JP6630198B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関するものである。

例えば三相モータ等の多相負荷に供給する多相電圧を出力するために、電力変換装置が様々なシステムで使用されている。従来の電力変換装置として、絶縁回路を構成するトランスの高効率化等を狙い、共振回路を利用して単相高周波電流を発生させ、これを電流源として電力変換を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この高周波絶縁電流源を用いれば、その単相交流出力を整流器で直流に変換した後、三相ＰＷＭ変換器で三相交流出力に変換することにより、変換効率の良い電力変換装置を実現することが可能となる。

特開２０１３−２２６００２号公報

しかし、上述した電力変換装置は、整流器、及び三相ＰＷＭ変換器を要することから、部品点数が多くなり、装置全体が大型化することが懸念される。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、部品点数を削減でき、小型化を実現できる電力変換装置を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、電流源から出力された単相高周波電流をＮ相交流電圧（Ｎは２以上の整数）に変換する電力変換装置であって、一端が、前記電流源の一端と接続されるＮ個のスイッチと、一端が、前記電流源の他端と接続されるＮ個のコンデンサと、前記単相高周波電流の極性を判別する極性判別部と、前記極性判別部が判別した前記極性および電流指令ベクトルに基づいて、前記Ｎ個のスイッチのうちの１つを選択的にオンにする制御部と、を備え、前記Ｎ個のスイッチの他端が前記Ｎ個のコンデンサの他端のそれぞれと接続される点をＮ個の接続点として、前記Ｎ個の接続点における前記Ｎ相交流電圧がＮ相負荷に印加されることを特徴とする。

また、好ましくは、前記制御部は、前記Ｎ個のスイッチの他端にＮ相低周波交流電流を出力させるスイッチ切り替え制御を実行し、前記Ｎ相低周波交流電流は、前記Ｎ個のコンデンサによって前記Ｎ相交流電圧に変換される。

また、好ましくは、前記制御部は、前記スイッチ切り替え制御において、前記電流指令ベクトルに基づいて、出力可能な２×Ｎ個の電流ベクトルのうちの２つの電流ベクトルおよびゼロ電流ベクトルの出力時間を算出する。

また、好ましくは、前記制御部は、前記スイッチ切り替え制御において、前記出力時間に基づいて、前記単相高周波電流の周期の所定倍の時間に、前記周期毎に前記２つの電流ベクトルおよび前記ゼロ電流ベクトルのいずれか１つを出力させる。

また、好ましくは、前記制御部は、前記スイッチ切り替え制御において、前記単相高周波電流の１周期で同じスイッチをオンにし続けることによってゼロ電流ベクトルを出力する。なお、本明細書においては、電流ベクトルで指定される電流を出力することを、電流ベクトルを出力する、のように記載する。

本発明によれば、部品点数を削減でき、小型化を実現できる電力変換装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す図である。 電流ベクトルを示す図である。 電流ベクトルと流れる電流の関係を示す図である。 電流指令ベクトルに基づく電流ベクトルの選択について説明する図である。 電流ベクトルの出力時間の算出を説明する図である。 出力電流の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

（電力変換装置の構成）
図１は、本実施形態に係る電力変換装置１の概略構成を示す図である。電力変換装置１は、制御部１０と、極性判別部２０と、スイッチ部３０と、コンデンサ部４０と、を備える。

電力変換装置１は、単相高周波電流Ｉｒを出力する電流源２と端子Ｔ０およびＴ１で接続される。電力変換装置１が受け取る単相高周波電流Ｉｒの周波数は例えば８５〜１００ｋＨｚであるが、特に周波数が限定されるものではない。また、電流源２は、例えば上記の特許文献１の共振回路を備える構成であってもよいし、例えば磁界共振結合を用いたワイヤレス電力伝送の二次側のコイルを備える構成であってもよく、特に限定されるものではない。

電力変換装置１は三相のモータＭと端子Ｔｕ，ＴｖおよびＴｗで接続される。モータＭはＮ相負荷（Ｎは２以上の整数）の一例であって、より具体的には三相負荷（Ｎは３）の一例である。電力変換装置１は、電流源２からの単相高周波電流Ｉｒを三相交流電圧に変換してモータＭに印加する。また、モータＭは交流モータであれば、特に種類（例えば誘導モーター等）が限定されるものではない。なお、以下において、電力変換装置１における電気的接続で、端子Ｔ０およびＴ１に近い方を入力側、端子Ｔｕ，ＴｖおよびＴｗに近い方を出力側と呼ぶ。

