(57)【要約】【課題】直流電源と、交流電源または交流負荷と、の間で効果的に電力変換を行う。【解決手段】直流電源１０と、交流電源４０または交流負荷３０と、が絶縁トランス２０で接続され、直流電源１０と、交流電源４０または交流負荷３０の間で電力を交換する。絶縁トランス２０は、直流電源１０に接続される１次側コイル２２であって、一方端と他方端がスイッチ２４によって直流電源１０の一端と交互に切り換え接続されるとともに、中間タップが直流電源１０の他端に接続され、中間タップと一方端または他方端の間で交互に電流が流れる１次側コイル２２と、１次側コイル２２に対向配置される２次側コイル２６であって、交流電源４０または交流負荷３０に接続される２次側コイル２６と、を有する。【選択図】図１
2019022400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、交流電源または交流負荷とが絶縁トランスで接続され、直流電源と、交流電源または交流負荷の間で電力を交換する、電力変換装置であって、
絶縁トランスは、
直流電源に接続される１次側コイルであって、一方端と他方端がスイッチによって直流電源の一端と交互に切り換え接続されるとともに、中間タップが直流電源の他端に接続され、中間タップと一方端または他方端の間で交互に電流が流れる１次側コイルと、
１次側コイルに対向配置される２次側コイルであって、交流電源または交流負荷に接続される２次側コイルと、
を有する、
電力変換装置。
【請求項２】
直流電源と、交流電源または交流負荷とが絶縁トランスを介し接続され、直流電源と、交流電源または交流負荷との間で電力を交換する、電力変換装置であって、
交流電源は３相交流電源であり、交流負荷は３相交流負荷であり、絶縁トランスは３つの相に対応する３個の中間タップ付単相トランスであり、
３個の中間タップ付単相トランスの各相トランスが、
直流電源に接続される１次側コイルであって、一方端と他方端がスイッチ回路によって直流電源の一端と交互に切り換え接続されるとともに、中間タップが直流電源の他端に接続され、中間タップと一方端または他方端の間で交互に電流が流れる１次側コイルと、
１次側コイルに対向配置される２次側コイルであって、交流電源または交流負荷に接続される２次側コイルと、
をそれぞれ有し、
各相トランスの２次側コイルの一方側が、それぞれ対応する交流電源または交流負荷の各相に接続され、他方側が中点に接続される、
電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力変換装置であって、
さらに、
２次側コイルと交流負荷との間に両者の接続をオンオフを制御するリレーを有する、電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の電力変換装置であって、
モード選択信号によって直流電源と交流電源の間で電力交換を行う第１モードと、直流電源と交流負荷の間で電力交換を行う第２モードが切り換えられ、
第１モードの場合には、交流電源の電圧位相に基づき、スイッチ回路のオンオフが制御され、第２モードの場合には、交流負荷の回転位相に基づき、スイッチ回路のオンオフが制御される、
電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と、交流電源または交流負荷とが絶縁トランスで接続され、直流電源と、交流電源または交流負荷の間で電力を交換する、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、電池からの直流電力をインバータで交流に変換し、モータを駆動し、充電ステーションではインバータからモータを切り離し、外部電源をからの交流を絶縁トランスを介しインバータに入力し、インバータによって直流に変換して電池を充電するシステムが開示されている。
【０００３】
特許文献１には、電池からの直流電力をインバータで交流に変換し、モータを駆動し、外部電源からの交流を直流に変換して電池を充電するシステムが示されている。なお、外部電源からの交流は、交流→直流→交流→直流と変換した後、インバータに供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開公報ＵＳ２０１４／０３４０００４Ａ１
【特許文献２】特開２０１６−６７１２３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Saeid Haghbin et. al. "An integrated motor drive and battery fast charger station for plug-in Vehicles", 13th Spanish Portuguese Conference on Electrical Engineering (13CHLIE) (2013), Chalmers University of Technology
