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JP3434746B2 - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents

電力変換装置の制御装置

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JP3434746B2
JP3434746B2 JP24713399A JP24713399A JP3434746B2 JP 3434746 B2 JP3434746 B2 JP 3434746B2 JP 24713399 A JP24713399 A JP 24713399A JP 24713399 A JP24713399 A JP 24713399A JP 3434746 B2 JP3434746 B2 JP 3434746B2
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voltage
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voltage vector
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清志 楠
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正 西川
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各相が３レベル出
力可能な電力変換装置において、電力変換装置を構成す
る自己消弧形スイッチング素子のスイッチング回数を必
要最低限に抑えることでスイッチングに伴う損失を最低
限に抑えながら、出力電圧を任意の波形に制御する電力
変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２１は、３レベル出力可能な電力変換
装置の主回路構成及び従来から使われているその制御装
置である。図において、１は自己消弧形スイッチング素
子とダイオードで構成された電力変換器、２，３は直流
コンデンサ、Ｓ１１〜Ｓ３４は自己消弧形スイッチング
素子、４は直流電源、ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* はＵ相，
Ｖ相，Ｗ相の電圧指令、５は出力電圧発生部、６は搬送
波発生部、７〜１２は比較部、１３〜１８は反転部、Ｇ
１１からＧ３４は自己消弧形スイッチング素子Ｓ１１〜
Ｓ３４のゲート信号を表す。
【０００３】図２２は図２１に示す記号に対応した波形
例である。この図２１を用いて図１１の各部の動作を説
明する。出力電圧発生部５は、電力変換器１の交流端子
につながる負荷に流れる電流や電力などに応じて電力変
換器１が出力すべき出力電圧の指令ＶＵ* ，ＶＶ* ，Ｖ
Ｗ* を発生する。搬送波発生部６は電圧指令ＶＵ* ，Ｖ
Ｖ* ，ＶＷ* を変調するために用いる搬送波ＶＣＰ，Ｖ
ＣＮを発生する。ここで、ＶＣＰは零を最低値、三角波
ＶＣＮは零を最高値とする同一形状の三角波である。比
較部７は、電圧指令ＶＵ* と搬送波ＶＣＰを比較し、Ｖ
Ｕ* がＶＣＰよりも大きいときに自己消弧形スイッチン
グ素子Ｓ１１のゲート信号Ｇ１１を「１」とし、自己消
弧形スイッチング素子Ｓ１３のゲート信号Ｇ１３を
「０」とする。逆に、ＶＵ* がＶＣＰよりも小さいとき
にはＧ１１を「０」とし、Ｇ１３を「１」とする。ここ
で、ゲート信号の「１」は対応する自己消弧形スイッチ
ング素子のオン指令を表現し、ゲート信号の「０」は対
応する自己消弧形スイッチング素子のオフ指令を表す。
反転部１３はＧ１１とＧ１３の論理を反転させている。
【０００４】同様にして、比較部８と反転部１４により
電圧指令ＶＵ* と搬送波ＶＣＮから自己消弧形スイッチ
ング素子Ｓ１２，Ｓ１４のゲート信号Ｇ１２，Ｇ１４を
決定する。
【０００５】図２１の他の比較部および反転部の動作
は、比較部７，８および反転部１３，１４の動作と同様
なので説明を省略する。この様にして決定されたゲート
信号Ｇ１１〜Ｇ３４に応じて、対応する自己消弧形スイ
ッチング素子がオン・オフすることにより、直流電源４
から供給される直流電圧を出力指令ＶＵ* ，ＶＶ* ，Ｖ
Ｗ* に応じた出力電圧に変換する。ここで、直流コンデ
ンサ２，３は直流電源４が供給できない急峻な電力を受
給するために用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、電
力変換器１は任意の電圧を発生するのに伴って、自己消
弧形スイッチング素子は搬送波の周波数に応じた周波数
でオン・オフを繰り返すことになる。自己消弧形スイッ
チング素子のスイッチング周波数が高くなるに従い、オ
ン・オフすることにより生じる損失が増加し、変換器の
効率が低下する。また、不要なスイッチングも増える為
に変換率も低下する。
【０００７】電力変換器の出力電圧や出力電流の状態に
よっては、電力変換器を構成する自己消弧形スイッチン
グ素子の損失に偏りが生じ、損失にともなって生じた熱
により自己消弧形スイッチング素子の温度が上昇し、一
部の自己消弧形スイッチング素子のみに熱的なストレス
が発生する。この状態が進行すると、自己消弧形スイッ
チング素子の損傷する場合がある。
【０００８】電力変換器の交流端子に繋がる自己消弧形
スイッチング素子（ダイオードを含む）のみを通して直
流コンデンサに電流が流れる状態、すなわち、少なくと
も電力変換器の１相が正側コンデンサと負側コンデンサ
の接続点と同電位にある場合においては、正側コンデン
サと負側コンデンサに流れる電流が異なり、２つのコン
デンサに偏りが生じる場合がある。この状態が進展する
と、電力変換器の出力電圧を任意の値に制御できなくな
るばかりか、正側または負側の電圧が高くなりすぎて回
路を損傷することもある。
【０００９】そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなさ
れたもので、自己消弧形スイッチング素子のスイッチン
グ回数を必要最低限に抑えながら、自己消弧形スイッチ
ング素子の温度を平均化するとともに、正側と負側のコ
ンデンサの電圧のアンバランスを是正しつつ、任意の出
力電圧を出力可能な電力変換装置を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、直流端子の正側と中性点間
および中性点と負側間にそれぞれ直流コンデンサを備
え、各相が３レベル出力可能なように自己消弧形スイッ
チング素子を接続してなり、直流を３相交流に変換する
電力変換装置において、該電力変換装置が出力すべき電
圧を表す指令電圧ベクトルを発生する手段と、電力変換
装置が出力できる出力可能電圧ベクトルの始点を原点に
とり、出力可能電圧ベクトルの終点で各ベクトルを表現
した平面を考え、実際に出力する電圧を表す出力電圧ベ
クトルと指令電圧ベクトルの差を積分する積分手段と、
この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
が設定値を超えた場合、出力可能電圧ベクトルと指令電
圧ベクトルの差である差ベクトルのうちで差積分ベクト
ルとのなす角が最も大きな出力可能電圧ベクトルを、電
力変換装置が実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクト
ルとして選択するベクトル選択手段と、直流端子の正側
に接続したコンデンサの電圧と負側に接続したコンデン
サの電圧間の差電圧の大きさが設定値以上であるととも
に出力電圧ベクトルが変化する場合に、出力予定の出力
電圧ベクトルを変えることなく電圧差の大きさが減少す
るように自己消弧形スイッチング素子の点弧状態を決定
する直流電圧バランス手段を備えた。
【００１１】又、請求項２記載の発明は、ベクトル選択
手段は、指令電圧ベクトルを囲む３つの出力可能電圧ベ
クトルを選択する手段と、選択された３つの出力可能電
圧ベクトルのうちで、出力可能電圧ベクトルと指令電圧
ベクトルの差である差ベクトルと差積分ベクトルとのな
す角が最も大きな出力可能電圧ベクトルを、電力変換装
置が実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルとして
選択する手段を有する。
【００１２】更に、請求項３記載の発明は、ベクトル選
択手段は、指令電圧ベクトルに最も近い３つの出力可能
電圧ベクトルを選択する手段と、選択された３つの出力
可能電圧ベクトルのうちで、出力可能電圧ベクトルと指
令電圧ベクトルの差である差ベクトルと差積分ベクトル
とのなす角が最も大きな出力可能電圧ベクトルを、電力
変換装置が実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトル
として選択する手段を有する。
【００１３】又更に、請求項４記載の発明は、直流端子
の正側と中性点間および中性点と負側間にそれぞれ直流
コンデンサを備え、各相が３レベル出力可能なように自
己消弧形スイッチング素子を接続してなり、直流を３相
交流に変換する電力変換装置において、電力変換装置が
出力すべき電圧を表す指令電圧ベクトルを発生する手段
と、電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベクトルの
始点を原点にとり、出力可能電圧ベクトルの終点で各ベ
クトルを表現した平面を考え、実際に出力する電圧を表
す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差を積分
する積分手段と、この積分手段により求められる差積分
ベクトルの大きさが設定値を超えた場合、出力可能電圧
ベクトルと指令電圧ベクトルの差である差ベクトルのう
ちで、差ベクトルを定数倍して差積分ベクトルに加算し
たベクトルの大きさを最小ならしめる差ベクトルに対応
した出力可能電圧ベクトルを、電力変換装置が実際に出
力する電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択するベク
トル選択手段と、直流端子の正側に接続したコンデンサ
の電圧と負側に接続したコンデンサの電圧間の差電圧の
大きさが設定値以上であるとともに出力電圧ベクトルが
変化する場合に、出力予定の出力電圧ベクトルを変える
ことなく電圧差の大きさが減少するように自己消弧形ス
イッチング素子の点弧状態を決定する直流電圧バランス
手段を備えた。
【００１４】請求項５記載の発明は、ベクトル選択手段
は、指令電圧ベクトルを囲む３つの出力可能電圧ベクト
ルを選択する手段と、選択された３つの出力可能電圧ベ
クトルから指令電圧ベクトルを減算して得られる差ベク
トルのうちで、差ベクトルを定数倍して差積分ベクトル
に加算したベクトルの大きさを最小ならしめる差ベクト
ルに対応した出力可能電圧ベクトルを、電力変換装置が
実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択
する手段を有する。
【００１５】又、請求項６記載の発明は、ベクトル選択
