电力转换装置、电力转换方法以及程序与流程

1.本公开涉及一种电力转换装置、电力转换方法以及程序。


背景技术：

2.专利文献1中公开了一种具备连接交流电源的各相与交流装置的各相的多个双向开关的矩阵变换器，其向交流电源输出由交流装置发电的电力并基于从交流电源供给的电力来控制交流装置。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016-67169号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.本公开提供一种对开关元件的发热抑制有效的电力转换装置。
8.技术方案
9.本公开的一个方面的电力转换装置具备：矩阵变换电路，具有多个开关元件并进行一次侧的交流电与二次侧的交流电的双向的电力转换；电力转换控制部，以使二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换多个开关元件的接通/断开；载波变更部，基于一次侧的频率与二次侧的频率的接近水平来变更载波的频率。
10.本公开的另一方面的电力转换方法包括：以使具有多个开关元件并进行一次侧的交流电与二次侧的交流电的双向的电力转换的矩阵变换电路的二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换多个开关元件的接通/断开；以及基于一次侧的频率与二次侧的频率的接近水平来变更载波的频率。
11.本公开的又一方面的程序使电力转换装置执行：以使具有多个开关元件并进行一次侧的交流电与二次侧的交流电的双向的电力转换的矩阵变换电路的二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换多个开关元件的接通/断开；以及基于一次侧的频率与二次侧的频率的接近水平来变更载波的频率。
12.发明效果
13.根据本公开，能提供一种对开关元件的发热抑制有效的电力转换装置。
附图说明
14.图1是举例示出电力转换装置的构成的示意图。
15.图2是表示双向开关的具体例的示意图。
16.图3是举例示出载波的频率与额定电流的关系的曲线图。
17.图4是表示频带和电流带的设定例的曲线图。
18.图5是举例示出控制电路的硬件构成的框图。
19.图6是举例示出矩阵变换电路的控制过程的流程图。
20.图7是举例示出按照图4的载波的频率的设定过程的流程图。
21.图8是举例示出按照图4的载波的频率的设定过程的流程图。
22.图9是举例示出按照图4的载波的频率的设定过程的流程图。
23.图10是表示频带和电流带设定的变形例的曲线图。
24.图11是举例示出按照图10的载波的频率的设定过程的流程图。
25.图12是举例示出按照图10的载波的频率的设定过程的流程图。
26.图13是举例示出按照图10的载波的频率的设定过程的流程图。
27.图14是举例示出按照图10的载波的频率的设定过程的流程图。
具体实施方式
28.以下，参照附图对实施方式详细地进行说明。在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
29.〔电力转换装置〕
30.图1所示的电力转换装置1是进行一次侧的交流电与二次侧的交流电的双向的电力转换的装置。例如，电力转换装置1将从电源91供给的一次侧的交流电转换为二次侧的交流电并供给至电动机92。此外，电力转换装置1将电动机92所产生的二次侧的交流电(再生电力)转换为一次侧的交流电并供给至电源91。
31.一次侧的交流电和二次侧的交流电既可以是单相交流电，也可以是三相交流电。以下，对一次侧的交流电和二次侧的交流电均为三相交流电的情况进行说明。例如，一次侧的交流电包括r相、s相以及t相这三相，二次侧的交流电包括u相、v相以及w相这三相。
32.电力转换装置1具有矩阵变换电路10、滤波器30、电压检测电路40、电流传感器50以及控制电路100。
33.矩阵变换电路10具有多个开关元件，不经过直流化地进行一次侧的交流电与二次侧的交流电的双向的电力转换。例如，矩阵变换电路10具有：一次侧的电力线(power line)11r、11s、11t；二次侧的电力线12u、12v、12w；以及九组双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw。电力线11r是r相的输电线，电力线11s是s相的输电线，电力线11t是t相的输电线。电力线12u是u相的输电线，电力线12v是v相的输电线，电力线12w是w相的输电线。
34.双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的每一个对如下三种状态进行切换：使电流从一次侧流向二次侧的状态、使电流从二次侧流向一次侧的状态、不使电流流过的状态。双向开关2ru介于电力线11r与电力线12u之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11r流向电力线12u的第一接通状态、使电流从电力线12u流向电力线11r的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。双向开关2su介于电力线11s与电力线12u之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11s流向电力线12u的第一接通状态、使电流从电力线12u流向电力线11s的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。双向开关2tu介于电力线11t与电力线12u之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11t流向电力线12u的第一接通状态、使电流从电力线12u流向电力线11t的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。
