JP6458914B1 - 電力変換システム、昇降システム及び電力変換方法 - Google Patents

Abstract

電力変換システム２０は、交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路１１１と、直流−交流変換用のインバータ回路２１４とを有し、一次側及び二次側の間で双方向の電力変換を行う電力変換部３０と、電力系統２が電力変換部３０の一次側に接続される通常状態と、電力系統２とは別の無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続される非常状態とを切り替える電源切替部４０と、通常状態及び非常状態の切り替えに応じて、一次側及び二次側の間にマトリクスコンバータ回路１１１が接続される交流−交流変換状態と、一次側及び二次側の間にインバータ回路２１４が接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部３１と、を備える。

Description

本開示は、電力変換システム、昇降システム及び電力変換方法に関する。

特許文献１には、双方向スイッチモジュールを有するＰＷＭサイクロコンバータ装置と、電源切り替え器とを備えるシステムが開示されている。電源切り替え器は、三相交流電源からの三相出力を双方向スイッチモジュールに出力する状態と、蓄電池の電圧を双方向スイッチモジュールに出力する状態とを切り替える。

特許第４９８３９６８号明細書

本開示は、負荷の回生電力の有効活用と、非常時における負荷への電力供給との両立を図るのに有効なマトリクスコンバータ式の電力変換システムを提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る電力変換システムは、交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路と、直流−交流変換用のインバータ回路とを有し、一次側及び二次側の間で双方向の電力変換を行う電力変換部と、交流電源が電力変換部の一次側に接続される通常状態と、交流電源とは別の非常用電源が電力変換部の一次側に接続される非常状態とを切り替える電源切替部と、通常状態及び非常状態の切り替えに応じて、一次側及び二次側の間にマトリクスコンバータ回路が接続される交流−交流変換状態と、一次側及び二次側の間にインバータ回路が接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部と、を備える電力変換システム。

本開示の他の側面に係る昇降システムは、電動機と、電動機の動力によって昇降する昇降体と、交流電源と、電動機との間で電力変換を行うマトリクスコンバータ回路と、交流電源とは別の非常用電源と、電動機との間で電力変換を行うインバータ回路と、マトリクスコンバータ回路が電動機に接続される交流−交流変換状態と、インバータ回路が電動機に接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部と、を備える。

本開示の更に他の側面に係る電力変換方法は、交流電源が交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路の一次側に接続される通常状態と、交流電源とは別の非常用電源が直流−交流変換用のインバータ回路の一次側に接続される非常状態とを切り替えるように電源切替部を制御することと、通常状態及び非常状態の切り替えに応じて、マトリクスコンバータ回路の二次側に交流型の負荷が接続される交流−交流変換状態と、インバータ回路の二次側に負荷が接続される直流−交流変換状態とを切り替えるように出力切替部を制御することと、を含む。

本開示によれば、負荷の回生電力の有効活用と、非常時における負荷への電力供給との両立を図るのに有効なマトリクスコンバータ式の電力変換システムを提供することができる。

エレベータシステムの全体構成を示す模式図である。 第一実施形態に係る電力変換システムの回路構成を示す模式図である。 制御回路及び電源マネジメント装置のハードウェア構成を例示するブロック図である。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 パラメータ転送手順を示すフローチャートである。 第二実施形態に係る電力変換システムの回路構成を示す模式図である。 マスク部材の構造を例示する模式図である。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 第三実施形態に係る電力変換システムの回路構成を示す模式図である。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 第二実施形態に係る電力変換システムの回路構成を示す模式図である。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 電源切り替え手順を示すフローチャートである。 電力変換システムの変形例を示す模式図である。 マスク部材の構造を例示する模式図である。

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

１．第一実施形態
（１）昇降システム
図１に示す昇降システム１は、例えばエレベータシステムであり、昇降体１２と、巻上機１３と、錘１４と、ワイヤロープ１５と、ブレーキ１７と、電力変換システム２０とを備える。ワイヤロープ１５は、その両端部が下方に垂れ下がるように巻上機１３にかけられている。昇降体１２は、利用者が搭乗する乗りかごであり、ワイヤロープ１５の一端部に接続されている。錘１４は、ワイヤロープ１５を介して昇降体１２の重量に抗する張力をワイヤロープ１５に発生させるためのカウンターウェイトである。巻上機１３は、昇降体１２側に垂れ下がるワイヤロープ１５の長さ、及び錘１４側に垂れ下がるワイヤロープ１５の長さの比を変更するように回転する。

駆動装置１１は、モータ１６（電動機）を動力源として巻上機１３を回転させ、昇降体１２を昇降させる。すなわち、昇降体１２はモータ１６の動力によって昇降する。ブレーキ１７は、昇降体１２に対して制動力を付与する。ブレーキ１７の具体例としては、巻上機１３に対して制動力を付与するディスクブレーキ等の機械式ブレーキが挙げられる。

電力変換システム２０は、電源とモータ１６との間に介在し、電源からの電力を駆動用の交流電力に変換してモータ１６に出力する。電力変換システム２０は、電力変換部３０と、電源切替部４０と、電力消費部５０と、ブレーキドライバ６０と、電源マネジメント装置３００とを備える。

電力変換部３０は、マトリクスコンバータ回路を有し、当該マトリクスコンバータ回路により一次側（電源側）の交流電力及び二次側（モータ１６側）の交流電力の間で双方向の電力変換を行う。双方向の電力変換を行うとは、一次側から二次側に交流電力を伝える電力変換と、二次側から一次側に交流電力（例えば回生電力）を伝える電力変換の両方を行い得ることを意味する。電力変換部３０の一次側には、第一交流電源又は第一交流電源とは別の非常用電源が接続される。電力変換部３０の二次側には、モータ１６が接続される。このため電力変換部３０は、第一交流電源又は非常用電源とモータ１６との間で双方向の電力変換を行う。

電源切替部４０は、第一交流電源が電力変換部３０の一次側に接続される状態（以下、「通常状態」という。）と、非常用電源（例えば第二交流電源）が電力変換部３０の一次側に接続される状態（以下、「非常状態」という。）とを切り替える。第一交流電源は、例えば三相交流の電力系統２である。第二交流電源は、例えば三相交流の無停電電源装置３である。電力消費部５０は、第二交流電源と電力変換部３０との間に接続され、電力変換部３０の二次側から一次側への回生電力（例えばモータ１６からの回生電力）を消費する。

ブレーキドライバ６０は、昇降体１２に対して制動力を付与する作動状態と、昇降体１２に対する制動力を解除する解除状態とを切り替えるための電力をブレーキ１７に供給する。

電源マネジメント装置３００は、電力系統２の状態（例えば停電の発生状態）に応じて通常状態及び非常状態を切り替えるように電源切替部４０を制御し、これに応じた各種指令を電力変換部３０及びブレーキドライバ６０に出力する。

（２）電力変換システム
以下、電力変換システム２０の電力変換部３０、電力消費部５０、電源切替部４０及び電源マネジメント装置３００の構成をより詳細に例示する。上述したように、電力変換部３０は、電力系統２又は無停電電源装置３からの電力を駆動用の交流電力に変換してモータ１６に出力する。

図２に示すように、無停電電源装置３は、電力系統２からの交流電力を直流に変換して蓄電し、電力系統２の停電等の非常時には蓄電した直流電力を三相交流に変換して出力する。電力系統２からの交流電力を蓄電するために、無停電電源装置３の一次側は、入力ライン２４Ｒ，２４Ｓ，２４Ｔを介して電力系統２に接続されている。

電力変換部３０は、交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路１１１と、直流−交流変換用のインバータ回路２１４と、出力切替部３１とを有する。マトリクスコンバータ回路１１１は、電力系統２と、モータ１６（交流型の負荷）との間で双方向の交流−交流変換を行う。インバータ回路２１４は、無停電電源装置３とモータ１６との間で双方向の直流−交流変換を行う。

出力切替部３１は、上記通常状態及び上記非常状態の切り替えに応じて、一次側及び二次側の間にマトリクスコンバータ回路１１１が接続される（すなわちマトリクスコンバータ回路１１１がモータ１６に接続される）交流−交流変換状態と、一次側及び二次側の間にインバータ回路２１４が接続される（すなわちインバータ回路２１４がモータ１６に接続される）直流−交流変換状態とを切り替える。

なお、上記通常状態及び上記非常状態の切り替えに応じて交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態を切り替えることは、上記通常状態及び上記非常状態の切り替えと交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態の切り替えとが互いに関係することを意味しているに過ぎず、これらの間の前後関係は規定しない。すなわち出力切替部３１は、上記通常状態及び上記非常状態の切り替えの後に交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態を切り替えてもよく、上記通常状態及び上記非常状態の切り替えと同時に交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態を切り替えてもよく、上記通常状態及び上記非常状態の切り替えに先立って交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態を切り替えてもよい。

電力消費部５０は、整流回路２１１と、電力消費用の抵抗素子２３３と、切替スイッチ２３２（消費状態切替部）とを有する。整流回路２１１は、無停電電源装置３からの交流電力を直流電力に変換して電力変換部３０側に出力する。切替スイッチ２３２は、整流回路２１１により生成された直流電力の正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３が接続される消費オン状態と、当該正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３が接続されない消費オフ状態とを、モータ１６からの回生電力の発生状況に応じて切り替える。

一例として、電力変換部３０及び電力消費部５０は、互いに別体としてユニット化されたマトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００を利用して構成されている。

マトリクスコンバータ装置１００は、上述のマトリクスコンバータ回路１１１と、スナバ回路１２０と、放電回路１３０と、電圧センサ１１５と、制御回路１４０と、一次側端子１１３Ｒ，１１３Ｓ，１１３Ｔと、二次側端子１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗとを有する。

