JPH11164567A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPH11164567A JPH11164567A JP9326366A JP32636697A JPH11164567A JP H11164567 A JPH11164567 A JP H11164567A JP 9326366 A JP9326366 A JP 9326366A JP 32636697 A JP32636697 A JP 32636697A JP H11164567 A JPH11164567 A JP H11164567A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電力変換装置本体の自己消弧素子のスイッチン
グ動作回数を抑えながら、出力波形を正弦波に近づけ
て、出力波形の線形性を確保すること。 【解決手段】４レベル以上の電圧を出力することが可能
な多レベル出力電力変換装置において、電力変換装置本
体の出力電流に基づいて、当該電力変換装置本体が出力
すべき電圧に対応する電圧指令値ベクトルを算出する手
段20と、電力変換装置本体が出力可能な電圧の電圧実際
値ベクトルを与える手段30と、算出された電圧指令値ベ
クトルに最も近い電圧実際値ベクトルを選択する手段30
と、選択された電圧実際値ベクトルに応じて、電力変換
装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオンオフ指
令を演算する手段40とを備える。
グ動作回数を抑えながら、出力波形を正弦波に近づけ
て、出力波形の線形性を確保すること。 【解決手段】４レベル以上の電圧を出力することが可能
な多レベル出力電力変換装置において、電力変換装置本
体の出力電流に基づいて、当該電力変換装置本体が出力
すべき電圧に対応する電圧指令値ベクトルを算出する手
段20と、電力変換装置本体が出力可能な電圧の電圧実際
値ベクトルを与える手段30と、算出された電圧指令値ベ
クトルに最も近い電圧実際値ベクトルを選択する手段30
と、選択された電圧実際値ベクトルに応じて、電力変換
装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオンオフ指
令を演算する手段40とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、４レベル以上の電
圧を出力することが可能な多レベル出力電力変換装置に
係り、特に出力電圧を正弦波状に制御するようなスイッ
チング制御を行なう手段を備えた電力変換装置に関する
ものである。
圧を出力することが可能な多レベル出力電力変換装置に
係り、特に出力電圧を正弦波状に制御するようなスイッ
チング制御を行なう手段を備えた電力変換装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図１６は、本発明の適用対象となる多レ
ベル出力電力変換装置の主回路構成の一例を示す回路図
である。
ベル出力電力変換装置の主回路構成の一例を示す回路図
である。
【０００３】なお、ここでは、＋２Ｅ，＋Ｅ，０，−
Ｅ，−２Ｅの電圧を出力することが可能な５レベル出力
３相電力変換装置の場合について示している。
Ｅ，−２Ｅの電圧を出力することが可能な５レベル出力
３相電力変換装置の場合について示している。
【０００４】図１６において、ＵはＵ相、ＶはＶ相、Ｗ
はＷ相の各単相電力変換装置を示している。
はＷ相の各単相電力変換装置を示している。
【０００５】また、Ｓｕ１〜Ｓｕ８、Ｓｖ１〜Ｓｖ８、
Ｓｗ１〜Ｓｗ８は自己消弧素子、Ｄｕ１〜Ｄｕ８、Ｄｖ
１〜Ｄｖ８、Ｄｗ１〜Ｄｗ８は、自己消弧素子Ｓｕ１〜
Ｓｕ８、Ｓｖ１〜Ｓｖ８、Ｓｗ１〜Ｓｗ８に逆並列に接
続されるダイオード、Ｄｃｕ１〜Ｄｃｕ６、Ｄｃｖ１〜
Ｄｃｖ６、Ｄｃｗ１〜Ｄｃｗ６はクランプ用ダイオー
ド、Ｅ１は直流電圧源Ｅの第１の端子と第２の端子との
間の分割電圧源、Ｅ２は直流電圧源Ｅの第２の端子と第
３の端子との間の分割電圧源、Ｅ３は直流電圧源Ｅの第
３の端子と第４の端子との間の分割電圧源、Ｅ４は直流
電圧源Ｅの第４の端子と第５の端子との間の分割電圧源
である。
Ｓｗ１〜Ｓｗ８は自己消弧素子、Ｄｕ１〜Ｄｕ８、Ｄｖ
１〜Ｄｖ８、Ｄｗ１〜Ｄｗ８は、自己消弧素子Ｓｕ１〜
Ｓｕ８、Ｓｖ１〜Ｓｖ８、Ｓｗ１〜Ｓｗ８に逆並列に接
続されるダイオード、Ｄｃｕ１〜Ｄｃｕ６、Ｄｃｖ１〜
Ｄｃｖ６、Ｄｃｗ１〜Ｄｃｗ６はクランプ用ダイオー
ド、Ｅ１は直流電圧源Ｅの第１の端子と第２の端子との
間の分割電圧源、Ｅ２は直流電圧源Ｅの第２の端子と第
３の端子との間の分割電圧源、Ｅ３は直流電圧源Ｅの第
３の端子と第４の端子との間の分割電圧源、Ｅ４は直流
電圧源Ｅの第４の端子と第５の端子との間の分割電圧源
である。
【０００６】以上のように構成された５レベル出力３相
電力変換装置においては、例えばＵのＵ相電力変換装置
の自己消弧素子Ｓｕ４とＳｕ５との間から、自己消弧素
子Ｓｕ１〜Ｓｕ４がオンの時に＋Ｅ１＋Ｅ２の電圧（Ｅ
１＝Ｅ２＝Ｅ３＝Ｅ４＝Ｅとすれば＋２Ｅの電圧レベ
ル）が、自己消弧素子Ｓｕ２〜Ｓｕ５がオンの時に＋Ｅ
２（同様にＥの電圧レベル）の電圧が、自己消弧素子Ｓ
ｕ３〜Ｓｕ６がオンの時に０の電圧が、自己消弧素子Ｓ
ｕ４〜Ｓｕ７がオンの時に−Ｅ３（−Ｅの電圧レベル）
の電圧が、自己消弧素子Ｓｕ５〜Ｓｕ８がオンの時に−
Ｅ３−Ｅ４（−２Ｅの電圧レベル）の電圧がそれぞれ出
力され、＋２Ｅ，＋Ｅ，０，−Ｅ，−２Ｅの５レベルの
電圧を出力することができる。
電力変換装置においては、例えばＵのＵ相電力変換装置
の自己消弧素子Ｓｕ４とＳｕ５との間から、自己消弧素
子Ｓｕ１〜Ｓｕ４がオンの時に＋Ｅ１＋Ｅ２の電圧（Ｅ
１＝Ｅ２＝Ｅ３＝Ｅ４＝Ｅとすれば＋２Ｅの電圧レベ
ル）が、自己消弧素子Ｓｕ２〜Ｓｕ５がオンの時に＋Ｅ
２（同様にＥの電圧レベル）の電圧が、自己消弧素子Ｓ
ｕ３〜Ｓｕ６がオンの時に０の電圧が、自己消弧素子Ｓ
ｕ４〜Ｓｕ７がオンの時に−Ｅ３（−Ｅの電圧レベル）
の電圧が、自己消弧素子Ｓｕ５〜Ｓｕ８がオンの時に−
Ｅ３−Ｅ４（−２Ｅの電圧レベル）の電圧がそれぞれ出
力され、＋２Ｅ，＋Ｅ，０，−Ｅ，−２Ｅの５レベルの
電圧を出力することができる。
【０００７】５レベル出力インバータでは、例えば自己
消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ５が同時にオンしたとすると、直
流電圧Ｅ１を自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ５−クランプダ
イオードＤｃｕ１で短絡してしまうため、過大な短絡電
流が自己消弧素子に流れて、自己消弧素子を破壊する。
消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ５が同時にオンしたとすると、直
流電圧Ｅ１を自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ５−クランプダ
イオードＤｃｕ１で短絡してしまうため、過大な短絡電
流が自己消弧素子に流れて、自己消弧素子を破壊する。
【０００８】そこで、これを防止するために、自己消弧
素子Ｓｕ１とＳｕ５、Ｓｕ２とＳｕ６、Ｓｕ３とＳｕ
７、Ｓｕ４とＳｕ８は、それぞれ逆動作するように制御
される。
素子Ｓｕ１とＳｕ５、Ｓｕ２とＳｕ６、Ｓｕ３とＳｕ
７、Ｓｕ４とＳｕ８は、それぞれ逆動作するように制御
される。
【０００９】なお、これは、ＶおよびＷのＶ相電力変換
装置およびＷ相電力変換装置においても同様の動作とな
る。
装置およびＷ相電力変換装置においても同様の動作とな
る。
【００１０】図１７は、図１６に示す５レベル出力３相
電力変換装置を制御する従来の制御装置の構成例を示す
ブロック図である。
電力変換装置を制御する従来の制御装置の構成例を示す
ブロック図である。
【００１１】図１７において、１１〜１３は３相の各出
力電流を検出する電流検出器、１４はモータ等の３相負
荷、１５は電流制御回路であり、電流指令と電流検出器
１１〜１３で検出された出力電流とから各相電力変換装
置Ｕ〜Ｗの電圧指令を演算する。
力電流を検出する電流検出器、１４はモータ等の３相負
荷、１５は電流制御回路であり、電流指令と電流検出器
１１〜１３で検出された出力電流とから各相電力変換装
置Ｕ〜Ｗの電圧指令を演算する。
【００１２】また、１６は三角波発生回路、１７は比較
回路であり、三角波発生回路１６の出力と電流制御回路
１５の出力である電圧指令とを比較して、各相電力変換
装置Ｕ〜Ｗの主回路を構成する自己消弧素子をオンオフ
させる指令信号を出力する。
回路であり、三角波発生回路１６の出力と電流制御回路
１５の出力である電圧指令とを比較して、各相電力変換
装置Ｕ〜Ｗの主回路を構成する自己消弧素子をオンオフ
させる指令信号を出力する。
【００１３】さらに、１８はゲートパルス発生回路であ
り、比較回路１７からの指令信号を用いて、各相電力変
換装置Ｕ〜Ｗの主回路の自己消弧素子をオンオフさせる
ゲートパルス信号を生成する。
り、比較回路１７からの指令信号を用いて、各相電力変
換装置Ｕ〜Ｗの主回路の自己消弧素子をオンオフさせる
ゲートパルス信号を生成する。
【００１４】図１８は、図１７に示す制御装置によって
５レベル出力３相電力変換装置を制御した場合の波形図
である。
５レベル出力３相電力変換装置を制御した場合の波形図
である。
【００１５】なお、以下では、従来の三角波比較ＰＷＭ
方式で５レベル出力３相電力変換装置を制御する場合に
ついて説明していく。
方式で５レベル出力３相電力変換装置を制御する場合に
ついて説明していく。
【００１６】図１７の３相負荷１４に対するトルク電流
指令をｑ軸電流指令Ｉｑ* とする。また、電流検出器１
１〜１３で検出されたＵ，Ｖ，Ｗ相の出力電流Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗに対して３相−２相変換を行なうことで、最終
的にｑ軸電流Ｉｑ、およびｄ軸電流Ｉｄを演算する。そ
して、このｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電流Ｉｄを、指令値に対
して追従するように電流制御をかける。
指令をｑ軸電流指令Ｉｑ* とする。また、電流検出器１
１〜１３で検出されたＵ，Ｖ，Ｗ相の出力電流Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗに対して３相−２相変換を行なうことで、最終
的にｑ軸電流Ｉｑ、およびｄ軸電流Ｉｄを演算する。そ
して、このｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電流Ｉｄを、指令値に対
して追従するように電流制御をかける。
【００１７】これにより、ｑ軸電圧指令Ｖｑ* 、および
ｄ軸電圧指令Ｖｄ* が演算されるので、２相−３相変換
を行なうことで、３相電圧指令Ｖｕ* ，Ｖｖ* ，Ｖｗ*
を演算する。そして、この３相電圧指令Ｖｕ* ，Ｖ
ｖ* ，Ｖｗ* と三角波発生回路１６による三角波キャリ
ア信号ＣＡＲ１〜ＣＡＲ４とを比較することで、ゲート
信号を得る。
ｄ軸電圧指令Ｖｄ* が演算されるので、２相−３相変換
を行なうことで、３相電圧指令Ｖｕ* ，Ｖｖ* ，Ｖｗ*
を演算する。そして、この３相電圧指令Ｖｕ* ，Ｖ
ｖ* ，Ｖｗ* と三角波発生回路１６による三角波キャリ
ア信号ＣＡＲ１〜ＣＡＲ４とを比較することで、ゲート
信号を得る。
【００１８】すなわち、Ｕ相電圧指令Ｖｕ* では、Ｖｕ
* ＞ＣＡＲ１の時、自己消弧素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ
３，Ｓｕ４をｏｎ、自己消弧素子Ｓｕ５，Ｓｕ６，Ｓｕ
７，Ｓｕ８をｏｆｆとするゲート信号を出力する。
* ＞ＣＡＲ１の時、自己消弧素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ
３，Ｓｕ４をｏｎ、自己消弧素子Ｓｕ５，Ｓｕ６，Ｓｕ
７，Ｓｕ８をｏｆｆとするゲート信号を出力する。
【００１９】ＣＡＲ１＞Ｖｕ* ＞ＣＡＲ２の時、自己消
弧素子Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４，Ｓｕ５をｏｎ、自己消
弧素子Ｓｕ１，Ｓｕ６，Ｓｕ７，Ｓｕ８をｏｆｆとする
ゲート信号を出力する。
弧素子Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４，Ｓｕ５をｏｎ、自己消
弧素子Ｓｕ１，Ｓｕ６，Ｓｕ７，Ｓｕ８をｏｆｆとする
ゲート信号を出力する。
【００２０】ＣＡＲ２＞Ｖｕ* ＞ＣＡＲ３の時、自己消
弧素子Ｓｕ３，Ｓｕ４，Ｓｕ５，Ｓｕ６をｏｎ、自己消
弧素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ７，Ｓｕ８をｏｆｆとする
ゲート信号を出力する。
弧素子Ｓｕ３，Ｓｕ４，Ｓｕ５，Ｓｕ６をｏｎ、自己消
弧素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ７，Ｓｕ８をｏｆｆとする
ゲート信号を出力する。
【００２１】ＣＡＲ３＞Ｖｕ* ＞ＣＡＲ４の時、自己消
弧素子Ｓｕ４，Ｓｕ５，Ｓｕ６，Ｓｕ７をｏｎ、自己消
弧素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ８をｏｆｆとする
ゲート信号を出力する。
弧素子Ｓｕ４，Ｓｕ５，Ｓｕ６，Ｓｕ７をｏｎ、自己消
弧素子Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ８をｏｆｆとする
ゲート信号を出力する。
【００２２】ＣＡＲ４＞Ｖｕ* の時、自己消弧素子Ｓｕ
５，Ｓｕ６，Ｓｕ７，Ｓｕ８をｏｎ、自己消弧素子Ｓｕ
１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４をｏｆｆとするゲート信号
を出力する。
５，Ｓｕ６，Ｓｕ７，Ｓｕ８をｏｎ、自己消弧素子Ｓｕ
１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４をｏｆｆとするゲート信号
を出力する。
【００２３】なお、Ｖ相、Ｗ相についても、上記Ｕ相の
場合と同様のスイッチング制御を行なう。
場合と同様のスイッチング制御を行なう。
【００２４】上述のようなスイッチング制御を行なうこ
とで、＋２Ｅ，＋Ｅ，０，−Ｅ，−２Ｅの５レベルの３
相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを得ることができる。
とで、＋２Ｅ，＋Ｅ，０，−Ｅ，−２Ｅの５レベルの３
相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを得ることができる。
【００２５】図１９は、本発明の適用対象となる多レベ
ル出力３相電力変換装置の主回路構成の他の例を示す回
路図である。
ル出力３相電力変換装置の主回路構成の他の例を示す回
路図である。
【００２６】なお、ここでは、単位セルインバータを組
み合わせた７レベル出力３相電力変換装置の場合につい
て示している。
み合わせた７レベル出力３相電力変換装置の場合につい
て示している。
【００２７】図１９に示す構成の７レベル出力３相電力
変換装置の動作は、Ｐ．Ｗ．Ｈａｍｍｏｎｄ「Ａ Ｎｅ
ｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｅｎｈａｎｃｅ Ｐｏｗ
ｅｒＱｕａｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｄｉｕｍ Ｖｏｌｔ
ａｇｅ ＡＣ Ｄｒｉｖｅ」，ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓ．
ｏｎ．Ｉ．Ａ．，１９９７に記載されている。
変換装置の動作は、Ｐ．Ｗ．Ｈａｍｍｏｎｄ「Ａ Ｎｅ
ｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｅｎｈａｎｃｅ Ｐｏｗ
ｅｒＱｕａｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｄｉｕｍ Ｖｏｌｔ
ａｇｅ ＡＣ Ｄｒｉｖｅ」，ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓ．
