JP2016165213A

JP2016165213A - 電力変換装置及び電力変換装置の制御方法

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Publication number: JP2016165213A
Application number: JP2015256658A
Authority: JP
Inventors: 大地 ▲濱▼▲崎▼; Daichi Hamazaki; 原田　卓; Taku Harada; 卓原田; 正英川村; Masahide Kawamura; 和稔石川; Kazutoshi Ishikawa; 正志澤田; Masashi Sawada
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2035-12-28
Also published as: JP6619647B2

Abstract

【課題】キャパシタ電圧のアンバランスを抑制できる電力変換装置を実現する。【解決手段】キャパシタと複数のスイッチング素子とを有するスイッチ部Ｍ１〜Ｍｎが複数直列接続されてなる複数のアーム部２を有する電力変換部１と、電力変換部１を制御する制御部３とを備え、制御部３は、各々のアーム部２において、複数のキャリア波と変調波とに基づいてスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々のスイッチ部Ｍ１〜Ｍｎの２つのスイッチング素子をペアにして、ペアごとにキャリア波を１個ずつ重複しないように割り当て、変調波と割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるようにペアを構成する２つのスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、この制御中に、いずれか２つのスイッチ部の間でスイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングでキャリア波の入れ替えをするよう構成されている。【選択図】図１１

Description

本発明は、交流を異なる交流に変換する電力変換装置及び電力変換装置の制御方法に関する。

交流を異なる交流に変換する電力変換装置として、交流を直流に変換する順変換部と直流を交流に変換する逆変換部とで構成される電力変換装置の他、近年、９個の双方向スイッチを用いて、交流から交流へ直接変換する方式のマトリックスコンバータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなマトリックスコンバータにおいて、Ｈブリッジセルを直列多段接続して双方向スイッチを構成することにより、大容量化等が図れ、高電圧システムにも対応することができるモジュラーマトリックスコンバータが知られている。Ｈブリッジセルは、４個のスイッチング素子と１個のキャパシタとで構成される。

特開２０１４−１１７０７９号公報

上記のＨブリッジセルを直列多段接続して双方向スイッチを構成したマトリックスコンバータにおいて、ＰＤ（Phase Disposition）方式のＰＷＭ制御を適用する場合、出力波形の歪率を抑えられる一方で、直列接続したＨブリッジセル間でキャパシタ電圧のアンバランスが発生する場合がある。これは、ある一定期間において直列接続した複数のＨブリッジセルの各々の使用頻度が異なり、あるＨブリッジセルにおいてキャパシタの充電もしくは放電状態が継続するためである。

また、Ｈブリッジセルを直列多段接続して双方向スイッチを構成したマトリックスコンバータにおいて、ＰＳ（Phase Shift）方式のＰＷＭ制御を適用する場合も、直列接続したＨブリッジセル間でキャパシタ電圧のアンバランスが発生する場合がある。

また、順変換部と逆変換部とで構成される電力変換装置においても、Ｈブリッジセル等のキャパシタを含むセルを直列多段接続してアームを構成し、ＰＷＭ制御を適用する場合には、直列接続したセル間でキャパシタ電圧のアンバランスが発生する場合がある。

上記いずれの場合も、直列接続したＨブリッジセル等のセル（スイッチ部）間でキャパシタ電圧のアンバランスが発生すると良好な出力特性が得られなくなる。

一方、キャパシタ電圧のバランス制御では、循環電流を流す方式や空間ベクトル制御による最適スイッチングパターン算出等の方法が報告されている。しかし、循環電流を流す方式では電流が増加するため、損失の増加・素子の大型化などが懸念される。また、空間ベクトル制御では、演算量が大幅に増加して高速制御が困難となり、負荷に制御周期の早いモータ等を用いる場合には制御処理が間に合わなくなる可能性がある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電流の増加や大幅な演算量の増加を抑え、キャパシタ電圧のアンバランスを抑制することができる電力変換装置及び電力変換装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る電力変換装置は、三相交流が入力される３つの入力端子と三相交流が出力される３つの出力端子との間に接続され、キャパシタと複数のスイッチング素子とを有するスイッチ部が複数直列接続されてなる複数のアーム部を有する電力変換部と、前記３つの入力端子から入力される三相交流電圧を異なる三相交流電圧に変換して前記３つの出力端子から出力するよう前記電力変換部を制御する制御部と、を備えた電力変換装置であって、前記制御部は、各々の前記アーム部において、複数のキャリア波と変調波とに基づいて、前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部の２つの前記スイッチング素子をペアにして、ペアごとに前記キャリア波を１個ずつ重複しないように割り当て、前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記ペアを構成する２つの前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御処理と、各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えによって前記スイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで前記キャリア波の入れ替えをするキャリア波入替処理と、を行うよう構成されている。

この構成によれば、キャリア波入替処理を行うことにより、入れ替えられたキャリア波が割り当てられているスイッチング素子のペアを有する２つのスイッチ部の一方のキャパシタと他方のキャパシタとの間で、充放電状態を逆にすることが可能となり、キャパシタ間での電圧のアンバランスの抑制が可能になる。また、キャリア波の割り当てを変更するだけなので、電流の増加や大幅な演算量の増加も抑えられる。

前記電力変換部は、前記各入力端子と前記各出力端子との間に、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された９個の前記アーム部を有し、各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、前記制御部は、各々の前記アーム部において、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波と、全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子を第１のペアとし、前記第３及び第４のスイッチング素子を第２のペアとして、前記２ｎ個のキャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第１のペアに割り当てるとともに、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第２のペアに割り当て、前記第１のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに、前記第２のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うとともに、各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の前記第１のペア同士または前記第２のペア同士の間で、前記キャリア波の入れ替えをするよう、前記キャリア波入替処理を行うよう構成されていてもよい。

前記制御部は、各々の前記アーム部において行う前記キャリア波入替処理において、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在し、かつ、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアが存在する場合に、この第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行う際には、前記キャリア波が最大値となる時点において入れ替えを行い、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在し、かつ、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアが存在する場合に、この第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行う際には、前記キャリア波が最小値となる時点において入れ替えを行い、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在し、かつ、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアが存在する場合に、この第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行う際には、前記キャリア波が最大値となる時点において入れ替えを行い、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在し、かつ、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアが存在する場合に、この第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行う際には、前記キャリア波が最小値となる時点において入れ替えを行うようにしてもよい。

また、各々の前記アーム部の入出力電流の向きを検出する電流検出手段と、各々の前記スイッチ部の前記キャパシタの電圧を測定する電圧測定手段とがさらに備えられ、前記制御部は、各々の前記アーム部において行う前記キャリア波入替処理において、前記第１のペア同士の間で前記キャリア波の入れ替えを行う場合、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行い、その際に、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられ前記入れ替えが行われる前記第１のペアを、前記変調波の値と、前記アーム部の入出力電流の向きと、前記各々のスイッチ部の前記キャパシタの測定電圧とに基づいて決定するようにして行い、前記第２のペア同士の間で前記キャリア波の入れ替えを行う場合、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行い、その際に、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられ前記入れ替えが行われる前記第２のペアを、前記変調波の値と、前記アーム部の入出力電流の向きと、前記各々のスイッチ部の前記キャパシタの測定電圧とに基づいて決定するようにして行うようにしてもよい。

また、前記制御部は、各々の前記アーム部において行う前記キャリア波入替処理において、前記アーム部の入出力電流の向きが正方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最大値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が大きいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記キャパシタの測定電圧が大きい方の前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第１の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが正方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最小値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が小さいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記キャパシタの測定電圧が小さい方の前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第２の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが正方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最大値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が大きいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記キャパシタの測定電圧が大きい方の前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第３の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが正方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最小値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が小さいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記キャパシタの測定電圧が小さい方の前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第４の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが負方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最大値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が小さいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記キャパシタの測定電圧が小さい方の前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第５の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが負方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最小値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が大きいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記キャパシタの測定電圧が大きい方の前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第６の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが負方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最大値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が小さいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記キャパシタの測定電圧が小さい方の前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第７の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが負方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最小値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が大きいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記キャパシタの測定電圧が大きい方の前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第８の入替処理を行うようにしてもよい。

また、前記第１の入替処理は、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最大である前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第２の入替処理は、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最小である前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第３の入替処理は、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最大である前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第４の入替処理は、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最小である前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第５の入替処理は、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最小である前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第６の入替処理は、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最大である前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第７の入替処理は、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最小である前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第８の入替処理は、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最大である前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行うようにしてもよい。

また、前記制御部は、各々の前記アーム部において行う前記キャリア波入替処理を、予め定められた周期で、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１または第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１または第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行うよう構成されていてもよい。

また、各々の前記アーム部は、前記スイッチ部が２個直列接続されて構成されていてもよい。

前記電力変換部は、前記各入力端子と前記各出力端子との間に、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された９個の前記アーム部を有し、各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、前記制御部は、各々の前記アーム部において、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとするとともに、前記第３及び第４のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記２ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うよう構成されていてもよい。

各々の前記アーム部に対応する２ｎ個の前記キャリア波は、それぞれが（３６０／２ｎ）度の位相差を有することが好ましい。

前記電力変換部は、３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、各々の前記スイッチ部は、第１及び第２の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる回路と、前記キャパシタとが、並列に接続されてなり、前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記逆変換部の前記負側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を入力端とし、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を出力端とするよう構成され、前記順変換部の前記負側のアーム部及び前記逆変換部の前記正側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を入力端とし、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を出力端とするよう構成され、前記制御部は、３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するよう構成されるとともに、同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれかｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるとともに、同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれかｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、各々の前記アーム部において、前記対応させたｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うよう構成されていてもよい。

前記順変換部および前記逆変換部の各々の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して生成される２ｎ個の前記キャリア波は、それぞれが（３６０／２ｎ）度の位相差を有することが好ましい。

前記電力変換部は、３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、前記制御部は、３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するよう構成されるとともに、同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれか２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるとともに、同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれか２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、各々の前記アーム部において、前記対応させた２ｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとするとともに、前記第３及び第４のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記２ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うよう構成されていてもよい。

前記順変換部および前記逆変換部の各々の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して生成される４ｎ個の前記キャリア波は、それぞれが（３６０／４ｎ）度の位相差を有することが好ましい。

前記制御部は、前記キャリア波入替処理を行う際、前記入れ替えられる２個のキャリア波が同値となる時点において前記キャリア波の入れ替えを行うよう構成されていてもよい。

各々の前記アーム部の入出力電流の向きを検出する電流検出手段と、各々の前記スイッチ部の前記キャパシタの電圧を測定する電圧測定手段とがさらに備えられ、前記制御部は、前記キャリア波入替処理を行う際、前記キャリア波の入れ替えが行われる２つの前記ペアを、前記アーム部の入出力電流の向きと、前記各々のスイッチ部の前記キャパシタの測定電圧とに基づいて決定するよう構成されていてもよい。

前記電力変換部は、３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、各々の前記スイッチ部は、第１及び第２の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる回路と、前記キャパシタとが、並列に接続されてなり、前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記逆変換部の前記負側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を入力端とし、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を出力端とするよう構成され、前記順変換部の前記負側のアーム部及び前記逆変換部の前記正側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を入力端とし、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を出力端とするよう構成され、前記制御部は、３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するよう構成されるとともに、同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、各々の前記アーム部において、前記対応させたｎ個の前記キャリア波と全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うよう構成されていてもよい。

前記電力変換部は、３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、前記制御部は、３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するよう構成されるとともに、同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、各々の前記アーム部において、前記対応させた２ｎ個の前記キャリア波と全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子を第１のペアとし、前記第３及び第４のスイッチング素子を第２のペアとして、前記２ｎ個のキャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第１のペアに割り当てるとともに、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第２のペアに割り当て、前記第１のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに、前記第２のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うとともに、各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の前記第１のペア同士または前記第２のペア同士の間で、前記キャリア波の入れ替えをするよう、前記キャリア波入替処理を行うよう構成されていてもよい。

前記制御部は、第１の制御基板と、各々対応する前記アーム部が決められた複数の第２の制御基板とで構成され、前記第１の制御基板は、前記変調波を生成して前記第２の制御基板へ送信するよう構成され、前記第２の制御基板は、前記第１の制御基板から前記変調波を受信し、対応する前記アーム部における前記制御処理と前記キャリア波入替処理とを行うよう構成されていてもよい。

前記第１の制御基板は、同期信号を生成して前記第２の制御基板へ高速シリアル通信によって送信するよう構成され、前記第２の制御基板は、前記第１の制御基板からの前記同期信号に同期して前記キャリア波を生成し前記制御処理を行うよう構成されていてもよい。

本発明のある形態に係る電力変換装置の制御方法は、三相交流が入力される３つの入力端子と三相交流が出力される３つの出力端子との間に接続され、キャパシタと複数のスイッチング素子とを有するスイッチ部が複数直列接続されてなる複数のアーム部を有する電力変換部を備え、前記３つの入力端子から入力される三相交流電圧を異なる三相交流電圧に変換して前記３つの出力端子から出力するよう前記電力変換部を制御する電力変換装置の制御方法であって、各々の前記アーム部において、複数のキャリア波と変調波とに基づいて、前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部の２つの前記スイッチング素子をペアにして、ペアごとに前記キャリア波を１個ずつ重複しないように割り当て、前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記ペアを構成する２つの前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御処理と、各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えによって前記スイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで前記キャリア波の入れ替えをするキャリア波入替処理と、を有している。

この制御方法によれば、キャリア波入替処理を行うことにより、入れ替えられたキャリア波が割り当てられているスイッチング素子のペアを有する２つのスイッチ部の一方のキャパシタと他方のキャパシタとの間で、充放電状態を逆にすることが可能となり、キャパシタ間での電圧のアンバランスの抑制が可能になる。また、キャリア波の割り当てを変更するだけなので、電流の増加や大幅な演算量の増加も抑えられる。

前記電力変換部は、前記各入力端子と前記各出力端子との間に、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された９個の前記アーム部を有し、各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、各々の前記アーム部において、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波と、全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子を第１のペアとし、前記第３及び第４のスイッチング素子を第２のペアとして、前記２ｎ個のキャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第１のペアに割り当てるとともに、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第２のペアに割り当て、前記第１のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに、前記第２のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うとともに、各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の前記第１のペア同士または前記第２のペア同士の間で、前記キャリア波の入れ替えをするよう、前記キャリア波入替処理を行うようにしてもよい。

前記電力変換部は、前記各入力端子と前記各出力端子との間に、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された９個の前記アーム部を有し、各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、各々の前記アーム部において、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとするとともに、前記第３及び第４のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記２ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うようにしてもよい。

前記電力変換部は、３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、各々の前記スイッチ部は、第１及び第２の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる回路と、前記キャパシタとが、並列に接続されてなり、前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記逆変換部の前記負側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を入力端とし、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を出力端とするよう構成され、前記順変換部の前記負側のアーム部及び前記逆変換部の前記正側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を入力端とし、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を出力端とするよう構成され、３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するとともに、同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれかｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるとともに、同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれかｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、各々の前記アーム部において、前記対応させたｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うようにしてもよい。

前記電力変換部は、３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するとともに、同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれか２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるとともに、同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれか２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、各々の前記アーム部において、前記対応させた２ｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとするとともに、前記第３及び第４のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記２ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うようにしてもよい。

前記電力変換部は、３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、各々の前記スイッチ部は、第１及び第２の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる回路と、前記キャパシタとが、並列に接続されてなり、前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記逆変換部の前記負側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を入力端とし、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を出力端とするよう構成され、前記順変換部の前記負側のアーム部及び前記逆変換部の前記正側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を入力端とし、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を出力端とするよう構成され、３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するとともに、同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、各々の前記アーム部において、前記対応させたｎ個の前記キャリア波と全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うようにしてもよい。

前記電力変換部は、３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するとともに、同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、各々の前記アーム部において、前記対応させた２ｎ個の前記キャリア波と全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子を第１のペアとし、前記第３及び第４のスイッチング素子を第２のペアとして、前記２ｎ個のキャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第１のペアに割り当てるとともに、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第２のペアに割り当て、前記第１のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに、前記第２のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うとともに、各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の前記第１のペア同士または前記第２のペア同士の間で、前記キャリア波の入れ替えをするよう、前記キャリア波入替処理を行うようにしてもよい。