極性判別部２０は、電流源２から受け取る単相高周波電流Ｉｒの極性を判別して、制御部１０に極性の情報を出力する。本実施形態では、図１の単相高周波電流Ｉｒの矢印の向き（端子Ｔ０からスイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗへの向き）の極性を正とし、逆方向に流れる単相高周波電流Ｉｒの極性を負とする。なお、本実施形態では、極性判別部２０は制御部１０に対して単相高周波電流Ｉｒがゼロ電流となるタイミングの情報も出力する。

スイッチ部３０は、双方向スイッチであるスイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗを備える。スイッチ部３０は、電力変換装置１が負荷に印加する交流電圧がＮ相である場合にＮ個のスイッチを備える。本実施形態では、電力変換装置１が単相高周波電流Ｉｒを三相交流電圧に変換するので、スイッチ部３０は３個の双方向スイッチを備える。スイッチ部３０が備える複数のスイッチのうち、一度にオンされるのは１つのスイッチだけであり、複数のスイッチが同時にオンされることはない。つまり、１つのスイッチだけが選択的にオンになる。また、スイッチ部３０が備える複数のスイッチのうちの何れか１つはオンされており、常に電流源２との電流経路が確保されている。なお、スイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗとしては、例えばＩＧＢＴを互いに逆向きにして並列接続したモジュール等を用いることができるが、特に限定されるものではない。

コンデンサ部４０は、極性のないフィルタコンデンサであるコンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを備える。コンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗによって電流が電圧に変換される。コンデンサ部４０は、電力変換装置１が負荷に印加する交流電圧がＮ相である場合にＮ個のコンデンサを備える。本実施形態では、電力変換装置１が単相高周波電流Ｉｒを三相交流電圧に変換するので、コンデンサ部４０は３個のコンデンサを備える。なお、コンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗとしては、例えば極性のないフィルムコンデンサ等を用いることができるが、特に限定されるものではない。

制御部１０は、極性判別部２０が判別した単相高周波電流Ｉｒの極性および電流指令ベクトルに基づいて、スイッチ部３０が備えるスイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗそれぞれのオン、オフを制御する。なお、オンとはスイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗを電気信号が流れる電気的な接続状態のことをいい、オフとはスイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗを電気信号が流れない電気的な切断状態のことをいう。制御部１０は、スイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの出力側の端子（本発明のＮ個のスイッチの他端に対応）に三相低周波交流電流を出力させるようにスイッチ切り替え制御を行う。このとき、制御部１０は、電力損失を低減させるために、極性判別部２０から受け取ったゼロ電流となるタイミングでスイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗのオン、オフを切り替える。

制御部１０は、スイッチ切り替え制御において、モータＭに所望の三相交流電圧を印加するための電流指令ベクトルを算出する。電流指令ベクトルは公知の手法で算出可能である。本実施形態では、例えばモータＭの回転角速度等の指令値と、スイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの三相の出力電流およびモータＭの回転角速度等の実際の検出値とに基づいて算出される。電流指令ベクトルに基づいてスイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗそれぞれについてオンにするタイミング、およびオフにするタイミングが決定される。スイッチ切り替え制御の詳細については後述する。また、上記の通り、制御部１０はモータＭの回転角速度等の指令値、検出値、スイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの三相の出力電流等を受け取るが、図１では表示を省略している。

図１のように、スイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの入力側の端子（本発明のＮ個のスイッチの一端に対応）は、端子Ｔ０を介して、電流源２の一方の端子と電気的に接続される。また、コンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの入力側の端子（本発明のＮ個のコンデンサの一端に対応）は、端子Ｔ１を介して、電流源２の他方の端子と電気的に接続される。そして、スイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの出力側の端子（本発明のＮ個のスイッチの他端に対応）のそれぞれは、コンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの出力側の端子（本発明のＮ個のコンデンサの他端に対応）のそれぞれと、重複せずに接続点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ（本発明のＮ個の接続点に対応）で電気的に接続される。この接続点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗは端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗと電気的に接続されており、接続点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに生じる三相交流電圧がモータＭに印加される。

