(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、
直流電圧を平滑する平滑手段と、
前記整流手段と前記平滑手段の間に接続され、昇圧リアクタ、スイッチング手段及び逆流防止ダイオードからなる１つ以上の昇圧手段と、
前記交流電源と前記整流手段の間の一方の交流電源線を開閉する短絡手段と、
前記交流電源と短絡手段の間に一端が接続されたリアクタと、
前記リアクタの他端にアノードが接続され、前記平滑手段の正極側端子にカソードが接続された第１の整流ダイオードと、
前記交流電源と前記整流手段の間の他方の交流電源線上にアノードが接続され、前記平滑手段の正極側端子にカソードが接続された第２の整流ダイオードと、
前記第１の整流ダイオードのアノードにカソードが、前記平滑手段の負極側端子にアノードが接続された第３の整流ダイオードと、
前記第１の整流ダイオードのアノードと前記第２の整流ダイオードのアノードの間に接続された双方向スイッチング手段と、
前記短絡手段、前記双方向スイッチング手段及び前記スイッチング手段を動作させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
交流電源から前記整流手段へ流れる電流を検出する電源電流検出手段と、
前記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記電源電流検出手段が検出した電流および前記電源電圧検出手段が検出した電圧から電源電力を求め、
電源電力が所定の電力値未満の場合、前記短絡手段を開放し、前記双方向スイッチング手段及び前記スイッチング手段のスイッチング動作を停止し、
電源電力が前記所定の電力値以上の場合、前記短絡手段を短絡し、前記双方向スイッチング手段のスイッチング動作を停止し、前記スイッチング手段のスイッチング動作を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
交流電源から前記整流手段へ流れる電流を検出する電源電流検出手段と、
前記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記電源電流検出手段が検出した電流および前記電源電圧検出手段が検出した電圧から電源電力を求め、
電源電力が第１の所定の電力値未満の場合、前記短絡手段を開放し、前記双方向スイッチング手段及び前記スイッチング手段のスイッチング動作を停止し、
電源電力が第２の所定の電力値（但し、第２の所定の電力値は第１の所定の電力値より大きい）以上の場合、前記短絡手段を短絡し、前記双方向スイッチング手段のスイッチング動作を停止し、前記スイッチング手段のスイッチング動作を行い、
電源電力が第１の所定の電力値以上かつ第２の所定の電力値未満の場合は、前記短絡手段、前記双方向スイッチング手段、前記スイッチング手段の動作状態を変更しないことを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記短絡手段を短絡する際、前記双方向スイッチング手段をスイッチング動作させて、直流電圧を前記交流電源の電圧ピーク値よりも高い電圧に制御してから、前記短絡手段を短絡させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記短絡手段を開放する際、前記スイッチング手段を停止させ、前記双方向スイッチング手段をスイッチング動作させて、直流電圧を前記交流電源の電圧ピーク値よりも高い電圧に制御してから、前記短絡手段を開放させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記短絡手段を開放する際、直流電圧が前記交流電源の電圧ピーク値よりも低い電圧に低下する前に、前記短絡手段を開放させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項７】
コモンモードノイズを低減するために前記交流電源と前記リアクタの間に接続された第１のノイズフィルタと、
ノーマルモードノイズを低減するために前記短絡手段と前記整流手段の間に接続された第２のノイズフィルタと、
を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記第１の整流ダイオード、前記第２の整流ダイオード及び前記第３の整流ダイオードの電流容量は、いずれも前記整流手段の電流容量よりも小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記リアクタのインダクタンス値は前記昇圧リアクタのインダクタンス値より大きく、前記リアクタの電流容量は前記昇圧リアクタの電流容量より小さく、前記昇圧リアクタの高周波鉄損は前記リアクタの高周波鉄損より小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記スイッチング手段は、ワイドバンドギャップ半導体素子によって構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の直流電源装置。
【請求項１１】
前記ワイドバンドギャップ半導体素子は、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料又はダイヤモンドで形成されていることを特徴とする請求項１０記載の直流電源装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の直流電源装置を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のモータ駆動装置を備えることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載のモータ駆動装置を備えることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項１５】
請求項１２に記載のモータ駆動装置を備えることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のリアクタを備えた直流電源装置、この直流電源装置を備えたモータ駆動装置、このモータ駆動装置を備えた空気調和装置、冷蔵庫、及びヒートポンプ給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の直流電源装置には、入力電源の交流電圧を直流電圧に変換して負荷に電力を供給する整流回路と、整流回路の入力側または出力側に接続された複数のリアクタと、交流電源をリアクタを介して短絡するオン／オフ動作によってリアクタに対するエネルギーの蓄積及び放出を制御するスイッチング手段と、リアクタから放出されたエネルギーによって充電を行う平滑手段と、電源交流電圧のゼロクロスを検出する交流電圧ゼロクロス検出手段と、電源交流電圧に比例した入力電流が流れるように、スイッチング手段を高周波スイッチング制御する第１の制御手段と、検出したゼロクロス毎に予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチング手段をスイッチング制御する第２の制御手段とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のこの直流電源装置では、複数のリアクタのいずれかを選択可能とし、スイッチング損失が小さく、回路効率の点で優位性のある第２の制御手段で力率改善を十分に対応できる昇圧範囲では第２の制御手段で制御を行い、第２の制御手段では対応できない範囲では第１の制御手段で制御を行うようにしている。具体的には、負荷の大きさに応じて、第１の制御手段と第２の制御手段のうちどちらかの制御を選択し切り替えて実行している。この制御方法の切替え及びリアクタの切替えはリアクタ通電中に実施してもよいし、そうすることで何らかの問題がある場合には、一旦整流回路の通電を止め、リアクタに電流が流れていない状態で切り替えを実施するように構成されている。
【０００４】
