(57)【要約】【課題】本発明は、電力変換装置における電圧または電流の急激な変化を抑制することを目的とする。【解決手段】電力変換装置１は、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２を備えるトランスＴと、直流電源１０の一端と１次巻線Ｌ１の一端との間に設けられた第１双方向スイッチＳＷ１と、直流電源１０の一端と１次巻線Ｌ１の他端との間に設けられた第２双方向スイッチＳＷ２と、直流電源１０の一端と第１双方向スイッチＳＷ１および第２双方向スイッチＳＷ２との間の経路に一端が接続され、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍに他端が接続されたコンデンサ１４とを備える。１次巻線Ｌ１の中途点Ｍは直流電源１０の他端に接続されている。第１双方向スイッチＳＷ１が含まれる第１電流経路が導通する期間と、第２双方向スイッチＳＷ２が含まれる第２電流経路が導通する期間との間の期間に、これらの電流経路が共に遮断される期間が設けられていない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次巻線および２次巻線を備えるトランスと、
直流電源の一端と前記１次巻線の一端との間に設けられた第１双方向スイッチと、
前記直流電源の一端と前記１次巻線の他端との間に設けられた第２双方向スイッチと、
前記直流電源と前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチとの間の経路に一端が接続され、前記１次巻線の中途点に他端が接続された蓄電素子と、を備え、
前記１次巻線の中途点が前記直流電源の他端に接続されており、
前記直流電源の一端から第１双方向スイッチを通って前記１次巻線の一端に至り、前記１次巻線の中途点から前記直流電源の他端に至る第１電流経路と、
前記蓄電素子の他端から前記１次巻線の中途点に至り、前記１次巻線の他端から前記第２双方向スイッチを通って前記蓄電素子の一端に至る第２電流経路と、が交互に導通および遮断し、
前記２次巻線の両端から交流電力が出力され、または、前記２次巻線の両端に交流電力が入力され、
前記第１電流経路が導通する期間と、前記第２電流経路が導通する期間との間の期間に、前記第１電流経路および前記第２電流経路が共に遮断される期間が設けられていないことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチのそれぞれは、
上流側スイッチング素子および下流側スイッチング素子と、
前記上流側スイッチング素子に並列接続され、前記上流側スイッチング素子に流れる電流に対して逆方向に電流が流れる上流側整流素子と、
前記下流側スイッチング素子に並列接続され、前記下流側スイッチング素子に流れる電流に対して逆方向に電流が流れる下流側整流素子と、を備え、
前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子は、オンであるときの電流の向きが逆となるように直列接続されており、
前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子は、前記第１双方向スイッチにおける前記下流側スイッチよりも前記直流電源側に設けられており、
前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子は、前記第２双方向スイッチにおける前記下流側スイッチよりも前記１次巻線側に設けられていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチのそれぞれは、
前記下流側スイッチング素子がオフになった後に、前記上流側スイッチング素子がオフになって遮断状態となることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチのそれぞれは、
前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子のうち一方がオンになった後に、他方がオンになって導通状態となることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオンであり、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオフである導通／遮断状態から、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオフであり、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオンである遮断／導通状態となるまでの間に、前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチは、前記導通／遮断状態から第１遷移状態となった後に第２遷移状態となり、当該第２遷移状態となった後に前記遮断／導通状態となり、
前記第１遷移状態は、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子、前記第１双方向スイッチにおける前記下流側スイッチング素子、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子、および、前記第２双方向スイッチにおける前記下流側スイッチング素子が、それぞれ、オン、オフ、オン、および、オフとなる状態であり、
第２遷移状態は、それぞれ、オフ、オフ、オン、および、オフとなる状態であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオフであり、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオンである遮断／導通状態から、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオンであり、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオフである導通／遮断状態となるまでの間に、前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチは、前記遮断／導通状態から第１移行状態となった後に第２移行状態となり、当該第２移行状態となった後に前記導通／遮断状態となり、
前記第１移行状態は、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子、前記第１双方向スイッチにおける前記下流側スイッチング素子、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子、および、前記第２双方向スイッチにおける前記下流側スイッチング素子が、それぞれ、オフ、オン、オン、および、オンとなる状態であり、
