JP2010279117A - ３相電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】系統異常時でも電圧脈動を抑える３相電力変換装置。
【解決手段】スイッチ111,112とリアクトル1041とを有する第１変換アーム110、スイッチ131,132とリアクトル1042とを有する第２変換アーム130、スイッチ211,212とリアクトル2041とを有する第３変換アーム210、スイッチ231,232とリアクトル2042とを有する第４変換アーム230、蓄積手段300,301、第１交流スイッチ105、第２交流スイッチ106を有し、第２交流入力端子102と中性点端子Oと第２交流出力端子202とを接続し、交流入力が正常時に第１交流スイッチをオンさせ交流系統から電力を供給し、交流入力が異常時に第１交流スイッチをオフさせ第２交流スイッチをオンさせ、第１変換アームと第２変換アームとの少なくとも一方を、蓄積手段から陽極端子P及び中性点端子間又は中性点端子及び陰極端子間又は陽極端子及び陰極端子N間への電力変換手段として用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、３相交流を入力して３相交流を出力する３相無停電電源装置からなる３相電力変換装置に関し、特に、系統異常時でも電圧脈動を抑える技術に関する。

無停電電源装置は、交流系統に停電や電圧低下、周波数変動などの異常が生じたときにおいても、負荷に安定した電力を供給し続ける装置であり、通信機器など停電が許されない機器への電力供給手段として用いられる。この無停電電源装置は、主な構成要素として、電流を力率１で受電するＰＷＭコンバータと、波形歪みの少ない正弦波電圧を出力するＰＷＭインバータと、停電時のバックアップエネルギを蓄積する蓄電池とを有している。

図４は従来のＶ結線方式の無停電電源装置の一例の構成図である。図４に示す無停電電源装置は、交流入力端子１０１〜１０３、入力フィルタリアクトル１０４、交流出力端子２０１〜２０３、出力フィルタリアクトル２０４、出力フィルタコンデンサ２０５、ＰＷＭコンバータを構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１１１，１１２，１３１，１３２、ＰＷＭインバータを構成するＩＧＢＴ２１１，２１２，２３１，２３２、直流コンデンサ３００、３０１を有し、これらで主回路を構成する。

直流コンデンサ３００、３０１に対して、図示しない蓄電池（またはＤ／Ｄコンバータを介した蓄電池）が並列に接続される。

電圧検出器４０１は、交流入力端子１０１〜１０３の交流入力電圧を検出して交流入力電圧検出信号ｖＲ，ｖＴをＰＷＭコンバータ制御装置５０１に出力する。電流検出器４０２は、交流入力端子１０１，１０３の交流入力電流を検出して交流入力電流検出信号ｉＲ，ｉＴをＰＷＭコンバータ制御装置５０１に出力する。

電圧検出器４０３は、直流コンデンサ３００、３０１の両端における直流端子電圧を検出して直流電圧検出信号ｖＤをＰＷＭコンバータ制御装置５０１に出力する。電圧検出器４０４は、交流出力端子２０１〜２０３の交流出力電圧を検出して交流出力電圧検出信号ｖＵＶ，ｖＷＶをＰＷＭインバータ制御装置５０２に出力する。

ＰＷＭコンバータ制御装置５０１は、交流入力電圧検出信号ｖＲ，ｖＴと交流入力電流検出信号ｉＲ，ｉＴと直流電圧検出信号ｖＤとに基づき、オンオフ信号ｇ１１１，ｇ１１２，ｇ１３１，ｇ１３２を生成して、ＩＧＢＴ１１１，１１２，１３１，１３２に出力する。なお、図示しないゲート駆動回路によって、オンオフ信号が１のときに該当するＩＧＢＴがオンし、オンオフ信号が０のときに該当するＩＧＢＴがオフする。