また、従来の直流電源装置として特許文献２の図１で提案されているものがある。この直流電源装置では、整流回路の出力を２つの電流経路に分岐し、一方の電流経路にインダクタ素子Ｌ１１、トランジスタＱ１１、逆流防止ダイオードＤ１１を設け、他方の電流経路にインダクタ素子Ｌ１２、トランジスタＱ１２、逆流防止ダイオードＤ１２を設け、逆流防止ダイオードＤ１１，Ｄ１２のカソードを流れる電流を平滑手段に供給している。そして、トランジスタＱ１１，Ｑ１２のゲートをそれぞれ異なる位相で駆動することにより、各トランジスタに流れるスイッチング電流を小さくし、さらに、インダクタ素子Ｌ１１，Ｌ１２の電流を加算した電流におけるリプル成分を小さくするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３５２５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１９５２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の直流電源装置は、第１の制御手段と第２の制御手段の内、効率が良い方の制御手段に切り替えるようにしているが、リアクタが通電中に制御手段が切り替わると、リアクタに蓄積されていたエネルギーにより、リアクタ切り替え手段に高電圧がかかり、リアクタ切り替え手段を破損する可能性が高い。また、整流回路への通電を一旦停止させた状態でリアクタを切り替えることでリアクタ切り替え手段の破損を防止するようにした直流電源装置を空気調和装置に適用した場合には、空気調和装置の連続運転ができなくなるので、空気調和装置が十分な快適性、省エネ性をユーザに提供できなくなってしまうという問題が発生する。
【０００７】
また、特許文献１に記載の直流電源装置を空気調和装置に適用した場合、スイッチング手段を動作させなくても、電源電流が高調波電流規制値以下となるような低負荷運転をする場合がある。この直流電源装置ではリアクタをどちらに切り替えても必ず逆流防止ダイオードを通流する構成となっている為、このような低負荷運転でスイッチング手段を動作させない全波整流動作させた場合、逆流防止ダイオードは不要であるのに、電流は逆流防止ダイオードを流れるので、逆流防止ダイオードで損失が発生してしまうという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１に記載の直流電源装置は、インダクタンスの大きい低周波リアクタからインダクタンスの小さい高周波リアクタへリアクタを切り替えた時、平滑手段の両端電圧は低周波リアクタを接続しているときに比べて、高周波リアクタを接続しているときの電圧のほうが高いため突入電流が流れるが、この突入電流は高周波リアクタのインダクタンスが小さい程大きくなり、逆流防止ダイオードの故障につながる。
この為、スイッチング手段にＳｉＣ等のワイドバンドギャップ半導体を採用することで、スイッチング手段のオン／オフの動作周波数を高くし、昇圧手段の高周波リアクタのインダクタンスをさらに小さくすることができず、ＳｉＣ等のワイドバンドギャップ半導体の性能を充分に発揮できないという問題がある。あるいは、高周波リアクタのインダクタンスを小さくすることができても、逆流防止ダイオードの電流容量を大きくする必要があり、高コストとなるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献１に記載の直流電源装置では負荷の高低にかかわらずリアクタ切り替え手段を通流する構成のため、低負荷時もリアクタ切り替え手段で損失が発生してしまうという問題がある。特に切り替え手段を機械式リレーで構成した場合にはリレーの駆動電力がさらに発生する。空気調和装置では低負荷状態での運転時間が長いので、空気調和装置にこの直流電源装置を適用した場合には、低負荷運転時におけるリアクタ切り替え手段での損失発生は低減もしくは発生させないようにすることが望ましい。
【００１０】
また、特許文献２に記載の直流電源装置ではリアクタを並列に接続している構成のため、スイッチング手段を動作させないパッシブ動作の場合には、回路のインダクタンス値が小さくなり、高調波電流が発生しやすい。この為、低負荷で昇圧する必要のないときでも高調波電流対策として、スイッチング手段を動作させなければならず、低負荷での回路損失が大きくなってしまうという問題がある。
【００１１】
また、従来の直流電源装置（特許文献１，２）を空気調和装置に適用する場合、各国のＥＭＣ(Electric Magnetic Compatibility)規制に対応するため、ノイズフィルタを備える必要がある。特にスイッチング手段を動作させたときに発生する電流リップルを除去するため、電源端子間にアクロスザラインコンデンサを接続する必要がある。しかしながら、電源端子間にアクロスザラインコンデンサを接続すると無効電流が流れてしまうので、空気調和装置の停止時には無効電流を流さないように前述のリアクタ切り替え手段とは別に、無効電流を流さないようにするための機械式リレー等の切り替え手段を備える必要がある。この為、直流電源装置は切り替え手段を複数備えなければならず、コストアップや電源装置が大きくなるという問題があった。
【００１２】
本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、本発明の第１の目的は、負荷が低負荷から高負荷の広範囲に亘って変動しても、小さな変換損失で安定して動作する直流電源装置を得ることである。
【００１３】
また、第２の目的は、負荷が停止時や低負荷時にノイズフィルタに無効電流が流れてしまうのを防ぐことができる直流電源装置を得ることである。
【００１４】
また、第３の目的は、空気調和装置に適用した場合において、空気調和装置の運転状態が変動しても、空気調和装置の快適性、省エネ性を損なうことのない直流電源装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の直流電源装置は、交流電源の交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、直流電圧を平滑する平滑手段と、前記整流手段と前記平滑手段の間に接続され、昇圧リアクタ、スイッチング手段及び逆流防止ダイオードからなる１つ以上の昇圧手段と、前記交流電源と前記整流手段の間の一方の交流電源線を開閉する短絡手段と、前記交流電源と短絡手段の間に一端が接続されたリアクタと、前記リアクタの他端にアノードが接続され、前記平滑手段の正極側端子にカソードが接続された第１の整流ダイオードと、前記交流電源と前記整流手段の間の他方の交流電源線上にアノードが接続され、前記平滑手段の正極側端子にカソードが接続された第２の整流ダイオードと、前記第１の整流ダイオードのアノードにカソードが、前記平滑手段の負極側端子にアノードが接続された第３の整流ダイオードと、前記第１の整流ダイオードのアノードと前記第２の整流ダイオードのアノードの間に接続された双方向スイッチング手段と、前記短絡手段、前記双方向スイッチング手段及び前記スイッチング手段を動作させる制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の直流電源装置は、低負荷から高負荷の広範囲の負荷に対して、小さな変換損失で安定して動作する電力変換機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１における直流電源装置の構成図。
【図２】実施の形態１における制御を説明する動作フロー図（全体フロー）。
【図３】実施の形態１における制御を説明する動作フロー図（低負荷モード処理）。
【図４】実施の形態１における制御を説明する動作フロー図（高負荷モード処理）。
【図５】実施の形態１における低負荷モード時の電源電流波形の一例を示す図。
【図６】実施の形態１における高負荷モード時の電源電流波形の一例を示す図。
【図７】実施の形態１における直流電源装置の損失−電源電流特性の一例を示す図。
【図８】実施の形態１における直流電源装置の動作例を説明する図。
【図９】実施の形態２における制御を説明する動作フロー図（低負荷モード処理）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１.
