(57)【要約】  本発明に係る電力変換装置は、交流電源にから入力される交流電圧を直流電圧へ変換し他端より出力する第１の電力変換回路と、負荷に供給する直流電圧または直流電流を制御する第２の電力変換回路と、非接触方式で電力を受電し、受電した交流電圧を直流電圧へ変換する第３の電力変換回路と、一端が統合用直流母線の正極側、他端が統合用直流母線の負極側に接続された統合用直流コンデンサと、第１〜第３の電力変換回路を制御する制御回路と、を備え、第１の電力変換回路の他端および第２の電力変換回路の他端が統合用直流母線に接続されるとともに、第３の電力変換回路が統合用直流母線に接続されること、により接触給電方式および非接触給電方式による電力供給を、片方式または両方式を用いて電力供給を行うことが可能な電力変換装置を得ることを目的とする。
2019150597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が交流電源に接続され、前記交流電源からの入力電圧を直流電圧へ変換する第１のコンバータ回路、前記第１のコンバータ回路により変換された直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路、前記第１のコンバータ回路および前記インバータ回路に接続された直流リンクコンデンサ、前記インバータ回路から入力される電圧を絶縁して２次側へ給電する絶縁トランス、前記絶縁トランスから入力される交流電圧を直流電圧へ変換し他端より出力する第２のコンバータ回路、を有する第１の電力変換回路と、
一端が負荷に接続され、前記負荷に供給する直流出力電圧または直流出力電流を制御する第２の電力変換回路と、
非接触送受電回路と磁気的に結合することにより、非接触で電力を送受電する非接触送受電コイル、前記非接触送受電コイルにより受電した交流電圧を直流電圧へ変換する第３のコンバータ回路、を有する第３の電力変換回路と、
一端が統合用直流母線の正極側、他端が前記統合用直流母線の負極側に接続された統合用直流コンデンサと、
前記第１〜第３の電力変換回路を制御する制御回路と、を備え、
前記第１の電力変換回路の他端および前記第２の電力変換回路の他端が前記統合用直流母線に接続されるとともに、前記第３の電力変換回路が前記統合用直流母線に接続されること、
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧を検出する第１の電圧検出器と、
前記第２の電力変換回路より前記負荷に供給される直流出力電圧を検出する第４の電圧検出器と、
前記第２の電力変換回路より前記負荷に供給される直流出力電流を検出する第２の電流検出器と、
を備え、
前記制御回路は、前記第１の電圧検出器による検出結果と、前記第４の電圧検出器による検出結果と、前記第２の電流検出器による検出結果と、前記非接触送受電回路から前記第３の電力変換回路へ非接触給電方式によって給電可能かどうか表す非接触給電用制御信号と、に基づいて、前記第１〜第３の電力変換回路の内から動作させる電力変換回路を選択すること、
を特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力と、前記非接触送受電回路から受電した前記第３の電力変換回路の入力電力と、の合計入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第１動作モードを有すること、
を特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第２動作モードを有すること、
を特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記非接触送受電回路から受電した前記第３の電力変換回路の入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第３動作モードを有すること、
を特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力を、前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第４動作モードを有すること、
を特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第３の電力変換回路の入力電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源に供給する第５動作モードを有すること、
を特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源、および、前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第６動作モードを有すること、
を特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源へ供給する第７動作モードを有すること、
を特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第２の電力変換回路および前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第８動作モードを有すること、
を特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御すること、
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように、前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子と、前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記第２動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第２動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器の検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記統合用直流コンデンサの電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出値に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を、デューティ比と、位相シフト量と、スイッチング周波数の少なくとも１つを固定値でスイッチングし、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第５動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記交流電源へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第６動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記交流電源と、前記非接触送受電回路と、の少なくともいずれか一方へ負荷から電力を供給すること、
を特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第７動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷から前記交流電源へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記第８動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記負荷から前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、            
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように、前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子と、前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記第２動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第２動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器の検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記統合用直流コンデンサの電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を、デューティ比と、位相シフト量と、スイッチング周波数の少なくとも１つを固定値でスイッチングし、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有線方式（接触給電方式）による電力供給機能およびワイヤレス方式（非接触給電方式）による電力供給機能を有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、その有用性からワイヤレス給電を用いた電力変換装置が開発されており、例えば、電動車両に用いられる充電器への適用が検討されている。また、有線を用いた電力供給機能およびワイヤレスによる電力供給機能の両方を備える電力変換装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。この２つの機能を統合した従来の電力変換装置では、ＡＣ供給源から、主ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference）フィルタおよび整流器と、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路と、から構成される車両側有線経路と、車両パッドと、車両同調と、車両パッド減結合整流器と、出力フィルタと、から構成される車両側ワイヤレス経路と、が車載バルクキャパシタンスで結合され、絶縁ＤＣ−ＤＣ変換器を介してバッテリを充電する構成であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１６−５２４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載される従来装置の構成は、ＡＣ供給源電圧が高い場合、接触給電方式側のＰＦＣもしくは絶縁ＤＣ−ＤＣ変換器により、車載バルクキャパシタンス電圧を高電圧にする必要がある。このため、ＡＣ供給源電圧が高く、かつ非接触給電方式側の受電電圧が低い場合、接触給電方式側の電力供給機能を停止しなければならないという課題があった。【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、有線（接触給電方式）による電力供給機能およびワイヤレス（非接触給電方式）による電力供給機能を有する電力変換装置において、非接触給電方式側の受電電圧が低い場合であっても、いずれかの電力供給機能を停止することなく、同時に電力供給を行うことが可能となる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電力変換装置は、一端が交流電源に接続され、交流電源からの入力電圧を直流電圧へ変換する第１のコンバータ回路、第１のコンバータ回路により変換された直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路、第１のコンバータ回路およびインバータ回路に接続された直流リンクコンデンサ、インバータ回路から入力される電圧を絶縁して２次側へ給電する絶縁トランス、絶縁トランスから入力される交流電圧を直流電圧へ変換し他端より出力する第２のコンバータ回路、を有する第１の電力変換回路と、一端が負荷に接続され、負荷に供給する直流電圧または直流電流を制御する第２の電力変換回路と、非接触送受電回路と磁気的に結合することにより、非接触で電力を送受電する送受電コイル、送受電コイルにより受電した交流電圧を直流電圧へ変換する第３のコンバータ回路、を有する第３の電力変換回路と、一端が統合用直流母線の正極側、他端が統合用直流母線の負極側に接続された統合用直流コンデンサと、第１〜第３の電力変換回路を制御する制御回路と、を備え、第１の電力変換回路の他端および第２の電力変換回路の他端が統合用直流母線に接続されるとともに、第３の電力変換回路が統合用直流母線に接続されること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、接触給電方式側の出力部および非接触給電方式側の出力部を、コンデンサを介して主回路と接続しているため、非接触給電方式側の受電電圧が低い場合であっても、いずれかの電力供給機能を停止することなく、同時に電力供給を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に示す第２の電力変換回路の構成例である。
【図３】この発明の実施の形態１に示す第２の電力変換回路の構成例である。
【図４】この発明の実施の形態１に示す動作モードを切り替える為のフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の電力フローの簡易説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の電力フローの簡易説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の電力フローの簡易説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の電力フローの簡易説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の電力フローの簡易説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の電力フローの簡易説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の電力フローの簡易説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の電力フローの簡易説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の各回路の制御方法をまとめた表である。
【図１４】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図１９】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２１】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２２】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２３】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２４】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２５】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２６】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２７】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２８】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図２９】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３０】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３１】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３２】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３３】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３４】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３５】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３６】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３７】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３８】この発明の実施の形態１に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図３９】この発明の実施の形態２に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図４０】この発明の実施の形態２に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図４１】この発明の実施の形態２に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図４２】この発明の実施の形態２に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図４３】この発明の実施の形態２に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【図４４】この発明の実施の形態２に示す電力変換装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る電力変換装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置を含む電源システムの構成を示す回路図である。図面および以下の説明において、同一または同様の構成要素を示す場合には同一の符号を付すものとする。
【００１０】
本発明の実施の形態１に示す電源システムは、交流電源１、電力変換装置２、非接触送受電回路３、および負荷４を備えている。交流電源１は、電力変換装置２および非接触送受電回路３に接続されており、負荷４は、電力変換装置２と接続されている。また、電力変換装置２は、有線方式（接触給電方式）で交流電源１と接続されているのに対し、非接触送受電回路３とは、ワイヤレス方式（非接触給電方式）により電力変換装置２に接続され、双方向に電力供給可能な構成となっている。本電源システムは、例えば、電動車両の充電器を中心とした電源システムに適用されるもので、交流電源１は商用交流系統や自家発電機などであり、負荷４には車両走行用の高圧バッテリや、車両電装品の電源である鉛バッテリを適用可能である。なお、交流電源１や負荷４が上記のものに限定されるものでないことはいうまでもない。
【００１１】
電力変換装置２は、一端が交流電源１に接続された第１の電力変換回路２０、統合用直流コンデンサ２１、一端が負荷４に接続された第２の電力変換回路２２、非接触送受電回路３と磁気的に結合可能な第３の電力変換回路２３、および第１〜第３の電力変換回路を制御する制御回路２５を備えている。第１の電力変換回路２０および第２の電力変換回路２２は、統合用直流母線２４を介して接続されており、統合用直流コンデンサ２１および第３の電力変換回路２３も、この統合用直流母線２４に接続されている。なお、ここでは、交流電源１または非接触送受電回路３から負荷４へ電力供給する方向を順方向と称し、負荷側から交流電源１または非接触送受電回路３側に電力供給する方向を逆方向と称することとする。
【００１２】
なお、第３の電力変換回路２３および統合用直流コンデンサ２１の統合用直流母線２４との接続位置は、図１に示すものに限定されない。すなわち、図１に示す電力変換装置２では、第３の電力変換回路２３の出力端子は、統合用直流コンデンサ２１と統合用直流母線２４との接続点より交流電源１側に接続されているが、第３の電力変換回路２３の出力端子が負荷４側に接続されていてもよい。
