阅读说明：本技术 电源装置 (Power supply device ) 是由 田边义清 渡边胜广 于 2019-12-16 设计创作，主要内容包括：本公开的课题在于提供如下电源装置：能够不使用变压器地进行变压,且能够输出任意频率的交流。电源装置(1)具备：正转换电路(2),其具有多个正转换开关元件,用于从三相交流的一次电源针对各相相独立地分别取出正的电压和负的电压；平滑电路(3),其具有利用正转换电路(2)被进行充电的相互串联连接的一对平滑电容器以及分别配设在正转换电路(2)与平滑电容器之间的多个平滑电感器；逆转换电路(4),其具有多个逆转换开关元件,用于将平滑电路(3)的输出逆转换为交流；以及控制电路(5),其控制多个正转换开关元件的开关,使得平滑电路(3)的输出电压为期望的电压且流过正转换电路(2)的各相的电流为期望的电流。(The subject of the present disclosure is to provide a power supply device: the transformer can transform without using a transformer, and can output alternating current of any frequency. A power supply device (1) is provided with: a positive conversion circuit (2) having a plurality of positive conversion switching elements for taking out a positive voltage and a negative voltage from a three-phase alternating-current primary power supply for each phase independently; a smoothing circuit (3) having a pair of smoothing capacitors connected in series to each other and charged by the positive conversion circuit (2), and a plurality of smoothing inductors respectively disposed between the positive conversion circuit (2) and the smoothing capacitors; a reverse conversion circuit (4) having a plurality of reverse conversion switching elements for reverse-converting the output of the smoothing circuit (3) into an alternating current; and a control circuit (5) that controls the switching of the plurality of positive conversion switching elements so that the output voltage of the smoothing circuit (3) is a desired voltage and the current flowing through each phase of the positive conversion circuit (2) is a desired current.)

电源装置

技术领域

本发明涉及一种电源装置。

背景技术

以往以来，在工业用途中广泛利用使用被交流电源驱动的电动机的装置(产业机械)。用户能够利用的交流电源的电压、也就是内部配电系统的电压有时根据用户不同而不同。一般来讲，在日本，大多以AC200V的三相交流进行内部配电，但是在其它国家，例如采用AC380V至AC480V左右的配电系统的例子较多。另外，还存在以下情况：即使在同一国家，内部配电系统的电压也根据受电设备的结构而不同。

例如在产业用机器人等中，存在各种各样的尺寸、轴数、系统结构，用户能够利用的电源电压也各种各样，因此与个别的电压相匹配地变更装置的设计并不容易。另外，当针对每个电压来变更装置的设计时，还产生维护变得复杂这一问题。因此，在用户能够利用的电源的电压与已有的装置的电压不同的情况下，大多通过在电源与装置之间配设变压器来进行应对。然而，当利用变压器时，装置的大小和重量增大，并且成本增大。

另外，在产业用机器人等中，为了驱动伺服电动机，有时例如专利文献1中记载的那样使用将交流正转换为直流之后再将该直流逆转换为期望频率的交流的电源装置。在该情况下，想到通过对直流进行变压，能够与电源电压无关地获得最适合于电动机的输出电压。也就是说，如果对专利文献1中记载的电源装置的直流部分追加斩波电路，则能够对输出的交流的电压进行调整。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-74794号公报

发明内容

发明要解决的问题

关于能够对AC200V用的电动机进行控制的交流电源，能够通过利用斩波电路对在国外经常使用的中性点接地的AC380V～AC480V电源的电压进行转换来获得。在该情况下，当利用逆转换电路再次转换为三相交流时，导致输出的三相交流电源的中性点变为与地电位不同的电位。

当输出的交流的中性点与地电位之间的差异大时，在伺服电动机等负载电路中需要针对地而言高的绝缘耐压，有时由于绝缘耐压不足而无法使用。另外，当中性点电位与地电位之间的差异大时，开关噪声变大，误动作的危险性增加。

另外，在用于驱动伺服电动机的电源装置中，电流流入大容量的电容器，因此在伺服电动机加速时流过包含谐波的大的峰值电流，从而需要设备电源的大容量化。作为对策，开发出功率因数改善、抑制峰值电流的方法，但为了实现这些方法而招致高成本化、大型化，因此无法容易地应用。

