(57)【要約】【課題】ＡＲＣＰ回路を適用した双方向インバータに関して、動作の安定化を図り、変換効率を改善する。【解決手段】ハイサイドおよびローサイドの補助スイッチング素子（Ｑ９，Ｑ１１／Ｑ１０，Ｑ１２）は、ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ３／Ｑ２，Ｑ４）のターンオン前にオンされ電流を転流させることにより、メインスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ３／Ｑ２，Ｑ４）のソフトスイッチングを実行する。スイッチング制御回路８は、ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子のデューティが所定限界のデューティ状態に達する前に、各補助スイッチング素子（Ｑ９，Ｑ１１／Ｑ１０，Ｑ１２）の動作を停止させる。【選択図】図１
2020108292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電源ラインを構成するハイサイドラインとローサイドラインとの間に設けられた第１の双方向インバータ部と第２の双方向インバータ部とを備え、
前記第１の双方向インバータ部は、ハイサイドのメインスイッチング素子とローサイドのメインスイッチング素子との直列回路および第１のＡＲＣＰ回路を有し、
前記第２の双方向インバータ部は、ハイサイドのメインスイッチング素子とローサイドのメインスイッチング素子との直列回路および第２のＡＲＣＰ回路を有し、
前記第１および第２のＡＲＣＰ回路はそれぞれ、前記ハイサイドのメインスイッチング素子に対応してハイサイドの補助スイッチング素子と、前記ローサイドのメインスイッチング素子に対応してローサイドの補助スイッチング素子とを含み、
前記ハイサイドの補助スイッチング素子は前記ハイサイドのメインスイッチング素子のターンオン前にオンされ電流を転流させることにより、前記ハイサイドのメインスイッチング素子のソフトスイッチングを実行するとともに、前記ローサイドの補助スイッチング素子は前記ローサイドのメインスイッチング素子のターンオン前にオンされ電流を転流させることにより、前記ローサイドのメインスイッチング素子のソフトスイッチングを実行するように構成され、
前記ハイサイドおよびローサイドの補助スイッチング素子に対するスイッチング制御回路は、前記ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子のデューティが所定限界のデューティ状態に達する前に、前記各補助スイッチング素子の動作を停止させるように構成されていることを特徴とする双方向インバータ。
【請求項２】
前記第１および第２のＡＲＣＰ回路はそれぞれ、転流制御回路と整流回路とを有し、
前記転流制御回路は、前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間に前記ハイサイドの補助スイッチング素子とトランスの一次巻線と前記ローサイドの補助スイッチング素子の直列回路が接続され、前記ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子の共通接続点と前記トランスの一次巻線とが共振用コイルを介して接続され、前記ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子の電流路を構成する両端子間にそれぞれハイサイドおよびローサイドの共振用コンデンサが並列に接続され、
前記整流回路は、前記トランスの二次巻線に誘起される電流を前記ハイサイドラインから前記ローサイドラインに向かう方向に供給するように構成されている請求項１に記載の双方向インバータ。
【請求項３】
前記トランスは、前記ハイサイドの補助スイッチング素子に一次巻線が接続されたハイサイドのトランスと、前記ローサイドの補助スイッチング素子に一次巻線が接続されたローサイドのトランスとを有し、前記ハイサイドのトランスと前記ローサイドのトランスとが実質的に磁気結合することなく互いに分離配置されている請求項２に記載の双方向インバータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の双方向インバータと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとが交流系統と蓄電池との間で直列に接続され、
前記双方向インバータと前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間に平滑コンデンサが接続され、
前記第１の双方向インバータ部における前記ハイサイドのメインスイッチング素子と前記ローサイドのメインスイッチング素子との共通接続点が前記交流系統側のハイサイドのチョークコイルに接続され、
前記第２の双方向インバータ部における前記ハイサイドのメインスイッチング素子と前記ローサイドのメインスイッチング素子との共通接続点が前記交流系統側のローサイドのチョークコイルに接続されている蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向インバータ特にＡＲＣＰ（Auxiliary Resonant Commutated Pole；補助共振転流ポール）方式を適用した双方向インバータおよび当該双方向インバータを備えた蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電システムの技術分野において、従来より、深夜に低価格の電力を利用して充電を行う一方、昼間にその充電された電力を放電する方式により、電力会社から購入する電力を削減する使用例が知られている。
【０００３】
図３に従来の一般的な蓄電システムの回路図を示す。図３において、１は交流系統、２は自立出力、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は開閉器、３はノイズフィルタ、Ｃ０は相間コンデンサ、Ｌ１，Ｌ２はチョークコイル、４は双方向インバータ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４は双方向インバータ４を構成するメインスイッチング素子、５は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｃ１は第１の平滑コンデンサ、Ｑ５，Ｑ６は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を構成するメインスイッチング素子、Ｌ３はチョークコイル、Ｃ２は第２の平滑コンデンサ、ＢＴは蓄電池である。
【０００４】
充電動作時においては、開閉器Ｓ１〜Ｓ４をオンにするとともに、開閉器Ｓ５，Ｓ６をオフにし（交流系統１に対して自立出力２とノイズフィルタ３とが並列に接続される）、交流系統１からの交流電圧を双方向インバータ４によって昇圧された直流電圧に変換する。そして、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５によって蓄電池ＢＴが必要とする直流電圧に降圧し、蓄電池ＢＴを充電する。
【０００５】
放電動作時においては、開閉器Ｓ１〜Ｓ４をオンにするとともに、開閉器Ｓ５，Ｓ６をオフにし、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５で蓄電池ＢＴの電圧を昇圧する。そして、双方向インバータ４で直流から降圧された交流に変換して交流系統１と自立出力２へ放電する。
【０００６】
交流系統１が停電したときは、開閉器Ｓ１〜Ｓ４をオフにするとともに、開閉器Ｓ５，Ｓ６をオンにし（交流系統１をノイズフィルタ３と自立出力２から切り離し、自立出力２はノイズフィルタ３に接続する）、放電動作時と同様にして蓄電池ＢＴから自立出力２に交流を出力する。自立出力２には停電時に優先的に使用したい家電製品が接続される。
