JP3588932B2 - 電力変換装置とその制御方法及びこの電力変換装置を用いた無停電電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は入力と同じ周波数の出力を生成する電力変換装置とその制御方法及びこの電力変換装置を用いた無停電電源装置に関し、特にＰＷＭ制御されるコンバータ部とインバータ部とを備えた電力変換装置とその制御方法及びこの電力変換装置を用いた無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電力変換装置を用いた無停電電源装置の一例として、三相交流を入力し、入力と同一周波数の三相交流を出力する無停電電源装置について、図３９〜図５０を用いて説明する。図３９は三相入力三相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図、図４０はスイッチＳＷＪ７の詳細を示す内部構成図、図４１はリアクトル８の詳細を示す内部構成図、図４２はフィルタ１１の詳細を示す内部構成図、図４３はスイッチＳＷＨ１２の詳細を示す内部構成図、図４４はスイッチＳＷＩ１４の詳細を示す内部構成図、図４５はコンバータ部２０の詳細を示す内部構成図、図４６はインバータ部３０の詳細を示す内部構成図、図４７は三相入力三相出力の無停電電源装置の制御回路構成を示すブロック図、図４８はインバータＵ相電圧変調指令生成回路５０の詳細構成を示すブロック図、図４９はコンバータ電流指令生成回路４３の詳細構成を示すブロック図、図５０はコンバータＲ相電圧変調指令生成回路４４の詳細構成を示すブロック図である。
【０００３】
図において同一符号は同一又は相当部分を示し、７０は電力変換装置、８０は無停電電源装置、７は三相のスイッチＳＷＪ１、ＳＷＪ２、ＳＷＪ３から構成されるスイッチＳＷＪ、８は三相のリアクトルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３から構成されるリアクトル，９は後述のコンバータ部２０からの直流を平滑する平滑コンデンサ、１０は三相交流入力電源（図示せず。）が停電などで異常の時にスイッチＳＷを閉じて直流電力を供給する蓄電装置、１１は三相のリアクトルＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３とＣ１、Ｃ２、Ｃ３とから構成されるフィルタ、１２は三相のスイッチＳＷＨ１、ＳＷＨ２、ＳＷＨ３から構成されるスイッチＳＷＨ、１３は三相の絶縁トランス、１４は三相のスイッチＳＷＩ１、ＳＷＩ２、ＳＷＩ３から構成されるスイッチＳＷＩ、２０は入力される三相交流を直流に変換するコンバータ部、３０はコンバータ部２０からの直流を三相交流に変換するインバータ部である。
【０００４】
又、１Ｒ、１Ｓ、１Ｔはそれぞれ三相交流入力電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電力が供給される端子、２Ｒ、２Ｓ、２ＴはスイッチＳＷＪ７とリアクトル８との間の三相の端子、３Ｒ、３Ｓ、３Ｔはリアクトル８とコンバータ部２０との間の三相の端子、４Ｕ、４Ｖ、４Ｗはインバータ部３０とフィルタ１１との間の三相の端子、５Ｕ、５Ｖ、５Ｗはフィルタ１１とスイッチＳＷＨ１２との間の三相の端子、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは駆動される負荷（図示せず。）に出力される三相交流の出力端子、７Ｒ、７Ｓ、７Ｔは絶縁トランス１３とスイッチＳＷＩ１４との間三相の端子、Ｐはコンバータ部２０の出力の直流正極端子、Ｎはコンバータ部２０の出力の直流負極端子である。又、ＮＣを三相交流入力電源の中性点（図示せず）、ＮＩをインバータ部３０の出力の中性点（図４２に示すコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の交点）とする。
【０００５】
又、２１、２２、２３はそれぞれＴ相、Ｓ相、Ｒ相の上下アームスイッチ部、２１ａはＴ相の上下アームスイッチ部２１の上アームスイッチ部、２１ｂはＴ相の上下アームスイッチ部２１の下アームスイッチ部、２２ａはＳ相の上下アームスイッチ部２２の上アームスイッチ部、２２ｂはＳ相の上下アームスイッチ部２２の下アームスイッチ部、２３ａはＲ相の上下アームスイッチ部２３の上アームスイッチ部、２３ｂはＲ相の上下アームスイッチ部２３の下アームスイッチ部である。ここで、各々の上又は下アームスイッチ部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂは、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードから構成されている。
【０００６】
又、３１、３２、３３はそれぞれＷ相、Ｖ相、Ｕ相の上下アームスイッチ部、３１ａはＷ相の上下アームスイッチ部３１の上アームスイッチ部、３１ｂはＷ相の上下アームスイッチ部３１の下アームスイッチ部、３２ａはＶ相の上下アームスイッチ部３２の上アームスイッチ部、３２ｂはＶ相の上下アームスイッチ部３２の下アームスイッチ部、３３ａはＵ相の上下アームスイッチ部３３の上アームスイッチ部、３３ｂはＵ相の上下アームスイッチ部３３の下アームスイッチ部である。ここで、各々の上又は下アームスイッチ部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂは、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードから構成されている。
【０００７】
又、４０は三相交流入力の一つの線間電圧であるＶ（ＲＳ）を入力して基準信号を生成するＰＬＬ回路、４１はＰＬＬ回路４０からの出力信号に対して所定の位相差を有する二つの異なる位相信号を生成する位相変換回路、４２は位相変換回路４１からの二つの異なる位相信号に対応する正弦波信号を生成する三角関数発生回路、４３は平滑コンデンサ９の両端の測定電圧信号Ｖ（ＤＣ）と直流電圧指令信号Ｖ（ＤＣ）＊、及び三角関数発生回路４２からの二つの正弦波信号ｓｉｎθ（Ｒ）とｓｉｎθ（Ｓ）を入力してコンバータ部２０のＲ相電流指令信号Ｉ（Ｒ）＊とＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊を出力するコンバータ電流指令生成回路である。
【０００８】
又、４４は三相交流入力のＲ相電流の測定値信号Ｉ（Ｒ）とコンバータ電流指令生成回路４３からのＲ相電流指令信号Ｉ（Ｒ）＊を入力してコンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮＣ）＊を出力するコンバータＲ相電圧変調指令生成回路、４５は三相交流入力のＳ相電流の測定値信号Ｉ（Ｓ）とコンバータ電流指令生成回路４３からのＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊を入力してコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮＣ）＊を出力するコンバータＳ相電圧変調指令生成回路、４６はコンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮＣ）＊とコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮＣ）＊を入力してコンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮＣ）＊（＝−Ｖ（ＲＮＣ）＊−Ｖ（ＳＮＣ）＊）を出力するコンバータＴ相電圧変調指令生成回路、４７はコンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮＣ）＊、コンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮＣ）＊、コンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮＣ）＊を入力してコンバータ部２０のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の上下アームスイッチ部２３、２２、２１をＰＷＭ制御する信号を出力するコンバータ部ドライブ回路である。
【０００９】
又、４８はインバータ相電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊と三角関数発生回路４２からの二つの正弦波信号ｓｉｎθ（Ｒ）、ｓｉｎθ（Ｓ）を入力してインバータ相電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｒ）、Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｓ）を出力するインバータ相電圧指令生成回路、４９は三相交流の出力端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの線間電圧Ｖ（ＵＷ）とＶ（ＶＷ）を測定し、下式により出力端子６Ｕ、６Ｖと図４２に示すコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の中性点ＮＩとの間の電圧信号Ｖ（ＵＮＩ）、Ｖ（ＶＮＩ）を生成する電圧変換回路である。
Ｖ（ＵＮＩ）＝（Ｖ（ＵＶ）−Ｖ（ＷＵ））／３
Ｖ（ＶＮＩ）＝（Ｖ（ＶＷ）−Ｖ（ＵＶ））／３
Ｖ（ＵＶ） ＝−Ｖ（ＶＷ）−Ｖ（ＷＵ）
【００１０】
又、５０はインバータ相電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｒ）、電圧変換回路４９からの電圧信号Ｖ（ＵＮＩ）、三相交流出力のＵ相電流の測定値信号Ｉ（Ｕ）を入力してインバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮＩ）＊とＵ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＵＮＩ）Ｗを出力するインバータＵ相電圧変調指令生成回路、５１はインバータ相電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｓ）、電圧変換回路４９からの電圧信号Ｖ（ＶＮＩ）、三相交流出力のＶ相電流の測定値信号Ｉ（Ｖ）を入力してインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮＩ）＊とＶ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＶＮＩ）Ｗを出力するインバータＶ相電圧変調指令生成回路である。
【００１１】
５２は三相交流出力のＵ相電流の測定値信号Ｉ（Ｕ）とＶ相電流の測定値信号Ｉ（Ｖ）を入力してＷ相電流信号Ｉ（Ｗ）（＝−Ｉ（Ｕ）−Ｉ（Ｖ））を算出するＷ相電流生成回路、５３はＷ相電流信号Ｉ（Ｗ）、Ｕ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＵＮＩ）Ｗ、Ｖ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＶＮＩ）Ｗを入力してインバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮＩ）＊を出力するインバータＷ相電圧変調指令生成回路、５４はインバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮＩ）＊、インバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮＩ）＊、インバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮＩ）＊を入力してインバータ部３０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上下アームスイッチ部３３、３２、３１をＰＷＭ制御する信号を出力するインバータ部ドライブ回路である。
【００１２】
５０１はインバータ相電圧指令生成回路４８からのインバータ相電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｒ）から電圧変換回路４９からの電圧信号Ｖ（ＵＮＩ）を減算する減算器、５０２は減算器５０１からの出力信号をＰＩＤ（比例＋積分＋微分）制御してＵ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＵＮＩ）Ｗを生成するＰＩＤ回路、５０３はＵ相電流の測定値信号Ｉ（Ｕ）を微分してリアクトルＬ２３による電圧降下を算出するリアクトル分電圧降下生成回路、５０４はＵ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＵＮＩ）Ｗにリアクトル分電圧降下生成回路５０３からの出力信号を加算してインバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮＩ）＊を生成する加算器である。
【００１３】
４３１は直流電圧指令信号Ｖ（ＤＣ）＊から平滑コンデンサ９の両端の測定電圧信号Ｖ（ＤＣ）を減算する減算器、４３２は減算器４３１からの出力信号をＰＩ（比例＋積分）制御で増幅するＰＩ回路、４３３は三角関数発生回路４２からの正弦波信号ｓｉｎθ（Ｒ）とＰＩ回路４３２からの出力信号を乗算しＲ相電流指令信号Ｉ（Ｒ）＊を生成する乗算器、４３４は三角関数発生回路４２からの正弦波信号ｓｉｎθ（Ｓ）とＰＩ回路４３２からの出力信号を乗算しＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊を生成する乗算器である。
【００１４】
４４１はコンバータ電流指令生成回路４３からのＲ相電流指令信号Ｉ（Ｒ）＊からＲ相電流の測定値信号Ｉ（Ｒ）を減算する減算器、４４２は減算器４４１からの出力信号をＰ（比例）制御で増幅しコンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮＣ）＊を生成するＰ回路である。
【００１５】
次にこの無停電電源装置の動作について説明する。まずスイッチＳＷＪ７とスイッチＳＷＨが閉じており、スイッチＳＷＩ１４が開いているとする。端子１Ｒ、１Ｓ、１Ｔから入力された三相交流電力はコンバータ部２０とリアクトル８により直流に変換される。このとき、三相交流電源のＲ相，Ｓ相、Ｔ相の各相の入力電流波形を正弦波とし、かつこれらの各相電流の位相をそれぞれＲ相，Ｓ相、Ｔ相の各相電圧の位相と一致させるように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の上下アームスイッチ部２３、２２、２１をコンバータ部ドライブ回路４７でＰＷＭ制御し、入力力率をほぼ１とすると共に平滑コンデンサ９の両端の電圧が直流電圧指令信号Ｖ（ＤＣ）＊に等しくなるように制御している。
【００１６】
このときの制御方法としては、まず三相交流電源のＲ相とＳ相間の線間電圧Ｖ（ＲＳ）をＰＬＬ回路４０に入力しこれを基準信号とする。次に位相変換回路４１によって線間電圧Ｖ（ＲＳ）に対して所定の位相差（線間と相との関係を考慮した位相差である。）を有する二つの位相を生成する。例えば、線間電圧Ｖ（ＲＳ）がある基準に対してθという位相を有していたとすると、θ（Ｒ）＝θ−π／６、θ（Ｓ）＝θ−５π／６となる。次に三角関数発生回路４２で、これらの位相に対応する正弦波信号を生成する。これらの信号は、ｓｉｎθ（Ｒ）（＝ｓｉｎ（θ−π／６））、ｓｉｎθ（Ｓ）（＝ｓｉｎ（θ−５π／６））となる。
【００１７】
次に、コンバータ電流指令生成回路４３で平滑コンデンサ９の両端の測定電圧信号Ｖ（ＤＣ）と直流電圧指令信号Ｖ（ＤＣ）＊との差の誤差信号を求め、これにＰＩ制御を行って増幅し、その増幅された誤差信号と正弦波信号ｓｉｎθ（Ｒ）、ｓｉｎθ（Ｓ）との積をそれぞれ演算し、Ｒ相電流指令信号Ｉ（Ｒ）＊，Ｓ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊を作成する。更に、三相交流入力の内のＲ相とＳ相の２相の電流Ｉ（Ｒ）、Ｉ（Ｓ）を検出する。そして、コンバータＲ相電圧変調指令生成回路４４では、検出電流Ｉ（Ｒ）とＲ相電流指令信号Ｉ（Ｒ）＊の差を比例制御で増幅しコンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮＣ）＊を生成する。同様にして、コンバータＳ相電圧変調指令生成回路４５では、検出電流Ｉ（Ｓ）とＲ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊とからコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮＣ）＊を生成する。