35.双向开关2rv介于电力线11r与电力线12v之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11r流向电力线12v的第一接通状态、使电流从电力线12v流向电力线11r的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。双向开关2sv介于电力线11s与电力线12v之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11s流向电力线12v的第一接通状态、使电流从电力线12v流向电力线11s的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。双向开关2tv介于电力线11t与电力线12v之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11t流向电力线12v的第一接通状态、使电流从电力线12v流向电力线11t的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。
36.双向开关2rw介于电力线11r与电力线12w之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11r流向电力线12w的第一接通状态、使电流从电力线12w流向电力线11r的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。双向开关2sw介于电力线11s与电力线12w之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11s流向电力线12w的第一接通状态、使电流从电力线12w流向电力线11s的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。双向开关2tw介于电力线11t与电力线12w之间，对如下状态进行切换：使电流从电力线11t流向电力线12w的第一接通状态、使电流从电力线12w流向电力线11t的第二接通状态、不使电流流过的双向断开状态。
37.如图2所举例示出的那样，双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw具有两个开关21、22。开关21在接通状态下，使电流从一次侧通向二次侧而不使从二次侧向一次侧的电流通过。开关22在接通状态下，使电流从二次侧通向一次侧而不使从一次侧向二次侧的电流通过。双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw通过将开关21设为接通状态并将开关22设为断开状态而变为上述第一接通状态，通过将开关21设为断开状态并将开关22设为接通状态而变为上述第二接通状态，通过将开关21、22设为断开状态而变为上述双向断开状态。
38.返回至图1，滤波器30降低一次侧的交流电的高次谐波。例如滤波器30具有电感器31r、31s、31t和电容器34r、34s、34t。电感器31r、31s、31t分别设于电力线11r、11s、11t。电容器34r设于比电感器31r靠二次侧的(电感器31r与双向开关2ru、2rv、2rw之间的)、电力线11r与中性点35之间。电容器34s设于比电感器31s靠二次侧的(电感器31s与双向开关2su、2sv、2sw之间的)、电力线11s与中性点35之间。电容器34t设于比电感器31t靠二次侧的(电感器31t与双向开关2tu、2tv、2tw之间的)、电力线11t与中性点35之间。电压检测电路40检测一次侧的交流电压。例如，电压检测电路40检测电力线11r、11s、11t的每一个的相电压。
39.电流传感器50检测二次侧的电流(在矩阵变换电路10与电动机92之间流动的电流)的大小。例如，电流传感器50检测电力线12u、12v、12w的电流的大小。电流传感器50既可以配置为检测电力线12u、12v、12w的全相的电流的大小，也可以配置为检测电力线12u、12v、12w中的任两相的电流的大小。除非产生零相电流，否则u相、v相以及w相的电流的大小的合计为零(zero)，因此，即使在检测两相的电流的大小的情况下，也可以得到全相的电流的大小的信息。
40.控制电路100执行：以使二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开；以及基于一次侧的频率(一次侧的交流的频率)与二次侧的频率(二次侧的交流的频率)的接近水平来变更载波的频率。需要说明的是，使二次侧的交流追随控制指令的意思是指，使二次侧的与交流电的电状态有关的物理量追随控制指令。作为与电状态有关的物理量，可以举出电力、电压以及电
流。此外，交流的频率的意思是指，交流电压的频率或交流电流的频率。
