CN101796710A - 直接式交流电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减少冲击电流的直接式交流电力转换装置。控制部(5)在使开关(S1)导通了的状态下控制电流型逆变器(1)，把设置有电阻(R1)的中性相输入线(ACLn)与输入线(ACLr、ACLs、ACLt)的任一条之间的电压进行倍压整流，用于对箝位电容器(Cc1、Cc2)的充电。由此，由于经过电阻(R1)向箝位电容器(Cc1、Cc2)充电，因此能够防止冲击电流流到箝位电容器(Cc1、Cc2)。另外，由于箝位电容器(Cc1、Cc2)的组合的两端电压比例如电容器(Cr、Cs)的组合的两端电压大，因此，即使在通常运转时箝位电容器(Cc1、Cc2)与例如电容器(Cr、Cs)电连接，也能够防止冲击电流从电容器(Cr、Cs)流到箝位电容器(Cc1、Cc2)。

Description

直接式交流电力转换装置

技术领域

本发明涉及直接式交流电力转换装置，特别是涉及防止对直接式交流电力转换装置具备的电容器的冲击电流的技术。

背景技术

在后述的非专利文献1中，公开了具备箝位电路的直接式交流电力转换装置。图24表示在非专利文献1中记载的直接式交流电力转换装置。但是在本申请的说明中为了方便，图中的标记不一定与非专利文献1的标记一致。

设在该直接式交流电力转换装置的输出侧设置有IPM电机。如果把与IPM电机的有效电感的平均值相当的每1相的电感记为La，把成为切断对IPM电机的电流供给的基准的过负载电流记为i，把箝位电容器的两端电压记为Vc，把箝位电容器的电容量记为Cc，把3相交流电源的相间电压记为Vs，使储存在IPM电机具有的3相的电感器中的电力全部被再生到箝位电容器，则满足以下的关系式。

[式1]

$\frac{1}{2}\mathrm{La}(i^2+{\left(\frac{i}{2}\right)}^2+{\left(\frac{i}{2}\right)}^2)=\frac{1}{2}\mathrm{Cc}({\mathrm{Vc}}^2-{\left(\sqrt{2}\mathrm{Vs}\right)}^2)...\left(1\right)$

由此，箝位电容器的两端电压用下式表示。

[式2]

$\mathrm{Vc}=\sqrt{\frac{3}{2}\frac{\mathrm{La}}{\mathrm{Cc}}{i}^2+2{\mathrm{Vs}}^2}...\left(2\right)$

图25是表示根据式(2)计算出的箝位电容器的两端电压相对于电容量的关系的曲线图。例如，如果设电源电压Vs为400V，电感La为12mH，过负载电流i为40A，箝位电容器的电容量为10μF，则箝位电容器的两端电压Vc为大约1800V。电源值超过电源电压400V等级的晶体管以及二极管的元件额定值1200V。

为了使箝位电容器的两端电压Vc例如为750V左右以下，根据式(2)以及图25，需要使箝位电容器的电容量为200μF以上。

另一方面，箝位电容器的电容量越大，电源接通时的冲击电流越大。例如，作为1相的串联电路，考虑串联连接了电源、电抗器、电阻、电容器的串联电路。把电抗器的电感记为L，电阻的电阻值记为R，箝位电容器的电容量记为C。该串联电路中的输出(电流)相对于输入(电源电压Vs)的传递特性用下式表示。

[式3]

$G\left(s\right)=\frac{\mathrm{ic}}{\mathrm{Vs}}=\mathrm{sC}\frac{1/\mathrm{LC}}{s^2+\mathrm{sR}/L+1/\mathrm{LC}}...\left(3\right)$

对于阶跃输入的响应用下式表示。

[式4]

$G\left(s\right)=\mathrm{sC}\frac{1/\mathrm{LC}}{s^2+\mathrm{sR}/L+1/\mathrm{LC}}\frac{1}{s}=\frac{1/L}{s^2+\mathrm{sR}/L+1/\mathrm{LC}}...\left(4\right)$

这里，设1/L＝D，R/L＝E，1/LC＝F，如果对式(4)进行拉普拉斯逆变换，求电流的响应，则导出以下的式子。

[式5]

$i\left(t\right)=\frac{D}{\mathrm{\ω}}{e}^{-\mathrm{\σt}}\sin \mathrm{\ωt}...\left(5\right)$

[式6]

$\mathrm{\ω}=\frac{\sqrt{4F-E^2}}{2},$ $\mathrm{\σ}=\frac{E}{2}...\left(6\right)$

电容器的电容量C越大F越小，由于D、E不依赖于电容量C而是恒定的，因此电容器的电容量C越大ω越小。由此，电容器的电容量C越大，除去了随时间产生的衰减的振幅项D/ω越大。即，随着电容器的电容量C的增大，冲击电流增大。

另外，根据式(5)，如果设用时间对i(t)进行了微分的值为0(i(t)’＝0)，求电流的最大值，则导出下式。

[式7]

$t=\frac{\mathrm{\π}-\mathrm{\α}}{\mathrm{\ω}}...\left(7\right)$

这时，电流成为最大值。能够把该最大值理解为冲击电流。图26是表示冲击电流(i((π-α)/ω))相对于电容量C的关系的曲线图。

如上所述，为了使由再生电流充电了的箝位电容器的两端电压在750V左右以下而把箝位电容器的电容量取为200μF时，根据式(6)、(7)，电流的最大值(冲击电流)达到150A。

另外，作为与本发明关联的技术，公开在专利文献1～4中。

非专利文献1：Lixiang Wei，Thomas A.Lipo著，“9-开关双桥矩阵式转换器的低输出功率因数动作的研究(lnvestigation of 9-switchDual-bridge Matrix Converter Operating under Low Output PowerFactor)”，美国，IEEE，ISA2003，vol.1，pp.176-181

专利文献1：美国专利第6995992号说明书

专利文献2：日本特开2006-54947号公报

专利文献3：日本特开平8-079963号公报

专利文献4：日本特开平2-65667号公报

发明内容

如上述那样，如果为了抑制由再生电流引起的箝位电容器的两端电压增大而加大箝位电容器的电容量，则产生对箝位电容器的冲击电流增大的问题。

从而，本发明的目的是提供直接式交流电力转换装置，其增大电容器的电容量来防止电容器的两端电压的增大，并且能够减低冲击电流。

本发明的直接式交流电力转换装置的第一方案，包括：多条输入线(ACLr、ACLs、ACLt)，被提供具有中性点的多相交流电源(E1)的输出；正侧直流电源线(L1)；负侧直流电源线(L2)，被施加比施加到上述正侧直流电源线上的电位低的电位；电流型电力转换器(1)，具有多个开关元件，通过上述多个开关元件的选择动作把施加在上述多条输入线之间的多相交流电压转换成呈现2个电位的方波形的直流电压，向上述正侧直流电源线与上述负侧直流电源线之间供给上述直流电压；起到电压源作用的多个输入电容器(Cr、Cs、Ct)，设置在上述多条输入线之间；第一二极管(D1)，设置在上述正侧直流电源线与上述负侧直流电源线之间，在上述正侧直流电源线上有正极，在上述负侧直流电源线侧有负极；第一电容器和第二电容器(Cc1、Cc2)，在上述正侧直流电源线与上述负侧直流电源线之间，均与上述第一二极管串联连接；中性相输入线(ACLn)，连接上述中性点和上述第一电容器与上述第二电容器之间的点；电压型电力转换器(3)，把上述直流电压转换成方波形的交流电压，向电感性多相负载(4)输出；电阻(R1)，设置在上述多条输入线和上述中性相输入线中的任一条上；和控制部(5)，控制上述多个开关元件的选择动作，把施加在上述多条输入线之一与上述中性相输入线之间的1相大小的相电压进行倍压整流，用于经由上述电阻的上述第一电容器以及上述第二电容器的充电。