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１のシステムでは、電池からの直流電力をインバータで交流に変換してモータを駆動するため、モータ駆動電圧が電池電圧以下になる。また、交流電源からの交流電力（例えば、５０Ｈｚ）がトランスに供給されるため、トランスが大きくなる。
【０００７】
また、特許文献１のシステムでも、モータ駆動電圧が電池電圧以下になってしまう。さらに、交流電源からの電力を用いる場合に、変換回数が多く部品点数も多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、直流電源と、交流電源または交流負荷とが絶縁トランスで接続され、直流電源と、交流電源または交流負荷の間で電力を交換する、電力変換装置であって、絶縁トランスは、直流電源に接続される１次側コイルであって、一方端と他方端がスイッチによって直流電源の一端と交互に切り換え接続されるとともに、中間タップが直流電源の他端に接続され、中間タップと一方端または他方端の間で交互に電流が流れる１次側コイルと、１次側コイルに対向配置される２次側コイルであって、交流電源または交流負荷に接続される２次側コイルと、を有する。
【０００９】
また、本発明は、直流電源と、交流電源または交流負荷とが絶縁トランスを介し接続され、直流電源と、交流電源または交流負荷との間で電力を交換する、電力変換装置であって、交流電源は３相交流電源であり、交流負荷は３相交流負荷であり、絶縁トランスは３つの相に対応する３個の中間タップ付単相トランスであり、３個の中間タップ付単相トランスの各相トランスが、直流電源に接続される１次側コイルであって、一方端と他方端がスイッチ回路によって直流電源の一端と交互に切り換え接続されるとともに、中間タップが直流電源の他端に接続され、中間タップと一方端または他方端の間で交互に電流が流れる１次側コイルと、１次側コイルに対向配置される２次側コイルであって、交流電源または交流負荷に接続される２次側コイルと、をそれぞれ有し、各相トランスの２次側コイルの一方側が、それぞれ対応する交流電源または交流負荷の各相に接続され、他方側が中点に接続される。
【００１０】
さらに、２次側コイルと交流負荷との間に両者の接続をオンオフを制御するリレーを有することが好適である。
【００１１】
また、モード選択信号によって直流電源と交流電源の間で電力交換を行う第１モードと、直流電源と交流負荷の間で電力交換を行う第２モードが切り換えられ、第１モードの場合には、交流電源の電圧位相に基づき、スイッチ回路のオンオフが制御され、第２モードの場合には、交流負荷の回転位相に基づき、スイッチ回路のオンオフが制御されることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、比較的簡単な構成で、直流電源と、交流負荷または交流電源との間で電力を交換することができる。また、絶縁トランスを用いるので、系統電源と直流電源とを電気的に絶縁して電力を輸送することができ、絶縁トランスの巻線比を変更することで、直流電源電圧が低くても高い電圧で交流負荷を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る電力変換装置の全体構成を示す図である。
【図２】全体制御ブロックの構成を示す図である。
【図３】モータ制御ブロックの構成を示す図である。
【図４】系統制御ブロックの構成を示す図である。
【図５】１次側の１相分の回路を示す図である。
【図６】力行時、回生／充電時の電流の流れを示す図である。
【図７】各部の波形を示す図である。
【図８】３相電圧を示す図である。
【図９】モータ駆動の動作例を示す図である。
【図１０】電池充電の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は、実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。直流電源としての電池１０の一端（＋端または−端）には、リアクトル１２の一端が接続され、リアクトル１２の他端と電池１０の他端（−端または＋端）の間には、コンデンサ１４が接続されている。リアクトル１２とコンデンサ１４は高周波を除去するフィルタとして機能する。
【００１６】