手段は、指令電圧ベクトルに最も近い３つの出力可能電
圧ベクトルを選択する手段と、選択された３つの出力可
能電圧ベクトルから指令電圧ベクトルを減算して得られ
る差ベクトルのうちで、差ベクトルを定数倍して差積分
ベクトルに加算したベクトルの大きさを最小ならしめる
差ベクトルに対応した出力可能電圧ベクトルを、電力変
換装置が実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルと
して選択する手段を有する。
【００１６】更に、請求項７記載の発明は、ベクトル選
択手段は、現在出力している出力電圧ベクトルあるいは
出力予定の出力電圧ベクトルに対応した前記自己消弧形
スイッチング素子の点弧状態では前記差電圧の大きさを
減少または維持させる組合せが存在しない場合には、現
在出力している出力電圧ベクトルあるいは出力予定の出
力電圧ベクトルを除いた出力可能電圧ベクトルから出力
電圧ベクトルを選択する。
【００１７】又、請求項８記載の発明は、各相が３レベ
ル出力可能なように自己消弧形スイッチング素子を接続
してなり、直流を３相交流に変換する電力変換装置にお
いて、電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧ベ
クトルを発生する手段と、電力変換装置が出力できる出
力可能電圧ベクトルの始点を原点にとり、出力可能電圧
ベクトルの終点で各ベクトルを表現した平面を考え、実
際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルと指令電圧ベ
クトルの差を積分する積分手段と、この積分手段により
求められる差積分ベクトルの大きさが設定値を超えた場
合、出力可能電圧ベクトルと指令電圧ベクトルの差であ
る差ベクトルのうちで差積分ベクトルとのなす角が最も
大きな出力可能電圧ベクトルを、電力変換装置が実際に
出力する電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択するベ
クトル選択手段と、自己消弧形スイッチング素子の温度
を検出する温度手段と、電力変換装置の交流線間電圧を
３相とも零とする際に温度検出手段の情報をもとに自己
消弧形スイッチング素子間の温度がバランスするように
自己消弧形スイッチング素子の点弧状態を決定する素子
温度バランス手段を備えた。
【００１８】又更に、請求項９記載の発明は、ベクトル
選択手段は、指令電圧ベクトルを囲む３つの出力可能電
圧ベクトルを選択する手段と、選択された３つの出力可
能電圧ベクトルのうちで、出力可能電圧ベクトルと指令
電圧ベクトルの差である差ベクトルと差積分ベクトルと
のなす角が最も大きな出力可能電圧ベクトルを、電力変
換装置が実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルと
して選択する手段を有する。
【００１９】又、請求項１０記載の発明は、各相が３レ
ベル出力可能なように自己消弧形スイッチング素子を接
続してなり、直流を３相交流に変換する電力変換装置に
おいて、電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧
ベクトルを発生する手段と、電力変換装置が出力できる
出力可能電圧ベクトルの始点を原点にとり、出力可能電
圧ベクトルの終点で各ベクトルを表現した平面を考え、
実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルと指令電圧
ベクトルの差を積分する積分手段と、この積分手段によ
り求められる差積分ベクトルの大きさが設定値を超えた
場合、出力可能電圧ベクトルと指令電圧ベクトルの差で
ある差ベクトルのうちで、差ベクトルを定数倍して差積
分ベクトルに加算したベクトルの大きさを最小ならしめ
る差ベクトルに対応した出力可能電圧ベクトルを、電力
変換装置が実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトル
として選択するベクトル選択手段と、自己消弧形スイッ
チング素子の温度を検出する温度手段と、電力変換装置
の交流線間電圧を３相とも零とする際に温度検出手段の
情報をもとに自己消弧形スイッチング素子間の温度がバ
ランスするように自己消弧形スイッチング素子の点弧状
態を決定する素子温度バランス手段を備えた。
【００２０】更に、請求項１１記載の発明は、ベクトル
選択手段は、指令電圧ベクトルを囲む３つの出力可能電
圧ベクトルを選択する手段と、選択された３つの出力可
能電圧ベクトルから指令電圧ベクトルを減算して得られ
る差ベクトルのうちで、差ベクトルを定数倍して差積分
ベクトルに加算したベクトルの大きさを最小ならしめる
差ベクトルに対応した出力可能電圧ベクトルを、電力変
換装置が実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルと
して選択する手段を有する。
【００２１】請求項１２記載の発明は、温度手段は、前
記電力変換装置の交流出力電流と前記自己消弧形スイッ
チング素子の点弧状態から前記自己消弧形スイッチング
素子の温度を推定する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、図２１と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００２３】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態を示している。電圧指令発生部５により
出力された三相電圧指令は、３相／２相変換部１９で２
相信号へと変換され、指令電圧ベクトルＶｒが演算され
る。
【００２４】出力可能電圧ベクトルテーブル２３は、電
力変換器１が出力可能なＶ０〜Ｖ１８の１９通りの出力
可能電圧ベクトルを出力する機能を有している。出力電
圧ベクトル制御部２７は、入力された出力可能電圧ベク
トルと電圧指令発生部５から送られた三相電圧指令から
出力電圧ベクトルＶｏを決定し、ゲート信号発生部２６
に送る機能を有している。
【００２５】第１の差ベクトル演算部２０は、出力ベク
トル選択部の出力であり電力変換器が出力している出力
ベクトルＶｏと指令電圧ベクトルVrの差である第１の差
ベクトルを算出し、差ベクトル積分部２２に送る機能を
有している。
【００２６】差ベクトル積分部２２は、この第１の差ベ
クトル演算部２０にて求められた第１の差ベクトルをベ
クトル的に積分することで、第１の差ベクトルを積分し
た差積分ベクトルを算出する機能を有している。
【００２７】第２の差ベクトル演算部２１は、各出力可
能電圧ベクトルから電圧指令ベクトルVrをベクトル的に
減算し、入力された出力可能電圧ベクトルと等しい数の
差ベクトルを出力する機能を有している。
【００２８】角度差最大ベクトル検出部２４は、差ベク
トル積分部２２によって出力される差積分ベクトルと第
２の差ベクトル演算部２１によって出力される差ベクト
ルとのなす角を演算し、各角度のうちで最大の角度に対
応した出力可能電圧ベクトルの出力電圧ベクトル選択信
号を出力ベクトル選択部２５に送る機能を有している。
【００２９】出力ベクトル選択部２５は、入力された出
力可能電圧ベクトルのうちで出力電圧ベクトル選択信号
に対応した出力可能電圧ベクトルを出力電圧ベクトルＶ
ｏとして選択し、第１の差ベクトル演算部２０およびゲ
ート信号発生部２６に送る機能を有している。
【００３０】ゲート信号発生部２６は、出力電圧ベクト
ル選択部２５が出力する出力電圧ベクトルに対応したゲ
ート信号を発生し、電力変換器１に送る機能を有してい
る。次に上記の如く構成された装置の作用について図１
〜４を用いて説明する。図２は、電力変換器１の１アー
ム部分を示したものである。図２における自己消弧形素
子の点弧状態は、基本的に次の３パターンである。ここ
で、自己消弧形素子のオン状態をＯＮ、オフ状態をＯＦ
Ｆとして表現している。
【００３１】 Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４ パターン１： ＯＮ， ＯＮ，ＯＦＦ，ＯＦＦ パターン２：ＯＦＦ， ＯＮ， ＯＮ，ＯＦＦ パターン３：ＯＦＦ，ＯＦＦ， ＯＮ， ＯＮ 他のＶ相、Ｗ相についても上記と同様になる。
【００３２】上記３パターンにおける電力変換器１の各
相の出力電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷは、オン状態の素子や配
線における電圧降下を無視した場合、下記の示すように
なる。ここで、各直流コンデンサ２，３の電圧を等しい
とし、その電圧値をＥＤとしている。
【００３３】 パターン１： ＥＤ パターン２： ０ パターン３： −ＥＤ また、上記出力電圧を直流電圧ＥＤの大きさで除算した
出力電圧指標ＩＵ，ＩＶ，ＩＷは、下記となる。
【００３４】 パターン１： １ パターン２： ０ パターン３： −１ 下記式（１）を使って、出力電圧指標ＩＵ，ＩＶ，ＩＷ
により電力変換器１が出力可能な出力可能電圧ベクトル
Ｖ０〜Ｖ１８を表現したものを図３に示す。ここで、Ｕ
相方向をＡ軸にとり、Ｂ軸をＡ軸より９０度進んだ軸と
している。また、図３では、出力可能電圧ベクトルの始
点を原点にとり、終点を点で表現している。
【００３５】
【数１】
【００３６】出力電圧指標ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの組み合わ
せは２７通り存在するものの、図３に示すようにベクト
ル表現した場合には同一のベクトルとなる組み合わせが
存在する為に１９通りの出力可能電圧ベクトルとなる。
出力可能電圧ベクトルと出力電圧指標そして自己消弧形
素子の点弧状態の関係を次に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】電圧指令発生部５から出力された三相電圧
指令ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* は、３相／２相変換部にお
いて、式（２），式（３）に基づき指令電圧ベクトルＶ
ｒのＡ軸成分ＶｒＡとＢ軸成分ＶｒＢに換される。
【００３９】
【数２】
【００４０】
【数３】
【００４１】第１の差ベクトル演算部２０にて、電力変
換器１が出力している出力電圧ベクトルＶｏから上記指
令電圧ベクトルＶｒを減算し、その差ベクトルを差ベク
トル積分部２４で積分することで差積分ベクトルＶｉを
得る。差積分ベクトルＶｉのＡ軸成分ＶｉＡとＢ軸成分
ＶｉＢは、下記式（４），式（５）で表現される。ここ
で、ＶｏＡ，ＶｏＢは出力電圧ベクトルＶｏのＡ軸成分
とＢ軸成分を表わす。
【００４２】
【数４】
【００４３】
【数５】
【００４４】図４は、角度差最大ベクトル検出回路部２
４と出力電圧ベクトル選択部２５の動作を説明する為の
図である。上記の如くして求められた差積分ベクトルＶ
ｉの大きさが、設定値Ｒを越えた場合には出力電圧ベク
トル選択部２５において出力電圧ベクトルを選択し直す
ことになる。
【００４５】図４においては、差積分ベクトルＶｉの大
きさを判定するための設定値を指令電圧ベクトルの終点