因此，本发明的课题在于提供如下电源装置：能够不使用变压器地进行变压，且能够输出任意频率的交流。

用于解决问题的方案

(1)本发明所涉及的电源装置(例如，后述的电源装置1、1a、1b、1c)具备：正转换电路(rectifier circuit)(例如，后述的正转换电路2、2a)，其具有多个正转换开关元件(例如，后述的正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16)，用于从三相交流的一次电源针对各相相独立地分别取出正的电压和负的电压；平滑电路(例如，后述的平滑电路3、3a、3b、3c)，其具有利用所述正转换电路被进行充电的相互串联连接的一对平滑电容器(例如，后述的平滑电容器C1、C2)以及分别配置在所述正转换电路与所述平滑电容器之间的多个平滑电感器(例如，后述的平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8)；逆转换电路(invertercircuit)(例如，后述的逆转换电路4)，其具有多个逆转换开关元件(例如，后述的逆转换开关元件T21、T22、T23、T24、T25、T26)，用于将所述平滑电路的输出逆转换为交流；以及控制电路(例如，后述的控制电路5、5a、5b、5c)，其控制所述多个正转换开关元件的开关，使得所述平滑电路的输出电压为期望的电压且流过所述正转换电路的各相的电流为期望的电流。

(2)在(1)的电源装置中，也可以是，所述平滑电感器分别配设在所述正转换电路的各相的正的输出与所述平滑电容器之间以及所述正转换电路的各相的负的输出与所述平滑电容器之间。

(3)在(1)或(2)的电源装置中，也可以是，控制流过所述正转换电路的电流，使得所述一对平滑电容器的中间点的电位为规定的电位(例如地电位)或者规定范围内的电位。

(4)在(1)～(3)的电源装置中，也可以是，控制流过所述正转换电路的各相的电流，使得提高所述正转换电路的各相的功率因数或者抑制峰值电流。

(5)在(1)～(4)的电源装置中，也可以是，所述正转换电路还具有多个再生开关元件(例如，后述的再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36)，所述多个再生开关元件中的各个再生开关元件以与正转换开关元件对应的方式设置，能够使电流逆向流动，所述平滑电路还具有多个升压开关元件(例如，后述的升压开关元件T41、T42、T43、T44、T45、T46)，所述多个升压开关元件分别配设在所述平滑电感器的所述正转换电路侧的位置与所述一对平滑电容器的中间点之间，所述逆转换电路构成为能够将从输出侧供给的交流电压转换为直流电压，所述控制电路控制所述升压开关元件，使得从所述平滑电路向所述正转换电路供给的电压与一次电源的电压峰值相等，且所述控制电路控制所述再生开关元件，使得从所述平滑电路的电压取出与一次电源同步的电压，并将该电压供给到一次电源。

(6)在(1)～(5)的电源装置中，也可以是，还具备检测电路(例如，后述的绝缘劣化检测电路6)，该检测电路使所述一对平滑电容器的中间点经由检测开关和检测电阻接地。

发明的效果

根据本发明，能够提供如下电源装置：能够不使用变压器地进行变压，且能够输出任意频率的交流。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的电源装置的结构的电路图。

图2是示出图1的电源装置中的正转换开关元件的动作模式的时间图。

图3是示出本发明的与图1不同的实施方式所涉及的电源装置的结构的电路图。

图4是示出本发明的与图1及图3不同的实施方式所涉及的电源装置的结构的电路图。

图5是示出本发明的与图1、图3及图4不同的实施方式所涉及的电源装置的结构的电路图。

附图标记说明

1、1a、1b、1c：电源装置；2、2a：正转换电路；3、3a、3b、3c：平滑电路；4：逆转换电路；5、5a、5b、5c：控制电路；6：绝缘劣化检测电路；C1、C2：平滑电容器；Cg：接地电容器；L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8：平滑电感器；S：一次电源；T11、T12、T13、T14、T15、T16：正转换开关元件；T21、T22、T23、T24、T25、T26：逆转换开关元件；T31、T32、T33、T34、T35、T36：再生开关元件；T41、T42、T43、T44、T45、T46：升压开关元件。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的电源装置1的结构的电路图。

