(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極が直流電源の正極にそれぞれ接続された第１、第３、第５のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第１のスイッチング素子の負極に接続された第２のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第３のスイッチング素子の負極に接続された第４のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第５のスイッチング素子の負極に接続されその接続部がさらに上記第１、第２のスイッチング素子の接続部と接続された第６のスイッチング素子、上記第１〜第６のスイッチング素子とそれぞれ逆並列接続された第１〜第６のフライホイール・ダイオード、および上記第１、第２のスイッチング素子の接続部と上記第３、第４のスイッチング素子の接続部との間に１次巻線が接続された第１の変圧器で構成される第１のインバータ部と、
正極が上記直流電源の正極にそれぞれ接続された第７、第９、第１１のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第７のスイッチング素子の負極に接続された第８のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第９のスイッチング素子の負極に接続された第１０のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第１１のスイッチング素子の負極に接続されその接続部がさらに上記第７、第８のスイッチング素子の接続部と接続された第１２のスイッチング素子、上記第７〜第１２のスイッチング素子とそれぞれ逆並列接続された第７〜第１２のフライホイール・ダイオード、および上記第７、第８のスイッチング素子の接続部と上記第９、第１０のスイッチング素子の接続部との間に１次巻線が接続された第２の変圧器で構成される第２のインバータ部と、
上記第１の変圧器の２次巻線に接続されスイッチング機能を有した第１の整流装置、および該第１の整流装置に逆並列に接続されスイッチング機能を有した第３の整流装置と、
上記第２の変圧器の２次巻線に接続されたスイッチング機能を有した第２の整流装置、および該第２の整流装置に逆並列に接続されスイッチング機能を有した第４の整流装置とを備え、上記第１、第２の整流装置の出力を並列にして負荷に接続した電力変換装置において、
それぞれの駆動信号で制御される上記第１、第２のインバータ部のスイッチング素子および上記第１〜第４の整流装置を、出力電流設定信号と上記負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路の出力の状態によりそれぞれ決定される第１〜第４の制御パターンを有して制御し、上記第１の制御パターンにより、上記負荷にエネルギーを送出する出力電流を第１の方向（正方向）に流す正方向力行動作を行い、上記第２の制御パターンにより、正方向の上記出力電流を回生する正方向回生動作を行い、上記第３の制御パターンにより、上記負荷にエネルギーを送出する出力電流を第２の方向（負方向）に流す負方向力行動作を行い、上記第４の制御パターンにより、負方向の上記出力電流を回生する負方向回生動作を行い、上記出力電流設定信号に基づいた正負両方向連続切り替え通電を可能としたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
出力電流設定信号と負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路と、搬送波発生回路から得られる第１の方向（正側）の第１の鋸波と上記誤差増幅回路出力とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第１の比較回路と、上記第１の鋸波を極性反転させた第２の方向（負側）の第２の鋸波と上記誤差増幅回路出力とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第２の比較回路と、上記第１の鋸波と上記誤差増幅回路出力に所定の正のバイアス電圧を加算した信号とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第３の比較回路と、上記第２の鋸波と上記誤差増幅回路出力に所定の負のバイアス電圧を加算した信号とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第４の比較回路と、上記第１〜第４の比較回路出力に基づいて、第１、第２のインバータ部のスイッチング素子、および第１〜第４の整流装置を駆動する駆動信号を生成する制御ロジック部とから構成される制御回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
第１の比較回路出力に応じて得られる正方向力行用の第１のＰＷＭ信号に基づいて第１の制御パターンが、第３の比較回路出力に応じて得られる正方向回生用の第３のＰＷＭ信号に基づいて第２の制御パターンが、第２の比較回路出力に応じて得られる負方向力行用の第２のＰＷＭ信号に基づいて第３の制御パターンが、第４の比較回路出力に応じて得られる負方向回生用の第４のＰＷＭ信号に基づいて第４の制御パターンが、制御回路にてそれぞれ生成され、上記各ＰＷＭ信号は２分されて第１の変圧器側と第２の変圧器側とに用いられ、上記各制御パターンにより該第１、第２の変圧器の間で交互に電流を転流させながら力行動作あるいは回生動作を行うことを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項４】
第３、第４の比較回路にてＰＷＭ変調波を生成する際、誤差増幅回路に加算されるバイアス電圧の大きさは、第１、第２の鋸波の振幅のａ倍（０＜ａ≦１）であり、上記各ＰＷＭ変調波を、最大ａの変調率となるように制限して第３、第４のＰＷＭ信号をそれぞれ生成することを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
第１および第２の鋸波の周波数を高くすることにより、第１、第２のＰＷＭ信号を多パルス化し、第１、第３の制御パターンによる力行動作時に、上記第１、第２のＰＷＭ信号を複数のパルスのブロック毎に力行用信号に用いる多パルスＰＷＭ方式による高周波制御を行うことを特徴とする請求項３または４記載の電力変換装置。
【請求項６】
第３、第４の比較回路にて生成されたＰＷＭ変調波によるパルスを所定の間隔で採用して第３、第４のＰＷＭ信号をそれぞれ生成することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】
各制御パターン間の移行が連続的に行われ、第２、第４の制御パターンによる回生動作時に、逆方向力行動作に必要な駆動信号をオンし、当該回生動作時において出力電流が０に至るまでは上記駆動信号による電流は流れず、該出力電流が垂下して０となった時点で自動的に上記駆動信号により上記逆方向力行動作に切り替わることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項８】
第１、第３の制御パターンによる力行動作時に、まず最初に、当該力行動作時に寄与しない変圧器側の整流装置に流れている電流を他方の変圧器に転流させ、上記整流装置を強制的にオフさせることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項９】
正極が直流電源の正極にそれぞれ接続された第１、第２のスイッチング素子、正極が上記直流電源の負極に、負極が上記第１のスイッチング素子の負極に接続された第１のフライホイール・ダイオード、正極が上記直流電源の負極に、負極が上記第２のスイッチング素子の負極に接続された第２のフライホイール・ダイオード、負極が上記直流電源の正極にそれぞれ接続された第３、第４のフライホイール・ダイオード、負極が上記直流電源の負極に、正極が第上記３のフライホイール・ダイオードの正極に接続された第３のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第４のフライホイール・ダイオードの正極に接続された第４のスイッチング素子、上記第１のスイッチング素子の負極と上記第３のスイッチング素子の正極との間に１次巻線が接続された第１の変圧器、および、該第１の変圧器とは電磁的に独立して、上記第２のスイッチング素子の負極と上記第４のスイッチング素子の正極との間に１次巻線が接続された第２の変圧器で構成されるインバータ部と、上記第１、第２の変圧器の２次巻線にそれぞれ接続された第１、第２の整流装置とを備え、上記第１、第２の整流装置の出力を並列にして負荷に接続した電力変換装置において、
出力電流設定信号と負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路の出力と、搬送波発生回路から得られる高周波の鋸波とを比較しＰＷＭ変調を用いてＰＷＭ信号を生成し、該ＰＷＭ信号を複数のパルスのブロック毎に力行用信号に用い、該力行用信号を２分して上記第１、第２の変圧器の間で交互に電流を転流させるように、上記インバータ部のスイッチング素子に多パルスＰＷＭ方式による高周波制御を行うことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流電源からの電力をスイッチング素子を備えて制御する電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１７５は、従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の回路図である。図に於いて、１〜４は直流を交流に変換するインバータ用の第１〜第４のスイッチング素子、５は直流電源、７、９、６、８は第１〜第４のスイッチング素子１〜４に直列に接続された第１〜第４のフライホイール・ダイオードを示し、以上第１、第３のスイッチング素子１、３と第１、第３のフライホイール・ダイオード７、６とで第１のインバータを構成し、第２、第４のスイッチング素子２、４と第２、第４のフライホイール・ダイオード９、８とで第２のインバータを構成する。
また、１０、１１は互いに電磁的に独立した第１、第２の変圧器、１２、１４は第１の変圧器１０の１次巻線および２次巻線、１３、１５は第２の変圧器１１の１次巻線および２次巻線である。１６、１７は第１、第２の整流ダイオード、１８は直流インダクタンスで、平滑用に用意された直流リアクトルのインダクタンス若しくは負荷回路に寄生するインダクタンスを示す。以上、第１、第２の整流ダイオード１６、１７、および、直流インダクタンス１８で、整流回路を構成している。１９は負荷抵抗を示す。
【０００３】
図１７６は、インバータを構成する第１〜第４のスイッチング素子１〜４を駆動する為のゲート信号（駆動信号）を生成する制御ブロックを示したものである。出力電流設定信号である基準信号と、負荷１９に流れる電流を検出する検出器（図示せず）からの帰還信号を比較し、その差を制御に必要な利得で以って増幅する誤差増幅回路２２の出力を、搬送波発生回路２４から出力される鋸波と、比較回路２３によって比較し、図１７７に示すようにＰＷＭ変調を行う。制御ロジック部では、このＰＷＭ信号を第１、第２のそれぞれのインバータ駆動用に２分して、力行用の駆動信号とする。更に、転流用、および、第１、第２の整流ダイオード１６、１７がオフする時に、第１、第２の変圧器１０、１１の励磁電流がリカバリー電流（Ｉｒｒ）として流れる様に、各スイッチング素子の駆動信号のパターンを生成する。図１７８は、各スイッチング素子の切り替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートである。
【０００４】
次に、動作について説明する。
各スイッチング素子は、図１７８のタイミングチャートに従って、それぞれオン／オフを行うものとする。前述で説明したＰＷＭ信号は、時刻Ｔ０≦ｔ＜Ｔ１の第３のスイッチング素子３、時刻Ｔ３≦ｔ＜Ｔ４の第４のスイッチング素子４、時刻Ｔ６≦ｔ＜Ｔ７の第１のスイッチング素子１、時刻Ｔ９≦ｔ＜Ｔ１０の第２のスイッチング素子２にそれぞれ割り当てられる。この時の電流の流れる様子を、図１７９〜図１９８に基づいて以下に示す。尚、電流の方向は矢印により示す。
まず、時刻Ｔ０≦ｔでは、全スイッチング素子がオフであるので、回路に電流は流れない。
時刻Ｔ０≦ｔ＜Ｔ１では、第１、第３のスイッチング素子１、３が同時にオンとなり、第１の変圧器１０が励磁され、図に示す様に電流が流れる。この期間に直流インダクタンス１８には、（１／２・Ｉ２・Ｌ）のエネルギーが蓄えられる。ここで、Ｉは直流インダクタンス１８に流れる電流値、Ｌは直流インダクタンス１８のインダクタンス値である（図１７９）。
時刻Ｔ１≦ｔ＜Ｔ２では、第３のスイッチング素子３がオフとなり（第１のスイッチング素子１はオンのままである）、直流インダクタンス１８に蓄えられていたエネルギーの放電により、第１の変圧器１０の２次巻線１４には、図に示す様に電流が流れる。これにより、第１の変圧器１０の１次巻線１２には、第３のフライホイール・ダイオード６から第１のスイッチング素子１を経由して還流電流が流れる。第２、第４のスイッチング素子２、４は共にオフであるので電流は流れない（図１８０）。
【０００５】
時刻Ｔ２≦ｔ＜Ｔ３では、第２のスイッチング素子２がオンになる。この期間、第１、第２のスイッチング素子１、２がオンになっているため、直流インダクタンス１８に蓄えられていたエネルギーの放電は、図に示す様に二分され、また、１次側の電流も、第１の変圧器１０の１次巻線１２には、第３のフライホイール・ダイオード６から第１のスイッチング素子１を経由し、第２の変圧器１１の１次巻線１３には、第４のフライホイール・ダイオード８から第２のスイッチング素子２を経由して、それぞれに還流電流が二分して流れる（図１８１）。
そして、第１のスイッチング素子１がオフになると、直流インダクタンス１８からのエネルギー放電および１次側の環流電流は、全て第２の変圧器１１の方へ流れる。この時、第１の変圧器１０の励磁インダクタンスの持つエネルギー（励磁電流の２次側換算分）が、破線矢印の様に第２の変圧器１１の２次巻線１５から第２の整流ダイオード１７を介して、第１の整流ダイオード１６に対し、逆方向に放電し、第１の整流ダイオード１６は、キャリア消滅までこの電流が流れ、キャリア消滅によりオフとなる（図１８２）。第１の整流ダイオード１６がオフになることにより、第１の変圧器１０の励磁エネルギーの放電ルートが無くなる為、このエネルギーは、第１のフライホイール・ダイオード７から第３のフライホイール・ダイオード６を介して、直流電源５へ回生され、第１の変圧器１０はリセットされる（図１８３）。
【０００６】
時刻Ｔ３≦ｔ＜Ｔ４では、第４のスイッチング素子４がオンになると、第２の変圧器１１が励磁されて、第２の整流ダイオード１７へ電流が流れ、直流インダクタンス１８にエネルギーが蓄えられる（図１８４）。
時刻Ｔ４≦Ｔ＜Ｔ５では、第４のスイッチング素子４がオフとなり、直流インダクタンス１８に蓄えられたエネルギーの放電が始まる為、第２の変圧器１１の２次巻線１４には、図に示す様に電流が流れる。これにより、第２の変圧器１１の１次巻線１３には、第４のフライホイール・ダイオード８から第２のスイッチング素子２を経由して、還流電流が流れる（図１８５）。
時刻Ｔ５≦ｔ＜Ｔ６では、第３のスイッチング素子３がオンになり、直流インダクタンス１８のエネルギー放電は、二分される。第１の変圧器１０の１次側は、第３のスイッチング素子３から第１のフライホイール・ダイオード７を経由し、また、第２の変圧器１１の１次側は、第４のフライホイール・ダイオード８から第２のスイッチング素子２を経由して、それぞれ還流電流が二分して流れる（図１８６）。そして、第２のスイッチング素子２がオフすると、直流インダクタス１８のエネルギー放電および１次側の環流電流は、第１の変圧器１０の方へ全て流れる。同時に、第２の変圧器１１の励磁エネルギーが、第１の変圧器１０から第１の整流ダイオード１６を経由して、第２の整流ダイオード１７に対して逆方向に放電され、第２の整流ダイオード１７は、キャリア消滅までこの電流を流し続け、キャリアの消滅と共にオフとなる（図１８７）。第２の整流ダイオード１７がオフになると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第２のフライホイール・ダイオード９と第４のフライホイール・ダイオード８とを経由して放電されて直流電源５へ回生され、第２の変圧器１１はリセットされる（図１８８）。
【０００７】
以上が、このインバータの基本的動作の一周期分にあたり、以降、第１のスイッチング素子１と第３のスイッチング素子３、また第２のスイッチング素子２と第３のスイッチング素子４とを入れ替えて、上記と同様に動作させる（図１８９〜図１９８）。
以降、Ｔ０へ戻り、これを繰り返す。
このように動作する従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置では、負荷１９側に流れる電流は、図１９９に示す様な出力電流波形となる。
【０００８】
図２００は従来の別例による電力変換装置の回路図であり、図１７５に示される回路を応用した、正負両方向出力型の電力変換装置の回路図である。
図において、５は直流電源、３０〜４１は直流を交流に変換するインバータ用の、例えばトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＰＭ、ＧＴＯ、ＧＣＴ等から成る第１〜第１２のスイッチング素子で、特に第５、第６、第１１、第１２のスイッチング素子３４、３５、４０、４１は後述するサイリスタに対する消弧用スイッチング素子である。４２〜５３は第１〜第１２のスイッチング素子３０〜４１のそれぞれと逆並列に接続された第１〜第１２のフライホイール・ダイオード、６４、６５は、転流時のｄｉ／ｄｔを抑制する第１、第２のリアクトル、５４〜５７は第１あるいは第２のリアクトル６４、６５のエネルギー回生用の第１３〜第１６のフライホイール・ダイオード、６６、６７はサイリスタ消孤用抵抗器である。
また、１０、１１は、互いに電磁的に独立した第１、第２の変圧器、１２、１４は第１の変圧器１０の１次巻線および２次巻線、１３、１５は第２の変圧器１１の１次巻線および２次巻線、６０〜６３はスイッチング機能を有する第１〜第４の整流装置としての第１〜第４の整流用サイリスタ、２０は直流インダクタンスで、平滑用に用意された直流リアクトルのインダクタンスまたは負荷回路に寄生するインダクタンスを示す、以上、第１〜第４の整流用サイリスタ６０〜６３および直流インダクタンス２０で整流回路を構成している。２１は負荷抵抗を示す。
【０００９】
図に示すように、第１、第３、第５のスイッチング素子３０、３２、３４の正極と、これらのスイッチング素子３０、３２、３４に逆並列接続された第１、第３、第５のフライホイール・ダイオード４２、４４、４６の負極と、リアクトル・エネルギー回生用の第１３のフライホイール・ダイオード５４の負極とが直流電源５の正極に接続される。また、第２、第４、第６のスイッチング素子３１、３３、３５の負極と、これらのスイッチング素子３１、３３、３５に逆並列接続された第２、第４、第６のフライホイール・ダイオード４３、４５、４７の正極と、リアクトル・エネルギー回生用の第１４のフライホイール・ダイオード５５の正極とが直流電源５の負極に接続される。また、第１、第３、第５のスイッチング素子３０、３２、３４の負極とこれらに接続された第１、第３、第５のフライホイール・ダイオード４２、４４、４６の正極とが、第２、第４、第６のスイッチング素子３１、３３、３５の正極とこれらに接続された第２、第４、第６のフライホイール・ダイオード４３、４５、４７の負極とにそれぞれ接続される。サイリスタ消弧用スイッチング素子である第５、第６のスイッチング素子３４、３５の接続部と第１、第２のスイッチング素子３０、３１の接続部との間には、第１のサイリスタ消孤用抵抗器６６が接続され、第１、第２のスイッチング素子３０、３１の接続部と第３、第４のスイッチング素子３２、３３の接続部との間には、第１のリアクトル６４と第１の変圧器１０の１次巻線１２とが直列に接続される。第１のリアクトル６４と第１の変圧器１０の１次巻線１２との接続部には、リアクトル・エネルギー回生用の第１３のフライホイール・ダイオード５４の正極と第１４のフライホイール・ダイオード５５の負極とが接続される。以上の回路構成が、第１の変圧器１０側の第１のインバータ部である。
【００１０】
第２の変圧器１１側の第２のインバータ部の回路では、第７、第９、第１１のスイッチング素子３６、３８、４０の正極と、これらのスイッチング素子３６、３８、４０に逆並列接続された第７、第９、第１１のフライホイール・ダイオード４８、５０、５２の負極と、リアクトル・エネルギー回生用の第１５のフライホイール・ダイオード５６の負極とが直流電源５の正極に接続される。また、第８、第１０、第１２のスイッチング素子３７、３９、４１の負極と、これらのスイッチング素子３７、３９、４１に逆並列接続された第８、第１０、第１２のフライホイール・ダイオード４９、５１、５３の正極と、リアクトル・エネルギー回生用の第１６のフライホイール・ダイオード５７の正極とが直流電源５の負極に接続される。また、第７、第９、第１１のスイッチング素子３６、３８、４０の負極とこれらに接続された第７、第９、第１１のフライホイール・ダイオード４８、５０、５２の正極とが、第８、第１０、第１２のスイッチング素子３７、３９、４１の正極とこれらに接続された第８、第１０、第１２のフライホイール・ダイオード４９、５１、５３の負極とにそれぞれ接続される。サイリスタ消弧用スイッチング素子である第１１、第１２のスイッチング素子４０、４１の接続部と第７、第８のスイッチング素子３６、３７の接続部との間には、第２のサイリスタ消孤用抵抗器６７が接続され、第７、第８のスイッチング素子３６、３７の接続部と第９、第１０のスイッチング素子３８、３９の接続部との間には、第２のリアクトル６５と第２の変圧器１１の１次巻線１３とが直列に接続される。第２のリアクトル６５と第２の変圧器１１の１次巻線１３との接続部には、リアクトル・エネルギー回生用の第１５のフライホイール・ダイオード５６の正極と第１６のフライホイール・ダイオード５７の負極とが接続される。
【００１１】
第１、第２の変圧器１０、１１の２次側の整流回路では、第１のサイリスタ６０と第３のサイリスタ６２、第２のサイリスタ６１と第４のサイリスタ６３が、それぞれ逆並列接続される。第１の変圧器１０の２次巻線１４には、第１のサイリスタ６０の正極、第３のサイリスタ６２の負極が接続され、第２の変圧器１１の２次巻線１５には、第２のサイリスタ６１の正極、第４のサイリスタ６３の負極が接続される。第１のサイリスタ６０の負極と第３のサイリスタ６２の正極、および、第２のサイリスタ６１の負極と第４のサイリスタ６３の正極はそれぞれ並列接続で、直流インダクタンス２０、負荷抵抗２１に接続される。
【００１２】
