JPWO2015170377A1 - 電力変換装置および電力変換装置の電力変換方法 - Google Patents
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Abstract
Description
コンデンサを小型化するには、容量の削減による並列数削減が必要である。コンデンサの必要容量の削減するためには、変換器のリプル電流を低減することが必須である。
特許文献1の技術によりリプル電流低減効果を確保するには、2つのインバータユニット間の配線距離を短くして相間インピーダンスを低減させ、相間回り込み電流を増大させる必要がある。しかし、無停電電源装置は、故障時の短絡保護のため、各相間にヒューズ素子を必要とする。このヒューズにより相間インピーダンスが増大するので、特許文献1の技術を無停電電源装置に適用しても、リプル電流低減効果を確保できない虞がある。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
(第1の実施形態)
図1および図2に示すように、無停電電源装置1は、同一構成の電力変換ユニット2r,2s,2t,2u,2v,2w,2h−1,2h−2が、PNラミネート型バスバー3で接続されて構成される。PNラミネート型バスバー3は、導電体が積層された積層導電体である。以下、各電力変換ユニットを特に区別しないときには、単に電力変換ユニット2と記載する場合がある。
電力変換ユニット2は、冷却用フィン22を備えるパワー半導体モジュール21と、コンデンサC1,C2と、ヒューズ素子24,25とが、PN・ACラミネート型バスバーである主回路バスバー23にアッセンブルされている。パワー半導体モジュール21は、制御信号端子26を備えている。
3台の電力変換ユニット2r,2s,2tは、コンバータのR相・S相・T相を構成する。電力変換ユニット2rの主回路バスバー23は、上部にR端子を備える。電力変換ユニット2sの主回路バスバー23は、上部にS端子を備える。電力変換ユニット2tの主回路バスバー23は、上部にT端子を備える。これらR端子・S端子・T端子は、電力変換ユニット2r,2s,2tのAC・DC端子である。
3台の電力変換ユニット2u,2v,2wは、インバータのU相・V相・W相を構成する。電力変換ユニット2uの主回路バスバー23は、上部にU端子を備える。電力変換ユニット2vの主回路バスバー23は、上部にV端子を備える。電力変換ユニット2wの主回路バスバー23は、上部にW端子を備える。これらU端子・V端子・W端子は、電力変換ユニット2u,2v,2wのAC・DC端子である。
さらに、図1および図2に示す通り、インバータとコンバータの対応する相同士が隣接して平行に配置されている。第1の実施形態のインバータとコンバータの対応する相とは、インバータのU相とコンバータのR相、インバータのV相とコンバータのS相、インバータのW相とコンバータのT相である。
インバータのU相の電力変換ユニット2uと、コンバータのR相の電力変換ユニット2rとは、隣接して平行に配置されている。インバータのV相の電力変換ユニット2vと、コンバータのS相の電力変換ユニット2sとは、隣接して平行に配置されている。インバータのW相の電力変換ユニット2wと、コンバータのT相の電力変換ユニット2tとは、隣接して平行に配置されている。
この構成により、対応する相間のインピーダンスを最小化でき、各電力変換ユニット2のコンデンサC1,C2に流れるリプル電流を低減可能である。
なお、無停電電源装置1は、コンバータおよびインバータの各相に対しても、同様にして、複数台の電力変換ユニット2を並列接続させて構成してもよい。
図3に示すように、各電力変換ユニット2のP端子(正側端子)は、PNラミネート型バスバー3のP側にネジ止めされて、電気的に接続される。各電力変換ユニット2のN端子(負側端子)は、PNラミネート型バスバー3のN側にネジ止めされて、電気的に接続される。無停電電源装置1は、各相の電力変換ユニット2を同一形状とし、P端子とN端子とを一平面上にそろえ、かつ各P端子と各N端子とを、PNラミネート型バスバー3でそれぞれ電気的に接続することで、相間インピーダンスを低減可能である。
PNラミネート型バスバー3は、各主回路バスバー23に対して同一側面上に配置されている。PNラミネート型バスバー3は、各主回路バスバー23の側面にネジ止めされたヒューズ素子24,25に、ネジ止めされている。これにより、PNラミネート型バスバー3は、各電力変換ユニット2を機械的に固定することができる。