【０００７】
ところで、蓄電システムは、一般家庭に広く普及させるには価格が高く（特に、蓄電池ＢＴが価格を押し上げている。）、手軽に購入することが難しいのが現状である。
【０００８】
一般市場にあっては、蓄電池容量を犠牲にしても価格を下げたいという要求があり、この要求に応えるには、蓄電池ＢＴの直列数を削減し、価格を下げた製品の開発が必要になってきている。
【０００９】
しかし、蓄電池ＢＴの直列数を削減すると蓄電池電圧が低下し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇降圧比（充電時は降圧比、放電時は昇圧比）が増加するが、これに起因する変換効率の悪化が問題となっている。
【００１０】
効率悪化対策として、高効率・双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに関する論文において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの効率を改善するためのＡＲＣＰ回路が提案されている（非特許文献１参照）。
【００１１】
図４は、図３の蓄電システムにおいて、その双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５に対してＡＲＣＰ回路を追加適用したものを示す。
【００１２】
図４において、６′はＡＲＣＰ回路、６ａ′は転流制御回路、６ｂ′は整流回路、Ｌ４は共振用コイル、Ｑ７，Ｑ８は補助スイッチング素子、Ｔ０は充放電兼用のトランス、Ｄ１，Ｄ２は整流ダイオード、Ｄ３，Ｄ４は逆流防止用のダイオード、Ｃ３，Ｃ４は共振用コンデンサである。なお、図４において、図３で用いたのと同一符号は同一の構成要素を指すものとし、詳しい説明は省略する。
【００１３】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５にはＡＲＣＰ回路６′が追加適用されている。ＡＲＣＰ回路６′は、転流制御回路６ａ′と整流回路６ｂ′を有している。転流制御回路６ａ′は、共振用コイルＬ４、補助スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８、共振用コンデンサＣ３，Ｃ４、充放電兼用のトランスＴ０、逆流防止用のダイオードＤ３，Ｄ４を有している。整流回路６ｂ′は、整流ダイオードＤ１，Ｄ２で構成されている。
【００１４】
ＡＲＣＰ回路６′の機能は次のとおりである。
【００１５】
第２の平滑コンデンサＣ２の両端子間にチョークコイルＬ３とメインスイッチング素子Ｑ６との直列回路が接続され、さらにメインスイッチング素子Ｑ６の両端子間にハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ５の逆並列接続の寄生ダイオードと第１の平滑コンデンサＣ１との直列回路が接続されていて、これは放電モードの場合における昇圧チョッパの機能を形成する。
【００１６】
ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ６のスイッチングによって昇圧チョッパの機能を発揮させるのであるが、そのメインスイッチング素子Ｑ６をターンオンさせるに際して、その前段階で、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ８をオンにすることでローサイドのメインスイッチング素子Ｑ６をソフトスイッチング方式でターンオンさせることができ、変換効率を向上させることができる。
【００１７】
第１の平滑コンデンサＣ１の両端子間にハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ５とローサイドのメインスイッチング素子Ｑ６における逆並列接続の寄生ダイオードとの直列回路が接続され、さらにこの寄生ダイオードの両端子間にチョークコイルＬ３と第２の平滑コンデンサＣ２との直列回路が接続されていて、これは充電モードの場合における降圧チョッパの機能を形成する。
【００１８】
ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ５のスイッチングによって降圧チョッパの機能を発揮させるのであるが、そのメインスイッチング素子Ｑ５をターンオンさせるに際して、その前段階で、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ７をオンにすることでハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ５をソフトスイッチング方式でターンオンさせることができ、変換効率を向上させることができる。
【００１９】
なお、上記した論文に開示された回路において、補助スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８には逆流防止用のダイオードＤ３，Ｄ４が直列に挿入されてはいないが、実際は充放電兼用のトランスＴ０から発生する逆電圧による逆流を防止するため、逆流防止用のダイオードＤ３，Ｄ４は不可欠となっている。
【００２０】
ところで、以上のようにＡＲＣＰ回路を採用しても、蓄電池ＢＴの低価格化を考慮すると、昇降圧比が５倍程度と依然として高いものになり、変換効率のさらなる改善が課題となっている。
【００２１】
そこで、さらなる改良を図るべく、出願人は図５に示すような蓄電システムを提案した（システムの主要部について特許出願済み）。これは、図４における双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５内のＡＲＣＰ回路６′に対して、変形した構成のＡＲＣＰ回路６を代替したものに相当する。なお、図５において、図３、図４で用いたのと同一符号は同一の構成要素を指すものとし、詳しい説明は省略する。
【００２２】
図５においては、図４の場合の転流制御回路６ａ′における充放電兼用のトランスＴ０を充電用のハイサイドのトランスＴ１と放電用のローサイドのトランスＴ２とに分離している。そして、このトランスの分離に応じて、整流回路６ｂでは図４の場合の整流ダイオードＤ１，Ｄ２に対して整流ダイオードＤ５，Ｄ６を追加している。
【００２３】
充電時はハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ７がスイッチングし充電用のハイサイドのトランスＴ１を駆動するが、従来のようにローサイドの補助スイッチング素子Ｑ８で駆動する放電用のローサイドのトランスＴ２の巻線が充電用のハイサイドのトランスＴ１に存在しないので、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ７のスイッチングにより放電用のローサイドのトランスＴ２に電圧が発生することがなく、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ８に対しては図４の場合の逆流防止用のダイオードＤ４は必要ではない。
【００２４】
放電時はローサイドの補助スイッチング素子Ｑ８がスイッチングし放電用のローサイドのトランスＴ２を駆動するが、従来のようにハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ７で駆動する充電用のハイサイドのトランスＴ１の巻線が放電用のローサイドのトランスＴ２に存在しないので、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ８のスイッチングにより充電用のハイサイドのトランスＴ１に電圧が発生することがなく、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ７に対しては図４の場合の逆流防止用のダイオードＤ３は必要ではない。
