具体实施方式

下面，列举优选的实施方式，参照附图对本发明的电力转换装置进行详细说明。

[实施方式]

图1是实施方式中的电力转换装置10的电路构成图。电力转换装置10具备转换器12、电容器14、电压检测部20a和控制部20。电力转换装置10将从交流电源供给的电力转换为直流电力，向转换器16供给电力，或者向交流电源再生再生能量。转换器16将直流电力转换为交流电力并向马达22供给电力，或者将马达22减速时产生的再生能量转换为直流电力并向电力转换装置10供给。

转换器12具有与三相交流电源的各相(R相、S相、T相)对应的输入端子12R、12S、12T。在统称输入端子12R、12S、12T时，称为输入端子12I。在与转换器12的三个输入端子12R、12S、12T的电源侧分别连接有电抗器18(18R、18S、18T)。

开关26与电抗器18(18R、18S、18T)连接。在开关26的输入端子26R、26S、26T与三相交流电源连接的情况下，开关26能够使三相交流电源的各相与电抗器18R、18S、18T之间的连接接通或断开。在图1中，示出了开关26接通的状态。

在图1中，由于单相交流电源24仅与输入端子26S、26T连接，所以开关26能够使单相交流电源24与电抗器18S、18T之间的连接接通或断开。在图1中，单相交流电源24经由开关26以及电抗器18(18S、18T)与转换器12的与两个相(S相和T相)对应的输入端子12S、12T连接。

转换器12与三相交流电源的各相(R相、S相、T相)对应地具备功率元件部30R、30S、30T。

与R相对应的功率元件部30R具备上臂侧的二极管34Ru、下臂侧的二极管34Rd、上臂侧的开关元件(半导体开关元件)36Ru和下臂侧的开关元件36Rd。

与S相对应的功率元件部30S具备上臂侧的二极管34Su、下臂侧的二极管34Sd、上臂侧的开关元件36Su和下臂侧的开关元件36Sd。

与T相对应的功率元件部30T具备上臂侧的二极管34Tu、下臂侧的二极管34Td、上臂侧的开关元件36Tu和下臂侧的开关元件36Td。

在统称二极管34Ru、34Rd、34Su、34Sd、34Tu、34Td时，使用符号34。另外，在对上臂侧的二极管整体进行说明时，使用符号34u，在对下臂侧的二极管整体进行说明时，使用符号34d。

在统称开关元件36Ru、36Rd、36Su、36Sd、36Tu、36Td时，使用符号36。另外，在对上臂侧的开关元件整体进行说明时，使用符号36u，在对下臂侧的开关元件整体进行说明时，使用符号36d。开关元件36例如可以使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT：Insulated GateBipolar Transistor)，但不限于此。也可以将FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)用作开关元件36。

上臂侧的二极管34u和下臂侧的二极管34d相互串联连接。上臂侧的二极管34u的阴极与正极侧的输出线42u连接。上臂侧的二极管34u的阳极与下臂侧的二极管34d的阴极连接。下臂侧的二极管34d的阳极与负极侧的输出线42d连接。

上臂侧的开关元件36u和下臂侧的开关元件36d相互串联连接。上臂侧的开关元件36u的第一端子与上臂侧的二极管34u的阴极连接。上臂侧的开关元件36u的第二端子与上臂侧的二极管34u的阳极连接。下臂侧的开关元件36d的第一端子与下臂侧的二极管34d的阴极连接。下臂侧的开关元件36d的第二端子与下臂侧的二极管34d的阳极连接。在开关元件36例如是IGBT的情况下，第一端子是集电极，第二端子是发射极。在开关元件36例如是FET的情况下，第一端子是源极/漏极中的一个，第二端子是源极/漏极中的另一个。

在与上臂侧的二极管34Ru的阳极、上臂侧的开关元件36Ru的第二端子、下臂侧的二极管34Rd的阴极、下臂侧的开关元件36Rd的第一端子连接的节点38R上连接有输入端子12R。

在与上臂侧的二极管34Su的阳极、上臂侧的开关元件36Su的第二端子、下臂侧的二极管34Sd的阴极、下臂侧的开关元件36Sd的第一端子连接的节点38S上连接有输入端子12S。

在与上臂侧的二极管34Tu的阳极、上臂侧的开关元件36Tu的第二端子、下臂侧的二极管34Td的阴极、下臂侧的开关元件36Td的第一端子连接的节点38T上连接有输入端子12T。

转换器12通过由控制部20控制开关元件36，将三相交流电源的交流电压转换为直流电压。转换器12例如是公知的脉宽调制(PWM：Pulse Width Modulation)转换器，但不限于此。

电容器14设置在转换器12的后级。作为电容器14的正极侧的一端与输出线42u连接。作为电容器14的负极侧的一端与输出线42d连接。电容器14使由转换器12转换后输出的直流电压平滑化。