図5は、第1の実施形態における無停電電源装置1の構成を示す展開図である。
図4および図5に示すように、電力変換ユニット2は、パワー半導体モジュール21と、冷却用フィン22と、コンデンサC1,C2と、ヒューズ素子24,25と、主回路バスバー23から構成される。
そして、パワー半導体モジュール21のAC・DC端子は、主回路バスバー23におけるAC極バスバーに電気的に接続されて、端子U,V,W,R,S,T,Cとして外部と接続される。
第1の実施形態のように、コンバータ、インバータ、チョッパを構成する各電力変換ユニット2r,2s,2t,2u,2v,2w,2h−1,2h−2を、同一部品で構成することで、開発コストを削減できると共に部品管理・製造ラインの維持などの固定費削減にも効果がある。
図6に示すように、無停電電源装置1は、コンバータ11と、インバータ12と、チョッパ13と、これらを制御する上位の制御回路4とを備える。
コンバータ11は、商用電源5から供給される三相交流電力を直流電力に変換して、インバータ12とチョッパ13とに供給する三相のコンバータである。
インバータ12は、直流電力を再び三相交流電力に変換して負荷7に供給する三相のインバータである。
チョッパ13は、直流電力を、所定電圧に昇圧または降圧し、蓄電池6に蓄える。
制御回路4は、コンバータ11と、インバータ12と、チョッパ13とを制御する。なお、無停電電源装置1において、チョッパ13は必須の機能ではない。
図7に示すように、コンバータ11は、電力変換ユニット2r,2s,2tを備えており、更にコンバータ制御部44によって制御される。コンバータ11は、三相交流の商用電源5からの三相交流電力を、PN間の直流電力に変換する。
電力変換ユニット2rは、上アームのスイッチング素子QHおよび整流素子DHと、下アームのスイッチング素子QLおよび整流素子DLと、ヒューズ素子24,25とを備えている。上アームのスイッチング素子QHおよび整流素子DHと、下アームのスイッチング素子QLおよび整流素子DLとは、ハーフブリッジ回路27を構成する。スイッチング素子QH,QLは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられている。整流素子DH,DLは、ダイオードが用いられている。
ヒューズ素子25は、スイッチング素子QLのエミッタとPNラミネート型バスバー3のN側とを接続している。整流素子DLは、スイッチング素子QLのエミッタからコレクタへの方向に接続される。スイッチング素子QLのゲートは、コンバータ制御部44に接続される。
電力変換ユニット2tは、スイッチング素子QHのエミッタとスイッチング素子QLのコレクタとの接続ノードが、交流端子Tに接続されることを除き、電力変換ユニット2rと同様に構成されている。
商用電源5から供給された三相の交流電力は、交流端子R,S,Tを介して、コンバータ11の各相の電力変換ユニット2r,2s,2tに供給される。電力変換ユニット2r,2s,2tの上アームのスイッチング素子QHおよび整流素子DHと、下アームのスイッチング素子QLおよび整流素子DLとは、コンバータ制御部44でスイッチングタイミングを制御されて、この交流電力を整流する。
図8に示すように、インバータ12は、電力変換ユニット2u,2v,2wを備えており、更にインバータ制御部43によって制御される。インバータ12は、PN間の直流電力を三相交流電力に変換する。
電力変換ユニット2uは、スイッチング素子QHのエミッタとスイッチング素子QLのコレクタとの接続ノードが、交流端子Uに接続されることを除き、電力変換ユニット2r(図7参照)と同様に構成されている。
電力変換ユニット2vは、スイッチング素子QHのエミッタとスイッチング素子QLのコレクタとの接続ノードが、交流端子Vに接続されることを除き、電力変換ユニット2r(図7参照)と同様に構成されている。
電力変換ユニット2wは、スイッチング素子QHのエミッタとスイッチング素子QLのコレクタとの接続ノードが、交流端子Wに接続されることを除き、電力変換ユニット2r(図7参照)と同様に構成されている。
これにより、電力変換ユニット2を共通化して、部品種類数を削減することが可能になる。
コンバータ11により変換された直流電力は、PN間に供給される。電力変換ユニット2u,2v,2wの上アームのスイッチング素子QHおよび整流素子DHと、下アームのスイッチング素子QLおよび整流素子DLとは、インバータ制御部43でスイッチングタイミングを制御されて、この直流電力を交流電力に変換し、交流端子U,V,Wに出力する。