【００２５】
以上のように逆流防止用のダイオード（Ｄ３，Ｄ４）を挿入する必要がないため、逆流防止ダイオードで損失する電力が無くなり、変換効率を改善することができる。
【００２６】
以上、双方向インバータ４と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５とを備えた蓄電システムについて、その双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５にＡＲＣＰ回路６を追加適用するに至った経緯を簡単に説明した。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】“高効率・双方向絶縁型ＤＣＤＣコンバータ”、[online]、2002年、ポニー電機株式会社、［平成30年11月12日検索］、インターネット<URL:http://pony-e.jp/High_efficiency_bi-directional_insulated_DCDCconverter.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
以下では、ＡＲＣＰ回路６を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５に適用する代わりに双方向インバータ４に対して適用する場合について図６を用いて説明する。図６に示す蓄電システムは、本願発明の課題を明らかにするための構成例であり、従来技術と捉えてはならない。
【００２９】
図６は、図３の蓄電システムを基礎として変換効率の向上を期して検討された蓄電システムを示す回路図である。なお、図６において、図３、図４、図５で用いたのと同一符号は同一の構成要素を指すものとし、詳しい説明は省略する。
【００３０】
図６の蓄電システムは、図３の蓄電システムにおける双方向インバータ４に対してＡＲＣＰ回路を追加適用したものに相当する（繰り返しになるが、ＡＲＣＰ回路を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５に適用することに代えて、双方向インバータ４に対して適用している）。
【００３１】
図６において１つのブロックで示され符号５で指示される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、その内部構成の図示を省略しているが、図３におけるのと同様に、ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、チョークコイルＬ３、第１および第２の平滑コンデンサＣ１，Ｃ２を備えて構成されている。なお、第１の平滑コンデンサＣ１は、説明の都合上、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を示すブロックから外側にはみ出して図示している。
【００３２】
図６において、図３の双方向インバータ４に対応する部分は、２つの双方向インバータ部、すなわち第１の双方向インバータ部４ａと第２の双方向インバータ部４ｂから構成されている。
【００３３】
次に、第１および第２の双方向インバータ部４ａ，４ｂの構成要素を、図５における双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５のＡＲＣＰ回路６（トランス分離方式）の構成要素を参照して説明する。
【００３４】
図３の回路構成で説明したが、双方向インバータ４は、電流が交流系統１の側から蓄電池ＢＴの側に向かう方向で昇圧機能を持ち、逆に、電流が蓄電池ＢＴの側から交流系統１の側に向かう方向で降圧機能を持つ。一方、図５に示すＡＲＣＰ回路６を含む双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、電流が交流系統１の側から蓄電池ＢＴの側に向かう方向で降圧機能を持ち、逆に、電流が蓄電池ＢＴの側から交流系統１の側に向かう方向で昇圧機能を持つ。つまり、双方向インバータ４とＡＲＣＰ回路６を含む双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５とでは、昇降圧の方向性に関して電流の流れ方向が対称的（逆方向）となっている。
【００３５】
このことを勘案すると、図６における第１および第２の双方向インバータ部４ａ，４ｂの構成要素の配列順序は、図５の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の構成要素の配列順序に対して逆方向の関係にあればよいことになる。
【００３６】
図６において、第１の双方向インバータ部４ａにおけるＡＲＣＰ回路６は転流制御回路６ａと整流回路６ｂを有し、第２の双方向インバータ部４ｂにおけるＡＲＣＰ回路７は転流制御回路７ａと整流回路７ｂを有している。
【００３７】
転流制御回路６ａ，７ａは、共振用コイルＬ５，Ｌ６、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１１、充電用のハイサイドのトランスＴ３，Ｔ５の一次巻線、放電用のローサイドのトランスＴ４，Ｔ６の一次巻線、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１２を有している。転流制御回路６ａ，７ａには、図４における逆流防止用のダイオードＤ３，Ｄ４は接続されていない。
【００３８】
第１の双方向インバータ部４ａにおいては、ノイズフィルタ３側のハイサイドのチョークコイルＬ１が図５の蓄電池ＢＴ側に位置するチョークコイルＬ３に対応する。また、第２の双方向インバータ部４ｂにおいては、ノイズフィルタ３側のローサイドのチョークコイルＬ２が図５のチョークコイルＬ３に対応する。
【００３９】
同様に、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３が図５のハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ５に対応し、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４が図５のローサイドのメインスイッチング素子Ｑ６に対応する。共振コイルＬ５，Ｌ６は図５の共振コイルＬ４に対応する。
【００４０】
補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１１は図５の転流制御回路６ａにおけるハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ７に対応し、補助スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１２は図５のローサイドの補助スイッチング素子Ｑ８に対応する。充電用のハイサイドのトランスＴ３，Ｔ５は図５の転流制御回路６ａにおけるハイサイドの充電用のハイサイドのトランスＴ１に対応し、放電用のローサイドのトランスＴ４，Ｔ６は図５のローサイドの放電用のローサイドのトランスＴ２に対応する。ハイサイドの共振用コンデンサＣ５，Ｃ７は図５の共振用コンデンサＣ３に対応し、ローサイドの共振用コンデンサＣ６，Ｃ８は図５の共振用コンデンサＣ４に対応する。
【００４１】
図６において、第１の双方向インバータ部４ａにおける整流回路６ｂは整流ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０から構成され、第２の双方向インバータ部４ｂにおける整流回路６ｂは整流ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４から構成されている。
