイッチング動作をすることによって電力変換を行っているが、コンバータの電源電圧を安定した直流電圧に変換するためにはコンバータの出力側に電圧を平滑させるための平滑用コンデンサが接続される。【０００３】
この平滑用コンデンサは直流電圧を安定化させるために使用され、容量の大きなものが使用されることが多い。容量を大きくした場合、コンデンサが大型化し、それに伴い装置が大型化する恐れがある。【０００４】
また、コンバータおよびインバータは、半導体スイッチング素子をスイッチング動作させることで高周波リプル成分の電流（高周波リプル電流）が発生する。この電流は平滑用コンデンサに流入する。この高周波リプル電流は電解コンデンサを発熱させるため、それを考慮したコンデンサ選定が必要となり、場合によっては必要以上にコンデンサ容量が大型化する可能性もある。その中でコンデンサに流入する高周波リプル電流を低減する方法として特許文献１に記載されているように、コンバータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）動作させるとともに、インバータを相補ＰＷＭ動作させ、これらを同期させて駆動することによってコンデンサに流れる高周波リプル電流を低減する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２１８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているフルブリッジで構成されたインバータの動作は相補パルス幅変調を行っているため、Ｕ相とＶ相の上側スイッチング素子同士がオン状態で下側スイッチング素子同士がオフ状態、または上側スイッチング素子同士がオフ状態で下側スイッチング素子同士がオン状態となる条件がある。従って、系統連系インバータに適用した場合、インバータの中性点が大きく変動し、高周波成分の漏れ電流が発生するという問題がある。【０００７】
本願は、上述のような問題を解決するためになされたもので、高周波成分の漏れ電流が発生せず、高周波リプル電流を低減できる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示される電力変換装置は、
電力変換により直流電力を出力する第１の変換器と、
直流電力を交流電力に変換する第２の変換器と、
第１の変換器と第２の変換器との間で直流電圧を平滑化するコンデンサと、
第１の変換器のＰＷＭ制御と第２の変換器のバイポーラ変調ＰＷＭ制御を行う制御部とを備え、
第１の変換器のＰＷＭ制御のための第１の搬送波の周波数と第２の変換器のバイポーラ変調ＰＷＭ制御のための第２の搬送波の周波数は互いに同期し、
制御部は、第１の変換器および第２の変換器からコンデンサに流入する電流のタイミングをずらすように、第２の変換器の出力が正の場合と負の場合とで第１および第２の搬送波のうち、一方の搬送波の位相をずらすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示される電力変換装置によれば、系統連系が可能なバイポーラ変調ＰＷＭ制御のインバータにおいて、コンデンサに流れる高周波リプル電流を低減することが可能であり、コンデンサの容量を低減でき、サイズを小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る制御装置のハードウエア構成図である。
【図３】ユニポーラ変調を説明する図である。
【図４Ａ】ユニポーラ変調制御のインバータの動作を説明する図である。
【図４Ｂ】ユニポーラ変調制御のインバータの動作を説明する図である。
【図４Ｃ】ユニポーラ変調制御のインバータの動作を説明する図である。
【図４Ｄ】ユニポーラ変調制御のインバータの動作を説明する図である。
【図５】バイポーラ変調を説明する図である。
【図６Ａ】バイポーラ変調制御のインバータの動作を説明する図である。
【図６Ｂ】バイポーラ変調制御のインバータの動作を説明する図である。
【図６Ｃ】バイポーラ変調制御のインバータの動作を説明する図である。
【図６Ｄ】バイポーラ変調制御のインバータの動作を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係るコンバータの制御の機能を説明する図である。
【図８】実施の形態１に係るインバータの制御の機能を説明する図である。
【図９】実施の形態１に係るコンバータ、インバータの動作による平滑用コンデンサの電流波形の課題を示す図である。
【図１０】図９の交流一周期の平滑用コンデンサに流入する電流波形を示す図である。
【図１１】図９の課題を解決するコンバータ、インバータの動作による平滑用コンデンサの電流波形を示す図である。
【図１２】図１１の交流一周期の平滑用コンデンサに流入する電流波形を示す図である。
【図１３】実施の形態１に係る、コンバータの周波数およびインバータの周波数と平滑用コンデンサの高周波電流実効値との関係を示す図である。
【図１４】実施の形態２に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図１５】実施の形態２に係るコンバータ、インバータの動作による平滑用コンデンサの電流波形を示す図である。
【図１６】実施の形態３に係るコンバータ、インバータの動作による平滑用コンデンサの電流波形を示す図である。
【図１７】実施の形態４に係るコンバータ、インバータの動作による平滑用コンデンサの電流波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本願に係る電力変換装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。以降の実施形態も同様に、同一符号を付した構成について重複した説明は省略する。
【００１２】
実施の形態１．
<本願の概略構成>
実施の形態１に係る電力変換装置１の回路構成を図１に示す。電力変換装置１はコンバータ２とインバータ３と制御装置２４とからなり、コンバータ２の入力として直流電源１０が接続され、インバータ３の出力として系統２３が接続されている。
【００１３】
コンバータ２はリアクトル１２と半導体スイッチング素子１３とダイオード１４とによって構成されている。リアクトル１２は２端子を持ち、半導体スイッチング素子１３は、正極と負極と制御電極の３端子を持ち、ダイオード１４は、アノードとカソードの２端子を持つ。
【００１４】