を中心とする半径Ｒの円で表現している。出力可能電圧
ベクトルＶ７が現在の出力電圧ベクトルＶｏとして選ば
れ、差積分ベクトルＶｉの大きさが図４に示すように設
定値Ｒよりも大きくなったとする。すると、角度差最大
ベクトル検出回路部２４では、差積分ベクトルＶｉと第
２の差ベクトル演算部２１によって出力される差ベクト
ルとのなす角Δθを演算し、各Δθが最大となる出力可
能電圧ベクトルを出力ベクトル選択部２５にて選択する
ための出力電圧ベクトル選択信号を出力ベクトル選択部
２５に送る。
【００４６】図４では、出力可能電圧ベクトルＶ１に対
応する差ベクトルと差積分ベクトルＶｉのなす角Δθが
最も大きいことから、出力可能電圧ベクトルＶ１を選択
するための出力電圧ベクトル選択信号を出力ベクトル選
択部２５に送る。この出力電圧ベクトル選択信号を受け
て、出力電圧ベクトル選択部は、出力可能電圧ベクトル
Ｖ１を出力電圧ベクトルＶｏとして出力する。
【００４７】ゲート信号発生部では、上記の出力可能電
圧ベクトルと出力電圧指標そして自己消弧形素子の点弧
状態の関係に基づいて、出力電圧ベクトルＶｏに対応し
たゲート信号を電力変換器１に送る。
【００４８】これによって、電圧指令ベクトルＶｒの終
点を始点とする差積分ベクトルＶｉの終点は、電圧指令
ベクトルＶｒの終点方向から角度δ（＝１８０゜−Δ
θ）だけずれた方向へと移動しつつ、最短のコースをた
どって電圧指令ベクトルＶｒの終点へと近づいていく。
【００４９】本実施の形態によれば、自己消弧形スイッ
チング素子のスイッチング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
換装置を実現できる。また、指令電圧ベクトルに追従し
て出力電圧ベクトルを変えることから、直流電圧を効果
的に交流端子へと伝えることができ、高い変換率が得ら
れる。また、電力変換器１が変圧器などをつかって２台
の２レベル電力変換器を結合することで３レベル出力が
得られる方式の３レベル電力変換器であっても本発明の
効果は変わらない。
【００５０】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態について図面を参照して説明する。図５は、本発
明の第２の実施の形態を表わす図である。なお、図１と
同一の部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省
略する。
【００５１】３ベクトル選択部２８は、出力可能電圧ベ
クトルテーブル２３が出力する出力可能電圧ベクトルＶ
０からＶ１８のうちで指令電圧ベクトルＶｒの終点を取
り囲む３つの出力可能電圧ベクトルを選択し、差ベクト
ル演算部２１に送る機能を有している。
【００５２】次に、上記の如く構成された装置の作用に
ついて説明する。電圧指令発生部５から出力された三相
電圧指令ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* は、３相／２相変換部
において、式（２），式（３）に基づき指令電圧ベクト
ルＶｒのＡ軸成分ＶｒＡとＢ軸成分ＶｒＢに変換され
る。
【００５３】第１の差ベクトル演算部２０にて電力変換
器１が出力している出力電圧ベクトルＶｏから上記指令
電圧ベクトルＶｒを減算し、その差ベクトルを差ベクト
ル積分部２４で積分することで差積分ベクトルＶｉを得
る。差積分ベクトルＶｉのＡ軸成分ＶｉＡとＢ軸成分Ｖ
ｉＢは、上記式（４），式（５）で表現される。
【００５４】図６は図５に示す制御装置の動作を説明す
る為の図である。３ベクトル選択部２７では、指令電圧
ベクトルＶｒの終点を取り囲む３つの出力可能電圧ベク
トルを選択する。例えば、図６に示すような状態では、
出力可能電圧ベクトルＶ１，Ｖ１３，Ｖ１４といった３
ベクトルが選ばれ、第２の差ベクトル演算部２１へと送
られる。第２の差ベクトル演算部２１では、３ベクトル
選択部２８より送られた３ベクトルから指令電圧ベクト
ルＶｒをベクトル的に減算して得られる３つの差ベクト
ルを、角度差最大ベクトル検出部２４へと送出する。
【００５５】図６に示すように、上記の如くして求めら
れた差積分ベクトルＶｉの大きさが設定値Ｒよりも大き
くなったとする。すると、角度差最大ベクトル検出回路
部２４では、差積分ベクトルＶｉと第２の差ベクトル演
算部２１によって出力される３つの差ベクトルとのなす
角Δθを演算し、各Δθが最大となる出力可能電圧ベク
トルを出力ベクトル選択部２５にて選択するための出力
電圧ベクトル選択信号を出力ベクトル選択部２５に送
る。図５では、出力可能電圧ベクトルＶ１に対応する差
ベクトルと差積分ベクトルＶｉのなす角Δθが最も大き
いことから、出力可能電圧ベクトルＶ１を選択するため
の出力電圧ベクトル選択信号を出力ベクトル選択部２５
に送る。この出力電圧ベクトル選択信号を受けて、出力
電圧ベクトル選択部は、出力可能電圧ベクトルＶ１を出
力電圧ベクトルＶｏとして出力する。
【００５６】ゲート信号発生部では、上記の出力可能電
圧ベクトルと出力電圧指標そして自己消弧形素子の点弧
状態の関係に基づいて、出力電圧ベクトルＶｏに対応し
たゲート信号を電力変換器１に送る。
【００５７】これによって、電圧指令ベクトルＶｒの終
点を始点とする差積分ベクトルＶｉの終点は、電圧指令
ベクトルＶｒの終点方向から角度δ（＝１８０゜−Δ
θ）だけずれた方向へと移動しつつ、最短のコースをた
どって電圧指令ベクトルＶｒの終点へと近づいていく。
【００５８】本実施の形態によれば、自己消弧形スイッ
チング素子のスイッチング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
換装置を実現できる。また、指令電圧ベクトルに追従し
て出力電圧ベクトルを変えることから、直流電圧を効果
的に交流端子へと伝えることができ、高い変換率が得ら
れる。
【００５９】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について図面を参照して説明する。図７
は、本発明の第３の実施の形態を表わす図である。な
お、図１と同一の部分には同一の符号を付してその詳し
い説明は省略する。
【００６０】最近傍３ベクトル選択部２９は、出力可能
電圧ベクトルテーブル２３が出力する出力可能電圧ベク
トルＶ０からＶ１８のうちで指令電圧ベクトルＶｒの終
点を取り囲む３つの出力可能電圧ベクトルを選択し、差
ベクトル演算部２１に送る機能を有している。
【００６１】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。電圧指令発生部５から出力された三相電
圧指令ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* は、３相／２相変換部に
おいて、式（２），式（３）に基づき指令電圧ベクトル
ＶｒのＡ軸成分ＶｒＡとＢ軸成分ＶｒＢに変換される。
【００６２】第１の差ベクトル演算部２０にて電力変換
器１が出力している出力電圧ベクトルＶｏから上記この
指令電圧ベクトルＶｒを減算し、その差ベクトルを差ベ
クトル積分部２４で積分することで差積分ベクトルＶｉ
を得る。差積分ベクトルＶｉのＡ軸成分ＶｉＡとＢ軸成
分ＶｉＢは上記式（４），式（５）で表現される。
【００６３】図８は図７に示す制御装置の動作を説明す
る為の図である。最近傍３ベクトル選択部２８では、指
令電圧ベクトルＶｒの終点に最も近い３つの出力可能電
圧ベクトルを選択する。例えば、図８に示すような状態
では、出力可能電圧ベクトルＶ１，Ｖ７，Ｖ１３といっ
た３ベクトルが選ばれ、第２の差ベクトル演算部２１へ
と送られる。第２の差ベクトル演算ン部２１では、最近
傍３ベクトル選択部２９より送られた３ベクトルから電
圧指令ベクトルＶｒをベクトル的に減算して得られる３
つの差ベクトルを、角度差最大ベクトル検出部２４へと
送出する。
【００６４】図８に示すように、上記の如くして求めら
れた差積分ベクトルＶｉの大きさが設定値Ｒよりも大き
くなったとする。すると、角度差最大ベクトル検出回路
部２４では、差積分ベクトルＶｉと第２の差ベクトル演
算部２１によって出力される３つの差ベクトルとのなす
角Δθを演算し、各Δθが最大となる出力可能電圧ベク
トルを出力ベクトル選択部２５にて選択するための出力
電圧ベクトル選択信号を出力ベクトル選択部２５に送
る。図８では、出力可能電圧ベクトルＶ１に対応する差
ベクトルと差積分ベクトルＶｉのなす角Δθが最も大き
いことから、出力可能電圧ベクトルＶ１を選択するため
の出力電圧ベクトル選択信号を出力ベクトル選択部２５
に送る。この出力電圧ベクトル選択信号を受けて、出力
電圧ベクトル選択部は、出力可能電圧ベクトルＶ１を出
力電圧ベクトルＶｏとして出力する。
【００６５】ゲート信号発生部では、上記の出力可能電
圧ベクトルと出力電圧指標そして自己消弧形素子の点弧
状態の関係に基づいて、出力電圧ベクトルＶｏに対応し
たゲート信号を電力変換器１に送る。
【００６６】これによって、電圧指令ベクトルＶｒの終
点を始点とする差積分ベクトルＶｉの終点は、電圧指令
ベクトルＶｒの終点方向から角度δ（＝１８０゜−Δ
θ）だけずれた方向へと移動しつつ、最短のコースをた
どって電圧指令ベクトルＶｒの終点へと近づいていく。
【００６７】本実施の形態によれば、自己消弧形スイッ
チング素子のスイッチング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
換装置を実現できる。また、指令電圧ベクトルに追従し
て出力電圧ベクトルを変えることから、直流電圧を効果
的に交流端子へと伝えることができ、高い変換率が得ら
れる。
【００６８】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態について図面を参照して説明する。図９は、本発
明の第４の実施の形態を表わす図である。なお、図１と
同一の部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省
略する。
【００６９】合成ベクトル演算部３０は、電圧指令ベク
トルＶｒから第２の差ベクトル演算部２１が出力する各
差ベクトルを定数Ｋ倍してベクトル的に加算し、入力さ
れた出力可能電圧ベクトルと等しい数の加算結果を最小
ベクトル検出部３１に送出する機能を有している。
【００７０】最小ベクトル検出部３１は、合成ベクトル
演算部３０より入力された加算結果の大きさが最小の加
算結果に対応した出力可能電圧ベクトルの出力電圧ベク
トル選択信号を出力ベクトル選択部２５に送る機能を有
している。
【００７１】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。電圧指令発生部５から出力された三相電
圧指令ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* は、３相／２相変換部に
おいて、式（２），式（３）に基づき指令電圧ベクトル
ＶｒのＡ軸成分ＶｒＡとＢ軸成分ＶｒＢに変換される。
【００７２】第１の差ベクトル演算部２０にて電力変換
器１が出力している出力電圧ベクトルＶｏから上記指令