【００４２】
図６における整流ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０の部分および整流ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４の部分は、図５の整流ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ５，Ｄ６に対応する。
【００４３】
しかし、図６に示す蓄電システムにあっては、その双方向インバータ４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５のように直流電圧どうし間で昇圧変換または降圧変換を行うものではない。双方向インバータ４の交流系統１側または自立出力２側は交流電圧になるので、メインスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のデューティが大きな範囲で変化する。すなわち、デューティ最小（正弦波の最大電圧）からデューティ最大（正弦波のゼロ電圧）まで大きく変化する。
【００４４】
そのため、双方向インバータ４に対して単純にＡＲＣＰ回路を適用するだけであると、動作の態様がハイサイド・ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１０またはＱ１１，Ｑ１２による共振条件から外れてしまう。その結果、所期通りのソフトスイッチングが難しくなり、双方向インバータ４の動作が不安定なものになってしまうという問題があった。
【００４５】
本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、ＡＲＣＰ回路を適用した双方向インバータに関して、動作の安定化を図り、変換効率を改善することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。
【００４７】
本発明による双方向インバータは、
一対の電源ラインを構成するハイサイドラインとローサイドラインとの間に設けられた第１の双方向インバータ部と第２の双方向インバータ部とを備え、
前記第１の双方向インバータ部は、ハイサイドのメインスイッチング素子とローサイドのメインスイッチング素子との直列回路および第１のＡＲＣＰ回路を有し、
前記第２の双方向インバータ部は、ハイサイドのメインスイッチング素子とローサイドのメインスイッチング素子との直列回路および第２のＡＲＣＰ回路を有し、
前記第１および第２のＡＲＣＰ回路はそれぞれ、前記ハイサイドのメインスイッチング素子に対応してハイサイドの補助スイッチング素子と、前記ローサイドのメインスイッチング素子に対応してローサイドの補助スイッチング素子とを含み、
前記ハイサイドの補助スイッチング素子は前記ハイサイドのメインスイッチング素子のターンオン前にオンされ電流を転流させることにより、前記ハイサイドのメインスイッチング素子のソフトスイッチングを実行するとともに、前記ローサイドの補助スイッチング素子は前記ローサイドのメインスイッチング素子のターンオン前にオンされ電流を転流させることにより、前記ローサイドのメインスイッチング素子のソフトスイッチングを実行するように構成され、
前記ハイサイドおよびローサイドの補助スイッチング素子に対するスイッチング制御回路は、前記ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子のデューティが所定限界のデューティ状態に達する前に、前記各補助スイッチング素子の動作を停止させるように構成されていることを特徴とする。
【００４８】
また、本発明による蓄電システムは、
上記構成の双方向インバータと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとが交流系統と蓄電池との間で直列に接続され、
前記双方向インバータと前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間に平滑コンデンサが接続され、
前記第１の双方向インバータ部における前記ハイサイドのメインスイッチング素子と前記ローサイドのメインスイッチング素子との共通接続点が前記交流系統側のハイサイドのチョークコイルに接続され、
前記第２の双方向インバータ部における前記ハイサイドのメインスイッチング素子と前記ローサイドのメインスイッチング素子との共通接続点が前記交流系統側のローサイドのチョークコイルに接続されていることを特徴とする。
【００４９】
本発明の構成によれば、双方向インバータにＡＲＣＰ回路を追加適用している。この場合に、交流の正の半サイクル期間用に第１の双方向インバータ部と第１のＡＲＣＰ回路を備えるとともに、負の半サイクル期間用に第２の双方向インバータ部と第２のＡＲＣＰ回路を備え、第１および第２のいずれの双方向インバータ部においても、それぞれのハイサイドのメインスイッチング素子およびローサイドのメインスイッチング素子に対して、ターンオン前にハイサイドおよびローサイドの各補助スイッチング素子をオンし電流を転流させることにより、ソフトスイッチングを実行し得る。
【００５０】
しかしながら、双方向インバータは、交流系統と直流系統との間に接続されるもので、直流系統どうし間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとは違って、メインスイッチング素子のデューティが大きく変化する。そのため、ＡＲＣＰ回路が追加適用された双方向インバータにおいては、そのメインスイッチング素子のソフトスイッチングの態様が補助スイッチング素子による共振条件から外れて、ソフトスイッチングが不安定になるという問題があった。
【００５１】
しかるに本発明においては、ＡＲＣＰ回路におけるハイサイドおよびローサイドの補助スイッチング素子に対するスイッチング制御において、ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子のデューティが大きく変化して所定限界のデューティ状態に達する前に、各補助スイッチング素子の動作を停止させている。
【００５２】
その結果、第１の双方向インバータ部においても第２の双方向インバータ部においても、そのメインスイッチング素子のソフトスイッチングが安定化し、双方向インバータの変換効率を改善することが可能となる。
【００５３】
上記構成の本発明の双方向インバータには、次のような好ましい態様がある。
【００５４】
前記第１および第２のＡＲＣＰ回路はそれぞれ、転流制御回路と整流回路とを有し、
前記転流制御回路は、前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間に前記ハイサイドの補助スイッチング素子とトランスの一次巻線と前記ローサイドの補助スイッチング素子の直列回路が接続され、前記ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子の共通接続点と前記トランスの一次巻線とが共振用コイルを介して接続され、前記ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子の電流路を構成する両端子間にそれぞれハイサイドおよびローサイドの共振用コンデンサが並列に接続され、
前記整流回路は、前記トランスの二次巻線に誘起される電流を前記ハイサイドラインから前記ローサイドラインに向かう方向に供給するように構成されている、という態様がある。
【００５５】
この場合、メインスイッチング素子のソフトスイッチングの安定化と、双方向インバータの変換効率の改善がより実効性のあるものとなる。
