CN111837327A - 电力转换装置、电动机驱动系统及控制方法 - Google Patents

电力转换装置、电动机驱动系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

在电力转换装置中，由连接于第1三相交流的第1相和第2相的线间的第1单相交流转换单元、和连接于第1三相交流的第2相和第3相的线间的第2单相交流转换单元、和连接于第1三相交流的第3相和第1相的线间的第3单相交流转换单元形成相对于交流电源系统的三角形连接型负载。由至少将所述第1、第2、第3单相交流转换单元各自的输出端子相互串联连接形成的第1组、和与所述第1组不同的第2组和第3组形成星形连接型的电源的各相。无效功率控制单元根据基于与所取得的有效功率相关的值而生成的无效功率指令值控制各单相交流转换单元的转换器的无效功率。

Description

电力转换装置、电动机驱动系统及控制方法
技术领域
本发明的实施方式涉及电力转换装置、电动机驱动系统及控制方法。
背景技术
已有将由交流电源系统侧供给的第1多相交流电以间接转换方式转换成第2多相交流电的电力转换装置(间接交流转换装置：indirect AC converter)。例如，电动机驱动系统通过上述的电力转换装置生成第2多相交流电，利用该第2电力使交流电动机进行驱动。在交流电动机的起动时或者低速旋转时等，由于在电力转换装置的负载侧产生的事件，导致供给上述的第2交流电的各相的有效功率不平衡，其影响有时波及到供给第1多相交流电的交流电源系统侧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/196013号小册子
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题是，提供一种电力转换装置及电动机驱动系统，减轻电力转换装置的负载侧供给的有效功率的各相间的不平衡对交流电源系统侧的影响。
用于解决课题的手段
实施方式的电力转换装置具有多个单相交流转换单元、控制部、交流电输入端子和交流电输出端子。交流电输入端子从交流电源系统接受第1三相交流的电力。交流电输出端子向负载所连接的系统输出第2三相交流的电力。多个单相交流转换单元至少具有第1和第2开关元件，对供给至输入端子的第1三相交流的电力的一部分进行转换，并从输出端子进行输出。控制部将所述至少第1和第2开关元件分别控制成接通的导通状态和断开的截止状态中的任一种状态。所述单相交流转换单元至少具有电压型的转换器、逆变器和绝缘单元。电压型的转换器通过所述第1开关元件的开关，将基于所述第1三相交流的电力的单相的交流电转换成直流电并输出至电容器。逆变器通过所述第2开关元件的开关，将基于通过所述转换器被转换后的直流电的直流电转换成第2单相交流电，并输出至所述单相交流转换单元的输出端子。绝缘单元具有变压器，通过所述变压器将所述单相交流转换单元的输入端子和输出端子之间绝缘，并对用于至少供给至所述负载的电力进行传递。由第1单相交流转换单元和第2单相交流转换单元和第3单相交流转换单元形成相对于所述交流电源系统的三角形连接型负载，所述第1单相交流转换单元的输入端子连接于所述第1三相交流的第1相和第2相的线间，所述第2单相交流转换单元连接于所述第1三相交流的第2相和第3相的线间，所述第3单相交流转换单元连接于所述第1三相交流的第3相和第1相的线间。由第1组、和与所述第1组不同的第2组和第3组形成星形连接型的电源的各相，所述第1组是至少将所述第1单相交流转换单元和所述第2单相交流转换单元和所述第3单相交流转换单元各自的输出端子相互串联连接形成的。所述串联连接的多个单相交流转换单元的第1端部的第1输出端子与所述第2三相交流的输出端子连接，所述第1端部的相反侧的第2端部的第2输出端子与所述第2三相交流的中性点连接。所述控制部具有：有效功率取得单元，有效功率取得单元，取得与从所述第2三相交流的输出端子供给至所述负载侧的有效功率相关的值；无效功率指令值生成单元，根据通过所述有效功率取得单元取得的与有效功率相关的值，生成用于指定从所述交流电输入端子输出至所述交流电源系统的无效功率的无效功率指令值；以及无效功率控制单元，根据所述无效功率指令值，控制被供给所述无效功率指令值的所述转换器的无效功率。
附图说明
图1是实施方式的电力转换装置的主电路的结构图。
图2是实施方式的U相主电路的结构图。
图3是实施方式的无效功率指令值生成单元的结构图。
图4是实施方式的转换器控制单元的结构图。
图5是用于说明实施方式的转换器的控制的矢量图。
图6是对第1实施方式的第1变形例的有效功率的计算进行说明的图。
图7是对第1实施方式的第2变形例的有效功率的计算进行说明的图。
图8是第2实施方式的逆变器控制部的结构图。
图9是第3实施方式的电力转换装置的结构图。
图10是实施方式的U相主电路的结构图。
图11是对有关第3实施方式的第1变形例的电力转换装置的有效功率的计算进行说明的图。
图12是对有关第3实施方式的第2变形例的电力转换装置B的有效功率的计算进行说明的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明实施方式的电力转换装置、电动机驱动系统及控制方法。下面说明的电力转换装置、电动机驱动系统及控制方法，用于对作为负载的一例的交流电动机(电机)供给期望的交流电。
实施方式的电力转换装置包括间接交流转换装置(indirect AC converter)。实施方式中的连接这样的记述包括电连接。
(第1实施方式)
下面，对电力转换装置的主电路的结构例进行说明。图1是实施方式的电力转换装置的主电路的结构图。
图1所示的电力转换装置1具有输入端子TA、TB、TC(交流电输入端子)和输出端子TU、TV、TW(交流电输出端子)。输入端子TA、TB、TC与三相的交流电源系统PS的A相、B相、C相的送电线连接，从交流电源系统PS接受第1三相交流的电力的供给。输出端子TU、TV、TW与三相的电机(M)2(交流电动机)所连接的系统的U相、V相、W相的送电线连接。例如，在将从第2三相交流的输出端子TU(第1相的输出端子)向电机2供给有效功率的方向作为基准时，输出相对于基准的相位θ延迟了120度电气角的电压的端子成为输出端子TV(第2相的输出端子)，输出相对于基准的相位θ延迟了240度电气角的电压的端子成为输出端子TW(第3相的输出端子)。
电力装置装置1在输入端子TA、TB、TC和输出端子TU、TV、TW之间双向地转换电力。
电力装置装置1是电机2的驱动装置(电动机驱动装置)的一例。将电力装置装置1和电机2包括在内称作电动机驱动系统3。也可以在电机2设有速度传感器2S。速度传感器2S检测电机2的转子的旋转速度，并输出旋转速度ωFB。
电力装置装置1例如具有交流转换单元主电路10、控制部20和电流电压检测电路51、52、53。
交流转换单元主电路10例如具有U相主电路11、V相主电路12和W相主电路13。
U相主电路11具有单相交流转换单元111、112、113。单相交流转换单元111、112、113的输入侧与交流电源系统PS的A相和B相的线间(第1线间)对应，输出侧与U相对应。V相主电路12具有单相交流转换单元121、122、123。单相交流转换单元121、122、123的输入侧与交流电源系统PS的B相和C相的线间(第2线间)对应，输出侧与V相对应。W相主电路13具有单相交流转换单元131、132、133。单相交流转换单元131、132、133的输入侧与交流电源系统PS的C相和A相的线间(第3线间)对应，输出侧与W相对应。在统一表示上述的多个单相交流转换单元的情况下，简称为单相交流转换单元100。单相交流转换单元100对单相交流转换单元100的一对的输入端子(Ti_111等)被供给的第1三相交流的电力的一部分进行转换，从单相交流转换单元100的一对的输出端子(To_111等)进行输出。
对U相主电路11的单相交流转换单元111、112、113进行说明。
单相交流转换单元111至少具有转换器(converter)1111(图中的表述为CONV，以后相同)、逆变器(inverter)1112(图中的表述为INV，以后相同)、变压器1113和电容器1114。单相交流转换单元112至少具有转换器1121、逆变器1122、变压器1123和电容器1124。单相交流转换单元113至少具有转换器1131、逆变器1132、变压器1133和电容器1134。另外，变压器1113、1123及1133是绝缘单元的一例。
例如，变压器1113是具有一次绕组和二次绕组的绝缘型的单相用变压器。变压器1113将单相交流转换单元111的输入端子Ti_111和输出端子To_111之间绝缘并传递电力，至少将供给电机2用的电力供给到后级。通过变压器1113被变压后的单相的交流电是基于第1单相交流电的单相的交流电的一例。
转换器1111是电压型的交流直流转换装置(电压型自励转换器)。转换器1111包括开关元件SD1a-SD1d(图2)等，通过开关元件SD1a-SD1d的开闭对电力进行转换。转换器1111将通过变压器1113被变压后的单相的交流电转换成直流电并输出至电容器1114。电容器1114蓄积由转换器1111输出的直流电。
逆变器1112包括开关元件SD2a-SD2d(图2)等，是通过开关元件SD2a-SD2d的开闭对电力进行转换的直流交流转换装置。逆变器1112将基于通过转换器1111被转换后的直流电的直流电转换成第2单相交流电，并输出至单相交流转换单元111的输出端子。例如，逆变器1112通过与电容器1114的组合而形成为电压型的直流交流转换装置。
在实施方式的以下的说明中，有时将至少包括上述的转换器1111和逆变器1112的组的单相交流转换单元111称为单元组(cell)。单相交流转换单元111是单元组的一例。
单相交流转换单元111内的构成要素彼此的连接如下所述。
单相交流转换单元111的输入端子Ti_111与变压器1113的一次绕组连接。变压器1113的二次绕组与转换器1111的输入端连接。转换器1111的输出端经由直流链路与逆变器1112的输入端连接。逆变器1112的输出端与单相交流转换单元111的输出端子To_111连接。另外，在单相交流转换单元111内的直流链路中设有平滑用的电容器1114。
通过上述的连接，逆变器1112的输入电压与转换器1111的输出电压相等。
对V相主电路12的单相交流转换单元121、122、123进行说明。单相交流转换单元121至少具有转换器1211、逆变器1212、变压器1213和电容器1214。单相交流转换单元122至少具有转换器1221、逆变器1222、变压器1223和电容器1234。单相交流转换单元123至少具有转换器1231、逆变器1232、变压器1233和电容器1234。变压器1213、1223及1233是绝缘单元的一例。省略有关单相交流转换单元112的详细说明，单相交流转换单元112内的结构和连接与单相交流转换单元111相同。另外，在单相交流转换单元112内的直流链路中设有平滑用的电容器1124。