【００１８】
更に、これらのコンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮＣ）＊とコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮＣ）＊とから、もう１相分のコンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮＣ）＊をコンバータＴ相電圧変調指令生成回路４６で作成し、三相分のコンバータ相電圧変調指令信号を得ることになる。これらの三相分のコンバータ相電圧変調指令信号は、コンバータ部ドライブ回路４７に入力され、コンバータ部２０の３組の上下アームスイッチ部２１、２２、２３をＰＷＭ制御し、入力力率をほぼ１に制御すると共に平滑コンデンサ９の両端の電圧を所定の直流電圧に制御することになる。このようなＰＷＭ制御を用いたコンバータの高力率制御は、例えば特開昭５９−１９４６９７に示されており周知の技術である。
【００１９】
一方、直流の正極端子Ｐと負極端子Ｎとの間の直流電圧は、インバータ部３０とフィルタ１１により、Ｕ相，Ｖ相、Ｗ相の各相の交流出力電圧が所定の電圧値Ｖ（ＡＣ）＊で、かつ三相交流入力と同一の周波数を有する正弦波の電圧波形となるようにＰＷＭ制御される。そして、所定の電圧を有し、三相交流入力と同一の周波数の三相交流出力が出力端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗに得られることになる。
【００２０】
即ち、インバータ相電圧指令生成回路４８において、所定の電圧値Ｖ（ＡＣ）＊を有する二つのインバータ相電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｒ）、Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｓ）を生成する。そして、インバータＵ相電圧変調指令生成回路５０では、インバータ相電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｒ）と電圧変換回路４９からの電圧信号Ｖ（ＵＮＩ）との差である誤差信号をＰＩＤ制御してＵ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＵＮＩ）Ｗを生成する。更に、リアクトル分電圧降下生成回路５０３で、検出した電流Ｉ（Ｕ）を微分してリアクトルＬ２３の電圧降下分を演算し、これをＵ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＵＮＩ）Ｗに加え（リアクトルＬ２３での電圧降下を補償する。）、インバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮＩ）＊を生成する。
【００２１】
同様にして、インバータＶ相電圧変調指令生成回路５１では、インバータ相電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｓ）と電圧変換回路４９からの電圧信号Ｖ（ＶＮＩ）とから、Ｖ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＶＮＩ）ＷとインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮＩ）＊を生成する。又、インバータＷ相電圧変調指令生成回路５３では、Ｕ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＵＮＩ）ＷとＶ−Ｗ相電圧演算信号Ｖ（ＶＮＩ）Ｗとを加算したものを符号反転させ、Ｗ相電流生成回路５２からの電流Ｉ（Ｗ）によるリアクトルＬ２１による電圧降下分を加算し、インバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮＩ）＊を生成する。そして、これらの三相分のインバータ相電圧変調指令信号は、インバータ部ドライブ回路５４に入力され、インバータ部３０の３組の上下アームスイッチ部３１、３２、３３をＰＷＭ制御し、所定の電圧を有し、三相交流入力と同一の周波数の三相交流出力を得ることになる。
【００２２】
一方、蓄電装置１０は、定常時、充電回路（図示せず。）又は平滑コンデンサ９から直接充電され、三相交流電源異常時、即ち停電あるいは瞬時電圧低下が発生したときにインバータ部３０の入力電源の役割を果たすものである。
【００２３】
又、コンバータ部２０又はインバータ部３０に何らかの異常が発生した時は、スイッチＳＷＪ７，スイッチＳＷＨ１２を開くと共にスイッチＳＷＩ１４を閉じる。従って、出力端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗへの三相交流出力は絶縁トランス１３とスイッチＳＷＩ１４を介して出力されることになる。このような異常が発生した時には、出力端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗへの三相交流出力を無瞬断で切り替える必要があり、そのためにスイッチＳＷＪ７及びスイッチＳＷＨ１２とスイッチＳＷＩ１４とを同時に閉じる期間が必要となる。
【００２４】
従って、絶縁トランス１３を介するバイパス回路の出力電圧とインバータ部３０出力電圧とは位相的に同期し、かつ同一電位でなければならない。しかしながら、コンバータ部２０はリアクトル８の入力側の電位をスイッチングによりＰとＮの電位に切り替える一方、出力端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの電位は、インバータ部３０の基準で正弦波電圧を出力しているので、交流入力側の基準電位とインバータ部３０の出力側の基準電位とは異なっている。従って、絶縁トランス１３がなければ、バイパス回路に切り替えるためにスイッチＳＷＪ７及びスイッチＳＷＨ１２とスイッチＳＷＩ１４とを同時に閉にした場合には、基準の電位が違うものを接続することになり、スイッチング素子を介して短絡電流が流れてしまう不具合が発生する。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換装置では、交流入力電源の相数に対応したリアクトルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、及び相数に対応したコンバータ部２０の上下アームスイッチ部２１、２２、２３が必要となり、更に同装置の交流出力の相数に対応したインバータ部３０の上下アームスイッチ部３１、３２、３３、及びフィルタ１１のリアクトルＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３とコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が必要となる。また、コンバータ部ドライブ回路４７やインバータ部ドライブ回路５４の中に含まれるコンバータ部やインバータ部の各スイッチ部を制御する指令及び各スイッチ部を駆動する回路が、スイッチ部の数に対応して必要となるため、主回路及び制御回路の部品点数が多く、重量も大となり、装置が大きくなるという問題点があった。
【００２６】
又、交流入力電源の相に対応したコンバータ相電圧変調指令が各相ごとに必要であり、又交流出力の相に対応したインバータ相電圧変調指令が各相ごとに必要であったため、コンバータ部やインバータ部の相電圧変調指令生成回路４４、４５、４６、５０、５１、５３を交流入力の相数と交流出力の相数だけ必要としていた。更に、コンバータ部，インバータ部とも相電圧に対応した変調指令を使用しているため、検出した交流出力の線間電圧を相電圧に変換する電圧変換回路４９を必要としていた。
【００２７】
更に、この電力変換装置を用いた無停電電源装置では、スイッチＳＷＪ７、スイッチＳＷＨ１２、スイッチＳＷＩ１４のそれぞれを構成するスイッチの数は相数に対応した数だけ必要となり、またバイパス回路には三相交流入力電源とインバータ部３０の出力とを無瞬断で切り換える時の電位差を吸収するための絶縁トランス１３が必要となる等、部品点数が多く、重量も大となり、装置が大きくなるという問題点があった。
【００２８】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、電力変換装置とその制御方法において、上下アームスイッチ部の一部をコンバータ部とインバータ部とで共有化して制御し、主回路および制御回路の部品点数や重量を低減できる電力変換装置とその制御方法を得ることを目的としている。
【００２９】
更に、この電力変換装置を用いた無停電電源装置において、主回路および制御回路の部品点数や重量を低減でき、かつ三相交流入力電源を出力側にバイパスするバイパス回路に絶縁トランスを設ける必要のないこの電力変換装置を用いた無停電電源装置を得ることを目的としている。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
【００３１】
この発明に係わる電力変換装置においては、複数のスイッチ部を有しＰＷＭ制御する共通部と、複数のスイッチ部を有し、前記共通部の複数のスイッチ部と組合せて、ＰＷＭ制御して交流を直流に変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部を有し、前記共通部の複数のスイッチ部と組合せて、ＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、この共通部とコンバータ部との組合せにより、入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、共通部とインバータ部との組合せにより、直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、を備えたものである。
【００３２】
又、コンバータ部、インバータ部及び共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される交流の一つの相を出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、入力される交流の他の相をコンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相をインバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したものである。
【００３３】
又、コンバータ部及びインバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したものである。
【００３４】
又、コンバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、インバータ部及び共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される単相交流の内の一相をインバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したものである。
【００３５】
又、コンバータ部及び共通部は一組の上下アームスイッチ部を、インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を備え、入力される単相交流の内の一相をコンバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したものである。
【００３６】
又、この電力変換装置の制御方法においては、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ又は直流を交流へ変換する共通部と、この共通部とコンバータ部との組合せにより入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、共通部とインバータ部との組合せにより直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、を備え、入力される交流の少なくとも一つの相を基準信号とし、この基準信号に基づいて共通部をＰＷＭ制御する共通部電圧変調信号を生成し、この共通部電圧変調信号と所定の位相差を有するコンバータ部電圧変調信号及びインバータ部電圧変調信号を生成し、このコンバータ部電圧変調信号と共通部電圧変調信号とをコンバータ制御部のＰＷＭ変調信号とし、インバータ部電圧変調信号と共通部電圧変調信号とをインバータ制御部のＰＷＭ変調信号としたものである。
【００３７】
又、コンバータ部、インバータ部及び共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される交流の一つの相を出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、入力される交流の他の相をコンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相をインバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、基準信号は前記入力される交流の前記共通に接続される相と他の相との線間電圧から生成したものである。
【００３８】
又、コンバータ部及びインバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、又共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、共通部電圧変調信号は基準信号から線間と相の位相関係を有して生成し、インバータ部電圧変調信号は入力される交流の一つの相と共通に接続された出力される交流の一つの相と出力される交流の他の二つ相との間の線間電圧に基づいて生成した線間電圧変調信号と共通部電圧変調信号とから生成したものである。
【００３９】
又、コンバータ部及びインバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、又共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、共通部電圧変調信号は基準信号から線間と相の位相関係を有して生成し、コンバータ部電圧変調信号は入力される交流の一つの相と共通に接続された出力される交流の一つの相と入力される交流の他の二つ相との間の線間電圧に基づいて生成した線間電圧変調信号と共通部電圧変調信号とから生成したものである。
【００４０】
又、共通部をＰＷＭ制御する共通相電圧変調信号を生成する関数信号は、正弦波信号、台形波信号又は三角波信号であるものである。
【００４１】
又、この電力変換装置を用いた無停電電源装置においては、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ又は直流を交流へ変換する共通部と、この共通部とコンバータ部との組合せにより入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、共通部とインバータ部との組合せにより前記直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、入力される交流とインバータ部から出力される交流に対応する相の交流とを選択的に出力するスイッチ部と、を備えたものである。
【００４２】
又、コンバータ部、インバータ部及び共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される交流の一つの相を前記出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、入力される交流の他の相をコンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相をインバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したものである。
【００４３】
又、コンバータ部及びインバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したものである。
【００４４】
更に、コンバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、インバータ部及び共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される単相交流の内の一相をインバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したものである。