図9に示すように、チョッパ13は、電力変換ユニット2h−1とリアクトルLIとを備えており、更にチョッパ制御部45によって制御される。チョッパ13は、蓄電池6による低圧の直流電圧とPN間の高圧の直流電圧とを相互に変換するものである。
電力変換ユニット2h−1は、スイッチング素子QHのエミッタとスイッチング素子QLのコレクタとの接続ノードが端子Cに接続されることを除き、電力変換ユニット2r(図7参照)と同様に構成されている。これにより、電力変換ユニット2を共通化して、部品種類数を削減することが可能になる。
リアクトルLIは、蓄電池6の正極と端子Cとを接続する。
電力変換ユニット2h−1の下アームのスイッチング素子QLがオンしている間に、蓄電池6と端子Cとの間に接続されたリアクトルLIにエネルギーが蓄積される。次に、スイッチング素子QLがオフした際に、リアクトルLIが発する逆起電圧により上アームの整流素子DHがオンする。これより、チョッパ13の出力端には、蓄電池6の直流電圧とリアクトルLIの逆起電圧とを加算した電圧が生じる。これにより、チョッパ13は、蓄電池6の直流電圧を昇圧する。チョッパ制御部45は、電力変換ユニット2h−1のスイッチングタイミングを制御することにより、昇圧比を任意に設定可能である。
次に本実施の形態による、リプル電流低減効果について示す。
図10に示すように、電力変換部は、例えばインバータ12のU相の電力変換ユニット2uと、コンバータ11のR相の電力変換ユニット2rとで構成される。電力変換ユニット2uのP端子と電力変換ユニット2rのP端子との間の等価回路は、抵抗RPとコイルLPの直列接続で示される。電力変換ユニット2uのN端子と電力変換ユニット2rのN端子との間の等価回路は、抵抗RNとコイルLNの直列接続で示される。抵抗RPとコイルLPの直列接続と、抵抗RNとコイルLNの直列接続とは、相間インピーダンスを示している。
電力変換部は、電力変換ユニット2uと電力変換ユニット2rを隣接配置することで、2つの相間の配線を短くでき、相間インピーダンスを低減できる。インバータ12のU相の電力変換ユニット2uは、自身のP端子がPNラミネート型バスバー3を介して、これに対応するR相を構成する電力変換ユニット2rのP端子と隣接して接続される。電力変換ユニット2uは、自身のN端子がPNラミネート型バスバー3を介して、これに対応するR相を構成する電力変換ユニット2rのN端子と隣接して接続される。
この時、電力変換ユニット2uにおけるコンデンサC1,C2のリプル電流Irip_Uは、電力変換ユニット2rのパワー半導体モジュール21が引きこむ電流Ipm_Uと、回り込み電流Iac_RUとの差分である。
よって、相間インピーダンスを低減し、回り込み電流Iac_RUを増大させることで、パワー半導体モジュール21が引きこむ電流Ipm_Uと回り込み電流Iac_RUとが等しくなるようにする。更に、電流Ipm_Uの位相と回り込み電流Iac_RUの位相が同位相となるように、インバータ12、およびコンバータ11のスイッチングタイミングを制御する。これにより、電流Ipm_Uと回り込み電流Iac_RUとの差分であるリプル電流Irip_Uを低減可能である。
制御回路4は、基本波信号生成部41と、キャリア信号生成部42と、インバータ制御部43と、コンバータ制御部44とで構成される。制御回路4は、インバータ12と、コンバータ11と、チョッパ13とを制御する。
キャリア信号生成部42は、インバータの三角波信号であるインバータキャリア信号Cinvと、コンバータの三角波信号であるコンバータキャリア信号Ccnvとを生成する三角波信号生成部である。キャリア信号生成部42は、インバータキャリア信号Cinvとコンバータキャリア信号Ccnvとを、同一周波数かつ所定の位相差で同期するように生成する。
U相の制御信号UH,ULは、U相の電力変換ユニット2uのスイッチング素子QH,QLのゲートに入力される。V相の制御信号VH,VLは、V相の電力変換ユニット2vのスイッチング素子QH,QLのゲートに入力される。W相の制御信号WH,WLは、W相の電力変換ユニット2wのスイッチング素子QH,QLのゲートに入力される。
コンバータ制御部44は、コンバータ11の三相PWM信号を生成する。コンバータ制御部44では、キャリア信号生成部42から入力されるコンバータキャリア信号Ccnvと、インバータ三相基本波信号Binvとを、それぞれ不図示のコンパレータで比較し、コンバータ三相制御信号Gcnvを生成する。コンバータ三相制御信号Gcnvは、PWM信号であり、R相の制御信号RH,RLと、S相の制御信号SH,SLと、T相の制御信号TH,TLとを含む。