对W相主电路13的单相交流转换单元131、132、133进行说明。单相交流转换单元131至少具有转换器1311、逆变器1312、变压器1313和电容器1314。单相交流转换单元132至少具有转换器1321、逆变器1322、变压器1323和电容器1324。单相交流转换单元133至少具有转换器1331、逆变器1332、变压器1333和电容器1334。变压器1313、1323及1333是绝缘单元的一例。省略有关单相交流转换单元113的详细说明，单相交流转换单元113内的结构和连接与单相交流转换单元111相同。另外，在单相交流转换单元113内的直流链路中设有平滑用的电容器1134。
单相交流转换单元100的输入侧连接于交流电源系统PS任一方的线间。例如，在单相交流转换单元111、112、113的情况下，各单相交流转换单元的输入端子连接于第1三相交流的A相(第1相)和B相(第2相)的线间。关于单相交流转换单元111、112、113，其输入侧被相互并联连接。同样地，单相交流转换单元121、122、123的输入侧连接于B相和C相的线间(下面，称为B-C线间)。单相交流转换单元131、132、133的输入侧连接于C相和A相的线间(下面，称为C-A线间)。
如上所述，交流转换单元主电路10连接于交流电源系统PS的A-B线间、B-C线间、C-A线间中任一方的线间。交流转换单元主电路10分别连接于交流电源系统PS的线间。按照以上所述而连接的交流转换单元主电路10形成相对于交流电源系统PS的三角形连接型负载。
单相交流转换单元100的输出侧被设于U相(第1相)和V相(第2相)和W相中任一相的输出端子和中性点N之间。例如，在单相交流转换单元111、112、113的情况下，各单相交流转换单元的输出端子与第2三相交流的U相对应。单相交流转换单元121、122、123的输出端子与第2三相交流的V相对应。单相交流转换单元131、132、133的输出端子与第2三相交流的W相对应。单相交流转换单元100的输出侧通过将与同一相对应的其它单相交流转换单元100的输出端串联连接，形成星形连接型的一个相。与各相对应的交流转换单元主电路10的个数是相同数量。单相交流转换单元100的输出侧通过按照以上所述来形成，成为对电机2供给电力的电源。
控制部20至少将转换器1111具有的开关元件SD1a-SD1d(图2)和逆变器1112具有的开关元件SD2a-SD2d分别控制成接通的导通(ON)状态和断开的截止(OFF)状态中任一种状态。
例如，控制部20具有独立控制单元21、22、23、无效功率指令值生成单元24、转换器控制单元25(无效功率控制单元)、逆变器控制部26和有效功率取得单元31、32、33。
独立控制单元21、22、23接受来自后述的转换器控制单元25的指令，向各单相交流转换单元100中的各转换器供给栅极脉冲，并控制各转换器的电力转换。
例如，独立控制单元21具有U相独立控制单元211、212、213。
U相独立控制单元211根据来自后述的转换器控制单元25的控制，向单相交流转换单元111的转换器1111供给栅极脉冲。U相独立控制单元212根据来自后述的转换器控制单元25的控制，向单相交流转换单元112的转换器1121供给栅极脉冲。U相独立控制单元213根据来自后述的转换器控制单元25的控制，向单相交流转换单元113的转换器1131供给栅极脉冲。
独立控制单元22具有V相独立控制单元221、222、223。独立控制单元23具有W相独立控制单元231、232、233。关于独立控制单元22、23，接受来自转换器控制单元25的指令、独立控制单元22和单相交流转换单元112的转换器1121的关系、以及独立控制单元23和单相交流转换单元113的转换器1131的关系等，与前述的独立控制单元21和单相交流转换单元111的转换器1111的关系相同。
无效功率指令值生成单元24根据与交流转换单元主电路10(电力转换装置主电路)由输出端子TU、TV、TW供给电机2的有效功率相关的值，生成用于指定交流转换单元主电路10由输入端子TA、TB、TC输出至交流电源系统PS的无效功率的无效功率指令值。例如，所谓与供给电机2的有效功率相关的值，可以是供给电机2的有效功率的测定值、按照规定的转换式由该有效功率的值计算得到的值、该有效功率的值的近似值等。该有效功率的测定值不限于直接测定的值，还可以是间接测定的值。通过后述的有效功率取得单元取得的值是与供给电机2的有效功率相关的值的一例。关于无效功率指令值生成单元24的详细情况在后面进行说明。
转换器控制单元25根据交流电源系统PS的线间电流，控制对应的单元组转换器的有效功率。另外，转换器控制单元25(无效功率控制单元)根据通过无效功率指令值生成单元24而生成的无效功率指令值，控制与上述的无效功率指令值对应的转换器的无效功率。例如，转换器控制单元25具有线间转换器控制单元251、线间转换器控制单元252和线间转换器控制单元253。关于无效功率控制，线间转换器控制单元251、252、253分别控制独立控制单元21、22、23。关于转换器控制单元25的详细情况在后面进行说明。
逆变器控制部26例如实施基于旋转速度ωFB的速度控制、和基于U相、V相、W相的输出电流Iu、Iv、Iw的电流控制，生成栅极脉冲。逆变器控制部26将所生成的栅极脉冲发送至交流转换单元主电路10，控制交流转换单元主电路10中的各逆变器。也可以是，逆变器控制部26根据针对转换器控制单元25的指令，控制交流转换单元主电路10中的各逆变器的前段的各转换器。关于逆变器控制部26的详细情况在后面进行说明。
有效功率取得单元31具有电流传感器311(电流测定部)、电压传感器312(电压测定部)和有效功率计算单元313。电流传感器311检测U相的输出电流Iu。电压传感器312检测U相的相电压。有效功率计算单元313根据U相的输出电流Iu和U相的相电压计算U相的有效功率Pu。有效功率Pu是通过有效功率取得单元31间接地取得实际的U相的有效功率Puact而得到的。
有效功率取得单元32具有电流传感器321、电压传感器322和有效功率计算单元323。电流传感器321检测V相的输出电流Iv。电压传感器322检测V相的相电压。有效功率计算单元323根据V相的输出电流Iv和V相的相电压计算V相的有效功率Pv。有效功率Pv是通过有效功率取得单元32间接地取得实际的V相的有效功率Pvact而得到的。
有效功率取得单元33具有电流传感器331、电压传感器332和有效功率计算单元333。电流传感器331检测W相的输出电流Iw。电压传感器332检测W相的相电压。有效功率计算单元333根据W相的输出电流Iw和W相的相电压计算W相的有效功率Pw。有效功率Pw是通过有效功率取得单元33间接地取得实际的W相的有效功率Pwact而得到的。
有效功率取得单元31、32、33取得与经由第2三相交流的各相的输出端子TU、TV、TW供给电机2侧的有效功率相关的值。另外，在图1中，从有效功率取得单元31、32、33到逆变器控制部26的接线的记述、和从逆变器控制部26到逆变器的接线的记述被省略了一部分。
电流电压检测电路51检测U相主电路11的输入侧的线间电流IA-BU和线间电压，将其结果提供给线间转换器控制单元251。电流电压检测电路52检测V相主电路12的输入侧的线间电流IB-CU和线间电压，将其结果提供给线间转换器控制单元252。电流电压检测电路53检测W相主电路13的输入侧的线间电流IC-AU和线间电压，将其结果提供给线间转换器控制单元253。关于电流电压检测电路51的详细情况在后面进行说明。另外，电流电压检测电路52、53可以与电流电压检测电路51相同。
另外，除上述的各单元以外，在交流转换单元主电路10还可以设有图1未示出的电流电压检测电路等。
参照图2对有关U相主电路11的电流电压检测电路的一例进行说明。
图2是实施方式的U相主电路11的结构图。
例如，在U相主电路11的输入侧、U相主电路11中的直流链路和U相主电路11的输出侧分别设有电流电压检测电路。前述的有效功率取得单元31是输出侧的电流电压检测电路的一例。U相主电路11例如具有电流电压检测电路1141。
电流电压检测电路1141至少检测U相主电路11、V相主电路12、W相主电路13的直流链路的电压。电流电压检测电路1141例如具有电压传感器11412、11422、11432。另外，电流电压检测电路1141还可以具有未图示的电流传感器。
电压传感器11412检测单相交流转换单元111的直流链路的直流电压VD1。电压传感器11412将检测结果输出至线间转换器控制单元251。例如，也可以是，电压传感器11412通过所具有的电阻以预先设定的规定的比率对U相主电路11的直流链路的直流电压进行分压并输出。
电压传感器11422检测单相交流转换单元112的直流链路的直流电压VD2。电压传感器11422将检测结果输出至线间转换器控制单元251。
电压传感器11432检测单相交流转换单元113的直流链路的直流电压VD3。电压传感器11432将检测结果输出至线间转换器控制单元251。
电流电压检测电路51检测U相主电路11的输入侧的电流和电压。电流电压检测电路51例如具有电流传感器511和电压传感器512。电流传感器511检测经由U相主电路11的变压器1113、1123、1133分别具有的一次绕组而流过的线间电流。由电流传感器511检测的电流是将经由U相主电路11内的变压器1113、1123、1133具有的一次绕组而流过的线间电流相加得到的。
电压传感器512检测U相主电路11的输入侧的线间电压。电流传感器511和电压传感器512将检测结果输出至线间转换器控制单元251。另外，电压传感器512将检测结果输出至PLL电路515。
PLL电路515具有U相PLL电路515a、V相PLL电路515b和W相PLL电路515c。U相PLL电路515a(图中的记述为PLL)例如根据A-B线间电压抽取交流电源系统PS的电压的基本波成分等，生成相位θA-B。相位θA-B与交流电源系统PS的电压的基本波的相位同步。U相PLL电路515a将相位θA-B提供给后述的线间转换器控制单元251(图4)。
图中所示的V相PLL电路515b(图中的记述为PLL)和W相PLL电路515c(图中的记述为PLL)如后面所述分别被用于V相和W相的控制。
另外，尽管省略了详细的说明，但V相主电路12和W相主电路13是与U相主电路11同样地形成的，分别替代U相被分配为V相和W相，对象的相彼此不同。另外，与V相主电路12的控制相关的V相PLL电路515b检测B-C线间电压的相位，生成相位θB-C并提供给线间转换器控制单元252。与W相主电路13的控制相关的W相PLL电路515c检测C-A线间电压的相位，生成相位θC-A并提供给线间转换器控制单元253。相位θA-B、θB-C、θC-A相互存在120度的相位差。
在此，示出了根据各线间电压在单相PLL中生成相位信号的结构，但也可以使用根据三相的相电压检测相位的三相PLL，生成与三个的线间电压对应的三个相位信号θA-B、θB-C、θC-A。此时，当然考虑相电压与线间电压的相位差生成相位信号。
另外，转换器1111例如具有半导体开关元件SD1a-SD1d。例如，半导体开关SD1a-SD1d具有开关元件和与开关元件反向并联连接的二极管。半导体开关SD1a及半导体开关SD1b被串联连接。半导体开关SD1c及半导体开关SD1d被串联连接。分别被串联连接的半导体开关SD1a和SD1b、与半导体开关SD1c和SD1d相互并联连接。半导体开关元件SD1a-SD1d根据来自U相独立控制单元211的栅极脉冲进行控制。