ｏｎ．Ｉ．Ａ．，１９９７に記載されている。
【００２８】図１９において、２０１は３相交流電源、
２０２は交流電源２０１を入切するためのコンダクタや
遮断器等の電源スイッチ、２０３は９組の二次巻線を有
するトランス、２０４は３相多重電力変換装置であり、
それぞれ３つの単位セルインバータを直流接続した単相
多重変換装置４Ｕ，４Ｖ，４ＷをＹ結線して構成され
る。
２０２は交流電源２０１を入切するためのコンダクタや
遮断器等の電源スイッチ、２０３は９組の二次巻線を有
するトランス、２０４は３相多重電力変換装置であり、
それぞれ３つの単位セルインバータを直流接続した単相
多重変換装置４Ｕ，４Ｖ，４ＷをＹ結線して構成され
る。
【００２９】また、２０５は３相多重電力変換装置２０
４から電力供給される負荷としての交流電動機である。
４から電力供給される負荷としての交流電動機である。
【００３０】さらに、４Ｕ１，４Ｕ２，４Ｕ３，４Ｖ
１，４Ｖ２，４Ｖ３，４Ｗ１，４Ｗ２，４Ｗ３は、３相
多重電力変換装置２０４の基本構成要素である単位セル
インバータである。
１，４Ｖ２，４Ｖ３，４Ｗ１，４Ｗ２，４Ｗ３は、３相
多重電力変換装置２０４の基本構成要素である単位セル
インバータである。
【００３１】図２０は、図１９に示す単位セルインバー
タの詳細な構成例を示す回路図である。
タの詳細な構成例を示す回路図である。
【００３２】図２０において、３０１Ｒ，３０１Ｓ，３
０１Ｔは３相電源の交流入力端子、３０２は６個のダイ
オードＤ１〜Ｄ６で構成される周知のダイオードコンバ
ータ、３０３は直流電力を平滑化するためのフィルタコ
ンデンサ、３０４は４個のｏｎ／ｏｆｆが可能なトラン
ジスタＳ１〜Ｓ４で構成される単相インバータ、３０５
Ｐ，３０５Ｎはインバータ３０４の交流出力端子であ
る。
０１Ｔは３相電源の交流入力端子、３０２は６個のダイ
オードＤ１〜Ｄ６で構成される周知のダイオードコンバ
ータ、３０３は直流電力を平滑化するためのフィルタコ
ンデンサ、３０４は４個のｏｎ／ｏｆｆが可能なトラン
ジスタＳ１〜Ｓ４で構成される単相インバータ、３０５
Ｐ，３０５Ｎはインバータ３０４の交流出力端子であ
る。
【００３３】すなわち、交流入力端子３０１Ｒ，３０１
Ｓ，３０１Ｔに入力された３相交流を、ダイオードコン
バータ３０２で直流に変換し、フィルタコンデンサ３０
３で平滑化することによって、ほぼ一定の直流電圧Ｅが
得られる。そして、出力電圧は、前述した５レベル出力
インバータで３相電圧指令Ｖｕ* ，Ｖｖ* ，Ｖｗ* を得
るのと同じ手段で電圧指令を得、三角波比較ＰＷＭ制御
を行なうことで得られる。
Ｓ，３０１Ｔに入力された３相交流を、ダイオードコン
バータ３０２で直流に変換し、フィルタコンデンサ３０
３で平滑化することによって、ほぼ一定の直流電圧Ｅが
得られる。そして、出力電圧は、前述した５レベル出力
インバータで３相電圧指令Ｖｕ* ，Ｖｖ* ，Ｖｗ* を得
るのと同じ手段で電圧指令を得、三角波比較ＰＷＭ制御
を行なうことで得られる。
【００３４】図２１は、図１９に示す単位セルインバー
タのトランジスタのスイッチングと出力電圧の一例を示
すタイムチャート図である。
タのトランジスタのスイッチングと出力電圧の一例を示
すタイムチャート図である。
【００３５】図２１に示すように、単相インバータ３０
４のトランジスタは、三角波比較ＰＷＭ信号であるＣＡ
Ｒ１と電圧指令Ｖ* とを比較することで、Ｓ１とＳ３の
オン信号を得、またＣＡＲ１と１８０度位相をずらした
ＣＡＲ２と電圧指令Ｖ* とを比較することで、Ｓ２とＳ
４のオン信号を得る。
４のトランジスタは、三角波比較ＰＷＭ信号であるＣＡ
Ｒ１と電圧指令Ｖ* とを比較することで、Ｓ１とＳ３の
オン信号を得、またＣＡＲ１と１８０度位相をずらした
ＣＡＲ２と電圧指令Ｖ* とを比較することで、Ｓ２とＳ
４のオン信号を得る。
【００３６】そして、オンするトランジスタの組み合わ
せによって、交流出力端子３０５Ｐ，３０５Ｎの間に
は、例えば次表に示すような電圧が得られる。
せによって、交流出力端子３０５Ｐ，３０５Ｎの間に
は、例えば次表に示すような電圧が得られる。
【００３７】
【表１】
【００３８】上述のようなスイッチング制御を行なうこ
とで、図２０に示す単位セルインバータからは、＋Ｅ，
０，−Ｅの３レベルの出力電圧を得ることができる。
とで、図２０に示す単位セルインバータからは、＋Ｅ，
０，−Ｅの３レベルの出力電圧を得ることができる。
【００３９】図１９では、トランス２０３の絶縁された
６組の二次巻線から、各単位セルインバータ４Ｕ１〜４
Ｗ３に３相交流電力を供給し、各相３つの単位セルイン
バータ４Ｕ１〜４Ｗ３の出力端子を直列接続した単相多
重電力変換装置４Ｕ，４Ｖ，４ＷをＹ結線した構成によ
り、３相多重電力変換装置２０４を実現するようにして
いる。
６組の二次巻線から、各単位セルインバータ４Ｕ１〜４
Ｗ３に３相交流電力を供給し、各相３つの単位セルイン
バータ４Ｕ１〜４Ｗ３の出力端子を直列接続した単相多
重電力変換装置４Ｕ，４Ｖ，４ＷをＹ結線した構成によ
り、３相多重電力変換装置２０４を実現するようにして
いる。
【００４０】そして、単相多重電力変換装置４Ｕ，４
Ｖ，４Ｗの各相出力電圧は、Ｕ相ならば４Ｕ１〜４Ｕ３
の３つの単位セルインバータの出力電圧を加算した電圧
となり、＋３Ｅ，＋２Ｅ，＋Ｅ，０，−Ｅ，−２Ｅ，−
３Ｅの７レベルの出力電圧を得ることができる。
Ｖ，４Ｗの各相出力電圧は、Ｕ相ならば４Ｕ１〜４Ｕ３
の３つの単位セルインバータの出力電圧を加算した電圧
となり、＋３Ｅ，＋２Ｅ，＋Ｅ，０，−Ｅ，−２Ｅ，−
３Ｅの７レベルの出力電圧を得ることができる。
【００４１】なお、Ｖ，Ｗ相についても、上記Ｕ相の場
合と同様である。
合と同様である。
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
多レベル出力電力変換装置においては、三角波のキャリ
ア周波数によって自己消弧素子のスイッチング回数が決
定するため、スイッチングに伴なう損失が大きく、電力
変換装置の効率が低下する。
多レベル出力電力変換装置においては、三角波のキャリ
ア周波数によって自己消弧素子のスイッチング回数が決
定するため、スイッチングに伴なう損失が大きく、電力
変換装置の効率が低下する。
【００４３】また、電力変換装置の出力電流に三角波の
キャリア周波数に固有な高調波が重畳される。
キャリア周波数に固有な高調波が重畳される。
【００４４】本発明の目的は、４レベル以上の電圧を出
力することが可能な多レベル出力電力変換装置におい
て、自己消弧素子のスイッチング回数を抑えながら、出
力波形を正弦波に近づけて、出力波形の線形性を確保す
ることが可能な電力変換装置を提供することにある。
力することが可能な多レベル出力電力変換装置におい
て、自己消弧素子のスイッチング回数を抑えながら、出
力波形を正弦波に近づけて、出力波形の線形性を確保す
ることが可能な電力変換装置を提供することにある。
【００４５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、４レベル以上の電圧を出力することが可能な多レ
ベル出力電力変換装置において、請求項１の発明では、
電力変換装置本体の出力電流に基づいて、当該電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出する手段と、電力変換装置本体が出力可能な電
圧の電圧実際値ベクトルを与える手段と、算出された電
圧指令値ベクトルに最も近い電圧実際値ベクトルを選択
する手段と、選択された電圧実際値ベクトルに応じて、
電力変換装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオ
ンオフ指令を演算する手段とを備える。
めに、４レベル以上の電圧を出力することが可能な多レ
ベル出力電力変換装置において、請求項１の発明では、
電力変換装置本体の出力電流に基づいて、当該電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出する手段と、電力変換装置本体が出力可能な電
圧の電圧実際値ベクトルを与える手段と、算出された電
圧指令値ベクトルに最も近い電圧実際値ベクトルを選択
する手段と、選択された電圧実際値ベクトルに応じて、
電力変換装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオ
ンオフ指令を演算する手段とを備える。
【００４６】従って、請求項１の発明の電力変換装置に
おいては、電力変換装置本体の出力電流から、電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出し、電力変換装置本体が出力可能な電圧の電圧
実際値ベクトルを与えて、上記電圧指令値ベクトルに最
も近い電圧実際値ベクトルを選択し、この電圧実際値ベ
クトルに応じて自己消弧素子をオンオフすることによ
り、電力変換装置が電圧指令値ベクトルに最も近い電圧
ベクトルを発生するように制御することができる。
おいては、電力変換装置本体の出力電流から、電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出し、電力変換装置本体が出力可能な電圧の電圧
実際値ベクトルを与えて、上記電圧指令値ベクトルに最
も近い電圧実際値ベクトルを選択し、この電圧実際値ベ
クトルに応じて自己消弧素子をオンオフすることによ
り、電力変換装置が電圧指令値ベクトルに最も近い電圧
ベクトルを発生するように制御することができる。
【００４７】また、請求項２の発明では、電力変換装置
本体の出力電流に基づいて、当該電力変換装置本体が出
力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクトルを算出する
手段と、電力変換装置本体が出力すべき電圧の電圧実際
値ベクトルの始点を原点にとり、電圧実際値ベクトルの
終点で各ベクトルを表現した平面を、電圧実際値ベクト
ルの終点を一つずつ含む領域に分割し、当該分割された
いずれかの領域に電圧指令値ベクトルの終点が含まれる
場合に、当該領域に含まれる終点で表わされる電圧実際
値ベクトルを、電力変換装置本体が実際に出力する電圧
の電圧実際値ベクトルとして選択する手段と、選択され
た電圧実際値ベクトルに応じて、電力変換装置本体の主
回路を構成する自己消弧素子のオンオフ指令を演算する
手段とを備える。
本体の出力電流に基づいて、当該電力変換装置本体が出
力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクトルを算出する
手段と、電力変換装置本体が出力すべき電圧の電圧実際
値ベクトルの始点を原点にとり、電圧実際値ベクトルの
終点で各ベクトルを表現した平面を、電圧実際値ベクト
ルの終点を一つずつ含む領域に分割し、当該分割された
いずれかの領域に電圧指令値ベクトルの終点が含まれる
場合に、当該領域に含まれる終点で表わされる電圧実際
値ベクトルを、電力変換装置本体が実際に出力する電圧
の電圧実際値ベクトルとして選択する手段と、選択され
た電圧実際値ベクトルに応じて、電力変換装置本体の主
回路を構成する自己消弧素子のオンオフ指令を演算する
手段とを備える。
【００４８】従って、請求項２の発明の電力変換装置に
おいては、電力変換装置本体の出力電流から、電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出し、この電圧指定値ベクトルが、電力変換装置
本体の電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含む領域の
いずれかの領域に含まれるかを判別し、この領域の電圧
実際値ベクトルを電圧実際値ベクトルとして選択し、こ
の選択された電圧実際値ベクトルに応じて自己消弧素子
をオンオフすることにより、電力変換装置本体の出力電
圧を指令値に追従させることができ、また電圧指令値ベ
クトルが電圧実際値ベクトルを含む領域から別の電圧実
際値ベクトルを含む領域に移った時にのみしか電圧実際
値ベクトルは変化しないため、スイッチング素子のスイ
ッチング回数を低く抑えることを可能とし、電力変換装
置本体が電圧指令値ベクトルに最も近い電圧ベクトルを
発生するように制御することができる。
おいては、電力変換装置本体の出力電流から、電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出し、この電圧指定値ベクトルが、電力変換装置
本体の電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含む領域の
いずれかの領域に含まれるかを判別し、この領域の電圧
実際値ベクトルを電圧実際値ベクトルとして選択し、こ
の選択された電圧実際値ベクトルに応じて自己消弧素子
をオンオフすることにより、電力変換装置本体の出力電
圧を指令値に追従させることができ、また電圧指令値ベ
クトルが電圧実際値ベクトルを含む領域から別の電圧実
際値ベクトルを含む領域に移った時にのみしか電圧実際
値ベクトルは変化しないため、スイッチング素子のスイ
ッチング回数を低く抑えることを可能とし、電力変換装
置本体が電圧指令値ベクトルに最も近い電圧ベクトルを
発生するように制御することができる。
【００４９】さらに、請求項３の発明では、電力変換装
置本体の出力電流に基づいて、当該電力変換装置本体が
出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクトルを算出す
る手段と、電力変換装置本体が出力すべき電圧の電圧実
際値ベクトルの始点を原点にとり、電圧実際値ベクトル
の終点で各ベクトルを表現した平面を、電圧実際値ベク
トルの終点を一つずつ含む正六角形の領域に分割し、当
該分割されたいずれかの領域に電圧指令値ベクトルの終
点が含まれる場合に、当該領域に含まれる終点で表わさ
れる電圧実際値ベクトルを、電力変換装置本体が実際に
出力する電圧の電圧実際値ベクトルとして選択する手段
と、選択された電圧実際値ベクトルに応じて、電力変換
装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオンオフ指
令を演算する手段とを備える。
置本体の出力電流に基づいて、当該電力変換装置本体が
出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクトルを算出す
る手段と、電力変換装置本体が出力すべき電圧の電圧実
際値ベクトルの始点を原点にとり、電圧実際値ベクトル
の終点で各ベクトルを表現した平面を、電圧実際値ベク
トルの終点を一つずつ含む正六角形の領域に分割し、当
該分割されたいずれかの領域に電圧指令値ベクトルの終
点が含まれる場合に、当該領域に含まれる終点で表わさ
れる電圧実際値ベクトルを、電力変換装置本体が実際に
出力する電圧の電圧実際値ベクトルとして選択する手段
と、選択された電圧実際値ベクトルに応じて、電力変換
装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオンオフ指
令を演算する手段とを備える。
【００５０】従って、請求項３の発明の電力変換装置に
おいては、電力変換装置本体の出力電流から、電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出し、この電圧指定値ベクトルが、電力変換装置
本体の電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含む正六角
形の領域のいずれかの領域に含まれるかを判別し、この
領域の電圧実際値ベクトルを電圧実際値ベクトルとして
選択し、この選択された電圧実際値ベクトルに応じて自
己消弧素子をオンオフすることにより、電力変換装置本
体の出力電圧を指令値に追従させることができ、また電
圧指令値ベクトルが電圧実際値ベクトルを含む領域から
別の電圧実際値ベクトルを含む領域に移った時にのみし
か電圧実際値ベクトルは変化しないため、スイッチング
素子のスイッチング回数を低く抑えることを可能とし、
電力変換装置本体が電圧指令値ベクトルに最も近い電圧
ベクトルを発生するように制御することができる。
おいては、電力変換装置本体の出力電流から、電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出し、この電圧指定値ベクトルが、電力変換装置
