(57)【要約】【課題】誘導性負荷に蓄積され、ＭＥＲＳのコンデンサに静電エネルギーとして回収される磁気エネルギーの量の１サイクル内での変動を小さくする。【解決手段】電力変換装置１は、ＭＥＲＳ１００と、制御回路２００と、電圧検出器ＶＭと、から構成され、交流電源ＶＳと誘導性負荷ＬＤとの間に接続される。電圧検出器ＶＭは、ＭＥＲＳ１００のコンデンサＣＭの電圧を検出する。制御回路２００は、フルブリッジ型ＭＥＲＳ１００を構成する４つの逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４を切り替えることによって、交流電源ＶＳの出力する電圧を制御して誘導性負荷ＬＤに供給する。また、制御回路２００は、コンデンサＣＭの電圧のピーク値が一定になるように、ＭＥＲＳ１００の逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４のデューティ比を制御する。【選択図】図１
2011239484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコンデンサと、少なくとも１つの自己消弧型素子と、を備え、電源と誘導性負荷との間に接続され、前記自己消弧型素子のオン・オフにより、前記誘導性負荷に蓄積された磁気エネルギーを回収して前記コンデンサに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積し、蓄積した当該静電エネルギーを前記誘導性負荷に再び供給する磁気エネルギー回生スイッチと、
前記磁気エネルギー回生スイッチの前記自己消弧型素子のオン・オフを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記コンデンサの電圧のピーク値の変動が小さくなるように、前記自己消弧型素子のデューティ比を調整する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記電源は交流電源であり、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１乃至第４のダイオードと、第１乃至第４の自己消弧型素子と、コンデンサと、を備え、前記第１の交流端子に前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記コンデンサの１方の極と前記第３のダイオードのカソードとが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極と前記第４のダイオードのアノードとが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続されるフルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段を更に備え、
前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチは前記第１の交流端子と前記第２の交流端子の間に前記誘導性負荷と前記交流電源との直列回路を接続され、
前記制御手段は、
前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子とで構成されるペアのオン・オフと、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子とで構成されるペアのオン・オフとを、一方のペアがオンの場合は他方のペアがオフになるように、前記交流電源の出力周波数と同じ周波数で前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを制御し、
前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値と前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値とが近づくように前記第１乃至第４の自己消弧型素子のデューティ比を調整することによって、前記コンデンサの電圧のピーク値の変動を小さくする、
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３】
前記制御手段は、
前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記電圧検出手段の検出する前記コンデンサの電圧のピーク値と、前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記電圧検出手段の検出する前記コンデンサの電圧のピーク値と、を比較し、前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値が大きければ、前記第１及び第４の自己消弧型素子のデューティ比を大きくし、前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値が大きければ、前記第２及び第３の自己消弧型素子のデューティ比を大きくする、ことによって前記コンデンサの電圧のピーク値の変動を小さくする、
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】
前記コンデンサのキャパシタンスと前記誘導性負荷のインダクタンスとで定まる共振周波数は前記交流電源の出力周波数以上である、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１乃至第４のダイオードと、第１と第２の自己消弧型素子と、第１と第２のコンデンサと、を備え、前記第１の交流端子には前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第１のコンデンサの１方の極と前記第３のダイオードのカソードとが、前記第２の交流端子には前記第１のコンデンサの他方の極と前記第２のコンデンサの１方の極と前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第２のコンデンサの他方の極と前記第４のダイオードのアノードとが、接続され、前記第１のダイオードには前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードには前記第２の自己消弧型素子が、並列に接続された、縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第１のコンデンサの電圧を検出する第１の電圧検出手段と、
前記縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第２のコンデンサの電圧を検出する第２の電圧検出手段を更に備え、
前記縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの前記第１の交流端子と第２の交流端子との間に前記誘導性負荷と前記交流電源との直列回路を接続され、
前記制御手段は、
前記第１の自己消弧型素子のオン・オフと、前記第２の自己消弧型素子のオン・オフとを、一方がオンの場合は他方がオフになるように、前記交流電源の出力周波数と同じ周波数で前記縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第１及び第２の自己消弧型素子のオン・オフを制御し、
前記第１の電圧検出手段の検出する前記第１の前記第１コンデンサの電圧のピーク値と、前記第２の電圧検出手段の検出する前記第２のコンデンサの電圧のピーク値と、が近づくように前記第１及び第２の自己消弧型素子のデューティ比を調整することによって前記第１のコンデンサの電圧のピーク値と前記第２のコンデンサの電圧のピーク値との間での変動を小さくする、
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６】
前記制御手段は、