本发明的直接式交流电力转换装置的第二方案，在第一方案的直接式交流电力转换装置中，还包括第二二极管(D5)，在上述正侧直流电源线(L1)与上述负侧直流电源线(L2)之间与上述第一二极管(D1)串联连接，在上述正侧直流电源线(L1)侧有正极，在上述负侧直流电源线(L2)侧有负极，上述中性相输入线(ACLn)连接在上述第一二极管和上述第二二极管之间。

本发明的直接式交流电力转换装置的第三方案，在第一或第二方案的直接式交流电力转换装置中，还包括设置在上述中性相输入线(ACLn)上的开关(S1)，上述控制部(5)，在使上述开关导通的状态下，用于上述第一电容器(Cc1)和上述第二电容器(Cc2)的充电，在经过规定时间以后，使上述开关处于非导通。

本发明的直接式交流电力转换装置的第四方案，在第一至第三的任一方案的直接式交流电力转换装置中，上述电阻(R1)设置在上述中性相输入线(ACLn)上。

本发明的直接式交流电力转换装置的第五方案，在第一至第三的任一方案的直接式交流电力转换装置中，上述电阻(R1)设置在上述多条输入线(ACLr、ACLs、ACLt)中的一条上，还包括与上述电阻并联连接的电抗器(Lr、Ls、Lt)。

本发明的直接式交流电力转换装置的第六方案，在第一至第五的任一方案的直接式交流电力转换装置中，上述第一电容器(Cc1)相对于上述第二电容器(Cc2)设置在上述正侧直流电源线(L1)侧，上述第一二极管(D2)设置在上述第一电容器与上述第二电容器之间，还包括第三二极管(D3)，正极连接在上述第一二极管与上述第二电容器之间，负极连接在上述正侧直流电源线上；和第四二极管(D4)，正极连接在上述负侧直流电源线上，负极连接在上述第一二极管与上述第一电容器之间。

发明的效果

依据本发明的直接式交流电力转换装置的第一方案，由于把1相的交流电压倍压整流进行第一电容器以及第二电容器的充电，因此能够防止在电流型电力转换器的初始动作时冲击电流从多相交流电源流到第一电容器以及第二电容器。由于在该充电的路径中存在电阻，因此在上述充电时也不会流过冲击电流。这时，输入电容器与第一电容器以及第二电容器没有进行电连接。由此，即使在输入电容器中充有电压，冲击电流也不会从输入电容器流到第一电容器以及第二电容器。

依据本发明的直接式交流电力转换装置的第二方案，在电流型电力转换器把多相交流电压转换成呈现2个电位的直流电压，电压型电力转换器把该直流电压转换成方波形的交流电压的通常动作中，能够防止第二电容器经过中性相输入线充放电，由此能够防止输入电流的对称性被破坏。

依据本发明的直接式交流电力转换装置的第三方案，在电流型电力转换器把多相交流电压转换成呈现2个电位的直流电压，电压型电力转换器把该直流电压转换成方波形的交流电压的通常动作中，由于断开经过中性相输入线的电源与第一电容器以及第二电容器的连接，因此能够防止第二电容器经过中性相输入线充放电，由此能够防止输入电流的对称性被破坏。

另外，在使开关成为非导通以后，由于电流型电力转换部把施加到输入线的相互间的多相交流电压转换成直流电压，供给到第一电容器以及第二电容器，因此输入电容器与第一电容器以及第二电容器并联连接。由于在此之前在第一电容器以及第二电容器上施加了倍压整流了的电压，因此第一电容器以及第二电容器的组合的两端电压比输入电容器的两端电压大。由此，在输入电容器与第一电容器以及第二电容器并联连接的情况下，能够有效地防止冲击电流从输入电容器流到第一电容器以及第二电容器。

依据本发明的直接式交流电力转换装置的第四方案，由于在中性相输入线设置有电阻，因此使用任一条输入线都能够经过电阻向第一电容器以及第二电容器供给直流电流。

依据本发明的直接式交流电力转换装置的第五方案，能够由电抗器和输入电容器构成去除载波电流成分的载波电流成分去除滤波器。另外，由于电阻与电抗器并联连接，因此能够减少充电初始时(过渡时)的输入电容器的电压脉动。

依据本发明的直接式交流电力转换装置的第六方案，由于第一、第三、第四二极管的整流功能，第一电容器以及第二电容器在相互串联的状态下充电，在相互并联的状态下放电。第一电容器以及第二电容器被充电来自电感性多相负载的再生电流，当超过了由电压型电力转换装置侧的负载功率因数决定的电压值时放电。即，由于能够用第一电容器以及第二电容器确保放电路径，因此虽然是无源电路，但是能够实现与非专利文献1中记载的方式同等的动作。

另外，依据与第二、第三方案的直接式交流电力转换装置有关的第六方案的直接式交流电力转换装置，在电流型电力转换器把多相交流电压转换成呈现2个电位的直流电压，电压型电力转换器把该直流电压转换成方波形的交流电压的通常动作中，开关处于非导通，因此对第一电容器以及第二电容器的组合施加输入线的相互间的电压。由此，成为第一电容器以及第二电容器在并联状态下放电的基准的电压在开关处于导通状态的情况下是输入线相互间的电压的最大值的

分之一，反之为半值，由此能够改善输入电流的波形。

本发明的目的、特征、形态以及优点将通过以下的详细说明和附图进一步明确。

附图说明

图1是表示第一实施方式的电机驱动装置的一个例子的示意性的结构图。

图2是表示控制部的动作的流程图。

图3表示输入线ACLr与中性相输入线ACLn之间的电压Vrn、晶体管Srp的导通/非导通状态、晶体管Srn的导通/非导通的状态。

图4表示用于说明防止冲击电流的机理的电路。

图5是图4中表示的电路的框图。

图6表示流经图4中表示的电容器的电流的响应。

图7表示通断方式。

图8表示输入线ACLr与中性相输入线ACLn之间的电压Vrn、晶体管Srp、Srn、Ssp、Ssn、Stp、Stn的导通/非导通的状态。

图9表示电流矢量。

图10是表示第一实施方式的电机驱动装置的另一个例子的示意性的结构图。

图11是表示第二实施方式的电机驱动装置的示意性的结构图。

图12表示用于说明改善对电容器的输入特性的机理的电路。

图13是图12表示的电路的波特图。

图14表示输入线ACLr与ACLs之间的电压、电容器Cr和Ct的组合的两端电压、箝位电容器Cc1和Cc2的组合的两端电压、直流电源线L1与L2之间的电压。

图15是表示在第一实施方式中，在使开关S1保持导通进行了通常运转时得到的电源相电压Vrn、Vsn和Vtn、箝位电压Vc2、电源线电流Ir、Is和It、电源中性点线电流In的曲线图。

