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公開番号2021136846
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210913
出願番号2020033950
出願日20200228
発明の名称電力変換装置
出願人国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人
主分類H02M 7/483 20070101AFI20210816BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】出力電力が大きく小型の電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置1において、第1から第3スイッチング素子Q1〜Q3は、第1ノードN1と第2ノードN2との間に直列接続される。第4から第6スイッチング素子Q4〜Q6は、第1ノードN1と第2ノードN2との間に直列接続される。第7スイッチング素子Q7は、第1入力電圧が供給される第1入力ノードIN1と第1ノードN1との間に接続される。第8スイッチング素子Q8は、第2入力電圧が供給される第2入力ノードIN2と第2ノードN2との間に接続される。容量素子C1は、第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2の接続ノードと、第5スイッチング素子Q5と第6スイッチング素子Q6の接続ノードとの間に接続される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
第1ノード側から第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第3スイッチング素子の順で前記第1ノードと第2ノードとの間に直列接続された第1から第3スイッチング素子と、
前記第1ノード側から第4スイッチング素子、第5スイッチング素子、第6スイッチング素子の順で前記第1ノードと前記第2ノードとの間に直列接続された第4から第6スイッチング素子と、
第1入力電圧が供給される第1入力ノードと前記第1ノードとの間に接続された第7スイッチング素子と、
第2入力電圧が供給される第2入力ノードと前記第2ノードとの間に接続された第8スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子の接続ノードと、前記第5スイッチング素子と前記第6スイッチング素子の接続ノードとの間に接続された容量素子と、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子の接続ノードである第3ノードと、出力ノードとの間に接続された第1インダクタと、
前記第4スイッチング素子と前記第5スイッチング素子の接続ノードである第4ノードと、前記出力ノードとの間に接続された第2インダクタと、
電圧指令値にもとづいて前記第1から第8スイッチング素子を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
続きを表示(約 4,900 文字)【請求項2】
前記制御回路は、所定の制御周期において前記容量素子の充電量と放電量が平衡するように、前記第1から第8スイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記電圧指令値は、交流電圧を表し、
前記電圧指令値の1周期は、前記制御周期を複数含む、
ことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記制御回路は、
前記第1入力ノードと前記第4ノードを前記容量素子を介して電気的に接続し、前記第1入力ノードと前記第3ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続する第1状態、
前記第1入力ノードと前記第4ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続し、前記第1入力ノードと前記第3ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続する第2状態、
前記第1入力ノードと前記第4ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続し、前記第2入力ノードと前記第3ノードを前記容量素子を介して電気的に接続する第3状態、
前記第1入力ノードと前記第4ノードを前記容量素子を介して電気的に接続し、前記第1入力ノードと前記第3ノードを前記容量素子を介して電気的に接続する第4状態、
前記第2入力ノードと前記第4ノードを前記容量素子を介して電気的に接続し、前記第2入力ノードと前記第3ノードを前記容量素子を介して電気的に接続する第5状態、
