"3相交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、複数のコンデンサを直列接続して構成されるコンデンサアームと、ダイオード及び自己消弧能力を持つスイッチング素子の直列回路をそれぞれ含み、前記コンデンサアームに並列にそれぞれ接続されるU相、V相、及びW相アームと、各相アームを構成する前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記電力変換装置の交流電圧指令と入力電流が同位相となる電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値に基づいて、電圧指令値を演算する電圧指令値演算部と、前記電圧指令値に基づいて、前記スイッチング素子に対するゲート指令を生成するゲート指令生成部と、を具備する電力変換装置。前記コンデンサアームは、第1乃至第4コンデンサの直列回路で構成され、前記各相アームは、スイッチング素子と前記スイッチング素子に逆並列に接続されるダイオードによりそれぞれ構成される第1乃至第4スイッチングデバイスを直列に接続したスイッチングデバイスアームと、前記スイッチングデバイスアームの上端に2個直列に接続される第1ダイオードアーム及び下端に2個直列に接続される第2ダイオードアームと、を含むスイッチングアームと、前記第1のダイオードアームのダイオード相互接続点と、前記第1及び第2コンデンサの相互接続点の間に接続された第1ダイオードと、前記第2のダイオードアームのダイオード相互接続点と、前記第3及び第4コンデンサの相互接続点の間に接続された第2ダイオードと、前記第1及び第2のスイッチングデバイス相互接続点と、前記第1及び第2コンデンサの相互接続点との間に接続された第3ダイオードと、前記第3及び第4スイッチングデバイス相互接続点と、前記第3及び第4コンデンサ相互接続点の間に接続された第4ダイオードと、前記スイッチングデバイスアームの上端及び下端の間に2個直列接続されたダイオードで構成される第3ダイオードアームとを具備し、前記第2及び第3コンデンサ相互接続点と第2及び第3スイッチングデバイスの相互接続点とが接続され、前記第3ダイオードアームの中間点が交流側端子として構成されることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。前記電流指令値演算部は、前記電力変換装置の負荷電力供給量に応じた有効電流指令値を演算する有効電流指令値演算部と、前記交流電圧指令と入力電流が同位相となるように前記有効電流指令値に重畳される無効電流指令値を演算する無効電流指令値演算部とを含むことを特徴とする請求項1又は2記載の電力変換装置。前記無効電流指令値演算部は、電力系統電圧検出値と、前記電力変換装置の交流側端子と交流電源との間に接続されるリアクトルのリアクタンス値と、前記有効電流指令値とに基づいて前記無効電流指令値を演算することを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。前記無効電流指令値演算部は、電力系統電圧検出値と、前記電力変換装置の交流側端子と交流電源との間に接続されるリアクトルのリアクタンス値と、前記交流側端子で検出される有効電流検出値に基づいて前記無効電流指令値を演算することを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。前記無効電流指令値演算部は、電力系統電圧検出値と、前記電力変換装置の交流側端子と交流電源との間に接続されるフィルタ回路の回路定数と、前記有効電流指令値に基づいて前記無効電流指令値を演算することを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。前記無効電流指令値演算部は、電力系統電圧検出値と、前記電力変換装置の交流側端子と交流電源との間に接続されるフィルタ回路の回路定数と、前記交流側端子で検出される有効電流検出値に基づいて前記無効電流指令値を演算することを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。前記無効電流指令値演算部は、電力系統電圧と同位相の電圧指令値と、前記電力系統電圧位相から90度の位相差を持つ電圧指令値との比率と、前記有効電流指令値に基づいて前記無効電流指令値を演算することを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。前記無効電流指令値演算部は、電力系統電圧と同位相の電圧指令値と、前記電力系統電圧位相から90度の位相差を持つ電圧指令値との比率と、前記電力変換装置の交流側端子にて検出される有効電流検出値に基づいて前記無効電流指令値を演算することを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。しかしながら、上記提案されたような電力変換器、例えばコンバータでは、交流電圧指令が0の場合を除いては、コンバータ入力電流の極性とコンバータ交流電圧指令の極性が一致しなければコンバータ交流電圧は所望の値が得られず、入力コンバータ電流波形の歪みを引き起こす原因となる。コンバータ入力部の回路定数や負荷状態により変化する入力有効電流値により、コンバータ入力電流とコンバータ交流電圧指令の位相関係は変化する。