リアクトル１２の他端は、双方向スイッチ（スイッチ回路）２４を介し絶縁トランス２０の１次側に接続される。絶縁トランス２０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の１次側コイル２２（２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗ）からなっている。リアクトル１２の他端は、６つの双方向スイッチ２４を介して、絶縁トランス２０の３相の１次側コイル２２のそれぞれの両端に接続されている。すなわち、双方向スイッチ２４ＵＰ，２４ＵＮを介して１次側コイル２２Ｕの両端に接続され、双方向スイッチ２４ＶＰ，２４ＶＮを介して１次側コイル２２Ｖの両端に接続され、双方向スイッチ２４ＷＰ，２４ＷＮを介して１次側コイル２２Ｗの両端に接続されている。また、電池１０の他端は、３つの１次側コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの中間タップに接続されている。
【００１７】
従って、双方向スイッチ２４ＵＰ，２４ＵＮを交互にオンすることで、Ｕ相の１次側コイル２２Ｕに一方端から中間タップに至る電流と、他方端から中間タップに至る互いに逆方向の電流とを交互に流すことができる。双方向スイッチ２４ＶＰ，２４ＶＮ、２４ＷＰ，２４ＷＮについても、同様にして制御することで、Ｖ相、Ｗ相の１次側コイル２２Ｖ，２２Ｗに互いの逆方向の電流を交互に流すことができる。
【００１８】
なお、リアクトル１２とコンデンサ１４がフィルタとして作用し、双方向スイッチ２４側から電池１０に交流が印加されるのを防止している。
【００１９】
３相の絶縁トランス２０は、３相の１次側コイル２２に対向して３相の２次側コイル２６（２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗ）を有する。従って、各相の１次側コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗに流れる１次側電流に応じた２次側電流が各相の２次側コイル２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗに流れる。
【００２０】
絶縁トランス２０の３相の２次側コイル２６には、交流負荷としてのモータ（交流モータ）３０の各相がリレー３２を介し、接続されている。すなわち、モータ３０のＵ相に２次側コイル２６Ｕの一端、Ｖ相に２次側コイル２６Ｖの一端、Ｗ相に２次側コイル２６Ｗの一端が接続され、２次側コイル２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗの他端は、モータ３０の中性点Ｎに接続されている。従って、３相の２次側コイル２６からモータ３０の各相に１２０°ずつ位相が異なるモータ電流を供給することで、モータ３０を駆動することができる。
【００２１】
絶縁トランス２０の３相の２次側コイル２６には、交流電源（例えば、３相、２００Ｖ，５０Ｈｚ）として系統電源４０も接続されている。２次側コイル２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗの一端がリアクトル４２（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）、ＥＭＩフィルタ４４を介し、３相の系統電源４０の各相に接続されている。３つのリアクトル４２を配置することにより、系統電源４０がモータ３０と同等の回路となっている。また、ＥＭＩフィルタ４４は電磁ノイズの流出を防止する。すなわち、リアクトル４２と系統電源４０との間にＥＭＩフィルタ４４を配置することで、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference：電磁妨害）対策ができている。
【００２２】
このようなシステムにおいて、双方向スイッチ２４のオンオフを制御することで、絶縁トランス２０の１次側と２次側との電力交換を行える。また、リレー３２をオンすることで、モータ３０を電池１０からの電力で駆動するモータ駆動モードとなり、リレーをオフすることで、交流の系統電源４０からの電力、電池１０を充電する充電モードとなる。ここで、モータ駆動モードでは、交流の系統電源４０を絶縁トランス２０から、切り離すとよい。また、図示の例では、充電モードにおいて、モータ３０のＶ相のみ絶縁トランス２０の２次側と接続されているが、Ｖ相も切り離してよい。
【００２３】
絶縁トランス２０の２次側の各相電流は、３つの電流センサ３４によってそれぞれ検出される。なお、モータ電流の検出は２相でもよい。モータ３０のロータ回転角は回転角センサ３６によって検出される。さらに、交流の系統電源４０の電圧が電圧センサ３８によって検出される。なお、検出されたロータ回転角から回転角速度ωが検出され、系統電源の電圧から系統電源の電圧位相が検出される。