前記第1入力ノードと前記第4ノードを前記容量素子を介して電気的に接続し、前記第2入力ノードと前記第3ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続する第6状態、
前記第2入力ノードと前記第4ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続し、前記第2入力ノードと前記第3ノードを前記容量素子を介して電気的に接続する第7状態、または、
前記第2入力ノードと前記第4ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続し、前記第2入力ノードと前記第3ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続する第8状態に、前記第1から第8スイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御回路は、
前記第1状態では、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、および、前記第7スイッチング素子を導通させ、残りのスイッチング素子を非導通とし、
前記第2状態では、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、および、前記第7スイッチング素子を導通させ、残りのスイッチング素子を非導通とし、
前記第3状態では、前記第2スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、前記第7スイッチング素子、および、前記第8スイッチング素子を導通させ、残りのスイッチング素子を非導通とし、
前記第4状態では、前記第1スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、および、前記第7スイッチング素子を導通させ、残りのスイッチング素子を非導通とし、
前記第5状態では、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、および、前記第7スイッチング素子を導通させ、残りのスイッチング素子を非導通とし、
前記第6状態では、前記第1スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第7スイッチング素子、および、前記第8スイッチング素子を導通させ、残りのスイッチング素子を非導通とし、
前記第7状態では、前記第2スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、および、前記第8スイッチング素子を導通させ、残りのスイッチング素子を非導通とし、
前記第8状態では、前記第3スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、および、前記第8スイッチング素子を導通させ、残りのスイッチング素子を非導通とする、
ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記制御回路は、前記第1状態と前記第2状態では、さらに前記第6スイッチング素子を導通させ、前記第7状態と前記第8状態では、さらに前記第1スイッチング素子を導通させる、
ことを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記制御回路は、
(1)前記電圧指令値が、中間値と最大値の間の第1しきい値より大きく最大値未満の場合、前記第1から第8スイッチング素子を前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、前記第2状態の順に繰り返し制御し、かつ、前記電圧指令値が大きいほど、前記第2状態の期間を増加させ、前記第1状態の期間と前記第3状態の期間を減少させ、
(2)前記電圧指令値が前記中間値より大きく前記第1しきい値未満の場合、前記第1から第8スイッチング素子を前記第1状態、前記第4状態、前記第3状態、前記第5状態の順に繰り返し制御し、かつ、前記電圧指令値が大きいほど、前記第1状態の期間と前記第3状態の期間を増加させ、前記第4状態の期間と前記第5状態の期間を減少させ、
(3)前記電圧指令値が、最小値と前記中間値の間の第2しきい値より大きく前記中間値未満の場合、前記第1から第8スイッチング素子を前記第6状態、前記第5状態、前記第7状態、前記第4状態の順に繰り返し制御し、かつ、前記電圧指令値が大きいほど、前記第4状態の期間と前記第5状態の期間を増加させ、前記第6状態の期間と前記第7状態の期間を減少させ、
(4)前記電圧指令値が前記最小値より大きく前記第2しきい値未満の場合、前記第1から第8スイッチング素子を前記第6状態、前記第8状態、前記第7状態、前記第8状態の順に繰り返し制御し、かつ、前記電圧指令値が大きいほど、前記第8状態の期間を減少させ、前記第6状態の期間と前記第7状態の期間を増加させる、
ことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記制御回路は、