電圧ベクトルＶｒを減算し、その差ベクトルを差ベクト
ル積分部２４で積分することで差積分ベクトルＶｉを得
る。差積分ベクトルＶｉのＡ軸成分ＶｒＡとＢ軸成分Ｖ
ｒＢは、上記式（４），式（５）で表現される。
【００７３】図１０は図９に示す制御装置の動作を説明
する為の図である。図１０では簡単の為に合成ベクトル
演算部３０における定数Ｋを１としてる。上記の如くし
て求められた差積分ベクトルＶｉの大きさが、設定値Ｒ
を越えた場合には出力電圧ベクトル選択部２５において
出力電圧ベクトルを選択し直すことになる。図１０に示
すように、差積分ベクトルＶｉの大きさが設定値Ｒより
も大きくなったとする。すると、最小ベクトル検出部３
１では、合成ベクトル演算部３０から送られるベクトル
の大きさが最小となるものに対応した出力可能電圧ベク
トルの出力電圧ベクトル選択信号を出力ベクトル選択部
２５に送る。
【００７４】図１０では、出力可能電圧ベクトルＶ１０
が選択され、電圧指令ベクトルＶｒから出力可能電圧ベ
クトルＶ１０に対応する第２の差ベクトル演算部２１を
引いたベクトルはＶｉ´となる。出力電圧ベクトル選択
信号を受けて、出力電圧ベクトル選択部は、出力可能電
圧ベクトルＶ１を出力電圧ベクトルＶｏとして出力す
る。
【００７５】ゲート信号発生部では、上記の出力可能電
圧ベクトルと出力電圧指標そして自己消弧形素子の点弧
状態の関係に基づいて、出力電圧ベクトルＶｏに対応し
たゲート信号を電力変換器１に送る。
【００７６】これによって、電圧指令ベクトルＶｒの終
点を始点とする差積分ベクトルＶｉの終点は、最短の速
度で電圧指令ベクトルＶｒの終点へと近づいていく。本
実施の形態によれば、自己消弧形スイッチング素子のス
イッチング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で
きる。また、指令電圧ベクトルに追従して出力電圧ベク
トルを変えることから、直流電圧を効果的に交流端子へ
と伝えることができ、高い変換率が得られる。
【００７７】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態について図面を参照して説明する。図１１は、本
発明の第５の実施の形態を表わす図である。なお、図５
および図９と同一の部分には同一の符号を付してその詳
しい説明は省略する。
【００７８】図１１の如く構成された装置の作用につい
て説明する。電圧指令発生部５から出力された三相電圧
指令ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* は、３相／２相変換部にお
いて、式（２），式（３）に基づき指令電圧ベクトルＶ
ｒのＡ軸成分ＶｒＡとＢ軸成分ＶｒＢに変換される。
【００７９】第１の差ベクトル演算部２０にて電力変換
器１が出力している出力電圧ベクトルＶｏから上記指令
電圧ベクトルＶｒを減算し、その差ベクトルを差ベクト
ル積分部２４で積分することで差積分ベクトルＶｉを得
る。差積分ベクトルＶｉのＡ軸成分ＶｒＡとＢ軸成分Ｖ
ｒＢは、上記式（４），式（５）で表現される。
【００８０】図１２は図１１に示す制御装置の動作を説
明する為の図である。図１２では簡単の為に合成ベクト
ル演算部３０における定数Ｋを１としている。上記の如
くして求められた差積分ベクトルＶｉの大きさが、設定
値Ｒを越えた場合には出力電圧ベクトル選択部２５にお
いて出力電圧ベクトルを選択し直すことになる。図１２
に示すように、差積分ベクトルＶｉの大きさが設定値Ｒ
よりも大きくなったとする。３ベクトル選択部２８で
は、指令電圧ベクトルＶｒの終点を取り囲む３つの出力
可能電圧ベクトルを選択する。
【００８１】例えば、図１２に示すような状態では、出
力可能電圧ベクトルＶ１，Ｖ１３，Ｖ１４といった３ベ
クトルが選ばれ、第２の差ベクトル演算部２１へと送ら
れる。第２の差ベクトル演算部２１では、３ベクトル選
択部２８より送られた３ベクトルから指令電圧ベクトル
Ｖｒをベクトル的に減算して得られる３つの差ベクトル
を、最小ベクトル検出部３１へと送出する。これによ
り、最小ベクトル検出部３１では、合成ベクトル演算部
３０から送られるベクトルの大きさが最小となるものに
対応した出力可能電圧ベクトルの出力電圧ベクトル選択
信号を出力ベクトル選択部２５に送る。
【００８２】図１２では、出力可能電圧ベクトルＶ１０
が選択され、電圧指令ベクトルＶｒから出力可能電圧ベ
クトルＶ１０に対応する第２の差ベクトル演算部２１を
引いたベクトルはＶｉ´となる。出力電圧ベクトル選択
信号を受けて、出力電圧ベクトル選択部は、出力可能電
圧ベクトルＶ１を出力電圧ベクトルＶｏとして出力す
る。
【００８３】ゲート信号発生部では、上記の出力可能電
圧ベクトルと出力電圧指標そして自己消弧形素子の点弧
状態の関係に基づいて、出力電圧ベクトルＶｏに対応し
たゲート信号を電力変換器１に送る。
【００８４】これによって、電圧指令ベクトルＶｒの終
点を始点とする差積分ベクトルＶｉの終点は、最短の速
度で電圧指令ベクトルＶｒの終点へと近づいていく。本
実施の形態によれば、自己消弧形スイッチング素子のス
イッチング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で
きる。また、指令電圧ベクトルに追従して出力電圧ベク
トルを変えることから、直流電圧を効果的に交流端子へ
と伝えることができ、高い変換率が得られる。
【００８５】（第６の実施の形態）本発明の第６の実施
の形態について図面を参照して説明する。図１３は、本
発明の第６の実施の形態を表わす図である。なお、図７
および図９と同一の部分には同一の符号を付してその詳
しい説明は省略する。
【００８６】図１３の如く構成された装置の作用につい
て説明する。電圧指令発生部５から出力された三相電圧
指令ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* は、３相／２相変換部にお
いて、式（２），式（３）に基づき指令電圧ベクトルＶ
ｒのＡ軸成分ＶｒＡとＢ軸成分ＶｒＢに変換される。
【００８７】第１の差ベクトル演算部２０にて電力変換
器１が出力している出力電圧ベクトルＶｏから上記指令
電圧ベクトルＶｒを減算し、その差ベクトルを差ベクト
ル積分部２４で積分することで差積分ベクトルＶｉを得
る。差積分ベクトルＶｉのＡ軸成分ＶｉＡとＢ軸成分Ｖ
ｉＢは、上記式（４），式（５）で表現される。
【００８８】図１４は、図１３に示す制御装置の動作を
説明する為の図である。図１４では簡単の為に合成ベク
トル演算部３０における定数Ｋを１としている。上記の
如くして求められた差積分ベクトルＶｉの大きさが、設
定値Ｒを越えた場合には出力電圧ベクトル選択部２５に
おいて出力電圧ベクトルを選択し直すことになる。
【００８９】図１４に示すように、差積分ベクトルＶｉ
の大きさが設定値Ｒよりも大きくなったとする。最近傍
３ベクトル選択部２９では、指令電圧ベクトルＶｒの終
点を取り囲む３つの出力可能電圧ベクトルを選択する。
図１２に示すような状態では、出力可能電圧ベクトルＶ
１，Ｖ７，Ｖ１３といった３ベクトルが選ばれ、第２の
差ベクトル演算部２１へと送られる。第２の差ベクトル
演算部２１では、最近傍３ベクトル選択部２９より送ら
れた３ベクトルから指令電圧ベクトルＶｒをベクトル的
に減算して得られる３つの差ベクトルを、最小ベクトル
検出部３１へと送出する。
【００９０】これにより、最小ベクトル検出部３１で
は、合成ベクトル演算部３０から送られるベクトルの大
きさが最小となるものに対応した出力可能電圧ベクトル
の出力電圧ベクトル選択信号を出力ベクトル選択部２５
に送る。図１４では、出力可能電圧ベクトルＶ１０が選
択され、電圧指令ベクトルＶｒから出力可能電圧ベクト
ルＶ１０に対応する第２の差ベクトル演算部２１を引い
たベクトルはＶｉ´となる。出力電圧ベクトル選択信号
を受けて、出力電圧ベクトル選択部は、出力可能電圧ベ
クトルＶ１を出力電圧ベクトルＶｏとして出力する。
【００９１】ゲート信号発生部では、上記の出力可能電
圧ベクトルと出力電圧指標そして自己消弧形素子の点弧
状態の関係に基づいて、出力電圧ベクトルＶｏに対応し
たゲート信号を電力変換器１に送る。
【００９２】これによって、電圧指令ベクトルＶｒの終
点を始点とする差積分ベクトルＶｉの終点は、最短の速
度で電圧指令ベクトルＶｒの終点へと近づいていく。本
実施の形態によれば、自己消弧形スイッチング素子のス
イッチング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で
きる。また、指令電圧ベクトルに追従して出力電圧ベク
トルを変えることから、直流電圧を効果的に交流端子へ
と伝えることができ、高い変換率が得られる。
【００９３】（第７の実施の形態）本発明の第７の実施
の形態について図面を参照して説明する。図１５は、本
発明の第７の実施の形態を表わす図である。なお、図７
および図９と同一の部分には同一の符号を付してその詳
しい説明は省略する。
【００９４】ゲート信号群候補選択部３２、出力電圧ベ
クトル制御部２７より送られた出力電圧ベクトルＶｏに
対応する各自己消弧形スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ３４
のゲート信号Ｇ１１〜Ｇ３４を選択し、最少変化ゲート
信号群選択部３３に送る機能を有している。
【００９５】最少変化ゲート信号群選択部３３は、ゲー
ト信号群候補選択部３２から送られたゲート信号群のな
かから現在出力しているゲート信号群と比較して最もゲ
ート信号の変化する数が少ないゲート信号群を電力変換
器１へ送る機能を有している。
【００９６】図１５の如く構成された装置の作用につい
て説明する。現在の出力電圧ベクトルＶｏが出力可能電
圧ベクトルＶ７に等しいとする。出力可能電圧ベクトル
Ｖ７を実現する自己消弧形スイッチング素子の点弧状態
は下記の１通りである。
【００９７】
【表２】
【００９８】そして、出力電圧ベクトルＶｏが変化し、
出力可能電圧ベクトルＶ１に等しくなったとする。出力
可能電圧ベクトルＶ１を実現する自己消弧形スイッチン
グ素子の点弧状態は、下記の２通りの候補が存在する。
この２通りをゲート信号郡候補選択部では最小変化ゲー
ト信号郡選択部へ送出する。
【００９９】
【表３】
【０１００】候補１では、点弧状態が４つの自己消弧形
スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ２２，Ｓ２４で変
化する。これに対して、候補２では、２つの自己消弧形
スイッチング素子Ｓ３２，Ｓ３４でしか点弧状態が変化
しない。よって、最小変化ゲート信号群選択部３３で
は、候補２のゲート信号群を電力変換器１へ送ることに
なる。また、出力電圧ベクトルＶｏの変化が出力可能電
圧ベクトルＶ７から出力可能電圧ベクトルＶ１への変化
以外であっても上記と同様にして、自己消弧形スイッチ
ング素子の点弧状態の変化の数が少ないゲート信号群を
最小変化ゲート信号群選択部３３において選択する。
【０１０１】本実施の形態によれば、自己消弧形スイッ
チング素子のスイッチング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