电源装置1是将从一次电源(交流电源)S供给的三相交流转换为电压及频率不同的三相交流后供给到负载(在本实施方式中为电动机M)的装置。更详细地说，电源装置1连接于具有电动机M的额定电压以上的电压的中性点被接地的一次电源S，用于将一次电源S的三相交流转换成电压与电动机M的额定电压相等且频率与外部设备的频率或由用户设定的频率相等的三相交流后供给到电动机M。

电源装置1具备：正转换电路2，其用于从一次电源针对各相相独立地分别取出正的电压和负的电压；平滑电路3，其通过将从正转换电路2供给的电流平滑化来获得稳定的直流；逆转换电路4，其通过将平滑电路3的输出逆转换为交流来输出期望频率的交流；以及控制电路5，其对正转换电路2和逆转换电路4进行控制。

正转换电路2具有多个正转换开关元件(用于取出第1相的正的电压的正转换开关元件T11、用于取出第2相的正的电压的正转换开关元件T12、用于取出第3相的正的电压的正转换开关元件T13、用于取出第1相的负的电压的正转换开关元件T14、用于取出第2相的负的电压的正转换开关元件T15、以及用于取出第3相的负的电压的正转换开关元件T16)。

正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16例如由图示的FET等半导体开关元件构成，其通断状态由后述的控制电路5来控制。

平滑电路3具有：利用正转换电路2被进行充电的相互串联连接的电容相等的一对平滑电容器(利用正的电压被进行充电的平滑电容器C1以及利用负的电压被进行充电的平滑电容器C2)；将所述一对平滑电容器的中间点接地的接地电容器Cg；分别配设于正转换电路2的各相正负的输出与所述平滑电容器之间的多个平滑电感器(被施加第1相的正的电压的平滑电感器L1、被施加第2相的正的电压的平滑电感器L2、被施加第3相的正的电压的平滑电感器L3、被施加第1相的负的电压的平滑电感器L4、被施加第2相的负的电压的平滑电感器L5、以及被施加第3相的负的电压的平滑电感器L6)；将平滑电感器的正转换电路侧的位置与一对平滑电容器的中间点分别连接的多个续流二极管(与被施加第1相的正的电压的电路连接的续流二极管Dr1、与被施加第2相的正的电压的电路连接的续流二极管Dr2、与被施加第3相的正的电压的电路连接的续流二极管Dr3、与被施加第1相的负的电压的电路连接的续流二极管Dr4、与被施加第2相的负的电压的电路连接的续流二极管Dr5、以及与被施加第3相的负的电压的电路连接的续流二极管Dr6)；配设于正转换电路2与各平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6之间的多个防逆流二极管(配设于被施加第1相的正的电压的电路的防逆流二极管Dc1、配设于被施加第2相的正的电压的电路的防逆流二极管Dc2、配设于被施加第3相的正的电压的电路的防逆流二极管Dc3、配设于被施加第1相的负的电压的电路的防逆流二极管Dc4、配设于被施加第2相的负的电压的电路的防逆流二极管Dc5、以及配设于被施加第3相的负的电压的电路的防逆流二极管Dc6)。

平滑电容器C1、C2利用经过平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6供给的电流而被充电，示出与其电荷量相应的直流电压，通过放电向逆转换电路4供给电流，由此使输出电压稳定。

在此，将平滑电路3的针对逆转换电路4而言的正的输出端(正侧的平滑电容器C1的正侧)设为点P1，将平滑电路3的针对逆转换电路4而言的负的输出端(负侧的平滑电容器C2的负侧)设为点P2，将平滑电容器C1、C2的中间点设为点P0。

接地电容器Cg中流过在平滑电容器C1中流过的电流与在平滑电容器C2中流过的电流之差的电流，从而产生电压差。在由于某种原因而平滑电容器C1、C2的中间点P0的电位发生了偏离的情况下，能够利用正侧的平滑电容器C1与负侧的平滑电容器C2之间的电流差来减小中间点P0与地电位之差。接地电容器Cg的电容小于平滑电容器C1、C2的电容，因此能够一边控制点P1及点P2的电位(输出电压)，一边同时控制中间点P0的电位。

