(57)【要約】      （修正有）【課題】よりいっそう良好な力率改善効果が得られる電力変換装置を提供する。【解決手段】本発明の電力変換装置１０は、整流回路１３と、交流側回路１４と、直流側回路１５と、制御部１６と、直流電流検出部６３と、を備えている。直流電流検出部６３は、直流側回路１５を通流する直流電流に対応する出力を生じるように、当該直流側回路１５に設けられている。制御部１６は、交流側回路１４を通流する交流電流を、直流電流検出部６３の出力に基づいて推定する。また、この制御部１６は、推定した交流電流に基づいて、スイッチング素子４７のオンオフ動作を制御する。【選択図】図１
2015012640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧と直流電圧との間の変換を行うように、交流電圧入出力部（１１）と直流電圧入出力部（１２）との間に設けられた、整流回路（１３）と、
交流電流が通流する電気回路であって、前記交流電圧入出力部と前記整流回路との間に設けられた、交流側回路（１４）と、
直流電流が通流する電気回路であって、前記直流電圧入出力部と前記整流回路との間に設けられた、直流側回路（１５）と、
オンされることで一対の電力ライン間の短絡を行うように前記交流側回路又は前記直流側回路に設けられたスイッチング素子（４７；４９ａ，４９ｂ；５８）のオンオフ動作を制御することで、力率改善動作を行うように設けられた、制御部（１６）と、
を備えた、電力変換装置（１０）であって、
前記制御部は、
前記直流側回路を通流する直流電流に対応する出力を生じるように、当該直流側回路に設けられた、直流電流検出部（６３）を備え、
前記交流側回路を通流する交流電流を前記直流電流検出部の出力に基づいて推定するとともに、推定した交流電流に基づいて前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御するように構成されたことを特徴とする、電力変換装置。
【請求項２】
前記交流側回路は、
前記交流電圧入出力部における一方の入出力端子（ＴＡ１）に接続された電力ラインである、第一交流電力ライン（４１）と、
前記交流電圧入出力部における他方の入出力端子（ＴＡ２）に接続された電力ラインである、第二交流電力ライン（４２）と、
前記第一交流電力ラインに設けられたリアクトルである、第一リアクトル（４４）と、
前記第二交流電力ラインに設けられたリアクトルである、第二リアクトル（４５）と、
前記第一リアクトルと前記整流回路との間の電力ラインと、前記第二リアクトルと前記整流回路との間の電力ラインと、を短絡するように設けられた電力ラインである、交流側短絡ライン（４６）と、
を備え、
前記整流回路は、前記直流側回路に設けられた平滑コンデンサ（５４）と並列に接続された、全波整流回路であって、
前記スイッチング素子は、前記短絡ラインに設けられた双方向スイッチング素子（４７）であ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】
前記交流側回路は、
前記交流電圧入出力部における一方の入出力端子（ＴＡ１）に接続された電力ラインである、第一交流電力ライン（４１）と、
前記交流電圧入出力部における他方の入出力端子（ＴＡ２）に接続された電力ラインである、第二交流電力ライン（４２）と、
前記第一交流電力ラインに設けられたリアクトルである、第一リアクトル（４４）と、
前記第二交流電力ラインに設けられたリアクトルである、第二リアクトル（４５）と、
を備え、
前記直流側回路は、
前記直流電圧入出力部における一方の入出力端子（ＴＤ１）に接続された電力ラインである、第一直流電力ライン（５１）と、
前記直流電圧入出力部における他方の入出力端子（ＴＤ２）に接続された電力ラインである、第二直流電力ライン（５２）と、
前記第一直流電力ラインと前記第二直流電力ラインとを短絡するように設けられた電力ラインである、直流側短絡ライン（５３）と、
前記短絡ラインに設けられた、平滑コンデンサ（５４）と、
を備え、
前記整流回路は、
前記第一リアクトルと前記第一直流電力ラインとを接続する電力ラインに設けられた整流素子である、第一整流素子（１３ａ）と、
前記第二リアクトルと前記第一直流電力ラインとを接続する電力ラインに設けられた整流素子である、第二整流素子（１３ｂ）と、
を備え、
前記スイッチング素子としての第一スイッチング素子（４９ａ）が、前記第一リアクトルと前記第一整流素子との接続部と前記第二直流電力ラインとの間に設けられ、
