JPWO2018211671A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、三相電圧形インバータの変換効率を向上できる電力変換装置を提供することを目的とする。本発明の実施形態に係る電力変換装置（１）は、三相電圧形インバータ（５）、二相／三相変換部（１１）、３次調波生成部（１２）、加算器（１３）、ＰＷＭ制御部（１４）、３次調波振幅決定部（１５ａ）を備える。３次調波生成部（１２）は、三相の電圧指令信号（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に同期し、かつ、三相の電圧指令信号の３倍の周波数の正弦波状の３次調波信号（Ｖｈ）を生成する。さらに、３次調波生成部（１２）は、二相の電圧指令信号（Ｖｄ，Ｖｑ）に応じた電圧振幅指令値および電力系統への出力要求に応じた出力力率指令値に基づいて、三相電圧形インバータ（５）の電力損失が最小となる３次調波信号Ｖｈの振幅を決定する３次調波振幅決定部を備える。

Description

本発明は、電力変換装置に関する。
インバータの制御方式としてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が知られている。三相インバータでは、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に正弦波の電圧指令信号を生成し、これらの電圧指令信号を三角波であるキャリア信号と比較することで、三相のＰＷＭ制御を行っている。
しかしながら、この正弦波−三角波比較方式のＰＷＭ制御では、正常に変調を実行するためには、各相の電圧指令信号がキャリア信号の振幅内にある必要があり、インバータの出力電圧の基本波の振幅は、直流電圧の√３／２以下に制限される。このため、直流電圧の電圧利用率が低いという問題がある。
電圧利用率を向上させるために、三相の電圧指令信号に対してこれと同期した３次調波を重畳する方式が知られている（日本特開２００９−１２４７９９号公報）。図５に示すように、各相の電圧指令信号（５０）に基本波の３倍の周波数の３次調波（５１）を重畳させて電圧指令信号（５２）のピーク値を小さくすることで、出力電圧の基本波成分の最大値を大きくしてインバータの電圧利用率を向上させることができる。これは第３次の高調波を重畳しても線間出力にはこの高調波は含まれないことを利用したものである。また、３次調波信号の振幅を電圧指令信号に対して１／６程度にすることで、電圧利用率を最も向上できることが知られている（図６）。
日本特開２００９−１２４７９９号公報
そのため一般的に、３次調波の振幅は、電圧利用率の向上のため電圧指令信号に対して１／６程度に設定される。しかしながら、この設定は、必ずしもインバータの変換効率を最適にするものではない。本発明者の新たな知見によれば、３次調波の振幅は、インバータの変換効率を向上させるために用いることができる。図７、図８を参照して具体的に説明する。
図７は、電圧形インバータに流れる電流の経路について説明するための図である。インバータ運転中のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦによって、電流が流れる経路は変化する。電流の向きは、図７においてインバータから負荷側へ流れる方向を正とする。すると、正方向に流れる電流の経路はＡとＢであり、負方向に流れる電流の経路はＣとＤである。ＢとＣはスイッチング素子を通る経路であり、ＡとＤはダイオードを通る経路である。
図８は、スイッチング素子（トランジスタ）における損失について説明するための図である。ＯＦＦからＯＮに切り替わる時、ＯＮからＯＦＦに切り替わる時に若干の時間がかかってしまう。このスイッチング期間は電圧及び電流が完全にＯＮもしくはＯＦＦではないので電力損失が発生する。また、スイッチング素子がＯＮの期間中も完全に導通ではなく、コレクタ−エミッタ間にドロップ電圧が発生するため、そこで電力損失が発生する。このような電力損失は、他の半導体素子（例えばダイオード）でも生じるが、その損失量は異なる。図８中、（１）と（３）はスイッチングによる電力の損失期間を示し、（２）は導通による電力の損失期間を示している。電力損失は、変換効率に影響する他、熱エネルギーとして放出され熱エネルギーが大きいほど大規模な冷却手段が必要になるため少ないほうが良い。