リアクトル１２の一端が半導体スイッチング素子１３の正極とダイオード１４のアノードに接続されており、リアクトル１２の別の一端は直流電源１０の正側に接続されている。直流電源１０の負側は半導体スイッチング素子１３の負極と接続されている。コンバータ２の入力側には直流電源１０と並列に平滑用コンデンサ１１が接続されている。コンバータ２の出力側には平滑用コンデンサ１５の正側がダイオード１４のカソードと、負側が半導体スイッチング素子１３の負極と接続されている。
【００１５】
インバータ３は半導体スイッチング素子１６〜１９とリアクトル２０、２１とコンデンサ２２からなる。インバータ３の入力とコンバータ２の出力が接続されており、インバータ３の出力と系統２３が接続されている。半導体スイッチング素子１６の正極と半導体スイッチング素子１７の正極は平滑用コンデンサ１５の正側と接続されている。半導体スイッチング素子１６の負極と半導体スイッチング素子１８の正極が接続され、半導体スイッチング素子１７の負極と半導体スイッチング素子１９の正極が接続される。半導体スイッチング素子１８の負極と半導体スイッチング素子１９の負極が接続され、平滑用コンデンサ１５の負側に接続されている。
【００１６】
半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１８の接続点は、リアクトル２０の一端に接続され、半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１９の接続点はリアクトル２１の一端に接続されている。リアクトル２０の他の一端とリアクトル２１の他の一端はコンデンサ２２の両端にそれぞれ接続されており、コンデンサ２２の一端が系統２３の一端に、コンデンサ２２の他の一端が系統２３の他の一端に接続されている。
【００１７】
コンバータ２入力側の直流電源１０は、例えば蓄電池、直流安定化電源、太陽電池などで構成される。また、電気自動車のバッテリが直流電源１０として用いられてもよい。インバータ３の出力側の系統２３は、例えば電力を消費する負荷であってもよい。インバータ３の出力は、単相２線式の出力でもよく、単相３線式の出力でもよい。コンバータ２のダイオード１４は、半導体スイッチング素子とすることも可能である。もし半導体スイッチング素子とした場合は、電流がインバータ３の出力側からコンバータ２の入力側へと電力を供給することが可能となる。その場合、直流電源１０は蓄電池のような２次電池、または負荷とすることが可能である。半導体スイッチング素子１３、１６〜１９は図１ではＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor）を想定しているが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）でもよい。ＭＯＳＦＥＴはボディダイオードがあるため、負極から正極へ電流を流すことができるがＩＧＢＴの場合は、別途ダイオードを逆並列に接続する必要がある。また、コンバータの入力側平滑用コンデンサはなくてもよい。
【００１８】
制御装置２４は半導体スイッチング素子１３および半導体スイッチング素子１６〜１９を駆動信号２９〜３３により駆動している。この駆動はコンバータ入力電圧検出器２５とコンバータ出力電圧検出器２６とインバータ出力電流検出器２７とインバータ出力電圧検出器２８の検出値を取得してその検出値と指令値に基づいて行われる。
【００１９】
制御装置２４のハードウエア構成の一例を図２に示す。マイコンなどのプロセッサ１００と記憶装置２００から構成され、図示していないが、記憶装置２００はランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１００は、記憶装置２００から入力されたプログラムを実行し、上述したインバータおよびコンバータの出力電流検出器、出力電圧検出器からの測定値に基づき、半導体スイッチング素子の制御の一部又は全部を遂行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１００は、演算結果等のデータを記憶装置２００の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。また、プロセッサ１００及び記憶装置２００に加え、ロジック回路、アナログ回路を併用してもよい。プロセッサ１００で処理された制御信号に基づき、駆動信号２９が半導体スイッチング素子１３に出力され、駆動信号３０〜３３が半導体スイッチング素子１６、１７、１８、１９へ出力され、それぞれの半導体スイッチング素子が駆動する。
【００２０】
[本願のインバータ３の制御をバイポーラ変調で行う理由]
（１）ユニポーラ変調の説明１
インバータ３の制御方法にはユニポーラ変調とバイポーラ変調がある。ユニポーラ変調は、インバータ３の出力電圧が正と負とゼロの３つの状態で交流電圧を出力できる変調方式である。すなわち、図３に、縦軸を電圧、横軸を時間として示すように、交流の正の電圧を出力するためにインバータの出力電圧を正とゼロで生成し、交流の負の電圧を出力するためにインバータ３の出力電圧を負とゼロで生成する。
【００２１】
（２）ユニポーラ変調制御の説明２<系統電圧が正のとき>
このユニポーラ変調で制御するための半導体スイッチング素子のスイッチング方法としては、例えば図４Ａに示すように、系統電圧が正の時に、半導体スイッチング素子１６を常時オン、半導体スイッチング素子１８を常時オフとし、半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１９を三角波キャリアと指令値の比較によるＰＷＭ制御を行う。
【００２２】
力率が１の場合を例として挙げる。半導体スイッチング素子１７がオンの時、半導体スイッチング素子１９はオフとなる。電流は、図４Ａに矢印で示すように、半導体スイッチング素子１６、リアクトル２０、系統２３、リアクトル２１、および半導体スイッチング素子１７を通る経路で流れる。この時、インバータ３の出力端には平滑用コンデンサ１５の電圧が出力されずにゼロとなる。
【００２３】
また、半導体スイッチング素子１７がオフで半導体スイッチング素子１９がオンの時は、図４Ｂに矢印で示すように、半導体スイッチング素子１６、リアクトル２０、系統２３、リアクトル２１、半導体スイッチング素子１９、および平滑用コンデンサ１５を通る経路で電流が流れる。この時、インバータ３の出力には平滑用コンデンサ１５の電圧が出力される。このように半導体スイッチング素子１６が常時オンの期間ではインバータ３の出力は正の電圧とゼロの電圧のみが出力される。