【００４５】
そして、コンバータ部及び共通部は一組の上下アームスイッチ部を、インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を備え、入力される単相交流の内の一相をコンバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したものである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の第１の実施の形態として、三相交流を入力し入力と同一周波数の三相交流を出力する電力変換装置を用いた無停電電源装置について、図１〜図１５に基づいて説明する。図１は三相入力三相出力の無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図、図２はスイッチＳＷＪ１０７の詳細を示す内部構成図、図３はリアクトル１０８の詳細を示す内部構成図、図４はフィルタ１１１の詳細を示す内部構成図、図５はスイッチＳＷＨ１１２の詳細を示す内部構成図、図６はスイッチＳＷＩ１１４の詳細を示す内部構成図、図７はコンバータ部１２０の詳細を示す内部構成図、図８はインバータ部１３０の詳細を示す内部構成図、図９は共通部１１０の詳細を示す内部構成図、図１０は三相入力三相出力の無停電電源装置の制御回路構成を示すブロック図、図１１はインバータＶＵ間電圧変調指令生成回路１５０の詳細構成を示すブロック図、図１２はコンバータ電流指令生成回路１４３の詳細構成を示すブロック図、図１３はコンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４の詳細構成を示すブロック図、図１４はコンバータ及びインバータの各種電圧変調指令信号の関係を示す波形図、図１５は３次高調波を含んだ相電圧変調指令信号とそれに基づく線間電圧との関係を示す波形図である。
【００４７】
図において従来例と同一符号は同一又は相当部分を示し、７１は電力変換装置、８１は無停電電源装置、１０７は二相のスイッチＳＷＪ１、ＳＷＪ２から構成されるスイッチＳＷＪ、１０８は二相のリアクトルＬ１１、Ｌ１２から構成されるリアクトル，９は後述のコンバータ部１２０と共通部１１０からの直流を平滑する平滑コンデンサ、１１１は二相のリアクトルＬ２１、Ｌ２２とＣ１、Ｃ２とから構成されるフィルタ、１１２は二相のスイッチＳＷＨ１、ＳＷＨ２から構成されるスイッチＳＷＨ、１１４は二相のスイッチＳＷＩ１、ＳＷＩ２から構成されるスイッチＳＷＩ、１２０は入力される二相交流を直流に変換するコンバータ部、１３０は後述の共通部１１０と協働して直流を三相交流に変換するインバータ部、１１０はコンバータ部１２０とインバータ部１３０の両方の役目を備えたＲ相又はＵ相の上下アームスイッチ部である共通部である。
【００４８】
１２１、１２２はそれぞれＴ相、Ｓ相の上下アームスイッチ部、１２１ａはＴ相の上下アームスイッチ部１２１の上アームスイッチ部、１２１ｂはＴ相の上下アームスイッチ部１２１の下アームスイッチ部、１２２ａはＳ相の上下アームスイッチ部１２２の上アームスイッチ部、１２２ｂはＳ相の上下アームスイッチ部１２２の下アームスイッチ部である。ここで、各々の上又は下アームスイッチ部１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂは、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードから構成されている。
【００４９】
１３１、１３２はそれぞれＷ相、Ｖ相の上下アームスイッチ部、１３１ａはＷ相の上下アームスイッチ部１３１の上アームスイッチ部、１３１ｂはＷ相の上下アームスイッチ部１３１の下アームスイッチ部、１３２ａはＶ相の上下アームスイッチ部１３２の上アームスイッチ部、１３２ｂはＶ相の上下アームスイッチ部１３２の下アームスイッチ部である。ここで、各々の上又は下アームスイッチ部１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂは、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードから構成されている。
【００５０】
１１０ａはＲ相又はＵ相の共通部１１０の上下アームスイッチ部の上アームスイッチ部、１１０ｂはＲ相又はＵ相の共通部１１０の上下アームスイッチ部の下アームスイッチ部である。
【００５１】
１Ｒ、１Ｓ、１Ｔはそれぞれ三相交流入力電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電力が供給される端子、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは駆動される負荷（図示せず。）に出力される三相交流の出力端子であり、１Ｒ端子と６Ｕ端子とは直結されている。そして、端子１Ｔと端子２Ｔ、端子１Ｓと端子２ＳはそれぞれスイッチＳＷＪ１０７のＳＷＪ１、ＳＷＪ２を介して接続され、端子２Ｔと端子３Ｔ、端子２Ｓと端子３Ｓはそれぞれリアクトル１０８のＬ１１、Ｌ１２を介して接続され、端子３Ｔ、３ＳはそれぞれＴ相の上アームスイッチ部１２１ａと下アームスイッチ部１２１ｂの接続点、Ｓ相の上アームスイッチ部１２２ａと下アームスイッチ部１２２ｂの接続点に接続されている。
【００５２】
１ＲＵは共通部１１０の上アームスイッチ部１１０ａと下アームスイッチ部１１０ｂの接続点に接続されている端子である。Ｐ１、Ｎ１はそれぞれ共通部１１０とインバータ部１３０との間の直流正極端子、直流負極端子であり、それぞれ直流正極端子Ｐ、直流負極端子Ｎと同電位である。
【００５３】
端子４Ｗ、４Ｖはインバータ部１３０のそれぞれＷ相の上アームスイッチ部１３１ａと下アームスイッチ部１３１ｂの接続点、Ｖ相の上アームスイッチ部１３２ａと下アームスイッチ部１３２ｂの接続点に接続されている。そして、端子４Ｗと端子５Ｗ、端子４Ｖと端子５Ｖはそれぞれフィルタ１１１のリアクトルＬ２１、Ｌ２２を介して接続され、更に、２ＲＵはフィルタ１１１のコンデンサＣ１、Ｃ２の共通接続点に接続されている端子である。又、端子５Ｗと端子６Ｗ、端子５Ｖと端子６ＶはそれぞれスイッチＳＷＨ１１２のＳＷＨ１、ＳＷＨ２を介して接続され、端子１Ｔと端子６Ｗ、端子１Ｓと端子６ＶはそれぞれスイッチＳＷＩ１１４のＳＷＩ１、ＳＷＩ２を介して接続されている。
【００５４】
次に、図１０に示す制御回路においては、１４１Ａは三相交流入力の一つの線間電圧であるＶ（ＳＲ）を入力して基準信号を生成するＰＬＬ回路４０からの出力信号に対して所定の位相差を有し互いに異なる位相の二つの異なる位相信号θ（ＳＲ）、θ（ＴＲ）を生成する位相変換回路Ａ、１４１ＢはＰＬＬ回路４０からの出力信号に対して更に異なる所定の位相差を有する位相信号θ（Ｒ）を生成する位相変換回路Ｂ、１４２Ａは位相変換回路Ａ１４１Ａからの二つの異なる位相信号θ（ＳＲ）、θ（ＴＲ）に対応する正弦波信号を生成する三角関数発生回路Ａ、１４２Ｂは位相変換回路Ｂ１４１Ｂからの位相信号θ（Ｒ）に対応する正弦波信号を生成する三角関数発生回路Ｂである。
【００５５】
１４３は平滑コンデンサ９の両端の測定電圧信号Ｖ（ＤＣ）と直流電圧指令信号Ｖ（ＤＣ）＊、及び三角関数発生回路Ａ１４２Ａからの二つの正弦波信号ｓｉｎθ（ＳＲ）とｓｉｎθ（ＴＲ）を入力して、コンバータ部１２０のコンバータＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊とコンバータＴ相電流指令信号Ｉ（Ｔ）＊を出力するコンバータ電流指令生成回路である。
【００５６】
ここで、コンバータ電流指令生成回路１４３は、図１２に示すように構成されており、１４３１は直流電圧指令信号Ｖ（ＤＣ）＊と平滑コンデンサ９の両端の測定電圧信号Ｖ（ＤＣ）との差を演算する減算器、１４３２は減算器１４３１からの出力信号をＰＩ（比例＋積分）制御で増幅するＰＩ回路、１４３３は三角関数発生回路Ａ１４２Ａからの正弦波信号ｓｉｎθ（ＴＲ）とＰＩ回路１４３２からの出力信号を乗算しＴ相電流指令信号Ｉ（Ｔ）＊を生成する乗算器、１４３４は三角関数発生回路Ａ１４２Ａからの正弦波信号ｓｉｎθ（ＳＲ）とＰＩ回路１４３２からの出力信号を乗算しＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊を生成する乗算器である。
【００５７】
１４４は三相交流入力のＳ相電流の測定値信号Ｉ（Ｓ）とコンバータ電流指令生成回路１４３からのＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊を入力してコンバータＳＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＳＲ）＊を出力するコンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路、１４５は三相交流入力のＴ相電流の測定値信号Ｉ（Ｔ）とコンバータ電流指令生成回路１４３からのＴ相電流指令信号Ｉ（Ｔ）＊を入力してコンバータＴＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＴＲ）＊を出力するコンバータＴＲ間電圧変調指令生成回路である。
【００５８】
ここで、コンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４は、図１３に示すように構成されており、１４４１はコンバータ電流指令生成回路１４３からのＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊とＳ相電流の測定値信号Ｉ（Ｓ）との差を演算する減算器、１４４２は減算器１４４１からの出力信号をＰ（比例）制御で増幅しコンバータＳＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＳＲ）＊を生成するＰ回路である。又、コンバータＴＲ間電圧変調指令生成回路１４５もコンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４と同様に構成されている。
【００５９】
１４６は三角関数発生回路Ｂ１４２Ｂからの正弦波信号ｓｉｎθ（Ｒ）と平滑コンデンサ９の両端の測定電圧信号Ｖ（ＤＣ）とを入力して、共通部の電圧であるＵ相の電圧のＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を生成する共通部電圧変調指令生成回路、１６１はコンバータＴＲ間電圧変調指令生成回路１４５からのコンバータＴＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＴＲ）＊と共通部電圧変調指令生成回路１４６からのＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を加算してコンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮ）＊を生成する加算器、１６２はコンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４からのコンバータＳＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＳＲ）＊と共通部電圧変調指令生成回路１４６からのＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を加算してコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊を生成する加算器である。
【００６０】
そして、１４７は加算器１６１からのコンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮ）＊と加算器１６２からのコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊を入力して、コンバータ部１２０のそれぞれ対応するＴ相、Ｓ相の上及び下アームスイッチ部１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂをＰＷＭ制御するコンバータ部ドライブ回路、１４９は共通部電圧変調指令生成回路１４６からのＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を入力してＵ相に対応する共通部１１０の上及び下アームスイッチ部１１０ａ、１１０ｂをＰＷＭ制御する共通部ドライブ回路である。
【００６１】
一方、１４８はインバータ電圧振幅指令信号Ｖ（ＡＣ）＊及び三角関数発生回路Ａ１４２Ａからの二つの正弦波信号ｓｉｎθ（ＳＲ）とｓｉｎθ（ＴＲ）を入力して、二種類のインバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＳＲ）とＶ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＴＲ）とを生成するインバータ電圧指令生成回路、１５０はインバータ電圧指令生成回路１４８からのインバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＳＲ）とＶ相電流の検出値Ｉ（Ｖ）及びＶ相Ｕ相間の線間電圧検出値Ｖ（ＶＵ）を入力してインバータＶＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊を生成するインバータＶＵ間電圧変調指令生成回路、１５１はインバータ電圧指令生成回路１４８からのインバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＴＲ）とＷ相電流の検出値Ｉ（Ｗ）及びＷ相Ｕ相間の線間電圧検出値Ｖ（ＷＵ）を入力してインバータＷＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＷＵ）＊を生成するインバータＷＵ間電圧変調指令生成回路である。
【００６２】
ここで、インバータＶＵ間電圧変調指令生成回路１５０は、図１１に示すように構成されており、１５０１はインバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（Ｒ）とＶ相Ｕ相間の線間電圧検出値Ｖ（ＶＵ）との差を演算する減算器、１５０２は減算器１５０１からの差信号をＰＩＤ制御して誤差を増幅するＰＩＤ回路、１５０３はＶ相電流の検出値Ｉ（Ｖ）を入力してこれを微分しリアクトルＬ２２による電圧降下を生成するリアクトル分電圧降下生成回路、１５０４はリアクトル分電圧降下生成回路１５０３からの信号とＰＩＤ回路１５０２からの信号を加算してインバータＶＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊を生成する加算器である。又、インバータＷＵ間電圧変調指令生成回路１５１もインバータＶＵ間電圧変調指令生成回路１５０と同様に構成されている。
【００６３】
１６３はインバータＷＵ間電圧変調指令生成回路１５１からのインバータＷＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＷＵ）＊と共通部電圧変調指令生成回路１４６からのＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を加算してインバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮ）＊を生成する加算器、１６４はインバータＶＵ間電圧変調指令生成回路１５０からのインバータＶＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊と共通部電圧変調指令生成回路１４６からのＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を加算してインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊を生成する加算器である。
【００６４】
そして、１５２は加算器１６３からのインバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮ）＊と加算器１６４からのインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊を入力して、インバータ部１３０のそれぞれ対応するＷ相、Ｖ相の上及び下アームスイッチ部１３１ａ、１３１ｂ、１３２ａ、１３２ｂをＰＷＭ制御するコンバータ部ドライブ回路である。
【００６５】
