(57)【要約】【課題】サイリスタの誤点弧を防止することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、サイリスタを含む整流部と、整流部の後段に設けられるコンデンサと、サイリスタの点弧を制御する制御部と、を備え、制御部は、交流電力の電圧がゼロであるゼロクロス点に到達したときから、交流電力の所定周波数に応じて定められた所定時間後に、サイリスタの点弧を行うことで、コンデンサに電力を供給させるとともに、サイリスタの点弧を行う度に所定時間を短く設定し、交流電力の周波数が、所定周波数から変動した場合、所定周波数に応じて定められた所定時間後にサイリスタの点弧を行わないように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
サイリスタを含む整流部と、
前記整流部の後段に設けられるコンデンサと、
前記サイリスタの点弧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流電力の電圧がゼロであるゼロクロス点に到達したときから、前記交流電力の所定周波数に応じて定められた所定時間後に、前記サイリスタの点弧を行うことで、前記コンデンサに電力を供給させるとともに、前記サイリスタの点弧を行う度に前記所定時間を短く設定し、
前記交流電力の周波数が、前記所定周波数から変動した場合、前記所定周波数に応じて定められた所定時間後に前記サイリスタの点弧を行わないように制御する、
電力変換装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ゼロクロス点に到達したときから、前記所定時間経過するまでの間に、前記交流電力の電圧波形を検出することで、前記交流電力の周波数が、前記所定周波数から変動したか否かについて判定する、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記所定周波数に応じて、前記交流電力の１周期内における、所定タイミング毎の複数の電圧値の電圧範囲をそれぞれ設定し、
前記交流電力の電圧値が、当該電圧値に対応するタイミングで設定された前記電圧範囲から外れた場合、前記交流電力の周波数が、前記所定周波数から変動したと判定する、
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記交流電力の周波数が、前記所定周波数から変動した場合、所定周期の間、前記サイリスタの点弧を行わない、
請求項１〜３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記交流電力の電圧値を検出する電圧検出部を備え、
前記制御部は、前記交流電力の電圧値に基づいて前記所定周波数を特定する、
請求項１〜４の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換装置は、車載された電池を充電するための車載充電器であり、
前記コンデンサを有する力率改善部と、
前記力率改善部の後段に設けられるＤＣ／ＤＣ変換部と、
を備え、
前記制御部は、前記コンデンサの電圧が所定電圧に到達した場合、前記力率改善部および前記ＤＣ／ＤＣ変換部を動作させて前記電池を充電する、
請求項１〜５の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記整流部は、前記サイリスタと、ダイオードとで構成される整流回路である、
請求項１〜６の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記整流部は、前記サイリスタと、スイッチング素子とで構成される整流回路である、
請求項１〜６の何れか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電器等に用いられるような、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置では、サイリスタを利用して、電圧平滑用のコンデンサのプリチャージが行われる。例えば、特許文献１には、整流素子としてサイリスタが用いられており、交流電力の電圧と、コンデンサにチャージされた電圧との差分値に応じてサイリスタの点弧を行う構成が開示されている。
【０００３】
ところで、サイリスタの点弧開始時における交流電力の電圧値が、想定した電圧値からずれる不具合（以下、「誤点弧」という）が発生すると、上記差分値が大きい場合、過剰な突入電流が発生し、電力変換装置の回路等に影響を与えるおそれがある。そこで、例えば特許文献２には、入力電圧にパルス状の電圧の落ち込みや、瞬時の電圧低下を検出することにより、上記の誤点弧を防止する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３３７０３２号公報