本発明は、以上に説明した構成を有し、電流の増加や大幅な演算量の増加を抑え、キャパシタ電圧のアンバランスを抑制することができる電力変換装置及び電力変換装置の制御方法を提供することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態における電力変換装置の一例を示す回路図である。図２は、図１におけるアーム部の詳細な構成の一例を示す回路図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、それぞれ、任意の１つのアーム部に関する制御部の内部構成の一例を示す図である。図４は、キャリア波生成部で生成するキャリア波を示す図である。図５は、アーム部を第１実施形態の一方式によってＰＷＭ制御する場合のキャリア波の波形、変調波の波形、出力電流の波形、スイッチング素子のオン（ＯＮ）オフ（ＯＦＦ）状態、キャパシタの充放電状態の時間的変化を示す図である。図６は、アーム部を比較例のＰＤ方式によってＰＷＭ制御する場合のキャリア波の波形、変調波の波形、出力電流の波形、スイッチング素子のオン（ＯＮ）オフ（ＯＦＦ）状態、キャパシタの充放電状態の時間的変化を示す図である。図７は、ｎ個の双方向スイッチ部を有するアーム部の構成を示す図である。図８は、図７に示すアーム部のｎ個の双方向スイッチ部の制御信号の生成に用いられる２ｎ個のキャリア波を示す図である。図９は、第１実施形態において制御部によるキャリア波入替方法を説明するためのフローチャートである。図１０は、第１実施形態において制御部によるキャリア波入替方法を説明するためのフローチャートである。図１１は、第１実施形態において制御部を複数の制御基板で構成した場合の第１例のマトリックスコンバータを示す図である。図１２は、第１実施形態において制御部を複数の制御基板で構成した場合の第２例のマトリックスコンバータを示す図である。図１３は、第２実施形態におけるキャリア波入替処理を用いてマトリックスコンバータを制御する場合のＵ相出力端子に接続された３つのアーム部における各２つの双方向スイッチ部の各々のキャパシタ電圧のシミュレーション結果を示す図である。図１４は、第３実施形態の一例で用いるＰＳ方式による４個のキャリア波を示す図である。図１５は、第３実施形態において、キャリア波の入替制御を行わないでＰＷＭ制御する場合と入替制御を行ってＰＷＭ制御する場合の各スイッチング素子のペアに割り当てられるキャリア波の波形、変調波の波形、スイッチング素子のオン（ＯＮ）オフ（ＯＦＦ）状態、キャパシタの充放電状態の時間的変化の一例を示す図である。図１６は、第３実施形態において制御部によるキャリア波入替方法を説明するためのフローチャートである。図１７は、第３実施形態におけるキャリア波入替方法を用いてマトリックスコンバータを制御する場合のある１つのアーム部における２つの双方向スイッチ部のキャパシタ電圧の測定試験結果を示す図である。図１８は、第３実施形態において各アーム部にｎ個の双方向スイッチ部を有する場合のｎ個の双方向スイッチ部の制御信号の生成に用いられる２ｎ個のキャリア波を示す図である。図１９は、第４実施形態における電力変換装置の一例を示す回路図である。図２０は、図１９におけるアーム部の詳細な構成の一例を示す回路図である。

以下、好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する場合がある。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

以下の各実施形態では、入力される交流を周波数等の異なる別の交流に変換する電力変換装置について述べる。第１〜第３実施形態では、交流を別の交流に直接変換する電力変換装置（マトリックスコンバータ）について述べ、第４実施形態以降では、交流を直流に変換する順変換部と、直流を交流に変換する逆変換部とを有する電力変換装置について述べる。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における電力変換装置の一例を示す回路図である。

この電力変換装置は、マトリックスコンバータであり、電力変換部１と、電力変換部１を制御する制御部３とを有している。

電力変換部１は、例えば、図１に示すように、三相交流電源４と三相交流負荷５との間に接続され、三相交流電源４から入力される三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）交流を、制御部３の制御によって所望の周波数及び電圧の三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）交流に変換して三相交流負荷５へ出力するよう構成される。ここで、制御部３の制御によって、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相の出力端子１ｕ，１ｖ，１ｗへのそれぞれの出力電圧及び出力電流の位相は２π／３ずつずれるように制御される。

電力変換部１は、入力側の各相の入力端子１ｒ，１ｓ，１ｔと出力側の各相の出力端子１ｕ，１ｖ，１ｗとの間にそれぞれ接続された９個のアーム部２（２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕ，２ｒｖ，２ｓｖ，２ｔｖ，２ｒｗ，２ｓｗ，２ｔｗ）を備えている。各々のアーム部２は、同一構成であり、各々、入力リアクトルｒ１と出力リアクトルｒ２との間に、Ｈブリッジセルからなる複数（図１では２個）の双方向スイッチ部（スイッチ部）Ｍ１，Ｍ２が直列接続されて構成されている。

図２は、アーム部２の双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２の詳細な構成を示す回路図である。

双方向スイッチ部Ｍ１は、それぞれ逆並列接続されたダイオードを有する第１〜第４の４個のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４と、１個のキャパシタＣ１とを備えている。そして、第１のスイッチング素子Ｑ１１と第２のスイッチング素子Ｑ１２とが直列接続されてなる第１の回路と、第３のスイッチング素子Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ１４とが直列接続されてなる第２の回路と、キャパシタＣ１とが、並列に接続されている。そして、第１と第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続点を双方向スイッチ部Ｍ１の入力端とし、第３と第４のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続点を双方向スイッチ部Ｍ１の出力端とするよう構成されている。

同様に、双方向スイッチ部Ｍ２は、それぞれ逆並列接続されたダイオードを有する第１〜第４の４個のスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４と、１個のキャパシタＣ２とを備えている。そして、第１のスイッチング素子Ｑ２１と第２のスイッチング素子Ｑ２２とが直列接続されてなる第１の回路と、第３のスイッチング素子Ｑ２３と第４のスイッチング素子Ｑ２４とが直列接続されてなる第２の回路と、キャパシタＣ２とが、並列に接続されている。そして、第１と第２のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の接続点を双方向スイッチ部Ｍ２の入力端とし、第３と第４のスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の接続点を双方向スイッチ部Ｍ２の出力端とするよう構成されている。

各アーム部２の全てのスイッチング素子の動作は制御部３によって制御される。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、それぞれ、任意の１つのアーム部２に関する制御部３の内部構成の一例（電流センサ４０及び電圧センサ４１，４２を除く）を示す図である。制御部３は、例えば、ＤＳＰなどのマイクロセッサ及びＦＰＧＡなどのロジック回路等からなる演算装置を備えており、図３（Ａ）、図３（Ｂ）では、上記演算装置において、それに内蔵されているメモリに格納されたプログラムがそれに内蔵されている処理部によって実行されることにより実現される、任意の１つのアーム部２に関する機能ブロック（電流センサ４０及び電圧センサ４１，４２を除く）が示されている。なお、制御部３は、集中制御する単独の制御部によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御部によって構成されていてもよい。

まず、図３（Ａ）の場合について説明する。この制御部３は、変調波ｒｅｆを生成する変調波生成部３１と、ＰＤ方式による同位相の４個のキャリア波（三角波）Ｔｑ２〜Ｔｐ２（Ｔｑ２，Ｔｑ１，Ｔｐ１，Ｔｐ２）を生成するキャリア波生成部３２と、キャリア波入替判定部３３と、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４と、比較器Ｄ１〜Ｄ４と、論理反転器Ｅ１〜Ｅ４とを備えている。

図４は、キャリア波生成部３２で生成するキャリア波を示す図である。キャリア波生成部３２は、ＰＤ方式による同位相の４個のキャリア波Ｔｑ２〜Ｔｐ２（Ｔｑ２，Ｔｑ１，Ｔｐ１，Ｔｐ２）を生成し、スイッチ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４へ出力する。４個のキャリア波Ｔｑ２〜Ｔｐ２には、所定範囲α（−１００％〜１００％）を均等に４分割し、この４分割された各範囲が各々の専有範囲として割り当てられる。各キャリア波Ｔｑ２〜Ｔｐ２は、そのピークピーク（peak to peak）の範囲が各々の専有範囲となるように生成される。

そして、変調波生成部３１では出力電圧指令値である変調波ｒｅｆを生成する。この変調波ｒｅｆは、その最小値がキャリア波Ｔｑ２の専有範囲（−１００％〜−５０％）内の値となり、最大値がキャリア波Ｔｐ２の専有範囲（５０％〜１００％）内の値となるように生成される。

各比較器Ｄ１〜Ｄ４では、変調波ｒｅｆの値と、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４から入力されるキャリア波の値とを比較し、変調波ｒｅｆの値の方が大きい（小さい）ときには、スイッチング素子をオン状態（オフ状態）にするための信号を出力し、スイッチング素子（Ｑ２３，Ｑ１３，Ｑ１２，Ｑ２２）のゲートに制御信号として入力される。また、各論理反転器Ｅ１〜Ｅ４は、各比較器Ｄ１〜Ｄ４の出力信号の反転信号を出力し、スイッチング素子（Ｑ２４，Ｑ１４，Ｑ１１，Ｑ２１）のゲートに制御信号として入力される。

ここで、スイッチング素子Ｑ２３とＱ２４、スイッチング素子Ｑ１３とＱ１４、スイッチング素子Ｑ１２とＱ１１、スイッチング素子Ｑ２２とＱ２１が、それぞれペアとなり、一方がオン（導通）状態のときには、必ず他方がオフ（非導通）状態となるように制御される。

キャリア波入替判定部３３では、変調波ｒｅｆとキャリア波Ｔｑ２〜Ｔｐ２とを入力し、所定の条件に基づくキャリア波入替方法（詳細は後述）に基づいて、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４を切り替える。ここで、２個のスイッチ部Ｓ１，Ｓ２、及び、２個のスイッチ部Ｓ３，Ｓ４は、それぞれペアとなり、各ペアのスイッチ部は必ず同時に切り替えられる。

このキャリア波入替判定部３３では、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４の切替えによってスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフ状態が変更されることがないタイミングで、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４を切り替えるようにしている。これについて説明する。

例えば、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４が図３（Ａ）に図示された状態であるとする。このとき、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４は、キャリア波Ｔｑ２と変調波ｒｅｆとの大小関係によってオンオフ動作し、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４は、キャリア波Ｔｑ１と変調波ｒｅｆとの大小関係によってオンオフ動作し、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１１は、キャリア波Ｔｐ１と変調波ｒｅｆとの大小関係によってオンオフ動作し、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２１は、キャリア波Ｔｐ２と変調波ｒｅｆとの大小関係によってオンオフ動作する。

そして、変調波ｒｅｆが、図４の変調波ｒｅｆ１で示されるように、キャリア波Ｔｑ２の専有範囲内にあるとき、例えば、キャリア波が最大値となる時刻ｔ１１においては、キャリア波Ｔｑ２と変調波ｒｅｆ１との大小関係（Ｔｑ２＞ｒｅｆ１）は、キャリア波Ｔｑ１と変調波ｒｅｆ１との大小関係（Ｔｑ１＞ｒｅｆ１）と等しくなる。よって、時刻ｔ１１のようにキャリア波が最大値となる時刻において、スイッチ部Ｓ１，Ｓ２を切り替えても、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４及びスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４のオンオフ状態が変更されることはない。

一方、キャリア波が最小値となる時刻ｔ１２においては、キャリア波Ｔｑ２と変調波ｒｅｆ１との大小関係は、キャリア波Ｔｑ１と変調波ｒｅｆ１との大小関係と逆になるので、時刻ｔ１２において、スイッチ部Ｓ１，Ｓ２を切り替えると、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４及びスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４のオンオフ状態が切り替わって逆になる。

また、変調波ｒｅｆが、図４の変調波ｒｅｆ２で示されるように、キャリア波Ｔｑ１の専有範囲内にあるとき、例えば、キャリア波が最小値となる時刻ｔ１２においては、キャリア波Ｔｑ１と変調波ｒｅｆ２との大小関係（Ｔｑ１＜ｒｅｆ２）は、キャリア波Ｔｑ２と変調波ｒｅｆ２との大小関係（Ｔｑ２＜ｒｅｆ２）と等しくなる。よって、時刻ｔ１２のようにキャリア波が最小値となる時刻において、スイッチ部Ｓ１，Ｓ２を切り替えても、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４及びスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４のオンオフ状態が変更されることはない。

一方、キャリア波が最大値となる時刻ｔ１１においては、キャリア波Ｔｑ１と変調波ｒｅｆ２との大小関係は、キャリア波Ｔｑ２と変調波ｒｅｆ２との大小関係と逆になるので、時刻ｔ１１において、スイッチ部Ｓ１，Ｓ２を切り替えると、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４及びスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４のオンオフ状態が切り替わって逆になる。

また、変調波ｒｅｆが、図４の変調波ｒｅｆ３で示されるように、キャリア波Ｔｐ１の専有範囲内にあるとき、例えば、キャリア波が最大値となる時刻ｔ１１においては、キャリア波Ｔｐ１と変調波ｒｅｆ３との大小関係（Ｔｐ１＞ｒｅｆ３）は、キャリア波Ｔｐ２と変調波ｒｅｆ３との大小関係（Ｔｐ２＞ｒｅｆ３）と等しくなる。よって、時刻ｔ１１のようにキャリア波が最大値となる時刻において、スイッチ部Ｓ３，Ｓ４を切り替えても、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２及びスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のオンオフ状態が変更されることはない。

一方、キャリア波が最小値となる時刻ｔ１２においては、キャリア波Ｔｐ１と変調波ｒｅｆ３との大小関係は、キャリア波Ｔｐ２と変調波ｒｅｆ３との大小関係と逆になるので、時刻ｔ１２において、スイッチ部Ｓ３，Ｓ４を切り替えると、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２及びスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のオンオフ状態が切り替わって逆になる。

また、変調波ｒｅｆが、図４の変調波ｒｅｆ４で示されるように、キャリア波Ｔｐ２の専有範囲内にあるとき、例えば、キャリア波が最小値となる時刻ｔ１２においては、キャリア波Ｔｐ２と変調波ｒｅｆ４との大小関係（Ｔｐ２＜ｒｅｆ４）は、キャリア波Ｔｐ１と変調波ｒｅｆ４との大小関係（Ｔｐ１＜ｒｅｆ４）と等しくなる。よって、時刻ｔ１２のようにキャリア波が最小値となる時刻において、スイッチ部Ｓ３，Ｓ４を切り替えても、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２及びスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のオンオフ状態が変更されることはない。

一方、キャリア波が最大値となる時刻ｔ１１においては、キャリア波Ｔｐ２と変調波ｒｅｆ４との大小関係は、キャリア波Ｔｐ１と変調波ｒｅｆ４との大小関係と逆になるので、時刻ｔ１１において、スイッチ部Ｓ３，Ｓ４を切り替えると、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２及びスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のオンオフ状態が切り替わって逆になる。

よって、本実施形態では、変調波ｒｅｆの値が、キャリア波Ｔｑ２，Ｔｐ１の専有範囲内にあるときには、そのキャリア波が最大値となる時点（例えば時刻ｔ１１）のタイミングで、スイッチ部（Ｓ１，Ｓ２／Ｓ３，Ｓ４）を切り替えることにより、その切替動作によってスイッチング素子のオンオフ状態が変更されることがない。また、変調波ｒｅｆの値が、キャリア波Ｔｑ１，Ｔｐ２の専有範囲内にあるときには、そのキャリア波が最小値となる時点（例えば時刻ｔ１２）のタイミングで、スイッチ部（Ｓ１，Ｓ２／Ｓ３，Ｓ４）を切り替えることにより、その切替動作によってスイッチング素子のオンオフ状態が変更されることがない。

図５は、アーム部２を本実施形態の一方式によってＰＷＭ制御する場合のキャリア波Ｔｑ２〜Ｔｐ２の波形、変調波ｒｅｆの波形、出力電流ｉの波形、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオン（ＯＮ）オフ（ＯＦＦ）状態、キャパシタＣ１，Ｃ２の充放電状態の時間的変化を示す図である（横軸は時間軸）。ここでも、制御部３は、図３（Ａ）に示す構成であるものとして説明する。

図５において、破線Ｌ１は、比較器Ｄ１に入力されるキャリア波（Ｔｑ２，Ｔｑ１）すなわちスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の制御信号の生成に用いられるキャリア波を示し、一点鎖線Ｌ２は、比較器Ｄ２に入力されるキャリア波（Ｔｑ１，Ｔｑ２）すなわちスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の制御信号の生成に用いられるキャリア波を示し、破線Ｌ３は、比較器Ｄ３に入力されるキャリア波（Ｔｐ１，Ｔｐ２）すなわちスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１１の制御信号の生成に用いられるキャリア波を示し、二点鎖線Ｌ４は、比較器Ｄ４に入力されるキャリア波（Ｔｐ２，Ｔｐ１）すなわちスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２１の制御信号の生成に用いられるキャリア波を示している。

例えば、時刻ｔ１では、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ１の専有範囲内にあるので、そのキャリア波Ｔｐ１が最大値となる時点のタイミングで、スイッチ部Ｓ３，Ｓ４が切り替えられ、比較器Ｄ３と比較器Ｄ４に入力されるキャリア波（Ｔｐ１，Ｔｐ２）が入れ替えられている。

また、時刻ｔ２では、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ２の専有範囲内にあるので、そのキャリア波Ｔｐ２が最小値となる時点のタイミングで、スイッチ部Ｓ３，Ｓ４が切り替えられ、比較器Ｄ３と比較器Ｄ４に入力されるキャリア波（Ｔｐ１，Ｔｐ２）が入れ替えられている。

また、時刻ｔ３では、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ２の専有範囲内にあるので、そのキャリア波Ｔｑ２が最大値となる時点のタイミングで、スイッチ部Ｓ１，Ｓ２が切り替えられ、比較器Ｄ１と比較器Ｄ２に入力されるキャリア波（Ｔｑ２，Ｔｑ１）が入れ替えられている。

また、時刻ｔ４では、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ１の専有範囲内にあるので、そのキャリア波Ｔｑ１が最小値となる時点のタイミングで、スイッチ部Ｓ１，Ｓ２が切り替えられ、比較器Ｄ１と比較器Ｄ２に入力されるキャリア波（Ｔｑ２，Ｔｑ１）が入れ替えられている。

上記のようなタイミングでキャリア波が入れ替えられることにより、その入れ替え時点においてスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフ状態が変更されることはない。

