JP2016174442A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量化の可能な電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換装置１００は、制御回路用電源２０と、電力変換素子８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂを有するパワー半導体モジュール１０と、電力変換素子を制御する制御回路基板１であって、制御回路用電源からの電力で動作する制御回路基板と、電力変換素子に接続されるコンデンサ１１と、を有する。電力変換装置１００は、コンデンサ１１への充電を、制御回路用電源２０から制御回路基板１を介して行う。これにより、電力変換装置１００を変換器システム１２に活線挿抜で着脱することができる。昇圧回路２により、制御回路用電源２０の電圧を昇圧させて、コンデンサ１１へ充電してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

近年、電力変換装置としてのインバータ装置の高出力密度化が求められている。データセンタなどで使用される電力変換器システムは複数の電力変換装置を搭載しており、各電力変換装置は、各種部品を共通化したり一体化したりすることで、小型化、軽量化、低コスト化を図っている。

ところで、保守点検時には、作業員は、電力変換器システムから対象の電力変換装置を取り外して、交換や点検などの作業を行い、その後に、新品の電力変換装置または点検済みの電力変換装置を再び電力変換器システムへ取り付ける。この着脱作業は、電力変換器システムが稼動中に行う必要があり、いわゆる活線挿抜（ホットスワップ）が可能であることが求められる。

電力変換器システムへ電力変換装置を活線挿抜する場合、電力変換装置内のコンデンサへの突入電流を抑制する必要がある。コンデンサが突入電流によって破壊されるのを防止するためである。そこで、電力変換装置には、コンデンサへの突入電流を抑制するための突入電流抑制回路を設ける（特許文献１，２）。

特許文献１に記載の従来技術では、コンデンサに対して充電抵抗およびリレースイッチを並列接続し、系統接続時には充電抵抗を介してコンデンサへ初充電を行い、充電完了時にはリレースイッチをオンさせて、リレースイッチを介してコンデンサと系統とを接続している。

特許文献２に記載の従来技術では、パワー半導体ユニット内にリレースイッチおよび充電抵抗を備えており、活線挿抜時にパワー半導体ユニット内のコンデンサの両端電圧を検知し、その両端電圧に応じて充電抵抗とリレースイッチを切り替える。

特開２００９−１１０４２号公報 特開２０１４−１４２７３号公報

従来技術では、充電抵抗とリレースイッチを切り替えて使用することで、コンデンサへの突入電流を抑制している。しかし、リレースイッチや充電抵抗は、その定格電力が大きくなるほど大型化し、重量も増加し、部品コストも高くなる。例えば大規模データセンタなどでは、電力変換器システムに求められる能力が年々増大しているため、従来技術では、電力変換装置の小型化、軽量化が難しい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型軽量化の可能な電力変換装置を提供することにある。本発明の他の目的は、制御回路用電源および制御回路基板を用いて平滑化コンデンサへの初充電を行うことで、平滑化コンデンサへの突入電流を抑制し、活線挿抜を可能とする電力変換装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に係る電力変換装置は、制御回路用電源と、電力変換素子を有するパワー半導体モジュールと、電力変換素子を制御する制御回路基板であって、制御回路用電源からの電力で動作する制御回路基板と、電力変換素子に接続されるコンデンサと、を有する電力変換装置であって、コンデンサへの充電を、制御回路用電源から制御回路基板を介して行う。

本発明によれば、制御回路用電源と制御回路基板という電力変換装置内の既存の回路を用いて、コンデンサへの充電を行うことができるため、従来技術のように充電抵抗やリレースイッチを備える必要がなく、簡易な構成で低コストな電力変換装置を得ることができる。

本実施形態の電力変換装置の概略構成図である。 コンデンサへの突入電流を抑制する処理のフローチャートである。 突入電流を抑制する処理の変形例を示すフローチャートである。 トランスの一次側電流と二次側電流、平滑化コンデンサの端子電圧の関係を示す波形図である。 回路の一部を拡大して示す説明図。 第２実施例に係る電力変換装置の概略構成図である。 第３実施例に係り、複数の電力変換装置を搭載する電力変換器システムの説明図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、以下に述べるように、活線挿抜時の突入電流によって平滑化コンデンサ１１が破壊されるのを防止し、電圧変動を小さくする。

