JP6478859B2

JP6478859B2 - 電力変換装置及び車両

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Publication number: JP6478859B2
Application number: JP2015148818A
Authority: JP
Inventors: 謙二藤原; 裕義藤田; 善雄野々村
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: JP2017028970A

Description

本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置及び車両に関する。

従来、冷蔵庫、エレベータ等を駆動させるために、商用電源から供給された電力を用いて三相交流電圧を出力する駆動装置が知られている。このような駆動装置は、地震、津波等の自然災害の影響により発電所、変電所、送電線等の電力供給設備に障害が発生することによって電力が供給されなくなった場合、冷蔵庫、エレベータ等を駆動させることができない。

そこで、昨今においては、商用電源からの電力を駆動装置に供給できない事態となった場合に、駆動装置に電力を供給する給電装置が普及しつつある。このような給電装置においては、図１０に示されるような電力変換装置７が搭載されており、電力変換装置７の備えるインバータ７１が給電装置に搭載されているバッテリー８から出力される直流電圧を三相の矩形波の電圧に変換している。さらに、ローパス・フィルタ７２が、インバータ７１によって変換された矩形波の電圧から高調波を除去し、波形を正弦波に近づけた三相交流電圧を出力している。

また、電力供給設備の障害に伴い電力が供給されなくなった場合、冷蔵庫、エレベータ等を動作させるための三相交流電圧の他に、照明器具、ＩＨ調理器等を動作させるための単相交流電圧の需要が発生する。例えば、ＩＨ調理器を被災地で用いることができるようになれば、被災者が調理したての食事を摂ることができ、健康の維持増進に役立つのみならず、被災地に滞在する調理者の労働意欲を向上させて精神的な健康の維持増進にも役立つ。

そこで、図１０に示す電気回路の出力側に公知のスコットトランス７３を接続させることによって、三相交流電圧を２組の単相交流電圧に変換する電力変換システムを搭載した給電装置を供給することが考えられる。図１１は、三相交流電圧を単相交流電圧に変換する公知の電力変換システムの例を示す図である。図１１に示すように、図１０に示すローパス・フィルタ７２にスコットトランス７３が接続され、スコットトランス７３が三相交流電圧を２組の単相交流電圧に変換する。

図１１に示すスコットトランス７３においては、ローパス・フィルタの出力側のＶＷ間に一次トランス７３１が設けられ、さらに一次トランス７３１の巻き数と等しい巻き数の二次トランス７３２が設けられる。また、Ｕ点とＶＷの中間であるのＴ点との間に一次トランス７３３が設けられ、さらに一次トランス７３３の巻き数の√３／２倍の巻き数の二次トランス７３４が設けられる。これによって、図１２（ａ）に示すような位相が１２０°ずれた三相交流電圧は、図１２（ｂ）に示すような位相が９０°ずれた２組の単相交流電圧に変換される。

また、特許文献１に記載されているように、三相交流電源の各相に双方向スイッチを設け、単相出力電圧指令に基づいてスイッチを開閉するタイミング及び時間を規定するスイッチングパターンを作成し、作成されたスイッチングパターンに基づいてスイッチを制御することによって三相交流電圧を単相交流電圧に変換する制御装置が知られている。

また、特許文献２に記載のように、三相交流電圧の２つの端子間に接続された変圧器を用いて、三相交流電圧を単相交流電圧に変換する変換回路が知られている。

特開２０００−２９９９８４号公報特開２００５−０８０４８４号公報

しかし、自然災害の発生時に公知のスコットトランスを接続することによって２組の単相交流電圧を出力する方法を利用する場合、平常時からスコットトランスを備蓄しておかなければならない。スコットトランスはその質量が数十キロから数百キロと非常に重く、外形寸法も大きいため、その備蓄スペースを確保するのが困難である。また、スコットトランスは高価であり、大規模な自然災害の発生時に必要とされる数万台を備蓄しておくことは現実的ではない。

また、特許文献１に記載された制御装置は、スイッチを制御するために単相出力電圧指令、三相交流電源線間電圧、入力電流分配率に基づいてスイッチングパターンを作成する処理を要するため、制御装置の負荷が高くなるという問題が発生する場合がある。また、６個もの双方向スイッチを設けることによりコストが高くなるという問題が発生する場合がある。

また、特許文献２に記載された制御装置は、変圧器を用いて三相交流電圧を単相交流電圧に変換するため、制御装置内に変換器を備えなければならず、制御装置の大型化が避けられないという問題が発生する場合がある。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、電力変換装置の大型化を防ぎ、低コストで直流電力を交流電力に変換することにある。

