(57)【要約】【課題】単相３線式に対応した高効率な電源装置とその運転方法を提供する。【解決手段】第１と第２のスイッチングレッグと第１のコンデンサレッグを並列接続して直流電源に接続し、第２のコンデンサレッグの一方端を第１のインダクタを介して第１のスイッチングレッグの中間点に、コンデンサレッグの他方端を第２のインダクタを介して第２のスイッチングレッグの中間点にそれぞれ接続し、第２のコンデンサレッグの両端と第２のコンデンサレッグの中間点を交流端子とした電源装置であって、  第１と第２のコンデンサレッグの中間点間にスイッチを備え、  制御手段は、第２のコンデンサレッグの一方端と他方端間にのみ電力を入出力する場合にスイッチをオフ状態にすることを特徴とする。【選択図】図１
2014079133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を直列接続した第１のスイッチングレッグと、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第２のスイッチングレッグと、第１のコンデンサと第２のコンデンサを直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第１のコンデンサレッグと、第３のコンデンサと第４のコンデンサを直列接続し、かつ前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点を前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点に接続された第２のコンデンサレッグと、前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の直列接続点と前記第２のコンデンサレッグの一方端との間に接続された第１のインダクタと、前記第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の直列接続点と前記第２のコンデンサレッグの他方端との間に接続された第２のインダクタと、前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する制御手段とを備え、前記第１のコンデンサ及び／又は前記第２のコンデンサ及び／又は前記第１のコンデンサレッグに直流電源が並列接続され、前記第２のコンデンサレッグの一方端を第１の交流端子とし前記第２のコンデンサレッグの他方端を第２の交流端子とし前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点を第３の交流端子とした電源装置であって、
前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点と、前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点との間に挿入されたスイッチを備え、
前記制御手段は、前記第２のコンデンサレッグの第１の交流端子と第２の交流端子間にのみ電力を入出力する場合に前記スイッチをオフ状態にすることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記制御手段は、前記第２のコンデンサレッグの第１の交流端子と第３の交流端子間、前記第２のコンデンサレッグの第３の交流端子と第２の交流端子間のいずれかの交流端子間に電力を入出力する場合に、前記スイッチをオン状態にすることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電源装置であって、
前記制御手段は、前記第２のコンデンサレッグの第１の交流端子と第３の交流端子間、前記第２のコンデンサレッグの第３の交流端子と第２の交流端子間、および前記第２のコンデンサレッグの第１の交流端子と第２の交流端子間のいずれの交流端子間にも電力を入出力する場合に、前記スイッチをオン状態にすることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源装置であって、
前記第１の交流端子と第２の交流端子と第３の交流端子からリレー接点を介して交流電源及び又は交流負荷を接続することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を直列接続した第１のスイッチングレッグと、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第２のスイッチングレッグと、第１のコンデンサと第２のコンデンサを直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第１のコンデンサレッグと、第３のコンデンサと第４のコンデンサを直列接続し、かつ前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点を前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点に接続された第２のコンデンサレッグと、前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の直列接続点と前記第２のコンデンサレッグの一方端との間に接続された第１のインダクタと、前記第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の直列接続点と前記第２のコンデンサレッグの他方端との間に接続された第２のインダクタと、前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する制御手段とを備え、前記第１のコンデンサ及び／又は前記第２のコンデンサ及び／又は前記第１のコンデンサレッグに直流電源が並列接続され、前記第２のコンデンサレッグの一方端を第１の交流端子とし前記第２のコンデンサレッグの他方端を第２の交流端子とし前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点を第３の交流端子とし、前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点と、前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点との間にスイッチを接続した電源装置の運転方法であって、
前記制御手段は、前記スイッチＳをオフ状態に固定し、前記第１のスイッチングレッグと前記第２のスイッチングレッグの一方のスイッチングレッグにおいて、スイッチング素子の一方をオン状態、他方をオフ状態のままに維持し、他方のスイッチングレッグでは、２つの直列スイッチング素子を交互にオン状態、オフ状態とすることを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電源装置であって、
前記制御手段は、第１のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子と第２のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードｃ１と、第１のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子と第２のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードｃ２を交互に実行することを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項７】