マトリクスコンバータ回路１１１は、一次側端子１１３Ｒ，１１３Ｓ，１１３Ｔ及び二次側端子１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗの間に設けられ、双方向の電力変換を行う。例えばマトリクスコンバータ回路１１１は、マトリクス状に配置された複数の双方向スイッチ１１２（例えば３行３列のマトリクス状に配置された９個の双方向スイッチ１１２）を含み、双方向スイッチ１１２のオン・オフによって双方向の電力変換を行う。一例として、双方向スイッチ１１２は、互いに逆向きとなるように並列接続された二つのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。一次側端子１１３Ｒ，１１３Ｓ，１１３Ｔは、入力ライン２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔをそれぞれ介して電力系統２に接続されている。二次側端子１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗは、出力ライン２８Ｕ，２８Ｖ，２８Ｗをそれぞれ介してモータ１６に接続されている。これにより、マトリクスコンバータ回路１１１は、電力系統２と、モータ１６（交流型の負荷）との間で双方向の交流−交流変換を行う。

スナバ回路１２０は、少なくともマトリクスコンバータ回路１１１の二次側の交流電力（回生電力）を直流化して蓄電する。一例として、スナバ回路１２０は、マトリクスコンバータ回路１１１の一次側及び二次側の交流電力の両方を直流化して蓄電する。例えばスナバ回路１２０は、整流回路１２１，１２２と、コンデンサ１２４とを含む。整流回路１２１は、例えばダイオードブリッジ回路であり、マトリクスコンバータ回路１１１の一次側の交流電流を直流化して直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎに供給する。整流回路１２２は、例えばダイオードブリッジ回路であり、マトリクスコンバータ回路１１１の二次側の交流電流を直流化して直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎに供給する。コンデンサ１２４は、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間に接続され、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎに供給された直流電力を蓄電する。

放電回路１３０は、コンデンサ１２４を放電させる回路である。例えば放電回路１３０は、放電スイッチ１３１及び抵抗素子１３２を含む。放電スイッチ１３１及び抵抗素子１３２は、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間に直列に接続されている。放電スイッチ１３１は、例えばＩＧＢＴであり、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間に抵抗素子１３２が接続されるオン状態と、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間に抵抗素子１３２が接続されないオフ状態とを切り替える。放電スイッチ１３１をオン状態にすると、コンデンサ１２４に蓄電された電力が抵抗素子１３２において消費される。電圧センサ１１５は、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間の直流電圧を検出する。

制御回路１４０は、一次側（一次側端子１１３Ｒ，１１３Ｓ，１１３Ｔ側）の交流電力及び二次側（二次側端子１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗ側）の交流電力の間で電力変換（交流−交流変換）を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。また、制御回路１４０は、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間に抵抗素子１３２が接続される放電状態と、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間に抵抗素子１３２が接続されない非放電状態とを、マトリクスコンバータ回路１１１の二次側からの回生電力の発生状況に応じて切り替える。

例えば制御回路１４０は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、交流−交流変換制御部１４１及び放電制御部１４２を有する。交流−交流変換制御部１４１は、上記交流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。より具体的に、交流−交流変換制御部１４１は、所望の電力変換を実行させるように、マトリクスコンバータ回路１１１の複数の双方向スイッチ１１２に対しゲート駆動信号を出力する。放電制御部１４２は、上記回生電力の発生状況に応じて上記放電状態と非放電状態とを切り替えるように放電回路１３０を制御する。具体的に、放電制御部１４２は、電圧センサ１１５により検出される直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間の直流電圧値に応じて放電スイッチ１３１のオン・オフを切り替える。例えば放電制御部１４２は、直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間の直流電圧値が所定の閾値を下回っている場合には放電スイッチ１３１をオフ状態に保ち、当該直流電圧値が当該閾値を超えたときに放電スイッチ１３１をオン状態にする。

インバータ装置２００は、上述の整流回路２１１と、上述のインバータ回路２１４と、上述の切替スイッチ２３２と、電圧センサ２１５と、制御回路２４０と、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎと、交流端子２２１Ｒ，２２１Ｓ，２２１Ｔと、交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗと、直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎと、制動抵抗端子２３１Ｐ，２３１Ｎとを有する。

整流回路２１１は、例えばダイオードブリッジ回路であり、交流端子２２１Ｒ，２２１Ｓ，２２１Ｔに入力された交流電力を直流化して直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎに出力する。

インバータ回路２１４は、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの直流電力を交流電力に変換して交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗに出力する。インバータ回路２１４は、例えばＩＧＢＴ等の複数のスイッチを有する。当該複数のスイッチのオン・オフを切り替えることにより、直流電力を交流電力に変換することが可能である。

直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎは、交流電力に代えて直流電力を入力するための端子であり、インバータ回路２１４の直流側に接続されている。具体的に、直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎは、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎにそれぞれ接続されている。コンデンサ２１３は、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間に接続されている。

制動抵抗端子２３１Ｐ，２３１Ｎは、制動抵抗等を外付けするための端子である。制動抵抗端子２３１Ｐは直流母線２１２Ｐに接続されており、制動抵抗端子２３１Ｎは切替スイッチ２３２を介して直流母線２１２Ｎに接続されている。切替スイッチ２３２は、例えばＩＧＢＴであり、制動抵抗端子２３１Ｐ，２３１Ｎに外付けされた制動抵抗が直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間に接続されるオン状態と、当該制動抵抗が直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間に接続されないオフ状態とを切り替える。電圧センサ２１５は、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間の直流電圧を検出する。

交流端子２２１Ｒ，２２１Ｓ，２２１Ｔは、非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ，２５Ｔをそれぞれ介して無停電電源装置３の二次側（出力側）に接続されている。交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗは、出力ライン２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗをそれぞれ介してモータ１６に接続されている。これにより、インバータ回路２１４は、無停電電源装置３とモータ１６との間で双方向の直流−交流変換を行う。

更に、制動抵抗端子２３１Ｐ，２３１Ｎ間には抵抗素子２３３が接続されている。この接続により、整流回路２１１、抵抗素子２３３及び切替スイッチ２３２が上記電力消費部５０を構成している。切替スイッチ２３２は、整流回路２１１とインバータ回路２１４との間（すなわち無停電電源装置３とインバータ回路２１４との間）における直流電力の正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３が接続される消費オン状態と、当該正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３が接続されない消費オフ状態とを、回生電力の発生状況に応じて切り替える。

制御回路２４０は、直流−交流変換を行うようにインバータ回路２１４を制御する。また、制御回路２４０は、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間に抵抗素子２３３が接続される消費オン状態と、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間に抵抗素子２３３が接続されない消費オフ状態とを、モータ１６からの回生電力の発生状況に応じて切り替える。例えば制御回路２４０は、機能モジュールとして、直流−交流変換制御部２４２及び消費制御部２４１を有する。

直流−交流変換制御部２４２は、上記直流−交流変換を行うようにインバータ回路２１４を制御する。より具体的に、直流−交流変換制御部２４２は、所望の電力変換を実行させるように、インバータ回路２１４の複数のスイッチに対しゲート駆動信号を出力する。直流−交流変換制御部２４２は、上記直流−交流変換状態（インバータ回路２１４がモータ１６に接続される状態）の開始に際して、出力電力を漸増させるようにインバータ回路２１４を制御してもよい。

消費制御部２４１は、上記回生電力の発生状況に応じて上記消費オン状態と消費オフ状態とを切り替えるように切替スイッチ２３２を制御する。例えば消費制御部２４１は、上記回生電力の上昇に応じて消費オフ状態を消費オン状態に切り替え、上記回生電力の下降に応じて消費オン状態を消費オフ状態に切り替えるように切替スイッチ２３２を制御する。

具体的に、消費制御部２４１は、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間の直流電圧値に基づいて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替える。例えば消費制御部２４１は、直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間の直流電圧値が所定の閾値を下回っている場合には消費オフ状態を保ち、当該電圧値が当該閾値を超えたときに消費オフ状態を消費オン状態に切り替えるように切替スイッチ２３２を制御する。

なお、切替スイッチ２３２は、上記回生電力の発生状況に応じて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替える限り、どのように構成されていてもよいので、消費制御部２４１は、切替スイッチ２３２の制御に際して必ずしも直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎの間における直流電圧値に基づかなくてよい。例えば消費制御部２４１は、スナバ回路１２０の直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎ間の直流電圧値に基づいて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替えるように切替スイッチ２３２を制御してもよい。また、消費制御部２４１は、回生電力が発生しているか否かに応じて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替えるように切替スイッチ２３２を制御してもよい。回生電力が発生しているか否かは、例えば昇降体１２が上昇しているか下降しているかに基づいて検出可能である。

出力切替部３１は、上記交流−交流変換状態（マトリクスコンバータ回路１１１がモータ１６に接続される状態）と、上記直流−交流変換状態（インバータ回路２１４がモータ１６に接続される状態）とを切り替えられるように、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００とモータ１６との間に設けられている。例えば出力切替部３１は、マトリクスコンバータ装置１００をモータ１６に接続する出力ライン２８Ｕ，２８Ｖ，２８Ｗにそれぞれ設けられた切替スイッチ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗと、インバータ装置２００をモータ１６に接続する出力ライン２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗにそれぞれ設けられた切替スイッチ３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗとを有する。

切替スイッチ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗは、例えば電磁接触器であり、マトリクスコンバータ装置１００とモータ１６との間の電路を開閉する。切替スイッチ３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗは、例えば電磁接触器であり、インバータ装置２００とモータ１６との間の電路を開閉する。

電源切替部４０は、上記通常状態（電力系統２が電力変換部３０の一次側に接続される状態）と、上記非常状態（無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続される状態）とを切り替えるように、電力系統２及び無停電電源装置３と電力変換部３０との間に設けられている。例えば電源切替部４０は、マトリクスコンバータ装置１００を電力系統２に接続する入力ライン２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔにそれぞれ設けられた切替スイッチ４１Ｒ，４１Ｓ，４１Ｔと、インバータ装置２００を無停電電源装置３に接続する非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ，２５Ｔにそれぞれ設けられた切替スイッチ４２Ｒ，４２Ｓ，４２Ｔとを有する。切替スイッチ４１Ｒ，４１Ｓ，４１Ｔは、例えば電磁接触器であり、電力系統２とマトリクスコンバータ装置１００との間の電路を開閉する。切替スイッチ４２Ｒ，４２Ｓ，４２Ｔは、例えば電磁接触器であり、無停電電源装置３とインバータ装置２００との間の電路を開閉する。