上記の課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、三相交流電圧を出力するインバータと、前記インバータに接続されるローパス・フィルタと、を備え、前記ローパス・フィルタは、前記インバータの各出力端子にそれぞれ電気的に接続される３つの入力端子と、前記３つの入力端子と、対応する３つの出力端子との間に接続される３つのインダクタと、前記３つのインダクタのうち第１及び第２のインダクタの出力側の間に接続されるコンデンサ、第２及び第３のインダクタの出力側の間に接続されるコンデンサ、並びに第３及び第１のインダクタの出力側の間に接続されるコンデンサと、前記３つの出力端子のうちの１つの出力端子からの出力を停止させるスイッチング素子と、を有し、前記ローパス・フィルタの出力端子に三相交流電圧によって動作する負荷を接続することを表す信号を受け付けると前記スイッチング素子を閉じ、前記ローパス・フィルタの出力端子に単相交流電圧によって動作する負荷を接続することを表す信号を受け付けると、前記スイッチング素子を開くこと特徴とする。

また、本発明に係る電力変換装置において、前記スイッチング素子は、前記コンデンサのうち、前記１つの出力端子に接続される第１及び第２のコンデンサの接続点と前記第１のコンデンサとの間と、前記接続点と前記第２のコンデンサとの間に接続されることを特徴とする。

また、本発明に係る電力変換装置において、前記スイッチング素子は、前記１つの出力端子に接続される第１及び第２のコンデンサの接続点と、前記１つの出力端子との間に接続されることを特徴とする。

また、本発明に係る電力変換装置は、前記電力変換装置に出力させる交流電圧を表す電圧指令値を受け付け、前記電圧指令値が表す交流電圧を出力するように、前記インバータに対してＰＷＭ制御を行う制御部を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記電力変換装置の出力端子に接続される負荷から通信ネットワークを介して前記電圧指令値を受け付けることを特徴とする。

また、本発明に係る車両は、上記電力変換装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電力変換装置の大型化を防ぎ、低コストで三相交流電圧を単相交流電圧に変換することが可能となる。

本発明の実施形態に係る車両に搭載されたバッテリーを用いた電力変換システムの電気的構成を示す図である。図１に示す電力変換装置の電気的構成を示す図である。電圧指令値及び三角波に基づいて生成される矩形波のスイッチング信号を示す図である。有効電圧２００Ｖでの各相及び各線間における三相交流電圧の時間変化を示す図である。ＰＷＭ制御によるスイッチング信号と出力電圧との１周期分の時間変化を示す図である。ＰＷＭ制御による有効電圧２００Ｖ及び１００Ｖでのスイッチング信号と出力電圧との１／４周期分の時間変化を示す図である。有効電圧２００Ｖの単相交流電圧の時間変化を示す図である。有効電圧１００Ｖの単相交流電圧の時間変化を示す図である。図１に示す電力変換装置の電気的構成の他の例を示す図である。従来の電力変換装置の電気的構成を示す図である。スコットトランスを接続した従来の電力変換装置の電気的構成を示す図である。三相交流電圧の時間変化及び２組の単相交流電圧の時間変化を示す図である。

本発明の実施形態における電力変換システム１００について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、電力変換システム１００は、電力変換装置１、車両制御装置２、及び電力変換装置１に接続される三相負荷３１又は単相負荷３２である負荷を備える。電力変換装置１は、ハイブリッド・トラック等の車両６に備えられ、車両６を駆動させるための車両制御装置２に電気的に接続されている。

車両制御装置２は、直流電源２１を備え、直流電源２１はインバータ２２に接続されている。また、インバータ２２は、直流電源２１から供給される直流電圧を交流電圧に変換してモータ２３に供給する。また、車両制御装置２は、モータ２３に接続された自動クラッチ２４、エンジン２５を備え、自動クラッチ２４及びエンジン２５は、それぞれトランスミッションＥＣＵ（Electronic Control Unit）２６及びエンジンＥＣＵ２７によって制御される。モータ２３は直流電源２１から電力を供給されて、又はエンジン２５から動力を供給されて車輪を駆動する。