次に、この実施の形態による無停電電源装置の動作について説明する。まず、スイッチＳＷＪ１０７及びスイッチＳＷＨ１１２が閉じられスイッチＳＷＩ１１４が開かれている場合について見てみると、基本的な制御動作としては、コンバータ部１２０、共通部１１０、リアクトル１０８で三相交流電源の三相交流入力を直流に変換すると同時に、この三相交流電源のＲ相，Ｓ相、Ｔ相の各相入力電流波形を正弦波とさせ、又Ｒ相，Ｓ相、Ｔ相の各相電圧を各相電流と位相を一致させるように、コンバータ部１２０、共通部１１０を構成するスイッチ部を所定の指令でＰＷＭ制御することにより、入力力率がほぼ１で、平滑コンデンサ９の両端の電圧を所定の直流電圧値とするように制御するものである。
【００６６】
一方、インバータ部１３０、共通部１１０、フィルタ１１１によりＵ相，Ｖ相、Ｗ相の各相出力電圧が正弦波の一定電圧値でかつ所定の周波数の交流出力波形となるように、インバータ部１３０、共通部１１０を構成するスイッチ部を所定の指令でＰＷＭ制御することにより、所定周波数で所定電圧の三相交流出力を出力端子６Ｗ、６Ｖ、６Ｕに得らことができる。
【００６７】
ここで、蓄電装置１０は、定常時は図示されない充電回路あるいは平滑コンデンサ９から充電され、三相交流電源が異常の時、即ち停電あるいは瞬時電圧低下が発生した時に、これを放電することにより、インバータ部１３０，共通部１１０，フィルタ１１１を介して出力端子６Ｗ、６Ｖ、６Ｕへ出力されることになる。
【００６８】
又、コンバータ部１２０、インバータ部１３０、或いは共通部１１０に何らかの異常が発生した時には、スイッチＳＷＪ１０７及びスイッチＳＷＨ１１２を開としスイッチＳＷＩ１１４を閉とすることにより、三相交流電源からの交流出力が直接スイッチＳＷＩ１１４を介して出力端子６Ｗ、６Ｖ、６Ｕへ出力されることになる。このような異常が発生した時には、インバータ部１３０によって発生された交流出力と三相交流電源からインバータ部１３０をバイパスして直接得られる交流出力とを無瞬断で切り替えることが重要となる。そのためにはスイッチＳＷＨ１１２とスイッチＳＷＩ１１４とを同時に閉にする期間が必要となる。
【００６９】
このような場合においても、後に詳述するように、この実施の形態による主回路構成では、入力側の一つの端子１Ｒと出力側の一つの端子６Ｕが共通に接続されているので、コンバータ部１２０とインバータ部１３０とは同一の基準を持つことになり、両者の間に電位差は発生しないので従来例に示したような絶縁トランス１３を必要としない。更に、コンバータ部１２０とインバータ部１３０とは共通部１１０を介してＰＷＭ制御されているので、バイパス回路との切り替えのためにスイッチＳＷＪ１０７，スイッチＳＷＨ１１２，スイッチＳＷＩ１１４が同時に閉となった場合でも、バイパス回路からの交流出力とインバータ部１３０からの交流出力とを同期させかつ同一電位とさせることになり、出力短絡などの不具合の発生することはない。
【００７０】
この実施の形態の主回路構成では、入力側と出力側の一線を共通にしているため、三相回路状態が非対称となり相電圧を制御することは困難となる。従って、コンバータ部１２０及びインバータ部１３０をＰＷＭ制御するためには、線間電圧変調指令信号を生成したのちに、これを直流負極端子Ｎを基準とした各相の電圧指令信号に変換することが必要となる。
【００７１】
例えば、Ｓ相とＲ相の線間電圧をＶ（ＳＲ）、Ｔ相とＲ相の線間電圧をＶ（ＴＲ）、Ｖ相とＵ相の線間電圧をＶ（ＶＵ）、Ｗ相とＵ相の線間電圧をＶ（ＷＵ）、Ｕ相とＮ点との間の電圧をＶ（ＵＮ）（ここで、Ｕ相とＲ相とは同電位であるとする。）、Ｖ相とＮ点との間の電圧をＶ（ＶＮ）、Ｗ相とＮ点との間の電圧をＶ（ＷＮ）、Ｓ相とＮ点との間の電圧をＶ（ＳＮ）、Ｔ相とＮ点との間の電圧をＶ（ＴＮ）、とすると、以下に示す関係式が得られる。即ち、
Ｖ（ＲＮ）＝Ｖ（ＵＮ）
Ｖ（ＳＮ）＝Ｖ（ＳＲ）＋Ｖ（ＲＮ）
Ｖ（ＴＮ）＝Ｖ（ＴＲ）＋Ｖ（ＲＮ）
Ｖ（ＶＮ）＝Ｖ（ＶＵ）＋Ｖ（ＵＮ）
Ｖ（ＷＮ）＝Ｖ（ＷＵ）＋Ｖ（ＵＮ）
【００７２】
このことから、図１０において、Ｕ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を共通部電圧変調指令生成回路１４６から、コンバータＳＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＳＲ）＊をコンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４から、コンバータＴＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＴＲ）＊をコンバータＴＲ間電圧変調指令生成回路１４５から、インバータＶＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊をインバータＶＵ間電圧変調指令生成回路１５０から、インバータＷＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＷＵ）＊をインバータＷＵ間電圧変調指令生成回路１５１からそれぞれ生成すれば、上式を用いて、加算器１６２、１６１、１６４、１６３により、コンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊、コンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮ）＊、インバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊、インバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮ）＊をそれぞれ生成することができる。
【００７３】
さて、コンバータ部１２０の力率を１としなければなければならないので、コンバータ電流の制御を行う必要がある。以下にコンバータ部１２０の力率を１に制御する動作について述べる。まず、入力端子１Ｓ、１Ｒ間の線間電圧Ｖ（ＳＲ）を検出してＰＬＬ回路４０に入力し、この線間電圧信号Ｖ（ＳＲ）を基準信号とする。この線間電圧信号Ｖ（ＳＲ）を位相変換回路Ａ１４１Ａへ入力し、更に三角関数発生回路Ａ１４２Ａにより、この線間電圧信号Ｖ（ＳＲ）と同一周期、同一振幅で互いに異なる位相差を有する二種類の正弦波信号を生成する。一つは線間電圧信号Ｖ（ＳＲ）と同期した（同じ位相を有する）正弦波信号ｓｉｎθ（ＳＲ）、他の一つは線間電圧Ｖ（ＴＲ）と同じ位相関係を有する正弦波信号ｓｉｎθ（ＴＲ）である。ここで、正弦波信号ｓｉｎθ（ＴＲ）は、例えば正弦波信号ｓｉｎθ（ＳＲ）に比べて位相がπ／３だけ遅れているものである。
【００７４】
今、線間電圧の振幅を１４１ｖとすると、これらの正弦波信号は次のように表わすことができる。

これらの正弦波信号は、図１４において、（ｄ）はＶ（ＳＲ）を、（ｅ）はＶ（ＴＲ）を示している。
【００７５】
次に、コンバータ電流指令生成回路１４３で平滑コンデンサ９の両端の測定電圧電圧信号Ｖ（ＤＣ）と直流電圧指令信号Ｖ（ＤＣ）＊の差を求め、これにＰＩ制御を行って誤差を増幅し、その誤差とｓｉｎθ（ＳＲ）及びｓｉｎθ（ＴＲ）との積を演算し、コンバータＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊及びコンバータＴ相電流指令信号Ｉ（Ｔ）＊を生成する。
【００７６】
一方、位相変換回路Ｂ１４１Ｂ及び三角関数発生回路Ｂ１４２Ｂでは、入力された線間電圧信号Ｖ（ＳＲ）に比べて５π／６だけ位相の進んだ正弦波信号ｓｉｎθ（Ｒ）を生成する。この正弦波信号は直流負極端子Ｎを基準とした共通部の電圧指令に同期した位相を有する信号となる。そして、共通部電圧変調指令生成回路１４６では、三角関数発生回路Ｂ１４２Ｂからの正弦波信号ｓｉｎθ（Ｒ）と平滑コンデンサ９の両端の測定電圧信号Ｖ（ＤＣ）とを入力して、共通部電圧であるＵ相（又はＲ相）電圧のＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を生成する。ここで、Ｕ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊は下式で表わされる。
Ｖ（ＵＮ）＊＝（Ｖ（ＤＣ）／２）・（１＋ｓｉｎ（θ＋５π／６））
【００７７】
一方、コンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４では、コンバータ電流指令生成回路１４３からのＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊とＳ相電流の測定値信号Ｉ（Ｓ）との差を比例制御などで増幅しコンバータＳＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＳＲ）＊を生成する。又、コンバータＴＲ間電圧変調指令生成回路１４５においても、コンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４と同様にして、コンバータ電流指令生成回路１４３からのＴ相電流指令信号Ｉ（Ｔ）＊とＴ相電流の測定値信号Ｉ（Ｔ）との差を比例制御などで増幅しコンバータＴＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＴＲ）＊を生成する。
【００７８】
そして、加算器１６２、１６１において、これらのコンバータ線間電圧変調指令信号Ｖ（ＳＲ）＊及びＶ（ＴＲ）＊にＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を加算することにより、コンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊及びコンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮ）＊を生成する。そして、これらの信号をコンバータ部１２０のそれぞれ対応するＳ相、Ｔ相の上及び下アームスイッチ部１２２ａ、１２２ｂ、１２１ａ、１２１ｂをＰＷＭ制御するコンバータ部ドライブ回路１４９へ入力する。
【００７９】
他方、コンバータ部のＲ相の電圧を制御する部分としては、主回路として共通部１１０が、コンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮ）＊として共通部ドライブ回路１４９に入力されるＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊がその役目を負うことになり、コンバータ部１２０とコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊及びコンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮ）＊と合わせて、コンバータを力率１でＰＷＭ制御することになる。
【００８０】
図１４において、（ａ）はコンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮ）＊に相当するＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を、（ｂ）はコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊を、（ｃ）はコンバータＴ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＴＮ）＊を、それぞれの信号の振幅や位相関係が分かるように示している。ここで、これらの信号の振幅については、（ｄ）に示すＶ（ＳＲ）、（ｅ）に示すＶ（ＴＲ）と合わせるために、Ｖ（ＤＣ）の値を次に示すように設定する。
（Ｖ（ＤＣ）／２）×３^１／２＝１４１ｖ
即ち、Ｖ（ＤＣ）＝１６３ｖとなる。
【００８１】
次にインバータ制御について述べる。インバータ電圧指令生成回路１４８において、インバータ電圧振幅指令信号Ｖ（ＡＣ）＊及び三角関数発生回路Ａ１４２Ａからの二つの正弦波信号ｓｉｎθ（ＳＲ）とｓｉｎθ（ＴＲ）を入力して、二種類のインバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＳＲ）とＶ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＴＲ）とを生成する。次に、インバータＶＵ間電圧変調指令生成回路１５０において、インバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＳＲ）とＶ相Ｕ相間の線間電圧検出値信号Ｖ（ＶＵ）との差を演算し、この誤差信号をＰＩＤ制御して増幅し、この信号に、Ｖ相電流の検出値信号Ｉ（Ｖ）を微分しリアクトルＬ２２による電圧降下を生成するリアクトル分電圧降下生成回路１５０３からの信号を加算してインバータＶＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊を生成する。
【００８２】
同様にして、インバータＷＵ間電圧変調指令生成回路１５１においても、インバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＴＲ）とＷ相Ｕ相間の線間電圧検出値信号Ｖ（ＷＵ）との差を演算し、この誤差信号をＰＩＤ制御して増幅し、この信号に、Ｗ相電流の検出値信号Ｉ（Ｗ）を微分しリアクトルＬ２１による電圧降下に関する信号を加算してインバータＷＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＷＵ）＊を生成する。
【００８３】
そして、加算器１６４、１６３において、これらのインバータ線間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊及びＶ（ＷＵ）＊にＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を加算することにより、インバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊及びインバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮ）＊を生成する。そして、これらの信号をインバータ部１３０のそれぞれ対応するＶ相、Ｗ相の上及び下アームスイッチ部１３２ａ、１３２ｂ、１３１ａ、１３１ｂをＰＷＭ制御するインバータ部ドライブ回路１５２へ入力する。
【００８４】
他方、インバータ部のＵ相の電圧を制御する部分としては、主回路として共通部１１０が、インバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊として共通部ドライブ回路１４９に入力されるＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊がその役目を負うことになり、インバータ部１３０とインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊及びインバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮ）＊と合わせて、インバータを入力電源の交流電圧と周波数、位相、振幅に関して同期した交流電圧を出力するようにＰＷＭ制御することになる。
【００８５】
図１４において、（ａ）はインバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を、（ｂ）はインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊を、（ｃ）はインバータＷ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＷＮ）＊を、（ｄ）はインバータＶＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊を、（ｅ）はインバータＷＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＷＵ）＊を、それぞれの信号の振幅や位相関係が分かるように示している。
【００８６】
ここで、以上のような方法で制御すると図１４から明らかなように、コンバータの各相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮ）＊（Ｖ（ＵＮ）＊と同じ）、Ｖ（ＳＮ）＊、Ｖ（ＴＮ）＊、及びインバータの各相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊、Ｖ（ＶＮ）＊、Ｖ（ＷＮ）＊のピーク間電圧値よりも、コンバータの各線間の電圧変調指令Ｖ（ＳＲ）＊（Ｖ（ＳＵ）＊と同じ）、Ｖ（ＴＲ）＊、及びインバータの各線間の電圧変調指令Ｖ（ＶＵ）＊、Ｖ（ＷＵ）＊のピーク値の方が小さいことが分かる。