実施の形態１における直流電源装置について、図に基づいて構成及び動作を説明する。図１に直流電源装置の構成図を示す。図１に示す直流電源装置は、交流電源１が第１のノイズフィルタ２と、第２のノイズフィルタ３を介して、整流手段４の入力端子に接続され、整流手段４の出力端子には昇圧手段５ａ、昇圧手段５ｂが並列に接続され、昇圧手段５ａ、昇圧手段５ｂの出力端子が平滑手段６に接続されている。なお、昇圧手段は昇圧手段５ａ１つでもよいし、昇圧手段５ａと昇圧手段５ｂに並列に、さらに数段接続してもよい。インバータなどの直流負荷１０が平滑手段６の端子間に並列接続される。直流負荷１０は平滑手段６から電力の供給を受けて動作する。
【００１９】
第１のノイズフィルタ２は例えば、少なくともコモンモードチョークコイル、ラインバイパスコンデンサで構成し、コモンモードノイズを低減する。第１のノイズフィルタ２は無効電流が流れすぎないように例えば０．１μＦのアクロスザラインコンデンサを備えるようにしてもよい。第２のノイズフィルタ３は例えばノーマルモードチョークコイル、アクロスザラインコンデンサで構成し、ノーマルモードノイズを低減する。第２のノイズフィルタ３のノーマルモードチョークコイルは片相のラインだけに備えてもよいし、両相のラインに備えてもよい。
【００２０】
昇圧手段５ａは、昇圧リアクタとして機能する高周波リアクタ７ａ、スイッチング手段８ａ、逆流防止ダイオード９ａで構成し、昇圧手段５ｂも昇圧手段５ａと同様な構成を有し、昇圧リアクタとして機能する高周波リアクタ７ｂ、スイッチング手段８ｂ、逆流防止ダイオード９ｂとで構成されている。
【００２１】
高周波リアクタ７ａ及び７ｂは、例えば本実施の形態の直流電源装置が流すことができる交流電流の最大電流に対して、２００μＨのインダクタンス特性である。また、低周波用リアクタに比べて、特に高周波鉄損が小さいコアを用いている。但し、特にインダクタンス特性に制限を設けるものではなく、スイッチング手段８ａおよび８ｂのスイッチング周波数、効率、熱、重量、体積等から適切に選定すればよい。
【００２２】
スイッチング手段８ａは、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor  Field-Effect  Transistor）で構成され、コレクタまたはドレインが高周波リアクタ７ａと逆流防止ダイオード９ａの間に接続され、エミッタまたはソースが整流手段４の負極側出力端子と平滑手段６の負極側端子に接続されている。スイッチング手段８ｂは、コレクタまたはドレインが高周波リアクタ７ｂと逆流防止ダイオード９ｂの間に接続され、エミッタまたはソースが整流手段４の負極側出力端子と平滑手段６の負極側端子に接続されている。
【００２３】
逆流防止ダイオード９ａは、アノードが高周波リアクタ７ａとスイッチング手段８ａに接続され、カソードが平滑手段６に接続されている。逆流防止ダイオード９ｂは、アノードが、高周波リアクタ７ｂとスイッチング手段８ｂに接続され、カソードが平滑手段６に接続されている。
【００２４】
第１のノイズフィルタ２と第２のノイズフィルタ３の間の一方の交流電源線には交流電源線を開閉する短絡手段１１が接続されている。短絡手段１１は機械式リレーもしくは半導体スイッチで構成する。後述するように短絡手段１１のスイッチング回数やスイッチング周期はそれほど大きくないので機械式リレーでも対応できる。
【００２５】
低周波リアクタ１２はその一端を第１のノイズフィルタ２と短絡手段１１の間に接続され、残る一端は第１の整流ダイオード１３のアノードに接続されている。第１の整流ダイオード１３のカソードは平滑手段６の正極側端子に接続されている。低周波リアクタ１２は、例えば、本実施の形態の直流電源装置が流すことのできる交流電流の１／４の電流に対して、４ｍＨのインダクタンス特性である。従って、低周波リアクタ１２のインダクタンス値は高周波リアクタ７ａ，７ｂのインダクタンス値よりも大きくし、低周波リアクタ１２の電流容量は高周波リアクタ７ａ，７ｂの電流容量よりも小さくすることができる。但し、特にインダクタンス特性に制限を設けるものではなく、高調波電流、効率、重量、体積から適切に選定すればよい。
【００２６】
第２の整流ダイオード１４は、アノードが低周波リアクタ１２が接続されていない方の交流電源線に接続され、カソードが平滑手段６の正極側端子に接続されている。第３の整流ダイオード１５は、アノードが整流手段４の負極側出力端子に接続され、カソードが第１の整流ダイオード１３のカソードに接続されている。
【００２７】
なお、第１の整流ダイオード１３、第２の整流ダイオード１４、及び第３の整流ダイオード１５の電流容量は、いずれも前記整流手段４の電流容量よりも小さくすることができる。
【００２８】
双方向スイッチング手段１６は、一端が低周波リアクタ１２と第１の整流ダイオード１３のアノードの接続点に接続され、他端が第２の整流ダイオード１４のアノードに接続され、交流電源１の電圧周期の半周期に１回または数回の周波数でオン・オフ動作を行う。なお双方向スイッチング手段１６はＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチで構成する。
【００２９】
電源電流検出手段１７は、交流電源１と第１のノイズフィルタ２の間に接続され、交流電源線を流れる電源電流を検出する。電源電圧検出手段１８は交流電源１の両端に接続され、交流電源１の電源電圧を検出する。また、直流電圧検出手段１９は平滑手段６の両端に接続され、平滑手段６の端子間の直流電圧を検出する。
【００３０】
制御手段２０には、電源電流検出手段１７、電源電圧検出手段１８及び直流電圧検出手段１９からの入力信号線が接続され、制御手段２０は電源電流検出手段１７、電源電圧検出手段１８及び直流電圧検出手段１９が検出した平滑手段６の両端電圧、電源電圧及び直流電圧を入力する。また、制御手段２０は、短絡手段１１、双方向スイッチング手段１６、スイッチング手段８ａ，８ｂとそれぞれ出力信号線で接続され、短絡手段１１、双方向スイッチング手段１６、スイッチング手段８ａ，８ｂをそれぞれ制御する。
【００３１】
次に直流電源装置の動作について説明する。制御手段２０は、初期状態では短絡手段１１を開放し、双方向スイッチング手段１６及びスイッチング手段８ａ，８ｂのスイッチング動作は停止させている。また、制御手段２０は、電源電流検出手段１７が検出した電源電流と電源電圧検出手段１８が検出した電源電圧を用いて電源電力を計算する。また、直流電圧検出手段１９が検出した平滑手段６の両端電圧を入力し制御に用いている。
【００３２】
制御手段２０は図２〜図４の動作フローに従って、短絡手段１１の開閉動作と、双方向スイッチング手段１６及びスイッチング手段８ａ，８ｂのスイッチング動作を制御する。以下、動作フロー図に従って動作を説明する。
【００３３】