請求項５に記載の電源装置の運転方法であって、
前記制御手段は、第１のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子と第２のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＣ１と、第１のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子と第２のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＣ１とを交互に実行することを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項８】
請求項５に記載の電源装置の運転方法であって、
前記制御手段は、前記スイッチをオン状態に固定し、第１のスイッチングレッグと第２のスイッチングレッグの一方のスイッチングレッグのスイッチング素子を交互に動作させ、他方のスイッチングレッグのスイッチング素子をオフ状態とすることを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電源装置の運転方法であって、
前記制御手段は、第１のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードｂ１と、第１のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードｂ２を交互に実行することを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の電源装置の運転方法であって、
前記制御手段は、第１のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＢ１と、第１のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＢ２とを交互に実行することを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の電源装置の運転方法であって、
前記制御手段は、前記スイッチをオン状態に固定し、第１のスイッチングレッグと第２のスイッチングレッグの、一方のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子と他方のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし他のスイッチング素子をオフ状態とする状態と、他方のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子と一方のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし他のスイッチング素子をオフ状態とする状態とを交互に繰り返すことを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電源装置の運転方法であって、
前記制御手段は、前記第１のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子と第２のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードａ１と、第１のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子と第２のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードａ２を交互に実行することを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電源装置の運転方法であって、
前記制御手段は、前記第１のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子と第２のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＡ１と、第１のスイッチングレッグの正端子側スイッチング素子と第２のスイッチングレッグの負端子側スイッチング素子をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＡ２とを交互に実行することを特徴とする電源装置の運転方法。
【請求項１４】
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を直列接続した第１のスイッチングレッグと、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第２のスイッチングレッグと、第１のコンデンサと第２のコンデンサを直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第１のコンデンサレッグと、第３のコンデンサと第４のコンデンサを直列接続し、かつ前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点を前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点に接続された第２のコンデンサレッグと、前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の直列接続点と前記第２のコンデンサレッグの一方端との間に接続された第１のインダクタと、前記第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の直列接続点と前記第２のコンデンサレッグの他方端との間に接続された第２のインダクタと、前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する制御手段とを備え、前記第１のコンデンサ及び／又は前記第２のコンデンサ及び／又は前記第１のコンデンサレッグに直流電源が並列接続された電源装置であって、
前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点と、前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点との間に挿入されたスイッチを備え、
前記制御手段は、前記第３のコンデンサの両端間から電力を入出力する場合及び／又は前記第４のコンデンサの両端間から電力を入出力する場合に前記スイッチをオン状態にすることを特徴とする電源装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電源装置であって、
前記制御手段は、前記第２のコンデンサレッグの両端間から電力を入出力し、かつ前記第３のコンデンサの両端間及び／又は前記第４のコンデンサの両端間から電力を入力しない場合に前記スイッチをオフ状態にすることを特徴とする電源装置。
【請求項１６】