转换器1112例如具有半导体开关元件SD2a-SD2d。例如，半导体开关SD2a-SD2d具有开关元件和与该开关元件反向并联连接的二极管。半导体开关SD2a及半导体开关SD2b被串联连接。半导体开关SD2c及SD2d被串联连接。分别被串联连接的半导体开关SD2a和SD2b、与半导体开关SD2c和SD2d相互并联连接。半导体开关元件SD2根据来自逆变器控制部26的栅极脉冲进行控制。
例如，半导体开关元件SD1a-SD1d、SD2a-SD2d包括IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)、FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)等大功率用开关元件。
图3是实施方式的无效功率指令值生成单元的结构图。
无效功率指令值生成单元24具有乘法器241u、241v、241w、和减法器242ab、242bc、242ca。
乘法器241u对通过有效功率取得单元31取得的有效功率Pu乘以3的平方根的倒数(下面称为
Figure BDA0002199960660000111
)。乘法器241v对通过有效功率取得单元32取得的有效功率Pv乘以
Figure BDA0002199960660000112
乘法器241w对通过有效功率取得单元33取得的有效功率Pw乘以
Figure BDA0002199960660000113
减法器242ab由乘法器241w的运算结果减去乘法器241v的运算结果，并输出其结果的无效功率指令QA-B。减法器242bc由乘法器241u的运算结果减去乘法器241w的运算结果，并输出其结果的无效功率指令QB-C。减法器242ca由乘法器241v的运算结果减去乘法器241u的运算结果，并输出其结果的无效功率指令QC-A。
另外，该图中的有效功率的符号是将由电力转换装置1向电机2(负载)供给有效功率的方向规定为正(+)。同样地，无效功率的符号是将电容性输出规定为正(+)。
例如，从输出端子TV和输出端子TW分别输出的电压，成为相对于输出端子TU(第1相的输出端子)的电压的相位θ延迟了120度和240度的电压。
在上述的情况下，无效功率指令值生成单元24针对输出端子TU的相即U相的有效功率Pu，计算针对与输出端子TV的相即V相对应的多个单相交流转换单元的转换器的无效功率指令值QB-C、和针对与输出端子TW的相即W相对应的多个单相交流转换单元的转换器的无效功率指令值QC-A。另外，所谓与V相对应的多个单相交流转换单元的转换器是指V相主电路12内的多个转换器，具体地是指转换器1211、1221、1231。所谓与W相对应的多个单相交流转换单元的转换器是指W相主电路13内的多个转换器，具体地是指转换器1311、1321、1331。
例如，关于针对输出端子TU的相即U相的有效功率Pu的其它相的无效功率指令值、而且是针对V相主电路12内的多个转换器的无效功率指令值，无效功率指令值生成单元24计算增加了能输出电容性无效功率的功率的无效功率指令值QB-C。另外，关于针对U相的有效功率Pu的其它相的无效功率指令值、而且是针对W相主电路13内的多个转换器的无效功率指令值，无效功率指令值生成单元24计算减少了能输出感应性无效功率的功率的无效功率指令值QC-A。例如，将输出端子TU的相即U相的有效功率Pu称为输出端子TU的有效功率Puact。关于V相和W相，也与U相一样。
以上示例了针对输出端子TU的有效功率Puact(图1)的无效功率指令值的情况，关于针对输出端子TV的有效功率Pvact(图1)的无效功率指令值的情况、和针对输出端子TW的有效功率Pwact(图1)的无效功率指令值的情况，都与上述的针对输出端子TU的有效功率Puact的无效功率指令值的情况一样。
另外，也可以是，无效功率指令值生成单元24生成将通过有效功率取得单元30等取得的有效功率的大小与
Figure BDA0002199960660000121
之积、设为无效功率的大小的无效功率指令值。
图4是实施方式的转换器控制单元的结构图。
转换器控制单元25包括线间转换器控制单元251、252、253。线间转换器控制单元251、252、253控制在各单元组的直流链路中设置的电容器的电压。另外，线间转换器控制单元251、252、253调整在各转换器流过的无效功率。
例如，线间转换器控制单元251根据各单元组的直流链路的电压和无效功率指令值QA-B控制独立控制单元21，由此控制被连接于A-B线间的U相主电路11内的转换器1111、1121、1131。同样地，线间转换器控制单元252根据各单元组的直流链路的电压和无效功率指令值QB-C控制独立控制单元22，由此控制被连接于B-C线间的V相主电路12内的转换器1211、1221、1231(图1)。线间转换器控制单元253根据各单元组的直流链路的电压和无效功率指令值QC-A控制独立控制单元23，由此控制被连接于C-A线间的W相主电路13内的转换器1311、1321、1331(图1)。另外，省略了该图中的V相主电路12和W相主电路13内的各转换器的记述。
下面，示例线间转换器控制单元251，对转换器1111、1121、1131的控制进行说明。
线间转换器控制单元251具有参照波生成部2511、2512、2513、单相dq转换部2514、无效功率控制部2515、直流电压基准生成部2516。
参照波生成部2511根据对应的转换器1111的直流链路的直流电压VD1，生成用于控制转换器1111的参照波。参照波生成部2512根据对应的转换器1121的直流链路的直流电压VD2，生成用于控制转换器1121的参照波。参照波生成部2513根据对应的转换器1131的直流链路的直流电压VD3，生成用于控制转换器1131的参照波。上述的参照波例如是电压波形。关于参照波生成部2511、2512、2513的详细情况在后面进行说明。
单相dq转换部2514对于由电流传感器511供给的电流IA-BF，实施将由PLL515供给的相位QA-B设为基准相位的单相dq转换，计算有效电流IA-Bd和无效电流IA-Bq。所谓单相dq转换，是指将用静止坐标系表示的单相交流转换成具有d轴q轴的旋转坐标系的坐标转换。在此，从交流电源系统PS侧流过转换器的有效电流成分被分配为与相当于转换器的输入的线间电压方向平行的d轴的方向，无效电流成分被分配为与电压方向垂直的q轴的方向。
直流电压基准生成部2516生成直流电压基准VDCref。例如，直流电压基准生成部2516可以根据来自逆变器控制部26的指令，调整预先设定的直流电压基准VDCref的大小。
无效功率控制部2515根据由无效功率指令值生成单元24供给的无效功率指令值QA-B、和通过单相dq转换部2514计算出的无效电流反馈IA-Bq，计算q轴电压基准Vq。无效功率控制部2515发挥作用，以使得对应于无效功率指令值QA-B，流过相对于针对各转换器的输入电压具有90度相位差的电流。
例如，无效功率控制部2515具有运算块2515a、减法器2515b、运算放大器2515c。运算块2515a将由无效功率指令值生成单元24供给的无效电流QA-B与系数KQI相乘，计算无效电流基准IA-Bref。系数KQI例如是将无效功率指令转换成电流指令用的系数。其值根据电源系统的线间电压来规定。
减法器2515b由无效电流基准IA-Bref减去通过单相dq转换部2514计算出的无效电流反馈IA-Bq，计算无效电流误差ΔIA-B。
运算放大器2515c根据无效电流误差ΔIA-B，计算使无效电流反馈IA-Bq等于无效电流基准IA-Bref的q轴电压基准Vq。运算放大器2515c将q轴电压基准Vq提供给参照波生成部2511、2512、2513。
例如，与第一级的单元组对应的参照波生成部2511具有减法器2511a、运算放大器2511b、减法器2511c、运算放大器2511d、单相dq逆转换部2511e。
减法器2511a例如将由直流电压基准生成部2516供给的直流电压基准VDCref作为控制的目标值，由直流电压基准VDCref减去直流链路的直流电压VD1，计算直流电压误差ΔVD1。运算放大器2511b根据直流电压误差ΔVD1，计算使直流链路的直流电压VD1等于直流电压基准VDCref的d轴电流基准Idref1。减法器2511c由d轴电流基准Idref1减去有效电流IA-Bd，计算d轴电流误差ΔId1。运算放大器2511d根据d轴电流误差ΔId1，计算使有效电流IA-Bd等于d轴电流基准Idref1的d轴电压基准Vd1。单相dq逆转换部2511e根据d轴电压基准Vd1和q轴电压基准Vq，实施将由PLL515供给的相位θA-B设为基准相位的单相dq逆转换，计算电压基准信号vref1。单相dq逆转换是与单相dq转换相反的转换。参照波生成部2511将电压基准信号vref1提供给U相独立控制单元211。电压基准信号vref1通过后级的U相独立控制单元211被用作参照波。
例如，由参照波生成部2511控制的U相独立控制单元211具有PWM控制部2111(图中的表述为PWM)、和栅极脉冲生成部2112(图中的表述为GP)。PWM控制部2111将根据电压基准信号vref1和规定的载波信号进行了PWM转换的脉冲提供给栅极脉冲生成部2112。栅极脉冲生成部2112将根据所提供的脉冲生成的栅极脉冲GP1111提供给转换器1111。
与第二级的单元组对应的参照波生成部2512同样地具有减法器2512a、运算放大器2512b、减法器2512c、运算放大器2512d、单相dq逆转换部2512e。参照波生成部2512根据对应的转换器的直流链路的直流电压VD2，生成用于控制转换器1121的电压基准信号vref2。参照波生成部2512将电压基准信号vref2提供给U相独立控制单元212。
由参照波生成部2511控制的U相独立控制单元212具有PWM控制部2121和栅极脉冲生成部2122。U相独立控制单元212与U相独立控制单元211的不同之处在于，根据成为参照波的电压基准信号vref2生成栅极脉冲GP1121，将栅极脉冲GP1121提供给转换器1121，其它与前述的U相独立控制单元211相同。
与第三级的单元组对应的参照波生成部2513同样地具有减法器2513a、运算放大器2513b、减法器2513c、运算放大器2513d、单相dq逆转换部2513e。参照波生成部2513根据对应的转换器的直流链路的直流电压VD3，生成用于控制转换器1131的电压基准信号vref3。参照波生成部2513将电压基准信号vref3提供给U相独立控制单元213。
由参照波生成部2511控制的U相独立控制单元213具有PWM控制部2131和栅极脉冲生成部2132。U相独立控制单元213与U相独立控制单元211的不同之处在于，根据成为参照波的电压基准信号vref3生成栅极脉冲GP1131，将栅极脉冲GP1131提供给转换器1131，其它与前述的U相独立控制单元211相同。
在实际的装置中，各单元组中的直流链路的电压不同，因而直流电压VD1和直流电压VD2和直流电压VD3彼此不同。由此，d轴电流基准Idref1、d轴电流基准Idref2、d轴电流基准Idref3成为彼此不同的值，d轴电压基准Vd1、d轴电压基准Vd2、d轴电压基准Vd3成为彼此不同的值，最终使电压基准信号vref1、电压基准信号vref2、电压基准信号vref3成为不同的值。根据以上所述，各单元组的状况彼此不同，因而单独控制各单元组的独立控制单元按照每个单元组单独进行动作。