制御手段２０は初期状態において、制御手段２０内部で保持している状態フラグを初期値に設定する。具体的には負荷状態フラグ=０（低負荷）、短絡手段１１状態フラグ＝０（開放）、スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝０（停止中）、双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中）とする。また、制御手段２０内部で保持しているカウンタをリセットする。具体的には短絡手段１１動作時間カウンタ＝０（リセット状態）とする。
【００３４】
まず、制御手段２０は、電源電流検出手段１７が検出した電源電流及び電源電圧検出手段１８が検出した電源電圧に基づいて電源電力を計算し、算出した電源電力と閾値Ｐ１を比較する（ステップＳ１）。ここで、閾値Ｐ１は負荷状態を判定する閾値であり、予め設定された値である。
【００３５】
電源電力がＰ１未満の場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御手段２０は、負荷状態は低負荷と判断して、負荷状態フラグ=０（低負荷モード）にセットする（ステップＳ２）。
一方、電源電力がＰ１未満以外（Ｐ１以上）の場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御手段２０は、電源電力と閾値Ｐ２（ただし、Ｐ１＜Ｐ２とする）を比較する（ステップＳ３）。ここで、閾値Ｐ２は負荷状態を判定する閾値であり、予め設定された値である。
【００３６】
電源電力がＰ２未満の場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、負荷状態フラグを変更することなくステップＳ５に遷移する。電源電力がＰ２以上の場合（ステップＳ３：Ｎｏ）は、負荷状態フラグ＝１（高負荷モード）にセットする（ステップＳ４）。
【００３７】
なお、ステップＳ１〜Ｓ４の処理では、後述する各ステップを実行して短絡手段１１を短絡または開放した場合、双方向スイッチング手段１６、スイッチング手段８ａ，８ｂのスイッチング動作を動作または停止した場合、及び状態移行処理中に負荷の状態が変わった場合にハンチングを起こさないように、電源電力がＰ１以上Ｐ２未満の場合は、前回の負荷モード（Ｐ１未満であれば、低負荷モード、Ｐ２以上であれば高負荷モード）の状態を維持するように制御にヒステリシスを持たせている。ここで、ハンチングとは電流が安定せずに上下に変動する現象である。
【００３８】
但し、ハンチングが生じない、若しくはハンチングが問題にならないような使用環境であればステップＳ１〜Ｓ４の処理に換えて、負荷状態を判定する予め設定した１つの閾値Ｐ０を用いて、制御にヒステリシスを持たせないようにしてもよい。具体的には、電源電力がＰ０未満であれば、制御手段２０は負荷状態は低負荷と判断して、負荷状態フラグ=０（低負荷モード）にセットし、電源電力がＰ０以上の場合は、負荷状態フラグ＝１（高負荷モード）にセットすればよい。なお、ステップＳ１〜Ｓ４でも閾値をＰ１＝Ｐ２に設定すればヒステリシス幅をゼロにした制御が可能である。
【００３９】
次に、制御手段２０は、ステップＳ１〜Ｓ４で設定した負荷状態フラグを確認し（ステップＳ５）、負荷状態フラグ＝０（低負荷モード）の場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）には、低負荷モード処理（ステップＳ６）を実行し、負荷状態フラグ＝１（高負荷モード）の場合（ステップＳ５：Ｎｏ）には、高負荷モード処理（ステップＳ６）を実行する。低負荷モード処理と高負荷モード処理の制御内容は後述する。低負荷モード処理若しくは高負荷モード処理の終了で一巡の制御は終了し、以後ステップＳ１に戻って動作を繰り返す。なお、ステップＳ１〜Ｓ７でメインルーチンを構成する。
【００４０】
次に、低負荷モード処理Ｓ６の制御内容について、図３の動作フローを用いて説明する。まず、制御手段２０は、スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグを確認する（ステップＳ６−１）。スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝１（動作中）の場合（ステップＳ６−１：Ｙｅｓ）は、スイッチング手段８ａ，８ｂのスイッチング動作を停止させるとともに、スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグを０（停止中）に設定する（ステップＳ６−２，Ｓ６−３）。ここで、スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝１（動作中）とは、スイッチング手段８ａ，８ｂがスイッチング動作している（オン／オフ状態を繰り返している）状態を意味し、スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝０（停止中）とはスイッチング手段８ａ，８ｂがスイッチング動作せずにオフ状態に固定されている状態を意味する。
【００４１】
一方、スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝０（停止中）の場合（ステップＳ６−１：Ｎｏ）は、短絡手段１１状態フラグを確認する（ステップＳ６−４）。短絡手段１１状態フラグ＝１（短絡）の場合（ステップＳ６−４：Ｙｅｓ）は、さらに双方向スイッチング手段１６状態フラグを確認する（ステップＳ６−５）。
【００４２】
双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中）の場合（ステップＳ６−５：Ｙｅｓ）はステップＳ６−６へ進み、双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝１（動作中）の場合（ステップＳ６−５：Ｎｏ）はステップＳ６−９へ進む。ここで、双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝１（動作中）とは、双方向スイッチング手段１６がスイッチング動作している（オン／オフ状態を繰り返している）状態を意味し、双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中）とは双方向スイッチング手段１６がスイッチング動作せずにオフ（開放）状態に固定されている状態を意味する。
【００４３】
ステップＳ６−６では、制御手段２０は電源電圧検出手段１８が検出した電源電圧におけるピーク値と、直流電圧検出手段１９が検出した直流電圧（平滑手段６の両端電圧）とを比較し、「直流電圧＜電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ６−６：Ｙｅｓ）、双方向スイッチング手段１６のスイッチング動作を開始するとともに、双方向スイッチング手段１６状態フラグを１（動作中）に設定する（ステップＳ６−７，Ｓ６−８）。一方、「直流電圧≧電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ６−６：Ｎｏ）、低負荷モード処理を終了してメインルーチンに処理を戻す。
【００４４】