【００１３】
第１の電力変換回路２０は、第１のコンバータ回路２０１、直流リンクコンデンサ２０２、インバータ回路２０３、絶縁トランス２０４および第２のコンバータ回路２０５を備えている。また、第１の電力変換回路２０は、一端が交流電源１に、他端が統合用直流母線２４を介して第２の電力変換回路２２に接続され、交流電源１から入力される入力電圧を所定の直流電圧に電力変換し、統合用直流母線２４に出力する。第１の電力変換回路２０は、交流電源１とケーブルやコネクタ等で物理的に接続されており、有線方式（接触給電方式）により交流電源１との電力供給が行われる。
【００１４】
第１のコンバータ回路２０１は、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄおよび交流リアクトル２０１ｅ、２０１ｆを備えており、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄはフルブリッジ型に接続されている。交流リアクトル２０１ｅの一端は交流電源１と接続されており、他端はスイッチング素子２０１ａとスイッチング素子２０１ｂとの接続点に接続されている。また、交流リアクトル２０１ｆの一端は交流電源１と接続されており、他端はスイッチング素子２０１ｃとスイッチング素子２０１ｄとの接続点に接続されている。
【００１５】
第１のコンバータ回路２０１は、制御回路２５からの指令に基づいて、交流入力電流ｉａｃが目標正弦波電流ｉａｃ＊に追従するよう、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのデューティ比（オン時間）を制御する機能を有する。また、制御回路２５からの指令に基づいて、直流リンクコンデンサ２０２の直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのデューティ比（オン時間）を制御する機能を有する。なお、スイッチング素子のデューティ比を制御する他、位相シフト量やスイッチング周波数を制御しても良い。
【００１６】
図１に示す電力変換装置では、交流リアクトル２０１ｅ，２０１ｆを交流両極側にそれぞれ接続しているが、片極側のみに接続しても良い。すなわち、交流リアクトル２０１ｅ，２０１ｆのいずれか一方のみを用いる構成としてもよい。また、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar  Transistor）や、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）に限らず、ＳｉＣ（Silicon Carbide）−ＭＯＳＦＥＴや、ＧａＮ（Gallium Nitride）−ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＧａＮ−ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）を用いてもよい。
【００１７】
直流リンクコンデンサ２０２は、第１のコンバータ回路２０１とインバータ回路２０３との間に設けられている。直流リンクコンデンサ２０２の一端は、第１のコンバータ回路２０１とインバータ回路２０３とを接続する直流母線の正極側に接続されており、他端はこの直流母線の負極側に接続される構成となっている。
【００１８】
インバータ回路２０３は、スイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄを備えており、スイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄはフルブリッジ型に構成されている。また、インバータ回路２０３の直流側の端子は、第１のコンバータ回路２０１および直流リンクコンデンサ２０２と、直流母線で接続されており、交流側の端子は絶縁トランス２０４と接続されている。すなわち、直列接続されるスイッチング素子２０３ａとスイッチング素子２０３ｂとの接続点が絶縁トランス２０４の第１端に接続され、直列接続されるスイッチング素子２０３ｃと、スイッチング素子２０３ｄとの接続点に絶縁トランス２０４の第２端に接続される。
【００１９】
絶縁トランス２０４は、互いに磁気的に結合する２つの巻線を備えており、第１端および第２端に接続される巻線を１次側巻線と称する。また、第３端および第４端に接続される巻線を２次側巻線と称する。
【００２０】
第２のコンバータ回路２０５は、フルブリッジ型に構成されたスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄと、第１の直流コンデンサ２０５ｅから構成される。直列接続されたスイッチング素子２０５ａとスイッチング素子２０５ｂとの接続点が、絶縁トランス２０４の第３端に接続され、直列接続されたスイッチング素子２０５ｃとスイッチング素子２０５ｄとの接続点が絶縁トランス２０４の第４端に接続される。
【００２１】
また、以下の説明において、インバータ回路２０３と、絶縁トランス２０４と、第２のコンバータ回路２０５と、を総じて絶縁型コンバータ回路と称する場合がある。絶縁型コンバータ回路は、制御回路２５からの指令に基づいて、直流リンクコンデンサ２０２の直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従させるように、スイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄおよびスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのデューティ比（オン時間）を制御する機能を有する。また、絶縁型コンバータ回路は、制御回路２５からの指令に基づいて、統合用直流コンデンサ２１の直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、スイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄおよびスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのデューティ比（オン時間）を制御する機能を有する。なお、スイッチング素子のデューティ比を制御する他、位相シフト量やスイッチング周波数を制御しても良い。
【００２２】
また、図１の絶縁型コンバータ回路の１次側もしくは２次側巻線に対して、直列もしくは並列にインダクタやコンデンサを接続することで、低損失なソフトスイッチング動作も可能である。このとき、インダクタは外付けでも良いし、絶縁トランス２０４の漏洩インダクタンスや励磁インダクタンスを用いても良い。スイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄおよび、スイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄは、ＩＧＢＴや、ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴや、ＧａＮ−ＦＥＴ、ＧａＮ−ＨＥＭＴを用いても良い。
【００２３】
本実施の形態に係る電力変換装置は、第１の電力変換回路２０に絶縁型コンバータ回路を用いているため、絶縁トランスを構成要素としない非絶縁型コンバータ回路を用いた場合と比べ、装置の信頼性を高めることができる。すなわち、第１の電力変換回路２０と、第２の電力変換回路２２と、第３の電力変換回路２３が同時に動作して負荷に電力供給を行っている間に、第２のコンバータ回路２０５と、第３のコンバータ回路２３０と、第２の電力変換回路２２のいずれかが故障しても、本電力変換装置は第１の電力変換回路２０の絶縁トランス２０４と、第３の電力変換回路２３の非接触送受電コイル２３１により、交流入力側と負荷側が電気的に絶縁されているため、交流入力側に影響を与えることがない。また、第１のコンバータ回路２０１と、インバータ回路２０３とのいずれかが故障した場合においても同様に、絶縁トランス２０４と非接触送受電コイル２３１により、交流入力側と負荷側が電気的に絶縁されているため、バッテリの故障する可能性を小さくすることができる。
【００２４】
第２の電力変換回路２２は、第１の電力変換回路２０、第３の電力変換回路２３、および統合用直流コンデンサ２１と、統合用直流母線２４の正極、負極により接続されている。また、第２の電力変換回路２２は、スイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂと、直流リアクトル２２０ｃと、直流出力コンデンサ２２０ｄを備え、降圧型チョッパ構成となっている。スイッチング素子２２０ａは、一端が統合用直流母線の正極側に接続され、他端が直流リアクトル２２０ｃと接続されている。スイッチング素子２２０ｂは一端が、スイッチング素子２２０ａと直流リアクトル２２０ｃとの接続点に接続され、他端が統合用直流母線の負極側に接続されている。また、直流出力コンデンサ２２０ｄは、一端が直流リアクトル２２０ｃと出力端子との間に接続され、他端が統合用直流母線の負極側に接続されている。
【００２５】
第２の電力変換回路２２は、制御回路２５からの指令に基づいて、統合用直流コンデンサ２１の直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するようにスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのデューティ比（オン時間）を制御する機能を有する。また、直流出力電流Ｉｏｕｔを目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に追従するようにスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのデューティ比（オン時間）を制御回路２５により制御する機能を有する。なお、スイッチング素子のデューティ比を制御する他、位相シフト量やスイッチング周波数を制御しても良い。また、スイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂは、ＩＧＢＴや、ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴや、ＧａＮ−ＦＥＴ、ＧａＮ−ＨＥＭＴを用いても良い。
【００２６】
図１に記載している第２の電力変換回路２２は降圧型チョッパ構成としているが、昇圧型チョッパ構成や昇降圧型チョッパ構成、もしくは絶縁型コンバータ構成としても良い。さらに、第２の電力変換回路２２の構成は図１のみの構成に限らず、図２に示すように２つのスイッチング素子から構成されるレグとリアクトルを複数接続した多層インターリーブ構成にすることも可能であり、単純な多並列構成にしても良い。多相インターリーブ構成にすると、スイッチング素子や直流リアクトルの１つ当たりに流入する電流量が低減することで導通損失が軽減できることに加え、出力側コンデンサの電流リプルが低減するため、コンデンサの長寿命化や小型化を実現できる。
【００２７】
第３の電力変換回路２３は、第３のコンバータ回路２３０と、第２の直流コンデンサ２３２と、非接触送受電コイル２３１と、を備えている。第３のコンバータ回路２３０は、フルブリッジ型に構成されたスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄを備えている。スイッチング素子２３０ａと、スイッチング素子２３０ｂと、が直列接続される接続点が非接触送受電コイル２３１の第１端に接続され、スイッチング素子２３０ｃと、スイッチング素子２３０ｄと、が直列接続される接続点に非接触送受電コイル２３１の第２端に接続される。非接触送受電コイル２３１は、非接触送受電回路と磁気的に結合することにより、非接触で電力を受電する。第３の電力変換回路２３は、絶縁型コンバータ回路もしくは第２の電力変換回路の代わりに、スイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのデューティ比（オン時間）を制御回路２５により制御することで、統合用直流コンデンサ２１の直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従させる機能を有する。なお、スイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄは、ＩＧＢＴや、ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴや、ＧａＮ−ＦＥＴ、ＧａＮ−ＨＥＭＴを用いても良い。また、非接触送受電コイル２３１に対して直列、もしくは並列にコンデンサを接続しても良い。
【００２８】
統合用直流コンデンサ２１は、一端が統合用直流母線２４の正極側、他端が統合用直流母線２４の負極側に接続された直流コンデンサである。図１に示すように、接触給電方式により電力供給を行う第１の電力変換回路からの入力電力と、非接触給電方式により電力供給を行う第３の電力変換回路からの入力電力を統合用直流コンデンサで統合するような構成となっている。なお、図１に示す電源システムでは、統合用直流コンデンサ２１は１つのコンデンサを用いた場合について示したが、複数のコンデンサを用いて多並列多直列構成としてもよい。例えば、図３のように、同容量の２つコンデンサ２１ａ，２１ｂを直列接続することにより統合用直流コンデンサ２１として動作させる場合、負荷４と接続され、コンデンサ２１ａと２１ｂとの接続点（中性点電位）を用いたハーフブリッジ構成にしても良い。
【００２９】
本発明の電力変換装置２は、第１〜第４の電圧検出器２６ａ〜２６ｄと、第１〜第２の電流検出器２７ａ〜２７ｂと、を備えている。第１の電圧検出器２６ａは、交流電源１より第１の電力変換回路２０に入力される交流入力電圧ｖａｃを検出し、第２の電圧検出器２６ｂは、直流リンクコンデンサ２０２の直流電圧Ｖｌｉｎｋを検出する。また、第３の電圧検出器２６ｃは、統合用直流コンデンサ２１の直流電圧Ｖｉｎｔを検出し、第４の電圧検出器２６ｄは、負荷４へ出力する直流出力電圧を検出する。図１に示す例においては、第４の電圧検出器２６ｄは、第２の電力変換回路２２の構成要素である直流出力コンデンサ２２０ｄの直流出力電圧Ｖｏｕｔを検出する。
【００３０】
第１の電流検出器２７ａは、交流電源１より第１の電力変換回路に入力される交流入力電流ｉａｃを検出する。図１に示す例では、第１の電流検出器２７ａは、第１の電力変換回路２０の構成要素である交流リアクトル２０１ｅに流れる電流を検出する。第２の電流検出器２７ｂは、負荷４へ出力する直流出力電流Ｉｏｕｔを検出する。図１に示す例では、第２の電流検出器２７ｂは、第２の電力変換回路２２の構成要素である直流リアクトル２２０ｃの電流ｉｏｕｔを検出する。各検出器は、それぞれの電圧と電流の検出値を制御回路２５へ入力し、制御回路２５においてこれらの検出値に基づいて演算を行う。これらの演算結果を、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄ、スイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、スイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄ、スイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂ、スイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのゲート端子へそれぞれ出力する。
【００３１】
制御回路２５は、第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、各電力変換回路が備えるスイッチング素子の制御を行う。すなわち、制御回路２５は、第１〜第４の電圧検出器２６ａ〜２６ｄ、および、第１〜第２の電流検出器２７ａ〜２７ｂの検出結果の一部または全部に基づいて、第１〜第３の電力変換回路が有する各スイッチング素子に対して駆動信号を送信し、スイッチング素子のオンオフを制御することにより所望の動作を行うことができる。以下に、順方向動作時と逆方向動作時の制御回路２５の役割について説明する。
【００３２】
順方向動作時における制御回路２５の役割を説明する。順方向動作時において、制御回路２５は、力率の値が１となるように、交流入力電流ｉａｃを制御するための各スイッチング素子のデューティ比を演算する。具体的には、交流入力電圧ｖａｃと同期した正弦波状の予め定められた電流指令（目標正弦波電流）ｉａｃ＊と、第１の電流検出器により検出された交流入力電流ｉａｃとの電流差を算出する。算出した電流差をフィードバック量として、ＰＩ制御により出力を演算する。直流リンクコンデンサ２０２の直流電圧Ｖｌｉｎｋについては、予め定められた電圧指令（直流リンクコンデンサの目標直流電圧）Ｖｌｉｎｋ＊と、第２の電圧検出器２６ｂから得られた直流リンクコンデンサ２０２の直流電圧Ｖｌｉｎｋとの電圧差を算出する。算出した電圧差をフィードバック量として、ＰＩ制御により出力を演算する。
【００３３】
また、順方向動作時において、制御回路２５は、統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔおよび直流出力電圧Ｖｏｕｔの制御を行う。具体的には、制御回路２５は、予め定められた電圧指令（統合用直流コンデンサの目標直流電圧）Ｖｉｎｔ＊と、第３の電圧検出器２６ｃから得られた統合用直流コンデンサ２１の直流電圧Ｖｉｎｔとの電圧差を算出し、算出した電圧差をフィードバック量として、ＰＩ制御により出力を演算する。直流出力電圧Ｖｏｕｔについては、制御回路２５は、予め定められた電圧指令（目標出力電圧）Ｖｏｕｔ＊と、第４の電圧検出器２６ｄから得られた直流出力電圧Ｖｏｕｔとの電圧差を算出する。算出した電圧差をフィードバック量として、ＰＩ制御により出力を演算する。直流出力電流Ｉｏｕｔについては、予め定められた電流指令（目標出力電流）Ｉｏｕｔ＊と、第２の電流検出器２７ｂから得られた直流出力電流Ｉｏｕｔとの電圧差を算出する。算出した電圧差をフィードバック量として、ＰＩ制御により出力を演算する。
【００３４】
次に、逆方向動作時の制御回路２５の役割を説明する。統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔについては、予め定められた電圧指令（統合用直流コンデンサの目標直流電圧）Ｖｉｎｔ＊と、第３の電圧検出器２６ｃから得られた統合用直流コンデンサ２１の直流電圧Ｖｉｎｔとの電圧差を算出する。算出した電圧差をフィードバック量として、ＰＩ制御により出力を演算する。直流リンクコンデンサ２０２の直流電圧Ｖｌｉｎｋについては、予め定められた電圧指令（直流リンクコンデンサの目標直流電圧）Ｖｌｉｎｋ＊と、第２の電圧検出器２６ｂから得られた直流リンクコンデンサ２０２の直流電圧Ｖｌｉｎｋとの電圧差を算出する。算出した電圧差をフィードバック量として、ＰＩ制御により出力を演算する。交流入力電圧ｖａｃについては、第１の電圧検出器２６ａから得られる交流電圧が正弦波状となるように、交流入力電圧ｖａｃを制御するためのデューティ比を演算する。具体的には、予め定められた交流電圧実効値の指令値（目標実効電圧値）Ｖａｃ，ｒｍｓ＊に振幅が√２の正弦波を乗じることで得られる目標正弦波電圧ｖａｃ＊と、第１の電圧検出器２６ａにより検出された交流入力電圧ｖａｃとの電圧差を算出する。算出した電圧差をフィードバック量として、ＰＩ制御により出力を演算する。
【００３５】
非接触送受電回路３は、本実施の形態に示す電力変換装置２の装置外の回路であり、スイッチング素子３００ａ〜３００ｄ、直流リンクコンデンサ３００ｅ、スイッチング素子３００ｆ〜３００ｉ、交流リアクトル３００ｊ〜３００ｋ、および非接触送受電コイル３０１を備えている。スイッチング素子３００ａ〜３００ｄおよびスイッチング素子３００ｆ〜３００ｉは、それぞれフルブリッジ型に接続されている。非接触送受電回路３は、第１のコンバータ回路２０１と同様に、交流リアクトル３００ｋおよび交流リアクトル３００ｊの一端は交流電源１と接続されており、交流リアクトル３００ｊの他端は、スイッチング素子３００ａとスイッチング素子３００ｂとの接続点に接続されている。また、交流リアクトル３００ｋの他端はスイッチング素子３００ｃとスイッチング素子３００ｄとの接続点に接続されている。
【００３６】