なお、スイッチ部Ｓ３，Ｓ４の切替動作によって、比較器Ｄ３と比較器Ｄ４に入力されるキャリア波（Ｔｐ１，Ｔｐ２）が入れ替えられることは、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１１の制御信号を生成するために用いるキャリア波Ｔｐ１（Ｔｐ２）と、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２１の制御信号を生成するために用いるキャリア波Ｔｐ２（Ｔｐ１）とが入れ替えられることである。また、スイッチ部Ｓ１，Ｓ２の切替動作によって、比較器Ｄ１と比較器Ｄ２に入力されるキャリア波（Ｔｑ２，Ｔｑ１）が入れ替えられることは、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の制御信号を生成するために用いるキャリア波Ｔｑ２（Ｔｑ１）と、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の制御信号を生成するために用いるキャリア波Ｔｑ１（Ｔｑ２）とが入れ替えられることである。よって、図３（Ａ）のようにスイッチ部Ｓ１〜Ｓ４を比較器Ｄ１〜Ｄ４の前段に設けた構成に代えて、図３（Ｂ）のように比較器Ｄ１〜Ｄ４の後段にスイッチ部Ｓ１〜Ｓ４を設けた構成としても同様である。

一方、図６は、上記アーム部２を比較例のＰＤ方式によってＰＷＭ制御する場合のキャリア波Ｔｑ２〜Ｔｐ２の波形、変調波ｒｅｆの波形、出力電流ｉの波形、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオン（ＯＮ）オフ（ＯＦＦ）状態、キャパシタＣ１，Ｃ２の充放電状態の時間的変化を示す図である（横軸は時間軸）。

この比較例は、例えば、図３（Ａ）において、スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４を図３（Ａ）に示す状態から切り替えない場合に相当する。

比較例の場合、図６に示すように、変調波ｒｅｆの一周期の間において、約半周期弱の期間に、スイッチング素子Ｑ１２、Ｑ１３が連続して導通し、期間Ｔ１においてキャパシタＣ１が連続して放電状態となる（ｉ＞０）。その後、約半周期弱の期間に、スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１４が連続して導通し、期間Ｔ２においてキャパシタＣ１が再び連続して放電状態となる（ｉ＜０）。

一方、図５に示す例の場合、図５のキャパシタＣ１，Ｃ２の状態で示されるように、同一のキャパシタが長時間連続して放電状態あるいは充電状態となるのを回避できる。すなわち、スイッチング素子の制御信号の生成に用いるキャリア波を入れ替えることにより、同一のキャパシタが長時間連続して放電状態あるいは充電状態となるのを回避できる。よって、長時間の放電によるキャパシタ電圧の低下を抑えるとともに、長時間の充電によるキャパシタ電圧の上昇を抑えて、キャパシタＣ１，Ｃ２間での電圧のアンバランスの抑制が可能になる。

そして、キャリア波を入れ替えるタイミングを、その入れ替えによってスイッチング素子のオンオフ状態が切り替わることのないタイミングとすることにより、不要なスイッチングを回避できる。

さらに本実施形態では、所定の入替方法に基づいて、キャリア波を入れ替えるようにしている。この入替方法について説明する。

各アーム部２には、図２に示すように、アーム部２の出力電流ｉを測定する電流センサ（電流検出手段）４０と、各双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２のキャパシタＣ１，Ｃ２の電圧Ｖ１，Ｖ２を測定する電圧センサ（電圧測定手段）４１，４２とが設けられている。

そして、キャリア波入替判定部３３は、変調波ｒｅｆ及びキャリア波Ｔｑ２〜Ｔｐ２に加えて、電流センサ４０で測定される出力電流ｉと、電圧センサ４１、４２で測定されるキャパシタ測定電圧Ｖ１，Ｖ２とを入力し、これらに基づいてキャリア波を入れ替える。

ここで、キャリア波の入替方法については、アーム部２が３つ以上の双方向スイッチ部を有する場合も同様にして説明できるので、以下では、アーム部２がｎ個（ｎは２以上の整数）の双方向スイッチ部を有している場合について説明する。

図７は、ｎ個の双方向スイッチ部を有するアーム部２の構成を示す図である。

９個の各アーム部２には、入力リアクトルｒ１と出力リアクトルｒ２との間に、Ｈブリッジセルからなるｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎが直列接続されている。そして、アーム部２の出力電流ｉを測定する電流センサ４０と、各双方向スイッチ部Ｍ１〜ＭｎのキャパシタＣ１〜Ｃｎの電圧Ｖ１〜Ｖｎを測定する電圧センサ４１〜４ｎとが設けられている。

また、図８は、図７に示すアーム部２のｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎの制御信号の生成に用いられる２ｎ個のキャリア波を示す図である。

制御部３のキャリア波生成部では、図８に示されるＰＤ方式による同位相の２ｎ個のキャリア波を生成する。２ｎ個のキャリア波は、所定範囲α（−１００％〜１００％）を均等に２ｎ個に分割し、この分割された各範囲が専有範囲として割り当てられる。各キャリア波は、そのピークピーク（peak to peak）の範囲が専有範囲となるように生成される。図８では、０〜１００％に割り当てられたｎ個のキャリア波をＴｐ１〜Ｔｐｎとし、０〜−１００％に割り当てられたｎ個のキャリア波をＴｑ１〜Ｔｑｎとして示している。例えば、キャリア波Ｔｐｋ，Ｔｑｋのそれぞれの専有範囲は、Ｚｐｋ，Ｚｑｋで示す範囲である。

ここで、２ｎ個のキャリア波のうち専有範囲が高い方のｎ個のキャリア波Ｔｐ１〜Ｔｐｎは、双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎの第１，第２のスイッチング素子（Ｑ１１，Ｑ１２）〜（Ｑｎ１，Ｑｎ２）の制御信号の生成に用いられ、専有範囲が低い方のｎ個のキャリア波Ｔｑ１〜Ｔｑｎは、双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎの第３，第４のスイッチング素子（Ｑ１３，Ｑ１４）〜（Ｑｎ３，Ｑｎ４）の制御信号の生成に用いられる。

例えば、専有範囲が高い方のキャリア波Ｔｐｋが制御信号の生成に用いられている第１、第２のスイッチング素子をＱｋ１、Ｑｋ２とすると、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐｋより大きい値（小さい値）のときには、第１のスイッチング素子Ｑｋ１がオフ（オン）、第２のスイッチング素子Ｑｋ２がオン（オフ）となる。また、専有範囲が低い方のキャリア波Ｔｑｋが制御信号の生成に用いられている第３、第４のスイッチング素子をＱｋ３、Ｑｋ４とすると、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑｋより大きい値（小さい値）のときには、第３のスイッチング素子Ｑｋ３がオン（オフ）、第４のスイッチング素子Ｑｋ４がオフ（オン）となる。

図９及び図１０は、制御部３によるキャリア波入替方法を説明するためのフローチャートである。ここで、ｉ＞０は、アーム部２の出力電流ｉが入力側から出力側へ向かう方向（正方向）へ流れることを示し、ｉ＜０は、アーム部２の出力電流ｉが出力側から入力側へ向かう方向（負方向）へ流れることを示す。また、ｒｅｆ＞０は、変調波ｒｅｆの値が、専有範囲が高い方のｎ個のキャリア波Ｔｐ１〜Ｔｐｎのいずれかの専有範囲に存在していることを示し、ｒｅｆ＜０は、変調波ｒｅｆの値が、専有範囲が低い方のｎ個のキャリア波Ｔｑ１〜Ｔｑｎのいずれかの専有範囲に存在していることを示す。

また、キャリア波Ｔｐｘ（ｘは１〜ｎの整数）が制御信号の生成に用いられているスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧を、Ｖ（Ｔｐｘ）と記載し、同様に、キャリア波Ｔｑｘ（ｘは１〜ｎの整数）が制御信号の生成に用いられているスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧を、Ｖ（Ｔｑｘ）と記載する。

なお、図８に示すように、専有範囲が高い方のキャリア波Ｔｐｘにおいては、ｘの値が大きいほど、そのキャリア波の専有範囲は高い範囲になる。一方、専有範囲が低い方のキャリア波Ｔｑｘにおいては、ｘの値が大きいほど、そのキャリア波の専有範囲は低い範囲になる。

そして、初期（動作開始時）には、例えば、Ｖ（Ｔｐｘ）＝Ｖ（Ｔｑｘ）＝Ｖｘとして設定されるようにしてもよい（Ｖｘは、双方向スイッチ部Ｍｘのキャパシタ測定電圧）。すなわち、キャリア波Ｔｐｘとキャリア波Ｔｑｘとが、双方向スイッチ部Ｍｘの第１〜第４のスイッチング素子Ｑｘ１〜Ｑｘ４の制御信号の生成に用いられるようにしてもよい。

なお、各キャリア波は、ペアとなる２つのスイッチング素子の制御信号の生成に用いられるが、このことを、各キャリア波がペアとなる２つのスイッチング素子に割り当てられていると表現してもよい。以下ではこのような表現を用いて記載する。すなわち、専有範囲が高い方のキャリア波Ｔｐ１〜Ｔｐｎは、ｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎの第１，第２のスイッチング素子に割り当てられ、それらの中で、割り当てが変更される（キャリア波が入れ替えられる）。また、専有範囲が低い方のキャリア波Ｔｑ１〜Ｔｑｎは、ｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎの第３，第４のスイッチング素子に割り当てられ、それらの中で、割り当てが変更される（キャリア波が入れ替えられる）。

そして、図９、図１０のステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０では、出力電流ｉの測定値及び変調波ｒｅｆの値に基づいて判断する。以下では、変調波ｒｅｆの値が存在する専有範囲を有するキャリア波をＴｐｍ（ｒｅｆ＞０の場合）あるいはＴｑｍ（ｒｅｆ＜０の場合）と記載する。

そして、ｉ＞０でかつ、ｒｅｆ＞０である場合には、ステップＳ１０からステップＳ１１へ進み、キャリア波の状態（値）が最大であれば、Ｖ（Ｔｐａ）＞Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐａ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ１２）、存在する場合には第１の入替処理を行う（ステップＳ１３）。

ここで、Ｔｐａのａは、ｍ＜ａ≦ｎとなる整数である。すなわち、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｐｍ）に対して、変調波ｒｅｆの存在するキャリア波Ｔｐｍの専有範囲よりも高い専有範囲のキャリア波Ｔｐａが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｐａ）の方が大きい、という事象が生じるときに、第１の入替処理を行う。

この第１の入替処理（ステップＳ１３）では、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子と、上記キャリア波Ｔｐａが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。ここで、Ｖ（Ｔｐａ）＞Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐａ）が複数存在する場合には、その中で最大となるＶ（Ｔｐａ）に対応するキャリア波Ｔｐａが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子と、キャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。

また、ステップＳ１１で、キャリア波の状態（値）が最小であれば、Ｖ（Ｔｐｂ）＜Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐｂ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ１４）、存在する場合には第２の入替処理を行う（ステップＳ１５）。

ここで、Ｔｐｂのｂは、１≦ｂ＜ｍとなる整数である。すなわち、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｐｍ）に対して、変調波ｒｅｆの存在するキャリア波Ｔｐｍの専有範囲よりも低い専有範囲のキャリア波Ｔｐｂが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｐｂ）の方が小さい、という事象が生じるときに、第２の入替処理を行う。

この第２の入替処理（ステップＳ１５）では、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子と、上記キャリア波Ｔｐｂが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。ここで、Ｖ（Ｔｐｂ）＜Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐｂ）が複数存在する場合には、その中で最小となるＶ（Ｔｐｂ）に対応するキャリア波Ｔｐｂが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子と、キャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。

また、ｉ＞０でかつ、ｒｅｆ＜０である場合には、ステップＳ２０からステップＳ２１へ進み、キャリア波の状態（値）が最大であれば、Ｖ（Ｔｑｃ）＞Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｃ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ２２）、存在する場合には第３の入替処理を行う（ステップＳ２３）。

ここで、Ｔｑｃのｃは、１≦ｃ＜ｍとなる整数である。すなわち、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｑｍ）に対して、変調波ｒｅｆの存在するキャリア波Ｔｑｍの専有範囲よりも高い専有範囲のキャリア波Ｔｑｃが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｑｃ）の方が大きい、という事象が生じるときに、第３の入替処理を行う。

この第３の入替処理（ステップＳ２３）では、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子と、上記キャリア波Ｔｑｃが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。ここで、Ｖ（Ｔｑｃ）＞Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｃ）が複数存在する場合には、その中で最大となるＶ（Ｔｑｃ）に対応するキャリア波Ｔｑｃが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子と、キャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。

また、ステップＳ２１で、キャリア波の状態（値）が最小であれば、Ｖ（Ｔｑｄ）＜Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｄ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ２４）、存在する場合には第４の入替処理を行う（ステップＳ２５）。

ここで、Ｔｑｄのｄは、ｍ＜ｄ≦ｎとなる整数である。すなわち、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｑｍ）に対して、変調波ｒｅｆの存在するキャリア波Ｔｑｍの専有範囲よりも低い専有範囲のキャリア波Ｔｑｄが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｑｄ）の方が小さい、という事象が生じるときに、第４の入替処理を行う。

この第４の入替処理（ステップＳ２５）では、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子と、上記キャリア波Ｔｑｄが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。ここで、Ｖ（Ｔｑｄ）＜Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｄ）が複数存在する場合には、その中で最小となるＶ（Ｔｑｄ）に対応するキャリア波Ｔｑｄが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子と、キャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。

また、ｉ＜０でかつ、ｒｅｆ＞０である場合には、ステップＳ３０からステップＳ３１へ進み、キャリア波の状態（値）が最大であれば、Ｖ（Ｔｐａ）＜Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐａ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ３２）、存在する場合には第５の入替処理を行う（ステップＳ３３）。

ここで、Ｔｐａのａは、ｍ＜ａ≦ｎとなる整数である。すなわち、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｐｍ）に対して、変調波ｒｅｆの存在するキャリア波Ｔｐｍの専有範囲よりも高い専有範囲のキャリア波Ｔｐａが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｐａ）の方が小さい、という事象が生じるときに、第５の入替処理を行う。

この第５の入替処理（ステップＳ３３）では、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子と、上記キャリア波Ｔｐａが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。ここで、Ｖ（Ｔｐａ）＜Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐａ）が複数存在する場合には、その中で最小となるＶ（Ｔｐａ）に対応するキャリア波Ｔｐａが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子と、キャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。

また、ステップＳ３１で、キャリア波の状態（値）が最小であれば、Ｖ（Ｔｐｂ）＞Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐｂ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ３４）、存在する場合には第６の入替処理を行う（ステップＳ３５）。

ここで、Ｔｐｂのｂは、１≦ｂ＜ｍとなる整数である。すなわち、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｐｍ）に対して、変調波ｒｅｆの存在するキャリア波Ｔｐｍの専有範囲よりも低い専有範囲のキャリア波Ｔｐｂが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｐｂ）の方が大きい、という事象が生じるときに、第６の入替処理を行う。

この第６の入替処理（ステップＳ３５）では、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子と、上記キャリア波Ｔｐｂが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。ここで、Ｖ（Ｔｐｂ）＞Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐｂ）が複数存在する場合には、その中で最大となるＶ（Ｔｐｂ）に対応するキャリア波Ｔｐｂが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子と、キャリア波Ｔｐｍが割り当てられた第１，第２のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。

また、ｉ＜０でかつ、ｒｅｆ＜０である場合には、ステップＳ４０からステップＳ４１へ進み、キャリア波の状態（値）が最大であれば、Ｖ（Ｔｑｃ）＜Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｃ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ４２）、存在する場合には第７の入替処理を行う（ステップＳ４３）。

ここで、Ｔｑｃのｃは、１≦ｃ＜ｍとなる整数である。すなわち、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｑｍ）に対して、変調波ｒｅｆの存在するキャリア波Ｔｑｍの専有範囲よりも高い専有範囲のキャリア波Ｔｑｃが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｑｃ）の方が小さい、という事象が生じるときに、第７の入替処理を行う。

この第７の入替処理（ステップＳ４３）では、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子と、上記キャリア波Ｔｑｃが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。ここで、Ｖ（Ｔｑｃ）＜Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｃ）が複数存在する場合には、その中で最小となるＶ（Ｔｑｃ）に対応するキャリア波Ｔｑｃが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子と、キャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。

また、ステップＳ４１で、キャリア波の状態（値）が最小であれば、Ｖ（Ｔｑｄ）＞Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｄ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ４４）、存在する場合には第８の入替処理を行う（ステップＳ４５）。

ここで、Ｔｑｄのｄは、ｍ＜ｄ≦ｎとなる整数である。すなわち、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｑｍ）に対して、変調波ｒｅｆの存在するキャリア波Ｔｑｍの専有範囲よりも低い専有範囲のキャリア波Ｔｑｄが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子を有する双方向スイッチ部のキャパシタ測定電圧Ｖ（Ｔｑｄ）の方が大きい、という事象が生じるときに、第８の入替処理を行う。

この第８の入替処理（ステップＳ４５）では、変調波ｒｅｆの存在する専有範囲のキャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子と、上記キャリア波Ｔｑｄが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。ここで、Ｖ（Ｔｑｄ）＞Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｄ）が複数存在する場合には、その中で最大となるＶ（Ｔｑｄ）に対応するキャリア波Ｔｑｄが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子と、キャリア波Ｔｑｍが割り当てられた第３，第４のスイッチング素子との間で、割り当てられたキャリア波を入れ替える。