转换器16与输出线42u、42d连接，将由电容器14平滑化后的直流电压转换为交流电压，对马达22施加交流电压，驱动马达22。

电压检测部20a与输出线42u、42d连接，检测电容器14的电压。

在能够转换来自三相交流电源的电力的电力转换装置10上连接有单相交流电源24的情况下，存在功率元件部30R、30S、30T中的任一个都不连接单相交流电源24而成为空闲电路而浪费的问题。另外，与此不同，还存在由于从马达22产生的再生能量，电容器14的电压变得过高的问题。

因此，在本实施方式的电力转换装置10中，在未连接单相交流电源24的相所对应的输入端子12I(12R、12S、12T)和电容器14的任一端之间连接作为无源元件的放电电阻46。并且，控制部20通过控制空闲电路来解决上述问题。

在图1所示的例子中，与未连接单相交流电源24的输入端子12R对应的R相的功率元件部30R成为空闲电路。因此，一端与对应于R相的输入端子12R连接的放电电阻46的另一端经由输出线42d与电容器14的负极侧的一端之间连接。

在电压检测部20a检测出的电容器14的电压超过预定的阈值的情况下，控制部20进行控制，以使与未连接单相交流电源24的输入端子12R连接的上臂侧的开关元件36Ru导通。由此，蓄积在电容器14中的电荷放电，电流按照电容器14的正极、开关元件36Ru、放电电阻46、电容器14的负极的顺序流动。其结果，能够使放电电阻46消耗剩余电力，因此能够降低电压变得过高的电容器14的电压，并且能够有效地利用空闲电路。

另外，一端与输入端子12R连接的放电电阻46的另一端也可以经由输出线42u与电容器14的正极侧的一端连接。在该情况下，控制部20进行控制，以使与连接放电电阻46的输入端子12R连接的下臂侧的开关元件36Rd导通。由此，电流按照电容器14的正极、放电电阻46、开关元件36Rd、电容器14的负极的顺序流动。其结果，使放电电阻46消耗剩余电力，能够降低电容器14的电压，并且能够有效地利用空闲电路。

在控制部20进行上述控制而使放电电阻46消耗剩余电力时，控制部20也可以通过控制与输入端子12S、12T连接的36Su、36Sd、36Tu、36Td，进行使从马达22产生的再生能量返回电源侧的电源再生。由此，可实现再生能量的有效利用。

另外，即使控制部20执行进行使从马达22产生的再生能量返回电源侧的电源再生的控制，在电容器14的电压由于再生能量而超过阈值的情况下，也可以进行控制，以使放电电阻46消耗剩余电力。

如上所述，电力转换装置10能够有效地利用不与单相交流电源24连接而成为空闲电路的功率元件部30R。

另外，也可以代替单相交流电源24，使电池等直流电源经由开关26及电抗器18(18S、18T)与输入端子12S、12T连接。另外，单相交流电源24或直流电源只要与对应于转换器12的三相中的任意两相的两个输入端子12I连接即可，因此也可以与输入端子12R、12T或输入端子12R、12S连接。在这些情况下，放电电阻46可以连接在未连接单相交流电源24或直流电源的一个输入端子12I与电容器14的正极侧或负极侧的一端之间。在放电电阻46的另一端与电容器14的正极侧的一端连接的情况下，使连接有放电电阻46的一端的输入端子12I的相所对应的下臂侧的开关元件36d导通，来使电容器14放电。在放电电阻46的另一端与电容器14的负极侧的一端连接的情况下，使连接有放电电阻46的一端的输入端子12I的相所对应的上臂侧的开关元件36u导通，来使电容器14放电。进而，开关26和电抗器18也可以不是用于三相交流电源，而是用于单相交流电源或直流电源。另外，也可以没有电抗器18，而是在输入端子12R、12S、12T上直接连接有开关26的构成。

[变形例]

上述实施方式也可以进行如下变形。

(变形例1)

图2是变形例1中的电力转换装置10的电路构成图。与上述实施方式不同，在变形例1中，在与未连接单相交流电源24的输入端子12R连接的电抗器18R的电源侧的端子50R和输出线42d之间连接有作为无源元件的放电电阻46。变形例1中的电力转换装置10的动作与上述实施方式中说明的动作相同。在变形例1中，也能够有效利用作为空闲电路的功率元件部30R。在变形例1的情况下，也可以没有电抗器18S、18T中的至少一方，而是在输入端子12S、12T上直接连接有开关26的构成。即，只要在空闲电路的相所对应的输入端子12I(输入端子12R)和开关26之间连接电抗器18(电抗器18R)即可。

(变形例2)

图3是变形例2中的电力转换装置10的电路构成图。与上述实施方式不同，在变形例2中，在与未连接单相交流电源24的输入端子12R连接的电抗器18R的电源侧的端子50R和输出线42d之间连接有作为无源元件的蓄电用电容器60。