本実施形態では、制御回路用電源２０を用いて、平滑化コンデンサ１１にプリチャージ（初充電）する。平滑化コンデンサ１１へのプリチャージは、「コンデンサへの充電」の一例である。詳しくは、本実施形態では、制御回路用電源２０の電圧をトランス２で所定電圧に昇圧し、電力変換素子８ａの有するダイオード９ａを介して、平滑化コンデンサ１１を初充電する。

本実施形態に係る電力変換装置１００は、それぞれＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）８ａ，８ｂやダイオード９ａ，９ｂなどの電力変換素子からなる、上アームおよび下アームを有する。電力変換装置１００の制御回路基板１上には、電力変換素子のほかに、トランス２およびスイッチ３などが搭載されている。トランス２の入力側は、コンデンサ充電制御回路４に接続されている。トランス２の出力側の一端はスイッチ３に接続されており、他端は上アームのエミッタ電位端子に接続されている。

平滑化コンデンサ１１への充電動作時には、スイッチ３はオンする。スイッチ３がオンして充電回路が閉じることで、制御回路用電源２０からの電力がトランス２で昇圧され、上アームの電力変換素子の有するダイオード９ａを介して平滑化コンデンサ１１へ供給される。制御回路用電源２０は、例えば、バッテリ、直流電源、交流商用電源などから構成されており、制御回路基板１を動作させるための電力を供給するものである。

本実施形態では、制御回路基板１の電力源である制御回路用電源２０を利用して、平滑化コンデンサ１１へ初充電するため、リレースイッチや充電抵抗などを用いずに、変換器システム１２に対して活線挿抜することができる。本実施例では、定格電力に応じて大型化、重量化しやすい特別な部品（リレースイッチ、充電抵抗）を電力変換装置１００へ追加する必要はないため、電力変換装置１００を小型化、軽量化できる。さらに、既存の制御回路用電源２０や電力変換素子のダイオード９ａなどを利用して、平滑化コンデンサ１１への初充電を行うため、電力変換装置１００の製造コストを大幅に上昇させることなく、小型化および軽量化を実現することができる。

図１〜図５を用いて、第１実施例を説明する。本実施例では、以下に述べるように、電力変換装置の有する既存の回路構成の一部を利用することで、コンデンサ突入電流抑制回路を電力変換装置上に実装する。

図１は、本実施例に係る電力変換装置１００の構成図である。電力変換装置１００は、制御回路基板１と、制御回路基板１により制御されるパワー半導体モジュール１０とを備える。電力変換装置１００は、複数の電力変換装置１００（１）〜１００（ｎ）を備える変換器システム１２に対して、活線挿抜することができる。

制御回路基板１は、平滑化コンデンサ１１への突入電流を抑制する機能と、パワー半導体モジュール１０を駆動制御する機能と、パワー半導体モジュール１０とと共にパワーユニット１１０を形成する機能を、備える。

平滑化コンデンサ１１への突入電流を抑制する機能は、後述のように、トランス２、スイッチ３、コンデンサ充電制御回路４、パワー半導体モジュール１０の上アームのダイオード９ａ、電圧検出器５を含んで構成される。パワー半導体モジュール１０を制御する機能は、駆動回路６ａ，６ｂを含んで構成される。パワーユニット１１０を形成する機能は、平滑化コンデンサ１１、正極側（Ｐ側）接続端子１４、負極側（Ｎ側）接続端子１５、出力端子２１を含んで構成される。