上述したように、三相の電圧指令信号に対して３次調波を重畳すると、電圧指令信号の波形が変化し（図５）、ゲートパルスの様相、すなわちインバータ出力電圧のＯＮ／ＯＦＦ比率が変化する。その結果、スイッチング素子を有する経路およびダイオードを有する経路に流れる電流の時間比率も変化する。電流の経路によって電力損失に違いが生じることがあるため（図７、図８）、最終的にはインバータの変換効率にも違いが生じることがある。この電圧指令信号の波形の変化度合いは、重畳する３次調波の振幅によっても変化する。本発明者は、この点に着目し、３次調波の振幅を三相電圧形インバータの変換効率を向上させせるために用いることとした。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、三相電圧形インバータの変換効率を向上できる電力変換装置を提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係る電力変換装置は、三相電圧形インバータ、二相／三相変換部、３次調波生成部、加算器、ＰＷＭ制御部、３次調波振幅決定部を備える。三相電圧形インバータは、例えばスイッチング素子と還流ダイオードとを逆並列に接続したアームを２つ直列に接続したレグを３つ並列に接続した回路を有し、直流電源からの直流電圧を三相交流電圧に変換して電力系統へ出力する。三相電圧形インバータはこの構成に限るものではなく、直流から三相交流に変換するものであれば、たとえば中性点クランプ方式３レベルインバータや、中性点スイッチ方式３レベルインバータでもよい。二相／三相変換部は、二相の電圧指令信号を正弦波状の三相の電圧指令信号に変換する。３次調波生成部は、三相の電圧指令信号に同期し、かつ、三相の電圧指令信号の３倍の周波数の正弦波状の３次調波信号を生成する。加算器は、三相の電圧指令信号に３次調波信号を重畳した三相の変調波信号を出力する。ＰＷＭ制御部は、三相の変調波信号と三角波状のキャリア信号を比較することにより、スイッチング素子のそれぞれを駆動するゲート信号を生成する。さらに、３次調波生成部は、二相の電圧指令信号に応じた電圧振幅指令値および電力系統への出力要求に応じた出力力率指令値に基づいて、三相電圧形インバータの電力損失が最小となる３次調波信号の振幅を決定する３次調波振幅決定部を備える。
上述したように３次調波信号の振幅によって、ゲート信号のＯＮ／ＯＦＦ比率が変化するため、スイッチング素子および還流ダイオードに流れる電流の時間比率も変化する。電流の経路によって電力損失に違いが生じ（図７、図８）、最終的にはインバータの変換効率にも違いが生じる。本実施形態では、３次調波信号の振幅を、三相電圧形インバータの電力損失が最小となるように決定する。そのため、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、三相電圧形インバータの変換効率を向上させることができる。
好ましくは、二相の電圧指令信号は、ｄ軸電圧指令信号とｑ軸電圧指令信号を含む。電圧振幅指令値は、ｄ軸電圧指令信号の値の二乗とｑ軸電圧指令信号の値の二乗との和の平方根である。
好ましくは、３次調波振幅決定部は、電圧振幅指令値と出力力率指令値と三相電圧形インバータの電力損失が最小となる３次調波信号の振幅との関係を定めたテーブルを有する。３次調波振幅決定部は、このテーブルから電圧振幅指令値と出力力率指令値との組み合わせに応じた３次調波信号の振幅を決定する。
好ましくは、３次調波振幅決定部は、電圧振幅指令値および出力力率指令値を引数とする関数に基づいて３次調波信号の振幅を決定する。関数を用いることで、テーブルを用いる場合に比してメモリ使用量を低減できる。
本発明の実施形態に係る電力変換装置によれば、三相電圧形インバータの変換効率を向上できる。