【特許文献２】特開平８−２７５５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、交流電力の周波数が変動した場合、交流電力の電圧値が、サイリスタの点弧を行うタイミングでの変動前と変動後とで乖離するので、上記の誤点弧が発生しやすくなるおそれがあった。特許文献２に記載の構成では、交流電力の周波数の変動について考慮されていないので、サイリスタの誤点弧を防止する構成として一定の限界があった。
【０００６】
本開示の目的は、サイリスタの誤点弧を防止することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る電力変換装置は、
交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
サイリスタを含む整流部と、
前記整流部の後段に設けられるコンデンサと、
前記サイリスタの点弧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流電力の電圧がゼロであるゼロクロス点に到達したときから、前記交流電力の所定周波数に応じて定められた所定時間後に、前記サイリスタの点弧を行うことで、前記コンデンサに電力を供給させるとともに、前記サイリスタの点弧を行う度に前記所定時間を短く設定し、
前記交流電力の周波数が、前記所定周波数から変動した場合、前記所定周波数に応じて定められた所定時間後に前記サイリスタの点弧を行わないように制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、サイリスタの誤点弧を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施の形態に係る電力変換装置を示す図である。
【図２】サイリスタの点弧の制御を説明するためのタイムチャートである。
【図３】サイリスタの点弧タイミングがずれる例を説明するためのタイムチャートである。
【図４Ａ】所定タイミング毎に設定された電圧範囲を説明するための図である。
【図４Ｂ】交流電力の周波数変動の判定の一例を説明するための図である。
【図５】電力変換装置におけるサイリスタの点弧制御の動作例を示すフローチャートである。
【図６】突発的な電圧変動が生じたときの交流電力の電圧波形を示す図である。
【図７】変形例に係る電力変換装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る電力変換装置１００を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、電力変換装置１００は、外部交流電源１０に接続され、外部交流電源１０から供給される交流電力を直流電力に電力変換してバッテリー２０を充電する充電器である。バッテリー２０は、例えば、電気自動車やハイブリッドカー等の車両に搭載された電池である。
【００１２】
電力変換装置１００は、整流部１１０と、電圧検出部１２０と、力率改善部１３０と、ＤＣ／ＤＣ変換部１４０と、制御部１５０とを備える。
【００１３】
整流部１１０は、第１サイリスタ１１１と、第２サイリスタ１１２と、第１ダイオード１１３と、第２ダイオード１１４とで構成されたブリッジ回路を有している。
【００１４】
第１サイリスタ１１１のアノードは、外部交流電源１０の正極に接続されており、第１サイリスタ１１１のカソードは、力率改善部１３０の入力配線１３０Ａに接続されている。また、第１サイリスタ１１１のゲートは、制御部１５０に接続されている。
【００１５】
第２サイリスタ１１２のアノードは、力率改善部１３０のグランド配線１３０Ｂに接続されており、第２サイリスタ１１２のカソードは、外部交流電源１０の正極に接続されている。第２サイリスタ１１２のゲートは、制御部１５０に接続されている。
【００１６】
第１ダイオード１１３のアノードは、外部交流電源１０の負極に接続されており、第１ダイオード１１３のカソードは、力率改善部１３０の入力配線１３０Ａに接続されている。
【００１７】
第２ダイオード１１４のアノードは、力率改善部１３０のグランド配線１３０Ｂに接続されており、第２ダイオード１１４のカソードは、外部交流電源１０の負極に接続されている。
【００１８】
制御部１５０は、第１サイリスタ１１１および第２サイリスタ１１２の点弧を制御する。具体的には、制御部１５０は、第１サイリスタ１１１および第２サイリスタ１１２の各ゲートに電圧を印加することにより、第１サイリスタ１１１および第２サイリスタ１１２の導通状態を調整する。整流部１１０は、第１サイリスタ１１１および第２サイリスタ１１２の点弧が行われることにより、外部交流電源１０から出力された交流電力を全波整流して直流電力に変換し、力率改善部１３０に出力する。整流部１１０の制御については後述する。