ステップＳ６−９では、制御手段２０は電源電圧検出手段１８が検出した電源電圧におけるピーク値と、直流電圧検出手段１９が検出した直流電圧（平滑手段６の両端電圧）とを比較し、「直流電圧＞電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ６−９：Ｙｅｓ）、短絡手段１１を開放し（ステップＳ６−１０）、短絡手段１１動作時間カウンタによるカウントを開始する（ステップＳ６−１１）。その後、短絡手段１１動作時間カウンタのカウントが所定値（ここでは、一例として１００ｍｓとする）に達したかどうかを監視する（ステップＳ６−１２）。カウント値が１００ｍｓ未満の場合は監視を継続し（ステップＳ６−１２：Ｎｏ）、カウント値が１００ｍｓに達した場合（ステップＳ６−１２：Ｙｅｓ）、制御手段２０は、短絡手段１１動作時間カウンタをクリア（リセット）するとともに、短絡手段１１状態フラグを０（開放）に設定して（ステップＳ６−１３，Ｓ６−１４）、低負荷モード処理を終了する。
【００４５】
なお、ステップＳ６−１１〜Ｓ６−１３の処理は、短絡手段１１が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、ステップＳ６−１１〜Ｓ６−１３の処理は省略してよい。また、カウント値（１００ｍｓ）をこれに制限するわけではなく、短絡手段１１の動作時間に合わせた値とすればよい。
【００４６】
一方、ステップＳ６−９で「直流電圧≦電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ６−９：Ｎｏ）は、短絡手段１１動作時間カウンタをクリア（リセット）して（ステップ６−１５）、低負荷モード処理を終了する。
【００４７】
ステップＳ６−４で「短絡手段１１状態フラグ＝０（開放）」の場合（ステップＳ６−４：Ｎｏ）は、双方向スイッチング手段１６状態フラグを確認する（ステップＳ６−１６）。「双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝１（動作中）」の場合（ステップＳ６−１６：Ｙｅｓ）は双方向スイッチング手段１６のスイッチング動作を停止するとともに、双方向スイッチング手段１６状態フラグを０（停止中）に設定する（ステップＳ６−１７，Ｓ６−１８）。一方、「双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中）」の場合（ステップＳ６−１６：Ｎｏ）は、低負荷モード処理を終了する。
【００４８】
次に、高負荷モード処理Ｓ７の制御内容について、図４の動作フローを用いて説明する。まず、制御手段２０は、短絡手段１１状態フラグを確認する（ステップＳ７−１）。短絡手段１１状態フラグ＝０（開放）の場合（ステップＳ７−１：Ｙｅｓ）は、さらに双方向スイッチング手段１６状態フラグを確認する（ステップＳ７−２）。
【００４９】
「双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中）」の場合（ステップＳ７−２：Ｙｅｓ）はステップＳ７−３へ進み、双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝１（動作中）の場合（ステップＳ７−２：Ｎｏ）はステップＳ７−６へ進む。
【００５０】
ステップＳ７−３では、制御手段２０は電源電圧検出手段１８が検出した電源電圧におけるピーク値と、直流電圧検出手段１９が検出した直流電圧（平滑手段６の両端電圧）とを比較し、「直流電圧＜電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ７−３：Ｙｅｓ）は、双方向スイッチング手段１６のスイッチング動作を開始するとともに、双方向スイッチング手段１６状態フラグを１（動作中）に設定する（ステップＳ７−４，Ｓ７−５）。一方、「直流電圧≧電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ７−３：Ｎｏ）は、高負荷モード処理を終了してメインルーチンに戻る。
【００５１】
ステップＳ７−６では、制御手段２０は電源電圧検出手段１８が検出した電源電圧におけるピーク値と、直流電圧検出手段１９が検出した直流電圧（平滑手段６の両端電圧）とを比較し、「直流電圧＞電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ７−６：Ｙｅｓ）は、短絡手段１１を短絡し（ステップＳ７−７）、短絡手段１１動作時間カウンタによるカウントを開始する（ステップＳ７−８）。その後、短絡手段１１動作時間カウンタのカウントが所定値（ここでは、一例として１００ｍｓとする）に達したかどうかを監視する（ステップＳ７−９）。カウント値が１００ｍｓ未満の場合は監視を継続し（ステップＳ７−９２：Ｎｏ）、カウント値が１００ｍｓに達した場合（ステップＳ７−９：Ｙｅｓ）は、制御手段２０は、短絡手段１１動作時間カウンタをクリア（リセット）するとともに、短絡手段１１状態フラグを１（短絡）に設定して（ステップ７−１０，Ｓ７−１１）、高負荷モード処理を終了する。
【００５２】
なお、ステップＳ７−８〜Ｓ７−１０の処理は、短絡手段１１が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、ステップＳ７−８〜Ｓ７−１０の処理は省略してよい。また、カウント値（１００ｍｓ）をこれに制限するわけではなく、短絡手段１１の動作時間に合わせた値とすればよい。
【００５３】
一方、ステップＳ７−６で「直流電圧≦電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ７−６：Ｎｏ）は、短絡手段１１動作時間カウンタをクリア（リセット）して（ステップ７−１２）、高負荷モード処理を終了する。
【００５４】
ステップＳ７−１で「短絡手段１１状態フラグ＝１（短絡）」の場合（ステップＳ７−１：Ｎｏ）は、双方向スイッチング手段１６状態フラグを確認する（ステップＳ７−１３）。「双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝１（動作中）」の場合（ステップＳ７−１３：Ｙｅｓ）は、双方向スイッチング手段１６のスイッチング動作を停止するとともに、双方向スイッチング手段１６状態フラグを０（停止中）に設定する（ステップＳ７−１４，Ｓ７−１５）。
【００５５】
一方、ステップＳ７−１３で「双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中）」の場合（ステップＳ７−１３：Ｎｏ）は、スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグを確認する（ステップＳ７−１６）。「スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝０（停止中）」の場合（ステップＳ７−１６：Ｙｅｓ）は、スイッチング手段８ａ，８ｂのスイッチング動作を開始するとともに、スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグを１（動作中）に設定する（ステップＳ７−１７，Ｓ７−１８）。