実施形態はコンバータ入力電流の極性とコンバータ交流電圧指令の極性を一致させることのできる電力変換装置を提供することを目的とする。実施形態では、有効電流値と回路定数もしくは電力系統電圧検出値に基づいて、コンバータ入力電流の極性とコンバータ交流電圧指令の極性が一致する無効電流指令値を導出し、コンバータ電流指令値に重畳する。以下、電力変換装置の第1実施形態を図に基づいて詳説する。図1は第1実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。本実施形態では、各相が5レベルの直流電圧を出力する回路で構成され、交流側端子Tpu、Tpv、Tpwに電力系統の3相交流電圧Vu、Vv,Vwが供給され、コンバータとして動作する電力変換装置を説明する。尚、同様の構成でインバータとして動作せることもできる。この電力変換装置は、4つのコンデンサC1~C4を直列接続して構成されるコンデンサアーム1を含み、このコンデンサアームの上端と下端、及び各コンデンサの相互接続点が、例えば電動機を駆動するインバータ等の負荷5に接続され、直流電圧を供給する。自己消弧型スイッチング素子QとダイオードDの逆並列接続回路がスイッチングデバイスSとして構成される。U相アーム2は、4つのスイッチングデバイスSu1~Su4および4つのダイオードDdu5~Ddu8で構成されるU相スイッチングアーム6と、C1下端からDdu5下端への導通を可能にするダイオードDdu1と、Su1下端からC1下端への導通を可能にするダイオードDdu2と、C3下端からSu3下端への導通を可能にするダイオードDdu3と、Ddu7下端からC3下端への導通を可能にするダイオードDdu4と、Su4下端からDdu6下端への導通を可能にする2つのダイオードDdu9、Ddu10の直列回路で構成される。ダイオードDdu5とDdu6は第1ダイオードアーム7を構成し、ダイオードDdu7とDdu8は第2ダイオードアーム8を構成し、ダイオードDdu9とDdu10は第3ダイオードアーム9を構成する。U相交流入力端子Tpuを第3ダイオードアーム9の中間点、即ちダイオードDdu9とDdu10の接続点とする。V相アーム3、W相アーム4も同様の構成である。制御部20は、後述の電流指令値Iq、系統電圧検出値Vs等に基づいてゲート指令を生成し、各スイッチングデバイスSu即ちスイッチング素子Qのオンオフを制御する。図2は交流電圧指令と入力電流の極性及び各スイッチングデバイスのオンオフ状態の相関を示す。コンデンサアーム1の中間点、即ちC2とC3の接続点Nを接地点=電位ゼロのポイントとし、コンデンサアーム1の両端の電圧をVdcとした時、電圧指令は、Vdc/2、Vdc/4、0、-Vdc/4、-Vdc/2の5レベルの出力電圧が可能になる。以下、U相アーム2を例として動作を説明する。電圧指令がVdc/2のときV1、制御部20は全スイッチングデバイスをオフにするゲート指令を出力する。交流電圧が正で交流電流が正の状態なので、ダイオード通電によりVdc/2が出力される。電圧指令がVdc/4のときV2、制御部20はSu1オン、Su2オフ、Su3オフ、Su4オフのスイッチング状態の組合せでスイッチングデバイスを制御する。電圧指令が0のとき、制御部20は2つのスイッチング状態の一方を選択する。それぞれ次のスイッチング状態への遷移に応じて、最もスイッチング回数が小さくなるスイッチング状態を選択する。一つ目のスイッチング状態V3は、Su1オン、Su2オン、Su3オフ、Su4オフのスイッチング状態の組合せでスイッチングデバイスを制御する。二つ目のスイッチング状態V4は、Su1オフ、Su2オフ、Su3オン、Su4オンのスイッチング状態組合せでスイッチングデバイスを制御する。電圧指令が-Vdc/4のときV5、制御部20はSu1オフ、Su2オフ、Su3オフ、Su4オンのスイッチング状態の組合せでスイッチングデバイスを制御する。電圧指令が-Vdc/2のときV6、制御部20は全スイッチングデバイスをオフにする。交流電圧が負で交流電流が負の状態なので、ダイオード通電により-Vdc/2が出力される。V相アーム3、W相アーム4についても同様である。以上の条件では、状態V1およびV2では入力交流電流が正、V5およびV6では入力交流電圧が負、即ちコンバータ交流電圧指令とコンバータ入力交流電流の極性が一致しなければならない。極性が一致しない場合、力率が低下する。そこで実施形態では、負荷への電力供給に寄与する有効電流成分は維持しつつ、電流位相を変化させるために、電流指令に無効電流を重畳しコンバータの力率1を実現する。図3は電力系統を含めたシステムの概要を示す図である。電力系統とコンバータ間に挿入されるリアクトルLsのリアクタンス値をLsとした場合を考える。なお簡単のため、コンバータも正弦波電圧源とみなす。図4は制御部20の構成を示すブロック図である。変換部14、15は、三相交流波形u,v,wを二軸の回転座標系d,qに変換する。即ち変換部14は、三相の系統電圧Vsをdq軸座標系の値に変換し、変換部15は、三相のコンバータ電流検出値Iu,Iv,Iwをdq軸座標系の値に変換する。図3において、系統電圧Vstとコンバータ出力電圧Vcnvt、コンバータ入力電流Icnvtを以下のように仮定する。ここでωは角速度である。三相交流波形を二軸の回転座標系dqに変換する三相/dq変換において、sinωtの係数はd軸、cosωtの係数はq軸に対応する値である。