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を直列接続した第１のスイッチングレッグと、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第２のスイッチングレッグと、第１のコンデンサと第２のコンデンサを直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第１のコンデンサレッグと、第３のコンデンサと第４のコンデンサを直列接続し、かつ前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点を前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点に接続された第２のコンデンサレッグと、前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の直列接続点と前記第２のコンデンサレッグの一方端との間に接続された第１のインダクタと、前記第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の直列接続点と前記第２のコンデンサレッグの他方端との間に接続された第２のインダクタと、前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する制御手段とを備え、前記第１のコンデンサ及び／又は前記第２のコンデンサ及び／又は前記第１のコンデンサレッグに直流電源が並列接続された電源装置であって、
前記第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点と、前記第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点との間に挿入されたスイッチを備え、
前記第２のコンデンサレッグの両端と前記第３、第４のコンデンサの直列接続点とを交流端子とし、前記第３、第４のコンデンサの直列接続点に中性線が接続されるよう前記交流端子に単相３線式交流電源系統を接続し、
前記制御手段は、前記単相３線式交流電源系統と連系する場合に前記スイッチをオフ状態にすることを特徴とする電源装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電源装置であって、
前記交流端子と前記単相３線式交流電源系統との間にリレーを備え、前記制御手段は、前記リレーを遮断し、かつ前記交流端子に接続された負荷に電力を供給する場合には前記スイッチをオン状態にすることを特徴とする電源装置。
【請求項１８】
請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載の電源装置であって、
前記制御手段は、前記スイッチをオフ状態にした場合には、前記第１または第２のスイッチングレッグの一方が備えたスイッチング素子を前記第３のコンデンサの両端間から入出力される交流電力の周期に同期してスイッチングし、前記第１または第２のスイッチングレッグの他方が備えたスイッチング素子を前記第３のコンデンサの両端間から入出力される交流電力の周期より短い周期でスイッチングすることを特徴とする電源装置。
【請求項１９】
請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載の電源装置であって、
前記制御手段は、前記スイッチをオン状態にし、かつ前記第３のコンデンサの両端間から電力を入出力する場合には前記第１、第２のスイッチング素子をスイッチングし、前記スイッチをオン状態にし、かつ前記第４のコンデンサの両端間から電力を入出力する場合には前記第３、第４のスイッチング素子をスイッチングすることを特徴とする電源装置。
【請求項２０】
請求項１４から請求項１９のいずれか１項に記載の電源装置であって、
第５のスイッチング素子と第６のスイッチング素子を直列接続し、かつ前記第１のスイッチングレッグに並列接続した第３のスイッチングレッグと、前記第５、第６のスイッチング素子の直列接続点と前記第１、第２のコンデンサの直列接続点との間に接続された第３のインダクタとを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の電源装置であって、
前記第１から第６のスイッチング素子のそれぞれに逆並列接続されたダイオードを備えたことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流と交流の間で電力変換する電源装置とその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全への意識の高まりから、蓄電池や太陽電池、燃料電池などの直流電源を備えたシステムが開発されている。これらのシステムにおいては、直流電力を交流電力に変換して負荷や商用電源に供給する電源装置が必要になる。また、蓄電池を商用電源から充電する場合には、商用電源の交流電力を直流電力に変換して蓄電池に供給する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、単相三線式ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータが開示されている。このコンバータは、単相三線式交流電源から電池への充電と、電池の放電による単相三線式交流電源への電力回生とを一つの回路で実現し、小型化、低価格化を実現している。
【０００４】
特許文献２には、１つのインバータで商用電源系統に連系する運転と、自立運転とを切換え可能な太陽電池を用いたインバータ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７８３５０号公報
【特許文献２】特開平９−１４０１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の特許文献１に記載された単相三線式ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータでは、ＡＣ１００Ｖから電池を充電する場合に、入力電流がスイッチング素子やダイオードなどの半導体デバイスの２つを通るため、導通損失が大きくなり高効率化が難しいという課題があった。また、電池の放電による単相三線式交流電源への電力回生時に、４つのスイッチング素子をオン・オフさせるため、スイッチング損失が大きくなり高効率化が難しいという課題があった。
【０００７】
また、従来の特許文献２に記載された太陽電池を用いたインバータ装置では、自立運転時にＡＣ１００Ｖの負荷とＡＣ２００Ｖの負荷との両方に、同時に電力供給する技術が開示されていない。
【０００８】
以上のことから本発明の目的は、単相３線式に対応した高効率な電源装置とその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明は、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を直列接続した第１のスイッチングレッグと、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を直列接続し、かつ第１のスイッチングレッグに並列接続した第２のスイッチングレッグと、第１のコンデンサと第２のコンデンサを直列接続し、かつ第１のスイッチングレッグに並列接続した第１のコンデンサレッグと、第３のコンデンサと第４のコンデンサを直列接続し、かつ第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点を第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点に接続された第２のコンデンサレッグと、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の直列接続点と第２のコンデンサレッグの一方端との間に接続された第１のインダクタと、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の直列接続点と第２のコンデンサレッグの他方端との間に接続された第２のインダクタと、第１から第４のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する制御手段とを備え、第１のコンデンサ及び／又は第２のコンデンサ及び／又は第１のコンデンサレッグに直流電源が並列接続され、第２のコンデンサレッグの一方端を第１の交流端子とし第２のコンデンサレッグの他方端を第２の交流端子とし第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点を第３の交流端子とした電源装置であって、