また、直流電源２１は、直流電圧を電力変換装置１に出力する。

電力変換装置１は、直流電源２１から入力された直流電圧を三相交流電圧に変換して、三相交流電圧によって動作する、冷蔵庫、エレベータ等の三相負荷３１に出力する。または、電力変換装置１は、直流電源２１から入力された直流電圧を単相交流電圧に変換して、単相交流電圧によって動作する、照明器具、ＩＨ調理器等の単相負荷３２に出力する。

図２は、本実施形態の電力変換装置１の構成を示す図である。図２に示すように、電力変換装置１は、インバータ４及びローパス・フィルタ５を備える。

インバータ４においては、コンデンサ４１が直流電源２１に並列に接続される。また、制動抵抗器４２及びスイッチング素子４３を直列に接続した制動ユニットがコンデンサ４１に並列に接続される。また、インバータ４のＵ相としてスイッチング素子４４ｕａ及び４４ｕｂが直列に接続され、さらに還流ダイオード４５ｕａ及び４５ｕｂがスイッチング素子４４ｕａ及び４４ｕｂそれぞれに並列に接続される。インバータ４のＵ相は、コンデンサ４１に並列に接続される。

同様にして、インバータ４のＶ相として、直列に接続された２つのスイッチング素子４４ｖａ及び４４ｖｂは、コンデンサ４１に並列に接続され、還流ダイオード４５ｖａ及び４５ｖｂがスイッチング素子４４ｖａ及び４４ｖｂそれぞれに並列に接続される。同様にして、インバータ４のＷ相として、直列に接続された２つのスイッチング素子４４ｗａ及び４４ｗｂは、コンデンサ４１に並列に接続され、還流ダイオード４５ｗａ及び４５ｗｂがスイッチング素子４４ｗａ及び４４ｗｂそれぞれに並列に接続される。なお、これらのスイッチング素子は、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)等の自己消弧形半導体素子によって実現される。

また、インバータ４は、各回路素子を制御する制御部４６を備える。制御部４６のパルス幅変調（ＰＷＭ： Pulse Width Modulation）制御により生成されたスイッチング信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗにそれぞれ基づいてＵ相、Ｖ相、及びＷ相のスイッチング素子が開閉されて、直流電圧は三相交流電圧に変換される。なお、制御部４６は、マイクロコンピュータによって実現される。

続いて、図３〜６を参照して、直流電圧を２００Ｖの三相交流電圧に変換する場合の、制御部４６によるＵ相に関するパルス幅変調制御について説明する。

制御部４６は、ユーザによって入力された、負荷が三相負荷３１であるか、単相負荷３２であるかを表す負荷相信号、及び単相負荷３２の有効電圧に基づく電圧指令値を受け付ける。そして、制御部４６は、電圧指令値に基づいて図３の１^＊ｓｉｎに示すような正弦波ＳＩＮを生成する。また、制御部４６は三角波を生成する。

そして、制御部４６は、正弦波ＳＩＮと三角波とを比較して、正弦波ＳＩＮ≧三角波である期間には、スイッチング信号Ｓｕ＝１の信号を生成する。また、正弦波ＳＩＮ＜三角波である期間には、スイッチング信号Ｓｕ＝０の信号を生成する。これによって、図３のＰＷＭ２００で示すスイッチング信号Ｓｕが生成される。また、制御部４６は、生成したスイッチング信号Ｓｕに基づいて、スイッチング信号Ｓｕ＝１のときにスイッチング素子４４ｕａ及び４４ｕｂを閉じ、スイッチング信号Ｓｕ＝０のときにスイッチング素子４４ｕａ及び４４ｕｂを開く。

なお、図３においては、１／４周期分の電圧指令値及びそれに基づいて生成されたスイッチング信号Ｓｕを例として示しているが、引き続き、図５の１^＊ｓｉｎで示されるような電圧指令値に基づいて同様の処理を行うことによって、１周期分のスイッチング信号Ｓｕが生成される。

制御部４６は、Ｕ相について説明した上述のパルス幅変調制御をＶ相及びＷ相についても、互いに位相を１２０°ずらして行い、スイッチング信号Ｓｖ及びＳｗを生成する。これによって、インバータ４に入力された直流電圧は、図４のＵ相電圧、Ｖ相電圧、及びＷ相電圧で示すような三相交流電圧に変換される。

なお、上記の電圧指令値は、図４に示すような、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧の差である、ＵＶ線間、ＶＷ線間、ＷＵ線間それぞれの実効電圧が２００Ｖ、すなわち最大電圧が約２８２Ｖとなるように入力される。