換装置を実現できる。
【０１０２】（第８の実施の形態）本発明の第８の実施
の形態について図面を参照して説明する。図１６は、本
発明の第８の実施の形態を表わす図である。なお、図１
から図１５と同一の部分には同一の符号を付してその詳
しい説明は省略する。
【０１０３】素子温度検出部３４は、電力変換器１を構
成する自己消弧形スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ３４の温
度を検出して素子温度バランス部３５へ送出する機能を
有している。
【０１０４】素子温度バランス部３５は、出力電圧ベク
トルＶｏが出力可能電圧ベクトルＶｏと等しい場合、自
己消弧形スイッチング素子の温度が偏らないようにゲー
ト信号Ｇ１１〜Ｇ３４を決定し、電力変換器１に送る機
能を有している。
【０１０５】図１６の如く構成された装置の作用につい
て説明する。素子温度検出部３４により検出された素子
温度に基づき、素子温度バランス部３５では、自己消弧
形スイッチング素子の中で最大の温度となっている素子
が１段目の自己消弧形スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ２
１，Ｓ３１か或いは４段目の自己消弧形スイッチング素
子Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４である場合には、２段目の自
己消弧形スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２と３
段目の自己消弧形スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ
３３が点弧し、１段目の自己消弧形スイッチング素子Ｓ
１１，Ｓ２１，Ｓ３１と４段目の自己消弧形スイッチン
グ素子Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４が消弧するようにゲート
信号を決定する。
【０１０６】また、自己消弧形スイッチング素子の中で
最大の温度となっている素子が２段目または３段目の自
己消弧形スイッチング素子である場合には、２段目の自
己消弧形スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２と段
目の自己消弧形スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３
３のうちで温度が最大の素子が含まれない段の素子を点
弧するようにゲート信号を決定する。
【０１０７】つまり、２段目の自己消弧形スイッチング
素子Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２に温度が最大の素子が含ま
れる場合は、１段目の自己消弧形スイッチング素子Ｓ１
１，Ｓ２１，Ｓ３１と３段目の自己消弧形スイッチング
素子Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３が点弧し、他の自己消弧形
スイッチング素子が消弧するようにゲート信号を決定す
る。３段目の自己消弧形スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ２
２，Ｓ３２に温度が最大の素子が含まれる場合には、２
段目の自己消弧形スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ
３２と４段目の自己消弧形スイッチング素子Ｓ１４，Ｓ
２４，Ｓ３４が点弧し、他の自己消弧形スイッチング素
子が消弧するようにゲート信号を決定する。
【０１０８】これにより、温度が最高の素子には電流が
通電しなくなるために、各自己消弧形スイッチング素子
間の温度差が減少することになる。本実施の形態によれ
ば、特定の自己消弧形スイッチング素子の温度のみが高
くなることを防ぐことができ、自己消弧形スイッチング
素子の熱破壊を未然に防止可能な電力変換装置を実現で
きる。
【０１０９】また、自己消弧形スイッチング素子の温度
が自己消弧形スイッチング素子の耐量に対して十分に低
い温度であれば、最少変化ゲート選択部３２より決定さ
れたゲート信号Ｇ１１〜Ｇ３４を電力変換器１に送出し
てもよい。これによれば、素子温度をバランスさせるた
めに自己消弧形スイッチング素子のスイッチング回数が
増加するのを防ぐことができ、自己消弧形スイッチング
素子のスイッチングに伴う損失も低減する。これによっ
ても、自己消弧形スイッチング素子の熱破壊を未然に防
止可能な電力変換装置を実現できる。
【０１１０】（第９の実施の形態）本発明の第９の実施
の形態について図面を参照して説明する。図１７は、本
発明の第９の実施の形態を表わす図である。なお、図１
６と同一の部分には同一の符号を付してその詳しい説明
は省略する。
【０１１１】素子温度推定部３６は、電力変換器１の交
流出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗおよび直流電圧Ｅｄｐ，Ｅ
ｄｎ及びゲート信号Ｇ１１〜Ｇ３４から電力変換器１を
構成する自己消弧形スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ３４の
温度を推定して素子温度バランス部３５へ送出する機能
を有している。
【０１１２】図１７の如く構成された装置の作用につい
て説明する。自己消弧形スイッチング素子で消費される
エネルギは、自己消弧形スイッチング素子に流れている
電流と自己消弧形スイッチング素子の端子間にかかる電
圧から算出できる。また、自己消弧形スイッチング素子
に流れている電流は、ゲート信号Ｇ１１〜Ｇ３４と交流
出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗから求められる。
【０１１３】さらに、自己消弧形スイッチング素子の端
子間にかかる電圧は、点弧時の自己消弧形スイッチング
素子の特性や直流電圧Ｅｄｐ，Ｅｄｎから求められる。
従って、自己消弧形スイッチング素子の特性を予め測定
しておけば、自己消弧形スイッチング素子で消費される
エネルギは、電力変換器１の交流出力電流ｉｕ，ｉｖ，
ｉｗおよび直流電圧Ｅｄｐ，Ｅｄｎおよびゲート信号Ｇ
１１〜Ｇ３４から求めることが可能である。
【０１１４】又さらに、自己消弧形スイッチング素子の
スイッチングの際に消費されるエネルギは、電力変換器
１の交流出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗおよび直流電圧Ｅｄ
ｐ，Ｅｄｎの条件に対する特性を予め測定しておくこと
でも求めることが可能である。このようにして求めた自
己消弧形スイッチング素子で消費されるエネルギと、自
己消弧形スイッチング素子および自己消弧形スイッチン
グ素子に付随する冷却フィンの熱抵抗と熱時定数、自己
消弧形スイッチング素子の周囲温度から自己消弧形スイ
ッチング素子の温度を推定することが可能である。
【０１１５】素子温度バランス部３４では、上記の如く
して素子温度推定部３３で求めた素子温度を使って、特
定の自己消弧形スイッチング素子の温度のみが高くなら
ないように自己消弧形スイッチング素子のゲートを決定
する。また、本実施の形態では、各自己消弧形スイッチ
ング素子の相対的な温度を均一にするように構成してい
るため、各素子の温度に平等に含まれる自己消弧形スイ
ッチング素子の周囲温度は、必ずしも素子温度推定部３
３での素子温度の推定に必要ではない。
【０１１６】これにより、温度が最高の素子には電流が
通電しなくなるために、各自己消弧形スイッチング素子
間の温度差が減少することになる。本実施の形態によれ
ば、特定の自己消弧形スイッチング素子の温度のみが高
くなることを防ぐことができ、自己消弧形スイッチング
素子の熱破壊を未然に防止可能な電力変換装置を実現で
きる。
【０１１７】本発明の第１０の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１８は、本発明の第１０の実施
の形態を表わす図である。なお、図１〜図１７と同一の
部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省略す
る。
【０１１８】差電圧検出部３７は、上段（正側）の直流
コンデンサの直流電圧Ｅｄｐと下段（負側）の直流コン
デンサの直流電圧Ｅｄｎの直流電圧差ΔＥｄ（＝Ｅｄｐ
−Ｅｄｎ）をとって直流電圧バランス部３６と条件判定
部３８へ送出する。
【０１１９】条件判定部３８は、差電圧検出部３７から
送られた直流電圧差ΔＥｄの大きさが任意の設定値より
も大きくなった場合に、直流電圧差ΔＥｄの大きさを減
少させるための直流電圧バランス信号を直流電圧バラン
ス部３９へ送出する。
【０１２０】直流電圧バランス部３９は、条件判定部３
８から直流電圧差ΔＥｄの大きさを減少させるように直
流電圧バランス信号が送られてきた場合、電力変換器１
の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに応じて直流電圧差ΔＥｄ
の大きさが減少するように最小ゲート信号郡選択部３２
から送られてくるゲート信号を変更して電力変換器へ送
出する機能を有している。
【０１２１】図１８の如く構成された装置の作用につい
て説明する。直流電圧バランス部３９では、出力電圧ベ
クトル制御部３７が出力する出力電圧ベクトルＶｏに対
応した出力電圧を電力変換器１が出力するようにゲート
を決定する。このため、出力電圧ベクトルＶｏが出力可
能電圧ベクトルＶ７〜Ｖ１８と等しい場合には、上記の
如く１通りのゲート信号郡しか存在しないために、直流
電圧バランス部３９は入力された最小ゲート信号郡選択
部３２から送られてくるゲート信号を、変更することな
く電力変換器１へ送出する。
【０１２２】また、出力電圧ベクトルＶｏが出力可能電
圧ベクトルＶｏと等しい場合には３通りのゲート信号郡
が存在するが、どのゲート信号郡を選択しても直流電圧
差ΔＥｄを変えることができないために、最小ゲート信
号郡選択部３２から送られてくるゲート信号を電力変換
器１へ送出する。
【０１２３】直流電圧バランス部３９が効果を発揮する
のは、出力電圧ベクトルＶｏが出力可能電圧ベクトルＶ
１〜Ｖ６と等しい場合である。以下に、出力可能電圧ベ
クトルＶ１〜Ｖ６と自己消弧形スイッチング素子Ｓ１１
〜Ｓ３４の点弧状態に対する直流電圧差ΔＥｄの増加・
減少条件を記す。直流電圧差ΔＥｄの大きさが設定値以
上になった場合には、下記の条件から直流電圧差ΔＥｄ
の大きさが減少するように直流電圧バランス部３９がゲ
ート信号群を決定する。
【０１２４】
【表４】
【０１２５】例えば、出力電圧ベクトルＶ１を出力する
際にΔＥｄ＞０（Ｅｄｐ＞Ｅｄｎ）、ｉｕ＜０だったと
する。すると、直流電圧バランス部３９では、ΔＥｄを
増加させるように次の点弧状態が送出される。
【０１２６】
【表５】
【０１２７】また、出力可能電圧ベクトルＶ１を出力す
る際にΔＥｄ＞０（Ｅｄｐ＞Ｅｄｎ）、ｉｕ＜０だった
とする。すると、直流電圧バランス部３９では、ΔＥｄ
を減少させるように上記とは異なった次の点弧状態が送