【００５６】
一方、ステップＳ７−１６で「スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝１（動作中）」の場合（ステップＳ７−１６：Ｎｏ）は、高負荷モード処理を終了する。
【００５７】
以上、直流電源装置における制御手順の詳細を説明したが、以下では動作モードが図８に示すように低負荷モード→高負荷モード→低負荷モードと変化した場合を例にして直流電源装置の回路動作について説明する。
【００５８】
最初は、直流負荷１０の負荷が小さく、負荷状態フラグ＝０の低負荷モードで動作しているとする。この場合、短絡手段１１は開放、双方向スイッチング手段１６とスイッチング手段８ａ，８ｂは停止しており、電流は交流電源１→低周波リアクタ１２→第１の整流ダイオード１３→平滑手段６→整流手段４→交流電源１のように流れ、電源電流波形は図５のようになる。なお、平滑手段６の両端電圧は、交流電源１の電圧、低周波リアクタ１２のインダクタンス、及び直流負荷１０の負荷の大きさによって定まる電圧になる。なお、この動作状態は低負荷で安定して動作している期間である為、図８では「低負荷モード（安定期間）」としている。なお、「低負荷モード（安定期間）」は後述の「低負荷モード（移行期間）」とあわせて、「負荷状態フラグ＝０（低負荷モード）」の状態に対応する。低負荷モード（安定期間）では、短絡手段１１を開放することで、高周波リアクタ７ａ，７ｂと逆流防止ダイオード９ａ，９ｂに電流が流れないので、これらの素子での損失を無くすことで、低負荷時の損失を小さくする効果がある。
【００５９】
低負荷モード（安定期間）では、双方向スイッチング手段１６とスイッチング手段８ａ，８ｂを動作させないため（双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中）,スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝０（停止中））であり、また平滑手段６両端の直流電圧は制御できないが、双方向スイッチング手段１６とスイッチング手段８ａ，８ｂでの損失が無いので、交流電圧→直流電圧の変換で発生する変換損失を小さくできる。
【００６０】
また、スイッチング手段８ａ，８ｂを動作させないため、電流リップルが小さくなり、ノーマルモードノイズも小さくなる為、ノイズフィルタとして第１のノイズフィルタ２のみ使用し、第２のノイズフィルタ３は短絡手段１１を開放させることで電流経路から切り離している（短絡手段１１状態フラグ＝０（開放））。これにより、第２のノイズフィルタ３において無効電流が流れないようにしている。なお、低負荷モード（安定期間）は直流負荷１０が停止中である場合にも適用でき、この場合にも無効電流は流れない。
【００６１】
次に、低負荷モード→高負荷モード（負荷状態フラグ=０→１）の移行時の短絡手段１１、双方向スイッチング手段１６、スイッチング手段８ａ、８ｂの動作の順序を説明する。なお、図８ではこの移行期間を「高負荷モード（移行期間）」としている。なお、「高負荷モード（移行期間）」は後述の「高負荷モード（安定期間）」とあわせて、「負荷状態フラグ＝１（高負荷モード）」の状態に対応する。高負荷モード（移行期間）では、まず、双方向スイッチング手段１６のスイッチング動作を制御することで平滑手段６の両端電圧を交流電源１の電源電圧ピーク値以上の直流電圧に制御する。次に、平滑手段６の両端電圧が電源電圧ピーク値よりも高い電圧まで上昇したことを確認した後、短絡手段１１を短絡する。短絡手段１１を短絡後、所定時間（例えば１００ｍｓ）経過したら短絡手段１１状態フラグを１（短絡）に設定し、その後双方向スイッチング手段１６の動作を停止させる（双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中））。その後、スイッチング手段８ａ、８ｂのスイッチング動作を開始して（スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝１（動作中））、高負荷モードへの移行が完了する。図８では、高負荷モードへの移行完了後の状態を「高負荷モード（安定期間）」としている。
【００６２】
次に、高負荷モード（安定期間）での動作を説明する。高負荷モード（安定期間）では、直流負荷１０が大きく、負荷状態フラグ＝１（高負荷）であり、短絡手段１１は短絡、双方向スイッチング手段１６はスイッチング動作停止、スイッチング手段８ａ，８ｂはスイッチング動作中である。制御手段２０は、平滑手段６の両端電圧が予め設定した目標電圧になるとともに、電源電流が電源電圧と同位相の正弦波となるように、スイッチング手段８ａ，８ｂのスイッチング動作を制御する。スイッチング手段８ａ，８ｂの具体的な制御方法としては、公知の技術が活用できる（例えば特開２００７−１９５２８２号公報（特許文献２））が、この制御方法に限定するものではない。
【００６３】
高負荷モード（安定期間）時の電源電流波形は図６のような電流波形となる。高負荷モード（安定期間）では、スイッチング手段８ａ，８ｂでの損失が発生してしまうが、低負荷モード（安定期間）時とは違って低周波リアクタ１２を電流が流れないので、直流負荷１０の負荷が増加しても交流電圧→直流電圧の変換で発生する変換損失の増加を抑制することができる。
【００６４】
また、高負荷モード（安定期間）では、短絡手段１１が短絡されることにより、第１のノイズフィルタ２だけでなく、第２のノイズフィルタ３も働き、スイッチング手段８ａ，８ｂの動作時の電流リップルを抑制し、ノーマルモードノイズを低減することができる。
【００６５】
また、制御手段２０は、図示していないシャント抵抗（例えば、スイッチング手段８ａ，８ｂのエミッタまたはソースと負側母線との間にそれぞれ設ける。）で検出した電流値をも用いて、スイッチング手段８ａ，８ｂを制御するようにして、電源電流の力率をさらに改善するように構成してもよい。
【００６６】
次に、高負荷モード→低負荷モード（負荷状態フラグ=１→０）の移行時の短絡手段１１、双方向スイッチング手段１６、スイッチング手段８ａ、８ｂの動作の順序を説明する。なお、図８ではこの移行期間を「低負荷モード（移行期間）」としている。低負荷モード（移行期間）では、まず、スイッチング手段８ａ、８ｂのスイッチング動作を停止させる（スイッチング手段８ａ，８ｂ状態フラグ＝０（停止中））。スイッチング手段８ａ、８ｂのスイッチング動作が停止することで、平滑手段６の両端電圧は低下していく。平滑手段６の両端電圧が交流電源１の電圧ピーク値より小さくなった後、双方向スイッチング手段１６のスイッチング動作を開始することで平滑手段６の両端電圧を交流電源１の電源電圧ピーク値以上の直流電圧に制御する。次に、平滑手段６の両端電圧が電源電圧ピーク値よりも高い電圧まで上昇したことを確認した後、短絡手段１１を開放する。短絡手段１１を開放後、所定時間（例えば１００ｍｓ）経過したら短絡手段１１状態フラグを０（開放）に設定し、その後双方向スイッチング手段１６の動作を停止させて（双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中））、低負荷モードへの移行が完了する（図８では低負荷モード（安定期間）。