R相の制御信号RH,RLは、R相の電力変換ユニット2rのスイッチング素子QH,QLのゲートに入力される。S相の制御信号SH,SLは、S相の電力変換ユニット2sのスイッチング素子QH,QLのゲートに入力される。T相の制御信号TH,TLは、T相の電力変換ユニット2tのスイッチング素子QH,QLのゲートに入力される。
上側のグラフは、コンバータ11のR相の制御信号に係る各信号波形を示している。実線は、R相の基本波信号Brを示している。破線は、コンバータキャリア信号Ccnvを示している。
下側のグラフは、インバータ12のU相の制御信号に係る各信号波形を示している。実線は、U相の基本波信号Buを示している。破線は、インバータキャリア信号Cinvを示している。
図12において、コンバータ11のR相の基本波信号Brと、インバータ12のU相の基本波信号Buとは、位相差ΔΦbだけずれている。以下の説明では、R相の基本波信号BrとU相の基本波信号Buの位相差を、ΔΦbと定義する。
また、コンバータキャリア信号Ccnvとインバータキャリア信号Cinvとは、位相差ΔΦcだけずれている。以下の説明では、コンバータキャリア信号Ccnvとインバータキャリア信号Cinvとの位相差を、ΔΦcと定義する。
図13において、コンバータ11のR相の基本波信号Brと、インバータ12のU相の基本波信号Buとは同位相であり、位相差ΔΦbは0度である。
また、コンバータキャリア信号Ccnvとインバータキャリア信号Cinvとは同位相であり、位相差ΔΦcは0度である。
電流Ipm_Uは、インバータ12のU相の電力変換ユニット2uのパワー半導体モジュール21が引き込む電流である。電流Ipm_Uの周波数スペクトルは、キャリア信号周波数Fcと基本波信号周波数Fbの差分周波数帯の信号成分S1_1と、キャリア信号周波数Fcと基本波信号周波数Fbの加算周波数帯の信号成分S1_1Aと、2倍キャリア信号周波数帯の信号成分S1_2とを含む。
回り込み電流Iac_RUは、コンバータ11のR相の電力変換ユニット2rのパワー半導体モジュール21から、インバータ12のU相の電力変換ユニット2rへ回り込む電流である。この回り込み電流Iac_RUの周波数スペクトルは、キャリア信号周波数Fcと基本波信号周波数Fbの差分周波数帯の信号成分S2_1と、キャリア信号周波数Fcと基本波信号周波数Fbの加算周波数帯の信号成分S2_1Aと、2倍キャリア信号周波数帯の信号成分S2_2とを含む。
よって、電流Ipm_Uと、回り込み電流Iac_RUとの位相が同位相となるように、すなわち、位相差ΔΦbと位相差ΔΦcとが0度となるように、インバータ12、および、コンバータ11のスイッチングタイミングを制御することで、電流Ipm_Uと、回り込み電流Iac_RUとの差分であるリプル電流Irip_Uを低減可能となる。
ここでは、図10に示した等価回路の力率が1、変調度が0.8の三角波比較三相PWM動作時において、位相差ΔΦcと位相差ΔΦbとを変化させたときのリプル電流Irip_Uを示している。
これによれば、位相差ΔΦbが−45度から+45度の範囲、かつ、位相差ΔΦcが−20度から+20度の範囲において、インバータ12とコンバータ11を同期制御させることで、リプル電流を低減させる効果を奏する。
また、位相差ΔΦbが135度から225度の範囲、かつ、位相差ΔΦcが160度から200度の範囲において、インバータ12とコンバータ11を同期制御させることでも、同様にリプル電流を低減させる効果を奏する。
図17は、第2の実施形態における無停電電源装置1Aの構成を示す上視図である。図2に示す第1の実施形態の無停電電源装置1と同一の要素には、同一の符号を付与している。
第2の実施形態における無停電電源装置1Aは、第1の実施形態の無停電電源装置1(図2参照)とは異なり、チョッパ13を構成する電力変換ユニット2h−1,2h−2が両端に位置している。それ以外は、第1の実施形態の無停電電源装置1と同様に構成されている。
すなわち、電力変換装置である無停電電源装置1Aは、インバータ12を構成する電力変換ユニット2u,2v,2wと、コンバータ11を構成する電力変換ユニット2r,2s,2tとは、対応する相同士が隣接して平行に配置される。例えば、インバータ12のU相の電力変換ユニット2uと、コンバータ11のR相の電力変換ユニット2rとは、隣接して平行に配置される。