本体の電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含む正六角
形の領域のいずれかの領域に含まれるかを判別し、この
領域の電圧実際値ベクトルを電圧実際値ベクトルとして
選択し、この選択された電圧実際値ベクトルに応じて自
己消弧素子をオンオフすることにより、電力変換装置本
体の出力電圧を指令値に追従させることができ、また電
圧指令値ベクトルが電圧実際値ベクトルを含む領域から
別の電圧実際値ベクトルを含む領域に移った時にのみし
か電圧実際値ベクトルは変化しないため、スイッチング
素子のスイッチング回数を低く抑えることを可能とし、
電力変換装置本体が電圧指令値ベクトルに最も近い電圧
ベクトルを発生するように制御することができる。
【００５１】さらにまた、請求項４の発明では、電力変
換装置本体の出力電流に基づいて、当該電力変換装置本
体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクトルを算
出する手段と、電力変換装置本体が出力すべき電圧の電
圧実際値ベクトルの始点を原点にとり、電圧実際値ベク
トルの終点で各ベクトルを表現した平面を、電力変換装
置本体が発生可能な６種類の電圧ベクトルの方向で６つ
の区間に分割し、分割された６つの区間を当該区間に隣
接した２種類の電圧ベクトルと平行な直線を用いて、電
圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むひし形の領域に
分割し、当該分割されたいずれかの領域に電圧指令値ベ
クトルの終点が含まれる場合に、当該領域に含まれる終
点で表わされる電圧実際値ベクトルを、電力変換装置本
体が実際に出力する電圧の電圧実際値ベクトルとして選
択する手段と、選択された電圧実際値ベクトルに応じ
て、電力変換装置本体の主回路を構成する自己消弧素子
のオンオフ指令を演算する手段とを備える。
換装置本体の出力電流に基づいて、当該電力変換装置本
体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクトルを算
出する手段と、電力変換装置本体が出力すべき電圧の電
圧実際値ベクトルの始点を原点にとり、電圧実際値ベク
トルの終点で各ベクトルを表現した平面を、電力変換装
置本体が発生可能な６種類の電圧ベクトルの方向で６つ
の区間に分割し、分割された６つの区間を当該区間に隣
接した２種類の電圧ベクトルと平行な直線を用いて、電
圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むひし形の領域に
分割し、当該分割されたいずれかの領域に電圧指令値ベ
クトルの終点が含まれる場合に、当該領域に含まれる終
点で表わされる電圧実際値ベクトルを、電力変換装置本
体が実際に出力する電圧の電圧実際値ベクトルとして選
択する手段と、選択された電圧実際値ベクトルに応じ
て、電力変換装置本体の主回路を構成する自己消弧素子
のオンオフ指令を演算する手段とを備える。
【００５２】従って、請求項４の発明の電力変換装置に
おいては、電力変換装置本体の出力電流から、電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出し、この電圧指定値ベクトルが、電力変換装置
本体の電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むひし形
の領域のいずれかの領域に含まれるかを判別し、この領
域の電圧実際値ベクトルを電圧実際値ベクトルとして選
択し、この選択された電圧実際値ベクトルに応じて自己
消弧素子をオンオフすることにより、電力変換装置本体
の出力電圧を指令値に追従させることができ、また電圧
指令値ベクトルが電圧実際値ベクトルを含む領域から別
の電圧実際値ベクトルを含む領域に移った時にのみしか
電圧実際値ベクトルは変化しないため、スイッチング素
子のスイッチング回数を低く抑えることを可能とし、電
力変換装置本体が電圧指令値ベクトルに最も近い電圧ベ
クトルを発生するように制御することができる。
おいては、電力変換装置本体の出力電流から、電力変換
装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベクト
ルを算出し、この電圧指定値ベクトルが、電力変換装置
本体の電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むひし形
の領域のいずれかの領域に含まれるかを判別し、この領
域の電圧実際値ベクトルを電圧実際値ベクトルとして選
択し、この選択された電圧実際値ベクトルに応じて自己
消弧素子をオンオフすることにより、電力変換装置本体
の出力電圧を指令値に追従させることができ、また電圧
指令値ベクトルが電圧実際値ベクトルを含む領域から別
の電圧実際値ベクトルを含む領域に移った時にのみしか
電圧実際値ベクトルは変化しないため、スイッチング素
子のスイッチング回数を低く抑えることを可能とし、電
力変換装置本体が電圧指令値ベクトルに最も近い電圧ベ
クトルを発生するように制御することができる。
【００５３】一方、請求項５の発明では、上記請求項１
乃至請求項４のいずれか１項の発明の電力変換装置にお
いて、上記多レベル出力電力変換装置本体として、直流
電圧源を少なくともｎ個（ｎは３以上の整数）に分割し
た分割電圧源と、直流電圧源に並列に接続され、それぞ
れにダイオードが逆並列に接続された自己消弧素子を
（２×ｎ）個直列に接続してなり、直流電圧源の正極側
から数えてｎ番目の自己消弧素子と（ｎ＋１）番目の自
己消弧素子との間から直流電圧源の電圧を変換した電圧
を出力する直列回路と、少なくとも直流電圧源の正極側
から（ｎ−１）番目の分割電圧源までの各分割電圧源の
負極側にアノード側が接続され、直流電圧源の正極側か
ら（ｎ−１）番目の自己消弧素子までの各自己消弧素子
の負端子側にカソード側がそれぞれ接続された（ｎ−
１）個の第１のクランプダイオードと、直流電圧源の正
極側から（ｎ−１）番目の分割電圧源までの各分割電圧
源の負極側にカソード側が接続され、直流電圧源の正極
側から（ｎ＋１）番目の自己消弧素子と（２ｎ−１）番
目の自己消弧素子の間の各自己消弧素子の負端子側にア
ノード側がそれぞれ接続された（ｎ−１）個の第２のク
ランプダイオードと、から１相分のブリッジが構成され
る多レベル出力３相電力変換装置を用いる。
乃至請求項４のいずれか１項の発明の電力変換装置にお
いて、上記多レベル出力電力変換装置本体として、直流
電圧源を少なくともｎ個（ｎは３以上の整数）に分割し
た分割電圧源と、直流電圧源に並列に接続され、それぞ
れにダイオードが逆並列に接続された自己消弧素子を
（２×ｎ）個直列に接続してなり、直流電圧源の正極側
から数えてｎ番目の自己消弧素子と（ｎ＋１）番目の自
己消弧素子との間から直流電圧源の電圧を変換した電圧
を出力する直列回路と、少なくとも直流電圧源の正極側
から（ｎ−１）番目の分割電圧源までの各分割電圧源の
負極側にアノード側が接続され、直流電圧源の正極側か
ら（ｎ−１）番目の自己消弧素子までの各自己消弧素子
の負端子側にカソード側がそれぞれ接続された（ｎ−
１）個の第１のクランプダイオードと、直流電圧源の正
極側から（ｎ−１）番目の分割電圧源までの各分割電圧
源の負極側にカソード側が接続され、直流電圧源の正極
側から（ｎ＋１）番目の自己消弧素子と（２ｎ−１）番
目の自己消弧素子の間の各自己消弧素子の負端子側にア
ノード側がそれぞれ接続された（ｎ−１）個の第２のク
ランプダイオードと、から１相分のブリッジが構成され
る多レベル出力３相電力変換装置を用いる。
【００５４】従って、請求項５の発明の電力変換装置に
おいては、上記請求項１乃至請求項４の発明の電力変換
装置の場合と同様に、電力変換装置本体が電圧指令値ベ
クトルに最も近い電圧ベクトルを発生するように制御す
ることができる。
おいては、上記請求項１乃至請求項４の発明の電力変換
装置の場合と同様に、電力変換装置本体が電圧指令値ベ
クトルに最も近い電圧ベクトルを発生するように制御す
ることができる。
【００５５】また、請求項６の発明では、上記請求項１
乃至請求項４のいずれか１項の発明の電力変換装置にお
いて、上記多レベル出力電力変換装置本体として、交流
を整流して直流電力に変換するコンバータと、直流電力
を交流に変換する単位インバータとから構成される単位
変換装置をセルインバータとし、セルインバータを複数
個接続して構成される多レベル出力３相電力変換装置を
用いる。
乃至請求項４のいずれか１項の発明の電力変換装置にお
いて、上記多レベル出力電力変換装置本体として、交流
を整流して直流電力に変換するコンバータと、直流電力
を交流に変換する単位インバータとから構成される単位
変換装置をセルインバータとし、セルインバータを複数
個接続して構成される多レベル出力３相電力変換装置を
用いる。
【００５６】従って、請求項６の発明の電力変換装置に
おいては、上記請求項１乃至請求項４の発明の電力変換
装置の場合と同様に、電力変換装置本体が電圧指令値ベ
クトルに最も近い電圧ベクトルを発生するように制御す
ることができる。
おいては、上記請求項１乃至請求項４の発明の電力変換
装置の場合と同様に、電力変換装置本体が電圧指令値ベ
クトルに最も近い電圧ベクトルを発生するように制御す
ることができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００５８】（第１の実施の形態）図１は、本発明の適
用対象となる多レベル出力電力変換装置の主回路構成の
一例を示す回路図である。
用対象となる多レベル出力電力変換装置の主回路構成の
一例を示す回路図である。
【００５９】図１において、１〜ｎは、直流電圧源の端
子を示している。また、Ｅ１〜Ｅ（ｎ−１）は、直流電
圧源としての入力コンデンサである。
子を示している。また、Ｅ１〜Ｅ（ｎ−１）は、直流電
圧源としての入力コンデンサである。
【００６０】Ｕ相において、Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−
１））は自己消弧素子、Ｄｕ１〜Ｄｕ（２（ｎ−１））
は自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））に逆並列
に接続されるフリーホイリングダイオードである。
１））は自己消弧素子、Ｄｕ１〜Ｄｕ（２（ｎ−１））
は自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））に逆並列
に接続されるフリーホイリングダイオードである。
【００６１】クランプ用ダイオードＤｃｕ（２* ｊ−
１）（ｊ＝２，３，…，（ｎ−２））は、自己消弧素子
Ｓｕ（ｊ）のカソード端子にカソード端子を接続し、ア
ノード端子を直流電圧源（ｊ＋１）に接続する。
１）（ｊ＝２，３，…，（ｎ−２））は、自己消弧素子
Ｓｕ（ｊ）のカソード端子にカソード端子を接続し、ア
ノード端子を直流電圧源（ｊ＋１）に接続する。
【００６２】また、クランプ用ダイオードＤｕ（２
* ｊ）は、アノード端子を自己消弧素子Ｓｕ（ｎ＋ｊ）
のアノード端子に接続し、カソード端子を直流電圧源の
端子（ｊ＋１）に接続する。
* ｊ）は、アノード端子を自己消弧素子Ｓｕ（ｎ＋ｊ）
のアノード端子に接続し、カソード端子を直流電圧源の
端子（ｊ＋１）に接続する。
【００６３】なお、Ｖ，Ｗ相についても、上記Ｕ相の場
合と同様の構成となる。
合と同様の構成となる。
【００６４】図２は、本実施の形態による多レベル出力
３相電力変換装置の構成例を示す回路図である。
３相電力変換装置の構成例を示す回路図である。
【００６５】なお、５レベル出力３相電力変換装置の場
合について示している。
合について示している。
【００６６】また、直流電源Ｅ１〜Ｅ４、各単相電力変
換装置Ｕ，Ｖ，Ｗ、電流検出器１１〜１３、負荷１４、
電流制御回路１５、およびゲートパルス発生回路１８に
ついては、既に詳細を述べているので、ここではその説
明を省略する。
換装置Ｕ，Ｖ，Ｗ、電流検出器１１〜１３、負荷１４、
電流制御回路１５、およびゲートパルス発生回路１８に
ついては、既に詳細を述べているので、ここではその説
明を省略する。
【００６７】図２において、電圧指令ベクトル算出回路
２０は、３相電力変換装置本体の出力電流を所定の値に
制御する電流制御回路１５からの出力を入力し、３相電
力変換装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値
ベクトルを算出する。
２０は、３相電力変換装置本体の出力電流を所定の値に
制御する電流制御回路１５からの出力を入力し、３相電
力変換装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値
ベクトルを算出する。
【００６８】電圧実際値ベクトル選択回路３０は、電圧
指令値ベクトル演算回路２０により算出された電圧指令
値ベクトルから、３相電力変換装置本体が実際に出力す
る電圧に対応する電圧実際値ベクトルを選択する。
指令値ベクトル演算回路２０により算出された電圧指令
値ベクトルから、３相電力変換装置本体が実際に出力す
る電圧に対応する電圧実際値ベクトルを選択する。
【００６９】ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路４０は、電
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
ｏｎ／ｏｆｆする指令信号を発生する。
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
ｏｎ／ｏｆｆする指令信号を発生する。
【００７０】次に、以上のように構成した本実施の形態
による５レベル出力３相電力変換装置の動作について、
図２〜図６を用いて説明する。
による５レベル出力３相電力変換装置の動作について、
図２〜図６を用いて説明する。
【００７１】電流制御回路１５からの出力ＶＣＡ，ＶＣ
Ｂにより、図３に示すような電圧ベクトルが決定され
る。
Ｂにより、図３に示すような電圧ベクトルが決定され
る。
【００７２】図４は、５レベル出力３相電力変換装置が
発生可能な出力電圧を示している。図４中、原点と黒丸
とを結ぶベクトルが電圧実際値ベクトルを表わしてい
る。すなわち、５レベル出力３相電力変換装置５では、
３相で５3 ＝１２５のスイッチングモードがあるが、同
じベクトルが異なるモードでも表わすことができるた
め、６１通りのベクトルが存在する。
発生可能な出力電圧を示している。図４中、原点と黒丸
とを結ぶベクトルが電圧実際値ベクトルを表わしてい
る。すなわち、５レベル出力３相電力変換装置５では、
３相で５3 ＝１２５のスイッチングモードがあるが、同
じベクトルが異なるモードでも表わすことができるた
め、６１通りのベクトルが存在する。
【００７３】図４中、（２，２，−２）とあるのは、
（Ｕ相の出力電圧のレベル、Ｖ相の出力電圧のレベル、
Ｗ相の出力電圧のレベル）をそれぞれ表わしており、
「２」は図２に示される直流電圧（Ｅ１＋Ｅ２）を出力
することを意味している。
（Ｕ相の出力電圧のレベル、Ｖ相の出力電圧のレベル、
Ｗ相の出力電圧のレベル）をそれぞれ表わしており、
「２」は図２に示される直流電圧（Ｅ１＋Ｅ２）を出力
することを意味している。
【００７４】以下、同様に、「１」は直流電圧Ｅ１、
「０」は０Ｖ出力、「−１」は直流電圧−Ｅ３、「−
２」は直流電圧−（Ｅ３＋Ｅ４）をそれぞれ出力するこ
とを意味している。
「０」は０Ｖ出力、「−１」は直流電圧−Ｅ３、「−
２」は直流電圧−（Ｅ３＋Ｅ４）をそれぞれ出力するこ
とを意味している。
【００７５】例えば、Ｕ相の単相電力変換装置が、
「２」から「−２」までの電圧のレベルを出力するため
の自己消弧素子のスイッチング状態は、以下に示す通り
である。なお、Ｖ，Ｗ相の各単相電力変換装置について
も同様である。また、自己消弧素子の記号は、前記図１
６に記載されているものである。さらに、出力可能な電
圧のレベルが５レベル以外の場合でも、図４の場合と同
様な図でベクトルを表現することができる。
「２」から「−２」までの電圧のレベルを出力するため
の自己消弧素子のスイッチング状態は、以下に示す通り
である。なお、Ｖ，Ｗ相の各単相電力変換装置について
も同様である。また、自己消弧素子の記号は、前記図１