出される。
【０１２８】
【表６】
【０１２９】これにより、現在出力している出力電圧ベ
クトルあるいは出力予定の出力電圧ベクトルを変えるこ
となく、直流電圧ＥｄｐとＥｄｎ間の差を一定の大きさ
以内に制御することが可能となる。
【０１３０】本実施の形態によれば、正側の直流コンデ
ンサの電圧と負側の直流コンデンサの電圧をバランスさ
せることができ、コンデンサ電圧の偏りにより過電圧の
発生を防止可能な電力変換装置を実現できる。
【０１３１】本発明の第１１の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１９は、本発明の第１１の実施
の形態を表す図である。なお、図１８と同一の部分には
同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。
【０１３２】第２の条件判定部４０は、差電圧検出部３
７から送られた直流電圧差ΔＥｄの大きさが任意の設定
よりも大きくなるとともに、出力電圧ベクトル制御部２
７により出力される出力電圧ベクトルＶｏが変化した場
合に、直流電圧差ΔＥｄの大きさを減少させるための直
流電圧バランス信号を直流電圧バランス部３９へ送出す
る。
【０１３３】図１９の如く構成された装置の作用につい
て説明する。第２の条件判定部４０では、直流電圧差Δ
Ｅｄの大きさが任意の設定よりも大きくなるとともに、
出力電圧ベクトルＶｏが変化した場合にしか直流電圧差
ΔＥｄの大きさを減少させるための直流電圧バランス信
号を出力しない。出力電圧ベクトルＶｏが変化する際に
は、ゲート信号Ｇ１１〜Ｇ３４も変化するために、この
タイミングで直流電圧差ΔＥｄの大きさが減少するよう
にゲート信号Ｇ１１〜Ｇ３４を定すれば、最低限のスイ
ッチング回数で正側の直流コンデンサの電圧と負側の直
流コンデンサの電圧をバランスさせることができる。
【０１３４】本実施の形態によれば、２つの直流コンデ
ンサの電圧がバランスするように働くため、コンデンサ
電圧の偏りにより過電圧の発生を防止可能な電力変換装
置を実現できる。
【０１３５】本発明の第１２の実施の形態について図面
を参照して説明する。図２０は、本発明の第１２の実施
の形態を表す図である。なお、図１８と同一の部分には
同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。
【０１３６】第２の直流電圧バランス部４１は、第１の
直流電圧バランス部３９の働きに加えて、直流電圧差Δ
Ｅｄの大きさを減少させるための直流電圧バランス信号
が入力された場合において、直流電圧差ΔＥｄの大きさ
を減少あるいは維持するとが不可能な出力可能電圧ベク
トルが出力電圧ベクトル制御部３７にて選択されている
際には、現在選択されている出力可能電圧ベクトルを出
力可能電圧ベクトルテーブル２３から出力電圧ベクトル
制御部４２へ伝えないようにするためのベクトルマスク
信号を出力可能電圧ベクトルマスク部４２へ送出する機
能を有している。
【０１３７】出力電圧ベクトル制御部４２は、第２の直
流電圧バランス部４１からのベクトルマスク信号を受け
て、現在選択されている出力可能電圧ベクトルを出力可
能電圧ベクトルテーブル２３から出力電圧ベクトル制御
部４２へ伝えないようにする機能を有している。
【０１３８】図２０の如く構成された装置の作用につい
て説明する。出力電圧ベクトルＶｏが出力可能電圧ベク
トルＶ０，Ｖ１３〜Ｖ１８と等しい場合には、直流電圧
差ΔＥｄは変化しない。また、出力可能電圧ベクトルＶ
１〜Ｖ６と等しい場合には、上記の如くゲート信号郡の
選択を変えることで、直流電圧差ΔＥｄを増加させるこ
とも減少させることも可能である。以下に、出力可能電
圧ベクトルＶ７〜Ｖ１２と自己消弧形スイッチング素子
Ｓ１１〜Ｓ３４の点弧状態に対する直流電圧差ΔＥｄの
増加・減少条件を記す。
【０１３９】
【表７】
【０１４０】上記の如く、出力可能電圧ベクトルＶ７〜
Ｖ１２には対応するゲート信号郡が１通りしかない。こ
のために、ゲート信号郡を変えることにより直流電圧差
ΔＥｄを制御することができない。従って、ベクトルマ
スク信号は出力可能電圧ベクトルＶ７〜Ｖ１２に対して
第２の直流電圧バランス部４１から出力されたことにな
る。
【０１４１】例えば、出力可能電圧ベクトルＶ７を出力
する際にΔＥｄ＞０，ｉｖ＜０だったとする。この場
合、ΔＥｄの大きさが減少していくため、ベクトルマス
ク信号は出力可能電圧ベクトルマスク部４２へ送られな
い。一方、ΔＥｄ＞０，ｉｖ＞０の場合には、ΔＥｄの
大きさが増加していくため、ベクトルマスク信号が出力
可能電圧ベクトルマスク部４２へ送られる。出力可能電
圧ベクトルマスク部４２では、ベクトルマスク信号を受
けて出力可能電圧ベクトルＶ７を出力電圧ベクトル制御
部４２へ伝えないようにする。出力電圧ベクトル制御部
４２では、Ｖ７を除いた出力可能電圧ベクトルから出力
電圧ベクトルを決定するために、ΔＥｄを減少もしくは
維持するような出力可能電圧ベクトルが再決定されるこ
とになる。他の条件において同様にすることで、直流電
圧ＥｄｐとＥｄｎ間の差を一定の大きさ以内に制御する
ことが可能となる。
【０１４２】本実施の形態によれば、正側の直流コンデ
ンサの電圧と負側の直流コンデンサの電圧をバランスさ
せることができ、コンデンサ電圧の偏りにより過電圧の
発生を防止可能な電力変換装置を実現できる。
【０１４３】また、出力可能電圧ベクトルマスク部４２
が、ベクトルマスク信号が入力された際に、現在選択さ
れている出力可能電圧ベクトルに隣接する出力可能電圧
ベクトルのみを出力電圧ベクトル制御部４２へ伝えるこ
とでも、直流電圧ＥｄｐとＥｄｎ間の差を一定の大きさ
以内に制御することが可能となる。例えば、出力可能電
圧ベクトルV7に隣接する出力可能電圧ベクトルは、Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ１３，Ｖ１４の４ベクトルである。これに
よれば、出力電圧ベクトル制御部４２での出力電圧ベク
トルＶｏの決定に要する演算が少なくてすみ、構成上有
利となる場合がある。
【０１４４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１〜
１２によれば、自己消弧形スイッチング素子のスイッチ
ング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できる。
【０１４５】また、指令電圧ベクトルに追従して出力電
圧ベクトルを変えることから、直流電圧を効果的に交流
端子へと伝えることができ、高い変換率が得られる電力
変換装置を実現できる。
【０１４６】又、本発明の請求項１〜７によれば、正側
の直流コンデンサの電圧と負側の直流コンデンサの電圧
をバランスさせることができ、コンデンサ電圧の偏りに
より過電圧の発生を防止可能な電力変換装置を提供でき
る。
【０１４７】又、本発明の請求項８〜１２によれば、特
定の自己消弧形スイッチング素子の温度のみが高くなる
ことを防ぐことができ、自己消弧形スイッチング素子の
熱破壊を未然に防止可能な電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第１
の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明の請求項３に対応する実施例の構成図。
【図３】本発明の請求項５に対応する実施例の構成図。
【図４】本発明の請求項６に対応する実施例の構成図。
【図５】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第２
の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第２
の実施の形態の動作を説明する図。
【図７】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第３
の実施の形態を示す構成図。
【図８】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第３
の実施の形態の動作を説明する図。
【図９】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第４
の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
４の実施の形態の動作を説明する図。
【図１１】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
５の実施の形態を示す構成図。
【図１２】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
５の実施の形態の動作を説明する図。
【図１３】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
６の実施の形態を示す構成図。
【図１４】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
６の実施の形態の動作を説明する図。
【図１５】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
７の実施の形態を示す構成図。
【図１６】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
８の実施の形態を示す構成図。
【図１７】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
９の実施の形態を示す構成図。
【図１８】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
１０の実施の形態を示す構成図。
【図１９】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
１１の実施の形態を示す構成図。
【図２０】本発明に係わる電力変換装置の制御装置の第
１２の実施の形態を示す構成図。
【図２１】従来の実施の形態を表す構成図。
【図２２】従来の実施の形態の動作波形を表わす図。
【符号の説明】
１…電力変換器、２，３…直流コンデンサ、４…直流電
源、５…電圧指令発生部、６…搬送波発生部、７〜１２
…比較部、１３〜１８…反転部、１９…３相／２相変換
部、２０，２１…差ベクトル演算部、２２…差ベクトル
積分部、２３…出力可能電圧ベクトルテーブル、２４…
角度差最大ベクトル検出部、２５…出力電圧ベクトル選
択部、２６…ゲート信号発生部、２７…出力電圧ベクト
ル制御部、２８…３ベクトル選択部、２９…最近傍３ベ
クトル選択部、３０…合成ベクトル演算部、３１…最小
ベクトル選択部、３２…ゲート信号候補選択部、３３…
最少変化ゲート信号群選択部、３４…素子温度検出部、
３５…素子温度バランス部、３６…素子温度推定部、３
７…差電圧検出部、３８…条件判定部、３９…直流電圧
バランス部、４０…条件判定部、４１…直流電圧バラン
ス部、４２…出力可能電圧ベクトルマスク部、Ｓ１１〜