【００５６】
さらに、前記トランスは、前記ハイサイドの補助スイッチング素子に一次巻線が接続されたハイサイドのトランスと、前記ローサイドの補助スイッチング素子に一次巻線が接続されたローサイドのトランスとを有し、前記ハイサイドのトランスと前記ローサイドのトランスとが実質的に磁気結合することなく互いに分離配置されている、という態様がある。
【００５７】
この場合、転流制御回路と整流回路との磁気結合のためのトランスを放電用トランスと充電用トランスとに分離してあるので、ＡＲＣＰ回路でソフトスイッチングのための共振動作をさせるに際し、ローサイドの一次巻線に対する励磁がハイサイドの一次巻線に逆起電力を発生させることがなく、またハイサイドの一次巻線に対する励磁がローサイドの一次巻線に逆起電力を発生させることもない。その結果、ＡＲＣＰ回路のハイサイド部分にもローサイド部分にも従来例のように逆流防止用のダイオードを挿入する必要がなくなり、その逆流防止用のダイオードで消費される電力を節約することが可能となる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、ＡＲＣＰ回路を適用した双方向インバータにおいて、動作の安定化を図り、変換効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例における蓄電システムの構成を示す回路図
【図２】本発明の実施例における蓄電システムのスイッチング制御の説明図
【図３】従来例における蓄電システムの構成を示す回路図
【図４】別の従来例における蓄電システムの構成を示す回路図
【図５】図４に示す従来例を改善した蓄電システムの構成を示す回路図
【図６】ＡＲＣＰ回路を適用した双方向インバータを搭載した蓄電システムの構成例を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、上記構成の本発明の双方向インバータおよび当該双方向インバータを搭載した蓄電システムにつき、その実施の形態を具体的な実施例のレベルで詳しく説明する。
【００６１】
図１に示すように、交流系統（商用電力系統）１と蓄電池ＢＴとの間にあって双方向インバータ４と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５とが直列に接続されている。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の電源ラインであるハイサイドラインＬＨとローサイドラインＬＬとの間に第１の平滑コンデンサＣ１が接続されている。この第１の平滑コンデンサＣ１は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の構成要素の１つであるが、説明の都合上、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５を示すブロックの外側に図示している。
【００６２】
交流系統１に対してハイサイド・ローサイド一対の開閉器Ｓ１，Ｓ２を介してノイズフィルタ３が接続されているとともに、自立出力２に対してハイサイド・ローサイド一対の開閉器Ｓ５，Ｓ６を介してノイズフィルタ３が接続されている。また、交流系統１と自立出力２とはハイサイド・ローサイド一対の開閉器Ｓ３，Ｓ４を介して並列に接続されている。
【００６３】
双方向インバータ４は、前段側の第１の双方向インバータ部４ａと後段側の第２の双方向インバータ部４ｂとから構成されている。
【００６４】
ノイズフィルタ３の出力端子間には相間コンデンサＣ０が接続され、ノイズフィルタ３の出力側のハイサイドラインＬＨにはハイサイドのチョークコイルＬ１を介して双方向インバータ４における第１の双方向インバータ部４ａが接続され、ノイズフィルタ３の出力側のローサイドラインＬＬにはローサイドのチョークコイルＬ２を介して双方向インバータ４における第２の双方向インバータ部４ｂが接続されている。
【００６５】
第１の双方向インバータ部４ａは、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１とローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２との直列回路および第１のＡＲＣＰ回路６から構成されている。メインスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５における第１の平滑コンデンサＣ１を挟んだ電源ラインであるハイサイドラインＬＨとローサイドラインＬＬとの間に接続されている。
【００６６】
第１のＡＲＣＰ回路６は、転流制御回路６ａと整流回路６ｂとから構成されている。
転流制御回路６ａは、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ９とトランス（Ｔ３，Ｔ４）の一次巻線とローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１０の直列回路と、共振用コイルＬ５とハイサイドの共振用コンデンサＣ５とローサイドの共振用コンデンサＣ６とから構成されている。
【００６７】
ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ９とローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１０との間に接続されたトランス（Ｔ３，Ｔ４）は、ハイサイドのトランスＴ３とローサイドのトランスＴ４とに分離されて配置されている。すなわち、ハイサイドのトランスＴ３の一次巻線とローサイドのトランスＴ４の一次巻線とが直列に接続され、その直列回路が補助スイッチング素子Ｑ９と補助スイッチング素子Ｑ１０との間に接続されている。
【００６８】
ハイサイドのトランスＴ３の一次巻線とローサイドのトランスＴ４の一次巻線との共通接続点Ｎ１とハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１とローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２との共通接続点Ｎ２との間に共振用コイルＬ５が接続されている。さらに、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１の電流路を構成する両端子間にハイサイドの共振用コンデンサＣ５が接続され、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２の電流路を構成する両端子間にローサイドの共振用コンデンサＣ６が接続されている。
【００６９】
前述したように、メインスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、共振用コイルＬ５、共振用コンデンサＣ５，Ｃ６の共通接続点Ｎ２が交流系統１側のハイサイドのチョークコイルＬ１に接続されている。
【００７０】
第１のＡＲＣＰ回路６における整流回路６ｂは、４つの整流ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０を有している。整流ダイオードＤ７は、そのアノードがハイサイドのトランスＴ３の二次巻線の一方端に接続され、そのカソードがハイサイドラインＬＨに接続されている。
【００７１】
整流ダイオードＤ８は、そのアノードがハイサイドのトランスＴ３の二次巻線の他方端に接続され、そのカソードがハイサイドラインＬＨに接続されている。ハイサイドのトランスＴ３の二次巻線の中間タップはローサイドラインＬＬに接続されている。
【００７２】