前記スイッチング素子としての第二スイッチング素子（４９ｂ）が、前記第二リアクトルと前記第二整流素子との接続部と前記第二直流電力ラインとの間に設けられた
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】
前記交流側回路は、
前記交流電圧入出力部における一方の入出力端子（ＴＡ１）に接続された電力ラインである、第一交流電力ライン（４１）と、
前記交流電圧入出力部における他方の入出力端子（ＴＡ２）に接続された電力ラインである、第二交流電力ライン（４２）と、
前記第一交流電力ラインに設けられたリアクトルである、第一リアクトル（４４）と、
前記第二交流電力ラインに設けられたリアクトルである、第二リアクトル（４５）と、
前記第一リアクトルと前記整流回路との間の電力ラインと、前記第二リアクトルと前記整流回路との間の電力ラインと、を短絡するように設けられた電力ラインである、交流側短絡ライン（４６）と、
を備え、
前記整流回路は、互いにブリッジ接続された複数の半導体スイッチング素子からなり、前記直流側回路に設けられた平滑コンデンサ（５４）と並列に接続された、インバータ回路であって、
前記スイッチング素子は、前記短絡ラインに設けられた双方向スイッチング素子（４７）であ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５】
前記スイッチング素子は、部分スイッチングモードとは異なるフルスイッチングモードにて駆動されることを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、いわゆる力率改善機能を有するものが、広く知られている。例えば、特開２００６−３０４５８６号公報に開示された装置は、交流電源を整流する整流手段と、この整流手段の出力を平滑化するコンデンサと、交流電源又は整流手段からリアクトルを介して流れる短絡電流を制御するスイッチ手段と、スイッチ手段の動作パルスを制御する制御手段と、を備えている。
【０００３】
また、特開２００６−３０４５８６号公報に開示された装置には、交流電源から流れる入力電流を検出する入力電流検出器が設けられている。そして、制御手段は、検出した入力電流に基づいて、スイッチ手段を動作させるための駆動信号を生成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０４５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の装置のように、交流側に電流検出手段を設けた場合、当該手段を設けたことに起因するノイズ発生及びこれによる力率改善精度の低下、等の問題が生じる。本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、低ノイズで且つ良好な力率改善効果が得られる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電力変換装置は、整流回路と、交流側回路と、直流側回路と、制御部と、を備えている。前記整流回路は、交流電圧と直流電圧との間の変換を行うように、交流電圧入出力部と直流電圧入出力部との間に設けられている。前記交流側回路は、交流電流が通流する電気回路であって、前記交流電圧入出力部と前記整流回路との間に設けられている。前記直流側回路は、直流電流が通流する電気回路であって、前記直流電圧入出力部と前記整流回路との間に設けられている。
【０００７】
前記交流側回路又は前記直流側回路には、スイッチング素子が設けられている。このスイッチング素子は、オンされることで、前記交流側回路又は前記直流側回路における一対の電力ライン間の短絡を行うようになっている。前記制御部は、前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御することで、力率改善動作を行うように設けられている。
【０００８】
本発明の特徴は、前記電力変換装置が、さらに以下のように構成されたことにある：前記制御部は、直流電流検出部を備えている。この直流電流検出部は、前記直流側回路を通流する直流電流に対応する出力を生じるように、当該直流側回路に設けられている。そして、前記制御部は、前記交流側回路を通流する交流電流を前記直流電流検出部の出力に基づいて推定するとともに、推定した交流電流に基づいて前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御するように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