本発明の実施の形態１に係る電力変換装置のシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における３次調波信号Ｖｈの振幅の決定手法について説明するための図である。 本発明の実施の形態２における３次調波信号Ｖｈの振幅の決定手法について説明するための図である。 電圧指令信号に３次調波を重畳させる例を示す図である。 ３次調波信号の振幅を電圧指令信号に対して１／６に決定する例を示す図である。 電圧形インバータに流れる電流の経路について説明するための図である。 スイッチング素子（トランジスタ）における損失について説明するための図である。 電力変換装置が有する制御装置のハードウェア構成例を示す概念図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態１．
＜システム構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１のシステム構成を示す図である。
電力変換装置１は、直流電源２および電力系統３に接続する。直流電源２は、例えば、太陽光パネルを備える太陽光発電装置、蓄電池などである。電力系統３には、送電線を介して発電所や工場が接続されている。電力変換装置１は、電力系統３への送電に際し、現在要求されている力率を守る必要がある。
電力変換装置１は、平滑コンデンサ４、三相電圧形インバータ５、リアクトル６、コンデンサ７、制御装置１０を備える。
平滑コンデンサ４は、直流電源２の正極側と負極側との間に接続され、端子間電圧ＶＨの変動を平滑化するためのコンデンサである。
三相電圧形インバータ５は、直流電源２からの直流電圧を三相交流電圧に変換して電力系統３へ出力する。
三相電圧形インバータ５は、３つのレグ（Ｕ相レグ、Ｖ相レグ、Ｗ相レグ）を並列に接続した回路を有する。各レグは、スイッチング素子と還流ダイオードとを逆並列に接続したアームを２つ直列に接続して構成される。各レグは、直流電源２の正極側と負極側との間に並列に接続している。
具体的には、Ｕ相レグは、スイッチング素子Ｑｕ１およびスイッチング素子Ｑｕ２を含む。スイッチング素子Ｑｕ１およびスイッチング素子Ｑｕ２は、直流電源２の正極側から順に直列に接続されている。スイッチング素子Ｑｕ１とスイッチング素子Ｑｕ２との中間点は、電力系統３のＵ相の端子に電気的に接続している。また、スイッチング素子Ｑｕ１と還流ダイオードＤｕ１は、逆並列に接続している。スイッチング素子Ｑｕ２と還流ダイオードＤｕ２は、逆並列に接続している。
Ｖ相レグは、スイッチング素子Ｑｖ１およびスイッチング素子Ｑｖ２を含む。スイッチング素子Ｑｖ１およびスイッチング素子Ｑｖ２は、直流電源２の正極側から順に直列に接続されている。スイッチング素子Ｑｖ１とスイッチング素子Ｑｖ２との中間点は、電力系統３のＶ相の端子に電気的に接続している。また、スイッチング素子Ｑｖ１と還流ダイオードＤｖ１は、逆並列に接続している。スイッチング素子Ｑｖ２と還流ダイオードＤｖ２は、逆並列に接続している。
Ｗ相レグは、スイッチング素子Ｑｗ１およびスイッチング素子Ｑｗ２を含む。スイッチング素子Ｑｗ１およびスイッチング素子Ｑｗ２は、直流電源２の正極側から順に直列に接続されている。スイッチング素子Ｑｗ１とスイッチング素子Ｑｗ２との中間点は、電力系統３のＷ相の端子に電気的に接続している。また、スイッチング素子Ｑｗ１と還流ダイオードＤｗ１は、逆並列に接続している。スイッチング素子Ｑｗ２と還流ダイオードＤｗ２は、逆並列に接続している。
なお、本実施形態では各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２に、ＩＧＢＴを採用している。しかし、スイッチング素子は、これに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ等であってもよい。
リアクトル６は、三相電圧形インバータ５の各レグの中間点と電力系統３との間に設けられる平滑要素である。コンデンサ７は、リアクトル６とともにリップルを低減するフィルタ回路を構成している。
制御装置１０は、入力信号に基づいて、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２を駆動するゲート信号を生成する。ゲート信号により三相電圧形インバータ５の動作が制御される。入力信号は、端子間電圧ＶＨ、電流計８により検出されるインバータの出力電流、電圧計９により検出される線間電圧、電力指令Ｐを含む。電力指令Ｐは、電力変換装置１の外部から入力される電力系統３への出力要求に応じた指令である。