【００２４】
そして、これらの検出値は、制御ブロック５０に供給され、制御ブロック５０は、供給される検出信号に応じて、双方向スイッチ２４のオンオフを制御する。
【００２５】
「制御ブロックの全体構成」
図２には、制御ブロック５０の構成が示されている。ユーザによって入力されるモード選択信号がモータ駆動モードの場合は、リレー３２をオンし、充電モードの場合にリレー３２をオフするリレー信号が出力される。
【００２６】
また、モード選択信号がモータ駆動モードの場合には、モータ制御部５２が選択されその動作が許可され、充電モードの場合に系統制御部５４が選択されその動作が許可される。
【００２７】
モータ駆動モードでは、モータ制御部５２が、回転角速度ω（回転角速度ωから算出された回転位相θ）と、その角速度指令ω＊から電流指令ｉｑ＊および位相指令θ＊を算出する。また、充電モードでは、系統制御部５４が、目標電力Ｐ＊、検出位相θｇから電流指令ｉｄ＊，ｉｑ＊および位相指令θ＊を算出する。
【００２８】
そして、得られた電流指令ｉｄ＊，ｉｑ＊および位相指令θ＊が制御処理部５６に供給され、ここで３相の電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊が算出され、ゲート信号生成部５８に供給される。ゲート信号生成部５８は、６つの双方向スイッチ２４のオンオフのためのゲート信号を生成して出力する。
【００２９】
「モータ制御の構成」
図３に、制御ブロック５０におけるモータ制御ブロックの構成を示す。モータ制御部５２は、速度検出器６０を有し、モータ３０の回転角センサ３６で得たロータ回転角の時間変化から回転角速度ωを検出する。また、角速度ωは積分器６２にロータの回転位相θとして出力される。なお、モータ制御部５２は、モータ３０についての要求トルク指令に基づき、ｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を算出してもよい。
【００３０】
また、角速度ωは、加算器６４で角速度指令ω＊から減算されて誤差信号が得られ、これが速度制御部６６に入力される。速度制御部６６は、誤差信号から、誤差を解消するためのｄｑ軸におけるｑ軸電流指令ｉｑ＊を算出し、これを出力する。
【００３１】
速度制御部６６からのｑ軸電流指令ｉｑ＊、積分器６２からの位相θは、制御処理部５６に供給される。具体的には、積分器６２からの位相θは、ｕｖｗ／ｄｑ変換部６８に供給される。ｕｖｗ／ｄｑ変換部６８には、電流センサ３４によって検出した３相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが供給されており、位相θを考慮して、ｕｖｗ／ｄｑ（３軸／２軸）変換が行われる。これによって、モータ３０のｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑが得られる。この例において、ｄ軸電流指令ｉｄ＊＝０である。
【００３２】
ｄ軸電流ｉｄは加算器７０に供給され、ここでｄ軸電流指令ｉｄ＊との誤差が算出され、誤差が制御器７２に供給される。制御器７６は供給される誤差からｄ軸電圧指令ｖｄ＊を算出して出力する。
【００３３】
ｑ軸電流ｉｑは、加算器７４に供給され、ｑ軸電流指令ｉｑ＊との誤差が算出され、算出された誤差が制御器７６に供給される。制御器７６は供給される誤差からｄ軸電圧指令ｖｑ＊を算出して出力する。
【００３４】
制御器７２，７６からのｄ軸電圧指令ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令ｖｑ＊は、ｄｑ／ｕｖｗ変換部７８に入力され、２軸／３軸変換により３相の電圧指令ｕ＊，ｖ＊，ｗ＊として出力される。
【００３５】
なお、このような３相の電圧指令ｕ＊，ｖ＊，ｗ＊の算出は、通常のモータのベクトル制御と異なるものではない。
【００３６】
制御処理部５６からの３相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、ゲート信号生成部５８に入力される。ゲート信号生成部５８は、３つの比較器８０（８０Ｕ，８０Ｖ，８０Ｗ）を有している。これら比較器８０には、三角波のキャリアが入力されており、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊がそれぞれキャリアと比較され、ＰＷＭ制御信号が出力される。そして、比較器８０Ｕ，８０Ｖ，８０Ｗからの出力と、これらの反転信号が６つの双方向スイッチ２４ＵＰ，２４ＵＮ，２４ＶＰ，２４ＶＮ，２４ＷＰ，２４ＷＮのスイッチングのためのＰＷＭ信号ＳＵＰ，ＳＵＮ，ＳＶＰ，ＳＶＮ，ＳＷＰ，ＳＷＮとして出力される。