(1)前記電圧指令値が前記第1しきい値より大きく前記最大値未満の場合、前記第1状態の期間、2つの前記第2状態の期間、および、前記第3状態の期間を含む制御周期において、前記第1状態の期間と前記第3状態の期間の長さを等しく制御し、それぞれの前記第2状態の期間の長さを等しく制御し、
(2)前記電圧指令値が前記中間値より大きく前記第1しきい値未満の場合、前記第1状態の期間、前記第4状態の期間、前記第3状態の期間、および、前記第5状態の期間を含む制御周期において、前記第1状態の期間と前記第3状態の期間の長さを等しく制御し、前記第4状態の期間と前記第5状態の期間の長さを等しく制御し、
(3)前記電圧指令値が前記第2しきい値より大きく前記中間値未満の場合、前記第6状態の期間、前記第5状態の期間、前記第7状態の期間、および、前記第4状態の期間を含む制御周期において、前記第4状態の期間と前記第5状態の期間の長さを等しく制御し、前記第6状態の期間と前記第7状態の期間の長さを等しく制御し、
(4)前記電圧指令値が前記最小値より大きく前記第2しきい値未満の場合、前記第6状態の期間、2つの前記第8状態の期間、および、前記第7状態の期間を含む制御周期において、前記第6状態の期間と前記第7状態の期間の長さを等しく制御し、それぞれの前記第8状態の期間の長さを等しく制御する、
ことを特徴とする請求項7に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記第3スイッチング素子に替えて整流素子を備え、前記第5スイッチング素子に替えて別の整流素子を備え、前記第8スイッチング素子に替えてさらに別の整流素子を備え、
前記制御回路は、前記第1から第8スイッチング素子を制御することに替えて、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第4スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、および、前記第7スイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記第2スイッチング素子に替えて整流素子を備え、前記第4スイッチング素子に替えて別の整流素子を備え、前記第7スイッチング素子に替えてさらに別の整流素子を備え、
前記第1入力ノードと前記出力ノードが入れ替えられ、
前記制御回路は、前記第1から第8スイッチング素子を制御することに替えて、前記第1スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、前記第6スイッチング素子、および、前記第8スイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項11】
第1入力電圧が供給される第1入力ノードと第1ノードとの間に接続された第1スイッチング素子と、
前記第1入力ノードと第2ノードとの間に接続された第2スイッチング素子と、
前記第2ノードと第3ノードとの間に接続された第3スイッチング素子と、
第2入力電圧が供給される第2入力ノードと前記第3ノードとの間に接続された第4スイッチング素子と、
前記第1ノードと前記第3ノードとの間に接続された容量素子と、
前記第1ノードと出力ノードとの間に接続された第1インダクタと、
前記第2ノードと前記出力ノードとの間に接続された第2インダクタと、
電圧指令値にもとづいて前記第1から第4スイッチング素子を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項12】
前記制御回路は、所定の制御周期において前記容量素子の充電量と放電量が平衡するように、前記第1から第4スイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする請求項11に記載の電力変換装置。
【請求項13】
前記制御回路は、
前記第1入力ノードと前記第2ノードを前記容量素子を介して電気的に接続し、前記第1入力ノードと前記第1ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続する状態、
前記第1入力ノードと前記第2ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続し、前記第1入力ノードと前記第1ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続する状態、または、
前記第1入力ノードと前記第2ノードを前記容量素子を介さず電気的に接続し、前記第2入力ノードと前記第1ノードを前記容量素子を介して電気的に接続する状態に、前記第1から第4スイッチング素子を制御する、
ことを特徴とする請求項11または12に記載の電力変換装置。
【請求項14】
第1入力電圧が供給される第1入力ノードと第1ノードとの間に接続された第1インダクタと、
前記第1入力ノードと第2ノードとの間に接続された第2インダクタと、
第2入力電圧が供給される第2入力ノードと前記第1ノードとの間に接続された第1スイッチング素子と、