【００２４】
（３）ユニポーラ変調制御の説明３<系統電圧が負のとき> 
また、図４Ｃに示すように、系統電圧が負の時に、半導体スイッチング素子１６を常時オフ、半導体スイッチング素子１８を常時オンとし、半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１９を三角波キャリアと指令値の比較によるＰＷＭ制御を行う。半導体スイッチング素子１７がオンの時は、図４Ｃに矢印で示すように半導体スイッチング素子１７、リアクトル２１、系統２３、リアクトル２０、半導体スイッチング素子１８、および平滑用コンデンサ１５を通る経路で電流が流れる。この時、インバータ３の出力には平滑用コンデンサ１５の電圧が逆方向に出力されるため、負の電圧が出力される。
【００２５】
一方、半導体スイッチング素子１７がオフで半導体スイッチング素子１９がオンの時は、図４Ｄに矢印で示すように、半導体スイッチング素子１９、リアクトル２１、系統２３、リアクトル２０、および半導体スイッチング素子１８を通る経路で電流が流れる。この時インバータ３の出力には平滑用コンデンサ１５の電圧は出力されずゼロとなる。
【００２６】
このようにインバータ３の出力は、系統電圧が正の時は、正の電圧とゼロの電圧によってのみ生成され、系統電圧が負の時は、負の電圧とゼロの電圧によってのみ生成される。ここでは半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１８が系統の正と負で常時オンと常時オフの動作を行っているが、半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１９を系統の正と負で常時オンと常時オフの動作を行い、半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１８を、三角波キャリアと指令値の比較によるＰＷＭ制御を行うことでもよい。
【００２７】
（４）バイポーラ変調制御の説明１
これに対してバイポーラ変調はインバータの出力電圧が正と負の２つの状態のみを出力できる。図５に示すように交流の正の電圧を出力するためにインバータの出力電圧を正と負で生成し、交流の負の電圧を出力するのにもインバータ出力電圧を正と負とで生成する。変調方式である。
【００２８】
半導体スイッチング素子のスイッチング方法としては、半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９が常に同時にオン、オフ動作をし、半導体スイッチング素子１８と半導体スイッチング素子１７が常に同時にオン、オフ動作をする。半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１８は同時にオンとならないように動作する。また半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１９は同時にオンとならないように動作する。
【００２９】
（５）バイポーラ変調制御の説明２<系統電圧が正のとき>
力率が１の場合を例として挙げるが、系統電圧が正の時で半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９がオンの時は、図６Ａに矢印で示すように、半導体スイッチング素子１６、リアクトル２０、系統２３、リアクトル２１、半導体スイッチング素子１９、および平滑用コンデンサ１５を通る経路で電流が流れる。このときインバータの出力電圧は平滑用コンデンサ１５の電圧が正方向で出力される。
【００３０】
また、系統電圧が正で半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８がオンの場合は、図６Ｂに矢印で示すように、半導体スイッチング素子１８、リアクトル２０、系統２３、リアクトル２１、半導体スイッチング素子１７、および平滑用コンデンサ１５を通る経路で電流が流れる。この時、インバータ３の出力電圧は平滑用コンデンサ１５の電圧が負方向で出力される。このようにインバータ３の出力は正か負のどちらかが出力され、その電圧によって交流波形を生成する。
【００３１】
（６）バイポーラ変調制御の説明３<系統電圧が負のとき>
また系統電圧が負の場合で半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９がオンの時は、図６Ｃに矢印で示すように、半導体スイッチング素子１９、リアクトル２１、系統２３、リアクトル２０、半導体スイッチング素子１６、および平滑用コンデンサ１５を通る経路で電流が流れる。このときインバータ３の出力電圧は平滑用コンデンサ１５の電圧が正方向で出力される。
【００３２】
また、系統電圧が負で半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８がオンの場合は、図６Ｄに矢印で示すように、半導体スイッチング素子１７、リアクトル２１、系統２３、リアクトル２０、半導体スイッチング素子１８、および平滑用コンデンサ１５を通る経路で電流が流れる。この時インバータ３の出力電圧は平滑用コンデンサ１５の電圧が負方向で出力される。
【００３３】
（７）ユニポーラ変調の課題
図４Ａから図４Ｄで説明したように、ユニポーラ変調では交流の正の期間もしくは負の期間で常時オンの素子が発生する。例えば半導体スイッチング素子１６が常時オンである場合、系統２３の下側が平滑用コンデンサ１５の負側と常に導通状態（同電位）となる。さらには、直流電源１０の負側と常時導通状態（同電位）となる。系統２３の下側の電圧は接地点に対して交流電圧で振動しているため、直流電源１０の負側電位が接地点に対して振動する。ここでは図示していないが、直流電源１０が接地点に対して浮遊容量を持つ場合、接地点に対して電位が変動する。これにより、その電位変動に応じて浮遊容量を通過して漏れ電流が流れる。半導体スイッチング素子１６が常時オンとしても同様に、系統電圧の上側が平滑用コンデンサ１５の正側と同電位となる。その電圧が変化することで平滑用コンデンサ１５の負側の接地点に対する電位も変動し、直流電源１０の負側の電位が対地に対して変動し、浮遊容量を介して漏れ電流が流れる。漏れ電流が多いと電力変換装置を収納している筐体を触ることにより感電する恐れがある。