上述的图4所示的转换器控制单元25控制无效电流的相位，使得在无效功率指令QA-B为正(+)的情况下，流过比转换器的输入电压提前了90度相位的电流，在为负(-)的情况下，流过延迟了90度相位的电流。
更具体地，转换器控制单元25进行控制，使得在输出电容性无效功率时，使转换器输出比交流电源系统PS的电压稍高的交流电压。转换器控制单元25进行控制，使得在输出感应性无效功率时，使转换器输出比交流电源系统PS的电压稍低的电压。
电力转换装置1通过下述的控制，即使是由输出端子TU、TV、TW输出的有效功率在三相之间不平衡(imbalance)时，也能够由交流电源系统PS接受平衡的有效功率。
参照图1和图5对实施方式的各转换器的控制进行说明。
图5是用于说明实施方式的转换器的控制的矢量图。下面示出的运算是矢量运算。
另外，在下面的说明中，为了简化说明，假设电力转换装置1中的转换损耗较小，并假设电力转换装置1的输出侧的有效功率和由交流电源系统PS侧供给的有效功率大致相等。在适用于实际的电力转换装置1的情况下，还可以考虑电力转换装置1的转换损耗进行规定，使得电力转换装置1的交流电源系统PS侧的有效功率比输出侧的有效功率稍大。
如前述的图1所示，假设由三相交流输出中的U相向电机2供给有效功率Puact。该有效功率Puact是从电源系统PS侧的A-B线间通过与输出端子U相连接的单元组供给的。此时，转换器1111、1121、1131进行动作，由此与有效功率Puact相当的电流IA-BU流过交流电源系统PS侧的变压器1113、1123、1133的一次绕组。该电流成为A-B线间的线间电流。
在此，假设实际供给的有效功率Puact与算术地得到的有效功率Pu相等。并且，将交流电源系统PS侧的A-B线间电压的大小设为VLL。电流IA-BU的大小能够通过将有效功率Pu除以线间电压VLL得到。式(1)表示该关系。
|IA-BU|＝Pu/VLL (1)
电流IA-BU是在对电机2供给有效功率的方向流过的电流，因而如图5所示，A-B线间电流IA-BU的矢量的方向是与A-B线间电压的矢量的方向相同的方向。在这种情况下，电力转换装置1对被连接于B-C线间的单元组的转换器进行控制，使得在B-C线间流过将IA-BU的大小与
Figure BDA0002199960660000171
相乘得到的大小的电流IB-CU。
另外，假设在B-C线间流过的上述的电流矢量与B-C线间电压的方向垂直。上述的电流矢量的方向是相对于B-C线间电压提前了90度的方向，以便使因该电流和B-C线间电压形成的无效功率成为电容性的。在这种情况下，例如电力转换装置1的线间转换器控制单元252进行控制，使在B-C线间流过其
Figure BDA0002199960660000172
的大小的线间电流IB-CU，并输出电容性无效功率。
另外，控制部20控制被连接于C-A线间的单元组的转换器1311、1321、1331，使得电力转换装置1在C-A线间流过将IA-BU的大小乘以
Figure BDA0002199960660000173
得到的大小的电流IC-AU。并且，在C-A线间流过的上述的电流矢量的方向与C-A线间电压的矢量的方向垂直。控制部20使上述的电流矢量的方向成为相对于C-A线间电压延迟90度的方向，使得因上述的电流和B-C线间电压形成的无效功率成为感应性的。在这种情况下，例如电力转换装置1的线间转换器控制单元253进行控制，使在C-A线间流过其
Figure BDA0002199960660000174
的大小的线间电流IC-AU，并输出感应性无效功率。
电力转换装置1中的各单元组的转换器是电压型自励转换器，因而电力转换装置1能够在转换器的额定容量的范围内相对于有效功率单独地控制无效功率。因此，假设输入端子TB-TC间或者TC-TA间的有效功率是0时，也能够控制输入端子TB-TC间或者TC-TA间的无效功率。
另外，交流电源系统PS的各相的电流(相电流)能够通过基于线间电流的测定值的下述的矢量运算(减法运算)而得到。
首先，A相电流IA能够使用(IA-BU)和(IC-AU)这两个矢量表示。根据矢量的减法运算的结果，A相电流IA为((IA-BU)-(IC-AU))。由这两个矢量构成顶点的角度达到120度的等腰三角形的两条边。图5表示其状态。两个矢量的减法运算结果的A相电流IA的方向形成为，相对于A-B线间电压的方向成为向延迟的方向倾斜30度的矢量、且与交流电源系统PS的A相的相电压相同的方向。
另外，由A相电流IA和C-A间线电流IC-AU构成等腰三角形的长度相等的两条边，因而A相电流IA的大小与C-A间线电流IC-AU的大小相等，达到A-B线间电流IA-BU的大小的
Figure BDA0002199960660000181
由于相电压和相电流的方向相同，因而将电流和电压相乘得到的功率全部是有效功率。另外，相电压VA的大小是线间电压的大小的
Figure BDA0002199960660000182
A相电流IA的大小也是
Figure BDA0002199960660000183
因而交流电源系统PS的A相的有效功率达到输出端子TU(U相)的有效功率Pu的(1/3)。
与A相的情况一样，B相电流IB为((IB-CU)-(IA-BU))。使用图5所示的矢量运算(减法运算)和等腰三角形的关系，能够规定B相电流IB。B相电流IB成为与交流电源系统PS的B相的相电压VB相同的朝向，其大小达到A-B线间电流IA-BU的大小的
Figure BDA0002199960660000184
并且，交流电源系统PS的B相的有效功率与A相一样达到输出端子TU(U相)的有效功率Pu的(1/3)。
与A相的情况一样，C相电流IC为((IC-AU)-(IB-CU))。由这两个矢量构成如图5所示的正三角形的两条边。因此，如图5所示，IC成为与交流电源系统PS的C相的电压VC相同的朝向，其大小与C-A线间电流IC-AU及B-C线间电流IB-CU的大小相等。即，达到IA-BU的值的
Figure BDA0002199960660000185
Figure BDA0002199960660000186
因此，交流电源系统PS的C相的有效功率与A相、B相一样达到输出端子TU(U相)的有效功率Pu的(1/3)。
这样，交流电源系统PS的各相的电流的大小相等，并且各相的电流的朝向成为与各相电压相同的朝向，因而在从交流电源系统观察时达到功率因数1，使仅供给有效功率。另外，交流电源系统PS的各相的有效功率达到输出端子的有效功率Pu的(1/3)，而且有效功率的三相平衡。
尽管在图中没有表示，但在由V相和W相的输出端子输出有效功率的情况，如下面的说明所示，能够得到与U相的情况相同的效果。
例如，假设由输出端子TV(V相)输出有效功率Pvact，此时通过有效功率取得单元32取得有效功率Pv。如果有效功率Pvact和有效功率Pv相等，则供给有效功率Pvact用的B-C线间电流IB-CV的大小是|IB-CV|＝Pv/VLL。电力转换装置1的线间转换器控制单元253进行控制，使得在C-A线间流过其
Figure BDA0002199960660000191
的大小的线间电流IC-AV，并输出电容性无效功率。并且，电力转换装置1的线间转换器控制单元251进行控制，使得在A-B线间流过相同大小的电流IA-BV，并输出感应性无效功率。
假设由输出端子TW(W相)输出有效功率Pwact，此时通过有效功率取得单元32取得有效功率Pw。如果有效功率Pwact和有效功率Pw相等，则供给有效功率Pwact用的C-A线间电流IC-AW的大小是|IC-AW|＝Pw/VLL。电力转换装置1的线间转换器控制单元251进行控制，使得在A-B线间流过其
Figure BDA0002199960660000192
的大小的线间电流IA-BW，并输出电容性无效功率。并且，电力转换装置1的线间转换器控制单元252进行控制，使得在B-C线间流过相同大小的电流IB-CW，并输出感应性无效功率。
通过按照以上所述进行控制，无论在上述的哪种情况下，都能够与有关输出端子TU(U相)的说明一样地，使交流电源系统PS的各相的电流的大小相等，并且使各相的电流的朝向成为与各相电压相同的朝向，因而达到仅功率因数1的有效功率。另外，各相的有效功率达到输出端子的有效功率的(1/3)，并且三相平衡。
在由输出端子TU、TV、TW分别同时输出Puact、Pvact、Pwact的有效功率的情况下，通过使用叠加原理，在交流电源系统PS侧的各线间输出通过下面的运算而得到的无效功率，使交流电源系统PS侧的各相的有效功率达到((Pu+Pv+Pw)/3)，由此能够实现平衡。
下面的式(2)表示各线间电流。在式(2)中，+符号表示与电容性无效功率相当的电流，-符号表示与感应性无效功率相当的电流。
Figure BDA0002199960660000193
线间的无效功率(线间无效功率)能够通过将线间电流与线间电压相乘而得到，因而各个线间无效功率的大小形成为下面的式(3)所示的关系。
A-B线间无效功率
Figure BDA0002199960660000194
B-C线间无效功率
Figure BDA0002199960660000201
C-A线间无效功率
Figure BDA0002199960660000202
……(3)
因此，如前述的图3所示，无效功率指令值生成单元24能够根据电力转换装置1的输出端子的有效功率Puact、Pvact、Pwact的测定值Pu、Pv、Pw，计算用于规定交流电源系统PS侧的无效功率的无效功率指令值。
另外，在从输出端子TU、TV、TW输出的有效功率Puact、Pvact、Pwact已平衡的情况下，使交流电源系统PS侧的有效功率Puact、Pvact、Pwact平衡用的无效功率可以是零。由上述的式(3)导出的值同样也成为零。使用了上述的矢量的几何学分析的结果和上述的式(3)的数值分析结果取得整合。
根据上述的实施方式，由交流电源系统PS侧的单相交流转换单元111、112、113、单相交流转换单元121、122、123和单相交流转换单元131、132、133形成相对于交流电源系统PS的三角形连接型负载，单相交流转换单元111、112、113的输入端子连接于第1三相交流的A相和B相的线间(A-B)，单相交流转换单元121、122、123连接于第1三相交流的B相和C相的线间(B-C)，单相交流转换单元131、132、133连接于第1三相交流的C相和A相的线间(C-A)。至少由单相交流转换单元111、112、113形成各自的输出端子被相互串联连接的第1组。由单相交流转换单元121、122、123形成各自的输出端子被相互串联连接的第2组。由单相交流转换单元131、132、133形成各自的输出端子被相互串联连接的第3组。由上述的第1组、和与第1组不同的第2组和第3组形成星形连接型的电源的各相。
控制部20中的有效功率取得单元31、32、33取得与由电机2侧的第2三相交流的输出供给所述负载侧的有效功率相关的值。无效功率指令值生成单元24根据通过有效功率取得单元31、32、33取得的与有效功率相关的值，生成用于指定由交流电输入端子TA、TB、TC输出至交流电源系统PS的无效功率的无效功率指令值。无效功率指令值生成单元24控制被供给无效功率指令值的转换器的无效功率。由此，电力转换装置1能够减轻电力转换装置1的负载侧被供给的有效功率的各相间的不平衡对交流电源系统PS侧的影响。