電源マネジメント装置３００は、機能モジュールとして、入力切替制御部３１１と、出力切替制御部３１２と、パラメータ転送部３１３と、制動状態切替部３１４とを有する。

入力切替制御部３１１は、電力系統２の状態（例えば停電の発生状態）に応じて上記通常状態及び上記非常状態を切り替えるように電源切替部４０を制御する。例えば入力切替制御部３１１は、通常状態及び非常状態を切り替えるための開閉指令を切替スイッチ４１Ｒ，４１Ｓ，４１Ｔ及び切替スイッチ４２Ｒ，４２Ｓ，４２Ｔに出力する。

出力切替制御部３１２は、電源切替部４０による上記通常状態及び上記非常状態の切り替えに応じて、上記交流−交流変換状態と上記直流−交流変換状態とを切り替えるように出力切替部３１を制御する。例えば出力切替制御部３１２は、交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態を切り替えるための開閉指令を切替スイッチ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ及び切替スイッチ３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗに出力する。

出力切替制御部３１２は、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれも一次側及び二次側の間に接続されない状態（マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれもモータ１６に接続されない状態）を経て、交流−交流変換状態と直流−交流変換状態とを切り替えるように出力切替部３１を制御してもよい。例えば出力切替制御部３１２は、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれも一次側及び二次側の間に接続されない状態を、交流−交流変換状態と直流−交流変換状態との間において、所定期間以上継続させるように出力切替部３１を制御してもよい。当該所定期間は、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００の間における還流電流を実質的にゼロにするように設定されている。

パラメータ転送部３１３は、モータ１６に関するパラメータを、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００の一方側から他方側に転送する。モータ１６に関するパラメータの具体例としては、モータ１６のインダクタンス、抵抗及び制御ゲイン等が挙げられる。例えばパラメータ転送部３１３は、上記パラメータを交流−交流変換制御部１４１及び直流−交流変換制御部２４２の間で転送する。

制動状態切替部３１４は、ブレーキ１７の作動状態及び解除状態を切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。例えば制動状態切替部３１４は、電力変換部３０からモータ１６に電力が供給されていないときにはブレーキ１７を作動させ、電力変換部３０からモータ１６に電力が供給されているときにはブレーキ１７を解除する。

なお、入力切替制御部３１１、出力切替制御部３１２、パラメータ転送部３１３及び制動状態切替部３１４は必ずしも電源マネジメント装置３００に設けられていなくてもよい。例えば、電源切替部４０及び出力切替部３１が互いに連携し、通常状態及び非常状態の切り替えと、交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態の切り替えを自律的に実行するように構成されていてもよい。

また、マトリクスコンバータ装置１００の制御回路１４０及びインバータ装置２００の制御回路２４０の少なくとも一方がパラメータ転送部を備えていてもよい。更に、ブレーキドライバ６０自体がマトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００と連携して制動状態切替部として機能するように構成されていてもよい。

（３）ハードウェア構成の例示
続いて、制御回路１４０，２４０及び電源マネジメント装置３００のハードウェア構成を例示する。

図３に示すように、制御回路１４０は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、ゲート駆動回路１９４と、入出力ポート１９５と、通信ポート１９６とを有する。ストレージ１９３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、制御回路１４０の各機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ１９２は、ストレージ１９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、制御回路１４０の各機能モジュールを構成する。ゲート駆動回路１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、マトリクスコンバータ回路１１１にゲート駆動信号を出力する。入出力ポート１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電圧センサ１１５及び放電スイッチ１３１との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート１９６は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電源マネジメント装置３００との間で情報通信を行う。

図３に示すように、制御回路２４０は、一つ又は複数のプロセッサ２９１と、メモリ２９２と、ストレージ２９３と、ゲート駆動回路２９４と、入出力ポート２９５と、通信ポート２９６とを有する。ストレージ２９３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、制御回路２４０の各機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ２９２は、ストレージ２９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ２９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ２９１は、メモリ２９２と協働して上記プログラムを実行することで、制御回路２４０の各機能モジュールを構成する。ゲート駆動回路２９４は、プロセッサ２９１からの指令に従って、インバータ回路２１４にゲート駆動信号を出力する。入出力ポート２９５は、プロセッサ２９１からの指令に従って、電圧センサ２１５及び切替スイッチ２３２との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート２９６は、プロセッサ２９１からの指令に従って、電源マネジメント装置３００との間で情報通信を行う。

電源マネジメント装置３００は、例えばプログラマブルロジックコントローラ等により構成されており、回路３９０を有する。回路３９０は、一つ又は複数のプロセッサ３９１と、メモリ３９２と、ストレージ３９３と、停電センサ３９４と、入出力ポート３９５と、通信ポート３９６とを有する。ストレージ３９３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、電源マネジメント装置３００の各機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ３９２は、ストレージ３９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ３９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ３９１は、メモリ３９２と協働して上記プログラムを実行することで、電源マネジメント装置３００の各機能モジュールを構成する。停電センサ３９４は、プロセッサ３９１からの指令に従って電力系統２における停電の発生状態を検出する。入出力ポート３９５は、プロセッサ３９１からの指令に従って、ブレーキドライバ６０、電源切替部４０及び出力切替部３１との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート３９６は、プロセッサ３９１からの指令に従って、制御回路１４０，２４０との間で情報通信を行う。

（４）通常状態及び非常状態の切り替え手順
続いて、電力変換方法の一例として、電力変換システム２０による上記通常状態及び非常状態の切り替え手順を説明する。この手順は、上記通常状態と非常状態とを切り替えるように電源切替部４０を制御することと、非常状態において、二次側から一次側への回生電力を消費するように電力消費部５０を制御することと、を含む。また、この手順は、通常状態及び非常状態の切り替えに応じて、上記交流−交流変換状態と直流−交流変換状態とを切り替えるように出力切替部３１を制御すること、を更に含む。

図４に示すように、電力変換システム２０は、まずステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４を順に実行する。ステップＳ０１では、入力切替制御部３１１が、電力系統２における停電の発生を待機する。ステップＳ０２では、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を解除状態から作動状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。ステップＳ０３では、入力切替制御部３１１が、上記通常状態を非常状態に切り替えるように電源切替部４０を制御する。ステップＳ０４では、出力切替制御部３１２が、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００をいずれもモータ１６から遮断するように出力切替部３１を制御する。例えば出力切替制御部３１２は、マトリクスコンバータ装置１００及びモータ１６の間を切替スイッチ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗにより遮断し、インバータ装置２００及びモータ１６の間を切替スイッチ３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗにより遮断するように出力切替部３１を制御する。

次に、電力変換システム２０は、ステップＳ０５，Ｓ０６，Ｓ０７を順に実行する。ステップＳ０５では、出力切替制御部３１２が、上記所定期間の経過を待機する。ステップＳ０６では、出力切替制御部３１２が、マトリクスコンバータ装置１００をモータ１６に接続せず、インバータ装置２００をモータ１６に接続するように出力切替部３１を制御する。例えば出力切替制御部３１２は、マトリクスコンバータ装置１００及びモータ１６の間を切替スイッチ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗにより遮断した状態にて、インバータ装置２００及びモータ１６の間を切替スイッチ３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗにより接続するように出力切替部３１を制御する。ステップＳ０７では、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を作動状態から解除状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。

図５に示すように、電力変換システム２０は、次にステップＳ１１，Ｓ１２を順に実行する。ステップＳ１１では、直流−交流変換制御部２４２が、所定の救出位置までモータ１６により昇降体１２を移動させる救出運転を開始するようにインバータ回路２１４を制御する。ステップＳ１２では、電圧センサ２１５により検出される直流母線２１２Ｐ，２１２Ｎ間の電圧値（以下、「直流母線電圧」という。）が上記閾値を超えているか否かを消費制御部２４１が確認する。

ステップＳ１２において直流母線電圧は閾値を超えていると判定した場合、電力変換システム２０はステップＳ１３を実行し、ステップＳ１２において直流母線電圧は閾値を超えていないと判定した場合、電力変換システム２０はステップＳ１４を実行する。ステップＳ１３では、制御回路２４０が切替スイッチ２３２をオン状態にし、ステップＳ１４では、制御回路２４０が切替スイッチ２３２をオフ状態にする。

次に、電力変換システム２０はステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５では、昇降体１２が上記救出位置に到達したか否かを直流−交流変換制御部２４２が確認する。ステップＳ１５において、昇降体１２が上記救出位置に到達していないと判定した場合、電力変換システム２０は処理をステップＳ１２に戻す。以後、昇降体１２が救出位置に到達するまでは、直流母線電圧に応じた切替スイッチ２３２のオン・オフ切り替えが継続される。ステップＳ１５において、昇降体１２が上記救出位置に到達したと判定した場合、電力変換システム２０はステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６では、直流−交流変換制御部２４２が、上記救出運転を停止するようにインバータ回路２１４を制御する。

図６に示すように、電力変換システム２０は、次にステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を順に実行する。ステップＳ２１では、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を解除状態から作動状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。ステップＳ２２では、入力切替制御部３１１が、電力系統２における停電の解除を待機する。ステップＳ２３では、出力切替制御部３１２が、マトリクスコンバータ装置１００をモータ１６に接続することなく、インバータ装置２００をモータ１６から遮断するように出力切替部３１を制御する。例えば出力切替制御部３１２は、マトリクスコンバータ装置１００及びモータ１６の間を切替スイッチ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗにより遮断した状態を保ちつつ、インバータ装置２００及びモータ１６の間を切替スイッチ３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗにより遮断するように出力切替部３１を制御する。ステップＳ２４では、出力切替制御部３１２が、上記所定期間の経過を待機する。