【００３４】
（８）バイポーラ変調の利点
それに対してバイポーラ変調は、図６Ａから図６Ｄで説明したように、常に半導体スイッチング素子１６〜１９をスイッチングさせ、平滑用コンデンサ１５の正側または負側が系統の正側または負側と接続が切り替わり、見かけ上、接地点に対して平均的には電位が変動しない。そのため直流電源１０の浮遊容量に対して電位変動がほぼ発生しないため漏れ電流はほとんど流れない。
【００３５】
以上述べたように、ユニポーラ変調は、インバータを構成する片方の上下半導体スイッチング素子を、系統の正か負に対してのみオン、オフするため、スイッチング回数が少なくスイッチング損失が少なくなる。また、リアクトルに印加される電圧が正とゼロ、もしくは負とゼロのみとなるため、バイポーラ変調に対してリアクトルの小型化が可能となるメリットがある。しかし、漏れ電流が発生するというデメリットがある。それに対して、バイポーラ変調はすべてのスイッチング素子が常にスイッチングをするためスイッチング損失がユニポーラ変調よりも多くなるデメリットがあるが、漏れ電流が抑えられるというメリットがある。従って、太陽電池などの接地をしない電源を系統に接続する場合、浮遊容量による漏れ電流が懸念されるためバイポーラ変調での動作が必要となる。
【００３６】
[バイポーラ変調制御を前提とした、コンバータ２、インバータ３の動作説明]
（１）コンバータ２の動作説明
上述した理由により、以下バイポーラ変調制御を前提として、図１のコンバータ２とインバータ３の動作について詳細に説明する。コンバータ２は、入力電圧または出力電圧を指令値に追従させるために制御し、インバータ３は、出力電流を指令値に追従させるために制御する。例えば、ここではコンバータ２が入力電圧を指令値に追従させるために制御する場合を想定する。平滑用コンデンサ１１の電圧を検出するコンバータ入力電圧検出器２５の検出値を、あらかじめ定めた指令値に追従するように入力電圧の制御を行う。
【００３７】
制御装置２４で行うコンバータ２の制御を図７に示す。図７の制御は入力電圧指令値２０１と入力電圧検出値２０２と演算器２０３と制御器２０４と三角波キャリア生成器２０５と比較器２０６と制御出力２０７とから構成される。入力電圧指令値２０１と入力電圧検出値２０２とを演算器２０３によって演算し、演算した結果を制御器２０４によって指令値に追従させるために必要な処理を行う。この処理としては、例えば、比例積分制御、比例制御、または積分制御に基づいて行う。制御器２０４の出力と三角波キャリア生成器２０５で発生させた三角波キャリアの値を比較器２０６にて比較し、制御出力２０７を出力する。
【００３８】
図９Ａで追って詳細に説明するが、制御器２０４の出力の方が三角波キャリアの値よりも大きければ制御出力２０７の出力値を１に、制御器２０４の出力が三角波キャリアの値よりも小さければ制御出力２０７の出力値を０とする。ここで、出力値１は半導体スイッチング素子１３をオンにするための駆動信号となり、出力値０は半導体スイッチング素子１３をオフするための駆動信号となる。この制御によってコンバータ２は入力電圧を指令値に追従させることができる。
【００３９】
この時コンバータ２から出力される電流について考えると、図１の回路構成からわかるように、半導体スイッチング素子１３がオンのときは、直流電源１０とリアクトル１２と半導体スイッチング素子１３を結ぶ経路を電流が流れるためコンバータ出力側には電流が流れない。また半導体スイッチング素子１３がオフのときは直流電源１０とリアクトル１２とダイオード１４と平滑用コンデンサ１５を結ぶ経路、もしくは直流電源１０とリアクトル１２とダイオード１４とインバータ３を結ぶ経路で電流が流れる。平滑用コンデンサ１５に流れるかインバータ３に流れるかはインバータ３のスイッチング状態とインバータ３の電流経路によって変わる。
【００４０】
（２）インバータ３の動作説明
次に、制御装置２４で行うインバータ３の制御を図８に示す。図８の制御は出力電流指令値３０１と出力電流検出値３０２と演算器３０３と制御器３０４と三角波キャリア生成器３０５と比較器３０６と制御出力３０７と反転器３０８と制御出力３０９とから構成される。出力電流指令値３０１と出力電流検出値３０２とを演算器３０３によって演算し、演算した結果を、制御器３０４によって指令値に追従させるために必要な処理を行う。この処理としては、例えば比例積分制御、または比例制御に基づいて行う。制御器３０４の出力と三角波キャリア生成器３０５で発生させた三角波キャリアの値を比較器３０６にて比較し制御出力３０７を出力する。また、比較器３０６の出力を反転器３０８によって反転して制御出力３０９を出力する。また、出力電流指令値３０１および出力電流検出値３０２の代わりに、出力電圧指令値および出力電圧検出値が用いられてもよい。
【００４１】
図９Ｂで追って詳細に説明するが、制御器３０４の出力が三角波キャリアの値よりも大きければ制御出力３０７の出力値を１に、制御器３０４の出力が三角波キャリアの値よりも小さければ制御出力３０７の出力値を０とする。ここで、出力値１は半導体スイッチング素子をオンするための信号で、出力値０は半導体スイッチング素子をオフするための信号である。制御出力３０７は、インバータ３を構成する半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９の駆動信号となり、制御出力３０９は、半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８の駆動信号となる。反転した出力信号を用いることによって、半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１７が同時にオンとなることはないため、平滑用コンデンサ１５の正側と負側を短絡させる経路が発生しないようになる。同様に半導体スイッチング素子１８と半導体スイッチング素子１９が同時にオンとなることはないため平滑用コンデンサ１５の正側と負側を短絡させる経路が発生しないようになる。
【００４２】
ただし、現実的には半導体スイッチング素子がオンまたはオフするためには有限の時間が必要であり、例えば半導体スイッチング素子１６がオフするための信号を出力した瞬間に半導体スイッチング素子１７をオンするための信号を出力した場合、駆動回路の遅れ等から、半導体スイッチング素子１６がまだオンの状態であるにもかかわらず半導体スイッチング素子１７がオンしてしまう可能性がある。そのため、一般的には半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１７がともにオフとなるデッドタイムを設けることが好ましい。