上記において、電力変換装置１が直流電圧を２００Ｖの三相交流電圧に変換する場合の例を説明した。電力変換装置１が直流電圧を１００Ｖの三相交流電圧に変換する場合、制御部４６は、電圧指令値に基づいて決まる正弦波ＳＩＮ（図６の０．５^＊ｓｉｎを参照）の振幅を、２００Ｖの三相交流電圧に変換する場合の正弦波ＳＩＮ（図６の１^＊ｓｉｎを参照）の０．５倍にすればよい。０．５^＊ｓｉｎで示される正弦波ＳＩＮが生成された場合、スイッチング信号ＳｕにおいてＳｕ＝１となる時間は、１^＊ｓｉｎで示される正弦波ＳＩＮが生成された場合にＳｕ＝１となる時間のほぼ半分となる。このようにして、電圧指令値に基づいて正弦波ＳＩＮが生成され、さらに上述した方法と同様にしてスイッチング信号Ｓｕが生成される。そして、生成されたスイッチング信号Ｓｕに基づいてスイッチング素子４４ｕａ及び４４ｕｂを制御することによって交流電圧Ｖ_ｕの振幅が制御される。

なお、図６においては、１／４周期分の電圧指令値及びそれに基づいて生成されたスイッチング信号Ｓｕを例として示しているが、引き続き、図５の０．５^＊ｓｉｎで示されるような電圧指令値に基づいて同様の処理を行うことによって、１周期分のスイッチング信号Ｓｕが生成される。

再び図２を参照すると、ローパス・フィルタ５において、インバータ４の出力端子４７ｕ、４７ｖ、及び４７ｗにそれぞれ接続される入力端子にそれぞれインダクタ５１ｕ、５１ｖ、及び５１ｗが直列に接続される。また、インダクタ５１ｕ及び５１ｖのそれぞれ出力側の間にはコンデンサ５２ｕｖが接続される。同様にして、インダクタ５１ｖ及び５１ｗのそれぞれ出力側の間にはコンデンサ５２ｖｗが接続され、インダクタ５１ｗ及び５１ｕのそれぞれ出力側の間にはコンデンサ５２ｗｕが接続される。これらのインダクタ５１ｕ、５１ｖ、及び５１ｗ、並びにコンデンサ５２ｕｖ、５２ｖｗ、及び５２ｗｕは、インバータ４から出力される交流電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、及びＶ_ｗの高調波を除去し、波形を正弦波に近づける出力フィルタを構成する。

さらに、コンデンサ５２ｕｖとコンデンサ５２ｕｖ及び５２ｗｕの接続点との間には、相変換用スイッチング素子５３ｕｖが接続される。また、コンデンサ５２ｗｕとコンデンサ５２ｕｖ及び５２ｗｕの接続点との間には、相変換用スイッチング素子５３ｕｗが接続される。制御部４６によって受け付けた負荷相信号が、負荷が三相負荷３１であることを表すものである場合、制御部４６は相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗを閉じる。また、負荷相信号が、負荷が単相負荷３２であることを表すものである場合、制御部４６は相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗを開く。

また、ローパス・フィルタ５の３つの出力端子５４ｕ、５４ｖ及び５４ｗは、三相交流電圧によって動作する三相負荷３１に接続される。また、ローパス・フィルタ５の３つの出力端子５４ｕ、５４ｖ及び５４ｗのうち２つの出力端子５４ｖ及び５４ｗは、単相交流電圧によって動作する単相負荷３２に接続される。

上記の構成を備えることによって、本実施形態における電力変換装置１は、負荷が三相負荷３１であることを表す負荷相信号がユーザによって入力されると、制御部４６は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相についてそれぞれ互いに１２０°ずれた交流電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、及びＶ_ｗを出力するようにパルス幅変調制御を行う。このとき、相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗは閉じられ、インバータ４から出力された各相の交流電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、及びＶ_ｗがローパス・フィルタ５に入力される。そして、ローパス・フィルタ５に入力された各相の交流電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、及びＶ_ｗの高調波が除去され、正弦波に近い波形が生成される。そして、正弦波に近い波形の交流電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、及びＶ_ｗは、それぞれ出力端子５４ｕ、５４ｖ及び５４ｗに出力されて三相負荷３１に入力される。