第２移行状態は、それぞれ、オフ、オン、オン、および、オフとなる状態であることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関し、直流電力を交流電力に変換し、または、交流電力を直流電力に変換する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両が広く用いられている。電動車両には、駆動用モータに電力を供給するためのバッテリが搭載されている。一般に、駆動用モータは交流電力によって動作するため、電動車両には直流電力を交流電力に変換し、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、バッテリが出力する直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を駆動用モータに出力する。また、電力変換装置は、駆動用モータが回生制動によって発電した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力によってバッテリを充電する。
【０００３】
電気自動車では、プラグイン機能によって、サービスステーションにある充電スタンドや商用電源等の外部電源装置から供給される電力によってバッテリが充電される。一方、ハイブリッド自動車では、エンジンの駆動力によって発電した電力でバッテリが充電されるが、電気自動車と同様のプラグイン機能を有しているものもある。プラグイン機能を有する電動車両には、外部の電源装置から供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力によってバッテリを充電する電力変換装置が搭載されている。
【０００４】
電動車両に搭載される電力変換装置の例が、以下の特許文献１に記載されている。この文献には、商用電源（外部の電源装置）から供給される電力によってバッテリを充電する充電器と、バッテリから出力される電力をモータジェネレータに供給する電力変換装置とを備える電源システムが記載されている。また、以下の特許文献２および非特許文献１には、本願発明に関連する装置として、伝送電力をスイッチングによって調整する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−６０３１３号公報
【特許文献２】特開２０１７−２０５００１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Resonant LLC Bus Conversion using Homopolarity Width Control. Mehdi Mohammedi and Martin Ordenz University of British Columbia, Canada IEEE ECCE 2017
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、電力変換装置はスイッチング素子を備えており、スイッチング素子をオンからオフにし、オフからオンにする動作を繰り返すことによって電力変換を行う。電力変換装置の回路構成によっては、このようなオンオフ動作によって、電力変換装置が備える電子部品における電圧や電流が急激に変化することがある。これによって、電力変換装置が十分な性能を発揮することが困難となったり、電力変換装置の設計が困難となったりする場合がある。
【０００８】
本発明は、電力変換装置における電圧または電流の急激な変化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、１次巻線および２次巻線を備えるトランスと、直流電源の一端と前記１次巻線の一端との間に設けられた第１双方向スイッチと、前記直流電源の一端と前記１次巻線の他端との間に設けられた第２双方向スイッチと、前記直流電源と前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチとの間の経路に一端が接続され、前記１次巻線の中途点に他端が接続された蓄電素子と、を備え、前記１次巻線の中途点が前記直流電源の他端に接続されており、前記直流電源の一端から第１双方向スイッチを通って前記１次巻線の一端に至り、前記１次巻線の中途点から前記直流電源の他端に至る第１電流経路と、前記蓄電素子の他端から前記１次巻線の中途点に至り、前記１次巻線の他端から前記第２双方向スイッチを通って前記蓄電素子の一端に至る第２電流経路と、が交互に導通および遮断し、前記２次巻線の両端から交流電力が出力され、または、前記２次巻線の両端に交流電力が入力され、前記第１電流経路が導通する期間と、前記第２電流経路が導通する期間との間の期間に、前記第１電流経路および前記第２電流経路が共に遮断される期間が設けられていないことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチのそれぞれは、上流側スイッチング素子および下流側スイッチング素子と、前記上流側スイッチング素子に並列接続され、前記上流側スイッチング素子に流れる電流に対して逆方向に電流が流れる上流側整流素子と、前記下流側スイッチング素子に並列接続され、前記下流側スイッチング素子に流れる電流に対して逆方向に電流が流れる下流側整流素子と、を備え、前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子は、オンであるときの電流の向きが逆となるように直列接続されており、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子は、前記第１双方向スイッチにおける前記下流側スイッチよりも前記直流電源側に設けられており、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子は、前記第２双方向スイッチにおける前記下流側スイッチよりも前記１次巻線側に設けられている。
【００１１】
望ましくは、前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチのそれぞれは、前記下流側スイッチング素子がオフになった後に、前記上流側スイッチング素子がオフになって遮断状態となる。
【００１２】
望ましくは、前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチのそれぞれは、前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子のうち一方がオンになった後に、他方がオンになって導通状態となる。
【００１３】
