CN110798088B - 电力转换装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

电力转换装置和控制方法。电力转换装置(1)具有：电力转换电路(100)，其通过对多个开关元件(112、113、114、115)的接通、断开进行切换，将多个相电压分别切换为第一电压、比第一电压高的第二电压和比第二电压高的第三电压的三个阶段的电压电平并将直流电转换为交流电；以及控制电路(300)，其以使多个相电压中的任意二相间都不产生第一电压与第三电压的组合而将直流电转换为交流电的方式对多个开关元件(112、113、114、115)进行控制。

Description

电力转换装置和控制方法
技术领域
本发明涉及电力转换装置和控制方法。
背景技术
在日本特开2002-204579号公报中公开了能够在每一相中输出正侧电位、负侧电位和零电位的三个电压电平的三电平逆变器。
发明内容
本申请的课题在于提供一种有助于简化电源侧的电压与供给到负荷的电压的匹配用的结构的电力转换装置。
本申请的一个方面的电力转换装置具有：电力转换电路，其通过对多个半导体开关元件的接通、断开进行切换，将多个相电压分别切换为第一电压、比第一电压高的第二电压和比第二电压高的第三电压的三个阶段的电压电平而将直流电转换为交流电；以及控制电路，其在至少一个控制模式中，以使多个相电压中的任意二相间都不产生第一电压与第三电压的组合而将直流电转换为交流电的方式，对多个半导体开关元件进行控制。
本申请的另一方面的电力转换电路的控制方法包含以下步骤：在通过对多个半导体开关元件的接通、断开进行切换而将多个相电压分别切换为第一电压、比第一电压高的第二电压和比第二电压高的第三电压的三个阶段的电压电平而将直流电转换为交流电的电力转换电路中，以使多个相电压中的任意二相间都不产生第一电压与第三电压的组合而将直流电转换为交流电的方式确定多个半导体开关元件的接通、断开切换定时；以及以在所确定的定时对多个半导体开关元件的接通、断开进行切换的方式对电力转换电路进行控制。
根据本申请，能够提供一种有助于简化电源侧的电压与供给到负荷的电压的匹配用的结构的电力转换装置。
附图说明
图1是示出第1实施方式的电力转换装置的概略结构的示意图。
图2示意性示出PWM控制部进行的控制内容的向量图。
图3是示出电压限制的一例的执行结果的图。
图4是示出第一模式控制中的各相的电压推移的时序图。
图5是示出电力转换装置的变形例的示意图。
图6是示出电压限制的变形例的执行结果的图。
图7是例示控制电路的硬件结构的框图。
图8是例示电力转换装置的控制过程的流程图。
图9是示出第2实施方式的电力转换装置的概略结构的示意图。
图10是例示电压等级的设定过程的流程图。
图11是例示参数的计算过程的流程图。
图12是例示参数的计算过程的流程图。
图13是例示电力转换电路的控制过程的流程图。
图14是例示电力转换电路的控制过程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。在说明中，对具有相同要素或相同功能的要素标注相同的标号，并省略重复的说明。
1.第1实施方式
[电力转换装置]
图1所示的电力转换装置1是用于将直流电转换为电动机10的驱动用的交流电的装置。电动机10只要能够将所供给的电能转换为机械能，则可以是任意的电动机。例如，电动机10可以是电机，也可以是发电机。此外，电动机10可以是旋转电机，也可以是线性电机。并且，电动机10可以是同步电动机，也可以是感应电动机。电力转换装置1具有电力转换电路100、门驱动电路200、用户界面400和控制电路300。
电力转换电路100通过对多个半导体开关元件的接通、断开进行切换，将多个相电压分别切换为第一电压、比第一电压高的第二电压和比第二电压高的第三电压的三个阶段的电压电平，将直流电转换为交流电。例如，电力转换电路100具有直流电源101和逆变器电路102。
在图1中用单个的直流电源的符号表示直流电源101，但是，也可以包含相互串联的多个直流电源，还可以包含相互并联的多个直流电源。此外，直流电源101可以包含蓄积直流电的电容器，也可以还包含将交流电转换为直流电并供给到电容器的整流电路。
逆变器电路102将直流电源101的直流电转换为多相(例如，三相)的交流电。利用门驱动电路200的门信号对逆变器电路102中的多个半导体开关元件的接通、断开的定时进行控制。由此，逆变器电路102将多相各自的电压(分别将多个相电压)切换为上述第一电压、第二电压和第三电压的三个阶段的电压电平。这样，逆变器电路102生成多相的交流电。例如，逆变器电路102具有直流母线103、104、电容器105、106、中性点107、以及U相臂110U、V相臂110V和W相臂110W。
直流母线103与直流电源101的正极连接，直流母线104与直流电源101的负极连接。以下，根据需要，将直流母线103称作“正极侧的直流母线103”、直流母线104称作“负极侧的直流母线104”。电容器105、106串联连接在直流母线103、104之间，电容器105与直流母线103连接，电容器106与直流母线104连接。以下，根据需要，将电容器105称作“正极侧的电容器105”、电容器106称作“负极侧的电容器106”。中性点107是电容器105、106之间的连接点。
U相臂110U、V相臂110V和W相臂110W分别包含一相的输出线111、四个开关元件112、113、114、115、四个续流二极管(freewheel diode)121、122、123、124和两个钳位二极管125、126。
开关元件112、113串联连接在直流母线103与输出线111之间，开关元件112与直流母线103连接，开关元件113与输出线111连接。开关元件114、115串联连接在输出线111与直流母线104之间，开关元件114与输出线111连接，开关元件115与直流母线104连接。开关元件112、113、114、115是半导体开关元件。作为半导体开关元件的具体例，可举出IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor)等。
续流二极管121、122、123、124分别与开关元件112、113、114、115以逆向并联的方式连接。钳位二极管125连接在中性点107与开关元件112、113的连接点之间。钳位二极管126连接在开关元件114、115的连接点与中性点107之间。
根据该结构，通过使开关元件112、113成为导通状态、开关元件114、115成为断开状态，输出线111的电压与正极侧的直流母线103的电压(上述第三电压)实质相等。通过使开关元件114、115成为导通状态、开关元件112、113成为断开状态，输出线111的电压与负极侧的直流母线104的电压(上述第一电压)实质相等。通过使开关元件113、114成为导通状态、开关元件112、115成为断开状态，输出线111的电压与中性点107的电压(上述第二电压)实质相等。通过另外进行的中性点控制，中性点107的电位为直流母线103的电压与直流母线104的电压的中间(二分之一)。这样，各相臂110U、110V、110W分别将输出线111的电压切换为负极侧的直流母线104的电压(以下，称作“负侧电位”。)、中性点107的电压(以下，称作“零电位”。)和正极侧的直流母线103的电压(以下，称作“正侧电位”。)中的任意一个。
门驱动电路200将接通、断开切换用的门信号输出到各相臂110U、110V、110W的开关元件112、113、114、115。用户界面400进行针对用户的信息的显示和用户的输入取得。例如，用户界面400具有液晶面板等显示设备(未图示)和键盘等输入设备(未图示)。显示设备和输入设备也可以像所谓触摸面板那样进行一体化。