次に、電力変換システム２０は、ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２７を順に実行する。ステップＳ２５では、入力切替制御部３１１が、上記非常状態を通常状態に切り替えるように電源切替部４０を制御する。ステップＳ２６では、インバータ装置２００をモータ１６に接続することなく、マトリクスコンバータ装置１００をモータ１６に接続するように出力切替部３１を制御する。例えば出力切替制御部３１２は、インバータ装置２００及びモータ１６の間を切替スイッチ３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗにより遮断した状態を保ちつつ、マトリクスコンバータ装置１００及びモータ１６の間を切替スイッチ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗにより接続するように出力切替部３１を制御する。ステップＳ２７では、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を作動状態から解除状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。以上で通常状態及び非常状態の切り替え手順が完了する。電力変換システム２０は以上の手順を繰り返す。

なお、ステップＳ０３と、ステップＳ０４，Ｓ０５，Ｓ０６との前後関係は適宜変更可能である。例えばステップＳ０３をステップＳ０４，Ｓ０５，Ｓ０６のいずれかと同じタイミングで実行してもよいし、ステップＳ０３をステップＳ０６の後に実行してもよい。また、ステップＳ２５，Ｓ２６の前後関係も適宜変更可能であり、ステップＳ２５をステップＳ２６と同じタイミングで実行してもよいし、ステップＳ２５をステップＳ２６の後に実行してもよい。

（５）パラメータの転送手順
続いて、電力変換方法の一例として、マトリクスコンバータ装置１００とインバータ装置２００との間における上記パラメータの転送手順を説明する。図７に示すように、電力変換システム２０は、まずステップＳ３１を実行する。ステップＳ３１では、パラメータ転送部３１３が、インバータ装置２００の入れ替えの有無を確認する。インバータ装置２００の入れ替えは、インバータ装置２００の識別情報等により確認可能である。

ステップＳ３１において、インバータ装置２００の入れ替えはないと判定した場合、電力変換システム２０はステップＳ３２を実行する。ステップＳ３２では、パラメータ転送部３１３が、マトリクスコンバータ装置１００の入れ替えの有無を確認する。マトリクスコンバータ装置１００の入れ替えは、マトリクスコンバータ装置１００の識別情報等に基づいて確認可能である。ステップＳ３２において、マトリクスコンバータ装置１００の入れ替えはないと判定した場合、電力変換システム２０は処理をステップＳ３１に戻す。以後、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００の一方の入れ替えが検出されるまでは、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００の入れ替え有無の確認が繰り返される。

ステップＳ３１において、インバータ装置２００の入れ替えがあると判定した場合、電力変換システム２０はステップＳ３３を実行する。ステップＳ３３では、パラメータ転送部３１３が、マトリクスコンバータ装置１００からインバータ装置２００にパラメータを転送する。ステップＳ３２において、マトリクスコンバータ装置１００の入れ替えがあると判定した場合、電力変換システム２０はステップＳ３４を実行する。ステップＳ３４では、パラメータ転送部３１３が、インバータ装置２００からマトリクスコンバータ装置１００にパラメータを転送する。以上でパラメータの転送手順が完了する。

なお、パラメータの転送は、必ずしもマトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００の入れ替えタイミングで行わなくてよい。例えば、上述した通常状態及び非常状態に際し、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００の両方がモータ１６から遮断されているタイミングでパラメータの転送を実行してもよい。

２．第二実施形態
（１）電力変換システム
第二実施形態に係る電力変換システム２０Ａは、上記通常状態及び上記非常状態のいずれにおいてもマトリクスコンバータ回路１１１により電力変換を行う点で第一実施形態に係る電力変換システム２０と異なる。換言すると、電力変換システム２０Ａの電力変換部３０は、インバータ回路２１４及び出力切替部３１を有していない。一例として、電力変換システム２０Ａにおいても、電力変換部３０及び電力消費部５０は、互いに別体としてユニット化されたマトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００を利用して構成されている。

図８に示すように、電力変換システム２０Ａにおいては、インバータ装置２００の交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗはモータ１６に接続されておらず、マトリクスコンバータ装置１００の二次側端子１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗは切替スイッチ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗを介さずにモータ１６に接続されている。

これにより、インバータ回路２１４は電力変換部３０の構成から外れているので、制御回路２４０は、インバータ回路２１４を駆動しないように構成されている。例えば直流-交流変換制御部２４２は、全てのスイッチをオフ状態に保つようにインバータ回路２１４を制御する。

整流回路２１１、抵抗素子２３３及び切替スイッチ２３２により電力消費部５０を構成するために、電力変換システム２０Ａにおいては、直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎが電力変換部３０の一次側に接続されている。具体的には、直流端子２２３Ｐが非常用入力ライン２７Ｒ，２７Ｓをそれぞれ介して一次側端子１１３Ｒ，１１３Ｓに接続され、直流端子２２３Ｎが非常用入力ライン２７Ｔを介して一次側端子１１３Ｔに接続されている。

電力変換システム２０Ａの電源切替部４０は、上記非常状態において直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎを電力変換部３０の一次側に接続するように構成されている。例えば電源切替部４０は、上記入力ライン２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔにそれぞれ設けられた切替スイッチ４１Ｒ，４１Ｓ，４１Ｔと、上記非常用入力ライン２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔにそれぞれ設けられた切替スイッチ４３Ｒ，４３Ｓ，４３Ｔとを有する。切替スイッチ４１Ｒ，４１Ｓ，４１Ｔは、例えば電磁接触器であり、電力系統２と電力変換部３０との間の電路を開閉する。切替スイッチ４３Ｒ，４３Ｓ，４３Ｔは、例えば電磁接触器であり、電力消費部５０と電力変換部３０との間の電路を開閉する。

制御回路１４０は、上記通常状態においては一次側及び二次側の間で交流−交流変換を行い、上記非常状態においては一次側及び二次側の間で直流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。例えば制御回路１４０は、上記交流-交流変換制御部１４１に代えて電力変換制御部１４３を有する。電力変換制御部１４３は、上記通常状態においては一次側及び二次側の間で交流−交流変換を行い、上記非常状態においては一次側及び二次側の間で直流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。以下、一次側の交流電力及び二次側の交流電力の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御することを「ＡＣ−ＡＣモードの制御」といい、一次側の直流電力及び二次側の交流電力の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御することを「ＤＣ−ＡＣモードの制御」という。

本実施形態においては、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００におけるパラメータ転送は不要であり、また出力切替部３１の制御も不要である。このため電源マネジメント装置３００は、パラメータ転送部３１３及び出力切替制御部３１２を有していない。

インバータ装置２００は、インバータ回路２１４の交流側に接続された交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗをマスクするマスク部材２５０を更に有してもよい。図９は、マスク部材の構造を例示する模式図である。交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗ等を含む各種端子は、端子台２２０に設けられている。端子台２２０の各端子には、ケーブル固定用のビス２２９を装着可能である。マスク部材２５０は、マスク本体２５１と三箇所の挿入部２５２とを有する。マスク本体２５１は、端子台２２０における交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗを覆う板状体である。三箇所の挿入部２５２は、マスク本体２５１から突出し、交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗの孔（ビス２２９の装着用の孔）にそれぞれ挿入される。

（２）通常状態及び非常状態の切り替え手順
続いて、電力変換システム２０Ａによる上記通常状態及び非常状態の切り替え手順を説明する。図１０に示すように、電力変換システム２０Ａは、まずステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５を順に実行する。ステップＳ４１では、ステップＳ０１と同様に、入力切替制御部３１１が電力系統２における停電の発生を待機する。ステップＳ４２では、ステップＳ０２と同様に、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を解除状態から作動状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。ステップＳ４３では、ステップＳ０３と同様に、入力切替制御部３１１が、上記通常状態を非常状態に切り替えるように電源切替部４０を制御する。ステップＳ４４では、入力切替制御部３１１が、上記ＡＣ−ＡＣモードからＤＣ−ＡＣモードへの切り替え指令を電力変換制御部１４３に出力する。これに応じ、電力変換制御部１４３は、マトリクスコンバータ回路１１１の制御モードを上記ＡＣ−ＡＣモードからＤＣ−ＡＣモードに切り替える。ステップＳ４５では、ステップＳ０７と同様に、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を作動状態から解除状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。

図１１に示すように、電力変換システム２０Ａは、次にステップＳ５１，Ｓ５２を実行する。ステップＳ５１では、電力変換制御部１４３が上記救出運転を開始するようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。ステップＳ５２では、ステップＳ１２と同様に、上記直流母線電圧が上記閾値を超えているか否かを消費制御部２４１が確認する。

ステップＳ５２において直流母線電圧は閾値を超えていると判定した場合、電力変換システム２０ＡはステップＳ５３を実行し、ステップＳ５２において直流母線電圧は閾値を超えていないと判定した場合、電力変換システム２０ＡはステップＳ５４を実行する。ステップＳ５３では、ステップＳ１３と同様に制御回路２４０が切替スイッチ２３２をオン状態にし、ステップＳ５４では、ステップＳ１４と同様に制御回路２４０が切替スイッチ２３２をオフ状態にする。

次に、電力変換システム２０はステップＳ５５を実行する。ステップＳ５５では、昇降体１２が上記救出位置に到達したか否かを電力変換制御部１４３が確認する。ステップＳ５５において、昇降体１２が上記救出位置に到達していないと判定した場合、電力変換システム２０Ａは処理をステップＳ５２に戻す。以後、昇降体１２が救出位置に到達するまでは、直流母線電圧に応じた切替スイッチ２３２のオン・オフ切り替えが継続される。

ステップＳ５５において、昇降体１２が上記救出位置に到達したと判定した場合、電力変換システム２０ＡはステップＳ５６を実行する。ステップＳ５６では、電力変換制御部１４３が上記救出運転を停止するようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。