望ましくは、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオンであり、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオフである導通／遮断状態から、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオフであり、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオンである遮断／導通状態となるまでの間に、前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチは、前記導通／遮断状態から第１遷移状態となった後に第２遷移状態となり、当該第２遷移状態となった後に前記遮断／導通状態となり、前記第１遷移状態は、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子、前記第１双方向スイッチにおける前記下流側スイッチング素子、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子、および、前記第２双方向スイッチにおける前記下流側スイッチング素子が、それぞれ、オン、オフ、オン、および、オフとなる状態であり、第２遷移状態は、それぞれ、オフ、オフ、オン、および、オフとなる状態である。
【００１４】
望ましくは、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオフであり、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオンである遮断／導通状態から、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオンであり、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者がオフである導通／遮断状態となるまでの間に、前記第１双方向スイッチおよび前記第２双方向スイッチは、前記遮断／導通状態から第１移行状態となった後に第２移行状態となり、当該第２移行状態となった後に前記導通／遮断状態となり、前記第１移行状態は、前記第１双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子、前記第１双方向スイッチにおける前記下流側スイッチング素子、前記第２双方向スイッチにおける前記上流側スイッチング素子、および、前記第２双方向スイッチにおける前記下流側スイッチング素子が、それぞれ、オフ、オン、オン、および、オンとなる状態であり、第２移行状態は、それぞれ、オフ、オン、オン、および、オフとなる状態である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電力変換装置における電圧または電流の急激な変化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電力変換装置の構成を示す図である。
【図２】各双方向スイッチの状態と、電力変換装置に流れる電流を示す図である。
【図３】各双方向スイッチの状態と、電力変換装置に流れる電流を示す図である。
【図４】各制御信号の電圧、出力電圧、およびトランス電流の時間波形を示す図である。
【図５】各制御信号の電圧、出力電圧、およびトランス電流についての実験結果を示す図である。
【図６】各制御信号の電圧、出力電圧、およびトランス電流についての実験結果を示す図である。
【図７】３台の電力変換装置を用いた電力変換システムの構成を示す図である。
【図８】電力変換システムに現れる各電圧の時間波形を示す図である。
【図９】２台の電力変換装置を用いた電力変換システムの構成を示す図である。
【図１０】電力変換装置にブリッジレス回路が接続された電力変換システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１には、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の構成が示されている。電力変換装置１は、リアクトル１２、コンデンサ１４、第１双方向スイッチＳＷ１、第２双方向スイッチＳＷ２、１次巻線Ｌ１、２次巻線Ｌ２、制御部１９、交流端子１６および交流端子１８を備えている。１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２は磁気的に結合し、トランスＴを形成している。電力変換装置１は、直流電源１０が出力する直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を交流端子１６および交流端子１８から出力する。
【００１８】
リアクトル１２の一端は直流電源１０の正極端子に接続され、リアクトル１２の他端は第１双方向スイッチＳＷ１の一端および第２双方向スイッチＳＷ２の一端に接続されている。第１双方向スイッチＳＷ１の他端は１次巻線Ｌ１の一端に接続され、第２双方向スイッチＳＷ２の他端は１次巻線Ｌ１の他端に接続されている。１次巻線Ｌ１の中途点Ｍは、直流電源１０の負極端子に接続されている。コンデンサ１４の一端は、リアクトル１２と第１双方向スイッチＳＷ１および第２双方向スイッチＳＷ２との間の経路に接続され、コンデンサ１４の他端は、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍと直流電源１０の負極端子との間の経路に接続されている。電荷を蓄積する蓄電素子としてのコンデンサ１４は、電荷を蓄積するその他の容量性素子であってもよい。
【００１９】
第１双方向スイッチＳＷ１は、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２と、ダイオードＤ１およびＤ２とを備えている。図１には、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２としてＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）が用いられた例が示されている。スイッチング素子Ｓ１のソース端子は、スイッチング素子Ｓ２のソース端子に接続されている。スイッチング素子Ｓ１のドレイン端子とソース端子との間には、ソース端子側がアノード端子となるように、ダイオードＤ１が並列接続されている。スイッチング素子Ｓ２のドレイン端子とソース端子との間には、ソース端子側がアノード端子となるように、ダイオードＤ２が並列接続されている。スイッチング素子Ｓ１のドレイン端子はコンデンサ１４の一端に接続され、スイッチング素子Ｓ２のドレイン端子は、１次巻線Ｌ１の一端に接続されている。各スイッチング素子には、バイポーラトランジスタ等、その他の半導体素子が用いられてもよい。この場合、スイッチング素子Ｓ１としての半導体素子は、ダイオードＤ１の順方向電流の向きとは逆方向に電流が流れる向きでダイオードＤ１に並列接続され、スイッチング素子Ｓ２としての半導体素子は、ダイオードＤ２の順方向電流の向きとは逆方向に電流が流れる向きでダイオードＤ２に並列接続される。以下の説明では、第１双方向スイッチＳＷ１が導通している状態とは、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２の両者がオンである状態をいい、第１双方向スイッチＳＷ１が遮断されている状態とは、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２の両者がオフである状態をいう。