控制电路300以使多个相电压(各相臂110U、110V、110W的输出线111的电压)中的任意二相间都不产生负侧电位(第一电压)与正侧电位(第三电压)的组合而将直流电转换为交流电的方式，对多个开关元件112、113、114、115进行控制。
控制电路300也可以构成为执行：第一模式控制，在针对电力转换电路100的电压指令的大小大于预先设定的基准值的情况下，以使多个相电压中的任意二相间产生负侧电位和正侧电位的组合而将直流电转换为交流电的方式，对多个开关元件112、113、114、115进行控制；第二模式控制，在电压指令的大小大于上述基准值的情况下，以使多个相电压中的任意二相间都不产生负侧电位与正侧电位的组合而将直流电转换为交流电的方式，对多个开关元件112、113、114、115进行控制；以及模式切换，根据用户的选择对进行第一模式控制和第二模式控制中的哪一个进行切换。
例如，控制电路300具有电压指令计算部311、补偿处理部312、PWM控制部313和模式切换部314作为功能上的结构(以下，称作“功能模块”。)。
电压指令计算部311例如根据基于从用户界面400输入的速度指令的电动机10的感应电压、电动机10应产生的转矩、电动机10的磁极位置，计算针对电力转换电路100的电压指令。电压指令例如是确定分别在U相、V相和W相中应产生的电压的指令。
补偿处理部312对由电压指令计算部311计算出的电压指令进行各种补偿处理。作为补偿处理的具体例，可举出直流母线电压的变动补偿和所谓死区补偿等。
PWM控制部313执行上述第一模式控制和上述第二模式控制中的任意一个。在第一模式控制中，PWM控制部313以如下的方式对多个开关元件112、113、114、115进行控制：在上述电压指令的大小小于上述基准值的情况下，使多个相电压的任意二相间都不产生负侧电位与正侧电位的组合而将直流电转换为交流电，在上述电压指令的大小大于上述基准值的情况下，使多相中的任意二相间产生负侧电位与正侧电位的组合而将直流电转换为交流电。
以下，将以使多个相电压的任意二相间都不产生负侧电位与正侧电位的组合而将直流电转换为交流电的方式对多个开关元件112、113、114、115进行控制称作“2电平输出控制”。将以使多个相电压中的任意二相间产生负侧电位与正侧电位的组合而将直流电转换为交流电的方式对多个开关元件112、113、114、115进行控制称作“3电平输出控制”。
在第二模式控制下，PWM控制部313在上述电压指令的大小小于上述基准值的情况和上述电压指令的大小大于上述基准值的情况的这两种情况下进行2电平输出控制。电压指令的大小例如是对分别在U相、V相和W相中应产生的电压进行合成而得到的一个电压向量(例如，后述的电压指令向量)的大小。
关于使电力转换电路100进行动作以将直流电转换为交流电的具体方法，只要能够变更多个相电压的二相间的电压，则可以是任意方法。作为这样的方法的具体例，可举出空间向量调制方式、三角波比较调制方式等。以下，参照图2，示出空间向量调制方式的具体例。
图2是通过向量示意性地示出电力转换电路100生成的电压的向量图。图2中的向量方向DU表示相对于V相的U相的电压与相对于W相的U相的电压成为相同的正值的情况下的电压向量的方向。与向量方向DU成120°的向量方向DV表示相对于U相的V相的电压与相对于W相的V相的电压成为相同的正值的情况下的电压向量的方向。与向量方向DU、DV成120°的向量方向DW表示相对于U相的W相的电压与相对于V相的W相的电压成为相同的正值的情况下的电压向量的方向。
图中的点J0表示U相、V相和W相中的任意二相间的电压均为零的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相、V相和W相的电压均为负侧电位的情况、U相、V相和W相的电压均为零电位的情况、以及U相、V相和W相的电压均为正侧电位的情况的这三种情况。
点J01表示相对于V相的U相的电压与相对于W相的U相的电压均为直流母线电压的一半的值的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相的电压为正侧电位且V相和W相的电压为零电位的情况、以及U相的电压为零电位且V相和W相的电压为负侧电位的情况的这两种情况。点J02表示相对于W相的U相的电压与相对于W相的V相的电压均为直流母线电压的一半的值的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相和V相的电压为正侧电位且W相的电压为零电位的情况、以及U相和V相的电压为零电位且W相的电压为负侧电位的情况的这两种情况。点J03表示相对于U相的V相的电压与相对于W相的V相的电压均为直流母线电压的一半的值的情况。作为这种情况的具体例，可举出V相的电压为正侧电位且U相和W相的电压为零电位的情况、以及V相的电压为零电位且U相和W相的电压为负侧电位的情况的这两种情况。点J04表示相对于U相的V相的电压与相对于U相的W相的电压均为直流母线电压的一半的值的情况。作为这种情况的具体例，可举出V相和W相的电压为正侧电位且U相的电压为零电位的情况、以及V相和W相的电压为零电位且U相的电压为负侧电位的情况的这两种情况。点J05表示相对于U相的W相的电压与相对于V相的W相的电压均为直流母线电压的一半的值的情况。作为这种情况的具体例，可举出W相的电压为正侧电位且U相和V相的电压为零电位的情况、以及W相的电压为零电位且U相和V相的电压为负侧电位的情况的这两种情况。点J06表示相对于V相的U相的电压与相对于V相的W相的电压均为直流母线电压的一半的值的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相和W相的电压为正侧电位且V相的电压为零电位的情况、以及U相和W相的电压为零电位且V相的电压为负侧电位的情况的这两种情况。
点J11表示相对于V相的U相的电压与相对于W相的U相的电压均为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相的电压为正侧电位且V相和W相的电压为负侧电位的情况。点J12表示相对于W相的V相的电压和相对于V相的U相的电压均为直流母线电压的一半且相对于W相的U相的电压为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相的电压为正侧电位、V相的电压为零电位且W相的电压为负侧电位的情况。点J13表示相对于W相的U相的电压和相对于W相的V相的电压均为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相和V相的电压为正侧电位且W相的电压为负侧电位的情况。
点J14表示相对于W相的U相的电压和相对于U相的V相的电压均为直流母线电压的一半且相对于W相的V相的电压为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出V相的电压为正侧电位、U相的电压为零电位和W相的电压为负侧电位的情况。点J15表示相对于U相的V相的电压和相对于W相的V相的电压均为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出V相的电压为正侧电位且U相和W相的电压为负侧电位的情况。
点J16表示相对于U相的W相的电压和相对于W相的V相的电压均为直流母线电压的一半且相对于U相的V相的电压为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出V相的电压为正侧电位、W相的电压为零电位且U相的电压为负侧电位的情况。点J17表示相对于U相的V相的电压和相对于U相的W相的电压均为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出V相和W相的电压为正侧电位且U相的电压为负侧电位的情况。