ここで、図２を参照しながら、制御装置１０の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る制御装置１０の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、制御装置１０は、二相／三相変換部１１、３次調波生成部１２、加算器１３（Ｕ相加算器１３ｕ、Ｖ相加算器１３ｖ、Ｗ相加算器１３ｗ）、ＰＷＭ制御部１４を備える。
二相／三相変換部１１は、二相の電圧指令信号（ｄ軸電圧指令信号Ｖｄ、ｑ軸電圧指令信号Ｖｑ）を、正弦波状の三相の電圧指令信号（Ｕ相電圧指令信号Ｖｕ、Ｖ相電圧指令信号Ｖｖ、Ｗ相電圧指令信号Ｖｗ）に変換する。三相の電圧指令信号は、加算器１３に出力される。具体的には、Ｕ相電圧指令信号ＶｕはＵ相加算器１３ｕへ出力される。Ｖ相電圧指令信号ＶｖはＶ相加算器１３ｖへ出力される。Ｗ相電圧指令信号ＶｗはＷ相加算器１３ｗへ出力される。なお、二相／三相変換部１１へ入力されるｄ軸電圧指令信号Ｖｄとｑ軸電圧指令信号Ｖｑは、電力変換装置１の外部から入力される電力指令Ｐ（有効電力指令と無効電力指令）に基づいて演算される。
３次調波生成部１２は、三相の電圧指令信号に同期し、かつ、三相の電圧指令信号の３倍の周波数の正弦波状の３次調波信号Ｖｈを生成する。本実施形態に係る発明は、３次調波信号Ｖｈの振幅の決定手法に主な特徴を有するが、この点については後述する。
加算器１３は、三相の電圧指令信号に３次調波信号Ｖｈを同位相で重畳した三相の変調波信号を出力する。具体的には、Ｕ相加算器１３ｕは、二相／三相変換部１１から出力されるＵ相電圧指令信号Ｖｕに、３次調波生成部１２が生成した３次調波信号Ｖｈを加算して、Ｕ相変調波信号Ｖｍｕを出力する。Ｖ相加算器１３ｖは、二相／三相変換部１１から出力されるＶ相電圧指令信号Ｖｖに、３次調波生成部１２が生成した３次調波信号Ｖｈを加算して、Ｖ相変調波信号Ｖｍｖを出力する。Ｗ相加算器１３ｗは、二相／三相変換部１１から出力されるＷ相電圧指令信号Ｖｗに、３次調波生成部１２が生成した３次調波信号Ｖｈを加算して、Ｗ相変調波信号Ｖｍｗを出力する。Ｕ相変調波信号Ｖｍｕ、Ｖ相変調波信号Ｖｍｖ、Ｗ相変調波信号Ｖｍｗは、ＰＷＭ制御部１４に入力される。
ＰＷＭ制御部１４は、加算器１３が出力する三相の変調波信号（Ｕ相変調波信号Ｖｍｕ、Ｖ相変調波信号Ｖｍｖ、Ｗ相変調波信号Ｖｍｗ）と三角波状のキャリア信号を比較することにより、スイッチング素子（Ｑｕ１〜Ｑｗ２）のそれぞれを駆動するゲート信号を生成する。
具体的には、ＰＷＭ制御部１４は、Ｕ相について、Ｕ相変調波信号Ｖｍｕと、所定のキャリア周波数ｆを有するキャリア信号Ｃ（三角波形）とを大小比較し、三角波形のほうが小さいときには、上アームに係るスイッチング素子Ｑｕ１がＯＮとなり、三角波形の方が大きいときには、下アームに係るスイッチング素子Ｑｕ２がＯＮとなるように、ゲート信号を生成する。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
＜３次調波信号Ｖｈの振幅の決定手法＞
図３を参照して、本発明の実施の形態１における、３次調波信号Ｖｈの振幅の決定手法について説明する。
本発明の実施の形態１に係る３次調波生成部１２は、３次調波振幅決定部１５ａを備える。３次調波振幅決定部１５ａは、二相の電圧指令信号に応じた電圧振幅指令値および電力系統３への出力要求に応じた出力力率指令値に基づいて、三相電圧形インバータ５の電力損失が最小となる３次調波信号の振幅を決定する。なお、出力力率指令値（力率ｃｏｓθ）は、電力系統３への現在の出力要求である電力指令Ｐ（有効電力指令と無効電力指令）に基づいて演算される。
具体的には、まず、３次調波振幅決定部１５ａは、上述したｄ軸電圧指令信号Ｖｄ、ｑ軸電圧指令信号Ｖｑ、出力力率指令値を入力する。３次調波振幅決定部１５ａは、ｄ軸電圧指令信号Ｖｄの値の二乗とｑ軸電圧指令信号Ｖｑの値の二乗との和の平方根である電圧振幅指令値を算出する。
３次調波振幅決定部１５ａは、電圧振幅指令値と出力力率指令値と三相電圧形インバータ５の電力損失が最小となる３次調波信号の振幅との関係を定めたテーブルを予め記憶している。このテーブルには、各条件において変換効率が最高となるよう、予めシミュレーション解析や実運転データに基づいて、３次調波信号の振幅が設定される。