(第1实施方式的第1变形例)
对第1实施方式的第1变形例进行说明。
在第1实施方式中说明了根据电力转换装置1的输出端子的有效功率进行控制的事例。在本变形例中说明的事例，替代输出端子的有效功率，根据经由各单元组的直流链路传递的直流电力计算有效功率，根据该有效功率进行控制。
图6是对第1实施方式的第1变形例的有效功率的计算进行说明的图。图6所示的范围与输出端子TU(U相)相关。
上述第1实施方式的电力转换装置1具有有效功率计算单元313、323、333，替代这些单元，变形例的电力转换装置1具有电流电压检测电路1141A、1142A、1143A。电流电压检测电路1141A、1142A、1143A是有效功率计算单元的一例。
电流电压检测电路1141A具有电流传感器11411、11421、11431、有效功率计算单元11413、11423、11433、和加法器1144(加法单元)。
电流传感器11411检测在单相交流转换单元111的直流链路中流过的电流。电流传感器11411和电压传感器11412将检测结果输出至有效功率计算单元11413。有效功率计算单元11413根据由电压传感器11412检测出的直流电压和由电流传感器11411检测出的直流电流，计算由单相交流转换单元111进行转换后的功率，将该功率作为有效功率Pu1。
电流传感器11421检测在单相交流转换单元112的直流链路中流过的电流。电流传感器11421和电压传感器11422将检测结果输出至有效功率计算单元11423。有效功率计算单元11423根据由电压传感器11422检测出的直流电压和由电流传感器11421检测出的直流电流，计算由单相交流转换单元112进行转换后的功率，将该功率作为有效功率Pu2。
电流传感器11431检测在单相交流转换单元113的直流链路中流过的电流。电流传感器11431和电压传感器11432将检测结果输出至有效功率计算单元11433。有效功率计算单元11433根据由电压传感器11432检测出的直流电压和由电流传感器11431检测出的直流电流，计算由单相交流转换单元113进行转换后的功率，将该功率作为有效功率Pu3。
例如，电流传感器11411被设于在单相交流转换单元111的直流链路中、比电容器1114与直流链路连接的连接点靠逆变器1112侧的位置。在这种情况下，电流传感器11411测定从电容器1114流过逆变器1112的直流电流。关于电流传感器11421和电流传感器11431，也和电流传感器11411一样。
加法器44将上述的有效功率Pu1和有效功率Pu2和有效功率Pu3相加，将其和作为输出端子的有效功率Pu进行输出。
关于输出端子TV(V相)和输出端子TW(W相)的情况，也和输出端子TU(U相)的情况一样，电流电压检测电路1142A计算输出端子TV的有效功率Pv。电流电压检测电路1143A计算输出端子TW的有效功率Pw。无效功率指令值生成单元24根据上述的有效功率Pu、Pv、Pw生成无效功率指令值QA-B、QB-C、QC-A(图1)。
根据该变形例，即使是根据通过直流链路输送的功率的测定值计算输出端子的有效功率Pu、Pv、Pw的情况下，也发挥与第1实施方式相同的效果。
另外，用于配置电流传感器11411、电流传感器11421和电流传感器11431的位置，不限于上述的图6所示的位置，也可以是，将电流传感器11411配置在Alt1的位置，将电流传感器11421配置在Alt2的位置，将电流传感器11431配置在ALt3的位置。
例如，U相主电路11的直流链路中的Alt1的位置是比电容器1114与直流链路连接的连接点靠转换器1111侧的位置。在这种情况下，电流传感器11411测定从转换器1111流过电容器1114的直流电流。关于电流传感器11421和电流传感器11431，也和电流传感器11411一样。
(第1实施方式的第2变形例)
对第1实施方式的第2变形例进行说明。本变形例与第1变形例一样，有效功率的计算方法与实施方式不同。下面将要说明的事例，根据各单元组的交流电源系统PS侧的线间电压和线间电流计算有效功率，根据该有效功率进行控制。
图7是对第1实施方式的第2变形例的有效功率的计算进行说明的图。
图7所示的电流电压检测电路51A相对于前述的电流电压检测电路51，至少还具有有效功率计算单元513。有效功率计算单元513是替代前述的有效功率计算单元313的单元。
在本变形例中，例如替代前述的图1所示的电流传感器311、电压传感器312和有效功率计算单元313，使用电流传感器511、电压传感器512和有效功率计算单元513。对电压传感器512和电流传感器511的输出目标追加了有效功率计算单元513。
电流电压检测电路51A是适用于U相主电路11的有效功率取得单元的一例。关于V相主电路12和W相主电路13，与适用于U相主电路11的电流电压检测电路51A一样，将电流电压检测电路52、53变更为电流电压检测电路52A、53A即可。
根据本变形例，能够根据交流电源系统PS侧的线间电压和线间电流计算从交流电源系统PS朝向电机2的有效功率。即使是按照以上所述改变测定有效功率的位置时，也发挥与第1实施方式相同的效果。
(第2实施方式)
对第2实施方式进行说明。
在第1实施方式中说明了根据电力转换装置1的电压和电流的测定值计算功率(有效功率)，根据所计算出的功率(有效功率)进行控制的事例。在本变形例中，替代该事例，说明使用逆变器的控制用的电压基准作为电压计算估计功率，根据估计功率进行控制的事例。
图8是实施方式的逆变器控制部26A的结构图。
逆变器控制部26A例如具有积分器261、dq转换单元262、q轴电流基准生成部263、d轴电流基准生成部264、减法器265q、q轴电流调整部266q、减法器265d、d轴电流调整部266d、dq逆转换单元267V、PWM控制部268V。以上结构与逆变器控制部26的结构相当。
逆变器控制部26A还具有dq逆转换单元267I和有效功率计算单元269。
首先，从与逆变器控制部26相同的结构进行说明。
积分器261对速度反馈值ωFB进行积分，并生成相位θ。
dq转换单元262对由电流传感器311、321、331供给的输出电流Iu、Iv、Iw，将其坐标转换成相对于uvw轴静止坐标系的u轴旋转了相位θ得到的旋转坐标系(dq轴坐标系)。dq转换单元262输出q轴电流反馈值iqFB和d轴电流反馈值idFB。
q轴电流基准生成部263根据速度基准ω、速度反馈值ωFB和电压基准Vref，生成电机2的转矩电流即q轴电流基准iqref。速度基准ωref是电机2的旋转速度的目标值，其值由上位装置来指定。电压基准Vref用于规定逆变器输出的电压电平。电压基准Vref的值可以由上位装置来指定，也可以是预先设定的规定的值。
例如，q轴电流基准生成部263具有减法器263a、速度调整部263b和除法器263c。减法器263a由速度基准ωref减去从速度传感器2S输出的速度反馈值ωFB，计算速度误差Δω。速度调整部263b通过基于速度误差Δω的PI运算，计算请求转矩基准τ。除法器263c将请求转矩基准τ除以电压基准Vref，将其商作为q轴电流基准iqref进行输出。
减法器265q由q轴电流基准iqref减去q轴电流反馈值iqFB，计算q轴电流误差Δiq。q轴电流调整部266q通过基于q轴电流误差Δiq的PI运算，计算q轴电压基准vqref。
d轴电流基准生成部264通过基于速度反馈值ωFB的规定的运算，生成d轴电流基准idref。
减法器265d由d轴电流基准idref减去d轴电流反馈值idFB，计算d轴电流误差Δid。d轴电流调整部266d通过基于d轴电流误差Δid的PI运算，计算d轴电压基准vdref。
dq逆转换单元267V对q轴电压基准vqref和d轴电压基准vdref实施将相位θ设为基准相位的dq逆转换。dq逆转换是指通过dq转换单元262进行的dq转换的逆转换。dq逆转换单元267V通过dq逆转换，计算逆变器电压基准vuref、vvref、vwref。逆变器电压基准vuref、vvref、vwref是逆变器控制中的电压基准信号的一例。
PWM控制部268V例如对逆变器电压基准vuref、vvref、vwref，根据规定的载波信号分别实施PWM转换，将通过PWM转换而生成的栅极脉冲提供给各逆变器。
例如，PWM控制部268V将通过基于逆变器电压基准vuref的PWM转换而生成的栅极脉冲提供给交流转换单元主电路10中的逆变器1112、1122、1132(图1)。PWM控制部268V将通过基于逆变器电压基准vvref的PWM转换而生成的栅极脉冲提供给交流转换单元主电路10中的逆变器1212、1222、1232(图1)。PWM控制部268V将通过基于逆变器电压基准vwref的PWM转换而生成的栅极脉冲提供给交流转换单元主电路10中的逆变器1312、1322、1332(图1)。
逆变器控制部26A通过基于逆变器电压基准vwref的电压控制型PWM控制，控制上述的各逆变器。
以上是与前述的逆变器控制部26相同的结构。
逆变器控制部26A利用下述的结构计算有效功率Pu、Pv、Pw的估计值。
dq逆转换单元267I对q轴电流基准iqref和d轴电流基准idref，实施将相位θ设为基准相位的dq逆转换。dq逆转换单元267I通过上述的dq逆转换，计算逆变器电流基准iuref、ivref、iwref。
有效功率计算单元269根据通过dq逆转换单元267V计算出的逆变器电压基准vuref、vvref、vwref、和通过dq逆转换单元267I计算出的逆变器电流基准iuref、ivref、iwref，分别计算有效功率Pu、Pv、Pw。
例如，有效功率计算单元269具有乘法器2691、2692、2693。乘法器2691将逆变器电压基准vuref和逆变器电流基准iuref相乘，计算有效功率Pu。乘法器2692将逆变器电压基准vvref和逆变器电流基准ivref相乘，计算有效功率Pv。乘法器2693将逆变器电压基准vwref和逆变器电流基准iwref相乘，计算有效功率Pw。
有效功率计算单元269将计算出的有效功率Pu、Pv、Pw提供给无效功率指令值生成单元24。
按照以上所述，逆变器控制部26A根据电压基准Vref将基于速度基准ωref和反馈值ωFB的速度控制的结果标准化，生成q轴电流基准iqref。逆变器控制部26A根据速度反馈值ωFB生成d轴电流基准idref。另外，逆变器控制部26根据q轴电流基准iqref、d轴电流基准idref、和作为反馈信号的U相、V相、W相的输出电流Iu、Iv、Iw实施电流控制。逆变器控制部26按照根据电流控制的结果而生成的栅极脉冲，控制交流转换单元主电路10的逆变器。
按照以上所述，逆变器控制部26A得到规定三相的逆变器的输出电压的逆变器电压基准vuref、vvref、vwref，以便用于PWM控制中。逆变器控制部26A还得到估计了三相的逆变器的输出电流的逆变器电流基准iuref、ivref、iwref，以便得到有效功率的估计值。实际的交流转换单元主电路10的各逆变器的电压和电流被控制成追随上述的逆变器电压基准vuref、vvref、vwref和逆变器电流基准iuref、ivref、iwref。根据这些信号能够运算各相的逆变器的有效功率。如上所述，逆变器控制部26A不需使用电压的测定值，即可计算有效功率Pu、Pv、Pw。