【００１９】
電圧検出部１２０は、整流部１１０に入力される交流電力の電圧値を検出する電圧センサであり、整流部１１０の前段に設けられている。
【００２０】
力率改善部１３０は、整流部１１０から入力された直流電力の力率を改善する力率改善回路である。力率改善部１３０は、コイル１３１と、スイッチング素子１３２と、ダイオード１３３と、コンデンサ１３４とを有する。
【００２１】
コイル１３１は、入力配線１３０Ａに設けられている。コイル１３１の一端は、整流部１１０の第１サイリスタ１１１のカソード側の出力端子に接続されており、コイル１３１の他端は、ダイオード１３３のアノードに接続されている。
【００２２】
スイッチング素子１３２は、電界効果トランジスタであり、入力配線１３０Ａとグランド配線１３０Ｂとの間に設けられている。具体的には、スイッチング素子１３２のドレインは、入力配線１３０Ａにおけるコイル１３１の他端、および、ダイオード１３３のアノードに接続されており、スイッチング素子１３２のソースは、力率改善部１３０のグランド配線１３０Ｂに接続されている。スイッチング素子１３２のゲートは、制御部１５０に接続されている。
【００２３】
ダイオード１３３は、入力配線１３０Ａに設けられている。ダイオード１３３のアノードは、コイル１３１の他端に接続されており、ダイオード１３３のカソードは、ＤＣ／ＤＣ変換部１４０に接続されている。
【００２４】
コンデンサ１３４は、ダイオード１３３の後段に設けられている。具体的には、コンデンサ１３４の一端は、ダイオード１３３のカソードに接続されており、コンデンサ１３４の他端は、力率改善部１３０のグランドに接続されている。これにより、コンデンサ１３４には、力率改善部１３０の出力に応じた電荷がチャージされ、力率改善部１３０が出力する直流電力が平滑化される。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣ変換部１４０は、力率改善部１３０が出力した直流電力を、バッテリー２０に充電可能な直流電力に変換する回路であり、力率改善部１３０の後段に接続されている。制御部１５０は、ＤＣ／ＤＣ変換部１４０に搭載された図示しないスイッチング素子を制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換部１４０によって変換された直流電力が、バッテリー２０に出力されて、バッテリー２０が充電される。
【００２６】
制御部１５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。制御部１５０は、予め設定されたプログラムに基づいて、力率改善部１３０およびＤＣ／ＤＣ変換部１４０の制御の他、第１サイリスタ１１１および第２サイリスタ１１２の点弧を制御するように構成されている。なお、以下の説明では、第１サイリスタ１１１および第２サイリスタ１１２を特に区別しない場合、単に「サイリスタ」とする。
【００２７】
制御部１５０は、サイリスタの点弧を制御することで、整流部１１０から出力される直流電力の量を制御する。具体的には、制御部１５０は、コンデンサ１３４に電圧をプリチャージする際、コンデンサ１３４の電圧値に応じて、当該電圧値が段階的に上昇するように、サイリスタの点弧タイミングを調整する。
【００２８】
以下にこの理由について説明する。
電力変換装置１００の力率改善部１３０を正常に動作させるため、コンデンサ１３４の電圧値を所望の電圧値にプリチャージする必要がある。しかしながら、コンデンサ１３４が十分にチャージされていない場合、コンデンサ１３４の電圧値と、交流電力の電圧値との差分が過剰となる。その結果、当該差分に起因して、突入電流が過剰になり、周辺回路に影響を及ぼす可能性がある。
【００２９】
そのため、制御部１５０により、コンデンサ１３４の電圧値が段階的に上昇するように、サイリスタの点弧タイミングが調整される。
【００３０】
より詳細には、制御部１５０は、外部交流電源１０から出力される交流電力の電圧値がゼロであるゼロクロス点に到達したときから、所定時間後に、第１サイリスタ１１１および第２サイリスタ１１２の何れかの点弧を一定期間行う。第１サイリスタ１１１の点弧は、交流電力の電圧値が正の値であるときに行われる。第２サイリスタ１１２の点弧は、交流電力の電圧値が負の値であるときに行われる。
【００３１】
所定時間は、所定周波数に応じて定められた時間であり、例えば所定周波数の半周期未満に相当する時間である。所定周波数は、交流電力の周波数であり、例えば制御部１５０が電圧検出部１２０により検出された交流電力の電圧値に基づいて特定した周波数である。
【００３２】
そして、制御部１５０は、第１サイリスタ１１１および第２サイリスタ１１２の何れかの点弧を行う度に所定時間を短く設定する。図２を参照しつつ、サイリスタの点弧の制御を詳細に説明する。