图16表示区域1中的第一实施方式的直接式交流电力转换装置的等效电路。

图17表示区域2中的第一实施方式的直接式交流电力转换装置的等效电路。

图18表示第三实施方式的直接式交流电力转换装置的示意性结构的一个例子。

图19是表示第三实施方式的进行了通常运转时得到的电源相电压Vrn、Vsn和Vtn、箝位电压Vc2、电源线电流Ir、Is和It、电源中性点线电流In的曲线图。

图20表示区域1中的第三实施方式的直接式交流电力转换装置的等效电路。

图21表示区域2中的第三实施方式的直接式交流电力转换装置的等效电路。

图22表示第三实施方式的直接式交流电力转换装置的示意性结构的另一个例子。

图23是表示在第三实施方式的直接式电力转换装置中，在进行了通常运转时得到的电源相电压Vrn、Vsn和Vtn、直流电源线L1与L2之间的电压的曲线图。

图24是表示非专利文献1的电力转换装置的结构图。

图25是表示箝位电容器的电容量与箝位电容器的两端电压的关系的曲线图。

图26是表示箝位电容器的电容量与箝位电容器的冲击电流的关系的曲线图。

具体实施方式

第一实施方式

作为本发明第一实施方式的直接式交流电力转换装置的一个例子，图1表示电机驱动装置的示意性的结构。本电机驱动装置具备电源E1、输入线ACLr、ACLs、ACLt、中性相输入线ACLn、电抗器Lr、Ls、Lt、电容器Cr、Cs、Ct、电流型逆变器1、直流电源线L1、L2、箝位电路2、电压型逆变器3、电机4、控制部5、电阻R1、开关S1。

电源E1是有中性点(未图示)的多相交流电源，例如是3相交流电源。向输入线ACLr、ACLs和ACLt提供电源E1的输出。

电抗器Lr、Ls和Lt的每一个分别设置在输入线ACLr、ACLs和ACLt上。

电容器Cr、Cs、Ct在输入线ACLr、ACLs、ACLt彼此间例如Y接线设置。具体地讲，电容器Cr和Cs串联连接在输入线ACLr、ACLs之间，电容器Cs和Ct串联连接的输入线ACLs、ACLt之间，电容器Ct和Cr串联连接在输入线ACLt、ACLr之间。它们设置在电流型逆变器1的输入侧，起到电压源的作用。另外，能够把电容器Cr、Cs和Ct理解成输入电容器。另一方面，还能够理解成电容器Cr、Cs、Ct分别与电抗器Lr、Ls、Lt一起构成去除载波电流成分的载波电流成分去除滤波器。

电流型逆变器1具有多个开关元件，通过该多个开关元件的选择动作，把施加到输入线ACLr、ACLs、ACLt之间的3相交流电压转换成呈现2个电位的方波形的直流电压，对直流电源线L1、L2之间供给该直流电压。另外，能够理解为直流电源线L1是正侧直流电源线，直流电源线L2是被施加比直流电源线L1低的电位的负侧直流电源线。

更具体地讲，电流型逆变器1具备晶体管Srp、Srn、Ssp、Ssn、Stp、Stn和二极管Drp、Drn、Dsp、Dsn、Dtp、Dtn。

二极管Drp、Dsp、Dtp的各负极分别连接在直流电源线L1。二极管Drn、Dsn、Dtn的各正极分别连接在直流电源线L2。

晶体管Srp、Ssp、Stp的各发射极分别连接二极管Drp、Dsp、Dtp的正极。晶体管Srn、Ssn和Stn的各集电极分别连接二极管Drn、Dsn、Dtn的负极。晶体管Srp的集电极以及晶体管Srn的发射极、晶体管Ssp的集电极以及晶体管Ssn的发射极、晶体管Stp的集电极以及晶体管Stn的发射极分别公共连接输入线ACLr、ACLs、ACLt。

而且，由控制部5向这些晶体管Srp、Srn、Ssp、Ssn、Stp和Stn的各个基极提供开关信号，电流型逆变器1把3相交流电压转换成具有2个电位的方波形的直流电压。

箝位电路2具备箝位电容器Cc1、Cc2和二极管D1。二极管D1在直流电源线L1与L2之间，正极连接在直流电源线L1侧，负极连接在直流电源线L2侧。箝位电容器Cc1、Cc2都与二极管D1串联连接。箝位电容器Cc1、Cc2和二极管D1相互串联连接。依据这样的箝位电路2，能够抑制由于从电压型逆变器3向电流型逆变器1的回流电流而产生的直流电源线L1与L2之间的电压上升。另外，箝位电容器Cc1和Cc2把直流电源线L1与L2之间的电压分压，因此能够减少各箝位电容器Cc1、Cc2的两端电压。

中性相输入线ACLn连接电源E1的中性点与箝位电容器Cc1、Cc2之间。电阻R1插入在中性相输入线ACLn中。开关S1在中性相输入线ACLn上与电阻R1串联设置。

电压型逆变器3把直流电源线L1与L2之间的方波形的直流电压转换成方波形的交流电压，输出到电机4。具体地讲，电压型逆变器3具备晶体管Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn和二极管Dup、Dun、Dvp、Dvn、Dwp、Dwn。

晶体管Sup、Svp、Swp的各集电极以及二极管Dup、Dvp、Dwp的各负极分别连接到直流电源线L1，晶体管Sun、Svn、Swn的各发射极以及二极管Dun、Dvn、Dwn的各正极分别连接到直流电源线L2。

晶体管Sup的发射极、晶体管Sun的集电极、二极管Dup的正极以及二极管Dun的负极公共连接到电机4，晶体管Svp的发射极、晶体管Svn的集电极、二极管Dvp的正极以及二极管Dvn的负极公共连接到电机4，晶体管Swp的发射极、晶体管Swn的集电极、二极管Dwp的正极以及二极管Dwn的负极公共连接到电极4。

而且，例如由控制部5向这些晶体管Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn的每一个的基极提供开关信号，电压型逆变器3把直流电源线L1与L2之间的方波形的直流电压转换成方波形的交流电压，输出到电机4。

电机4例如是3相交流电机，其电感成分以及电阻成分分别用线圈Lu、Lv、Lw以及与这些线圈分别串联连接的电阻Ru、Rv、Rw表示。它们的串联连接对应于电机4的各相。它们的串联连接的一端分别连接在晶体管Sup与Sun之间、晶体管Svp与Svn之间、晶体管Swp与Swn之间。它们的串联连接的另一端由中性点N公共连接。