式3のIqは系統電圧Vsと同位相の有効電流であり、この値は負荷量負荷電力供給量に応じて演算される値である。有効電流指令値演算部10はIqを演算し、電流制御演算部11に出力する。式3のIdは系統電圧Vsと90°位相差を有する無効電流であり、この値はコンバータ入力電流位相とコンバータ出力電圧位相とを等しくするために、有効電流Idに重畳される値である。後述するように、無効電流指令値演算部12はIdを演算する。図3において、系統電流Istとコンバータ入力電流Icnvtは同一であるから、コンバータ入力電流Icnvtを系統電流Istとすると、Istと系統電圧Vst、コンバータ出力電圧Vcnvtの間で以下の式が成り立つ。よって、sinωtの項と、cosωtの項より、以下の式が成り立つ。コンバータ電圧位相とコンバータ入力電流位相が一致する場合には以下の式が成り立つ。以上の式に従って無効電流指令値演算部12を構成する。図5は無効電流指令値演算部12の構成を示すブロック図である。上式7のIdを無効電流指令値とし、Iqには有効電流指令値、Vsには系統電圧検出値を用いる。本ブロック図を用いることで、負荷状態により有効電流指令値Iqが変わっても、それに伴い無効電流指令値Idが変化し力率1が維持される。図4に示す電流制御演算部11内に設けられた電圧指令値演算部13は、有効電流指令値Iq及び無効電流指令値Idと、dq変換部15から入力されるdq軸コンバータ電流検出値Iq’、Id’とをそれぞれ比較し、その比較結果に基づいて、例えば比例積分演算を行い、電圧指令値Vq_ref,Vd_refを生成する。逆dq変換部17は、位相検出部16から提供される系統電圧の位相に基づいて、電圧指令値Vq_ref,Vd_refを3相の電圧指令に変換する。三角波比較部18は、電圧指令値演算部13から供給される3相電圧指令値の各々と、所定周波数の三角波との比較に基づいて、PWM方式のゲート指令を発生し、各スイッチングデバイスをオンオフ制御する。以上説明したように本実施形態によれば、負荷電力供給量が変化し有効電流指令値Iqが変化しても、その変化に応じて無効電流指令値Idが変化するので、交流電圧指令と入力電流が同位相となり、コンバータの力率1が維持される。尚、上記例ではIqに有効電流指令値を用いていたが、図6に示すように、電流検出器にて検出される有効電流検出値Iq’を用いてもよい。有効電流指令値Iqと有効電流検出値Iq’の偏差が大きい場合には、検出値Iq’を用いることで電流波形の歪みを小さくすることが可能である。次に、第2実施形態を図7~図9を参照して説明する。図7は第2実施形態に係るシステム全体の構成を示す図である。電力系統側にリアクタンス値L1電力系統のリアクタンス分も含むのリアクトル、コンバータ入力部にリアクタンス値L2のリアクトル、及びリアクトルL1とリアクトルL2の間に接続される容量CのコンデンサC5で構成されるLCLフィルタを設置している場合について考える。ここで、系統電圧Vstとコンバータ出力電圧Vcnvt、コンバータ入力電流Icnvを以下のように仮定する。コンデンサC5に印加される電圧をVctとして、コンバータ出力電圧とコンバータ入力電流からVctを導出すると、コンデンサ電流Ictは系統電流Istは系統電流Istと系統電圧からコンデンサ電圧を導出すると、よって、上式11及び14のsinωtの項と、cosωtの項より、以下の式が成り立つ。コンバータ出力電圧位相とコンバータ入力電流位相が一致する場合には以下の式が成り立つ。以上の式に従って無効電流指令値演算部を構成する。図8は第2実施形態に係る無効電流指令値演算部12の構成を示すブロック図である。無効電流指令値演算部12で与えられる無効電流Idを有効電流指令値Iqに重畳することで、LCLフィルタが設置されている場合でもコンバータ入力電流の歪みを防ぐことができる。尚、上記例ではIqに有効電流指令値を用いていたが、図9に示すようにIqとして、電流検出器にて検出される有効電流検出値Iq’を用いてもよい。次に、第3実施形態を、図10~図11を参照して説明する。本実施形態では、フィルタ定数等を用いず、電流制御演算部18において算出されるd軸コンバータ電圧指令値Vd_refとq軸コンバータ電圧指令値Vq_refを用いて、無効電流指令値Idを導出する。ここで、q軸コンバータ電圧指令値Vq_refは、系統電圧と同位相の交流電圧指令値であり、d軸コンバータ電圧指令値Vd_refは、系統電圧位相から90度の位相差を持つ交流電圧指令値である。コンバータ電圧位相とコンバータ入力電流位相が一致する場合には以下の式が成り立つ。Vqにq軸コンバータ電圧指令値Vq_refを、Vdにd軸コンバータ電圧指令値Vd_refを用いると、以下の関係が成り立つ。図10の無効電流演算部12は、上式22のように、系統電圧と同位相の交流電圧指令値Vq_refと系統電圧位相から90度の位相差を持つ交流電圧指令値Vd_refとの比率と、電力変換装置の負荷電力供給量に応じて算出される有効電流指令値Iqに基づいて、無効電流指令値Idを演算する。また上記実施形態と同様に、有効電流指令値と有効電流検出値の偏差が大きい場合には、図11の無効電流演算部12に示すように、Iqとして電流検出器にて検出される有効電流検出値Iq’を用いてもよい。本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。"