(第3实施方式)
对第3实施方式进行说明。
在第1实施方式中说明了对电力转换装置1的多个单元组中的各个单元组，从交流电源系统PS侧起按照变压器、转换器、逆变器的顺序进行配置，对其变压器的一次绕组进行三角形连接的事例。在本变形例中，单元组的主电路包括绝缘型的DC/DC转换器(间接直流转换装置)。对适用、并变更了配置的顺序的事例进行说明。
图9表示实施方式的电力转换装置1A的主电路结构的一例。图9是实施方式的电力转换装置1A的结构图。
电力转换装置1A例如替代交流转换单元主电路10和控制部20，具有交流转换单元主电路10A和控制部20A。
交流转换单元主电路10A例如具有U相主电路11A、V相主电路12A、W相主电路13A。U相主电路11A具有单相交流转换单元111A、112A、113A。V相主电路12A例如具有单相交流转换单元121A、122A、123A。W相主电路13A例如具有单相交流转换单元131A、132A、133A。单相交流转换单元111A-113A、121A-123A、131A-133A是同样形成的单元组的一例，与前述的单相交流转换单元100相当。将这些单元统称为单相交流转换单元100A。
另外，U相主电路11A、V相主电路12A及W相主电路13A对应于U相主电路11、V相主电路12及W相主电路13。
例如，在U相主电路11A中，单相交流转换单元111A替代单相交流转换单元111的变压器1113，具有DC/DC转换器1115。同样地，单相交流转换单元112A替代变压器1123，具有DC/DC转换器1125。单相交流转换单元113A替代变压器1133，具有DC/DC转换器1135。
在V相主电路12A中，单相交流转换单元121A替代单相交流转换单元121的变压器1213，具有DC/DC转换器1215。同样地，单相交流转换单元122A替代变压器1223，具有DC/DC转换器1225。单相交流转换单元123A替代变压器1233，具有DC/DC转换器1235。
在W相主电路13A中，单相交流转换单元131A替代单相交流转换单元131的变压器1313，具有DC/DC转换器1315。同样地，单相交流转换单元132A替代变压器1323，具有DC/DC转换器1325。单相交流转换单元133A替代变压器1333，具有DC/DC转换器1335。
控制部20A替代前述的控制部20的逆变器控制部26，具有逆变器控制部26B。
参照图10，对单相交流转换单元100A的一例进行说明。图10是实施方式的U相主电路11A的结构图。
U相主电路11A例如具有单相交流转换单元111A、单相交流转换单元112A、单相交流转换单元113A。单相交流转换单元111A至少具有转换器1111、逆变器1112、DC/DC转换器1115。
DC/DC转换器1115具有绝缘型DC/DC转换器。DC/DC转换器1115是绝缘单元的一例。DC/DC转换器1115在单相交流转换单元111中被配置在转换器1111和逆变器1112之间。
例如，DC/DC转换器1115具有第1转换器1115a(DC/AC转换器)、高频链路1115b、第2转换器1115c、电容器1115d、电容器1115e、电压传感器1115f、电压传感器1115g、电流传感器1115h、电流传感器1115i、控制电路1115j、输入端子1115k、1115l、输出端子1115m、1115n、和独立控制单元1115o、1115p。
第1转换器1115a将基于通过转换器1111被转换后的直流电的直流电(第1直流电)，通过后述的控制电路1115j的控制而转换成第3单相交流电，输出至高频链路1115b。在第1转换器1115a的输入端子k、l之间设有使转换器1111的输出变平滑的电容器1115d。另外，第3单相交流电的基本波的频率比商用的交流电的基本波的频率高。
例如，第1转换器1115a与前述的逆变器1112一样具有多个半导体开关。在第1转换器1115a的半导体开关设有与半导体开关分别并联连接的电容器。
高频链路1115b包括具有一次绕组和二次绕组的变压器。高频链路1115b还可以具有与一次绕组串联连接的电抗器(未图示)、和与二次绕组串联连接的电抗器(未图示)。在下面的说明中省略上述的电抗器的说明。高频链路1115b的一次绕组连接于第1转换器1115a的输出端子之间。高频链路1115b的二次绕组连接于第2转换器1115c的输入端子之间。高频链路1115b将第1转换器1115a和后述的第2转换器1115c之间绝缘并传递电力。通过高频链路1115b所传递的单相的交流电是基于第1单相交流电的单相的交流电的一例。例如，设上述的变压器的绕线比为1。
第2转换器1115c通过后述的控制电路1115j的控制，将通过高频链路1115b所传递的单相的交流电转换成直流电(第2直流电)进行输出。在第2转换器1115c的输出端子1115m、n之间设有平滑用的电容器1115e。
例如，第2转换器1115c与前述的转换器1111一样具有多个半导体开关。在第2转换器1115c的半导体开关设有并联连接的电容器。
按照以上所述形成的DC/DC转换器1115具有基于高频链路1115b的作用的绝缘性。
电压传感器1115f检测第1转换器1115a的输入端子1115k、l之间的电压。输入端子1115k、l与第1直流链路连接。电压传感器1115f检测输入端子1115k、l之间的电压作为第1直流链路的电压。另外，电压传感器1115f替代前述的电压传感器11412，检测U相主电路11A的第1直流链路的直流电压VD1。
电压传感器1115g检测第2转换器1115c的输出端子1115m、n之间的电压。输出端子1115m、n与第2直流链路连接。电压传感器1115g检测输出端子1115m、n之间的电压作为第2直流链路的电压。
电流传感器1115h例如被设于转换器1111和第1直流链路中的电容器1115d的连接点之间，检测在转换器1111和第1直流链路中的电容器1115d的连接点之间流过的电流。电流传感器1115h检测的电流与在第1直流链路的正极(第1极)流过的电流相当。
电流传感器1115i例如在第2直流链路的第1极中被设于电容器1115e的连接点和逆变器1112之间，检测在第2直流链路的第1极中的电容器1115e的连接点和逆变器1112之间流过的电流。电流传感器1115i检测的电流与在第2直流链路的正极(第1极)流过的电流相当。
控制电路1115j根据电压传感器1115f、1115g的检测结果、电流传感器1115h、1115i的检测结果、和用于转换期望的直流电的指令，控制第1转换器1115a和第2转换器1115c。另外，在图10中，对控制电路1115j和电压传感器1115f、1115g和电流传感器1115h、1115i之间的连接的表述省略了一部分。
DC/DC转换器1115的输入的电容器1115d的直流电压与前述的实施例一样，通过转换器1111被控制成达到期望的直流电压的目标值。控制电路1115j控制DC/DC转换器1115通过高频链路1115b输送的有效功率，使得第2转换器1115c的输出电压达到目标值。
具体地，例如控制电路1115j设定供给第1转换器1115a和第2转换器1115c的栅极脉冲的脉宽α、β，使得第1转换器1115a生成的高频电压的实效值和第2转换器1115c生成的高频电压的实效值一致。控制电路1115j设定两个高频电压的相位差θHFL，使得从第1直流链路向第2直流链路流过期望的直流电。控制电路1115j生成基于所设定的脉宽α、β和相位差θHFL的控制信号φ1、φ2。控制电路1115j将所设定的控制信号φ1发送给独立控制单元1115o，通过独立控制单元1115o控制第1转换器1115a。控制电路1115j将所设定的控制信号φ2发送给独立控制单元1115p，通过独立控制单元1115p控制第2转换器1115c。
独立控制单元1115o、1115p例如具有未图示的PWM控制部和栅极脉冲生成部。上述的PWM控制部和栅极脉冲生成部可以与前述的U相独立控制单元211中的PWM控制部2111和栅极脉冲生成部2112一样。另外，独立控制单元1115o、1115p以与控制电路1115j之间被电绝缘的状态、与控制电路1115j可以通信地进行连接。
有关单相交流转换单元111A内的主电路的各单元的连接如下所述。例如，单相交流转换单元111A的输入端子Ti_111A兼做转换器1111的输入端子。DC/DC转换器1115的输入端子1115k、l经由第1直流链路与转换器1111的输出端子连接。逆变器1112的输入端子经由第2直流链路与DC/DC转换器1115的输出端子1115m、n连接。逆变器1112的输出端子兼做单相交流转换单元111A的输出端子To_111A。
在U相主电路11A的情况下，在单元组内设置的绝缘单元的位置与前述的U相主电路11不同。在U相主电路11A中，在转换器1111和逆变器1112之间设有DC/DC转换器1115，转换器1111和逆变器1112被绝缘。图中示出的U相独立控制单元211A、212A、213A和转换器控制单元25之间被绝缘且可通信地连接。关于与V相主电路12A对应地设置的V相独立控制单元221A、222A、223A、和与W相主电路13A对应地设置的W相独立控制单元231A、232A、233A，也和U相主电路11的情况一样。
控制电路1115j对由电压传感器1115f供给的U相主电路11A的第1直流链路的直流电压VD1进行中继，并输出至线间转换器控制单元251的参照波生成部2511。实施方式的线间转换器控制单元251接受该直流电压VD1，通过参照波生成部2511生成参照波。另外，电压传感器1115f、1125f、1135f替代前述的图4中的电压传感器11412、11422、11434，分别检测直流电压VD1、VD2、VD3。控制电路1115j、1125j、1135j中继直流电压VD1、VD2、VD3并提供给转换器控制单元25。
以上作为一例，示出了U相主电路11A的单相交流转换单元111A。
单相交流转换单元112A至少具有转换器1121、逆变器1122和DC/DC转换器1125。
例如，DC/DC转换器1125具有第1转换器1125a、高频链路1125b、第2转换器1125c、电容器1125d、电容器1125e、电压传感器1125f、电压传感器1125g、电流传感器1125h、电流传感器1125i、控制电路1125j、输入端子1125k、1125l、输出端子1125m、1125n、和独立控制单元1125o、1125p。至少具有第1转换器1125a、高频链路1125b、第2转换器1125c的DC/DC转换器1125是DC/DC转换器的一例。
单相交流转换单元113A至少具有转换器1131、逆变器1132和DC/DC转换器1135。
例如，DC/DC转换器1135具有第1转换器1135a、高频链路1135b、第2转换器1135c、电容器1135d、电容器1135e、电压传感器1135f、电压传感器1135g、电流传感器1135h、电流传感器1135i、控制电路1135j、输入端子1135k、1135l、输出端子1135m、1135n、和独立控制单元1135o、1135p。
单相交流转换单元112A和单相交流转换单元113A是与单相交流转换单元111A同样形成的。关于单相交流转换单元112A和单相交流转换单元113A的详细情况，参照单相交流转换单元112A的说明。