かかる構成を備えた本発明の電力変換装置においては、前記直流電流検出部は、前記直流側回路を通流する直流電流に対応する出力を生じる。また、前記制御部は、前記直流電流検出部の出力に基づいて、前記交流側回路を通流する交流電流を推定する。そして、前記制御部は、推定した交流電流に基づいて、前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する。
【００１０】
このように、本発明の電力変換装置においては、前記交流側回路には、電流検出手段が設けられていない。このため、かかる手段を前記交流側回路に設けたことに起因するノイズ発生及びこれによる力率改善精度の低下、等の問題の発生が、良好に抑制される。したがって、本発明によれば、低ノイズで且つ良好な力率改善効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す図。
【図２】図１に示されている電力変換装置の一変形例の概略構成を示す図。
【図３】図１に示されている電力変換装置の他の一変形例の概略構成を示す図。
【図４】図１に示されている電力変換装置のさらに他の一変形例の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、変形例は、当該実施形態の説明中に挿入されると首尾一貫した一実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
【００１３】
＜構成＞
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１０は、交流電圧から直流電圧への電力変換を実行可能に構成されている。具体的には、電力変換装置１０は、交流電源１１と、直流負荷１２と、整流回路１３と、交流側回路１４と、直流側回路１５と、制御部１６と、を備えている。
【００１４】
本発明の「交流電圧入出力部」に相当する交流電源１１（本実施形態においては交流電圧出力部としてのみ機能する）は、いわゆる商用電源であって、所定波形の交流電圧を出力可能に設けられている。また、本発明の「直流電圧入出力部」に相当する直流負荷１２（本実施形態においては直流電圧入力部として機能する）は、ＤＣ−ＤＣコンバータと、二次電池及び／又はいわゆるモータジェネレータと、を備えていて、直流電力を入出力可能に設けられている。すなわち、本実施形態の電力変換装置１０は、交流電源１１から出力された交流電力を直流電力に変換して直流負荷１２に供給するように構成されている。
【００１５】
整流回路１３は、交流電圧と直流電圧との間の変換を行うように、交流電源１１と直流負荷１２との間に設けられている。本実施形態においては、整流回路１３は、周知の全波整流回路であって、互いにブリッジ型に接続された複数の整流素子を備えている。
【００１６】
交流側回路１４は、交流電流が通流する電気回路であって、交流電源１１と整流回路１３との間に設けられている。具体的には、本実施形態においては、交流側回路１４は、第一交流電力ライン４１と、第二交流電力ライン４２と、フィルタ４３と、第一リアクトル４４と、第二リアクトル４５と、交流側短絡ライン４６と、双方向スイッチング素子４７と、を備えている。
【００１７】
第一交流電力ライン４１は、その一端が交流電源１１における一方の入出力端子ＴＡ１に接続された電力ライン（電力配線）であって、その他端は整流回路１３に接続されている。同様に、第二交流電力ライン４２は、その一端が交流電源１１における他方の入出力端子ＴＡ２に接続された電力ラインであって、その他端は整流回路１３に接続されている。ノイズ除去のための周知のフィルタ４３は、第一交流電力ライン４１及び第二交流電力ライン４２における、最も交流電源１１寄りの位置に介装されていて、交流電源１１と並列に接続されている。
【００１８】
第一交流電力ライン４１における、フィルタ４３と整流回路１３との間には、第一リアクトル４４が介装されている。同様に、第二交流電力ライン４２における、フィルタ４３と整流回路１３との間には、第二リアクトル４５が介装されている。すなわち、第一リアクトル４４及び第二リアクトル４５は、フィルタ４３と交流側短絡ライン４６との間に設けられている。本実施形態においては、第一リアクトル４４と第二リアクトル４５として、同一型番（すなわち同一特性）のリアクトルが用いられている。
【００１９】