前記第１の電圧検出手段の検出する前記第１の前記第１コンデンサの電圧のピーク値と、前記第２の電圧検出手段の検出する前記第２のコンデンサの電圧のピーク値と、を比較し、前記第１の電圧検出手段の検出する前記第１の前記第１コンデンサの電圧のピーク値が大きければ、前記第１の自己消弧型素子のデューティ比を大きくし、前記第２の電圧検出手段の検出する前記第２のコンデンサの電圧のピーク値が大きければ、前記第２の自己消弧型素子のデューティ比を大きくする、ことによって前記第１のコンデンサの電圧のピーク値と前記第２のコンデンサの電圧のピーク値との間での変動を小さくする、
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７】
前記第１及び第２のコンデンサのキャパシタンスと前記誘導性負荷のインダクタンスとで定まる共振周波数は前記交流電源の出力周波数以上であり、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記電源は直流電流源であり、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１乃至第４のダイオードと、第１乃至第４の自己消弧型素子と、コンデンサと、を備え、前記第１の交流端子に前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記コンデンサの１方の極と前記第３のダイオードのカソードとが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極と前記第４のダイオードのアノードとが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続されるフルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段を更に備え、
前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチは前記第１の交流端子と前記第２の交流端子の間に前記誘導性負荷を、前記第１の直流端子と前記第２の直流端子との間に前記直流電流源を接続され、
前記制御手段は、
前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子とで構成されるペアのオン・オフと、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子とで構成されるペアのオン・オフとを、一方のペアがオンの場合は他方のペアがオフになるように、前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを制御し、
前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記電圧検出手段の検出する前記コンデンサの電圧のピーク値と、前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記電圧検出手段の検出する前記コンデンサの電圧のピーク値と、を比較し、前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値と前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値とが近づくように前記第１乃至第４の自己消弧型素子のデューティ比を調整することによって前記コンデンサの電圧のピーク値の変動を小さくする、
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９】
少なくとも１つのコンデンサと、少なくとも１つの自己消弧型素子と、を備え、電源と誘導性負荷との間に接続され、前記自己消弧型素子のオン・オフにより、前記誘導性負荷に蓄積された磁気エネルギーを回収して前記コンデンサに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積し、蓄積した当該静電エネルギーを前記誘導性負荷に再び供給する磁気エネルギー回生スイッチにおいて、前記磁気エネルギー回生スイッチの前記自己消弧型素子のオン・オフを制御する制御方法であって、
前記コンデンサの電圧のピーク値の変動が小さくなるように、前記自己消弧型素子のデューティ比を調整する、
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導通する電流を制御する装置として、フルブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｗｉｔｃｈ）（以下、「フルブリッジ型ＭＥＲＳ」と呼称する。）が知られている。
【０００３】
フルブリッジ型ＭＥＲＳは、４つの逆導通型半導体スイッチと1つのコンデンサで構成される。フルブリッジ型ＭＥＲＳは、簡単な制御によって電圧・電流を制御することが可能である。
【０００４】
特許文献１には、フルブリッジ型ＭＥＲＳを用いて交流電源の電流位相を進めて、誘導性負荷に印加される交流電圧を制御する交流電圧制御装置が開示されている。
この交流電圧制御装置は、交流電源と誘導性負荷の間に直列に接続される。
また、この交流電圧制御装置は、フルブリッジ型ＭＥＲＳのブリッジ回路の対角線上に配置される２つの逆導通型半導体スイッチを1組のペアとし、２組のペアの逆導通型半導体スイッチのオン・オフを切り替える。逆導通型半導体スイッチのオン・オフの切り替えは、交流電源の出力する電圧の周期と同じ周期で行われる。ただし、逆導通型半導体スイッチのオン・オフを切り替えるタイミングは、交流電源の出力電圧の正負が切り替わるゼロ交差のタイミングより早められる。
これによって、特許文献１に記載の交流電圧制御装置は、誘導性負荷に印可される電圧を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０５８６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、引用文献１に記載の交流電圧制御装置は、接続する誘導性負荷によっては、この誘導性負荷に蓄積され、ＭＥＲＳのコンデンサに静電エネルギーとして回収される磁気エネルギーの量がスイッチングの１サイクル内（交流電源の１周期）で変動する場合がある。すると、ＭＥＲＳから誘導性負荷に戻される静電エネルギーの量も１サイクル内で変動してしまう。ＭＥＲＳから誘導性負荷に戻される静電エネルギーの量の１サイクル内での変動が大きければ、例えば、誘導性負荷が蛍光灯であれば、フリッカの原因にもなりうる。
よって、ＭＥＲＳのコンデンサに静電エネルギーとして回収される磁気エネルギーの量の変動を小さくする、という点で改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、誘導性負荷に蓄積され、ＭＥＲＳのコンデンサに静電エネルギーとして回収される磁気エネルギーの量の１サイクル内での変動が小さい電力変換装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第一の観点に係る電力変換装置は、
少なくとも１つのコンデンサと、少なくとも１つの自己消弧型素子と、を備え、電源と誘導性負荷との間に接続され、前記自己消弧型素子のオン・オフにより、前記誘導性負荷に蓄積された磁気エネルギーを回収して前記コンデンサに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積し、蓄積した当該静電エネルギーを前記誘導性負荷に再び供給する磁気エネルギー回生スイッチと、
前記磁気エネルギー回生スイッチの前記自己消弧型素子のオン・オフを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記コンデンサの電圧のピーク値の変動が小さくなるように、前記自己消弧型素子のデューティ比を調整する、
ことを特徴とする。
【０００９】
例えば、