制御回路基板１は、上位コントローラ７からの制御信号により動作する、駆動回路６ａ，６ｂおよびコンデンサ充電制御回路４を搭載している。上アーム用駆動回路６ａは、上位コントローラ７からの制御信号に従って、パワー半導体モジュール１０の上アームを駆動する。下アーム用駆動回路６ｂも、上位コントローラ７からの制御信号に従って、パワー半導体モジュール１０の下アームを駆動する。

コンデンサ充電制御回路４は、電圧検出部５の検出する平滑化コンデンサ１１の両端電圧に基づいて、平滑化コンデンサ１１への充電を制御することで、活線挿抜時に大きな突入電流が平滑化コンデンサ１１へ流入するのを抑制する。コンデンサ充電制御回路４は、制御回路用電源２０からの電力を用いて動作する。

「昇圧回路」としてのトランス２は、平滑化コンデンサ１１へ初充電するための所定電圧を生成するためのコンデンサ充電用絶縁トランスである。トランス２の一次入力側はコンデンサ充電制御回路４に接続されており、コンデンサ充電制御回路４から所定タイミングで出力される一次側入力電流１６がトランス２の一次側を流れるようになっている。トランス２の二次出力側の一端は、スイッチ３に接続されている。トランス２の二次出力側の他端は、上アームの駆動回路６ａと上アームのスイッチング素子８ａのエミッタとを接続するエミッタ端子１９ａの途中に接続されている。トランス２の二次出力側の他端は、エミッタ端子１９ａを介して、パワー半導体モジュール１０の上アームのエミッタ電位に接続されており、エミッタ電位にアノードが接続されたダイオード９ａを軽油して平滑化コンデンサ１１に接続される。上アームのダイオード９ａのカソードは平滑化コンデンサ１１の正極側に接続されており、ダイオード９ａのアノードはスイッチング素子８ａのエミッタ側に接続されている。

スイッチ３は、トランス２の二次出力側を開閉することで、トランス２の昇圧動作をオンオフする。スイッチ３が閉じた状態で、コンデンサ充電制御回路４からトランス２に一次側電流１６が供給されると、トランス２の二次側からは所定電圧に昇圧された二次側出力電流１７が発生する。二次側出力電流１７は、エミッタ端子１９ａ、スイッチング素子８ａのエミッタ電位、ダイオード９ａのカソード、ダイオード９ａのアノードを介して、平滑化コンデンサ１１の正極側へ流入する。電圧検出部５は、平滑化コンデンサ１１の正極側と負極側の間の電圧を検出し、コンデンサ充電制御回路４へ送る。

パワーユニット１１０は、上述の通り、上下アームからなる２ｉｎ１のパワー半導体モジュール１０と、電圧を平滑化するためのコンデンサ１１と、正極側接続端子１４と、負極側接続端子１５と、出力端子２１とを含む。平滑化コンデンサ１１の正極側は正極側接続端子１４に接続されており、平滑化コンデンサ１１の負極側は負極側接続端子１５に接続されている。出力端子２１は、電気的負荷２２に接続されている。

パワー半導体モジュール１０は、上アームのスイッチング素子８ａと、上アームの還流素子であるダイオード９ａと、下アームのスイッチング素子８ｂと、下アームの還流素子であるダイオード９ｂとを含む。

上アームのスイッチング素子８ａの制御信号端子には、上アームゲート端子１８ａと上アームエミッタ端子１９ａがある。同様に、下アームのスイッチング素子８ｂの制御信号端子には、下アームゲート端子１８ｂと下アームエミッタ端子１９ｂがある。上アームの制御信号端子１８ａ，１９ａは、上アーム駆動回路６ａに接続されている。下アームの制御信号端子１８ｂ，１９ｂは、下アーム駆動回路６ｂに接続されている。上アーム駆動回路６ａおよび下アーム駆動回路６ｂは、互いに独立に動作することができる。上アーム駆動回路６ａから出力する制御信号および下アーム駆動回路６ｂから出力する制御信号は、、上位コントローラ７により制御される。