３次調波振幅決定部１５ａは、このテーブルから電圧振幅指令値と出力力率指令値との組み合わせに応じた３次調波信号の振幅を取得し、これを出力電圧に同期した単位３次調波に乗算することで、３次調波信号Ｖｈを決定する。
このように振幅が決定された３次調波信号Ｖｈは、図２の加算器１３に入力される。加算器１３は、三相の電圧指令信号に３次調波信号Ｖｈを重畳した三相の変調波信号を出力する。そして、ＰＷＭ制御部１４は、三相の変調波信号に基づいて、スイッチング素子（Ｑｕ１〜Ｑｗ２）のそれぞれを駆動するゲート信号を生成する。
３次調波信号Ｖｈの振幅によって、ゲート信号のＯＮ／ＯＦＦ比率が変化するため、スイッチング素子および還流ダイオードに流れる電流の時間比率も変化する。電流の経路によって電力損失に違いが生じ（図７、図８）、最終的にはインバータの変換効率にも違いが生じる。本実施形態では、３次調波信号Ｖｈの振幅を、三相電圧形インバータ５の電力損失が最小となるように決定する。そのため、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、三相電圧形インバータ５の変換効率を向上させることができる。
＜制御装置１０のハードウェア構成例＞
図９は、上述した電力変換装置１が有する制御装置１０のハードウェア構成例を示す概念図である。図２内の各部は機能の一部を示し、各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ９１と少なくとも１つのメモリ９２とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア９３を備える。
処理回路がプロセッサ９１とメモリ９２とを備える場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。
処理回路が専用のハードウェア９３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、又はこれらを組み合わせたものである。各機能は処理回路で実現される。
実施の形態２．
次に、図４を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１、図２に示す構成に図４に示す構成を適用することで実現することができる。
上述した実施の形態１では、３次調波振幅決定部１５ａは、電圧振幅指令値と出力力率指令値と三相電圧形インバータ５の電力損失が最小となる３次調波信号の振幅との関係を定めたテーブルを予め用意しておき、これを用いて、３次調波信号の振幅を決定している。しかしながら、このようなテーブルを予め用意するには、相当のメモリ容量が必要になるため、メモリ容量が少ない場合であっても、３次調波信号の振幅を決定できることが望まれる。
＜３次調波信号Ｖｈの振幅の決定手法＞
図４は、本発明の実施の形態２における３次調波信号Ｖｈの振幅の決定手法について説明するための図である。
本発明の実施の形態２に係る３次調波生成部１２は、３次調波振幅決定部１５ｂを備える。３次調波振幅決定部１５ｂは、二相の電圧指令信号に応じた電圧振幅指令値および電力系統３への出力要求に応じた出力力率指令値に基づいて、三相電圧形インバータ５の電力損失が最小となる３次調波信号の振幅を決定する。なお、出力力率指令値（力率ｃｏｓθ）は、電力系統３への現在の出力要求である電力指令Ｐ（有効電力指令と無効電力指令）に基づいて演算される。
具体的には、まず、３次調波振幅決定部１５ｂは、上述したｄ軸電圧指令信号Ｖｄ、ｑ軸電圧指令信号Ｖｑ、出力力率指令値を入力する。３次調波振幅決定部１５ｂは、ｄ軸電圧指令信号Ｖｄの値の二乗とｑ軸電圧指令信号Ｖｑの値の二乗との和の平方根である電圧振幅指令値を算出する。
３次調波振幅決定部１５ｂは、電圧振幅指令値（Ｘ）および出力力率指令値（Ｙ）を引数とする関数ｆ（Ｘ，Ｙ）に基づいて３次調波信号の振幅を取得し、これを出力電圧に同期した単位３次調波に乗算することで、３次調波信号Ｖｈを決定する。この関数は、シミュレーション解析や実運転データに基づいて設定される。また、複数の測定値から推定された近似関数であってもよい。