【００４３】
このデッドタイムは数マイクロ秒程度設けることが多いが、高速にスイッチングができて短絡が発生しない場合には数百ナノ秒であったり数十ナノ秒であったりといった短いデッドタイムを設定することも可能である。また、コンバータ２においてもダイオード１４の代わりに半導体スイッチング素子で構成してスイッチングする場合には半導体スイッチング素子１３と同時にオンとならないようにデッドタイムを設けることが好ましい。
【００４４】
（３）インバータ３に入力される電流
次に、インバータ３に入力される電流について考える。図６Ａ〜図６Ｄで既に説明しているが、以下の（ア）〜（エ）の場合に分けて再度説明する。インバータ３の電流経路は交流電圧と交流電流の位相によって異なる。図において、リアクトル２０に左から右へと電流が流れる方向を正とする。電圧については、平滑用コンデンサ１５の両端で電圧を測定した場合に上側が正の場合を正の電圧とし、上側が負の場合を負の電圧とする。
【００４５】
（ア）交流電圧と交流電流が正の場合（図６Ａ参照）
インバータ３の半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９がオンで半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８がオフの時は、半導体スイッチング素子１６、リアクトル２０、コンデンサ２２もしくは系統２３、および半導体スイッチング素子１９を結ぶ経路で電流が流れる。インバータ３の入力側の電流経路はコンバータ２の半導体スイッチング素子１３の状態によって平滑用コンデンサ１５を通るのか、コンバータ２内を通るのかは変わる。
【００４６】
（イ）交流電圧が負で交流電流が正の場合（図６Ｂ参照）
インバータ３の半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８がオンで半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９がオフの時は、半導体スイッチング素子１８のダイオード、リアクトル２０、コンデンサ２２もしくは系統２３、リアクトル２１、半導体スイッチング素子１７のダイオード、および平滑用コンデンサ１５を結ぶ経路で電流が流れる。平滑用コンデンサ１５の正極から負極へと電流が流れる方向であるが、コンバータ２にはダイオード１４があり、コンバータ２側への電流流入はない。しかし、もしダイオード１４を半導体スイッチング素子で構成した場合はその半導体スイッチング素子がオンしていれば電流がコンバータに流入する経路が形成される場合がある。
【００４７】
（ウ）交流電圧が正で交流電流が負の場合（図６Ｃ参照）
インバータ３の半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９がオンで半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８がオフの時は、半導体スイッチング素子１９のダイオード、リアクトル２１、コンデンサ２２もしくは系統２３、リアクトル２０、半導体スイッチング素子１６のダイオード、および平滑用コンデンサ１５を結ぶ経路で電流が流れる。平滑用コンデンサ１５の正極から負極へと電流が流れる方向であるが、コンバータ２にはダイオード１４がありコンバータ２側への電流流入はない。しかし、もしダイオード１４を半導体スイッチング素子で構成した場合はその半導体スイッチング素子がオンしていれば電流がコンバータに流入する経路が形成される場合がある。
【００４８】
（エ）交流電圧が負で交流電流が負の場合（図６Ｄ参照）
半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８がオンで半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９がオフの時は半導体スイッチング素子１７、リアクトル２１、コンデンサ２２もしくは系統２３、リアクトル２０、および半導体スイッチング素子１８を結ぶ経路で電流が流れる。インバータ３の入力側の電流経路はコンバータ２の半導体スイッチング素子１３の状態によって平滑用コンデンサ１５かコンバータ内を通るかは変わる。
【００４９】
（４）コンバータ２とインバータ３の動作により平滑用コンデンサ１５に流れる電流
図９は、コンバータ２とインバータ３の動作と平滑用コンデンサ１５の電流との関係を示す波形図である。コンバータ２とインバータ３の三角波キャリアは同一周波数かつ同一位相で同期して動作していることとした。
【００５０】
（ア）コンバータ２から平滑用コンデンサ１５に流れる電流
コンバータ動作はコンバータ２の制御指令値４０１とコンバータ２の三角波キャリア４０２とを比較して、制御指令値４０１の方が三角波キャリア４０２よりも高ければ半導体スイッチング素子１３がオンする。その際は平滑用コンデンサ１５にはコンバータ２からダイオード１４を通過して電流が流れてこない。コンバータ２の制御指令値４０１がコンバータ２の三角波キャリア４０２よりも低い場合は半導体スイッチング素子１３がオフする。その際はコンバータ２からダイオード１４を通過して電流が流れる。半導体スイッチング素子１３のオンとオフの動作によってコンバータ２のダイオード１４から出力される電流は、電流４０３のようになる。
【００５１】
（イ）インバータ３から平滑用コンデンサ１５に流れる電流
インバータ動作はインバータ３の制御指令値４０４とインバータの三角波キャリア４０５とを比較して、制御指令値４０４の方が三角波キャリア４０５よりも高ければ半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９がオンとなり、半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８がオフとなる（図６Ａ、図６Ｃの場合）。これをインバータ３のスイッチング状態１とする。
【００５２】
また、インバータ３の制御指令値４０４の方が三角波キャリア４０５よりも低ければ半導体スイッチング素子１６と半導体スイッチング素子１９がオフとなり、半導体スイッチング素子１７と半導体スイッチング素子１８がオンとなる（図６Ｂ、図６Ｄの場合）。これをインバータ３のスイッチング状態２とする。