点J18表示相对于U相的V相的电压和相对于V相的W相的电压均为直流母线电压的一半且相对于U相的W相的电压为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出W相的电压为正侧电位、V相的电压为零电位且U相的电压为负侧电位的情况。点J19表示相对于U相的W相的电压和相对于V相的W相的电压均为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出W相的电压为正侧电位且U相和V相的电压为负侧电位的情况。
点J20表示相对于V相的U相的电压和相对于U相的W相的电压均为直流母线电压的一半且相对于V相的W相的电压为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出W相的电压为正侧电位、U相的电压为零电位和V相的电压为负侧电位的情况。点J21表示相对于V相的U相的电压和相对于V相的W相的电压均为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相和W相的电压为正侧电位且V相的电压为负侧电位的情况。
点J22表示相对于V相的W相的电压和相对于W相的U相的电压均为直流母线电压的一半且相对于V相的U相的电压为直流母线电压的情况。作为这种情况的具体例，可举出U相的电压为正侧电位、W相的电压为零电位、V相的电压为负侧电位的情况。
以下，将向量方向DU与向量方向DW的相反方向之间称作“区域A”、向量方向DW的相反方向与向量方向DV之间称作“区域B”、向量方向DV与向量方向DU的相反方向之间称作“区域C”、向量方向DU的相反方向与向量方向DW之间称作“区域D”、向量方向DW与向量方向DV的相反方向之间称作“区域E”、向量方向DV的相反方向与向量方向DU之间称作“区域F”。
此外，在区域A中，将以点J0、J01、J02为顶点的三角形内称作“区域A1”、以点J01、J11、J12为顶点的三角形内称作“区域A2”、以点J01、J12、J02为顶点的三角形内称作“区域A3”、以点J02、J12、J13为顶点的三角形内称作“区域A4”。
在区域B中，将以点J0、J02、J03为顶点的三角形内称作“区域B1”、以点J02、J13、J14为顶点的三角形内称作“区域B4”、以点J02、J14、J03为顶点的三角形内称作“区域B3”、以点J03、J14、J15为顶点的三角形内称作“区域B2”。
在区域C中，将以点J0、J03、J04为顶点的三角形内称作“区域C1”、以点J03、J15、J16为顶点的三角形内称作“区域C2”、以点J03、J16、J04为顶点的三角形内称作“区域C3”、以点J04、J16、J17为顶点的三角形内称作“区域C4”。
在区域D中，将以点J0、J04、J05为顶点的三角形内称作“区域D1”、以点J04、J17、J18为顶点的三角形内称作“区域D4”、以点J04、J18、J05为顶点的三角形内称作“区域D3”、以点J05、J18、J19为顶点的三角形内称作“区域D2”。
在区域E中，将以点J0、J05、J06为顶点的三角形内称作“区域E1”、以点J05、J19、J20为顶点的三角形内称作“区域E2”、以点J05、J20、J06为顶点的三角形内称作“区域E3”、以点J06、J20、J21为顶点的三角形内称作“区域E4”。
在区域F中，将以点J0、J06、J01为顶点的三角形内称作“区域F1”、以点J06、J21、J22为顶点的三角形内称作“区域F4”、以点J06、J22、J01为顶点的三角形内称作“区域F3”、以点J01、J22、J11为顶点的三角形内称作“区域F2”。
U相、V相和W相的电压状态通过以点J0为起点的电压向量表示。在进行空间向量调制方式的情况下，PWM控制部313以使电压向量按照与电动机10的磁极的移动速度对应的周期绕点J0旋转的方式对U相、V相和W相的电压进行切换。
以下，例示末端位于区域A内的电压向量的生成方法。在区域A中，末端位于区域A1内的电压向量通过点J0、J01、J02的电压状态的组合来生成。以下，将此称作“区域A1的控制”。例如，在区域A1的控制中，通过在规定的控制周期内，调节点J0、J01、J02的电压状态的期间的比率，能够调节该控制周期中产生的电压向量的方向和长度。如上所述，在点J0、J01、J02的电压状态下，三相中的任意二相间都不产生负侧电位与正侧电位的组合。因此，区域A1的控制是上述2电平输出控制。
在区域A中，末端位于区域A2内的电压向量通过点J01、J11、J12的电压状态的组合来生成。以下，将此称作“区域A2的控制”。例如，在区域A2的控制中，通过在规定的控制周期内，调节点J01、J11、J12的电压状态的期间的比率，能够调节电压向量的方向和长度。
末端位于区域A3内的电压向量通过点J01、J02、J12的电压状态的组合来生成。以下，将此称作“区域A3的控制”。例如，在区域A3的控制中，通过在规定的控制周期内，调节点J01、J02、J12的电压状态的期间的比率，能够调节电压向量的方向和长度。
末端位于区域A4内的电压向量通过点J02、J12、J13的电压状态的组合来生成。以下，将此称作“区域A4的控制”。例如，在区域A4的控制中，通过在规定的控制周期内，调节点J02、J12、J13的电压状态的期间的比率，能够调节电压向量的方向和长度。
如上所述，在点J11、J12、J13的电压状态下，三相中的任意二相间产生负侧电位与正侧电位的组合。因此，区域A2的控制、区域A3的控制和区域A4的控制是上述3电平输出控制。
末端位于区域B内的电压向量的生成方法通过将上述区域A的说明中的“A”变更为“B”并调换“U相”和“V相”来说明。与区域A1的控制同样，区域B1的控制是上述2电平输出控制。与区域A2的控制、区域A3的控制以及区域A4的控制同样，区域B2的控制、区域B3的控制以及区域B4的控制是上述3电平输出控制。
末端位于区域C内的电压向量的生成方法通过将上述区域A的说明中的“A”变更为“C”、“U相”变更为“W相”、“V相”变更为“U相”、“W相”变更为“V相”来说明。与区域A1的控制同样，区域C1的控制是上述2电平输出控制。与区域A2的控制、区域A3的控制以及区域A4的控制同样，区域C2的控制、区域C3的控制以及区域C4的控制是上述3电平输出控制。
末端位于区域D内的电压向量的生成方法通过将上述区域A的说明中的“A”变更为“D”并调换“U相”和“W相”来说明。与区域A1的控制同样，区域D1的控制是上述2电平输出控制。与区域A2的控制、区域A3的控制以及区域A4的控制同样，区域D2的控制、区域D3的控制以及区域D4的控制是上述3电平输出控制。
末端位于区域E内的电压向量的生成方法通过将上述区域A的说明中的“A”变更为“E”、“U相”变更为“V相”、“V相”变更为“W相”、“W相”变更为“U相”来说明。与区域A1的控制同样，区域E1的控制是上述2电平输出控制。与区域A2的控制、区域A3的控制以及区域A4的控制同样，区域E2的控制、区域E3的控制以及区域E4的控制是上述3电平输出控制。
末端位于区域F内的电压向量的生成方法通过将上述区域A的说明中的“A”变更为“F”并调换“V相”和“W相”来说明。与区域A1的控制同样，区域F1的控制是上述2电平输出控制。与区域A2的控制、区域A3的控制以及区域A4的控制同样，区域F2的控制、区域F3的控制以及区域F4的控制是上述3电平输出控制。
在上述的第一模式控制中，在电压指令向量(确定应该生成的电压向量的向量)的大小小于上述基准值的情况下，PWM控制部313执行上述2电平输出控制(区域A1、B1、C1、D1、E1、F1的控制)，在电压指令向量的大小大于上述基准值的情况下，PWM控制部313进行上述3电平输出控制(区域A2、A3、A4、B4、B3、B2、C2、C3、C4、D4、D3、D2、E2、E3、E4、F4、F3、F2的控制)。上述基准值例如设定为区域A1、B1、C1、D1、E1、F1的外缘的值。该情况下，上述基准值与电压指令向量的方向对应地改变。