【００３７】
「系統制御の構成」
図４に、制御ブロック５０における系統制御ブロックの構成を示す。ここで、系統電源４０からの電力により電池１０を充電するのは、モータ３０の回生電力により電池１０を充電するのと基本的に同じであり、回生の場合と同様の制御を行う。なお、系統電源の周波数（例えば、５０Ｈｚ）、電圧（例えば、２００Ｖ）は一定であり、モータ３０の電気周波数が５０Ｈｚ、電圧が２００Ｖである場合に対応する。
【００３８】
系統制御部５４は、電力制御部９０、位相検出器９２を有している。ユーザの入力または予め設定された目標電力Ｐ＊が電力制御部９０に入力される。電力制御部９０は、系統電源の２００Ｖの３相交流（周波数５０Ｈｚ）から、充電電力として目標電力Ｐ＊を得るためのｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を算出する。
【００３９】
また、位相検出器９２は、電圧センサ３８で得た電圧信号から、系統電力の位相（電圧位相）θｇを検出する。３相の位相は互いに１２０°異なるので、１相の位相検出で構わない。
【００４０】
系統制御部５４からのｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｑ軸電流指令ｉｑ＊、位相θは、制御処理部５６に供給される。
【００４１】
制御処理部５６は、上述したモータ制御ブロックと同一であり、入力されたｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｑ軸電流指令ｉｑ＊、位相θから３相の電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を算出し、ゲート信号生成部５８に供給する。そして、ゲート信号生成部５８がモータ制御ブロックと同様にして双方向スイッチ２４のゲート信号を生成し、そのスイッチングを制御する。
【００４２】
「制御動作」
図５に１相分の回路図（Ｕ相）を示す。この例では、双方向スイッチ２４を２つのスイッチング素子（トランジスタとダイオードの並列接続）で構成している。すなわち、スイッチング素子は、Ｎチャネルトランジスタに対しそのソースからドレインに向けて電流を流すダイオードを接続して構成されている。そして、２つのスイッチング素子のドレイン同士を接続して、１つの双方向スイッチ２４を形成している。
【００４３】
図示の例では、双方向スイッチ２４ＵＰがスイッチング素子ＳＵＰ１，ＳＵＰ２で構成され、双方向スイッチ２４ＵＮがスイッチング素子ＳＵＮ１，ＳＵＮ２で構成されている。なお、双方向スイッチ２４については、特許文献２に記載されているように各種の構成のものを採用することができる。
【００４４】
図６には、１相分の電流の流れ方について示してある。モータ３０に駆動電流を流す力行時は、図６（ａ）に示すようにスイッチング素子ＳＵＰ２をオンすることで、１次側コイル２２Ｕに図における上から下に向けて電流が流れる。また、図６（ｂ）に示すようにスイッチング素子ＳＵＮ２をオンすることで、１次側コイル２２Ｕに図における下から上に向けて電流が流れる。従って、２次側コイル２６Ｕには交番電流が流れるが、スイッチング素子ＳＵＰ２と、スイッチング素子ＳＵＮ２のオン時間の比（デューティー比）を制御することで、２次側コイル２６Ｕに接続されるモータコイルに所望の相電流を流すことができる。
【００４５】
モータ３０からの回生電力または系統電源４０からの電力で電池１０を充電する充電時は、図６（ｃ）に示すようにスイッチング素子ＳＵＰ１をオンすることで、１次側コイル２２Ｕに図における下から上に向けて電流が流れる。また、図６（ｄ）に示すようにスイッチング素子ＳＵＮ１をオンすることで、１次側コイル２２Ｕに図における上から下に向けて電流が流れる。従って、スイッチング素子ＳＵＰ２と、スイッチング素子ＳＵＮ２のオン時間の比（デューティー比）を制御することで、２次側コイル２６Ｕに接続されるモータコイルまたは系統電源側からの相電流に応じて電池１０の充電電流を得ることができる。
【００４６】
「ＰＷＭ制御」
図７には、ゲート信号生成部５８の各部の信号波形について示してある。Ｕ相の電圧指令Ｖｕ＊とキャリアが比較され、電圧指令Ｖｕ＊の方が大きい時間は、ＳＵＰが高レベルになる。また電圧指令Ｖｕ＊の方が小さい時間は、ＳＵＮが高レベルになる。このような信号によって、図６（ａ）と図６（ｂ）の状態が交互に生起される。これによって、２次側コイル２６Ｕのモータ３０のＵ相印加電圧は、＋−を繰り返す電圧となり、モータ３０のＵ相電流が所定の相電流（ｉｕ）が得られる。
【００４７】
なお、充電モードも同様のベクトル制御（電流指令ｉｄ＊，ｉｑ＊）で、２次側の各相電流から充電電流を得ることができる。