さらに、無停電電源装置1Aの端部には、チョッパ13を構成する電力変換ユニット2h−1,2h−2が、それぞれ配置される。
各電力変換ユニット2に取り付けられたコンデンサC1,C2に流れるリプル電流Iripは、自相のパワー半導体モジュール21が引きこむ電流Ipmと、他相のパワー半導体モジュール21から回り込む電流Iacとの差分である。
このとき、各電力変換ユニット2のP端子とN端子とをPNラミネート型バスバー3により、それぞれ電気的に接続し、各相のコンデンサC1,C2間のインピーダンスを低減することで、パワー半導体モジュール21には、自相のコンデンサC1,C2に加え、他相のコンデンサC1,C2からも電流が流れ込む。
すなわち、自相のコンデンサC1,C2に流れるリプル電流Iripは、自相のパワー半導体モジュール21が引きこむ電流Ipmから、他相のパワー半導体モジュール21から回り込む電流Iacと、他相のコンデンサC1,C2からの回り込み電流Icapの差分をとった電流となる。よって、他相のコンデンサC1,C2からの回り込み電流Icapを増大させることで、自相のコンデンサC1,C2が負担するリプル電流Iripを低減することが可能となる。
実線は、電力変換ユニット2h−1と電力変換ユニット2vとにおいて、パワー半導体モジュール21から自相のコンデンサC1,C2間のインピーダンスZ1を示している。
荒い破線は、中央部の電力変換ユニット2vのパワー半導体モジュール21から他相のコンデンサC1,C2間のインピーダンスZ2を示している。細かい破線は、端部の電力変換ユニット2h−1のパワー半導体モジュール21から他相のコンデンサC1,C2間のインピーダンスZ2Aを示している。
他相のコンデンサC1,C2間のインピーダンスを低減して回り込み電流Icapを増大するには、図19に示すようにリプル電流成分が集中するキャリア信号周波数Fc、2×Fcの帯域において、インピーダンスZ1に対し、インピーダンスZ2,Z2Aが低くなるように設計することが望ましい。
キャリア信号周波数Fcにおいて、インピーダンスZ1に対し、インピーダンスZ2,Z2Aが低いほど、他相のコンデンサC1,C2から回り込む電流Icapが増大し、リプル電流Iripを低減可能となる。
一方、チョッパ13の電力変換ユニット2h−1,2h−2は、無停電電源装置1Aの端部に配置されているため、他相の電力変換ユニット2と比較して、パワー半導体モジュール21から他相のコンデンサC1,C2間のインピーダンスZ2Aが大きくなり、他相のコンデンサC1,C2から回り込む電流Icapが小さく、自相のコンデンサC1,C2のリプル電流が大きくなる。
図20は、第3の実施形態における無停電電源装置1Bの構成を示す上視図である。図2に示す第1の実施形態の無停電電源装置1と同一の要素には、同一の符号を付与している。
図20に示す無停電電源装置1Bは、第1の実施形態と同様に、インバータ12を構成する電力変換ユニット2u,2v,2wと、コンバータ11を構成する電力変換ユニット2r,2s,2tと、対応する相同士が隣接して平行に配置されている。
よって、第3の実施形態の無停電電源装置1Bは、チョッパ13を構成する電力変換ユニット2に要求されるリプル電流仕様が、インバータ12・コンバータ11の電力変換ユニット2のリプル電流仕様と比較して厳しい場合において有効である。
図21は、第4の実施形態における無停電電源装置1Cの概略の構成を示す図である。
第4の実施形態の無停電電源装置1Cは、第1の実施形態の無停電電源装置1(図2参照)と比較して、出力電力容量仕様が2倍となった時を想定し、インバータ12・コンバータ11・チョッパ13を構成する各電力変換ユニット2の並列数を2倍とした構成としている。
コンバータ11は、R相を構成する電力変換ユニット2r−1,2r−2と、S相を構成する電力変換ユニット2s−1,2s−2と、T相を構成する電力変換ユニット2t−1,2t−2とから構成される。
チョッパ13は、電力変換ユニット2h−1,2h−2,2h−3,2h−4から構成されている。
図22は、第5の実施形態における無停電電源装置1Dの概略の構成を示す図である。
第5の実施形態の無停電電源装置1Dは、第4の実施形態の無停電電源装置1C(図21参照)と同様に、出力電力容量仕様が2倍となった時を想定し、インバータ12・コンバータ11・チョッパ13を構成する各電力変換ユニット2の並列数を2倍とした構成としている。
インバータ12のU相の電力変換ユニット2u−1と、コンバータ11のR相の電力変換ユニット2r−1と、インバータ12のU相の電力変換ユニット2u−2と、コンバータ11のR相の電力変換ユニット2r−2とが、この順番で隣接して平行に配置される。