另一方面，在上述的第二模式控制中，PWM控制部313不进行3电平输出控制的，仅执行2电平输出控制。即，即使在电压指令向量的大小大于上述基准值的情况下，PWM控制部313也执行2电平输出控制。因此，如图3所示，即使电压指令向量RV的末端位于区域A4，PWM控制部313也对多个开关元件112、113、114、115进行控制，以生成将电压指令向量RV的大小缩小至区域A1与区域A3的边界的电压向量OV。根据第二模式控制，在电压指令向量的调制率小于0.5的情况和超过0.577
Figure BDA0002150707180000101
的情况这两种情况下，执行区域A1、B1、C1、D1、E1、F1的控制。这里的调制率是电压指令向量的大小相对于直流母线电压的大小的比率。在图3中，与区域A1、B1、C1、D1、E1、F1外接的圆BC1相当于调制率0.577，与区域A1、B1、C1、D1、E1、F1内切的圆BC2相当于调制率0.5。另外，针对电压指令向量的调制率为0.5以上0.577以下的情况，在电压指令向量的大小大于上述基准值的情况下，也可以进行3电平输出控制。
这里，也可以是，PWM控制部313在第二模式控制中，对电力转换电路100进行控制，使得反复第一状态和第二状态这两个状态，在该第一状态下，不使多个相电压中的任意一个成为正侧电位，而使多个相电压的至少二相间产生电压，在该第二状态下，不使多个相电压中的任意一个成为负侧电位，而使多个相电压的至少二相间产生电压。
PWM控制部313也可以对电力转换电路100进行控制，使得在上述第一状态与第二状态之间，使多个相电压的全部成为零电位。PWM控制部313也可以对电力转换电路100进行控制，使得在上述第一状态与第一状态之间，使多个相电压的全部成为负侧电位。PWM控制部313也可以对电力转换电路100进行控制，使得在上述第二状态与第二状态之间，使多个相电压的全部成为正侧电位。PWM控制部313也可以对电力转换电路100进行控制，使得各反复两次上述第一状态和第二状态。
参照图4，具体例示一个控制周期中的上述第一状态与第二状态的转变模式。图4的电压推移V1表示区域A1中的U相的电压的推移。电压推移V2表示区域A1中的V相的电压的推移。电压推移V3表示区域A1中的W相的电压的推移。
在控制周期的最初的期间T01中，U相、V相和W相的全部为正侧电位。即，期间T01内的电压状态为上述点J0的电压状态。在下一个期间T02中，U相和V相为正侧电位，W相为零电位。即，期间T02中的电压状态为上述点J02的电压状态。在下一个期间T03中，U相为正侧电位，V相和W相为零电位。即，期间T03中的电压状态为上述点J01的电压状态。在下一个期间T04中，U相、V相和W相的全部为零电位。即，期间T04中的电压状态为上述点J0的电压状态。在下一个期间T05中，U相和V相为零电位，W相为负侧电位。即，期间T05内的电压状态为上述点J02的电压状态。在下一个期间T06中，U相为零电位，V相和W相为负侧电位。即，期间T06中的电压状态为上述点J01的电压状态。在下一个期间T07中，U相、V相和W相的全部为负侧电位。即，期间T07中的电压状态为上述点J0的电压状态。
接下来依次继续的期间T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17的电压状态分别与期间T07、T06、T05、T04、T03、T02、T01的电压状态相等。即，在期间T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17中，以相反的顺序再现与T01、T02、T03、T04、T05、T06、T07相同的电压状态。
在该转变模式中，期间T02、T05、T13、T16的电压状态为上述点J02的电压状态，期间T03、T06、T12、T15的电压状态为上述点J01的电压状态，其他期间的电压状态全部为点J0的电压状态。因此，通过调节期间T02、T05、T13、T16的合计、期间T03、T06、T12、T15的合计与剩余的期间的合计的比率，调节区域A1内的电压向量的方向和大小。
在该转变模式的期间T02、T03中，使多个相电压均不成为负侧电位，而在至少二相间产生电压。因此，期间T02、T03的电压状态相当于上述第二状态。在期间T05、T06中，使多个相电压均不成为正侧电位，而在至少二相间产生电压。因此，期间T05、T06的电压状态相当于上述第一状态。在期间T12、T13中，使多个相电压均不成为正侧电位，而在至少二相间产生电压。因此，期间T12、T13的电压状态相当于上述第一状态。在期间T15、T16中，使多个相电压均不成为负侧电位，而在至少二相间产生电压。因此，期间T15、T16的电压状态相当于上述第二状态。这样，一个控制周期中包含两次的第一状态和两次的第二状态。因此，各反复两次第一状态和第二状态。
此外，在作为第二状态的期间T02、T03与作为第一状态的期间T05、T06之间的期间T04中，U相、V相和W相全部成为零电位。同样，在作为第一状态的期间T12、T13与作为第二状态的期间T15、T16之间的期间T14中，U相、V相和W相也全部成为零电位。在作为第一状态的期间T05、T06与作为第一状态的期间T12、T13之间的期间T07、T11中，U相、V相和W相全部成为负侧电位。在作为第二状态的期间T15、T16与作为第二状态的期间T02、T03之间的期间T17、T01中，U相、V相和W相全部成为正侧电位。根据这样的转变模式，无论在哪个期间中，仅通过使任意一相的电压发生变化，就能转移到下一个期间。
另外，图4的转变模式通过变更电压推移V1、V2、V3与U相、V相、W相的对应关系，能够适用于区域B1、C1、D1、E1、F1中的任意一个。在图4的转变模式表示区域B1中的转变模式的情况下，电压推移V1表示V相的电压的推移，电压推移V2表示U相的电压的推移，电压推移V3表示W相的电压的推移。在图4的转变模式表示区域C1中的转变模式的情况下，电压推移V1表示V相的电压的推移，电压推移V2表示W相的电压的推移，电压推移V3表示U相的电压的推移。在图4的转变模式表示区域D1中的转变模式的情况下，电压推移V1表示W相的电压的推移，电压推移V2表示V相的电压的推移，电压推移V3表示U相的电压的推移。在图4的转变模式表示区域E1中的转变模式的情况下，电压推移V1表示W相的电压的推移，电压推移V2表示U相的电压的推移，电压推移V3表示V相的电压的推移。在图4的转变模式表示区域F1中的转变模式的情况下，电压推移V1表示U相的电压的推移，电压推移V2表示W相的电压的推移，电压推移V3表示V相的电压的推移。
返回图1，模式切换部314执行模式切换，在该模式切换中，根据用户的选择对使PWM控制部313进行第一模式控制和第二模式控制中的哪一个进行切换。例如，模式切换部314从用户界面400取得选择第一模式控制和第二模式控制中的任意一个的输入，并依照该输入进行模式切换。
以上所说明的功能模块只是一例。控制电路300的功能模块只要能够至少执行第二模式控制，则可任意变更。
例如，如图5所示，控制电路300也可以还具有指令限制部315。指令限制部315限制从补偿处理部312输入到PWM控制部313的电压指令的大小，以依照模式切换部314的设定，对第一模式控制和第二模式控制进行切换。
例如，在使控制电路300执行上述第二模式控制的情况下，指令限制部315将从补偿处理部312输入到PWM控制部313的电压指令的大小限制为上述基准值以下。由此，PWM控制部313不进行区域A2、A3、A4、B4、B3、B2、C2、C3、C4、D4、D3、D2、E2、E3、E4、F4、F3、F2的控制，而仅执行区域A1、B1、C1、D1、E1、F1的控制。