また、負荷が単相負荷３２であることを表す負荷相信号がユーザによって入力され、単相負荷３２の有効電圧が２００Ｖであることを示す電圧指令値が入力されると、制御部４６は、Ｕ相についてのパルス幅変調制御を停止し、図７に示すようなＶ相、及びＷ相についてそれぞれ互いに１２０°ずれた、有効電圧２００ＶのＶＷ線間電圧となる交流電圧Ｖ_ｖ及びＶ_ｗを出力するようにパルス幅変調制御を行う。このとき、制御部４６が、相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗを開くことによって、インダクタ５１ｖ、５１ｗ及びコンデンサ５２ｖｗからなる出力フィルタが構成される。そして、出力フィルタによって、ローパス・フィルタ５のＶ相及びＷ相に入力された交流電圧Ｖ_ｖ及びＶ_ｗの高調波が除去され、正弦波に近い波形が生成される。さらに、正弦波に近い波形の交流電圧Ｖ_ｖ及びＶ_ｗはそれぞれ出力端子５４ｖ及び５４ｗに出力され、１組の単相交流電力が単相負荷３２に入力される。

同様にして、負荷が単相負荷３２であることを表す負荷相信号がユーザによって入力され、単相負荷３２の有効電圧が１００Ｖであることを示す電圧指令値が入力されると、制御部４６は、Ｕ相についてのパルス幅変調制御を停止し、図８に示すようなＶ相及びＷ相についてそれぞれ互いに１２０°ずれた、有効電圧１００ＶのＶＷ線間電圧となる交流電圧Ｖ_ｖ及びＶ_ｗを出力するようにパルス幅変調制御を行う。このとき、制御部４６が相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗを開くことによって、インダクタ５１ｖ、５１ｗ及びコンデンサ５２ｖｗからなる出力フィルタが構成される。そして、出力フィルタによって、ローパス・フィルタ５のＶ相及びＷ相に入力された交流電圧Ｖ_ｖ及びＶ_ｗの高調波が除去され、正弦波に近い波形が生成される。さらに、正弦波に近い波形の交流電圧Ｖ_ｖ及びＶ_ｗはそれぞれ出力端子５４ｖ及び５４ｗに出力され、１組の単相交流電力が単相負荷３２に入力される。

このように、本実施形態の電力変換装置１は、制御部４６が相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗを閉じることによって三相負荷３１に三相交流電力を供給することができ、相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗを開くことによって単相負荷３２に単相交流電力を供給することができる。すなわち、スコットトランスのような高価な大型の装置を利用せずに、負荷に応じて三相交流電圧又は単相交流電圧を出力することができる。

また、本実施形態においては、制御部４６が、電圧指令値に基づいてインバータ４の各相についてのパルス幅変調制御を行うため、有効電圧が異なる様々な負荷に電力を供給することができる。したがって、災害が発生した場合に大型な装置を使用せずに低コストで、三相負荷３１である冷蔵庫、エレベータ等の他に、単相負荷３２である照明器具、ＩＨ調理器等を動作させることが可能となる。さらに、携帯電話充電器、テレビ放送機器、洗濯機、海水淡水化装置、ビルポンプ電源装置、ファーストフード調理機器等の被災地において必要とされる様々な機器を動作させることが可能となる。

また、本実施形態においては、電力変換装置１は、単相負荷３２に対してインバータ４のＶ相及びＷ相を用いて１組の単相交流電力を出力する。単相交流電力を１組だけ出力するため、２組の交流電力が出力された場合における平衡を考慮する必要がない。したがって、平行な２組の交流電力を出力するためのスコットトランスを設けることなく、安価に単相交流電力を出力することが可能となる。

また、本実施形態においては、ハイブリッド・トラック等の車両６が備える直流電源２１を用いて交流電力を出力するため、その交流電力の電力量は１０ｋＷ未満である。したがって、電気主任技術者の届出を行わなければならないといった電気事業法による規制を受けることなく、交流電力を出力することが可能となる。例えば、自然災害発生後には復旧、支援等に係る人手不足が想定される状況であるため、電気主任技術者がいなくても交流電力を出力し、生活に必要な各種機器を動作させることができる装置は、特に被災地支援において非常に有用である。

また、本実施形態において、制御部４６は、負荷相信号及び電圧指令値はユーザによって入力されたが、ローパス・フィルタ５の出力端子に接続された負荷から、通信ネットワークを介して負荷相信号及び電圧指令値を受信してもよい。この場合、制御部４６は、受信した負荷相信号に基づいてＵ相の動作を停止又は開始し、電圧指令値に基づいてスイッチング信号Ｓｕ、Ｓｖ、及びＳｗを生成する。また、制御部４６は、受信した負荷相信号に基づいて相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗを開閉する。