【００２０】
第２双方向スイッチＳＷ２は、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４と、ダイオードＤ３およびＤ４とを備えている。第２双方向スイッチＳＷ２は、第１双方向スイッチＳＷ１と同一の構成を有している。すなわち、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４が、それぞれ、スイッチング素子Ｓ２およびＳ１に対応し、ダイオードＤ３およびＤ４が、ダイオードＤ２およびＤ１に対応する。スイッチング素子Ｓ３のドレイン端子はコンデンサ１４の一端に接続され、スイッチング素子Ｓ４のドレイン端子は、１次巻線Ｌ１の他端（スイッチング素子Ｓ２が接続されている側とは反対側の端子）に接続されている。第１双方向スイッチＳＷ１と同様、各スイッチング素子には、バイポーラトランジスタ等、その他の半導体素子が用いられてもよい。以下の説明では、第２双方向スイッチＳＷ２が導通している状態とは、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４の両者がオンである状態をいい、第２双方向スイッチＳＷ２が遮断されている状態とは、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４の両者がオフである状態をいう。
【００２１】
制御部１９は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に、それぞれ、制御信号Ｇ１〜Ｇ４を出力し、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンからオフに、または、オフからオンに制御する。以下の説明における各スイッチング素子の動作は、制御部１９の制御によるものである。２次巻線Ｌ２の両端は一対の交流端子１６および交流端子１８に接続される。
【００２２】
電力変換装置１の動作について説明する。電力変換装置１は、第１双方向スイッチＳＷ１および第２双方向スイッチＳＷ２を交互に導通状態および遮断状態とする動作を繰り返すことで、直流電源１０が出力する直流電力を交流電力に変換し、交流端子１６および交流端子１８から出力する。電力変換装置１は、第１双方向スイッチＳＷ１が導通し、第２双方向スイッチＳＷ２が遮断されている状態から、第１双方向スイッチＳＷ１が遮断され、第２双方向スイッチＳＷ２が導通している状態に遷移する遷移期間では、各双方向スイッチに流れる電流が時間に対して不連続にならないような遷移動作を実行する。また、電力変換装置１は、第１双方向スイッチＳＷ１が遮断され、第２双方向スイッチＳＷ２が導通している状態から、第１双方向スイッチＳＷ１が導通し、第２双方向スイッチＳＷ２が遮断されている状態に移行する移行期間においても、第１双方向スイッチＳＷ１および第２双方向スイッチＳＷ２に流れる電流が時間に対して不連続にならないような移行動作を実行する。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ｄ）〜（ｆ）には、第１双方向スイッチＳＷ１および第２双方向スイッチＳＷ２の状態と、電力変換装置１に流れる電流が示されている。これらの図におけるスイッチング素子を囲む丸印は、そのスイッチング素子がオンであることを示す。すなわち、破線の丸印で囲まれたスイッチング素子はオンであり、破線の丸印で囲まれていないスイッチング素子はオフである。図２（ａ）には、第１双方向スイッチＳＷ１が導通し、第２双方向スイッチＳＷ２が遮断されている状態（導通／遮断状態）が示されており、図３（ｄ）には、第１双方向スイッチＳＷ１が遮断され、第２双方向スイッチＳＷ２が導通している状態（遮断／導通状態）が示されている。
【００２４】
図２（ａ）に示されているように、導通／遮断状態では、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２がオンであり、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４がオフである。直流電源１０の正極端子から流出し、リアクトル１２、スイッチング素子Ｓ１、ダイオードＤ２、１次巻線Ｌ１、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍを経て、直流電源１０の負極端子に戻って直流電源１０に流入する電流Ｉ１が流れる。電流Ｉ１が１次巻線Ｌ１に流れることで、２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８には、交流端子１６の側を正とする電圧が出力される。
【００２５】
図２（ｂ）および（ｃ）には、それぞれ、第１遷移状態および第２遷移状態が示されている。これらの状態は、電力変換装置１が、導通／遮断状態から遮断／導通状態となるまでの間の状態である。すなわち、電力変換装置１は、導通／遮断状態、第１遷移状態、第２遷移状態、遮断／導通状態の順序で状態が遷移する。
【００２６】
図２（ｂ）に示されているように、第１遷移状態は、導通／遮断状態に対してスイッチング素子Ｓ２をオンからオフにし、スイッチング素子Ｓ４をオフからオンにしたものである。直流電源１０の正極端子から流出する電流Ｉ１は、導通／遮断状態と同一の経路を流れ、直流電源１０の負極端子に戻る。２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８には、交流端子１６の側を正とする電圧が出力される。
【００２７】
図２（ｃ）に示されているように、第２遷移状態は、第１遷移状態に対してスイッチング素子Ｓ１をオンからオフにしたものである。コンデンサ１４の下側の端子から流出し、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍ、１次巻線Ｌ１、スイッチング素子Ｓ４、ダイオードＤ３を経て、コンデンサ１４の上側の端子に戻ってコンデンサ１４に流入する電流Ｉ２が流れる。第１遷移状態から第２遷移状態に状態が遷移することで、１次巻線Ｌ１のうち中途点Ｍよりも第１双方向スイッチＳＷ１側の第１部分に流れる電流Ｉ１は遮断され、１次巻線Ｌ１のうち中途点Ｍよりも第２双方向スイッチＳＷ２側の第２部分に電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ１が中途点Ｍから直流電源１０の負極端子に向けて流出するのに対し、電流Ｉ２は、コンデンサ１４から中途点Ｍに流入する。１次巻線Ｌ１における第１部分に流れる電流Ｉ１が遮断され、１次巻線Ｌ１における第２部分に電流Ｉ２が流れることで、２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８に出力される電圧の極性が反転し、２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８には、交流端子１８の側を正とする電圧が出力される。