指令限制部315也可以构成为限制从补偿处理部312输入到PWM控制部313的电压指令的调制率。例如，在使控制电路300执行第二模式控制的情况下，指令限制部315也可以构成为使从补偿处理部312输入到PWM控制部313的电压指令的调制率成为0.5以下。该情况下，在第二模式控制下生成的电压向量被限制为与区域A1、B1、C1、D1、E1、F1内切的上述圆BC2以内的大小(参照图6)。
图7是例示控制电路300的硬件结构的框图。如图7所示，控制电路300具有至少一个处理器321、内存322、存储器323和输入输出端口324。存储器323例如具有硬盘等计算机可读取的存储介质。存储介质存储有用于使控制电路300执行后述的控制过程的程序。存储介质也可以是非易失性的半导体存储器、磁盘和光盘等可取出的介质。内存322临时存储从存储器323的存储介质加载的程序和处理器321的运算结果。处理器321通过与内存322协作地执行上述程序，构成上述的各功能模块。输入输出端口324依照来自处理器321的指令，在用户界面400与门驱动电路200之间进行电信号的输入输出。
[电力转换装置的控制方法]
接下来，作为电力转换电路100的控制方法的一例，例示控制电路300执行的控制过程。该过程包含以下步骤：在电力转换电路100中，以使多个相电压的任意二相间都不产生负侧电位与正侧电位的组合而将直流电转换为交流电的方式，确定多个开关元件112、113、114、115的接通、断开切换定时；以及以在所确定的定时对多个开关元件112、113、114、115的接通、断开进行切换的方式对电力转换电路100进行控制。
该过程也可以包含：第一模式控制，在针对电力转换电路100的电压指令的大小大于预先设定的基准值的情况下，以使多个相电压中的任意二相间产生负侧电位和正侧电位的组合而将直流电转换为交流电的方式，对多个开关元件112、113、114、115进行控制；第二模式控制，在电压指令的大小大于上述基准值的情况下，以使多个相电压中的任意二相间都不产生负侧电位与正侧电位的组合而将直流电转换为交流电的方式，对多个开关元件112、113、114、115进行控制；以及模式切换，根据用户的选择对进行第一模式控制和第二模式控制中的哪一个进行切换。
例如，如图8所示，控制电路300首先执行步骤S01、S02、S03。在步骤S01中，电压指令计算部311生成针对电力转换电路100的电压指令。在步骤S02中，补偿处理部312对电压指令执行上述补偿处理。在步骤S03中，PWM控制部313确认是否由模式切换部314指定了第二模式控制。
在步骤S03中判定为未指定第二模式控制的情况下，控制电路300执行步骤S04。在步骤S04中，PWM控制部313确认电压指令的大小是否为基准值以内。
在步骤S04中判定为电压指令的大小为基准值以内的情况下，控制电路300执行步骤S05。在步骤S05中，PWM控制部313与电压指令对应地设定用于进行上述2电平输出控制的开关元件112、113、114、115的切换定时(以下，称作“开关模式”。)。
在步骤S04中判定为电压指令的大小不是基准值以内的情况下，控制电路300执行步骤S06。在步骤S06中，PWM控制部313与电压指令对应地设定用于进行上述3电平输出控制的开关模式。
在步骤S03中判定为指定了第二模式控制的情况下，控制电路300执行步骤S07。在步骤S07中，PWM控制部313与电压指令对应地设定用于进行上述2电平输出控制的开关模式，而与电压指令的大小无关。
在步骤S05、S06、S07之后，控制电路300执行步骤S08、S09。在步骤S08中，PWM控制部313等待经过预先设定的控制周期。在步骤S09中，PWM控制部313开始依照在步骤S05、S06、S07中设定的开关模式的开关元件112、113、114、115的控制。当开始该控制时，控制电路300使处理返回步骤S01。因此，在开关元件112、113、114、115的控制完成之前，设定下一个控制周期用的开关模式。以后，依照用户的选择，反复第一模式控制或第二模式控制中的任意一个。
[第1实施方式的效果]
如以上所说明，电力转换装置1具有：电力转换电路100，其通过对多个开关元件112、113、114、115的接通、断开进行切换，将多个相电压分别切换为第一电压、比第一电压高的第二电压和比第二电压高的第三电压的三个阶段的电压电平并将直流电转换为交流电；以及控制电路300，其以使多个相电压中的任意二相间都不产生第一电压与第三电压的组合而将直流电转换为交流电的方式，对多个开关元件112、113、114、115进行控制。
能够利用可将每个输出线的电压切换为第一电压、第二电压和第三电压的三电平的电力转换电路100的特性，将线间电压(输出线间的电压)抑制为最大值(电力转换电路能够生成的最大值)的一半以下。即，能够由交流电用的电力转换电路100进行电源侧的电压与供给到负荷的电压的匹配。因此，有助于简化电源侧的电压与供给到负荷的电压的匹配用的结构。
控制电路300也可以以反复第一状态和第二状态这两个状态的方式对电力转换电路100进行控制，在该第一状态下，使多个相电压中都不成为第三电压而使多个相电压的至少二相间产生电压，在该第二状态下，使多个相电压都不成为第一电压而使多个相电压的至少二相间产生电压。该情况下，能够使用于输出比第二电压低的第一电压的电容器106和开关元件114、115、以及用于输出比第二电压高的第三电压的电容器105和开关元件112、113双方平衡良好地进行动作，减轻电力转换电路100的负担。
控制电路300也可以以在第一状态与第二状态之间，使多个相电压全部成为第二电压的方式对电力转换电路100进行控制。在第一状态与第二状态之间，使多相全部成为第一电压或第三电压而使相间电压成为零的情况下，需要同时切换多个输出线的全部电压。与此相对，根据上述的控制，在第一状态与第二状态之间，使多个输出线全部成为第二电压而使输出线间的电压成为零，从而能够在第一状态与第二状态之间的转移中削减需要电压切换的输出线的数量，抑制由于高频度的电压切换引起的噪声。
控制电路300也可以以在第一状态与第一状态之间，使多个相电压全部成为第一电压的方式对电力转换电路100进行控制。该情况下，能够抑制这样的情况：在从第一状态即将转移到第二状态之前的第一状态和从第二状态刚刚转移到第一状态之后的第一状态双方中，电压的切换集中于一部分输出线。例如，在即将转移之前的第一状态下，使两个输出线间产生脉冲状的电压的情况下，在使一个输出线的电压从第一电压切换到第二电压之后，不使该输出线的电压返回第一电压而将另一个输出线的电压从第一电压切换到第二电压，由此，能够使该两个输出线间的电压返回零。因此，能够抑制由于高频度的电压切换引起的噪声。
控制电路300也可以在第二状态与第二状态之间，以使多个相电压的全部成为第三电压的方式对电力转换电路100进行控制。该情况下，能够抑制这样的情况：在从第一状态刚刚转移到第二状态之后的第二状态和从第二状态即将转移到第一状态之前的第二状态双方中，电压的切换集中于一部分输出线。例如，在刚刚转移之后的第一状态下，使两个输出线间产生脉冲状的电压的情况下，在使一个输出线的电压从第二电压切换到第三电压之后，使该输出线的电压不返回第二电压而将另一个输出线的电压从第二电压切换到第三电压，由此，能够使该两个输出线间的电压返回零。因此，能够抑制PWM控制中的开关噪声。
控制电路300也可以以各反复两次第一状态和第二状态的方式对电力转换电路100进行控制。该情况下，能够更有效地抑制PWM控制中的开关噪声。