ここで、関数ｆ（Ｘ，Ｙ）は、三相電圧形インバータ５の実運転領域について定められていれば十分である。例えば、三相電圧形インバータ５が、電圧振幅指令値が１．０〜０．８、出力力率指令値が１．０〜０．８の範囲で運転されるのであれば、この運転領域内についての関数が用意できれば十分である。また、運転領域に応じて関数とテーブルを切り替える構成としてもよい。
このように振幅が決定された３次調波信号Ｖｈは、図２の加算器１３に入力される。加算器１３は、三相の電圧指令信号に３次調波信号Ｖｈを重畳した三相の変調波信号を出力する。そして、ＰＷＭ制御部１４は、三相の変調波信号に基づいて、スイッチング素子（Ｑｕ１〜Ｑｗ２）のそれぞれを駆動するゲート信号を生成する。
本実施形態によれば、三相電圧形インバータ５の少なくとも一部の運転範囲について、関数を用いることで、メモリ使用量を低減できる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ 電力変換装置
２ 直流電源
３ 電力系統
４ 平滑コンデンサ
５ 三相電圧形インバータ
６ リアクトル
７ コンデンサ
８ 電流計
９ 電圧計
１０ 制御装置
１１ 二相／三相変換部
１２ ３次調波生成部
１３ 加算器
１３ｕ Ｕ相加算器
１３ｖ Ｖ相加算器
１３ｗ Ｗ相加算器
１４ ＰＷＭ制御部
１５ａ ３次調波振幅決定部
１５ｂ ３次調波振幅決定部
９１ プロセッサ
９２ メモリ
９３ ハードウェア
ＶＨ 端子間電圧
Ｐ 電力指令
Ｄｕ１，Ｄｕ２，Ｄｖ１，Ｄｖ２，Ｄｗ１，Ｄｗ２ 還流ダイオード
Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２ スイッチング素子
Ｖｄ ｄ軸電圧指令信号
Ｖｑ ｑ軸電圧指令信号
Ｖｕ Ｕ相電圧指令信号
Ｖｖ Ｖ相電圧指令信号
Ｖｗ Ｗ相電圧指令信号
Ｖｍｕ Ｕ相変調波信号
Ｖｍｖ Ｖ相変調波信号
Ｖｍｗ Ｗ相変調波信号
Ｖｈ ３次調波信号

Claims (4)

  1. スイッチング素子と還流ダイオードとを逆並列に接続したアームを２つ直列に接続したレグを３つ並列に接続した回路を有し、直流電源からの直流電圧を三相交流電圧に変換して電力系統へ出力する三相電圧形インバータと、
    二相の電圧指令信号を正弦波状の三相の電圧指令信号に変換する二相／三相変換部と、
    前記三相の電圧指令信号に同期し、かつ、前記三相の電圧指令信号の３倍の周波数の正弦波状の３次調波信号を生成する３次調波生成部と、
    前記三相の電圧指令信号に前記３次調波信号を重畳した三相の変調波信号を出力する加算器と、
    前記三相の変調波信号と三角波状のキャリア信号を比較することにより、前記スイッチング素子のそれぞれを駆動するゲート信号を生成するＰＷＭ制御部と、を備え、
    前記３次調波生成部は、前記二相の電圧指令信号に応じた電圧振幅指令値および前記電力系統への出力要求に応じた出力力率指令値に基づいて、前記三相電圧形インバータの電力損失が最小となる前記３次調波信号の振幅を決定する３次調波振幅決定部を備えること、
    を特徴とする電力変換装置。
  2. 前記二相の電圧指令信号は、ｄ軸電圧指令信号とｑ軸電圧指令信号を含み、
    前記電圧振幅指令値は、前記ｄ軸電圧指令信号の値の二乗と前記ｑ軸電圧指令信号の値の二乗との和の平方根であること、
    を特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
  3. 前記３次調波振幅決定部は、前記電圧振幅指令値と前記出力力率指令値と前記三相電圧形インバータの電力損失が最小となる前記３次調波信号の振幅との関係を定めたテーブルから、前記電圧振幅指令値と前記出力力率指令値との組み合わせに応じた前記３次調波信号の振幅を決定すること、
    を特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置。
  4. 前記３次調波振幅決定部は、前記電圧振幅指令値および前記出力力率指令値を引数とする関数に基づいて前記３次調波信号の振幅を決定すること、
    を特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置。
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