虽然从电压型逆变器3提供方波形的交流电压，但由于电机4具有的电感成分，驱动电机4的交流电流变得平滑。换句话讲，电机4把从电压型逆变器3提供的方波形的交流电压转换成交流电流。

流经该电机4的交流电流经过电压型逆变器3、电流型逆变器1，对电容器Cr、Cs和Ct进行充电，转换成交流电压。反过来讲，电机4也能够理解成是对电流型逆变器1的电流源。

控制部5控制开关S1以及电流型逆变器1具有的晶体管的选择动作。控制部5在导通了开关S1的状态下，控制电流型逆变器1具有的晶体管的选择动作，经过电阻R1，把流经输入线之一(例如输入线ACLr)和中性相输入线ACLn的1相的线电流倍压整流后，供给到箝位电容器Cc1和Cc2，经过规定的期间以后使开关S1成为非导通。

更具体地讲，控制部5具备通电检测·同步信号生成部51、通断控制部52。

通电检测·同步信号生成部51例如检测电源E1的流经规定2相(例如输入线ACLr、ACLs)的交流电流，生成同步信号，把该同步信号提供到通断控制部52。另外，通电检测·同步信号生成部51向开关S1提供开关信号。

通断控制部52与输入的同步信号同步，向电流型逆变器1具有的晶体管提供通断信号。

说明在这样结构的电机驱动装置中的控制部5的动作。图2是表示控制部5的动作的流程图。

首先，在步骤ST1中，通电检测·同步信号生成部51例如从外部的CPU等接收起动指令。接着，在步骤ST2中，接收到了该起动指令的通电检测·同步信号生成部51检测例如流经电源E1的规定2相(例如输入线ACLr、ACLs)的交流电流，根据该交流电流的周期生成同步信号，提供到通断控制部52。由此，通电检测·同步信号生成部51以及通断控制部52能够彼此同步地分别输出开关信号。

接着，在步骤ST3中，通电检测·同步信号生成部51向开关S1发送开关信号，使开关S1导通。

接着，在步骤ST4中，通断控制部52与接收到的同步信号相同步，把输入线之一(例如输入线ACLr)与中性相输入线ACLn之间的1相的相电压倍压整流，用于箝位电容器Cc1和Cc2的充电。具体地讲，通断控制部52开始例如晶体管Srp、Srn的控制。图3表示输入线ACLr与中性相输入线ACLn之间的电压Vrn和晶体管Srp、Srn的导通/非导通的状态。另外，图3中，把电压Vrn在输入线ACLr侧成为高电位的情况表示为正。

如图3所示，通断控制部52在电压Vrn在输入线ACLr侧成为高电位的半周期中使晶体管Srp导通，在另一个半周期中使晶体管Srn导通。在晶体管Srp导通的状态下，箝位电容器Cc1被充电，在晶体管Srn导通的状态下，箝位电容器Cc2被充电。这时，由于在箝位电容器Cc1、Cc2的充电路径中都插入电阻R1，因此经过电阻R1在箝位电容器Cc1和Cc2上施加直流电压。由此，能够防止冲击电流从电源E1流到箝位电容器Cc1和Cc2。

以下，说明通过经由电阻R1向箝位电容器Cc1和Cc2流动电流能够防止冲击电流的理由。为了简单，考虑在具有相互串联连接的电抗器L(相当于电抗器Lr)、电阻R(相当于电阻R1)、电容器C(相当于箝位电容器Cc1、Cc2)的电路上串联施加了电源电压Vs(相当于输入线ACLr与中性相输入线ACLn之间的电压)的情况下，流到电路的电流i。

图4表示该电路，图5是以输入了电源电压Vs时流经电容器C的电流ic为输出的框图。电流ic相对于电源电压Vs的传递特性G(s)与式(1)相同。如果求对于阶跃输入的响应，则导出式(2)。这里，电阻R1的电阻值R大，考虑过渡响应(s小的范围)，因此，如果用一阶延迟近似该传递特性，则导出下式。

[式8]

$G\left(s\right)=\frac{D}{\mathrm{sE}+F}=\frac{D/E}{s+F/E}...\left(8\right)$

如果对该式进行拉普拉斯逆变换，则导出下式。

[式9]

$\mathrm{ic}\left(t\right)=\frac{D}{E}{e}^{-F/\mathrm{Et}}...\left(9\right)$

这里，D＝1/L，E＝R/L，F＝1/LC。

图6图示了式(9)，示出流经电容器的电流相对于时间的关系。另外，图6中，表示了在电抗器L的电感是1mH，电容器C的电容量是330μF，电阻R的电阻值是10Ω，电源电压Vs是400V时得到的结果。电流的最大值可在式(9)中代入t＝0求出，为ic(0)＝1/R(恒定)。把该值理解为冲击电流，该冲击电流是仅用电阻值R表现的值。由此，能够限制冲击电流。

再参照图2，接着，在步骤ST5中，通电检测·同步信号生成部51判断步骤ST4开始以后是否经过了规定的时间，如果没有经过则再次执行步骤ST5。如果经过了规定时间，则在步骤ST6中，通电检测·同步信号生成部51使开关S1成为非导通。通过该开关S1的非导通，来自电源E1的交流电流不流经电阻R1。由此，能够防止在限制了冲击电流以后发生由电阻R1产生的损失。

另外，在步骤ST4中，由于向箝位电容器Cc1、Cc2供给例如输入线ACLr与中性相输入线ACLn之间的1相的相电压，因此电容器Cr、Cs、Ct与箝位电容器Cc1、Cc2不连接。由此，即使向电容器Cr、Cs、Ct充电，也能够防止冲击电流从电容器Cr、Cs、Ct流到箝位电容器。

接着，在步骤ST7中，起动直接式交流电力转换装置，转移到通常运转。更具体地讲，为了把电流型逆变器1的通断动作切换成通常运转用，再次起动电流型逆变器1，并起动电压型逆变器3。在通常运转下，通断控制部52向晶体管Srp、Srn、Ssp、Ssn、Stp和Stn提供开关信号，使电流型逆变器1动作，由此，把从输入线ACLr、ACLs和ACLt输入的交流电压转换成具有2个电位的方波形的直流电压，供给到直流电源线L1和L2。而且，例如电压型逆变器3与电流型逆变器1同步动作，把直流电源线L1与L2之间的方波形的直流电压转换成方波形的交流电压，施加到电机4。

在步骤ST4中，在箝位电容器Cc1、Cc2上施加倍压整流了的直流电压，因此箝位电容器Cc1、Cc2的组合的两端电压例如比电容器Cr和Cs的组合的两端电压大(具体地讲是2/

倍)。由此，在开始通常运转时，能够有效地防止初始从电容器Cr、Cs流到箝位电容器Cc1、Cc2的电流作为冲击电流流过。

如上所述，依据本电机驱动装置，能够防止冲击电流从电源E1流到箝位电容器Cc1和Cc2。另外，在开始通常运转时，能够有效地防止冲击电流从电容器Cr、Cs、Ct流到箝位电容器Cc1和Cc2。