本例では、上記第１〜第８の入替処理によってキャリア波を入れ替えるキャリア波入替処理を行い、第１〜第８の入替処理以外では、キャリア波の入れ替えは行わないようにしている。

次に、図９、図１０に示す入替方法を、ｎ＝２の場合、すなわち、図１、図２に示すように、２個の双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２を有している構成のアーム部２に適用した場合を説明する。この場合、図４に示す４つのキャリア波Ｔｑ２，Ｔｑ１，Ｔｐ１，Ｔｐ２を用いることは前述した通りである。

まず、ｉ＞０でかつ、ｒｅｆ＞０である場合には、ステップＳ１１で、キャリア波の状態（値）が最大であれば、Ｖ（Ｔｐａ）＞Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐａ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ１２）、存在する場合には第１の入替処理を行う（ステップＳ１３）。

ステップＳ１２において、Ｔｐａのａは、ｍ＜ａ≦ｎであり、ここでは、ｎ＝２であるので、ｍ＝１の場合（すなわち変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ１の専有範囲内にある場合）にのみ、ａ＝２となって、Ｖ（Ｔｐａ）＞Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐａ）〔＝Ｖ（Ｔｐ２）〕が存在する可能性がある。

よって、ｎ＝２の場合、ステップＳ１２は、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ１の専有範囲内にあり（Ｔｐｍ＝Ｔｐ１）、かつ、Ｖ（Ｔｐ２）＞Ｖ（Ｔｐ１）を満足するか否かを判断することと等しく、これを満足する場合にのみ、ステップＳ１３の第１の入替処理を行う。ここでの第１の入替処理は、双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２は２個だけであるので、双方向スイッチ部Ｍ１の第１，第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２と、双方向スイッチ部Ｍ２の第１，第２のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２との間で、互いに割り当てられたキャリア波Ｔｐ１，Ｔｐ２を入れ替える。

例えば、図４の変調波ｒｅｆ３で示すように、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ１の専有範囲内に存在するときに、図４の期間Ａにおいて、例えば図３（Ａ）に示す状態にスイッチ部Ｓ１〜Ｓ４が接続されているとした場合、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ２１，Ｑ２３がオン状態で、他のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ２２，Ｑ２４がオフ状態であり、このとき電流ｉは、図２の経路ＰＡで示すように流れ、キャパシタＣ１は放電状態であり、キャパシタＣ２は充放電停止状態である。

そして、キャリア波の入替えが行われない場合は、期間Ｂにおいても期間Ａと同じ状態となる。一方、キャリア波が最大値となる時刻ｔ１１において、双方向スイッチ部Ｍ１の第１，第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２と、双方向スイッチ部Ｍ２の第１，第２のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２との間で、割り当てられるキャリア波Ｔｐ１とＴｐ２とを入れ替えた場合（スイッチ部Ｓ３，Ｓ４を切り替えた場合）には、期間Ｂにおいて、期間Ａのときとはスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２のオンオフ状態が逆になる。すなわち、期間Ｂにおいては、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３，Ｑ２２，Ｑ２３がオン状態で、他のスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ２１，Ｑ２４がオフ状態となり、このとき電流ｉは、図２の経路ＰＢで示すように流れ、キャパシタＣ１は充放電停止状態となり、キャパシタＣ２は放電状態となる。

このようにキャリア波の入替えを行うことにより、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２との間で充放電状態が逆になり、上記の場合、キャパシタＣ１の電圧Ｖ１の減少が抑制されて、キャパシタＣ２の電圧Ｖ２の減少が促進される。よって、時刻ｔ１１において、Ｖ２＞Ｖ１〔（Ｖ（Ｔｐ２）＞Ｖ（Ｔｐ１）〕の場合に、キャリア波の入替えを行うことにより、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２との電圧のアンバランスを抑制することができる。なお、電流ｉの向きが逆（ｉ＜０）の場合には、充放電の状態は逆になる。

なお、以下に述べる第２〜第８の入替処理については、上述のような例示はしないが、キャリア波の入替えを行うことにより、上記同様、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２との間で充放電状態が逆になり、２つのキャパシタＣ１，Ｃ２の間の電圧のアンバランスを抑制することができる。

ステップＳ１４において、Ｔｐｂのｂは、１≦ｂ＜ｍであり、ここでは、ｎ＝２であるので、ｍ＝２の場合（すなわち変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ２の専有範囲内にある場合）にのみ、ｂ＝１となって、Ｖ（Ｔｐｂ）＜Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐｂ）〔＝Ｖ（Ｔｐ１）〕が存在する可能性がある。

よって、ｎ＝２の場合、ステップＳ１４は、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ２の専有範囲内にあり（Ｔｐｍ＝Ｔｐ２）、かつ、Ｖ（Ｔｐ１）＜Ｖ（Ｔｐ２）を満足するか否かを判断することと等しく、これを満足する場合にのみ、ステップＳ１５の第２の入替処理を行う。ここでの第２の入替処理は、双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２は２個だけであるので、双方向スイッチ部Ｍ１の第１，第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２と、双方向スイッチ部Ｍ２の第１，第２のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２との間で、互いに割り当てられたキャリア波Ｔｐ１，Ｔｐ２を入れ替える。

また、ｉ＞０でかつ、ｒｅｆ＜０である場合には、ステップＳ２１で、キャリア波の状態（値）が最大であれば、Ｖ（Ｔｑｃ）＞Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｃ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ２２）、存在する場合には第３の入替処理を行う（ステップＳ２３）。

ステップＳ２２において、Ｔｑｃのｃは、１≦ｃ＜ｍであり、ここでは、ｎ＝２であるので、ｍ＝２の場合（すなわち変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ２の専有範囲内にある場合）にのみ、ｃ＝１となって、Ｖ（Ｔｑｃ）＞Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｃ）〔＝Ｖ（Ｔｑ１）〕が存在する可能性がある。

よって、ｎ＝２の場合、ステップＳ２２は、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ２の専有範囲内にあり（Ｔｑｍ＝Ｔｑ２）、かつ、Ｖ（Ｔｑ１）＞Ｖ（Ｔｑ２）を満足するか否かを判断することと等しく、これを満足する場合にのみ、ステップＳ２２の第３の入替処理を行う。ここでの第３の入替処理は、双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２は２個だけであるので、双方向スイッチ部Ｍ１の第３，第４のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４と、双方向スイッチ部Ｍ２の第３，第４のスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４との間で、互いに割り当てられたキャリア波Ｔｑ１，Ｔｑ２を入れ替える。

ステップＳ２４において、Ｔｑｄのｄは、ｍ＜ｄ≦ｎであり、ここでは、ｎ＝２であるので、ｍ＝１の場合（すなわち変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ１の専有範囲内にある場合）にのみ、ｄ＝２となって、Ｖ（Ｔｑｄ）＜Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｄ）〔＝Ｖ（Ｔｑ２）〕が存在する可能性がある。

よって、ｎ＝２の場合、ステップＳ２４は、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ１の専有範囲内にあり（Ｔｑｍ＝Ｔｑ１）、かつ、Ｖ（Ｔｑ２）＜Ｖ（Ｔｑ１）を満足するか否かを判断することと等しく、これを満足する場合にのみ、ステップＳ２５の第４の入替処理を行う。ここでの第４の入替処理は、双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２は２個だけであるので、双方向スイッチ部Ｍ１の第３，第４のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４と、双方向スイッチ部Ｍ２の第３，第４のスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４との間で、互いに割り当てられたキャリア波Ｔｑ１，Ｔｑ２を入れ替える。

また、ｉ＜０でかつ、ｒｅｆ＞０である場合には、ステップＳ３１で、キャリア波の状態（値）が最大であれば、Ｖ（Ｔｐａ）＜Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐａ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ３２）、存在する場合には第５の入替処理を行う（ステップＳ３３）。

ステップＳ３２において、Ｔｐａのａは、ｍ＜ａ≦ｎであり、ここでは、ｎ＝２であるので、ｍ＝１の場合（すなわち変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ１の専有範囲内にある場合）にのみ、ａ＝２となって、Ｖ（Ｔｐａ）＜Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐａ）〔＝Ｖ（Ｔｐ２）〕が存在する可能性がある。

よって、ｎ＝２の場合、ステップＳ３２は、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ１の専有範囲内にあり（Ｔｐｍ＝Ｔｐ１）、かつ、Ｖ（Ｔｐ２）＜Ｖ（Ｔｐ１）を満足するか否かを判断することと等しく、これを満足する場合にのみ、ステップＳ３３の第５の入替処理を行う。ここでの第５の入替処理は、双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２は２個だけであるので、双方向スイッチ部Ｍ１の第１，第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２と、双方向スイッチ部Ｍ２の第１，第２のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２との間で、互いに割り当てられたキャリア波Ｔｐ１，Ｔｐ２を入れ替える。

ステップＳ３４において、Ｔｐｂのｂは、１≦ｂ＜ｍであり、ここでは、ｎ＝２であるので、ｍ＝２の場合（すなわち変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ２の専有範囲内にある場合）にのみ、ｂ＝１となって、Ｖ（Ｔｐｂ）＞Ｖ（Ｔｐｍ）となるＶ（Ｔｐｂ）〔＝Ｖ（Ｔｐ１）〕が存在する可能性がある。

よって、ｎ＝２の場合、ステップＳ３４は、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｐ２の専有範囲内にあり（Ｔｐｍ＝Ｔｐ２）、かつ、Ｖ（Ｔｐ１）＞Ｖ（Ｔｐ２）を満足するか否かを判断することと等しく、これを満足する場合にのみ、ステップＳ３５の第６の入替処理を行う。ここでの第６の入替処理は、双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２は２個だけであるので、双方向スイッチ部Ｍ１の第１，第２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２と、双方向スイッチ部Ｍ２の第１，第２のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２との間で、互いに割り当てられたキャリア波Ｔｐ１，Ｔｐ２を入れ替える。

また、ｉ＜０でかつ、ｒｅｆ＜０である場合には、ステップＳ４１で、キャリア波の状態（値）が最大であれば、Ｖ（Ｔｑｃ）＜Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｃ）が存在するか否かを判断し（ステップＳ４２）、存在する場合には第７の入替処理を行う（ステップＳ４３）。

ステップＳ４２において、Ｔｑｃのｃは、１≦ｃ＜ｍであり、ここでは、ｎ＝２であるので、ｍ＝２の場合（すなわち変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ２の専有範囲内にある場合）にのみ、ｃ＝１となって、Ｖ（Ｔｑｃ）＜Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｃ）〔＝Ｖ（Ｔｑ１）〕が存在する可能性がある。

よって、ｎ＝２の場合、ステップＳ４２は、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ２の専有範囲内にあり（Ｔｑｍ＝Ｔｑ２）、かつ、Ｖ（Ｔｑ１）＜Ｖ（Ｔｑ２）を満足するか否かを判断することと等しく、これを満足する場合にのみ、ステップＳ４２の第７の入替処理を行う。ここでの第７の入替処理は、双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２は２個だけであるので、双方向スイッチ部Ｍ１の第３，第４のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４と、双方向スイッチ部Ｍ２の第３，第４のスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４との間で、互いに割り当てられたキャリア波Ｔｑ１，Ｔｑ２を入れ替える。

ステップＳ４４において、Ｔｑｄのｄは、ｍ＜ｄ≦ｎであり、ここでは、ｎ＝２であるので、ｍ＝１の場合（すなわち変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ１の専有範囲内にある場合）にのみ、ｄ＝２となって、Ｖ（Ｔｑｄ）＞Ｖ（Ｔｑｍ）となるＶ（Ｔｑｄ）〔＝Ｖ（Ｔｑ２）〕が存在する可能性がある。

よって、ｎ＝２の場合、ステップＳ４４は、変調波ｒｅｆがキャリア波Ｔｑ１の専有範囲内にあり（Ｔｑｍ＝Ｔｑ１）、かつ、Ｖ（Ｔｑ２）＞Ｖ（Ｔｑ１）を満足するか否かを判断することと等しく、これを満足する場合にのみ、ステップＳ４５の第８の入替処理を行う。ここでの第８の入替処理は、双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２は２個だけであるので、双方向スイッチ部Ｍ１の第３，第４のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４と、双方向スイッチ部Ｍ２の第３，第４のスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４との間で、互いに割り当てられたキャリア波Ｔｑ１，Ｔｑ２を入れ替える。

以上に述べたように、例えば第１〜第８の入替処理のようなキャリア波入替処理を行うことにより、入れ替えられたキャリア波が割り当てられているスイッチング素子のペアを有する２つの双方向スイッチ部の一方のキャパシタと他方のキャパシタとの間で、充放電状態を逆にすることが可能となり、同一のキャパシタが長時間連続して放電状態あるいは充電状態となるのを回避できる。よって、長時間の放電によるキャパシタ電圧の低下を抑えるとともに、長時間の充電によるキャパシタ電圧の上昇を抑えて、キャパシタ間での電圧のアンバランスの抑制が可能になる。また、キャリア波の割り当てを変更するだけなので、電流の増加や大幅な演算量の増加も抑えられる。

なお、上記では、キャリア波入替処理において、電流センサ４０でアーム部２の出力電流ｉの向きを検出するようにしたが、アーム部２に入出力される入出力電流の向きを検出すればよい。すなわち、アーム部２の入出力電流ｉの向きに基づいて、図９、図１０のステップＳ１０，Ｓ２０,Ｓ３０，Ｓ４０の判定を行うようにすればよい。よって、アーム部２の入出力電流ｉの向きを検出するための電流センサ４０は、例えば図７において、入力リアクトルｒ１とそれに最も近い双方向スイッチ部Ｍ１との間、互いに隣り合う２個の双方向スイッチ部の間、出力リアクトルｒ２とそれに最も近い双方向スイッチ部Ｍｎとの間、のいずれかに配置することができる。

〔制御部の第１変形例〕
図１１は、制御部３を複数の制御基板で構成した場合の第１例のマトリックスコンバータを示す図である。

この制御部３は、マスタ基板（第１の制御基板）３ａと、９個のスレーブ基板（第２の制御基板）３ｒｕ，３ｓｕ，３ｔｕ，３ｒｖ，３ｓｖ，３ｔｖ，３ｒｗ，３ｓｗ，３ｔｗとで構成されている。９個のスレーブ基板は、９個のアーム部２（２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕ，２ｒｖ，２ｓｖ，２ｔｖ，２ｒｗ，２ｓｗ，２ｔｗ）の各々と対応して設けられ、対応するアーム部２を制御する。

９個の各アーム部２には、図７のようにｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎが直列接続されている。

マスタ基板３ａは、例えば、ＤＳＰなどのマイクロセッサ及びＦＰＧＡなどのロジック回路等からなる演算装置を備えており、入出力電力制御、出力周波数制御等を行う。

上記９個の各スレーブ基板は、例えば、ＦＰＧＡなどのロジック回路等からなる演算装置を備えている。９個の各スレーブ基板は同一の構成及び機能を有しているので、ここでは、９個のスレーブ基板を代表して、アーム部２ｒｕと対応するスレーブ基板３ｒｕを用いて説明する。

マスタ基板３ａとスレーブ基板３ｒｕとの間のデータ通信は、例えばＬＶＤＳを用いた高速シリアル通信によって行われる。

マスタ基板３ａは、公知の方法によって変調波（出力電圧指令値）ｒｅｆを生成し、スレーブ基板３ｒｕへ送信する。

スレーブ基板３ｒｕでは、マスタ基板３ａから変調波ｒｅｆを受信するとともに、対応するアーム部２ｒｕの電流センサ４０で測定される出力電流ｉと、電圧センサ４１〜４ｎで測定されるキャパシタ測定電圧Ｖ１〜Ｖｎとを入力する。

そして、スレーブ基板３ｒｕでは、対応するアーム部２ｒｕを制御する。すなわち、スレーブ基板３ｒｕでは、図８のようなキャリア波（Ｔｐ１〜Ｔｐｎ，Ｔｑ１〜Ｔｑｎ）を生成し、それらのキャリア波と変調波ｒｅｆとに基づいて、対応するアーム部２ｒｕのｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎのスイッチング素子のオンオフ動作を制御する。この際、例えば、キャリア波と変調波ｒｅｆと出力電流ｉとキャパシタ測定電圧Ｖ１〜Ｖｎとに基づいて、図９、図１０で示す方法によるキャリア波入替処理も行う。

また、マスタ基板３ａは、スレーブ基板３ｒｕが生成するキャリア波と同一周期の三角波を生成し、その三角波が例えば最小値となるタイミングで順次同期信号を生成し、スレーブ基板３ｒｕへ送信する。スレーブ基板３ｒｕでは、マスタ基板３ａから同期信号を受信した時点において、生成するキャリア波が上記最小値となるタイミングとなるようにキャリア波のリセットを行い、マスタ基板３ａとの同期をとる。これにより、マスタ基板３ａとスレーブ基板３ｒｕとの間の時間遅れを軽減することができるとともに一定にすることができ、時間応答と安定性の高い制御が可能になる。

また、スレーブ基板３ｒｕは、常時、アーム部２ｒｕのキャパシタ測定電圧Ｖ１〜Ｖｎを合計し、その合計値（アーム部キャパシタ電圧Ｖｒｕ）をマスタ基板３ａへ送信するとともに、アーム部２ｒｕの電流センサ４０で測定される出力電流ｉの測定値（瞬時値）をマスタ基板３ａへ送信する。