第１のコンデンサと第２のコンデンサの直列接続点と、第３のコンデンサと第４のコンデンサの直列接続点との間に挿入されたスイッチを備え、
制御手段は、第２のコンデンサレッグの第１の交流端子と第２の交流端子間にのみ電力を入出力する場合にスイッチをオフ状態にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、単相３線式に対応した高効率な電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の電源装置の回路構成図。
【図２】放電動作１の回路動作を説明する図。
【図３】放電動作２の回路動作を説明する図。
【図４】放電動作３の回路動作を説明する図。
【図５】充電動作１の回路動作を説明する図。
【図６】充電動作２の回路動作を説明する図。
【図７】充電動作３の回路動作を説明する図。
【図８】充電動作４の回路動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の実施例による電源装置の回路構成図である。この電源装置は、直流電源１と交流電源２との間に接続され、両電源ライン間で電力を授受する。また、交流負荷３〜５に電力を供給する。交流電源２は単相３線式であり、１００Ｖ系を２系統と、２００Ｖ系を１系統とを供給可能である。なお、１００Ｖ系の電圧としては８５Ｖ〜１３２Ｖ程度が、２００Ｖ系の電圧としては１７０Ｖ〜２６５Ｖ程度の電圧が広く用いられている。本実施例では、交流負荷３、４としては１００Ｖ系の負荷を想定し、交流負荷５としては２００Ｖ系の負荷を想定している。
【００１４】
この電源装置は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をノードＮｄ１で直列接続した第１のスイッチングレッグＳＬ１と、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４をノードＮｄ２で直列接続した第２のスイッチングレッグＳＬ２と、コンデンサＣ１、Ｃ２をノードＮｄ３で直列接続した第１のコンデンサレッグＣＬ１と、コンデンサＣ３、Ｃ４をノードＮｄ４で直列接続した第２のコンデンサレッグＣＬ２と、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６をノードＮｄ５で直列接続した第３のスイッチングレッグＳＬ２とを備えている。
【００１５】
これらの第１、第２、第３のスイッチングレッグＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３と、第１のコンデンサレッグＣＬ１は並列に接続されている。
【００１６】
第２のコンデンサレッグＣＬ２の一端（コンデンサＣ３）とノードＮｄ１との間にはインダクタＬ１が接続され、第２のコンデンサレッグＣＬ２の他端（コンデンサＣ４）とノードＮｄ２との間にはインダクタＬ２が接続され、ノードＮｄ３とノードＮｄ５との間にはインダクタＬ３が接続されている。
【００１７】
また、ノードＮｄ３とノードＮｄ４とはスイッチＳを介して接続されている。
【００１８】
なおスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列接続されている。ここで、これらスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合は、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用することができるので、ダイオードＤ１〜Ｄ６は省略可能となる。
【００１９】
コンデンサＣ３、Ｃ４の直列接続点を交流端子１０とし、インダクタＬ１とコンデンサＣ３との接続点を交流端子１１とし、インダクタＬ２とコンデンサＣ４との接続点を交流端子１２とする。交流端子１１−１０間すなわちコンデンサＣ３の両端間をａ相とし、交流端子１０−１２間すなわちコンデンサＣ４の両端間をｂ相とし、交流端子１１−１２間すなわち第２のコンデンサレッグＣＬ２の両端間をａｂ相とする。
【００２０】
また、交流端子１０に対する交流端子１１の電圧をａ相電圧Ｖａと定義し、交流端子１２に対する交流端子１０の電圧をｂ相電圧Ｖｂと定義し、交流端子１２に対する交流端子１１の電圧をａｂ相電圧Ｖａｂと定義し、これらａ相電圧Ｖａ、ｂ相電圧Ｖｂ、ａｂ相電圧Ｖａｂを相電圧と総称する。
【００２１】
直流電源１の正負端子１４、１５間には、第１のコンデンサレッグＣＬ１、第１、第２、第３のスイッチングレッグＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３が並列に接続されている。なおスイッチング素子ＱにダイオードＤを逆並列接続する場合、ダイオードのカソードが直流電源１の正端子１４側に、ダイオードのカソードが直流電源１の負端子１５側となるように接続される。
【００２２】
交流端子１０〜１２には、リレー接点６を介して、交流端子１０が単相３線式の中性線に接続されるように交流電源２が接続されている。また、交流負荷３、４、５は、リレー接点７を介して、それぞれａ相、ｂ相、ａｂ相に接続されている。
【００２３】
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、スイッチＳ、リレー接点６、７は、制御手段８によってオンオフを制御される。
【００２４】
コンデンサＣ１、Ｃ２は、直流電源１の電圧を分圧し、第１のコンデンサレッグＣＬ１のノードＮｄ３に直流電源１の電圧の中間的な電圧を生成している。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６、インダクタＬ３は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を制御することで、コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧分担をバランスさせるものである。本実施例では直流電源１を第１のコンデンサレッグＣＬ１に並列接続したが、直流電源１の半分程度の電圧の直流電源をコンデンサＣ１、Ｃ２の片方または両方に並列接続してもよい。
【００２５】
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御することにより、直流電源１から交流電源２や交流負荷３〜５に電力供給する場合には、コンデンサＣ１、Ｃ２からコンデンサＣ３、Ｃ４に電力供給する。一方、交流電源２から直流電源１を充電する場合には、コンデンサＣ３、Ｃ４からコンデンサＣ１、Ｃ２に電力供給する。