交流側短絡ライン４６は、第一交流電力ライン４１における第一リアクトル４４と整流回路１３との間の位置と、第二交流電力ライン４２における第二リアクトル４５と整流回路１３との間の位置と、を短絡するように設けられた電力ラインである。本実施形態においては、この交流側短絡ライン４６には、双方向スイッチング素子４７が介装されている。この双方向スイッチング素子４７は、逆並列に接続された一対の半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ等）であって、オンされることで第一交流電力ライン４１と第二交流電力ライン４２との間の短絡を行うように設けられている。
【００２０】
直流側回路１５は、直流電流が通流する電気回路であって、直流負荷１２と整流回路１３との間に設けられている。具体的には、本実施形態においては、直流側回路１５は、第一直流電力ライン５１と、第二直流電力ライン５２と、直流側短絡ライン５３と、平滑コンデンサ５４と、を備えている。
【００２１】
第一直流電力ライン５１は、その一端が直流負荷１２における一方の入出力端子ＴＤ１に接続された電力ラインであって、その他端は整流回路１３に接続されている。同様に、第二直流電力ライン５２は、その一端が直流負荷１２における他方の入出力端子ＴＤ２に接続された電力ラインであって、その他端は整流回路１３に接続されている。
【００２２】
直流側短絡ライン５３は、第一直流電力ライン５１と第二直流電力ライン５２とを短絡するように設けられている。この直流側短絡ライン５３には、平滑コンデンサ５４が介装されている。すなわち、平滑コンデンサ５４は、整流回路１３と並列に接続されている。
【００２３】
制御部１６は、双方向スイッチング素子４７のオンオフ動作を制御することで、力率改善動作を行うように設けられている。具体的には、本実施形態においては、制御部１６は、交流電圧検出部６１と、直流電圧検出部６２と、直流電流検出部６３と、制御回路６４と、を備えている。
【００２４】
交流電圧検出部６１は、直流負荷１２の入出力電圧に対応する出力を生じるように、交流側回路１４に設けられている。直流電圧検出部６２は、直流負荷１２の入出力電圧（すなわち平滑コンデンサ５４の端子間電圧）に対応する出力を生じるように、直流側回路１５に設けられている。直流電流検出部６３は、直流負荷１２の入出力電流（すなわち直流側回路１５を通流する直流電流）に対応する出力を生じるように、第二直流電力ライン５２における平滑コンデンサ５４よりも直流負荷１２側の位置に介装されている。
【００２５】
制御回路６４は、双方向スイッチング素子４７のオンオフ動作を制御するためのゲート信号を、交流電圧検出部６１、直流電圧検出部６２、及び直流電流検出部６３の出力に基づいて生成するように設けられている。すなわち、本実施形態においては、制御回路６４は、交流側回路１４を通流する交流電流を、直接検出するのではなく直流電流検出部６３の出力に基づいて推定するとともに、推定した交流電流に基づいて双方向スイッチング素子４７のオンオフ動作を制御するように構成されている。具体的には、制御回路６４は、交流電流推定部６４ａと、電流制御値生成部６４ｂと、駆動信号生成部６４ｃと、を備えている。
【００２６】
交流電流推定部６４ａは、交流側回路１４を通流する交流電流を、交流電圧検出部６１、直流電圧検出部６２、及び直流電流検出部６３の出力に基づいて推定するように設けられている（推定の詳細については後述する）。電流制御値生成部６４ｂは、交流電圧検出部６１、直流電圧検出部６２、及び交流電流推定部６４ａの出力に基づいて、交流電源１１における入出力電流を所定電流値に制御するための制御値（ＰＷＭ制御におけるフィードバック制御値）を生成するように設けられている。駆動信号生成部６４ｃは、電流制御値生成部６４ｂの出力に基づいて、上述のゲート信号を生成するように設けられている。
【００２７】
本実施形態においては、制御回路６４（駆動信号生成部６４ｃ）は、力率改善動作をいわゆる「フルスイッチングモード」にて実行すべく、双方向スイッチング素子４７のオンオフ動作を制御するようになっている。「フルスイッチングモード」は、周知の「部分スイッチングモード」とは異なるモードである。
【００２８】
ここで、「部分スイッチングモード」とは、交流電圧の半周期中に、双方向スイッチング素子４７のオン動作を禁止する特定の期間（パッシブ動作期間）を設ける動作モードをいう。具体的には、「部分スイッチングモード」においては、交流電圧の半周期のうちの略半分程度しか、双方向スイッチング素子４７がオンされない。これに対し、「フルスイッチングモード」とは、上述のようなパッシブ動作期間を設けない動作モードをいう。すなわち、「フルスイッチングモード」においては、駆動信号生成部６４ｃから、交流電圧の半周期中に常時ＰＷＭ（例えば２０〜２５ｋＨｚ程度）によるオンパルスが出力される。
【００２９】