前記第2入力ノードと前記第2ノードとの間に接続された第2スイッチング素子と、
前記第1ノードと出力ノードとの間に直列接続された第1整流素子および第2整流素子と、
前記第1整流素子と前記第2整流素子の接続ノードと、前記第2ノードとの間に接続された容量素子と、
電圧指令値にもとづいて前記第1および第2スイッチング素子を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、スイッチング素子を備える電力変換装置に関する。
続きを表示(約 6,400 文字)【背景技術】
【0002】
近年、車両や工場などで利用される例えば100kWクラスの大電力用のインバータなどの電力変換装置を高電力密度化することが望まれている。そのための技術としてインターリーブ方式とマルチレベル方式が知られている。
【0003】
インターリーブ方式では、複数のブリッジ回路のそれぞれの出力電流の位相をずらし、それらを合成する(例えば、特許文献1参照)。合成された出力電流のリップルを低減できるため、出力電流を平滑化するためのフィルタを小型化できる。
【0004】
マルチレベル方式では、正電圧と負電圧の2レベルに加え、フライングキャパシタを利用して0Vを出力する(例えば、特許文献2参照)。この構成では、2レベルの構成よりも出力電圧の変化幅が小さくなるので、出力電圧の脈動を少なくでき、出力電流のリップルも低減できる。そのため、出力を平滑化するためのフィルタを小型化できる。また、スイッチング素子の導通損失とスイッチング損失を低減できるので、出力電力を大きくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2018−93608号公報
特開2008−92651号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明者らは、3レベルを出力可能な電力変換装置を2台設けてインターリーブ動作させることで、フィルタをさらに小型化でき、出力電力を大きくできることを認識したが、この構成では2個のフライングキャパシタが必要になる。例えば、出力電圧が±200Vの電力変換装置では、1個のフライングキャパシタの大きさは約10cm×10cm×10cmであり、電力変換装置の体積においてキャパシタが占める割合がスイッチング素子が占める割合と比較して大きい。そのため、インターリーブ動作するマルチレベル電力変換装置を小型化することが望まれる。
【0007】
本開示はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、出力電力が大きく小型の電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換装置は、第1ノード側から第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第3スイッチング素子の順で第1ノードと第2ノードとの間に直列接続された第1から第3スイッチング素子と、第1ノード側から第4スイッチング素子、第5スイッチング素子、第6スイッチング素子の順で第1ノードと第2ノードとの間に直列接続された第4から第6スイッチング素子と、第1入力電圧が供給される第1入力ノードと第1ノードとの間に接続された第7スイッチング素子と、第2入力電圧が供給される第2入力ノードと第2ノードとの間に接続された第8スイッチング素子と、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の接続ノードと、第5スイッチング素子と第6スイッチング素子の接続ノードとの間に接続された容量素子と、第2スイッチング素子と第3スイッチング素子の接続ノードである第3ノードと、出力ノードとの間に接続された第1インダクタと、第4スイッチング素子と第5スイッチング素子の接続ノードである第4ノードと、出力ノードとの間に接続された第2インダクタと、電圧指令値にもとづいて第1から第8スイッチング素子を制御する制御回路と、を備える。
【0009】
本発明の別の態様もまた、電力変換装置である。この装置は、第1入力電圧が供給される第1入力ノードと第1ノードとの間に接続された第1スイッチング素子と、第1入力ノードと第2ノードとの間に接続された第2スイッチング素子と、第2ノードと第3ノードとの間に接続された第3スイッチング素子と、第2入力電圧が供給される第2入力ノードと第3ノードとの間に接続された第4スイッチング素子と、第1ノードと第3ノードとの間に接続された容量素子と、第1ノードと出力ノードとの間に接続された第1インダクタと、第2ノードと出力ノードとの間に接続された第2インダクタと、電圧指令値にもとづいて第1から第4スイッチング素子を制御する制御回路と、を備える。
【0010】