前記電源は交流電源であり、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１乃至第４のダイオードと、第１乃至第４の自己消弧型素子と、コンデンサと、を備え、前記第１の交流端子に前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記コンデンサの１方の極と前記第３のダイオードのカソードとが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極と前記第４のダイオードのアノードとが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続されるフルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段を更に備え、
前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチは前記第１の交流端子と前記第２の交流端子の間に前記誘導性負荷と前記交流電源との直列回路を接続され、
前記制御手段は、
前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子とで構成されるペアのオン・オフと、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子とで構成されるペアのオン・オフとを、一方のペアがオンの場合は他方のペアがオフになるように、前記交流電源の出力周波数と同じ周波数で前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを制御し、
前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値と前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値とが近づくように前記第１乃至第４の自己消弧型素子のデューティ比を調整することによって、前記コンデンサの電圧のピーク値の変動を小さくする。
【００１０】
例えば、
前記制御手段は、
前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記電圧検出手段の検出する前記コンデンサの電圧のピーク値と、前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記電圧検出手段の検出する前記コンデンサの電圧のピーク値と、を比較し、前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値が大きければ、前記第１及び第４の自己消弧型素子のデューティ比を大きくし、前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値が大きければ、前記第２及び第３の自己消弧型素子のデューティ比を大きくする、ことによって前記コンデンサの電圧のピーク値の変動を小さくする。
【００１１】
前記コンデンサのキャパシタンスと前記誘導性負荷のインダクタンスとで定まる共振周波数は前記交流電源の出力周波数以上であってもよい。
【００１２】
例えば、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１乃至第４のダイオードと、第１と第２の自己消弧型素子と、第１と第２のコンデンサと、を備え、前記第１の交流端子には前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記第１のコンデンサの１方の極と前記第３のダイオードのカソードとが、前記第２の交流端子には前記第１のコンデンサの他方の極と前記第２のコンデンサの１方の極と前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記第２のコンデンサの他方の極と前記第４のダイオードのアノードとが、接続され、前記第１のダイオードには前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードには前記第２の自己消弧型素子が、並列に接続された、縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第１のコンデンサの電圧を検出する第１の電圧検出手段と、
前記縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第２のコンデンサの電圧を検出する第２の電圧検出手段を更に備え、
前記縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの前記第１の交流端子と第２の交流端子との間に前記誘導性負荷と前記交流電源との直列回路を接続され、
前記制御手段は、
前記第１の自己消弧型素子のオン・オフと、前記第２の自己消弧型素子のオン・オフとを、一方がオンの場合は他方がオフになるように、前記交流電源の出力周波数と同じ周波数で前記縦型のハーフブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第１及び第２の自己消弧型素子のオン・オフを制御し、
前記第１の電圧検出手段の検出する前記第１の前記第１コンデンサの電圧のピーク値と、前記第２の電圧検出手段の検出する前記第２のコンデンサの電圧のピーク値と、が近づくように前記第１及び第２の自己消弧型素子のデューティ比を調整することによって前記第１のコンデンサの電圧のピーク値と前記第２のコンデンサの電圧のピーク値との間での変動を小さくする。
【００１３】
例えば、
前記制御手段は、
前記第１の電圧検出手段の検出する前記第１の前記第１コンデンサの電圧のピーク値と、前記第２の電圧検出手段の検出する前記第２のコンデンサの電圧のピーク値と、を比較し、前記第１の電圧検出手段の検出する前記第１の前記第１コンデンサの電圧のピーク値が大きければ、前記第１の自己消弧型素子のデューティ比を大きくし、前記第２の電圧検出手段の検出する前記第２のコンデンサの電圧のピーク値が大きければ、前記第２の自己消弧型素子のデューティ比を大きくする、ことによって前記第１のコンデンサの電圧のピーク値と前記第２のコンデンサの電圧のピーク値との間での変動を小さくする。
【００１４】
前記第１及び第２のコンデンサのキャパシタンスと前記誘導性負荷のインダクタンスとで定まる共振周波数は前記交流電源の出力周波数以上であってもよい。
【００１５】
例えば、
前記電源は直流電流源であり、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第１と第２の交流端子と、第１と第２の直流端子と、第１乃至第４のダイオードと、第１乃至第４の自己消弧型素子と、コンデンサと、を備え、前記第１の交流端子に前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとが、前記第１の直流端子には前記第１のダイオードのカソードと前記コンデンサの１方の極と前記第３のダイオードのカソードとが、前記第２の直流端子には前記第２のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極と前記第４のダイオードのアノードとが、前記第２の交流端子には前記第３のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードとが接続され、前記第１のダイオードに前記第１の自己消弧型素子が、前記第２のダイオードに前記第２の自己消弧型素子が、前記第３のダイオードに前記第３の自己消弧型素子が、前記第４のダイオードに前記第４の自己消弧型素子が並列に接続されるフルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段を更に備え、
前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチは前記第１の交流端子と前記第２の交流端子の間に前記誘導性負荷を、前記第１の直流端子と前記第２の直流端子との間に前記直流電流源を接続され、
前記制御手段は、