41.作为控制指令的具体例，可以举出电压指令。在控制指令为电压指令的情况下，控制电路100以使二次侧的交流电压追随电压指令的方式切换双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开。
42.例如，控制电路100具有电流信息获取部111、指令生成部112、相位/振幅计算部113、电力转换控制部114、额定电流变更部115以及载波变更部116来作为功能上的构成(以下，称为“功能块”)。电流信息获取部111从电流传感器50获取电力线12u、12v、12w的电流信息。
43.指令生成部112基于频率指令和电流信息获取部111获取到的二次侧的电流信息来生成电压指令。指令生成部112例如从上位控制器200获取频率指令。作为上位控制器200的具体例，可以举出可编程序逻辑控制器(programmable logic controller)等。例如，指令生成部112以使电动机92的动作速度(例如旋转速度)追随频率指令的方式计算出电压指令。
44.相位/振幅计算部113基于电压检测电路40获取到的电力线11r、11s、11t的相电压来计算出一次侧的交流电压的相位、振幅以及频率。以下，将相位、振幅以及频率的计算结果称为“一次侧的电压信息”。电力转换控制部114以使二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开。例如，电力转换控制部114基于一次侧的电压信息和电压指令，以使二次侧的交流电压追随电压指令的方式与载波联动地切换双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开。
45.也可以是，电力转换控制部114以基于二次侧的额定电流限制二次侧的电流的大小的方式切换双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开。例如，指令生成部112以将二次侧的电流的大小限制为以额定电流为基准规定的电流限制值以下的方式生成电压指令。通过以这样的方式生成电压指令，电力转换控制部114切换双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开，以便将二次侧的电流的大小限制为电流限制值以下。此时，电力转换控制部114以使双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw持续保持电流的大小为电流限制值以下这样的接通时间的方式切换对双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开。
46.额定电流变更部115在载波的频率比规定的阈值(以下，称为“电流调整阈值”)大的情况下，根据载波的频率变大来减小二次侧的额定电流，在载波的频率比电流调整阈值小的情况下，使二次侧的额定电流恒定。如图3所示，例如，额定电流变更部115在载波的频率比电流调整阈值ct1大的情况下，基于表示载波的频率与二次侧的额定电流的关系的调整曲线cp1来计算出与载波的频率对应的二次侧的额定电流。调整曲线cp1被确定为二次侧的额定电流根据载波的频率变大而变小。作为一个例子，可以是，调整曲线cp1被确定为额定电流相对于载波的频率的增加呈一次函数地减少。
47.在此，双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的每一个中的电力损耗包括开关损耗(switching loss)和稳态损耗。开关损耗是伴随着接通/断开切换而产生的损耗。稳态损耗是由在接通状态下稳定地流动的电流产生的损耗。
48.当载波的频率变大时，双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/
断开切换的频度变高，因此，开关损耗变大。因此，在稳态损耗为恒定的情况下，电力损耗根据载波的频率变大而变大。与此相对地，若根据载波的频率变大来减小二次侧的额定电流，则稳态损耗会根据载波的频率变大而变小。因此，能抑制电力损耗根据载波的频率变大而变大。
49.如上所述，额定电流变更部115使载波的频率比电流调整阈值小的情况下的额定电流恒定。例如，额定电流变更部115将载波的频率比电流调整阈值小的情况下的额定电流设为规定的固定电流值。固定电流值可以是在调整曲线cp1上与电流调整阈值对应的额定电流的值。
50.返回至图1，载波变更部116基于一次侧的频率与二次侧的频率的接近水平来变更载波的频率。例如，可以是，载波变更部116基于上述一次侧的电压信息包含的一次侧的频率与上述电压指令的频率的接近水平来变更载波的频率。在表示一次侧的频率与电压指令的频率的接近的水平的范围内，接近水平的评价方式没有特别限制。例如，可以是，载波变更部116基于一次侧的频率与电压指令的频率的差分的绝对值来评价接近水平。
51.作为一个例子，由电力转换控制部114实现的二次侧的频率的可变范围包括：第一频带，包括与一次侧的频率相同的频率；第二频带，比第一频带低位；以及第三频带，比第一频带高位。在此，任一频带(以下，称为“该频带”)比其他频带低位的意思是指，该频带的最大值为其他频带的最小值以下。该频带比其他频带高位的意思是指，该频带的最小值为其他频带的最大值以上。在以下也同样。
52.载波变更部116在二次侧的频率为第二频带内的情况和二次侧的频率为第三频带内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率，在二次侧的频率为第一频带内的情况下，将载波的频率设为比第一载波频率低的第二载波频率。