本発明のさらに別の態様もまた、電力変換装置である。この装置は、第1入力電圧が供給される第1入力ノードと第1ノードとの間に接続された第1インダクタと、第1入力ノードと第2ノードとの間に接続された第2インダクタと、第2入力電圧が供給される第2入力ノードと第1ノードとの間に接続された第1スイッチング素子と、第2入力ノードと第2ノードとの間に接続された第2スイッチング素子と、第1ノードと出力ノードとの間に直列接続された第1整流素子および第2整流素子と、第1整流素子と第2整流素子の接続ノードと、第2ノードとの間に接続された容量素子と、電圧指令値にもとづいて第1および第2スイッチング素子を制御する制御回路と、を備える。
【0011】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本開示の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本開示の態様として有効である。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、出力電力が大きく小型の電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
比較例に係る電力変換装置の回路図である。
図2(a)は、比較例に係る電力変換装置の状態A’の電流経路を示し、図2(b)は状態B’の電流経路を示し、図2(c)は状態C’の電流経路を示す図である。
第1の実施の形態に係る電力変換装置の回路図である。
図3の電力変換装置における電圧指令値と第1から第4キャリア信号の一例を示す図である。
0.75の電圧指令値、第1から第4キャリア信号、および、第1から第8スイッチング素子のスイッチング状態を示す図である。
図3の第1電力変換部の第1状態Aの電流経路を示す図である。
図3の第1電力変換部の第2状態Bの電流経路を示す図である。
図3の第1電力変換部の第3状態Cの電流経路を示す図である。
図3の第1電力変換部における電圧指令値が0.75の場合の電圧VaとVb、電流IaとIb、電圧Vfを示す図である。
0.25の電圧指令値、第1から第4キャリア信号、および、第1から第8スイッチング素子のスイッチング状態を示す図である。
図3の第1電力変換部の第4状態Dの電流経路を示す図である。
図3の第1電力変換部の第5状態Eの電流経路を示す図である。
図3の電力変換部における電圧指令値が0.25の場合の電圧VaとVb、電流IaとIb、電圧Vfを示す図である。
−0.25の電圧指令値、第1から第4キャリア信号、および、第1から第8スイッチング素子のスイッチング状態を示す図である。
図3の第1電力変換部の第6状態Fの電流経路を示す図である。
図3の第1電力変換部の第7状態Gの電流経路を示す図である。
−0.75の電圧指令値、第1から第4キャリア信号、および、第1から第8スイッチング素子のスイッチング状態を示す図である。
図3の第1電力変換部の第8状態Hの電流経路を示す図である。
図3の第1電力変換部における1周期の電圧指令値に対応する電流Iaと電流Ibを示す図である。
図19の5msから6msの拡大図である。
図19に対応する電圧Vaを示す図である。
図19に対応する容量素子の両端間の電圧Vfを示す図である。
第2の実施の形態に係る電力変換装置の回路図である。
第3の実施の形態に係る電力変換装置の回路図である。
第4の実施の形態に係る電力変換装置の回路図である。
第5の実施の形態に係る電力変換装置の回路図である。
第6の実施の形態に係る電力変換装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明者らは、電力変換装置について研究し、以下の知見を得た。図1は、比較例に係る電力変換装置100の回路図である。電力変換装置100では、3レベルをそれぞれ出力可能な2つのレグがインターリーブ動作し、直流電力を交流電力に変換する。電力変換装置100は、8つのスイッチング素子Q71〜Q78、2つの容量素子C71,C72、2つのインダクタL71,L72、ローパスフィルタ130、および、制御回路120を備える。
【0015】
第1入力ノードIN1には正の電圧Vcが供給され、第2入力ノードIN2には負の電圧(−Vc)が供給される。4つのスイッチング素子Q71〜Q74は、第1入力ノードIN1と第2入力ノードIN2の間に直列接続され、第1のレグを構成する。スイッチング素子Q71とスイッチング素子Q72の接続ノードと、スイッチング素子Q73とスイッチング素子Q74の接続ノードとの間に、フライングキャパシタである容量素子C71が接続される。スイッチング素子Q72とスイッチング素子Q73の接続ノードN71と、出力ノードO1との間に、インダクタL71が接続される。
【0016】
4つのスイッチング素子Q75〜Q78は、第1入力ノードIN1と第2入力ノードIN2の間に直列接続され、第2のレグを構成する。スイッチング素子Q75とスイッチング素子Q76の接続ノードと、スイッチング素子Q77とスイッチング素子Q78の接続ノードとの間に、フライングキャパシタである容量素子C72が接続される。スイッチング素子Q76とスイッチング素子Q77の接続ノードN72と、出力ノードO1との間に、インダクタL72が接続される。
【0017】