このような回路における、従来の正負両方向通電時の動作について説明する。尚、動作説明においては、各動作（“正方向力行動作”、“正方向回生動作”、“負方向力行動作”、“負方向回生動作”の各動作で、ここでいう“力行動作”“回生動作”とは、細かな回路動作時の状態を示すものでは無く、電力変換装置全体として見た場合、負荷２１にエネルギーを送出している状態を“力行動作”、負荷２１から消費されなかったエネルギーを戻す状態を“回生動作”としている）毎に説明する。なお、力行動作には、直流電源５からの電流により変圧器１０、１１が励磁されて、変圧器１０、１１の２次側に電流を流し直流インダクタンス２０にエネルギーを蓄える”力行モード”と、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーの放電により、変圧器１０、１１の１次側に環流電流が流れる”環流モード”とを含む。
【００１３】
図２０１は、正方向力行動作時における、インバータ部のスイッチング素子およびサイリスタの切り替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートである。第１、第４、第７、第１０のスイッチング素子３０、３３、３６、３９と第１、第２のサイリスタ６０、６１はこのタイミング・チャートに従って、それぞれオン／オフするものとし、また、ここに記載の無いスイッチング素子、およびサイリスタはオンしないものとする。
図２０１に示すように、１次側のインバータ部の第１、第４、第７、第１０のスイッチング素子３０、３３、３６、３９を切り替えて転流制御を行い、スイッチング素子駆動信号は、電流方向を制御する第１、第７のスイッチング素子駆動信号と、そのＯＮ時間内でＯＮする力行用の信号である第４、第１０のスイッチング素子駆動信号とで構成され、力行用信号は対応する電流方向制御用信号と立ち上がり部分で同期するように発生される。
【００１４】
各スイッチング素子３０、３３、３６、３９と各サイリスタ６０、６１が、図２０１に従って切り替えを行う時の電流の流れる様子を図２０２〜図２２０に基づいて以下に示す。なお、電流は矢印により示す。
時刻Ｔ２０≦ｔ＜Ｔ２１では、第１、第４のスイッチング素子３０、３３がオンになるが、第１のサイリスタ６０はオフのままであるので、インバータ部には第１の変圧器１０の励磁電流のみが流れ（図２０２）、この励磁電流は、時刻Ｔ２１≦ｔ＜Ｔ２２で、第４のスイッチング素子３３がオフになると環流する（図２０３）。
時刻Ｔ２２≦ｔ＜Ｔ２３では、第７、第１０のスイッチング素子３６、３９がオンになるが、第２のサイリスタ６１はオフのままであるので、インバータ部には図２０３で示した環流電流と第２の変圧器１１の励磁電流のみが流れる（図２０４）。
時刻Ｔ２３≦ｔ＜Ｔ２４では、第１のスイッチング素子３０がオフになり、第１の変圧器１０に流れた励磁電流は直流電源５へ回生し（図２０５）、第１の変圧器１０はリセットされる（図２０６）。
時刻Ｔ２４≦ｔ＜Ｔ２６では、第１０のスイッチング素子３９がオフになり、第２の変圧器１１の励磁電流が環流する（図２０７、図２０８）。この励磁電流は、この後時刻Ｔ２６で第７のスイッチング素子３６がオフになることで直流電源５へ回生し、第２の変圧器１１はリセットされる（図２０９、図２１０参照）。
【００１５】
以上の動作（図２０２〜図２０９の破線矢印）は、以下に示すような事態を防止するために行うもので、力行動作の通電前に逆方向のサイリスタ（ここでは、第３、第４のサイリスタ６２、６３）を確実に消孤させる動作（以下、空打ち動作と称す）である。
第３または第４のサイリスタ６２、６３が実際にはオフになっていなかった場合に、時刻Ｔ２５からの正方向の力行動作運転に入ると、第１、第２の変圧器１０、１１のそれぞれの２次巻線１４、１５の間で短絡する可能性がある。例えば、時刻Ｔ２５で第１のサイリスタ６０がオンしたとき第４のサイリスタ６３がオンであると、第１、第４のサイリスタ６０、６３を介して第１の変圧器１０の２次巻線１４と第２の変圧器１１の２次巻線１５とが短絡する。
このように、力行動作の通電前に空打ち動作により逆方向のサイリスタを確実に消孤させ、このとき第１、第２の変圧器１０、１１のそれぞれに流れた励磁電流は、上述したように直流電源５へ回生され、第１、第２の変圧器１０、１１はリセットされる。
また、これ以後に第１、第２のサイリスタ６０、６１の駆動信号が発生されるが、図２０１に示すように、第１のサイリスタ６０は第１のスイッチング素子３０と、また第２のサイリスタ６１は第７のスイッチング素子３６と、点弧のタイミングが同じで、それぞれ電流方向制御用信号と同じタイミング信号で駆動される。
【００１６】
時刻Ｔ２５≦ｔ＜Ｔ２７では、第１、第４のスイッチング素子３０、３３および第１のサイリスタ６０がオンになると力行モードとなり、直流インダクタンス２０にエネルギーが蓄えられる。直流インダクタンス２０に蓄えられるエネルギーは（１／２・Ｉ２・Ｌ）であり、Ｉは直流インダクタンス２０に流れる電流値、Ｌは直流インダクタンス２０のインダクタンス値である（図２０８〜図２１０）。
時刻Ｔ２７≦ｔ＜Ｔ２８では、第４のスイッチング素子３３がオフになると環流モードとなり、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーの放電により第１の変圧器１０の２次巻線１４に、図に示す様に電流が流れ、第１の変圧器１０の１次巻線１２には、環流電流が流れる（図２１１）。
時刻Ｔ２８≦ｔ＜Ｔ２９では、第７、第１０のスイッチング素子３６、３９および第２のサイリスタ６１がオンになり、第１の変圧器１０に流れていた電流は、第２の変圧器１１へ転流し、同時に力行モードへ移行する（実線矢印）。この時、第１のリアクトル６４に蓄えられたエネルギーは転流せず、第１のスイッチング素子３０と第１３のフライホイール・ダイオード５４を経由して還流状態にある。また、同時に第１の変圧器１０の励磁エネルギーが第１のサイリスタ６０のリカバリ電流として流れる（破線矢印）（図２１２）。
【００１７】
時刻Ｔ２９≦ｔ＜Ｔ３０では、第１のスイッチング素子３０がオフになると、第１のリアクトル６４に蓄えられたエネルギーは直流電源５へ回生し、第１のリアクトル６４はリセットされる（図２１３）。また第１のサイリスタ６０がオフすると、第１の変圧器１０の励磁エネルギーが第１４、第３のフライホイール・ダイオード５５、４４を経由して直流電源５に回生し（図２１４）、第１の変圧器１０はリセットされる（図２１５）。
時刻Ｔ３０≦ｔ＜Ｔ３１では、第１０のスイッチング素子３９がオフになると、環流モードとなり、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーの放電により第２の変圧器１１の２次巻線１５に、図に示す様に電流が流れ、第２の変圧器１１の１次巻線１３には、環流電流が流れる（図２１６）。
【００１８】
時刻Ｔ３１≦ｔ＜Ｔ３２では、第１、第４のスイッチング素子３０、３３と第１のサイリスタ６０がオンになると、第２の変圧器１１に流れていた電流は、第１の変圧器１０へ転流し、同時に力行モードへ移行する（実線矢印）。この時、第２のリアクトル６５に蓄えられたエネルギーは転流せず、第７のスイッチング素子３６と第１５のフライホイール・ダイオード５６を経由して還流状態になる。また、同時に第２の変圧器１１の励磁エネルギーが第２のサイリスタ６１のリカバリ電流として流れる（破線矢印）（図２１７）。
時刻Ｔ３２≦ｔ＜Ｔ３３（Ｔ２７）では、第７のスイッチング素子３６がオフになると、第２のリアクトル６５に蓄えられたエネルギーは、第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を経由して直流電源５に回生し、第２のリアクトル６５はリセットされる（図２１８）。また、第２のサイリスタ６１がオフすると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーが第１６、第９のフライホイール・ダイオード５７、５０を経由して直流電源５に回生し（図２１９）、第２の変圧器１１はリセットされる（図２２０）。
以上が“正方向力行動作”であり、この後、時刻Ｔ２７へ戻り、正方向力行停止・回生指令が出るまで、この動作を繰り返す。
【００１９】
次に、正方向回生動作について説明する。図２２１は、正方向回生動作時における、インバータ部のスイッチング素子およびサイリスタの切り替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートである。第１〜第４、第６〜第１０、第１２のスイッチング素子３０〜３３、３５〜３９、４１および第１〜第４のサイリスタ６０〜６３は、このタイミング・チャートに従ってオン／オフするものとし、これに記載の無いスイッチング素子はオフをし続けるものとする。またこの正方向回生動作時における出力電流の回生の様子を図２２２に示す。
各スイッチング素子と各サイリスタが、図２２１に従って切り替えを行う時の電流の流れる様子を図２２３〜図２３７に基づいて以下に示す。なお、電流は矢印により示す。
【００２０】
時刻ｔ＜Ｔ４１では、第１のスイッチング素子３０および第１のサイリスタ６０がオンとなっており上述した正方向力行動作状態が継続しているとする。電流は環流モードで、図に示すように電流が流れている（図２２３）。
時刻Ｔ４１≦ｔ＜Ｔ４２では、第４のスイッチング素子３３がオンになり、力行モードへ移行し、直流インダクタンス２０にエネルギーが蓄えられる（図２２４）。そして、この時点で正方向力行停止・回生指令が入ったものとする。第４のスイッチング素子３３がオフになり、図２２３で示した環流モードに戻る。
時刻Ｔ４２≦ｔ＜４３では、第８、第１０のスイッチング素子３７、３９および第２、第４のサイリスタ６１、６３がオンになり、転流準備を行う。この時点から、次の出力極性切り替えに備え、“負方向力行動作”に必要なスイッチング素子（ここでは第８のスイッチング素子３７および第４のサイリスタ６３が該当）もオンにしておく（図２２３）。
【００２１】
時刻Ｔ４３≦ｔ＜Ｔ４４では、第１のスイッチング素子３０がオフになると、第２の変圧器１１へ電流が転流する（実線矢印）。第１の変圧器１０では、その励磁電流が第１のサイリスタ６０に対しリカバリ電流として放電し、また、第１のリアクトル６４に蓄えられたエネルギーは、第２、第１３のフライホイール・ダイオード４３、５４を経由して、直流電源５に回生される（破線矢印）（図２２５）。そして、第１のサイリスタ６０がオフになると、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第１４、第３のフライホイール・ダイオード５５、４４を経由して、直流電源５に回生され（図２２６）、第１の変圧器１０はリセットされる（図２２７）。
【００２２】
時刻Ｔ４４≦ｔ＜Ｔ４５では、第１０のスイッチング素子３９がオフになると、第８のスイッチング素子３７および第４のサイリスタ６３がオンの状態ではあるが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、還流モードが解除され、全スイッチング素子がオフになったのと同じ状態が出来る。このため、回生状態が起こり、直流インダクタンス２０が蓄えていたエネルギーは、第２の変圧器１１を介して直流電源５に回生され、急速に出力電流は垂下をはじめる。第２のサイリスタ６１は駆動信号がオフするが、逆バイアスがかからないためオン状態を継続する。
時刻４５≦ｔ＜Ｔ４６では、“負方向力行動作”に必要な第９のスイッチング素子３８をオンにするが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態が継続する（図２２８）。
この図２２８に示す状態では、第２の変圧器１１は２次側からの逆バイアスを受けていることになるので、このままでは変圧器１１が磁気的に飽和してしまう。そこで、第２の変圧器１１が磁気的に飽和しないように、第２の変圧器１１に流れている電流を第１の変圧器１０に転流し、第２の変圧器１１をリセットする動作に移る。
【００２３】
時刻Ｔ４６≦ｔ＜４７では、第４のスイッチング素子３３および第１のサイリスタ６０がオンになると、第２の変圧器１１に流れている電流は第１の変圧器１０へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。この時点で、出力極性切り替えに備え、“負方向力行動作”に必要な第２のスイッチング素子３１および第３のサイリスタ６２もオンにしておく。また、第２の変圧器１１側では転流が完了すると、第２のリアクトル６５のエネルギーは、第８、第１５のフライホイールダイオード４９、５６を経由して直流電源５に回生し、一方、第２のサイリスタ６１は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持しており、第１の変圧器１０の２次巻線１４、第１のサイリスタ６０から第２の変圧器１１の励磁電流分が流れ続ける（破線矢印）（図２２９）。
時刻Ｔ４７≦ｔ＜４８では、第８のスイッチング素子３７および第４のサイリスタ６３がオフになるが、第２のサイリスタ６１には、第２の変圧器１１の励磁電流分が流れ続ける（図２３０）。
【００２４】
時刻Ｔ４８≦ｔ＜Ｔ４９では、第１２のスイッチング素子４１がオンになると、第９、第１２のスイッチング素子３８、４１が共にオンとなるため、図の破線矢印の様に、サイリスタ消孤用電流が流れ、第２のサイリスタ６１に対して逆バイアスとして働き、リカバリ電流が流れて第２のサイリスタ６１はオフする。また、この時のサイリスタ消孤用電流は、（第２の変圧器１１の励磁電流＋第２のサイリスタ６１のリカバリ電流）分のみを流せば良く、第２のサイリスタ消孤用抵抗器６７によって電流制限を行う（図２３１）。
時刻Ｔ４９≦ｔ≦Ｔ５０では、第９、第１２のスイッチング素子３８、４１をオフにし、第２の変圧器１１の励磁電流を直流電源５に回生し、リセットする。このとき励磁電流は変圧器１１の磁束が解けるまで流れ続け、時刻Ｔ５２までにリセットを完了させる（図２３２）。
【００２５】
時刻Ｔ５０≦ｔ＜５１では、第４のスイッチング素子３３がオフになると、第２のスイッチング素子３１および第３のサイリスタ６２がオンの状態であるが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、還流モードが解除され、全スイッチング素子がオフなったの同じ状態となり、回生状態が起こり、直流インダクタンス２０が蓄えていたエネルギーは、第１の変圧器１０を介して直流電源５に回生され、急速に出力電流は垂下をはじめる。第１のサイリスタ６０は駆動信号がオフするが、逆バイアスがかからないためオン状態を継続する。
時刻５１≦ｔ＜Ｔ５２では、“負方向力行動作”に必要な第３のスイッチング素子３２をオンにするが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態が継続する（図２３３）。
この図２３３に示す状態では、第１の変圧器１０は２次側からの逆バイアスを受けていることになるので、このままでは変圧器１０が磁気的に飽和してしまう。そこで、第１の変圧器１０が磁気的に飽和しないように、第１の変圧器１０に流れている電流を第２の変圧器１１に転流し、第１の変圧器１０をリセットする動作に移る。
【００２６】
時刻Ｔ５２≦ｔ＜Ｔ５３では、第１０のスイッチング素子３９および第２のサイリスタ６１がオンになると、第１の変圧器１０に流れている電流は第２の変圧器１１へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。この時点で、出力極性切り替えに備え、“負方向力行動作”に必要な第８のスイッチング素子３７および第４のサイリスタ６３もオンにしておく。第１の変圧器１０側では転流が完了すると、第１のリアクトル６４のエネルギーが、第２、第１３のフライホイールダイオード４３、５４を経由して直流電源５に回生し、一方、第１のサイリスタ６０は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持しており、第２の変圧器１１の２次巻線１５、第１のサイリスタ６０から第１の変圧器１０の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図２３４）。
時刻Ｔ５３≦ｔ＜５４では、第２のスイッチング素子３１および第３のサイリスタ６２がオフになるが、第１のサイリスタ６０には、第１の変圧器１０の励磁電流分が流れ続ける（図２３５）。
【００２７】
時刻Ｔ５４≦ｔ＜Ｔ５５では、第６のスイッチング素子３５がオンになると、第３、第６のスイッチング素子３２、３５が共にオンとなるため、図の破線矢印の様に、サイリスタ消孤用電流が流れ、第１のサイリスタ６０に対して逆バイアスとして働き、リカバリ電流が流れて第１のサイリスタ６０はオフする。また、この時のサイリスタ消孤用電流は、（第１の変圧器１０の励磁電流＋第１のサイリスタ６０のリカバリ電流）分のみを流せば良く、第１のサイリスタ消孤用抵抗器６６によって電流制限を行う（図２３６）。
時刻Ｔ５５≦ｔ≦Ｔ５６（Ｔ４４）では、第３、第６のスイッチング素子３２、３５をオフにし、第１の変圧器１０の励磁電流を直流電源５に回生し、第１の変圧器１０をリセットする。このとき励磁電流は変圧器１０の磁束が解けるまで流れ続け、時刻Ｔ５８（Ｔ４６）までにリセットを完了させる（図２３７）。
以降、時刻Ｔ４４へ戻り、ここまでの動作を数回繰り返す。これにより、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーは、第１、第２の変圧器１０、１１が磁気的に飽和しないように、回生電流を第１の変圧器１０と第２の変圧器１１との間で交互に転流させながら直流電源５に回生される。
【００２８】
このような正方向回生動作は、次段階の負方向力行動作に必要な駆動信号をオンさせて負方向力行動作への切り替え準備を整えた状態で行い、出力電流は図２２２に示すように高速に垂下する。この回生動作時においては、出力電流が０に至るまでは負方向力行動作のための駆動信号による電流は流れず、後述するように、出力電流が垂下して０となった時点で自動的に上記駆動信号により負方向力行動作に移行する。
【００２９】
次に、“正方向回生動作”から“負方向力行動作”への移行について説明する。図２３８はインバータ部のスイッチング素子およびサイリスタの切り替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートであり、“正方向回生動作”完了直前から“負方向力行動作”にかけて記載したものであり、図２２１のタイミング・チャートの続きである。第１〜第４、第６〜第１０、第１２のスイッチング素子３０〜３３、３５〜３９、４１および第１〜第４のサイリスタ６０〜６３は、このタイミング・チャートに従ってオン／オフするものとし、これに記載の無いスイッチング素子はオフをし続けるものとする。
各スイッチング素子と各サイリスタが、図２３８に従って切り替えを行う時の電流の流れる様子を図２３９〜図２５６に基づいて以下に示す。なお、電流は矢印により示す。
【００３０】
時刻ｔ＜Ｔ６０では、第８、第９のスイッチング素子３７、３８および第４のサイリスタ６３がオンになっているが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態になっており、直流インダクタンス２０のエネルギーが直流電源５に回生している過程とする（図２３９）。しかし、殆どのエネルギーを回生し尽くすと、回路には電流が流れなくなる（図２４０）。
次の瞬間、第８、第９のスイッチング素子３７、３８および第４のサイリスタ６３がオンになっていることから、負方向に対して力行モードとして自然に移行し、直流インダクタンス２０は負方向のエネルギーを充電する。
時刻Ｔ６０≦ｔ＜Ｔ６１では、第２、第４のスイッチング素子３１、３３および第１、第３のサイリスタ６０、６２がオンになるが、力行モードが継続しているので、転流は行われない（図２４１）。
時刻Ｔ６１≦ｔ＜Ｔ６２では、第８のスイッチング素子３７がオフになると、第１の変圧器１０の方へ一部転流し、図に示すように還流モードに移行する。一方、第４のサイリスタ６３は駆動信号がオフするが、逆バイアスがかからないためオン状態を継続する（図２４２）。
【００３１】
時刻Ｔ６２≦ｔ＜Ｔ６３では、この時点では“正方向回生動作”用のパターンが継続していることから、第１２のスイッチング素子４１がオンになって第９、第１２のスイッチング素子３８、４１が共にオンとなり、第２のサイリスタ６１のためにサイリスタ消孤用電流を流そうとするが、この時オンしているのは第４のサイリスタ６３であり、第２のサイリスタ消孤用抵抗器６７によって制限されて第４のサイリスタ６３を流れる電流が少しだけ増加する（図２４３）。
時刻Ｔ６３≦ｔ＜Ｔ６４では、第９、第１２のスイッチング素子３８、４１がオフになり、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第４のサイリスタ６３に対してリカバリ電流として放電し、第４のサイリスタ６３をオフする。この第４のサイリスタ６３がオフすると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第１０、第７のフライホイール・ダイオード５１、４８を経由して直流電源５に回生しリセットする。このとき回生される励磁電流は変圧器１０の磁束が解けるまで流れ続け、時刻Ｔ６７までにリセットを完了させる（図２４４）。
時刻Ｔ６４≦ｔ＜Ｔ６５では、第４のスイッチング素子３３および第１のサイリスタ６０がオフになるが、還流モードは継続している（図２４５）。
【００３２】
時刻Ｔ６５≦ｔ＜Ｔ６６では、第３のスイッチング素子３２がオンになると第２、第３のスイッチング素子３１、３２が共にオンとなるため、力行モードとなり、直流インダクタンス２０はエネルギーを充電する。
時刻Ｔ６６≦ｔ＜Ｔ６７では、第８、第１０のスイッチング素子３７、３９および第２、第４のサイリスタ６１、６３がオンになるが、力行モードが継続しているので、転流は行われない（図２４６）。
時刻Ｔ６７≦ｔ＜Ｔ６８では、第２のスイッチング素子３１がオフになると、第２の変圧器１１の方へ一部転流し、図に示すように還流モードに移行する。一方、第３のサイリスタ６２は駆動信号がオフするが、逆バイアスがかからないためオン状態を継続する（図２４７）。
【００３３】
時刻Ｔ６８≦ｔ＜Ｔ６９では、この時点では“正方向回生動作”用のパターンが継続していることから、第６のスイッチング素子３５がオンになって第３、第６のスイッチング素子３２、３５が共にオンとなり、第１のサイリスタ６０のためにサイリスタ消孤用電流を流そうとするが、この時オンしているのは第３のサイリスタ６２であり、第１のサイリスタ消孤用抵抗器６６によって制限されて第３のサイリスタ６２を流れる電流が少しだけ増加する（図２４８）。
時刻Ｔ６９≦ｔ＜Ｔ７０では、第３、第６のスイッチング素子３２、３５がオフになり、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第３のサイリスタ６２に対してリカバリ電流として放電し、第３のサイリスタ６２をオフする。この第３のサイリスタ６２がオフすると、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第４、第１のフライホイール・ダイオード４５、４２を経由して直流電源５に回生しリセットする。このとき回生される励磁電流は変圧器１０の磁束が解けるまで流れ続け、時刻Ｔ７３までにリセットを完了させる（図２４９）。
時刻Ｔ７０≦ｔ＜Ｔ７１では、第１０のスイッチング素子３９および第２のサイリスタ６１がオフになるが、還流モードは継続している（図２５０）。
【００３４】
以上の動作により、“正方向回生動作”から“負方向力行動作”に自動的に移行することが出来る。しかし、これらの駆動信号のパターンはパルス幅が時間的に制限される為、出力電流の増加は緩やかである。そこで、出力電流を監視しておき、ある設定した値（例えば定格電流のの５〜１０％程度）を超えた時、通常の負方向力行動作に切り替える。