53.载波变更部116可以将第一载波频率设为上述的电流调整阈值以上的值、将第二载波频率设为比上述电流调整阈值小的值。载波变更部116也可以将第二载波频率设为比滤波器30的截止频率大的值。
54.由电力转换控制部114实现的二次侧的频率的可变范围也可以还包括比第二频带低位的第四频带，载波变更部116在二次侧的频率为第四频带内的情况下也可以将载波的频率设为第二载波频率。
55.载波变更部116还可以进一步基于二次侧的电流的大小来变更载波的频率。作为一个例子，可以是，由电力转换控制部114实现的二次侧的电流的大小的可变范围包括第一电流带和比第一电流带低位的第二电流带。
56.可以是，载波变更部116在二次侧的电流的大小为第二电流带内的情况下，不进行基于接近水平的载波的频率的变更，在二次侧的电流的大小为第一电流带内的情况下，基于接近水平来变更载波的频率。例如，载波变更部116在二次侧的电流的大小为第二电流带内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率。此外，载波变更部116在二次侧的电流的大小为第一电流带内的情况下，根据二次侧的频率属于第一频带、第二频带、第三频带以及第四频带中的哪一个来变更载波的频率。例如，载波变更部116在二次侧的频率为第二频带内的情况和二次侧的频率为第三频带内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率，在二次侧的频率为第一频带内的情况和二次侧的频率为第四频带内的情况下，将载波的频率设为第二载波频率。
57.图4是表示频带和电流带的设定例的曲线图，纵轴表示二次侧的电流的大小，横轴表示二次侧的频率。在图4中，由电力转换控制部114实现的二次侧的电流的大小的可变范围包括电流带ar1和比电流带ar1低位的电流带ar2。电流带ar1的最小值例如为额定电流。电流带ar2的最小值为零，电流带ar2的最大值为额定电流以下。例如，电流带ar2的最大值比电流带ar1的最小值小，在电流带ar1与电流带ar2之间夹存有缓冲带ar3。
58.由电力转换控制部114实现的二次侧的频率的可变范围包括：频带fr1(第一频带)，包括与一次侧的频率相同的频率f1；频带fr2(第二频带)，比频带fr1低位；频带fr3(第三频带)，比频带fr1高位；以及频带fr4(第四频带)，比频带fr2低位。
59.例如，频带fr1的最小值为频率f1的85％～95％，频带fr1的最大值为频率f1的105％～110％，频带fr4的最小值为零，频带fr4的最大值为频率f1的5％～15％。频带fr2的最小值为频带fr4的最大值以上。例如，频带fr2的最小值比频带fr4的最大值大，在频带fr4与频带fr2之间夹存有缓冲带fr5。频带fr2的最大值为频带fr1的最小值以下。例如，频带fr2的最大值比频带fr1的最小值小，在频带fr2与频带fr1之间夹存有缓冲带fr6。频带fr3的最小值为频带fr1的最大值以上。例如，频带fr3的最小值比频带fr1的最大值大，在频带fr1与频带fr3之间夹存有缓冲带fr7。
60.在图4的例子中，载波变更部116在二次侧的电流的大小为电流带ar2内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率。载波变更部116在二次侧的电流的大小为电流带ar1内的情况下，根据二次侧的频率属于频带fr1、fr2、fr3、fr4中的哪一个来变更载波的频率。例如，载波变更部116在二次侧的频率为频带fr2内的情况和二次侧的频率为频带fr3内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率，在二次侧的频率为频带fr1内的情况和二次侧的频率为频带fr4内的情况下，将载波的频率设为第二载波频率。在二次侧的频率为缓冲带fr5内的情况、二次侧的频率为缓冲带fr6内的情况以及二次侧的频率为缓冲带fr7内的情况下，载波变更部116不进行载波的频率的变更。
61.如此一来，在二次侧的电流的大小为电流带ar1内的情况下，载波的频率会根据二次侧的频率属于频带fr1、fr2、fr3、fr4中的哪一个而被变更，因此，电流带ar1相当于上述第一电流带的一个例子。
62.在二次侧的电流的大小为缓冲带ar3内的情况下，载波变更部116在二次侧的频率为频带fr2内的情况和二次侧的频率为频带fr3内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率。在二次侧的电流的大小为缓冲带ar3内的情况下，载波变更部116在二次侧的频率为频带fr2外且二次侧的频率为频带fr3外的情况下，不进行载波的频率的变更。尽管在二次侧的频率为频带fr1内或频带fr4内的情况下也不会进行频率的变更，因此，在二次侧的电流的大小为缓冲带ar3内的情况下，不会产生载波的频率从第一载波频率向第二载波频率的变更。另一方面，在二次侧的频率属于频带fr2或频带fr3的情况下，载波的频率会从第二载波频率变更为第一载波频率。例如为如下情况：在频带fr4内，二次侧的电流的大小由于发生变化而从电流带ar1内变为缓冲带ar3内并维持第二载波频率，在该状态下，二次侧的频率发生变化，经过缓冲带fr5而变为频带fr2内。因此，缓冲带ar3也相当于上述第一电流带的一个例子。