平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6用于缓和因对应的正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16的通断而引起的电压变动。平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6能够由一个线圈构成，或者由被进行串联连接、并联连接或包括串联、并联这两者的连接的多个线圈构成。

续流二极管Dr1、Dr2、Dr3、Dr4、Dr5、Dr6形成闭合电路，以能够在将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16断开的状态下向平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6流通电流。

防逆流二极管Dc1、Dc2、Dc3、Dc4、Dc5、Dc6用于防止在将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16断开时向正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16施加逆向的电压，以保护正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16(特别是防止其寄生二极管中流过过大的电流而发生破损)。

逆转换电路4具有多个逆转换开关元件(用于输出第1相的正的电压的开关元件T21、用于输出第2相的正的电压的开关元件T22、用于输出第3相的正的电压的开关元件T23、用于输出第1相的负的电压的开关元件T24、用于输出第2相的负的电压的开关元件T25、以及用于输出第3相的负的电压的开关元件T26)。

逆转换开关元件T21、T22、T23、T24、T25、T26能够由FET等半导体开关元件构成。

控制电路5能够设为具有微处理器的结构。控制电路5从一次电源监视器A1、正转换电路电流监视器A2、DC环节电压监视器A3以及虚拟中性点电压监视器A4获取对正转换电路2和逆转换电路4进行控制所需要的信息。此外，为了简化，在图1中省略了控制电路5及各监视器A1～A4的电路结构的图示，进行控制所需要的正转换电路2、平滑电路3及逆转换电路4、以及各监视器A1～A4与控制电路5之间的信号线、例如用于对正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16及逆转换开关元件T21、T22、T23、T24、T25、T26进行控制的信号线等以正转换电路2、平滑电路3及逆转换电路4与控制电路5之间的单个的具有箭头的线的形式汇总地示出。

控制电路5对正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16的开关进行控制，使得平滑电路3的输出电压(点P1与点P2之间的电压)为期望的电压、也就是所需要的电源装置1的输出电压(逆转换电路4的输出电压)的峰值的2倍。能够通过以短的周期将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16接通断开并对接通的时间的长度进行控制的PWM(Pulse WidthModulation：脉宽调制)控制，来调整平滑电路3的输出电压。

同时，控制电路5对正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16的开关单独地进行控制，使得流过正转换电路的各相的电流为期望的电流。

并且，控制电路5调整正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16的开关，使得平滑电容器C1、C2的中间点P0的电位为规定的电位或规定范围内的电位、例如与地电位相等。通过使流过正侧的正转换开关元件T11、T12、T13的电流与流过负侧的正转换开关元件T14、T15、T16的电流相等，来使平滑电容器C1、C2的中间点P0的电位大致为地电位。但是，由于输入电压的偏差、正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16的动作的偏差、因负载电路(电动机M)的寄生电容而流向地的漏电电流等，导致中间点P0的电位未必为地电位。另外，当一次电源S的电压降低或处于电压变低的相位时，在输入电压变为与平滑电容器C1、C2的电压同等的电压以下的情况下，在平滑电路3中不流过电流，成为对电动机M输出的三相交流的中性点电位相对于地电位发生偏离的原因。在这种情况下，能够通过对将正侧的正转换开关元件T11、T12、T13接通的时间长度与将负侧的正转换开关元件T14、T15、T16接通的时间长度之间设置差，从而对流过平滑电容器C1的电流与流过平滑电容器C2的电流之间设置差，来调整平滑电容器C1、C2的中间点P0的电位。

图2中示出电源装置1中的正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16的动作模式。图2的(A)中示出一次电源S的各相的电压波形、电源装置1的正负的输出电位、也就是点P1的电位E1及点P2的电位E2。

图2的(B)针对正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16分别示出能够从一次电源S取出各相的电压的期间(以下有时称为PWM控制期间)。在各相的电压的绝对值为对应的点P1的电位E1或点P2的电位E2的绝对值以上的情况下，将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16接通，由此能够取出各相的电压。反之，在图2的(B)所示的期间以外的期间，控制电路5不将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16接通。