【００５３】
インバータ３が交流電圧と交流電流の力率が1で電力を送電している場合、インバータ３の制御指令値４０４も交流電圧または交流電流と同位相となる。インバータ出力電圧が正の場合のインバータを流れる電流は、スイッチング状態１の場合、図６Ａに示すように、インバータの入力側から流れてきた電流は半導体スイッチング素子１６とリアクトル２０と系統２３とリアクトル２１と半導体スイッチング素子１９を通過して流れる。従って、リアクトル２０に流れる電流は、図中、リアクトル２０の左から右に流れる。インバータ３の入力端で見れば、正側入力端に電流が流入する方向である。インバータの入力電流がどこから流れてくるかはコンバータ２のスイッチング状態による。この場合、平滑用コンデンサ１５には電流が流れない。
【００５４】
また、出力電圧が正の場合でインバータのスイッチング状態２の場合、図６Ｂに示すように、インバータ３に流れる電流は、半導体スイッチング素子１８とリアクトル２０と系統２３とリアクトル２１と半導体スイッチング素子１７を通して電流が流れる。従って、リアクトル２０に流れる電流は、図中、リアクトル２０の左から右に流れる。インバータ３の入力端から見れば、正側入力端から電流が流出する方向である。この時インバータ３の正側入力端の電流は、ダイオード１４により、電流が流れることができず、平滑用コンデンサ１５に流れる。
【００５５】
また、インバータが力率1で電力を送電している場合でインバータ出力電圧が負の場合のインバータを流れる電流はスイッチング状態２の場合、図６Ｄに示すように、インバータ３の入力側から流れてきた電流は半導体スイッチング素子１７とリアクトル２１と系統２３とリアクトル２０と半導体スイッチング素子１８を通過して流れる。リアクトル２１の左から右へと電流が流れる方向である。インバータ３の入力端で見ればインバータ正側入力端に電流が流入する方向である。インバータの入力電流がどこから流れてくるかはコンバータのスイッチング状態による。この場合、平滑用コンデンサ１５には電流が流れない。
【００５６】
また、出力電圧が正の場合でインバータのスイッチング状態１の場合、図６Ｃに示すように、インバータ３に流れる電流は半導体スイッチング素子１９とリアクトル２１と系統２３とリアクトル２０と半導体スイッチング素子１６を通して電流が流れる。リアクトル２１の左から右へと電流が流れる方向である。インバータの入力端から見ればインバータの正側入力端から電流が流出する方向である。この時インバータの正側入力端の電流はダイオード１４が電流が流れない方向に接続されているため、電流が流れることができず、このときの電流は平滑用コンデンサ１５に流れる。
【００５７】
（ウ）平滑用コンデンサ１５に流れる電流の総和
このように、図９Ｃに示すように、コンバータ２から出力される電流とインバータ３から流出する電流を合成した電流が平滑用コンデンサ１５に流れる電流４０７となる。電流４０７の波形では、コンバータ２から出力される電流と、インバータ３の入力端から出力される電流が同時に平滑用コンデンサ１５に流れる場合、電流リプルが大きくなる。それに対してコンバータ２の出力から電流が流出するタイミングと、インバータ３に電流が流入するタイミングとが同じであれば、平滑用コンデンサ１５に流れる電流はその差分となるため電流リプルは小さくなる。
【００５８】
従って、インバータ３の出力交流電圧が正の力率１の場合、図９Ｃ内の期間Ｐに示すように、コンバータ２の出力側から電流が流出するタイミングと、インバータ３の入力側に電流が流入するタイミングとが大きくずれているため、それぞれの電流経路が平滑用コンデンサ１５を通過する流路となり、結果として平滑用コンデンサ１５の電流リプルの振幅が大きくなっている。
【００５９】
それに対してインバータ３の出力電圧が負の力率１の場合は、図９Ｃ内の期間Ｑに示すように、コンバータ２の出力側から電流が流出するタイミングと、インバータ３の入力側に電流が流入するタイミングが近いため、それぞれ電流経路が平滑用コンデンサ１５を通過せずにコンバータ２からインバータ３にそのまま流れる電流が多いため平滑用コンデンサ１５の電流リプルの振幅が小さくなっている。
【００６０】
平滑用コンデンサ１５の電流リプルが小さいことにより、電流が流れることにより生ずる発熱が抑えられ、寿命が延びる。また、発熱が低減することでコンデンサ容量が低減でき、コスト削減が狙える。しかし、上述したように、インバータ３の出力電流が正と負で平滑用コンデンサ１５に流入することにより、電流リプルの振幅が小さくなる期間と大きくなる期間が生じる。図９に示したものは、説明を簡単にするために交流一周期に三角波キャリア４０５が８回であるが、実際には三角波キャリアは交流一周期に対してもっと多い。例えば交流５０Ｈｚの周波数に対して三角波キャリアが２０ｋＨｚであった場合には交流一周期の間に三角波キャリアが４００回発生していることになる。その時の交流一周期の平滑用コンデンサ１５に流入する電流は図１０のようになる。これからも交流半周期でそれぞれ高周波リプル電流の波形が異なることが確認でき、期間Ｐの電流振幅が大きくなっていることが確認できる。
【００６１】
[平滑用コンデンサ１５に生じる高周波リプル電流の低減の構成]
上述した、交流半周期（期間Ｐ）の高周波リプル電流の低減のための本実施の形態の動作を図１１に示す。図１１には、コンバータ２の指令値５０１と、コンバータ２の三角波キャリア５０２と、コンバータ２から出力される電流５０３と、インバータ指令値５０４と、三角波キャリア５０５と、インバータ３の入力側から流出する電流５０６と、平滑用コンデンサ１５の電流５０７を示している。図１１においても、コンバータ２とインバータ３の三角波キャリアの周波数および位相が同一で同期していることは図９と同じである。また、コンバータ２の動作に関しては図１０と同一なのでここでの説明は省略する。
【００６２】