図１２に示すように、電力変換システム２０Ａは、次にステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４，Ｓ６５を順に実行する。ステップＳ６１では、ステップＳ２１と同様に、制動状態切替部３１４がブレーキ１７を解除状態から作動状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。ステップＳ６２では、ステップＳ２２と同様に、入力切替制御部３１１が電力系統２における停電の解除を待機する。ステップＳ６３では、ステップＳ２５と同様に、入力切替制御部３１１が上記非常状態を通常状態に切り替えるように電源切替部４０を制御する。ステップＳ６４では、入力切替制御部３１１が、上記ＤＣ−ＡＣモードからＡＣ−ＡＣモードへの切り替え指令を電力変換制御部１４３に出力する。これに応じ、電力変換制御部１４３は、マトリクスコンバータ回路１１１の制御モードを上記ＤＣ−ＡＣモードからＡＣ−ＡＣモードに切り替える。ステップＳ６５では、ステップＳ２７と同様に、制動状態切替部３１４がブレーキ１７を作動状態から解除状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。以上で通常状態及び非常状態の切り替え手順が完了する。電力変換システム２０は以上の手順を繰り返す。

なお、ステップＳ４３，Ｓ４４との前後関係は適宜変更可能である。また、ステップＳ６３，Ｓ６４の前後関係も適宜変更可能である。

３．第三実施形態
（１）電力変換システム
第三実施形態に係る電力変換システム２０Ｂは、無停電電源装置３及び電力変換部３０の間において電力を直流化することなく回生電力を消費する点で第二実施形態に係る電力変換システム２０Ａと異なる。

図１３に示すように、電力変換システム２０Ｂにおいては、無停電電源装置３からの非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ，２５Ｔが一次側端子１１３Ｒ，１１３Ｓ，１１３Ｔにそれぞれ接続されており、電源切替部４０の切替スイッチ４３Ｒ，４３Ｓ，４３Ｔは非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ，２５Ｔにそれぞれ設けられている。

電力変換システム２０Ｂは、電力消費部５０に代えて電力消費部７０を有する。電力消費部７０は、三つの抵抗素子７１，７２，７３と、消費状態切替部７４とを有する。消費状態切替部７４は、無停電電源装置３からの交流電力の相間に抵抗素子７１，７２，７３が接続される消費オン状態と、相間に抵抗素子７１，７２，７３が接続されない消費オフ状態とを、上記回生電力の発生状況に応じて切り替える。消費状態切替部７４は、切替スイッチ７５，７６，７７を含む。切替スイッチ７５は、非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ間において抵抗素子７１と直列に接続される。切替スイッチ７６は、非常用入力ライン２５Ｓ，２５Ｔ間において抵抗素子７１と直列に接続される。切替スイッチ７７は、非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｔ間において抵抗素子７３と直列に接続される。

消費状態切替部７４は、電力変換部３０の二次側からの回生電力の発生状況に応じて、切替スイッチ７５，７６，７７のオン・オフを切り替える。例えば消費状態切替部７４は、上記回生電力の上昇に応じて切替スイッチ７５，７６，７７をオン状態に切り替え、上記回生電力の下降に応じて切替スイッチ７５，７６，７７をオフ状態に切り替える。

より具体的に、消費状態切替部７４は、スナバ回路１２０の直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎ間の直流電圧値に基づいて切替スイッチ７５，７６，７７のオン・オフを切り替える。例えば消費状態切替部７４は、電圧センサ１１５により検出される直流電圧値が所定の閾値を下回っている場合には切替スイッチ７５，７６，７７をオフ状態に保ち、当該直流電圧値が当該閾値を超えたときに切替スイッチ７５，７６，７７をオン状態に切り替える。

なお、消費状態切替部７４は、上記回生電力の発生状況に応じて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替える限り、どのように構成されていてもよいので、消費オン状態と消費オフ状態との切り替えに際して必ずしも直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間の直流電圧値に基づかなくてよい。例えば消費状態切替部７４は、回生電力が発生しているか否かに応じて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替えてもよい。上述したように、回生電力が発生しているか否かは、例えば昇降体１２が上昇しているか下降しているかに基づいて検出可能である。

電力変換システム２０Ｂにおいては、無停電電源装置３と電力変換部３０との間において電力を直流化する必要はない。このため、制御回路１４０は、上記非常状態においても一次側及び二次側の間で交流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。すなわち制御回路１４０は、上記電力変換制御部１４３に代えて上記交流−交流変換制御部１４１を有する。

（２）電力変換方法
続いて、電力変換システム２０Ｂによる上記通常状態及び非常状態の切り替え手順を説明する。図１４に示すように、電力変換システム２０Ｂは、まずステップＳ７１，Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４を順に実行する。ステップＳ７１では、ステップＳ０１と同様に、入力切替制御部３１１が電力系統２における停電の発生を待機する。ステップＳ７２では、ステップＳ０２と同様に、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を解除状態から作動状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。ステップＳ７３では、ステップＳ０３と同様に、入力切替制御部３１１が、上記通常状態を非常状態に切り替えるように電源切替部４０を制御する。ステップＳ７４では、ステップＳ０７と同様に、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を作動状態から解除状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。

次に、電力変換システム２０Ｂは、ステップＳ８１，Ｓ８２を実行する。ステップＳ８１では、ステップＳ５１と同様に、電力変換制御部１４３が上記救出運転を開始するようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。ステップＳ８２では、電圧センサ１１５により検出される直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎ間の電圧値（以下、「直流母線電圧」という。）が上記閾値を超えているか否かを消費状態切替部７４が確認する。

ステップＳ８２において直流母線電圧は閾値を超えていると判定した場合、電力変換システム２０ＢはステップＳ８３を実行し、ステップＳ８２において直流母線電圧は閾値を超えていないと判定した場合、電力変換システム２０ＢはステップＳ８４を実行する。ステップＳ８３では、消費状態切替部７４が切替スイッチ７５，７６，７７をオン状態にし、ステップＳ８４では、消費状態切替部７４が切替スイッチ７５，７６，７７をオフ状態にする。

次に、電力変換システム２０ＢはステップＳ８５を実行する。ステップＳ８５では、昇降体１２が上記救出位置に到達したか否かを電力変換制御部１４３が確認する。ステップＳ８５において、昇降体１２が上記救出位置に到達していないと判定した場合、電力変換システム２０Ｂは処理をステップＳ８２に戻す。以後、昇降体１２が救出位置に到達するまでは、直流母線電圧に応じた切替スイッチ７５，７６，７７のオン・オフ切り替えが継続される。

ステップＳ８５において、昇降体１２が上記救出位置に到達したと判定した場合、電力変換システム２０ＢはステップＳ８６を実行する。ステップＳ８６では、電力変換制御部１４３が、上記救出運転を停止するようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。

図１５に示すように、電力変換システム２０Ｂは、次にステップＳ９１，Ｓ９２，Ｓ９３，Ｓ９４を順に実行する。ステップＳ９１では、ステップＳ２１と同様に、制動状態切替部３１４がブレーキ１７を解除状態から作動状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。ステップＳ９２では、ステップＳ２２と同様に、入力切替制御部３１１が電力系統２における停電の解除を待機する。ステップＳ９３では、ステップＳ２５と同様に、入力切替制御部３１１が上記非常状態を通常状態に切り替えるように電源切替部４０を制御する。ステップＳ９４では、ステップＳ２７と同様に、制動状態切替部３１４がブレーキ１７を作動状態から解除状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。以上で通常状態及び非常状態の切り替え手順が完了する。電力変換システム２０Ｂは以上の手順を繰り返す。

４．第四実施形態
（１）電力変換システム
第四実施形態に係る電力変換システム２０Ｃは、電力変換部３０を無停電電源装置３から切り離して回生電力を消費する点で第二実施形態に係る電力変換システム２０Ａと異なる。図１６に示すように、電力変換システム２０Ｃにおいては、無停電電源装置３からの非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ，２５Ｔが一次側端子１１３Ｒ，１１３Ｓ，１１３Ｔにそれぞれ接続されており、電源切替部４０の切替スイッチ４３Ｒ，４３Ｓ，４３Ｔは非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ，２５Ｔにそれぞれ設けられている。

電力変換システム２０Ｃは、電力消費部５０に代えて電力消費部８０を有する。電力消費部８０は、抵抗素子８１と、消費ライン８２Ｒ，８２Ｓ，８２Ｔと、消費状態切替部８４とを有する。消費ライン８２Ｒ，８２Ｓは、分岐点８３Ｒ，８３Ｓにおいて非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓからそれぞれ分岐して抵抗素子８１の一端側に接続されている。消費ライン８２Ｔは、分岐点８３Ｔにおいて非常用入力ライン２５Ｔから分岐して抵抗素子８１の他端側に接続されている。

消費状態切替部８４は、抵抗素子８１が電力変換部３０の一次側に接続され、無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続されない消費オン状態と、抵抗素子８１が電力変換部３０に接続されず、無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続される消費オフ状態とを、上記回生電力の発生状況に応じて切り替える。例えば消費状態切替部８４は、切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔと、切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔとを含む。切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔは、無停電電源装置３と分岐点８３Ｒ，８３Ｓ，８３Ｔとの間において、非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ，２５Ｔにそれぞれ設けられている。切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔは、消費ライン８２Ｒ，８２Ｓ，８２Ｔにそれぞれ設けられている。

消費状態切替部８４は、電力変換部３０の二次側からの回生電力の発生状況に応じて、切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔ及び切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔのオン・オフを切り替える。消費状態切替部８４は、上記回生電力の上昇に応じて切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔをオフ状態に切り替え、切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔをオン状態に切り替える。また、消費状態切替部８４は、上記回生電力の下降に応じて切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔをオン状態に切り替え、切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔをオフ状態に切り替える。

より具体的に、消費状態切替部８４は、スナバ回路１２０の直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎ間の直流電圧値に基づいて切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔ及び切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔのオン・オフを切り替える。例えば消費状態切替部８４は、電圧センサ１１５により検出される直流電圧値が所定の閾値を下回っている場合には切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔをオン状態に保って切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔをオフ状態に保つ。そして消費状態切替部８４は、当該直流電圧値が当該閾値を超えたときに切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔをオフ状態に切り替え、切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔをオン状態に切り替える。

なお、消費状態切替部８４は、上記回生電力の発生状況に応じて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替える限り、どのように構成されていてもよいので、消費オン状態と消費オフ状態との切り替えに際して必ずしも直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎの間の直流電圧値に基づかなくてよい。例えば消費状態切替部８４は、回生電力が発生しているか否かに応じて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替えてもよい。上述したように、回生電力が発生しているか否かは、例えば昇降体１２が上昇しているか下降しているかに基づいて検出可能である。