【００３５】
時刻Ｔ７１≦ｔ＜Ｔ７２では、出力電流が設定した値を超え、通常の負方向力行動作に切り換わったとする。第９のスイッチング素子３８がオンになり、力行モードとなり、直流インダクタンス２０はエネルギーを充電する。
時刻Ｔ７２≦ｔ＜Ｔ７３では、第２のスイッチング素子３１と第３のサイリスタ６２がオンになるが、第２の変圧器１１側で力行モードが継続しているので、転流は起こらない（図２５１）。
時刻Ｔ７３≦ｔ＜Ｔ７４では、第８、第９のスイッチング素子３７、３８がオフになると、第２の変圧器１１から第１の変圧器１０へ転流が行われ、還流モードに移行する（実線矢印）。転流が完了した第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第４のサイリスタ６３のリカバリ電流として放電する。第２のリアクトル６５のエネルギーも、第１６、第７のフライホイール・ダイオード５７、４８を経由して回生し（破線矢印）（図２５２）、第２のリアクトル６５はリセットする（図２５３）。第４のサイリスタ６３がオフになると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第１０、第１５のフライホイール・ダイオード５１、５６を経由して直流電源５に回生し（図２５４）、第２の変圧器１１はリセットする（図２５５）。
時刻Ｔ７４≦ｔ＜Ｔ７５では、第３のスイッチング素子３２がオンになり、力行モードとなり直流インダクタンス２０にエネルギーを充電する（図２５６）。
【００３６】
次に、“負方向力行動作”から“負方向回生動作”への移行について説明する。
図２５７は、この実施の形態の負方向回生動作時における、インバータ部のスイッチング素子およびサイリスタの切り替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートである。第１〜第５、第７〜第１１のスイッチング素子３０〜３４、３６〜４０および第１〜第４のサイリスタ６０〜６３は、このタイミング・チャートに従ってオン／オフするものとし、これに記載の無いスイッチング素子はオフをし続けるものとする。またこの負方向回生動作時における出力電流の回生の様子を図２５８に示す。
各スイッチング素子と各サイリスタが、図２５７に従って切り替えを行う時の電流の流れる様子を図２５９〜図２７３に基づいて以下に示す。なお、電流は矢印により示す。
【００３７】
時刻ｔ＜Ｔ８０では、第２のスイッチング素子３１および第３のサイリスタ６２がオンとなっており上述した負方向力行動作状態が継続しているとする。電流は環流モードで、図に示すように電流が流れている（図２５９）。
時刻Ｔ８０≦ｔ＜Ｔ８１では、第３のスイッチング素子３２がオンになり、力行モードへ移行し、直流インダクタンス２０にエネルギーが蓄えられる（図２６０）。そして、この時点で負方向力行停止・回生指令が入ったものとする。第３のスイッチング素子３２がオフになり、環流モードに戻る（図２５９参照）。
時刻Ｔ８１≦ｔ＜８２では、第７、第９のスイッチング素子３６、３８および第２、第４のサイリスタ６１、６３がオンになり、転流準備を行う。この時点から、既に出力極性切り替えに備え、“正方向力行動作”に必要なスイッチング素子（ここでは第７のスイッチング素子３６および第２のサイリスタ６１が該当）もオンにしておく（図２５９参照）。
【００３８】
時刻Ｔ８２≦ｔ＜Ｔ８３では、第２のスイッチング素子３１がオフになると、第２の変圧器１１へ電流が転流する（実線矢印）。第１の変圧器１０では、その励磁電流が第３のサイリスタ６２に対しリカバリ電流として放電し、また、第１のリアクトル６４に蓄えられたエネルギーは、第１、第１４のフライホイール・ダイオード４２、５５を経由して、直流電源５に回生される（破線矢印）（図２６１）。そして、第３のサイリスタ６２がオフになると、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第１３、第４のフライホイール・ダイオード５４、４５を経由して、直流電源５に回生され（図２６２）、第１の変圧器１０はリセットされる（図２６３）。
【００３９】
時刻Ｔ８３≦ｔ＜Ｔ８４では、第９のスイッチング素子３８がオフになると、第７のスイッチング素子３６および第２のサイリスタ６１がオンの状態ではあるが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、還流モードが解除され、全スイッチング素子がオフになったのと同じ状態が出来る。このため、回生状態が起こり、直流インダクタンス２０が蓄えていたエネルギーは、第２の変圧器１１を介して直流電源５に回生され、急速に出力電流は垂下をはじめる。第４のサイリスタ６３は駆動信号がオフするが、逆バイアスがかからないためオン状態を継続する。
時刻８４≦ｔ＜Ｔ８５では、“正方向力行動作”に必要な第１０のスイッチング素子３９をオンにするが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態が継続する（図２６４）。
この図２６４に示す状態では、第２の変圧器１１は２次側からのバイアスを受けていることになるので、このままでは変圧器１１が磁気的に飽和してしまう。そこで、第２の変圧器１１が磁気的に飽和しないように、第２の変圧器１１に流れている電流を第１の変圧器１０に転流し、第２の変圧器１１をリセットする動作に移る。
【００４０】
時刻Ｔ８５≦ｔ＜８６では、第３のスイッチング素子３２および第３のサイリスタ６２がオンになると、第２の変圧器１１に流れている電流は第１の変圧器１０へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。この時点で、出力極性切り替えに備え、“正方向力行動作”に必要な第１のスイッチング素子３０および第１のサイリスタ６０もオンにしておく。また、第２の変圧器１１側では転流が完了すると、第２のリアクトル６５のエネルギーは、第７、第１６のフライホイールダイオード４８、５７を経由して直流電源５に回生し、一方、第４のサイリスタ６３は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持しており、第１の変圧器１０の２次巻線１４、第３のサイリスタ６２から第２の変圧器１１の励磁電流分が流れ続ける（破線矢印）（図２６５）。
時刻Ｔ８６≦ｔ＜８７では、第７のスイッチング素子３６および第２のサイリスタ６１がオフになるが、第４のサイリスタ６３には、第２の変圧器１１の励磁電流分が流れ続ける（図２６６）。
【００４１】
時刻Ｔ８７≦ｔ＜Ｔ８８では、第１１のスイッチング素子４０がオンになると、第１０、第１１のスイッチング素子３９、４０が共にオンとなるため、図の破線矢印の様に、サイリスタ消孤用電流が流れ、第４のサイリスタ６３に対して逆バイアスとして働き、リカバリ電流が流れて第４のサイリスタ６３はオフする。また、この時のサイリスタ消孤用電流は、（第２の変圧器１１の励磁電流＋第４のサイリスタ６３のリカバリ電流）分のみを流せば良く、第２のサイリスタ消孤用抵抗器６７によって電流制限を行う（図２６７）。
時刻Ｔ８８≦ｔ≦Ｔ８９では、第１０、第１１のスイッチング素子３９、４０をオフにし、第２の変圧器１１の励磁電流を直流電源５に回生し、リセットする。この回生される励磁電流は変圧器の磁束が解けるまで流れ続け、時刻Ｔ９１までにリセットを完了させる（図２６８）。
【００４２】
時刻Ｔ８９≦ｔ＜９０では、第３のスイッチング素子３２がオフになると、第２のスイッチング素子３１および第３のサイリスタ６２がオンの状態であるが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、還流モードが解除され、全スイッチング素子がオフなったの同じ状態となり、回生状態が起こり、直流インダクタンス２０が蓄えていたエネルギーは、第１の変圧器１０を介して直流電源５に回生され、急速に出力電流は垂下をはじめる。第３のサイリスタ６２は駆動信号がオフするが、逆バイアスがかからないためオン状態を継続する。
時刻９０≦ｔ＜Ｔ９１では、“正方向力行動作”に必要な第４のスイッチング素子３３をオンにするが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態が継続する（図２６９）。
この図２６９に示す状態では、第１の変圧器１０は２次側からのバイアスを受けていることになるので、このままでは変圧器１０が磁気的に飽和してしまう。そこで、第１の変圧器１０が磁気的に飽和しないように、第１の変圧器１０に流れている電流を第２の変圧器１１に転流し、第１の変圧器１０をリセットする動作に移る。
【００４３】
時刻Ｔ９１≦ｔ＜Ｔ９２では、第９のスイッチング素子３８および第４のサイリスタ６３がオンになると、第１の変圧器１０に流れている電流は第２の変圧器１１へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。この時点で、出力極性切り替えに備え、“正方向力行動作”に必要な第７のスイッチング素子３６および第２のサイリスタ６１もオンにしておく。第１の変圧器１０側では転流が完了すると、第１のリアクトル６４のエネルギーが、第１、第１４のフライホイールダイオード４２、５５を経由して直流電源５に回生し、一方、第３のサイリスタ６２は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持しており、第２の変圧器１１の２次巻線１５、第４のサイリスタ６３から第１の変圧器１０の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図２７０）。
時刻Ｔ９２≦ｔ＜９３では、第１のスイッチング素子３０および第４のサイリスタ６３がオフになるが、第３のサイリスタ６２には、第１の変圧器１０の励磁電流分が流れ続ける（図２７１）。
【００４４】
時刻Ｔ９３≦ｔ＜Ｔ９４では、第５のスイッチング素子３４がオンになると、第４、第５のスイッチング素子３３、３４が共にオンとなるため、図の破線矢印の様に、サイリスタ消孤用電流が流れ、第３のサイリスタ６２に対して逆バイアスとして働き、リカバリ電流が流れて第３のサイリスタ６２はオフする。また、この時のサイリスタ消孤用電流は、（第１の変圧器１０の励磁電流＋第３のサイリスタ６２のリカバリ電流）分のみを流せば良く、第１のサイリスタ消孤用抵抗器６６によって電流制限を行う（図２７２）。
時刻Ｔ９４≦ｔ≦Ｔ９５（Ｔ８３）では、第４、第５のスイッチング素子３３、３４をオフにし、第１の変圧器１０の励磁電流を直流電源５に回生し、第１の変圧器１０をリセットする。この回生される励磁電流は変圧器の磁束が解けるまで流れ続け、時刻Ｔ９７（Ｔ８５）までにリセットを完了させる（図２７３）。以降、時刻Ｔ８３へ戻り、ここまでの動作を数回繰り返す。これにより、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーは、第１、第２の変圧器１０、１１が磁気的に飽和しないように、回生電流を第１の変圧器１０と第２の変圧器１１との間で交互に転流させながら直流電源５に回生させる。
【００４５】
このような負方向回生動作は、次段階の正方向力行動作に必要な駆動信号をオンさせて正方向力行動作への切り替え準備を整えた状態で行い、出力電流は図２５８に示すように高速に垂下する。この回生動作時においては、出力電流が０に至るまでは正方向力行動作のための駆動信号による電流は流れず、後述するように、出力電流が垂下して０となった時点で自動的に上記駆動信号により正方向力行動作に移行する。
【００４６】
次に、図２７４は“負方向回生動作”完了直前から“正方向力行動作”にかけて記載した、インバータ部のスイッチング素子およびサイリスタの切り替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートであり、図２５７のタイミング・チャートの続きである。第１〜第５、第７〜第１１のスイッチング素子３０〜３４、３６〜４０および第１〜第４のサイリスタ６０〜６３は、このタイミング・チャートに従ってオン／オフするものとし、これに記載の無いスイッチング素子はオフをし続けるものとする。
各スイッチング素子と各サイリスタが、図２７４に従って切り替えを行う時の電流の流れる様子を図２７５〜図２９２に基づいて以下に示す。なお、電流は矢印により示す。
【００４７】
時刻ｔ＜Ｔ１００では、第７、第１０のスイッチング素子３６、３９および第２のサイリスタ６１がオンになっているが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態になっており、直流インダクタンス２０のエネルギーが直流電源５に回生している過程とする（図２７５）。しかし、殆どのエネルギーを回生し尽くすと、回路には電流が流れなくなる（図２７６）。
次の瞬間、第７、第１０のスイッチング素子３６、３９および第２のサイリスタ６１がオンになっていることから、正方向に対して力行モードとして自然に移行し、直流インダクタンス２０は正方向のエネルギーを充電する。
時刻Ｔ１００≦ｔ＜Ｔ１０１では、第１、第３のスイッチング素子３０、３２および第１、第３のサイリスタ６０、６２がオンになるが、力行モードが継続しているので、転流は行われない（図２７７）。
時刻Ｔ１０１≦ｔ＜Ｔ１０２では、第７のスイッチング素子３６がオフになると、第１の変圧器１０の方へ一部転流し、図に示すように還流モードに移行する。第２のサイリスタ６１は駆動信号がオフするが、逆バイアスがかからないためオン状態を継続する（図２７８）。
【００４８】
時刻Ｔ１０２≦ｔ＜Ｔ１０３では、この時点では“負方向回生動作”用のパターンが継続していることから、第１１のスイッチング素子４０がオンになって第１０、第１１のスイッチング素子３９、４０が共にオンとなり、第４のサイリスタ６３のためにサイリスタ消孤用電流を流そうとするが、この時オンしているのは第２のサイリスタ６１であり、第２のサイリスタ消孤用抵抗器６７によって制限されて第２のサイリスタ６１を流れる電流が少しだけ増加する（図２７９）。時刻Ｔ１０３≦ｔ＜Ｔ１０４では、第１０、第１１のスイッチング素子３９、４０がオフになり、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第２のサイリスタ６１に対してリカバリ電流として放電し、第２のサイリスタ６１をオフする。この第２のサイリスタ６１がオフすると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第８、第９のフライホイール・ダイオード４９、５０を経由して直流電源５に回生しリセットする。この回生される励磁電流は変圧器１１の磁束が解けるまで流れ続け、時刻Ｔ１０７までにリセットを完了させる（図２８０）。
時刻Ｔ１０４≦ｔ＜Ｔ１０５では、第３のスイッチング素子３２および第４のサイリスタ６２がオフになるが、還流モードは継続している（図２８１）。
【００４９】
時刻Ｔ１０５≦ｔ＜Ｔ１０６では、第４のスイッチング素子３３がオンになると第１、第４のスイッチング６１素子３０、３３が共にオンとなるため、力行モードとなり、直流インダクタンス２０はエネルギーを充電する。
時刻Ｔ１０６≦ｔ＜Ｔ１０７では、第７、第９のスイッチング素子３６、３８および第２、第４のサイリスタ６１、６３がオンになるが、力行モードが継続しているので、転流は行われない（図２８２）。
時刻Ｔ１０７≦ｔ＜Ｔ１０８では、第１のスイッチング素子３０がオフになると、第２の変圧器１１の方へ一部転流し、図に示すように還流モードに移行する。一方、第１のサイリスタ６０は駆動信号がオフするが、逆バイアスがかからないためオン状態を継続する（図２８３）。
【００５０】
時刻Ｔ１０８≦ｔ＜Ｔ１０９では、この時点では“負方向回生動作”用のパターンが継続していることから、第５のスイッチング素子３４がオンになって第４、第５のスイッチング素子３３、３４が共にオンとなり、第３のサイリスタ６２のためにサイリスタ消孤用電流を流そうとするが、この時オンしているのは第１のサイリスタ６０であり、第１のサイリスタ消孤用抵抗器６６によって制限されて第１のサイリスタ６０を流れる電流が少しだけ増加する（図２８４）。
時刻Ｔ１０９≦ｔ＜Ｔ１１０では、第４、第５のスイッチング素子３３、３４がオフになり、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第１のサイリスタ６０に対してリカバリ電流として放電し、第１のサイリスタ６０をオフする。この第１のサイリスタ６０がオフすると、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第２、第３のフライホイール・ダイオード４３、４４を経由して直流電源５に回生しリセットする。この第１の変圧器１０の励磁電流の回生によるリセットは、時刻Ｔ１１３までに完了すればよい（図２８５）。
時刻Ｔ１１０≦ｔ＜Ｔ１１１では、第９のスイッチング素子３８および第４のサイリスタ６３がオフになるが、還流モードは継続している（図２８６）。
【００５１】
以上の動作により、“負方向回生動作”から“正方向力行動作”に自動的に移行することが出来る。しかし、この場合も、上述した逆方向の場合と同様に駆動信号のパターンはパルス幅が時間的に制限され、出力電流の加速は緩やかである。そこで、出力電流を監視しておき、ある設定した値（例えば定格電流のの５〜１０％程度）を超えた時、通常の正方向力行動作に切り替える。
【００５２】
時刻Ｔ１１１≦ｔ＜Ｔ１１２では、出力電流が設定した値を超え、通常の正方向力行動作に切り替わったとする。第１０のスイッチング素子３９がオンになり、力行モードとなり、直流インダクタンス２０はエネルギーを充電する。
時刻Ｔ１１２≦ｔ＜Ｔ１１３では、第１のスイッチング素子３０と第１のサイリスタ６０がオンになるが、第２の変圧器１１側で力行モードが継続しているので、転流は起こらない（図２８７）。
時刻Ｔ１１３≦ｔ＜Ｔ１１４では、第７、第１０のスイッチング素子３６、３９がオフになると、第２の変圧器１１から第１の変圧器１０へ転流が行われ、還流モードに移行する（実線矢印）。転流が完了した第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第２のサイリスタ６１のリカバリ電流として放電する。第２のリアクトル６５のエネルギーも、第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を経由して回生し（破線矢印）（図２８８）、第２のリアクトル６５はリセットする（図２８９）。第２のサイリスタ６１がオフになると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第１６、第９のフライホイール・ダイオード５７、５０を経由して直流電源５に回生し（図２９０）、第２の変圧器１１はリセットする（図２９１）。
時刻Ｔ１１４≦ｔ＜Ｔ１１５では、第４のスイッチング素子３３がオンになり、力行モードとなり直流インダクタンス２０にエネルギーを充電する（図２９２）。
【００５３】
以上の動作により、図２９３の出力通電パターンに示すように、正方向、負方向のどちらにも通電する事が出来、直流インダクタンス２０の持つエネルギーを直流電源５へ速やかに回生できて出力電流の電流垂下が速やかに行う事ができ、正負の交互運転が効率良く高速で行うことができる。
【００５４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換装置では、以上のように正負両方向の連続切り替え通電が行われており、出力極性の切り替えは、外部からスイッチの切り替え等による方法の他、例えば、急速に正から負に、あるいは逆に負から正に出力電流設定信号が切り替わった時にそれを検出して、反転指令とすることも可能であった。
しかしながら、上記のような出力極性の切り替えは、正（または負）のある値で、強制的に“力行動作”から“回生動作”に切り替えるもので、また、“回生動作”の制御パターンは予め設定された固定のパターンであるため、上記正（または負）のある値から、負（または正）のある値へ一足飛び的に強制的に移行させるものとなる。このため、従来の電力変換装置では、徐々に変化をしながら正から負へ、或いは負から正へ、出力電流の極性を切り替えることができず、正弦波や三角波等を含む、任意波形の通電パターンを生成することはできなかった。
【００５５】
また、一般に、ＰＷＭ変調の搬送波周波数（鋸波の周波数）は、通電しようとする周波数に対し、十分に高くしておく必要がある。搬送波周波数を高くすると、制御系の応答が良好となり、電流の変動幅も低減できる。しかし、上述したような従来の電力変換装置では、単純に搬送波周波数を高くすると、第１の変圧器１０側と第２の変圧器１１側とで交互に転流させているため、転流や整流装置のリカバリのための時間を十分に確保することが出来なくなり、制御不能、最悪の場合、短絡事故に繋がる恐れもあった。
【００５６】
この発明は、上記のような問題点を解消する為になされたものであり、任意波形の出力電流通電パターンを生成でき、出力電流設定信号に信頼性良く追従する正負両方向連続切り替え通電が可能な電力変換装置を提供することを目的とする。また、転流や整流装置のリカバリのための時間を確保しつつ、ＰＷＭ変調の搬送波周波数を高くして、応答速度の向上、およびリップル電流の低減を図ることを目的とする。
【００５７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１記載の電力変換装置は、それぞれの駆動信号で制御される第１、第２のインバータ部のスイッチング素子および第１〜第４の整流装置を、出力電流設定信号と負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路の出力の状態によりそれぞれ決定される第１〜第４の制御パターンを有して制御し、上記第１の制御パターンにより、上記負荷にエネルギーを送出する出力電流を第１の方向（正方向）に流す正方向力行動作を行い、上記第２の制御パターンにより、正方向の上記出１０力電流を回生する正方向回生動作を行い、上記第３の制御パターンにより、上記負荷にエネルギーを送出する出力電流を第２の方向（負方向）に流す負方向力行動作を行い、上記第４の制御パターンにより、負方向の上記出力電流を回生する負方向回生動作を行い、上記出力電流設定信号に基づいた正負両方向連続切り替え通電を可能としたものである。
【００５８】
この発明に係る請求項２記載の電力変換装置は、請求項１において、出力電流設定信号と負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路と、搬送波発生回路から得られる第１の方向（正側）の第１の鋸波と上記誤差増幅回路出力とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第１の比較回路と、上記第１の鋸波を極性反転させた第２の方向（負側）の第２の鋸波と上記誤差増幅回路出力とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第２の比較回路と、上記第１の鋸波と上記誤差増幅回路出力に所定の正のバイアス電圧を加算した信号とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第３の比較回路と、上記第２の鋸波と上記誤差増幅回路出力に所定の負のバイアス電圧を加算した信号とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第４の比較回路と、上記第１〜第４の比較回路出力に基づいて、第１、第２のインバータ部のスイッチング素子、および第１〜第４の整流装置を駆動する駆動信号を生成する制御ロジック部とから構成される制御回路を備えたものである。