直流リンクコンデンサ３００ｅは、スイッチング素子３００ａ〜３００ｄとスイッチング素子３００ｆ〜３００ｉとを接続する直流母線の正極、負極に接続されている。スイッチング素子３００ｆ〜３００ｉは、非接触送受電コイル３０１と接続されており、直列接続されるスイッチング素子３００ｆとスイッチング素子３００ｇとの接続点が非接触送受電コイル３０１の第１端に接続され、直列接続されるスイッチング素子３００ｈとスイッチング素子３００ｉとの接続点に非接触送受電コイル３０１の第２端に接続される。
【００３７】
非接触送受電回路３は、図１においては図示しない制御回路からの指令に基づいて、交流電源１からの入力電圧を、非接触送受電コイル２３１と磁気的に結合することにより非接触で電力を供給する。すなわち、交流電源１からの入力電力を電力変換し、非接触送受電コイル３０１を介して非接触送受電コイル２３１に対して供給する。なお、非接触送受電回路３は、非接触送受電コイル２３１と磁気的に結合することにより非接触で電力を供給可能なものであればどのようなものでもよく、その制御方法や回路構成をなんら限定するものではない。また、本実施の形態に示す非接触送受電回路３は、第１の電力変換回路２０と同様に交流電源１に接続され、交流電源１から交流電圧が入力される構成となっているが、これに限定されるものではなく、異なる電源と接続される構成であってもよい。
【００３８】
次に動作について説明する。
本実施の形態に係る電力変換装置は、構成要素である各電力変換回路の動作パターンを組み合わせることで、複数の動作モードで動作することができる。図４に、動作モードを切替える為のフローチャートの一例を示す。図４に示すように、第１の電圧検出器２６ａにより検出される交流入力電圧ｖａｃ、第４の電圧検出器２６ｄにより検出される直流出力電圧Ｖｏｕｔ、第２の電流検出器２７ｂから得られる直流リアクトル２２０ｃの直流出力電流Ｉｏｕｔ、および以下で詳述する非接触給電用制御信号に基づいて、動作モードを切替え、第１〜第３の電力変換回路の内から動作させる電力変換回路を選択することが可能となる。なお、以下では便宜的に負荷４を直流バッテリとして説明するものとする。
【００３９】
ここで、非接触給電用制御信号とは、非接触送受電回路３から第３の電力変換回路２３へ非接触給電方式によって給電可能であるかを表す信号を指し、例えば、非接触送受電コイル３０１、または非接触送受電コイル２３１における電圧を検出した場合に発生させる電圧検出信号や、給電可能か否かを判断するために非接触送受電回路３と第３の電力変換回路２３間でやり取りを行う通信信号などである。なお、ここでいう非接触給電用制御信号は、この用語や具体的手段を限定するものではない。
【００４０】
本実施の形態における動作モードの切替え方法については、図４を例として説明するが、切替え方法は図４に示す手段に限定されない。また、図４では、負荷４を車両走行用の直流バッテリを例として説明するが、これに限定するものではなく、例えば、直流電圧電源や、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）や、固定抵抗負荷などでも良い。
【００４１】
本実施の形態に係る電力変換装置を動作させるに当たり、まず負荷（直流バッテリ）４を充放電させず、第１の電力変換回路２０と第３の電力変換回路２３との間で電力授受を行うか否か判断する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００における選択の方法としては、例えば、車両に切替スイッチを設け、ユーザが希望する使用用途に応じてスイッチを選択する方法がある。なお、切替の方法においては、これに限定されるものではない。
【００４２】
ステップＳ１００において、第１の電力変換回路２０と第３の電力変換回路２３との間で電力授受を行わないと選択した場合、ステップＳ２００へ移行する。ステップＳ２００において、第４の電圧検出器２６ｄから得られる直流出力電圧Ｖｏｕｔの検出結果と、第２の電流検出器２７ｂから得られるＩｏｕｔの検出結果から、負荷４の充電状態が予め定められた閾値以上かどうかを、本装置や車両内のＥＣＵ（Engine Control Unit）が判定する。ここで、充電状態の閾値は、順方向動作を行うか逆方向動作を行うかの基準になる値であり、車両や予め定められた条件に応じて変化するものである。
【００４３】
ステップＳ２００において、負荷４の充電状態が閾値未満であると判断した場合に、すなわち、負荷４を充電する必要があると判断した場合に、ステップＳ２１０へ移行する。ステップＳ２１０では、第１の電圧検出器２６ａによって検出される交流入力電圧ｖａｃと、非接触給電用制御信号の有無を判定する。
【００４４】
ステップＳ２１０の結果、交流入力電圧ｖａｃと非接触給電用制御信号の両方が検出された場合、動作モードＭ１へ移行する。本動作モードを、第１動作モードと称する。第１動作モードでは、第１〜第３の電力変換回路を同時に動作させる。図５は、第１の電力変換回路２０、第２の電力変換回路２２、および第３の電力変換回路２３がそれぞれ動作している場合を示した簡易図である。第１動作モードは、接触給電方式および非接触給電方式の双方から電力供給を受け、負荷４に対して出力するモードである。第１動作モードは、制御方法に応じてＣＰ制御モード（定電力制御モード）とＣＣ制御モード（定電流制御モード）とに分けられる。
【００４５】
まず、ＣＰ制御モード（定電力制御モード）について説明する。ＣＰ制御モードでは、制御回路２５は、第１の電流検出器２７ａから得られる交流入力電流ｉａｃを目標正弦波電流ｉａｃ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行う。さらに、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを直流リンクコンデンサの目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。
【００４６】
また、非接触送受電コイル２３１は、装置外の非接触送受電回路３から給電された電力を受電する。制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃにより検出される統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。演算した出力値に基づいて、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御を行う。このとき、後段の第２の電力変換回路２２は、負荷４が直流電圧源である場合、固定のデューティ比となる。負荷４の電圧を制御する必要がある場合は、第４の電圧検出器２６ｄから得られる直流出力電圧Ｖｏｕｔを目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に追従するように、制御回路２５が出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【００４７】
なお、統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように第２の電力変換回路２２を制御させるようにしてもよい。この場合、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子を固定値のデューティ比でスイッチングさせ、第２の電力変換回路２２が、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、制御回路２５で演算された出力値に基づいてスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【００４８】
次に、ＣＣ制御モード（定電流制御モード）について説明する。ＣＣ制御モードでは、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行う。さらに、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。
【００４９】
このとき、非接触送受電コイル２３１は、装置外の非接触送受電回路３から給電された電力を受電する。制御回路２５は、固定値のデューティ比を出力し、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄをスイッチングさせる。
【００５０】
なお、統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように第３の電力変換回路２３を制御するようにしてもよい。この場合、インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄおよび第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄを固定値のデューティ比でそれぞれスイッチングさせ、制御回路２５が、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第２の電流検出器２７ｂから得られる直流出力電流Ｉｏｕｔを目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【００５１】
第１動作モードでは、接触給電方式と非接触給電方式を同時に動作させて電力供給を行うため、それぞれの定格電力の和（合計入力電力）を負荷へ供給することができる。このため、負荷がバッテリの場合、各方式の定格電力を同値に設定すると、倍速充電が可能となる。ここで、統合用直流コンデンサで各方式を統合している為、いずれかの方式の電圧に制限されることなく安定した同時電力供給を行うことができる。以上が、第１動作モードの説明である。
【００５２】
次に、第２動作モードについて説明する。図４のステップＳ２１０で、第１の電圧検出器２６ａから得られる交流入力電圧ｖａｃのみ検出された場合、動作モードＭ２へ移行する。第２動作モードでは、第１の電力変換回路２０および第２の電力変換回路２２を同時に動作させる。図６は、接触給電方式のみ、つまり、第１の電力変換回路２０と、第２の電力変換回路２２のみを利用した場合を示した簡易図である。第２動作モードの詳細を説明する。第２動作モードは、交流電源から負荷側に電力を供給する順方向動作であり、第１動作モードと同様に負荷側に対する定電力（ＣＰ）制御モードと、定電流（ＣＣ）モードが存在する。
【００５３】
まず、ＣＰ制御モードについて説明する。ＣＰ制御モードでは、制御回路２５は、第１の電流検出器から得られる交流入力電流ｉａｃを目標正弦波電流ｉａｃ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１の電力変換回路２０内の第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行う。さらに、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【００５４】
次に、ＣＣ制御モードについて説明する。ＣＣ制御モードでは、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１の電力変換回路２０内の第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行う。さらに、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第２の電流検出器２７ｂから得られる直流出力電流Ｉｏｕｔを目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【００５５】
図４のステップＳ２１０で、非接触給電用制御信号のみ検出された場合、動作モードＭ３へ移行する。本動作モードを、第３動作モードと称する。第３動作モードでは、第２の電力変換回路２２および第３の電力変換回路を同時に動作させる。図７は、非接触給電方式のみ、つまり、第３の電力変換回路２３と、第２の電力変換回路２２のみを利用した場合を示した簡易図である。
【００５６】
第３動作モードの詳細を説明する。第３動作モードは、非接触送受電部から負荷側に電力を供給する順方向動作であり、第１動作モードと同様に負荷側に対する定電力（ＣＰ）制御モードと、定電流（ＣＣ）モードが存在する。
【００５７】
まず、ＣＰ制御モードについて説明する。ＣＰ制御モードでは、非接触送受電コイル２３１は、装置外の非接触送受電回路３から給電された電力を受電する。制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御を行う。このとき、後段の第２の電力変換回路２２は、負荷が直流電圧源である場合、固定のデューティ比となる。負荷電圧を制御する必要がある場合、制御回路２５は、第４の電圧検出器２６ｄから得られる直流出力電圧Ｖｏｕｔを目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【００５８】
なお、統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように第２の電力変換回路２２を制御するようにしてもよい。この場合、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄを固定値のデューティ比でスイッチングさせ、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、制御回路２５で演算された出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【００５９】
次に、ＣＣ制御モードについて説明する。ＣＣ制御モードでは、非接触送受電コイル２３１は、装置外の非接触送受電回路３から給電された電力を受電する。制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第２の電流検出器２７ｂから得られる直流出力電流Ｉｏｕｔを目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。以上が、第３動作モードの説明であり、動作モードＭ１から動作モードＭ３までが、順方向動作モードとなる。
【００６０】
図４のステップＳ１００で、第１の電力変換回路２０と第３の電力変換回路２３との間で電力授受を行うと選択した場合、ステップＳ３００へ移行する。ステップＳ３００では、第１の電力変換回路２０側から非接触送受電コイル２３１側へ電力を供給するか選択する。ここで、選択の方法としては、例えば、ステップＳ１００と同様に、車両に切替スイッチを設け、ユーザが希望する使用用途に応じてスイッチを選択する方法がある。なお、選択の手法は１例であり、これに限定されるものではない。
【００６１】
ステップＳ３００で、第１の電力変換回路２０側から第３の電力変換回路２３側へ電力を供給することを選択された場合、動作モードＭ４へ移行する。本動作モードを、第４動作モードと称する。第４動作モードでは、第１の電力変換回路２０および第３の電力変換回路２３を同時に動作させる。図８は、接触給電方式と非接触給電方式のみ、つまり、第１の電力変換回路２０と、第３の電力変換回路２３のみを利用した場合を示した簡易図である。
【００６２】
この第４動作モードが選択され得るケースとして、例えば、図４のように本発明の電力装置が電動車両の直流バッテリを充電する充電器に適用された場合において、接触給電方式の充電設備しか設置されていない場所で、非接触充電のみ対応した電動車両の直流バッテリも充電することが考えられる。すなわち、交流電源から接触給電方式により得られる電力を、本装置を搭載した電動車両の非接触送受電コイルから、非接触給電方式のみに対応した電動車両の受電コイルへ非接触で伝送することで、非接触充電のみ対応した電動車両の直流バッテリも充電することが可能となる。
【００６３】
第４動作モードの詳細を説明する。第４動作モードは、交流電源から第３の電力変換回路２３を介して、装置外の非接触送受電回路３に電力を供給するモードであり、非接触受電側に対する定電力（ＣＰ）制御モードと、統合用直流コンデンサ側に対する定電圧（ＣＶ：Constant Voltage）モードが存在する。
【００６４】
まず、ＣＰ制御モードについて説明する。ＣＰ制御モードでは、制御回路２５は、第１の電流検出器２７ａから得られる交流入力電流ｉａｃを目標正弦波電流ｉａｃ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１の電力変換回路２０内の第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行う。さらに、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御を行う。これらのことから、非接触送受電コイル２３１を介して、装置外の非接触送受電回路３へ電力供給を行うことが可能となる。
【００６５】
次に、ＣＶ制御モードについて説明する。ＣＶ制御モードでは、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１の電力変換回路２０内の第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。このとき、第３の電力変換回路２３の構成要素であるスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄを固定値のデューティ比でスイッチングさせる。これらのことから、非接触送受電コイル３０１を介して、装置外の非接触送受電回路３へ電力供給を行うことが可能となる。以上が、第４動作モードの説明である。
【００６６】
図４のステップＳ３００で、第１の電力変換回路２０側から第３の電力変換回路２３側へ電力を供給することを選択されない場合に、すなわち、第３の電力変換回路２３側から第１の電力変換回路２０側へ電力を供給されることを選択された場合に、動作モードＭ５へ移行する。本動作モードを、第５動作モードと称する。第５動作モードでは、第１の電力変換回路２０および第３の電力変換回路２３を同時に動作させる。図９は、図８と同様に接触給電方式と非接触給電方式のみ、つまり、第１の電力変換回路２０と、第３の電力変換回路２３のみを利用した場合を示した簡易図である。
【００６７】
この第５動作モードが選択され得るケースとしては、例えば、本発明の装置が電動車両の充電器に適用された場合において、他の非接触給電方式のみに対応した電動車両のバッテリ電力を、非接触給電方式で本電力変換装置を介して接触給電方式で交流電力として出力することが考えられ、商用系統等の交流電源の代替として交流電力を供給することが可能となる。
【００６８】
第５動作モードの詳細を説明する。第５動作モードは、第３の電力変換回路２３が非接触送受電回路３から非接触給電方式で受電した電力を、接触給電方式の第１の電力変換回路を介して、装置外へ交流電力を供給するモードであり、系統側の実効値に対する定電圧（ＣＶ：Constant Voltage）モードが存在する。
【００６９】
ＣＶ制御モードでは、装置外の非接触送受電回路３から、非接触送受電コイル２３１を介して電力が伝送される。制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１の電力変換回路２０内のインバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。さらに、制御回路２５は、第１の電圧検出器２６ａから得られる交流入力電圧ｖａｃを目標実効電圧値Ｖａｃ，ｒｍｓ＊から演算される目標正弦波電圧ｖａｃ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１のコンバータ回路のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行い、交流電力を供給する。以上が、第５動作モードの説明であり、動作モードＭ４から動作モードＭ５までが、第１の電力変換回路２０と第３の電力変換回路２３との間で電力を供給するモードとなる。
【００７０】
図４のステップＳ２００で、負荷（直流バッテリ）４の充電状態が閾値以上であると判断した場合に、つまり、直流バッテリのエネルギを放電可能であると判断した場合に、ステップＳ２２０へ移行する。ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０と同様に、第１の電圧検出器２６ａから得られる交流入力電圧ｖａｃと、非接触給電用制御信号の有無を判定する。