ここで、コンデンサ突入電流抑制回路を構成する各部品は、同一基板（制御回路基板１）上に搭載されるのが好ましい。コンデンサ突入電流抑制回路を構成する各部品とは、上述のように、コンデンサ充電用絶縁トランス２、トランス２の二次出力側を開放するためのスイッチ３、平滑化コンデンサ１１の両端電圧を検出する回路５と、駆動回路６ａ，６ｂである。

制御回路用電源２０は、例えば、バッテリ、直流商用電源に繋がる電源装置、交流商用電源に繋がる電源装置のうち少なくともいずれかである。制御回路用電源２０は、制御回路基板１の外部に設けられてもよいし、制御回路基板１上に設けられてもよい。本実施形態では、制御回路基板用電源２０と、制御回路基板１上に設けられた充電回路とを用いて、平滑化コンデンサ１１へ初充電する。充電回路は、平滑化コンデンサ１１への突入電流を抑制する回路でもある。

この充電回路（コンデンサ突入電流抑制回路）は、トランス２、スイッチ３、コンデンサ充電制御回路４、コンデンサダイオード９ａ、上アームエミッタ端子１９ａを含んで構成されている。これら各部品２，３，４，９ａ，１９ａのうち、トランス２とスイッチ３およびコンデンサ充電制御回路４が本実施形態において特徴的な部品であり、他の部品９ａ，９ｂは通常の制御回路基板が備える既存の要素である。

一般的に、パワー半導体素子（スイッチング素子８ａ，８ｂ、およびダイオード９ａ，９ｂ）を用いた電力変換装置１００においては、パワー半導体素子の破損を防止すべく、パワー半導体素子をオフにした状態で、パワー半導体素子の主回路端子に電圧を印加する手順を実行する。このために、制御回路用電源２０から駆動回路６ａ，６ｂへ制御用の電力を供給して駆動回路６ａ，６ｂを作動せしめ、上記の手順を実行させる。

図２に示すフローチャートを説明する。本実施例では、作業員またはロボットが、図示せぬスイッチを操作することで、制御回路基板１に制御回路用電源２０の電力を供給する（Ｓ１０）。コンデンサ充電制御回路４は、パワー半導体モジュール１０の両端電圧を検出する（Ｓ３１）。パワー半導体モジュール１０の両端電圧とは、パワー半導体モジュール１０の出力側に接続された平滑化コンデンサ１１の両端電圧でもある。コンデンサ充電制御回路４は、平滑化コンデンサ１１に印加されたＰＮ間電圧を、電圧検出部５により検出する（Ｓ３１）。

コンデンサ充電制御回路４は、電圧検出部５により検出された電圧値が所定電圧に到達したかを判別する（Ｓ３２）。平滑化コンデンサ１１の両端電圧が所定電圧に達していない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、コンデンサ充電制御回路４による充電動作が行われる。コンデンサ充電制御回路４は、スイッチ３を閉じ、トランス２の一次側（入力側）に一次側電流１６を流す。これによりトランス２の二次側（出力側）には充電電流１７が流れる。この充電電流は、上アームのダイオード９ａなどを介して平滑化コンデンサ１１に流れ込み、平滑化コンデンサ１１を充電する。これにより、平滑化コンデンサ１１の両端電圧（ＰＮ間電圧）が上昇する。

平滑化コンデンサ１１の両端電圧が所定電圧に達すると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、充電は完了する（Ｓ３４）。充電の完了した電力変換装置１００は、作業員によりまたはロボットにより、稼働中の変換器システム１２へスロットインされ（Ｓ３５）、系統１３および負荷２２へ接続される。

例えば、作業員は、ステップＳ１０において、制御回路基板１の電源スイッチ（図示せず）を操作して、制御回路用電源２０の電力を制御回路基板１へ投入した後、例えば十数秒〜数十秒程度の所定時間だけ待機する。所定時間は、平滑化コンデンサ１１を充電するのに十分な時間として予め定義されている。所定時間経過後に、作業員（またはロボット）は、平滑化コンデンサ１１への初充電が完了した電力変換装置１００を、稼働中の変換器システム１２に挿入して取り付ける。