【００２６】
以下、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御することにより、コンデンサＣ１、Ｃ２と、コンデンサＣ３、Ｃ４との間で電力変換する動作を説明する。なお、ここでは相電圧が正である商用周波数の半周期について説明する。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２のどちらをオンするか、またスイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４のどちらをオンするかを選択すれば、ノードＮｄ１、Ｎｄ２の電位をノードＮｄ４より高くすることも低くすることも可能であることを考慮すれば、相電圧が負である商用周波数の半周期における動作は容易に理解できる。
【００２７】
まず放電動作１として、ＡＣ１００Ｖ／ＡＣ２００Ｖを出力するための動作を、図２を用いて説明する。ここでは、コンデンサＣ１、Ｃ２から、コンデンサＣ３、Ｃ４へ電力供給し、ａ相とｂ相の両方にＡＣ１００Ｖを出力し、かつこれによりａｂ相にＡＣ２００Ｖを出力する放電動作１を説明する。
【００２８】
この放電動作１では、スイッチＳをオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を動作させる。スイッチング動作は、第１のスイッチングレッグＳＬ１の正端子側スイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチングレッグＳＬ２の負端子側スイッチング素子Ｑ４をオン状態とし、他をオフ状態とするモードａ１と、第１のスイッチングレッグＳＬ１の負端子側スイッチング素子Ｑ２と第２のスイッチングレッグＳＬ２の正端子側スイッチング素子Ｑ３をオン状態とし、他をオフ状態とするモードａ２を交互に実行する。図２左がモードａ１、図２右がモードａ２での回路構成、電流方向などを示している。
【００２９】
モードａ１では、スイッチング素子Ｑ１がオン状態であり、コンデンサＣ１の電圧が、インダクタＬ１、コンデンサＣ３に印加される。また、スイッチング素子Ｑ４がオン状態であり、コンデンサＣ２の電圧が、インダクタＬ２、コンデンサＣ４に印加される。インダクタＬ１、Ｌ２の電流は時間経過とともに増加していき、この電流はコンデンサＣ３、Ｃ４に供給される。
【００３０】
モードａ１からモードａ２に移り、スイッチング素子Ｑ１をターンオフすると、スイッチング素子Ｑ１を流れていたインダクタＬ１の電流は、ダイオードＤ２に転流し、コンデンサＣ２を介して還流する。このとき、スイッチング素子Ｑ２をターンオンする。
【００３１】
また、スイッチング素子Ｑ４をターンオフすると、スイッチング素子Ｑ４を流れていたインダクタＬ２の電流は、ダイオードＤ３に転流し、コンデンサＣ１を介して還流する。このとき、スイッチング素子Ｑ３をターンオンする。インダクタＬ１、Ｌ２の電流は時間の経過とともに減少していき、この電流はコンデンサＣ３、Ｃ４に供給される。
【００３２】
その後、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をターンオフし、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をターンオンすると、モードａ１へ戻る。
【００３３】
なお、インダクタＬ１の電流とインダクタＬ２の電流が異なる場合には、この電流の差がスイッチＳに流れる。
【００３４】
以上のモードａ１とモードａ２の間の切り替え動作が継続して実行されることにより、コンデンサＣ１、Ｃ２から、コンデンサＣ３、Ｃ４へ電力供給し、ａ相とｂ相の両方にＡＣ１００Ｖを出力し、かつこれによりａｂ相にＡＣ２００Ｖを出力することができる。
【００３５】
次に放電動作２として、ＡＣ１００Ｖを出力するための動作を、図３を用いて説明する。ここではコンデンサＣ１からコンデンサＣ３へ電力供給し、ａ相（あるいはｂ相）にＡＣ１００Ｖを出力する放電動作２を説明する。
【００３６】
この放電動作２では、スイッチＳをオン状態に固定し、第１のスイッチングレッグＳＬ１と第２のスイッチングレッグＳＬ２の一方のスイッチングレッグＳＬのスイッチング素子Ｑを動作させ、他方のスイッチングレッグＳＬのスイッチング素子Ｑをオフ状態として動作させない。ａ相にＡＣ１００Ｖを出力するのであれば、第１のスイッチングレッグＳＬ１側を動作させ、ｂ相にＡＣ１００Ｖを出力するのであれば、第２のスイッチングレッグＳＬ２側を動作させる。
【００３７】
ここでは前者とする例を示しており、このときのスイッチング動作は、第１のスイッチングレッグＳＬ１の正端子側スイッチング素子Ｑ１をオン状態とし、他をオフ状態とするモードｂ１と、第１のスイッチングレッグＳＬ１の負端子側スイッチング素子Ｑ２をオン状態とし、他をオフ状態とするモードｂ２を交互に実行する。図３左がモードｂ１、図３右がモードｂ２での回路構成、電流方向などを示している。
【００３８】
図３左のモードｂ１では、スイッチング素子Ｑ１のみがオン状態であり、コンデンサＣ１の電圧が、インダクタＬ１、コンデンサＣ３に印加される。インダクタＬ１の電流は時間の経過とともに増加していき、この電流はコンデンサＣ３に供給される。
【００３９】
スイッチング素子Ｑ１をターンオフした図３右のモードｂ２では、スイッチング素子Ｑ１を流れていたインダクタＬ１の電流は、ダイオードＤ２に転流し、コンデンサＣ２を介して還流する。このとき、スイッチング素子Ｑ２をターンオンする。インダクタＬ１の電流は時間の経過とともに減少していき、この電流はコンデンサＣ３に供給される。
【００４０】
その後、スイッチング素子Ｑ２をターンオフし、スイッチング素子Ｑ１をターンオンすると、モードｂ１へ戻る。
【００４１】
なお、コンデンサＣ２からコンデンサＣ４へ電力供給し、ｂ相にＡＣ１００Ｖを出力する場合には、スイッチＳをオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を動作させればよい。
【００４２】
以上のモードｂ１とモードｂ２の間の切り替え動作が継続して実行されることにより、コンデンサＣ１から、コンデンサＣ３へ電力供給し、ａ相のみにＡＣ１００Ｖを出力することができる。
【００４３】
次に放電動作３として、ＡＣ２００Ｖを出力するための動作を、図４を用いて説明する。コンデンサＣ１、Ｃ２から、コンデンサＣ３、Ｃ４へ電力供給し、ａｂ相にＡＣ２００Ｖを出力するときの動作を説明する。
【００４４】
この放電動作３では、スイッチＳをオフ状態に固定し、第１のスイッチングレッグＳＬ１では、スイッチング素子Ｑの一方をオン状態、他方をオフ状態のままに維持し、第２のスイッチングレッグＳＬ２では、２つの直列スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を交互にオン状態、オフ状態とする。
【００４５】
このときのスイッチング動作は、第１のスイッチングレッグＳＬ１の正端子側スイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチングレッグＳＬ２の負端子側スイッチング素子Ｑ４をオン状態とし、他をオフ状態とするモードｃ１と、第１のスイッチングレッグＳＬ１の正端子側スイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチングレッグＳＬ２の正端子側スイッチング素子Ｑ３をオン状態とし、他をオフ状態とするモードｃ２を交互に実行する。図４左がモードｃ１、図４右がモードｃ２での回路構成、電流方向などを示している。