ＰＷＭインバータ制御装置５０２は、交流出力電圧検出信号ｖＵＶ，ｖＷＶに基づき、オンオフ信号ｇ２１１，ｇ２１２，ｇ２３１，ｇ２３２を生成して、ＩＧＢＴ２１１，２１２，２３１，２３２に出力する。なお、図示しないゲート駆動回路によって、オンオフ信号が１のときに該当するＩＧＢＴがオンし、オンオフ信号が０のときに該当するＩＧＢＴがオフする。

図５は図４に示す無停電電源装置内のＰＷＭコンバータ制御装置の構成図である。図５において、加算器５１３は、直流電圧検出信号ｖＤと直流電圧指令ｖＤ*との差信号を求め、ＰＩ（比例積分演算器）５１２は、この差信号を比例積分演算して電流振幅基準信号を乗算器５１４ａ、５１４ｃに出力する。

位相検出器５１０は、交流入力電圧検出信号ｖＲ，ｖＴの位相θを検出し、正弦波基準発生器５１１は、交流入力電圧検出信号ｖＲ，ｖＴの位相θと同相の正弦波基準信号ａ，ｃを出力する。乗算器５１４ａ，５１４ｃは、正弦波基準信号ａ，ｃと電流振幅基準信号とを乗算し、電流基準信号ｉＲ*，ｉＴ*を求める。

加算器５１５ａ、５１５ｃは、電流基準信号ｉＲ*，ｉＴ*と交流入力電流検出信号ｉＲ，ｉＴとの差信号を求め、ＰＩ５１６ａ、５１６ｃは、この差信号を比例積分演算して、ＰＷＭ比較信号Ｒ*，Ｔ*とする。

比較波発生器５１９ａは、交流系統に対して充分周波数が高い（例えば２０ｋＨｚ）比較波信号Ｃ０を比較器５１７ａ、５１７ｃに出力する。比較器５１７ａ、５１７ｃは、ＰＷＭ比較信号Ｒ*，Ｔ*と比較波信号Ｃ０との大小を比較することによりオンオフ信号ｇ１１１，ｇ１３１とこのオンオフ信号をノット回路５１８ａ、５１８ｃで反転したオンオフ信号ｇ１１２，ｇ１３２とを生成する。なお、図６では、ＰＷＭ比較信号Ｒ*と比較波信号Ｃ０との大小を比較することによりオンオフ信号ｇ１１１を生成した例を示した。

図７は図４に示す無停電電源装置内のＰＷＭインバータ制御装置の構成図である。図７に示すＰＷＭインバータ制御装置５０２は、加算器５１５ｄ、５１５ｆ、ＰＩ５１６ｄ、５１６ｆ、比較波発生器５１９ｂ、比較器５１７ｄ、５１７ｆ、ノット回路５１８ｄ、５１８ｆを備え、交流電圧指令ｖＵＶ*，ｖＷＶ*と交流出力電圧検出信号ｖＵＶ，ｖＷＶとに基づいてＰＷＭ比較信号を生成する点を除き、ＰＷＭコンバータ制御装置５０１の制御と同様であるので、その説明は省略する。なお、線間電圧ｖＵＶ＝ｖＵ−ｖＶ、ｖＷＶ＝ｖＷ−ｖＶに対して制御を行う。

また、この無停電電源装置は、ＩＧＢＴ１１１，１１２，１３１，１３２の直流出力電圧を直流コンデンサ３００と直流コンデンサ３０１とで分圧して中性点をつくり、この中性点と入力端子１０２と出力端子２０２とを直結している。この中性点電圧を中間電位に安定化させるために、ＩＧＢＴ３１１とＩＧＢＴ３１２とリアクトル３０２と電圧均等回路制御装置５０３とから構成される電圧均等回路を備える。

ＰＷＭインバータの最大交流出力電圧は、直流コンデンサ３００，３０１の端子電圧で制限される。これらの端子電圧に脈動が生じたりアンバランスになったりすると、所望の交流出力電圧が出せなくなり出力波形に歪が発生する。そこで、電圧均等回路を用いて直流コンデンサ３００，３０１の端子電圧のバランスを補償する。