また、本実施形態において、負荷が単相負荷３２である場合、相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗが開かれ、ローパス・フィルタ５のＶ相及びＷ相の交流電圧が出力されるが、相変換用スイッチング素子５３ｖｗ及び５３ｕｖが開かれ、ローパス・フィルタ５のＷ相及びＵ相の交流電圧Ｖ_ｗ、Ｖ_ｕが出力されるとしてもよい。同様にして、負荷が単相負荷３２である場合、相変換用スイッチング素子５３ｕｗ及び５３ｖｗが開かれ、ローパス・フィルタ５のＵ相及びＶ相の交流電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖが出力されるとしてもよい。

また、本実施形態において、相変換用スイッチング素子５３ｕｖはコンデンサ５２ｕｖとコンデンサ５２ｕｖ及び５２ｗｕの接続点との間に接続され、相変換用スイッチング素子５３ｕｗはコンデンサ５２ｗｕとコンデンサ５２ｕｖ及び５２ｗｕの接続点との間に接続される。しかし、図９に示すように、相変換用スイッチング素子５３ｕｖはインダクタ５１ｕの出力側の端子と、コンデンサ５２ｕｖ及び５２ｗｕの接続点との間に接続され、相変換用スイッチング素子５３ｕｗはコンデンサ５２ｕｖ及び５２ｗｕの接続点と、出力端子５４ｕとの間に接続されてもよい。この場合、制御部４６が、相変換用スイッチング素子５３ｕｖ及び５３ｕｗを開くことによって、インダクタ５１ｖ、５１ｗ及びコンデンサ５２ｕｖ、５２ｗｕ、及び５２ｖｗからなる出力フィルタが構成される。そして、Ｖ相及びＷ相に入力された交流電圧Ｖ_ｖ及びＶ_ｗの高調波が除去され、正弦波に近い波形が生成されて、１組の単相交流電力が単相負荷３２に入力される。なお、この場合、相変換用スイッチング素子５３ｕｖを省略することもできる。

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１電力変換装置
２車両制御装置
４インバータ
５ローパス・フィルタ
６車両
２１直流電源
２２インバータ
２３モータ
２４自動クラッチ
２５エンジン
２６トランスミッションＥＣＵ
２７エンジンＥＣＵ
３１三相負荷
３２単相負荷
４１コンデンサ
４２制動抵抗器
４３，４４スイッチング素子
４５還流ダイオード
４６制御部
４７出力端子
５１インダクタ
５２コンデンサ
５３相変換用スイッチング素子
５４出力端子
１００電力変換システム
Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗスイッチング信号

Claims

三相交流電圧を出力するインバータと、
前記インバータに接続されるローパス・フィルタと、を備え、
前記ローパス・フィルタは、
前記インバータの各出力端子にそれぞれ電気的に接続される３つの入力端子と、
前記３つの入力端子と、対応する３つの出力端子との間に接続される３つのインダクタと、
前記３つのインダクタのうち第１及び第２のインダクタの出力側の間に接続されるコンデンサ、第２及び第３のインダクタの出力側の間に接続されるコンデンサ、並びに第３及び第１のインダクタの出力側の間に接続されるコンデンサと、
前記３つの出力端子のうちの１つの出力端子からの出力を停止させるスイッチング素子と、を有し
前記ローパス・フィルタの出力端子に三相交流電圧によって動作する負荷を接続することを表す信号を受け付けると前記スイッチング素子を閉じ、前記ローパス・フィルタの出力端子に単相交流電圧によって動作する負荷を接続することを表す信号を受け付けると、前記スイッチング素子を開くことを特徴とする電力変換装置。
前記スイッチング素子は、前記コンデンサのうち、前記１つの出力端子に接続される第１及び第２のコンデンサの接続点と前記第１のコンデンサとの間と、前記接続点と前記第２のコンデンサとの間に接続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。
前記スイッチング素子は、前記１つの出力端子に接続される第１及び第２のコンデンサの接続点と、前記１つの出力端子との間に接続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。
前記電力変換装置に出力させる交流電圧を表す電圧指令値を受け付け、前記電圧指令値が表す交流電圧を出力するように、前記インバータに対してＰＷＭ制御を行う制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御部は、前記電力変換装置の出力端子に接続される負荷から通信ネットワークを介して前記電圧指令値を受け付け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１乃至５のいずれか一項に記載の電力変換装置を備えることを特徴とする車両。