【００７１】
Ｓ２２０の結果、交流入力電圧ｖａｃと非接触給電用制御信号の両方が検出された場合、動作モードＭ６へ移行する。本動作モードを、第６動作モードと称する。第６動作モードでは、第１〜第３の電力変換回路を同時に動作させる。図１０は、逆方向動作時に、接触給電方式と非接触給電方式が同時に動作、つまり、第１の電力変換回路２０と、第３の電力変換回路２３と、第２の電力変換回路２２を同時に動作している場合を示した簡易図である。
【００７２】
第６動作モードの詳細を説明する。第６動作モードは、負荷４側から、交流電源１と、装置外の非接触送受電回路３へ電力を供給する逆方向動作であり、統合用直流コンデンサ側に対するＣＶ制御モードが存在する。
【００７３】
ＣＶ制御モードでは、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。さらに、制御回路２５は、第１の電圧検出器２６ａから得られる交流入力電圧ｖａｃを目標実効電圧値Ｖａｃ，ｒｍｓ＊から演算される目標正弦波電圧ｖａｃ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行い、交流電力を供給する。また、制御回路２５は、固定値のデューティ比を出力し、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄをスイッチングさせることで、非接触送受電コイル２３１を介して、装置外の非接触送受電回路３へ電力を供給する。
【００７４】
なお、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄを固定のデューティ比でオンオフ制御する場合について示したが、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂを固定のデューティ比でオンオフ制御させてもよい。その場合、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御を行う。
【００７５】
第６動作モードでは、接触給電方式と非接触給電方式を同時に動作させて負荷４側から放電を行うことが可能であり、統合用直流コンデンサ２１で各方式を統合している為、いずれかの方式の電圧に制限されることなく安定して同時に放電を行うことが可能となる。以上が、第６動作モードの説明である。
【００７６】
図４のステップＳ２２０で、第１の電圧検出器２６ａから得られる交流入力電圧ｖａｃのみ検出された場合、動作モードＭ７へ移行する。本動作モードを、第７動作モードと称する。第７動作モードでは、第１の電力変換回路２０および第２の電力変換回路２２を同時に動作させる。図１１は、接触給電方式のみ、つまり、第１の電力変換回路２０と、第２の電力変換回路２２のみを利用した場合を示した簡易図である。
【００７７】
第７動作モードの詳細を説明する。第７動作モードは、負荷４側から交流電源１へ電力を供給する逆方向動作であり、第６動作モードと同様に統合用直流コンデンサ側に対するＣＶ制御モードが存在する。
【００７８】
ＣＶ制御モードでは、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１の電力変換回路２０内のインバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａ〜２０３ｄ、および第２のコンバータ回路２０５のスイッチング素子２０５ａ〜２０５ｄのオンオフ制御を行う。さらに、制御回路２５は、第１の電圧検出器２６ａから得られる交流入力電圧ｖａｃを目標実効電圧値Ｖａｃ，ｒｍｓ＊から演算される目標正弦波電圧ｖａｃ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行い、商用系統等の交流電源の代替として交流電力を供給することが可能となる。以上が、第７動作モードの説明である。
【００７９】
図３のステップＳ２２０で、非接触給電用制御信号のみ検出された場合、動作モードM８へ移行する。本動作モードを、第８動作モードと称する。第８動作モードでは、第２の電力変換回路２２および第３の電力変換回路２３を同時に動作させる。図１２は、非接触給電方式のみ、つまり、第３の電力変換回路２３と、第２の電力変換回路２２のみを利用した場合を示した簡易図である。
【００８０】
第８動作モードの詳細を説明する。第８動作モードは、負荷４側から非接触送受電コイル２３１を介して非接触送受電回路３へ電力を供給する逆方向動作であり、第６動作モードと同様に統合用直流コンデンサ側に対するＣＶ制御モードが存在する。
【００８１】
ＣＶ制御モードでは、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂのオンオフ制御を行う。また、制御回路２５は、固定値のデューティ比を出力し、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄをスイッチングさせることで、非接触送受電コイル２３１を介して、装置外の非接触送受電回路３へ電力を供給する。
【００８２】
なお、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄを固定のデューティ比でオンオフ制御する場合について示したが、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子２２０ａ〜２２０ｂを固定のデューティ比でオンオフ制御させてもよい。その場合、制御回路２５は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御を行う。以上が、第８動作モードの説明であり、動作モードＭ６から動作モードＭ８までが、逆方向動作モードとなる。
【００８３】
図１３に、本実施の形態に示す電力変換装置の各制御モードの制御方法の一覧を示す。図１３では、制御回路２５が、「制御する回路」に記載した回路を制御することにより、「制御値」に記載した値を制御することを示す。なお、制御値の欄に「固定」と記載したものは、制御する回路を固定のデューティ比でオンオフ制御を行うことを示す。また、第２の電力変換回路２２が直流出力電圧Ｖｏｕｔを制御する場合においても、直流出力電圧Ｖｏｕｔを制御する必要のない場合には、第２の電力変換回路２２を固定のデューティ比で動作することとなる。
【００８４】
次に、本実施の形態に係る電力変換装置の各回路の制御方法について、制御ブロック図を用いて説明する。まず、交流入力電流ｉａｃを目標正弦波電流ｉａｃ＊に追従するように、第１のコンバータ回路２０１の制御を行う場合の、第１のコンバータ回路の制御について図１４〜図１６の制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第１動作モードのＣＰ制御モード、第２動作モードのＣＰ制御モード、第４動作モードのＣＰ制御モード、において用いられる。
【００８５】
図１４は、制御回路２５における、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子のデューティ比の算出に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた目標正弦波電流ｉａｃ＊の絶対値と、第１の電流検出器２７ａで検出される交流入力電流ｉａｃの絶対値との電流差を減算器２５０１により算出する。この算出値を比例制御器２５０２に入力し、得られた出力値を直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋで除算する。この除算値に、数式（１）で表されるフィードフォワード項２５０３を加算器２５０４で加算することで、第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５０５（Ｄｕｔｙ＿２０１）を出力する。なお、ここでは比例制御器２５０２を用いて説明しているが、積分制御器や比例積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【００８６】
【数１】
2019150597.tif 000003
【００８７】
図１５は、図１４で算出されたデューティ比に基づいて第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子を駆動するためのゲート信号の生成に関する制御ブロック図である。図１４で得られた第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５０５が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５０７の出力値２５０８（Ｓｉｇ＿２０１ａ）はＨｉｇｈとなり、コンパレータ２５０９の出力値２５１０（Ｓｉｇ＿２０１ｂ）はＬｏｗとなる。一方、第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５０５が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５０７の出力値２５０８（Ｓｉｇ＿２０１ａ）はＬｏｗとなり、コンパレータ２５０９の出力値２５１０（Ｓｉｇ＿２０１ｂ）はＨｉｇｈとなる。
【００８８】
図１６は、交流入力電圧の極性に応じて第１のコンバータ回路のスイッチング素子のゲート信号を切替える制御に関する制御ブロック図である。図１６に示すように、交流入力電圧ｖａｃが正極性の場合、コンパレータ２５１１はＨｉｇｈを出力する。このとき、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１２は、Ｓｉｇ＿２０１ｂ（２５１０）を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ａのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ａ（２５１３）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１４は、Ｓｉｇ＿２０１ａ（２５０８）を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｂ（２５１５）として出力する。一方、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１６は、Ｌｏｗを第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｃ（２５１７）として出力し、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１８は、Ｈｉｇｈを第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｄ（２５１９）として出力する。
【００８９】
これに対し、交流入力電圧ｖａｃが負極性の場合、コンパレータ２５１１はＬｏｗを出力する。このとき、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１２は、Ｓｉｇ＿２０１ａ（２５０８）を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ａのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ａ（２５１３）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１４は、Ｓｉｇ＿２０１ｂ（２５１０）を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｂ（２５１５）として出力する。一方、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１６は、Ｈｉｇｈを第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｃ（２５１７）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１８は、Ｌｏｗを第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｄ（２５１９）として出力する。
【００９０】
次に、直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを直流リンクコンデンサの目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、絶縁型コンバータ回路の制御を行う場合の、インバータ回路２０３および第２のコンバータ回路２０５の制御について、図１７〜図１９に示す制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第１制御モードのＣＰ制御モード、第２制御モードのＣＰ制御モード、第４制御モードのＣＰ制御モード、において用いられる。
図１７は、インバータ回路２０３のゲート信号に対する、第２のコンバータ回路２０５のゲート信号の位相シフト量を生成する制御に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた直流リンクコンデンサ２０２の目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊と、第２の電圧検出器２６ｂで検出される直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋとの電圧差を減算器２５２０により算出する。減算器２５２０により算出された算出値を比例積分制御器２５２１に入力することで、第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎ（２５２２）が得られる。また、第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎに定数０．５を加算器２５２３で加算することで、第２の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｐ（２５２４）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５２１を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【００９１】
図１８は、インバータ回路２０３のゲート信号の生成に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）が、定数０．５と比較して大きい場合、コンパレータ２５２５の出力値２５２６はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５２５の出力値２５２６を否定回路２５２７に入力することで、否定回路の出力値２５２８はＬｏｗとなる。
【００９２】
これに対し、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）が、定数０．５と比較して小さい場合、コンパレータ２５２５の出力値２５２６はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５２５の出力値２５２６を否定回路２５２７に入力することで、否定回路の出力値２５２８はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５２５の出力値２５２６を、インバータ回路のスイッチング素子２０３ａ，２０３ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０３ａｄとして出力する。また、否定回路２５２７の出力値２５２８を、インバータ回路のスイッチング素子２０３ｂ，２０３ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０３ｂｃとして出力する。
【００９３】
図１９は、第２のコンバータ回路２０５のゲート信号の生成に関する制御ブロック図である。図１７で得られた第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎ（２５２２）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５２９はＨｉｇｈを出力する。さらに、このとき第２の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｐ（２５２４）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５３０はＨｉｇｈを出力する。
【００９４】
これに対し、第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎ（２５２２）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５２９はＬｏｗを出力する。さらに、このとき、第２の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｐ（２５２４）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５３０はＬｏｗを出力する。２つのコンパレータ（２５２９、２５３０）の出力を論理積回路２５３１に入力することで得られる出力値２５３２を、第２のコンバータ回路のスイッチング素子２０５ａおよびスイッチング素子２０５ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０５ａｄとして出力する。さらに、論理積回路２５３１の出力値２５３２を否定回路２５３３に入力することで得られる出力値２５３４を、第２のコンバータ回路のスイッチング素子２０５ｂおよびスイッチング素子２０５ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０５ｂｃとして出力する。
【００９５】
次に、統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、第３の電力変換回路２３の制御を行う場合の、第３のコンバータ回路２３０の制御について、図２０および図２１に示す制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第１動作モードのＣＰ制御モード、第１動作モードのＣＣ制御モード、第３動作モードのＣＰ制御モード、第３動作モードのＣＣ制御モード、第４動作モードのＣＰ制御モード、第５動作モードのＣＶ制御モード、第６動作モードのＣＶ制御モード、第８動作モードのＣＶ制御モード、において用いられる。
【００９６】
図２０は、制御回路２５における、第３のコンバータ回路２３０のスイッチング素子のデューティ比の算出に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた統合用直流コンデンサの目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊と、第３の電圧検出器２６ｃで検出される統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔとの電圧差を減算器２５３５により算出する。この算出値を比例積分制御器２５３６に入力することで、第３のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５３７（Ｄｕｔｙ＿２３０）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５３６を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【００９７】
図２１は、制御回路２５における、第３のコンバータ回路２３０のスイッチング素子のゲート信号の生成に関する制御ブロック図である。図２１に示すように、図２０で得られた第３のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５３７（Ｄｕｔｙ＿２３０）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５３８の出力値２５３９はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５４０の出力値２５４１はＬｏｗとなる。