６に記載されているものである。さらに、出力可能な電
圧のレベルが５レベル以外の場合でも、図４の場合と同
様な図でベクトルを表現することができる。
【００７６】
【表２】
【００７７】図５は、上記電圧実際値ベクトル選択回路
３０の動作を説明するための図である。
３０の動作を説明するための図である。
【００７８】図５において、電圧指令ベクトル算出回路
２０から出力された電圧指令値ベクトルのＡ軸方向成分
ＶＣＡとＢ軸方向成分ＶＣＢは位相角算出回路３１に入
力され、電圧指令値ベクトルの位相角ＴＨが次式により
演算される。
２０から出力された電圧指令値ベクトルのＡ軸方向成分
ＶＣＡとＢ軸方向成分ＶＣＢは位相角算出回路３１に入
力され、電圧指令値ベクトルの位相角ＴＨが次式により
演算される。
【００７９】すなわち、 Ｂ軸方向成分ＶＣＢが正で、Ａ軸方向成分ＶＣＡが（Ｖ
ＣＢの絶対値）よりも大きい時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣ
Ｂ／ＶＣＡ） Ｂ軸方向成分ＶＣＢが（ＶＣＡの絶対値）よりも大きい
時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣＢ／ＶＣＡ）＋９０° Ａ軸方向成分ＶＣＡが−（ＶＣＢの絶対値）よりも大き
い時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣＢ／ＶＣＡ）＋１８０° Ｂ軸方向成分ＶＣＢが−（ＶＣＡの絶対値）よりも大き
い時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣＢ／ＶＣＡ）＋２７０° Ｂ軸方向成分ＶＣＢが負で、Ａ軸方向成分ＶＣＡが（Ｖ
ＣＢの絶対値）よりも大きい時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣ
Ｂ／ＶＣＡ）＋３６０° 次に、位相角判別回路３２は、電圧指令値ベクトルの位
相角ＴＨを、以下のような大小比較により電圧指令値ベ
クトルが属する６０°区間を示すＩＴＨを算出する。
ＣＢの絶対値）よりも大きい時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣ
Ｂ／ＶＣＡ） Ｂ軸方向成分ＶＣＢが（ＶＣＡの絶対値）よりも大きい
時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣＢ／ＶＣＡ）＋９０° Ａ軸方向成分ＶＣＡが−（ＶＣＢの絶対値）よりも大き
い時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣＢ／ＶＣＡ）＋１８０° Ｂ軸方向成分ＶＣＢが−（ＶＣＡの絶対値）よりも大き
い時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣＢ／ＶＣＡ）＋２７０° Ｂ軸方向成分ＶＣＢが負で、Ａ軸方向成分ＶＣＡが（Ｖ
ＣＢの絶対値）よりも大きい時は、ＴＨ＝ tan-1（ＶＣ
Ｂ／ＶＣＡ）＋３６０° 次に、位相角判別回路３２は、電圧指令値ベクトルの位
相角ＴＨを、以下のような大小比較により電圧指令値ベ
クトルが属する６０°区間を示すＩＴＨを算出する。
【００８０】 ０°＜ＴＨ＜６０°の時 ＩＴＨ＝０ ６０°＜ＴＨ＜１２０°の時 ＩＴＨ＝１ １２０°＜ＴＨ＜１８０°の時 ＩＴＨ＝２ １８０°＜ＴＨ＜２４０°の時 ＩＴＨ＝３ ２４０°＜ＴＨ＜３００°の時 ＩＴＨ＝４ ３００°＜ＴＨ＜３６０°の時 ＩＴＨ＝５ 図６は、位相角判別回路３２からの出力ＩＴＨと対応す
る６０°区間を表わした図である。
る６０°区間を表わした図である。
【００８１】出力ＩＴＨは、電圧実際値ベクトル選択回
路３０の出力になると共に、乗算器３３に入力されて、
次式によりＮＴＨが演算される。
路３０の出力になると共に、乗算器３３に入力されて、
次式によりＮＴＨが演算される。
【００８２】ＮＴＨ＝６０°×ＩＴＨ 回転変換回路３４は、乗算器３３からの出力ＮＴＨに従
って、電圧指令値ベクトル（ＶＣＡ，ＶＣＢ）を次式で
座標変換する。
って、電圧指令値ベクトル（ＶＣＡ，ＶＣＢ）を次式で
座標変換する。
【００８３】ＶＣＡ２＝ＶＣＡ×cos （ＮＴＨ）＋ＶＣ
Ｂ×sin （ＮＴＨ） ＶＣＢ２＝−ＶＣＡ×sin （ＮＴＨ）＋ＶＣＢ×cos
（ＮＴＨ） 電圧実際値選択回路３５は、回転変換回路３４からの出
力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトル
の終点に一番近い、電圧実際値ベクトルの終点の座標
（ＶＡ，ＶＢ）を選択する。
Ｂ×sin （ＮＴＨ） ＶＣＢ２＝−ＶＣＡ×sin （ＮＴＨ）＋ＶＣＢ×cos
（ＮＴＨ） 電圧実際値選択回路３５は、回転変換回路３４からの出
力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトル
の終点に一番近い、電圧実際値ベクトルの終点の座標
（ＶＡ，ＶＢ）を選択する。
【００８４】ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路４０は、前
述の電圧ベクトルと各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの自
己消弧素子とのスイッチング状態の対応を示した関係に
従って、上記電圧実際値ベクトル選択回路３０によって
出力された電圧ベクトルの組を、自己消弧素子のｏｎ／
ｏｆｆパターンに変換する。
述の電圧ベクトルと各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの自
己消弧素子とのスイッチング状態の対応を示した関係に
従って、上記電圧実際値ベクトル選択回路３０によって
出力された電圧ベクトルの組を、自己消弧素子のｏｎ／
ｏｆｆパターンに変換する。
【００８５】そして、各自己消弧素子のｏｎ／ｏｆｆパ
ターンは、ゲートパルス発生回路１８に送られて、各単
相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子をオン／オ
フさせる。
ターンは、ゲートパルス発生回路１８に送られて、各単
相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子をオン／オ
フさせる。
【００８６】上述したように、本実施の形態の５レベル
出力３相電力変換装置では、電力変換装置本体の出力電
流から、電力変換装置本体が出力すべき電圧に対応する
電圧指令値ベクトルを算出し、電力変換装置本体が出力
可能な電圧の電圧実際値ベクトルを与えて、上記電圧指
令値ベクトルに最も近い電圧実際値ベクトルを選択し、
この電圧実際値ベクトルに応じて自己消弧素子をオンオ
フするようにしているので、正弦波状に変化する電圧ベ
クトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトルを
出力するように制御することが可能となる。
出力３相電力変換装置では、電力変換装置本体の出力電
流から、電力変換装置本体が出力すべき電圧に対応する
電圧指令値ベクトルを算出し、電力変換装置本体が出力
可能な電圧の電圧実際値ベクトルを与えて、上記電圧指
令値ベクトルに最も近い電圧実際値ベクトルを選択し、
この電圧実際値ベクトルに応じて自己消弧素子をオンオ
フするようにしているので、正弦波状に変化する電圧ベ
クトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトルを
出力するように制御することが可能となる。
【００８７】すなわち、電力変換装置本体の出力電圧を
指令値に追従して階段状の波形に制御することができ、
もって歪みの少ない正弦波状の出力電圧を得ることが可
能となる。
指令値に追従して階段状の波形に制御することができ、
もって歪みの少ない正弦波状の出力電圧を得ることが可
能となる。
【００８８】（第２の実施の形態）図７は、本実施の形
態による多レベル出力３相電力変換装置の構成例を示す
回路図である。
態による多レベル出力３相電力変換装置の構成例を示す
回路図である。
【００８９】なお、ここでは、前記第１の実施の形態に
おける主回路部に、単位セルインバータを組み合わせた
７レベル出力３相電力変換装置（７レベルインバータ）
の場合について示している。
おける主回路部に、単位セルインバータを組み合わせた
７レベル出力３相電力変換装置（７レベルインバータ）
の場合について示している。
【００９０】また、図７において、３相交流電源２０
１、電源スイッチ２０２、９組の二次巻線を持つトラン
ス２０３、３相多重電力変換装置２０４、負荷２０５、
電流制御回路１５、およびゲートパルス発生回路１８に
ついては、既に詳細を述べているので、ここではその説
明を省略する。
１、電源スイッチ２０２、９組の二次巻線を持つトラン
ス２０３、３相多重電力変換装置２０４、負荷２０５、
電流制御回路１５、およびゲートパルス発生回路１８に
ついては、既に詳細を述べているので、ここではその説
明を省略する。
【００９１】図７において、電圧指令ベクトル算出回路
２０は、３相電力変換装置本体の出力電流を所定の値に
制御する電流制御回路１５からの出力を入力し、３相電
力変換装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値
ベクトルを算出する。
２０は、３相電力変換装置本体の出力電流を所定の値に
制御する電流制御回路１５からの出力を入力し、３相電
力変換装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値
ベクトルを算出する。
【００９２】電圧実際値ベクトル選択回路３０は、電圧
指令ベクトル算出回路２０により算出された電圧指令値
ベクトルから、３相電力変換装置本体が実際に出力する
電圧に対応する電圧実際値ベクトルを選択する。
指令ベクトル算出回路２０により算出された電圧指令値
ベクトルから、３相電力変換装置本体が実際に出力する
電圧に対応する電圧実際値ベクトルを選択する。
【００９３】ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路４０は、電
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
オン／オフする指令信号を発生する。
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
オン／オフする指令信号を発生する。
【００９４】次に、以上のように構成した本実施の形態
による７レベル出力３相電力変換装置の動作について、
図８を用いて説明する。
による７レベル出力３相電力変換装置の動作について、
図８を用いて説明する。
【００９５】図８は、７レベル出力３相電力変換装置が
出力可能な出力電圧を示している。図８中、電圧ベクト
ルの実際値を黒丸で示している。
出力可能な出力電圧を示している。図８中、電圧ベクト
ルの実際値を黒丸で示している。
【００９６】７レベル出力３相電力変換装置では、３相
で５7 ＝３４３のスイッチングモードがあるが、同じベ
クトルを異なるモードでも表わすことができるため、１
２７通りのベクトルが存在する。
で５7 ＝３４３のスイッチングモードがあるが、同じベ
クトルを異なるモードでも表わすことができるため、１
２７通りのベクトルが存在する。
【００９７】図８中、（３，３，３）とあるのは、（Ｕ
相の出力電圧のレベル、Ｖ相の出力電圧のレベル、Ｗ相
の出力電圧のレベル）をそれぞれ表わしており、「３」
はＵ相の３つのセルインバータが全て＋Ｅを出力した
時、Ｕ相の出力電圧はその和の＋３Ｅであることを示し
ている。
相の出力電圧のレベル、Ｖ相の出力電圧のレベル、Ｗ相
の出力電圧のレベル）をそれぞれ表わしており、「３」
はＵ相の３つのセルインバータが全て＋Ｅを出力した
時、Ｕ相の出力電圧はその和の＋３Ｅであることを示し
ている。
【００９８】以下、同様に、「２」は３つのセルインバ
ータのうち一つが０を、残りの２つが＋Ｅを出力してい
る状態、「１」は２つのセルインバータが０を、残りの
一つが＋Ｅを出力している状態か、あるいは２つのセル
インバータが＋Ｅを出力し、残りの一つが−Ｅを出力し
ている状態で実現される。「０」は全てのセルインバー
タが０を出力している状態を示している。なお、同様
に、「−１」から「−３」までのモードも存在する。
ータのうち一つが０を、残りの２つが＋Ｅを出力してい
る状態、「１」は２つのセルインバータが０を、残りの
一つが＋Ｅを出力している状態か、あるいは２つのセル
インバータが＋Ｅを出力し、残りの一つが−Ｅを出力し
ている状態で実現される。「０」は全てのセルインバー
タが０を出力している状態を示している。なお、同様
に、「−１」から「−３」までのモードも存在する。
【００９９】次に、図７における電圧実際値ベクトル選
択回路３０の動作は、前記第１の実施の形態の場合と同
様であり、電圧指令ベクトル算出回路２０から出力され
た電圧指令値ベクトルのＡ軸方向成分ＶＣＡとＢ軸方向
成分ＶＣＢは、前記図５に示した位相角算出回路３１に
入力され、電圧指令値ベクトルの位相角が前述の場合と
同様に演算される。
択回路３０の動作は、前記第１の実施の形態の場合と同
様であり、電圧指令ベクトル算出回路２０から出力され
た電圧指令値ベクトルのＡ軸方向成分ＶＣＡとＢ軸方向
成分ＶＣＢは、前記図５に示した位相角算出回路３１に
入力され、電圧指令値ベクトルの位相角が前述の場合と
同様に演算される。
【０１００】そして、最終的には、電圧実際値選択回路
３５によって、回転変換回路３４からの出力ＶＣＡ２，
ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトルの終点に一番
近い、電圧実際値ベクトルの終点の座標（ＶＡ，ＶＢ）
を選択する。
３５によって、回転変換回路３４からの出力ＶＣＡ２，
ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトルの終点に一番
近い、電圧実際値ベクトルの終点の座標（ＶＡ，ＶＢ）
を選択する。
【０１０１】ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路４０は、前
述の電圧ベクトルと各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの自
己消弧素子とのスイッチング状態の対応を示した関係に
従って、上記電圧実際値ベクトル選択回路３０によって
出力された電圧ベクトルの組を、自己消弧素子のｏｎ／
ｏｆｆパターンに変換する。
述の電圧ベクトルと各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの自
己消弧素子とのスイッチング状態の対応を示した関係に
従って、上記電圧実際値ベクトル選択回路３０によって
出力された電圧ベクトルの組を、自己消弧素子のｏｎ／
ｏｆｆパターンに変換する。
【０１０２】そして、各自己消弧素子のｏｎ／ｏｆｆパ
ターンは、ゲートパルス発生回路１８に送られて、各単
相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子をオン／オ
フさせる。
ターンは、ゲートパルス発生回路１８に送られて、各単
相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子をオン／オ
フさせる。
【０１０３】上述したように、本実施の形態の７レベル
出力３相電力変換装置では、単相セルインバータの組み
合わせによる場合においても、正弦波状に変化する電圧
ベクトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトル
を出力するように制御することが可能となる。
出力３相電力変換装置では、単相セルインバータの組み
合わせによる場合においても、正弦波状に変化する電圧
ベクトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトル
を出力するように制御することが可能となる。
【０１０４】すなわち、前記第１の実施の形態の場合と
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
【０１０５】（第３の実施の形態）本実施の形態による