以上の構成によれば、消費オン状態において非常用入力ライン２５Ｒ，２５Ｓ間が短絡することとなる。そこで、電力変換部３０の制御回路１４０（電力変換制御部１４３）は、通常状態及び消費オフ状態においてはＡＣ−ＡＣモードの制御を行い、消費オン状態においてはＤＣ−ＡＣモードの制御を行う。
（２）電力変換方法
続いて、電力変換システム２０Ｃによる上記通常状態及び非常状態の切り替え手順を説明する。図１７に示すように、電力変換システム２０Ｃは、まずステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４を順に実行する。ステップＳ１０１では、ステップＳ０１と同様に、入力切替制御部３１１が電力系統２における停電の発生を待機する。ステップＳ１０２では、ステップＳ０２と同様に、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を解除状態から作動状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。ステップＳ１０３では、ステップＳ０３と同様に、入力切替制御部３１１が、上記通常状態を非常状態に切り替えるように電源切替部４０を制御する。ステップＳ１０４では、ステップＳ０７と同様に、制動状態切替部３１４が、ブレーキ１７を作動状態から解除状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。

図１８に示すように、電力変換システム２０Ｃは、次にステップＳ１１１，Ｓ１１２を実行する。ステップＳ１１１では、ステップＳ５１と同様に、電力変換制御部１４３が上記救出運転を開始するようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。ステップＳ１１２では、電圧センサ１１５により検出される直流母線１２３Ｐ，１２３Ｎ間の電圧値（以下、「直流母線電圧」という。）が上記閾値を超えているか否かを電力変換制御部１４３が確認する。

ステップＳ１１２において直流母線電圧は閾値を超えていると判定した場合、電力変換システム２０ＣはステップＳ１１３，Ｓ１１４を順に実行し、ステップＳ１１２において直流母線電圧は閾値を超えていないと判定した場合、電力変換システム２０ＣはステップＳ１１５，Ｓ１１６を実行する。ステップＳ１１３では、電力変換制御部１４３が、マトリクスコンバータ回路１１１の制御モードを上記ＤＣ−ＡＣモードにする。ステップＳ１１４では、電力変換制御部１４３が、消費オン状態の指令を消費状態切替部８４に出力する。これに応じ、消費状態切替部８４は、切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔをオフ状態にし、切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔをオン状態にする。ステップＳ１１５では、電力変換制御部１４３が、消費オフ状態の指令を消費状態切替部８４に出力する。これに応じ、消費状態切替部８４は、切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔをオン状態にし、切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔをオフ状態にする。ステップＳ１１６では、電力変換制御部１４３が、マトリクスコンバータ回路１１１の制御モードを上記ＡＣ−ＡＣモードにする。

次に、電力変換システム２０ＣはステップＳ１１７を実行する。ステップＳ１１７では、昇降体１２が上記救出位置に到達したか否かを電力変換制御部１４３が確認する。ステップＳ１１７において、昇降体１２が上記救出位置に到達していないと判定した場合、電力変換システム２０Ｃは処理をステップＳ１１２に戻す。以後、昇降体１２が救出位置に到達するまでは、直流母線電圧に応じたマトリクスコンバータ回路１１１の制御モードの切り替えと、切替スイッチ８５Ｒ，８５Ｓ，８５Ｔ及び切替スイッチ８６Ｒ，８６Ｓ，８６Ｔのオン・オフ切り替えとが継続される。

ステップＳ１１７において、昇降体１２が上記救出位置に到達したと判定した場合、電力変換システム２０ＣはステップＳ１１８を実行する。ステップＳ１１８では、電力変換制御部１４３が、上記救出運転を停止するようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する。

図１９に示すように、電力変換システム２０Ｃは、次にステップＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２３，Ｓ１２４を順に実行する。ステップＳ１２１では、ステップＳ２１と同様に、制動状態切替部３１４がブレーキ１７を解除状態から作動状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。ステップＳ１２２では、ステップＳ２２と同様に、入力切替制御部３１１が電力系統２における停電の解除を待機する。ステップＳ１２３では、ステップＳ２５と同様に、入力切替制御部３１１が上記非常状態を通常状態に切り替えるように電源切替部４０を制御する。ステップＳ１２４では、ステップＳ２７と同様に、制動状態切替部３１４がブレーキ１７を作動状態から解除状態に切り替えるようにブレーキドライバ６０を制御する。以上で通常状態及び非常状態の切り替え手順が完了する。電力変換システム２０Ｃは以上の手順を繰り返す。

５．実施形態の効果
以上に説明したように、電力変換システム２０は、マトリクスコンバータ回路１１１を有し、当該マトリクスコンバータ回路１１１により一次側の交流電力及び二次側の交流電力の間で双方向の電力変換を行う電力変換部３０と、電力系統２が電力変換部３０の一次側に接続される通常状態と、非常用の無停電電源装置３が電力変換部の一次側に接続される非常状態とを切り替える電源切替部と、無停電電源装置３及び電力変換部３０の間に接続され、二次側から一次側への回生電力を消費する電力消費部５０と、を備える。

非常用の無停電電源装置３は、非常用の蓄電を行うために、電力系統に電力を戻すルートを有しない。無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続される場合、二次側から一次側への回生電力によって無停電電源装置３に過電圧が生じる可能性がある。これに対し、本電力変換システムは、無停電電源装置３及び電力変換部３０の間に接続され、二次側から一次側への回生電力を消費する電力消費部５０を有する。これにより、無停電電源装置３自体、又は無停電電源装置３を介して接続される他の装置が保護されるので、無停電電源装置３を非常用電源として利用することが可能となる。したがって、非常時の電源を確保し易い。

電力消費部は、無停電電源装置３からの交流電力を直流電力に変換して電力変換部３０側に出力する整流回路２１１と、電力消費用の抵抗素子２３３と、整流回路２１１により生成された直流電力の正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３が接続される消費オン状態と、正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３が接続されない消費オフ状態とを、回生電力の発生状況に応じて切り替える切替スイッチ２３２と、を有してもよい。この場合、抵抗素子２３３の配置箇所における電力を直流化することにより、電力消費用の構成を簡素化することができる。例えば、三相交流電力を、直流化することなく消費するためには、各相と中性点との間、又は各相間に電力消費部を設ける必要がある。これに対し、電力消費部５０における電力を直流にすることで、直流電力の正極側及び負極側の間にて回生電力をまとめて消費することができる。

切替スイッチ２３２は、正極側及び負極側の間の直流電圧値に基づいて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替えてもよい。この場合、抵抗素子２３３の近傍において回生電力の発生状況が検出されるので、回生電力の発生状況に応じて消費オン状態及び消費オフ状態を迅速に切り替えることができる。

電力変換部３０は、通常状態においては一次側及び二次側の間で交流−交流変換を行い、非常状態においては一次側及び二次側の間で直流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する電力変換制御部１４３を更に有していてもよい。この場合、整流回路により生成された直流電力を再度交流化することなく電力変換部に入力可能である。このため、システム構成の簡素化を図ることができる。

電力変換システム２０は、整流回路２１１と、切替スイッチ２３２と、整流回路２１１により生成された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路２１４と、を有するインバータ装置２００を備えていてもよい。インバータ装置２００のハードウェアの流用により、電力消費部５０を容易に構成することができる。

インバータ装置２００は、インバータ回路２１４の直流側に接続された直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎを有し、電源切替部４０は、非常状態において直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎを電力変換部３０の一次側に接続してもよい。この場合、インバータ装置２００の直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎを電力変換部３０の一次側への接続用に利用することで、電力消費部５０を更に容易に構成することができる。

インバータ装置２００は、インバータ回路２１４の交流側に接続された交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗと、交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗをマスクするマスク部材２５０とを更に有していてもよい。この場合、例えば交流端子２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗを電力変換部３０の一次側に接続するような誤配線の発生を抑制することができる。

電力変換部３０は、交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路１１１と、直流−交流変換用のインバータ回路２１４と、通常状態及び非常状態の切り替えに応じて、一次側及び二次側の間にマトリクスコンバータ回路１１１が接続される交流−交流変換状態と、一次側及び二次側の間にインバータ回路が接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部３１と、を有していてもよい。この場合、非常状態においては一次側及び二次側の間にインバータ回路２１４が接続されるので、整流回路２１１により生成された直流電力を再度交流化することなく電力変換部３０に入力可能である。このため、システム構成の簡素化を図ることができる。

電力変換システム２０は、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれも一次側及び二次側の間に接続されない状態を経て、交流−交流変換状態と直流−交流変換状態とを切り替えるように出力切替部３１を制御する出力切替制御部３１２を更に備えていてもよい。この場合、同一の負荷に対してマトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４の両方が電力を供給することに起因する過電流異常等の発生を抑制することができる。

電力変換システム２０は、マトリクスコンバータ回路１１１と、交流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する交流−交流変換制御部１４１とを有するマトリクスコンバータ装置１００と、整流回路２１１と、消費制御部２４１と、インバータ回路２１４と、直流−交流変換を行うようにインバータ回路２１４を制御する直流−交流変換制御部２４２とを有するインバータ装置２００と、を備えていてもよい。この場合、既存のインバータ装置２００及びマトリクスコンバータ装置１００のハードウェアの流用により、上記電力変換システムを容易に構成することができる。

直流−交流変換制御部２４２は、直流−交流変換状態の開始に際して、出力電力を漸増させるようにインバータ回路２１４を制御してもよい。この場合、マトリクスコンバータ回路１１１が供給していた交流電力と、インバータ回路２１４が供給を開始する交流電力との間の位相ずれに起因する出力電力の急変を抑制することができる。

電力変換システム２０は、電力変換部３０の二次側に接続される負荷に関するパラメータを、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００の一方側から他方側に転送するパラメータ転送部３１３を更に備えていてもよい。この場合、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００のいずれかの交換等に際してパラメータの再設定が不要となるので、使い勝手が向上する。