【００５９】
この発明に係る請求項３記載の電力変換装置は、請求項２において、第１の比較回路出力に応じて得られる正方向力行用の第１のＰＷＭ信号に基づいて第１の制御パターンが、第３の比較回路出力に応じて得られる正方向回生用の第３のＰＷＭ信号に基づいて第２の制御パターンが、第２の比較回路出力に応じて得られる負方向力行用の第２のＰＷＭ信号に基づいて第３の制御パターンが、第４の比較回路出力に応じて得られる負方向回生用の第４のＰＷＭ信号に基づいて第４の制御パターンが、制御回路にてそれぞれ生成され、上記各ＰＷＭ信号は２分されて第１の変圧器側と第２の変圧器側とに用いられ、上記各制御パターンにより該第１、第２の変圧器の間で交互に電流を転流させながら力行動作あるいは回生動作を行うものである。
【００６０】
この発明に係る請求項４記載の電力変換装置は、請求項３において、第３、第４の比較回路にてＰＷＭ変調波を生成する際、誤差増幅回路に加算されるバイアス電圧の大きさは、第１、第２の鋸波の振幅のａ倍（０＜ａ≦１）であり、上記各ＰＷＭ変調波を、最大ａの変調率となるように制限して第３、第４のＰＷＭ信号をそれぞれ生成するものである。
【００６１】
この発明に係る請求項５記載の電力変換装置は、請求項３または４において、第１および第２の鋸波の周波数を高くすることにより、第１、第２のＰＷＭ信号を多パルス化し、第１、第３の制御パターンによる力行動作時に上記第１、第２のＰＷＭ信号を複数のパルスのブロック毎に力行用信号に用いる多パルスＰＷＭ方式による高周波制御を行うものである。
【００６２】
この発明に係る請求項６記載の電力変換装置は、請求項５において、第３、第４の比較回路にて生成されたＰＷＭ変調波によるパルスを所定の間隔で採用して第３、第４のＰＷＭ信号をそれぞれ生成するものである。
【００６３】
この発明に係る請求項７記載の電力変換装置は、請求項１〜６のいずれかにおいて、各制御パターン間の移行が連続的に行われ、第２、第４の制御パターンによる回生動作時に、逆方向力行動作に必要な駆動信号をオンし、当該回生動作時において出力電流が０に至るまでは上記駆動信号による電流は流れず、該出力電流が垂下して０となった時点で自動的に上記駆動信号により上記逆方向力行動作に切り替わるものである。
【００６４】
この発明に係る請求項８記載の電力変換装置は、請求項１〜７のいずれかにおいて、第１、第３の制御パターンによる力行動作時に、まず最初に、当該力行動作時に寄与しない変圧器側の整流装置に流れている電流を他方の変圧器に転流させ、上記整流装置を強制的にオフさせるものである。
【００６５】
この発明に係る請求項９記載の電力変換装置は、正極が直流電源の正極にそれぞれ接続された第１、第２のスイッチング素子、正極が上記直流電源の負極に、負極が上記第１のスイッチング素子の負極に接続された第１のフライホイール・ダイオード、正極が上記直流電源の負極に、負極が上記第２のスイッチング素子の負極に接続された第２のフライホイール・ダイオード、負極が上記直流電源の正極にそれぞれ接続された第３、第４のフライホイール・ダイオード、負極が上記直流電源の負極に、正極が第上記３のフライホイール・ダイオードの正極に接続された第３のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第４のフライホイール・ダイオードの正極に接続された第４のスイッチング素子、上記第１のスイッチング素子の負極と上記第３のスイッチング素子の正極との間に１次巻線が接続された第１の変圧器、および、該第１の変圧器とは電磁的に独立して、上記第２のスイッチング素子の負極と上記第４のスイッチング素子の正極との間に１次巻線が接続された第２の変圧器で構成されるインバータ部と、上記第１、第２の変圧器の２次巻線にそれぞれ接続された第１、第２の整流装置とを備え、上記第１、第２の整流装置の出力を並列にして負荷に接続した装置構成であって、出力電流設定信号と負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路の出力と、搬送波発生回路から得られる高周波の鋸波とを比較しＰＷＭ変調を用いてＰＷＭ信号を生成し、該ＰＷＭ信号を複数のパルスのブロック毎に力行用信号に用い、該力行用信号を２分して上記第１、第２の変圧器の間で交互に電流を転流させるように、上記インバータ部のスイッチング素子に多パルスＰＷＭ方式による高周波制御を行うものである。
【００６６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による正負両方向連続切替通電型の電力変換装置の回路図であり、図２はこの電力変換回路の制御系のブロック図である。
図１において、５は直流電源、３０〜４１は直流を交流に変換するインバータ用の、例えばトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＰＭ、ＧＴＯ、ＧＣＴ等から成る第１〜第１２のスイッチング素子で、特に第５、第６、第１１、第１２のスイッチング素子３４、３５、４０、４１は後述するサイリスタに対する消弧用スイッチング素子である。４２〜５３は第１〜第１２のスイッチング素子３０〜４１のそれぞれと逆並列に接続された第１〜第１２のフライホイール・ダイオード、６４、６５は、転流時のｄｉ／ｄｔを抑制する第１、第２のリアクトル、５４〜５７は第１あるいは第２のリアクトル６４、６５のエネルギー回生用の第１３〜第１６のフライホイール・ダイオード、６６、６７はサイリスタ消孤用抵抗器である。
また、１０、１１は、互いに電磁的に独立した第１、第２の変圧器、１２、１４は第１の変圧器１０の１次巻線および２次巻線、１３、１５は第２の変圧器１１の１次巻線および２次巻線、６０〜６３はスイッチング機能を有する第１〜第４の整流装置としての第１〜第４の整流用サイリスタ、２０は直流インダクタンスで、平滑用に用意された直流リアクトルのインダクタンスまたは負荷回路に寄生するインダクタンスを示す、以上、第１〜第４の整流用サイリスタ６０〜６３および直流インダクタンス２０で整流回路を構成している。２１は負荷抵抗を示す。また、２５は、負荷２１に流れる電流を検出する為の電流検出器で、２６は、電流検出器２５の出力を必要なレベルにまで増幅、或いは、インピーダンス変換を行う為のバッファアンプである。バッファアンプ２６の出力は、図２に示す制御ブロック図に、帰還信号として与えられる。
【００６７】
図に示すように、第１、第３、第５のスイッチング素子３０、３２、３４の正極と、これらのスイッチング素子３０、３２、３４に逆並列接続された第１、第３、第５のフライホイール・ダイオード４２、４４、４６の負極と、リアクトル・エネルギー回生用の第１３のフライホイール・ダイオード５４の負極とが直流電源５の正極に接続される。また、第２、第４、第６のスイッチング素子３１、３３、３５の負極と、これらのスイッチング素子３１、３３、３５に逆並列接続された第２、第４、第６のフライホイール・ダイオード４３、４５、４７の正極と、リアクトル・エネルギー回生用の第１４のフライホイール・ダイオード５５の正極とが直流電源５の負極に接続される。また、第１、第３、第５のスイッチング素子３０、３２、３４の負極とこれらに接続された第１、第３、第５のフライホイール・ダイオード４２、４４、４６の正極とが、第２、第４、第６のスイッチング素子３１、３３、３５の正極とこれらに接続された第２、第４、第６のフライホイール・ダイオード４３、４５、４７の負極とにそれぞれ接続される。サイリスタ消弧用スイッチング素子である第５、第６のスイッチング素子３４、３５の接続部と第１、第２のスイッチング素子３０、３１の接続部との間には、第１のサイリスタ消孤用抵抗器６６が接続され、第１、第２のスイッチング素子３０、３１の接続部と第３、第４のスイッチング素子３２、３３の接続部との間には、第１のリアクトル６４と第１の変圧器１０の１次巻線１２とが直列に接続される。第１のリアクトル６４と第１の変圧器１０の１次巻線１２との接続部には、リアクトル・エネルギー回生用の第１３のフライホイール・ダイオード５４の正極と第１４のフライホイール・ダイオード５５の負極とが接続される。以上の回路構成が、第１の変圧器１０側の第１のインバータ部である。
【００６８】
第２の変圧器１１側の第２のインバータ部の回路では、第７、第９、第１１のスイッチング素子３６、３８、４０の正極と、これらのスイッチング素子３６、３８、４０に逆並列接続された第７、第９、第１１のフライホイール・ダイオード４８、５０、５２の負極と、リアクトル・エネルギー回生用の第１５のフライホイール・ダイオード５６の負極とが直流電源５の正極に接続される。また、第８、第１０、第１２のスイッチング素子３７、３９、４１の負極と、これらのスイッチング素子３７、３９、４１に逆並列接続された第８、第１０、第１２のフライホイール・ダイオード４９、５１、５３の正極と、リアクトル・エネルギー回生用の第１６のフライホイール・ダイオード５７の正極とが直流電源５の負極に接続される。また、第７、第９、第１１のスイッチング素子３６、３８、４０の負極とこれらに接続された第７、第９、第１１のフライホイール・ダイオード４８、５０、５２の正極とが、第８、第１０、第１２のスイッチング素子３７、３９、４１の正極とこれらに接続された第８、第１０、第１２のフライホイール・ダイオード４９、５１、５３の負極とにそれぞれ接続される。サイリスタ消弧用スイッチング素子である第１１、第１２のスイッチング素子４０、４１の接続部と第７、第８のスイッチング素子３６、３７の接続部との間には、第２のサイリスタ消孤用抵抗器６７が接続され、第７、第８のスイッチング素子３６、３７の接続部と第９、第１０のスイッチング素子３８、３９の接続部との間には、第２のリアクトル６５と第２の変圧器１１の１次巻線１３とが直列に接続される。第２のリアクトル６５と第２の変圧器１１の１次巻線１３との接続部には、リアクトル・エネルギー回生用の第１５のフライホイール・ダイオード５６の正極と第１６のフライホイール・ダイオード５７の負極とが接続される。
【００６９】
第１、第２の変圧器１０、１１の２次側の整流回路では、第１のサイリスタ６０と第３のサイリスタ６２、第２のサイリスタ６１と第４のサイリスタ６３が、それぞれ逆並列接続される。第１の変圧器１０の２次巻線１４には、第１のサイリスタ６０の正極、第３のサイリスタ６２の負極が接続され、第２の変圧器１１の２次巻線１５には、第２のサイリスタ６１の正極、第４のサイリスタ６３の負極が接続される。第１のサイリスタ６０の負極、第３のサイリスタ６２の正極および第２のサイリスタ６１の負極、第４のサイリスタ６３の正極は並列接続で、直流インダクタンス２０、負荷抵抗２１に接続される。
【００７０】
図２に示す制御系では、第１、第２のインバータ部を構成する第１〜第１２のスイッチング素子３０〜４１および第１〜第４のサイリスタ６０〜６３を駆動する為のゲート信号（駆動信号）を生成する。
図２において、２７は誤差増幅回路であり、出力電流設定信号である基準信号と、負荷２１に流れる電流を電流検出器２５で検出してバッファアンプ２６を介した帰還信号とを比較し、その差分について制御に必要なレベルにまで増幅するものである。２８はインバータ部の各スイッチング素子の駆動に必要なＰＷＭ変調された駆動信号を生成する基準となる搬送波（鋸波）を生成する搬送波発生回路としての鋸波発生回路である。７６は、鋸波発生回路２８からの出力を反転する反転回路である。
【００７１】
７０〜７５は、２つの入力された電圧を比較する第１〜第６の比較回路である。第１の比較回路７０は、誤差増幅回路２７の出力と鋸波発生回路２８の出力との比較を行い、正方向力行動作時に用いるＰＷＭ変調波を生成する。第２の比較回路７１は、誤差増幅回路２７の出力と反転回路７６の出力との比較を行い、負方向力行動作時に用いるＰＷＭ変調波を生成する。
また、第３の比較回路７２は、誤差増幅回路２７の出力に第１のバイアス電源８２から鋸波の１／２の正電圧をバイアスとして加えた信号と、鋸波発生回路２８の出力とを比較し、正方向回生動作時（正方向回生動作から負方向力行動作に至る移行時を含む）に用いるＰＷＭ変調波を生成する。第４の比較回路７３は、誤差増幅回路２７の出力に第２のバイアス電源８３から鋸波の１／２の負電圧をバイアスとして加えた信号と、反転回路７６の出力とを比較し、負方向回生動作時（負方向回生動作から正方向力行動作に至る移行時を含む）に用いるＰＷＭ変調波を生成する。
【００７２】
第５、６の比較回路７４、７５は、それぞれ基準電源８０、８１の基準電圧と帰還信号とを比較することで、出力電流における定格（若しくは最大点）の例えば５〜１０％のレベルを検出し、回生動作時における逆方向力行動作への移行状態から正規の力行動作に切り替える為の切替信号を送出する。８４、８５は、この切替信号により動作する切替スイッチであり、後述する制御ロジックに含まれる場合もある。
制御ロジック部では、第１〜６の比較回路７０〜７５からの各信号と、鋸波発生回路２８からの鋸波を基にタイミング生成回路にて生成した各動作基準のタイミング信号を入力し、論理合成を行い、第１、第２のインバータ部を構成する第１〜第１２のスイッチング素子３０〜４１および第１〜第４のサイリスタ６０〜６３の駆動に必要な駆動信号を生成する。
【００７３】
図３は正方向の力行動作時および回生動作時に使用するＰＷＭ信号の生成方法を示したものである。
正方向力行動作においては、上述したように誤差増幅回路２７の出力と鋸波信号とから、第１の比較回路７０によりＰＷＭ変調波を生成し、正方向力行用ＰＷＭ信号を得る。また、正方向回生動作においては、誤差増幅回路２７の出力に鋸波の振幅の１／２倍である正のバイアス電圧を加算した信号と、鋸波信号とから、第３の比較回路７２により図３に示すようなＰＷＭ変調波を生成する。この第３の比較回路７２出力に対し、回生時のサイリスタ消弧帰還等を考慮し、最大５０％の変調率となる様に制御ロジック部にて制限を掛ける処理を行い、正方向回生用ＰＷＭ信号を得る。
【００７４】
図４は負方向の力行動作時および回生動作時に使用するＰＷＭ信号の生成方法を示したものである。
負方向力行動作においては、上述したように誤差増幅回路２７の出力と反転回路７６により鋸波を極性反転させた信号（以下、逆鋸波信号と称す）とから、第２の比較回路７１によりＰＷＭ変調波を生成し、負方向力行用ＰＷＭ信号を得る。また、負方向回生動作においては、誤差増幅回路２７の出力に鋸波の振幅の１／２倍の大きさの負のバイアス電圧を加算した信号と、逆鋸波信号とから、第４の比較回路７３により図４に示すようなＰＷＭ変調波を生成する。この第４の比較回路７３出力に対し、回生時のサイリスタ消弧帰還等を考慮し、最大５０％の変調率となる様に制御ロジック部にて制限を掛ける処理を行い、負方向回生用ＰＷＭ信号を得る。
これにより、急激な変化（基準信号と帰還信号との差が大きい）の場合、ＰＷＭ信号のパルス幅が広がり、回生量およびその後の逆方向力行量も大きく、早く極性変化が行われる。逆に、緩やかな変化（基準信号と帰還信号との差が小さい）の場合、ＰＷＭ信号のパルス幅が狭く、回生量およびその後の逆方向力行量も小さく、ゆっくりと極性変化が行われる。
【００７５】
次に、動作について説明する。尚、動作説明においては、各動作（“正方向力行動作”、“正方向回生動作”、“負方向力行動作”、“負方向回生動作”の各動作で、ここでいう“力行動作”“回生動作”とは、細かな回路動作時の状態を示すものでは無く、電力変換装置全体として見た場合、負荷２１にエネルギーを送出している状態を“力行動作”、負荷２１から消費されなかったエネルギーを戻す状態を“回生動作”としている）毎に説明する。なお、力行動作には、直流電源５からの電流により変圧器１０、１１が励磁されて、変圧器１０、１１の２次側に電流を流し直流インダクタンス２０にエネルギーを蓄える”力行モード”と、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーの放電により、変圧器１０、１１の１次側に環流電流が流れる”環流モード”とを含む。
【００７６】
図５は、本回路の正方向力行動作時における、インバータ部のスイッチング素子、および、サイリスタの切替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートである。第１、第３、第４、第７、第９、第１０のスイッチング素子３０、３２、３３、３６、３８、３９と第１〜第４のサイリスタ６０〜６３は、このタイミング・チャートに従って、それぞれオン／オフするものとし、ここに記載無きスイッチング素子およびサイリスタはオンしないものとする。
図５に示す様に、インバータ部の第１、第３、第４、第７，第９、第１０のスイッチング素子３０、３２、３３、３６、３８、３９をオン／オフさせて、第１のインバータ部と第２のインバータ部とで切替え転流制御を行い、スイッチング素子駆動信号は、電流方向を制御する第１、第７のスイッチング素子駆動信号と、そのオン時間内でオンする力行用の信号用である第４、第１０のスイッチング素子駆動信号とで構成される。
図３で示した第１の比較回路出力から生成された正方向力行用のＰＷＭ信号は２分されて、鋸波の周期毎に交互に力行用の信号用である第４、第１０のスイッチング素子駆動信号に振り分けて用いられる。この正方向力行用のＰＷＭ信号で構成される第４、第１０のスイッチング素子駆動信号を基準として、他の駆動信号が生成され、図５に示すような駆動信号のパターン（第１の制御パターン）を構成する。
各スイッチング素子３０、３２、３３、３６、３８、３９、および各サイリスタ６０〜６３が図５に従って切替えを行う時の電流の流れる様子を図６〜図２０に基づいて示す。尚、電流の方向は矢印により示す。
【００７７】
時刻Ｔ０≦ｔ＜Ｔ１では、第１、第３のスイッチング素子３０、３２、および、第１、第３のサイリスタ６０、６２をオンにする。しかし、第１のインバータ側は、第１の変圧器１０を励磁出来るスイッチング・モードではない為、出力電流は流れない（図６）。
時刻Ｔ１≦ｔ＜Ｔ２では、第３のスイッチング素子３２および第３のサイリスタ６２をオフにする（図７）。
この動作は、通電前に第２の変圧器１１側のサイリスタ（ここでは、第４のサイリスタ６３）が実際にはオフしていなかった場合に第１、第２の変圧器１０、１１に短絡電流が流れるのを防止するために、力行運転前に第１の変圧器１０に転流させて、そして、第２の変圧器１１の励磁エネルギーを直流電源５に回生し、無通電状態にしようとするものである。これにより、例えば、第４のサイリスタ６３がオンであったとすると、時刻Ｔ０≦ｔ＜Ｔ１では、第１、第３のスイッチング素子３０、３２、および第１、第３のサイリスタ６０、６２をオンにする事により、第４のサイリスタ６３から第２の変圧器１１に流れていた電流が第１の変圧器１０に転流し、第１のサイリスタ６０を経由して還流電流が流れ、この影響により、第１の変圧器１０の１次側にも第３のスイッチング素子３２を経由する還流電流が流れる。この環流電流は、時刻Ｔ１にて、第３のスイッチング素子３２がオフすると直流電源５に回生される。この事により時刻Ｔ２以降、力行運転に移行する事が出来る。
【００７８】
時刻Ｔ２≦ｔ＜Ｔ３では、第４のスイッチング素子３３がオンになると、第１、第４のスイッチング素子３０、３３、および第１のサイリスタ６０がオンとなるため、力行モードとなり直流インダクタンス２０にエネルギーが蓄積される。直流インダクタンス２０に蓄えられるエネルギーは（１／２・Ｉ２・Ｌ）であり、Ｉは直流インダクタンス２０に流れる電流、Ｌは直流インダクタンス２０のインダクタンス値である（図８）。
時刻Ｔ３≦ｔ＜Ｔ４では、第４のスイッチング素子３３がオフになり、還流モードとなり、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーの放電により、第１の変圧器１０の２次巻線１４に図に示す様に電流が流れ、第１の変圧器１０の１次巻線１２には還流電流が流れる。またこの時、第７、第９のスイッチング素子３６、３８、および第２、第４のサイリスタ６１、６３をオンにして、転流準備を行う。第９のスイッチング素子３８および第４のサイリスタ６３をオンするのは、正常動作時には必要ないものであるが、上述した第３のスイッチング素子３２および第３のサイリスタ６２と同様に、第１の変圧器１０側のサイリスタ（ここでは、第３のサイリスタ６２）が実際にはオフしていなかった場合に備えるものである（図９）。
【００７９】
時刻Ｔ４≦ｔ＜Ｔ５では、第１のスイッチング素子３０がオフすると、第７のスイッチング素子３６および第２のサイリスタ６１がオンであるので、第１の変圧器１０に流れていた電流は第１の変圧器１１へ転流し、還流モードとなる（実線矢印）。この時、第１のリアクトル６４に蓄えられていたエネルギーは転流せず、第２、第１３のフライホイール・ダイオード４３、５４を経由して直流電源５に回生し、リセットされる。また同時に、第１の変圧器１０の励磁エネルギーが第１のサイリスタ６０のリカバリ電流として流れる（破線矢印）（図１０）。第１のサイリスタ６０がオフすると、第１の変圧器１０の励磁エネルギーが、第１４、第３のフライホイール・ダイオード５５、４４を経由して直流電源５に回生し（破線矢印）（図１１）、第１の変圧器１０はリセットされる。更に、力行モードに移行する為、第９のスイッチング素子３８および第４のサイリスタ６３をオフする（図１２）。
【００８０】
時刻Ｔ５≦ｔ＜Ｔ６では、第１０のスイッチング素子３９がオンになり、第２の変圧器１１は励磁され力行モードへ移行する（図１３）。
時刻Ｔ６≦ｔ＜Ｔ７で、第１０のスイッチング素子３９がオフになることで、還流モードとなり、直流インダクタンス２０に蓄えられていたエネルギーの放電により、第２の変圧器１１の２次巻線１５に図に示す様に電流が流れ、第２の変圧器１１の１次巻線１４には、還流電流が流れる（図１４）。
時刻Ｔ７≦ｔ＜Ｔ８では、転流準備の為に、第１、第３のスイッチング素子３０、３２、および第１、第３のサイリスタ６０、６２をオンにする（図１５）。時刻Ｔ８≦ｔ＜Ｔ９では、第７のスイッチング素子３６がオフになり第２の変圧器１１に流れていた電流は、第１の変圧器１０へ転流する（実線矢印）。この時、第２のリアクトル６５のエネルギーは転流せず、第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を経由して直流電源５に回生し、リセットする。また、同時に第２の変圧器１１の励磁エネルギーが第２のサイリスタ６１のリカバリ電流として流れる（破線矢印）（図１６）。また、第２のサイリスタ６１がオフすると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーが第１６、第９のフライホイール・ダイオード５７、５０を経由して直流電源５に回生され（破線矢印）（図１７）、第２の変圧器１１はリセットされる。更に、力行モードに移行する為、第３のスイッチング素子３２および第３のサイリスタ６２をオフする（図１８）。
【００８１】
時刻Ｔ９≦ｔ＜Ｔ１０では、第４のスイッチング素子３３がオンになり、第１の変圧器１０は励磁され力行モードへ移行する（図１９）。
時刻Ｔ１０において、第４のスイッチング素子３３がオフになると還流モードとなり、直流インダクタンス２０に蓄えられていたエネルギーの放電により、第１の変圧器１０の２次巻線１４に図に示す様に電流が流れ、第１の変圧器１０の１次巻線１２には、還流電流が流れる（図２０）。