電力変換装置１の上記構成は、従来の電力変換装置における整流器、平滑コンデンサおよび三相ＰＷＭ変換器を、スイッチＳｕ，Ｓｖ，ＳｗとコンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗとに置き換えるものであり、部品点数を削減でき、全体を小型化することが可能になる。

（単相高周波電流の１周期で出力可能な電流ベクトル）
図２は、電力変換装置１の電流ベクトル（実線のｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ−１，ｓ−２，ｓ−３）を示す図であって、スイッチ部３０が出力する三相低周波交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの静止座標におけるベクトル図である。スイッチ部３０が受け取る単相高周波電流Ｉｒの１周期を平均して考えると、三相低周波交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗがとり得る電流の組合せは７通りとなる。つまり、単相高周波電流Ｉｒの極性が正である半周期と負である半周期とで異なるスイッチをオンにした場合には６通りの組合せができ、同じスイッチをオンにした場合の１通りと合わせて７通りの組み合わせができる。例えば、単相高周波電流Ｉｒの極性が正である半周期にスイッチＳｕをオンにすると三相低周波交流電流Ｉｕが正の向きに流れて、単相高周波電流Ｉｒの極性が負である半周期にスイッチＳｖをオンにすると三相低周波交流電流Ｉｖが負の向きに流れる。これらを、単相高周波電流Ｉｒの１周期で平均すると、図２の電流ベクトルｓ１が出力されることになる。この７通りの組み合わせをテーブルにまとめたものが図３になる。なお、三相低周波交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの極性は、図１の矢印の向き（スイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗから端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗへの向き）を正とし、図１の矢印の反対の向きを負とする。

図３では、「Ｉｒ」は極性が正の単相高周波電流Ｉｒを示し、「−Ｉｒ」は極性が負の単相高周波電流Ｉｒを示す。また、「０」は電流が流れない、すなわち、スイッチＳｕ、スイッチＳｖ、またはスイッチＳｗがオフであることを示す。電流ベクトルは、単相高周波電流Ｉｒの１周期で出力可能な、基本となる７通りの電流ベクトルｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ−１，ｓ−２，ｓ−３である（図２の実線を参照）。

例えば制御部１０が単相高周波電流Ｉｒのある１周期において電流ベクトルｓ３を出力する場合を考える。図３を参照すると、単相高周波電流Ｉｒの極性が正の場合にＩｖ＝Ｉｒと示されており、単相高周波電流Ｉｒの極性が負の場合にＩｗ＝−Ｉｒと示されている。制御部１０は、図３のテーブルに従って、極性判別部２０が単相高周波電流Ｉｒの極性が正であると判別した半周期にスイッチＳｖだけをオンにして、三相低周波交流電流Ｉｖとして単相高周波電流Ｉｒを正の向きに流す。また、制御部１０は、その半周期の前後の半周期（極性判別部２０が単相高周波電流Ｉｒの極性が負であると判別した対となる半周期）にスイッチＳｗだけをオンにして、三相低周波交流電流Ｉｗとして単相高周波電流Ｉｒを負の向きに流す。このとき、制御部１０は、単相高周波電流Ｉｒの１周期で、図２の電流ベクトルｓ３をスイッチ部３０から出力させることができる。なお、図３のテーブルは、例えば制御部が備えていてもよいし、アクセス可能な記憶部（具体例ではメモリやハードディスク等）に記憶されていてもよい。制御部１０は電流ベクトルｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ−１，ｓ−２，ｓ−３の何れかを出力する制御を行う際に当該テーブルの情報を取得してもよい。