另外，由于一般对电流型逆变器的输出设置电抗器，因此一般在电流型逆变器中不设置限流电阻。但是，在设置有把交流电压转换成具有2个电位的方波形电压而如上述那样起到电容器作用的箝位电容器Cc1和Cc2的情况下，为了防止初始流到该箝位电容器的充电电流作为冲击电流流过，希望设置限流电阻。

另外，在步骤ST4中，通断控制部52在电压Vrn在输入线ACLr侧成为高电位的半周期中使晶体管Srp导通，在另一个半周期中使晶体管Srn导通，但并不限于这种动作。例如，也可以应用通常运转时的电流型逆变器1的通断动作波形的1相。

图7～9用于说明通常运转时的电流型逆变器1的通断动作。在通常运转时，通断控制部52，向电流型逆变器1输出开关信号，使得例如如图7所示连续地选择6个通断方式。另外，图7中，“1”表示晶体管导通的状态，“0”表示非导通的状态。另外，根据该通断方式，把电流型逆变器1输出的电流矢量用I(P)(P：rs，rt，st，sr，tr，ts的任一个)表示。

图8表示输入线ACLr与中性相输入线ACLn之间的电压Vrn、晶体管Srp、Srn、Ssp、Ssn、Stp、Stn的导通/非导通的状态。另外，用虚线表示通常运转时的导通/非导通，关于晶体管Srn、Ssn、Stn，用“-1”表示导通状态。另外，例如晶体管从0(非导通)的状态到1、-1(导通)的状态以线性转移。例如通过控制提供给晶体管的开关信号的脉宽，能够实质上实现这样的开关动作。

根据图8表示的通断动作，电流型逆变器1输出的电流矢量例如如图9所示，沿着以各电流矢量I(P)为顶点的6角形的轨迹描绘。根据这样的通断动作，在通常运转中，通断控制部52向晶体管Srp、Ssp、Stp、Srn、Ssn、Srn输出开关信号，把从输入线ACLr、ACLs、ACLt输入的3相交流电压转换成具有2个电位的方波形的直流电压，供给到直流电源线L1、L2。

把该通常运转时的动作用于在步骤ST4中的动作。更具体地讲，在步骤ST4中，通断控制部52例如像在图8中用实线表示的那样控制晶体管Srp和Srn的选择动作。通过向晶体管Srp和Srn输出开关信号，使得在图9表示的各模式内的相位角(ωt)输出最近的电流矢量，能够实现该控制。另外，也可以控制晶体管Ssp、Ssn或者晶体管Stp、Stn的选择动作。

这种情况下，由于在使用输入线ACLr与中性相输入线ACLn之间的1相的相电压对箝位电容器Cc1和Cc2进行充电时经过电阻R1，因此也能够防止冲击电流从电源E1流到箝位电容器Cc1和Cc2。另外，由于倍压整流后用于箝位电容器Cc1和Cc2的充电，因此在开始通常运转时，也能够防止冲击电流从电容器Cr、Cs和Ct流到箝位电容器Cc1和Cc2。

另外，由于能够应用通常运转时的通断动作，因此例如与图3表示的情况相比较，不需要生成充电用的专用波形。

另外，步骤ST4中的电流型逆变器1的通断动作与通常运转时的电流型逆变器1的通断动作能够切换，不需要再次起动电流型逆变器1，因此在步骤ST7中不一定需要再次起动电流型逆变器1。

作为第一实施方式的直接式交流电力转换装置的另一个例子，图10表示电机驱动装置的示意性的结构。图10表示的电机驱动装置除了箝位电路2以外，与图1表示的电机驱动装置相同。另外，图10中省略了比箝位电路2后级的电路。

箝位电路2具备箝位电容器Cc1、Cc2和二极管D2～D4。箝位电容器Cc1连接在直流电源线L1与L2之间。箝位电容器Cc2与箝位电容器Cc1串联连接，相对于箝位电容器Cc1，设置在直流电源线L2侧。

二极管D2在箝位电容器Cc1与Cc2之间，正极连接到箝位电容器Cc1，负极连接到箝位电容器Cc2。二极管D3的正极连接在箝位电容器Cc2与二极管D2之间，负极连接到直流电源线L1。二极管D4的正极连接到直流电源线L2，负极连接在箝位电容器Cc1与二极管D2之间。

依据这样的箝位电路2，在由于电压型逆变器3侧的负载功率因数流经电机4的电流滞后于直流电源线L1与L2之间的电压的情况下，在规定的期间中，回流电流从电机4流到直流电源线L1与L2，箝位电容器Cc1和Cc2在相互串联的状态下被充电。这时的充电电压(箝位电容器Cc1、Cc2的组合的两端电压)也根据负载功率因数决定。另一方面，当箝位电容器Cc1、Cc2各自的两端电压从直流电源线L1与L2之间的方波形的直流电压中低的电压上升了时，箝位电容器Cc1和Cc2在相互并联的状态下被放电。另外，由于箝位电容器Cc1和Cc2在相互串联的状态下被充电、在相互并联的状态下被放电，因此放电电压是充电电压的1/2。

通过这样的充放电动作，在放电电流比充电电流大的情况下，箝位电容器Cc1、Cc2的电压平衡。

如上所述，由于能够以来自电机4的回流电流充电，而且放电后向电机4再次供给回流电流，因此能够高效地驱动电机4。另外，箝位电路2由于不需要开关元件等所谓的有源元件，因此能够减少功耗和制造成本。

第二实施方式

作为第二实施方式的直接式电力转换装置的一个例子，图11表示电机驱动装置的示意性的结构。本电机驱动装置的示意性的结构除了电阻R1～R3、辅助开关Sr以外，与图10表示的电机驱动装置相同。另外，图11中省略图示比箝位电路2后级的电路。另外，箝位电路2也可以是图1表示的形态。

电阻R1～R3分别插入在输入线ACLr、ACLs、ACLt。辅助开关Sr与电抗器Lr～Lt的任一个串联连接，图9中例示了与电抗器Lr串联连接的形态。电抗器Ls、Lt与电阻R2、R3分别并联连接。辅助开关Sr与电抗器Lr的组合与电阻R1并联连接。

通电检测·同步信号生成部51能够控制辅助开关Sr的选择动作。

在这样的电机驱动装置中，控制部5的动作除了步骤ST6以外与图2表示的流程相同。步骤ST6中，通电检测·同步信号生成部51使开关S1非导通，使辅助开关Sr导通。另外，在步骤ST4中，通断控制部52也可以如图3所示或者如用图8的实线表示的那样，向电流型逆变器1输出开关信号。

另外，由于在步骤ST3中使开关S1导通，在步骤ST4中控制了电流型逆变器1的时刻辅助开关Sr为非导通，因此流经输入线ACLr与中性相输入线ACLn的交流电流一定流过电阻R1。由此，能够有效地防止冲击电流流到箝位电容器Cc1和Cc2。另外，也可以不设置辅助开关Sr，流经输入线ACLr与中性相输入线ACLn的交流电流的一部分经过电抗器Lr流向箝位电容器Cc1和Cc2。这种情况下，由于交流电流的另一部分经过电阻R1，因此能够减少冲击电流，另外，关于经过电抗器Lr的交流电流，例如也能够利用电抗器Lr的电阻成分减少冲击电流。