図８は図４に示す従来のＶ結線方式の無停電電源装置内の電圧均等回路制御装置の構成図である。電圧均等回路制御装置５０３は、比較波発生器５１９ｃ、ＰＩ５１６ｇ、比較器５１７ｇ、ノット回路５１８ｇを備える。ＰＩ５１６ｇは、直流コンデンサ３００の両端電圧と直流コンデンサ３０１の両端電圧との検出電圧差ΔｖＤ、即ち、直流電圧のアンバランス量ΔＶＤを増幅し、操作量Ｖ*を出力する。比較器５１７ｇは、比較波発生器５１９ｃからの比較波信号Ｃ０とＰＩ５１６ｇからの操作量Ｖ*とを比較することにより、ＩＧＢＴ３１１，３１２のオンオフ信号ｇ３１１，ｇ３１２を生成する。

なお、従来の技術として、例えば特許文献１に記載された電力変換装置が知られている。

特開平９−２２４３７６号公報

図４に示すＶ結線方式の無停電電源装置が入出力を同位相で運転している通常時には、直流コンデンサ３００，３０１に対してＰＷＭコンバータからの充電とＰＷＭインバータへの放電はバランスしているので、直流コンデンサ３００，３０１の端子電圧はアンバランスになりにくい。このため、電圧均等回路で補償する量が小さく、電圧均等回路の損失が小さい。

しかしながら、系統異常（交流入力が異常）が発生し、ＰＷＭコンバータを停止した状態では、直流コンデンサ３００，３０１の端子電圧に脈動が発生しやすく、この電圧脈動を補償するための電圧均等回路の負担が大きくなる。

電圧均等回路の変換容量は、最大補償量で決める必要があるため、電圧均等回路が大きくなり、同時に回路利用率（平均変換電力／定格変換容量）が低くなっていた。

本発明は、系統異常時において電圧均等回路の負担を大きくすることなく、直流コンデンサ３００，３０１の端子電圧のバランスを得ることができる３相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に、請求項１の発明は、陽極端子と第１中継端子との間に接続された第１スイッチ、前記第１中継端子と陰極端子との間に接続された第２スイッチ、前記第１中継端子と第１交流入力端子との間に接続された第１交流フィルタリアクトルを有する第１変換アームと、前記陽極端子と第２中継端子との間に接続された第３スイッチ、前記第２中継端子と前記陰極端子との間に接続された第４スイッチ、前記第２中継端子と第３交流入力端子との間に接続された第２交流フィルタリアクトルを有する第２変換アームと、前記陽極端子と第３中継端子との間に接続された第５スイッチ、前記第３中継端子と前記陰極端子との間に接続された第６スイッチ、前記第３中継端子と第１交流出力端子との間に接続された第３交流フィルタリアクトルを有する第３変換アームと、前記陽極端子と第４中継端子との間に接続された第７スイッチ、前記第４中継端子と前記陰極端子との間に接続された第８スイッチ、前記第４中継端子と第３交流出力端子との間に接続された第４交流フィルタリアクトルを有する第４変換アームと、前記陽極端子と中性点端子との間又は前記中性点端子と前記陰極端子との間又は前記陽極端子と前記陰極端子との間の少なくとも１つに接続された蓄積手段と、前記第１交流入力端子と前記第１交流フィルタリアクトルとの接続及び前記第３交流入力端子と前記第２交流フィルタリアクトルとの接続を行う第１交流スイッチと、前記第１交流入力端子と第２交流入力端子との接続及び前記第２交流入力端子と前記第３交流入力端子との接続を行う第２交流スイッチとを有し、且つ前記第２交流入力端子と前記中性点端子と第２交流出力端子とを接続し、交流入力が正常時に前記第１交流スイッチをオンさせ交流系統から電力を供給し、交流入力が異常時に前記第１交流スイッチをオフさせ前記第２交流スイッチをオンさせて、前記第１変換アームと前記第２変換アームとの少なくとも一方を、前記蓄積手段から前記陽極端子及び前記中性点端子間又は前記中性点端子及び前記陰極端子間又は前記陽極端子及び前記陰極端子間への電力変換手段として用いることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の３相電力変換装置において、前記第１変換アームと前記第２変換アームとを構成する各スイッチのオン／オフを制御することにより３相交流入力電流を制御する入力電流制御手段と、前記陽極端子及び前記中性点端子間の電圧と前記中性点端子及び前記陰極端子間の電圧とのバランスを制御する電圧制御手段と、前記交流入力が正常時に前記入力電流制御手段の制御信号を前記第１変換アームと前記第２変換アームとの各スイッチに出力する切替スイッチとを有し、前記入力電流制御手段は、前記交流入力に基づき前記交流入力の異常を検出した時に前記第１交流スイッチをオフさせ前記第２交流スイッチをオンさせ、切替信号を前記切替スイッチに出力し、前記切替スイッチは、前記切替信号に基づき前記電圧制御手段の制御信号を前記第１変換アームと前記第２変換アームとの各スイッチに出力することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の３相電力変換装置において、前記陽極端子と第５中継端子との間に接続された第９スイッチ、前記第５中継端子と前記陰極端子との間に接続された第１０スイッチ、前記中性点端子と前記第５中継端子との間に接続された第５交流フィルタリアクトルを有する第５変換アームを有し、前記電圧制御手段は、前記第５変換アームを構成する各スイッチのオン／オフを制御することにより前記陽極端子及び前記中性点端子間の電圧と前記中性点端子及び前記陰極端子間の電圧とのバランスを制御することを特徴とする。