出力ノードO1には、インダクタL13と容量素子C13で構成されるローパスフィルタ130が接続される。
【0018】
制御回路120は、出力ノードO1の出力電圧を規定する電圧指令値にもとづいてスイッチング素子Q71〜Q78のスイッチング状態を制御する。電圧指令値は、−1〜1の値の範囲で正弦波状に変化する。例えば、電圧指令値が0.5〜1の場合、スイッチング素子Q71〜Q78は状態A’、状態B’、状態C’、状態B’に繰り返し制御される。
【0019】
図2(a)は、比較例に係る電力変換装置100の状態A’の電流経路を示し、図2(b)は状態B’の電流経路を示し、図2(c)は状態C’の電流経路を示す。
【0020】
図2(a)に示すように、制御回路120は、状態A’では、スイッチング素子Q71,Q73,Q75,Q76を導通させ、残りのスイッチング素子Q72,Q74,Q77,Q78を非導通とする。よって図示する経路で電流Iaが流れ、接続ノードN71の電圧は、電圧Vcから容量素子C71の両端間の電圧Vf1を減算した電圧になる。電圧Vf1は、実質的に電圧Vcであるため、接続ノードN71の電圧は実質的に0Vになる。また、図示する経路で電流Ibが流れ、接続ノードN72の電圧はVcになる。出力ノードO1の電圧は、接続ノードN71の電圧と接続ノードN72の電圧の平均であり、Vc/2となる。
【0021】
図2(b)に示すように、制御回路120は、状態B’では、スイッチング素子Q71,Q72,Q75,Q76を導通させ、残りのスイッチング素子Q73,Q74,Q77,Q78を非導通とする。これにより、接続ノードN71の電圧は電圧Vcになり、接続ノードN72の電圧はVcになり、出力ノードO1の電圧はVcになる。
【0022】
図2(c)に示すように、制御回路120は、状態C’では、スイッチング素子Q71,Q72,Q76,Q78を導通させ、残りのスイッチング素子Q73,Q74,Q75,Q77を非導通とする。図示する経路で電流Iaが流れ、接続ノードN71の電圧はVcになる。また、図示する経路で電流Ibが流れ、接続ノードN72の電圧は、電圧(−Vc)に容量素子C72の両端間の電圧を加算した電圧、即ち実質的に0Vになる。出力ノードO1の電圧は、Vc/2となる。
【0023】
図示および説明は省略するが、電圧指令値が−1〜0.5の場合にもスイッチング素子Q71〜Q78は複数の状態に制御される。接続ノードN71の電圧と接続ノードN72の電圧は、それぞれ180°位相がずれた−Vc、0、Vcの3レベルのPWM波形になる。これらの電圧により、電流Iaと電流Ibのリップルの位相差も180°になり、出力ノードO1の出力電流のリップルを低減できる。出力ノードO1の電圧は、−Vc、−Vc/2、0、Vc/2、Vcの5レベルのPWM波形になる。ローパスフィルタ130の出力電圧および出力電流は、概ね正弦波になる。
【0024】
既述のように、この電力変換装置100では、ローパスフィルタ130を小型化でき、出力電力を大きくできるが、相対的に占める割合が大きい2つの容量素子C71,C72が必要である。
【0025】
また、3台の電力変換装置100を設けることで、3相モータを駆動するための3相インバータを構成できるが、6つの容量素子により大型化する。
【0026】
本発明者は、これらの知見に基づいて研究を重ね、2つのレグで1つの容量素子を共用することで、比較例からスイッチング素子の数を変更せず、電力変換装置を小型化できることを見出した。実施の形態は、このような思索に基づいて案出されたもので、以下にその具体的な構成を説明する。
【0027】
以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【0028】
(第1の実施の形態)
図3は、第1の実施の形態に係る電力変換装置1の回路図である。電力変換装置1は、例えば自動車や航空機などの移動体を駆動するモータに交流電力を供給するインバータ、変圧器などを構成するインバータなどとして利用できる。電力変換装置1の出力電力は、例えば100kW以上であってよい。
【0029】
電力変換装置1は、第1直流電源2と第2直流電源4から供給される直流電力を3相の交流電力に変換し、変換した交流電力を負荷6に供給する。負荷6は、3相モータなどである。電力変換装置1は、第1電力変換部10a、第2電力変換部10b、第3電力変換部10cおよび制御回路20を備える。第1電力変換部10aはU相の交流電力を出力し、第2電力変換部10bはV相の交流電力を出力し、第3電力変換部10cはW相の交流電力を出力する。
【0030】
第1電力変換部10aは、第1スイッチング素子Q1、第2スイッチング素子Q2、第3スイッチング素子Q3、第4スイッチング素子Q4、第5スイッチング素子Q5、第6スイッチング素子Q6、第7スイッチング素子Q7、第8スイッチング素子Q8、容量素子C1、第1インダクタL1、および、第2インダクタL2を備える。
(【0031】以降は省略されています)

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