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図２に示す第１
の実施の形態の場合と同様の構成であり、前記電圧実際
値ベクトル選択回路３０の動作のみが異なるので、同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図２に示す第１
の実施の形態の場合と同様の構成であり、前記電圧実際
値ベクトル選択回路３０の動作のみが異なるので、同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。
【０１０６】図９は、本実施の形態による電圧実際値ベ
クトル選択回路３０の動作を説明するための図である。
クトル選択回路３０の動作を説明するための図である。
【０１０７】図９において、位相角算出回路３１、位相
角判別回路３２、乗算器３３、回転変換回路３４におけ
る動作は、前記第１の実施の形態の場合と同様である。
角判別回路３２、乗算器３３、回転変換回路３４におけ
る動作は、前記第１の実施の形態の場合と同様である。
【０１０８】領域判定回路３６は、電圧実際値ベクトル
の終点を含む領域を設定し、終点を含む領域に回転変換
回路３４から出力されたベクトルが含まれることで、実
際値ベクトルを選択する。
の終点を含む領域を設定し、終点を含む領域に回転変換
回路３４から出力されたベクトルが含まれることで、実
際値ベクトルを選択する。
【０１０９】次に、以上のように構成した本実施の形態
による５レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
による５レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
【０１１０】位相角算出回路３１により電圧指令値ベク
トルの位相角ＴＨを演算する動作から、回転変換回路３
４により電圧指令値ベクトル（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）を
演算するまでの動作は、前述の場合と同様であるので、
その説明を省略する。
トルの位相角ＴＨを演算する動作から、回転変換回路３
４により電圧指令値ベクトル（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）を
演算するまでの動作は、前述の場合と同様であるので、
その説明を省略する。
【０１１１】領域判別回路３６は、回転変換回路３４か
らの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベ
クトルの終点が、電圧実際値ベクトルの終点を一個ずつ
含むように区分された領域のどこに属するか判別する。
らの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベ
クトルの終点が、電圧実際値ベクトルの終点を一個ずつ
含むように区分された領域のどこに属するか判別する。
【０１１２】図１０は、電圧実際値ベクトルの終点を区
分した領域を示す図である。
分した領域を示す図である。
【０１１３】図１０に示すように、原点から順に、各終
点に座標（０，０），（０，１），…，（ｉ，ｊ），…
を割り振り、各点の属する領域を区分する直線を次式で
示す。
点に座標（０，０），（０，１），…，（ｉ，ｊ），…
を割り振り、各点の属する領域を区分する直線を次式で
示す。
【０１１４】ａi ×Ａ＋ｂi ×Ｂ＝０ ａi ×Ａ＋１×ｂi ＋１×Ｂ＝０ ａj ×Ａ＋ｂj ×Ｂ＝０ ａj ＋１×ｂj ＋１＋１×Ｂ＝０ 各領域に対して、境界を区分する直線と、（ＶＣＡ２，
ＶＣＢ２）の位置関係を、以下のような計算により算出
する。
ＶＣＢ２）の位置関係を、以下のような計算により算出
する。
【０１１５】ａi ×Ａ＋ｂi ×Ｂ＝０に対しては、ａi
×ＶＣＡ２＋ｂi ×ＶＣＢ２が０よりも大きければ、
（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）が境界線の上側にある。ａi ×
ＶＣＡ２＋ｂi ×ＶＣＢ２が０よりも小さければ、（Ｖ
ＣＡ２，ＶＣＢ２）が境界線の下側にある。
×ＶＣＡ２＋ｂi ×ＶＣＢ２が０よりも大きければ、
（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）が境界線の上側にある。ａi ×
ＶＣＡ２＋ｂi ×ＶＣＢ２が０よりも小さければ、（Ｖ
ＣＡ２，ＶＣＢ２）が境界線の下側にある。
【０１１６】以上のような処理を、各境界線について繰
り返すことで、（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）が各領域のどち
ら側に位置するかが判明し、最終的に（ＶＣＡ２，ＶＣ
Ｂ２）が属する領域が決定される。そして、この決定さ
れた領域に含まれる電圧実際値ベクトルの終点の座標
（ＶＡ，ＶＢ）を選択結果として出力する。
り返すことで、（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）が各領域のどち
ら側に位置するかが判明し、最終的に（ＶＣＡ２，ＶＣ
Ｂ２）が属する領域が決定される。そして、この決定さ
れた領域に含まれる電圧実際値ベクトルの終点の座標
（ＶＡ，ＶＢ）を選択結果として出力する。
【０１１７】以後、前記第１の実施の形態の場合と同様
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
【０１１８】なお、以上では、境界線を直線とし、各終
点が４つの境界線で区分される場合を例として説明した
が、境界線を曲線としてもよく、また各終点を区分する
境界線も４本に限られるものではない。
点が４つの境界線で区分される場合を例として説明した
が、境界線を曲線としてもよく、また各終点を区分する
境界線も４本に限られるものではない。
【０１１９】上述したように、本実施の形態の５レベル
出力３相電力変換装置では、正弦波状に変化する電圧ベ
クトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトルを
出力するように制御することが可能となる。
出力３相電力変換装置では、正弦波状に変化する電圧ベ
クトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトルを
出力するように制御することが可能となる。
【０１２０】すなわち、前記第１の実施の形態の場合と
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
【０１２１】また、電力変換装置本体のスイッチング動
作は、電圧指令に対応する電圧ベクトルの終点が、電圧
実際値ベクトルの終点を区分する領域から別の電圧実際
値ベクトルの終点を区分する領域に移った時だけ、電力
変換装置本体のスイッチング動作が起こる、すなわち定
常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子が
一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、ス
イッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減した高効率な電力変換装置
を実現することが可能となる。
作は、電圧指令に対応する電圧ベクトルの終点が、電圧
実際値ベクトルの終点を区分する領域から別の電圧実際
値ベクトルの終点を区分する領域に移った時だけ、電力
変換装置本体のスイッチング動作が起こる、すなわち定
常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子が
一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、ス
イッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減した高効率な電力変換装置
を実現することが可能となる。
【０１２２】（第４の実施の形態）本実施の形態による
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図７に示す７レ
ベル出力３相電力変換装置（７レベルインバータ）にお
ける電圧実際値ベクトル選択回路３０に、前記図９に示
す電圧実際値ベクトル選択回路を適用したものである。
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図７に示す７レ
ベル出力３相電力変換装置（７レベルインバータ）にお
ける電圧実際値ベクトル選択回路３０に、前記図９に示
す電圧実際値ベクトル選択回路を適用したものである。
【０１２３】位相角算出回路３１、位相角判別回路３
２、乗算器３３、回転変換回路３４における動作は、前
記第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
２、乗算器３３、回転変換回路３４における動作は、前
記第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
【０１２４】領域判定回路３６は、電圧実際値ベクトル
の終点を含む領域を設定し、終点を含む領域に回転変換
回路３４から出力されたベクトルが含まれることで、実
際値ベクトルを選択する。
の終点を含む領域を設定し、終点を含む領域に回転変換
回路３４から出力されたベクトルが含まれることで、実
際値ベクトルを選択する。
【０１２５】ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路４０は、電
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
オン／オフする指令信号を発生する。
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
オン／オフする指令信号を発生する。
【０１２６】次に、以上のように構成した本実施の形態
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
【０１２７】前記第２の実施の形態の場合と同様に、領
域判別回路３６は、回転変換回路３４からの出力ＶＣＡ
２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトルの終点
が、電圧実際値ベクトルの終点を一個ずつ含むように区
分された領域のどこに属するか判別する。
域判別回路３６は、回転変換回路３４からの出力ＶＣＡ
２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトルの終点
が、電圧実際値ベクトルの終点を一個ずつ含むように区
分された領域のどこに属するか判別する。
【０１２８】これにより、（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）が各
領域のどちら側に位置するかが判明し、最終的に（ＶＣ
Ａ２，ＶＣＢ２）が属する領域が決定される。そして、
この決定された領域に含まれる電圧実際値ベクトルの終
点の座標（ＶＡ，ＶＢ）を選択結果として出力する。
領域のどちら側に位置するかが判明し、最終的に（ＶＣ
Ａ２，ＶＣＢ２）が属する領域が決定される。そして、
この決定された領域に含まれる電圧実際値ベクトルの終
点の座標（ＶＡ，ＶＢ）を選択結果として出力する。
【０１２９】以後、前記第１の実施の形態の場合と同様
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
【０１３０】なお、以上では、境界線を直線とし、各終
点が４つの境界線で区分される場合を例として説明した
が、境界線を曲線としてもよく、また各終点を区分する
境界線も４本に限られるものではない。
点が４つの境界線で区分される場合を例として説明した
が、境界線を曲線としてもよく、また各終点を区分する
境界線も４本に限られるものではない。
【０１３１】上述したように、本実施の形態の多レベル
出力３相電力変換装置では、単相セルインバータの組み
合わせによる場合においても、正弦波状に変化する電圧
ベクトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトル
を出力するように制御することが可能となる。
出力３相電力変換装置では、単相セルインバータの組み
合わせによる場合においても、正弦波状に変化する電圧
ベクトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトル
を出力するように制御することが可能となる。
【０１３２】すなわち、前記第１の実施の形態の場合と
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
【０１３３】また、電力変換装置本体のスイッチング動
作は、電圧指令に対応する電圧ベクトルの終点が、電圧
実際値ベクトルの終点を区分する領域から別の電圧実際
値ベクトルの終点を区分する領域に移った時だけ、電力
変換装置本体のスイッチング動作が起こる、すなわち定
常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子が
一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、ス
イッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減した高効率な電力変換装置
を実現することが可能となる。
作は、電圧指令に対応する電圧ベクトルの終点が、電圧
実際値ベクトルの終点を区分する領域から別の電圧実際
値ベクトルの終点を区分する領域に移った時だけ、電力
変換装置本体のスイッチング動作が起こる、すなわち定
常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子が
一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、ス
イッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減した高効率な電力変換装置
を実現することが可能となる。
【０１３４】（第５の実施の形態）本実施の形態による
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図２に示す第１
の実施の形態の場合と同様の構成であり、前記電圧実際
値ベクトル選択回路３０の動作のみが異なるので、同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図２に示す第１
の実施の形態の場合と同様の構成であり、前記電圧実際
値ベクトル選択回路３０の動作のみが異なるので、同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。
【０１３５】図１１は、本実施の形態による電圧実際値
ベクトル選択回路３０の動作を説明するための図であ
る。
ベクトル選択回路３０の動作を説明するための図であ
る。
【０１３６】図１１において、位相角算出回路３１、位
相角判別回路３２、乗算器３３、回転変換回路３４にお
ける動作は、前記第１の実施の形態の場合と同様であ
る。
相角判別回路３２、乗算器３３、回転変換回路３４にお
ける動作は、前記第１の実施の形態の場合と同様であ
る。
【０１３７】座標変換回路３７は、回転変換回路３４か
らの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を座標変換し、座標値
（Ｐ，Ｑ）を出力する。
らの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を座標変換し、座標値
（Ｐ，Ｑ）を出力する。
【０１３８】領域算出回路３８は、座標値（Ｐ，Ｑ）に
基づいて、電圧指令値ベクトルの先端が存在する領域Ｉ
Ｐ，ＩＱ，ＩＲを算出する。
基づいて、電圧指令値ベクトルの先端が存在する領域Ｉ
Ｐ，ＩＱ，ＩＲを算出する。
【０１３９】実際値ベクトル座標算出回路３９は、領域
ＩＰ，ＩＱ，ＩＲ、および実際値ベクトル座標データテ
ーブル３９Ａに基づいて、電圧実際値ベクトルの座標値
ＶＡ，ＶＢを算出する。
ＩＰ，ＩＱ，ＩＲ、および実際値ベクトル座標データテ