インバータ３に関しては三角波キャリア５０５の周波数は同一であるが、指令値５０４が、期間Ｐの正の場合と、期間Ｑの負の場合とで、三角波キャリア５０５の位相が１８０度反転しているところが異なるところである。ここでは指令値５０４が正の場合の三角波キャリア５０５をコンバータ２の三角波キャリア５０２に対して１８０度反転させている。指令値５０４が負の場合は、三角波キャリア５０５と三角波キャリア５０２の位相は同一である。このように、三角波キャリアを反転する期間を設けることでインバータ３の入力端から流出する電流のタイミングが、インバータの指令値が正の期間（期間Ｐ）のみ、ずれることとなる。これにより、コンバータ２からの電流流出タイミングとインバータ３への電流流入タイミングが重なりやすくなり（言い換えれば、コンバータ２から平滑用コンデンサ１５に流出する電流流出タイミングと、インバータ３から平滑用コンデンサ１５に流出する電流流出タイミングがずれることにより）、平滑用コンデンサ１５に流出入する電流リプルの量を低減することができる。
【００６３】
例えば交流５０Ｈｚの周波数に対して三角波キャリアが２０ｋＨｚであった場合には交流一周期の間に三角波キャリアが４００回発生していることになる。その時の本実施の形態の方法で動作した交流一周期の平滑用コンデンサ１５に流入する電流は図１２のようになる。図１２中、交流半周期の期間Ｐと期間Ｑにおいて、それぞれ高周波リプル電流の波形が同一となり図１０と比較しても半周期の電流振幅が小さくなっていることが確認できる。
【００６４】
これまではインバータ３とコンバータ２の三角波キャリアの周波数が同一である場合と想定しているが、三角波キャリアの周波数が異なる場合でもよい。三角波キャリアが異なると１周期の時間が異なり、電流が流れる時間も異なる。例えば、ある周波数で１周期の間に電流が１０マイクロ秒流れていたとして、三角波キャリアが２倍となると５マイクロ秒が２回に分かれて平均電流が同一となる。そのため、コンバータ２からインバータ３に電流が流れる期間が細切れになり、一時的に平滑用コンデンサに流れる期間が増加し、キャリアの位相を１８０度反転させた効果が低減する。インバータ３とコンバータ２の三角波キャリアを定数倍としてシミュレーションを行って電流実効値を比較したところ図１３に示すように、インバータ３の周波数がコンバータ２の周波数より高くても、コンバータ２の周波数がインバータ３の周波数より高くても平滑用コンデンサ１５の高周波電流実効値は低減することが確認できる。
【００６５】
実施の形態２．
次に、コンバータが複数存在する場合について図１４の電力変換装置を用いて説明する。図１４は、図１の回路構成と比較し、昇圧チョッパが２並列で接続されたコンバータ５を有する。図１と同一箇所は同一符号であり、ここでは説明を省略する。
【００６６】
コンバータ５ではリアクトル１２と半導体スイッチング素子１３とダイオード１４とが接続された第１のコンバータと、リアクトル３４と半導体スイッチング素子３６とダイオード３５が接続された第２のコンバータとで構成される。リアクトル１２の片端がリアクトル３４の片端と接続され、ダイオード３５のカソードがダイオード１４のカソードと接続され、半導体スイッチング素子３６の負極が半導体スイッチング素子１３の負極と接続されている。半導体スイッチング素子３６は駆動信号３７によって駆動する。
【００６７】
このように、コンバータ５内に複数のコンバータが並列に接続されるメリットとしては電流が分散できるため、第１および第２のコンバータを構成する部品の電流定格を小さく抑えることが可能であることが挙げられる。ただし、第１のコンバータの駆動信号２９と第２のコンバータの駆動信号３７を、実施の形態１で説明した図２のような制御を用いて行うと、半導体スイッチング素子１３と半導体スイッチング素子３６は全く同じ駆動信号が入力されるが、実際には部品の個体ばらつきによって信号タイミングの多少のずれ、またはオン、オフ時間の長さのずれが発生する。これにより、一方のコンバータに電流が偏ってしまうため、ここでは図示していないが、例えばリアクトル１２とリアクトル３４の電流を検出する電流検出器を追加して電流を測定し、その電流がバランスするように制御するか、１周期の間にリアクトル１２およびリアクトル３４の電流が必ずゼロとなる不連続モードで動作させることが好ましい。
【００６８】
図１５において、コンバータ５の指令値８０１と、コンバータ５の三角波キャリア８０２と、コンバータ５から出力される電流８０３、８０８と、インバータ指令値８０４と、三角波キャリア８０５と、インバータ３の入力側から流出する電流８０６と、平滑用コンデンサ１５の電流８０７を示している。図１５においても、コンバータ５とインバータ３の三角波キャリアの周波数および位相が同一で同期していることは図９と同じである。
【００６９】
複数並列に接続されたコンバータの搬送波がすべて同一であった場合、コンバータ５から流出する電流は図１５Ａとなる。第１のコンバータと第２のコンバータとは並列に接続されているため、ダイオード１４から流出する電流８０３とダイオード３５から流出する電流８０８の合計がコンバータ５から流出する電流となる。ただし、搬送波が同一であるため並列に接続された各コンバータの電流が流出するタイミングは同一であり、コンバータ５から出力される電流は図１１のコンバータ２から出力される電流５０３と同一となる。図１５Ｂは図１１Ｂと同様であり、説明を省略する。図１５Ｃに示す通り、図１１Ｃ同様、平滑用コンデンサ１５に流出入する電流リプルの量を低減することができる。
【００７０】
実施の形態３．
また、コンバータが複数ある場合において、搬送波を並列台数分等間隔に位相シフトさせて動作させる方法もある。例えば前述した通り、図１４に示すようにコンバータ５が２並列である場合は１８０度位相シフトし、３並列であれば１２０度位相シフトする。この方法で動作させた場合の波形は図１６Ａに示すようになる。ここではコンバータ５が２並列で、第１と第２のコンバータの搬送波が１８０度位相シフトし、更にインバータの搬送波に比べて１／２倍になっている場合を示している。並列に接続されたコンバータの台数に応じ、複数の搬送波は等間隔で位相シフトされており、複数の搬送波の周波数は、
（第２の搬送波の周波数／コンバータの台数）×定数倍となる。
【００７１】
図１６において、コンバータ５の指令値９０１、９０９と、コンバータ５の三角波キャリア９０２、９１０と、コンバータ５から出力される電流９０３、９０８と、インバータ指令値９０４と、三角波キャリア９０５と、インバータ３の入力側から流出する電流９０６と、平滑用コンデンサ１５の電流９０７を示している。
【００７２】