そして、マスタ基板３ａでは、スレーブ基板３ｒｕからアーム部キャパシタ電圧Ｖｒｕとアーム部２ｒｕの出力電流ｉの測定値とを受信し、公知の方法によって変調波ｒｅｆを生成し、スレーブ基板３ｒｕへ送信する。ここで、例えば、アーム部キャパシタ電圧Ｖｒｕをアーム部キャパシタ電圧指令値（所定値）に追従させるため、アーム部キャパシタ電圧Ｖｒｕとアーム部キャパシタ電圧指令値との偏差にＰＩ補償を施して電流指令値を算出し、さらに電流制御を行って変調波（出力電圧指令値）ｒｅｆを生成する。

なお、スレーブ基板３ｒｕは、アーム部２ｒｕのキャパシタ測定電圧Ｖ１〜Ｖｎの合計値（アーム部キャパシタ電圧Ｖｒｕ）に代えて、キャパシタ測定電圧Ｖ１〜Ｖｎの平均値を算出し、その平均値をマスタ基板３ａへ送信するようにしてもよい。

以上のように、制御部３をマスタ基板３ａと複数のスレーブ基板とで構成することにより、制御部３における演算処理の負担を分散させることができる。

〔制御部の第２変形例〕
図１２は、制御部３を複数の制御基板で構成した場合の第２例のマトリックスコンバータを示す図である。

この制御部３は、マスタ基板（第１の制御基板）３ａと、３個のスレーブ基板（第２の制御基板）３Ｕ，３Ｖ，３Ｗとで構成されている。すなわち、本例では、図１１における３個のスレーブ基板３ｒｕ，３ｓｕ，３ｔｕに代えて１個のスレーブ基板３Ｕを設け、図１１における３個のスレーブ基板３ｒｖ，３ｓｖ，３ｔｖに代えて１個のスレーブ基板３Ｖを設け、図１１における３個のスレーブ基板３ｒｗ，３ｓｗ，３ｔｗに代えて１個のスレーブ基板３Ｗを設けた構成である。３個の各スレーブ基板３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは、例えば、ＦＰＧＡなどのロジック回路等からなる演算装置を備えている。

本例では、スレーブ基板３Ｕは、３個のスレーブ基板３ｒｕ，３ｓｕ，３ｔｕの機能を有し、同様に、スレーブ基板３Ｖは、３個のスレーブ基板３ｒｖ，３ｓｖ，３ｔｖの機能を有し、スレーブ基板３Ｗは、３個のスレーブ基板３ｒｗ，３ｓｗ，３ｔｗの機能を有している。すなわち、スレーブ基板３Ｕは、３個のアーム部２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕを制御するとともに、マスタ基板３ａとの間で高速シリアル通信によって、図１１の３個のスレーブ基板３ｒｕ，３ｓｕ，３ｔｕとマスタ基板３ａとの間で行われていた情報（同期信号を含む）の送受信を行う。他の２つのスレーブ基板３Ｖ，３Ｗについても同様である。

この図１２の場合も、図１１の場合と同様、制御部３をマスタ基板３ａと複数のスレーブ基板とで構成することにより、制御部３における演算処理の負担を分散させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態における電力変換装置の一例は、図１と同様のマトリックスコンバータである。そして、各アーム部２（２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕ，２ｒｖ，２ｓｖ，２ｔｖ，２ｒｗ，２ｓｗ，２ｔｗ）は、図２のように、入力リアクトルｒ１と出力リアクトルｒ２との間に、２個の双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２が直列接続されて構成されている。

この第２実施形態では、制御部３によるキャリア波入替方法が、第１実施形態における図９、図１０に示された方法とは異なる。第２実施形態では、図３（Ａ）または図３（Ｂ）の構成において、キャリア波入替判定部３３が、電流センサ４０で測定される出力電流ｉと、電圧センサ４１、４２で測定されるキャパシタ測定電圧Ｖ１，Ｖ２とを入力しない構成である。

制御部３は、図４に示すキャリア波Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｑ１，Ｔｑ２を生成し、予め定められた周期（入替周期Ｔａとする）で、各々のアーム部２において、キャリア波入替判定部３３がキャリア波入替処理を行うように構成されている。但し、キャリア波の入替えを行う際に、第１実施形態の場合と同様、キャリア波の入れ替えによってスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフ状態が変更されることがないタイミングで行う。

このキャリア波の入れ替えによってスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフ状態が変更されることがないタイミングは、変調波ｒｅｆの値が、キャリア波Ｔｐ１，Ｔｑ２の専有範囲内にあるときには、そのキャリア波が最大値となる時点であり、変調波ｒｅｆの値が、キャリア波Ｔｐ２，Ｔｑ１の専有範囲内にあるときには、そのキャリア波が最小値となる時点である。そして、入替周期Ｔａは、キャリア波の周期よりも大きく、かつキャリア波の周期の１／２の整数倍とすることができる。また、入替周期Ｔａが長すぎると、所望の効果が得られなくなるので、変調波ｒｅｆの周期の１／２以下とすることが好ましい。

また、変調波ｒｅｆの値が、キャリア波Ｔｐ１，Ｔｐ２のいずれかの専有範囲内にあるときには、キャリア波Ｔｐ１とキャリア波Ｔｐ２とが入れ替えられる。変調波ｒｅｆの値が、キャリア波Ｔｑ１，Ｔｑ２のいずれかの専有範囲内にあるときには、キャリア波Ｔｑ１とキャリア波Ｔｑ２とが入れ替えられる。

図１３は、本実施形態におけるキャリア波入替処理を用いてマトリックスコンバータを制御する場合のＵ相出力端子１ｕに接続された３つのアーム部２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕにおける各２つの双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２のキャパシタ電圧Ｖ１，Ｖ２（図２参照）のシミュレーション結果を示す図であり、横軸は時間軸である。

この場合のシミュレーション条件は、図１３に示す通りである。スイッチング周波数が２０〔ｋＨｚ〕であり、キャリア波の周期は０．０５〔ｍｓ〕である。また、キャリア波入替周波数が１．２５〔ｋＨｚ〕であり、入替周期Ｔａは０．８〔ｍｓ〕である。よって、ここでは、入替周期Ｔａをキャリア波の周期の１６倍としている。また、出力周波数が４００Ｈｚであり、変調波ｒｅｆの周期が２．５〔ｍｓ〕であるので、入替周期Ｔａは変調波ｒｅｆの周期の約１／３である。アーム部キャパシタ電圧指令値が７２０〔Ｖ〕というのは、各アーム部における２つのキャパシタの合計電圧の指令値である。

また、図１３において、時刻ｔｓまではキャリア波入替処理を実施しないで、時刻ｔｓからキャリア波入替処理を実施している。図１３において、符号１０１で括った３つの電圧波形は、３つのアーム部２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕの各々の一方の双方向スイッチ部Ｍ１のキャパシタ電圧Ｖ１の推移を示し、符号１０２で括った３つの電圧波形は、３つのアーム部２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕの各々の他方の双方向スイッチ部Ｍ２のキャパシタ電圧Ｖ２の推移を示している。

図１３に示すように、キャリア波入替処理を実施しない時刻ｔｓまでは、各アーム部２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕにおいて、２個のキャパシタの合計電圧が指令値の７２０〔Ｖ〕になるように制御はされているが、各アーム部における２つのキャパシタ電圧に大きな隔たりがある。そして、時刻ｔｓからキャリア波入替処理を実施することにより、各アーム部における２つのキャパシタ電圧がいずれも３６０〔Ｖ〕に収束している。

上記シミュレーション結果からわかるように、本実施形態のように周期的にキャリア波を入れ替えることによっても、電流の増加や大幅な演算量の増加を抑え、キャパシタ電圧のアンバランスを抑制することができる。

なお、本実施形態においても、制御部３は、例えば、図１１、図１２のように、マスタ基板３ａと複数のスレーブ基板とで構成されていてもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態における電力変換装置の一例は、図１と同様に示されるマトリックスコンバータである。そして、各アーム部２（２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕ，２ｒｖ，２ｓｖ，２ｔｖ，２ｒｗ，２ｓｗ，２ｔｗ）は、図２のように、入力リアクトルｒ１と出力リアクトルｒ２との間に、２個の双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２が直列接続されて構成されている。

この第３実施形態では、ＰＳ方式によるＰＷＭ制御を行うようにしている。そのため、制御部３により生成されるキャリア波及びキャリア波入替方法が第１、第２実施形態とは異なる。

図１４は、本実施形態の一例で用いるＰＳ方式による４個のキャリア波を示す図である。この４個のキャリア波（三角波）ＴＲ１〜ＴＲ４は、同一周波数、同一振幅で所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動し、かつ、それぞれが９０度の位相差を有している。また、図示しないが、変調波ｒｅｆも上記所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動する。

そして、例えば、図２のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２のペアにキャリア波ＴＲ１が割り当てられ、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４のペアにキャリア波ＴＲ２が割り当てられ、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のペアにキャリア波ＴＲ３が割り当てられ、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４のペアにキャリア波ＴＲ４が割り当てられる。割り当てられたキャリア波と変調波ｒｅｆとの大小関係に基づく、スイッチング素子のペアのオンオフ動作は、第１実施形態の場合と同様である。

本実施形態においても、制御部３が、スイッチング素子のペアに割り当てるキャリア波の入替制御（入替処理）を行うようにしている。

図１５は、入替制御を行わないでＰＷＭ制御する場合と入替制御を行ってＰＷＭ制御する場合の各スイッチング素子のペアに割り当てられるキャリア波の波形、変調波ｒｅｆの波形、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオン（ＯＮ）オフ（ＯＦＦ）状態、キャパシタＣ１，Ｃ２の充放電状態の時間的変化の一例を示す図である（横軸は時間軸）。

図１５において、実線のＴＲ１１は、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１１のペアに割り当てられるキャリア波を示し、破線のＴＲ１２は、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４のペアに割り当てられるキャリア波を示し、二点鎖線のＴＲ２１は、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２１のペアに割り当てられるキャリア波を示し、一点鎖線のＴＲ２２は、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４のペアに割り当てられるキャリア波を示す。

図１５では、時刻ｔｓ１より前においては、キャリア波の入替制御を行わない場合を示し、時刻ｔｓ１より後においては、キャリア波の入替制御を行った場合を示している。この例では、時刻ｔ２１〜ｔ２４の各時刻において、スイッチング素子のペアに割り当てるキャリア波が入れ替えられている。この図１５において、キャパシタＣ１，Ｃ２の充電、放電は、アーム部２の入出力電流ｉが入力側から出力側へ向かう方向（正方向：ｉ＞０）である場合のものであり、アーム部２の入出力電流ｉが出力側から入力側へ向かう方向（負方向：ｉ＜０）である場合は、かっこ書きで（充電）、（放電）と記載しているように充放電状態が逆になる。

図１５に示すように、キャリア波の入替制御を行わない場合と、キャリア波の入替制御を行った場合とでは、キャパシタＣ１，Ｃ２の充放電状態が異なることがわかる。例えば、入出力電流ｉがｉ＞０で、キャパシタＣ１，Ｃ２の電圧Ｖ１，Ｖ２が、Ｖ１＞Ｖ２の場合には、図１５のように、キャリア波が入替えられると、キャパシタＣ１が充電状態となるのが回避されるとともに、キャパシタＣ２が放電状態となるのが回避されるので、キャパシタＣ１，Ｃ２間での電圧のアンバランスの抑制が可能になる。

本実施形態では、各アーム部２には、図２に示すように、アーム部２の入出力電流ｉを測定する電流センサ（電流検出手段）４０と、各双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２のキャパシタＣ１，Ｃ２の電圧Ｖ１，Ｖ２を測定する電圧センサ（電圧測定手段）４１，４２とが設けられている。そして、割り当てられているキャリア波の状態と、電流センサ４０で測定される入出力電流ｉの値（アーム部２の入出力電流ｉの向き）と、電圧センサ４１、４２で測定されるキャパシタ測定電圧Ｖ１，Ｖ２とに基づいてキャリア波を入れ替える。この入替方法の一例を図１６を参照して説明する。

図１６は、本実施形態において制御部３によるキャリア波入替方法を説明するためのフローチャートである。

なお、本例では、キャリア波の入替処理（図１６のステップＳ５６、Ｓ６０）を行う際には、双方向スイッチ部Ｍ１の第１のペア（スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２）と双方向スイッチ部Ｍ２の第２のペア（スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４）との間で、割り当てられたキャリア波の入れ替えを行うと同時に、双方向スイッチ部Ｍ１の第２のペア（スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４）と双方向スイッチ部Ｍ２の第１のペア（スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２）との間で、割り当てられたキャリア波の入れ替えを行うようにしている。

また、本例では、各双方向スイッチ部Ｍ１、Ｍ２において、９０度の位相差を有する２個のキャリア波を第１のペアと第２のペアとに割り当てるようにしている。例えば、初めには、双方向スイッチ部Ｍ１の第１のペア（スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２）に図１４のキャリア波ＴＲ１が割り当てられ、双方向スイッチ部Ｍ１の第２のペア（スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４）に図１４のキャリア波ＴＲ２が割り当てられる。また、双方向スイッチ部Ｍ２の第１のペア（スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２）に図１４のキャリア波ＴＲ３が割り当てられ、双方向スイッチ部Ｍ２の第２のペア（スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４）に図１４のキャリア波ＴＲ４が割り当てられる。

図１６では、ステップＳ５１において、入替え対象となるキャリア波のペアが同値であるか否かを判断する。本例の場合、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２に割り当てられているキャリア波ＴＲ１１の値と、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４に割り当てられているキャリア波ＴＲ２２の値とが同値であるか否かを判断する。あるいは、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４に割り当てられているキャリア波ＴＲ１２の値と、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２に割り当てられているキャリア波ＴＲ２１の値とが同値であるか否かを判断する。同値である場合には、ステップＳ５２へ進む。

ステップＳ５２では、アーム部２の入出力電流ｉの向きを判断し、ｉ＞０の場合、すなわち、入出力電流ｉが入力側から出力側へ向かう方向（正方向）へ流れる場合には、ステップＳ５３へ進む。また、ｉ＜０の場合、すなわち、入出力電流ｉが出力側から入力側へ向かう方向（負方向）へ流れる場合には、ステップＳ５７へ進む。

ステップＳ５３では、キャパシタＣ１の測定電圧Ｖ１とキャパシタＣ２の測定電圧Ｖ２とを比較し、Ｖ１＜Ｖ２の場合にはステップＳ５４へ進み、ステップＳ５４では、キャリア波の値を比較し、キャリア波ＴＲ１１の値（＝キャリア波ＴＲ２２の値）がキャリア波ＴＲ１２の値（＝キャリア波ＴＲ２１の値）より小さい場合には、前述のようにして入替処理（ステップＳ５６）を行い（例えば図１５の時刻ｔ２２の場合）、そうでない場合には入替処理を行わない。

また、ステップＳ５３で、Ｖ１＞Ｖ２の場合にはステップＳ５５へ進み、ステップＳ５５では、キャリア波の値を比較し、キャリア波ＴＲ１１の値（＝キャリア波ＴＲ２２の値）がキャリア波ＴＲ１２の値（＝キャリア波ＴＲ２１の値）より大きい場合には、前述のようにして入替処理（ステップＳ５６）を行い（例えば図１５の時刻ｔ２１の場合）、そうでない場合には入替処理を行わない。

一方、ステップＳ５２で、ｉ＜０の場合にはステップＳ５７へ進み、ステップＳ５７では、キャパシタＣ１の測定電圧Ｖ１とキャパシタＣ２の測定電圧Ｖ２とを比較し、Ｖ１＞Ｖ２の場合にはステップＳ５８へ進み、ステップＳ５８では、キャリア波の値を比較し、キャリア波ＴＲ１１の値（＝キャリア波ＴＲ２２の値）がキャリア波ＴＲ１２の値（＝キャリア波ＴＲ２１の値）より小さい場合には、前述のようにして入替処理（ステップＳ６０）を行い、そうでない場合には入替処理を行わない。

また、ステップＳ５７で、Ｖ１＜Ｖ２の場合にはステップＳ５９へ進み、ステップＳ５９では、キャリア波の値を比較し、キャリア波ＴＲ１１の値（＝キャリア波ＴＲ２２の値）がキャリア波ＴＲ１２の値（＝キャリア波ＴＲ２１の値）より大きい場合には、前述のようにして入替処理（ステップＳ６０）を行い、そうでない場合には入替処理を行わない。

図１７は、マトリックスコンバータの試作装置を用いて試験を行った結果であり、上述の図１６に示すキャリア波入替方法を用いてマトリックスコンバータを制御する場合のある１つのアーム部２における２つの双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２のキャパシタ電圧Ｖ１，Ｖ２の測定試験結果を示す図であり、横軸は時間軸である。この場合の測定試験条件は、アーム部キャパシタ電圧指令値（２つのキャパシタＣ１，Ｃ２の合計電圧の指令値）が３００〔Ｖ〕、出力電流は、最大出力ピーク電流が１〔Ａｐｅａｋ〕で出力周波数が４００〔Ｈｚ〕の正弦波である。