【００４８】
図８には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相における、比較および各相電圧を示している。このように、互いに１２０°異なる、３相のＰＷＭ信号が得られ、これによって３相の交流電流が得られる。
【００４９】
「動作例」
図９には、モータ駆動の動作例を示してある。回転数０ｒｐｍの状態で、出力トルクを上昇することで、回転数が上昇する。トルクを０にすることで回転数は一定になる。トルクを負にすることで、回転数が減少し、トルクを０にすることで回転数が一定になる。
【００５０】
このような場合に、電力は、回転数が上昇しながらトルクを一定とすることで徐々に上昇する。トルクを０とすることで電力も０になる。トルクを負とすることで、電力も負となり回生電力が得られる。回生電力は、回転数が小さくなるに従って小さくなる。そして、トルクを０にすることで電力も０になる。
【００５１】
モータ電圧は、交流電圧として、回転数と同様の傾向になる。モータ電流は、トルクと同様の傾向になる。
【００５２】
このように、モータ３０の出力要求、充電要求に応じて、トルク指令を決定し、対応した電流指令ｉｄ＊，ｉｑ＊を設定することで、要求に応じたモータ出力、回生を行うことができる。
【００５３】
図１０に、系統電源４０からの電力による電池１０の充電動作について示す。系統電圧は、系統電源４０の状態であり、一定電圧で、互いに１２０°位相の異なる３相電圧が定常的に出力されており、これは変化しない。
【００５４】
双方向スイッチ２４のスイッチングにより、所望の系統電流が流れ、これによって系統電力が出力され、対応する電池電力が発生する。そして、対応する充電電流が流れる。目標電力Ｐ＊を得たい充電電流に応じた電池電力に設定することで、所望の充電が行える。
【００５５】
「実施形態の効果」
このように、双方向スイッチ２４の制御によって、絶縁トランスを利用して双方向のエネルギー移動（電力変換）を制御することができる。特に、本実施形態では、絶縁トランスは、充電時において、電池側と系統側を電気的に絶縁する機能を有する。
【００５６】
また、モータ駆動時にトランスの巻線電圧比（電力変換比）を利用することで、モータ電圧により低い電池電圧を利用することが可能となる。すなわち、絶縁トランスの巻線比が１の場合、モータ印加電圧Ｖｕと電池電圧Ｖｂａｔの関係は、Ｖｕ＝０．５・Ｖｂａｔ・ｍｓｉｎωｔであるが、絶縁トランスの巻線比をＮとすれば、Ｖｕ＝０．５・Ｖｂａｔ・Ｎ・ｍｓｉｎωｔとなり、モータ印加電圧をＮ倍にできる。トランスの電圧比＝１：２にすると、２００Ｖのモータ印加電圧を得るためには、２００＝２００ｘ２／２になるので、電池電圧Ｖｂａｔ＝２００Ｖになる。
【００５７】
このように、絶縁トランスには充電時は絶縁機能を果たし、モータ駆動時には電池電圧の昇圧機能を果たす。本実施形態の電力変換器は、比較的簡単な構成であり、少ない部品点数で電力変換が行える。さらに、ＥＭＩによるノイズ対策も可能である。
【００５８】
本実施形態では、ＤＣ／ＡＣの双方向の電力変換をそれぞれ１回の電力変換で行うことができ、電力変換効率を向上することができる。
【００５９】
電池を搭載するＰＨＶ車（商用電源から充電可能のハイブリッド車）／ＥＶ車（電気自動車）に本実施形態の電源変換回路に用いることで、直流電源から交流負荷（例：電気モータ）を駆動する。また、双方向制御で交流電源（例えば、３相系統電源）から電池を充電することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  電池、１２  リアクトル、１４  コンデンサ、２０  絶縁トランス、２２  １次側コイル、２４  双方向スイッチ、２６  ２次側コイル、３０  モータ、３２  リレー、３４  電流センサ、３６  回転角センサ、３８  電圧センサ、４０  系統電源、４２  リアクトル、４４  ＥＭＩフィルタ、５０  制御ブロック、５２  モータ制御部、５４  系統制御部、５６  制御処理部、５８  ゲート信号生成部。
【図１】
2019022400.tif 000003
【図２】
2019022400.tif 000004
【図３】
2019022400.tif 000005
【図４】
2019022400.tif 000006
【図５】
2019022400.tif 000007
【図６】
2019022400.tif 000008
【図７】
2019022400.tif 000009
【図８】
2019022400.tif 000010
【図９】
2019022400.tif 000011
【図１０】
2019022400.tif 000012