整流ダイオードＤ９は、そのアノードがローサイドのトランスＴ４の二次巻線の一方端に接続され、そのカソードがハイサイドラインＬＨに接続されている。整流ダイオードＤ１０は、そのアノードがハイサイドのトランスＴ５の二次巻線の他方端に接続され、そのカソードがハイサイドラインＬＨに接続されている。ローサイドのトランスＴ４の二次巻線の中間タップはローサイドラインＬＬに接続されている。
【００７３】
以上のようにして、整流回路６ｂは、第１の平滑コンデンサＣ１に対してトランス（Ｔ３，Ｔ４）の二次巻線に誘起される電流をハイサイドラインＬＨからローサイドラインＬＬに向かう一方向で供給するように構成されている。
【００７４】
第２の双方向インバータ部４ｂは、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３とローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４との直列回路および第２のＡＲＣＰ回路７から構成されている。メインスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路は、ハイサイドラインＬＨとローサイドラインＬＬとの間に接続されている。
【００７５】
第２のＡＲＣＰ回路７は転流制御回路７ａと整流回路７ｂとから構成されている。転流制御回路７ａは、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ１１とトランス（Ｔ５，Ｔ６）の一次巻線とローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１２の直列回路と、共振用コイルＬ６とハイサイドの共振用コンデンサＣ７とローサイドの共振用コンデンサＣ８とから構成されている。
【００７６】
ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ１１とローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１２との間に接続されたトランス（Ｔ５，Ｔ６）は、ハイサイドのトランスＴ５とローサイドのトランスＴ６とに分離されて配置されている。すなわち、ハイサイドのトランスＴ５の一次巻線とローサイドのトランスＴ６の一次巻線とが直列に接続され、その直列回路が補助スイッチング素子Ｑ１１と補助スイッチング素子Ｑ１２との間に接続されている。
【００７７】
ハイサイドのトランスＴ５の一次巻線とローサイドのトランスＴ６の一次巻線との共通接続点Ｎ３とハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３とローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４との共通接続点Ｎ４との間に共振用コイルＬ６が接続されている。さらに、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３の電流路を構成する両端子間にハイサイドの共振用コンデンサＣ７が接続され、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４の電流路を構成する両端子間にローサイドの共振用コンデンサＣ８が接続されている。
【００７８】
前述したように、メインスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、共振用コイルＬ６、共振用コンデンサＣ７，Ｃ８の共通接続点Ｎ４が交流系統１側のローサイドのチョークコイルＬ２に接続されている。
【００７９】
第２のＡＲＣＰ回路７における整流回路７ｂは、４つの整流ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４を有している。整流ダイオードＤ１１は、そのアノードがハイサイドのトランスＴ５の二次巻線の一方端に接続され、そのカソードがハイサイドラインＬＨに接続されている。整流ダイオードＤ１２は、そのアノードがハイサイドのトランスＴ５の二次巻線の他方端に接続され、そのカソードがハイサイドラインＬＨに接続されている。ハイサイドのトランスＴ５の二次巻線の中間タップはローサイドラインＬＬに接続されている。
【００８０】
整流ダイオードＤ１３は、そのアノードがローサイドのトランスＴ６の二次巻線の一方端に接続され、そのカソードがハイサイドラインＬＨに接続されている。整流ダイオードＤ１４は、そのアノードがローサイドのトランスＴ６の二次巻線の他方端に接続され、そのカソードがハイサイドラインＬＨに接続されている。ローサイドのトランスＴ６の二次巻線の中間タップはローサイドラインＬＬに接続されている。
【００８１】
以上のようにして、整流回路７ｂは、第１の平滑コンデンサＣ１に対してトランス（Ｔ５，Ｔ６）の二次巻線に誘起される電流をハイサイドラインＬＨからローサイドラインＬＬに向かう一方向で供給するように構成されている。
【００８２】
そして、本発明では、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１１およびローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１２に対するスイッチング制御回路８は、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のデューティが所定限界のデューティ状態に達する前に、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１１の動作を停止させるとともに、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のデューティが所定限界のデューティ状態に達する前に、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１２の動作を停止させるように構成されている。
【００８３】
補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２の動作を停止させるときの所定限界のデューティ状態については、個々の蓄電システムにおける各構成要素の回路定数に応じて定めればよい。
【００８４】
図２は所定限界のデューティについての一例を示す。例えば、デューティ１５パーセントの下限値以下およびデューティ８０パーセントの上限値以上で、補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２の共振条件から外れる場合、スイッチング制御回路８は、入力交流電圧に対するメインのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のデューティを監視し、例えばデューティ１５パーセント以下となる第１および第２の領域reg1，reg2に達する前と、例えばデューティ８０パーセント以上となる第３および第４の領域reg3，reg4に達する前とにおいて、補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２の動作を停止させる。
【００８５】
（１）あるフェーズにおいて、メインスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２がオフ状態にあるとする。これは、転流動作以前の定常状態である。転流前にあっては、転流制御回路６ａ，７ａには電流は流れず、整流回路６ｂ，７ｂにも電流は流れない。この状態で、相間コンデンサＣ０→ハイサイドのチョークコイルＬ１→共通接続点Ｎ２→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１の逆並列接続の寄生ダイオード→ハイサイドラインＬＨ→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドラインＬＬ→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４の逆並列接続の寄生ダイオード→共通接続点Ｎ４→相間コンデンサＣ０の経路に電流が流れる。