次に、例えば制御部１０が単相高周波電流Ｉｒのある１周期において電流ベクトルｓ０を出力する場合を考える。電流ベクトルｓ０はゼロ電流ベクトルであり、図２に示される通り、単相高周波電流Ｉｒの１周期で平均すると出力電流がゼロになる電流ベクトルである。図３を参照すると、単相高周波電流Ｉｒの極性が正の場合にＩｕ＝Ｉｒと示されており、単相高周波電流Ｉｒの極性が負の場合にＩｕ＝−Ｉｒと示されている。制御部１０は、図３のテーブルに従って、単相高周波電流Ｉｒの１周期で同じスイッチＳｕをオンにし続ける。このとき、制御部１０は、ある半周期で、三相低周波交流電流Ｉｕとして単相高周波電流Ｉｒを正の向きに流す。また、制御部１０は、先の半周期の前後の半周期に同じスイッチＳｕをオンにして、三相低周波交流電流Ｉｕとして単相高周波電流Ｉｒを負の向きに流す。制御部１０は、単相高周波電流Ｉｒの１周期において相殺される電流ベクトルをスイッチ部３０から出力させることができ、ゼロ電流ベクトルの出力を実現できる。なお、図３のテーブルでは、ゼロ電流ベクトル（電流ベクトルｓ０）を出力する場合に、単相高周波電流Ｉｒの１周期で同じスイッチＳｕをオンにし続けるとしているが、スイッチＳｕに代えてスイッチＳｖまたはスイッチＳｗが用いられてもよい。

ここで、本実施形態に係る電力変換装置１は、コンデンサ部４０をバイパスするためのスイッチを含まない。そのため、半周期毎に極性だけが異なる電流ベクトルを出力させることによって、単相高周波電流Ｉｒの１周期で出力される電流ベクトルを相殺してゼロ電流ベクトルを実現する。例えば、電力変換装置１にコンデンサ部４０をバイパスするためのスイッチを追加すれば、単相高周波電流Ｉｒの周期とは無関係にゼロ電流ベクトルを出力することができる。つまり、コンデンサ部４０をバイパスするスイッチをオンにすれば、電流源２から出力される単相高周波電流Ｉｒは、コンデンサ部４０をバイパスして電流源２に戻り、コンデンサ部４０に電流が流れることはない。しかし、コンデンサ部４０をバイパスするためのスイッチを追加することにより、電力変換装置１を構成する部品の点数が増えてしまう。換言すると、本実施形態に係る電力変換装置１は、図１のように、バイパスされないコンデンサ部４０を備える構成であることにより、部品点数を削減する効果を高めて一層の小型化を実現することができる。

（電流指令ベクトル）
上記のように、本実施形態に係る電力変換装置１の制御部１０は、単相高周波電流Ｉｒの１周期において、図２の実線のｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ−１，ｓ−２，ｓ−３で示される７つの電流ベクトルのいずれかを出力させることができる。ここで、電力変換装置１の制御部１０は、これら７つの電流ベクトルを適宜選択して合成することで、任意の電流ベクトルを出力させることが可能である。本実施形態に係る電力変換装置１の制御部１０は、単相高周波電流の周期の所定倍の時間に、ゼロ電流ベクトルと他の２つの電流ベクトルを適切な時間で出力させることによって、所望の電流指令ベクトルを出力させる。以下に、所望の電流指令ベクトルを生成するために制御部１０が行う制御（スイッチ切り替え制御）について説明する。

制御部１０は、スイッチ切り替え制御として、まずモータＭを適切に動作させるための電流指令ベクトルを算出する。本実施形態では、制御部１０は、モータＭの回転角速度等の指令値と、スイッチＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの三相の出力電流（三相低周波交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）、およびモータＭのエンコーダ等から取得した回転角速度等の検出値に基づいて算出する。ここで、静止座標において、モータＭに三相交流電圧を出力するために必要な電流指令ベクトルｋが図４のように示されたとする。

制御部１０は、ゼロ電流ベクトル（電流ベクトルｓ０）を除く、単相高周波電流Ｉｒの１周期において出力可能な６通りの電流ベクトルｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ−１，ｓ−２，ｓ−３（本発明の２×Ｎ個の電流ベクトルに対応）から、電流指令ベクトルｋに近い２つの電流ベクトルｓ１，ｓ２を選択する。つまり、制御部１０は、図４において電流指令ベクトルｋを挟む位置にある、隣り合った２つの電流ベクトルｓ１，ｓ２を選択する。そして、制御部１０は、選択した電流ベクトルｓ１，ｓ２およびゼロ電流ベクトルを適切な時間で出力させることによって電流指令ベクトルｋを出力する。なお、制御部１０は、電流指令ベクトルｋが電流ベクトルｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ−１，ｓ−２，ｓ−３と重なった場合には、その重なった電流ベクトルと隣接する一方の電流ベクトルとを選択すればよい。例えば、電流指令ベクトルｋが電流ベクトルｓ−３と重なった場合には、制御部１０は、電流ベクトルｓ−３と電流ベクトルｓ−２（または電流ベクトルｓ１）とを選択する。