【００３３】
図２に示すように、交流電力の出力が開始され、ゼロクロス点となる時刻Ｔ１から所定時間（１回目の点弧の所定時間）経過後の時刻ＴＴ１にて、サイリスタの点弧が開始される。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの交流電力の電圧値は正の値であるため、時刻ＴＴ１では、第１サイリスタ１１１の点弧がされる。このときのコンデンサ１３４の電圧値はゼロとする。なお、時刻Ｔ２は、時刻Ｔ１から、交流電力の半周期相当の時間が経過したときの時刻である。
【００３４】
１回目の点弧の所定時間は、交流電力の位相の角度が０°（時刻Ｔ１に対応する点に相当）から１８０°（時刻Ｔ２に対応する点）よりもやや小さい角度（時刻ＴＴ１）までの角度に相当する時間である。１回目の点弧の所定時間は、当該所定時間経過時の交流電力の電圧値相当の電圧値に起因して発生する突入電流が周辺回路に影響を及ぼさない程度の値になるような時間であり、実験等により適宜設定される。
【００３５】
１回目の点弧が開始されると、１回目の点弧の開始時の交流電力の電圧値と、コンデンサ１３４の電圧値との差分に基づく電流（以下、「プリチャージ電流」という）が流れることにより、コンデンサ１３４に当該プリチャージ電流に相当する電荷がチャージされる。これにより、コンデンサ１３４の電圧値が当該電荷に対応する電圧値まで上昇する。時刻ＴＴ１から時刻Ｔ２までの間、交流電力の電圧は低下し、これ以上コンデンサ１３４の電圧値が上昇しないので、第１サイリスタ１１１は自動的に停止し、プリチャージ電流も停止する。
【００３６】
なお、第１サイリスタ１１１のゲートには、制御部１５０により、一定期間（時刻ＴＴ１から時刻Ｔ２をやや過ぎた時刻までの期間）電圧がかけられる（図２における第１サイリスタのゲート電圧参照）。
【００３７】
交流電力が時刻Ｔ２でゼロクロス点に到達した後、時刻Ｔ２から所定時間（２回目の点弧の所定時間）経過後の時刻ＴＴ２にて、サイリスタの点弧が開始される。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの交流電力の電圧値は負の値であるため、時刻ＴＴ２では、第２サイリスタ１１２の点弧がなされる。なお、時刻Ｔ３は、時刻Ｔ２から、交流電力の半周期相当の時間が経過したときの時刻である。
【００３８】
２回目の点弧の所定時間は、１回目の所定時間よりも短い時間である。２回目の所定時間は、当該所定時間経過時の交流電力の電圧値と、コンデンサ１３４の電圧値との差分値相当の電圧値に起因して発生する突入電流が周辺回路に影響を及ぼさない程度の値になるような時間であり、実験等により適宜設定される。
【００３９】
２回目の点弧が開始されると、２回目の点弧の開始時の交流電力の電圧値と、コンデンサ１３４の電圧値との差分に基づくプリチャージ電流が流れることにより、コンデンサ１３４に当該プリチャージ電流に相当する電荷がチャージされる。これにより、コンデンサ１３４の電圧値が当該電荷に対応する電圧値まで上昇する。時刻ＴＴ２から時刻Ｔ３までの間、交流電力の電圧は低下し、これ以上コンデンサ１３４の電圧値が上昇しないので、第２サイリスタ１１２は自動的に停止し、プリチャージ電流も停止する。
【００４０】
このようにして、サイリスタの点弧が繰り返し行われていくことにより、徐々にコンデンサ１３４の電圧値が上昇していく。そして、ｎ回目（ｎは任意の自然数）の点弧において、ゼロクロス点の時刻Ｔｎから所定時間経過時の時刻ＴＴｎで点弧が行われることによって、コンデンサ１３４の電圧値が所望の値に到達する。
【００４１】
その後は、第１サイリスタ１１１のゲートおよび第２サイリスタ１１２のゲートに常時電圧が印加された状態となり、力率改善部１３０およびＤＣ／ＤＣ変換部１４０の動作が開始される。
【００４２】
また、制御部１５０は、交流電力の周波数が、所定周波数から変動した場合、ゼロクロス点に到達したときから所定時間後にサイリスタの点弧を行わないように制御する。
【００４３】
図３に示すように、外部交流電源１０から出力される交流電力の周波数が変動する場合がある。図３における実線は、２周期目の交流電力の周波数（時刻Ｔ３以降）が１周期目の交流電力の周波数（時刻Ｔ１〜Ｔ３）よりも小さくなった例を示している。図３における破線は、２周期目の交流電力の周波数が１周期目の交流電力の周波数から変動しなかった例を示している。
【００４４】
例えば、交流電力の周波数が、１周期目の交流電力の周波数よりも２周期目の交流電力の周波数の方が小さくなるように変動した場合、１周期目の点弧（１回目の点弧および２回目の点弧）における所定時間に応じて設定された３回目の点弧の所定時間に基づいて、３回目の点弧が行われる。つまり、２周期目の交流電力のゼロクロス点である時刻Ｔ３から、３回目の点弧の所定時間経過時の時刻ＴＴ３で、第１サイリスタ１１１の点弧が開始される。