控制电路300也可以构成为执行：第一模式控制，针对电力转换电路100的电压指令的大小大于预先设定的基准值的情况下，以使多个相电压中的任意二相间产生第一电压与第三电压的组合而将直流电转换为交流电的方式对多个开关元件112、113、114、115进行控制；第二模式控制，在电压指令的大小大于基准值的情况下，以使多个相电压中的任意二相间都不产生第一电压与第三电压的组合而直流电转换为交流电的方式对多个开关元件112、113、114、115进行控制；以及模式切换，根据用户的选择对进行第一模式控制和第二模式控制中的哪一个进行切换。该情况下，能够与使用环境对应地容易地将电力转换电路100的控制模式切换为第一模式控制和第二模式控制中的一方。
2.第2实施方式
[电力转换装置]
第2实施方式的电力转换装置1A是在电力转换装置1中追加了电动机10(交流电的供给对象的一例)的参数的自动设定(自动调谐)功能。电动机10的参数用于计算电力转换电路100的控制中的控制指令(例如，上述的电压指令)。
如图9所例示，电力转换装置1A具有电力转换电路100、门驱动电路200、用户界面400和控制电路500。关于电力转换电路100、门驱动电路200和用户界面400，与电力转换装置1相同，因此，省略它们的说明。另外，在设上述第一电压(第一电位)为0V的情况下，上述第二电压(第二电位)例如为200V，上述第三电压(第三电位)例如为400V。
与控制电路300同样，控制电路500以使多相(各相臂110U、110V、110W的输出线111的相)中的任意线间都不产生基于负侧电位(第一电位)和正侧电位(第三电位)的电压而将直流电转换为交流电的方式对多个开关元件112、113、114、115进行控制。控制电路500构成为执行以下步骤：根据用户的输入，选择上述第一模式控制和上述第二模式控制中的任意一个控制模式；在所选择的控制模式中，根据依照调谐用的电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制而生成的交流电，计算该交流电的供给对象的参数；以及根据计算出的参数而计算控制用的电压指令，在所选择的控制模式中，依照控制用的电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制。
例如，控制电路500具有参数存储部517、电压指令计算部511、补偿处理部512、电压等级设定部516、模式切换部514、PWM控制部513和调谐控制部518。
参数存储部517存储电动机10的参数。作为电动机10的参数的具体例，可举出电阻、电感、反电动势常数等。
电压指令计算部511根据参数存储部517存储的参数，计算针对电力转换电路100的电压指令(下面，为了与后述的调谐用的控制指令进行区分，根据需要而记作“控制用的电压指令”。)。例如，电压指令计算部511根据基于从用户界面400输入的速度指令的电动机10的感应电压、在电动机10中应产生的转矩、电动机10的磁极位置，计算电压指令。电压指令例如是确定分别在U相、V相和W相中应该产生的电压的指令。
补偿处理部512对由电压指令计算部511计算出的电压指令进行各种补偿处理。作为补偿处理的具体例，可举出直流母线电压的变动补偿和所谓死区补偿等。
电压等级设定部516设定电动机10的电压等级。电压等级是用于确定适于电动机10的驱动的电压的大小(例如，是平常时能够对电动机10进行驱动的电源电压的最大值)的数值。例如，电压等级设定部516从用户界面400取得确定电动机10的电压等级的输入，依照该输入设定电动机10的电压等级。
模式切换部514根据用户的输入，选择上述第一模式控制和上述第二模式控制中的任意一个控制模式。例如，模式切换部514根据电压等级设定部516所设定的电压等级，选择上述第一模式控制和上述第二模式控制中的任意一个控制模式。如上所述，根据用户的输入设定了电压等级。因此，基于电压等级的意思包含在基于用户输入的意思。
PWM控制部513在由模式切换部514选择出的控制模式中，依照上述电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制。例如，PWM控制部513以依照电压指令将直流电源101的直流电转换为交流电的方式对多个开关元件112、113、114、115进行控制。
调谐控制部518在由模式切换部514选择出的控制模式中，根据依照调谐用的电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制而生成的交流电(供给到电动机10的交流电)，计算电动机10的参数。例如，调谐控制部518将预先设定的调谐用的电压指令输出到补偿处理部512。与此对应地，补偿处理部512将对调谐用的电压指令进行各种补偿处理后的电压指令(以下，称作“补偿后的电压指令”。)输出到PWM控制部513。PWM控制部513在由模式切换部514选择出的控制模式中，依照补偿后的电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制。调谐控制部518根据与通过依照补偿后电压指令的控制而生成的交流电有关的信息(例如电流检测值等)，计算电动机10的参数。
调谐控制部518将计算出的电动机10的参数覆盖到参数存储部517中。以后，电压指令计算部511根据由调谐控制部518计算出的参数，计算控制用的电压指令。
[电力转换过程]
接下来，例示控制电路500执行的控制过程。与控制电路300执行的控制过程同样，该过程包含以下步骤：在电力转换电路100中，以使任意线间都不产生基于负侧电位和正侧电位的电压而将直流电转换为交流电的方式确定多个开关元件112、113、114、115的接通、断开切换定时；以及以在所确定的定时对多个开关元件112、113、114、115的接通、断开进行切换的方式对电力转换电路100进行控制。该过程包含以下步骤：根据用户的输入，选择上述第一模式控制和上述第二模式控制中的任意一个控制模式；在所选择的控制模式中，根据依照调谐用的电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制而生成的交流电，计算该交流电的供给对象的参数；以及根据计算出的参数计算控制用的电压指令，在所选择的控制模式中，依照控制用的电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制。
以下，将控制电路500执行的控制过程分为电动机10的电压等级的设定过程、电动机10的参数的计算过程、基于计算出的参数的电力转换电路100的控制过程而详细地进行例示。
(电压等级的设定过程)
如图10所示，控制电路500执行步骤S21、S22、S23、S24。在步骤S21中，电压等级设定部516等待电压等级的登记请求的输入。该登记请求例如由用户输入到用户界面400。在步骤S22中，电压等级设定部516经由用户界面400向用户请求电压等级的输入。例如，电压等级设定部516使用户界面400显示电压等级的输入画面。在步骤S23中，电压等级设定部516等待用户的电压等级的输入。例如，电压等级设定部516等待向上述输入画面输入电压等级。在步骤S24中，电压等级设定部516将电动机10的电压等级设定为由用户输入的值。例如，电压等级设定部516将电动机10的电压等级设定为在上述输入画面中输入的值。
(参数的计算过程)
如图11所示，控制电路500执行步骤S31、S32、S33。在步骤S31中，调谐控制部518等待自动调谐的指令输入。该指令输入例如由用户输入到用户界面400。在步骤S32中，模式切换部514确认是否已设定电动机10的电压等级。在步骤S32中判定为未设定电动机10的电压等级的情况下，控制电路500执行步骤S33。在步骤S33中，模式切换部514使电压等级设定部516执行电压等级的设定处理。电压等级设定部516例如执行上述的步骤S22、S23、S24作为电压等级的设定处理。