インバータ12のV相の電力変換ユニット2v−1と、コンバータ11のS相の電力変換ユニット2s−1と、インバータ12のV相の電力変換ユニット2v−2と、コンバータ11のS相の電力変換ユニット2s−2とが、この順番で隣接して平行に配置される。
インバータ12のW相の電力変換ユニット2w−1と、コンバータ11のT相の電力変換ユニット2t−1と、インバータ12のW相の電力変換ユニット2w−2と、コンバータ11のT相の電力変換ユニット2t−2とが、この順番で隣接して平行に配置される。
第5の実施形態の無停電電源装置1Dは、この構成により、対応する相間のインピーダンスを最小化でき、各電力変換ユニット2のコンデンサC1,C2に流れるリプル電流を低減できる。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
本発明の変形例として、例えば、次の(a),(b)のようなものがある。
(b) 上記実施形態では、スイッチング素子QH,QLとしてIGBTを用い、整流素子DH,DLとしてダイオードを用いている。しかし、これらに限られず、他の種類の素子を適用することも可能である。
11 コンバータ
12 インバータ
13 チョッパ
2 電力変換ユニット
21 パワー半導体モジュール
22 冷却用フィン
23 主回路バスバー
24,25 ヒューズ素子
26 制御信号端子
27 ハーフブリッジ回路
3 PNラミネート型バスバー (積層導電体)
4 制御回路
41 基本波信号生成部
42 キャリア信号生成部 (三角波信号生成部)
43 インバータ制御部 (インバータ三相PWM信号生成部)
44 コンバータ制御部 (コンバータ三相PWM信号生成部)
45 チョッパ制御部
5 商用電源
6 蓄電池
7 負荷
C1,C2 コンデンサ
DH,DL 整流素子
QH,QL スイッチング素子
Claims (15)
- 導電体が積層された積層導電体と複数の電力変換ユニットとを有し、商用電源からコンバータとインバータとを介して負荷へ給電する電力変換器であって、
前記電力変換ユニットは、パワー半導体モジュールとコンデンサと主回路バスバーとを含み、正側端子、負側端子、およびAC・DC端子を備え、前記積層導電体を介して、各々の正側端子が相互に接続され、かつ、各々の負側端子が相互に接続されており、
前記電力変換ユニットの少なくとも1台は、AC・DC端子に入力された交流を変換して、自身の正側端子と負側端子との間に直流として供給するコンバータの相を構成し、
前記電力変換ユニットの他の少なくとも1台は、自身の正側端子と負側端子とを介して供給される直流を変換してAC・DC端子に交流を供給するインバータの相を構成し、
インバータの所定の相を構成する前記電力変換ユニットは、自身の正側端子が前記積層導電体を介して、これに対応するコンバータの相を構成する前記電力変換ユニットの正側端子と隣接して接続され、自身の負側端子が前記積層導電体を介して、これに対応するコンバータの相を構成する前記電力変換ユニットの負側端子と隣接して接続される、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 前記積層導電体は、各前記主回路バスバーに対して同一側面上に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 複数の前記電力変換ユニットによって、三相インバータと三相コンバータとを構成し、
前記三相インバータの各相と、これに対応する前記三相コンバータの各相とは、それぞれ隣接して配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 三相のPWM制御信号を出力する制御回路を更に含み、
前記制御回路は、
インバータ三角波信号と、前記インバータ三角波信号と同一周波数かつ所定の位相差で同期するコンバータ三角波信号とを生成する三角波信号生成部と、
前記インバータ三角波信号が供給されるインバータ三相PWM信号生成部と、
前記コンバータ三角波信号が供給されるコンバータ三相PWM信号生成部と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、
インバータ三相基本波信号と、前記インバータ三相基本波信号と同一周波数かつ所定の位相差で同期するコンバータ三相基本波信号とを生成する基本波信号生成部を含んで構成され、
前記インバータ三相PWM信号生成部には、前記インバータ三相基本波信号が供給され、