【００２８】
図３（ｄ）に示されているように、遮断／導通状態は、第２遷移状態に対してスイッチング素子Ｓ３をオフからオンにしたものである。コンデンサ１４の下側の端子から流出する電流Ｉ２は、第２遷移状態と同一の経路を流れてコンデンサ１４の上側の端子に至り、コンデンサ１４に流入する。２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８には、交流端子１８の側を正とする電圧が出力される。
【００２９】
図３（ｅ）および（ｆ）には、それぞれ、第１移行状態および第２移行状態が示されている。これらの状態は、電力変換装置１が、遮断／導通状態から導通／遮断状態となるまでの間の状態である。すなわち、電力変換装置１は、遮断／導通状態、第１移行状態、第２移行状態、導通／遮断状態の順序で状態が移行する。
【００３０】
図３（ｅ）に示されているように、第１移行状態は、遮断／導通状態に対してスイッチング素子Ｓ２をオフからオンにしたものである。図３（ｆ）に示されているように、第２移行状態は、第１移行状態に対してスイッチング素子Ｓ３をオンからオフにしたものである。コンデンサ１４の下側の端子から流出する電流Ｉ２は、遮断／導通状態と同一の経路を流れてコンデンサ１４の上側の端子に至り、コンデンサ１４に流入する。２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８には、交流端子１８の側を正とする電圧が出力される。
【００３１】
図２（ａ）に戻って導通／遮断状態について説明する。導通／遮断状態は、第２移行状態に対してスイッチング素子Ｓ４をオンからオフにし、スイッチング素子Ｓ１をオフからオンにしたものである。第２移行状態から導通／遮断状態に移行することで、１次巻線Ｌ１のうち中途点Ｍよりも第２双方向スイッチＳＷ２側の第２部分に流れる電流Ｉ２が遮断され、１次巻線Ｌ１のうち中途点Ｍよりも第１双方向スイッチＳＷ１側の第１部分に電流Ｉ１が流れる。電流Ｉ２がコンデンサ１４から中途点Ｍに流入するのに対し、電流Ｉ１は中途点Ｍから直流電源１０の負極端子に向けて流出する。１次巻線Ｌ１における第２部分に流れる電流Ｉ２が遮断され、１次巻線Ｌ１における第１部分に電流Ｉ１が流れることで、２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８に出力される電圧の極性が反転し、２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８には、交流端子１６の側を正とする電圧が出力される。
【００３２】
このように、電力変換装置１は、導通／遮断状態、第１遷移状態、第２遷移状態、遮断／導通状態、第１移行状態、第２移行状態、導通／遮断状態、第１遷移状態・・・・というように、巡回的に状態が変化する。第１遷移状態から第２遷移状態に状態が遷移するとき、および、第２移行状態から導通／遮断状態に状態が移行するときは、中途点Ｍに流れる電流の向き、および、２次巻線Ｌ２から交流端子１６および交流端子１８に出力される電圧の極性が反転する。これによって、交流端子１６および交流端子１８から交流電圧が出力される。交流端子１６および交流端子１８に負荷が接続されることで、直流電源１０がら出力された直流電力が交流電力に変換され、負荷に供給される。
【００３３】
以下の表には、電力変換装置１の各状態におけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の状態が示されている。この表では、スイッチング素子がオンである状態が符号「１」で示され、スイッチング素子がオフである状態が符号「０」で示されている。
【００３４】
【表１】
2019198172.tif 000003
【００３５】
図４には、図１の制御部１９からスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に出力される制御信号Ｇ１〜Ｇ４の電圧、交流端子１６および交流端子１８から出力される出力電圧Ｖａｃ、ならびに、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍから流出するトランス電流Ｉｔの時間波形が示されている。制御信号Ｇｉ（ｉ＝１〜４）がハイ電圧であるときは、スイッチング素子Ｓｉはオンとなり、制御信号Ｇｉがロー電圧であるときは、スイッチング素子Ｓｉはオフとなる。出力電圧Ｖａｃは中途点Ｍの電位を基準とした電圧である。トランス電流Ｉｔは、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍから流出する電流を正とする。
【００３６】
図４に示されている符号「ａ」、「ｂ」、および「ｃ」によって示されている期間は、それぞれ、電力変換装置１が導通／遮断状態となる導通／遮断期間ａ、第１遷移状態となる第１遷移期間ｂ、および第２遷移状態となる第２遷移期間ｃである。
【００３７】
導通／遮断期間ａおよび第１遷移期間ｂでは、交流端子１６の側を正とする電圧Ｖが交流端子１６および交流端子１８から出力され、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍから電流が流出する。したがって、これらの期間では出力電圧Ｖａｃは正の値Ｖであり、トランス電流Ｉｔは正の値となる。
【００３８】
第１遷移期間ｂが終了し、第２遷移期間ｃが開始するときに出力電圧Ｖａｃの極性が反転し、出力電圧ＶａｃはＶから−Ｖに向かって変化する。第２遷移期間ｃでは、スイッチング素子Ｓ１がオフになることに伴って、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍから直流電源１０に流出する電流が減少して０となり、中途点Ｍから流出する電流が０になった後には、コンデンサ１４から１次巻線Ｌ１の中途点Ｍに流入する電流が増加する。したがって、第２遷移期間ｃでは、正方向のトランス電流Ｉｔが減少して０となり、トランス電流Ｉｔが負方向に増加する。
【００３９】