この図１７において、時刻ｔｓ１の前まではキャリア波入替処理を実施しないで、時刻ｔｓ１からキャリア波入替処理を実施している。

図１７に示すように、キャリア波入替処理を実施しない時刻ｔｓ１より前では、２個のキャパシタ電圧Ｖ１，Ｖ２の合計電圧が指令値の３００〔Ｖ〕になるように制御はされているが、２つのキャパシタ電圧Ｖ１，Ｖ２には大きな隔たりがある。そして、時刻ｔｓ１からキャリア波入替処理を実施することにより、２つのキャパシタ電圧Ｖ１，Ｖ２は１５０〔Ｖ〕付近に収束している。

上記測定試験結果からもわかるように、本実施形態のようにキャリア波を入れ替えることによって、キャパシタ間の電圧のアンバランスを抑制することができる。また、キャリア波を入れ替える（キャリア波の割り当てを変更する）だけなので、電流の増加や大幅な演算量の増加を抑えることができる。

上記では、各アーム部２に２個の双方向スイッチ部Ｍ１，Ｍ２を有する場合のキャリア波入替方法を説明したが、アーム部２の双方向スイッチ部の個数が３個以上の場合も含む、各アーム部２に図７に示すようにｎ個（ｎは２以上の整数）の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎを有する場合について説明する。

図１８は、各アーム部２において、ｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎの制御信号の生成に用いられる２ｎ個のキャリア波を示す図である。この２ｎ個のキャリア波ＴＲ１〜ＴＲ（２ｎ）は、同一周波数、同一振幅で所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動し、かつ、それぞれが（３６０／２ｎ）度の位相差を有している。また、図示しないが、変調波ｒｅｆも上記所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動する。

以下では、図７に示すようなｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎのうち、ある１つの双方向スイッチ部Ｍｘのスイッチング素子Ｑｘ１，Ｑｘ２のペアに割り当てられるキャリア波をＴＲｘ１、同双方向スイッチ部Ｍｘのスイッチング素子Ｑｘ３，Ｑｘ４のペアに割り当てられるキャリア波をＴＲｘ２とし、双方向スイッチ部Ｍｘとは異なる別の１つの双方向スイッチ部Ｍｙのスイッチング素子Ｑｙ１，Ｑｙ２のペアに割り当てられるキャリア波をＴＲｙ１、同双方向スイッチ部Ｍｙのスイッチング素子Ｑｙ３，Ｑｙ４のペアに割り当てられるキャリア波をＴＲｙ２として、図１６を参照して説明する。なお、ｘ，ｙは、１〜ｎのうちの互いに異なる任意の整数値である。

なお、本例では、キャリア波の入替処理（図１６のステップＳ５６、Ｓ６０）を行う際には、いずれか２つの双方向スイッチ部Ｍｘ，Ｍｙのうちの一方の双方向スイッチ部Ｍｘの第１のペア（スイッチング素子Ｑｘ１，Ｑｘ２）と他方の双方向スイッチ部Ｍｙの第２のペア（スイッチング素子Ｑｙ３，Ｑｙ４）との間で、割り当てられたキャリア波の入れ替えを行うと同時に、一方の双方向スイッチ部Ｍｘの第２のペア（スイッチング素子Ｑｘ３，Ｑｘ４）と他方の双方向スイッチ部Ｍｙの第１のペア（スイッチング素子Ｑｙ１，Ｑｙ２）との間で、割り当てられたキャリア波の入れ替えを行うようにしている。

また、本例では、各々の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎにおいて、（３６０／２ｎ）度の位相差を有する２個のキャリア波を２組のスイッチング素子のペア（第１及び第２のペア）に割り当てるようにしている。

図１６では、ステップＳ５１において、入替え対象となるキャリア波のペアが同値であるか否かを判断する。本例の場合、スイッチング素子Ｑｘ１，Ｑｘ２に割り当てられているキャリア波ＴＲｘ１の値と、スイッチング素子Ｑｙ３，Ｑｙ４に割り当てられているキャリア波ＴＲｙ２の値とが同値であるか否かを判断する。あるいは、スイッチング素子Ｑｘ３，Ｑｘ４に割り当てられているキャリア波ＴＲｘ２の値と、スイッチング素子Ｑｙ１，Ｑｙ２に割り当てられているキャリア波ＴＲｙ１の値とが同値であるか否かを判断する。同値である場合には、ステップＳ５２へ進む。

ステップＳ５２では、アーム部２の入出力電流ｉの向きを判断し、ｉ＞０の場合には、ステップＳ５３へ進む。また、ｉ＜０の場合には、ステップＳ５７へ進む。

ステップＳ５３では、キャパシタＣ１の測定電圧ＶｘとキャパシタＣ２の測定電圧Ｖｙとを比較し、Ｖｘ＜Ｖｙの場合にはステップＳ５４へ進み、ステップＳ５４では、キャリア波の値を比較し、キャリア波ＴＲｘ１の値（＝キャリア波ＴＲｙ２の値）がキャリア波ＴＲｘ２の値（＝キャリア波ＴＲｙ１の値）より小さい場合には、前述のようにして入替処理（ステップＳ５６）を行い、そうでない場合には入替処理を行わない。

また、ステップＳ５３で、Ｖｘ＞Ｖｙの場合にはステップＳ５５へ進み、ステップＳ５５では、キャリア波の値を比較し、キャリア波ＴＲｘ１の値（＝キャリア波ＴＲｙ２の値）がキャリア波ＴＲｘ２の値（＝キャリア波ＴＲｙ１の値）より大きい場合には、前述のようにして入替処理（ステップＳ５６）を行い、そうでない場合には入替処理を行わない。

一方、ステップＳ５２で、ｉ＜０の場合にはステップＳ５７へ進み、ステップＳ５７では、キャパシタＣ１の測定電圧ＶｘとキャパシタＣ２の測定電圧Ｖｙとを比較し、Ｖｘ＞Ｖｙの場合にはステップＳ５８へ進み、ステップＳ５８では、キャリア波の値を比較し、キャリア波ＴＲｘ１の値（＝キャリア波ＴＲｙ２の値）がキャリア波ＴＲｘ２の値（＝キャリア波ＴＲｙ１の値）より小さい場合には、前述のようにして入替処理（ステップＳ６０）を行い、そうでない場合には入替処理を行わない。

また、ステップＳ５７で、Ｖｘ＜Ｖｙの場合にはステップＳ５９へ進み、ステップＳ５９では、キャリア波の値を比較し、キャリア波ＴＲｘ１の値（＝キャリア波ＴＲｙ２の値）がキャリア波ＴＲｘ２の値（＝キャリア波ＴＲｙ１の値）より大きい場合には、前述のようにして入替処理（ステップＳ６０）を行い、そうでない場合には入替処理を行わない。

なお、上記に述べたキャリア波入替方法は一例であり、これに限られない。例えば、異なる２個の双方向スイッチ部に割り当てられている１組のキャリア波（２個のキャリア波）を入れ替えるようにしてもよい。また、入れ替える２個のキャリア波が割り当てられているスイッチング素子の２組のペアは、第１のペアと第２のペアとに限らず、第１のペア同士で入れ替えてもよいし、第２のペア同士で入れ替えてもよい。また、ＰＤ方式の場合の第２実施形態のように、周期的にキャリア波を入れ替えるようにしてもよい。

以上、種々の入替方法が考えられるが、入れ替えるタイミングは、キャリア波の入替えによるスイッチング素子の不要なスイッチング（オンオフ状態の変更）を避けるために、入れ替える２個のキャリア波が同値となるタイミングが好ましい。さらに、入出力電流ｉの向きと、入れ替えるキャリア波が割り当てられている２個の双方向スイッチ部のキャパシタの電圧とに基づいて、２個のキャパシタ間での電圧のアンバランスが解消あるいは軽減されるように入れ替えるキャリア波を決定することが好ましい。

また、各アーム部２のｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎに対して生成される２ｎ個のキャリア波は、それぞれが（３６０／２ｎ）度の均等な位相差を有するものとしたが、必ずしも均等な位相差に限られるものではなく、位相差に若干のばらつきがあっても構わない。

（第４実施形態）
第４実施形態における電力変換装置は、入力される三相交流を直流に変換する順変換部と、この順変換部で変換された直流を上記入力される三相交流とは周波数等が異なる三相交流に変換して出力する逆変換部とを備え、順変換部及び逆変換部の各相に対応する正側及び負側の各アーム部をチョッパセル（スイッチ部）を多段接続して構成し、このような順変換部と逆変換部とをＰＳ方式によるＰＷＭ制御を行う制御部を備えている。

図１９は、第４実施形態における電力変換装置の一例を示す回路図である。

この電力変換装置は、三相交流電源４と三相交流負荷５との間に接続された電力変換部５１と、電力変換部５１を制御する制御部５４とを有している。制御部５４は、例えば、ＤＳＰなどのマイクロセッサ及びＦＰＧＡなどのロジック回路等からなる演算装置を備えており、上記演算装置において、それに内蔵されているメモリに格納されたプログラムがそれに内蔵されている処理部によって実行されることにより電力変換部５１を制御する。なお、制御部５４は、集中制御する単独の制御部によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御部によって構成されていてもよい。

電力変換部５１は、順変換部５２と逆変換部５３とを備える。そして、順変換部５２は、制御部５４の制御によって、三相交流電源４から入力される三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）交流電圧を所定の直流電圧に変換して正側直流配線５５及び負側直流配線５６へ出力するよう構成されている。また、逆変換部５３は、制御部５４の制御によって、正側及び負側直流配線５５，５６から入力される直流電圧を所望の周波数の三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）交流電圧に変換して三相交流負荷５へ出力するよう構成されている。

順変換部５２は、入力側の各相の入力端子１ｒ，１ｓ，１ｔに接続された結合インダクタ５７，５７，５７と、これら各結合インダクタ５７，５７，５７と正側直流配線５５との間に接続された正側のアーム部６Ｒ，６Ｓ，６Ｔと、各結合インダクタ５７，５７，５７と負側直流配線５６との間に接続された負側のアーム部７Ｒ，７Ｓ，７Ｔとを備えている。

逆変換部５３は、出力側の各相の出力端子１ｕ，１ｖ，１ｗに接続された結合インダクタ５７，５７，５７と、これら各結合インダクタ５７，５７，５７と正側直流配線５５との間に接続された正側のアーム部８Ｕ，８Ｖ，８Ｗと、各結合インダクタ５７，５７，５７と負側直流配線５６との間に接続された負側のアーム部９Ｕ，９Ｖ，９Ｗとを備えている。

順変換部５２の正側及び負側の各アーム部６Ｒ，６Ｓ，６Ｔ，７Ｒ，７Ｓ，７Ｔには、直列接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）のスイッチ部Ｒ_１〜Ｒ_ｎ，Ｓ_１〜Ｓ_ｎ，Ｔ_１〜Ｔ_ｎ，Ｒ_ｎ＋１〜Ｒ_２ｎ，Ｓ_ｎ＋１〜Ｓ_２ｎ，Ｔ_ｎ＋１〜Ｔ_２ｎが備えられている。

また、逆変換部５３の正側及び負側の各アーム部８Ｕ，８Ｖ，８Ｗ，９Ｕ，９Ｖ，９Ｗには、直列接続されたｎ個のスイッチ部Ｕ_１〜Ｕ_ｎ，Ｖ_１〜Ｖ_ｎ，Ｗ_１〜Ｗ_ｎ，Ｕ_ｎ＋１〜Ｕ_２ｎ，Ｖ_ｎ＋１〜Ｖ_２ｎ，Ｗ_ｎ＋１〜Ｗ_２ｎが備えられている。

図２０は、図１９におけるアーム部の詳細な構成の一例を示す回路図である。なお、図２０に示すように、各々の結合インダクタ５７は、これに代えて２つのインダクタ（リアクトル）５７ａ，５７ｂが用いられていてもよい。

順変換部５２及び逆変換部５３の各アーム部は同一の構成であり、順変換部５２及び逆変換部５３の各アーム部を構成する各スイッチ部はチョッパセルを用いた同一の構成である。

すなわち、各スイッチ部は、それぞれ逆並列接続されたダイオードを有する第１及び第２のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２と、１個のキャパシタＣ５１とを備えている。そして、第１のスイッチング素子Ｑ５１と第２のスイッチング素子Ｑ５２とが直列接続されてなる回路と、キャパシタＣ１とが、並列に接続された構成である。

そして、順変換部５２の正側のアーム部の各スイッチ部（例えば、アーム部６Ｒの各スイッチ部Ｒ_１〜Ｒ_ｎ）と、逆変換部５３の負側のアーム部の各スイッチ部（例えば、アーム部９Ｕの各スイッチ部Ｕ_ｎ＋１〜Ｕ_２ｎ）とは、第２のスイッチング素子Ｑ５２とキャパシタＣ５１との接続点を入力端とし、第１と第２のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２の接続点を出力端とするよう構成されている。

一方、順変換部５２の負側のアーム部の各スイッチ部（例えば、アーム部７Ｒの各スイッチ部Ｒ_ｎ＋１〜Ｒ_２ｎ）と、逆変換部５３の正側のアーム部の各スイッチ部（例えば、アーム部８Ｕの各スイッチ部Ｕ_１〜Ｕ_ｎ）とは、第１と第２のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２の接続点を入力端とし、第２のスイッチング素子Ｑ５２とキャパシタＣ５１との接続点を出力端とするよう構成されている。

そして、各スイッチ部には、キャパシタＣ５１の電圧を測定する電圧センサ５０が設けられており、その測定値は制御部５４に入力される。また、各アーム部には、アーム部の入出力電流ｉを測定する電流センサ４０が設けられており、その測定値は制御部５４に入力される。電流センサ４０は、アーム部に入出力される入出力電流ｉの向きを検出するためのもので、結合インダクタ５７とそれに最も近いスイッチ部との間、互いに隣り合う２個のスイッチ部の間、または、直流配線（５５，５６）とそれに最も近いスイッチ部との間、のいずれかに配置することができる。

そして制御部５４では、順変換部５２及び逆変換部５３をＰＳ方式のＰＷＭ制御を用いて制御する。その際、制御部５４は、各アーム部において、変調波（ｒｅｆ）及びＰＳ方式によるキャリア波（三角波）を生成し、それらを用いて各スイッチ部のスイッチング素子Ｑ５１,Ｑ５２のオンオフ動作を制御する。

ここで、制御部５４は、生成したキャリア波を各スイッチ部のスイッチング素子Ｑ５１,Ｑ５２のペアに１個ずつ割り当て、変調波ｒｅｆがキャリア波より大きい値のときには、第１のスイッチング素子Ｑ５１をオンにし、第２のスイッチング素子Ｑ５２をオフにする。また、変調波ｒｅｆがキャリア波より小さい値のときには、第１のスイッチング素子Ｑ５１をオフにし、第２のスイッチング素子Ｑ５２をオンにする。

制御部５４は、順変換部５２においては、同一の入力端子（１ｒ，１ｓ，１ｔ）に接続される各相に対応する正側のアーム部及び負側のアーム部に対して、同一周波数、同一振幅で所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動し、かつそれぞれが（３６０／２ｎ）度の位相差を有する２ｎ個のキャリア波を生成し、この２ｎ個のキャリア波のうちのいずれかｎ個のキャリア波を正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個のキャリア波を負側のアーム部に対応させる。

例えば、結合インダクタ５７を介してＲ相の入力端子１ｒと接続されるＲ相に対応する正側、負側のアーム部６Ｒ、７Ｒに対して、図１８に示すような２ｎ個のキャリア波ＴＲ１〜ＴＲ（２ｎ）のキャリア波を生成し、このうちのいずれかｎ個のキャリア波を正側のアーム部６Ｒに対応させ、残りのｎ個のキャリア波を負側のアーム部７Ｒに対応させる。Ｓ相に対応するアーム部６Ｓ，7Ｓについても、同様に２ｎ個のキャリア波を生成してｎ個ずつのキャリア波を対応させ、Ｔ相に対応するアーム部６Ｔ，7Ｔについても、同様に２ｎ個のキャリア波を生成してｎ個ずつのキャリア波を対応させる。

また、逆変換部５３においても、順変換部５２の場合と同様、同一の出力端子（１ｕ，１ｖ，１ｗ）に接続される各相に対応する正側のアーム部及び負側のアーム部に対して、同一周波数、同一振幅で所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動し、かつそれぞれが（３６０／２ｎ）度の位相差を有する２ｎ個のキャリア波を生成し、この２ｎ個のキャリア波のうちのいずれかｎ個のキャリア波を正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個のキャリア波を負側のアーム部に対応させる。

すなわち、順変換部５２の場合と同様、Ｕ相に対応するアーム部８Ｕ，９Ｕについて、２ｎ個のキャリア波を生成してｎ個ずつのキャリア波を対応させ、Ｖ相に対応するアーム部８Ｖ，９Ｖについて、２ｎ個のキャリア波を生成してｎ個ずつのキャリア波を対応させ、Ｗ相に対応するアーム部８Ｗ，９Ｗについて、２ｎ個のキャリア波を生成してｎ個ずつのキャリア波を対応させる。

以上のようにして、順変換部５２及び逆変換部５３の各々のアーム部に対応させたｎ個のキャリア波は、アーム部内のｎ個のスイッチ部のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２のペアに１個ずつ重複しないように割り当てる。

また、制御部５４は、各々のアーム部に対して、キャリア波と同一の所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動する変調波ｒｅｆ（出力電圧指令値）を生成し、各スイッチ部において、変調波ｒｅｆと、割り当てられているキャリア波との大小関係に基づいて、前述のようにスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２をオンオフ動作させる。なお、本例では、入力側及び出力側の各相（Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に対応する正側及び負側の２つのアーム部（いわゆるレグ）に同一の変調波ｒｅｆを用いるようにしている。