ーブル３９Ａに基づいて、電圧実際値ベクトルの座標値
ＶＡ，ＶＢを算出する。
【０１４０】次に、以上のように構成した本実施の形態
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
【０１４１】位相角算出回路３１により電圧指令値ベク
トルの位相角ＴＨを演算する動作から、回転変換回路３
４により電圧指令値ベクトル（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）を
演算するまでの動作は、前述の場合と同様であるので、
その説明を省略する。
トルの位相角ＴＨを演算する動作から、回転変換回路３
４により電圧指令値ベクトル（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）を
演算するまでの動作は、前述の場合と同様であるので、
その説明を省略する。
【０１４２】図１２は、電圧実際値ベクトルの選択に用
いる電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むように分
割された正六角形の領域を示す図である。
いる電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むように分
割された正六角形の領域を示す図である。
【０１４３】図１２に示すように、各領域に電圧指令値
ベクトルの終点が含まれた場合、その領域の中心に位置
する電圧実際値ベクトルが、電圧指令値ベクトルに最も
近いベクトルとなる。
ベクトルの終点が含まれた場合、その領域の中心に位置
する電圧実際値ベクトルが、電圧指令値ベクトルに最も
近いベクトルとなる。
【０１４４】以下、この領域分割に基づいて、電圧実際
値ベクトルの選択を行なうための処理について説明す
る。
値ベクトルの選択を行なうための処理について説明す
る。
【０１４５】座標変換回路３７は、回転変換回路３４か
らの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を、次式に従って座標変換
を行なう。
らの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を、次式に従って座標変換
を行なう。
【０１４６】Ｐ＝２×ＶＣＡ２ Ｑ＝ＶＣＡ２＋√３×ＶＣＢ２ この座標値（Ｐ，Ｑ）は、電圧指令値ベクトルのそれを
含む６０°区間をなす２つの電圧ベクトルの方向成分に
対応している。
含む６０°区間をなす２つの電圧ベクトルの方向成分に
対応している。
【０１４７】領域算出回路３８は、座標値（Ｐ，Ｑ）を
基に、次式に従って電圧指令値ベクトルの先端が存在す
る領域を算出する。
基に、次式に従って電圧指令値ベクトルの先端が存在す
る領域を算出する。
【０１４８】ＩＰ＝ＩＮＴ（Ｐ） ＩＱ＝ＩＮＴ（Ｑ） ＩＲ＝ＩＮＴ（Ｑ−ＩＱ−Ｐ＋ＩＰ） 上式中、ＩＮＴ（＊）は、整数化演算を表わす。
【０１４９】また、ＩＰ，ＩＱ，ＩＲは、図１２の正六
角形の領域をその領域の中心にある電圧実際値ベクトル
の終点と各頂点を結んで決まる正三角形の領域（図１
３）に１対１で対応している。
角形の領域をその領域の中心にある電圧実際値ベクトル
の終点と各頂点を結んで決まる正三角形の領域（図１
３）に１対１で対応している。
【０１５０】従って、上記演算により、電圧指令値ベク
トルの終点がどの正三角形の領域に存在するかが算出さ
れたことになる。
トルの終点がどの正三角形の領域に存在するかが算出さ
れたことになる。
【０１５１】実際値ベクトル座標算出回路３９は、領域
ＩＰ，ＩＱ，ＩＲに基づいて、実際値ベクトル座標デー
タテーブル３９Ａを参照し、電圧実際値ベクトルの座標
値ＶＡ，ＶＢを算出する。
ＩＰ，ＩＱ，ＩＲに基づいて、実際値ベクトル座標デー
タテーブル３９Ａを参照し、電圧実際値ベクトルの座標
値ＶＡ，ＶＢを算出する。
【０１５２】以後、前記第１の実施の形態の場合と同様
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
【０１５３】上述したように、本実施の形態の多レベル
出力３相電力変換装置では、正弦波状に変化する電圧ベ
クトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトルを
出力するように制御することが可能となる。
出力３相電力変換装置では、正弦波状に変化する電圧ベ
クトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトルを
出力するように制御することが可能となる。
【０１５４】すなわち、前記第１の実施の形態の場合と
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
【０１５５】また、電圧実際値ベクトルを区分する正六
角形の領域を考えることで、煩雑な距離計算をすること
なく、電圧指令値ベクトルに最も近いベクトルを高速に
算出することが可能となる。
角形の領域を考えることで、煩雑な距離計算をすること
なく、電圧指令値ベクトルに最も近いベクトルを高速に
算出することが可能となる。
【０１５６】さらに、電力変換装置本体のスイッチング
動作は、電圧指令に対応する電圧ベクトルの終点が、電
圧実際値ベクトルの終点を区分する正六角形の領域から
別の正六角形の領域に移った時だけ起こる、すなわち定
常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子が
一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、ス
イッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減した高効率な電力変換装置
を実現することが可能となる。
動作は、電圧指令に対応する電圧ベクトルの終点が、電
圧実際値ベクトルの終点を区分する正六角形の領域から
別の正六角形の領域に移った時だけ起こる、すなわち定
常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子が
一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、ス
イッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減した高効率な電力変換装置
を実現することが可能となる。
【０１５７】（第６の実施の形態）本実施の形態による
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図７に示す７レ
ベル出力３相電力変換装置（７レベルインバータ）にお
ける電圧実際値ベクトル選択回路３０に、前記図１１に
示す電圧実際値ベクトル選択回路を適用したものであ
る。
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図７に示す７レ
ベル出力３相電力変換装置（７レベルインバータ）にお
ける電圧実際値ベクトル選択回路３０に、前記図１１に
示す電圧実際値ベクトル選択回路を適用したものであ
る。
【０１５８】位相角算出回路３１、位相角判別回路３
２、乗算器３３、回転変換回路３４における動作は、前
記第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
２、乗算器３３、回転変換回路３４における動作は、前
記第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
【０１５９】領域判定回路３６は、電圧実際値ベクトル
の終点を含む領域を設定し、終点を含む領域に回転変換
回路３４から出力されたベクトルが含まれることで、実
際値ベクトルを選択する。
の終点を含む領域を設定し、終点を含む領域に回転変換
回路３４から出力されたベクトルが含まれることで、実
際値ベクトルを選択する。
【０１６０】ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路４０は、電
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
オン／オフする指令信号を発生する。
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
オン／オフする指令信号を発生する。
【０１６１】次に、以上のように構成した本実施の形態
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
【０１６２】前記第３の実施の形態の場合と同様に、領
域判別回路３６は、回転変換回路３４からの出力ＶＣＡ
２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトルの終点
が、電圧実際値ベクトルの終点を一個ずつ含むように区
分された領域のどこに属するか判別する。
域判別回路３６は、回転変換回路３４からの出力ＶＣＡ
２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトルの終点
が、電圧実際値ベクトルの終点を一個ずつ含むように区
分された領域のどこに属するか判別する。
【０１６３】座標変換回路３７は、回転変換回路３４か
らの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を、前記第３の実施の形態
の場合と同様に、座標変換を行なう。
らの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を、前記第３の実施の形態
の場合と同様に、座標変換を行なう。
【０１６４】領域算出回路３８は、座標値（Ｐ，Ｑ）を
基に、前記第３の実施の形態の場合と同様に、電圧指令
値ベクトルの先端が存在する領域を算出する。
基に、前記第３の実施の形態の場合と同様に、電圧指令
値ベクトルの先端が存在する領域を算出する。
【０１６５】実際値ベクトル座標算出回路３９は、前記
第３の実施の形態の場合と同様に、実際値ベクトル座標
データテーブル３９Ａを参照して、電圧実際値ベクトル
の座標値ＶＡ，ＶＢを算出する。
第３の実施の形態の場合と同様に、実際値ベクトル座標
データテーブル３９Ａを参照して、電圧実際値ベクトル
の座標値ＶＡ，ＶＢを算出する。
【０１６６】以後、前記第１の実施の形態の場合と同様
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
【０１６７】上述したように、本実施の形態の多レベル
出力３相電力変換装置では、単相セルインバータの組み
合わせによる場合においても、正弦波状に変化する電圧
ベクトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトル
を出力するように制御することが可能となる。
出力３相電力変換装置では、単相セルインバータの組み
合わせによる場合においても、正弦波状に変化する電圧
ベクトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトル
を出力するように制御することが可能となる。
【０１６８】すなわち、前記第１の実施の形態の場合と
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
【０１６９】また、電圧実際値ベクトルを区分する正六
角形の領域を考えることで、煩雑な距離計算をすること
なく、電圧指令値ベクトルに最も近いベクトルを高速に
算出することが可能となる。
角形の領域を考えることで、煩雑な距離計算をすること
なく、電圧指令値ベクトルに最も近いベクトルを高速に
算出することが可能となる。
【０１７０】さらに、電力変換装置本体のスイッチング
動作は、電圧指令に対応する電圧ベクトルの終点が、電
圧実際値ベクトルの終点を区分する正六角形の領域から
別の正六角形の領域に移った時だけ起こる、すなわち定
常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子が
一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、ス
イッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減した高効率な電力変換装置
を実現することが可能となる。
動作は、電圧指令に対応する電圧ベクトルの終点が、電
圧実際値ベクトルの終点を区分する正六角形の領域から
別の正六角形の領域に移った時だけ起こる、すなわち定
常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子が
一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、ス
イッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減した高効率な電力変換装置
を実現することが可能となる。
【０１７１】（第７の実施の形態）本実施の形態による
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図２に示す第１
の実施の形態の場合と同様の構成であり、前記電圧実際
値ベクトル選択回路３０の動作のみが異なるので、同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図２に示す第１
の実施の形態の場合と同様の構成であり、前記電圧実際
値ベクトル選択回路３０の動作のみが異なるので、同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。
【０１７２】図１４は、本実施の形態による電圧実際値
ベクトル選択回路３０の動作を説明するための図であ
る。
ベクトル選択回路３０の動作を説明するための図であ
る。
【０１７３】図１４において、位相角算出回路３１、位
相角判別回路３２、乗算器３３、回転変換回路３４にお
ける動作は、前記第１の実施の形態の場合と同様であ
る。
相角判別回路３２、乗算器３３、回転変換回路３４にお
ける動作は、前記第１の実施の形態の場合と同様であ
る。
【０１７４】座標変換回路３９Ｂは、回転変換回路３４
からの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を座標変換し、座標値
（ＶＣＡ３，ＶＣＢ３）を出力する。
からの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を座標変換し、座標値
（ＶＣＡ３，ＶＣＢ３）を出力する。
【０１７５】領域算出および実際値ベクトル座標算出回
路９３Ｃは、座標値（ＶＣＡ３，ＶＣＢ３）に基づい
て、電圧実際値ベクトル座標値ＶＡ，ＶＢを算出する。
路９３Ｃは、座標値（ＶＣＡ３，ＶＣＢ３）に基づい
て、電圧実際値ベクトル座標値ＶＡ，ＶＢを算出する。
【０１７６】次に、以上のように構成した本実施の形態
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
【０１７７】位相角算出回路３１により電圧指令値ベク
トルの位相角ＴＨを演算する動作から、回転変換回路３
４により電圧指令値ベクトル（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）を
演算するまでの動作は、前述の場合と同様であるので、
その説明を省略する。
トルの位相角ＴＨを演算する動作から、回転変換回路３
４により電圧指令値ベクトル（ＶＣＡ２，ＶＣＢ２）を
演算するまでの動作は、前述の場合と同様であるので、
その説明を省略する。
【０１７８】図１５は、電圧実際値ベクトルの選択に用
いる電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むように分
割されたひし形の領域を示す図である。
いる電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むように分
割されたひし形の領域を示す図である。
【０１７９】図１５に示すように、各領域に電圧指令値
ベクトルの終点が含まれた場合、その領域の中心に位置
する電圧実際値ベクトルが電圧指令値ベクトルに最も近
いベクトルとなる。
ベクトルの終点が含まれた場合、その領域の中心に位置