前記コンバータ三相PWM信号生成部には、前記コンバータ三相基本波信号が供給される、
ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記インバータ三角波信号と前記コンバータ三角波信号の位相差は、−20度から+20度の範囲であり、
所定の相の前記インバータ三相基本波信号と、これに対応する各相の前記コンバータ三相基本波信号の位相差は、−45度から+45度の範囲である、
ことを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記インバータ三角波信号と前記コンバータ三角波信号の位相差は、160度から200度の範囲であり、
所定の相の前記インバータ三相基本波信号と、これに対応する各相の前記コンバータ三相基本波信号の位相差は、135度から225度の範囲である、
ことを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換ユニットの他の少なくとも1台は、AC・DC端子に入力された直流信号を電圧変換して正側端子と負側端子との間に変換直流として供給する直流変換部を構成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 複数の前記電力変換ユニットは、同一平面上に一列に並列配置されており、両端の2台は、直流変換部を構成する、
ことを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。 - 複数の前記電力変換ユニットは、同一平面上に一列に並列配置されており、両端の2台は、インバータの相またはコンバータの相を構成する、
ことを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。 - 複数の前記電力変換ユニットによって、三相インバータと三相コンバータとを構成し、
前記三相インバータの各相と前記三相コンバータの各相とは、それぞれ複数の電力変換ユニットが並列接続されて構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記三相インバータの所定の相を構成する複数の電力変換ユニットと、これに対応する前記三相コンバータの相を構成する複数の電力変換ユニットとは、それぞれ交互に隣接して配置される、
ことを特徴とする請求項11に記載の電力変換装置。 - 前記三相インバータの各相と、これに対応する前記三相コンバータの各相とは、隣接して配置される、
ことを特徴とする請求項11に記載の電力変換装置。 - 導電体が積層された積層導電体と複数の電力変換ユニットと、三相のPWM制御信号を出力する制御回路を有し、商用電源からコンバータとインバータとを介して負荷へ給電する電力変換器であって、
前記電力変換ユニットは、パワー半導体モジュールとコンデンサと主回路バスバーとを含み、正側端子、負側端子、およびAC・DC端子を備え、前記積層導電体を介して、各々の正側端子が相互に接続され、かつ、各々の負側端子が相互に接続されており、
前記電力変換ユニットの少なくとも3台は、AC・DC端子に入力された交流を変換して、自身の正側端子と負側端子との間に直流として供給する三相コンバータを構成し、
前記電力変換ユニットの他の少なくとも3台は、自身の正側端子と負側端子とを介して供給される直流を変換してAC・DC端子に交流を供給する三相インバータを構成し、
前記三相インバータの各相と、これに対応する前記三相コンバータの各相とは、それぞれ隣接して配置されており、
前記制御回路は、
インバータ三角波信号を生成して、当該インバータ三角波信号をインバータ三相PWM信号生成部に供給し、
前記インバータ三角波信号と同一周波数かつ所定の位相差で同期するコンバータ三角波信号を生成して、当該コンバータ三角波信号をコンバータ三相PWM信号生成部に供給する、
ことを特徴とする電力変換装置の電力変換方法。 - 前記制御回路は、
インバータ三相基本波信号を生成して、当該インバータ三相基本波信号を前記インバータ三相PWM信号生成部に供給し、
前記インバータ三相基本波信号と同一周波数かつ所定の位相差で同期するコンバータ三相基本波信号とを生成して、当該コンバータ三相基本波信号を前記コンバータ三相PWM信号生成部に供給する、
ことを特徴とする請求項14に記載の電力変換装置の電力変換方法。
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