【００６７】
以上、低負荷モード→高負荷モード→低負荷モードと変化した場合を例にして回路動作を説明したが、ここで、低負荷モード→高負荷モードの移行時に前述したような短絡手段１１、双方向スイッチング手段１６、スイッチング手段８ａ、８ｂの動作の順序を指定している理由について説明する。
【００６８】
短絡手段１１を開放してインダクタンスが大きい低周波リアクタ１２を電源電流が流れるようにした場合の平滑手段６の両端電圧は、短絡手段１１が短絡させてインダクタンスが小さい高周波リアクタ７ａ，７ｂを電源電流が流れるようにした場合の平滑手段６の両端電圧よりも小さくなる。その為、低負荷モード→高負荷モードの移行時に直ちに短絡手段１１を短絡させてしまうと、平滑手段６の両端電圧が低い状態から高い状態にならざるを得ず、この電圧変化分に対応した充電電流（いわゆる突入電流）が平滑手段６へ流れてしまう。
【００６９】
高周波リアクタ７ａ，７ｂのインダクタンスは小さいので、この突入電流はピーク値の大きい電流となる。この為、低周波リアクタ１２、昇圧手段の高周波リアクタ７ａ，７ｂのインダクタンス値によっては、短絡耐力の小さい逆流防止ダイオード９ａ、９ｂが突入電流で破壊してしまう恐れがある。そこで本実施の形態では、「高負荷モード（移行期間）」を設け、双方向スイッチング手段１６を動作させて、平滑手段６の両端電圧を電源電圧のピーク値よりも高い電圧に制御してから短絡手段１１を短絡するようにしている。こうすることにより、短絡手段１１の短絡時に突入電流が流れないので、逆流防止ダイオード９ａ、９ｂを保護することができる。
【００７０】
次に、高負荷モード→低負荷モードの移行時に前述したような短絡手段１１、双方向スイッチング手段１６、スイッチング手段８ａ、８ｂの動作の順序を指定している理由について説明する。
【００７１】
スイッチング手段８ａ、８ｂのスイッチング動作を停止させた直後は、平滑手段６の両端電圧は交流電源１の電圧ピーク値よりも高いが、直流負荷１０における電力消費により平滑手段６は放電し、短時間で平滑手段６の両端電圧が交流電源１の電圧ピーク値よりも小さくなってしまう。そこで、平滑手段６の両端電圧が交流電源１の電圧ピーク値より小さくなった状態で短絡手段１１を開放させてしまうと、高周波リアクタ７ａ，７ｂ及び短絡手段１１に電流が流れている状態で短絡手段１１を開放することになり、高周波リアクタ７ａ，７ｂに高電圧が発生して短絡手段１１を破損してしまうことも考えられ好ましくない。そこで本実施の形態では、「低負荷モード（移行期間）」を設け、双方向スイッチング手段１６を動作させて、平滑手段６の両端電圧を電源電圧のピーク値以上に制御して、短絡手段１１に電流が流れていない状態で短絡手段１１を開放するようにしている。こうすることにより、短絡手段１１の開放時に短絡手段１１に高電圧がかかることを防止できるので、安全に短絡手段１１を開放することができる。
【００７２】
図７は本実施の形態の直流電源装置の損失―電源電力特性を示した図である。図７から分かるように、本実施の形態の直流電源装置は、直流負荷１０の負荷の大きさに応じて回路動作を切替えることで低負荷から高負荷の広範囲にわたって、損失を抑制することができる。
【００７３】
なお、スイッチング手段８ａ、８ｂをワイドバンドギャップ半導体素子で構成することで、スイッチング損失をさらに小さくできる。また、スイッチングのオン／オフの動作周波数を上げることができるので、高周波リアクタ７ａ，７ｂのインダクタンスをさらに小さくでき、逆流防止ダイオード９ａ，９ｂの小容量化も可能になる。高周波リアクタ７ａ，７ｂを低インダクタンス化した場合、短絡手段１１を短絡させた瞬間の突入電流が大きくなることが懸念されるが、本実施の形態の直流電源装置では、低負荷モードから高負荷モードに切り替わる際に、双方向スイッチング手段１６を動作させて、平滑手段６の両端電圧を電源電圧のピーク値以上にしてから短絡手段１１を短絡するようにしているので、高周波リアクタ７ａ，７ｂの低インダクタンス化、逆流防止ダイオード９ａ，９ｂの小容量化した場合でも、短絡手段１１を短絡させた際の突入電流の発生を十分防ぐことができる。なお、ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）系材料又はダイヤモンドがある。
【００７４】
また、図１では昇圧手段は２つ（昇圧手段５ａ、昇圧手段５ｂ）の場合を示したが、これに限らず昇圧手段は１つでもよいし、３つ以上あっても良い。この場合でも低負荷モード時と高負荷モード時の切り替えは、短絡手段１１を１つ設けるだけでよい。
【００７５】
以上のように本実施の形態における直流電源装置は、低負荷モード時に動作させる回路部分と、高負荷モード時に動作させる回路部分を短絡手段１１の開閉動作で切替えるようにしているので、低負荷から高負荷の広範囲にわたって、低損失な交流電圧→直流電圧の電力変換が実現できる。
【００７６】
また、短絡手段１１を開放するだけで、第２のノイズフィルタ３も一緒に電流経路から切り離されるので、装置を大型化させることなく、停止時並びに低負荷時に無効電流が流れないようにすることができる。
【００７７】
また、低周波リアクタ１２に流れる電流は、本実施の形態における直流電源装置が流すことのできる最大電流よりも小さくできるので、従来の低周波リアクタを用いた直流電源装置よりも電流容量が小さい仕様の低周波リアクタを使用でき、直流電源装置の小型化が実現できる。
【００７８】
また、低負荷モードから高負荷モードに移行する際に、平滑手段６の端子間の直流電圧を交流電源１の電圧ピーク値よりも高い電圧に制御してから短絡手段１１を短絡するようにしているので、低負荷から高負荷に移行する際に突入電流が発生しないようにすることができ、回路素子を保護することができる。
【００７９】
また、高負荷モードから低負荷モードに移行する際に、双方向スイッチング手段１６を動作させて、平滑手段６の両端電圧を電源電圧のピーク値よりも高い電圧に制御して高周波リアクタ７ａ，７ｂに電流が流れていない状態を作り出してから短絡手段１１を開放するようにしているので、短絡手段１１の開放時に短絡手段１１に高電圧がかかることを防止でき、安全に高負荷モードから低負荷モードへの移行を行うことができる。
【００８０】
また、高負荷モードと低負荷モード間のモード切り替えを直流電源装置を停止させることなく実施できるので、本実施の形態における直流電源装置は、空気調和装置、冷蔵庫、及びヒートポンプ給湯装置等の家電機器へ搭載するモータ駆動装置に適している。特に、空気調和装置に適用した場合、空調運転中の負荷変動に対しても空調運転を止めることなく高負荷モードと低負荷モード間の切り替えが行えるので、広範囲の負荷変動に対しても省エネ性及び快適性を損なうことがないという効果が得られる。
【００８１】
実施の形態２.