する電圧実際値ベクトルが電圧指令値ベクトルに最も近
いベクトルとなる。
【０１８０】以下、この領域分割に基づいて、電圧実際
値ベクトルの選択を行なうための処理について説明す
る。
値ベクトルの選択を行なうための処理について説明す
る。
【０１８１】座標変換回路３９Ｂは、回転変換回路３４
からの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を、次式に従って座標変
換を行なう。
からの出力ＶＣＡ２，ＶＣＢ２を、次式に従って座標変
換を行なう。
【０１８２】 ＶＣＡ３＝ＶＣＡ２−１／√３×ＶＣＢ２ ＶＣＢ３＝２／√３×ＶＣＢ２ この座標値（ＶＣＡ３，ＶＣＢ３）は、電圧指令値ベク
トルのそれを含む６０°区間をなす２つの電圧ベクトル
の方向の直線に対して、電圧指令値ベクトルの終点か
ら、その２つの電圧ベクトル方向の直線に平行な直線を
引くことで決まる交点の原点からの距離にあたる。
トルのそれを含む６０°区間をなす２つの電圧ベクトル
の方向の直線に対して、電圧指令値ベクトルの終点か
ら、その２つの電圧ベクトル方向の直線に平行な直線を
引くことで決まる交点の原点からの距離にあたる。
【０１８３】領域算出および実際値ベクトル座標算出回
路９３Ｃは、次式に従って電圧実際値ベクトル座標値Ｖ
Ａ，ＶＢを算出する。
路９３Ｃは、次式に従って電圧実際値ベクトル座標値Ｖ
Ａ，ＶＢを算出する。
【０１８４】ＶＡ＝ＩＮＴ（ＶＣＡ３＋０．５） ＶＢ＝ＩＮＴ（ＶＣＢ３＋０．５） 上式中、ＩＮＴ（＊）は、整数化演算を表わす。
【０１８５】以後、前記第１の実施の形態の場合と同様
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
【０１８６】上述したように、本実施の形態の多レベル
出力３相電力変換装置では、正弦波状に変化する電圧ベ
クトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトルを
出力するように制御することが可能となる。
出力３相電力変換装置では、正弦波状に変化する電圧ベ
クトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトルを
出力するように制御することが可能となる。
【０１８７】すなわち、前記第１の実施の形態の場合と
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
【０１８８】また、電圧実際値ベクトルを区分するひし
形の領域を考えることで、煩雑な距離計算もデータテー
ブルも必要とすることなく、電圧指令値ベクトルに最も
近いベクトルを高速に算出することが可能となる。
形の領域を考えることで、煩雑な距離計算もデータテー
ブルも必要とすることなく、電圧指令値ベクトルに最も
近いベクトルを高速に算出することが可能となる。
【０１８９】さらに、ひし形の領域を用いた場合、電圧
指令値ベクトルの振幅が微少に変化しても、それに応じ
て得られるスイッチングパターンが変化し、良好な電流
制御特性を得ることが可能となる。
指令値ベクトルの振幅が微少に変化しても、それに応じ
て得られるスイッチングパターンが変化し、良好な電流
制御特性を得ることが可能となる。
【０１９０】さらにまた、電力変換装置本体のスイッチ
ング動作は、電圧指令に対する電圧ベクトルの終点が、
電圧実際値ベクトルの終点を区分する領域から別の領域
に移った時だけ起こる、すなわち定常運転状態では、電
力変換装置本体の各自己消弧素子が一周期に一回ずつオ
ン／オフを繰り返すだけなので、スイッチング動作の回
数を必要最低限に抑えることができ、スイッチング損失
を低減した高効率な電力変換装置を実現することが可能
となる。
ング動作は、電圧指令に対する電圧ベクトルの終点が、
電圧実際値ベクトルの終点を区分する領域から別の領域
に移った時だけ起こる、すなわち定常運転状態では、電
力変換装置本体の各自己消弧素子が一周期に一回ずつオ
ン／オフを繰り返すだけなので、スイッチング動作の回
数を必要最低限に抑えることができ、スイッチング損失
を低減した高効率な電力変換装置を実現することが可能
となる。
【０１９１】（第８の実施の形態）本実施の形態による
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図７に示す７レ
ベル出力３相電力変換装置（７レベルインバータ）にお
ける電圧実際値ベクトル選択回路３０に、前記図１４に
示す電圧実際値ベクトル選択回路を適用したものであ
る。
多レベル出力３相電力変換装置は、前記図７に示す７レ
ベル出力３相電力変換装置（７レベルインバータ）にお
ける電圧実際値ベクトル選択回路３０に、前記図１４に
示す電圧実際値ベクトル選択回路を適用したものであ
る。
【０１９２】位相角算出回路３１、位相角判別回路３
２、乗算器３３、回転変換回路３４における動作は、前
記第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
２、乗算器３３、回転変換回路３４における動作は、前
記第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
【０１９３】領域判定回路３６は、電圧実際値ベクトル
の終点を含む領域を設定し、終点を含む領域に回転変換
回路３４から出力されたベクトルが含まれることで、実
際値ベクトルを選択する。
の終点を含む領域を設定し、終点を含む領域に回転変換
回路３４から出力されたベクトルが含まれることで、実
際値ベクトルを選択する。
【０１９４】ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路４０は、電
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
ｏｎ／ｏｆｆする指令信号を発生する。
圧実際値ベクトル選択回路３０から出力される電圧実際
値ベクトルの状態に応じて、各単相電力変換装置Ｕ，
Ｖ，Ｗの自己消弧素子Ｓｕ１〜Ｓｕ（２（ｎ−１））を
ｏｎ／ｏｆｆする指令信号を発生する。
【０１９５】次に、以上のように構成した本実施の形態
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
による多レベル出力３相電力変換装置の動作について説
明する。
【０１９６】前記第４の実施の形態の場合と同様に、領
域判別回路３６は、回転変換回路３４かのの出力ＶＣＡ
２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトルの終点
が、電圧実際値ベクトルの終点を一個ずつ含むように区
分された領域のどこに属するか判別する。
域判別回路３６は、回転変換回路３４かのの出力ＶＣＡ
２，ＶＣＢ２で表わされる電圧指令値ベクトルの終点
が、電圧実際値ベクトルの終点を一個ずつ含むように区
分された領域のどこに属するか判別する。
【０１９７】以後、前記第１の実施の形態の場合と同様
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
に、ＶＡ，ＶＢ，ＩＴＨにより、ｏｎ／ｏｆｆパターン
生成回路４０、およびゲートパルス発生回路１８を経由
して、各単相電力変換装置Ｕ，Ｖ，Ｗの各自己消弧素子
をオン／オフさせる。
【０１９８】上述したように、本実施の形態の多レベル
出力３相電力変換装置では、単相セルインバータの組み
合わせによる場合においても、正弦波状に変化する電圧
ベクトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトル
を出力するように制御することが可能となる。
出力３相電力変換装置では、単相セルインバータの組み
合わせによる場合においても、正弦波状に変化する電圧
ベクトルに対して、そのベクトルの近傍の電圧ベクトル
を出力するように制御することが可能となる。
【０１９９】すなわち、前記第１の実施の形態の場合と
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
同様に、電力変換装置本体の出力電圧を指令値に追従し
て階段状の波形に制御することができ、もって歪みの少
ない正弦波状の出力電圧を得ることが可能となる。
【０２００】また、電圧実際値ベクトルを区分するひし
形の領域を考えることで、煩雑な距離計算もデータテー
ブルも必要とすることなく、電圧指令値ベクトルに最も
近いベクトルを高速に算出することが可能となる。
形の領域を考えることで、煩雑な距離計算もデータテー
ブルも必要とすることなく、電圧指令値ベクトルに最も
近いベクトルを高速に算出することが可能となる。
【０２０１】さらに、ひし形の領域を用いた場合、電圧
指令値ベクトルの振幅が微少に変化しても、それに応じ
て得られるスイッチングパターンが変化し、良好な電流
制御特性を得ることが可能となる。
指令値ベクトルの振幅が微少に変化しても、それに応じ
て得られるスイッチングパターンが変化し、良好な電流
制御特性を得ることが可能となる。
【０２０２】さらにまた、電力変換装置本体のスイッチ
ング動作は、電圧指令に対する電圧ベクトルの終点が、
電圧実際値ベクトルの終点を区分する領域から別の領域
に移った時だけ起こる、すなわち定常運転状態では、電
力変換装置本体の各自己消弧素子が一周期に一回ずつオ
ン／オフを繰り返すだけなので、スイッチング動作の回
数を必要最低限に抑えることができ、スイッチング損失
を低減した高効率な電力変換装置を実現することが可能
となる。
ング動作は、電圧指令に対する電圧ベクトルの終点が、
電圧実際値ベクトルの終点を区分する領域から別の領域
に移った時だけ起こる、すなわち定常運転状態では、電
力変換装置本体の各自己消弧素子が一周期に一回ずつオ
ン／オフを繰り返すだけなので、スイッチング動作の回
数を必要最低限に抑えることができ、スイッチング損失
を低減した高効率な電力変換装置を実現することが可能
となる。
【０２０３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電力変換装
置によれば、４レベル以上の電圧を出力することが可能
な多レベル出力電力変換装置において、電力変換装置本
体の出力電流から、電力変換装置本体が出力すべき電圧
に対応する電圧指令値ベクトルを算出し、電力変換装置
本体が出力可能な電圧の電圧実際値ベクトルを与えて、
上記電圧指令値ベクトルに最も近い電圧実際値ベクトル
を選択し、この電圧実際値ベクトルに応じて自己消弧素
子をオンオフするようにしているので、電力変換装置本
体の出力電圧を指令値に追従して階段状の波形に制御す
ることができ、もって歪みの少ない正弦波状の出力電圧
を得ることが可能となる。
置によれば、４レベル以上の電圧を出力することが可能
な多レベル出力電力変換装置において、電力変換装置本
体の出力電流から、電力変換装置本体が出力すべき電圧
に対応する電圧指令値ベクトルを算出し、電力変換装置
本体が出力可能な電圧の電圧実際値ベクトルを与えて、
上記電圧指令値ベクトルに最も近い電圧実際値ベクトル
を選択し、この電圧実際値ベクトルに応じて自己消弧素
子をオンオフするようにしているので、電力変換装置本
体の出力電圧を指令値に追従して階段状の波形に制御す
ることができ、もって歪みの少ない正弦波状の出力電圧
を得ることが可能となる。
【０２０４】さらに、本発明の電力変換装置によれば、
定常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子
が一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、
スイッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減して高効率化を図ることが
可能となる。
定常運転状態では、電力変換装置本体の各自己消弧素子
が一周期に一回ずつオン／オフを繰り返すだけなので、
スイッチング動作の回数を必要最低限に抑えることがで
き、スイッチング損失を低減して高効率化を図ることが
可能となる。
【図１】本発明の適用対象となる多レベル出力電力変換
装置の主回路構成の一例を示す回路図。
装置の主回路構成の一例を示す回路図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による多レベル出力
３相電力変換装置の構成例を示す回路図。
３相電力変換装置の構成例を示す回路図。
【図３】同第１の実施の形態の多レベル出力３相電力変
換装置における動作を説明するための電圧ベクトルを示
す図。
換装置における動作を説明するための電圧ベクトルを示
す図。
【図４】５レベル出力変換器が発生できる出力電圧を示
した図。
した図。
【図５】同第１の実施の形態の多レベル出力３相電力変
換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の構成例を
示すブロック図。
換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の構成例を
示すブロック図。
【図６】同第１の実施の形態の多レベル出力３相電力変
換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の位相角判
別回路からの出力ＩＴＨと対応する区間を示す図。
換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の位相角判
別回路からの出力ＩＴＨと対応する区間を示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態による多レベル出力
３相電力変換装置の構成例を示す回路図。
３相電力変換装置の構成例を示す回路図。
【図８】同第２の実施の形態の７レベル出力３相電力変
換装置が出力可能な出力電圧を示す図。
換装置が出力可能な出力電圧を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態の多レベル出力３相
電力変換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の構
成例を示すブロック図。
電力変換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の構
成例を示すブロック図。
【図１０】同第３の実施の形態の多レベル出力３相電力
変換装置で使用する電圧実際値ベクトルの区分領域を示
す図。
変換装置で使用する電圧実際値ベクトルの区分領域を示
す図。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の多レベル出力３
相電力変換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の
構成例を示すブロック図。
相電力変換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の
構成例を示すブロック図。
【図１２】同第５の実施の形態の多レベル出力３相電力
変換装置で使用する電圧実際値ベクトルの区分領域を示
す図。
変換装置で使用する電圧実際値ベクトルの区分領域を示
す図。
【図１３】同第５の実施の形態の多レベル出力３相電力
変換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の領域算
出回路の動作を説明するための図。
変換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の領域算
出回路の動作を説明するための図。
【図１４】本発明の第７の実施の形態の多レベル出力３
相電力変換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の
構成例を示すブロック図。
相電力変換装置における電圧実際値ベクトル選択回路の
構成例を示すブロック図。
【図１５】同第７の実施の形態の多レベル出力３相電力
変換装置で使用する電圧実際値ベクトルの区分領域を示
す図。
変換装置で使用する電圧実際値ベクトルの区分領域を示
す図。
【図１６】本発明の適用対象となる多レベル出力電力変
換装置の主回路構成の一例を示す回路図。
換装置の主回路構成の一例を示す回路図。
【図１７】図１６に示す５レベル出力３相電力変換装置