＜動作＞
以下、本実施形態の構成における動作及び作用・効果について説明する。ここで、交流電源１１により出力される交流電圧を、以下「入力電圧」と称する。また、交流電源１１による正弦波状の交流電圧の出力によって交流側回路１４を通流する交流電流を、以下「入力電流」と称する。また、平滑コンデンサ５４の端子間電圧を、以下「出力電圧」と称する。また、直流側回路１５を通流する直流電流を、以下「負荷電流」と称する。
【００３０】
制御回路６４における駆動信号生成部６４ｃは、入力電圧における一周期中にて連続的なＰＷＭ信号を、ゲート信号として生成し、双方向スイッチング素子４７に出力する。かかるゲート信号に基づく双方向スイッチング素子４７のオンオフ動作により、第一交流電力ライン４１と第二交流電力ライン４２との間が断続的に短絡される。これにより、力率改善動作が行われる。
【００３１】
ここで、本実施形態の構成においては、図１に示されているように、第一交流電力ライン４１に第一リアクトル４４が設けられているとともに、第二交流電力ライン４２に、第一リアクトル４４と同一の型番の第二リアクトル４５が設けられている。さらに、交流側短絡ライン４６には、双方向スイッチング素子４７が設けられている。
【００３２】
すなわち、交流側回路１４においては、第一交流電力ライン４１側と、第二交流電力ライン４２側とが、完全に対称形となっている。このため、交流の入力電圧における一方の半周期と他方の半周期とで、力率改善動作が同様に行われる。
【００３３】
具体的には、本実施形態においては、以下のようにして、入力電流が推定される。
【００３４】
損失を無視すると、入出力電力の関係は、以下の式で表される。なお、以下の式において、Ｖinは入力電圧、Ｉinは入力電流、Ｖdcは出力電圧、Ｉｏは負荷電流（出力電流）、Ｐinは入力電力、Ｐｏは負荷電力（出力電力）、Ｐｃは平滑コンデンサ５４の充放電電力、Ｃは平滑コンデンサ５４の静電容量、ｔは時間である。
Ｐin＝Ｐｏ＋Ｐｃ
Ｐin＝Ｖin・Ｉin
Ｐｏ＝Ｖdc・Ｉｏ
Ｐｃ＝Ｖdc・Ｃ・（ｄＶdc／ｄｔ）
【００３５】
このため、入力電流Ｉinは、以下の式で表される。
Ｉin＝（Ｖdc／Ｖin）・｛Ｉｏ＋Ｃ・（ｄＶdc／ｄｔ）｝
【００３６】
よって、上記の式と、交流電圧検出部６１の出力（Ｖin）、直流電圧検出部６２の出力（Ｖdc）、及び直流電流検出部６３の出力（Ｉｏ）と、によって、入力電流Ｉinが推定される。このようにして推定された入力電流Ｉinを用いて、上述のゲート信号が生成される。
【００３７】
なお、出力電圧Ｖdcの微分値ｄＶdc／ｄｔは、例えば、ゲート信号中の或る１つのパルスにおける立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとの間の電圧値の差分と、両タイミングの時間間隔と、に基づいて取得される。すなわち、例えば、今回のパルスの立ち上がり及び立ち下がりの際に取得された微分値ｄＶdc／ｄｔに基づいて推定された入力電流Ｉinを用いて、次回のパルスの立ち上がり及び立ち下がりタイミングが設定される。
【００３８】
ここで、本実施形態においては、交流側回路１４には、入力電流Ｉinの検出のための回路部分が設けられていない。このため、第一交流電力ライン４１側と、第二交流電力ライン４２側とで、インピーダンスのアンバランスが生じない。また、入力電流Ｉinの取得結果に対する、フィルタ４３の影響が、可及的に抑制される。また、この動作例においては、入力電流Ｉinは例えば−２５〜＋２５Ａ程度であるのに対し、出力電流すなわち負荷電流Ｉｏは例えば０〜１０Ａ程度となる。このため、入力電流Ｉinの検出よりも、負荷電流Ｉｏの検出の方が、分解能が高くなる。したがって、本実施形態においては、入力電流Ｉinが良好な精度で取得（推定）される。
【００３９】
このように、本実施形態においては、第一交流電力ライン４１側と第二交流電力ライン４２側とのインピーダンスのアンバランスに起因するコモンノイズの発生が、良好に抑制される。また、入力電流Ｉinの取得値の精度が良好となる。したがって、本実施形態によれば、低ノイズで且つ良好な力率改善効果が得られる。
【００４０】
＜変形例＞
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、上述の実施形態の一部、及び、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
【００４１】