前記第１の自己消弧型素子と前記第４の自己消弧型素子とで構成されるペアのオン・オフと、前記第２の自己消弧型素子と前記第３の自己消弧型素子とで構成されるペアのオン・オフとを、一方のペアがオンの場合は他方のペアがオフになるように、前記フルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチの第１乃至第４の自己消弧型素子のオン・オフを制御し、
前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記電圧検出手段の検出する前記コンデンサの電圧のピーク値と、前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記電圧検出手段の検出する前記コンデンサの電圧のピーク値と、を比較し、前記第１及び第４の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値と前記第２及び第３の自己消弧型素子がオンの時間の前記コンデンサの電圧のピーク値とが近づくように前記第１乃至第４の自己消弧型素子のデューティ比を調整することによって前記コンデンサの電圧のピーク値の変動を小さくする。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の第二の観点に係る制御方法は、
少なくとも１つのコンデンサと、少なくとも１つの自己消弧型素子と、を備え、電源と誘導性負荷との間に接続され、前記自己消弧型素子のオン・オフにより、前記誘導性負荷に蓄積された磁気エネルギーを回収して前記コンデンサに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積し、蓄積した当該静電エネルギーを前記誘導性負荷に再び供給する磁気エネルギー回生スイッチにおいて、前記磁気エネルギー回生スイッチの前記自己消弧型素子のオン・オフを制御する制御方法であって、
前記コンデンサの電圧のピーク値の変動が小さくなるように、前記自己消弧型素子のデューティ比を調整する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、誘導性負荷に蓄積され、ＭＥＲＳのコンデンサに静電エネルギーとして回収される磁気エネルギーの量の１サイクル内での変動を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図２】図１の電力変換装置の制御回路のブロック図である。
【図３】図２の制御回路に入力される交流電圧と出力されるゲート信号との関係とを示す図である。
【図４Ａ】図１の電力変換装置の電流の経路を示す図である。
【図４Ｂ】図１の電力変換装置の電流の経路を示す図である。
【図４Ｃ】図１の電力変換装置の電流の経路を示す図である。
【図４Ｄ】図１の電力変換装置の電流の経路を示す図である。
【図４Ｅ】図１の電力変換装置の電流の経路を示す図である。
【図４Ｆ】図１の電力変換装置の電流の経路を示す図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は図１の電力変換装置の動作に伴うＭＥＲＳのコンデンサのピーク値の変化を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図８】図１の電力変換装置の応用例を示す図である。
【図９】図１の電力変換装置の応用例を示す図である。
【図１０】（ａ）乃至（ｃ）は、磁気エネルギー回生スイッチの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態に係る電力変換装置１を、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に示すように、電力変換装置１は、ＭＥＲＳ１００と、制御回路２００と、電圧検出器ＶＭと、を備え、交流電源ＶＳと誘導性負荷ＬＤとの間に接続されている。
【００２１】
ＭＥＲＳ１００は、交流端子ＡＣ１，ＡＣ２と、直流端子ＤＣＰ，ＤＣＮと、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４と、コンデンサＣＭと、から構成されるフルブリッジ型のＭＥＲＳである。逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、ダイオードＤ１乃至Ｄ４と、ダイオードＤ１乃至Ｄ４にそれぞれ並列に接続された自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４とから構成されている。
【００２２】
ＭＥＲＳ１００は、交流端子ＡＣ１にダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとを、直流端子ＤＣＰにダイオードＤ１のカソードとコンデンサＣＭの一方の極とダイオードＤ３のカソードとを、直流端子ＤＣＮにダイオードＤ２のアノードとコンデンサＣＭの他方の極とダイオードＤ４のアノードとを、交流端子ＡＣ２にダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとを、接続されている。
【００２３】
ＭＥＲＳ１００の自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４はゲートＧ１乃至Ｇ４を備え、ゲートＧ１乃至Ｇ４にオン信号が入力されるとオンになり、ゲートＧ１乃至Ｇ４にオフ信号が入力されるとオフになる。
自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４がオンになると、ダイオードＤ１乃至Ｄ４は短絡され、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４が順逆両方向にオンする。自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４がオフになると、ダイオードＤ１乃至Ｄ４が機能し、逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４はダイオードＤ１乃至Ｄ４の導通方向に対して逆方向がオフする。
逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、例えば、Ｎチャンネル型シリコンＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、ダイオードＤ１乃至Ｄ４は逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４の寄生ダイオードである。
【００２４】
コンデンサＣＭのキャパシタンスは、誘導性負荷ＬＤのインダクタンス（後述のインダクタＬＬ，ＬＲ）とで定まる共振周波数が、交流電源ＶＳの出力周波数よりも高くなるように、予め調整されている。
【００２５】
交流電源ＶＳの一方の出力は、ＭＥＲＳ１００の交流端子ＡＣ１に接続されており、他方の出力は接地されている。例えば、交流電源ＶＳは、５０Ｈｚ，１００Ｖの商用電源である。
【００２６】
誘導性負荷ＬＤは、一端をＭＥＲＳ１００の交流端子ＡＣ２に接続されており、他端を交流電源ＶＳの他方の出力に接続されている。誘導性負荷ＬＤは、例えば、２灯直列のラピッドスタータ式蛍光灯である。
なお、理解を容易にするために、誘導性負荷ＬＤは、一端から他端への方向に流れる電流を遮断するダイオードＤＬと抵抗ＲＬとインダクタＬＬとの直列回路と、他端から一端への方向へ流れる電流を遮断するダイオードＤＲと抵抗ＲＲとインダクタＬＲとの直列回路と、の並列回路で表記してある。
【００２７】
電圧検出器ＶＭは、ＭＥＲＳ１００のコンデンサＣＭの電圧Ｖｃｍを検出し、制御回路２００に出力する。
【００２８】
制御回路２００は、図２に示すように、ゲート信号出力部２０１と、デューティ比制御部２１０と、から構成されている。デューティ比制御部２１０は、ピーク値保持部２１１と、ピーク値保持部２１２と、デューティ比調整部２２０と、から構成されている。