を制御する従来の制御装置の構成例を示すブロック図。
を制御する従来の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１８】図１７に示す制御装置によって５レベル出力
３相電力変換装置を制御した場合の波形図。
３相電力変換装置を制御した場合の波形図。
【図１９】本発明の適用対象となる多レベル出力３相電
力変換装置の主回路構成の他の例を示す回路図。
力変換装置の主回路構成の他の例を示す回路図。
【図２０】図１９に示す単位セルインバータの詳細な構
成例を示す回路図。
成例を示す回路図。
【図２１】図１９に示す単位セルインバータのトランジ
スタのスイッチングと出力電圧の一例を示すタイムチャ
ート図。
スタのスイッチングと出力電圧の一例を示すタイムチャ
ート図。
１〜ｎ…直流電圧端子、 Ｅ１〜Ｅ（ｎ−１）…直流電圧源、 Ｓｕ（ｎ），Ｓｖ（ｎ），Ｓｗ（ｎ）…Ｕ，Ｖ，Ｗ相の
自己消弧素子、 Ｄｕ（ｎ），Ｄｖ（ｎ），Ｄｗ（ｎ）…Ｕ，Ｖ，Ｗ相の
フライホイリングダイオード、 Ｄｃｕ（ｎ），Ｄｃｖ（ｎ），Ｄｃｗ（ｎ）…Ｕ，Ｖ，
Ｗ相のクランプダイオード、 Ｕ，Ｖ，Ｗ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相の単相電力変換器、 １１〜１３…電流検出器、 １４…負荷、 １５…電流制御回路、 １８…ゲートパルス発生回路、 ２０…電圧指令ベクトル算出回路、 ３０…電圧実際値ベクトル選択回路、 ３１…位相角算出回路、 ３２…位相角判別回路、 ３３…乗算器、 ３４…回転変換回路、 ３５…ベクトル選択回路、 ３６…領域選択回路、 ３７…座標変換回路、 ３８…領域算出回路、 ３９…電圧実際値ベクトル座標算出回路、 ３９Ａ…電圧実際値ベクトル座標データテーブル、 ３９Ｂ…座標変換回路、 ３９Ｃ…領域および電圧実際値ベクトル座標算出回路、 ４０…ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路、 ２０１…３相交流電源、 ２０２…電源スイッチ、 ２０３…９組の二次巻線を持つトランス、 ２０４…３相多重電力変換装置、 ２０５…負荷、 ４Ｕ１〜４Ｗ３…単位セルインバータ、 ３０１Ｒ，３０１Ｓ，３０１Ｔ…交流入力端子、 ３０２…ダイオードコンバータ、 ３０３…フィルタコンデンサ、 ３０４…単相インバータ、 ３０５Ｐ，３０５Ｎ…交流出力端子。
自己消弧素子、 Ｄｕ（ｎ），Ｄｖ（ｎ），Ｄｗ（ｎ）…Ｕ，Ｖ，Ｗ相の
フライホイリングダイオード、 Ｄｃｕ（ｎ），Ｄｃｖ（ｎ），Ｄｃｗ（ｎ）…Ｕ，Ｖ，
Ｗ相のクランプダイオード、 Ｕ，Ｖ，Ｗ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相の単相電力変換器、 １１〜１３…電流検出器、 １４…負荷、 １５…電流制御回路、 １８…ゲートパルス発生回路、 ２０…電圧指令ベクトル算出回路、 ３０…電圧実際値ベクトル選択回路、 ３１…位相角算出回路、 ３２…位相角判別回路、 ３３…乗算器、 ３４…回転変換回路、 ３５…ベクトル選択回路、 ３６…領域選択回路、 ３７…座標変換回路、 ３８…領域算出回路、 ３９…電圧実際値ベクトル座標算出回路、 ３９Ａ…電圧実際値ベクトル座標データテーブル、 ３９Ｂ…座標変換回路、 ３９Ｃ…領域および電圧実際値ベクトル座標算出回路、 ４０…ｏｎ／ｏｆｆパターン生成回路、 ２０１…３相交流電源、 ２０２…電源スイッチ、 ２０３…９組の二次巻線を持つトランス、 ２０４…３相多重電力変換装置、 ２０５…負荷、 ４Ｕ１〜４Ｗ３…単位セルインバータ、 ３０１Ｒ，３０１Ｓ，３０１Ｔ…交流入力端子、 ３０２…ダイオードコンバータ、 ３０３…フィルタコンデンサ、 ３０４…単相インバータ、 ３０５Ｐ，３０５Ｎ…交流出力端子。
Claims (6)
- 【請求項１】 ４レベル以上の電圧を出力することが可
能な多レベル出力電力変換装置において、 前記電力変換装置本体の出力電流に基づいて、当該電力
変換装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベ
クトルを算出する手段と、 前記電力変換装置本体が出力可能な電圧の電圧実際値ベ
クトルを与える手段と、 前記算出された電圧指令値ベクトルに最も近い前記電圧
実際値ベクトルを選択する手段と、 前記選択された電圧実際値ベクトルに応じて、前記電力
変換装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオンオ
フ指令を演算する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】 ４レベル以上の電圧を出力することが可
能な多レベル出力電力変換装置において、 前記電力変換装置本体の出力電流に基づいて、当該電力
変換装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベ
クトルを算出する手段と、 前記電力変換装置本体が出力すべき電圧の電圧実際値ベ
クトルの始点を原点にとり、前記電圧実際値ベクトルの
終点で各ベクトルを表現した平面を、前記電圧実際値ベ
クトルの終点を一つずつ含む領域に分割し、当該分割さ
れたいずれかの領域に前記電圧指令値ベクトルの終点が
含まれる場合に、当該領域に含まれる終点で表わされる
前記電圧実際値ベクトルを、前記電力変換装置本体が実
際に出力する電圧の電圧実際値ベクトルとして選択する
手段と、 前記選択された電圧実際値ベクトルに応じて、前記電力
変換装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオンオ
フ指令を演算する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項３】 ４レベル以上の電圧を出力することが可
能な多レベル出力電力変換装置において、 前記電力変換装置本体の出力電流に基づいて、当該電力
変換装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベ
クトルを算出する手段と、 前記電力変換装置本体が出力すべき電圧の電圧実際値ベ
クトルの始点を原点にとり、前記電圧実際値ベクトルの
終点で各ベクトルを表現した平面を、前記電圧実際値ベ
クトルの終点を一つずつ含む正六角形の領域に分割し、
当該分割されたいずれかの領域に前記電圧指令値ベクト
ルの終点が含まれる場合に、当該領域に含まれる終点で
表わされる前記電圧実際値ベクトルを、前記電力変換装
置本体が実際に出力する電圧の電圧実際値ベクトルとし
て選択する手段と、 前記選択された電圧実際値ベクトルに応じて、前記電力
変換装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオンオ
フ指令を演算する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項４】 ４レベル以上の電圧を出力することが可
能な多レベル出力電力変換装置において、 前記電力変換装置本体の出力電流に基づいて、当該電力
変換装置本体が出力すべき電圧に対応する電圧指令値ベ
クトルを算出する手段と、 前記電力変換装置本体が出力すべき電圧の電圧実際値ベ
クトルの始点を原点にとり、前記電圧実際値ベクトルの
終点で各ベクトルを表現した平面を、前記電力変換装置
本体が発生可能な６種類の電圧ベクトルの方向で６つの
区間に分割し、前記分割された６つの区間を当該区間に
隣接した２種類の電圧ベクトルと平行な直線を用いて、
前記電圧実際値ベクトルの終点を一つずつ含むひし形の
領域に分割し、当該分割されたいずれかの領域に前記電
圧指令値ベクトルの終点が含まれる場合に、当該領域に
含まれる終点で表わされる電圧実際値ベクトルを、前記
電力変換装置本体が実際に出力する電圧の電圧実際値ベ
クトルとして選択する手段と、 前記選択された電圧実際値ベクトルに応じて、前記電力
変換装置本体の主回路を構成する自己消弧素子のオンオ
フ指令を演算する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項５】 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に記載の電力変換装置において、 前記多レベル出力電力変換装置本体として、 直流電圧源を少なくともｎ個（ｎは３以上の整数）に分
割した分割電圧源と、 前記直流電圧源に並列に接続され、それぞれにダイオー
ドが逆並列に接続された自己消弧素子を（２×ｎ）個直
列に接続してなり、前記直流電圧源の正極側から数えて
ｎ番目の自己消弧素子と（ｎ＋１）番目の自己消弧素子
との間から前記直流電圧源の電圧を変換した電圧を出力
する直列回路と、 少なくとも前記直流電圧源の正極側から（ｎ−１）番目
の分割電圧源までの各分割電圧源の負極側にアノード側
が接続され、前記直流電圧源の正極側から（ｎ−１）番
目の自己消弧素子までの各自己消弧素子の負端子側にカ
ソード側がそれぞれ接続された（ｎ−１）個の第１のク
ランプダイオードと、 前記直流電圧源の正極側から（ｎ−１）番目の分割電圧
源までの各分割電圧源の負極側にカソード側が接続さ
れ、前記直流電圧源の正極側から（ｎ＋１）番目の自己
消弧素子と（２ｎ−１）番目の自己消弧素子の間の各自
己消弧素子の負端子側にアノード側がそれぞれ接続され
た（ｎ−１）個の第２のクランプダイオードと、 から１相分のブリッジが構成される多レベル出力３相電
力変換装置を用いたことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に記載の電力変換装置において、 前記多レベル出力電力変換装置本体として、 交流を整流して直流電力に変換するコンバータと、前記
直流電力を交流に変換する単位インバータとから構成さ
れる単位変換装置をセルインバータとし、 前記セルインバータを複数個接続して構成される多レベ
ル出力３相電力変換装置を用いたことを特徴とする電力
変換装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32636697A JP3431472B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 電力変換装置 |
| KR1019980031399A KR100326104B1 (ko) | 1997-08-04 | 1998-08-01 | 전력변환장치의제어방법 |
| CN98116217A CN1084078C (zh) | 1997-08-04 | 1998-08-04 | 电力变换装置的控制装置 |
| CA002507731A CA2507731C (en) | 1997-08-04 | 1998-08-04 | Controller for power converter |
| CNB011411554A CN1270434C (zh) | 1997-08-04 | 1998-08-04 | 电力变换装置的控制装置 |
| CA002244563A CA2244563C (en) | 1997-08-04 | 1998-08-04 | Controller for power converter |
| CNB011411562A CN1270435C (zh) | 1997-08-04 | 1998-08-04 | 电力变换装置的控制装置 |
| US09/128,660 US6151227A (en) | 1997-08-04 | 1998-08-04 | Controller for power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32636697A JP3431472B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11164567A true JPH11164567A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3431472B2 JP3431472B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=18187003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32636697A Expired - Fee Related JP3431472B2 (ja) | 1997-08-04 | 1997-11-27 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3431472B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007037355A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
| US9142956B2 (en) | 2012-04-13 | 2015-09-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Multilevel power converter |
| US9479080B2 (en) | 2011-07-05 | 2016-10-25 | Fuji Electric Co., Ltd. | Multilevel converter circuit for generating a plurality of voltage levels |
| JP2021166430A (ja) * | 2020-04-06 | 2021-10-14 | 東芝キヤリア株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2024053452A1 (ja) * | 2022-09-09 | 2024-03-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | マルチレベルインバータ |
| WO2024053453A1 (ja) * | 2022-09-09 | 2024-03-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | マルチレベルインバータ |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP32636697A patent/JP3431472B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007037355A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
| US9479080B2 (en) | 2011-07-05 | 2016-10-25 | Fuji Electric Co., Ltd. | Multilevel converter circuit for generating a plurality of voltage levels |
| US9142956B2 (en) | 2012-04-13 | 2015-09-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Multilevel power converter |
| JP2021166430A (ja) * | 2020-04-06 | 2021-10-14 | 東芝キヤリア株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2024053452A1 (ja) * | 2022-09-09 | 2024-03-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | マルチレベルインバータ |
| WO2024053453A1 (ja) * | 2022-09-09 | 2024-03-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | マルチレベルインバータ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3431472B2 (ja) | 2003-07-28 |
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