【００８６】
（２）次のフェーズにおいて、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１０とハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ１１がターンオンする。その結果、転流によって、共通接続点Ｎ２→共振用コイルＬ５→ローサイドのトランスＴ４の一次巻線→ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１０の経路からハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ１１→ハイサイドのトランスＴ５の一次巻線→共振用コイルＬ６→共通接続点Ｎ４の経路が形成される。ローサイドのトランスＴ４の二次巻線に誘起された電圧により、整流ダイオードＤ９，Ｄ１０からハイサイドラインＬＨを介して、また、ハイサイドのトランスＴ５の二次巻線に誘起された電圧により、整流ダイオードＤ１１，Ｄ１２からハイサイドラインＬＨを介して、それぞれ第１の平滑コンデンサＣ１に充電が行われる（整流回路６ｂ，７ｂによる充電）。
【００８７】
（３）次のフェーズにおいて、さらに転流によって、ローサイドの共振用コンデンサＣ６およびハイサイドの共振用コンデンサＣ７が活性化され、共振動作が生じる。整流回路６ｂ，７ｂによる第１の平滑コンデンサＣ１への充電は継続される。
【００８８】
（４）次のフェーズにおいて、ローサイドの共振用コンデンサＣ６の両端電圧が０レベルになると、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２がターンオンする。また、ハイサイドの共振用コンデンサＣ７の両端電圧が０レベルになると、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３がターンオンする。このメインスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のターンオンは、高周波共振現象によるソフトスイッチング（ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ））を利用するものであり、スイッチングロスが軽減されている。
【００８９】
ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２がターンオンした時点から共振用コイルＬ５に流れる電流が徐々に減少し、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２を中心とする電流へと遷移する。同様に、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３がターンオンした時点から共振用コイルＬ６に流れる電流が徐々に減少し、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３を中心とする電流へと遷移する。整流回路６ｂ，７ｂによる第１の平滑コンデンサＣ１への充電は継続される。
【００９０】
（５）次のフェーズにおいて、共振用コイルＬ５の電流が無くなり、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１０がターンオフするとともに、共振用コイルＬ６の電流が無くなり、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ１１がターンオフする。この補助スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１のターンオフはソフトスイッチング（ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ））を利用するものであり、スイッチングロスが軽減されている。この定常状態では、電流は、相間コンデンサＣ０→ハイサイドのチョークコイルＬ１→共通接続点Ｎ２→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２→ローサイドラインＬＬ→第１の平滑コンデンサＣ１→ハイサイドラインＬＨ→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３→共通接続点Ｎ４→ローサイドのチョークコイルＬ２→相間コンデンサＣ０の経路のみを流れることになる。したがって、ハイサイドのチョークコイルＬ１、ローサイドのチョークコイルＬ２がエネルギーを蓄積する。ローサイドのトランスＴ４の一次巻線、ハイサイドのトランスＴ５の一次巻線には電流が流れないので、整流回路６ｂ，７ｂでは電流は流れない。
【００９１】
（６）次のフェーズにおいて、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２およびハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３がターンオフされる。その瞬間から電流が共振用コンデンサＣ６，Ｃ７へ転流し、共振用コンデンサＣ６，Ｃ７へ充電が行われる。メインスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の両端電圧がゆっくり上昇するのに対し、電流は素早く共振用コンデンサＣ６，Ｃ７へ転移するため、スイッチングロスはほとんど生じない。
【００９２】
（７）次のフェーズにおいて、メインスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２がオフ状態にあって、ハイサイドのチョークコイルＬ１およびローサイドのチョークコイルＬ２がエネルギーを蓄積し、相間コンデンサＣ０→ローサイドのチョークコイルＬ２→共通接続点Ｎ４→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ３の逆並列接続の寄生ダイオード→ハイサイドラインＬＨ→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドラインＬＬ→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ２の逆並列接続の寄生ダイオード→共通接続点Ｎ２→ハイサイドのチョークコイルＬ１→相間コンデンサＣ０の経路で電流が流れる。これは、転流動作以前の定常状態である。転流前にあっては、転流制御回路６ａ，７ａには電流は流れず、整流回路６ｂ，７ｂにも電流は流れない。
【００９３】
（８）次のフェーズにおいて、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１２とハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ９がターンオンする。その結果、転流によって、共通接続点Ｎ４→共振用コイルＬ６→ローサイドのトランスＴ６の一次巻線→ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１２の経路からハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ９→ハイサイドのトランスＴ３の一次巻線→共振用コイルＬ５→共通接続点Ｎ２の経路が形成される。ローサイドのトランスＴ６の二次巻線に誘起された電圧により、整流ダイオードＤ１３，Ｄ１４からハイサイドラインＬＨを介して、また、ハイサイドのトランスＴ３の二次巻線に誘起された電圧により、整流ダイオードＤ７，Ｄ８からハイサイドラインＬＨを介して、それぞれ第１の平滑コンデンサＣ１に充電が行われる（整流回路６ｂ，７ｂによる充電）。