【００９８】
これに対し、第３のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５３７（Ｄｕｔｙ＿２３０）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５３８の出力値２５３９はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５４０の出力値２５４１はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５３８の出力値２５３９を、第３のコンバータ回路のスイッチング素子２３０ａおよびスイッチング素子２３０ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２３０ａｄとして出力する。また、コンパレータ２５４０の出力値２５４１を、第３のコンバータ回路のスイッチング素子２３０ｂおよびスイッチング素子２３０ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２３０ｂｃとして出力する。
【００９９】
固定のデューティ比で第２の電力変換回路２２の制御を行う場合の、第２の電力変換回路２２の制御方法について、図２２に示す制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第１動作モードのＣＰ制御モード、第３動作モードのＣＰ制御モード、第６動作モードのＣＶ制御モード、第８動作モードのＣＶ制御モード、において用いられる。
【０１００】
第２の電力変換回路２２は、負荷４が直流電圧源である場合、固定のデューティ比でオンオフ制御される。図２２は、制御回路２５において、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のゲート信号を固定値で生成する制御ブロック図である。予め定められた統合用直流コンデンサの目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊と、負荷４への直流出力電圧Ｖｏｕｔを数式（２）に代入することで得られる固定デューティ比２５４２が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５４３の出力値２５４４はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５４５の出力値２５４６はＬｏｗとなる。
【０１０１】
これに対し、固定デューティ比２５４２が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５４３の出力値２５４４はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５４５の出力値２５４６はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５４３の出力値２５４４を、第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ａのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ａとして出力する。また、コンパレータ２５４５の出力値２５４６を、第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ｂとして出力する。
【０１０２】
【数２】
2019150597.tif 000004
【０１０３】
直流出力電圧Ｖｏｕｔを目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に追従するように、第２の電力変換回路２２の制御を行う場合の、第２の電力変換回路２２の制御方法について、図２３および図２４に示す制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第１動作モードのＣＰ制御モード、第３動作モードのＣＰ制御モード、において用いられる。
負荷４の直流出力電圧Ｖｏｕｔを可変に制御する必要がある場合、第４の電圧検出器２６ｄから得られる直流出力電圧Ｖｏｕｔを目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に追従するように、第２の電力変換回路２２の制御を行う。図２３は、制御回路２５における、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比の生成に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた負荷４の目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊と、第４の電圧検出器２６ｄで検出される負荷４の直流出力電圧Ｖｏｕｔとの電圧差を減算器２５４７により算出する。この算出値を比例積分制御器２５４８に入力することで、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５４９（Ｄｕｔｙ＿２２０）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５４８を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【０１０４】
図２４は、制御回路２５における、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のゲート信号の生成に関する制御ブロック図である。図２３で得られた第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５４９（Ｄｕｔｙ＿２２０）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５５０の出力値２５４４はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５５１の出力値２５４６はＬｏｗとなる。
【０１０５】
これに対し、デューティ比２５４９（Ｄｕｔｙ＿２２０）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５５０の出力値２５４４はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５５１の出力値２５４６はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５４３の出力値２５４４を、第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ａのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ａとして出力する。また、コンパレータ２５４５の出力値２５４６を、第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ｂとして出力する。
【０１０６】
第３の電力変換回路２３のスイッチング素子を固定値のデューティ比でスイッチングさせる場合の、第３の電力変換回路の制御方法について図２５を用いて説明する。本制御は、第１動作モードのＣＰ制御モード、第１動作モードのＣＣ制御モード、第３動作モードのＣＰ制御モード、第４動作モードのＣＶ制御モード、第６動作モードのＣＶ制御モード、第８動作モードのＣＶ制御モード、において用いられる。
【０１０７】
図２５は、制御回路２５における、固定デューティ比を用いた第３の電力変換回路２３のスイッチング素子のゲート信号の生成に関する制御ブロック図である。固定デューティ比２５５２が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５５３の出力値２５３９はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５５４の出力値２５４１はＬｏｗとなる。
【０１０８】
これに対し、固定デューティ比２５５２が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５５３の出力値２５３９はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５５４の出力値２５４１はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５５３の出力値２５３９を、第３のコンバータ回路のスイッチング素子２３０ａと２３０ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２３０ａｄとして出力する。また、コンパレータ２５５４の出力値２５４１を、第３のコンバータ回路のスイッチング素子２３０ｂと２３０ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２３０ｂｃとして出力する。
【０１０９】
統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように第２の電力変換回路２２を制御する場合の、第２の電力変換回路２２の制御方法について、図２６および図２４に示す制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第１動作モードのＣＰ制御モード、第２動作モードのＣＰ制御モード、第３動作モードのＣＰ制御モード、において用いられる。
図２６は、制御回路２５における、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比の生成に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた統合用直流コンデンサ２１の目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊と、第３の電圧検出器２６ｃで検出される統合用直流コンデンサ２１の直流電圧Ｖｉｎｔとの電圧差を減算器２５５５により算出する。この算出値を比例積分制御器２５５６に入力することで、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５４９（Ｄｕｔｙ＿２２０）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５５６を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【０１１０】
図２６で得られた第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５４９（Ｄｕｔｙ＿２２０）と搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）を、図２４に示す制御ブロック図を用いて比較する。動作については前述したものと同様であり、説明を省略する。これにより、前述の通り第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ａおよびスイッチング素子２２０ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ａおよびＧａｔｅ＿２２０ｂが生成される。
【０１１１】
直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、第１のコンバータ回路２０１の制御を行う場合の、第１のコンバータ回路２０１の制御方法について図２７、図１５および図１６を用いて説明する。本制御は、第１制御モードのＣＣ制御モード、第２制御モードのＣＣ制御モード、第４動作モードのＣＶ制御モード、において用いられる。
図２７は、制御回路２５における、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子のデューティ比の生成に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた直流リンクコンデンサ２０２の目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊と、第２の電圧検出器２６ｂで検出される直流リンクコンデンサ２０２の直流電圧Ｖｌｉｎｋとの電圧差を減算器２５５７により算出する。減算器２５５７により算出された算出値を比例積分制御器２５５８に入力することで、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子のデューティ比２５０５（Ｄｕｔｙ＿２０１）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５５８を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【０１１２】
図２７で得られた第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子のデューティ比２５０５（Ｄｕｔｙ＿２０１）と搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）を、図１５に示す制御ブロック図を用いて比較する。図１５に示す制御ブロック図の動作は前述したものと同様であり、説明を省略する。これにより、前述の通り第１のコンバータ回路のスイッチング素子を駆動するためのゲート信号Ｓｉｇ＿２０１ａ（２５０８）とＳｉｇ＿２０１ｂ（２５１０）が得られる。これらの２つのゲート信号（２５０８、２５１０）と、図１６の制御ブロック図を用いることで、前述の通り第１コンバータ回路のスイッチング素子のゲート信号ｓＧａｔｅ＿２０１ａ（２５１３）〜Ｇａｔｅ＿２０１ｄ（２５１９）が生成される。
【０１１３】
統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように絶縁型コンバータ回路を制御する場合の、インバータ回路２０３および第２のコンバータ回路２０５の制御について図２８、図１８および図１９を用いて説明する。本制御は、第１動作モードのＣＣ制御モード、第２制御モードのＣＣ制御モード、第４制御モードのＣＶ制御モード、において用いられる。
図２８は、制御回路２５における、インバータ回路２０３のゲート信号に対する、第２のコンバータ回路２０５のゲート信号の位相シフト量の生成に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた統合用直流コンデンサの目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊と、第３の電圧検出器２６ｃで検出される統合用直流コンデンサ２１の直流電圧Ｖｉｎｔとの電圧差を減算器２５５９により算出する。減算器２５５９により算出された算出値を比例積分制御器２５６０に入力することで、第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎ（２５２２）が得られる。また、第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎに定数０．５を加算器２５６１で加算することで、第２の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｐ（２５２４）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５６０を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【０１１４】
図１８に示す制御ブロック図を用いることで、前述の通りインバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａとスイッチング素子２０３ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０３ａｄ、およびスイッチング素子２０３ｂとスイッチング素子２０３ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０３ｂｃが得られる。図１８に示す制御ブロック図の動作は前述したものと同様であり、説明を省略する。また、図２８で得られた２つの位相シフト量と、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）を、図１８に示す制御ブロック図を用いて比較する。これにより、前述の通り第２のコンバータ回路のスイッチング素子を駆動するためのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０５ａｄ（２５３２）およびＧａｔｅ＿２０５ｂｃ（２５３４）が生成される。
【０１１５】
固定のデューティ比で絶縁型コンバータ回路を制御する場合の、インバータ回路２０３および第２のコンバータ回路２０５の制御方法について説明する。本制御は、第１動作モードのＣＣ制御モード、において用いられる。
インバータ回路２０３のスイッチング素子２０３ａとスイッチング素子２０３ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０３ａｄ、およびスイッチング素子２０３ｂとスイッチング素子２０３ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０３ｂｃは、前述の通り図１８に示す制御ブロック図から得られる。第２のコンバータ回路２０５については、図２９に示す制御ブロック図を用いて生成する。具体的には、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）が、定数０．５と比較して大きい場合、コンパレータ２５６２の出力値２５３２はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５６２の出力値２５３２を否定回路２５６３に入力することで、否定回路の出力値２５３４はＬｏｗとなる。
【０１１６】
これに対し、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）が、定数０．５と比較して小さい場合、コンパレータ２５６２の出力値２５３２はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５６２の出力値２５３２を否定回路２５６３に入力することで、否定回路の出力値２５３４はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５６２の出力値２５３２を、インバータ回路のスイッチング素子２０５ａと２０５ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０５ａｄとして出力する。また、否定回路２５６３の出力値２５３４を、インバータ回路のスイッチング素子２０５ｂと２０５ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０５ｂｃとして出力する。
【０１１７】
直流出力電流Ｉｏｕｔを目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に追従するように、第２の電力変換回路２２の制御を行う場合の、第２の電力変換回路２２の制御について図３０および図２４を用いて説明する。本制御は、第１動作モードのＣＣ制御モード、第２動作モードのＣＣ制御モード、第３動作モードのＣＣ制御モード、において用いられる。
図３０は、制御回路２５における、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比の生成に関する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた直流出力電流Ｉｏｕｔ＊と、第２の電流検出器２７ｂで検出される直流出力電流Ｉｏｕｔとの電流差を減算器２５６４により算出する。この算出値を比例積分制御器２５６５に入力することで、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５４９（Ｄｕｔｙ＿２２０）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５６５を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【０１１８】