63.需要说明的是，由于以上所说明的各功能块为控制电路100的构成要素，因此各功能块执行的处理相当于控制电路100执行的处理。
64.图5是举例示出控制电路100的硬件构成的框图。如图5所示，控制电路100包括一个或多个处理器191、内存192、存储器193、通信端口194、输入/输出端口195以及开关控制电路196。存储器193例如具有非易失性的半导体内存等、可由计算机读取的存储介质。存储器193存储程序，该程序使电力转换装置执行：以使具有多个开关元件并进行一次侧的交流电与二次侧的交流电的双向的电力转换的矩阵变换电路的二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换多个开关元件的接通/断开；以及基于一次侧的频率与二次侧的频率的接近水平来变更载波的频率。内存192临时存储从存储器193的存储介质加载的程序和由处理器191实现的运算结果。通过处理器191与内存192协作地执行上述程序来构成控制电路100的各功能块。输入/输出端口195按照来自处理器191的指令，在电压检测电路40与电流传感器50之间进行电信号的输入/输出。通信端口194按照来自处理器191的指令，与上位控制器200之间进行信息通信。开关控制电路196按照来自处理器191的指令，向矩阵变换电路10输出用于切换双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开的驱动信号。
65.需要说明的是，控制电路100不一定限于通过程序来构成各功能。例如，控制电路100也可以由专用逻辑电路或集成了专用逻辑电路的asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)构成至少一部分的功能。
66.〔电力转换过程〕
67.接下来，作为电力转换方法的一个例子，举例示出控制电路100执行的矩阵变换电路10的控制过程。该过程包括：以使具有多个开关元件并进行一次侧的交流电与二次侧的交流电的双向的电力转换的矩阵变换电路的二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换多个开关元件的接通/断开；以及基于一次侧的频率与二次侧的频率的接近水平来变更载波的频率。
68.如图6所示，控制电路100依次执行步骤s01、s02、s03、s04、s05、s06、s07。在步骤s01中，电流信息获取部111从电流传感器50获取电力线12u、12v、12w的电流信息。在步骤s02中，指令生成部112基于频率指令和电流信息获取部111获取到的二次侧的电流信息来生成电压指令。
69.在步骤s03中，基于电压检测电路40获取到的电力线11r、11s、11t的相电压，相位/振幅计算部113计算出一次侧的交流电压的相位、振幅以及频率(上述一次侧的电压信息)。在步骤s04中，载波变更部116基于二次侧的电流的大小和二次侧的频率来设定载波的频率。对于载波的频率的设定过程，会在后面叙述。
70.在步骤s05中，额定电流变更部115基于在步骤s04中所设定的载波的频率来设定二次侧的额定电流。例如，额定电流变更部115在载波的频率比上述电流调整阈值小的情况下，将二次侧的额定电流设为上述固定电流值。额定电流变更部115在载波的频率比上述电流调整阈值大的情况下，基于上述调整曲线cp1和载波的频率来设定二次侧的额定电流。在步骤s06中，指令生成部112以将二次侧的电流的大小限制为额定电流以下的方式修正电压指令。在步骤s07中，开始电力转换控制部114以使二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换双向开关2ru、2su、2tu、2rv、2sv、2tv、2rw、2sw、2tw的接通/断开。控制电路100以规定的控制周期反复进行以上的过程。
71.图7是举例示出步骤s04中的载波的频率的设定过程的流程图。如图7所示，控制电
路100首先执行步骤s11。在步骤s11中，载波变更部116确认二次侧的电流的大小是否为电流带ar2内。在步骤s11中判定为二次侧的电流的大小为电流带ar2内的情况下，控制电路100执行步骤s12。在步骤s12中，载波变更部116将载波的频率设为上述第一载波频率。
72.在步骤s11中判定为二次侧的电流的大小不为电流带ar2内的情况下，控制电路100执行步骤s13。在步骤s13中，载波变更部116确认二次侧的电流的大小是否为电流带ar1内。
73.在步骤s13中判定为二次侧的电流的大小为电流带ar1内的情况下，如图8所示，控制电路100执行步骤s21。在步骤s21中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr2内。在步骤s21中判定为二次侧的频率不为频带fr2内的情况下，控制电路100执行步骤s22。在步骤s22中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr3内。在步骤s21中判定为二次侧的频率为频带fr2内的情况和步骤s22中判定为二次侧的频率为频带fr3内的情况下，控制电路100执行步骤s23。在步骤s23中，载波变更部116将载波的频率设为上述第一载波频率。