上記のように、制御部５４では、順変換部５２及び逆変換部５３に対してＰＳ方式によるＰＷＭ制御を行い、その際に、各々のアーム部内において、所定条件に基づいて、キャリア波入替処理を行う。例えば、アーム部６Ｒにおいて、いずれかのスイッチ部Ｒ_ｘのスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２に割り当てられているキャリア波と、別のスイッチ部Ｒ_ｙのスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２に割り当てられているキャリア波とを入れ替える。この入れ替えるタイミングは、キャリア波の入替えによるスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２の不要なスイッチング（オンオフ状態の変更）を避けるために、入れ替える２個のキャリア波が同値となるタイミングが好ましい。また、入れ替える２個のキャリア波は、入出力電流ｉの向きと、入れ替えるキャリア波が割り当てられている２個のスイッチ部のキャパシタＣ５１の測定電圧とに基づいて、２個のキャパシタＣ５１間での電圧のアンバランスが解消あるいは軽減されるように決定することが好ましい。

本実施形態でも、各々のアーム部において、キャリア波を入れ替えることによって、電流の増加や大幅な演算量の増加を抑え、キャパシタ電圧のアンバランスを抑制することができる。

また、本実施形態において、順変換部５２及び逆変換部５３の各々において、各相に対応する正側及び負側の２つのアーム部に対して生成され、それぞれが（３６０／２ｎ）度の位相差を有する２ｎ個のキャリア波のうち、（３６０／ｎ）度の位相差を有するｎ個のキャリア波を正側のアーム部に用い、残りの（３６０／ｎ）度の位相差を有するｎ個のキャリア波を負側のアーム部に用いるようにすれば、各アーム部においてキャリア波の入れ替え可能なタイミング（２個のキャリア波が同値となる時点）が所定間隔で出現するので、キャリア波の入れ替えを行うタイミングの時間的なバランスがとれて好ましい。

なお、正側及び負側の２つのアーム部に対して生成される２ｎ個のキャリア波は、それぞれが（３６０／２ｎ）度の均等な位相差を有するものとしたが、必ずしも均等な位相差に限られるものではなく、位相差に若干のばらつきがあっても構わない。

（第５実施形態）
第５実施形態における電力変換装置は、入力される三相交流を直流に変換する順変換部と、この順変換部で変換された直流を上記入力される三相交流とは周波数等が異なる三相交流に変換して出力する逆変換部とを備え、順変換部及び逆変換部の各相に対応する正側及び負側の各アーム部をＨブリッジセル（スイッチ部）を多段接続して構成し、このような順変換部と逆変換部とをＰＳ方式によるＰＷＭ制御を行う制御部を備えている。すなわち、第４の実施形態における各スイッチ部を、チョッパセルに代えてＨブリッジセルを用いた構成である。

この第５実施形態における電力変換装置も、図１９と同様に示される。但し、各アーム部におけるｎ個のスイッチ部が、図７に示す双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎで構成されている。

そして、制御部５４は、順変換部５２及び逆変換部５３において、各相に対応する正側のアーム部及び負側のアーム部に対して、同一周波数、同一振幅で所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動し、かつそれぞれが（３６０／４ｎ）度の位相差を有する４ｎ個のキャリア波を生成し、この４ｎ個のキャリア波のうちのいずれか２ｎ個のキャリア波を正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個のキャリア波を負側のアーム部に対応させる。

そして、順変換部５２及び逆変換部５３の各々のアーム部に対応させた２ｎ個のキャリア波は、アーム部内のｎ個の双方向スイッチ部Ｍ１〜Ｍｎの第１、第２のスイッチング素子Ｑｋ１，Ｑｋ２（ｋは１〜ｎの整数）のペアと、第３、第４のスイッチング素子Ｑｋ３，Ｑｋ４のペアとに１個ずつ割り当てる。

また、制御部５４は、各々のアーム部に対して、キャリア波と同一の所定範囲（−１００％〜１００％）内を変動する変調波ｒｅｆ（出力電圧指令値）を生成し、変調波ｒｅｆと、割り当てられているキャリア波との大小関係に基づいて、ペアになっているスイッチング素子Ｑｋ１，Ｑｋ２／Ｑｋ３，Ｑｋ４をオンオフ動作させる。

例えば、制御部５４は、Ｈブリッジセルを用いている第１〜第３実施形態の場合と同様、変調波ｒｅｆが第１、第２のスイッチング素子Ｑｋ１，Ｑｋ２のペアに割り当てられているキャリア波より大きい値（小さい値）のときには、第１のスイッチング素子Ｑｋ１をオフ（オン）にし、第２のスイッチング素子Ｑｋ２をオン（オフ）にする。また、変調波ｒｅｆが第３、第４のスイッチング素子Ｑｋ３，Ｑｋ４のペアに割り当てられているキャリア波より大きい値（小さい値）のときには、第３のスイッチング素子Ｑｋ３をオン（オフ）にし、第４のスイッチング素子Ｑｋ４をオフ（オン）にする。なお、本例では、入力側及び出力側の各相（Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に対応する正側及び負側の２つのアーム部（レグ）に同一の変調波ｒｅｆを用いるようにしている。

上記のように、制御部５４では、順変換部５２及び逆変換部５３に対してＰＳ方式によるＰＷＭ制御を行い、その際に、各々のアーム部内において、異なるスイッチ部のスイッチング素子のペアに割り当てられているキャリア波を入れ替えるキャリア波入替処理を行う。例えば、アーム部６Ｒにおいて、いずれかのスイッチ部Ｒ_ｘ（双方向スイッチ部Ｍｘ）の２組のスイッチング素子のペア（Ｑｘ１，Ｑｘ２／Ｑｘ３，Ｑｘ４）のうちのいずれかのペアに割り当てられているキャリア波と、別のスイッチ部Ｒ_ｙ（双方向スイッチ部Ｍｙ）の２組のスイッチング素子のペア（Ｑｙ１，Ｑｙ２／Ｑｙ３，Ｑｙ４）のうちのいずれかのペアに割り当てられているキャリア波とを入れ替える。この入れ替えるタイミングは、キャリア波の入替えによるスイッチング素子の不要なスイッチング（オンオフ状態の変更）を避けるために、入れ替える２個のキャリア波が同値となるタイミングが好ましい。また、入れ替える２個のキャリア波は、入出力電流ｉの向きと、入れ替えるキャリア波が割り当てられている２個のスイッチ部のキャパシタＣｘ，Ｃｙの測定電圧とに基づいて、２個のキャパシタＣｘ，Ｃｙ間での電圧のアンバランスが解消あるいは軽減されるように決定することが好ましい。

また、本実施形態において、順変換部５２及び逆変換部５３の各々において、各相に対応する正側及び負側の２つのアーム部に対して生成され、それぞれが（３６０／４ｎ）度の位相差を有する４ｎ個のキャリア波のうち、（３６０／２ｎ）度の位相差を有する２ｎ個のキャリア波を正側のアーム部に用い、残りの（３６０／２ｎ）度の位相差を有する２ｎ個のキャリア波を負側のアーム部に用いるようにすれば、各アーム部においてキャリア波の入れ替え可能なタイミング（２個のキャリア波が同値となる時点）が所定間隔で出現するので、キャリア波の入れ替えを行うタイミングの時間的なバランスがとれて好ましい。

なお、正側及び負側の２つのアーム部に対して生成される４ｎ個のキャリア波は、それぞれが（３６０／４ｎ）度の均等な位相差を有するものとしたが、必ずしも均等な位相差に限られるものではなく、位相差に若干のばらつきがあっても構わない。

（他の実施形態１）
前述の第４実施形態では、図１９に示す電力変換装置において、各スイッチ部にチョッパセルを用いて、ＰＳ方式によるＰＷＭ制御を行い、かつキャリア波入替処理を行うようにしたが、ＰＤ方式によるＰＷＭ制御を行い、かつキャリア波入替処理を行うようにしてもよく、この場合も電流の増加や大幅な演算量の増加を抑え、キャパシタ電圧のアンバランスを抑制することができる。

この場合、制御部５４は、順変換部５２及び逆変換部５３の各相に対応する正側及び負側の両アーム部（レグ）に対して、所定範囲（−１００％〜１００％）が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個のキャリア波（図８参照）と、全ての専有範囲（上記所定範囲の−１００％〜１００％）内を変動する変調波ｒｅｆとを生成する。

そして、正側及び負側の両アーム部に対応する２ｎ個のキャリア波のうち、専有範囲が高い方のｎ個のキャリア波を正側のアーム部に対応させ、専有範囲が低い方のｎ個のキャリア波を負側のアーム部に対応させる。

そして、各々のアーム部において、対応させられたｎ個のキャリア波と変調波ｒｅｆとに基づいて、チョッパセルを用いたｎ個のスイッチ部の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２（図２０）のオンオフ動作を制御する。その際、各々のスイッチ部において第１及び第２のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２をペアとして、ｎ個のスイッチ部の各々のペアに対して重複しないようにｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当てる。

具体的には、例えば、Ｒ相についてみれば、正側及び負側の両アーム部６Ｒ，７Ｒに対して生成する２ｎ個のキャリア波を、専有範囲の低い方から順に、Ｔ（１），Ｔ（２），・・・，Ｔ（２ｎ）とすると、このうちの専有範囲が高い方のｎ個のキャリア波Ｔ（ｎ＋１）〜Ｔ（２ｎ）を、正側のアーム部６Ｒのｎ個のペア（スイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２）に割り当て、専有範囲が低い方のｎ個のキャリア波Ｔ（１）〜Ｔ（ｎ）を、負側のアーム部７Ｒのｎ個のペア（スイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２）に割り当てる。

そして、第４実施形態の場合と同様、各々のペアに対して変調波ｒｅｆと割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように第１及び第２のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２のオンオフ動作を制御する。

また、キャリア波入替処理では、各々のアーム部において、ＰＤ方式を用いた第１実施形態の場合と同様、キャリア波の入れ替えによるスイッチング素子のオンオフ状態が変更されないタイミング（キャリア波が最大値または最小値となるタイミング）で、キャリア波の入れ替えを行う。また、入れ替える２個のキャリア波は、入出力電流ｉの向きと、入れ替えるキャリア波が割り当てられている２個のスイッチ部のキャパシタＣ５１，Ｃ５１の測定電圧とに基づいて、２個のキャパシタＣ５１，Ｃ５１間での電圧のアンバランスが解消あるいは軽減されるように決定することが好ましい。

（他の実施形態２）
前述の第５実施形態では、図１９に示す電力変換装置において、各スイッチ部にＨブリッジセルを用いて、ＰＳ方式によるＰＷＭ制御を行い、かつキャリア波入替処理を行うようにしたが、ＰＤ方式によるＰＷＭ制御を行い、かつキャリア波入替処理を行うようにしてもよく、この場合も電流の増加や大幅な演算量の増加を抑え、キャパシタ電圧のアンバランスを抑制することができる。

この場合、制御部５４は、順変換部５２及び逆変換部５３の各相に対応する正側及び負側の両アーム部（レグ）に対して、所定範囲（−１００％〜１００％）が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個のキャリア波（図８参照、但し、図８はキャリア波が２ｎ個の場合）と、全ての専有範囲（上記所定範囲の−１００％〜１００％）内を変動する変調波ｒｅｆとを生成する。

そして、正側及び負側の両アーム部に対応する４ｎ個のキャリア波のうち、専有範囲が高い方の２ｎ個のキャリア波を正側のアーム部に対応させ、専有範囲が低い方の２ｎ個のキャリア波を負側のアーム部に対応させる。

そして、各々のアーム部において、対応させられた２ｎ個のキャリア波と変調波ｒｅｆとに基づいて、Ｈブリッジセルを用いたｎ個のスイッチ部の第１〜第４のスイッチング素子Ｑｋ１，Ｑｋ２，Ｑｋ３，Ｑｋ４（図７参照）のオンオフ動作を制御する。その際、各々のスイッチ部において、第１及び第２のスイッチング素子Ｑｋ１，Ｑｋ２を第１のペアとし、第３及び第４のスイッチング素子Ｑｋ３，Ｑｋ４を第２のペアとして、２ｎ個のキャリア波のうち、専有範囲が高い方のｎ個のキャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個のスイッチ部の第１のペア（Ｑｋ１，Ｑｋ２）に割り当てるとともに、専有範囲が低い方のｎ個のキャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個のスイッチ部の第２のペア（Ｑｋ３，Ｑｋ４）に割り当てる。

具体的には、例えば、Ｒ相についてみれば、正側及び負側の両アーム部６Ｒ，７Ｒに対して生成する４ｎ個のキャリア波を、専有範囲の低い方から順に、Ｔ（１），Ｔ（２），・・・，Ｔ（４ｎ）とすると、このうちの専有範囲が高い方の２ｎ個のキャリア波Ｔ（２ｎ＋１）〜Ｔ（４ｎ）を、正側のアーム部６Ｒに対応させて、そのうちの専有範囲が高い方のｎ個のキャリア波Ｔ（３ｎ＋１）〜Ｔ（４ｎ）を正側のアーム部６Ｒのｎ個のスイッチ部の第１のペア（Ｑｋ１，Ｑｋ２）に割り当て、専有範囲が低い方のｎ個のキャリア波Ｔ（２ｎ＋１）〜Ｔ（３ｎ）を正側のアーム部６Ｒのｎ個のスイッチ部の第２のペア（Ｑｋ３，Ｑｋ４）に割り当てる。

また、上記４ｎ個のキャリア波のうちの専有範囲が低い方の２ｎ個のキャリア波Ｔ（１）〜Ｔ（２ｎ）を、負側のアーム部７Ｒに対応させて、そのうちの専有範囲が高い方のｎ個のキャリア波Ｔ（ｎ＋１）〜Ｔ（２ｎ）を負側のアーム部７Ｒのｎ個のスイッチ部の第１のペア（Ｑｋ１，Ｑｋ２）に割り当て、専有範囲が低い方のｎ個のキャリア波Ｔ（１）〜Ｔ（ｎ）を負側のアーム部７Ｒのｎ個のスイッチ部の第２のペア（Ｑｋ３，Ｑｋ４）に割り当てる。

そして、第１、第５実施形態の場合と同様、第１のペアに対して変調波ｒｅｆと割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように第１及び第２のスイッチング素子Ｑｋ１，Ｑｋ２のオンオフ動作を制御するとともに、第２のペアに対して変調波と割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように第３及び第４のスイッチング素子Ｑｋ３，Ｑｋ４のオンオフ動作を制御する。

さらに制御部５４は、上記制御中に、各々のアーム部において、いずれか２つのスイッチ部（双方向スイッチ部）の第１のペア同士または第２のペア同士の間で、キャリア波の入れ替えをする、キャリア波入替処理を行う。

このキャリア波入替処理では、各々のアーム部において、ＰＤ方式を用いた第１実施形態の場合と同様、キャリア波の入れ替えによるスイッチング素子のオンオフ状態が変更されないタイミング（キャリア波が最大値または最小値となるタイミング）で、キャリア波の入れ替えを行う。また、入れ替える２個のキャリア波は、入出力電流ｉの向きと、入れ替えるキャリア波が割り当てられている２個のスイッチ部（双方向スイッチ部）のキャパシタの測定電圧とに基づいて、２個のキャパシタ間での電圧のアンバランスが解消あるいは軽減されるように決定することが好ましい。

なお、上記の第４，第５実施形態および他の実施形態１，２においても、第１〜第３実施形態の場合と同様、制御部５４が、第１の制御基板（マスタ基板）と、各々対応するアーム部が決められた複数の第２の制御基板（スレーブ基板）とで構成されていてもよい。この場合も、第１の制御基板は、変調波を生成して第２の制御基板へ送信するよう構成され、第２の制御基板は、第１の制御基板から変調波を受信し、対応するアーム部における制御処理とキャリア波入替処理とを行うよう構成される。そして、第１の制御基板は、同期信号を生成して第２の制御基板へ高速シリアル通信によって送信するよう構成され、第２の制御基板は、第１の制御基板からの同期信号に同期してキャリア波を生成し制御処理を行うよう構成されていてもよい。

例えば、第２の制御基板として、順変換部５２の６つのアーム部６Ｒ，６Ｓ，６Ｔ，７Ｒ，７Ｓ，７Ｔに対応する基板と、逆変換部５３の６つのアーム部８Ｕ，８Ｖ，８Ｗ，９Ｕ，９Ｖ，９Ｗに対応する基板との２つの基板が設けられていてもよい。また、第２の制御基板として、各レグを構成する２つのアーム部ごとに設けてもよい。すなわち、２つのアーム部６Ｒ，７Ｒに対応する基板と、２つのアーム部６Ｓ，７Ｓに対応する基板と、２つのアーム部６Ｔ，７Ｔに対応する基板と、２つのアーム部８Ｕ，９Ｕに対応する基板と、２つのアーム部８Ｖ，９Ｖに対応する基板と、２つのアーム部８Ｗ，９Ｗに対応する基板との６つの基板が設けられていてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、電流の増加や大幅な演算量の増加を抑え、キャパシタ電圧のアンバランスを抑制することができる電力変換装置及び電力変換装置の制御方法等として有用である。