在步骤S32中判定为设定了电动机10的电压等级的情况下，控制电路500不执行步骤S33。接着，控制电路500执行步骤S34。在步骤S34中，模式切换部514确认电压等级是否为规定的切换阈值以下。切换阈值可以等于第一电位与第二电位之差，也可以等于第二电位与第三电位之差。
在步骤S34中判定为电压等级为切换阈值以下的情况下，控制电路500执行步骤S35。在步骤S35中，模式切换部514选择第2模式控制作为控制模式。在步骤S34中判定为电压等级超过切换阈值的情况下，控制电路500执行步骤S36。在步骤S36中，模式切换部514选择第1控制模式作为控制模式。
如图12所示，控制电路500接下来执行步骤S37、S38、S39。在步骤S37中，调谐控制部518将预先设定的调谐用的电压指令输出到补偿处理部512。在步骤S38中，补偿处理部512对电压指令执行上述补偿处理。在步骤S39中，PWM控制部513确认控制模式是否为第二模式控制。
在步骤S39中判定为控制模式不是第二控制模式(即，是第一控制模式)的情况下，控制电路500执行步骤S41。在步骤S41中，PWM控制部513根据电压指令，生成上述3电平输出控制用的开关模式。
在步骤S39中判定为控制模式为第二控制模式的情况下，控制电路500执行步骤S42。在步骤S42中，PWM控制部513依照电压指令生成2电平输出用的开关模式，而与电压指令的大小无关。
在步骤S41、S42之后，控制电路500执行步骤S43、S44、S45、S46。在步骤S43中，PWM控制部513等待预先设定的控制周期的经过。在步骤S44中，取得与从电力转换电路100供给到电动机10的交流电有关的数据(例如电流数据)。在步骤S45中，PWM控制部513开始依照在步骤S41、S42中设定的开关模式的开关元件112、113、114、115的控制。在步骤S46中，调谐控制部518确认参数的计算所需的全部数据的取得是否完成。
在步骤S46中判定为残留有未取得的数据的情况下，控制电路500不等待依照开关模式的开关元件112、113、114、115的控制的完成而使处理返回步骤S37。因此，与依照开关模式的开关元件112、113、114、115的控制并行地生成下一个控制周期用的开关模式。以后，直到参数的计算所需的全部数据备齐为止，继续依照调谐用的电压指令的开关元件112、113、114、115的控制和与交流电有关的数据的取得。
在步骤S46中判定为参数的计算所需的全部数据的取得已完成的情况下，控制电路500执行步骤S47。在步骤S47中，根据上述全部数据计算电动机10的参数，将计算结果覆盖保存到参数存储部517中。至此，完成参数的计算过程。另外，在自动调谐中计算多种参数的情况下，控制电路500也可以将在步骤S37～S47中示出的过程反复与参数的种类数量相同的次数。
(电力转换电路的控制过程)
如图13所示，控制电路500执行步骤S51、S52、S53。在步骤S51中，电压指令计算部511等待电动机10的运转开始的指令输入。该指令输入例如由用户输入到用户界面400。在步骤S52中，模式切换部514确认是否已设定电动机10的电压等级。在步骤S52中判定为未设定电动机10的电压等级的情况下，控制电路500执行步骤S53。在步骤S53中，模式切换部514使电压等级设定部516执行电压等级的设定处理。电压等级设定部516例如执行上述的步骤S22、S23、S24作为电压等级的设定处理。
在步骤S52中判定为设定了电动机10的电压等级的情况下，控制电路500不执行步骤S53。接着，控制电路500执行步骤S54。在步骤S54中，模式切换部514确认电压等级是否为上述切换阈值以下。
在步骤S54中判定为电压等级为切换阈值以下的情况下，控制电路500执行步骤S55。在步骤S55中，模式切换部514选择第2模式控制作为控制模式。在步骤S54中判定为电压等级超过切换阈值的情况下，控制电路500执行步骤S56。在步骤S56中，模式切换部514选择第1控制模式作为控制模式。
如图14所示，控制电路500接下来执行步骤S57。在步骤S57中，电压指令计算部511确认是否不存在电动机10的运转停止的指令输入。该指令输入例如由用户输入到用户界面400。
在步骤S57中判定为不存在运转停止的指令的情况下，控制电路500执行步骤S61、S62、S63。在步骤S61中，根据参数存储部517存储的参数，电压指令计算部511将上述控制用的电压指令输出到补偿处理部512。例如，电压指令计算部511根据从用户界面400输入的速度指令、在电动机10中应该产生的转矩和磁通、电动机10的磁极位置和速度等计算电压指令，将计算结果输出到补偿处理部512。在步骤S62中，补偿处理部512对电压指令执行上述补偿处理。在步骤S63中，PWM控制部513确认控制模式是否为第二模式控制。
在步骤S63中判定为控制模式不是第二控制模式(即，是第一控制模式)的情况下，控制电路500执行步骤S64。在步骤S64中，PWM控制部513确认电压指令的大小是否为基准值以内。
在步骤S64中判定为电压指令的大小为基准值以内的情况下，控制电路500执行步骤S65。在步骤S65中，PWM控制部513根据电压指令，生成上述2电平输出控制用的开关元件112、113、114、115的开关模式。
在步骤S64中判定为电压指令的大小不是基准值以内的情况下，控制电路500执行步骤S66。在步骤S66中，PWM控制部513根据电压指令，生成上述3电平输出控制用的开关模式。
在步骤S63中判定为控制模式为第二模式控制的情况下，控制电路500执行步骤S67。在步骤S67中，PWM控制部513依照电压指令生成2电平输出控制用的开关模式，而与电压指令的大小无关。
在步骤S65、S66、S67之后，控制电路500执行步骤S68、S69。在步骤S68中，PWM控制部513等待预先设定的控制周期的经过。在步骤S69中，PWM控制部513开始依照在步骤S65、S66、S67中设定的开关模式的开关元件112、113、114、115的控制。当开始该控制时，控制电路500不等待依照开关模式的开关元件112、113、114、115的控制的完成而使处理返回步骤S61。因此，与依照开关模式的开关元件112、113、114、115的控制并行地生成下一个控制周期用的开关模式。以后，直到存在运转停止的指令输入为止，继续所选择的控制模式中的电力转换电路100的控制。在步骤S57中判定为存在运转停止的指令的情况下，控制电路500完成电力转换电路100的控制。
[第2实施方式的效果]
这样，控制电路500构成为执行以下步骤：根据用户的输入，选择上述第一模式控制和上述第二模式控制中的任意一个控制模式；在所选择的控制模式中，根据依照调谐用的电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制而生成的交流电，计算该交流电的供给对象的参数；以及根据计算出的参数计算控制用的电压指令，在所选择的控制模式中，依照控制用的电压指令对多个开关元件112、113、114、115进行控制。因此，在交流电的供给对象(负荷)的参数的设定中，也能够进行电源侧的电压与供给到负荷的电压的匹配。因此，能够简化电源侧的电压与供给到负荷的电压的匹配用的结构，以较高的可靠性设定负荷的参数。
以上，对实施方式进行了说明，但是本发明不一定限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。

Claims (13)

1.一种电力转换装置，其具有：
电力转换电路，其通过对多个半导体开关元件的接通、断开进行切换，将多个相电压分别切换为第一电压、比所述第一电压高的第二电压和比所述第二电压高的第三电压的三个阶段的电压电平而将直流电转换为交流电；以及