【００２９】
ゲート信号出力部２０１は、交流電源ＶＳの出力電圧Ｖｓに対してゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４をゲートＧ１乃至Ｇ４に出力する。
ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４はそれぞれハイレベルとローレベルの信号から構成され、ハイレベルはオン信号、ローレベルはオフ信号として機能する。
【００３０】
ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４は、図３に示すように、交流電源ＶＳの出力電圧Ｖｓと同じ周波数で、デューティ比調整部２２０で決定されたディーティ比をもった信号であり、ゲート信号ＳＧ１とＳＧ４とは同相で、ゲート信号ＳＧ２とＳＧ３とは同相である。また、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４と、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３と、は互いにほぼ逆相である。
ただし、ゲート信号ＳＧ１又はＳＧ２の一方がオン信号からオフ信号に変化した期間ΔＴの間は、ゲート信号ＳＧ１又はＳＧ２の他方はオフ信号からオン信号に変化しない。逆導通型半導体スイッチＳＷ１とＳＷ２とが同時にオンし、コンデンサＣＭの両端が短絡する事態を防止するためである。
同様に、ゲート信号ＳＧ３又はＳＧ４の一方がオン信号からオフ信号に変化した期間ΔＴの間は、ゲート信号ＳＧ３又はＳＧ４の他方はオフ信号からオン信号に変化しない。
【００３１】
デューティ比制御部２１０のピーク値保持部２１１は、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４がオン（ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３はオフ）の時の電圧Ｖｃｍのピーク値を保持する。保持する電圧は、電圧Ｖｃｍのピーク毎に更新される。
ピーク値保持部２１２は、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３がオン（ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４はオフ）の時の電圧Ｖｃｍのピーク値を保持する。保持する電圧は、電圧Ｖｃｍのピーク毎に更新される。
【００３２】
ディーティ比調整部２２０は、ピーク値保持部２１１及び２１２の保持するピーク値を比較し、ピーク値保持部２１１の保持するピーク値の方が大きい場合は、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４のデューティ比を大きくし（ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３のデューティ比は小さくなる）、ピーク値保持部２１２の保持するピーク値の方が大きい場合は、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３のデューティ比を大きくする（ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４のデューティ比は小さくなる）。
このデューティ比の変化量は、例えば、ピーク値の差を定数倍したものであってもよいし、予め設定された所定の変化量でもよい。
【００３３】
制御回路２００のゲート信号出力部２０１から出力されるゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のデューティ比は、このデューティ比調整部２２０で決定されたデューティ比に設定される。
【００３４】
制御回路２００が、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４のオン・オフを制御することによって、ＭＥＲＳ１００は、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４のオン・オフに対応して、誘導性負荷ＬＤに蓄積された磁気エネルギーを回収してコンデンサＣＭに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積し、コンデンサＣＭに蓄積された静電エネルギーを誘導性負荷ＬＤに戻す。
【００３５】
なお、制御回路２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ），ＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ），Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ポート，アナログ入力端子等を含むマイクロコンピュータ等のコンピュータであってもよい。ゲート信号出力部２０１及びデューティ比制御部２１０は、ＣＰＵが予めＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３６】
この場合、制御回路２００は、交流電源ＶＳの出力する電圧Ｖｓと電圧検出器ＶＭの出力するコンデンサＣＭの電圧Ｖｃｍが、アナログ入力端子を介して入力される。アナログ入力端子から入力された電圧Ｖｓおよび電圧Ｖｃｍは、デジタルの値に変換される。
ＲＯＭは、プログラムデータ等を記憶するものであり、ＣＰＵは、入力された電圧Ｖｓ及び電圧Ｖｃｍに対して、ＲＯＭに記憶されたデータのプログラムに従って処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵが処理を実行するのに必要なデータを記憶するものである。
制御回路２００は、入力された電圧Ｖｓ及び電圧Ｖｃｍに対して、予め記憶されているプログラム等を実行することにより、Ｉ／Ｏポートから自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４のゲートＧ１乃至Ｇ４にゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４を出力し、かつ、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４を調整する。
【００３７】
次に、上記構成の電力変換装置１の動作について説明する。
まず、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４のオン・オフに伴う電流の流れる経路について説明する。
【００３８】
初期状態は、自己消弧型素子Ｓ２，Ｓ３がオンで、自己消弧型素子Ｓ１，Ｓ４はオフで、コンデンサＣＭの正極に自己消弧型素子Ｓ２，Ｓ３及びダイオードＤ２，Ｄ３を介して電流が流入している、後述のフェイズＰ６の状態であるとして説明する。
この電流によって、誘導性負荷ＬＤのインダクタＬＬに蓄積された磁気エネルギーは、コンデンサＣＭに、電荷の形で静電エネルギーとして回収されることになる。
【００３９】
「フェイズＰ１」（図４Ａ）
誘導性負荷ＬＤのインダクタＬＬに蓄積された磁気エネルギーがコンデンサＣＭに回収されおわると、コンデンサＣＭは回収した静電エネルギーを放出し始める。電流は、コンデンサＣＭの正極からオンの自己消弧型素子Ｓ１を介し、交流電源ＶＳ，誘導性負荷ＬＤのダイオードＤＲ、抵抗ＲＲ、及び、インダクタＬＲを流れ、オンの自己消弧型素子Ｓ４を介し、コンデンサＣＭの負極に流れる。
これにより、上記フェイズＰ６で、コンデンサＣＭに静電エネルギーとして回収されたインダクタＬＬの磁気エネルギーが、誘導性負荷ＬＤの抵抗ＲＲ及びインダクタＬＲに供給されることになる。
【００４０】
「フェイズＰ２」（図４Ｂ）
コンデンサＣＭの静電エネルギーが全て放出され、コンデンサＣＭの両端電圧が略０になると、電流は、ダイオードＤ１とオンの自己消弧型素子Ｓ３を通る経路と、オンの自己消弧型素子Ｓ３とダイオードＤ４を通る経路と、の２つの経路を通って、誘導性負荷ＬＤのダイオードＤＲ、抵抗ＲＲ、及び、インダクタＬＲを流れる。