74.在步骤s22中判定为二次侧的频率不为频带fr3内的情况下，控制电路100执行步骤s24。在步骤s24中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr1内。在步骤s24中判定为二次侧的频率不为频带fr1内的情况下，控制电路100执行步骤s25。在步骤s25中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr4内。在步骤s24中判定为二次侧的频率为频带fr1内的情况和步骤s25中判定为二次侧的频率为频带fr4内的情况下，控制电路100执行步骤s26。在步骤s26中，载波变更部116将载波的频率设为上述第二载波频率。
75.在步骤s25中判定为二次侧的频率不为频带fr4内的情况下，载波变更部116不进行与二次侧的频率相应的载波的频率的变更。
76.在步骤s13(参照图7)中判定为二次侧的电流的大小不为电流带ar1内的情况下，如图9所示，控制电路100执行步骤s31。在步骤s31中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr2内。在步骤s31中判定为二次侧的频率不为频带fr2内的情况下，控制电路100执行步骤s32。在步骤s32中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr3内。在步骤s31中判定为二次侧的频率为频带fr2内的情况和步骤s32中判定为二次侧的频率为频带fr3内的情况下，控制电路100执行步骤s33。在步骤s33中，载波变更部116将载波的频率设为上述第一载波频率。
77.在步骤s32中判定为二次侧的频率不为频带fr3内的情况下，载波变更部116不进行与二次侧的频率相应的载波的频率的变更。以上，载波的频率的设定完成。
78.〔变形例〕
79.图10是表示频带和电流带设定的变形例的曲线图，纵轴表示二次侧的电流的大小，横轴表示二次侧的频率。在图10中，由电力转换控制部114实现的二次侧的电流的可变范围包括：电流带ar11；电流带ar12，比电流带ar11低位；以及电流带ar13，比电流带ar11高位。
80.电流带ar11的最小值例如为额定电流。电流带ar12的最小值为零，电流带ar12的最大值为额定电流以下。例如，电流带ar12的最大值比电流带ar11的最小值小，在电流带ar11与电流带ar12之间夹存有缓冲带ar14。
81.电流带ar11的最大值例如为额定电流的100％～120％。电流带ar13的最小值为电
流带ar11的最大值以上。例如，电流带ar13的最小值比电流带ar11的最大值大，在电流带ar11与电流带ar13之间夹存有缓冲带ar15。
82.由电力转换控制部114实现的二次侧的频率的可变范围包括：频带fr11(第一频带)，包括与一次侧的频率相同的频率f1；频带fr12(第二频带)，比频带fr11低位；频带fr13(第三频带)，比频带fr11高位；以及频带fr14(第四频带)，比频带fr12低位。例如，频带fr11的最小值为频率f1的85％～95％，频带fr11的最大值为频率f1的105％～110％，频带fr14的最小值为零，频带fr14的最大值为频率f1的5％～15％。
83.频带fr12的最小值为频带fr14的最大值以上。例如，频带fr12的最小值比频带fr14的最大值大，在频带fr14与频带fr12之间夹存有缓冲带fr15。频带fr12的最大值为频带fr11的最小值以下。例如，频带fr12的最大值比频带fr11的最小值小，在频带fr12与频带fr11之间夹存有缓冲带fr16。频带fr13的最小值为频带fr11的最大值以上。例如，频带fr13的最小值比频带fr11的最大值大，在频带fr11与频带fr13之间夹存有缓冲带fr17。
84.频带fr11、fr12、fr13、fr14的带宽根据二次侧的电流的大小而发生变化。例如，在图10中，频带fr11、fr14的带宽根据二次侧的电流变大而变大，频带fr12、fr13的带宽根据二次侧的电流变大而变小。
85.在图10的例子中，载波变更部116在二次侧的电流的大小为电流带ar12内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率。载波变更部116在二次侧的电流的大小为电流带ar13内的情况下，将载波的频率设为第二载波频率。
86.载波变更部116在二次侧的电流的大小为电流带ar11内的情况下，根据二次侧的频率属于频带fr11、fr12、fr13、fr14中的哪一个来变更载波的频率。例如，载波变更部116在二次侧的频率为频带fr12内的情况和二次侧的频率为频带fr13内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率，在二次侧的频率为频带fr11内的情况和二次侧的频率为频带fr14内的情况下，将载波的频率设为第二载波频率。
87.在二次侧的频率为缓冲带fr15内的情况、二次侧的频率为缓冲带fr16内的情况以及二次侧的频率为缓冲带fr17内的情况下，载波变更部116不进行载波的频率的变更。如此一来，在二次侧的电流的大小为电流带ar11内的情况下，载波的频率会根据二次侧的频率属于频带fr11、fr12、fr13、fr14中的哪一个而被变更，因此，电流带ar11相当于上述第一电流带的一个例子。