另外，在由电抗器Lr、Ls、Lt和电容器Cr、Cs、Ct构成的载波电流成分去除滤波器中，电阻R1～R3能够改善电容器Cr、Cs和Ct的输入输出过渡特性。以下具体说明。

为了简单，考虑作为1相的电路，在相互并联连接的电抗器L(相当于电抗器Lr、Ls、Lt)以及电阻R(相当于R1～R3)的组合与电容器C(相当于电容器Cr、Cs、Ct)串联连接的电路中输入了电源电压Vs的情况。图12是表示该电路的结构图。在该电路中，输入了电源电压Vs时，把电容器C的两端电压Vo理解为输出。两端电压Vo相对于电源电压Vs的传递函数如下。

[式10]

$G\left(s\right)=\frac{\mathrm{Vc}}{\mathrm{Vs}}=(\mathrm{sL}/R+1)\frac{1/\mathrm{LC}}{s^2+s/\mathrm{CR}+1/\mathrm{LC}}...\left(10\right)$

在该传递函数中，非衰减固有频率f1、f2以及衰减系数ξ用下式表示。

[式11]

$f_1=\frac{1}{2\mathrm{\πL}/R},$ $f_2=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}},$ $\mathrm{\ξ}=\frac{1}{2R}\sqrt{\frac{L}{C}}...\left(11\right)$

图13是表示该传递函数中的频率特性的波特图。图14中，示出电抗器L的电感是1.5mH、电容器C的电容量是10μF时在电阻R的电阻值10Ω、30Ω、100Ω这3种情况下得到的结果。

图14示出了在使用了这样的载波电流成分去除滤波器的图11的电机驱动装置中，电压Vrt、电容器Cr和Ct的组合的两端电压、箝位电容器Cc1和Cc2的组合的两端电压、直流电源线L1与L2之间的电压。另外，图14中，示出了电阻R1的电阻值是10Ω以及100Ω时的结果。

如图14所示，根据电阻R1的电阻值能够具有阻尼，由此，能够降低在过渡时施加在电容器Cr、Ct、箝位电容器Cc1、Cc2的每一个上的电压(过渡电压)(参照电阻值10Ω、100Ω的结果)。

而且，与图6表示的冲击电流相比较，只要电阻值是10Ω左右，就能够减少冲击电流，并且降低电容器Cr、Cs、Ct的过渡电压。

第三实施方式

在第一实施方式中说明过的直接式交流电力转换装置中，例如，如果由于开关S1或者控制的不理想等，在开关S1保持导通的状态下转移到通常运转，则在输入线ACLr、ACLs、ACLt中流动的电源线电流成为非对称，有可能引起电流畸变、过电流。首先，参照图1表示的直接式电交流电力转换装置详细叙述该问题点。

在第一实施方式中，说明了在通常运转时，晶体管Srp、Srn、Ssp、Ssn、Stp、Stn进行用图8示出的虚线表示的通断动作。在这里，为了使说明简单，说明在通常运转时进行用图8示出的实线表示的通断动作。

图15表示在导通了开关S1的状态下进行了通常运转时得到的电源相电压Vrn、Vsn和Vtn、箝位电容器Cc2的两端电压Vc2、电源线电流Ir、Is、It、电源中性点线电流In。另外，电源相电压Vrn、Vsn、Vtn分别是以中性相输入线ACLn的电位为基准的输入线ACLr、ACLs、ACLt的电位。电源线电流Ir、Is、It是分别在输入线ACLr、ACLs、ACLt中流动的电流，以从电源E1流向电流型逆变器1的方向为正。电源中性点线电流In是在中性相输入线ACLn中流动的电流，以从电流型逆变器1流向电源E1的方向为正。

在图15表示的区域1中，晶体管Srp和Ssn导通(参照图8)。图16表示区域1中的直接式交流电力转换装置的等效电路。另外，图16中，用负载R0表示电压型逆变器3和电机4的组合，用星形连接的单相电源Er1、Es1、Et1表示电源E1。另外，为了简单，忽略限流电阻R1。

通过在第一实施方式中叙述过的步骤ST1～ST5的动作，对箝位电容器Cc1和Cc2的每一个充电电源相电压Vrn、Vsn、Vrn的最大值VO。

在区域1中，通过使晶体管Srp、Ssn导通，在直流电源线L1与L2之间，施加输入线ACLr与ACLs之间的电压Vrs(＝Vrn-Vsn，以下称为线间电压Vrs)。由此，电流从单相电源Er1经过晶体管Srp流向电阻R0。在图16中，该电流用在输入线ACLr中流动的电源线电流Ir表示。

这时，箝位电容器Cc1不进行充放电。说明其理由。由于由二极管D1阻碍箝位电容器Cc1的放电，因此没有从箝位电容器Cc1流过放电电流。由此，箝位电容器Cc1的两端电压Vc1(以下，称为箝位电压Vc1)维持电源相电压的最大值V0。从而，由于箝位电压Vc1不比电源相电压Vrn小，因此充电电流不会从直流电源线L1流到箝位电容器Cc1。

另一方面，箝位电容器Cc2进行放电。说明其理由。在区域1中，初始时从输入线ACLr流到负载R0的电流原样在输入线ACLs中流动。这时，由于箝位电容器Cc1与单相电源Er1并联连接，因此伴随着单相电源Es1的电源相电压Vsn的绝对值降低，箝位电容器Cc2放电。箝位电容器Cc2经过中性相输入线ACLn放电。该放电在图15、16中用在中性相输入线ACLn中流动的电源中性点线电流In表示。

在区域1中，电源线电流Ir的绝对值等于电源线电流Is的绝对值和电源中性点线电流In的绝对值之和。另外，由于电源线电流Ir是由负载R0和线间电压Vrs决定的值，因此电源中性点线电流In的绝对值越大，电源线电流Is越小。

由于电源相电压Vsn的绝对值变化率随着时间的经过增大，因此箝位电压Vc2的电压下降率也随着时间的经过增大。由此，电源中性点线电流In的绝对值随着时间的经过增大，与其成比例，电源线电流Is的绝对值减小。

而且，当电源线电流Is成为0时，电源中性点线电流In与电源线电流Ir相等。由此箝位电压Vc2变得比电源相电压Vsn的绝对值大，以后流过与电源线电流Ir相等的电源中性点线电流In。

如上所述，由于经由中性相输入线ACLn的来自箝位电容器Cc2的放电，导致在输入线ACLs中流动的电源线电流Is的下降(参照图15)。

接着，在图15表示的区域2中，晶体管Srp、Stn导通。图17表示区域2中的直接式交流电力转换装置的等效电路。

在区域2中，通过使晶体管Srp、Stn导通，在直流电源线L1与L2之间施加输入线ACLr与ACLt之间的电压Vrt(＝Vrn-Vtn，以下称为线间电压Vrt)。由此，电流从单相电源Er1经过晶体管Srp流到负载R0。