この電流によって、インダクタＬＲは、更に、磁気エネルギーを蓄積する。
【００４１】
「フェイズＰ３」（図４Ｃ）
設定されたデューティ比によって、制御回路２００は、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４をオフ信号からオン信号に、ゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３をオン信号からオフ信号に切り替える。自己消弧型素子Ｓ１，Ｓ４はオンに、自己消弧型素子Ｓ２，Ｓ３はオフに切り替わる。
すると、誘導性負荷ＬＤを流れる電流は、オンの自己消弧型素子Ｓ１及びダイオードＤ１を介してコンデンサＣＭの正極に流入し、コンデンサＣＭの負極から流れ出す電流は、オンの自己消弧型素子Ｓ４及びＤ４を介して誘導性負荷ＬＤを流れる。
この電流によって、誘導性負荷ＬＤのインダクタＬＲに蓄積されていた磁気エネルギーは、コンデンサＣＭに、電荷の形で静電エネルギーとして回収される。
【００４２】
「フェイズＰ４」（図４Ｄ）
誘導性負荷ＬＤに蓄積された磁気エネルギーがコンデンサＣＭに回収されおわると、コンデンサＣＭは蓄積された静電エネルギーを放出し始める。コンデンサＣＭの正極から流れ出す電流は、オンの自己消弧型素子Ｓ１を介し、交流電源ＶＳ，誘導性負荷ＬＤの抵抗ＤＬ、インダクタＬＬ、及び、ダイオードＤＲを流れ、オンの自己消弧型素子Ｓ４を介し、コンデンサＣＭの負極に流れる。
これにより、上記フェイズＰ３で、コンデンサＣＭに静電エネルギーとして回収されたインダクタＬＲの磁気エネルギーが、誘導性負荷ＬＤの抵抗ＤＬ及びインダクタＬＬに再び供給される。
【００４３】
「フェイズＰ５」（図４Ｅ）
コンデンサＣＭの静電エネルギーが全て放出され、コンデンサＣＭの両端電圧が略０になると、電流は、ダイオードＤ３とオンの自己消弧型素子Ｓ１を通る経路と、オンの自己消弧型素子Ｓ４とダイオードＤ２を通る経路と、の２つの経路を通って流れ始める。
この電流によって、インダクタＬＬは、更に、磁気エネルギーを蓄積する。
【００４４】
「フェイズＰ６」（図４Ｆ）
設定されたデューティ比によって、制御回路２００は、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４をオン信号からオフ信号に、ゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３をオフ信号からオン信号に切り替える。自己消弧型素子Ｓ２，Ｓ３はオンに、自己消弧型素子Ｓ１，Ｓ４はオフに切り替わる。
誘導性負荷ＬＤを流れる電流は、オンの自己消弧型素子Ｓ２及びダイオードＤ２を介してコンデンサＣＭの正極に流入する。コンデンサＣＭの負極から流れる電流は、オンの自己消弧型素子Ｓ２及びダイオードＤ２を介して、誘導性負荷ＬＤを流れる。
この電流によって、誘導性負荷ＬＤのインダクタＬＬに蓄積された磁気エネルギーは、コンデンサＣＭに、電荷の形で静電エネルギーとして回収されることになる。
【００４５】
「フェイズＰ１」（図４Ａ）
誘導性負荷ＬＤに蓄積された磁気エネルギーがコンデンサＣＭに回収されおわると、コンデンサＣＭは回収した静電エネルギーを放出し始める。電流は、再び、コンデンサＣＭの正極からオンの自己消弧型素子Ｓ１を介し、交流電源ＶＳ，誘導性負荷ＬＤを流れ、オンの自己消弧型素子Ｓ４を介し、コンデンサＣＭの負極に流れる。
これにより、上記フェイズＰ６で、コンデンサＣＭに静電エネルギーのとして回収されたインダクタＬＬの磁気エネルギーが、誘導性負荷ＬＤに再び供給されることになる。
【００４６】
以上のように、上記フェイズＰ１乃至Ｐ６で説明した動作を繰り返すことによって、誘導性負荷ＬＤに流れる電流が制御される。この電流は、上述の動作からわかるように、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４のオン・オフのタイミングによって制御することができる。
また、コンデンサＣＭのキャパシタンスと誘導性負荷ＬＤのインダクタンス（インダクタＬＬ，ＬＲ）とで定まる共振周波数が、交流電源ＶＳの出力周波数よりも高いため、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４のオン・オフが切り替わる時、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４は、ゼロ電圧もしくはゼロ電流である。そのため、ソフトスイッチングが実現される。
【００４７】
次に、誘導性負荷ＬＤのインダクタンスＬＬとインダクタンスＬＲとが等しくない場合における制御回路２００の動作及びそれに伴うコンデンサＣＭのピーク値の変動について、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
誘導性負荷ＬＤのインダクタンスＬＬとインダクタンスＬＲとが等しくない場合、インダクタンスＬＬ及びＬＲに蓄積される磁気エネルギーの量が違うため、この磁気エネルギーを回収するコンデンサＣＭのピーク値が、変動する。
【００４８】
例えば、図５（ａ）に示すように、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３がオン信号の時のコンデンサ電圧Ｖｃｍのピーク値が、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４がオン信号の時のピーク値より高くなったとする。
なお、コンデンサＣＭのキャパシタンスをＣ、コンデンサ電圧Ｖｃｍのピーク値をＶｐｅａｋとすると、コンデンサＣＭに蓄積される静電エネルギーは、１／２（Ｃ×Ｖｐｅａｋ＾２）である。この静電エネルギーが、誘導性負荷ＬＤに放電される。そのため、ピーク値が変動するということは、誘導性負荷ＬＤに放電される静電エネルギーの量が変動するということである。これは、例えば、誘導性負荷ＬＤが蛍光灯であれば、フリッカの原因ともなる。
【００４９】
制御回路２００のピーク値保持部２１１は、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４がオン（ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３はオフ）の時の電圧Ｖｃｍのピーク値を保持し、ピーク値保持部２１２は、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３がオン（ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４はオフ）の時の電圧Ｖｃｍのピーク値を保持している。
【００５０】
ディーティ比調整部２２０は、ピーク値保持部２１１及び２１２の保持するピーク値を比較し、ピーク値保持部２１２の保持するピーク値の方が大きいので、図５（ｂ）に示すように、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３のデューティ比を大きくする。ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４のデューティ比は小さくなる。
【００５１】
すると、上記フェイズＰ２の時間が長くなり、上記フェイズＰ５の時間が短くなる。
フェイズＰ２の時間が長くなると、インダクタＬＲは磁気エネルギーをより蓄積するので、フェイズＰ３でコンデンサＣＭに回収される磁気エネルギーの量が増える。つまり、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４がオン信号のコンデンサＣＭのピーク値は上昇する。
フェイズＰ５の時間が短くなると、インダクタＬＬは蓄積する磁気エネルギーの量が減少するため、フェイズＰ６でコンデンサＣＭに回収される磁気エネルギーの量が減少する。つまり、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３がオン信号のコンデンサＣＭのピーク値は降下する。