【００４５】
そのため、交流電力の周波数の変動が生じると、交流電力の周波数が変動しない場合（破線参照）の点弧開始時の時刻ＴＴ３の電圧値と、交流電力の周波数が変動した場合（実線参照）の時刻ＴＴ３の電圧値とで差分値Ｄが大きくなってしまう不具合（以下、「誤点弧」という）が発生する。誤点弧に起因して、上記の差分値Ｄが大きくなると、コンデンサ１３４の電圧値と、点弧開始時の交流電力の電圧値との差分値が過剰になり、ひいては突入電流が過剰になってしまうおそれがある。
【００４６】
しかし、本実施の形態では、交流電力の周波数が、所定周波数から変動した場合、制御部１５０が所定時間後にサイリスタの点弧を行わないように制御するので、時刻ＴＴ３において、サイリスタの点弧が行われない。その結果、交流電力の周波数の変動に起因して突入電流が発生することを防止することができる。なお、図３では、３回目の点弧に関する交流電力の電圧値が正であるので、時刻ＴＴ３において第１サイリスタ１１１の点弧が行われない例を示している。
【００４７】
具体的には、制御部１５０は、ゼロクロス点に到達したときから、所定時間経過するまでの間に、交流電力の電圧波形を検出することで、交流電力の周波数が所定周波数から変動したか否かについて判定する。
【００４８】
より詳細には、制御部１５０は、所定周波数に応じて、交流電力の１周期内における、所定タイミング毎の複数の電圧値の電圧範囲をそれぞれ設定する。当該各電圧値は、例えば、交流電力の現時点よりも前の周期内の電圧値であり、図示しない記憶部に記憶されている。所定タイミングは、交流電力の周波数に応じて決定されるタイミングであり、例えば１ｍ秒である。
【００４９】
例えば、図３における時刻Ｔ３以降の電圧波形の電圧値の比較対象は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの１周期分の電圧波形となる。時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの電圧波形の電圧値は、所定タイミング毎に電圧検出部１２０により検出され、所定タイミング毎に記憶部等に記憶される。なお、比較対象となる電圧波形は、時刻Ｔ１よりさらに前の、１周期分の電圧波形でも良い。
【００５０】
そして、制御部１５０は、各タイミングに対応する電圧値を記憶部から読み出して、当該電圧値における電圧範囲を設定する。
【００５１】
具体的には、図４Ａに示すように、制御部１５０は、所定時間の間、所定タイミング毎に、交流電力の各電圧値の電圧範囲を設定する。図４Ａでは、時刻ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，ｍ５，ｍ６，ｍ７，ｍ８，ｍ９，ｍ１０までの各タイミングにおいて、電圧範囲ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４，ｖ５，ｖ６，ｖ７，ｖ８，ｖ９，ｖ１０が設定されている例を示している。
【００５２】
制御部１５０は、交流電力の電圧値が、当該電圧値に対応するタイミングで設定された電圧範囲から外れていない場合、交流電力の周波数が所定周波数から変動していないと判定する。制御部１５０は、交流電力の電圧値が、当該電圧値に対応するタイミングで設定された電圧範囲から外れた場合、交流電力の周波数が所定周波数から変動したと判定する。
【００５３】
例えば、図４Ｂに示す例では、時刻ｍ１における交流電力の電圧（実線参照）が、その前の周期の交流電力の電圧（破線参照）で設定された電圧範囲ｖ１の範囲内であるので、時刻ｍ１では、制御部１５０は、交流電力の周波数が所定周波数から変動していないと判定する。
【００５４】
それに対し、例えば時刻ｍ３における交流電力の電圧が、その前の周期の交流電力の電圧で設定された電圧範囲ｖ３の範囲外であるので、時刻ｍ３では、制御部１５０は、交流電力の周波数が所定周波数から変動したと判定する。
【００５５】
制御部１５０は、交流電力の周波数が、所定周波数から変動した場合、所定周期（例えば、３周期）の間、サイリスタの点弧の制御を行わない。そして、制御部１５０は、所定周期後、サイリスタの点弧の制御を再開する。
【００５６】
このようにすることで、交流電力の周波数が変動したような場合、所定周期が経過することにより、交流電力の周波数が正常に戻るのを待った上で、サイリスタの点弧の制御を再開させることができる。
【００５７】
なお、この所定周期は、交流電力の周波数の変動量に応じて、変動させても良い。例えば、交流電力の周波数の変動量が大きいほど、所定周期が長くなるようにしても良い。これにより、交流電力の周波数が正常に戻るための時間を多く確保することができる。
【００５８】