以上が、第１の制御パターンによる“正方向力行動作”であり、その後、時刻Ｔ３へ戻り、この動作を繰り返す。
【００８２】
次に図２１は、正方向回生動作時におけるインバータ部のスイッチング素子、および、サイリスタの切替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートである。
各スイッチング素子、および、サイリスタが図２１に従って切替え動作を行う時の電流の流れる様子を図２２〜図６７に基づいて以下に示す。尚、電流は矢印により示す。
【００８３】
時刻ｔ＜Ｔ２０では、第７のスイッチング素子３６、および第２のサイリスタ６１がオンになっており、正方向力行動作状態が継続しているものとする。電流は還流モードで、図に示す様に電流が流れている（図２２）。
時刻Ｔ２０≦ｔ＜Ｔ２１では、転流準備の為に、第１、第３のスイッチング素子３０、３２、および第１、第３のサイリスタ６０、６２をオンにする（図２３）。
時刻Ｔ２１≦ｔ＜Ｔ２２では、第７のスイッチング素子３６がオフになり第２の変圧器１１に流れていた電流は、第１の変圧器１０へ転流する（実線矢印）。この時、第２のリアクトル６５のエネルギーは転流せず、第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を経由して直流電源５に回生し、リセットする。また、同時に第２の変圧器１１の励磁エネルギーが第２のサイリスタ６１のリカバリ電流として流れる（破線矢印）（図２４）。第２のサイリスタ６１がオフすると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーが第１６、第９のフライホイール・ダイオード５７、５０を経由して直流電源５に回生され（破線矢印）、第２の変圧器１１はリセットされる（図２５）。
【００８４】
時刻Ｔ２２≦ｔ＜Ｔ２３では、第３のスイッチング素子３２をオフにするが、還流モードは継続する。
この時、電流誤差増幅回路２２の出力信号が０点を下回っていたとすると、制御ロジックはそれを受け、正方向回生動作に自動的に切り替える。
この正方向回生動作では、図３で示した第３の比較回路出力から生成された正方向回生用のＰＷＭ信号が２分されて、鋸波の周期毎に交互に第１、第２の変圧器１０、１１側に振り分けて用いられる。この場合、図２１で示す（時刻Ｔ２４≦ｔ＜Ｔ２６）と（時刻Ｔ３２≦ｔ＜Ｔ３４）との２つの駆動信号状態が上記正方向回生用のＰＷＭ信号に対応して生成され、この２つの駆動信号状態を基準として、他の駆動信号が生成されて、正方向回生用の駆動信号のパターン（第２の制御パターン）を構成する。この回生動作では、出力電流が垂下して０になった時点で自動的に負方向力行に切り替わるように、予め負方向力行に必要な駆動信号を組み込んでおき、出力電流が０に至るまではこれらの駆動信号による電流は流れないようにしておく。
時刻Ｔ２３≦ｔ＜Ｔ２４では、負方向力行に備え、第３のスイッチング素子３２および第３のサイリスタ６２をオンにする（図２６）。
【００８５】
時刻Ｔ２４≦ｔ＜Ｔ２５では、第１のスイッチング素子３０がオフになると、第３のスイッチング素子３２、および第３のサイリスタ６２がオンの状態ではあるが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から還流モードが解除され、全スイッチング素子がオフになったのと同じ状態が出来、その為、回生状態が起こり直流インダクタンス２０が蓄えていたエネルギーは、第１の変圧器１１を介して直流電源５に回生され、急速に出力電流は垂下をはじめる（図２７）。時刻２５≦ｔ＜Ｔ２６では、第２のスイッチング素子３１をオンにするが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態が継続する（図２８）。
【００８６】
時刻Ｔ２６≦ｔ＜Ｔ２７では、第７、第９のスイッチング素子３６、３８および第２、第４のサイリスタ６１、６３がオンになると、第１の変圧器１０に流れている電流は第２の変圧器１１へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。第１のリアクトル６４のエネルギーは、第２、第１３のフライホイールダイオード４３、５４を経由して直流電源５に回生し、一方、第１のサイリスタ６０は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持しており、第１の変圧器１０の２次巻線１４、第２のサイリスタ６１から第１の変圧器１０の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図２９）。
時刻Ｔ２７≦ｔ＜Ｔ２８では、第２、第３のスイッチング素子３１、３２、および第３のサイリスタ６２がオフになるが（図３０）、第１のリアクトル６４がリセットした後も、第１のサイリスタ６０は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持する（破線矢印）（図３１）。
【００８７】
時刻Ｔ２８≦ｔ＜Ｔ２９では、第４、第５のスイッチング素子３３、３４をオンにするが、ここでも、第１のサイリスタ６０は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持しており、第１の変圧器１０の２次巻線１４、第２のサイリスタ６１から第１の変圧器１０の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図３２）。時刻Ｔ２９≦ｔ＜Ｔ３０では、第１のリアクトル６４のエネルギーが第２、第１３のフライホイール・ダイオード４３、５４を介して直流電源５に回生され、リセットされる（破線矢印）（図３３）。
時刻Ｔ３０≦ｔ＜Ｔ３１では、第３、第６のスイッチング素子３２、３５をオンにすると、サイリスタ消孤用電流が流れ、第１のサイリスタ６０に対して逆バイアスとして働き、第１のサイリスタ６０はオフになる（破線矢印）（図３４）。
時刻Ｔ３１≦ｔ＜Ｔ３２では、第１のリアクトル６４のエネルギーが第１４、第５のフライホイール・ダイオード５５、４６を介して直流電源５に回生され（破線矢印）（図３５）、リセットされる（図３６）。
【００８８】
時刻Ｔ３２≦ｔ＜３３では、第７のスイッチング素子３６がオフになると、第９のスイッチング素子３８、および第４のサイリスタ６３がオンの状態であるが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から還流モードが解除され、全スイッチング素子がオフになったのと同じ状態となって回生状態が起こり、直流インダクタンス２０が蓄えていたエネルギーは、第２の変圧器１１を介して直流電源５に回生され急速に出力電流は垂下をはじめる（図３７）。
時刻Ｔ３３≦ｔ＜３４で、第８のスイッチング素子３７をオンにするが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態が継続する（図３８）。
【００８９】
時刻Ｔ３４≦ｔ＜Ｔ３５では、第１、第３のスイッチング素子３０、３２および第１、第３のサイリスタ６０、６２がオンになると、第２の変圧器１１に流れている電流は第１の変圧器１０へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。第２のリアクトル６５のエネルギーは、第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を経由して直流電源５に回生し、一方、第２のサイリスタ６１は、逆バイアスがかからない為オン状態を維持しており、第２の変圧器１１の２次巻線１５、第１のサイリスタ６０から第２の変圧器１１の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図３９）。
時刻Ｔ３５≦ｔ＜Ｔ３６では、第８、第９のスイッチング素子３７、３８、および第４のサイリスタ６３がオフになるが（図４０）、第２のリアクトル６５がリセットした後も、第２のサイリスタ６１は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持する（破線矢印）（図４１）。
【００９０】
時刻Ｔ３６≦ｔ＜Ｔ３７では、第１０、第１１のスイッチング素子３９、４０をオンにするが、ここでも、第２のサイリスタ６１は、逆バイアスがかからない為オン状態を維持しており、第２の変圧器１１の２次巻線１５、第１のサイリスタ６０から第２の変圧器１１の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図４２）。
時刻Ｔ３７≦ｔ＜Ｔ３８では、第２のリアクトル６５のエネルギーが第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を介して直流電源５に回生され、リセットされる（破線矢印）（図４３）。
時刻Ｔ３８≦ｔ＜Ｔ３９では、第９、第１２のスイッチング素子３８、４１をオンにすると、サイリスタ消孤用電流が流れ、第２のサイリスタ６１に対して逆バイアスとして働き、第２のサイリスタ６１はオフになる（破線矢印）（図４４）。
時刻Ｔ３９≦ｔ＜（Ｔ２４）では、第２のリアクトル６５のエネルギーが第７、第１６のフライホイール・ダイオード４８、５７を介して直流電源５に回生されて（破線矢印）（図４５）、リセットされる（図４６）。
【００９１】
以降、時刻Ｔ２４に戻り、ここまでの動作を数回繰り返す。これにより、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーは、第１、第２の変圧器１０、１１が磁気的に飽和しないように、回生電流を第１の変圧器１０と第２の変圧器１１との間で交互に転流させながら直流電源５に回生させる。
次に、図２１のタイミング・チャートを用い、“正方向回生動作”完了直前から“負方向力行動作”を説明をする。
時刻Ｔ２５≦ｔ＜Ｔ２６では、第２、第３のスイッチング素子３１、３２、および第３のサイリスタ６２がオンになっているが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から回生状態になっており、直流インダクタンス２０のエネルギーが直流電源５に回生しているとする（図４７）。しかし、殆どのエネルギーを回生し尽くすと、回路には電流が流れなくなる（図４８）。次の瞬間、第２、第３のスイッチング素子３１、３２、および第３のサイリスタ６２がオンになっていることから、負方向に対して力行モードとして自動的に移行し、直流インダクタンス２０は負方向のエネルギーを充電する（図４９）。
【００９２】
時刻Ｔ２６≦ｔ＜Ｔ２７では、第７、第９のスイッチング素子３６、３８、および第２、第４のサイリスタがオンになるが、力行モードが継続しているので転流は行われない（図５０）。
時刻Ｔ２７≦ｔ＜Ｔ２８では、第２、第３のスイッチング素子３１、３２がオフになると、第１の変圧器１０に流れている電流は第２の変圧器１１へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。第１の変圧器１０で転流が完了すると、第１のリアクトル６４の持つエネルギーは、第１４、第１のフライホール・ダイオード５５、４２を経由して直流電源５に回生し、リセットする。同時に、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは，第３のサイリスタ６２に対してリカバリー電流として放電し（破線矢印）（図５１）、第３のサイリスタ６２はオフする（図５２）。
時刻Ｔ２８≦ｔ＜Ｔ２９では、第４、第５のスイッチング素子３３、３４がオンになり、サイリスタ消孤用電流を流そうとするが、既に第３のサイリスタ６２はオフとなっており、第１の変圧器１０の励磁電流分しか流れない。この動作は正常動作時には必要ないが、第３のサイリスタ６２がオフしていなかった場合に備えて、設けるものである（破線矢印）（図５３）。
時刻Ｔ２９≦ｔ＜Ｔ３０では、第１のリアクトル６４に蓄えられていたエネルギーが、第２、第１３のフライホイール・ダイオード４３、５４を経由して直流電源５に回生されリセットする（破線矢印）（図５４）。
【００９３】
時刻Ｔ３０≦ｔ＜Ｔ３１では、正方向回生用のパターンが継続しているため、第３、第６のスイッチング素子３２、３５がオンになるが、第１の変圧器１０の励磁電流分しか流れない（図５５）。
時刻Ｔ３１≦ｔ＜Ｔ３２では、第１のリアクトル６４に蓄えられていたエネルギーが、直流電源５に回生され（破線矢印）（図５６）、第１のリアクトル６４はリセットする（図５７）。
時刻Ｔ３２≦ｔ＜Ｔ３３では、第７のスイッチング素子３６がオフになるが、還流モードは継続している（図５８）。
時刻Ｔ３３≦ｔ＜Ｔ３４では、第８のスイッチング素子３７がオンになり、力行モードとなり直流インダクタンス２０はエネルギーを充電する（図５９）。
時刻Ｔ３４≦ｔ＜Ｔ３５では、第１、第３のスイッチング素子３０、３２、および第１、第３のサイリスタ６０、６２がオンになるが、第２の変圧器１１で力行状態が継続する為転流は行われない（図６０）。
【００９４】
時刻Ｔ３５≦ｔ＜Ｔ３６では、第８、第９のスイッチング素子３７、３８がオフすると、第１の変圧器１０の方へ転流し還流モードに移行する（実線矢印）。第２の変圧器１１で転流が完了すると、励磁エネルギーは第４のサイリスタ６３に対してリカバリー電流として放電し、また第２のリアクトル６５の持つエネルギーは、第１６、第７のフライホール・ダイオード５７、４８を経由して直流電源５に回生し（破線矢印）（図６１）、第２のリアクトル６５はリセットし、第４のサイリスタ６３もオフする（図６２）。
時刻Ｔ３６≦ｔ＜Ｔ３７では、第１０、第１１のスイッチング素子３９、４０がオンになり、サイリスタ消孤用電流を流そうとするが、既に第４のサイリスタ６３はオフとなっており、第２の変圧器１１の励磁電流分しか流れない。この動作は正常動作時には必要ないが、第４のサイリスタ６３がオフしていなかった場合に備えて、設けるものである（破線矢印）（図６３）。
時刻Ｔ３７≦ｔ＜Ｔ３８では、第２のリアクトル６５に蓄えられていたエネルギーが、第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を経由して直流電源５に回生されリセットする（破線矢印）（図６４）。
【００９５】
時刻Ｔ３８≦ｔ＜Ｔ３９では、正方向回生用のパターンが継続しているため、第９、第１２のスイッチング素子３８、４１がオンになるが、第２の変圧器１１の励磁電流分しか流れない（図６５）。
時刻Ｔ３９≦ｔ＜Ｔ４０では、第２のリアクトル６５に蓄えられていたエネルギーが、直流電源５に回生され（破線矢印）（図６６）、第２のリアクトル６５はリセットする（図６７）。
以上の動作により、“正方向回生”から“負方向力行”に自動的に移行することが出来る。しかも、回生量、および、極性切替え後の力行量は、図３で示した第３の比較回路出力から生成された正方向回生用のＰＷＭ信号によって制御されているので、基準信号の変化量に合わせて、細かな調整が可能になる。
【００９６】
上述したような正方向回生用の駆動信号のパターン（第２の制御パターン）による正方向回生動作では、負方向力行動作へ自動的に移行するものであるが、このままでは、駆動信号のパターンはパルス幅が時間的に制限される。このため、図２で示した第６の比較回路７６により、基準電源８１の基準電圧と帰還信号とを比較することで、出力電流が、例えば出力電流における定格の５〜１０％のレベルを越えたとき、通常の負方向の力行動作、即ち、第２の比較回路出力から生成された負方向力行用のＰＷＭ信号によって制御される負方向力行動作に切り替える。
【００９７】
図６８は、第２の制御パターンにおける負方向力行から出力電流が設定した値（定格出力、若しくは、最大電流の５〜１０％）を超え、通常の負方向力行動作に切り替わる時のタイミング・チャートを示したものである。各スイッチング素子、および、サイリスタが図６８に従って切替え動作を行う時の電流の流れる様子を図６９〜図８６に基づいて以下に示す。
時刻ｔ＜Ｔ４０では、図６７と同様の状態であり、第１、第３のスイッチング素子３０、３２および第１、第３のサイリスタ６０、６２がオンであり、図に示すような環流電流が流れている（図６９）。
時刻Ｔ４０≦ｔ＜Ｔ４１では、第１のスイッチング素子３０をオフするが、継続して環流電流は流れる（図７０）。
時刻Ｔ４１≦ｔ＜Ｔ５６は、図２１で示す時刻Ｔ２５≦ｔ＜Ｔ４０と同様に、第２の制御パターンによるもので、正方向回生動作が負方向力行に移行した状態を示すものとし、電力変換装置は図４９〜図６７で示した同様の動作を行う。この期間は、負方向出力に対し、還流・力行を繰り返し行っている。
時刻Ｔ５６≦ｔ＜Ｔ５７では、第１の変圧器１０の１次側、２次側で環流電流が流れている（図７１）。
【００９８】
時刻Ｔ５７≦ｔ＜Ｔ５８において、第２のスイッチング素子３１がオンになり、力行モードとなり、直流インダクタンス２０はエネルギーを充電する。このとき、出力電流が設定した値を超えた事により、図２で示した第６の比較回路７５の判定（比較結果）により、通常の負方向力行動作に切り替わる指令が与えられたとする。図２において、切替スイッチ８４、８５により負方向に切り替えられて、第２の比較回路７１が選択される。図４で示した第２の比較回路出力から生成された負方向力行用のＰＷＭ信号は２分されて、鋸波の周期毎に交互に、第１、第２のインバータ部の力行用の素子駆動信号に振り分けて用いられる。この負方向力行用のＰＷＭ信号で構成されるスイッチング素子駆動信号を基準として、他の駆動信号が生成され負方向力行動作用の駆動信号のパターン（第３の制御パターン）を構成する。これ以降、通常の負方向力行動作となる（図７２）。
時刻Ｔ５８≦ｔ＜Ｔ５９では、第３のスイッチング素子３２がオフとなり、還流モードに移行する。また、第８、第１０のスイッチング素子３７、３９、及び第２、第４のサイリスタ６１、６３をオンにし、転流準備を行う（図７３）。
【００９９】
時刻Ｔ５９≦ｔ＜Ｔ６０では、第２のスイッチング素子３１がオフになると、第１の変圧器１０から第２の変圧器１１へ転流が行われる（実線矢印）。転流が完了した第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第３のサイリスタ６２のリカバリー電流として放電する。第１のリアクトル６４も、第１４、第１のフライホイール・ダイオード５５、４２を経由して回生し、リセットする（破線矢印）（図７４）。第１の変圧器１０の励磁エネルギーにより、第３のサイリスタ６２がオフになると（図７５）、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第４、第１３のフライホイール・ダイオード４５、５４を経由して直流電源５に回生し（破線矢印）（図７６）、リセットする。更に、次に力行モードに移行する為、第１０のスイッチング素子３９および第２のサイリスタ６１をオフする（図７７）。
時刻Ｔ６０≦ｔ＜Ｔ６１では、第９のスイッチング素子３８がオンになり、力行モードとなり、直流インダクタンス２０にエネルギーを充電する（図７８）。時刻Ｔ６１≦ｔ＜Ｔ６２では、第９のスイッチング素子３８がオフとなり、還流モードに移行する（図７９）。
【０１００】
時刻Ｔ６２≦ｔ＜Ｔ６３では、第２、第４のスイッチング素子３１、３３、及び、第１、第３のサイリスタ６０、６２をオンにし、転流準備を行う（図８０）。
時刻Ｔ６３≦ｔ＜Ｔ６４では、第８のスイッチング素子３７がオフになると、第２の変圧器１１から第１の変圧器１０へ転流が行われる（実線矢印）。転流が完了した第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第４のサイリスタ６３のリカバリー電流として放電する。第２のリアクトル６５も、第１６、第７のフライホイール・ダイオード５７、４８を経由して回生し、リセットする（破線矢印）（図８１）。第２の変圧器１１の励磁エネルギーにより、第４のサイリスタ６３がオフになると（図８２）、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第１０、第１５のフライホイール・ダイオード５１、５６を経由して直流電源５に回生しリセットする（破線矢印）（図８３）。
時刻Ｔ６４≦ｔ＜Ｔ６５では、次に力行モードに移行する為、第４のスイッチング素子３３および第１のサイリスタ６０をオフする（図８４）。
時刻Ｔ６５≦ｔ＜Ｔ６６では、第３のスイッチング素子３２がオンになり、力行モードとなり、直流インダクタンス２０にエネルギーを充電する（図８５）。時刻Ｔ６６では、第３のスイッチング素子３２がオフとなり、還流モードに移行する（図８６）。
以降、誤差増幅回路２２の出力が、０点を超え正方向に移動する迄、このような第３の制御パターンによる負方向力行動作を繰り返す。
【０１０１】
次に図８７は、負方向回生動作時におけるインバータ部のスイッチング素子、および、サイリスタの切替え動作を示す駆動信号のタイミング・チャートである。
各スイッチング素子、および、サイリスタが図８７に従って切替え動作を行う時の電流の流れる様子を図８８〜図１３０に基づいて以下に示す。尚、電流は矢印により示す。
【０１０２】
時刻ｔ＜Ｔ７０では、第８のスイッチング素子３７、および第４のサイリスタ６３がオンになっており、負方向力行動作状態が継続しているものとする。電流は還流モードで、図に示す様に電流が流れている（図８８）。
時刻Ｔ７０≦ｔ＜Ｔ７１では、転流準備の為に、第２、第４のスイッチング素子３１、３３、および第１、第３のサイリスタ６０、６２をオンにする（図８９）。
時刻Ｔ７１≦ｔ＜Ｔ７２では、第８のスイッチング素子３７がオフになり第２の変圧器１１に流れていた電流は、第１の変圧器１０へ転流する（実線矢印）。この時、第２のリアクトル６５のエネルギーは転流せず、第１６、第７のフライホイール・ダイオード５７、４８を経由して直流電源５に回生し、リセットする。また、同時に第２の変圧器１１の励磁エネルギーが第４のサイリスタ６３のリカバリ電流として流れる（破線矢印）（図９０）。第４のサイリスタ６３がオフすると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーが第１０、第１５のフライホイール・ダイオード５１、５６を経由して直流電源５に回生され（破線矢印）、第２の変圧器１１はリセットされる（図９１）。
【０１０３】
時刻Ｔ７２≦ｔ＜Ｔ７３では、第４のスイッチング素子３３をオフにするが、還流モードは継続する。
この時、電流誤差増幅回路２２の出力信号が０点を上回っていたとすると、制御ロジックはそれを受け、負方向回生動作に自動的に切り替える。
この負方向回生動作では、図４で示した第４の比較回路出力から生成された負方向回生用のＰＷＭ信号が２分されて、鋸波の周期毎に交互に第１、第２の変圧器１０、１１側に振り分けて用いられる。この場合、図８７で示す（時刻Ｔ７４≦ｔ＜Ｔ７６）と（時刻Ｔ８２≦ｔ＜Ｔ８４）との２つの駆動信号状態が上記負方向回生用のＰＷＭ信号に対応して生成され、この２つの駆動信号状態を基準として、他の駆動信号が生成されて、負方向回生用の駆動信号のパターン（第４の制御パターン）を構成する。この回生動作では、出力電流が垂下して０になった時点で自動的に正方向力行に切り替わるように、予め正方向力行に必要な駆動信号を組み込んでおき、出力電流が０に至るまではこれらの駆動信号による電流は流れないようにしておく（図９２）。
時刻Ｔ７３≦ｔ＜Ｔ７４では、正方向力行に備え、第４のスイッチング素子３３および第１のサイリスタ６０をオンにする（図９３）。