Ｓ３４…自己消弧形スイッチング素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠 清志 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 金井 丈雄 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 西川 正 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 平11−122944（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−89244（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−7960（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−300750（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−331863（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直流端子の正側と中性点間および中性点
    と負側間にそれぞれ直流コンデンサを備え、各相が３レ
    ベル出力可能なように自己消弧形スイッチング素子を接
    続してなり、直流を３相交流に変換する電力変換装置に
    おいて、 前記電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧ベク
    トルを発生する手段と、 前記電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベクトルの
    始点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの終点で
    各ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力する電圧
    を表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差を
    積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記出力可能電圧ベクトルと前
    記指令電圧ベクトルの差である差ベクトルのうちで前記
    差積分ベクトルとのなす角が最も大きな出力可能電圧ベ
    クトルを、前記電力変換装置が実際に出力する電圧を表
    す出力電圧ベクトルとして選択するベクトル選択手段
    と、前記直流端子の正側に接続したコンデンサの電圧と負側
    に接続したコンデンサの電圧間の差電圧の大きさが設定
    値以上であるとともに前記出力電圧ベクトルが変化する
    場合に、出力予定の出力電圧ベクトルを変えることなく
    前記電圧差の大きさが減少するように前記自己消弧形ス
    イッチング素子の点弧状態を決定する直流電圧バランス
    手段 とを具備したことを特徴とする電力変換装置の制御
    装置。
  2. 【請求項２】 直流端子の正側と中性点間および中性点
    と負側間にそれぞれ直流コンデンサを備え、各相が３レ
    ベル出力可能なように自己消弧形スイッチング素子を接
    続してなり、直流を３相交流に変換する電力変換装置に
    おいて、 前記電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧ベク
    トルを発生する手段と、 前記電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベクトルの
    始点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの終点で
    各ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力する電圧
    を表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差を
    積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記指令電圧ベクトルを囲む３
    つの前記出力可能電圧ベクトルのうちで、前記出力可能
    電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差である差ベク
    トルと前記差積分ベクトルとのなす角が最も大きな出力
    可能電圧ベクトルを、前記電力変換装置が実際に出力す
    る電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択するベクトル
    選択手段と、前記直流端子の正側に接続したコンデンサの電圧と負側
    に接続したコンデンサの電圧間の差電圧の大きさが設定
    値以上であるとともに前記出力電圧ベクトルが変化する
    場合に、出力予定の出力電圧ベクトルを変えることなく
    前記電圧差の大きさが減少するように前記自己消弧形ス
    イッチング素子の点弧状態を決定する直流電圧バランス
    手段 とを具備したことを特徴とする電力変換装置の制御
    装置。
  3. 【請求項３】 直流端子の正側と中性点間および中性点
    と負側間にそれぞれ直流コンデンサを備え、各相が３レ
    ベル出力可能なように自己消弧形スイッチング素子を接
    続してなり、直流を３相交流に変換する電力変換装置に
    おいて、 前記電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧ベク
    トルを発生する手段と、 前記電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベクトルの
    始点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの終点で
    各ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力する電圧
    を表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差を
    積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記指令電圧ベクトルに最も近
    い３つの前記出力可能電圧ベクトルのうちで、前記出力
    可能電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差である差
    ベクトルと前記差積分ベクトルとのなす角が最も大きな
    出力可能電圧ベクトルを、前記電力変換装置が実際に出
    力する電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択するベク
    トル選択手段と、前記直流端子の正側に接続したコンデンサの電圧と負側
    に接続したコンデンサの電圧間の差電圧の大きさが設定
    値以上であるとともに前記出力電圧ベクトルが変化する
    場合に、出力予定の出力電圧ベクトルを変えることなく
    前記電圧差の大 きさが減少するように前記自己消弧形ス
    イッチング素子の点弧状態を決定する直流電圧バランス
    手段 とを具備したことを特徴とする電力変換装置の制御
    装置。
  4. 【請求項４】 直流端子の正側と中性点間および中性点
    と負側間にそれぞれ直流コンデンサを備え、各相が３レ
    ベル出力可能なように自己消弧形スイッチング素子を接
    続してなり、直流を３相交流に変換する電力変換装置に
    おいて、 前記電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧ベク
    トルを発生する手段と、 前記電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベクトルの
    始点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの終点で
    各ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力する電圧
    を表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差を
    積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記出力可能電圧ベクトルと前
    記指令電圧ベクトルの差である差ベクトルのうちで、前
    記差ベクトルを定数倍して前記差積分ベクトルに加算し
    たベクトルの大きさを最小ならしめる差ベクトルに対応
    した出力可能電圧ベクトルを、前記電力変換装置が実際
    に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択する
    ベクトル選択手段と、前記直流端子の正側に接続したコンデンサの電圧と負側
    に接続したコンデンサの電圧間の差電圧の大きさが設定
    値以上であるとともに前記出力電圧ベクトルが変化する
    場合に、出力予定の出力電圧ベクトルを変えることなく
    前記電圧差の大きさが減少するように前記自己消弧形ス
    イッチング素子の点弧状態を決定する直流電圧バランス
    手段 とを具備したことを特徴とする電力変換装置の制御
    装置。
  5. 【請求項５】 直流端子の正側と中性点間および中性点
    と負側間にそれぞれ直流コンデンサを備え、各相が３レ
    ベル出力可能なように自己消弧形スイッチング素子を接
    続してなり、直流を３相交流に変換する電力変換装置に
    おいて、 前記電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧ベク
    トルを発生する手段と、 前記電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベクトルの
    始点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの終点で
    各ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力する電圧
    を表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差を
    積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記指令電圧ベクトルを囲む３
    つの前記出力可能電圧ベクトルから前記指令電圧ベクト
    ルを減算して得られる差ベクトルのうちで、前記差ベク
    トルを定数倍して前記差積分ベクトルに加算したベクト