コンデンサ充電制御回路４は、変換器システム１２へ取り付けられたことを検出すると、スイッチ３を開いて（スイッチ３をオフして）、平滑化コンデンサ１１の充電回路を開放する（Ｓ３６）。充電回路は、自動的に開放することもできるし、作業員が図示せぬスイッチから指令を与えることで手動で開放することもできる。

そして、上位コントローラ７が、駆動回路６ａ，６ｂへＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）指令を与えると、電力変換装置１００は変換器動作を開始する（Ｓ３７）。

図３の変形例に示すように、スイッチ３をオフして充電回路を開放した後に（ステップＳ３６）、電力変換装置１００を変換器システム１２へスロットインし（Ｓ３５）、変換器動作を開始させてもよい（Ｓ３７）。つまり、図２に示すステップＳ３６とステップＳ３５の順番は入れ替えることができる。

図２または図３の処理においても、変換動作を開始させるのは、充電回路の開放後（Ｓ３６）である方が好ましい。なぜならば、スイッチ３が閉じているオン状態のままで変換器動作を開始すると、充電用トランス２の方に電流が流れてしまうことになり、電力変換装置１００として正常に動作しないためである。

図４は、コンデンサ突入電流抑制回路の動作時の各波形を示す波形図である。図４には、トランス２の一次側入力電流１６の波形ＬＧ１（Ｉｐ）と、トランス２の二次側出力電流１７の波形ＬＧ２（Ｉｓ）と、コンデンサ１１の両端電圧の波形ＬＧ３（Ｖｐｎ）とが示されている。横軸は時間を示す。

トランス２に一次側入力電流１６が流れている間（オンデューティー：Ｄ）は、トランス２にエネルギーが蓄えられる。一次側入力電流１６が無くなると、トランス２に蓄えられたエネルギーは出力側に転送され、二次側出力電流１７が流れ始める。

二次側出力電流１７がトランス２から流れ出すと、コンデンサ１１に電気エネルギーが転送され、これにより平滑化コンデンサ１１の両端電圧Ｖｐｎは上昇する。コンデンサ充電制御回路４は、トランス２の一次側入力電流１６のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、平滑化コンデンサ１１に電気エネルギーを転送し、平滑化コンデンサ１１の両端電圧を徐々に上昇させる。平滑化コンデンサ１１の両端電圧Ｖｐｎは、入力電圧Ｖｉｎと、トランス２の巻数比Ｎと、デューティーＤとから、下記数１のように表すことができる。

また、デューティーＤは以下の数２で表すことができる。

トランス２は、一次側入力電流１６によるエネルギーを蓄積して二次側へ転送するために、トランスのコアにギャップ（空隙）を有するのが好ましい。

図５は、パワー半導体モジュール１０の上アームとトランス２の接続箇所を拡大して示す回路図である。

上アームのスイッチング素子８ａのエミッタとダイオード９ａのアノードとは、接続点Ｐ１で接続されている。上アームのスイッチング素子８ａのコレクタとダイオード９ａのカソードとは、接続点Ｐ２で接続されている。上アームの駆動回路６ａと上アームのスイッチング素子８ａのエミッタとを接続するエミッタ端子１９ａは、接続点Ｐ３でスイッチング素子８ａのエミッタに接続されている。トランス２の出力側の他端は、接続点Ｐ４で、エミッタ端子１９ａの途中に接続されている。接続点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４の電位は、いずれも実質的にエミッタ電位であると考えてよい。なお、接続点Ｐ５は、パワー半導体モジュール１０と出力端子２１との接続箇所を示す。後述の実施例において、接続点Ｐ５が参照される。

パワー半導体モジュール１０と上アームの駆動回路６ａとは、上アームゲート端子１８ａと上アームエミッタ端子１９ａとにより接続されている。同様に、パワー半導体モジュール１０と下アームの駆動回路６ｂとは、下アームゲート端子１８ｂと下アームエミッタ端子１９ｂとにより接続されている。これらパワー半導体モジュール１０と各駆動回路６ａ，６ｂとの接続は、例えば、信号コネクタを介して、もしくは制御回路基板１上に直接制御ピンを半田付けすることにより、実現される。