【００４６】
図４左のモードｃ１では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオン状態であり、コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧が、インダクタＬ１、Ｌ２、コンデンサＣ３、Ｃ４に印加される。インダクタＬ１、Ｌ２の電流は時間経過とともに増加していき、この電流はコンデンサＣ３、Ｃ４に供給される。
【００４７】
スイッチング素子Ｑ４をターンオフした図４右のモードｃ２では、スイッチング素子Ｑ４を流れていたインダクタＬ１、Ｌ２の電流は、それぞれダイオードＤ３に転流する。このとき、スイッチング素子Ｑ３をターンオンする。インダクタＬ１、Ｌ２の電流は時間経過とともに減少していき、この電流はコンデンサＣ３、Ｃ４に供給される。
【００４８】
その後、スイッチング素子Ｑ３をターンオフし、スイッチング素子Ｑ４をターンオンすると、モードａ１へ戻る。
【００４９】
このように放電動作３では、相電圧が正である商用周波数の半周期においては、スイッチング素子Ｑ１をオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４をスイッチングさせている。なお、相電圧が負である商用周波数の半周期においては、スイッチング素子Ｑ２をオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４をスイッチングさせればよい。もちろん、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のどちらかをオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチングさせてもよい。
【００５０】
また、スイッチＳをオフ状態に固定しているため、インダクタＬ１の電流とインダクタＬ２の電流は等しくなる。
【００５１】
以上のモードｃ１とモードｃ２の間の切り替え動作が継続して実行されることにより、コンデンサＣ１、Ｃ２から、コンデンサＣ３、Ｃ４へ電力供給し、ａｂ相にＡＣ２００Ｖを出力することができる。
【００５２】
以上、図２、図３、図４を用いて放電動作について説明した。ここで、各放電動作とスイッチＳの開閉状態の関係を整理しておく。まず図２、図３の放電動作１、２は交流基準電圧（ＡＣ１００Ｖ）を得るケースであり、この場合にはスイッチＳの開閉状態をオン状態としている。これに対し図４の放電動作３は交流倍電圧（ＡＣ２００Ｖ）のみを得るケースであり、この場合にはスイッチＳの開閉状態をオフ状態としている。
【００５３】
次に充電動作について説明する。充電動作は４ケースに分けて説明する。
【００５４】
まず充電動作１は、ＡＣ１００／２００Ｖを入力として、コンデンサＣ１、Ｃ２を充電する。
【００５５】
図５を用いて、コンデンサＣ３、Ｃ４から、コンデンサＣ１、Ｃ２へ電力供給し、ａ相とｂ相の両方からＡＣ１００Ｖを入力し、かつこれによりａｂ相からＡＣ２００Ｖを入力する充電動作１を説明する。
【００５６】
この充電動作１では、スイッチＳをオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を動作させる。スイッチング動作は、第１のスイッチングレッグＳＬ１の負端子側スイッチング素子Ｑ２と第２のスイッチングレッグＳＬ２の正端子側スイッチング素子Ｑ３をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＡ１と、第１のスイッチングレッグＳＬ１の正端子側スイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチングレッグＳＬ２の負端子側スイッチング素子Ｑ４をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＡ２とを交互に実行する。図５左がモードＡ１、図５右がモードＡ２での回路構成、電流方向などを示している。
【００５７】
モードＡ１では、スイッチング素子Ｑ２がオン状態であり、コンデンサＣ３の電圧が、コンデンサＣ２を介してインダクタＬ１に印加される。また、スイッチング素子Ｑ３がオン状態であり、コンデンサＣ４の電圧が、コンデンサＣ１を介してインダクタＬ２に印加される。コンデンサＣ３、Ｃ４のエネルギーが、インダクタＬ１、Ｌ２に蓄積される。
【００５８】
モードＡ２においてスイッチング素子Ｑ２をターンオフすると、スイッチング素子Ｑ２を流れていたインダクタＬ１の電流は、ダイオードＤ１に転流し、コンデンサＣ１に供給される。このとき、スイッチング素子Ｑ１をターンオンする。また、スイッチング素子Ｑ３をターンオフすると、スイッチング素子Ｑ３を流れていたインダクタＬ２の電流は、ダイオードＤ４に転流し、コンデンサＣ２に供給される。このとき、スイッチング素子Ｑ４をターンオンする。インダクタＬ１、Ｌ２の電流は時間経過とともに減少していく。
【００５９】
その後、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をターンオフし、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をターンオンすると、モードＡ１へ戻る。なお、インダクタＬ１の電流とインダクタＬ２の電流が異なる場合には、この電流の差がスイッチＳに流れる。
【００６０】
以上のモードＡ１とモードＡ２の間の切り替え動作が継続して実行されることにより、コンデンサＣ３、Ｃ４から、コンデンサＣ１、Ｃ２へ電力供給する。このときａ相とｂ相の両方にＡＣ１００Ｖが印加されており、かつａｂ相にＡＣ２００Ｖが印加されている。
【００６１】
次に充電動作２として、ＡＣ１００Ｖ印加時の動作を、図６を用いて説明する。ここではコンデンサＣ３からコンデンサＣ１へ電力供給し、ａ相（あるいはｂ相）にＡＣ１００Ｖを印加した状態での充電動作２を説明する。
【００６２】
この充電動作２では、スイッチＳをオン状態に固定し、第１のスイッチングレッグＳＬ１と第２のスイッチングレッグＳＬ２の一方のスイッチングレッグＳＬのスイッチング素子Ｑを動作させ、他方のスイッチングレッグＳＬのスイッチング素子Ｑをオフ状態として動作させない。ａ相にＡＣ１００Ｖを印加して充電するのであれば、第１のスイッチングレッグＳＬ１側を動作させ、ｂ相にＡＣ１００Ｖを印加して充電するのであれば、第２のスイッチングレッグＳＬ２側を動作させる。
【００６３】
ここでは前者とする例を示しており、このときのスイッチング動作は、第１のスイッチングレッグＳＬ１の負端子側スイッチング素子Ｑ２をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＢ１と、第１のスイッチングレッグＳＬ１の正端子側スイッチング素子Ｑ１をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＢ２とを交互に実行する。図６左がモードＢ１、図６右がモードＢ２での回路構成、電流方向などを示している。
【００６４】
モードＡ１では、スイッチング素子Ｑ２がオン状態であり、コンデンサＣ３の電圧が、コンデンサＣ２を介してインダクタＬ１に印加される。コンデンサＣ３のエネルギーがインダクタＬ１に蓄積される。