そのため、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４がオン信号のコンデンサＣＭのピーク値と、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３がオン信号のコンデンサＣＭのピーク値とが近づく。
【００５２】
また、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４がオン信号の時のコンデンサ電圧Ｖｃｍのピーク値が、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３がオン信号の時のピーク値より高い場合においては、制御回路２００は、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４のデューティ比を大きくする。ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３のデューティ比は小さくなる。
【００５３】
この動作を繰り返すことによって、ゲート信号ＳＧ１及びＳＧ４がオン信号のコンデンサＣＭのピーク値と、ゲート信号ＳＧ２及びＳＧ３がオン信号のコンデンサＣＭのピーク値と、はほぼ同じ値を保つ。
よって、コンデンサＣＭから誘導性負荷ＬＤに放電される静電エネルギーの量は、ほぼ同じ量を保つ。
すると、ＭＥＲＳのコンデンサが静電エネルギーとして回収する磁気エネルギーの量は常にほぼ同じ量になる。
【００５４】
以上説明したように、電力変換装置１は、ＭＥＲＳ１００のコンデンサＣＭの電圧Ｖｃｍのピーク値が、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４がオン信号の時と、ゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３がオン信号の時と、で違う値を取っている場合、この２つのピーク値が近づくように、デューティ比を調整する。
これによって、ＭＥＲＳのコンデンサが静電エネルギーとして回収する磁気エネルギーの量の変動は小さくなる。
【００５５】
（実施形態２）
上記実施形態１では、ＭＥＲＳ１００は、フルブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチであるとして説明したが、図６に示すような、縦型のハーフブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチであってもよい。
【００５６】
縦型のハーフブリッジ型ＭＥＲＳ１１０は、自己消弧型素子Ｓ３，Ｓ４と、コンデンサＣＭがなく、代わりに、一方の極を直流端子ＤＣＰに、他方の極を交流端子ＡＣ２に接続されたコンデンサＣＭ１と、一方の極を交流端子ＡＣ２に接続され他方の極を直流端子ＤＣＮに接続されたコンデンサＣＭ２と、を備えた構成を有する。他の構成は、ＭＥＲＳ１００と同様である。
制御回路２００は、上述のゲート信号ＳＧ１，ＳＧ２で、自己消弧型素子Ｓ１，Ｓ２のオン・オフを制御する。
【００５７】
この場合、電圧検出器ＶＭの代わりに、電圧検出器ＶＭ１でコンデンサＣＭ１の電圧を検出し、電圧検出器ＶＭ２でコンデンサＣＭ２の電圧を検出する。
制御回路２００は、コンデンサＣＭ１の電圧のピーク値が、コンデンサＣＭ２の電圧のピーク値より高い場合、ゲート信号ＳＧ１のデューティ比を大きくし、コンデンサＣＭ２の電圧のピーク値が、コンデンサＣＭ１の電圧のピーク値より高い場合、ゲート信号ＳＧ２のデューティ比を大きくする。
【００５８】
（実施形態３）
また、上記実施形態では、ＭＥＲＳ１００の交流端子ＡＣ１−ＡＣ２間に、交流電源ＶＳと誘導性負荷ＬＤとを直列に接続した。しかし、図７にしめすように、直流端子ＤＣＰ−ＤＣＮ間に直流電流源ＶＤを接続し、交流端子ＡＣ１−ＡＣ２間に誘導性負荷ＶＳを接続してもよい。
この場合、制御回路２００は、コンデンサＣＭのキャパシタンスと誘導性負荷ＬＤのインダクタンスとで定まる共振周波数より低い所望のスイッチング周波数で、自己消弧型素子Ｓ１及びＳ４のペアのオン・オフと、自己消弧型素子Ｓ２及びＳ３のペアのオン・オフが逆相になるように、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４をスイッチングする。
他の構成は、図１の電力変換装置１と同様である。
【００５９】
直流電流源ＶＤは、例えば、直流電源とコイルとの直列回路である。直流電流源ＶＤは電力を安定してＭＥＲＳ１００に供給する。
【００６０】
制御回路２００は、上述したように、自己消弧型素子Ｓ１及びＳ４のペアのオン・オフと、自己消弧型素子Ｓ２及びＳ３のペアのオン・オフが逆相になるように、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４をスイッチングする。
すると、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４のオン・オフに伴い、誘導性負荷ＶＳとコンデンサＣＭとが共振し、誘導性負荷ＬＤには自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４のスイッチング周波数の交流電力が供給される。誘導性負荷ＬＤを流れる電流の経路は、上述したフェイズＰ１乃至Ｐ６と同様である。
【００６１】
以上説明したように、本発明にかかる電力変換装置によれば、ＭＥＲＳのコンデンサの電圧のピーク値の変動が小さくなるようにＭＥＲＳの自己消弧型素子のデューティ比を調整することによって、ＭＥＲＳのコンデンサが静電エネルギーとして回収する磁気エネルギーの量の変動を小さくすることができる。
接続する電源が交流電源であれば、ＭＥＲＳの交流端子間に負荷と直列に接続し、直流電源であれてば、ＭＥＲＳの直流端子間に接続することができる。
【００６２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような、種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態に記載した構成の全てを備える必要はなく、所期の目的を達成できるならば、一部の構成の組み合わせであってもよい。
【００６３】
例えば、上記実施形態１では、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４がオン信号の時のコンデンサの電圧値のピーク値と、ゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３がオン信号の時のコンデンサの電圧値のピーク値と、を比較し、２つのピーク値が近づくようにデューティ比を調整した。
しかし、コンデンサＣＭの電圧が０である期間が一定になるように、デューティ比を制御してもよい。なぜなら、コンデンサＣＭのピーク値が同じであれば、コンデンサの充放電の時間はほぼ同一になるためである。よって、コンデンサＣＭの電圧の０である期間が一定になるように制御しても、結果としてコンデンサＣＭのピーク値の変動を小さくすることができる。
同様に、コンデンサＣＭの電圧が０でない期間が一定になるように、デューティ比を制御してもよい。
【００６４】
また、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４がオン信号の時のコンデンサの電圧値のピーク値と、ゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３がオン信号の時のコンデンサの電圧値のピーク値と、が所定の値を保持するように、デューティ比を制御してもよい。
例えば、図８に示すように、制御回路２００を、デューティ比調整部２２０を、デューティ比調整部２２１，２２２及び目標電圧値記憶部２１３に置き換える。
目標電圧値記憶部２１３は、コンデンサＣＭの電圧のピーク値となる目標値を予め記憶される。