そして、制御部１０は電流指令ベクトルｋを、選択した２つの電流ベクトルを単位ベクトルとして分解して、２つの電流ベクトルのそれぞれの出力時間を計算する。このとき、制御部１０は公知の手法（例えば電流指令ベクトルｋおよび選択した２つの電流ベクトルの座標に基づく演算）でも出力時間を計算可能であるが、本実施形態では図５に示される手法を用いる。

図５で時間Ｔは単相高周波電流Ｉｒの周期の１０倍の時間（本発明の所定倍の時間に対応）である。制御部１０は、電流指令ベクトルｋの出力に相当するように、時間Ｔを所定の比率で分割して電流ベクトルｓ１，ｓ２およびゼロ電流ベクトルのそれぞれを出力する。まず、制御部１０は鋸波Ｗを生成して、調整可能な２つの指令値ａ，ｂを用意する。指令値ａ，ｂは、電流ベクトルｓ１、ｓ２およびゼロ電流ベクトルのそれぞれの出力時間を定めるものである。制御部１０は、鋸波Ｗが指令値ａに到達するまでの時間ｔ１で、選択した一方の電流ベクトル（例えば、図４の例では電流ベクトルｓ１）を出力する。制御部１０は、鋸波Ｗが指令値ａに到達してから指令値ｂに到達するまでの時間ｔ２で、選択した他方の電流ベクトル（例えば、図４の例では電流ベクトルｓ２）を出力する。そして、制御部１０は、鋸波Ｗが指令値ｂに到達してから時間Ｔが終わるまでの時間ｔ３で、ゼロ電流ベクトルを出力する。制御部１０は、指令値ａを０から鋸波Ｗに合わせて段階的に大きくなるように変化させて、指令値ｂも指令値ａから鋸波Ｗに合わせて段階的に大きくなるように変化させる。例えば、指令値ａが３である場合（時間ｔ１が単相高周波電流Ｉｒの３周期である場合）、指令値ｂを３，４，５，６…と変化させることで時間ｔ２を増やしていく。そして、次に指令値ａを４に変更して、指令値ｂを４，５，６，７…と変化させる。制御部１０は、このようにして得られた時間ｔ１と時間ｔ２との組み合わせのうち、最も電流指令ベクトルｋに近い出力となるものを選択して、電流ベクトルｓ１、ｓ２およびゼロ電流ベクトルのそれぞれの出力時間を決定する。なお、時間ｔ１と時間ｔ２とを足しても時間Ｔに満たない場合には、制御部１０は、残りの時間でゼロ電流ベクトルを出力して調整する（残りの時間を時間ｔ３とする）。

ここで、図５で時間Ｔは単相高周波電流Ｉｒの周期の１０倍であるが、これに限られるものではない。時間Ｔが長ければ、時間ｔ１と時間ｔ２との組み合わせが増加するため、より高い精度で（より少ない誤差で）電流指令ベクトルｋを出力できる。しかし、時間Ｔが長ければ、１つの電流指令ベクトルｋを出力するために長い時間がかかることになる。そのため、モータＭを適切に動作させるために必要な電流指令ベクトルｋの更新タイミングに基づいて時間Ｔが選択されることが好ましい。なお、時間Ｔは固定される必要はなく、モータＭの動作状況に応じて可変であってもよい。

本実施形態に係る電力変換装置１は、上記のような制御部１０のスイッチ切り替え制御を実行して、単相高周波電流Ｉｒから三相低周波交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを生成することができる。そして、コンデンサＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗによって三相低周波交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは三相交流電圧に変換されて、モータＭに印加される。ここで、図６は、電力変換装置１の三相低周波交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのシミュレーション波形である。図６に示されるように、制御部１０のスイッチ切り替え制御によって、三相低周波交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが良好な三相正弦波となっていることが確認できる。