在电压检测部20a检测出的电容器14的电压超过预定的阈值的情况下，控制部20进行控制，以使与输入端子12R连接的上臂侧的开关元件36Ru导通。由此，使蓄积在电容器14中的电荷放电，对蓄电用电容器60进行充电。此时，控制部20禁止与输入端子12S、12T连接的36Su、36Sd、36Tu、36Td的控制，由此不进行使从马达22产生的再生能量返回电源侧的电源再生。由此，电力转换装置10能够使用作为空闲电路的功率元件部30R利用剩余电力对蓄电用电容器60进行充电。然后，能够使蓄积在蓄电用电容器60中的能量放电并供给到转换器16。在马达驱动装置的初始动作时，从单相交流电源24供给冲击电流等大的电流，但在变形例2的电力转换装置10中，也从蓄电用电容器60供给电流。因此，蓄电用电容器60作为实现单相交流电源24的削峰的削峰装置发挥作用。在变形例2的情况下，可以没有电抗器18S、18T中的至少一方，而是在输入端子12S、12T上直接连接有开关26的构成。即，只要在空闲电路的相所对应的输入端子12I(输入端子12R)和开关26之间连接电抗器18(电抗器18R)即可。

[能够由实施方式得到的发明]

以下，对能够从上述实施方式及变形例把握的发明进行记载。

一种电力转换装置(10)，具有：转换器(12)，其具有与三相交流电源的各相对应的输入端子(12I、12R、12S、12T)以及开关元件(36、36u、36d、36Ru、36Rd、36Su、36Sd、36Tu、36Td)，将三相交流电源的交流电压转换为直流电压；以及电容器(14)，其使由转换器(12)转换后的直流电压平滑化。在转换器(12)的三相中的任意两相所对应的两个输入端子(12I、12R、12S、12T)上连接有单相交流电源(24)或直流电源，以将未连接单相交流电源(24)或直流电源的相所对应的一个输入端子(12I、12R、12S、12T)和电容器(14)的一端相连的方式连接有无源元件。

由此，成为能够有效利用空闲电路的电路构成。

也可以是，电力转换装置(10)具备：电压检测部(20a)，其检测电容器(14)的电压；以及控制部(20)，其控制与转换器(12)的各相对应的开关元件(36、36u、36d、36Ru、36Rd、36Su、36Sd、36Tu、36Td)。也可以是，在电容器(14)的电压超过阈值的情况下，控制部(20使未连接单相交流电源(24)或直流电源的输入端子(12I、12R、12S、12T)的相所对应的开关元件(36、36u、36d、36Ru、36Rd、36Su、36Sd、36Tu、36Td)导通，来使蓄积在电容器(14)中的电荷放电。由此，能够有效利用空闲电路，来降低电容器(14)的电压。

也可以是，在转换器(12)的三个输入端子(12I、12R、12S、12T)内的至少一个输入端子(12I、12R、12S、12T)的电源侧分别连接有电抗器(18、18R、18S、18T)，无源元件是放电电阻(46)，以将电抗器(18、18R、18S、18T)的输入端子(12I、12R、12S、12T)侧或者电抗器(18、18R、18S、18T)的电源侧和电容器(14)的一端相连的方式连接。

也可以是，控制部(20)通过一边使未连接单相交流电源(24)或直流电源的输入端子(12I、12R、12S、12T)的相所对应的开关元件(36、36u、36d、36Ru、36Rd、36Su、36Sd、36Tu、36Td)导通，来使蓄积在电容器(14)中的电荷放电，一边控制连接有单相交流电源(24)或直流电源的两个相所对应的开关元件(36、36u、36d、36Ru、36Rd、36Su、36Sd、36Tu、36Td)，来进行电源再生。由此，能够有效地利用再生的电力。

也可以是，在转换器(12)的三个输入端子(12I、12R、12S、12T)中的至少一个输入端子(12I、12R、12S、12T)的电源侧分别连接有电抗器(18、18R、18S、18T)，无源元件是蓄电用电容器(60)，以将电抗器(18、18R、18S、18T)的电源侧和电容器(14)的一端相连的方式连接。由此，能够利用剩余电力对蓄电用电容器(60)进行充电，能够使蓄积在蓄电用电容器(60)中的能量放电并供给到转换器(16)。

也可以是，控制部(20)通过一边使未连接单相交流电源(24)或直流电源的输入端子(12I、12R、12S、12T)的相所对应的开关元件(36、36u、36d、36Ru、36Rd、36Su、36Sd、36Tu、36Td)导通，来使蓄积在电容器(14)中的电荷放电，对蓄电用电容器(60)进行充电，一边禁止连接有单相交流电源(24)或直流电源的两个相所对应的开关元件(36、36u、36d、36Ru、36Rd、36Su、36Sd、36Tu、36Td)的控制。由此，能够优先对蓄电用电容器60充电。