通过在图2的(B)所示的期间内以短的周期将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16接通断开并对接通的时间进行调节的PWM控制，来调整向平滑电容器C1、C2供给的电流，从而将与平滑电容器C1、C2的充电量成比例的点P1的电位E1及点P2的电位E2维持为期望的值。作为具体例，图2的(C)中示出第2相的正的正转换开关元件T12的PWM控制的例子。优选的是，像这样，在一次电源S的相电压高时，使将正转换开关元件T12接通的时间(脉宽)短。由此，如图2的(D)所示，能够抑制在一次电源S的相电压高时流过正转换开关元件T12(正转换电路2的对应的相)的电流，能够降低PWM控制期间内的电流值(I12)的变动。另外，通过增减在PWM控制期间内将正转换开关元件T12接通的时间的总和，能够如图2的(D)中用虚线表示的那样调节电流的峰值。

此时，为了抑制功率因数降低，优选的是，对正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16的接通时间进行控制，使得以尽可能与一次电源的电压成比例的方式流过一次电源的电流。当电源装置1的输出电压(点P1与点P2之间的电位差)高于输入电压时，不能对平滑电容器C1、C2进行充电，因此停止PWM控制(不将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16接通)。在一次电源S的电压低于电源装置1的输出电压时也发生同样的情况。当PWM控制停止期间长时，功率因数变差。为了改善该情况，在不是一次电源S的对地间电压大于输出电压而是一次电源S的相间电压大于输出电压(点P1与点P2之间的电位差)的情况下，允许中性点电位的变动，由此能够延长PWM控制期间。此时，在将中性点电位的变动限定在一定程度的变动以内的条件下延长PWM控制期间，能够进一步提高功率因数改善、峰值电流抑制。

也就是说，在PWM控制期间与中性点电位的变动范围之间存在折衷，不只是将中性点电位固定为地电位，而且某种程度上允许中性点电位的变动，由此能够进行与目的相应的最佳的控制。一次电源S的电压与输出电压之差越大，则越能够改善控制性。作为例子，在一次电源S的电压为AC380V～AC480V且电动机的额定电压为AC200V的情况下，在一次电源电压与输出电压之间具有约2倍的电压差，由此，具有PWM控制期间延长、能够提高控制性的优点。

另外，平滑电路3具有平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6，因此针对利用正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16分别短时间地施加的电压，限制用于对平滑电容器C1、C2充电的电流，能够使平滑电路3的输出电压稳定。

另外，平滑电路3具有续流二极管Dr1、Dr2、Dr3、Dr4、Dr5、Dr6，因此在将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16断开之后也能够继续向平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6流通电流，因此能够抑制不需要的浪涌电压，能够使平滑电路3的输出电压更稳定。

在该平滑电容器C1、C2的中间点P0的电位的调整中，既可以使正侧的正转换开关元件T11、T12、T13及负侧的正转换开关元件T14、T15、T16的PWM控制的接通时间比率减小或增大，也可以使一方减小并使另一方增大。平滑电容器C1、C2使用大容量的电容器，接地电容器Cg使用小容量的容器，因此流过正转换开关元件T11、T12、T13的电流与流过正转换开关元件T14、T15、T16的电流之差相比于整体的电流而言非常小，几乎不存在由于该中性点电位的控制而平滑电路3的输出电压发生增减这样的影响。

如以上所述，电源装置1能够不使用变压器地进行变压，且能够使中性点的电位为规定的电压来输出任意频率的交流。

更详细地说，根据电源装置1，通过针对正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16控制PWM控制的接通时间比率，能够调整平滑电路3的输出电压，进而调整逆转换电路4的输出电压。在正转换电路2的各相的输出不独立的情况下，仅在相电压最大的相流过电流，PWM控制期间缩短，因此功率因数降低。电源装置1将各相的相电压与输出电压进行比较，在相电压高的情况下进行PWM控制，由此在相电压相对较低的相也能够流过电流。其结果，能够延长各相的PWM控制期间，因此能够实现功率因数的提高、峰值电流的抑制。另外，在向逆转换电路的输出电流增加且正转换电路2的输出电压降低的情况下，PWM控制期间变长，功率因数进一步提高。在向逆转换器的输出电流减少且正转换电路2的输出电压上升的情况下，虽然PWM控制期间变短，但输出电流降低，由此功率因数降低的影响变少。这样，能够针对各相尽可能地延长PWM控制期间，能够使正转换电路2的电流更接近理想的状态。