本発明は、上述した具体的な装置構成及び動作態様に限定されない。例えば、直流電流検出部６３の位置は、図１に示されているような、第二直流電力ライン５２における、平滑コンデンサ５４よりも直流負荷１２側の位置に限定されない。すなわち、直流電流検出部６３は、第一直流電力ライン５１又は第二直流電力ライン５２における任意の位置に設けられ得る。
【００４２】
本発明は、上述の実施形態のような、交流電圧を全波整流前に昇圧する構成（これは「交流ダイレクト昇圧型」と称され得る）に限定されない。具体的には、例えば、図２に示されているような、いわゆる「ブリッジレスブースト型」の電力変換装置１０に対しても、本発明は好適に適用され得る。
【００４３】
以下、図２を参照しつつ、本変形例の電力変換装置１０の構成について、上述の実施形態における構成と相違する部分を中心に説明する。
【００４４】
本変形例においては、整流回路１３は、第一整流素子１３ａと、第二整流素子１３ｂと、を備えている。第一整流素子１３ａは、第一短絡ライン４８ａに介装されている。第一短絡ライン４８ａは、第一直流電力ライン５１と第二直流電力ライン５２とを短絡するように設けられていて、その中間位置が第一リアクトル４４に接続されている。同様に、第二整流素子１３ｂは、第二短絡ライン４８ｂに介装されている。第二短絡ライン４８ｂは、第一直流電力ライン５１と第二直流電力ライン５２とを短絡するように、第一短絡ライン４８ａと並列に設けられていて、その中間位置が第二リアクトル４５に接続されている。
【００４５】
第一整流素子１３ａ及び第二整流素子１３ｂは、そのカソードが第一直流電力ライン５１に接続されている。第一整流素子１３ａのアノードは、第一リアクトル４４に接続されている。第二整流素子１３ｂのアノードは、第二リアクトル４５に接続されている。
【００４６】
第一短絡ライン４８ａにおける第二直流電力ライン５２側には、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子からなる第一スイッチング素子４９ａが介装されている。すなわち、本発明の「スイッチング素子」としての第一スイッチング素子４９ａは、第一リアクトル４４と第一整流素子１３ａとの接続部と、第二直流電力ライン５２と、の間に設けられている。同様に、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子からなる第二スイッチング素子４９ｂは、第二リアクトル４５と第二整流素子１３ｂとの接続部と、第二直流電力ライン５２と、の間に設けられている。
【００４７】
また、本発明は、図３に示されているような、いわゆる「昇圧チョッパ型」の構成に対しても、好適に適用され得る。以下、図３を参照しつつ、本変形例の電力変換装置１０の構成について、上述の実施形態における構成と相違する部分を中心に説明する。
【００４８】
本変形例においては、整流回路１３は、上述の実施形態と同様に、周知の全波整流回路として構成されている。一方、本変形例においては、交流側回路１４には、リアクトルは設けられていない。これに対し、直流側回路１５には、上述の第一直流電力ライン５１、第二直流電力ライン５２、直流側短絡ライン５３、及び平滑コンデンサ５４に加えて、昇圧リアクトル５５と、逆流防止ダイオード５６と、昇圧用短絡ライン５７と、スイッチング素子５８と、が設けられている。
【００４９】
昇圧リアクトル５５は、第一直流電力ライン５１における、最も整流回路１３側（すなわち逆流防止ダイオード５６及び昇圧用短絡ライン５７よりも整流回路１３側）に介装されている。逆流防止ダイオード５６は、そのアノードが昇圧リアクトル５５に接続される一方、カソードが平滑コンデンサ５４に接続されている。すなわち、昇圧リアクトル５５と、逆流防止ダイオード５６と、平滑コンデンサ５４とは、この順に直列接続されている。
【００５０】
昇圧用短絡ライン５７は、第一直流電力ライン５１における昇圧リアクトル５５と逆流防止ダイオード５６との間の位置と、第二直流電力ライン５２における整流回路１３と平滑コンデンサ５４との間の位置と、を短絡するように設けられている。この昇圧用短絡ライン５７には、ＩＧＢＴ等からなるスイッチング素子５８が介装されている。
【００５１】
本発明は、上述の実施形態のように、交流から直流への一方向の電力変換のみが可能な構成に限定されない。すなわち、本発明は、例えば、直流から交流及び直流から交流の双方向の電力変換が可能な構成に対しても、良好に適用され得る。図４は、かかる変形例に対応したものである。すなわち、図４においては、電力変換装置１０は、交流電源１１から出力された交流電力を直流電力に変換して直流負荷１２に供給するとともに、直流負荷１２から出力された直流電力を交流電力に変換して交流電源１１側に供給するように構成されている。