電力消費部７０は、電力消費用の抵抗素子７１，７２，７３と、無停電電源装置３からの交流電力の相間に抵抗素子７１，７２，７３が接続される消費オン状態と、相間に抵抗素子７１，７２，７３が接続されない消費オフ状態とを、回生電力の発生状況に応じて切り替える消費状態切替部７４と、を有していてもよい。この場合、回生電力を交流電力の相間で消費させることにより、無停電電源装置３からの交流電力の直流化を不要とし、電力消費部７０の構成を簡素化することができる。

電力変換部３０は、マトリクスコンバータ回路１１１と、一次側及び二次側の間で交流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する制御回路１４０と、回生電力を直流化する整流回路１２２を含むスナバ回路１２０と、を有し、消費制御部２４１は、スナバ回路１２０の直流電圧値に基づいて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替えてもよい。この場合、電力変換部３０のスナバ回路１２０を利用することで、消費オン状態及び消費オフ状態の切り替えタイミングを容易に検出することができる。

電力消費部７０は、電力消費用の抵抗素子７１，７２，７３と、抵抗素子７１，７２，７３が電力変換部３０の一次側に接続され、無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続されない消費オン状態と、抵抗素子７１，７２，７３が電力変換部３０に接続されず、無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続される消費オフ状態とを、回生電力の発生状況に応じて切り替える消費状態切替部７４と、を有していてもよい。この場合、消費オン状態及び消費オフ状態の切り替えにより、回生電力をより確実に抵抗素子７１，７２，７３に導くことができる。

電力変換部３０は、マトリクスコンバータ回路１１１と、通常状態及び消費オフ状態においては一次側及び二次側の間で交流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御し、消費オン状態においては一次側及び二次側の間で直流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ１１１回路を制御する制御回路１４０と、を有していてもよい。この場合、回生電力を直流化して抵抗素子８１に導くことで、電力消費用の構成を簡素化することができる。

昇降システム１は、マトリクスコンバータ回路１１１を有し、当該マトリクスコンバータ回路１１１により一次側の交流電力及び二次側の交流電力の間で双方向の電力変換を行う電力変換部３０と、電力系統２が電力変換部３０の一次側に接続される通常状態と、非常用の無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続される非常状態とを切り替える電源切替部４０と、無停電電源装置３及び電力変換部３０の間に接続され、二次側から一次側への回生電力を消費する電力消費部５０と、電力変換部３０の二次側に接続されたモータ１６と、モータ１６の動力によって昇降する昇降体１２と、を備える。この昇降システム１は、上述した電力変換システム２０を備えることにより、非常時におけるモータ１６の駆動電力を確保し易い。このため、非常時の昇降体１２の救出運転をより確実に遂行することができる。

昇降システム１は、昇降体１２に対して制動力を付与するブレーキ１７と、ブレーキ１７の作動状態及び解除状態を切り替える制動状態切替部３１４と、を更に備え、電力変換部３０は、交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路１１１と、直流−交流変換用のインバータ回路２１４と、通常状態及び非常状態の切り替えに応じて、一次側及び二次側の間にマトリクスコンバータ回路１１１が接続される交流−交流変換状態と、一次側及び二次側の間にインバータ回路２１４が接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部３１と、を有し、出力切替部３１は、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれも一次側及び二次側の間に接続されない状態を経て、交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態を切り替え、制動状態切替部３１４は、電力変換部３０からモータ１６に電力が供給されていないときにはブレーキ１７を作動させ、電力変換部３０からモータ１６に電力が供給されているときにはブレーキ１７を解除してもよい。この場合、モータ１６に対してマトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４の両方が電力を供給することに起因する過電流異常等の発生を抑制することができる。これにより、非常時におけるモータ１６の駆動電力をより確保し易い。また、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれも一次側及び二次側の間に接続されない状態においてはブレーキ１７が作動するので、当該状態における昇降体１２の落下も防止される。したがって、非常時の昇降体１２の救出運転をより確実に遂行することができる。

電力変換システム２０は、交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路１１１と、直流−交流変換用のインバータ回路２１４とを有し、一次側及び二次側の間で双方向の電力変換を行う電力変換部３０と、電力系統２が電力変換部３０の一次側に接続される通常状態と、電力系統２とは別の無停電電源装置３が電力変換部３０の一次側に接続される非常状態とを切り替える電源切替部４０と、通常状態及び非常状態の切り替えに応じて、一次側及び二次側の間にマトリクスコンバータ回路１１１が接続される交流−交流変換状態と、一次側及び二次側の間にインバータ回路２１４が接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部３１と、を備える。

この場合、交流−交流変換状態においては電力系統２及びモータ１６の間にマトリクスコンバータ回路１１１を接続することにより、モータ１６の回生電力を電力系統２に戻して有効活用することができる。直流−交流変換状態においては無停電電源装置３及びモータ１６の間にインバータ回路２１４を接続することにより、モータ１６の回生電力をインバータ回路２１４及び無停電電源装置３の間で直流化することができる。これにより、インバータ回路２１４及び無停電電源装置３の間における電圧制御が容易になるので、回生電力に起因する無停電電源装置３への過電圧の印加を抑制し易い。したがって、モータ１６の回生電力の有効活用と、非常時におけるモータ１６への電力供給との両立を図るのに有効である。

電力変換システム２０は、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれも一次側及び二次側の間に接続されない状態を経て、交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態を切り替えるように出力切替部３１を制御する出力切替制御部３１２を更に備えていてもよい。この場合、同一の負荷に対してマトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４の両方が電力を供給することに起因する過電流異常等の発生を抑制することができる。

電力変換システム２０は、マトリクスコンバータ回路１１１と、交流−交流変換を行うようにマトリクスコンバータ回路１１１を制御する交流−交流変換制御部１４１とを有するマトリクスコンバータ装置１００と、インバータ回路２１４と、直流−交流変換を行うようにインバータ回路２１４を制御する直流−交流変換制御部２４２とを有するインバータ装置２００と、を備えていてもよい。この場合、既存のインバータ装置２００及びマトリクスコンバータ装置１００のハードウェアの流用により、上記電力変換システム２０を容易に構成することができる。

直流−交流変換制御部２４２は、直流−交流変換状態の開始に際して、出力電力を漸増させるようにインバータ回路２１４を制御してもよい。この場合、マトリクスコンバータ回路１１１が供給していた交流電力と、インバータ回路２１４が供給を開始する交流電力との間の位相ずれに起因する出力電力の急変を抑制することができる。

電力変換システム２０は、電力変換部３０の二次側に接続されるモータ１６に関するパラメータを、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００の一方側から他方側に転送するパラメータ転送部３１３を更に備えていてもよい。この場合、マトリクスコンバータ装置１００及びインバータ装置２００のいずれかの交換等に際してパラメータの再設定が不要となるので、使い勝手が向上する。

電力変換システム２０は、無停電電源装置３とインバータ回路２１４との間に接続され、電力変換部３０の二次側に接続されるモータ１６からの回生電力を消費する電力消費部５０を更に備えていてもよい。この場合、無停電電源装置３及びインバータ回路２１４の間において直流電力の正極側及び負極側の間に電力消費部５０を設けることが可能となるので、電力消費用の構成の簡素化が可能となる。

電力消費部５０は、電力消費用の抵抗素子２３３と、無停電電源装置３とインバータ回路２１４との間における直流電力の正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３が接続される消費オン状態と、正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３が接続されない消費オフ状態とを、回生電力の発生状況に応じて切り替える切替スイッチ２３２と、を有していてもよい。この場合、正極側及び負極側の間に抵抗素子２３３及び切替スイッチ２３２を配置した簡素な構成で無停電電源装置３への過電圧の印加を抑制することができる。

切替スイッチ２３２は、正極側及び負極側の間の直流電圧値に基づいて消費オン状態と消費オフ状態とを切り替えてもよい。この場合、抵抗素子２３３の近傍において回生電力の発生状況が検出されるので、回生電力の発生状況に応じて消費オン状態及び消費オフ状態を迅速に切り替えることができる。

昇降システム１は、モータ１６と、モータ１６の動力によって昇降する昇降体１２と、電力系統２と、モータ１６との間で電力変換を行うマトリクスコンバータ回路１１１と、電力系統２とは別の無停電電源装置３と、モータ１６との間で電力変換を行うインバータ回路２１４と、マトリクスコンバータ回路１１１がモータ１６に接続される交流−交流変換状態と、インバータ回路２１４がモータ１６に接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部３１と、を備えていてもよい。この昇降システム１は、上述した電力変換システム２０を備えることにより、通常時におけるモータ１６の回生電力の有効活用と、非常時における昇降体１２の救出運転の遂行との両立を図るのに有効である。

昇降システム１は、昇降体１２に対して制動力を付与するブレーキ１７と、ブレーキ１７の作動状態及び解除状態を切り替える制動状態切替部３１４と、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれもモータ１６に接続されない状態を経て、交流−交流変換状態及び直流−交流変換状態を切り替える出力切替制御部３１２と、を更に備え、制動状態切替部３１４は、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれからもモータ１６に電力が供給されていないときにはブレーキ１７を作動させ、マトリクスコンバータ回路１１１又はインバータ回路２１４からモータ１６に電力が供給されているときにはブレーキ１７を解除してもよい。この場合、電動機に対してマトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４の両方が電力を供給することに起因する過電流異常等の発生を抑制することができる。これにより、非常時におけるモータ１６の駆動電力をより確保し易い。また、マトリクスコンバータ回路１１１及びインバータ回路２１４のいずれも一次側及び二次側の間に接続されない状態においてはブレーキ１７が作動するので、当該状態における昇降体１２の落下も防止される。したがって、非常時における昇降体１２の救出運転をより確実に遂行することができる。