另外，平滑电路3具有串联连接的一对平滑电容器C1、C2，因此一对平滑电容器C1、C2的中间点P0的电位根据用于对一对平滑电容器C1、C2充电的电压的差而变动。因此，利用控制电路5控制正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16，使得一对平滑电容器C1、C2的中间点P0的电位与规定的电位、例如地电位相等，由此使平滑电路3的正负的输出电压相等。由此，在逆转换电路4中将平滑电路的输出电压转换为交流电压所得到的输出电压的中性点的电位保持与地电位相等的电位。因而，本发明所涉及的电源装置1能够不使用变压器地进行变压，且能够使中性点的电位为规定的电压来输出任意频率的交流。

控制电路5对流过转换电路2的各相的电流进行控制，以使正转换电路2的输出电压稳定、使中性点电位稳定、提高各相的功率因数、或者抑制峰值电流。由此，电源装置1的各构成要素所要求的容量、绝缘耐力等比较小，能够降低装置成本，并且能够降低因开关噪声导致的误动作的风险，能够进一步降低设备电源容量。

电源装置1调整用于对正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16进行开关的PWM控制的接通时间比率，以使一对平滑电容器C1、C2的充电电流相等。由此，能够使一对平滑电容器C1、C2的电位相等。

在电源装置1中，平滑电路具有分别配设在正转换电路2的各相正负的输出与平滑电容器C1、C2之间的多个平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6。由此，能够通过抑制平滑电容器C1、C2的充电电流的变动，来使平滑电路3的输出电压更稳定。

图3是示出本发明的与图1不同的实施方式所涉及的电源装置1a的结构的电路图。针对图3的电源装置1a，对与图1的电源装置1相同的构成要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。

电源装置1a是将从一次电源S供给的三相交流转换为电压及频率不同的三相交流后供给到电动机M(动力运转)的装置。另外，电源装置1a能够将电动机M用作发电机，来进行将电动机M输出的电力转换为具有与一次电源S的电压及频率相等的电压及频率的同步的电力后供给到一次电源S的再生运转。

电源装置1a具备：正转换电路2a，其从一次电源针对各相相独立地分别取出正的电压和负的电压；平滑电路3a，其通过将从正转换电路2a供给的电流平滑化来获得稳定的直流；逆转换电路4，其通过将平滑电路3a的输出逆转换为交流来输出期望频率的交流；绝缘劣化检测电路6，其用于检测电动机M的异常；以及控制电路5a，其对正转换电路2a、平滑电路3a、逆转换电路4以及绝缘劣化检测电路6进行控制。在图3中，还省略了用于获取控制电路5a进行控制所需要的信息的各种监视器。

正转换电路2a具有：多个正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16；以及以与正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16对应的方式设置、且能够使电流逆向流动的多个再生开关元件(与正转换开关元件T11串联地配设的再生开关元件T31、与正转换开关元件T12串联地配设的再生开关元件T32、与正转换开关元件T13串联地配设的再生开关元件T33、与正转换开关元件T14串联地配设的再生开关元件T34、与正转换开关元件T15串联地配设的再生开关元件T35、以及与正转换开关元件T16串联地配设的再生开关元件T36)。

再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36能够由半导体开关元件构成。

在本实施方式中，正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16及再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36分别由具有使电流逆向流动的寄生二极管的FET构成。因此，通过将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16与再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36串联连接，将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16及再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36中的一方接通，能够使电流单向流动。在使用不具有寄生二极管的开关元件的情况下，既可以分别与正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16及再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36并联地设置二极管，也可以将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16与再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36并联连接。