【００６５】
モードＡ２においてスイッチング素子Ｑ２をターンオフすると、スイッチング素子Ｑ２を流れていたインダクタＬ１の電流は、ダイオードＤ１に転流し、コンデンサＣ１に供給される。このとき、スイッチング素子Ｑ１をターンオンする。インダクタＬ１の電流は時間の経過とともに減少していく。
【００６６】
その後、スイッチング素子Ｑ１をターンオフし、スイッチング素子Ｑ２をターンオンすると、モードＢ１へ戻る。
【００６７】
なお、コンデンサＣ４からコンデンサＣ２へ電力供給し、ｂ相からＡＣ１００Ｖを入力する場合には、スイッチＳをオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を動作させればよい。
【００６８】
以上のモードＢ１とモードＢ２の間の切り替え動作が継続して実行されることにより、コンデンサＣ３から、コンデンサＣ１へ電力供給し、ａ相のみにＡＣ１００Ｖを印加した状態での充電をおこなうことができる。
【００６９】
次に充電動作３として、ＡＣ２００Ｖのみを印加した状態での動作を、図７を用いて説明する。コンデンサＣ３、Ｃ４から、コンデンサＣ１、Ｃ２へ電力供給するときの動作を説明する。
【００７０】
この充電動作３では、スイッチＳをオフ状態に固定し、第２のスイッチングレッグＳＬ２では、スイッチング素子Ｑの一方をオン状態、他方をオフ状態のままに維持し、第１のスイッチングレッグＳＬ１では、２つの直列スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を交互にオン状態、オフ状態とする。
【００７１】
このときのスイッチング動作は、第１のスイッチングレッグＳＬ１の負端子側スイッチング素子Ｑ２と第２のスイッチングレッグＳＬ２の負端子側スイッチング素子Ｑ４をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＣ１と、第１のスイッチングレッグＳＬ１の正端子側スイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチングレッグＳＬ２の負端子側スイッチング素子Ｑ４をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＣ１とを交互に実行する。図７左がモードＣ１、図７右がモードＣ２での回路構成、電流方向などを示している。
【００７２】
モードＣ１では、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４がオン状態であり、コンデンサＣ３、Ｃ４の電圧が、インダクタＬ１、Ｌ２に印加される。コンデンサＣ３、Ｃ４のエネルギーが、インダクタＬ１、Ｌ２に蓄積される。
【００７３】
モードＣ２においてスイッチング素子Ｑ２をターンオフすると、スイッチング素子Ｑ２を流れていたインダクタＬ１、Ｌ２の電流は、ダイオードＤ１に転流し、コンデンサＣ１、Ｃ２に供給される。このとき、スイッチング素子Ｑ１をターンオンする。インダクタＬ１、Ｌ２の電流は時間経過とともに減少していく。
【００７４】
その後、スイッチング素子Ｑ１をターンオフし、スイッチング素子Ｑ２をターンオンすると、モードＣ１へ戻る。
【００７５】
このように充電動作３では、相電圧が正である商用周波数の半周期においては、スイッチング素子Ｑ４をオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチングさせている。なお、相電圧が負である商用周波数の半周期においては、スイッチング素子Ｑ３をオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチングさせればよい。もちろん、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のどちらかをオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４をスイッチングさせてもよい。また、スイッチＳをオフ状態に固定しているため、インダクタＬ１の電流とインダクタＬ２の電流は等しくなる。
【００７６】
以上のモードＣ１とモードＣ２の間の切り替え動作が継続して実行されることにより、コンデンサＣ３、Ｃ４から、コンデンサＣ１、Ｃ２へ電力供給し、ａｂ相にＡＣ２００Ｖを印加した状態からの充電動作ができる。
【００７７】
次に充電動作４として、ＡＣ２００Ｖのみを印加した状態での動作を、図８を用いて説明する。コンデンサＣ３、Ｃ４から、コンデンサＣ１、Ｃ２へ電力供給するときの動作を説明する。充電動作４は、図５の充電動作１を、スイッチＳをオフ状態に固定して実施したものである。
【００７８】
この充電動作４では、スイッチＳをオフ状態に固定し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を動作させる。スイッチング動作は、第１のスイッチングレッグＳＬ１の負端子側スイッチング素子Ｑ２と第２のスイッチングレッグＳＬ２の正端子側スイッチング素子Ｑ３をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＥ１と、第１のスイッチングレッグＳＬ１の正端子側スイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチングレッグＳＬ２の負端子側スイッチング素子Ｑ４をオン状態とし、他をオフ状態とするモードＥ２とを交互に実行する。図８左がモードＥ１、図８右がモードＥ２での回路構成、電流方向などを示している。
【００７９】
モードＥ１では、スイッチング素子Ｑ２がオン状態であり、コンデンサＣ３の電圧が、コンデンサＣ２を介してインダクタＬ１に印加される。また、スイッチング素子Ｑ３がオン状態であり、コンデンサＣ４の電圧が、コンデンサＣ１を介してインダクタＬ２に印加される。コンデンサＣ３、Ｃ４のエネルギーが、インダクタＬ１、Ｌ２に蓄積される。
【００８０】
モードＥ２においてスイッチング素子Ｑ２をターンオフすると、スイッチング素子Ｑ２を流れていたインダクタＬ１の電流は、ダイオードＤ１に転流し、コンデンサＣ１に供給される。このとき、スイッチング素子Ｑ１をターンオンする。また、スイッチング素子Ｑ３をターンオフすると、スイッチング素子Ｑ３を流れていたインダクタＬ２の電流は、ダイオードＤ４に転流し、コンデンサＣ２に供給される。このとき、スイッチング素子Ｑ４をターンオンする。インダクタＬ１、Ｌ２の電流は時間経過とともに減少していく。
【００８１】
その後、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４をターンオフし、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をターンオンすると、モードＥ１へ戻る。なお、インダクタＬ１の電流とインダクタＬ２の電流が異なる場合には、この電流の差がスイッチＳに流れる。
【００８２】
以上のモードＥ１とモードＥ２の間の切り替え動作が継続して実行されることにより、コンデンサＣ３、Ｃ４から、コンデンサＣ１、Ｃ２へ電力供給する。このときａ相とｂ相の両方にＡＣ１００Ｖが印加されており、かつａｂ相にＡＣ２００Ｖが印加されている。
【００８３】