以上的说明主要是关于U相主电路11A的，但对于V相主电路12A和W相主电路13A也是一样的。
上述以外的说明参照前述的电力转换装置1的说明。电力转换装置1A通过与前述的电力转换装置1相同的控制，能够转换期望的功率。
根据实施方式，通过使用DC/DC转换器1115将电力转换装置1A的输入侧和输出侧绝缘，提供绝缘型的电力转换装置1A。电力转换装置1A通过单相交流转换单元111A-113A、单相交流转换单元121A-123A和单相交流转换单元131A-133A的组合，将交流电源系统PS侧的连接设为三角形连接，由此能够进行第1实施方式所示的方法的无效功率控制，即使是来自电力转换装置1A的输出端子的有效功率在三相之间不平衡(imbalance)时，也能够从交流电源系统PS接受平衡的有效功率。
(第3实施方式的第1变形例)
对第3实施方式的第1变形例进行说明。
在第3实施方式中说明了将电力转换装置1A的输出端子TU、TV、TW的有效功率用于控制中的事例。本变形例的电力转换装置1B替代该有效功率，将经由各单元组的第1直流链路传递的直流电力用于控制中。下面，对此进行说明。
图11是对有关第3实施方式的第1变形例的电力转换装置1B的有效功率的计算进行说明的图。图11所示的范围是将电力转换装置1B中与有效功率的计算相关的部分示意化得到的。
电力转换装置1B替代前述的U相主电路11A、V相主电路12A和W相主电路13A，具有U相主电路11B、V相主电路12B和W相主电路13B。U相主电路11B相对于U相主电路11A还具有例如加法器1144A。U相主电路11B、V相主电路12B和W相主电路13B中除与有效功率的计算相关的范围以外，与U相主电路11A、V相主电路12A和W相主电路13A相同。
本变形例的U相主电路11B为了计算U相的有效功率，利用U相主电路11B中的电压传感器1115f和电流传感器1115h的组、电压传感器1125f和电流传感器1125h的组、电压传感器1135f和电流传感器1135h的组。
控制电路1115j将通过电压传感器1115f检测出的第1直流链路的直流电压VD1和通过电流传感器1115h检测出的直流电流相乘，计算由DC/DC转换器1115A进行转换后的功率。将所计算出的功率称为有效功率Pu1。
控制电路1125j将通过电压传感器1125f检测出的第1直流链路的直流电压VD2和通过电流传感器1125h检测出的直流电流相乘，计算由DC/DC转换器1125A进行转换后的功率。将所计算出的功率称为有效功率Pu2。
控制电路1135j将通过电压传感器1135f检测出的第1直流链路的直流电压VD1和通过电流传感器1135h检测出的直流电流相乘，计算由DC/DC转换器1135A进行转换后的功率。将所计算出的功率称为有效功率Pu3。
加法器1144A将各单元组的有效功率Pu1、Pu2、Pu3相加，将其和替代输出端子TU的有效功率Pu，并输出至无效功率指令值生成单元24。另外，控制电路1115j、控制电路1125j、控制电路1135j是运算单元的一例。
以上对U相的有效功率的计算进行了说明，对于V相和W相的情况也一样。V相主电路12B计算输出端子TV的有效功率Pv。W相主电路13B计算输出端子TW的有效功率Pw。有效功率Pv和有效功率Pw同样被输出至无效功率指令值生成单元24。
在本变形例的情况下，U相主电路11B的第1直流链路中设有电流传感器1115h的位置，是比电容器1115d与第1直流链路连接的连接点靠转换器1111侧的位置。在这种情况下，电流传感器1115h测定从转换器1111流过电容器1115d的直流电流。关于电流传感器11125h和电流传感器11135h，也和电流传感器1115h一样。
根据上述的变形例，能够根据流过第1直流链路的电流计算输出至各相的有效功率。
另外，也可以将上述的电流传感器11115h的位置替代DC/DC转换器1135A的输出侧，测定在第2直流链路中从第2转换器1115c流向电容器1115e的电流。
(第3实施方式的第2变形例)
第3实施方式的第1变形例说明了电力转换装置1B将经由各单元组的第1直流链路传递的直流电力用于控制中的事例。本变形例的电力转换装置1C替代该直流电力，将经由各单元组的第2直流链路传递的直流电力用于控制中。下面，对此进行说明。
图12是对有关第3实施方式的第2变形例的电力转换装置1C的有效功率的计算进行说明的图。图12所示的范围是将电力转换装置1C中与有效功率的计算相关的部分示意化得到的。
电力转换装置1C替代前述的U相主电路11A、V相主电路12A和W相主电路13A，具有U相主电路11C、V相主电路12C和W相主电路13C。U相主电路11C相对于U相主电路11A还具有例如加法器1144A。U相主电路11C、V相主电路12C和W相主电路13C中除与有效功率的计算相关的范围以外，与U相主电路11A、V相主电路12A和W相主电路13A相同。
本变形例的U相主电路11C为了计算U相的有效功率，利用U相主电路11C中的电压传感器1115g和电流传感器1115i的组、电压传感器1125g和电流传感器1125i的组、电压传感器1135g和电流传感器1135i的组。
控制电路1115j将通过电压传感器1115g检测出的第1直流链路的直流电压VD1和通过电流传感器1115i检测出的直流电流相乘，计算由DC/DC转换器1115A进行转换后的功率。将所计算出的功率称为有效功率Pu1。
控制电路1125j将通过电压传感器1125g检测出的第1直流链路的直流电压VD2和通过电流传感器1125i检测出的直流电流相乘，计算由DC/DC转换器1125A进行转换后的功率。将所计算出的功率称为有效功率Pu2。
控制电路1135j将通过电压传感器1135g检测出的第1直流链路的直流电压VD1和通过电流传感器1135i检测出的直流电流相乘，计算由DC/DC转换器1135A进行转换后的功率。将所计算出的功率称为有效功率Pu3。
加法器1144A将各单元组的有效功率Pu1、Pu2、Pu3相加，将其和替代输出端子TU的有效功率Pu，并输出至无效功率指令值生成单元24。另外，控制电路1115j、控制电路1125j、控制电路1135j是运算单元的一例。
以上对U相的有效功率的计算进行了说明，但对于V相和W相的情况也一样。V相主电路12C计算输出端子TV的有效功率Pv。W相主电路13C计算输出端子TW的有效功率Pw。有效功率Pv和有效功率Pw同样被输出至无效功率指令值生成单元24。
在本变形例的情况下，U相主电路11C的第2直流链路中设有电流传感器1115i的位置，是比电容器1115e与第2直流链路连接的连接点靠逆变器1112侧的位置。在这种情况下，电流传感器1115i测定从电容器1115e流过逆变器1112的直流电流。关于电流传感器11125i和电流传感器11135i，也和电流传感器1115i一样。
根据上述的变形例，能够根据流过第2直流链路的电流计算输出至各相的有效功率。
另外，也可以将上述的电流传感器11115i的位置替代DC/DC转换器1135A的输入侧，测定在第1直流链路中从电容器1115d流向第1转换器1115a的电流。
另外，还可以将根据交流电源系统PS测的线间电压和线间电流计算出的有效功率用于控制中，还可以将根据逆变器控制部26B内的电压基准信号和电流基准信号计算出的有效功率用于控制中。详细情况与先前说明的事例一样，因而省略详情。
根据以上说明的至少一个的实施方式，电力转换装置1具有多个单相交流转换单元100、控制部20、交流电输入端子(输入端子TA、TB、TC)和交流电输出端子(输出端子TU、TV、TW)。单相交流转换单元100至少具有转换器1111、逆变器1112和变压器1113。转换器1111形成为电压型，通过开关元件SD1a-SD1d的开关，将基于所述第1三相交流电的单相的交流电转换成直流电并输出至电容器1114。逆变器1112通过开关元件SD2a-SD2d的开关，将基于通过转换器1111被转换后的直流电的直流电转换成第2单相交流电，并输出至单相交流转换单元100的输出端子。变压器1113将单相交流转换单元100的输入端子和输出端子之间绝缘并传递电力，至少对逆变器1112供给电力。
单相交流转换单元111(第1单相交流转换单元)的输入端子连接于第1三相交流的A相和B相的线间(A-B)。单相交流转换单元112(第2单相交流转换单元)连接于第1三相交流的B相和C相的线间(B-C)。单相交流转换单元113(第3单相交流转换单元)连接于第1三相交流的C相和A相的线间(C-A)。由单相交流转换单元111、单相交流转换单元112、单相交流转换单元113形成相对于交流电源系统PS的三角形连接型负载。至少由单相交流转换单元111、单相交流转换单元112和单相交流转换单元113形成各自的输出端子相互串联连接的第1组。由第1组、和与第1组不同的第2组和第3组形成星形连接型的电源的各相。
控制部20至少将开关元件SD1a-SD1d、SD2a-SD2d分别控制成接通的导通状态和断开的截止状态中任一种状态。控制部20具有有效功率取得单元31、32、33、无效功率指令值生成单元24、和转换器控制单元25。有效功率取得单元31、32、33取得与由第2三相交流的输出端子供给电机2侧的有效功率相关的值。无效功率指令值生成单元24根据通过有效功率取得单元31、32、33取得的与有效功率相关的值，生成用于指定由交流电输入端子输出至交流电源系统PS的无效功率的无效功率指令值。转换器控制单元25根据无效功率指令值控制被供给无效功率指令值的转换器1111的无效功率。由此，电力转换装置1能够减轻电力转换装置1的负载侧被供给的有效功率的各相间的不平衡对交流电源系统PS侧的影响。
另外，上述的控制部20例如具有未图示的存储部、CPU(central processingunit，中央处理单元)、驱动部和取得部。存储部、CPU、驱动部和取得部例如通过BUS(总线)在控制部内相连接。存储部包括半导体存储器。CPU包括按照软件程序执行期望的处理的处理器。驱动部按照CPU的控制，生成针对电力转换装置1的各部分的控制信号。取得部取得各电流传感器和各电压传感器的检测结果。例如，控制部20的CPU根据通过取得部取得的电流传感器和电压传感器的检测结果，通过驱动部控制各相的主电路。控制部20可以按照以上所述通过软件程序的处理来实现其处理的一部分或者全部，还可以替代软件程序而通过硬件来实现。另外，可以将控制部20适当地分割来构成，由此确保电路的绝缘性。
说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并非意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。
另外，在以上的实施方式的说明中，作为各单元组的转换器、逆变器及绝缘型DC/DC转换器，示例了包括两级的单相自励转换器的情况，但各单元组的转换器、逆变器及绝缘型DC/DC转换器不限于此，也可以是三级或三级以上的任意级别的单相自励转换器。在这种情况下，设置与级别数量相符的数量的电容器即可。
作为各单元组的转换器、逆变器及绝缘型DC/DC转换器，示出了全桥型的一例，但不限于此，可以适当变更结构。