本実施例では、トランス２の出力側の一端は、上アームのエミッタ端子１９ａと同一電位の接続点Ｐ４に接続されている。これにより、本実施例では、トランス２の出力側の他端を平滑化コンデンサ１１へ接続するために、新たな接続端子を追加する必要がない。従って、本実施例によれば、制御回路基板１の配線パターンの変更と制御回路基板１への部品追加だけで、平滑化コンデンサ１１の充電回路を実現することができ、パワー半導体モジュール１０の構成を変える必要がない。

このように構成される本実施例によれば、制御回路用電源２０を充電用電源として利用することで、平滑化コンデンサ１１へ充電することができるため、充電抵抗やリレースイッチを用いる必要がない。従って、本実施例の電力変換装置１００は、低コストに、小型化および軽量化が可能であり、変換器システム１２へ活線挿抜することができる。

図６を参照して、第２実施例に係る電力変換装置１００ａを説明する。本実施例を含む以下の各実施例は第１実施例の変形例に該当するため、第１実施例との相違を中心に説明する。

本実施例では、トランス２の出力側の他端は、上アームのエミッタ端子１９ａに直接接続されるのではなく、接続線４０を介して出力端子２１に接続される。出力端子２１がパワー半導体モジュール１０に接続されている接続点Ｐ５の電位は、上アームのエミッタ端子１９ａとほぼ同電位である。

従って、ジャンパ線のような接続線４０を用いて、トランス２の出力側の他端と接続点Ｐ５とを接続する構成も、第１実施例と同様の作用効果を奏する。接続線４０に代えて、パワー半導体モジュール１０の出力端子２１を制御回路基板１に対して、半田付けもしくはコネクタにより接続してもよい。

図７を参照して、第３実施例を説明する。図７は、第１実施例または第２実施例で述べた電力変換装置を複数有する変換器システム１２の概略構造を示す。

変換器システム１２のラック６０には、複数の電力変換装置１００（１）〜１００（ｎ）が搭載されている。各電力変換装置１００（１）〜１００（ｎ）は、モジュラユニットとして構成されている。例えば必要な電力に応じた数だけ、電力変換装置１００をラック６０に搭載する。各電力変換装置１００（１）〜１００（ｎ）は、図外の上位コントローラ７に接続されている。

各電力変換装置１００（１）〜１００（ｎ）には、平滑化コンデンサ１１の充電状態を表示するための表示部６１が設けられている。例えば、表示部６１はＬＥＤランプを用いて構成することができる。平滑化コンデンサ１１の両端電圧が所定電圧に達した場合に、所定の表示色（例えば緑色）で点灯させることができる。作業員は、表示部６１を確認することで、平滑化コンデンサ１１への充電完了を知り、平滑化コンデンサ１１への充電が完了した電力変換装置１００をラック６０へ挿入して取り付けることができる。表示部６１は、ＬＥＤランプに限らず、液晶ディスプレイ、音声合成装置などでもよい。

電力変換装置１００の保守作業時では、例えば、１ユニット目の電力変換装置１００（１）から（ｎ−１）ユニット目の電力変換装置１００（ｎ−１）までの各電力変換装置１００が稼動している場合であっても、ｎユニット目の電力変換装置１００（ｎ）を活線挿抜することができる。

本実施例では、ラック６０内の各電力変換装置１００（１）〜１００（ｎ）が全て稼働中の場合であっても、あるいは、いずれか一つまたは複数の電力変換装置１００が停止中の場合であっても、変換器システム１２を稼動させたままで、任意の電力変換装置１００をラック６０から取り外すことができる。そして、本実施例では、取り外した電力変換装置１００または新品の電力変換装置１００を、変換器システム１２を稼動させたままで、ラック６０に取り付けることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