控制电路，其在至少一个控制模式中，以使所述多个相电压中的任意二相间都不产生所述第一电压与所述第三电压的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式，对所述多个半导体开关元件进行控制；
所述控制电路构成为执行：
第一模式控制，在针对所述电力转换电路的输出的电压指令的大小大于预先设定的基准值的情况下，以使所述多个相电压中的任意二相间产生所述第一电压与所述第三电压的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述多个半导体开关元件进行控制；
第二模式控制，在所述电压指令的大小大于所述基准值的情况下，以使所述多个相电压中的任意二相间都不产生所述第一电压与所述第三电压的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述多个半导体开关元件进行控制；以及
模式切换，根据用户的选择对进行所述第一模式控制和所述第二模式控制中的哪一个进行切换。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以反复第一状态和第二状态双方的方式对所述电力转换电路进行控制，其中，在该第一状态下，使所述多个相电压都不成为所述第三电压而使所述多个相电压的至少二相间产生电压，在该第二状态下，使所述多个相电压都不成为所述第一电压而使所述多个相电压的至少二相间产生电压。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以在所述第一状态与所述第二状态之间，使所述多个相电压全部成为所述第二电压的方式对所述电力转换电路进行控制。
4.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以在所述第一状态与所述第一状态之间，使所述多个相电压全部成为所述第一电压的方式对所述电力转换电路进行控制。
5.根据权利要求3所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以在所述第一状态与所述第一状态之间，使所述多个相电压全部成为所述第一电压的方式对所述电力转换电路进行控制。
6.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以在所述第二状态与所述第二状态之间，使所述多个相电压全部成为所述第三电压的方式对所述电力转换电路进行控制。
7.根据权利要求3所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以在所述第二状态与所述第二状态之间，使所述多个相电压全部成为所述第三电压的方式对所述电力转换电路进行控制。
8.根据权利要求4所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以在所述第二状态与所述第二状态之间，使所述多个相电压全部成为所述第三电压的方式对所述电力转换电路进行控制。
9.根据权利要求5所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以在所述第二状态与所述第二状态之间，使所述多个相电压全部成为所述第三电压的方式对所述电力转换电路进行控制。
10.根据权利要求2～9中的任意一项所述的电力转换装置，其中，
所述控制电路在所述一个控制模式中，以各反复两次所述第一状态和所述第二状态的方式对电力转换电路进行控制。
11.一种电力转换电路的控制方法，其包含以下步骤：
在通过对多个半导体开关元件的接通、断开进行切换而将多个相电压分别切换为第一电压、比所述第一电压高的第二电压和比所述第二电压高的第三电压的三个阶段的电压电平来将直流电转换为交流电的电力转换电路中，以使所述多个相电压中的任意二相间都不产生所述第一电压与所述第三电压的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式确定所述多个半导体开关元件的接通、断开切换定时；以及
以在所确定的定时对所述多个半导体开关元件的接通、断开进行切换的方式对所述电力转换电路进行控制；
其中，所述控制方法包括：
第一模式控制，在针对所述电力转换电路的输出的电压指令的大小大于预先设定的基准值的情况下，以使所述多个相电压中的任意二相间产生所述第一电压与所述第三电压的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述多个半导体开关元件进行控制；
第二模式控制，在所述电压指令的大小大于所述基准值的情况下，以使所述多个相电压中的任意二相间都不产生所述第一电压与所述第三电压的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述多个半导体开关元件进行控制；以及
模式切换，根据用户的选择对进行所述第一模式控制和所述第二模式控制中的哪一个进行切换。
12.一种电力转换装置，其具有：
电力转换电路，其通过对多个半导体开关元件的接通、断开进行切换，将多个相分别切换为第一电位、比所述第一电位高的第二电位和比所述第二电位高的第三电位的三个阶段的电压电平而将直流电转换为交流电；以及
控制电路，其以将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述多个半导体开关元件进行控制，
所述控制电路构成为执行：
根据用户的输入而选择第一模式控制和第二模式控制中的任意一个控制模式，其中，在该第一模式控制中，在针对电力转换电路的输出的电压指令的大小大于预先设定的基准值的情况下，以使所述多个相中的任意线间产生所述第一电位与所述第三电位的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述多个半导体开关元件进行控制，在该第二模式控制中，在所述电压指令的大小大于所述基准值的情况下，以使所述多个相中的任意线间都不产生所述第一电位与所述第三电位的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述多个半导体开关元件进行控制；
在所选择的所述控制模式中，根据依照调谐用的电压指令对所述多个半导体开关元件进行控制而生成的所述交流电，计算该交流电的供给对象的参数；以及
根据计算出的所述参数而计算控制用的电压指令，在所选择的控制模式中，依照所述控制用的电压指令对所述多个半导体开关元件进行控制。
13.一种电力转换电路的控制方法，所述电力转换电路通过对多个半导体开关元件的接通、断开进行切换，将多个相分别切换为第一电位、比所述第一电位高的第二电位和比所述第二电位高的第三电位的三个阶段的电压电平而将直流电转换为交流电，该控制方法包含以下步骤：
根据用户的输入而选择第一模式控制和第二模式控制中的任意一个控制模式，其中，在该第一模式控制中，在针对所述电力转换电路的输出的电压指令的大小大于预先设定的基准值的情况下，以使所述多个相中的任意线间产生所述第一电位与所述第三电位的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述电力转换电路的多个半导体开关元件进行控制，在该第二模式控制中，在所述电压指令的大小大于所述基准值的情况下，以使所述多个相中的任意线间都不产生所述第一电位与所述第三电位的组合而将所述直流电转换为所述交流电的方式对所述多个半导体开关元件进行控制；
在所选择的所述控制模式中，根据依照调谐用的电压指令对所述多个半导体开关元件进行控制而生成的所述交流电，计算该交流电的供给对象的参数；以及
根据计算出的所述参数而计算控制用的电压指令，在所选择的控制模式中，依照所述控制用的电压指令对所述多个半导体开关元件进行控制。
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