【００９４】
（９）次のフェーズにおいて、さらに転流によって、ローサイドの共振用コンデンサＣ８およびハイサイドの共振用コンデンサＣ５が活性化され、共振動作が生じる。整流回路６ｂ，７ｂによる第１の平滑コンデンサＣ１への充電は継続される。
【００９５】
（１０）次のフェーズにおいて、ローサイドの共振用コンデンサＣ８の両端電圧が０レベルになると、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４がターンオンする。また、ハイサイドの共振用コンデンサＣ５の両端電圧が０レベルになると、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１がターンオンする。このメインスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１のターンオンは、高周波共振現象によるソフトスイッチング（ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ））を利用するものであり、スイッチングロスが軽減されている。
【００９６】
ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４がターンオンした時点から共振用コイルＬ６に流れる電流が徐々に減少し、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４を中心とする電流へと遷移する。同様に、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１がターンオンした時点から共振用コイルＬ５に流れる電流が徐々に減少し、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１を中心とする電流へと遷移する。整流回路６ｂ，７ｂによる第１の平滑コンデンサＣ１への充電は継続される。
【００９７】
（１１）次のフェーズにおいて、共振用コイルＬ６の電流が無くなり、ローサイドの補助スイッチング素子Ｑ１２がターンオフするとともに、共振用コイルＬ５の電流が無くなり、ハイサイドの補助スイッチング素子Ｑ９がターンオフする。この補助スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ９のターンオフはソフトスイッチング（ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ））を利用するものであり、スイッチングロスが軽減されている。この定常状態では、電流は、相間コンデンサＣ０→ローサイドのチョークコイルＬ２→共通接続点Ｎ４→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４→ローサイドラインＬＬ→第１の平滑コンデンサＣ１→ハイサイドラインＬＨ→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１→共通接続点Ｎ２→ハイサイドのチョークコイルＬ１→相間コンデンサＣ０の経路のみを流れることになる。したがって、ローサイドのチョークコイルＬ２、ハイサイドのチョークコイルＬ１がエネルギーを蓄積する。ローサイドのトランスＴ６の一次巻線、ハイサイドのトランスＴ３の一次巻線には電流が流れないので、整流回路６ｂ，７ｂでは電流は流れない。
【００９８】
（１２）次のフェーズにおいて、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ４およびハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ１がターンオフされる。その瞬間から電流が共振用コンデンサＣ８，Ｃ５へ転流し、共振用コンデンサＣ８，Ｃ５へ充電が行われる。メインスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１の両端電圧がゆっくり上昇するのに対し、電流は素早く共振用コンデンサＣ８，Ｃ５へ転移するため、スイッチングロスはほとんど生じない。
【００９９】
上記のように構成され、動作する実施例の蓄電システムにおいて、スイッチング制御回路８は、入力交流電圧に対するメインのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のデューティを監視し、デューティ１５パーセント以下（一例）となる第１および第２の領域reg1，reg2に達する前と、デューティ８０パーセント以上（一例）となる第３および第４の領域reg3，reg4に達する前とにおいて、補助スイッチング素子Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２の動作を停止させる。その結果、第１の双方向インバータ部４ａにおいても第２の双方向インバータ部４ｂにおいても、そのメインスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２あるいはＱ３，Ｑ４のソフトスイッチング動作の安定化を図り、変換効率を改善することができる。その結果、蓄電システムの充放電動作を高効率化することができる。
【０１００】
なお、上記の実施例においては、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５の具体的構成については特に言及していないが、図３のようにＡＲＣＰ回路を持たない回路構成でもよいし、あるいは図４のように充放電兼用のトランスを備えたＡＲＣＰ回路を具備する回路構成や、図５のように充電用のハイサイドのトランスと放電用のローサイドのトランスとに分離した回路構成としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、ＡＲＣＰ回路を適用した双方向インバータに関して、変換効率を改善させる技術として有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  交流系統
４  双方向インバータ
４ａ  第１の双方向インバータ部
４ｂ  第２の双方向インバータ部
５  双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
６  第１のＡＲＣＰ回路
７  第２のＡＲＣＰ回路
６ａ，７ａ  転流制御回路
６ｂ，７ｂ  整流回路
８  スイッチング制御回路
ＢＴ  蓄電池
Ｃ２  平滑コンデンサ（第２の平滑コンデンサ）
Ｃ５，Ｃ７  ハイサイドの共振用コンデンサ
Ｃ６，Ｃ８  ローサイドの共振用コンデンサ
Ｌ５，Ｌ６  共振用コイル
Ｌ１  ハイサイドのチョークコイル
Ｌ２  ローサイドのチョークコイル
ＬＨ  ハイサイドライン
ＬＬ  ローサイドライン
Ｎ２，Ｎ４  共通接続点
Ｑ１，Ｑ３  ハイサイドのメインスイッチング素子
Ｑ２，Ｑ４  ローサイドのメインスイッチング素子
Ｑ９，Ｑ１１  ハイサイドの補助スイッチング素子
Ｑ１０，Ｑ１２  ローサイドの補助スイッチング素子
Ｔ３，Ｔ５  ハイサイドのトランス
Ｔ４，Ｔ６  ローサイドのトランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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