88.在二次侧的电流的大小为缓冲带ar14内的情况下，载波变更部116在二次侧的频率为频带fr12内的情况和二次侧的频率为频带fr13内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率。在二次侧的电流的大小为缓冲带ar14内的情况下，载波变更部116在二次侧的频率为频带fr12外且二次侧的频率为频带fr13外的情况下，不进行载波的频率的变更。尽管在二次侧的频率为频带fr11或频带fr14内的情况下也不会进行频率的变更，因此，在二次侧的电流的大小为缓冲带ar14内的情况下，不会产生载波的频率从第一载波频率向第二载波频率的变更。另一方面，在二次侧的频率属于频带fr12或频带fr13的情况下，载波的频率会从第二载波频率变更为第一载波频率。例如为如下情况：在频带fr14内，二次侧的电流的大小由于发生变化而从电流带ar11内变为缓冲带ar14内并维持第二载波频率，在该状态下，二次侧的频率发生变化，经过缓冲带fr15而变为频带fr12。因此，缓冲带ar14也相当于上述第一电流带的一个例子。
89.在二次侧的电流的大小为缓冲带ar15内的情况下，载波变更部116在二次侧的频率为频带fr11内的情况和二次侧的频率为频带fr14内的情况下，将载波的频率设为第二载波频率。在二次侧的电流的大小为缓冲带ar15内的情况下，载波变更部116在二次侧的频率为频带fr11外且二次侧的频率为频带fr14外的情况下，不进行载波的频率的变更。尽管在二次侧的频率为频带fr12或频带fr13内的情况下也不会进行频率的变更，因此，在二次侧的电流的大小为缓冲带ar15内的情况下，不会产生载波的频率从第二载波频率向第一载波频率的变更。另一方面，在二次侧的频率属于频带fr11或频带fr14的情况下，载波的频率有时会从第一载波频率变更为第二载波频率。因此，缓冲带ar15也相当于上述第一电流带的一个例子。
90.图11是举例示出按照图10的例子的载波的频率的设定过程的流程图。如图11所示，控制电路100首先执行步骤s41。在步骤s41中，载波变更部116确认二次侧的电流的大小是否为电流带ar12内。在步骤s41中判定为二次侧的电流的大小为电流带ar12内的情况下，控制电路100执行步骤s42。在步骤s42中，载波变更部116将载波的频率设为上述第一载波频率。
91.在步骤s41中判定为二次侧的电流的大小不为电流带ar12内的情况下，控制电路100执行步骤s43。在步骤s43中，载波变更部116确认二次侧的电流的大小是否为电流带ar13内。在步骤s43中判定为二次侧的电流的大小为电流带ar13内的情况下，控制电路100执行步骤s44。在步骤s44中，载波变更部116将载波的频率设为上述第二载波频率。
92.在步骤s43中判定为二次侧的电流的大小不为电流带ar13内的情况下，控制电路100执行步骤s45。在步骤s45中，载波变更部116确认二次侧的电流的大小是否为电流带ar11内。
93.在步骤s45中判定为二次侧的电流的大小为电流带ar11内的情况下，如图12所示，控制电路100执行步骤s51。在步骤s51中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr12内。在步骤s51中判定为二次侧的频率不为频带fr12内的情况下，控制电路100执行步骤s52。在步骤s52中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr13内。在步骤s51中判定为二次侧的频率为频带fr12内的情况和步骤s52中判定为二次侧的频率为频带fr13内的情况下，控制电路100执行步骤s53。在步骤s53中，载波变更部116将载波的频率设为上述第一载波频率。
94.在步骤s52中判定为二次侧的频率不为频带fr13内的情况下，控制电路100执行步骤s54。在步骤s54中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr11内。在步骤s54中判定为二次侧的频率不为频带fr11内的情况下，控制电路100执行步骤s55。在步骤s55中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr14内。在步骤s54中判定为二次侧的频率为频带fr11内的情况和步骤s55中判定为二次侧的频率为频带fr14内的情况下，控制电路100执行步骤s56。在步骤s56中，载波变更部116将载波的频率设为上述第二载波频率。
95.在步骤s55中判定为二次侧的频率不为频带fr14内的情况下，载波变更部116不进行与二次侧的频率相应的载波的频率的变更。
96.返回至图11，在步骤s45中判定为二次侧的电流的大小不为电流带ar11内的情况下，控制电路100执行步骤s46。在步骤s46中，载波变更部116确认二次侧的电流的大小是否为缓冲带ar14内。
97.在步骤s46中判定为二次侧的电流的大小为缓冲带ar14内的情况下，如图13所示，控制电路100执行步骤s61。在步骤s61中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr12内。在步骤s61中判定为二次侧的频率不为频带fr12内的情况下，控制电路100执行步骤s62。在步骤s62中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr13内。在步骤s61中判定为二次侧的频率为频带fr12内的情况和步骤s62中判定为二次侧的频率为频带fr13内的情况下，控制电路100执行步骤s63。在步骤s63中，载波变更部116将载波的频率设为上述第一载波频率。
98.在步骤s62中判定为二次侧的频率不为频带fr13内的情况下，载波变更部116不进行与二次侧的频率相应的载波的频率的变更。