【０１０４】
時刻Ｔ７４≦ｔ＜Ｔ７５では、第２のスイッチング素子３１がオフになると、第４のスイッチング素子３３、および第１のサイリスタ６０がオンの状態ではあるが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から還流モードが解除され、全スイッチング素子がオフになったのと同じ状態が出来、その為、回生状態が起こり直流インダクタンス２０が蓄えていたエネルギーは、第１の変圧器１１を介して直流電源５に回生され、急速に出力電流は垂下をはじめる（図９４）。時刻７５≦ｔ＜Ｔ７６では、第１のスイッチング素子３０をオンにするが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態が継続する（図９５）。
時刻Ｔ７６≦ｔ＜Ｔ７７では、第８、第１０のスイッチング素子３７、３９および第２、第４のサイリスタ６１、６３がオンになると、第１の変圧器１０に流れている電流は第２の変圧器１１へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。第１のリアクトル６４のエネルギーは、第１４、第１のフライホイールダイオード５５、４２を経由して直流電源５に回生し、一方、第３のサイリスタ６２は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持しており、第１の変圧器１０の２次巻線１４、第４のサイリスタ６３から第１の変圧器１０の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図９６）。
【０１０５】
時刻Ｔ７７≦ｔ＜Ｔ７８では、第１、第４のスイッチング素子３０、３３、および第１のサイリスタ６０がオフになるが（図９７）、第１のリアクトル６４がリセットした後も、第３のサイリスタ６２は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持する（破線矢印）（図９８）。
時刻Ｔ７８≦ｔ＜Ｔ７９では、第３、第６のスイッチング素子３２、３５をオンにするが、ここでも、第３のサイリスタ６２は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持しており、第１の変圧器１０の２次巻線１４、第４のサイリスタ６３から第１の変圧器１０の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図９９）。時刻Ｔ７９≦ｔ＜Ｔ８０では、第１のリアクトル６４のエネルギーが第１４、第１のフライホイール・ダイオード５５、４２を介して直流電源５に回生され、リセットされる（破線矢印）（図１００）。
時刻Ｔ８０≦ｔ＜Ｔ８１では、第４、第５のスイッチング素子３３、３４をオンにすると、サイリスタ消孤用電流が流れ、第３のサイリスタ６２に対して逆バイアスとして働き、第３のサイリスタ６２はオフになる（破線矢印）（図１０１）。
時刻Ｔ８１≦ｔ＜Ｔ８２では、第１のリアクトル６４のエネルギーが第２、第１３のフライホイール・ダイオード４３、５４を介して直流電源５に回生され（破線矢印）（図１０２）、リセットされる（図１０３）。
【０１０６】
時刻Ｔ８２≦ｔ＜８３では、第８のスイッチング素子３７がオフになると、第１０のスイッチング素子３９、および第２のサイリスタ６１がオンの状態であるが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から還流モードが解除され、全スイッチング素子がオフなったの同じ状態となって回生状態が起こり、直流インダクタンス２０が蓄えていたエネルギーは、第２の変圧器１１を介して直流電源５に回生され急速に出力電流は垂下をはじめる（図１０４）。
時刻Ｔ８３≦ｔ＜８４では、第７のスイッチング素子３６をオンにするが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から、回生状態が継続する（図１０５）。
時刻Ｔ８４≦ｔ＜Ｔ８５では、第２、第４のスイッチング素子３１、３３および第１、第３のサイリスタ６０、６２がオンになると、第２の変圧器１１に流れている電流は第１の変圧器１０へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。第２のリアクトル６５のエネルギーは、第１６、第７のフライホイール・ダイオード５７、４８を経由して直流電源５に回生し、一方、第４のサイリスタ６３は、逆バイアスがかからない為オン状態を維持しており、第２の変圧器１１の２次巻線１５、第３のサイリスタ６２から第２の変圧器１１の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図１０６）。
【０１０７】
時刻Ｔ８５≦ｔ＜Ｔ８６では、第７、第１０のスイッチング素子３６、３９、および第２のサイリスタ６１がオフになるが（図１０７）、第２のリアクトル６５がリセットした後も、第４のサイリスタ６３は、逆バイアスがかからない為、オン状態を維持する（破線矢印）（図１０８）。
時刻Ｔ８６≦ｔ＜Ｔ８７では、第９、第１２のスイッチング素子３８、４１をオンにするが、ここでも、第４のサイリスタ６３は、逆バイアスがかからない為オン状態を維持しており、第２の変圧器１１の２次巻線１５、第３のサイリスタ６２から第２の変圧器１１の励磁電流分が流れている（破線矢印）（図１０９）。
時刻Ｔ８７≦ｔ＜Ｔ８８では、第２のリアクトル６５のエネルギーが第１６、第７のフライホイール・ダイオード５７、４８を介して直流電源５に回生し、リセットされる（図１１０）。
時刻Ｔ８８≦ｔ＜Ｔ８９では、第１０、第１１のスイッチング素子３９、４０をオンにすると、サイリスタ消孤用電流が流れ、第４のサイリスタ６３に対して逆バイアスとして働き、第４のサイリスタ６３はオフになる（破線矢印）（図１１１）。
時刻Ｔ８９≦ｔ＜（Ｔ７４）では、第２のリアクトル６５のエネルギーが第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を介して、直流電源５に回生し、リセットされる（図１１２）。
【０１０８】
以降、時刻Ｔ７４に戻り、ここまでの動作を数回繰り返す。これにより、直流インダクタンス２０に蓄えられたエネルギーは、第１、第２の変圧器１０、１１が磁気的に飽和しないように、回生電流を第１の変圧器１０と第２の変圧器１１との間で交互に転流させながら直流電源５に回生される。
次に、図８７のタイミング・チャートを用い、“負方向回生動作”完了直前から“正方向力行動作”を説明をする。
時刻Ｔ７５≦ｔ＜Ｔ７６では、第１、第４のスイッチング素子３０、３３、および第１のサイリスタ６０がオンになっているが、直流インダクタンス２０の持つエネルギーの方向から回生状態になっており、直流インダクタンス２０のエネルギーが直流電源５に回生しているとする（図１１３）。しかし、殆どのエネルギーを回生し尽くすと、回路には電流が流れなくなる（図１１４）。次の瞬間、第１、第４のスイッチング素子３０、３３、および第１のサイリスタ６０がオンになっていることから、正方向に対して力行モードとして自動的に移行し、直流インダクタンス２０は正方向のエネルギーを充電する（図１１５）。
【０１０９】
時刻Ｔ７６≦ｔ＜Ｔ７７では、第８、第１０のスイッチング素子３７、３９、および第２、第４のサイリスタがオンになるが、力行モードが継続しているので転流は行われない（図１１６）。
時刻Ｔ７７≦ｔ＜Ｔ７８では、第１、第４のスイッチング素子３０、３３がオフになると、第１の変圧器１０に流れている電流は第２の変圧器１１へ転流し、還流モードへ移行する（実線矢印）。第１の変圧器１０で転流が完了すると、第１のリアクトル６４の持つエネルギーは、第２、第１３のフライホール・ダイオード４３、５４を経由して直流電源５に回生し、リセットする。同時に、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは，第１のサイリスタ６０に対してリカバリー電流として放電し、第１のサイリスタ６０はオフする（破線矢印）（図１１７）。
時刻Ｔ７８≦ｔ＜Ｔ７９では、第３、第６のスイッチング素子３２、３５がオンになり、サイリスタ消孤用電流を流そうとするが、既に第１のサイリスタ６０はオフとなっており、第１の変圧器１０の励磁電流分しか流れない。この動作は正常動作時には必要ないが、第１のサイリスタ６０がオフしていなかった場合に備えて、設けるものである（破線矢印）（図１１８）。
時刻Ｔ７９≦ｔ＜Ｔ８０では、第１のリアクトル６４に蓄えられていたエネルギーが、第１６、第１のフライホイール・ダイオード５５、４２を経由して直流電源５に回生されリセットする（破線矢印）（図１１９）。
【０１１０】
時刻Ｔ８０≦ｔ＜Ｔ８１では、負方向回生用のパターンが継続しているため、第４、第５のスイッチング素子３３、３４がオンになるが、第１の変圧器１０の励磁電流分しか流れない（図１２０）。
時刻Ｔ８１≦ｔ＜Ｔ８２では、第１のリアクトル６４に蓄えられていたエネルギーが、直流電源５に回生され（破線矢印）（図１２１）、第１のリアクトル６４はリセットする（図１２２）。
時刻Ｔ８２≦ｔ＜Ｔ８３では、第８のスイッチング素子３７がオフになるが、還流モードは継続している（図１２３）。
時刻Ｔ８３≦ｔ＜Ｔ８４では、第７のスイッチング素子３６がオンになり、力行モードとなり直流インダクタンス２０はエネルギーを充電する（図１２４）。時刻Ｔ８４≦ｔ＜Ｔ８５では、第２、第４のスイッチング素子３１、３３、および第１、第３のサイリスタ６０、６２がオンになるが、第２の変圧器１１で力行状態が継続する為転流は行われない（図１２５）。
【０１１１】
時刻Ｔ８５≦ｔ＜Ｔ８６では、第７、第１０のスイッチング素子３６、３９がオフすると、第１の変圧器１０の方へ転流し還流モードに移行する（実線矢印）。第２の変圧器１１で転流が完了すると、励磁エネルギーは第２のサイリスタ６１に対してリカバリー電流として放電し、第２のサイリスタ６１はオフする。また第２のリアクトル６５の持つエネルギーは、第８、第１５のフライホール・ダイオード４９、５６を経由して直流電源５に回生しリセットする（破線矢印）（図１２６）。
時刻Ｔ８６≦ｔ＜Ｔ８７では、第９、第１２のスイッチング素子３８、４１がオンになり、サイリスタ消孤用電流を流そうとするが、既に第２のサイリスタ６１はオフとなっており、第２の変圧器１１の励磁電流分しか流れない。この動作は正常動作時には必要ないが、第２のサイリスタ６１がオフしていなかった場合に備えて、設けるものである（破線矢印）（図１２７）。
時刻Ｔ８７≦ｔ＜Ｔ８８では、第２のリアクトル６５に蓄えられていたエネルギーが、第１６、第７のフライホイール・ダイオード５７、４８を経由して直流電源５に回生されリセットする（破線矢印）（図１２８）。
【０１１２】
時刻Ｔ８８≦ｔ＜Ｔ８９では、負方向回生用のパターンが継続しているため、第１０、第１１のスイッチング素子３９、４０がオンになるが、第２の変圧器１１の励磁電流分しか流れない（図１２９）。
時刻Ｔ８９≦ｔ＜Ｔ９０では、第２のリアクトル６５に蓄えられていたエネルギーが、直流電源５に回生されリセットする（破線矢印）（図１３０）。
以上の動作により、“負方向回生”から“正方向力行”に自動的に移行することが出来る。しかも、回生量、および、極性切替え後の力行量は、図４で示した第４の比較回路出力から生成された正方向回生用のＰＷＭ信号によって制御されているので、基準信号の変化量に合わせて、細かな調整が可能になる。
【０１１３】
上述したような負方向回生用の駆動信号のパターン（第４の制御パターン）による負方向回生動作では、正方向力行動作へ自動的に移行するものであるが、このままでは、駆動信号のパターンはパルス幅が時間的に制限される。このため、図２で示した第５の比較回路７５により、基準電源８０の基準電圧と帰還信号とを比較することで、出力電流が、例えば出力電流における定格の５〜１０％のレベルを越えたとき、上述した第１の制御パターンによる通常の正方向の力行動作、即ち、第１の比較回路出力から生成された正方向力行用のＰＷＭ信号によって制御される正方向力行動作に切り替える。
【０１１４】
図１３１は、第４の制御パターンにおける正方向力行から出力電流が設定した値（定格出力、若しくは、最大電流の５〜１０％）を超え、通常の正方向力行動作に切り替わる時のタイミング・チャートを示したものである。各スイッチング素子、および、サイリスタが図１３１に従って切替え動作を行う時の電流の流れる様子を図１３２〜図１４７に基づいて以下に示す。
時刻ｔ＜Ｔ９０では、第２、第４のスイッチング素子３１、３３および第１、第３のサイリスタ６０、６２がオンであり、図に示すような環流電流が流れている（図１３２）。
時刻Ｔ９０≦ｔ＜Ｔ９１では、第２のスイッチング素子３１をオフするが、継続して環流電流は流れる（図１３３）。
時刻Ｔ９１≦ｔ＜Ｔ１０６は、図８７で示す時刻Ｔ７５≦ｔ＜Ｔ９０と同様に、第４の制御パターンによるもので、負方向回生動作が正方向力行に移行した状態を示すものとし、電力変換装置は図１１５〜図１３０で示した同様の動作を行う。この期間は、正方向出力に対し、還流・力行を繰り返し行っている。
時刻Ｔ１０６≦ｔ＜Ｔ１０７では、第１の変圧器１０の１次側、２次側で環流電流が流れている（図１３４）。
【０１１５】
時刻Ｔ１０７≦ｔ＜Ｔ１０８において、第１のスイッチング素子３０がオンになり、力行モードとなり、直流インダクタンス２０はエネルギーを充電する。このとき、出力電流が設定した値を超えた事により、図２で示した第５の比較回路７４の判定（比較結果）により、通常の正方向力行動作に切り替わる指令が与えられたとする。図２において、切替スイッチ８４、８５により正方向に切り替えられて、第１の比較回路７０が選択される。上述したように、図３で示した第１の比較回路出力から生成された正方向力行用のＰＷＭ信号を基準として構成される第１の制御パターンにより正方向力行動作が行われる（図１３５）。
時刻Ｔ１０８≦ｔ＜Ｔ１０９では、第４のスイッチング素子３３がオフとなり、還流モードに移行する。また、第７、第９のスイッチング素子３６、３８、及び第２、第４のサイリスタ６１、６３をオンにし、転流準備を行う（図１３６）。
【０１１６】
時刻Ｔ１０９≦ｔ＜Ｔ１１０では、第１のスイッチング素子３０がオフになると、第１の変圧器１０から第２の変圧器１１へ転流が行われる（実線矢印）。転流が完了した第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第１のサイリスタ６０のリカバリー電流として放電する。第１のリアクトル６４も、第２、第１３のフライホイール・ダイオード４３、５４を経由して回生し、リセットする（破線矢印）（図１３７）。第１の変圧器１０の励磁エネルギーにより、第１のサイリスタ６０がオフになると（図１３８）、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第１４、第３のフライホイール・ダイオード５５、４４を経由して直流電源５に回生しリセットする。更に、次に力行モードに移行する為、第９のスイッチング素子３８および第４のサイリスタ６３をオフする（破線矢印）（図１３９）。
時刻Ｔ１１０≦ｔ＜Ｔ１１１では、第７のスイッチング素子３６がオンになり、力行モードとなり直流インダクタンス２０にエネルギーを充電する（図１４０）。
時刻Ｔ１１１≦ｔ＜Ｔ１１２では、第１０のスイッチング素子３９がオフとなり、還流モードに移行する（図１４１）。
【０１１７】
時刻Ｔ１１２≦ｔ＜Ｔ１１３では、第１、第３のスイッチング素子３０、３２、及び第１、第３のサイリスタ６０、６２をオンにし、転流準備を行う（図１４２）。
時刻Ｔ１１３≦ｔ＜Ｔ１１４では、第７のスイッチング素子３６がオフになると、第２の変圧器１１から第１の変圧器１０へ転流が行われる（実線矢印）。転流が完了した第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第２のサイリスタ６１のリカバリー電流として放電する。第２のリアクトル６５も、第８、第１５のフライホイール・ダイオード４９、５６を経由して回生し、リセットする（破線矢印）（図１４３）。第２の変圧器１１の励磁エネルギーにより、第２のサイリスタ６１がオフになると（図１４４）、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第１６、第９のフライホイール・ダイオード５７、５０を経由して直流電源５に回生しリセットする（破線矢印）（図１４５）。
時刻Ｔ１１４≦ｔ＜Ｔ１１５では、次に力行モードに移行する為、第３のスイッチング素子３２および第３のサイリスタ６２をオフする（図１４６）。
時刻Ｔ１１５≦ｔ＜Ｔ１１６では、第４のスイッチング素子３３がオンになり、力行モードとなり、直流インダクタンス２０にエネルギーを充電する（図１４７）。
以降、誤差増幅回路２２の出力が、０点を下回り負方向に移動する迄、このような第１の制御パターンによる正方向力行動作を繰り返す。
【０１１８】
以上のように、この実施の形態では、基準信号と帰還信号とを入力とする誤差増幅回路２７の出力と正負の鋸波とから正方向力行用、負方向力行用、正方向回生用、負方向回生用の４種のＰＷＭ信号を生成し、各ＰＷＭ信号に基づいて４種の制御パターンを構成して、正方向力行動作、正方向回生動作、負方向力行動作、負方向回生動作を、繋ぎ目の無い自然な移行・動作により実現できる。このように回生動作時においても、基準信号の変化に基づいたＰＷＭ信号による制御となり、従来のような、正（または負）のある値から、負（または正）のある値へ一足飛び的に強制的に移行させるものではない。このため、正弦波や三角波等を含む、任意波形の通電パターンを生成することが可能になる。
【０１１９】
なお、この実施の形態では、回生用のＰＷＭ信号を生成する際、図３、図４で示したように、誤差増幅回路２７の出力に鋸波の振幅の１／２倍である正負のバイアス電圧を加算した信号を用いたが、鋸波の振幅電圧以下の所定の電圧をバイアス電圧とすればよい。この場合、例えば鋸波の振幅のａ倍（０＜ａ≦１）とすれば、回生用の各ＰＷＭ変調波を、最大ａの変調率となるように制限して第３、第４のＰＷＭ信号を生成する。これにより、誤差増幅回路の出力が０になった時点で、回生用のＰＷＭ信号のオンパルスが生成される。
【０１２０】
実施の形態２．
次に、実施の形態２を説明する。
この実施の形態では、ＰＷＭ信号を生成する為の鋸波の周波数（キャリア周波数）を高くすることにより、力行用の駆動信号を多パルス化し、１つの電流制御用の駆動信号パルスに対して同一素子に対する複数の力行用駆動信号パルスを用いる高周波制御を行う様にしたものである。
図１４８に示す回路を使用し、動作について説明する。
図において、１〜４は直流を交流に変換するインバータ用の第１〜第４のスイッチング素子、５は直流電源、７、９、６、８は第１〜第４のスイッチング素子１〜４に直列に接続された第１〜第４のフライホイール・ダイオードを示し、以上第１、第３のスイッチング素子１、３と第１、第３のフライホイール・ダイオード７、６とで第１のインバータを構成し、第２、第４のスイッチング素子２、４と第２、第４のフライホイール・ダイオード９、８とで第２のインバータを構成する。
また、１０、１１は互いに電磁的に独立した第１、第２の変圧器、１２、１４は第１の変圧器１０の１次巻線および２次巻線、１３、１５は第２の変圧器１１の１次巻線および２次巻線である。１６、１７は第１、第２の整流装置としての整流ダイオード、１８は直流インダクタンスで、平滑用に用意された直流リアクトルのインダクタンス若しくは負荷回路に寄生するインダクタンスを示す。以上、第１、第２の整流ダイオード１６、１７、および、直流インダクタンス１８で、整流回路を構成している。１９は負荷抵抗を示す。
【０１２１】
図１４９に示すように、出力電流設定信号である基準信号と、負荷１９に流れる電流を検出する検出器（図示せず）からの帰還信号を比較し、その差を制御に必要な利得で以って増幅する誤差増幅回路２２の出力を、搬送波発生回路２４から出力される鋸波と、比較回路２３によって比較しＰＷＭ変調を行って図１５０のようなＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号を、例えば３パルスずつ交互に第１のインバータ用の力行信号と第２のインバータ用の力行信号に振り分けて、制御ロジック部で、図１５１に示す様な駆動信号のパターンを生成する。これは、それぞれのインバータ部のスイッチング素子に対して、出力量を制御する側の駆動信号を多パルス化、即ち、１つの電流制御用信号のパルスに対して複数（この場合、３個）の力行用信号のパルスを用いたものである。
また、誤差増幅回路２２の出力信号が鋸波を越える様な大きな信号の場合、比較回路２３からは、連続した信号として得られるが、最大直流電圧時に於いて、変圧器の鉄心が飽和しない様に、制御ロジック部にて最大通電時間の制限を行う。
【０１２２】
各スイッチング素子は、図１５１のタイミングチャートに従って、それぞれオン／オフを行うものとする。この時の電流の流れる様子を、図１５２〜図１７１に基づいて以下に示す。
前述で説明したＰＷＭ信号は、時刻Ｔ０≦ｔ＜Ｔ１の第３のスイッチング素子３、時刻Ｔ２≦ｔ＜Ｔ３の第４のスイッチング素子４、時刻Ｔ４≦ｔ＜Ｔ５の第１のスイッチング素子１、時刻Ｔ６≦ｔ＜Ｔ７の第２のスイッチング素子２にそれぞれ割り当てられる。
【０１２３】
先ず、時刻ｔ≦Ｔ０では、全スイッチング素子がオフであるので、回路に電流は流れない。
時刻Ｔ０では、第１、第３のスイッチング素子１、３が同時にオンとなり、第１の変圧器１０が励磁され、図に示す様に電流が流れる。この期間に直流インダクタンス１８には、（１／２・Ｉ２・Ｌ）のエネルギーが蓄えられる。ここで、Ｉは直流インダクタンス１８に流れる電流値、Ｌは直流インダクタンス１８のインダクタンス値である（図１５２）。次に、第３のスイッチング素子３がオフとなり（第１のスイッチング素子１はオンのままである）、直流インダクタンス１８に蓄えられていたエネルギーの放電により、第１の変圧器１０の２次巻線１４には、図に示す様に電流が流れる。これにより、第１の変圧器１０の１次巻線１２には、第１のフライホイール・ダイオード６から第１のスイッチング素子１を経由して還流電流が流れる。第２、第４のスイッチング素子２、４は共にオフであるので電流は流れない（図１５３）。
尚、時刻Ｔ０≦ｔ＜Ｔ１では、多パルス化された第３のスイッチング素子の駆動信号により、図１５２で示す力行、図１５３で示す還流の２つのモードを繰り返す。
【０１２４】
時刻Ｔ１≦ｔ＜Ｔ２では、第２のスイッチング素子２がオンになる。この期間、第１、第２のスイッチング素子１、２がオンになることにより、直流インダクタンス１８に蓄えられていたエネルギーの放電は二分され、また、１次側の電流も第１の変圧器１０の１次巻線１２には、第３のフライホイール・ダイオード６から第１のスイッチング素子１を経由し、第２の変圧器１１の１次巻線１３には、第４のフライホイール・ダイオード８から第２のスイッチング素子２を経由して、それぞれに還流電流が二分して流れる（図１５４）。そして、第１のスイッチング素子１がオフになると、直流インダクタンス１８からのエネルギー放電は、全て第２の変圧器１１の方へ転流する。この時、第１の変圧器１０の励磁インダクタンスの持つエネルギー（励磁電流の２次側換算分）が、破線矢印の様に第２の変圧器１１の２次巻線１５から第２の整流ダイオード１７を介して、第１の整流ダイオード１６に対し逆方向に放電し、第１の整流ダイオード１６は、キャリア消滅までこの電流が流れ、キャリア消滅によりオフとなる（図１５５）。第１の整流ダイオード１６がオフになることにより、第１の変圧器１０の励磁エネルギーの放電ルートが無くなる為、このエネルギーは、第１のフライホイール・ダイオード７から第３のフライホイール・ダイオード６を介して、直流電源５へ回生され、第１の変圧器１０はリセットされる（図１５６）。