１，５１電力変換部
１ｒ，１ｓ，１ｔ入力端子
１ｕ，１ｖ，１ｗ出力端子
２，２ｒｕ，２ｓｕ，２ｔｕ，２ｒｖ，２ｓｖ，２ｔｖ，２ｒｗ，２ｓｗ，２ｔｗアーム部
３，５４制御部
３ａマスタ基板
３ｒｕ，３ｓｕ，３ｔｕ，３ｒｖ，３ｓｖ，３ｔｖ，３ｒｗ，３ｓｗ，３ｔｗ，３Ｕ，３Ｖ，３Ｗスレーブ基板
４０電流センサ
４１，４２，４ｎ，５０電圧センサ
Ｍ１，Ｍ２，・・・，Ｍｎ双方向スイッチ部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃｎ，Ｃ５１キャパシタ
Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４，Ｑｎ１〜Ｑｎ４，Ｑ５１，Ｑ５２スイッチング素子
５２順変換部
５３逆変換部
５５正側直流配線
５６負側直流配線
６Ｒ，６Ｓ，６Ｔ，７Ｒ，７Ｓ，７Ｔ，８Ｕ，８Ｖ，８Ｗ，９Ｕ，９Ｖ，９Ｗアーム部
Ｒ_１〜Ｒ_２ｎ，Ｓ_１〜Ｓ_２ｎ，Ｔ_１〜Ｔ_２ｎ，Ｕ_１〜Ｕ_２ｎ，Ｖ_１〜Ｖ_２ｎ，Ｗ_１〜Ｗ_２ｎスイッチ部

Claims

三相交流が入力される３つの入力端子と三相交流が出力される３つの出力端子との間に接続され、キャパシタと複数のスイッチング素子とを有するスイッチ部が複数直列接続されてなる複数のアーム部を有する電力変換部と、
前記３つの入力端子から入力される三相交流電圧を異なる三相交流電圧に変換して前記３つの出力端子から出力するよう前記電力変換部を制御する制御部と、
を備えた電力変換装置であって、
前記制御部は、
各々の前記アーム部において、複数のキャリア波と変調波とに基づいて、前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部の２つの前記スイッチング素子をペアにして、ペアごとに前記キャリア波を１個ずつ重複しないように割り当て、前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記ペアを構成する２つの前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御処理と、
各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えによって前記スイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで前記キャリア波の入れ替えをするキャリア波入替処理と、を行うよう構成された、
電力変換装置。
前記電力変換部は、
前記各入力端子と前記各出力端子との間に、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された９個の前記アーム部を有し、
各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、
前記制御部は、
各々の前記アーム部において、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波と、全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子を第１のペアとし、前記第３及び第４のスイッチング素子を第２のペアとして、前記２ｎ個のキャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第１のペアに割り当てるとともに、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第２のペアに割り当て、前記第１のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに、前記第２のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うとともに、
各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の前記第１のペア同士または前記第２のペア同士の間で、前記キャリア波の入れ替えをするよう、前記キャリア波入替処理を行うよう構成された、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記制御部は、
各々の前記アーム部において行う前記キャリア波入替処理において、
前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在し、かつ、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアが存在する場合に、この第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行う際には、前記キャリア波が最大値となる時点において入れ替えを行い、
前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在し、かつ、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアが存在する場合に、この第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行う際には、前記キャリア波が最小値となる時点において入れ替えを行い、
前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在し、かつ、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアが存在する場合に、この第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行う際には、前記キャリア波が最大値となる時点において入れ替えを行い、
前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在し、かつ、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアが存在する場合に、この第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行う際には、前記キャリア波が最小値となる時点において入れ替えを行う、
請求項２に記載の電力変換装置。
各々の前記アーム部の入出力電流の向きを検出する電流検出手段と、
各々の前記スイッチ部の前記キャパシタの電圧を測定する電圧測定手段とがさらに備えられ、
前記制御部は、
各々の前記アーム部において行う前記キャリア波入替処理において、
前記第１のペア同士の間で前記キャリア波の入れ替えを行う場合、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行い、その際に、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられ前記入れ替えが行われる前記第１のペアを、前記変調波の値と、前記アーム部の入出力電流の向きと、前記各々のスイッチ部の前記キャパシタの測定電圧とに基づいて決定するようにして行い、
前記第２のペア同士の間で前記キャリア波の入れ替えを行う場合、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行い、その際に、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられ前記入れ替えが行われる前記第２のペアを、前記変調波の値と、前記アーム部の入出力電流の向きと、前記各々のスイッチ部の前記キャパシタの測定電圧とに基づいて決定するようにして行う、
請求項２に記載の電力変換装置。
前記制御部は、
各々の前記アーム部において行う前記キャリア波入替処理において、
前記アーム部の入出力電流の向きが正方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最大値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が大きいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記キャパシタの測定電圧が大きい方の前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第１の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが正方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最小値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が小さいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記キャパシタの測定電圧が小さい方の前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第２の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが正方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最大値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が大きいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記キャパシタの測定電圧が大きい方の前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第３の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが正方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最小値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が小さいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記キャパシタの測定電圧が小さい方の前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第４の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが負方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最大値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が小さいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記キャパシタの測定電圧が小さい方の前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第５の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが負方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最小値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が大きいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記キャパシタの測定電圧が大きい方の前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第６の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが負方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最大値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が小さいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記キャパシタの測定電圧が小さい方の前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第７の入替処理を行い、
前記アーム部の入出力電流の向きが負方向であり、かつ、前記変調波が前記２ｎ個のキャリア波のうち前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波のいずれかの前記専有範囲内に存在する場合に、前記キャリア波が最小値となる時点において、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧に対して、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のキャパシタの測定電圧の方が大きいという事象が生じるときに、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記キャパシタの測定電圧が大きい方の前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替える第８の入替処理を行う、
請求項４に記載の電力変換装置。
前記第１の入替処理は、
前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最大である前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第２の入替処理は、
前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最小である前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第３の入替処理は、
前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最大である前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第４の入替処理は、
前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最小である前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第５の入替処理は、
前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最小である前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第６の入替処理は、
前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最大である前記スイッチ部の前記第１のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第７の入替処理は、
前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも高い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最小である前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行い、
前記第８の入替処理は、
前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲よりも低い前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第２のペアを有する前記スイッチ部のうちで、前記キャパシタの測定電圧が最大である前記スイッチ部の前記第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波を入れ替えるようにして行う、
請求項５に記載の電力変換装置。
前記制御部は、
各々の前記アーム部において行う前記キャリア波入替処理を、
予め定められた周期で、前記変調波の存在する専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１または第２のペアと、前記変調波の存在する専有範囲と異なる前記専有範囲の前記キャリア波が割り当てられた前記第１または第２のペアとの間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えを行うよう構成された、
請求項２または３に記載の電力変換装置。
各々の前記アーム部は、前記スイッチ部が２個直列接続されて構成された、
請求項７に記載の電力変換装置。
前記電力変換部は、
前記各入力端子と前記各出力端子との間に、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された９個の前記アーム部を有し、
各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、
前記制御部は、
各々の前記アーム部において、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとするとともに、前記第３及び第４のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記２ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うよう構成された、
請求項１に記載の電力変換装置。
各々の前記アーム部に対応する２ｎ個の前記キャリア波は、それぞれが（３６０／２ｎ）度の位相差を有する、
請求項９に記載の電力変換装置。
前記電力変換部は、
３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、
前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、
各々の前記スイッチ部は、第１及び第２の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる回路と、前記キャパシタとが、並列に接続されてなり、前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記逆変換部の前記負側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を入力端とし、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を出力端とするよう構成され、前記順変換部の前記負側のアーム部及び前記逆変換部の前記正側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を入力端とし、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を出力端とするよう構成され、
前記制御部は、
３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するよう構成されるとともに、
同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれかｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるとともに、
同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれかｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
各々の前記アーム部において、前記対応させたｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うよう構成された、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記順変換部および前記逆変換部の各々の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して生成される２ｎ個の前記キャリア波は、それぞれが（３６０／２ｎ）度の位相差を有する、
請求項１１に記載の電力変換装置。
前記電力変換部は、
３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、
前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、
各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、
前記制御部は、
３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するよう構成されるとともに、
同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれか２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるとともに、
同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれか２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
各々の前記アーム部において、前記対応させた２ｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとするとともに、前記第３及び第４のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記２ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うよう構成された、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記順変換部および前記逆変換部の各々の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して生成される４ｎ個の前記キャリア波は、それぞれが（３６０／４ｎ）度の位相差を有する、
請求項１３に記載の電力変換装置。
前記制御部は、
前記キャリア波入替処理を行う際、前記入れ替えられる２個のキャリア波が同値となる時点において前記キャリア波の入れ替えを行うよう構成された、
請求項９〜１４のいずれかに記載の電力変換装置。
各々の前記アーム部の入出力電流の向きを検出する電流検出手段と、
各々の前記スイッチ部の前記キャパシタの電圧を測定する電圧測定手段とがさらに備えられ、
前記制御部は、
前記キャリア波入替処理を行う際、前記キャリア波の入れ替えが行われる２つの前記ペアを、前記アーム部の入出力電流の向きと、前記各々のスイッチ部の前記キャパシタの測定電圧とに基づいて決定するよう構成された、
請求項９〜１５のいずれかに記載の電力変換装置。
前記電力変換部は、
３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、
前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、
各々の前記スイッチ部は、第１及び第２の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる回路と、前記キャパシタとが、並列に接続されてなり、前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記逆変換部の前記負側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を入力端とし、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を出力端とするよう構成され、前記順変換部の前記負側のアーム部及び前記逆変換部の前記正側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を入力端とし、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を出力端とするよう構成され、
前記制御部は、
３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するよう構成されるとともに、
同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
各々の前記アーム部において、前記対応させたｎ個の前記キャリア波と全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うよう構成された、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記電力変換部は、
３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、
前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、
各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、
前記制御部は、
３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するよう構成されるとともに、
同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
各々の前記アーム部において、前記対応させた２ｎ個の前記キャリア波と全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子を第１のペアとし、前記第３及び第４のスイッチング素子を第２のペアとして、前記２ｎ個のキャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第１のペアに割り当てるとともに、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第２のペアに割り当て、前記第１のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに、前記第２のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うとともに、
各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の前記第１のペア同士または前記第２のペア同士の間で、前記キャリア波の入れ替えをするよう、前記キャリア波入替処理を行うよう構成された、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記制御部は、第１の制御基板と、各々対応する前記アーム部が決められた複数の第２の制御基板とで構成され、
前記第１の制御基板は、前記変調波を生成して前記第２の制御基板へ送信するよう構成され、
前記第２の制御基板は、前記第１の制御基板から前記変調波を受信し、対応する前記アーム部における前記制御処理と前記キャリア波入替処理とを行うよう構成された、
請求項１〜１８のいずれかに記載の電力変換装置。
前記第１の制御基板は、同期信号を生成して前記第２の制御基板へ高速シリアル通信によって送信するよう構成され、
前記第２の制御基板は、前記第１の制御基板からの前記同期信号に同期して前記キャリア波を生成し前記制御処理を行うよう構成された、
請求項１９に記載の電力変換装置。
三相交流が入力される３つの入力端子と三相交流が出力される３つの出力端子との間に接続され、キャパシタと複数のスイッチング素子とを有するスイッチ部が複数直列接続されてなる複数のアーム部を有する電力変換部を備え、前記３つの入力端子から入力される三相交流電圧を異なる三相交流電圧に変換して前記３つの出力端子から出力するよう前記電力変換部を制御する電力変換装置の制御方法であって、
各々の前記アーム部において、複数のキャリア波と変調波とに基づいて、前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部の２つの前記スイッチング素子をペアにして、ペアごとに前記キャリア波を１個ずつ重複しないように割り当て、前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記ペアを構成する２つの前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御処理と、
各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の間で、割り当てられた前記キャリア波の入れ替えによって前記スイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで前記キャリア波の入れ替えをするキャリア波入替処理と、を有する、
電力変換装置の制御方法。
前記電力変換部は、
前記各入力端子と前記各出力端子との間に、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された９個の前記アーム部を有し、
各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、
各々の前記アーム部において、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波と、全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子を第１のペアとし、前記第３及び第４のスイッチング素子を第２のペアとして、前記２ｎ個のキャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第１のペアに割り当てるとともに、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第２のペアに割り当て、前記第１のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに、前記第２のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うとともに、
各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の前記第１のペア同士または前記第２のペア同士の間で、前記キャリア波の入れ替えをするよう、前記キャリア波入替処理を行う、
請求項２１に記載の電力変換装置の制御方法。
前記電力変換部は、
前記各入力端子と前記各出力端子との間に、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された９個の前記アーム部を有し、
各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、
各々の前記アーム部において、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとするとともに、前記第３及び第４のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記２ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行う、
請求項２１に記載の電力変換装置の制御方法。
前記電力変換部は、
３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、
前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、
各々の前記スイッチ部は、第１及び第２の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる回路と、前記キャパシタとが、並列に接続されてなり、前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記逆変換部の前記負側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を入力端とし、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を出力端とするよう構成され、前記順変換部の前記負側のアーム部及び前記逆変換部の前記正側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を入力端とし、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を出力端とするよう構成され、
３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するとともに、
同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれかｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるとともに、
同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれかｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りのｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
各々の前記アーム部において、前記対応させたｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行う、
請求項２１に記載の電力変換装置の制御方法。
前記電力変換部は、
３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、
前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、
各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、
３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するとともに、
同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれか２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるとともに、
同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲内を変動し、かつ互いに位相が異なる２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうちのいずれか２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、残りの２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
各々の前記アーム部において、前記対応させた２ｎ個の前記キャリア波と前記所定範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとするとともに、前記第３及び第４のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記２ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行う、
請求項２１に記載の電力変換装置の制御方法。
前記電力変換部は、
３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、
前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、
各々の前記スイッチ部は、第１及び第２の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる回路と、前記キャパシタとが、並列に接続されてなり、前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記逆変換部の前記負側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を入力端とし、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を出力端とするよう構成され、前記順変換部の前記負側のアーム部及び前記逆変換部の前記正側のアーム部の前記スイッチ部は、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を入力端とし、前記第２のスイッチング素子と前記キャパシタとの接続点を出力端とするよう構成され、
３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するとともに、
同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が２ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の２ｎ個の前記キャリア波を生成し、この２ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
各々の前記アーム部において、前記対応させたｎ個の前記キャリア波と全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において前記第１及び第２のスイッチング素子をペアとして、ｎ個の前記スイッチ部の各々の前記ペアに対して重複しないように前記ｎ個のキャリア波を１個ずつ割り当て、各々の前記ペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行う、
請求項２１に記載の電力変換装置の制御方法。
前記電力変換部は、
３つの前記各入力端子と正側の直流配線との間にｎ個（ｎは２以上の整数）の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、３つの前記各入力端子と負側の直流配線との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する順変換部と、
前記正側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の正側の前記アーム部と、前記負側の直流配線と３つの前記各出力端子との間にｎ個の前記スイッチ部が直列接続された３個の負側の前記アーム部とを有する逆変換部とを備えており、かつ、
各々の前記スイッチ部は、第１〜第４の前記スイッチング素子を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子が直列接続されてなる第１の回路と、前記第３及び第４のスイッチング素子が直列接続されてなる第２の回路と、前記キャパシタとが、並列に接続され、前記第１と第２のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の入力端とし、前記第３と第４のスイッチング素子の接続点を前記スイッチ部の出力端とするよう構成され、
３つの前記入力端子から入力される三相交流電圧を直流電圧に変換して前記正側及び負側の直流配線へ出力するよう前記順変換部を制御するとともに、前記正側及び負側の直流配線の直流電圧を前記入力される三相交流電圧とは異なる三相交流電圧に変換して３つの前記出力端子から出力するよう前記逆変換部を制御するとともに、
同一の前記入力端子に接続される前記順変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
同一の前記出力端子に接続される前記逆変換部の前記正側のアーム部及び前記負側のアーム部に対して、所定範囲が４ｎ個に分割されてなる各々の専有範囲内を変動し、かつ同位相の４ｎ個の前記キャリア波を生成し、この４ｎ個の前記キャリア波のうち、前記専有範囲が高い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記正側のアーム部に対応させ、前記専有範囲が低い方の２ｎ個の前記キャリア波を前記負側のアーム部に対応させるようにし、
各々の前記アーム部において、前記対応させた２ｎ個の前記キャリア波と全ての前記専有範囲内を変動する前記変調波とに基づいて、ｎ個の前記スイッチ部の前記第１〜第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記スイッチ部において、前記第１及び第２のスイッチング素子を第１のペアとし、前記第３及び第４のスイッチング素子を第２のペアとして、前記２ｎ個のキャリア波のうち、前記専有範囲が高い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第１のペアに割り当てるとともに、前記専有範囲が低い方のｎ個の前記キャリア波の中から１個ずつ重複しないようにｎ個の前記スイッチ部の前記第２のペアに割り当て、前記第１のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するとともに、前記第２のペアに対して前記変調波と前記割り当てられるキャリア波との大小関係に基づいて互いのオンオフ状態が逆になるように前記第３及び第４のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するよう、前記制御処理を行うとともに、
各々の前記アーム部において、前記制御処理の処理中に、いずれか２つの前記スイッチ部の前記第１のペア同士または前記第２のペア同士の間で、前記キャリア波の入れ替えをするよう、前記キャリア波入替処理を行う、
請求項２１に記載の電力変換装置の制御方法。