99.在步骤s46(参照图11)中判定为二次侧的电流的大小不为缓冲带ar14内的情况下，如图14所示，控制电路100执行步骤s71。在步骤s71中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr11内。在步骤s71中判定为二次侧的频率不为频带fr11内的情况下，控制电路100执行步骤s72。在步骤s72中，载波变更部116确认二次侧的频率是否为频带fr14内。在步骤s71中判定为二次侧的频率为频带fr11内的情况和步骤s72中判定为二次侧的频率为频带fr14内的情况下，控制电路100执行步骤s73。在步骤s73中，载波变更部116将载波的频率设为上述第二载波频率。
100.在步骤s72中判定为二次侧的频率不为频带fr14内的情况下，载波变更部116不进行与二次侧的频率相应的载波的频率的变更。以上，载波的频率的设定完成。
101.〔本实施方式的效果〕
102.像以上所说明的那样，电力转换装置1具备：矩阵变换电路10，具有多个开关元件并进行一次侧的交流电与二次侧的交流电的双向的电力转换；电力转换控制部114，以使二次侧的交流追随控制指令的方式与载波联动地切换多个开关元件的接通/断开；以及载波变更部116，基于一次侧的频率与二次侧的频率的接近水平来变更载波的频率。
103.开关元件中的电力损耗(在开关元件所消耗的电力)包括由接通/断开切换产生的开关损耗和由在接通状态下稳定地流动的电流产生的稳态损耗。在矩阵变换电路10中，多个开关元件的每一个的稳态损耗根据在一次侧的交流电的相位与二次侧的交流电的相位为怎样的关系时变为接通状态而发生变化。
104.当一次侧的频率与二次侧的频率的接近水平变高时，一次侧的交流电的相位与二次侧的交流电的相位的关系难以发生变化。伴随于此，多个开关元件的每一个的稳态损耗也难以发生变化。因此，在稳态损耗大的开关元件中，稳态损耗大的状态可能会持续，发热可能会变大。
105.与此相对地，通过基于接近水平来变更载波的频率，能在例如接近水平变得比规定水平高的情况下降低载波的频率。当降低载波的频率时，开关损耗会变小，因此，即使在稳态损耗大的开关元件中，也能减小开关损耗、抑制电力损耗并抑制发热。因此，本电力转换装置1对开关元件的发热抑制有效。
106.载波变更部116还可以进一步基于二次侧的电流的大小来变更载波的频率。在该情况下，即使在上述接近水平高的状态下，也能在二次侧的电流的大小较小的情况下抑制开关元件中的发热。因此，通过进一步基于二次侧的电流的大小来变更载波的频率，能减去载波的频率的无用的变更。
107.可以是，由电力转换控制部114实现的二次侧的电流的大小的可变范围包括第一电流带和比第一电流带低位的第二电流带，载波变更部116在二次侧的电流的大小为第二电流带内的情况下，不进行基于接近水平的载波的频率的变更，在二次侧的电流的大小为第一电流带内的情况下，基于接近水平来变更载波的频率。在该情况下，基于二次侧的电流的大小限定性地进行基于接近水平来变更载波的频率，由此，能减去载波的频率的无用的变更。
108.也可以是，由电力转换控制部114实现的二次侧的频率的可变范围包括：第一频带，包括与一次侧的频率相同的频率；第二频带，比第一频带低位；以及第三频带，比第一频带高位，载波变更部116在二次侧的频率为第二频带内的情况和二次侧的频率为第三频带内的情况下，将载波的频率设为第一载波频率，在二次侧的频率为第一频带内的情况下，将载波的频率设为比第一载波频率低的第二载波频率。在该情况下，能以简单的逻辑实现基于接近水平来变更载波的频率。
109.也可以是，由电力转换控制部114实现的二次侧的频率的可变范围还包括比第二频带低位的第四频带，载波变更部116在二次侧的频率为第四频带内的情况下，也将载波的频率设为第二载波频率。可能会在从零到调谐频率(与一次侧的频率相同的频率)之间，随着二次侧的频率接近零，各开关元件持续相同的接通断开状态的时间变长，各开关元件的发热变大。与此相对地，在上述的情况下，通过在二次侧的频率位于比第二频带靠近零的第四频带内的情况下降低载波的频率来抑制各开关元件的开关损耗，由此，能抑制各开关元件的电力损耗并抑制发热。因此，本电力转换装置1对开关元件的发热抑制更有效。
110.也可以是，电力转换装置1还具备降低一次侧的高次谐波的滤波器30，载波变更部116将第二载波频率设为比滤波器30的截止频率大的值。在该情况下，能抑制由于降低载波的频率而使高频成分变大。
111.也可以是，电力转换装置1还具备额定电流变更部115，额定电流变更部115在载波的频率比规定的阈值大的情况下，根据载波的频率变大来减小二次侧的额定电流，在载波的频率比阈值小的情况下，使二次侧的额定电流恒定，电力转换控制部114以基于二次侧的额定电流来限制二次侧的电流的大小的方式切换多个开关元件的接通/断开，载波变更部116将第二载波频率设为比阈值小的值。在该情况下，额定电流变更部115将载波的频率降低至恒定地保持二次侧的额定电流的频带，由此，能更可靠地抑制电力损耗。
112.以上，对实施方式进行了说明，但本公开并不一定限定于上述的实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
113.附图标记说明
114.1：电力转换装置
115.10：矩阵变换电路
116.30：滤波器
117.114：电力转换控制部
118.115：额定电流变更部
119.116：载波变更部。