平滑电路3a具有：利用正转换电路2a被进行充电的相互串联连接的一对平滑电容器(利用正的电压被进行充电的平滑电容器C1、以及利用负的电压被进行充电的平滑电容器C2)；将所述一对平滑电容器的中间点接地的接地电容器Cg；分别配设于正转换电路的各相正负的输出与所述平滑电容器之间的多个平滑电感器(被施加第1相的正的电压的平滑电感器L1、被施加第2相的正的电压的平滑电感器L2、被施加第3相的正的电压的平滑电感器L3、被施加第1相的负的电压的平滑电感器L4、被施加第2相的负的电压的平滑电感器L5、以及被施加第3相的负的电压的平滑电感器L6)；分别配设于平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6的正转换电路2a侧的位置与平滑电容器C1、C2的中间点P0之间的多个升压开关元件(与平滑电感器L1连接的升压开关元件T41、与平滑电感器L2连接的升压开关元件T42、与平滑电感器L3连接的升压开关元件T43、与平滑电感器L4连接的升压开关元件T44、与平滑电感器L5连接的升压开关元件T45、以及与平滑电感器L6连接的升压开关元件T46)。

升压开关元件T41、T42、T43、T44、T45、T46能够由半导体开关元件构成。在本实施方式中，升压开关元件T41、T42、T43、T44、T45、T46由具有寄生二极管的FET构成，其寄生二极管起到作为将正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16断开之后也能够继续向平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6流通电流的续流二极管的功能。

逆转换电路4具有多个逆转换开关元件T21、T22、T23、T24、T25、T26。所述逆转换电路构成为能够将从输出侧供给的交流电压转换为直流电压。具体地说，通过由具有寄生二极管的FET构成逆转换开关元件T21、T22、T23、T24、T25、T26，能够将从电动机M供给的交流转换为直流来对平滑电路3a的平滑电容器C1、C2进行充电。

绝缘劣化检测电路6构成为具备串联连接的检测开关Sw和检测电阻Rd，经由该检测开关Sw和检测电阻Rd将一对平滑电容器C1、C2的中间点P0接地。

检测开关Sw由于不被要求动作速度，因此除了半导体开关元件以外，也可以利用继电器等构成，还可以利用由操作员主导操作的开关构成。

检测电阻Rd是在流过电流的情况下在其两端之间产生电位差从而能够检测出有电流流过的电阻。

图3的电源装置1a的控制电路5a除了能够进行用于进行与图1的电源装置1的控制电路5同样的动力运转的控制以外，还能够如以下所说明的那样进行用于进行再生运转的控制。

控制电路5a在进行再生运转时控制升压开关元件T41、T42、T43、T44、T45、T46，使得从平滑电路3a向正转换电路2a供给的电压与正转换电路2a的一次侧的电压峰值相等。也就是说，平滑电路3a具有作为如下的升压斩波的功能：通过将升压开关元件T41、T42、T43、T44、T45、T46接通来在平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6中蓄积能量，从而向再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36施加比平滑电容器C1、C2的电压高的电压。

控制电路5a控制再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36，使得从平滑电路3a的电压取出与一次电源S同步的电压并将该电压供给到一次电源。

如以上所述，电源装置1a能够不使用变压器地进行变压，且能够使中性点的电位为规定的电压来输出任意频率的交流，并且能够将电动机M用作发电机来进行向一次电源S供给电力的再生运转。

详细地说，在电源装置1a中，正转换电路2a具有以与正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16对应的方式设置且能够使电流逆向流动的多个再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36。平滑电路3a具有分别配设在平滑电感器的正转换电路2a侧的位置与一对平滑电容器C1、C2的中间点之间的多个升压开关元件T41、T42、T43、T44、T45、T46。逆转换电路4构成为能够将从输出侧供给的交流电压转换为直流电压。控制电路5a控制升压开关元件T41、T42、T43、T44、T45、T46，使得从平滑电路3a向正转换电路2a供给的电压与一次电源S的电压峰值相等，且控制电路5a控制再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36，使得从平滑电路3a的电压取出与一次电源S同步的电压并将该电压供给到一次电源S。由此，能够利用平滑电感器L1、L2、L3、L4、L5、L6和再生开关元件T31、T32、T33、T34、T35、T36来使一对平滑电容器C1、C2的电压升压后供给到正转换电路2a，因此能够将与逆转换电路4的输出侧连接的电动机M用作发电机来进行向一次电源S供给电力的再生运转。