本発明によれば、交流入力が異常時に第１交流スイッチをオフさせ第２交流スイッチをオンさせて、第１変換アームと第２変換アームとの少なくとも一方を、蓄積手段から陽極端子及び中性点端子間又は中性点端子及び陰極端子間又は陽極端子及び陰極端子間への電力変換手段として用いるので、系統異常時でも蓄積手段の電圧脈動を抑えることができる。また、系統異常時において第１変換アームと第２変換アームとの少なくとも一方を利用することにより、電圧均等回路の負担増加がなくなり、回路の利用率が向上する。電圧均等回路を小型にすることができるので、装置の小型化を図ることができる。

実施例１の３相電力変換装置の構成図である。 実施例１の３相電力変換装置内の切替スイッチの構成図である。 実施例２の３相電力変換装置内のＰＷＭインバータ制御装置の構成図である。 従来のＶ結線方式の無停電電源装置の構成図である。 図４に示す従来のＶ結線方式の無停電電源装置内のＰＷＭコンバータ制御装置の構成図である。 図４に示す無停電電源装置内のＰＷＭコンバータ制御装置の動作を説明する波形図である。 図４に示す従来のＶ結線方式の無停電電源装置内のＰＷＭインバータ制御装置の構成図である。 図４に示す従来のＶ結線方式の無停電電源装置内の電圧均等回路制御装置の構成図である。

以下、本発明の３相電力変換装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は実施例１の３相電力変換装置の構成図である。図１に示す３相電力変換装置は、交流入力端子１０１〜１０３、入力フィルタリアクトル１０４、交流出力端子２０１〜２０３、出力フィルタリアクトル２０４、出力フィルタコンデンサ２０５、第１交流スイッチ１０５、第２交流スイッチ１０６、ＰＷＭコンバータを構成するＩＧＢＴ１１１，１１２，１３１，１３２、ＰＷＭインバータを構成するＩＧＢＴ２１１，２１２，２３１，２３２、直流コンデンサ３００，３０１、電圧均等回路を構成するＩＧＢＴ３１１，３１２、リアクトル３０２を有し、これらで主回路を構成する。

第１交流スイッチ１０５は、交流スイッチＳＷ１，ＳＷ２で構成され、第２交流スイッチ１０６は交流スイッチＳＷ３，ＳＷ４で構成されている。

ＰＷＭコンバータは、入力電流を力率１の正弦波状に制御するとともに、陽極端子Ｐと陰極端子Ｎとの間に直流電圧を出力する。ＰＷＭインバータは、陽極端子Ｐと陰極端子Ｎとの間の直流電圧を正弦波状の交流電圧に制御する。