図４に示されている符号「ｄ」、「ｅ」、および「ｆ」によって示されている期間は、それぞれ、電力変換装置１が遮断／導通状態となる遮断／導通期間ｄ、第１移行状態となる第１移行期間ｅ、および第２移行状態となる第２移行期間ｆである。遮断／導通期間ｄ、第１移行期間ｅ、および第２移行期間ｆでは、交流端子１８の側を正とする電圧−Ｖが交流端子１６および交流電圧１８から出力され、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍから電流が流出する。したがって、これらの期間では出力電圧Ｖａｃは負の値−Ｖであり、トランス電流Ｉｔは負の値となる。
【００４０】
第２移行期間ｆが終了し、次の導通／遮断期間ａが開始するときに出力電圧Ｖａｃの極性が反転し、出力電圧Ｖａｃは−ＶからＶに向かって変化する。導通／遮断期間ａでは、スイッチング素子Ｓ４がオフになり、スイッチング素子Ｓ１がオンになることに伴って、コンデンサ１４から１次巻線Ｌ１の中途点Ｍに流入する電流が減少して０となり、中途点Ｍに流入する電流が０になった後には、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍから直流電源１０に流出する電流が増加する。したがって、導通／遮断期間ａでは、負方向のトランス電流Ｉｔが減少して０となり、トランス電流Ｉｔが正方向に増加する。
【００４１】
図５には、電力変換装置１について行った実験結果が示されている。図５には、制御信号Ｇ１〜Ｇ４の電圧の時間波形、出力電圧Ｖａｃの時間波形、およびトランス電流Ｉｔの時間波形が示されている。各時間波形に対して図５の縦軸に示されている接地記号は、基準値を示す。図６には、図５に示されている期間Ｔｚの時間軸を拡大した時間波形が示されている。制御信号Ｇ１〜Ｇ４がロー電圧からハイ電圧に立ち上がる時間（立ち上がり時間）、および、制御信号Ｇ１〜Ｇ４がハイ電圧からロー電圧に立ち下がる時間（立下り時間）は理想的には０であるところ、実験の上では０ではない。そのため、図４に示された各時間波形と、図５および図６に示された各時間波形には相違がある。
【００４２】
第１遷移期間Ｂおよび第２遷移期間Ｃは、理論上の動作との差異があるため、上記の第１遷移期間ｂおよび第２遷移期間ｃとは異なる符号（ＢおよびＣ）で示されている。すなわち、第１遷移期間Ｂおよび第２遷移期間Ｃでは、それぞれの期間の終了時に、図２（ｂ）および（ｃ）に示された理論上の第１遷移状態および第２遷移状態が形成される。図６に示された第２遷移期間Ｃでは正のトランス電流Ｉｔが０に向かって減少し、これからトランス電流Ｉｔが負の値となろうとするときの状態である。
【００４３】
同様に、第１移行期間Ｄおよび第２移行期間Ｅは、理論上の動作との差異があるため、上記の第１移行期間ｄおよび第２移行期間ｅとは異なる符号（ＤおよびＥ）で示されている。すなわち、第１移行期間Ｄおよび第２移行期間Ｅでは、それぞれの期間の終了時に、図３（ｅ）および（ｆ）に示された理論上の第１移行状態および第２移行状態が形成される。また、導通／遮断期間ａの開始直後おける期間ａ０では、図２（ａ）に示された電流Ｉ１とは逆向きの電流が流れ、期間ａ０の終了時に図２（ａ）に示された向きの電流Ｉ１が増加し始める。
【００４４】
理論と実験との間に差異が生じる理由の１つは、制御信号Ｇ１〜Ｇ４の立ち上がり時間、および立下り時間が理論上では０であるところ、実験の上では０でないためである。図５および図６に示されているように、出力電圧Ｖａｃにはサージが発生しておらず、トランス電流Ｉｔにもサージが発生していない。
【００４５】
本発明の実施形態に係る電力変換装置１の作用効果について説明する。電力変換装置１は、導通／遮断状態から遮断／導通状態に遷移する場合、導通／遮断状態から第１遷移状態および第２遷移状態を経て遮断／導通状態に遷移する。また、電力変換装置１は、遮断／導通状態から導通／遮断状態に移行する場合、遮断／導通状態から第１移行状態および第２移行状態を経て導通／遮断状態に移行する。
【００４６】
第１遷移状態では、第１双方向スイッチＳＷ１が遮断状態となるのに先立って、電流Ｉ１の電流経路において、スイッチング素子Ｓ１よりも下流側のスイッチング素子Ｓ２がオンからオフにされる。また、第１遷移状態では、第２双方向スイッチＳＷ２が導通状態となるのに先立って、スイッチング素子Ｓ４がオフからオンにされる。
【００４７】
そして、第１移行状態では、第１双方向スイッチＳＷ１が導通状態となるのに先立ってスイッチング素子Ｓ２がオフからオンにされる。また、第２移行状態では、第２双方向スイッチＳＷ２が遮断状態となるのに先立って、電流Ｉ２の電流経路において、スイッチング素子Ｓ４よりも下流側のスイッチング素子Ｓ３がオンからオフにされる。
【００４８】
このようなソフトスイッチングによれば、導通／遮断状態から遮断／導通状態に遷移する間、および、遮断／導通状態から導通／遮断状態に移行する間には、電力変換装置１の各部における電圧および電流に急激な変化が生じ難くなる。
【００４９】
また、トランス電流Ｉｔは、導通／遮断状態から遮断／導通状態に遷移する際、および、遮断／導通状態から導通／遮断状態に移行する際に、その電流経路および向きが変化する。これに対し、リアクトル１２が自らに流れる電流の変化を抑制し、コンデンサ１４が自らに印加される電圧の変化を抑制するため、電力変換装置１の各部における電圧および電流に急激な変化が生じ難くなる。
【００５０】
したがって、導通／遮断状態から遮断／導通状態に遷移する間、および、遮断／導通状態から導通／遮断状態に移行する間に出力電圧Ｖａｃに生じるサージが抑制され、トランス電流Ｉｔに生じるサージが抑制される。
【００５１】
また、従来は、出力電圧Ｖａｃやトランス電流Ｉｔに生じたサージを抑制するため、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２における漏れインダクタンスの大きいトランスＴが用いられることがあった。すなわち、漏れインダクタンスによって、サージ電圧およびサージ電流を抑制する技術が用いられることがあった。しかし、この技術では、漏れインダクタンスを大きくするために、１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２との間の距離を離してこれらの結合を弱くする必要があり、トランスＴが大きくなるという問題があった。本実施形態に係る電力変換装置１によれば、ソフトスイッチングによって出力電圧Ｖａｃに生じるサージが抑制され、トランス電流Ｉｔに生じるサージが抑制されるため、トランスＴの漏れインダクタンスを大きくする必要がなく、トランスＴが小型化される。
【００５２】