以上のように、電力変換装置１は、従来の電力変換装置における整流器および三相ＰＷＭ変換器を用いずに、単相高周波電流Ｉｒから三相交流電圧を出力するものであり、部品点数を削減でき、全体を小型化することが可能になる。特に、本実施形態に係る電力変換装置１は、コンデンサ部４０をバイパスするためのスイッチも不要であるため、部品点数を削減する効果を高めて一層の小型化を実現することができる。

なお、本実施形態に係る電力変換装置１は、単相高周波電流Ｉｒから三相交流電圧を生成するものであるが、スイッチ部３０およびコンデンサ部４０の部品数を調整することによって、三相に限らず多相の交流電圧を出力することができる。具体的には、Ｎ相交流電圧（Ｎは２以上の整数）を出力するために、スイッチ部３０、コンデンサ部４０がそれぞれＮ個のスイッチ、Ｎ個のコンデンサを備えるように電力変換装置１の構成を変更すればよい。例えば、二相交流電圧を出力する場合には、図１のスイッチ部３０、コンデンサ部４０からそれぞれスイッチＳｗ、コンデンサＣｗを省略した構成の電力変換装置１を用いればよい。このとき、図２の６つの電流ベクトルは、互いに９０度の位相差を有する４つの電流ベクトルに置き換わる。そして、制御部１０は、スイッチ切り替え制御において、４つの電流ベクトルから電流指令ベクトルｋに近い２つの電流ベクトルを選択し、これらとゼロ電流ベクトルの出力時間を計算する。Ｎが４以上である場合にも、同様の変更によって電力変換装置１は単相高周波電流ＩｒからＮ相交流電圧を生成することができる。

また、電力変換装置１は入出力端子の一部または全てを備えない構成であってもよい。本実施形態に係る電力変換装置１は端子Ｔ０およびＴ１を介して電流源２と接続されていたが、例えば、電力変換装置１は端子Ｔ０およびＴ１を備えずに、電流源２を含む構成であってもよい。

１ 電力変換装置
２ 電流源
１０ 制御部
２０ 極性判別部
３０ スイッチ部
４０ コンデンサ部
Ｃｕ，Ｃｖ，Ｃｗ コンデンサ
Ｉｒ 単相高周波電流
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ 三相低周波交流電流
Ｍ モータ
Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ 接続点
Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ スイッチ
Ｔ 時間
Ｔ０，Ｔ１，Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ 端子
Ｗ 鋸波
ａ，ｂ 指令値
ｋ 電流指令ベクトル
ｓ０ 電流ベクトル（ゼロ電流ベクトル）
ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ−１，ｓ−２，ｓ−３ 電流ベクトル

Claims (5)

1. 電流源から出力された単相高周波電流をＮ相交流電圧（Ｎは２以上の整数）に変換する電力変換装置であって、
   一端が、前記電流源の一端と接続されるＮ個のスイッチと、
   一端が、前記電流源の他端と接続されるＮ個のコンデンサと、
   前記単相高周波電流の極性を判別する極性判別部と、
   前記極性判別部が判別した前記極性および電流指令ベクトルに基づいて、前記Ｎ個のスイッチのうちの１つを選択的にオンにする制御部と、を備え、
   前記Ｎ個のスイッチの他端が前記Ｎ個のコンデンサの他端のそれぞれと接続される点をＮ個の接続点として、前記Ｎ個の接続点における前記Ｎ相交流電圧がＮ相負荷に印加されることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記制御部は、
   前記Ｎ個のスイッチの他端にＮ相低周波交流電流を出力させるスイッチ切り替え制御を実行し、
   前記Ｎ相低周波交流電流は、前記Ｎ個のコンデンサによって前記Ｎ相交流電圧に変換される、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御部は、
   前記スイッチ切り替え制御において、前記電流指令ベクトルに基づいて、出力可能な２×Ｎ個の電流ベクトルのうちの２つの電流ベクトルおよびゼロ電流ベクトルの出力時間を算出する、請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記制御部は、
   前記スイッチ切り替え制御において、前記出力時間に基づいて、前記単相高周波電流の周期の所定倍の時間に、前記周期毎に前記２つの電流ベクトルおよび前記ゼロ電流ベクトルのいずれか１つを出力させる、請求項３記載の電力変換装置。
5. 前記制御部は、
   前記スイッチ切り替え制御において、前記単相高周波電流の１周期で同じスイッチをオンにし続けることによってゼロ電流ベクトルを出力する、請求項２から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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