【００８７】
このことは、コンバータやインバータの各相の電圧のピークの生じる位置と各線間の電圧のピークの生じる位置とが位相的に３０°ずれているので、線間電圧のピーク値は相電圧のピーク間電圧（この場合はＶ（ＤＣ）となる。）に等しくならなく、ピーク間電圧を（３^１／２／２）倍した値（この場合は（Ｖ（ＤＣ）／２）×３^１／２となる。）に小さくなってしまう。従って、線間電圧のピーク値を平滑コンデンサ９の両端の電圧Ｖ（ＤＣ）の値に等しくすることができなく、平滑コンデンサ９の両端の電圧Ｖ（ＤＣ）の利用率が悪くなってしまう。
【００８８】
そこで、電圧Ｖ（ＤＣ）の利用率を上げるために、図１５に示すように、例えば、インバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊及びインバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊に適当な振幅の３次高調波を重畳させ各相の電圧変調指令信号のピーク値を小さくする。このようにすると、平滑コンデンサ９の両端の電圧Ｖ（ＤＣ）に対して、インバータのＶＵ間線間電圧も電圧Ｖ（ＤＣ）をピーク値とする線間電圧を得ることができる。この場合、各相の電圧に３次高調波を重畳しても線間電圧には影響がないことは言うまでもない。
【００８９】
図１５において、（ａ）は電圧Ｖ（ＤＣ）をピーク値とするインバータのＶＵ間線間電圧を示し、これを、例えばＶ（ＶＵ）と表わすと、
Ｖ（ＶＵ）＝Ｖ（ＤＣ）・ｓｉｎθ
となる。一方、（ｂ）は適当な振幅を有する３次高調波を含ませたインバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）３＊であり、
Ｖ（ＵＮ）３＊＝（Ｖ（ＤＣ）／２）・（１＋ｓｉｎ（θ＋５π／６））＋α・ｓｉｎ（３θ＋５π／６）
となる。又、（ｃ）は同様に適当な振幅を有する３次高調波を含ませたインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）３＊であり、
Ｖ（ＶＮ）３＊＝（Ｖ（ＤＣ）／２）・（１＋ｓｉｎ（θ＋π／６））＋α・ｓｉｎ（３θ＋π／６）
となる。そして、インバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）３＊とインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）３＊との合成から、電圧Ｖ（ＤＣ）をピーク値とするインバータＶＵ間線間電圧Ｖ（ＶＵ）が得られることになる。
【００９０】
以上の説明においては、共通部電圧であるＵ相（又はＲ相）の電圧のＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を生成する共通部電圧変調指令生成回路１４６へ入力される関数信号は三角関数発生回路Ｂ１４２Ｂからの正弦波信号ｓｉｎθ（Ｒ）であったが、この関数信号の波形としては台形波，三角波であっても同様の制御動作を得ることができる。
【００９１】
以上詳述したように、この実施の形態によれば、コンバータ部としてコンバータ部１２０と共通部１１０とから構成し、インバータ部としてインバータ部１３０と共通部１１０とから構成することにより、コンバータ部とインバータ部との両者に共通なスイッチ部を設け、コンバータ部１２０、共通部１１０、インバータ部１３０の各スイッチ部を、各相が所定の振幅と位相関係を有する電圧変調指令信号に基づいてＰＷＭ制御を行ったので、主回路を構成する上下アームスイッチ部を一組減少させることができ、それに伴って制御回路を構成する部品点数をも減少させることができる。又装置の軽量化や小形化にも効果がある。更に、損失や発熱の根源となるスイッチ部を減少させるので、装置の高効率化や冷却方法の簡易化を図ることが可能となる。
【００９２】
又、インバータ部１３０によって発生された交流出力と三相交流電源からインバータ部１３０をバイパスして直接得られる交流出力とを無瞬断で切り替える場合においては、三相交流入力の内の一つの相、例えばＲ相を、三相交流出力の内の一つの相、例えばＵ相と共通に接続したので、コンバータ部とインバータ部との両者に共通なスイッチ部を設けたことによって両者が同一の共通な基準を持って制御されることと相まって、バイパス回路との切り替えのためにスイッチＳＷＪ１０７，スイッチＳＷＨ１１２，スイッチＳＷＩ１１４が同時に閉となった場合でも、バイパス回路からの交流出力とインバータ部１３０からの交流出力とを同期させかつ同一電位とさせることになり、出力短絡などの不具合の発生することはない。更に、両者の間に電位差を発生させないので従来例に示したような絶縁トランス１３をも必要としない効果がある。
【００９３】
更に、コンバータ部ドライブ回路１４７、共通部ドライブ回路１４９、インバータ部ドライブ回路１５２に与えられる各相の電圧変調指令信号は、共通部電圧変調指令生成回路１４６から生成されるＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊に各線間の電圧変調指令信号を加算することによって生成されるので、容易に測定することのできる線間電圧検出値をそのまま使用して各線間の電圧変調指令信号を生成するだけでよく、従来例のように各種の電圧変調指令信号を生成するのに電圧変換回路４９を用いて線間電圧検出値をわざわざ相電圧に変換する必要がなく回路構成が少なく信頼性の高い制御回路を構成することのできる効果が有る。
【００９４】
実施の形態２．
この発明の第２の実施の形態として、交流入力と同一の周波数を有する交流出力であるが、入力と出力の相数が異なる場合、特に単相と三相の場合の電力変換装置を用いた無停電電源装置について説明する。図１６〜図２１は入力が三相で出力が単相の場合、図２２〜図２６は入力が単相で出力が三相の場合である。まず、図１６〜図２１に基づいて、入力が三相で出力が単相の場合の電力変換装置を用いた無停電電源装置について説明する。
【００９５】
図１６は三相入力単相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図、図１７はフィルタ２１１の詳細を示す内部構成図、図１８はスイッチＳＷＨ２１２の詳細を示す内部構成図、図１９はスイッチＳＷＩ２１４の詳細を示す内部構成図、図２０はインバータ部２３０の詳細を示す内部構成図、図２１は三相入力単相出力の無停電電源装置の制御回路構成を示すブロック図である。
【００９６】
図において、従来例及び第１の実施の形態と同一符号は同一又は相当部分を示し、７２は電力変換装置、８２は無停電電源装置、２１１は一相のリアクトルＬ２２とＣ２とから構成されるフィルタ、２１２は一相のスイッチＳＷＨ２から構成されるスイッチＳＷＨ、２１４は一相のスイッチＳＷＩ２から構成されるスイッチＳＷＩ、２３０は共通部１１０と協働して直流を単相交流に変換するインバータ部であり、２３０ａはＶ相の上下アームスイッチ部２３０の上アームスイッチ部、２３０ｂはＶ相の上下アームスイッチ部２３０の下アームスイッチ部である。
【００９７】
次に、この実施の形態の制御動作について説明する。コンバータ部１２０及び共通部１１０の制御動作については第１の実施の形態と同様であるので、ここではインバータ部２３０と共通部１１０とが協働して行うインバータ動作について説明する。２４８はインバータ電圧指令生成回路で、三角関数発生回路Ａ１４２Ａで生成された二つの正弦波信号の内の線間電圧信号Ｖ（ＳＲ）と同期した（同じ位相を有する）正弦波信号ｓｉｎθ（ＳＲ）だけが入力される。
【００９８】
そして、同時に入力されたインバータ電圧振幅指令信号Ｖ（ＡＣ）＊とによりインバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＳＲ）を生成する。次に、インバータＶＵ間電圧変調指令生成回路１５０において、インバータ電圧指令信号Ｖ（ＡＣ）＊・ｓｉｎθ（ＳＲ）とＶ相Ｕ相間の線間電圧検出値信号Ｖ（ＶＵ）との差を演算し、この誤差信号をＰＩＤ制御して増幅し、この信号に、Ｖ相電流の検出値信号Ｉ（Ｖ）を微分しリアクトルＬ２２による電圧降下を生成するリアクトル分電圧降下生成回路１５０３からの信号を加算してインバータＶＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊を生成する。
【００９９】
更に、加算器１６４において、このインバータＶＵ間電圧変調指令信号Ｖ（ＶＵ）＊にＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を加算することにより、インバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊を生成する。そして、２５２はインバータ部２３０のＶ相の上及び下アームスイッチ部２３０ａ、２３０ｂをＰＷＭ制御するインバータ部ドライブ回路であり、このインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊を入力してインバータ部２３０のＰＷＭ制御を行う。
【０１００】
他方、インバータ部のＵ相の電圧を制御する部分としては、主回路として共通部１１０が、インバータＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊として共通部ドライブ回路１４９に入力されるＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊がその役目を負うことになり、インバータ部２３０及びインバータＶ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＶＮ）＊と合わせて、インバータを入力電源のＳ相Ｒ相間の交流電圧と周波数、位相、振幅に関して同期したＶ相Ｕ相間の単相交流電圧を出力するようにＰＷＭ制御することになる。
【０１０１】
次に、図２２〜図２６に基づいて、入力が単相で出力が三相の場合の電力変換装置を用いた無停電電源装置について説明する。図２２は単相入力三相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図、図２３はスイッチＳＷＪ２０７の詳細を示す内部構成図、図２４はリアクトル２０８の詳細を示す内部構成図、図２５はコンバータ部２２０の詳細を示す内部構成図、図２６は単相入力三相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の制御回路構成を示すブロック図である。
【０１０２】
図において、従来例及び第１の実施の形態と同一符号は同一又は相当部分を示し、７３は電力変換装置、８３は無停電電源装置、２０７は一相のスイッチＳＷＪ２から構成されるスイッチＳＷＪ、２０８は一相のリアクトルＬ１２から構成されるリアクトル、２２０は共通部１１０と協働して単相交流を直流に変換するコンバータ部であり、２２０ａはＳ相の上下アームスイッチ部２２０の上アームスイッチ部、２２０ｂはＶ相の上下アームスイッチ部２３０の下アームスイッチ部である。
【０１０３】
次に、この実施の形態の制御動作について説明する。インバータ部１３０及び共通部１１０の制御動作については第１の実施の形態と同様であるので、ここではコンバータ部２２０と共通部１１０とが協働して行うコンバータ動作について説明する。２４３はコンバータ電流指令生成回路で、三角関数発生回路Ａ１４２Ａで生成された二つの正弦波信号の内の線間電圧信号Ｖ（ＳＲ）と同期した（同じ位相を有する）正弦波信号ｓｉｎθ（ＳＲ）だけが入力される。
【０１０４】
そして、同時に入力された平滑コンデンサ９の両端の測定電圧電圧信号Ｖ（ＤＣ）と直流電圧指令信号Ｖ（ＤＣ）＊の差を求め、これにＰＩ制御を行って誤差を増幅し、その誤差とｓｉｎθ（ＳＲ）との積を演算し、コンバータＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊を生成する。次に、コンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４において、コンバータ電流指令生成回路２４３からのＳ相電流指令信号Ｉ（Ｓ）＊とＳ相電流の測定値信号Ｉ（Ｓ）との差を比例制御などで増幅しコンバータＳＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＳＲ）＊を生成する。
【０１０５】
更に、加算器１６２において、このコンバータＳＲ間電圧変調指令信号Ｖ（ＳＲ）＊にＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊を加算することにより、コンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊を生成する。そして、２４７はコンバータ部２２０のＳ相の上及び下アームスイッチ部２２０ａ、２２０ｂをＰＷＭ制御するコンバータ部ドライブ回路であり、このコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊を入力してコンバータ部２２０のＰＷＭ制御を行う。
【０１０６】
他方、コンバータ部のＲ相の電圧を制御する部分としては、主回路として共通部１１０が、コンバータＲ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＲＮ）＊として共通部ドライブ回路１４９に入力されるＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊がその役目を負うことになる。そして、コンバータ部２２０及びコンバータＳ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＳＮ）＊と合わせて、三相交流電源の内の二相の単相電圧を直流に変換すると共に、同三相交流電源からの入力電流を正弦波とし、入力電圧と電流の位相を一致させるように、所定の指令でＰＷＭ制御し、入力力率がほぼ１でかつ平滑コンデンサ９の両端の電圧が所定の直流電圧値となるよう動作する。
【０１０７】
以上詳述したように、この実施の形態によれば、コンバータ部としてコンバータ部１２０と共通部１１０とから、又はコンバータ部２２０と共通部１１０とから構成し、インバータ部としてインバータ部２３０と共通部１１０とから、又はインバータ部１３０と共通部１１０とからそれぞれ構成することにより、コンバータ部とインバータ部との両者に共通なスイッチ部を設け、コンバータ部１２０、共通部１１０、インバータ部２３０からなる構成、又はコンバータ部２２０、共通部１１０、インバータ部１３０からなる構成の各スイッチ部を、各相が所定の振幅と位相関係を有する電圧変調指令信号に基づいてＰＷＭ制御を行ったので、主回路を構成する上下アームスイッチ部を一組減少させることができ、それに伴って制御回路を構成する部品点数をも減少させることができる。又装置の軽量化や小形化にも効果がある。更に、損失や発熱の根源となるスイッチ部を減少させるので、装置の高効率化や冷却方法の簡易化を図ることが可能となる。
【０１０８】
又、インバータ部２３０又は１３０によって発生された交流出力と三相交流電源からインバータ部２３０又は１３０をバイパスして直接得られる交流出力とを無瞬断で切り替える場合においては、三相交流入力の内の一つの相、例えばＲ相を、単相交流出力又は三相交流出力の内の一つの相、例えばＵ相と共通に接続したので、コンバータ部とインバータ部との両者に共通なスイッチ部を設けたことによって両者が同一の共通な基準を持って制御されることと相まって、バイパス回路との切り替えのためにスイッチＳＷＪ１０７，スイッチＳＷＨ２１２，スイッチＳＷＩ２１４が同時に閉となった場合又はスイッチＳＷＪ２０７，スイッチＳＷＨ１１２，スイッチＳＷＩ１１４が同時に閉となった場合でも、バイパス回路からの交流出力とインバータ部２３０又は１３０からの交流出力とを同期させかつ同一電位とさせることになり、出力短絡などの不具合の発生することはない。更に、両者の間に電位差を発生させないので従来例に示したような絶縁トランス１３をも必要としない効果がある。
【０１０９】
更に、コンバータ部ドライブ回路１４７又は２４７、共通部ドライブ回路１４９、インバータ部ドライブ回路２５２又は１５２に与えられる各相の電圧変調指令信号は、共通部電圧変調指令生成回路１４６から生成されるＵ相の電圧変調指令信号Ｖ（ＵＮ）＊に各線間の電圧変調指令信号を加算することによって生成されるので、容易に測定することの線間電圧検出値をそのまま使用して各線間の電圧変調指令信号を生成するだけでよく、従来例のように各種の電圧変調指令信号を生成するのに電圧変換回路４９を用いて線間電圧検出値をわざわざ相電圧に変換する必要がなく回路構成が少なく信頼性の高い制御回路を構成することのできる効果が有る。