陽極端子Ｐと第１中継端子Ｍ１との間には、ＩＧＢＴ１１１（第１スイッチ）が接続されている。第１中継端子Ｍ１と陰極端子Ｎとの間には、ＩＧＢＴ１１２（第２スイッチ）が接続されている。第１中継端子Ｍ１と交流スイッチＳＷ１を介する第１交流入力端子１０１との間には入力フィルタリアクトル１０４１（第１交流フィルタリアクトル）が接続されている。これらで第１変換アームを構成している。

陽極端子Ｐと第２中継端子Ｍ２との間には、ＩＧＢＴ１３１（第３スイッチ）が接続されている。第２中継端子Ｍ２と陰極端子Ｎとの間には、ＩＧＢＴ１３２（第４スイッチ）が接続されている。第２中継端子Ｍ２と交流スイッチＳＷ２を介する第３交流入力端子１０３との間には入力フィルタリアクトル１０４２（第２交流フィルタリアクトル）が接続されている。これらで第２変換アームを構成している。

陽極端子Ｐと第３中継端子Ｍ３との間には、ＩＧＢＴ２１１（第５スイッチ）が接続されている。第３中継端子Ｍ３と陰極端子Ｎとの間には、ＩＧＢＴ２１２（第６スイッチ）が接続されている。第３中継端子Ｍ３と第１交流出力端子２０１との間には出力フィルタリアクトル２０４１（第３交流フィルタリアクトル）が接続されている。これらで第３変換アームを構成している。

陽極端子Ｐと第４中継端子Ｍ４との間には、ＩＧＢＴ２３１(第７スイッチ)が接続されている。第４中継端子Ｍ４と陰極端子Ｎとの間には、ＩＧＢＴ２３２（第８スイッチ）が接続されている。第４中継端子Ｍ４と第３交流出力端子２０３との間には出力フィルタリアクトル２０４２（第４交流フィルタリアクトル）が接続されている。これらで第４変換アームを構成している。

陰極端子Ｐと第５中継端子Ｍ５との間には、ＩＧＢＴ３１１（第９スイッチ）が接続されている。第５中継端子Ｍ５と陰極端子Ｎとの間には、ＩＧＢＴ３１２（第１０スイッチ）が接続されている。中性点端子Ｏと第５中継端子Ｍ５との間には、リアクトル３０２（第５交流フィルタリアクトル）が接続されている。これらで第５変換アームを構成している。

第２交流入力端子１０２と中性点端子Ｏと第２交流出力端子２０２とが接続されている。また、陽極端子Ｐと中性点端子Ｏとの間には直流コンデンサ３０１が接続されている。中性点端子Ｏと陰極端子Ｎとの間には直流コンデンサ３００が接続されている。

電圧検出器４０１は、交流入力端子１０１〜１０３の交流入力電圧を検出して交流入力電圧検出信号ｖＲ，ｖＴをＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａに出力する。電流検出器４０２は、交流入力端子１０１，１０３の交流入力電流を検出して交流入力電流検出信号ｉＲ，ｉＴをＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａに出力する。

電圧検出器４０３は、直流コンデンサ３００の直流端子電圧と直流コンデンサ３０１の直流端子電圧とを検出して直流電圧検出信号ｖＤをＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａに出力する。電圧検出器４０４は、交流出力端子２０１〜２０３の交流出力電圧を検出して交流出力電圧検出信号ｖＵＶ，ｖＷＶをＰＷＭインバータ制御装置５０２に出力する。

ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａは、交流入力電圧検出信号ｖＲ，ｖＴと交流入力電流検出信号ｉＲ，ｉＴと直流電圧検出信号ｖＤとに基づき、オンオフ信号ｇ１１１，ｇ１１２，ｇ１３１，ｇ１３２を生成して、ＩＧＢＴ１１１，１１２，１３１，１３２に出力する。なお、図示しないゲート駆動回路によって、オンオフ信号が１のときに該当するＩＧＢＴがオンし、オンオフ信号が０のときに該当するＩＧＢＴがオフする。

ＰＷＭインバータ制御装置５０２は、交流出力電圧検出信号ｖＵＶ，ｖＷＶに基づき、オンオフ信号ｇ２１１，ｇ２１２，ｇ２３１，ｇ２３２を生成して、ＩＧＢＴ２１１，２１２，２３１，２３２に出力する。なお、図示しないゲート駆動回路によって、オンオフ信号が１のときに該当するＩＧＢＴがオンし、オンオフ信号が０のときに該当するＩＧＢＴがオフする。

電圧均等回路制御装置５０３ａは、第５変換アームを構成する各スイッチ３１１，３１２のオン／オフを制御することにより陽極端子Ｐ及び中性点端子Ｏ間の電圧と中性点端子Ｏ及び陰極端子Ｎ間の電圧とのバランスを制御する。

交流スイッチＳＷ１は、第１交流入力端子１０１と入力フィルタリアクトル１０４１との接続を行い、交流スイッチＳＷ２は、第３交流入力端子１０３と入力フィルタリアクトル１０４２との接続を行う。交流スイッチＳＷ３は、第１交流入力端子１０１と第２交流入力端子１０２との接続を行い、交流スイッチＳＷ４は、第２交流入力端子１０２と第３交流入力端子１０３との接続を行う。

また、交流入力が正常時には、交流スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオンさせ交流系統から交流電力を供給し、交流入力が異常時には、交流スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフさせ交流スイッチＳＷ３，ＳＷ４をオンさせて、第１変換アーム１１０と第２変換アーム１３０とを、直流コンデンサ３００，３０１から陽極端子Ｐ及び中性点端子Ｏ間又は中性点端子Ｏ及び陰極端子Ｎ間又は陽極端子Ｐ及び陰極端子Ｎ間への電力変換手段として用いる。なお、第１変換アーム１１０と第２変換アーム１３０とのいずれか一方を、電力変換手段として用いても良い。

より具体的には、交流入力が正常時にＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａの制御信号を第１変換アーム１１０と第２変換アーム１３０との各スイッチ１１１，１１２，１３１，１３２に出力する切替スイッチ４０６が設けられている。

ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａは、電圧検出器４０１の交流入力検出電圧と電流検出器４０２の交流入力検出電流とに基づき交流入力の異常を検出した時に、交流スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフさせ交流スイッチＳＷ３，ＳＷ４をオンさせ、切替信号Ｓ３を切替スイッチ４０６に出力する。

切替スイッチ４０６は、ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａからの切替信号Ｓ３に基づき電圧均等回路制御装置５０３ａの制御信号を第１変換アーム１１０と第２変換アーム１３０との各スイッチ１１１，１１２，１３１，１３２に出力する。

図２は実施例１の３相電力変換装置内の切替スイッチ４０６の構成図である。切替スイッチ４０６は、図２に示すように、４つのスイッチ部４０６ａ〜４０６ｄを有し、スイッチ部４０６ａ〜４０６ｄは、切替端子ａ１〜ａ４、切替端子ｂ１〜ｂ４、共通端子ｃ１〜ｃ４、接片ＳＰ１〜ＳＰ４を有する。交流入力が正常時には、接片ＳＰ１〜ＳＰ４が切替端子ａ１〜ａ４に接続されて、ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａからの制御信号が各スイッチ１１１，１１２，１３１，１３２に出力される。

交流入力が異常時には、ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａからの切替信号Ｓ３により、接片ＳＰ１〜ＳＰ４が切替端子ｂ１〜ｂ４に接続されて、電圧均等回路制御装置５０３ａの制御信号ｇ３１１，ｇ３１２が各スイッチ１１１，１１２，１３１，１３２に出力される。