図１６Ａで示すように、第１のコンバータと第２のコンバータの搬送波が１８０度位相シフトしていることによって、各コンバータの指令値がほぼ同等であったとしてもオンするタイミングが１８０度ずれる。そのためコンバータ５から出力される電流はコンバータの搬送波の２倍の周波数で発生することとなる。このためコンバータの搬送波がインバータの搬送波に比べて１／２倍になることでコンバータ５から流出する電流とインバータに流入する電流の高周波リプル電流の周波数は同一となる。これにより、図１６Ｂ、図１６Ｃで示すように、インバータの搬送波を反転させることによって平滑用コンデンサ１５に流入する高周波リプル電流を低減することが可能となる。
【００７３】
またこれまでは、力率１での検討で行っていたので、交流電圧、交流電流、インバータ電流指令値、および搬送波と比較するインバータ制御指令値はほぼ同位相の交流波形となっている。しかし、交流電圧と交流電流の位相が変わり、力率が変化した場合には、インバータ３の電流指令値の位相がずれる場合もある。この場合、どの波形の正負をもとに切り替えるかの判断が必要である。これについては、電流の流出入を低減するためなのでインバータ３の電流指令値、またはインバータ３の出力電流が正と負の切り替えで搬送波の位相を１８０度反転させることが最も効果が得られる。しかし、交流電圧またはインバータ制御指令値の正負をもとに切り替えることにしても、何もしない場合と比較して平滑用コンデンサ１５の高周波リプル電流を低減することができる。
【００７４】
実施の形態４．
実施の形態１から３で、インバータ３の搬送波を１８０度反転させる方法を説明したが、コンバータ２の搬送波をインバータ３の交流波形の正負に合わせて１８０度反転させることにしてもよい。図１７において、コンバータ２の指令値１００１と、コンバータ２の三角波キャリア１００２と、コンバータ２から出力される電流１００３と、インバータ指令値１００４と、三角波キャリア１００５と、インバータ３の入力側から流出する電流１００６と、平滑用コンデンサ１５の電流１００７を示している。
【００７５】
このように制御することにより、図１７Ｃに示すように、インバータ３とコンバータ２の電流流出入の関係が平滑用コンデンサ１５に流出入する高周波リプル電流を低減するように動作できる。
【００７６】
搬送波の位相は１８０度反転させることが最も効果が得られるが、必ず１８０反転の必要はなく、９０度などの位相のずれ方が少ない場合であっても平滑用コンデンサ１５の高周波リプル電流を低減する効果が得られる。
【００７７】
このように平滑用コンデンサ１５に流入する高周波リプル電流を低減できることで平滑用コンデンサ１５の発熱を抑えることができるため長寿命化が可能となる。
また、センサによる検出遅れなどがあるため、厳密に正と負の切り替えタイミングでは変更できない場合があるが正と負の切り替え付近で三角波キャリアの位相を切りかえることで同様の効果が得られる。また、正と負が切り替わった後、三角波キャリアが谷もしくは山に来たタイミングで位相を切りかえることで切り替え設定が容易になる。
【００７８】
なお、実施の形態では、コンバータ２または５について、非絶縁のチョッパ回路のみで説明したが、絶縁型の直流-直流変換器、または交流-直流変換器であっても三角波キャリアをインバータ出力が正と負で位相を変えることで同様に平滑用コンデンサ１５の高周波リプル電流を低減することが可能である。
【００７９】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８０】
１：電力変換装置、２：コンバータ（第１の変換器）、３：インバータ（第２の変換器）、１０：直流電源、１１：平滑用コンデンサ、１２、３４：リアクトル、１３、３６：半導体スイッチング素子、１４、３５：ダイオード、１５：平滑用コンデンサ、１６、１７、１８、１９：半導体スイッチング素子、２０、２１：リアクトル、２２：コンデンサ、２３：系統、２４：制御装置、１００：プロセッサ、２００：記憶装置、２０１：入力電圧指令値、２０２：入力電圧検出値、２０３：演算器、２０４：制御器、２０５：三角波キャリア生成器、２０６：比較器、２０７：制御出力、３０１：出力電流指令値、３０２：出力電流検出器、３０３：演算器、３０４：制御器、３０５：三角波キャリア生成器、３０６：比較器、３０７：制御出力、３０８：反転器、３０９：制御出力
【図１】
2020157787.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月19日(2021.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
（４）バイポーラ変調制御の説明１
これに対してバイポーラ変調はインバータの出力電圧が正と負の２つの状態のみを出力できる。図５に示すように交流の正の電圧を出力するためにインバータの出力電圧を正と負で生成し、交流の負の電圧を出力するのにもインバータ出力電圧を正と負とで生成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
また、出力電圧が負の場合でインバータのスイッチング状態１の場合、図６Ｃに示すように、インバータ３に流れる電流は半導体スイッチング素子１９とリアクトル２１と系統２３とリアクトル２０と半導体スイッチング素子１６を通して電流が流れる。リアクトル２１の左から右へと電流が流れる方向である。インバータの入力端から見ればインバータの正側入力端から電流が流出する方向である。この時インバータの正側入力端の電流はダイオード１４が電流が流れない方向に接続されているため、電流が流れることができず、このときの電流は平滑用コンデンサ１５に流れる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
[平滑用コンデンサ１５に生じる高周波リプル電流の低減の構成]
上述した、交流半周期（期間Ｐ）の高周波リプル電流の低減のための本実施の形態の動作を図１１に示す。図１１には、コンバータ２の指令値５０１と、コンバータ２の三角波キャリア５０２と、コンバータ２から出力される電流５０３と、インバータ指令値５０４と、三角波キャリア５０５と、インバータ３の入力側から流出する電流５０６と、平滑用コンデンサ１５の電流５０７を示している。図１１においても、コンバータ２とインバータ３の三角波キャリアの周波数および位相が同一で同期していることは図９と同じである。また、コンバータ２の動作に関しては図９と同一なのでここでの説明は省略する。
【国際調査報告】
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