也可以是，与第2三相交流的U相对应的变压器1113、1123、1133不相互磁耦合。在上述的情况下，变压器1113、1123、1133的一次绕组按照每个单相交流转换单元111、112、113而相互独立地构成。也可以是，替代相互独立地构成，而是磁耦合地形成与第2三相交流的U相对应的变压器1113、1123、1133。在这种情况下，也可以形成为，变压器1113、1123、1133的一次绕组被单相交流转换单元111、112、113共用。
标号说明
1、1A、1B、1C…电力转换装置；2…电机；3…电动机驱动系统；10…交流转换单元主电路；11、11A、11B、11C…U相主电路；12、12A、12B、12C…V相主电路；13、13A、13B、13C…W相主电路；20…控制部；21、22、23…独立控制单元；24…无效功率指令值生成单元；25…转换器控制单元(无效功率控制单元)；26、26A、26B…逆变器控制部；31、32、33…有效功率取得单元；100、100A…单相交流转换单元；211-213…U相独立控制单元；221-223…V相独立控制单元；231-233…W相独立控制单元；251-253…线间转换器控制单元；41、51…电流电压检测电路；311、321、331、11411、11421、11431、1151…电流传感器；312、322、332、11412、11422、11432、1152…电压传感器；313、323、333…有效功率计算单元；1111、1121、1131…转换器；1112、1122、1132…逆变器；1113、1123、1133…变压器；1114、1124、1134…电容器；1115、1125、1135…DC/DC转换器。

Claims (15)

1.一种电力转换装置，具有从交流电源系统接受第1三相交流的电力的交流电输入端子、和向负载所连接的系统输出第2三相交流的电力的交流电输出端子，其特征在于，
所述电力转换装置具有：
多个单相交流转换单元，具有至少第1开关元件和第2开关元件，对供给至输入端子的第1三相交流的电力的一部分进行转换，并从输出端子进行输出；
控制部，将所述至少第1开关元件和第2开关元件分别控制成接通的导通状态和断开的截止状态中的任一种状态，
所述单相交流转换单元至少具有：
电压型的转换器，通过所述第1开关元件的开关，将基于所述第1三相交流的电力的单相的交流电转换成直流电并输出至电容器；
逆变器，通过所述第2开关元件的开关，将基于通过所述转换器被转换后的直流电的直流电转换成第2单相交流电，并输出至所述单相交流转换单元的输出端子；以及
绝缘单元，具有变压器，通过所述变压器将所述单相交流转换单元的输入端子和输出端子之间绝缘，并对用于至少供给至所述负载的电力进行传递，
由第1单相交流转换单元和第2单相交流转换单元和第3单相交流转换单元形成相对于所述交流电源系统的三角形连接型负载，所述第1单相交流转换单元的输入端子连接于所述第1三相交流的第1相和第2相的线间，所述第2单相交流转换单元连接于所述第1三相交流的第2相和第3相的线间，所述第3单相交流转换单元连接于所述第1三相交流的第3相和第1相的线间，
由第1组、和与所述第1组不同的第2组和第3组形成星形连接型的电源的各相，所述第1组是至少将所述第1单相交流转换单元和所述第2单相交流转换单元和所述第3单相交流转换单元各自的输出端子相互串联连接形成的，
所述控制部具有：
有效功率取得单元，取得与从所述第2三相交流的输出端子供给至所述负载侧的有效功率相关的值；
无效功率指令值生成单元，根据通过所述有效功率取得单元取得的与有效功率相关的值，生成用于指定从所述交流电输入端子输出至所述交流电源系统的无效功率的无效功率指令值；以及
无效功率控制单元，控制被供给所述无效功率指令值的所述转换器的无效功率。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述多个单相交流转换单元的转换器具有：
单相交流转换单元的第1转换器，与所述第2三相交流的第1相对应；
单相交流转换单元的第2转换器，与相对于所述第2三相交流的第1相延迟了120度电气角的所述第2三相交流的第2相对应；
单相交流转换单元的第3转换器，与相对于所述第2三相交流的第1相延迟了240度电气角的所述第2三相交流的第3相对应；
以所述第1转换器从所述第2三相交流的第1相的输出端子对所述负载供给有效功率的方向作为基准，
所述无效功率指令值生成单元根据从所述第2三相交流的第1相供给至所述负载的有效功率的大小，计算对所述第2转换器的无效功率指令值增加了使得能够输出电容性无效功率的功率量的所述无效功率指令值，并计算对所述第3转换器的无效功率指令值减少了使得能够输出感应性无效功率的功率量的所述无效功率指令值。
3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述无效功率指令值生成单元生成表示如下无效功率值的无效功率指令值，该无效功率值基于通过所述有效功率取得单元取得的有效功率的大小和3的平方根的倒数之积。
4.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述有效功率取得单元具有：
电压测定部，测定所述交流电输出端子的相电压；
电流测定部，测定在所述交流电输出端子流过的相电流；以及
运算单元，根据所述电压测定部和所述电流测定部的测定结果计算所述有效功率。
5.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述有效功率取得单元具有：
电压测定部，测定在连接所述转换器和与所述转换器相关的第1电容器的第1直流链路的第1极和第2极之间施加的直流电压；
电流测定部，测定在所述第1直流链路的第1极中、在所述转换器和所述第1直流链路中的所述电容器的连接点之间流过的直流电流；
运算单元，根据所述电压测定部和所述电流测定部的测定结果计算每个所述单相交流转换单元的所述有效功率；以及
加法单元，对于与所述负载所连接的系统相关的所述单相交流转换单元，将所计算出的所述有效功率相加。
6.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述有效功率取得单元具有：
电压测定部，测定在连接所述电容器和所述逆变器的第2直流链路的第1极和第2极之间施加的直流电压；
电流测定部，测定在所述第2直流链路的第1极中、在所述电容器的连接点和所述逆变器之间流过的直流电流；
运算单元，根据所述电压测定部和所述电流测定部的测定结果计算每个所述单相交流转换单元的所述有效功率；以及
加法单元，对于与所述负载所连接的系统相关的所述单相交流转换单元，将所述计算出的有效功率相加。
7.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述有效功率取得单元具有：
电压测定部，测定与所述交流电输入端子相关的线间电压；
电流测定部，测定与所述交流电输入端子相关的线间电流；以及
运算单元，根据所述电压测定部和电流测定部的测定结果计算有效功率。
8.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
基于讨论的追加(图106)
所述电力转换装置具有逆变器控制部，所述逆变器控制部生成与所述逆变器的控制相关的电压基准信号和电流基准信号，并且至少根据所述电压基准信号控制所述逆变器，
所述有效功率取得单元根据所述逆变器控制部的所述电压基准信号和所述电流基准信号，计算从所述交流电输出端子供给至所述负载侧的有效功率。
9.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述绝缘单元的变压器具有与所述输入端子连接的一次绕组、和相互被绝缘的多个二次绕组，
所述多个二次绕组分别包括单相绕组，
所述多个二次绕组中的某一个二次绕组与所述转换器的交流侧端子连接，
所述转换器的直流侧端子经由直流链路与所述逆变器的直流侧端子连接。
10.根据权利要求9所述的电力转换装置，其特征在于，
所述变压器的一次绕组按照与所述第2三相交流的第1相对应的每个单相交流转换单元而独立。
11.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述绝缘单元具有绝缘型的DC/DC转换器，将来自所述转换器的第1直流电转换成第2直流电并传递到后级，
所述转换器将来自所述输入端子的第1单相交流电转换成所述第1直流电，
所述逆变器将来自所述DC/DC转换器的所述第2直流电转换成第2单相交流电，并输出至所述输出端子。
12.根据权利要求11所述的电力转换装置，其特征在于，
所述DC/DC转换器具有：
DC/AC转换器，对来自所述转换器的第1直流电进行转换；
绝缘变压器，一次侧与所述DC/AC转换器的输出侧连接；以及
AC/DC转换器，与所述绝缘变压器的二次侧连接。
13.根据权利要求12所述的电力转换装置，其特征在于，
从所述DC/AC转换器输出的高频的基频比所述第1三相交流的基频高。
14.一种电动机驱动系统，其特征在于，
所述电动机驱动系统具有：
权利要求1所述的电力转换装置；以及
电动机，被供给通过所述电力转换装置转换后的所述第2三相交流的电力。
15.一种电力转换装置的控制方法，所述电力转换装置具有从交流电源系统接受第1三相交流的电力的交流电输入端子、和向负载所连接的系统输出第2三相交流的电力的交流电输出端子，
所述电力转换装置具有：
多个单相交流转换单元，具有至少第1开关元件和第2开关元件，对供给至输入端子的第1三相交流的电力的一部分进行转换，并从输出端子进行输出；以及
控制部，将所述至少第1开关元件和第2开关元件分别控制成接通的导通状态和断开的截止状态中的任一种状态，
所述单相交流转换单元至少具有：
电压型的转换器，通过所述第1开关元件的开关，将基于所述第1三相交流的电力的单相的交流电转换成直流电并输出至电容器；
逆变器，通过所述第2开关元件的开关，将基于通过所述转换器被转换后的直流电的直流电转换成第2单相交流电，并输出至所述单相交流转换单元的输出端子；以及
绝缘单元，具有变压器，通过所述变压器将所述单相交流转换单元的输入端子和输出端子之间绝缘，并对用于至少供给至所述负载的电力进行传递，
由第1单相交流转换单元和第2单相交流转换单元和第3单相交流转换单元形成相对于所述交流电源系统的三角形连接型负载，所述第1单相交流转换单元的输入端子连接于所述第1三相交流的第1相和第2相的线间，所述第2单相交流转换单元连接于所述第1三相交流的第2相和第3相的线间，所述第3单相交流转换单元连接于所述第1三相交流的第3相和第1相的线间，
由第1组、和与所述第1组不同的第2组和第3组形成星形连接型的电源的各相，所述第1组是至少将所述第1单相交流转换单元和所述第2单相交流转换单元和所述第3单相交流转换单元各自的输出端子相互串联连接形成的，
所述控制方法包括以下步骤：
有效功率取得单元取得与从所述第2三相交流的输出端子供给至所述负载侧的有效功率相关的值；
根据通过所述有效功率取得单元取得的与有效功率相关的值，生成用于指定从所述交流电输入端子输出至所述交流电源系统的无效功率的无效功率指令值；以及
控制被供给所述无效功率指令值的所述转换器的无效功率。
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