また、図３０で得られたデューティ比２５４９（Ｄｕｔｙ＿２２０）と、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）を、図２４の制御ブロック図を用いて比較する。これにより、前述の通り、第２の電力変換回路２２０のスイッチング素子を駆動するためのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ａ（２５４４）およびＧａｔｅ＿２２０ｂ（２５４６）が生成される。
【０１１９】
逆方向動作時において直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように、絶縁型コンバータ回路の制御を行う場合の、インバータ回路２０３および第２のコンバータ回路の制御方法について、図３１〜図３３に示す制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第５動作モードのＣＶ制御モード、第６動作モードのＣＶ制御モード、第７動作モードのＣＶ制御モード、において用いられる。
図３１は、制御回路２５において、絶縁型コンバータ回路の逆方向動作時に、第２のコンバータ回路２０５のゲート信号に対する、インバータ回路２０３のゲート信号の位相シフト量を生成する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた直流リンクコンデンサの目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊と、第２の電圧検出器２６ｂで検出される直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋとの電圧差を減算器２５６６により算出する。この算出値を比例積分制御器２５６７に入力することで、第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎ＿ｉｎｖ（２５６８）が得られる。また、第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎ＿ｉｎｖに定数０．５を加算器２５６９で加算することで、第２の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｐ＿ｉｎｖ（２５７０）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５６７を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【０１２０】
図３２は、制御回路２５において、絶縁型コンバータ回路の逆方向動作時に、第２のコンバータ回路２０５のゲート信号を生成する制御ブロック図である。制御回路２５では、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）が、定数０．５と比較して大きい場合、コンパレータ２５７１の出力値２５７２はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５７１の出力値２５７２を否定回路２５７３に入力することで、否定回路の出力値２５７４はＬｏｗとなる。これに対し、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）が、定数０．５と比較して小さい場合、コンパレータ２５７１の出力値２５７２はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５７１の出力値２５７２を否定回路２５７３に入力することで、否定回路の出力値２５７４はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５７１の出力値２５７２を、第２のコンバータ回路のスイッチング素子２０５ｂと２０５ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０５ｂｃ＿ｉｎｖとして出力する。また、否定回路２５７３の出力値２５７４を、２のコンバータ回路のスイッチング素子２０５ａと２０５ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０５ａｄ＿ｉｎｖとして出力する。
【０１２１】
図３３は、制御回路２５において、絶縁形コンバータ回路の逆方向動作時に、インバータ回路２０３のゲート信号を生成する制御ブロック図である。図３１で得られた第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎ＿ｉｎｖ（２５６８）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５７５はＨｉｇｈを出力する。さらに、このとき第２の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｐ＿ｉｎｖ（２５７０）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５７６はＨｉｇｈを出力する。これに対し、第１の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｎ＿ｉｎｖ（２５６８）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５７５はＬｏｗを出力する。さらに、このとき、第２の位相シフト量Ｔｒｉｇ＿Ｐ＿ｉｎｖ（２５７０）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５７６はＬｏｗを出力する。２つのコンパレータ（２５７５、２５７６）の出力を論理積回路２５７７に入力することで得られる出力値２５７８を、インバータ回路のスイッチング素子２０３ｂと２０３ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０３ｂｃ＿ｉｎｖとして出力する。さらに、論理積回路２５７７の出力値２５７８を否定回路２５７９に入力することで得られる出力値２５８０を、インバータ回路のスイッチング素子２０３ａと２０３ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０３ａｄ＿ｉｎｖとして出力する。
【０１２２】
逆方向動作時において交流入力電圧ｖａｃを目標実効電圧値Ｖａｃ，ｒｍｓ＊から演算される目標正弦波電圧ｖａｃ＊に追従するように、第１のコンバータ回路の制御を行う場合の、第１のコンバータ回路の制御方法について、図３４〜図３６に示す制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第５動作モードのＣＶ制御モード、第６動作モードのＣＶ制御モード、第７動作モードのＣＶ制御モード、において用いられる。
図３４は、制御回路２５において、第１のコンバータ回路の逆方向動作時に、第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比を生成する制御ブロック図である。制御回路２５において、予め定められた目標実効電圧値Ｖａｃ，ｒｍｓ＊と、振幅値が√２の正弦波ｓｉｎ（ωｔ）とを乗ずることで、交流電圧の目標正弦波電圧ｖａｃ＊（２５８１）が生成される。ここで、正弦波ｓｉｎ（ωｔ）内のωは、交流電圧の周波数成分を有する角周波数とする。生成された交流電圧の目標正弦波電圧ｖａｃ＊と、第１の電圧検出器２６ａで検出される交流入力電圧ｖａｃとの電圧差を減算器２５８２により算出する。この算出値を比例積分制御器２５８３に入力することで、第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５８４（Ｄｕｔｙ＿２０１＿ｉｎｖ）を出力する。なお、ここでは比例積分制御器２５８３を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【０１２３】
図３５は、制御回路２５において、第１のコンバータ回路の逆方向動作時に、第１のコンバータ回路のスイッチング素子を駆動するためのゲート信号を生成する制御ブロック図である。図３４で得られた第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５８４が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５８５の出力２５８６（Ｓｉｇ＿２０１＿ｉｎｖ）はＨｉｇｈとなる。対称的に、第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５８４が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５８５の出力２５８６（Ｓｉｇ＿２０１＿ｉｎｖ）はＬｏｗとなる。
【０１２４】
図３６は、制御回路２５において、第１のコンバータ回路の逆方向動作時に、交流入力電圧ｖａｃの極性に応じて第１のコンバータ回路のスイッチング素子のゲート信号を切替える制御ブロック図である。交流入力電圧ｖａｃが正極性の場合、コンパレータ２５８７はＨｉｇｈを出力する。このとき、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５８８は、Ｓｉｇ＿２０１＿ｉｎｖ（２５８６）を、第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ａと２０１ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ａ＿ｉｎｖ（２５８９）およびＧａｔｅ＿２０１ｄ＿ｉｎｖ（２５９０）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５９１は、Ｌｏｗの信号を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｂと２０１ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｂ＿ｉｎｖ（２５９２）およびＧａｔｅ＿２０１ｃ＿ｉｎｖ（２５９３）として出力する。これに対し、交流入力電圧ｖａｃが負極性の場合、コンパレータ２５８７はＬｏｗを出力する。このとき、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５８８は、Ｌｏｗの信号を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ａと２０１ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ａ＿ｉｎｖ（２５８９）およびＧａｔｅ＿２０１ｄ＿ｉｎｖ（２５９０）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５９３は、Ｓｉｇ＿２０１＿ｉｎｖ（２５８６）を，第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｂと２０１ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｂ＿ｉｎｖ（２５９２）およびＧａｔｅ＿２０１ｃ＿ｉｎｖ（２５９３）として出力する。
【０１２５】
逆方向動作時において統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように、第２の電力変換回路２２の制御を行う場合の、第２の電力変換回路２２の制御方法について、図３７および図３８に示す制御ブロック図を用いて説明する。本制御は、第６動作モードのＣＶ制御モード、第７動作モードのＣＶ制御モード、第８動作モードのＣＶ制御モード、において用いられる。
図３７は、制御回路２５において、第２の電力変換回路２２の逆方向動作時に、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比を生成する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた統合用直流コンデンサの目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊と、第３の電圧検出器２６ｃで検出される統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔとの電圧差を減算器２５９４により算出する。この算出値を比例積分制御器２５９５に入力することで、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５９６（Ｄｕｔｙ＿２２０＿ｉｎｖ）が得られる。なお、ここでは比例積分制御器２５９５を用いて説明しているが、比例制御器や積分制御器を用いても良く、制御方法を限定するものでないことは言うまでもない。
【０１２６】
図３８は、制御回路２５において、第２の電力変換回路２２の逆方向動作時に、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のゲート信号を生成する制御ブロック図である。図３７で得られた第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５９６（Ｄｕｔｙ＿２２０＿ｉｎｖ）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５９７の出力値２５９８はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５９９の出力値２５１００はＬｏｗとなる。これに対し、デューティ比２５９６（Ｄｕｔｙ＿２２０＿ｉｎｖ）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５９７の出力値２５９８はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５９９の出力値２５１００はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５９７の出力値２５９８を、第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ａのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ａ＿ｉｎｖとして出力する。また、コンパレータ２５９９の出力値２５１００を、第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ｂ＿ｉｎｖとして出力する。
以上が、各回路の制御方法である。
【０１２７】
実施の形態１に係る電力変換装置は、以上のような構成となり、接触給電方式側の出力部と、非接触給電方式側の出力部と、を統合用直流コンデンサを介して統合しているため、交流電源電圧が高い場合は絶縁型コンバータ回路、もしくは第２の電力変換回路２２で統合用直流コンデンサの直流電圧を制御することで、非接触給電方式側の受電電圧が低い場合であっても、いずれかの電力供給機能を停止することなく、同時に電力供給を行うことが可能となる。
【０１２８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電力変換装置について説明する。本発明の実施の形態２に係る電力変換装置では、実施の形態１において示した電力変換装置と比較して、一部の動作モードにおける制御方法が異なる。ここでは、実施の形態１と異なる部分について説明する。なお、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の回路構成は、図１に示した電力変換装置と同様であり、説明を省略する。また、本実施の形態に係る電力変換装置は、実施の形態１と同様に、構成要素である各電力変換回路の動作パターンを組み合わせることで、図４に示すように８つの動作モードに分類することができる。動作モードの切替方法についても、実施の形態１と同様であるため、切替方法についての説明を省略する。
【０１２９】
実施の形態１に示す電力変換装置では、第１動作モードおよび第２動作モードのＣＣ制御モード動作時、ならびに第４動作モードのＣＶ制御モード動作時に、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように出力を演算し、この出力値に基づいて、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行っていた。
【０１３０】
これに対し、本実施の形態では、第１動作モードおよび第２動作モードのＣＣ制御モード時、ならびに第４動作モードのＣＶ制御モード動作時に、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように演算された算出値から、交流入力の目標正弦波電流ｉａｃ＊を生成する。さらに、第１の電流検出器２７ａから得られる交流入力電流ｉａｃを、生成された目標正弦波電流ｉａｃ＊に追従するように、出力を演算する。この出力値に基づいて、第１のコンバータ回路２０１のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄのオンオフ制御を行う。以下にその詳細について説明する。
【０１３１】
本実施の形態における第１動作モードおよび第２動作モードのＣＣ制御モード時、ならびに第４動作モードのＣＶ制御モード時の制御方法について、制御ブロックを用いて説明する。
【０１３２】
まず、第１動作モードにおけるＣＣ制御モードについての制御方法を説明する。
上述のように本実施の形態に係る電力変換装置では、実施の形態１に示した電力変換装置と比較して、第１のコンバータ回路の制御方法が異なる。図３９は、制御回路２５において、第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比を生成する制御ブロック図である。制御回路２５では、予め定められた直流リンクコンデンサの目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊と、第２の電圧検出器２６ｂで検出される直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋとの電圧差を減算器２５１０１により算出する。この算出値を比例積分制御器２５１０２に入力することで、交流入力電流の目標実効値Ｉａｃ，ｒｍｓ＊（２５１０３）が得られる。また、第１の電圧検出器２６ａから得られる交流入力電圧ｖａｃを、交流入力電圧の実効値で除することで、交流入力電圧ｖａｃの位相に同期した振幅値√２の正弦波（２５１０４）が得られる。なお、交流入力電圧ｖａｃの位相に同期した正弦波（２５１０４）の生成方法はこれに限られるものではない。これら２つの演算値（２５１０３、２５１０４）を乗ずることで、交流入力電流の目標正弦波電流ｉａｃ＊（２５１０５）が得られる。目標正弦波電流ｉａｃ＊（２５１０５）の絶対値と、第１の電流検出器２７ａで検出される交流入力電流ｉａｃの絶対値との電流差を、減算器２５１０６により算出する。この算出値を比例制御器２５１０７に入力し、得られた出力値を直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋで除算する。この除算値に、上述の数式１のフィードフォワード項２５０３を加算器２５１０８で加算することで、第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５１０９（Ｄｕｔｙ’＿２０１）を出力する。なお、比例積分制御器２５１０２の代わり比例制御器や積分制御器を用いても良く、比例制御器２５１０７の代わりに積分制御器や比例積分制御器を用いても良いことは言うまでもない。
【０１３３】
図４０は、第１のコンバータ回路のスイッチング素子を駆動するためのゲート信号を、制御回路２５にて生成する制御ブロック図である。図３９で得られた第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５１０９が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５１１０の出力２５１１１（Ｓｉｇ’＿２０１ａ）はＨｉｇｈとなり、コンパレータ２５１１２の出力２５１１３（Ｓｉｇ’＿２０１ｂ）はＬｏｗとなる。対称的に、第１のコンバータ回路のスイッチング素子のデューティ比２５１０９が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５１１０の出力２５１１１（Ｓｉｇ’＿２０１ａ）はＬｏｗとなり、コンパレータ２５１１２の出力２５１１３（Ｓｉｇ’＿２０１ｂ）はＨｉｇｈとなる。