这时，箝位电容器Cc1基于与在区域1中说明过的理由相同的理由，不进行充放电。

另一方面，箝位电容器Cc2主要进行充电。说明其理由。参照图15，通过区域1中的箝位电容器Cc2的放电，箝位电压Vc2比电源相电压的最大值V0小。另外，在区域2中，初始时箝位电压Vc2比电源相电压Vtn的绝对值大。由此，由于二极管Dtn的正极的电位比二极管Dtn的负极的电位大，因此在区域2中，初始时不会流过电源线电流It。

而且，从电源相电压Vtn的绝对值超过了箝位电压Vc2的时刻起，伴随着电源相电压Vtn的绝对值上升，箝位电压Vc2也上升。换句话讲，箝位电容器Cc2经过中性相输入线ACLn充电。该充电在图15、17中用在中性相输入线ACLn中流动的电源中性点线电流In表示。

这时，流经负载R0的电流(＝电源线电流Ir)经过二极管Dtn，在输入线ACLt中流动。由此，在输入线ACLt中，流动经由中性相输入线ACLn的箝位电容器Cc2的充电电流(＝电源中性点线电流In的绝对值)和经由负载R0的电流。由此，导致在输入线ACLt中流动的电源线电流It的增大(参照图15、17)。另外，电源相电压Vtn的绝对值变化率随时间的经过下降，因此流向箝位电容器Cc2的充电电流也下降。与此相伴，电源线电流Is的绝对值也随时间的经过下降。

如上所述，当在开关S1导通了的状态下进行通常运转时，箝位电容器Cc2经过中性相输入线ACLn反复进行充放电，与此相伴，电源线电流的对称性被破坏。本第三实施方式的直接式交流电力转换装置防止这种电源线电流对称性的破坏。

图18表示第三实施方式的直接式交流电力转换装置的示意性结构的一个例子。与图1中表示的直接式交流电力转换装置相比较，在中性相输入线ACLn没有设置开关S1，箝位电路2还具备二极管D5。

二极管D5在直流电源线L1与L2之间与二极管D1串联连接。二极管D5的正极位于直流电源线L1侧，负极位于直流电源线L2侧。中性相输入线ACLn连接在二极管D1与D5之间。

箝位电容器Cc1和Cc2的充电动作与图2中表示的流程相同。但是由于没有设置开关S1，因此不需要步骤ST3和ST6。

图19表示在图18所示的直接式交流电力转换装置中进行了通常运转时得到的电源相电压Vrn、VsnVtn、箝位电压Vc2、电源线电流Ir、Is、It、电源中性点线电流In。

图20表示区域1中的第三实施方式的直接式交流电力转换装置的等效电路。与参照图16叙述过的说明相同，在区域1中，电流从单相电源Er1经过晶体管Srp流到负载R0，这时，箝位电容器Cc1不进行充放电。

另一方面，箝位电容器Cc2也不进行充放电。说明其理由。由二极管D5阻碍来自箝位电容器Cc2的放电。由此，箝位电压Vc2不低于电源相电压的最大值V0(参照图19的箝位电压Vc2)。从而，由于箝位电压Vc2不低于电源相电压Vsn，因此充电电流不会从单相电源Es1经过中性相输入线ACLn流到箝位电容器Cc2。

如上所述，由于箝位电容器Cc2不进行充放电，因此不会导致电源线电流Is的增减。

图21表示区域2中的第三实施方式的直接式交流电力转换装置的等效电路。与参照图17叙述过的说明相同，在区域1中，电流从单相电源Er1经过晶体管Srp流到负载R0，这时，箝位电容器Cc1不进行充放电。

另一方面，箝位电容器Cc2也不进行充放电。说明其理由。由二极管D5阻碍来自箝位电容器Cc2的放电。由此，箝位电压Vc2维持电源相电压的最大值V0。从而，由于箝位电压Vc2不低于电源相电压Vtn，因此充电电流也不会从单相电源Et1经过中性相输入线ACLn流到箝位电容器Cc2。

如上所述，由于箝位电容器Cc2不进行充放电，因此不会导致电源线电流It的增减。

从而，在通常运转时，即使经过中性相输入线ACLn连接电源E1与电流型逆变器1，也能够防止经过中性相输入线ACLn的箝位电容器Cc2的充放电。这一点在图19中用电源中性点线电流In表现。由此，能够防止电源线电流Ir、Is、It的对称性被破坏(参照图19的电源线电流Ir、Is、It)。

图22表示第三实施方式的直接式交流电力转换装置的示意性结构的另一个例子。与图10的直接式交流电力转换装置相比较，还具备二极管D5。

二极管D5位于直流电源线L1与L2之间，与二极管D5串联连接。二极管D5的正极位于直流电源线L1侧，负极位于直流电源线L2侧。中性相输入线ACLn连接在二极管D2与D5之间。

在这样的直接式交流电力转换装置中，即使在开关S1保持导通的状态下转移到通常运转，也能够防止经过中性相输入线ACLn的箝位电容器Cc2的充放电，由此能够防止电源线电流Ir、Is、It的对称性破坏。

另外，虽然不一定需要在中性相输入线ACLn上设置开关S1，但在设置了开关S1，在使开关S1非导通的基础上转移到通常运转时，能够防止通常运转中的电源线电流Ir、Is、It的波形恶化。以下具体说明。

图23表示在本直接式交流电力转换装置中进行了通常运转时得到的电源相电压Vrn、Vsn、Vtn和直流电源线L1与L2之间的电压。

如在第一实施方式中说明过的那样，在通常运转时，进行用图8中示出的虚线表示的通断动作。例如，说明选择输出电流矢量I(rs)、I(rt)的通断方式(参照图7)的任一种的电流矢量模式1的情况。在电流矢量模式1中，晶体管Srp是导通状态，相互排他地反复切换晶体管Ssn和Stn。由此，在直流电源线L1与L2之间交替反复施加线间电压Vrs和Vrt两者的任一方。另外，图23中，表示这两者的波高值，关于反复交替取这两者中的任一方的直流电源线L1与L2之间的方波形的直流电压省略图示。关于其它的电流矢量模式的情况如果适当地改变相，则上述说明也是适宜的。

在使开关S1非导通而进行通常运转的情况下，如在第一实施方式中说明过的那样，在电压型逆变器3侧的负载功率因数恶化了时，回流电流流到箝位电容器Cc1和Cc2。例如，在由于电压型逆变器3侧的负载功率因数，相对于直流电源线L1与L2之间的电压，流经电机4的电流滞后了的情况下，在规定的期间，回流电流从电机4流到直流电源线L1和L2，箝位电容器Cc1和Cc2在相互串联的状态下被充电。根据负载功率因数决定这时的充电电压(箝位电容器Cc1、Cc2的组合的两端电压)。另一方面，当直流电源线L1与L2之间的方波形的直流电压低于箝位电压Vc1、Vc2时，箝位电容器Cc1、Cc2在相互并联的状态下放电。另外，由于箝位电容器Cc1、Cc2在相互串联的状态下充电，在相互并联的状态下放电，因此放电电压是充电电压的1/2。