电源装置1a具备将一对平滑电容器C1、C2的中间点经由检测开关Sw和检测电阻Rd接地的绝缘劣化检测电路6。由此，通过仅将逆转换开关元件T21、T22、T23、T24、T25、T26中的任一个接通，就能够检测与逆转换电路4的输出侧连接的负载的接地短路、绝缘劣化等故障。

图4是示出本发明的与图1及图3不同的实施方式所涉及的电源装置1b的结构的电路图。图4的电源装置1b具备：正转换电路2，其从一次电源S针对各相相独立地分别取出正的电压和负的电压；平滑电路3b，其通过将从正转换电路2供给的电流平滑化来获得稳定的直流；逆转换电路4，其通过将平滑电路3b的输出逆转换为交流来输出期望频率的交流；以及控制电路5b，其对正转换电路2、平滑电路3b以及逆转换电路4进行控制。

在图4的电源装置1b的平滑电路3b中，设置了单个平滑电感器L7来代替图1的电源装置1的平滑电路3的正的平滑电感器L1、L2、L3，设置了单个平滑电感器L8来代替负的平滑电感器L4、L5、L6。因此，针对图4的电源装置1b，对与图1的电源装置1相同的构成要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。

平滑电路3b构成为：以将正转换电路2的正的各相的输出汇总为一个输出的方式经由平滑电感器L7向正的平滑电容器C1供给电流，以将正转换电路2的负的各相的输出汇总为一个输出的方式经由平滑电感器L8向负的平滑电容器C2供给电流。

在图4的电源装置1b中，控制电路5b也可以与图1的电源装置1同样地控制正转换电路2的正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16。在该情况下，有时多个相的正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16被同时接通，但仅在电位的绝对值大的相流过电流。另外，在图4的电源装置1b中，也可以是，控制电路5b将正转换电路2的正的正转换开关元件T11、T12、T13中的某一个接通，以取出一次电源S的各相中的电位最高的相的电压，并且将正转换电路2的负的正转换开关元件T14、T15、T16中的某一个接通，以取出一次电源S的各相中的电位最低的相的电压。另外，控制电路5b也可以控制正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16，以将一次电源S的各相中的电位的绝对值大于点P1、P2的电位E1、E2的绝对值的相按PWM控制的每个周期交替地接通。

图4的电源装置1b由于其部件个数少，因此能够实现装置的小型化和低成本化。

图5是示出本发明的与图1、图3及图4不同的实施方式所涉及的电源装置1c的结构的电路图。电源装置1c具备：正转换电路2a，其从一次电源针对各相相独立地分别取出正的电压和负的电压；平滑电路3c，其通过将从正转换电路2a供给的电流平滑化来获得稳定的直流；逆转换电路4，其通过将平滑电路3a的输出逆转换为交流来输出期望频率的交流；绝缘劣化检测电路6，其用于检测电动机M的异常；以及控制电路5c，其对正转换电路2a、平滑电路3c、逆转换电路4以及绝缘劣化检测电路6进行控制。

在图5的电源装置1c的平滑电路3c中，设置了单个平滑电感器L7来代替图2的电源装置1a的平滑电路3a的正的平滑电感器L1、L2、L3，设置了单个平滑电感器L8来代替负的平滑电感器L4、L5、L6。因此，针对图5的电源装置1c，对与图2的电源装置1a相同的构成要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。

图5的电源装置1c的控制电路5c在动力运转时时能够与图4的电源装置1b的控制电路5b控制正转换电路2的正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16同样地，控制正转换电路2a的正转换开关元件T11、T12、T13、T14、T15、T16。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述的实施方式。另外，本实施方式中记载的效果只不过列举了由本发明产生的最佳的效果，本发明的效果不限定于本实施方式中记载的效果。

在本发明所涉及的电源装置中，绝缘劣化检测电路为任意的结构，在不具有再生功能的情况下也能够设置绝缘劣化检测电路。

在本发明所涉及的电源装置中，控制电路能够对正转换电路的开关元件进行PWM控制，以使一对平滑电容器的电压为规定的电压，使一对平滑电容器的中间点的电位为规定的电位，使流过正转换电路的电流为规定的电流。由此，不使用变压器，将中性点电位保持在规定的电位，在此基础上转换为适合于负载的电压，能够进一步改善输入电流的功率因数、抑制峰值电流。