図８の充電動作４では、図５の充電動作１と比べ，インダクタＬ１（ａ相）とインダクタＬ２（ｂ相）の電流が原理的に等しくなる。この結果図８の実施例によれば、入力力率を改善するために入力電流を正弦波状に制御するための演算量を低減しやすい、図７の充電動作３と比べコンデンサＣ１，Ｃ２が接続されている直流ラインの対地電位が変動しにくく，ＥＭＣノイズを低減しやすいといった効果を有する。
【００８４】
以上、図５、図６、図７、図８を用いて充電動作について説明した。ここで、各充電動作とスイッチＳの開閉状態の関係を整理しておく。まず図５、図６の充電動作１、２は交流基準電圧（ＡＣ１００Ｖ）を印加した状態からの充電のケースであり、この場合にはスイッチＳの開閉状態をオン状態としている。これに対し図７、図８の充電動作３、４は交流倍電圧（ＡＣ２００Ｖ）のみを印加した状態からの充電のケースであり、この場合にはスイッチＳの開閉状態をオフ状態としている。
【００８５】
以上説明したように、本実施例の電源装置は、スイッチＳをオン状態にすれば、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、インダクタＬ１、コンデンサＣ３を含むハーフブリッジインバータと、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４、インダクタＬ２、コンデンサＣ４を含むハーフブリッジインバータとの２つのハーフブリッジインバータから成る単相３線式インバータ回路を構成する。これにより本実施例の電源装置は、交流基準電圧（ＡＣ１００Ｖ）を入出力とする充放電動作を可能とする。
【００８６】
一方、スイッチＳをオフ状態にすれば、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、インダクタＬ１、Ｌ２、コンデンサＣ３、Ｃ４を含むフルブリッジインバータから成る単相２線式インバータ回路を構成する。これにより本実施例の電源装置は、交流倍電圧（ＡＣ２００Ｖ）のみを入出力とする充放電動作を可能とする。
【００８７】
以下、放電動作１、２、３の選択方法を説明する。まず、リレー接点６がオフ状態かつリレー接点７がオン状態で、交流負荷３、４、５のうち２つ以上が接続されている場合などのように、ａ相、ｂ相、ａｂ相のうち２つ以上に電力を出力する場合には、放電動作１を選択する。放電動作１による運転は、電力系統２がダウンして直流電源１（例えば太陽電池や蓄電池）から負荷３、４、５に電力供給する時に適する。
【００８８】
一方、１００Ｖ系の交流負荷３、４のどちらか一方のみが接続されている場合などのように、ａ相、ｂ相のどちらか一方に電力を出力するだけでよい場合には、放電動作２を選択する。４つのスイッチング素子をスイッチングさせる必要がある放電動作１に比べ、放電動作２は、２つのスイッチング素子をスイッチングさせるだけでよいためスイッチング損失を低減することができる。
【００８９】
また、２００Ｖ系の交流負荷５のみが接続されている場合や、リレー接点６がオン状態で系統連系運転している場合などのように、ａｂ相のみに電力を出力するだけでよい場合には、放電動作３を選択する。４つのスイッチング素子をスイッチングさせる必要がある放電動作１に比べ、放電動作３は、２つのスイッチング素子をスイッチングさせるだけでよいためスイッチング損失を低減することができる。
【００９０】
次に、充電動作１、２、３、４の選択方法を説明する。まず、１００Ｖ系のａ相、ｂ相の両方から異なる電力を入力して直流電源１を充電する場合には、充電動作１を選択する。一方、ａ相、ｂ相のどちらかに１００Ｖ系の電源が接続されている場合などのように、ａ相、ｂ相のどちらか一方から電力を入力して直流電源１を充電する場合には、充電動作２を選択する。また、ａｂ相に２００Ｖ系の交流電源が接続されている場合などのように、ａｂ相から電力を入力して直流電源１を充電する場合には、充電動作３，４を選択する。
【００９１】
充電動作１、２、３，４についても、放電動作１、２、３と同様に、４つのスイッチング素子をスイッチングさせる必要がある充電動作１，４に比べ、充電動作２、３は、２つのスイッチング素子をスイッチングさせるだけでよいためスイッチング損失を低減することができる。
【００９２】
なお、１００Ｖ系の電源から直流電源１を充電する場合に、１００Ｖ系の電源をａｂ相に接続して充電動作３により直流電源１を充電することも可能である。しかしながら、入力電流がスイッチング素子やダイオードなどの半導体デバイスを通過する数が１つだけで済む充電動作２に比べ、充電動作３では入力電流が２つの半導体デバイスを通過するため導通損失は大きくなる。
【００９３】
このように本発明の電源装置では、自立運転時などのようにＡＣ１００Ｖ系と電力を入出力する場合には、スイッチＳをオン状態に固定して単相３線式インバータ回路として機能させる。一方、系統連系時などのようにＡＣ２００Ｖ系とのみ電力を入出力する場合には、スイッチＳをオフ状態に固定して単相２線式インバータ回路として機能させる。これにより、電力損失を低減して変換効率を向上させることができる。
【００９４】
以上の充放電運転モードを適宜変更して運用することのために、図１の制御手段８には入出力電圧設定手段が備えられ、使用者の入力操作により適宜の入出力電圧が設定される。この場合の入出力電圧は、交流基準電圧（ＡＣ１００Ｖ）と交流倍電圧（ＡＣ２００Ｖ）である。また充放電設定手段が備えられ、使用者の入力操作により充放電のいずれかを指定する。なお、入出力電圧の指定に際しては、交流倍電圧（ＡＣ２００Ｖ）のみの取り扱いと、交流基準電圧（ＡＣ１００Ｖ）のみの取り扱いと、両者の同時取り扱いとを指定できるようにされるのが良い。
【００９５】
また図１の制御手段８には、これらの設定情報に基づいてリレー接点６、７及びスイッチＳを開閉操作し、かつ複数のスイッチング素子Ｑのオンオフ制御を指定されたモードに応じて実行するプログラムを含む。
【００９６】
なお、直流電源１として、太陽電池や蓄電池を用いてもよい。また、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して太陽電池や蓄電池を接続してもよい。また直流電源１は第１のコンデンサＣ１及び／又は第２のコンデンサＣ２及び／又は第１のコンデンサレッグの端子間に並列接続されていればよい。図１では第１のコンデンサレッグの端子間に並列接続した事例を示している。
【符号の説明】
【００９７】
１：直流電源
２：交流電源
３、４、５：交流負荷
６、７：リレー接点
８：制御手段
１０、１１、１２：交流端子
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４：コンデンサ
ＣＬ１、ＣＬ２：コンデンサレッグ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６：ダイオード
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３：インダクタ
Ｓ：スイッチ
ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３：スイッチングレッグ
Ｎｄ１、Ｎｄ２、Ｎｄ３、Ｎｄ４、Ｎｄ５：ノード
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６：スイッチング素子
【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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