また、サイリスタの点弧の制御が再開される際、コンデンサ１３４の電圧値が放電等に起因して変動する可能性がある。そのため、制御部１５０は、コンデンサ１３４の電圧値に応じた、上述の所定時間に設定した上で、サイリスタの点弧の制御を再開するようにしても良い。
【００５９】
これにより、サイリスタの点弧の再開後に、コンデンサ１３４の電圧値の変動を考慮したサイリスタの点弧の制御を行うことができる。なお、コンデンサ１３４の電圧値は、図示しない電圧検出部により検出すれば良い。
【００６０】
なお、図４Ａ等においては、各時刻における電圧範囲はすべて同じ範囲に設定されているが、時刻によって異なる範囲に設定されていても良い。例えば、サイリスタの点弧を開始する時刻に近づくほど、範囲が狭くなるように、電圧範囲を設定すれば、誤点弧のときに過剰な電流が流れることを防止でき、サイリスタの点弧の制御の精度を向上させることができる。
【００６１】
以上のように構成された電力変換装置１００におけるサイリスタの点弧制御の動作例について説明する。図５は、電力変換装置１００におけるサイリスタの点弧制御の動作例を示すフローチャートである。図５における処理は、例えば、（１）電力変換装置１００に外部交流電源１０における交流電力の入力が開始された後、（２）サイリスタの点弧が開始された後、（３）後述する点弧停止カウンタが設定された後、に実行される。また、図５における処理は、コンデンサ１３４の電圧値が所望の値に到達するまで繰り返し行われる。
【００６２】
図５に示すように、制御部１５０は、交流電力の電圧がゼロクロス点に到達したか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。判定の結果、交流電力の電圧がゼロクロス点に到達していない場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、ステップＳ１０１の処理が繰り返される。
【００６３】
一方、交流電力の電圧がゼロクロス点に到達した場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、制御部１５０は、点弧停止カウンタが０であるか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。点弧停止カウンタは、後述するステップＳ１１２でサイリスタの点弧が行われなかった際に、所定周期に応じて設定される。
【００６４】
判定の結果、点弧停止カウンタが０ではない場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、制御部１５０は、点弧停止カウンタをデクリメントする（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の後、本制御は終了する。
【００６５】
一方、点弧停止カウンタが０である場合（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、制御部１５０は、１つ前の周期における交流電力の電圧値を、図示しない記憶部等に記憶させる（ステップＳ１０４）。
【００６６】
次に、制御部１５０は、点弧回数に応じた所定時間を設定する（ステップＳ１０５）。制御部１５０は、現時刻における交流電力の予測電圧値を算出する（ステップＳ１０６）。そして、制御部１５０は、予測電圧値の上限値および下限値を算出する（ステップＳ１０７）。さらに、制御部１５０は、現時刻における交流電力の電圧の実測値を取得する（ステップＳ１０８）。
【００６７】
次に、制御部１５０は、実測値が上限値と下限値の範囲内であるか否かについて判定する（ステップＳ１０９）。判定の結果、実測値が上限値と下限値の範囲内である場合（ステップＳ１０９、ＹＥＳ）、制御部１５０は、ステップＳ１０１におけるゼロクロス点に到達した時刻から所定時間が経過したか否かについて判定する（ステップＳ１１０）。
【００６８】
判定の結果、所定時間が経過していない場合（ステップＳ１１０、ＮＯ）、処理はステップＳ１０６に戻る。一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ１１０、ＹＥＳ）、制御部１５０は、サイリスタの点弧を開始する（ステップＳ１１１）。
【００６９】
ステップＳ１０９の判定に戻り、実測値が上限値と下限値の範囲内ではない場合（ステップＳ１０９、ＮＯ）、制御部１５０は、サイリスタの点弧を行わず、点弧停止カウンタを所定の値（例えば、３）に設定する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１１またはステップＳ１１２の後、本制御は終了する。
【００７０】
以上のように構成された本実施の形態によれば、交流電力の周波数が変動した場合、サイリスタの点弧を行わないので、サイリスタの誤点弧を防止することができ、ひいては当該誤点弧に起因して発生する過剰な突入電流の発生を抑制することができる。