【０１３４】
図４１は、制御回路２５において、交流入力電圧の極性に応じて第１のコンバータ回路のスイッチング素子のゲート信号を切替える制御ブロック図である。交流入力電圧ｖａｃが正極性の場合、コンパレータ２５１１４はＨｉｇｈを出力する。このとき、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１１５は、Ｓｉｇ’＿２０１ｂ（２５１１３）を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ａのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ａ（２５１３）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１１６は、Ｓｉｇ’＿２０１ａ（２５１１１）を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｂ（２５１５）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１１７は、Ｌｏｗを第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｃ（２５１７）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１１８は、Ｈｉｇｈを第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｄ（２５１９）として出力する。
【０１３５】
これに対し、交流入力電圧ｖａｃが負極性の場合、コンパレータ２５１１４はＬｏｗを出力する。このとき、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１１５は、Ｓｉｇ’＿２０１ａ（２５１１１）を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ａのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ａ（２５１３）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１１６は、Ｓｉｇ’＿２０１ｂ（２５１１３）を第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｂ（２５１５）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１１７は、Ｈｉｇｈを第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｃのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｃ（２５１７）として出力する。また、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２５１１８は、Ｌｏｗを第１コンバータ回路のスイッチング素子２０１ｄのゲート信号Ｇａｔｅ＿２０１ｄ（２５１９）として出力する。これにより、実施の形態１の場合と比較して、交流入力の力率を更に改善することが可能となり、高調波も抑制されて低ノイズ化が可能となる。
【０１３６】
インバータ回路２０３、第２のコンバータ回路２０５、第３のコンバータ回路２３０、および第２の電力変換回路２２のそれぞれのスイッチング素子のゲート信号の生成手法は、実施の形態１と同様であるため省略する。
以上が、本実施の形態に係る第１動作モードにおけるＣＣ制御モードでの制御方法である。
【０１３７】
また、第２動作モードにおけるＣＣ制御モードおよび第４動作モードのＣＶ制御モードについても本実施の形態の第１動作モードにおけるＣＣ制御モードと同様であり、説明を省略する。
【０１３８】
また、実施の形態１において、第１動作モードのＣＰ制御モードおよび第３動作モードのＣＰ制御モード時に、第２の電力変換回路２２は、固定デューティ比、または、第４の電圧検出器２６ｄから得られる直流出力電圧Ｖｏｕｔを目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に追従するように生成される出力値、もしくは、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように生成される出力値、のいずれか１つの値に基づいて、スイッチング素子２２０ａおよび２２０ｂのオンオフ制御を行っていた。
【０１３９】
これに対し、本実施の形態における第１動作モードのＣＰ制御モードおよび第３動作モードのＣＰ制御モードでは、第２の電力変換回路２２は、固定デューティ比、または第４の電圧検出器２６ｄから得られる直流出力電圧Ｖｏｕｔを目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に追従するように演算された算出値から、直流出力電流の目標出力電流Ｉｏｕｔ＊を生成し、第２の電流検出器２７ｂから得られる直流出力電流Ｉｏｕｔを目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に追従するように生成される出力値、もしくは、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように演算された算出値から、目標出力電流Ｉｏｕｔ＊を生成し、第２の電流検出器２７ｂから得られる直流出力電流ＩｏｕｔをＩｏｕｔ＊に追従するように生成される出力値、のいずれか１つの値に基づいて、スイッチング素子２２０ａおよびスイッチング素子２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【０１４０】
本実施の形態における第１動作モードにおけるＣＰ制御モードについての制御方法を説明する。第１のコンバータ回路２０１、インバータ回路２０３、第２のコンバータ回路２０５、および第３のコンバータ回路２３０のスイッチング素子のゲート信号の生成手法は、実施の形態１と同様であるため省略する。
【０１４１】
第２の電力変換回路２２の制御方法について説明する。第３の電力変換回路２３が、統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するようにスイッチング素子２３０ａ〜２３０ｄのオンオフ制御をする場合、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子は固定デューティ比でスイッチングする。このときのゲート信号の生成手法についても、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１４２】
一方、負荷４の電圧を制御する場合、制御回路２５において、図４２の制御ブロック図を用いて第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比を生成する。制御回路２５では、予め定められた負荷４の目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊と、第４の電圧検出器２６ｄで検出される負荷４の直流出力電圧Ｖｏｕｔとの電圧差を減算器２５１１９により算出する。この算出値を比例積分制御器２５１２０に入力することで、目標出力電流Ｉｏｕｔ＊（２５１２１）が得られる。さらに、得られた目標出力電流Ｉｏｕｔ＊（２５１２１）と、第２の電流検出器２７ｂで検出される直流出力電流Ｉｏｕｔとの電流差を減算器２５１２２により算出する。この算出値を比例制御器２５１２３に入力することで、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５１２４（Ｄｕｔｙ’＿２２０）を出力する。なお、比例積分制御器２５１２０の代わり比例制御器や積分制御器を用いても良く、比例制御器２５１２３の代わりに積分制御器や比例積分制御器を用いても良いことは言うまでもない。
【０１４３】
また、第３の電力変換回路２３のスイッチング素子を固定値のデューティ比でスイッチングさせる場合、制御回路２５において、図４３の制御ブロック図を用いて第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比を生成する。制御回路２５では、予め定められた統合用直流コンデンサの目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊と、第３の電圧検出器２６ｃで検出される統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔとの電圧差を減算器２５１２５により算出する。この算出値を比例積分制御器２５１２６に入力することで、目標出力電流Ｉｏｕｔ＊（２５１２７）が得られる。さらに、得られた目標出力電流Ｉｏｕｔ＊（２５１２７）と、第２の電流検出器２７ｂで検出される直流出力電流Ｉｏｕｔとの電流差を減算器２５１２８により算出する。この算出値を比例制御器２５１２９に入力することで、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５１２４（Ｄｕｔｙ’＿２２０）を出力する。なお、比例積分制御器２５１２６の代わり比例制御器や積分制御器を用いても良く、比例制御器２５１２９の代わりに積分制御器や比例積分制御器を用いても良いことは言うまでもない。
【０１４４】
図４４は、制御回路２５において、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のゲート信号を生成する制御ブロック図である。図４２または図４３で得られた第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５１２４（Ｄｕｔｙ’＿２２０）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して小さい場合、コンパレータ２５１３０の出力値２５４４はＨｉｇｈとなる。このとき、コンパレータ２５１３１の出力値２５４６はＬｏｗとなる。これに対し、デューティ比２５１２４（Ｄｕｔｙ’＿２２０）が、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）と比較して大きい場合、コンパレータ２５１３０の出力値２５４４はＬｏｗとなる。このとき、コンパレータ２５１３１の出力値２５４６はＨｉｇｈとなる。コンパレータ２５１３０の出力値２５４４を、第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ａのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ａとして出力する。また、コンパレータ２５１３１の出力値２５４６を、第２の電力変換回路のスイッチング素子２２０ｂのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ｂとして出力する。これにより、実施の形態１の場合と比較して、安定した直流出力電流Ｉｏｕｔを負荷側へ出力することが可能となる。
以上が、本実施の形態に係る第１動作モードのＣＰ制御モードにおける制御方法である。また、本実施の形態に係る第３動作モードのＣＰ制御モードにおける第２の電力変換回路２２の制御方法も、第１動作モードにおけるＣＰ制御モードでの制御方法と同様であり説明を省略する。
【０１４５】
また、実施の形態１において、第２動作モードのＣＰ制御モード時に、第２の電力変換回路２２は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように生成される出力値に基づいて、スイッチング素子２２０ａおよび２２０ｂのオンオフ制御を行っていた。
【０１４６】
これに対し、本実施の形態における第２動作モードのＣＰ制御モードでは、第２の電力変換回路２２は、第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように演算された算出値から、目標出力電流Ｉｏｕｔ＊を生成し、第２の電流検出器２７ｂから得られる直流出力電流Ｉｏｕｔを目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に追従するように生成される出力値に基づいて、スイッチング素子２２０ａおよび２２０ｂのオンオフ制御を行う。
【０１４７】
本実施の形態における第２動作モードにおけるＣＰ制御モードについての制御方法を説明する。本モードでは、第１のコンバータ回路２０１と、インバータ回路２０３と、第２のコンバータ回路２０５と、のそれぞれのスイッチング素子のゲート信号の生成手法は、実施の形態１と同様であるため省略する。
【０１４８】
次に、第２の電力変換回路２２の制御方法について説明する。図４２の制御ブロック図を用いることで、予め定められた統合用直流コンデンサの目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊と、第３の電圧検出器２６ｃで検出される統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔとの関係から、前述の通り、目標出力電流Ｉｏｕｔ＊（２５１２７）が得られる。さらに、得られた目標出力電流Ｉｏｕｔ＊（２５１２７）と、第２の電流検出器２７ｂで検出される直流出力電流Ｉｏｕｔとの関係から、前述の通り、第２の電力変換回路２２のスイッチング素子のデューティ比２５１２４（Ｄｕｔｙ’＿２２０）が生成される。また、図４２で得られたデューティ比２５１２４（Ｄｕｔｙ’＿２２０）と、搬送波２５０６（Ｖｃａｒ）を、図４３の制御ブロック図を用いて比較する。これにより、前述の通り、第２の電力変換回路２２０のスイッチング素子を駆動するためのゲート信号Ｇａｔｅ＿２２０ａ（２５４４）およびＧａｔｅ＿２２０ｂ（２５４６）が生成される。これにより、実施の形態１の場合と比較して、安定した直流出力電流Ｉｏｕｔを負荷側へ出力することが可能となる。
以上が、本実施の形態に係る第２動作モードにおけるＣＰ制御モードでの制御方法である。
【０１４９】
ここで、第３動作モードにおけるＣＣ制御モードと、第４動作モードにおけるＣＰ制御モードと、第５〜第８動作モードにおけるＣＶ制御モードの制御方法については、実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
以上が、実施の形態２に係る電力変換装置の動作モードの説明である。なお、実施の形態１で説明した各動作モードと実施の形態２で説明した各動作モードとは、適宜組み合わせて実施してもよい。
【０１５０】
本発明の実施の形態２に係る電力変換装置は、以上のような構成および動作をするため、実施の形態１に係る電力変換装置と同様に、非接触給電方式側の受電電圧が低い場合であっても、いずれかの電力供給機能を停止することなく、同時に電力供給を行うことが可能となる。また、第１動作モードおよび第２動作モードのＣＣ制御モード動作時、ならびに第４動作モードのＣＶ制御モード動作時に、第２の電圧検出器２６ｂから得られる直流リンクコンデンサの直流電圧Ｖｌｉｎｋを目標直流電圧Ｖｌｉｎｋ＊に追従するように演算された算出値から、交流入力の目標正弦波電流ｉａｃ＊を生成し、第１の電流検出器２７ａから得られる交流入力電流ｉａｃを、生成された目標正弦波電流ｉａｃ＊に追従するように、第１のコンバータ回路２０１の制御を行うため、実施の形態１の場合と比較して、交流入力の力率を更に改善することが可能となり、高調波も抑制されて低ノイズ化が可能となる。
【０１５１】
また、第１動作モード、第２動作モード、および第３動作モードにおけるＣＰ動作モード動作時において、第２の電力変換回路２２は、固定デューティ比、もしくは第３の電圧検出器２６ｃから得られる統合用直流コンデンサの直流電圧Ｖｉｎｔを目標直流電圧Ｖｉｎｔ＊に追従するように演算された算出値から、目標出力電流Ｉｏｕｔ＊を生成し、第２の電流検出器２７ｂから得られる直流出力電流Ｉｏｕｔを目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に追従するように生成される出力値、のいずれかの値に基づいて、スイッチング素子２２０ａおよび２２０ｂのオンオフ制御を行う。これにより、安定した直流出力電流Ｉｏｕｔを負荷側へ出力することが可能となる。
【符号の説明】
【０１５２】
１  交流電源、２  電力変換装置、３  非接触送受電回路、４  負荷、２０  第１の電力変換回路、２１  統合用直流コンデンサ、２２  第２の電力変換回路、２３  第３の電力変換回路、２４  統合用直流母線、２５  制御回路、２０１  第１のコンバータ回路、２０１ａ〜２０１ｄ  スイッチング素子、２０１ｅ〜２０１ｆ  交流リアクトル、２０２  直流リンクコンデンサ、２０３  インバータ回路、２０３ａ〜２０３ｄ  スイッチング素子、２０４  絶縁トランス、２０５  第２のコンバータ回路、２０５ａ〜２０５ｄ  スイッチング素子、２０５ｅ  第１の直流コンデンサ、２２０ａ〜２２０ｂ  スイッチング素子、２２０ｃ  直流リアクトル、２２０ｄ  直流出力コンデンサ、２３０  第３のコンバータ回路、２３０ａ〜２３０ｄ  スイッチング素子、２３１  非接触送受電コイル、２３２  第２の直流コンデンサ、３００ａ〜３００ｄ  スイッチング素子、３００ｅ  直流リンクコンデンサ、３００ｆ〜３００ｉ  スイッチング素子、３００ｊ〜３００ｋ  交流リアクトル、３０１  非接触送受電コイル、ｖａｃ  交流入力電圧、ｖａｃ＊  目標正弦波電圧、Ｖａｃ，ｒｍｓ＊  目標実効電圧値、Ｖｌｉｎｋ  直流リンクコンデンサの直流電圧、Ｖｌｉｎｋ＊  直流リンクコンデンサの目標直流電圧、Ｖｉｎｔ  統合用直流コンデンサの直流電圧、Ｖｉｎｔ＊  統合用直流コンデンサの目標直流電圧、Ｖｏｕｔ  直流出力電圧、Ｖｏｕｔ＊  目標出力電圧、ｉａｃ  交流入力電流、ｉａｃ＊  目標正弦波電流、Ｉｏｕｔ  直流出力電流、Ｉｏｕｔ＊  目標出力電流
【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３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月26日(2018.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が交流電源に接続され、前記交流電源からの入力電圧を直流電圧へ変換する第１のコンバータ回路、前記第１のコンバータ回路により変換された直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路、前記第１のコンバータ回路および前記インバータ回路に接続された直流リンクコンデンサ、前記インバータ回路から入力される電圧を絶縁して２次側へ給電する絶縁トランス、前記絶縁トランスから入力される交流電圧を直流電圧へ変換し他端より出力する第２のコンバータ回路、を有する第１の電力変換回路と、
一端が負荷に接続され、前記負荷に供給する直流出力電圧または直流出力電流を制御する第２の電力変換回路と、
非接触送受電回路と磁気的に結合することにより、非接触で電力を送受電する非接触送受電コイル、前記非接触送受電コイルにより受電した交流電圧を直流電圧へ変換する第３のコンバータ回路、を有する第３の電力変換回路と、
一端が統合用直流母線の正極側、他端が前記統合用直流母線の負極側に接続された統合用直流コンデンサと、
前記第１〜第３の電力変換回路を制御する制御回路と、を備え、
前記第１の電力変換回路の他端および前記第２の電力変換回路の他端が前記統合用直流母線に接続されるとともに、前記第３の電力変換回路が前記統合用直流母線に接続されること、
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記直流リンクコンデンサの電圧を検出する第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第２の電圧検出器の検出結果に基づいて、前記第１のコンバータ回路または前記インバータ回路を制御すること、