【０１２５】
時刻Ｔ２で、第４のスイッチング素子４がオンになると、第２、第４のスイッチング素子２、４が共にオンとなり、第２の変圧器１１が励磁し、第２の整流ダイオード１７へ電流が流れ、前述同様に直流インダクタンス１８にエネルギーが蓄えられる（図１５７）。次に第４のスイッチング素子４がオフとなると、直流インダクタンス１８の放電が始まり、第２の変圧器１１の２次巻線１５には、図に示す様に電流が流れ、これにより、第２の変圧器１１の１次巻線１３には、第４のフライホイール・ダイオード８から第２のスイッチング素子２を経由して、還流電流が流れる（図１５８）。
尚、時刻Ｔ２≦ｔ＜Ｔ３では、多パルス化された第４のスイッチング素子の駆動信号により、図１５７で示す力行、図１５８で示す還流の２つのモードを繰り返す。
【０１２６】
時刻Ｔ３≦ｔ＜Ｔ４で、第３のスイッチング素子３がオンになり、直流インダクタンス１８のエネルギー放電は、二分される。第１の変圧器１０の１次側は、第３のスイッチング素子３から第１のフライホイール・ダイオード７を経由し、また、第２の変圧器１１の１次側は、第４のフライホイール・ダイオード８から第２のスイッチング素子２を経由して、それぞれ還流電流が二分して流れる（図１５９）。そして、第２のスイッチング素子２がオフすると、直流インダクタス１８のエネルギー放電は、第１の変圧器１０の方へ全て流れる。同時に、第２の変圧器１１の励磁エネルギー放電が、第１の変圧器１０から第１の整流ダイオード１６を経由して、第２の整流ダイオード１７に対して逆方向に流れる。第２の整流ダイオード１７は、キャリア消滅までこの電流を流し続け、キャリアの消滅と共にオフとなる（図１６０）。第２の整流ダイオード１７がオフになると、第２の変圧器１１の励磁エネルギー放電は、第２のフライホイール・ダイオード９と第４のフライホイール・ダイオード８を経由して直流電源５へ回生し、第２の変圧器１１はリセットされる（図１６１）。
【０１２７】
以上までが、このインバータの基本的動作の一周期となり、以降、第１のスイッチング素子１と第３のスイッチング素子３、また第２のスイッチング素子２と第３のスイッチング素子４を入れ替えて動作する。
時刻Ｔ４で第１のスイッチング素子１がオンになると、第１、第３のスイッチング素子１、３が共にオンとなり、第１の変圧器１０が励磁され、直流インダクタンス１８にエネルギーが蓄積される（図１６２）。次に第１のスイッチング素子３がオフになると、直流インダクタンス１８のエネルギー放電により、図の様に還流電流が流れる（図１６３）。時刻Ｔ４≦ｔ＜Ｔ５では、多パルス化された第１のスイッチング素子１の駆動信号により、図１６２で示す力行、図１６３で示す還流の２つのモードを繰り返す。
【０１２８】
時刻Ｔ５≦ｔ＜Ｔ６で、第４のスイッチング素子４がオンになると、直流インダクタンス１８のエネルギー放電は二分され、図の様に流れる（図１６４）。そして、第３のスイッチング素子３がオフになると、直流インダクタンス１８のエネルギー放電は第２の変圧器１１の方へ全て転流し、一方、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは第１の整流ダイオード１６へリカバリ電流として流れ、これにより第１の整流ダイオード１６はオフとなる（図１６５）。第１の整流ダイオード１６がオフになると、第１の変圧器１０の励磁エネルギーは、第１、第３のフライホイール・ダイオード７、６を経由して直流電源５へ回生し、第１の変圧器１０はリセットする（図１６６）。
【０１２９】
時刻Ｔ６で第２のスイッチング素子２がオンになると、第２、第４のスイッチング素子２、４が共にオンとなり、第２の変圧器１１が励磁され、直流インダクタンス１８にエネルギーが蓄積される（図１６７）。次に第２のスイッチング素子２がオフになると、直流インダクタンス１８のエネルギー放電により、図の様に還流電流が流れる（図１６８）。時刻Ｔ６≦ｔ＜Ｔ７では、多パルス化された第２のスイッチング素子２の駆動信号により、図１６７で示す力行、図１６８で示す還流の２つのモードを繰り返す。
時刻Ｔ７≦ｔ＜Ｔ８で、第１のスイッチング素子１がオンになると、直流インダクタンス１８のエネルギー放電は二分され、図の様に流れる（図１６９）。そして、第４のスイッチング素子４がオフになると、直流インダクタンス１８のエネルギー放電は第１の変圧器１０の方へ全て転流し、一方、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは第２の整流ダイオード１７へリカバリ電流として流れ、これにより第２の整流ダイオード１７はオフとなる（図１７０）。第２の整流ダイオード１７がオフになると、第２の変圧器１１の励磁エネルギーは、第２、第４のフライホイール・ダイオード９、８を経由して直流電源５へ回生し、第２の変圧器１１はリセットする（図１７１）。
以降、Ｔ０へ戻り、これを繰り返す。
【０１３０】
以上の様な動作により、負荷側に流れる電流は、図１７２に示す様な波形を持つ。
この実施の形態では、鋸波の周波数を高くし、１つの電流制御用信号のパルスに対して複数（この場合、３個）の力行用信号のパルスを用いる様にしたため、１つずつのパルスで転流させる必要がなく、転流や整流装置のリカバリのための時間を十分に確保することが出来、信頼性良く制御できる。またＰＷＭ変調の搬送波周波数を高くしたため、応答速度の向上、およびリップル電流の低減が図れる。また、１つの力行用信号のパルス幅が短くなるため、変圧器が小型化できる。
【０１３１】
実施の形態３．
次に、実施の形態３を説明する。
この実施の形態では、上記実施の形態１で示した電力変換装置と同様の回路を用い、図１７３、図１７４に示すように、ＰＷＭ変調用の鋸波の周波数を上記実施の形態１の場合の２倍にしたものである。この場合も、力行用のＰＷＭ信号を、複数のパルスのブロック毎に、交互に第１のインバータ用の力行信号と第２のインバータ用の力行信号に振り分けて用いる。これにより、上記実施の形態２と同様に、応答速度の向上、およびリップル電流の低減が図れ、制御性が向上する。
尚、回生用のＰＷＭ信号の生成については、誤差増幅回路２７の出力に、鋸波の振幅分の正電圧、及び、負電圧のバイアスを加算する。そして、それぞれ対応する鋸波（正方向側は、鋸波発生回路２８からの出力信号、負方向側は、鋸波発生回路２８からの出力信号を、反転回路７６を経て得られた信号）と比較を行う。そこから得られたＰＷＭ変調信号（第３、第４の比較回路７２、７３からの出力信号）に対し、転流時間やサイリスタの消弧用電流を流す為の時間等を考慮し、制御ロジック部にて、１つ置きに抽出し、回生用ＰＷＭ信号に割り当てる。
これにより、回生動作に対しては、変化を与えることなく、力行動作に対して高周波化を行う事が可能になり、信頼性良く制御できる。
なお、回生用のＰＷＭ信号は、第３、第４の比較回路７２、７３からの出力信号のパルスを１つ置きに採用したが、これに限るものではなく、鋸波の周波数に応じて２つ置きなど、所定の間隔で採用すればよい。
【０１３２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る請求項１記載の電力変換装置は、それぞれの駆動信号で制御される第１、第２のインバータ部のスイッチング素子および第１〜第４の整流装置を、出力電流設定信号と負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路の出力の状態によりそれぞれ決定される第１〜第４の制御パターンを有して制御し、上記第１の制御パターンにより、上記負荷にエネルギーを送出する出力電流を第１の方向（正方向）に流す正方向力行動作を行い、上記第２の制御パターンにより、正方向の上記出１０力電流を回生する正方向回生動作を行い、上記第３の制御パターンにより、上記負荷にエネルギーを送出する出力電流を第２の方向（負方向）に流す負方向力行動作を行い、上記第４の制御パターンにより、負方向の上記出力電流を回生する負方向回生動作を行い、上記出力電流設定信号に基づいた正負両方向連続切り替え通電を可能としたため、任意波形の出力電流通電パターンを生成でき、出力電流設定信号に信頼性良く追従する正負両方向連続切り替え通電が可能な電力変換装置を提供することができる。
【０１３３】
またこの発明に係る請求項２記載の電力変換装置は、請求項１において、出力電流設定信号と負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路と、搬送波発生回路から得られる第１の方向（正側）の第１の鋸波と上記誤差増幅回路出力とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第１の比較回路と、上記第１の鋸波を極性反転させた第２の方向（負側）の第２の鋸波と上記誤差増幅回路出力とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第２の比較回路と、上記第１の鋸波と上記誤差増幅回路出力に所定の正のバイアス電圧を加算した信号とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第３の比較回路と、上記第２の鋸波と上記誤差増幅回路出力に所定の負のバイアス電圧を加算した信号とを比較しＰＷＭ変調波を生成する第４の比較回路と、上記第１〜第４の比較回路出力に基づいて、第１、第２のインバータ部のスイッチング素子、および第１〜第４の整流装置を駆動する駆動信号を生成する制御ロジック部とから構成される制御回路を備えたため、誤差増幅回路の出力の状態により、スムーズに出力極性の切替を行うことができるとともに、各比較回路出力に基づく制御がそれぞれＰＷＭ制御を行うことで、出力電流設定信号に応じた出力電流が得られる。
【０１３４】
またこの発明に係る請求項３記載の電力変換装置は、請求項２において、第１の比較回路出力に応じて得られる正方向力行用の第１のＰＷＭ信号に基づいて第１の制御パターンが、第３の比較回路出力に応じて得られる正方向回生用の第３のＰＷＭ信号に基づいて第２の制御パターンが、第２の比較回路出力に応じて得られる負方向力行用の第２のＰＷＭ信号に基づいて第３の制御パターンが、第４の比較回路出力に応じて得られる負方向回生用の第４のＰＷＭ信号に基づいて第４の制御パターンが、制御回路にてそれぞれ生成され、上記各ＰＷＭ信号は２分されて第１の変圧器側と第２の変圧器側とに用いられ、上記各制御パターンにより該第１、第２の変圧器の間で交互に電流を転流させながら力行動作あるいは回生動作を行うため、各制御パターンによる確実な制御を実現することができる。
【０１３５】
またこの発明に係る請求項４記載の電力変換装置は、請求項３において、第３、第４の比較回路にてＰＷＭ変調波を生成する際、誤差増幅回路に加算されるバイアス電圧の大きさは、第１、第２の鋸波の振幅のａ倍（０＜ａ≦１）であり、上記各ＰＷＭ変調波を、最大ａの変調率となるように制限して第３、第４のＰＷＭ信号をそれぞれ生成するため、回生動作時の制御の信頼性が向上する。
【０１３６】
またこの発明に係る請求項５記載の電力変換装置は、請求項３または４において、第１および第２の鋸波の周波数を高くすることにより、第１、第２のＰＷＭ信号を多パルス化し、第１、第３の制御パターンによる力行動作時に上記第１、第２のＰＷＭ信号を複数のパルスのブロック毎に力行用信号に用いる多パルスＰＷＭ方式による高周波制御を行うため、応答速度の向上、リップル電流の低減が図れ、また、装置が小型化できる。
【０１３７】
またこの発明に係る請求項６記載の電力変換装置は、請求項５において、第３、第４の比較回路にて生成されたＰＷＭ変調波によるパルスを所定の間隔で採用して第３、第４のＰＷＭ信号をそれぞれ生成するため、回生時の制御の信頼性が確保でき、応答速度の向上、リップル電流の低減が図れる。
【０１３８】
またこの発明に係る請求項７記載の電力変換装置は、請求項１〜６のいずれかにおいて、各制御パターン間の移行が連続的に行われ、第２、第４の制御パターンによる回生動作時に、逆方向力行動作に必要な駆動信号をオンし、当該回生動作時において出力電流が０に至るまでは上記駆動信号による電流は流れず、該出力電流が垂下して０となった時点で自動的に上記駆動信号により上記逆方向力行動作に切り替わるため、正負両方向連続切り替え通電が効率良くスムーズに行える。
【０１３９】
この発明に係る請求項８記載の電力変換装置は、請求項１〜７のいずれかにおいて、第１、第３の制御パターンによる力行動作時に、まず最初に、当該力行動作時に寄与しない変圧器側の整流装置に流れている電流を他方の変圧器に転流させ、上記整流装置を強制的にオフさせるため、効率的に２つの変圧器間で確実に短絡防止できる。
【０１４０】
この発明に係る請求項９記載の電力変換装置は、正極が直流電源の正極にそれぞれ接続された第１、第２のスイッチング素子、正極が上記直流電源の負極に、負極が上記第１のスイッチング素子の負極に接続された第１のフライホイール・ダイオード、正極が上記直流電源の負極に、負極が上記第２のスイッチング素子の負極に接続された第２のフライホイール・ダイオード、負極が上記直流電源の正極にそれぞれ接続された第３、第４のフライホイール・ダイオード、負極が上記直流電源の負極に、正極が第上記３のフライホイール・ダイオードの正極に接続された第３のスイッチング素子、負極が上記直流電源の負極に、正極が上記第４のフライホイール・ダイオードの正極に接続された第４のスイッチング素子、上記第１のスイッチング素子の負極と上記第３のスイッチング素子の正極との間に１次巻線が接続された第１の変圧器、および、該第１の変圧器とは電磁的に独立して、上記第２のスイッチング素子の負極と上記第４のスイッチング素子の正極との間に１次巻線が接続された第２の変圧器で構成されるインバータ部と、上記第１、第２の変圧器の２次巻線にそれぞれ接続された第１、第２の整流装置とを備え、上記第１、第２の整流装置の出力を並列にして負荷に接続した装置構成であって、出力電流設定信号と負荷への出力からの帰還信号とを比較しその差を増幅する誤差増幅回路の出力と、搬送波発生回路から得られる高周波の鋸波とを比較しＰＷＭ変調を用いてＰＷＭ信号を生成し、該ＰＷＭ信号を複数のパルスのブロック毎に力行用信号に用い、該力行用信号を２分して上記第１、第２の変圧器の間で交互に電流を転流させるように、上記インバータ部のスイッチング素子に多パルスＰＷＭ方式による高周波制御を行うため、応答速度の向上、リップル電流の低減が図れ、また、装置が小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１による制御ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による正方向の力行、及び、回生用ＰＷＭ信号生成の様子を示したものである。
【図４】この発明の実施の形態１による負方向の力行、及び、回生用ＰＷＭ信号生成の様子を示したものである。
【図５】この発明の実施の形態１による正方向力行動作における制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態１による正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態１による正方向回生動作における制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２５】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２７】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２８】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２９】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３０】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３１】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３２】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３３】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３４】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３５】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３６】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３７】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３８】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図３９】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４０】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４１】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４２】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４３】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４４】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４５】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４６】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４７】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４８】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図４９】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５０】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５１】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５２】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５３】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５４】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５５】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５６】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５７】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５８】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図５９】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６０】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６１】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６２】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６３】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６４】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６５】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６６】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６７】この発明の実施の形態１による正方向回生動作の一部を示す図である。