    ルの大きさを最小ならしめる差ベクトルに対応した出力
    可能電圧ベクトルを、前記電力変換装置が実際に出力す
    る電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択するベクトル
    選択手段と、前記直流端子の正側に接続したコンデンサの電圧と負側
    に接続したコンデンサの電圧間の差電圧の大きさが設定
    値以上であるとともに前記出力電圧ベクトルが変化する
    場合に、出力予定の出力電圧ベクトルを変えることなく
    前記電圧差の大きさが減少するように前記自己消弧形ス
    イッチング素子の点弧状態を決定する直流電圧バランス
    手段 とを具備したことを特徴とする電力変換装置の制御
    装置。
  6. 【請求項６】 直流端子の正側と中性点間および中性点
    と負側間にそれぞれ直流コンデンサを備え、各相が３レ
    ベル出力可能なように自己消弧形スイッチング素子を接
    続してなり、直流を３相交流に変換する電力変換装置に
    おいて、 前記電力変換器が出力すべき電圧を表す指令電圧ベクト
    ルを発生する手段と、 前記電力変換器が出力できる出力可能電圧ベクトルの始
    点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの終点で各
    ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力する電圧を
    表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差を積
    分する積分手段と、 前記積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記指令電圧ベクトルに最も近
    い３つの前記出力可能電圧ベクトルから前記指令電圧ベ
    クトルを減算して得られる差ベクトルのうちで、前記差
    ベクトルを定数倍して前記差積分ベクトルに加算したベ
    クトルの大きさを最小ならしめる差ベクトルに対応した
    出力可能電圧ベクトルを、前記電力変換装置が実際に出
    力する電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択するベク
    トル選択手段と、前記直流端子の正側に接続したコンデンサの電圧と負側
    に接続したコンデンサの電圧間の差電圧の大きさが設定
    値以上であるとともに前記出力電圧ベクトルが 変化する
    場合に、出力予定の出力電圧ベクトルを変えることなく
    前記電圧差の大きさが減少するように前記自己消弧形ス
    イッチング素子の点弧状態を決定する直流電圧バランス
    手段 とを具備したことを特徴とする電力変換装置の制御
    装置。
  7. 【請求項７】 前記ベクトル選択手段は、現在出力して
    いる出力電圧ベクトルあるいは出力予定の出力電圧ベク
    トルに対応した前記自己消弧形スイッチング素子の点弧
    状態では前記差電圧の大きさを減少または維持させる組
    合せが存在しない場合には、現在出力している出力電圧
    ベクトルあるいは出力予定の出力電圧ベクトルを除いた
    出力可能電圧ベクトルから出力電圧ベクトルを選択する
    ことを特徴とする請求項２、３、５又は６のいずれかに
    記載の電力変換装置の制御装置。
  8. 【請求項８】 各相が３レベル出力可能なように自己消
    弧形スイッチング素子を接続してなり、直流を３相交流
    に変換する電力変換装置において、前記電力変換装置が
    出力すべき電圧を表す指令電圧ベクトルを発生する手段
    と、前記電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベクト
    ルの始点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの終
    点で各ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力する
    電圧を表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの
    差を積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記出力可能電圧ベクトルと前
    記指令電圧ベクトルの差である差ベクトルのうちで前記
    差積分ベクトルとのなす角が最も大きな出力可能電圧ベ
    クトルを、前記電力変換装置が実際に出力する電圧を表
    す出力電圧ベクトルとして選択するベクトル選択手段
    と、 前記自己消弧形スイッチング素子の温度を検出する温度
    手段と、前記電力変換装置の交流線間電圧を３相とも零
    とする際に前記温度検出手段の情報をもとに前記自己消
    弧形スイッチング素子間の温度がバランスするように前
    記自己消弧形スイッチング素子の点弧状態を決定する素
    子温度バランス手段とを具備したことを特徴とする電力
    変換装置の制御装置。
  9. 【請求項９】 各相が３レベル出力可能なように自己消
    弧形スイッチング素子を接続してなり、直流を３相交流
    に変換する電力変換装置において、 前記電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧ベク
    トルを発生する手段と 、 前記電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベクトルの
    始点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの終点で
    各ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力する電圧
    を表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差を
    積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記指令電圧ベクトルを囲む３
    つの前記出力可能電圧ベクトルのうちで、前記出力可能
    電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトルの差である差ベク
    トルと前記差積分ベクトルとのなす角が最も大きな出力
    可能電圧ベクトルを、前記電力変換装置が実際に出力す
    る電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択するベクトル
    選択手段と、 前記自己消弧形スイッチング素子の温度を検出する温度
    手段と、前記電力変換装置の交流線間電圧を３相とも零
    とする際に前記温度検出手段の情報をもとに前記自己消
    弧形スイッチング素子間の温度がバランスするように前
    記自己消弧形スイッチング素子の点弧状態を決定する素
    子温度バランス手段とを具備したことを特徴とする電力
    変換装置の制御装置。
  10. 【請求項１０】 各相が３レベル出力可能なように自己
    消弧形スイッチング素子を接続してなり、直流を３相交
    流に変換する電力変換装置において、 前記電力変換装置が出力すべき電圧を表す指令電圧ベク
    トルを発生する手段と、前記電力変換装置が出力できる
    出力可能電圧ベクトルの始点を原点にとり、前記出力可
    能電圧ベクトルの終点で各ベクトルを表現した平面を考
    え、実際に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルと前記
    指令電圧ベクトルの差を積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記出力可能電圧ベクトルと前
    記指令電圧ベクトルの差である差ベクトルのうちで、前
    記差ベクトルを定数倍して前記差積分ベクトルに加算し
    たベクトルの大きさを最小ならしめる差ベクトルに対応
    した出力可能電圧ベクトルを、前記電力変換装置が実際
    に出力する電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択する
    ベクトル選択手段と、 前記自己消弧形スイッチング素子の温度を検出する温度
    手段と、 前記電力変換装置の交流線間電圧を３相とも零とする際
    に前記温度検出手段の情報をもとに前記自己消弧形スイ
    ッチング素子間の温度がバランスするように前記自己消
    弧形スイッチング素子の点弧状態を決定する素子温度バ
    ランス手段とを具備したことを特徴とする電力変換装置
    の制御装置。
  11. 【請求項１１】 各相が３レベル出力可能なように自己
    消弧形スイッチング素子を接続してなり、直流を３相交
    流に変換する電力変換装置において、前記電力変換装置
    が出力すべき電圧を表す指令電圧ベクトルを発生する手
    段と、前記電力変換装置が出力できる出力可能電圧ベク
    トルの始点を原点にとり、前記出力可能電圧ベクトルの
    終点で各ベクトルを表現した平面を考え、実際に出力す
    る電圧を表す出力電圧ベクトルと前記指令電圧ベクトル
    の差を積分する積分手段と、 この積分手段により求められる差積分ベクトルの大きさ
    が設定値を超えた場合、前記指令電圧ベクトルを囲む３
    つの前記出力可能電圧ベクトルから前記指令電圧ベクト
    ルを減算して得られる差ベクトルのうちで、前記差ベク
    トルを定数倍して前記差積分ベクトルに加算したベクト
    ルの大きさを最小ならしめる差ベクトルに対応した出力
    可能電圧ベクトルを、前記電力変換装置が実際に出力す
    る電圧を表す出力電圧ベクトルとして選択するベクトル
    選択手段と、前記自己消弧形スイッチング素子の温度を
    検出する温度手段と、 前記電力変換装置の交流線間電圧を３相とも零とする際
    に前記温度検出手段の情報をもとに前記自己消弧形スイ
    ッチング素子間の温度がバランスするように前記自己消
    弧形スイッチング素子の点弧状態を決定する素子温度バ
    ランス手段とを具備したことを特徴とする電力変換装置
    の制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記温度手段は、前記電力変換装置の
    交流出力電流と前記自己消弧形スイッチング素子の点弧
    状態から前記自己消弧形スイッチング素子の温度を推定
    することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記
    載の電力変換装置の制御装置。
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