このように構成された実施例１の３相電力変換装置によれば、交流入力が正常時には、交流スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオンさせ、交流系統から電力を給電し、ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａは、電圧検出器４０１の交流入力検出電圧と電流検出器４０２の交流入力検出電流とに基づき交流入力の異常を検出した時には、交流スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフさせ交流スイッチＳＷ３，ＳＷ４をオンさせ、切替信号Ｓ３を切替スイッチ４０６に出力する。

切替スイッチ４０６は、ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａからの切替信号Ｓ３に基づき電圧均等回路制御装置５０３ａの制御信号を第１変換アーム１１０と第２変換アーム１３０との各スイッチ１１１，１１２，１３１，１３２に出力する。即ち、電圧均等回路制御装置５０３ａは、ＰＷＭコンバータ用のＩＧＢＴ１１１，１１２，１３１，１３２と電圧均等回路用のＩＧＢＴ３１１，３１２とを同時にオン／オフ駆動させる。

言い換えれば、交流入力が異常時には、ＰＷＭコンバータ用のＩＧＢＴ１１１，１１２，１３１，１３２とリアクトル１０４が電圧均等回路として作用するため、等価的に電圧均等回路の容量アップとなる。このため、系統異常時でも直流コンデンサ３００，３０１の電圧脈動を抑えることができ、回路の利用率が向上する。また、電圧均等回路用のＩＧＢＴ３１１，３１２の負担が軽減でき、これによって、装置の小型化を図ることができる。

図３は実施例２の３相電力変換装置の構成図である。図３に示す３相電力変換装置は、大容量の直流コンデンサ３００，３０１を用い、この直流コンデンサ３００，３０１のみで中性点電位を安定化することで、電圧均等回路用のＩＧＢＴ３１１，３１２を省略したことを特徴とする。

なお、図示していないが、蓄電池（又はＤＣ−ＤＣコンバータを介した蓄電池）は、直流コンデンサ３００と並列又は直流コンデンサ３０１と並列又は陽極端子Ｐから陰極端子Ｎに設けることができる。

このように構成された実施例２の３相電力変換装置によれば、交流入力が正常時には、交流スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオンさせ、交流系統から電力を給電し、ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａは、電圧検出器４０１の交流入力検出電圧と電流検出器４０２の交流入力検出電流とに基づき交流入力の異常を検出した時には、交流スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフさせ交流スイッチＳＷ３，ＳＷ４をオンさせ、切替信号Ｓ３を切替スイッチ４０６に出力する。

切替スイッチ４０６は、ＰＷＭコンバータ制御装置５０１ａからの切替信号Ｓ３に基づき電圧均等回路制御装置５０３ｂの制御信号を第１変換アーム１１０と第２変換アーム１３０との各スイッチ１１１，１１２，１３１，１３２に出力する。即ち、電圧均等回路制御装置５０３ｂは、ＰＷＭコンバータ用のＩＧＢＴ１１１，１１２，１３１，１３２をオン／オフ駆動させて、陽極端子Ｐ及び中性点端子Ｏ間の電圧と中性点端子Ｏ及び陰極端子Ｎ間の電圧とのバランスを制御する。従って、実施例２の３相電力変換装置においても、実施例１の３相電力変換装置の効果と同様な効果が得られるとともに、電圧均等回路用のＩＧＢＴ３１１，３１２を削減できる。

本発明は、３相無停電電源装置に適用可能である。

１０１〜１０３ 交流入力端子
１０４ 入力フィルタリアクトル
１０５ 第１交流スイッチ
１０６ 第２交流スイッチ
２０１〜２０３ 交流出力端子
２０４ 出力フィルタリアクトル
１１１，１１２，１３１，１３２，２１１，２１２，２３１，２３２，３１１，３１２ ＩＧＢＴ
３００，３０１ 直流コンデンサ
４０１，４０３，４０４，４０５ 電圧検出器
４０２ 電流検出器
４０６ 切替スイッチ
５０１ａ ＰＷＭコンバータ制御装置
５０２ ＰＷＭインバータ制御装置
５０３ａ，５０３ｂ 電圧均等回路制御装置
Ｐ 陽極端子
０ 中性点端子
Ｎ 陰極端子