【０１１０】
実施の形態３．
この発明の第３の実施の形態として、ｎ相交流を入力し入力と同一周波数のｎ相交流を出力する電力変換装置を用いた無停電電源装置について、図２７〜図３５に基づいて説明する。図２７はｎ相入力ｎ相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図、図２８はスイッチＳＷＪ３０７の詳細を示す内部構成図、図２９はリアクトル３０８の詳細を示す内部構成図、図３０はフィルタ３１１の詳細を示す内部構成図、図３１はスイッチＳＷＨ３１２の詳細を示す内部構成図、図３２はスイッチＳＷＩ３１４の詳細を示す内部構成図、図３３はコンバータ部３２０の詳細を示す内部構成図、図３４はインバータ部３３０の詳細を示す内部構成図、図３５は共通部３１０の詳細を示す内部構成図である。
【０１１１】
図において従来例及び第１、第２の実施の形態と同一符号は同一又は相当部分を示し、７４は電力変換装置、８４は無停電電源装置、３０７は（ｎ−１）相のスイッチＳＷＪ（１）〜ＳＷＪ（ｎ−１）から構成されるスイッチＳＷＪ、３０８は（ｎ−１）相のリアクトルＬ１（１）〜Ｌ１（ｎ−１）から構成されるリアクトル，３１１は（ｎ−１）相のリアクトルＬ２（１）〜Ｌ２（ｎ−１）とＣ（１）〜Ｃ（ｎ−１）とから構成されるフィルタ、３１２は（ｎ−１）相のスイッチＳＷＨ（１）〜ＳＷＨ（ｎ−１）から構成されるスイッチＳＷＨ、３１４は（ｎ−１）相のスイッチＳＷＩ（１）〜ＳＷＩ（ｎ−１）から構成されるスイッチＳＷＩ、３２０は入力される（ｎ−１）相交流を直流に変換するコンバータ部、３３０は後述の共通部３１０と協働して直流をｎ相交流に変換するインバータ部、３１０はコンバータ部３２０とインバータ部３３０の両方の役目を備えた第ｎ相の上下アームスイッチ部である共通部である。
【０１１２】
３２０（１）〜３２０（ｎ−１）はそれぞれ第１相〜第（ｎ−１）相の上下アームスイッチ部、３２０（１）ａ〜３２０（ｎ−１）ａはそれぞれ第１相〜第（ｎ−１）相の上アームスイッチ部、３２０（１）ｂ〜３２０（ｎ−１）ｂはそれぞれ第１相〜第（ｎ−１）相の下アームスイッチ部、ここで、各々の上又は下アームスイッチ部３２０（１）ａ〜３２０（ｎ−１）ａ、及び３２０（１）ｂ〜３２０（ｎ−１）ｂは、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードから構成されている。
【０１１３】
３３０（１）〜３３０（ｎ−１）はそれぞれ第１相〜第（ｎ−１）相の上下アームスイッチ部、３３０（１）ａ〜３３０（ｎ−１）ａはそれぞれ第１相〜第（ｎ−１）相の上アームスイッチ部、３３０（１）ｂ〜３３０（ｎ−１）ｂはそれぞれ第１相〜第（ｎ−１）相の下アームスイッチ部、ここで、各々の上又は下アームスイッチ部３３０（１）ａ〜３３０（ｎ−１）ａ、及び３３０（１）ｂ〜３３０（ｎ−１）ｂは、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードから構成されている。
【０１１４】
３１０ａは第ｎ相の上下アームスイッチ部３１０の上アームスイッチ部、３１０ｂは第ｎ相の上下アームスイッチ部３１０の下アームスイッチ部である。
【０１１５】
１ＩＮ（１）〜１ＩＮ（ｎ）はそれぞれ交流入力電源の第１相〜第ｎ相の電力が供給される端子、６ＯＵＴ（１）〜６ＯＵＴ（ｎ）は駆動される負荷（図示せず。）に出力されるｎ相交流の出力端子であり、１ＩＮ（ｎ）端子と６ＯＵＴ（ｎ）端子とは直結されている。そして、端子１ＩＮ（１）〜１ＩＮ（ｎ−１）と端子２ＩＮ（１）〜２ＩＮ（ｎ−１）とは、それぞれスイッチＳＷＪ３０７のＳＷＪ（１）〜ＳＷＪ（ｎ−１）を介して接続され、端子２ＩＮ（１）〜２ＩＮ（ｎ−１）と端子３ＩＮ（１）〜３ＩＮ（ｎ−１）とは、それぞれリアクトル３０８のＬ１（１）〜Ｌ１（ｎ−１）を介して接続され、端子３ＩＮ（１）〜３ＩＮ（ｎ−１）は、それぞれ第１相の上アームスイッチ部３２０（１）ａと下アームスイッチ部３２０（１）ｂの接続点〜第（ｎ−１）相の上アームスイッチ部３２０（ｎ−１）ａと下アームスイッチ部３２０（ｎ−１）ｂの接続点に接続されている。
【０１１６】
１ＩＮＯＵＴ（ｎ）は共通部３１０の上アームスイッチ部３１０ａと下アームスイッチ部３１０ｂの接続点に接続されている端子である。Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ共通部３１０とインバータ部３３０との間の直流正極端子、直流負極端子であり、それぞれ直流正極端子Ｐ、直流負極端子Ｎと同電位である。
【０１１７】
端子４ＯＵＴ（１）〜４ＯＵＴ（ｎ−１）はそれぞれインバータ部３３０の第１相の上アームスイッチ部３３０（１）ａと下アームスイッチ部３３０（１）ｂの接続点〜第（ｎ−１）相の上アームスイッチ部３３０（ｎ−１）ａと下アームスイッチ部３３０（ｎ−１）ｂの接続点に接続されている。そして、端子４ＯＵＴ（１）〜４ＯＵＴ（ｎ−１）はそれぞれフィルタ３１１のリアクトルＬ２（１）〜Ｌ２（ｎ−１）を介して端子５ＯＵＴ（１）〜５ＯＵＴ（ｎ−１）に接続され、更に、２ＩＮＯＵＴ（ｎ）はフィルタ３１１のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（ｎ−１）の共通接続点に接続されている端子である。
【０１１８】
端子５ＯＵＴ（１）〜５ＯＵＴ（ｎ−１）はそれぞれ端子６ＯＵＴ（１）〜６ＯＵＴ（ｎ−１）にスイッチＳＷＨ３１２のＳＷＨ（１）〜ＳＷＨ（ｎ−１）を介して接続され、端子１ＩＮ（１）〜１ＩＮ（ｎ−１）と端子６ＯＵＴ（１）〜６ＯＵＴ（ｎ−１）はそれぞれスイッチＳＷＩ３１４のＳＷＩ（１）〜ＳＷＩ（ｎ−１）を介して接続されている。
【０１１９】
次に、この実施の形態のｎ相交流を入力し入力と同一周波数のｎ相交流を出力する電力変換装置を用いた無停電電源装置の動作について説明する。コンバータ部の動作においては、コンバータ部３２０，共通部３１０及びリアクトル３０８により、ｎ相交流電源のｎ相電圧を直流に変換すると共に、同ｎ相交流電源からの入力電流を正弦波とし、入力電圧と電流の位相を一致させるように、コンバータ部３２０及び共通部３１０の上及び下アームスイッチ部を所定の指令でＰＷＭ制御することより、入力力率がほぼ１で、平滑コンデンサ９の両端電圧が所定の直流電圧値となるように動作する。そして、詳細な制御動作は、ｎ＝３とした場合の第１の実施の形態と同様であり、ただ異なる点は各相間の位相差をπ／３ではなくπ／ｎとして制御する点である。
【０１２０】
又、インバータ部の動作においては、インバータ部３３０，共通部３１０及びフィルタ３１１により、正弦波形のｎ相出力電圧が入力電源のｎ相交流電圧と同一の電圧値、周波数及び位相関係で得られるように、インバータ部３３０及び共通部３１０の上及び下アームスイッチ部を所定の指令でＰＷＭ制御することになる。そして、詳細な制御動作は、ｎ＝３とした場合の第１の実施の形態と同様であり、ただ異なる点は各相間の位相差をπ／３ではなくπ／ｎとして制御する点である。
【０１２１】
以上詳述したように、この実施の形態によれば、単相や三相の場合だけでなく四相以上の多相の場合についても入力と出力の相数が等しい場合においては、コンバータ部としてコンバータ部３２０と共通部３１０とから構成し、インバータ部としてインバータ部３３０と共通部３１０とから構成することにより、コンバータ部とインバータ部との両者に共通なスイッチ部を設け、コンバータ部３２０、共通部３１０、インバータ部３３０の各スイッチ部を、各相が所定の振幅と位相関係を有するような電圧変調指令信号に基づいてＰＷＭ制御を行ったので、主回路を構成する上下アームスイッチ部を一組減少させることができ、それに伴って制御回路を構成する部品点数をも減少させることができる。又装置の軽量化や小形化にも効果がある。更に、損失や発熱の根源となるスイッチ部を減少させるので、装置の高効率化や冷却方法の簡易化を図ることが可能となる。
【０１２２】
又、インバータ部３３０によって発生された交流出力と三相交流電源からインバータ部３３０をバイパスして直接得られる交流出力とを無瞬断で切り替える場合においては、ｎ相交流入力の内の一つの相、例えば第ｎ相を、ｎ相交流出力の内の一つの相、例えば第ｎ相と共通に接続したので、コンバータ部とインバータ部との両者に共通なスイッチ部を設けたことによって両者が同一の共通な基準を持って制御されることと相まって、バイパス回路との切り替えのためにスイッチＳＷＪ３０７，スイッチＳＷＨ３１２，スイッチＳＷＩ３１４が同時に閉となった場合でも、バイパス回路からの交流出力とインバータ部３３０からの交流出力とを同期させかつ同一電位とさせることになり、出力短絡などの不具合の発生することはない。更に、両者の間に電位差を発生させないので従来例に示したような絶縁トランス１３をも必要としない効果がある。
【０１２３】
更に、コンバータ部ドライブ回路、共通部ドライブ回路及びインバータ部ドライブ回路に与えられる各相の電圧変調指令信号についても、第１の実施の形態と同様の方法で生成されるので、共通部電圧変調指令生成回路から生成される第ｎ相の電圧変調指令信号に各線間の電圧変調指令信号を加算することによって生成されることになり、容易に測定することの線間電圧検出値をそのまま使用して各線間の電圧変調指令信号を生成するだけでよく、従来例のように各種の電圧変調指令信号を生成するのに電圧変換回路４９を用いて線間電圧検出値をわざわざ相電圧に変換する必要がなく、特に相数の多い場合においては、回路構成が少なく信頼性の高い制御回路を構成することのできるより大きな効果が有る。
【０１２４】
実施の形態４．
この発明の第４の実施の形態として、ｍ相交流を入力し入力と同一周波数のｎ相交流を出力する電力変換装置について、図３６〜図３８に基づいて説明する。図３６はｍ相入力ｎ相出力の電力変換装置の主回路構成を示すブロック図、図３７はリアクトル４０８の詳細を示す内部構成図、図３８はコンバータ部４２０の詳細を示す内部構成図である。
【０１２５】
図において従来例及び第１、第２、第３の実施の形態と同一符号は同一又は相当部分を示し、７５は電力変換装置、４０８は（ｍ−１）相のリアクトルＬ１（１）〜Ｌ１（ｍ−１）から構成されるリアクトル，４２０は入力される（ｍ−１）相交流を直流に変換するコンバータ部である。
【０１２６】
４２０（１）〜４２０（ｍ−１）はそれぞれ第１相〜第（ｍ−１）相の上下アームスイッチ部、４２０（１）ａ〜４２０（ｍ−１）ａはそれぞれ第１相〜第（ｍ−１）相の上アームスイッチ部、４２０（１）ｂ〜４２０（ｎ−１）ｂはそれぞれ第１相〜第（ｍ−１）相の下アームスイッチ部、ここで、各々の上又は下アームスイッチ部４２０（１）ａ〜４２０（ｎ−１）ａ、及び４２０（１）ｂ〜４２０（ｎ−１）ｂは、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードから構成されている。
【０１２７】
１ＩＮ（１）〜１ＩＮ（ｍ）はそれぞれ三相交流入力電源の第１相〜第ｍ相の電力が供給される端子、端子１ＩＮ（１）〜１ＩＮ（ｍ−１）と端子３ＩＮ（１）〜３ＩＮ（ｍ−１）とは、それぞれリアクトル４０８のＬ１（１）〜Ｌ１（ｍ−１）を介して接続され、端子３ＩＮ（１）〜３ＩＮ（ｍ−１）は、それぞれ第１相の上アームスイッチ部４２０（１）ａと下アームスイッチ部４２０（１）ｂの接続点〜第（ｍ−１）相の上アームスイッチ部４２０（ｍ−１）ａと下アームスイッチ部４２０（ｍ−１）ｂの接続点に接続されている。
【０１２８】
１ＩＮＯＵＴ（ｍｎ）は共通部３１０の上アームスイッチ部３１０ａと下アームスイッチ部３１０ｂの接続点に接続されている端子、２ＩＮＯＵＴ（ｍｎ）はフィルタ３１１のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（ｎ−１）の共通接続点に接続されている端子である。
【０１２９】
次に、この実施の形態のｍ相交流を入力し入力と同一周波数のｎ相交流を出力する電力変換装置の動作について説明する。コンバータ部の動作においては、コンバータ部４２０，共通部３１０及びリアクトル４０８により、ｍ相交流電源のｍ相電圧を直流に変換すると共に、同ｍ相交流電源からの入力電流を正弦波とし、入力電圧と電流の位相を一致させるように、コンバータ部４２０及び共通部３１０の上及び下アームスイッチ部を所定の指令でＰＷＭ制御することより、入力力率がほぼ１で、平滑コンデンサ９の両端電圧が所定の直流電圧値となるように動作する。そして、詳細な制御動作は、ｍ＝３とした場合の第１の実施の形態と同様であり、ただ異なる点は各相間の位相差をπ／３ではなくπ／ｍとして制御する点である。
【０１３０】
又、インバータ部の動作においては、インバータ部３３０，共通部３１０及びフィルタ３１１により、正弦波形のｎ相出力電圧が入力電源のｎ相交流電圧と同一の電圧値、周波数及び位相関係で得られるように、インバータ部３３０及び共通部３１０の上及び下アームスイッチ部を所定の指令でＰＷＭ制御することになる。そして、詳細な制御動作は、ｎ＝３とした場合の第１の実施の形態と同様であり、ただ異なる点は各相間の位相差をπ／３ではなくπ／ｎとして制御する点である。
【０１３１】
以上詳述したように、この実施の形態によれば、任意の相数を有する入力電源に対してその入力電源の相数と異なる任意の相数を出力する場合においても、コンバータ部としてコンバータ部４２０と共通部３１０とから構成し、インバータ部としてインバータ部３３０と共通部３１０とから構成することにより、コンバータ部とインバータ部との両者に共通なスイッチ部を設け、コンバータ部４２０、共通部３１０、インバータ部３３０の各スイッチ部を、各相が所定の振幅と位相関係を有するような電圧変調指令信号に基づいてＰＷＭ制御を行ったので、主回路を構成する上下アームスイッチ部を一組減少させることができ、それに伴って制御回路を構成する部品点数をも減少させることができる。又装置の軽量化や小形化にも効果がある。更に、損失や発熱の根源となるスイッチ部を減少させるので、装置の高効率化や冷却方法の簡易化を図ることが可能となる。
【０１３２】
又、コンバータ部ドライブ回路、共通部ドライブ回路及びインバータ部ドライブ回路に与えられる各相の電圧変調指令信号についても、第１の実施の形態と同様の方法で生成されるので、共通部電圧変調指令生成回路から生成される第ｎ相又は第ｎ相の電圧変調指令信号に、各線間の電圧変調指令信号を加算することによって生成されることになり、容易に測定することの線間電圧検出値をそのまま使用して各線間の電圧変調指令信号を生成するだけでよく、従来例のように各種の電圧変調指令信号を生成するのに電圧変換回路４９を用いて線間電圧検出値をわざわざ相電圧に変換する必要がなく、特に相数の多い場合においては、回路構成が少なく信頼性の高い制御回路を構成することのできるより大きな効果が有る。
【０１３３】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【０１３４】
複数のスイッチ部を有しＰＷＭ制御する共通部と、複数のスイッチ部を有し、前記共通部の複数のスイッチ部と組合せて、ＰＷＭ制御して交流を直流に変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部を有し、前記共通部の複数のスイッチ部と組合せて、ＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、この共通部とコンバータ部との組合せにより、入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、共通部とインバータ部との組合せにより、直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、を備えたので、共通部をコンバータ部とインバータ部とに共通に用いてコンバータ部とインバータ部のそれぞれの機能を果たさせることになり、主回路の構成部品やそれに伴う制御回路の構成部品を減少させ、装置の軽量化や小形化ができる効果がある。更に損失や発熱の根源となるスイッチ部を減少させることになり、装置の高効率化や冷却方法の簡易化ができる効果がある。
【０１３５】
又、コンバータ部、インバータ部及び共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される交流の一つの相を出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、入力される交流の他の相をコンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相をインバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したので、コンバータ部とインバータ部とが同一の共通な基準を持ってＰＷＭ制御されることになり、主回路の構成部品やそれに伴う制御回路の構成部品を減少させると共に、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせる効果がある。