なお、第一実施形態において、非常用電源は直流電源であってもよい。図２０の電力変換システム２０Ｄは、第一実施形態の無停電電源装置３を直流のバッテリー４に置き換えたものである。バッテリー４の二次側（出力側）の正極及び負極は、非常用入力ライン２６Ｐ，２６Ｎによってマトリクスコンバータ装置１００の直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎにそれぞれ接続されている。電力変換システム２０Ｄの電源切替部４０は、切替スイッチ４３Ｒ，４３Ｓ，４３Ｔに代えて、非常用入力ライン２６Ｐ，２６Ｎにそれぞれ設けられた切替スイッチ４４Ｐ，４４Ｎを有している。電源切替部４０は、上記非常状態においてバッテリー４を直流端子２２３Ｐ，２２３Ｎに接続する。このような構成によれば、インバータ装置の直流端子を電力変換部の一次側への接続用に利用することで、電力消費部を更に容易に構成することができる。

電力変換システム２０Ｄのインバータ装置２００は、交流端子２２１Ｒ，２２１Ｓ，２２１Ｔをマスクするマスク部材２６０を更に有してもよい。図２１は、マスク部材の構造を例示する模式図である。マスク部材２６０は、マスク部材２５０と同様に、マスク本体２６１と三箇所の挿入部２６２とを有する。マスク本体２６１は、端子台２２０における交流端子２２１Ｒ，２２１Ｓ，２２１Ｔを覆う板状体である。三箇所の挿入部２６２は、マスク本体２６１から突出し、交流端子２２１Ｒ，２２１Ｓ，２２１Ｔの孔（ビス２２９の装着用の孔）にそれぞれ挿入される。このような構成によれば、例えば交流端子を電力変換部の一次側に接続するような誤配線の発生を抑制することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

上述した実施形態では昇降システムの一例としてエレベータシステムを示したが、電力変換システム２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの構成は、昇降体、電動機及びブレーキを備える限りいかなる昇降システムにも適用可能である。例えば昇降システムは建設作業用等のクレーンシステムであってもよい。

本開示に係る電力変換システム、及び電力変換方法は、例えば昇降システムに利用可能である。

１…昇降システム、２…電力系統（第一交流電源、交流電源）、３…無停電電源装置（第二交流電源、非常用電源）、１２…昇降体、１６…モータ（電動機、交流型の負荷）、１７…ブレーキ、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…電力変換システム、３０…電力変換部、３１…出力切替部、４０…電源切替部、５０，７０，８０…電力消費部、７１，７２，７３，８１…抵抗素子、７４…消費状態切替部、１００…マトリクスコンバータ装置、１１１…マトリクスコンバータ回路、１２０…スナバ回路、１２２…整流回路、１４０…制御回路、１４３…電力変換制御部、２００…インバータ装置、２１１…整流回路、２１４…インバータ回路、２２２Ｕ，２２２Ｖ，２２２Ｗ…交流端子、２２３Ｐ，２２３Ｎ…直流端子、２３２…切替スイッチ（消費状態切替部）、２３３…抵抗素子、２４１…消費制御部、２４２…直流−交流変換制御部、２５０，２６０…マスク部材、３１２…出力切替制御部、３１３…パラメータ転送部、３１４…制動状態切替部。

Claims (12)

1. 交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路と、直流−交流変換用のインバータ回路とを有し、一次側及び二次側の間で双方向の電力変換を行う電力変換部と、
   交流電源が前記電力変換部の前記一次側に接続される通常状態と、前記交流電源とは別の非常用電源が前記電力変換部の前記一次側に接続される非常状態とを切り替える電源切替部と、
   前記通常状態及び前記非常状態の切り替えに応じて、前記一次側及び前記二次側の間に前記マトリクスコンバータ回路が接続される交流−交流変換状態と、前記一次側及び前記二次側の間に前記インバータ回路が接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部と、
   前記二次側に接続される電動機の動力によって昇降する昇降体に対して制動力を付与するブレーキの作動状態及び解除状態を切り替える制動状態切替部と、
   前記マトリクスコンバータ回路及び前記インバータ回路のいずれも前記一次側及び前記二次側の間に接続されない状態を経て、前記交流−交流変換状態及び前記直流−交流変換状態を切り替えるように前記出力切替部を制御する出力切替制御部と、を備え、
   前記制動状態切替部は、前記マトリクスコンバータ回路及び前記インバータ回路のいずれからも前記電動機に電力が供給されていないときには前記ブレーキを作動させ、前記マトリクスコンバータ回路又は前記インバータ回路から前記電動機に電力が供給されているときには前記ブレーキを解除する電力変換システム。
2. 前記マトリクスコンバータ回路と、交流−交流変換を行うように前記マトリクスコンバータ回路を制御する交流−交流変換制御部とを有するマトリクスコンバータ装置と、
   前記インバータ回路と、直流−交流変換を行うようにインバータ回路を制御する直流−交流変換制御部とを有するインバータ装置と、を備える請求項１記載の電力変換システム。
3. 前記直流−交流変換制御部は、前記直流−交流変換状態の開始に際して、出力電力を漸増させるように前記インバータ回路を制御する、請求項２記載の電力変換システム。
4. 前記電力変換部の前記二次側に接続される負荷に関するパラメータを、前記マトリクスコンバータ装置及び前記インバータ装置の一方側から他方側に転送するパラメータ転送部を更に備える、請求項２又は３記載の電力変換システム。
5. 前記インバータ装置は、前記インバータ回路の直流側に接続された直流端子を有し、
   前記非常用電源は直流電源であり、
   前記電源切替部は、前記非常状態において前記非常用電源を前記直流端子に接続する、請求項２〜４のいずれか一項記載の電力変換システム。
6. 前記インバータ装置は、
   交流端子と、
   前記交流端子と前記インバータ回路の直流側との間に接続された整流回路と、
   前記交流端子をマスクするマスク部材とを更に有する、請求項５記載の電力変換システム。
7. 前記非常用電源と前記インバータ回路との間に接続され、前記電力変換部の前記二次側に接続される負荷からの回生電力を消費する電力消費部を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項記載の電力変換システム。
8. 前記電力消費部は、
   電力消費用の抵抗素子と、
   非常用電源とインバータ回路との間における直流電力の正極側及び負極側の間に前記抵抗素子が接続される消費オン状態と、前記正極側及び前記負極側の間に前記抵抗素子が接続されない消費オフ状態とを、前記回生電力の発生状況に応じて切り替える消費状態切替部と、を有する、請求項７記載の電力変換システム。
9. 前記消費状態切替部は、前記正極側及び前記負極側の間の直流電圧値に基づいて前記消費オン状態と前記消費オフ状態とを切り替える、請求項８記載の電力変換システム。
10. 交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路と、直流−交流変換用のインバータ回路とを有し、一次側及び二次側の間で双方向の電力変換を行う電力変換部と、
    交流電源が前記電力変換部の前記一次側に接続される通常状態と、前記交流電源とは別の非常用電源が前記電力変換部の前記一次側に接続される非常状態とを切り替える電源切替部と、
    前記通常状態及び前記非常状態の切り替えに応じて、前記一次側及び前記二次側の間に前記マトリクスコンバータ回路が接続される交流−交流変換状態と、前記一次側及び前記二次側の間に前記インバータ回路が接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部と、
    前記マトリクスコンバータ回路と、交流−交流変換を行うように前記マトリクスコンバータ回路を制御する交流−交流変換制御部とを有するマトリクスコンバータ装置と、
    前記インバータ回路と、直流−交流変換を行うようにインバータ回路を制御する直流−交流変換制御部とを有するインバータ装置と、
    前記電力変換部の前記二次側に接続される負荷に関するパラメータを、前記マトリクスコンバータ装置及び前記インバータ装置の一方側から他方側に転送するパラメータ転送部と、を備える電力変換システム。
11. 電動機と、
    前記電動機の動力によって昇降する昇降体と、
    交流電源と、前記電動機との間で電力変換を行うマトリクスコンバータ回路と、
    前記交流電源とは別の非常用電源と、前記電動機との間で電力変換を行うインバータ回路と、
    前記マトリクスコンバータ回路が前記電動機に接続される交流−交流変換状態と、前記インバータ回路が前記電動機に接続される直流−交流変換状態とを切り替える出力切替部と、
    前記昇降体に対して制動力を付与するブレーキと、
    前記ブレーキの作動状態及び解除状態を切り替える制動状態切替部と、
    前記マトリクスコンバータ回路及び前記インバータ回路のいずれも前記電動機に接続されない状態を経て、前記交流−交流変換状態及び前記直流−交流変換状態を切り替える出力切替制御部と、を備え、
    前記制動状態切替部は、前記マトリクスコンバータ回路及び前記インバータ回路のいずれからも前記電動機に電力が供給されていないときには前記ブレーキを作動させ、前記マトリクスコンバータ回路又は前記インバータ回路から前記電動機に電力が供給されているときには前記ブレーキを解除する昇降システム。
12. 交流電源が交流−交流変換用のマトリクスコンバータ回路の一次側に接続される通常状態と、前記交流電源とは別の非常用電源が直流−交流変換用のインバータ回路の一次側に接続される非常状態とを切り替えるように電源切替部を制御することと、
    前記通常状態及び前記非常状態の切り替えに応じて、前記マトリクスコンバータ回路の二次側に電動機が接続される交流−交流変換状態と、前記インバータ回路の二次側に前記電動機が接続される直流−交流変換状態とを切り替えるように出力切替部を制御することと、
    前記電動機の動力によって昇降する昇降体に対して制動力を付与するブレーキの作動状態及び解除状態を切り替えるように制動状態切替部を制御することと、
    前記マトリクスコンバータ回路及び前記インバータ回路のいずれも前記一次側及び前記二次側の間に接続されない状態を経て、前記交流−交流変換状態及び前記直流−交流変換状態を切り替えるように前記出力切替部を制御することと、
    前記マトリクスコンバータ回路及び前記インバータ回路のいずれからも前記電動機に電力が供給されていないときには前記ブレーキを作動させ、前記マトリクスコンバータ回路又は前記インバータ回路から前記電動機に電力が供給されているときには前記ブレーキを解除するように前記制動状態切替部を制御することと、を含む電力変換方法。

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