【００５２】
具体的には、本変形例においては、整流回路１３は、ブリッジ接続（より詳細にはフルブリッジ接続）された複数の整流用スイッチング素子１３１〜１３４により構成されている。これらの整流用スイッチング素子１３１〜１３４における制御端子（ゲート端子）は、制御回路６４における図示しない他の信号生成部に接続されている。
【００５３】
整流用スイッチング素子１３１及び整流用スイッチング素子１３２は、第一直流電力ライン５１と第二直流電力ライン５２との間にて、この順に直列接続されている。整流用スイッチング素子１３１と整流用スイッチング素子１３２との接続部は、第一交流電力ライン４１に接続されている。同様に、整流用スイッチング素子１３３及び整流用スイッチング素子１３４は、第一直流電力ライン５１と第二直流電力ライン５２との間にて、この順に直列接続されている。整流用スイッチング素子１３３と整流用スイッチング素子１３４との直列接続体は、整流用スイッチング素子１３１と整流用スイッチング素子１３２との直列接続体と、直流側短絡ライン５３（平滑コンデンサ５４）と、の間に設けられている。整流用スイッチング素子１３３と整流用スイッチング素子１３４との接続部は、第二交流電力ライン４２に接続されている。
【００５４】
かかる変形例において、電力変換装置１０は、直流電圧から交流電圧への変換が可能である。この場合、交流電源１１は商用電源（系統電源）であり、直流負荷１２は車載バッテリであり、電力変換装置１０における回路構成の主要部は電動車両側に設けられる。かかる構成においては、直流負荷１２から直流電力を出力して交流電源１１側に交流電力を供給する、いわゆる「Ｖ２Ｈ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｈｏｍｅ）」あるいは「Ｖ２Ｇ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｇｒｉｄ）」が行われる場合がある。
【００５５】
この場合にも、交流電圧検出部６１、直流電圧検出部６２、及び直流電流検出部６３の出力に基づいて、交流電流推定部６４ａにより、交流側回路１４を通流する交流電流が推定される。そして、かかる交流電流の推定値と、交流電圧検出部６１及び直流電圧検出部６２の出力と、に基づいて、整流用スイッチング素子１３１〜１３４の制御すなわちインバータ制御が行われる。このとき、かかる動作例においては、良好な精度で推定された出力交流電流を用いることで、Ｖ２ＨあるいはＶ２Ｇの制御が精度よく行われ得る。
【００５６】
これらの変形例の構成においても、上述の実施形態と同様に、入力電流Ｉinの取得結果に対する、フィルタ４３の影響が、可及的に抑制される。したがって、本変形例の構成によれば、よりいっそう良好な力率改善効果が得られる。特に、上述のように、交流電流をセンサによる直接検出ではなく直流電流検出値に基づく推定によって取得するとともに、「フルスイッチングモード」を用いることで、より正確な力率改善制御が可能となる。
【００５７】
なお、直流電流を検出するための電流検出センサが直流負荷１２側や直流側回路１５に予め設けられている場合、かかる電流検出センサが直流電流検出部６３として利用可能である。具体的には、例えば、直流負荷１２側に設けられたＤＣ−ＤＣコンバータの２次側電流検出センサも、直流電流検出部６３として利用可能である。
【００５８】
その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構成及びその均等物の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構成をも含む。
【符号の説明】
【００５９】
１０…電力変換装置、１１…交流電源、１２…直流負荷、１３…整流回路、１４…交流側回路、１５…直流側回路、１６…制御部、４１…第一交流電力ライン、４２…第二交流電力ライン、４３…フィルタ、４４…第一リアクトル、４５…第二リアクトル、４６…交流側短絡ライン、４７…双方向スイッチング素子、５１…第一直流電力ライン、５２…第二直流電力ライン、５３…直流側短絡ライン、５４…平滑コンデンサ、６１…交流電圧検出部、６２…直流電圧検出部、６３…直流電流検出部、６４…制御回路、６４ａ…交流電流推定部、６４ｂ…電流制御値生成部、６４ｃ…駆動信号生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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