実施の形態１では、高負荷モードから低負荷モードへ移行する際に、スイッチング手段８ａ、８ｂのスイッチング動作が停止した後、双方向スイッチング手段１６のスイッチング動作を制御することで平滑手段６の両端電圧を交流電源１の電源電圧ピーク値よりも高い直流電圧に昇圧してから、短絡手段１１を開放するようにしていた。これは、短絡手段１１を機械式リレーで構成することを想定した為で、機械式リレーが開放動作を開始してから動作が終了するまでに時間がかかり、その間に平滑手段６の両端電圧が交流電源１の電圧ピーク値より小さくなってしまうケースでも安全に短絡手段１１を開放することができるようにしたものであった。
【００８２】
しかしながら、短絡手段１１を高速にスイッチング動作可能な半導体素子で構成すれば、平滑手段６の両端電圧が交流電源１の電圧ピーク値より小さくなる前の期間を活用して短絡手段１１を開放することが可能になる。本実施の形態は以上の観点から短絡手段１１を半導体素子で構成した場合に適用可能な制御手段２０の動作フローを実現したものである。なお、実施の形態１の回路構成（図１）及び制御手段２０の動作フローにおけるメインルーチンのフロー（図２）と高負荷モード処理（図４）のフローは実施の形態２でも同じな為、説明を割愛し、低負荷モード処理についてのみ以下に説明する。
【００８３】
低負荷モード処理の制御内容について、図９の動作フローを用いて説明する。ステップＳ８−１〜Ｓ８−３及びＳ８−１１〜Ｓ８−１３の処理は、実施の形態１でのステップＳ６−１〜Ｓ６−３及びＳ６−１６〜Ｓ６−１８とそれぞれ同じ処理である為、説明を省略する。ステップＳ８−１でＮｏの場合、短絡手段１１状態フラグを確認する（ステップＳ８−４）。短絡手段１１状態フラグ＝１（短絡）の場合（ステップＳ８−４：Ｙｅｓ）は、ステップＳ８−５に進み、短絡手段１１状態フラグ＝０（開放）の場合（ステップＳ８−４：Ｎｏ）は、ステップＳ８−１１に進む。
【００８４】
ステップＳ８−５では、制御手段２０は電源電圧検出手段１８が検出した電源電圧におけるピーク値と、直流電圧検出手段１９が検出した直流電圧（平滑手段６の両端電圧）とを比較し、「直流電圧＞電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ８−５：Ｙｅｓ）、短絡手段１１を開放するとともに、短絡手段１１状態フラグを０（開放）に設定する（ステップＳ８−９，Ｓ８−１０）。
【００８５】
一方、「直流電圧≦電源電圧ピーク値」の場合（ステップＳ８−５：Ｎｏ）は、双方向スイッチング手段１６状態フラグを確認する（ステップＳ８−６）。双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝０（停止中）の場合（ステップＳ８−６：Ｙｅｓ）は、双方向スイッチング手段１６のスイッチング動作を開始するとともに、双方向スイッチング手段１６状態フラグを１（動作中）に設定する（ステップＳ８−７，Ｓ８−８）。双方向スイッチング手段１６状態フラグ＝１（動作中）の場合（ステップＳ８−６：Ｎｏ）は、低負荷モード処理を終了し、メインルーチンの処理に戻る。
【００８６】
以上が本実施の形態での制御手段２０の動作フローであるが、ステップＳ８−４がＹＥＳの場合、ステップＳ８−５の判断ステップを省略して、直ちに短絡手段１１を開放するとともに、短絡手段１１状態フラグを０（開放）に設定する（ステップＳ８−９，Ｓ８−１０）処理を実行するように変形してもよい。この場合、ステップＳ８−６〜Ｓ８−８の処理は不要となる。
【００８７】
以上のように本実施の形態における直流電源装置は、高負荷モードから低負荷モードに移行する際に、平滑手段６の両端電圧が交流電源１の電圧ピーク値よりも低い電圧に低下する前に、直ちに短絡手段１１を開放するようにしたので、高負荷モードから低負荷モードへの移行をより短時間且つ低コストで行うことができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  交流電源、２  第１のノイズフィルタ、３  第２のノイズフィルタ、４  整流手段、５  昇圧手段、６  平滑手段、７  高周波リアクタ（昇圧リアクタ）、８  スイッチング手段、９  逆流防止ダイオード、１０  直流負荷、１１  短絡手段、１２  低周波リアクタ、１３  第１の整流ダイオード、１４  第２の整流ダイオード、１５  第３の整流ダイオード、１６  双方向スイッチング手段、１７  電源電流検出手段、１８  電源電圧検出手段、１９  直流電圧検出手段、２０  制御手段
【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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