Claims (3)

1. 陽極端子と第１中継端子との間に接続された第１スイッチ、前記第１中継端子と陰極端子との間に接続された第２スイッチ、前記第１中継端子と第１交流入力端子との間に接続された第１交流フィルタリアクトルを有する第１変換アームと、
   前記陽極端子と第２中継端子との間に接続された第３スイッチ、前記第２中継端子と前記陰極端子との間に接続された第４スイッチ、前記第２中継端子と第３交流入力端子との間に接続された第２交流フィルタリアクトルを有する第２変換アームと、
   前記陽極端子と第３中継端子との間に接続された第５スイッチ、前記第３中継端子と前記陰極端子との間に接続された第６スイッチ、前記第３中継端子と第１交流出力端子との間に接続された第３交流フィルタリアクトルを有する第３変換アームと、
   前記陽極端子と第４中継端子との間に接続された第７スイッチ、前記第４中継端子と前記陰極端子との間に接続された第８スイッチ、前記第４中継端子と第３交流出力端子との間に接続された第４交流フィルタリアクトルを有する第４変換アームと、
   前記陽極端子と中性点端子との間又は前記中性点端子と前記陰極端子との間又は前記陽極端子と前記陰極端子との間の少なくとも１つに接続された蓄積手段と、
   前記第１交流入力端子と前記第１交流フィルタリアクトルとの接続及び前記第３交流入力端子と前記第２交流フィルタリアクトルとの接続を行う第１交流スイッチと、
   前記第１交流入力端子と第２交流入力端子との接続及び前記第２交流入力端子と前記第３交流入力端子との接続を行う第２交流スイッチとを有し、且つ前記第２交流入力端子と前記中性点端子と第２交流出力端子とを接続し、
   交流入力が正常時に前記第１交流スイッチをオンさせ交流系統から電力を供給し、交流入力が異常時に前記第１交流スイッチをオフさせ前記第２交流スイッチをオンさせて、前記第１変換アームと前記第２変換アームとの少なくとも一方を、前記蓄積手段から前記陽極端子及び前記中性点端子間又は前記中性点端子及び前記陰極端子間又は前記陽極端子及び前記陰極端子間への電力変換手段として用いることを特徴とする３相電力変換装置。
2. 前記第１変換アームと前記第２変換アームとを構成する各スイッチのオン／オフを制御することにより３相交流入力電流を制御する入力電流制御手段と、
   前記陽極端子及び前記中性点端子間の電圧と前記中性点端子及び前記陰極端子間の電圧とのバランスを制御する電圧制御手段と、
   前記交流入力が正常時に前記入力電流制御手段の制御信号を前記第１変換アームと前記第２変換アームとの各スイッチに出力する切替スイッチとを有し、
   前記入力電流制御手段は、前記交流入力に基づき前記交流入力の異常を検出した時に前記第１交流スイッチをオフさせ前記第２交流スイッチをオンさせ、切替信号を前記切替スイッチに出力し、
   前記切替スイッチは、前記切替信号に基づき前記電圧制御手段の制御信号を前記第１変換アームと前記第２変換アームとの各スイッチに出力することを特徴とする請求項１記載の３相電力変換装置。
3. 前記陽極端子と第５中継端子との間に接続された第９スイッチ、前記第５中継端子と前記陰極端子との間に接続された第１０スイッチ、前記中性点端子と前記第５中継端子との間に接続された第５交流フィルタリアクトルを有する第５変換アームを有し、
   前記電圧制御手段は、前記第５変換アームを構成する各スイッチのオン／オフを制御することにより前記陽極端子及び前記中性点端子間の電圧と前記中性点端子及び前記陰極端子間の電圧とのバランスを制御することを特徴とする請求項２記載の３相電力変換装置。

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