を特徴とする請求項１記載電力変換装置。
【請求項３】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧を検出する第１の電圧検出器と、
前記第２の電力変換回路より前記負荷に供給される直流出力電圧を検出する第４の電圧検出器と、
前記第２の電力変換回路より前記負荷に供給される直流出力電流を検出する第２の電流検出器と、
を備え、
前記制御回路は、前記第１の電圧検出器による検出結果と、前記第４の電圧検出器による検出結果と、前記第２の電流検出器による検出結果と、前記非接触送受電回路から前記第３の電力変換回路へ非接触給電方式によって給電可能かどうか表す非接触給電用制御信号と、に基づいて、前記第１〜第３の電力変換回路の内から動作させる電力変換回路を選択すること、
を特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力と、前記非接触送受電回路から受電した前記第３の電力変換回路の入力電力と、の合計入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第１動作モードを有すること、
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第２動作モードを有すること、
を特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記非接触送受電回路から受電した前記第３の電力変換回路の入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第３動作モードを有すること、
を特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力を、前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第４動作モードを有すること、
を特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第３の電力変換回路の入力電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源に供給する第５動作モードを有すること、
を特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源、および、前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第６動作モードを有すること、
を特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源へ供給する第７動作モードを有すること、
を特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第２の電力変換回路および前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第８動作モードを有すること、
を特徴とする請求項３〜１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように、前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子と、前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記第２動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第２動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器の検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記統合用直流コンデンサの電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出値に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を、デューティ比と、位相シフト量と、スイッチング周波数の少なくとも１つを固定値でスイッチングし、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第５動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記交流電源へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第６動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記交流電源と、前記非接触送受電回路と、の少なくともいずれか一方へ負荷から電力を供給すること、
を特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第７動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷から前記交流電源へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記第８動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記負荷から前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、            
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように、前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子と、前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記第２動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第２動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器の検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記統合用直流コンデンサの電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を、デューティ比と、位相シフト量と、スイッチング周波数の少なくとも１つを固定値でスイッチングし、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月25日(2018.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が交流電源に接続され、前記交流電源からの入力電圧を直流電圧へ変換する第１のコンバータ回路、前記第１のコンバータ回路により変換された直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路、前記第１のコンバータ回路および前記インバータ回路に接続された直流リンクコンデンサ、前記インバータ回路から入力される電圧を絶縁して２次側へ給電する絶縁トランス、前記絶縁トランスから入力される交流電圧を直流電圧へ変換し他端より出力する第２のコンバータ回路、を有する第１の電力変換回路と、
一端が負荷に接続され、前記負荷に供給する直流出力電圧または直流出力電流を制御する第２の電力変換回路と、
非接触送受電回路と磁気的に結合することにより、非接触で電力を送受電する非接触送受電コイル、前記非接触送受電コイルにより受電した交流電圧を直流電圧へ変換する第３のコンバータ回路、を有する第３の電力変換回路と、
一端が統合用直流母線の正極側、他端が前記統合用直流母線の負極側に接続された統合用直流コンデンサと、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧を検出する第１の電圧検出器と、
前記第２の電力変換回路より前記負荷に供給される直流出力電圧を検出する第４の電圧検出器と、
前記第２の電力変換回路より前記負荷に供給される直流出力電流を検出する第２の電流検出器と、
前記第１〜第３の電力変換回路を制御する制御回路と、を備え、
前記第１の電力変換回路の他端および前記第２の電力変換回路の他端が前記統合用直流母線に接続されるとともに、前記第３の電力変換回路が前記統合用直流母線に接続され、
前記制御回路は、前記第１の電圧検出器による検出結果と、前記第４の電圧検出器による検出結果と、前記第２の電流検出器による検出結果と、前記非接触送受電回路から前記第３の電力変換回路へ非接触給電方式によって給電可能かどうか表す非接触給電用制御信号と、に基づいて、前記第１〜第３の電力変換回路の内から動作させる電力変換回路を選択すること、
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記直流リンクコンデンサの電圧を検出する第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第２の電圧検出器の検出結果に基づいて、前記第１のコンバータ回路または前記インバータ回路を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載電力変換装置。
【請求項３】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力と、前記非接触送受電回路から受電した前記第３の電力変換回路の入力電力と、の合計入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第１動作モードを有すること、
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第２動作モードを有すること、
を特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記非接触送受電回路から受電した前記第３の電力変換回路の入力電力を、前記第２の電力変換回路を介して前記負荷へ供給する第３動作モードを有すること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第１の電力変換回路の入力電力を、前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第４動作モードを有すること、
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記第３の電力変換回路の入力電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源に供給する第５動作モードを有すること、
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源、および、前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第６動作モードを有すること、
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第１の電力変換回路と、前記第２の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第１の電力変換回路を介して前記交流電源へ供給する第７動作モードを有すること、
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、
複数の動作モードで前記第１〜第３の電力変換回路を制御可能であり、
前記第２の電力変換回路と、前記第３の電力変換回路と、を同時に動作させ、前記負荷から供給される電力を、前記第２の電力変換回路および前記第３の電力変換回路を介して前記非接触送受電回路へ供給する第８動作モードを有すること、
を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御すること、
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように、前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子と、前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記第２動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第２動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器の検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記統合用直流コンデンサの電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出値に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を、デューティ比と、位相シフト量と、スイッチング周波数の少なくとも１つを固定値でスイッチングし、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第５動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記交流電源へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第６動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記交流電源と、前記非接触送受電回路と、の少なくともいずれか一方へ負荷から電力を供給すること、
を特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第７動作モードにおいて、
前記第１の電圧検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧が目標正弦波電圧に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、目標直流電圧に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷から前記交流電源へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記第８動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの電圧が目標直流電圧に追従するように前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、前記第２の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記負荷から前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、            
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように、前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子と、前記第３の電力変換回路のスイッチング素子と、の少なくともいずれか一方を制御し、
前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、をさらに備え、
前記第２動作モードにおいて、
前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流が目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第２動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第２の電流検出器の検出結果に基づき、前記直流出力電流が目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記統合用直流コンデンサの電圧を検出する第３の電圧検出器をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第３動作モードにおいて、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から前記直流出力電流の目標出力電流を生成し、前記第２の電流検出器による検出結果に基づき、前記直流出力電流が、生成された前記目標出力電流に追従するように前記第２の電力変換回路のスイッチング素子を制御し、
前記負荷へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記第１の電力変換回路に入力される交流入力電流を検出する第１の電流検出器と、
前記直流リンクコンデンサの直流電圧を検出する第２の電圧検出器と、
前記統合用直流コンデンサの直流電圧を検出する第３の電圧検出器と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第４動作モードにおいて、
前記第２の電圧検出器による検出結果に基づき、前記直流リンクコンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように演算された算出値から交流入力の目標正弦波電流を生成し、前記第１の電流検出器による検出結果に基づき、前記交流入力電流が、生成された前記目標正弦波電流に追従するように前記第１のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電圧検出器による検出結果に基づき、前記統合用直流コンデンサの直流電圧が目標直流電圧に追従するように前記インバータ回路のスイッチング素子および前記第２のコンバータ回路のスイッチング素子を制御し、
前記第３の電力変換回路のスイッチング素子を、デューティ比と、位相シフト量と、スイッチング周波数の少なくとも１つを固定値でスイッチングし、
前記非接触送受電回路へ電力を供給すること、
を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る電力変換装置は、一端が交流電源に接続され、交流電源からの入力電圧を直流電圧へ変換する第１のコンバータ回路、第１のコンバータ回路により変換された直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ回路、第１のコンバータ回路およびインバータ回路に接続された直流リンクコンデンサ、インバータ回路から入力される電圧を絶縁して２次側へ給電する絶縁トランス、絶縁トランスから入力される交流電圧を直流電圧へ変換し他端より出力する第２のコンバータ回路、を有する第１の電力変換回路と、一端が負荷に接続され、負荷に供給する直流電圧または直流電流を制御する第２の電力変換回路と、非接触送受電回路と磁気的に結合することにより、非接触で電力を送受電する送受電コイル、送受電コイルにより受電した交流電圧を直流電圧へ変換する第３のコンバータ回路、を有する第３の電力変換回路と、一端が統合用直流母線の正極側、他端が統合用直流母線の負極側に接続された統合用直流コンデンサと、第１の電力変換回路に入力される交流入力電圧を検出する第１の電圧検出器と、第２の電力変換回路より負荷に供給される直流出力電圧を検出する第４の電圧検出器と、第２の電力変換回路より負荷に供給される直流出力電流を検出する第２の電流検出器と、第１〜第３の電力変換回路を制御する制御回路と、を備え、第１の電力変換回路の他端および第２の電力変換回路の他端が統合用直流母線に接続されるとともに、第３の電力変換回路が統合用直流母線に接続され、制御回路は、第１の電圧検出器による検出結果と、第４の電圧検出器による検出結果と、第２の電流検出器による検出結果と、非接触送受電回路から第３の電力変換回路へ非接触給電方式によって給電可能かどうか表す非接触給電用制御信号と、に基づいて、第１〜第３の電力変換回路の内から動作させる電力変換回路を選択すること、を特徴とする。
【国際調査報告】
2019150597.tif 000049
2019150597.tif 000050
2019150597.tif 000051
2019150597.tif 000052