【０１３６】
又、コンバータ部及びインバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したので、入力交流が三相で出力交流が三相の場合において、コンバータ部とインバータ部とが同一の共通な基準を持ってＰＷＭ制御されることになり、主回路の構成部品やそれに伴う制御回路の構成部品を減少させると共に、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせる効果がある。
【０１３７】
又、コンバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、インバータ部及び共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される単相交流の内の一相をインバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したので、入力交流が三相で出力交流が単相の場合において、コンバータ部とインバータ部とが同一の共通な基準を持ってＰＷＭ制御されることになり、主回路の構成部品やそれに伴う制御回路の構成部品を減少させると共に、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせる効果がある。
【０１３８】
又、コンバータ部及び共通部は一組の上下アームスイッチ部を、インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を備え、入力される単相交流の内の一相をコンバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したので、入力交流が単相で出力交流が三相の場合において、コンバータ部とインバータ部とが同一の共通な基準を持ってＰＷＭ制御されることになり、主回路の構成部品やそれに伴う制御回路の構成部品を減少させると共に、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせる効果がある。
【０１３９】
又、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ又は直流を交流へ変換する共通部と、この共通部とコンバータ部との組合せにより入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、共通部とインバータ部との組合せにより直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、を備え、入力される交流の少なくとも一つの相を基準信号とし、この基準信号に基づいて共通部をＰＷＭ制御する共通部電圧変調信号を生成し、この共通部電圧変調信号と所定の位相差を有するコンバータ部電圧変調信号及びインバータ部電圧変調信号を生成し、このコンバータ部電圧変調信号と共通部電圧変調信号とをコンバータ制御部のＰＷＭ変調信号とし、インバータ部電圧変調信号と共通部電圧変調信号とをインバータ制御部のＰＷＭ変調信号としたので、共通部をコンバータ部とインバータ部とに共通に用いてコンバータ部とインバータ部のそれぞれの機能を果たさせることになり、主回路の構成部品やそれに伴う制御回路の構成部品を減少させ、装置の軽量化や小形化ができる効果がある。更に損失や発熱の根源となるスイッチ部を減少させることになり、装置の高効率化や冷却方法の簡易化ができる効果がある。
【０１４０】
又、コンバータ部、インバータ部及び共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される交流の一つの相を出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、入力される交流の他の相をコンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相をインバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、基準信号は前記入力される交流の前記共通に接続される相と他の相との線間電圧から生成したので、コンバータ部とインバータ部とが同一の共通な基準を持ってＰＷＭ制御されることになり、主回路の構成部品やそれに伴う制御回路の構成部品を減少させると共に、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせる効果がある。
【０１４１】
又、コンバータ部及びインバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、又共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、共通部電圧変調信号は基準信号から線間と相の位相関係を有して生成し、インバータ部電圧変調信号は入力される交流の一つの相と共通に接続された出力される交流の一つの相と出力される交流の他の二つ相との間の線間電圧に基づいて生成した線間電圧変調信号と共通部電圧変調信号とから生成したので、入力交流が三相で出力交流が三相の場合において、コンバータ部やインバータ部に与えられる各相の電圧変調指令信号は、共通部電圧変調信号に各線間の電圧変調指令信号を加算することによって生成されるので、容易に測定することの線間電圧検出値をそのまま使用して各線間の電圧変調指令信号を生成するだけでよくなり、線間電圧検出値をわざわざ相電圧に変換する必要がなく回路構成が少ない信頼性の高い制御回路を構成することのできる効果がある。
【０１４２】
又、コンバータ部及びインバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、又共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、共通部電圧変調信号は基準信号から線間と相の位相関係を有して生成し、コンバータ部電圧変調信号は入力される交流の一つの相と共通に接続された出力される交流の一つの相と入力される交流の他の二つ相との間の線間電圧に基づいて生成した線間電圧変調信号と共通部電圧変調信号とから生成したので、入力交流が三相で出力交流が三相の場合において、コンバータ部やインバータ部に与えられる各相の電圧変調指令信号は、共通部電圧変調信号に各線間の電圧変調指令信号を加算することによって生成されるので、容易に測定することの線間電圧検出値をそのまま使用して各線間の電圧変調指令信号を生成するだけでよくなり、線間電圧検出値をわざわざ相電圧に変換する必要がなく回路構成が少ない信頼性の高い制御回路を構成することのできる効果がある。
【０１４３】
又、共通部をＰＷＭ制御する共通部電圧変調信号を生成する関数信号は、正弦波信号、台形波信号又は三角波信号であるので、各信号の周波数、振幅及び位相関係を正確に定めることになり、コンバータ部やインバータ部に与える各相の電圧変調指令信号を効率良く正確に生成することのできる効果がある。
【０１４４】
又、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ又は直流を交流へ変換する共通部と、この共通部とコンバータ部との組合せにより入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、共通部とインバータ部との組合せにより前記直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、入力される交流とインバータ部から出力され入力される交流に対応する相の交流とを選択的に出力するスイッチ部と、を備えたので、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせることになり、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを無瞬断で切換えた場合においても出力短絡などの不具合を発生することはなく、無瞬断での切換え時に発生する電位差を吸収させるための絶縁トランス等の特別な装置を必要としない効果がある。
【０１４５】
又、コンバータ部、インバータ部及び共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される交流の一つの相を前記出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、入力される交流の他の相をコンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相をインバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したので、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせることになり、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを無瞬断で切換えた場合においても出力短絡などの不具合を発生することはなく、無瞬断での切換え時に発生する電位差を吸収させるための絶縁トランス等の特別な装置を必要としない効果がある。
【０１４６】
又、コンバータ部及びインバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したので、入力交流が三相で出力交流が三相の場合において、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせることになり、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを無瞬断で切換えた場合においても出力短絡などの不具合を発生することはなく、無瞬断での切換え時に発生する電位差を吸収させるための絶縁トランス等の特別な装置を必要としない効果がある。
【０１４７】
更に、コンバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、インバータ部及び共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、入力される三相交流の内の二相をコンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、出力される単相交流の内の一相をインバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したので、入力交流が三相で出力交流が単相の場合において、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせることになり、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを無瞬断で切換えた場合においても出力短絡などの不具合を発生することはなく、無瞬断での切換え時に発生する電位差を吸収させるための絶縁トランス等の特別な装置を必要としない効果がある。
【０１４８】
そして、コンバータ部及び共通部は一組の上下アームスイッチ部を、インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を備え、入力される単相交流の内の一相をコンバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される三相交流の内の二相をインバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したので、入力交流が単相で出力交流が三相の場合において、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを同期させかつ同一電位とさせることになり、入力される交流とインバータ部から出力される交流とを無瞬断で切換えた場合においても出力短絡などの不具合を発生することはなく、無瞬断での切換え時に発生する電位差を吸収させるための絶縁トランス等の特別な装置を必要としない効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による三相入力三相出力の無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるスイッチＳＷＪ１０７の詳細を示す内部構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるリアクトル１０８の詳細を示す内部構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるフィルタ１１１の詳細を示す内部構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるスイッチＳＷＨ１１２の詳細を示す内部構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるスイッチＳＷＩ１１４の詳細を示す内部構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるコンバータ部１２０の詳細を示す内部構成図である。
【図８】この発明の実施の形態１によるインバータ部１３０の詳細を示す内部構成図である。
【図９】この発明の実施の形態１による共通部１１０の詳細を示す内部構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による三相入力三相出力の無停電電源装置の制御回路構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態１によるインバータＶＵ間電圧変調指令生成回路１５０の詳細構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態１によるコンバータ電流指令生成回路１４３の詳細構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態１によるコンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路１４４の詳細構成を示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態１によるコンバータ及びインバータの各種電圧変調指令信号の関係を示す波形図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による３次高調波を含んだ相の電圧変調指令信号とそれに基づく線間電圧との関係を示す波形図である。
【図１６】この発明の実施の形態２による三相入力単相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態２によるフィルタ２１１の詳細を示す内部構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態２によるスイッチＳＷＨ２１２の詳細を示す内部構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態２によるスイッチＳＷＩ２１４の詳細を示す内部構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態２によるインバータ部２３０の詳細を示す内部構成図である。
【図２１】この発明の実施の形態２による三相入力単相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の制御回路構成を示すブロック図である。
【図２２】この発明の実施の形態２による単相入力三相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図である。
【図２３】この発明の実施の形態２によるスイッチＳＷＪ２０７の詳細を示す内部構成である。
【図２４】この発明の実施の形態２によるリアクトル２０８の詳細を示す内部構成図である。
【図２５】この発明の実施の形態２によるコンバータ部２２０の詳細を示す内部構成図である。
【図２６】この発明の実施の形態２による単相入力三相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の制御回路構成を示すブロック図である。
【図２７】この発明の実施の形態３によるｎ相入力ｎ相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図である。