【００７１】
また、図６に示すように、交流電力の周波数が変動せず、突発的に交流電力の電圧が変動したような場合でも、電圧が変動したタイミングにおいて、交流電力の電圧値が当該タイミングにおける電圧範囲から外れる。図６に示す例では、交流電力の電圧値が、電圧範囲ｖ２から外れた例を示している。このように、交流電力の電圧値が電圧範囲から外れると、当該電圧値が、点弧を行う際に想定している電圧値と乖離する可能性があり、誤点弧が行われてしまう可能性がある。
【００７２】
しかし、本実施の形態では、このような場合でも、交流電力の電圧変動を検出することができるので、交流電力の電圧変動に起因して誤点弧が行われることを防止することができる。
【００７３】
なお、上記実施の形態では、サイリスタを含む整流部１１０が力率改善部１３０の前段に設けられていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、力率改善部１３０にサイリスタを含む整流部１３５が設けられていても良い。
【００７４】
図７に示す電力変換装置１００は、電圧検出部１２０と、力率改善部１３０と、ＤＣ／ＤＣ変換部１４０と、制御部１５０とを有する。電圧検出部１２０、ＤＣ／ＤＣ変換部１４０は、図１に示す構成と同様である。
【００７５】
力率改善部１３０は、コイル１３１と、コンデンサ１３４と、整流部１３５とを有する。コイル１３１の一端は、外部交流電源１０の正極に接続され、コイル１３１の他端は、整流部１３５に接続されている。コンデンサ１３４の一端は、力率改善部１３０の出力配線１３０Ｃに接続され、コンデンサ１３４の他端は、力率改善部１３０のグランド配線１３０Ｄに接続されている。
【００７６】
整流部１３５は、第１サイリスタ１３５Ａと、第２サイリスタ１３５Ｂと、第１スイッチング素子１３５Ｃと、第２スイッチング素子１３５Ｄとで構成されたブリッジ回路を有している。
【００７７】
第１サイリスタ１３５Ａのアノードは、コイル１３１の他端に接続されており、第１サイリスタ１３５Ａのカソードは、力率改善部１３０の出力配線１３０Ｃに接続されている。また、第１サイリスタ１３５Ａのゲートは、制御部１５０に接続されている。
【００７８】
第２サイリスタ１３５Ｂのアノードは、力率改善部１３０のグランド配線１３０Ｄに接続されており、第２サイリスタ１３５Ｂのカソードは、コイル１３１の他端に接続されている。第２サイリスタ１３５Ｂのゲートは、制御部１５０に接続されている。
【００７９】
第１スイッチング素子１３５Ｃのソースは、外部交流電源１０の負極に接続されており、第１スイッチング素子１３５Ｃのドレインは、力率改善部１３０の出力配線１３０Ｃに接続されている。第１スイッチング素子１３５Ｃのゲートは、制御部１５０に接続されている。
【００８０】
第２スイッチング素子１３５Ｄのソースは、力率改善部１３０のグランド配線１３０Ｄに接続されており、第２スイッチング素子１３５Ｄのドレインは、外部交流電源１０の負極に接続されている。第２スイッチング素子１３５Ｄのゲートは、制御部１５０に接続されている。
【００８１】
第１サイリスタ１３５Ａ、第２サイリスタ１３５Ｂ、第１スイッチング素子１３５Ｃ、第２スイッチング素子１３５Ｄは、交流電力の電圧値が正であるか負であるかによって、それぞれ制御部１５０に制御される。これにより、力率改善部１３０は、当該交流電力を直流電力に変換しつつ、当該直流電力の力率を改善する。
【００８２】
そして、このような構成であっても、コンデンサ１３４をプリチャージする際に、上記実施の形態と同様に、サイリスタの点弧を制御することによって、サイリスタの誤点弧を防止することができる。
【００８３】
また、上記実施の形態では、交流電力が所定周波数から変動した場合、ゼロクロス点から所定周期の間、サイリスタの点弧を行わないように制御していたが、本開示はこれに限定されない。交流電力が所定周波数から変動すると、点弧を開始すべき電圧値となる時刻がずれてしまうので、例えば、変動後の周波数に応じた、点弧の開始時刻を推定した上で、推定した開始時刻でサイリスタの点弧を行うようにしても良い。このようにすると、交流電力が所定周波数から変動した場合、当該交流電力がゼロクロス点のときに設定されていた所定時間後にはサイリスタの点弧は行われず、推定した開始時刻でサイリスタの点弧が行われる。これにより、電力変換装置１００の動作が停止する期間をなくすことができ、動作効率を向上させることができる。
【００８４】
また、上記実施の形態では、交流電力の電圧値が、当該電圧値に対応するタイミングの電圧範囲から外れたことをもって、サイリスタの点弧を行わないように制御していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、交流電力の各電圧値が、電圧範囲から外れるタイミングが所定回数発生したことをもって、サイリスタの点弧を行わないように制御しても良い。