【図６８】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図６９】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７０】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７１】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７２】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７３】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７４】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７５】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７６】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７７】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７８】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図７９】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図８０】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図８１】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図８２】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図８３】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図８４】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図８５】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図８６】この発明の実施の形態１による正方向回生動作から負方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図８７】この発明の実施の形態１による負方向回生動作における制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図８８】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図８９】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９０】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９１】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９２】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９３】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９４】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９５】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９６】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９７】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９８】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図９９】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１００】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０１】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０２】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０３】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０４】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０５】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０６】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０７】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０８】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１０９】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１０】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１１】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１２】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１３】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１４】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１５】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１６】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１７】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１８】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１１９】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２０】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２１】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２２】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２３】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２４】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２５】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２６】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２７】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２８】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１２９】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１３０】この発明の実施の形態１による負方向回生動作の一部を示す図である。
【図１３１】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図１３２】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１３３】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１３４】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１３５】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１３６】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１３７】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１３８】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１３９】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４０】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４１】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４２】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４３】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４４】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４５】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４６】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４７】この発明の実施の形態１による負方向回生動作から正方向力行動作に至る動作の一部を示す図である。
【図１４８】この発明の実施の形態２によるによるＤＣ／ＤＣコンバータ装置の回路図である。
【図１４９】この発明の実施の形態２による制御ブロック図である。
【図１５０】この発明の実施の形態２によるＰＷＭ信号の生成の様子を示したものである。
【図１５１】この発明の実施の形態２による動作に於ける制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図１５２】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１５３】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１５４】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１５５】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１５６】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１５７】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１５８】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１５９】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６０】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６１】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６２】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６３】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６４】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６５】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６６】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６７】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６８】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１６９】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１７０】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１７１】この発明の実施の形態２による動作の一部を示す図である。
【図１７２】この発明の実施の形態２による出力電流波形を示す図である。
【図１７３】この発明の実施の形態３による正方向の力行、及び、回生用ＰＷＭ信号生成の様子を示したものである。
【図１７４】この発明の実施の形態３による負方向の力行、及び、回生用ＰＷＭ信号生成の様子を示したものである。
【図１７５】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の回路図である。
【図１７６】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の制御ブロック図である。
【図１７７】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の制御におけるＰＷＭ信号生成の様子を示したものである。
【図１７８】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作時に於ける制御のタイミング・チャートでを示す図である。
【図１７９】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８０】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８１】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８２】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８３】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８４】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８５】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８６】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８７】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８８】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１８９】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９０】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９１】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９２】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９３】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９４】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９５】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９６】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９７】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９８】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作の一部を示す図である。
【図１９９】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の出力電流波形を示す図である。
【図２００】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の回路図である。
【図２０１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作に於ける制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図２０２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２０３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２０４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２０５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２０６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２０７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２０８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２０９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２１９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２２０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向力行動作の一部を示す図である。
【図２２１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作に於ける制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図２２２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作時の出力電流の回生の様子を示す図である。
【図２２３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２２４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２２５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２２６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２２７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２２８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２２９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作の一部を示す図である。
【図２３８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図２３９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２４９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２５０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２５１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２５２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２５３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２５４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２５５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２５６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の正方向回生動作から負方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２５７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作に於ける制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図２５８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作時に於ける出力電流の回生の様子を示す図である。
【図２５９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２６９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２７０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２７１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２７２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２７３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作の一部を示す図である。
【図２７４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る制御のタイミング・チャートを示す図である。
【図２７５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２７６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２７７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２７８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２７９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８４】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８５】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８６】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８７】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８８】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２８９】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２９０】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２９１】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２９２】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の負方向回生動作から正方向力行動作に至る一部を示す図である。
【図２９３】従来の正負両方向出力型の電力変換装置の出力電流波形を示す図である。
【符号の説明】
１〜４  第１〜第４のスイッチング素子、５  直流電源、
７，９，６，８  第１〜第４のフライホイール・ダイオード、
１０，１１  第１、第２の変圧器、１２，１３  １次巻線、
１４，１５  ２次巻線、
１６，１７  第１、第２の整流装置としての整流用ダイオード、
１８，２０  直流インダクタンス、１９，２１  負荷、２２  誤差増幅回路、
２３  比較回路、２４  搬送波発生回路としての鋸波発生回路、
２５  電流検出器、２７  誤差増幅回路、
２８  搬送波発生回路としての鋸波発生回路、
３０〜４１  第１〜第１２のスイッチング素子、
４２〜５７  第１〜第１６のフライホイール・ダイオード、
６０〜６３  第１〜第４の整流装置としての整流用サイリスタ、
７０〜７３  第１〜第４の比較回路、７６  反転回路、
８２，８３  第１、第２のバイアス電源。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図２９３】
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