【図２８】この発明の実施の形態３によるスイッチＳＷＪ３０７の詳細を示す内部構成図である。
【図２９】この発明の実施の形態３によるリアクトル３０８の詳細を示す内部構成図である。
【図３０】この発明の実施の形態３によるフィルタ３１１の詳細を示す内部構成図である。
【図３１】この発明の実施の形態３によるスイッチＳＷＨ３１２の詳細を示す内部構成図である。
【図３２】この発明の実施の形態３によるスイッチＳＷＩ３１４の詳細を示す内部構成図である。
【図３３】この発明の実施の形態３によるコンバータ部３２０の詳細を示す内部構成図である。
【図３４】この発明の実施の形態３によるインバータ部３３０の詳細を示す内部構成図である。
【図３５】この発明の実施の形態３による共通部３１０の詳細を示す内部構成図である。
【図３６】この発明の実施の形態４によるｍ相入力ｎ相出力の電力変換装置の主回路構成を示すブロック図である。
【図３７】この発明の実施の形態４によるリアクトル４０８の詳細を示す内部構成図である。
【図３８】この発明の実施の形態４によるコンバータ部４２０の詳細を示す内部構成図である。
【図３９】従来の三相入力三相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の主回路構成を示すブロック図である。
【図４０】従来のスイッチＳＷＪ７の詳細を示す内部構成図である。
【図４１】従来のリアクトル８の詳細を示す内部構成図である。
【図４２】従来のフィルタ１１の詳細を示す内部構成図ある。
【図４３】従来のスイッチＳＷＨ１２の詳細を示す内部構成図である。
【図４４】従来のスイッチＳＷＩ１４の詳細を示す内部構成図である。
【図４５】従来のコンバータ部２０の詳細を示す内部構成図ある。
【図４６】従来のインバータ部３０の詳細を示す内部構成図である。
【図４７】従来の三相入力三相出力の電力変換装置を用いた無停電電源装置の制御回路構成を示すブロック図である。
【図４８】従来のインバータＵ相電圧変調指令生成回路５０の詳細構成を示すブロック図である。
【図４９】従来のコンバータ電流指令生成回路４３の詳細構成を示すブロック図である。
【図５０】従来のコンバータＲ相電圧変調指令生成回路４４の詳細構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
４０ ＰＬＬ回路、７１、７２、７３、７４、７５ 電力変換装置、８１、８２、８３、８４ 無停電電源装置、１０７、２０７、３０７ スイッチＳＷＪ、１１２、２１２、３１２ スイッチＳＷＨ、１１４、２１４、３１４ スイッチＳＷＩ、１１０、３１０ 共通部、１１０ａ Ｒ又はＵ相上アームスイッチ部、１１０ｂ Ｒ又はＵ相下アームスイッチ部、１２０、２２０、３２０、４２０ コンバータ部、１２１ Ｔ相上下アームスイッチ部、１２１ａ Ｔ相上アームスイッチ部、１２１ｂ Ｔ相下アームスイッチ部、１２２ Ｓ相上下アームスイッチ部、１２２ａ、２２０ａ Ｓ相上アームスイッチ部、１２２ｂ、２２０ｂ Ｓ相下アームスイッチ部、１３０、２３０、３３０ インバータ部、１３１ Ｗ相上下アームスイッチ部、１３１ａ Ｗ相上アームスイッチ部、１３１ｂ Ｗ相下アームスイッチ部、１３２ Ｖ相上下アームスイッチ部、１３２ａ、２３０ａ Ｖ相上アームスイッチ部、１３２ｂ、２３０ｂ Ｖ相下アームスイッチ部、１４１Ａ 位相変換回路Ａ、１４１Ｂ 位相変換回路Ｂ、１４２Ａ 三角関数発生回路Ａ、１４２Ｂ 三角関数発生回路Ｂ、１４３、２４３ コンバータ電流指令生成回路、１４４ コンバータＳＲ間電圧変調指令生成回路、１４５ コンバータＴＲ間電圧変調指令生成回路、１４６ 共通部電圧変調指令生成回路、１４７、２４７ コンバータ部ドライブ回路、１４８、２４８ インバータ電圧指令生成回路、１４９、２４９ 共通部ドライブ回路、１５２、２５２ インバータ部ドライブ回路、１５０ インバータＶＵ間電圧変調指令生成回路、１５１ インバータＷＵ間電圧変調指令生成回路、１６１、１６２、１６３、１６４ 加算器、３１０ａ ｎ相上アームスイッチ部、３１０ｂ ｎ相下アームスイッチ部、３２０（１）〜３２０（ｎ−１） コンバータ部３２０の第１相〜第（ｎー１）相上下アームスイッチ部、３３０（１）〜３３０（ｎ−１） インバータ部３３０の第１相〜第（ｎー１）相上下アームスイッチ部、４２０（１）〜４２０（ｍ−１） コンバータ部４２０の第１相〜第（ｍー１）相上下アームスイッチ部、１ＲＵ、１ＩＮＯＵＴ（ｎ）、１ＩＮＯＵＴ（ｍｎ） 共通部１１０、３１０の上下アームスイッチ部の中間点との接続端子。

Claims (15)

1. 複数のスイッチ部を有しＰＷＭ制御する共通部と、複数のスイッチ部を有し、前記共通部の複数のスイッチ部と組合せて、ＰＷＭ制御して交流を直流に変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部を有し、前記共通部の複数のスイッチ部と組合せて、ＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、この共通部と前記コンバータ部との組合せにより、入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、前記共通部と前記インバータ部との組合せにより、前記直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記コンバータ部、前記インバータ部及び前記共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される交流の一つの相を前記出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を前記共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、前記入力される交流の他の相を前記コンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相を前記インバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記コンバータ部及び前記インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、前記共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される三相交流の内の二相を前記コンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、前記出力される三相交流の内の二相を前記インバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記コンバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、前記インバータ部及び前記共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される三相交流の内の二相を前記コンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、前記出力される単相交流の内の一相を前記インバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
5. 前記コンバータ部及び前記共通部は一組の上下アームスイッチ部を、前記インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される単相交流の内の一相を前記コンバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、前記出力される三相交流の内の二相を前記インバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
6. 複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ又は直流を交流へ変換する共通部と、この共通部と前記コンバータ部との組合せにより入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、前記共通部と前記インバータ部との組合せにより前記直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、を備え、前記入力される交流の少なくとも一つの相を基準信号とし、この基準信号に基づいて前記共通部をＰＷＭ制御する共通部電圧変調信号を生成し、この共通部電圧変調信号と所定の位相差を有するコンバータ部電圧変調信号及びインバータ部電圧変調信号を生成し、このコンバータ部電圧変調信号と前記共通部電圧変調信号とを前記コンバータ制御部のＰＷＭ変調信号とし、前記インバータ部電圧変調信号と前記共通部電圧変調信号とを前記インバータ制御部のＰＷＭ変調信号としたことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
7. 前記コンバータ部、前記インバータ部及び前記共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される交流の一つの相を前記出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を前記共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、前記入力される交流の他の相を前記コンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相を前記インバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、前記基準信号は前記入力される交流の前記共通に接続される相と他の相との線間電圧から生成したことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置の制御方法。
8. 前記コンバータ部及び前記インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、前記共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される三相交流の内の二相を前記コンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、前記出力される三相交流の内の二相を前記インバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、前記共通部電圧変調信号は前記基準信号から線間と相の位相関係を有して生成し、前記インバータ部電圧変調信号は前記入力される交流の一つの相と共通に接続された出力される交流の一つの相と出力される交流の他の二つ相との間の線間電圧に基づいて生成した線間電圧変調信号と前記共通部電圧変調信号とから生成したことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置の制御方法。
9. 前記コンバータ部及び前記インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、前記共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される三相交流の内の二相を前記コンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、前記出力される三相交流の内の二相を前記インバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、前記共通部電圧変調信号は前記基準信号から線間と相の位相関係を有して生成し、前記コンバータ部電圧変調信号は前記入力される交流の一つの相と共通に接続された出力される交流の一つの相と入力される交流の他の二つ相との間の線間電圧に基づいて生成した線間電圧変調信号と前記共通部電圧変調信号とから生成したことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置の制御方法。
10. 前記共通部をＰＷＭ制御する共通部電圧変調信号を生成する関数信号は、正弦波信号、台形波信号又は三角波信号であることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の電力変換装置の制御方法。
11. 複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ変換するコンバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して直流を交流へ変換するインバータ部と、複数のスイッチ部をＰＷＭ制御して交流を直流へ又は直流を交流へ変換する共通部と、この共通部と前記コンバータ部との組合せにより入力される交流を直流に変換するＰＷＭ制御を行うコンバータ制御部と、前記共通部と前記インバータ部との組合せにより前記直流を交流として出力するＰＷＭ制御を行うインバータ制御部と、前記入力される交流と前記インバータ部から出力され前記入力される交流に対応する相の交流とを選択的に出力するスイッチ部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置を用いた無停電電源装置。
12. 前記コンバータ部、前記インバータ部及び前記共通部はそれぞれ少なくとも一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される交流の一つの相を前記出力される交流の一つの相と共通に接続し、この共通に接続された相を前記共通部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、前記入力される交流の他の相を前記コンバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、出力される交流の他の相を前記インバータ部の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したことを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置を用いた無停電電源装置。
13. 前記コンバータ部及び前記インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、前記共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される三相交流の内の二相を前記コンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、前記出力される三相交流の内の二相を前記インバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したことを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置を用いた無停電電源装置。
14. 前記コンバータ部は二組の上下アームスイッチ部を、前記インバータ部及び前記共通部は一組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される三相交流の内の二相を前記コンバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続し、前記出力される単相交流の内の一相を前記インバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続したことを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置を用いた無停電電源装置。
15. 前記コンバータ部及び前記共通部は一組の上下アームスイッチ部を、前記インバータ部は二組の上下アームスイッチ部を備え、前記入力される単相交流の内の一相を前記コンバータ部の一組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部の中間点に接続し、前記出力される三相交流の内の二相を前記インバータ部の二組の上アームスイッチ部と下アームスイッチ部のそれぞれの中間点に接続したことを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置を用いた無停電電源装置。

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