【００８５】
また、制御部１５０は、所定時間内の特定のタイミングに応じてサイリスタの点弧をするか否かについて判定しても良い。例えば、交流電力のピーク値となる時刻よりも、点弧開始の時刻に近いタイミングのような、比較的、点弧開始の時刻に近いタイミングで、交流電力の電圧値が、当該タイミングで設定された電圧範囲から外れた場合、制御部１５０は、サイリスタの点弧をしないと判定するようにしても良い。この理由としては、点弧開始に近いタイミングで、交流電力の電圧値が想定通りの電圧範囲から外れている場合、点弧開始の時刻において、交流電力の電圧値が、想定通りの電圧範囲に戻っていない可能性が高いと考えられるためである。
【００８６】
また、上記実施の形態では、図４Ａにおける所定時間内において、ｖ１〜ｖ１０の合計１０個の電圧範囲によって、交流電力の電圧値を比較できるように所定タイミングが設定されていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、１０個より多い数の電圧範囲、または、１０個未満の電圧範囲によって、交流電力の電圧値を比較できるように所定タイミングが設定されても良い。
【００８７】
また、所定タイミングを、状況に応じて異ならせても良い。例えば、コンデンサ１３４の電圧値が小さくなるほど、当該電圧値と、誤点弧が生じたときの交流電力の電圧値との差が大きくなりやすいので、突入電流が過剰になる可能性が高く、精度良くサイリスタの制御を行う必要がある。
【００８８】
そのような場合、制御部１５０は、電圧範囲を比較するタイミングの数が多くなるように所定タイミングを設定する。具体的には、制御部１５０は、コンデンサ１３４の電圧値が小さくなるにつれ、電圧範囲を比較するタイミングの数が多くなるように、所定タイミングを設定する。
【００８９】
このようにすることで、コンデンサ１３４の電圧値が小さい場合、より細かく、周波数変動（電圧変動）を検出しやすくなるので、サイリスタの誤点弧防止の精度をさらに向上させることができる。
【００９０】
また、上記実施の形態では、交流電力の１周期内の、複数の所定タイミング毎の各電圧値の電圧範囲をそれぞれ設定していたが、本開示はこれに限定されず、１周期内の、１回のタイミングにおける電圧値の電圧範囲のみを設定するようにしても良い。
【００９１】
また、上記実施の形態では、電圧検出部１２０の検出結果に基づいて、交流電力の所定周波数を特定していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、交流電力の所定周波数は、電力供給装置１００が、電力を供給する側（外部交流電源１０等）と通信して、所定周波数の情報を取得することによって特定されても良い。また、交流電力の所定周波数は、電力供給装置１００が、ＧＰＳ等と通信して、現在位置に関する情報として外部交流電源１０の交流電力の周波数の情報を取得することによって特定されても良い。
【００９２】
また、上記実施の形態では、交流電力がゼロクロス点に到達した後、各タイミングに応じて、電圧範囲を算出して、設定していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、電圧範囲は、交流電力の所定周波数や、振幅（最大電圧値）に関連付けられたテーブルを参照して、設定されても良い。
【００９３】
また、上記実施の形態では、１つのＣＰＵを有する制御部１５０により、整流部１１０、力率改善部１３０、および、ＤＣ／ＤＣ変換部１４０が制御されていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、複数のＣＰＵによって、整流部１１０、力率改善部１３０、および、ＤＣ／ＤＣ変換部１４０それぞれが制御されても良い。
【００９４】
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本開示の電力変換装置は、サイリスタの誤点弧を防止することが可能な電力変換装置として有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１０  外部交流電源
２０  バッテリー
１００  電力変換装置
１１０  整流部
１１１  第１サイリスタ
１１２  第２サイリスタ
１１３  第１ダイオード
１１４  第２ダイオード
１２０  電圧検出部
１３０  力率改善部
１３１  コイル
１３２  スイッチング素子
１３３  ダイオード
１３４  コンデンサ
１４０  ＤＣ／ＤＣ変換部
１５０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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