なお、上記では、直流電源１０から電力変換装置１に直流電力が出力され、電力変換装置１がこの直流電力を交流電力に変換し、交流端子１６および交流端子１８に出力する実施形態について説明した。このような構成の他、交流端子１６および交流端子１８に交流電源を接続し、交流電源から電力変換装置１に交流電力を出力してもよい。この場合、直流電源１０は、繰り返し充電および放電が可能な二次電池であってもよい。電力変換装置１は、交流端子１６および交流端子１８から入力された交流電力を直流電力に変換し、直流電源１０に供給する。交流端子１６および交流端子１８（２次巻線Ｌ２の両端）において交流電力が出力されるか入力されるかは、例えば、交流端子１６および交流端子１８に印加される交流電圧の大きさ、直流電源１０が出力する電圧の大きさ等に依存する。
【００５３】
以上説明したように、電力変換装置１は、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２を備えるトランスＴと、直流電源１０の一端と１次巻線Ｌ１の一端との間に設けられた第１双方向スイッチＳＷ１と、直流電源１０の一端と１次巻線Ｌ１の他端との間に設けられた第２双方向スイッチＳＷ２と、直流電源１０と第１双方向スイッチＳＷ１および第２双方向スイッチＳＷ２との間の経路に一端が接続され、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍに他端が接続された蓄電素子としてのコンデンサ１４とを備えている。また、１次巻線Ｌ１の中途点Ｍが直流電源１０の他端に接続されている。
【００５４】
電力変換装置１における第１双方向スイッチＳＷ１は、上流側スイッチング素子としてのスイッチング素子Ｓ１および下流側スイッチング素子としてのスイッチング素子Ｓ２を備えている。電力変換装置１は、スイッチング素子Ｓ１に並列接続され、スイッチング素子Ｓ１に流れる電流に対して逆方向に電流が流れる上流側整流素子としてのダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｓ２に並列接続され、スイッチング素子Ｓ２に流れる電流に対して逆方向に電流が流れる下流側整流素子としてのダイオードＤ２とを備えている。スイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ２は、オンであるときの電流の向きが逆となるように直列接続されており、スイッチング素子Ｓ１は、スイッチング素子Ｓ２よりも直流電源１０側に設けられている。
【００５５】
電力変換装置１における第２双方向スイッチＳＷ２は、上流側スイッチング素子としてのスイッチング素子Ｓ４および下流側スイッチング素子としてのスイッチング素子Ｓ３を備えている。電力変換装置１は、スイッチング素子Ｓ４に並列接続され、スイッチング素子Ｓ４に流れる電流に対して逆方向に電流が流れる上流側整流素子としてのダイオードＤ４と、スイッチング素子Ｓ３に並列接続され、スイッチング素子Ｓ３に流れる電流に対して逆方向に電流が流れる下流側整流素子としてのダイオードＤ３とを備えている。スイッチング素子Ｓ４およびスイッチング素子Ｓ３は、オンであるときの電流の向きが逆となるように直列接続されており、スイッチング素子Ｓ４は、スイッチング素子Ｓ３よりも１次巻線Ｌ１側に設けられている。
【００５６】
電力変換装置１ではソフトスイッチングが行われ、上記の電流Ｉ１が流れる第１電流経路が導通する期間と、電流Ｉ２が流れる電流経路が導通する期間との間の期間に、これらの電流経路が共に遮断される期間が設けられていない。第１遷移状態、第２遷移状態、第１移行状態および第２移行状態に見られるように、第１双方向スイッチＳＷ１および第２双方向スイッチＳＷ２のそれぞれは、下流側スイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）がオフになった後に、上流側スイッチング素子（Ｓ１，Ｓ４）がオフになって遮断状態となる。また、上流側スイッチング素子（Ｓ２，Ｓ３）および下流側スイッチング素子（Ｓ１，Ｓ４）のうち一方がオンになった後に、他方がオンになって導通状態となる。
【００５７】
図７には、３台の電力変換装置１−１〜１−３を用いた電力変換システム２の構成が示されている。図１に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。電力変換装置１−１〜１−３は、直流電源１０、リアクトル１２およびコンデンサ１４を共有する。各電力変換装置は、図１に示された電力変換装置１と同様の構成を有している。
【００５８】
電力変換装置１−１〜１−３のそれぞれにおける、スイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ３の接続点は、共通に接続されている。また、電力変換装置１−１〜１−３のそれぞれにおける１次巻線Ｌ１の中途点Ｍは、共通に接続されている。
【００５９】
交流端子２２は、リアクトル２０−１を介して電力変換装置１−１の２次巻線Ｌ２の一端に接続されている。電力変換装置１−１の２次巻線Ｌ２の他端は、リアクトル２０−２を介して電力変換装置１−２の２次巻線Ｌ２の一端に接続されている。電力変換装置１−２の２次巻線Ｌ２の他端は、リアクトル２０−３を介して電力変換装置１−３の２次巻線Ｌ２の一端に接続されている。電力変換装置１−３の２次巻線Ｌ２の他端は、交流端子２４に接続されている。
【００６０】
このような構成によれば、電力変換装置１−１〜１−３のそれぞれが出力する電圧、リアクトル２０−１〜２０−３の各端子間電圧が加算された電圧Ｖｔが、交流端子２２と交流端子２４との間から出力される。また、リアクトル２０−１〜２０−３によって、交流端子２２および２４に接続される回路に流れる電流が平滑化される。
【００６１】
図８（ａ）には、電力変換装置１−１の２次巻線Ｌ２の端子間電圧とリアクトル２０−１の端子間電圧とを併せた電圧Ｖａｃ１が示されている。図８（ｂ）および（ｃ）には、それぞれ、電力変換装置１−２の２次巻線Ｌ２の端子間電圧とリアクトル２０−２の端子間電圧とを併せた電圧Ｖａｃ２、および、電力変換装置１−３の２次巻線Ｌ２の端子間電圧とリアクトル２０−３の端子間電圧とを併せた電圧Ｖａｃ３が示されている。  図８（ｄ）には、電力変換装置１−１〜１−３のそれぞれが出力する電圧、リアクトル２０−１〜２０−３の各端子電圧が加算された電圧Ｖｔが示されている。ただし、図８（ｄ）の縦軸のスケールは、図８（ａ）〜（ｃ）の縦軸のスケールと異なる。
【００６２】
電力変換装置１−２における各スイッチング素子をスイッチングするタイミングは、電力変換装置１−１に対して、位相差φ１だけ遅れている。電力変換装置１−３における各スイッチング素子をスイッチングするタイミングは、電力変換装置１−２に対して、位相差φ２だけ遅れている。図８（ａ）〜（ｃ）には、出力電圧Ｖａｃ２の位相が出力電圧Ｖａｃ１に対してφ１だけ遅れ、出力電圧Ｖａｃ３の位相が出力電圧Ｖａｃ２に対してφ２だけ遅れている様子が示されている。また、図８（ｄ）には、出力電圧Ｖｔが、出力電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ３を加算した電圧であることが示されている。
【００６３】