换句话讲，由于负载功率因数为1时不流过回流电流，因此箝位电容器Cc1、Cc2不进行充放电。以下说明其理由。在开关S1是非导通的情况下，在直流电源线L1与L2之间施加输入线ACLr、ACLs、ACLt相互间的电压(线间电压)。由此，箝位电容器Cc1、Cc2的组合的两端电压等于线间电压的最大值V1。如果设箝位电容器Cc1、Cc2的电容量彼此相等，则箝位电压Vc1、Vc2是最大值V1的一半。另一方面，直流电源线L1与L2之间的方波形的直流电压的最小值也是最大值V1的一半。从而，由于直流电源线L1与L2之间的直流电压不低于箝位电压Vc1、Vc2，因此箝位电容器Cc1、Cc2不进行充放电。

以上是使开关S1非导通而进行了通常运转时、且负载功率因数为1时的箝位电路2的动作。即，箝位电容器Cc1、Cc2当负载功率因数低时起到使来自电机4的回流电流流动的作用，在负载功率因数为1时对动作没有贡献。

另一方面，在使开关S1保持导通的状态下进行了通常运转时，在箝位电容器Cc1和Cc2的每一个上施加电源相电压。电源相电压是线间电压的

分之一。由此，箝位电压Vc1、Vc2是电源相电压的最大值V0即线间电压的最大值V1的

分之一。

由于直流电源线L1与L2之间的直流电压的最小值是最大值V1的一半，因此，即使在负载功率因数为1的情况下，直流电源线L1与L2之间的直流电压也低于箝位电压Vc1、Vc2(参照图23)。从而，在直流电源线L1与L2之间的直流电压低于箝位电压Vc1、Vc2的期间，箝位电容器Cc1、Cc2在相互并联的状态下放电。在该期间，箝位电容器Cc1、Cc2向电机4供给动作电流，来自电源E1的电流不流到电机4。由此，这时在输入线ACLr、ACLs、ACLt中不流过电流，使电源线电流的波形恶化。

如上所述，通过在中性相输入线ACLn上设置开关S1，使其成为非导通而转移到通常运转，换句话讲，通过在执行了图2中的步骤ST6之后转移到通常运转，能够防止电源线电流的波形恶化。

另外，也可以把本第三实施方式的直接式交流电力转换装置应用于第二实施方式的直接式交流电力转换装置。

以上详细说明了本发明，但上述的说明在所有的方面都是例示，本发明不限于这些例示。应该理解为在不脱离本发明的范围内可以设想未例示的无数变形例。

Claims (13)

1.一种直接式交流电力转换装置，其特征在于，包括：

多条输入线(ACLr、ACLs、ACLt)，被提供具有中性点的多相交流电源(E1)的输出；

正侧直流电源线(L1)；

负侧直流电源线(L2)，被施加比施加到所述正侧直流电源线上的电位低的电位；

电流型电力转换器(1)，具有多个开关元件，通过所述多个开关元件的选择动作把施加在所述多条输入线之间的多相交流电压转换成呈现2个电位的方波形的直流电压，向所述正侧直流电源线与所述负侧直流电源线之间供给所述直流电压；

起到电压源作用的多个输入电容器(Cr、Cs、Ct)，设置在所述多条输入线之间；

第一二极管(D1)，设置在所述正侧直流电源线与所述负侧直流电源线之间，在所述正侧直流电源线上有正极，在所述负侧直流电源线侧有负极；

第一电容器和第二电容器(Cc1、Cc2)，在所述正侧直流电源线与所述负侧直流电源线之间，均与所述第一二极管串联连接；

中性相输入线(ACLn)，连接所述中性点和所述第一电容器与所述第二电容器之间的点；

电压型电力转换器(3)，把所述直流电压转换成方波形的交流电压，向电感性多相负载(4)输出；

电阻(R1)，设置在所述多条输入线和所述中性相输入线中的任一条上；和

控制部(5)，控制所述多个开关元件的选择动作，把施加在所述多条输入线之一与所述中性相输入线之间的1相大小的相电压进行倍压整流，用于经由所述电阻的所述第一电容器以及所述第二电容器的充电。

2.根据权利要求1所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

还包括第二二极管(D5)，在所述正侧直流电源线(L1)与所述负侧直流电源线(L2)之间与所述第一二极管(D1)串联连接，在所述正侧直流电源线(L1)侧有正极，在所述负侧直流电源线(L2)侧有负极，

所述中性相输入线(ACLn)连接在所述第一二极管和所述第二二极管之间。

3.根据权利要求1所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

还包括设置在所述中性相输入线(ACLn)上的开关(S1)，

所述控制部(5)，在使所述开关导通的状态下，用于所述第一电容器(Cc1)和所述第二电容器(Cc2)的充电，在经过规定时间以后，使所述开关处于非导通。

4.根据权利要求2所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

还包括设置在所述中性相输入线(ACLn)上的开关(S1)，

所述控制部(5)，在使所述开关导通的状态下，用于所述第一电容器(Cc1)和所述第二电容器(Cc2)的充电，在经过规定时间以后，使所述开关处于非导通。

5.根据权利要求1所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述电阻(R1)设置在所述中性相输入线(ACLn)上。

6.根据权利要求2所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述电阻(R1)设置在所述中性相输入线(ACLn)上。

7.根据权利要求3所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述电阻(R1)设置在所述中性相输入线(ACLn)上。

8.根据权利要求4所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述电阻(R1)设置在所述中性相输入线(ACLn)上。

9.根据权利要求1所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述电阻(R1)设置在所述多条输入线(ACLr、ACLs、ACLt)中的一条上，

还包括与所述电阻并联连接的电抗器(Lr、Ls、Lt)。

10.根据权利要求2所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述电阻(R1)设置在所述多条输入线(ACLr、ACLs、ACLt)的一条上，

还包括与所述电阻并联连接的电抗器(Lr、Ls、Lt)。

11.根据权利要求3所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述电阻(R1)设置在所述多条输入线(ACLr、ACLs、ACLt)中的一条上，

还包括与所述电阻并联连接的电抗器(Lr、Ls、Lt)。

12.根据权利要求4所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述电阻(R1)设置在所述多条输入线(ACLr、ACLs、ACLt)中的一条上，

还包括与所述电阻并联连接的电抗器(Lr、Ls、Lt)。

13.根据权利要求1至12的任一项所述的直接式交流电力转换装置，其特征在于，

所述第一电容器(Cc1)相对于所述第二电容器(Cc2)设置在所述正侧直流电源线(L1)侧，所述第一二极管(D2)设置在所述第一电容器与所述第二电容器之间，

还包括

第三二极管(D3)，正极连接在所述第一二极管与所述第二电容器之间，负极连接在所述正侧直流电源线上；和

第四二极管(D4)，正极连接在所述负侧直流电源线上，负极连接在所述第一二极管与所述第一电容器之间。

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