１：制御回路基板、２：トランス、３：スイッチ、４：コンデンサ充電制御回路、５：電圧検出部、６ａ，６ｂ：駆動回路、７：上位コントローラ、８ａ：上アームのスイッチング素子、８ｂ：下アームのスイッチング素子、９ａ：上アームのダイオード、９ｂ：下アームのダイオード、１１：平滑化コンデンサ、１２：変換器システム、２０：制御回路用電源、１００：電力変換装置

Claims (11)

1. 制御回路用電源と、
   電力変換素子を有するパワー半導体モジュールと、
   前記電力変換素子を制御する制御回路基板であって、前記制御回路用電源からの電力で動作する制御回路基板と、
   前記電力変換素子に接続されるコンデンサと、
   を有する電力変換装置であって、
   前記コンデンサへの充電を前記制御回路用電源から前記制御回路基板を介して行う、
   電力変換装置。
2. 前記コンデンサへの充電を、前記制御回路用電源から前記制御回路基板および前記電力変換素子を介して行う、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御回路用電源の電圧を前記コンデンサへの充電に必要な所定電圧に昇圧するための昇圧回路をさらに備えており、
   前記制御回路用電源からの電圧を前記昇圧回路で前記所定電圧に昇圧し、
   前記所定電圧に昇圧された電流を前記制御回路基板および前記電力変換素子を介して前記コンデンサへ供給することで、前記コンデンサへの充電を行う、
   請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記制御回路基板には、前記昇圧回路の動作をオンオフするためのスイッチがさらに設けられており、
   前記制御回路基板は、前記スイッチをオンすることで前記コンデンサへの充電を行い、前記コンデンサへの充電が終了したら前記スイッチをオフする、
   請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記昇圧回路はトランスであり、
   前記制御回路基板には、前記コンデンサへの充電を制御するためのコンデンサ充電制御回路が搭載されており、
   前記パワー半導体モジュールは、スイッチング素子に還流素子を並列接続して構成される電力変換素子をそれぞれ有する上アームおよび下アームを備えており、
   前記トランスの一次側は前記コンデンサ充電制御回路に接続されており、
   前記トランスの二次側の一端は前記スイッチに接続されており、前記トランスの二次側の他端は前記上アームのエミッタ電位に接続されている、
   請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記還流素子は、前記スイッチング素子に逆並列接続されるダイオードであり、
   前記上アームの前記ダイオードのカソードは前記コンデンサの正極側に接続されており、
   前記トランスの二次側の前記他端は、前記上アームの前記エミッタ電位から前記ダイオードのカソードを介して前記コンデンサの正極側に接続されている、
   請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記スイッチを介して流れる前記トランスの二次側電流は、前記上アームの前記エミッタ電位と同電位の箇所にも流れる、
   請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記コンデンサの両端電圧が、前記充電を停止させるための電圧として設定される所定の停止電圧に達すると、前記コンデンサへの充電が終了したものとして前記スイッチをオフにする、
   請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記制御回路基板には、前記上アームの前記電力変換素子を駆動する上アーム用駆動回路と、前記下アームの前記他の電力変換素子を駆動する下アーム用駆動回路とが搭載されており、
   前記上アーム用駆動回路は、前記上アームの前記電力変換素子のベース電位およびエミッタ電位にそれぞれ接続されており、
   前記下アーム用駆動回路は、前記下アームの前記他の電力変換素子のベース電位およびエミッタ電位にそれぞれ接続されており、
   前記トランスの二次側の前記他端は、前記上アーム用駆動回路と前記上アームの前記電力変換素子のエミッタ電位とを接続する経路上に接続されている、
   請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記コンデンサへの充電が終了した後で、前記パワー半導体モジュールによる電力変換動作を開始する、
    請求項９に記載の電力変換装置。
11. 前記コンデンサへの充電が終了した後で、複数の電力変換装置を収容する変換器システムへ取り付けられる、
    請求項９に記載の電力変換装置。

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