図９には、２台の電力変換装置を用いた電力変換システム３の構成が示されている。電力変換システム３は、電力変換装置１Ｐおよび電力変換装置１Ｓのそれぞれの１次巻線を結合させて、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成したものである。図１に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
電力変換装置１Ｐおよび電力変換装置１Ｓは、図１に示される電力変換装置１と同様の構成を有している。ただし、電力変換装置１が備える２次巻線Ｌ２に相当する巻線は、電力変換装置１Ｓが備える巻線Ｌ３である。電力変換装置１Ｓは、電力変換装置１Ｐと同様の構成を有している。電力変換装置１Ｓにおける巻線Ｌ３は、電力変換装置１Ｐにおける１次巻線Ｌ１に対応する。１次巻線Ｌ１および巻線Ｌ３は磁気的に結合し、トランスＴＰＳを構成する。電力変換装置１Ｓにおけるスイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８は、それぞれ、電力変換装置１Ｐにおけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に対応し、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と同様に動作する。電力変換装置１ＳにおけるダイオードＤ５〜Ｄ８は、それぞれ、電力変換装置１ＰにおけるダイオードＤ１〜Ｄ４に対応し、ダイオードＤ１〜Ｄ４と同様に動作する。電力変換装置１Ｓにおけるコンデンサ２４は、電力変換装置１Ｐにおけるコンデンサ１４に対応し、コンデンサ１４と同様に動作する。電力変換装置１Ｓに接続されたリアクトル２６は、電力変換装置１Ｐに接続されたリアクトル１２に対応し、リアクトル１２と同様に動作する。電力変換装置１Ｐには、直流電源１０が接続されている一方で、電力変換装置１Ｓには負荷回路２８が接続されている。
【００６５】
電力変換装置１Ｐによって、電力変換装置１Ｓの巻線Ｌ３に交流電圧が誘起される。電力変換装置１Ｓは、電力変換装置１Ｐと同様のスイッチングを行って、巻線Ｌ３に誘起された交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧に基づく直流電力を負荷回路２８に供給する。負荷回路２８に供給される直流電力は、電力変換回路１Ｐのスイッチングと、電力変換回路１Ｓのスイッチングとの位相差に応じて定まる。
【００６６】
なお、負荷回路２８は、二次電池等の直流電源であってもよい。この場合、直流電源１０から電力変換装置１Ｐおよび１Ｓを介して負荷回路２８としての二次電池に直流電力が供給され、または、負荷回路２８としての二次電池から電力変換装置１Ｓおよび１Ｐを介して直流電源１０に直流電力が供給される。直流電源１０から負荷回路２８に供給される電力、または、負荷回路２８から直流電源１０に供給される電力は、電力変換回路１Ｐのスイッチングと、電力変換回路１Ｓのスイッチングとの位相差に応じて定まる。
【００６７】
図１０には、電力変換装置１の２次巻線Ｌ２に、ブリッジレス回路３０が接続された電力変換システム４が示されている。図１に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
ブリッジレス回路３０は、スイッチング素子Ｓ９およびＳ１０、ダイオードＤ９〜Ｄ１２、コンデンサ３２、正極端子３４および負極端子３６を備えている。図１０には、スイッチング素子Ｓ９およびＳ１０として、ＭＯＳＦＥＴが用いられた例が示されている。スイッチング素子Ｓ９には、ソース端子の側をアノード端子としてダイオードＤ９が並列接続されている。スイッチング素子Ｓ１０には、ソース端子の側をアノード端子としてダイオードＤ１０が並列接続されている。各スイッチング素子には、バイポーラトランジスタ等、その他の半導体素子が用いられてもよい。この場合、スイッチング素子としての半導体素子は、ダイオードの順方向電流の向きとは逆方向の向きに電流が流れる向きでダイオードに並列接続される。
【００６９】
ダイオードＤ１１のアノード端子は、スイッチング素子Ｓ９のドレイン端子に接続されている。ダイオードＤ１２のアノード端子は、スイッチング素子Ｓ１０のドレイン端子に接続されている。ダイオードＤ１１とスイッチング素子Ｓ９との接続点と、ダイオードＤ１２とスイッチング素子Ｓ１０との接続点との間には、２次巻線Ｌ２が接続されている。ダイオードＤ１１およびＤ１２のそれぞれのカソード端子は共通に接続され、コンデンサ３２の一端および正極端子３４に接続されている。スイッチング素子Ｓ９およびスイッチング素子Ｓ１０のソース端子は共通に接続され、コンデンサ３２の他端および負極端子３６に接続されている。
【００７０】
電力変換装置１の出力電圧Ｖａｃが正である間、スイッチング素子Ｓ１０はオンになる。スイッチング素子Ｓ９は、出力電圧Ｖａｃの周期よりも十分短い周期でオンオフを繰り返す。スイッチング素子Ｓ９がオンであるときには、２次巻線Ｌ２からスイッチング素子Ｓ９に電流が流れる。このときスイッチング素子Ｓ９がオフになると、２次巻線Ｌ２に誘導起電力が発生し、この誘導起電力によって、オンであるスイッチング素子Ｓ１０およびダイオードＤ１１を介してコンデンサ３２が充電される。
【００７１】
電力変換装置１の出力電圧Ｖａｃが負である間、スイッチング素子Ｓ９はオンになる。スイッチング素子Ｓ１０は、出力電圧Ｖａｃの周期よりも十分短い周期でオンオフを繰り返す。スイッチング素子Ｓ１０がオンであるときには、２次巻線Ｌ２からスイッチング素子Ｓ１０に電流が流れる。このときスイッチング素子Ｓ１０がオフになると、２次巻線Ｌ２に誘導起電力が発生し、この誘導起電力によって、オンであるスイッチング素子Ｓ９およびダイオードＤ１２を介してコンデンサ３２が充電される。
【００７２】
これによって、コンデンサ３２は、ダイオードＤ１１およびＤ１２のカソード側を正として充電される。コンデンサ３２に充電された電圧は、正極端子３４および負極端子３６から出力される。
【符号の説明】
【００７３】
１，１−１〜１−３，１Ｐ，１Ｓ  電力変換装置、２〜４  電力変換システム、１０  直流電源、１２，２０−１〜２０−３、２６  リアクトル、１４，３２  コンデンサ、１６，１８，２２，２４  交流端子、１９  制御部、２８  負荷回路、３０  ブリッジレス回路、３４  正極端子、３６  負極端子、Ｓ１〜Ｓ１０  スイッチング素子、ＳＷ１  第１双方向スイッチ、ＳＷ２  第２双方向スイッチ、Ｄ１〜Ｄ１２  ダイオード、Ｌ１ １次巻線、Ｌ２  ２次巻線、Ｌ３  巻線、Ｔ  トランス。
【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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