デューティ比調整部２２１は、ピーク値保持部２１１の保持する電圧値、すなわちゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４がオン信号の時のコンデンサＣＭの電圧値のピーク値と、目標電圧値記憶部２１３に記憶される目標の電圧値とを比べ、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４がオン信号の時のコンデンサＣＭの電圧値のピーク値が大きい場合はゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３のデューティ比を小さくし、小さい場合はゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３のデューティ比を大きくする。
デューティ比調整部２２２は、ピーク値保持部２１２の保持する電圧値、すなわちゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３がオン信号の時のコンデンサＣＭの電圧値のピーク値と、目標電圧値記憶部２１３に記憶される目標の電圧値とを比べ、ゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３がオン信号の時のコンデンサＣＭの電圧値のピーク値が大きい場合、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４のデューティ比を小さくゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３のデューティ比を大きくし、小さい場合はゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４のデューティ比を大きくゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３のデューティ比を小さくする。
【００６５】
また、デューティ比制御部２１０は、図９にしめすように、ピーク値保持部２１４とデューティ比調整部２２４とから構成されていてもよい。
この場合、ピーク値保持部２１４は、電圧検出器ＶＭの検出するコンデンサＣＭの電圧のピーク値を、順次デューティ比調整部２２４に送信する。
デューティ比調整部２２４は、順次受信するコンデンサＣＭの電圧のピーク値に対して、ゲート信号ＳＧ１，ＳＧ４がオン信号の時のコンデンサＣＭの電圧値のピーク値とゲート信号ＳＧ２，ＳＧ３がオン信号の時のコンデンサＣＭの電圧値のピーク値との差を求め、差が値０に近づくように、ゲート信号ＳＧ１乃至ＳＧ４のデューティ比を調整する。
【００６６】
また、誘導性負荷ＬＤは、インダクタンスが非平衡である時を例にして説明したが、もちろん平衡であってもよいし、印加される電圧と流れる電流の関係が非線形であったりしてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、オン信号・オフ信号の切り替わりは、交流電源ＶＳの出力電圧Ｖｓのゼロクロスとはずれて同期していた。しかし、ゼロクロスからとオン信号・オフ信号の切り替わりが同じタイミングであってもよい。切り替わりのタイミングを調整することによって、誘導性負荷ＬＤに供給される電力の力率を調整することができる。
【００６８】
また、誘導性負荷は、内部にインダクタンスを持つ負荷に限定されず、インダクタと純抵抗との直列回路であってもよいし、このインダクタが電力変換装置１に予め組み込まれていてもよい。
インダクタが予め電力変換装置１に組み込まれている場合、電力変換装置１０に純抵抗を接続することによって、このコイルと純抵抗とを、誘導性負荷ＬＤと見なすことができる。
【００６９】
また、交流電源ＶＳは、商用電源であるとして説明したが、例えば、発電機であってもよい。
【００７０】
また、制御回路２００は、ＮＡＮＤ回路やコンパレータ、フリップフロップなどの電子回路から構成されていてもよい。
【００７１】
例えば、上記逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴに限定されない。逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、通常のバイポーラトランジスタとダイオードとから構成してもよいし、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｙ−ｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やサイリスタから構成してもよい。その他、任意のスイッチング用の素子とダイオードとから構成されていてもよい。
また、自己消弧型素子Ｓ１乃至Ｓ４が、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ等の素子であってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態１，２においては、ＭＥＲＳ１００は、図１０（ａ）乃至（ｃ）に示すような横型のハーフブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチに置き換えてもよい。
図１０（ａ）に示すＭＥＲＳは、フルブリッジ型のＭＥＲＳ１００の逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ３とコンデンサＣＭがなく、代わりに、コンデンサＣＭ１とコンデンサＣＭとを備える。
コンデンサＣＭ１は、一方の極を交流端子ＡＣ１に、他方の極をダイオードＤ２，Ｄ４のアノードに接続され、コンデンサＣＭ２は、一方の極を交流端子ＡＣ２に、他方の極をダイオードＤ２，Ｄ４のアノードに接続される。
図１０（ｂ）に示すＭＥＲＳは、フルブリッジ型のＭＥＲＳ１００の逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ３がなく、代わりに、コンデンサＣＭが交流端子ＡＣ１−ＡＣ２間に接続される。
図１０（ｃ）に示すＭＥＲＳは、フルブリッジ型のＭＥＲＳ１００の逆導通型半導体スイッチＳＷ１乃至Ｓ４がなく、代わりに、コンデンサＣＭが交流端子ＡＣ１−ＡＣ２間に接続され、コンデンサＣＭにはトライアックＴＲが並列に接続される。
【符号の説明】
【００７３】
１  電力変換装置
１００，１１０  磁気エネルギー回生スイッチ
ＡＣ１，ＡＣ２  交流端子
ＤＣＰ，ＤＣＰ  直流端子
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４  逆導通型半導体スイッチ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４  ダイオード
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  自己消弧型素子
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４  ゲート
ＣＭ，ＣＭ１，ＣＭ２  コンデンサ
２００  制御回路
２０１  ゲート信号出力部
２１０  デューティ比制御部
２１１，２１２，２１４  ピーク値保持部
２１３  目標電圧値記憶部
２２０，２２１，２２２，２２４  デューティ比調整部
ＶＭ，ＶＭ１，ＶＭ２  電圧検出器
ＶＳ  交流電源
ＬＤ  誘導性負荷
ＤＬ，ＤＲ  ダイオード
ＲＬ，ＲＲ  抵抗
ＬＬ，ＬＲ  インダクタ
ＴＲ  トライアック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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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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