(57)【要約】【課題】本発明は、フライバック型電力変換器の機能及び無効電力補償機能を有する電力変換装置を提供する。【解決手段】本発明に係る電力変換装置は、変圧器、一次側スイッチ、一次側スイッチ制御ユニット、モード切換スイッチ、モード切換スイッチ制御ユニット、二次側スイッチ及び二次側スイッチ制御ユニットを含んでいる。電力変換装置が無効電力状態に入った場合、一次側スイッチ制御ユニットは一次側スイッチを切断し、二次側スイッチ制御ユニットは二次側スイッチを導通し、且つ、モード切換スイッチ制御ユニットはモード切換スイッチを切断する。【選択図】図４
2015133886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置であって、
電源入力端と、
電源出力端と、
電源負極端と、
前記電源入力端に電気的に接続される変圧器と、
前記変圧器と、前記電源負極端とに電気的に接続される一次側スイッチと、
前記一次側スイッチに電気的に接続される一次側スイッチ制御ユニットと、
前記変圧器と、前記電源出力端とに電気的に接続される第１の一方向通電ユニットと、
前記変圧器と、前記電源出力端とに電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニットと、
前記変圧器と、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記電源負極端とに電気的に接続される第２の電荷蓄積ユニットと、
前記変圧器と、前記一次側スイッチとに電気的に接続される第２の一方向通電ユニットと、
前記第２の一方向通電ユニットと、前記変圧器と、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記第２の電荷蓄積ユニットとに電気的に接続されるモード切換スイッチと、
前記モード切換スイッチに電気的に接続されるモード切換スイッチ制御ユニットと、
前記変圧器と、前記電源出力端と、前記第１の一方向通電ユニットとに電気的に接続される二次側スイッチと、
前記二次側スイッチに電気的に接続される二次側スイッチ制御ユニットと、
前記一次側スイッチに電気的に接続される第３の一方向通電ユニットと、を含み、
前記電力変換装置は、前記電源出力端の交流電圧の値と当該電源出力端の交流電流の値との積がゼロ以上である場合には実効電力状態に入り、前記電源出力端の交流電圧の値と当該電源出力端の交流電流の値との積がゼロ未満である場合には無効電力状態に入り、
前記モード切換スイッチ制御ユニットは、前記電力変換装置が実効電力状態に入り、且つ前記電源出力端の前記交流電圧の絶対値が前記電源入力端の入力電圧の絶対値を超える場合、前記電力変換装置が再昇圧型電力変換器の機能を有するよう、前記モード切換スイッチを導通し、
前記モード切換スイッチ制御ユニットは、前記電力変換装置が実効電力状態に入り、且つ前記電源出力端の前記交流電圧の絶対値が前記電源入力端の入力電圧の絶対値以下である場合、前記電力変換装置がフライバック型電力変換器の機能を有するよう、前記モード切換スイッチを切断し、
前記電力変換装置が無効電力状態に入った場合、前記電力変換装置がフライバック型電力変換器の機能及び無効電力補償機能を有するよう、前記一次側スイッチ制御ユニットは前記一次側スイッチを切断し、前記二次側スイッチ制御ユニットは前記二次側スイッチを導通し、且つ、前記モード切換スイッチ制御ユニットは前記モード切換スイッチを切断する、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、
前記変圧器と、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記第２の電荷蓄積ユニットと、前記モード切換スイッチと、前記電源負極端とに電気的接続される第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部をさらに含み、
前記第２の電荷蓄積ユニットは、前記モード切換スイッチ制御ユニットにより前記モード切換スイッチが切断された場合、前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部を介して、前記電源負極端に正確に放電する、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２の電荷蓄積ユニットのバイパス部は、前記変圧器と、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記第２の電荷蓄積ユニットと、前記モード切換スイッチと、前記電源負極端とに電気的接続されるバイパススイッチを備えている、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、
前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部は、前記バイパススイッチと、前記モード切換スイッチ制御ユニットとに電気的接続されるバイパススイッチ制御ユニットをさらに備えている、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部は、前記変圧器と、前記第１の電荷蓄積ユニットと、前記第２の電荷蓄積ユニットと、前記モード切換スイッチと、前記バイパススイッチと、前記バイパススイッチ制御ユニットとに電気的接続される電圧検出ユニットをさらに備えている、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置において、
前記第１の一方向通電ユニットは第１のダイオードであり、前記第１のダイオードのカソードは、前記電源出力端に電気的に接続され、前記第１のダイオードのアノードは、前記変圧器に電気的に接続され、
前記第２の一方向通電ユニットは第２のダイオードであり、前記第２のダイオードのカソードは、前記モード切換スイッチに電気的に接続され、前記第２のダイオードのアノードは、前記変圧器と前記一次側スイッチとに電気的に接続される、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置において、
前記二次側スイッチ制御ユニットは、前記電力変換装置が実効電力状態に入った場合、前記二次側スイッチを切断する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電力変換装置において、
前記二次側スイッチ制御ユニットは、前記電力変換装置が実効電力状態に入った場合、同期整流できるよう、前記一次側スイッチ制御ユニットにより前記一次側スイッチが切断されたときには前記二次側スイッチを導通し、前記一次側スイッチ制御ユニットにより前記一次側スイッチが導通されたときには前記二次側スイッチを切断する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項６に記載の電力変換装置において、
前記電力変換装置の後端に交流変流器が配置され、あるいは、前記電力変換装置の前端に整流器が配置されており、
前記電力変換装置は、直流を交流に変換する場合に、あるいは、交流を直流に変換する場合に応用されており、
前記一次側スイッチと前記第３の一方向通電ユニットは、モス電界効果トランジスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタに整合され、
前記二次側スイッチと前記第１の一方向通電ユニットは、モス電界効果トランジスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタに整合される、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
電力変換装置であって、
電源入力端と、
電源出力端と、
電源負極端と、
前記電源入力端に電気的に接続される変圧器と、
前記変圧器と、前記電源負極端とに電気的に接続される一次側スイッチと、
前記一次側スイッチに電気的に接続される一次側スイッチ制御ユニットと、
前記変圧器と、前記電源出力端とに電気的に接続される第１の一方向通電ユニットと、
前記変圧器と前記電源出力端とに電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニットと、
前記変圧器と、前記電源出力端と、前記第１の一方向通電ユニットとに電気的に接続される二次側スイッチと、
前記二次側スイッチに電気的に接続される二次側スイッチ制御ユニットと、を含み、
前記電力変換装置は、前記電源出力端の交流電圧の値と当該電源出力端の交流電流の値との積がゼロ以上である場合には実効電力状態に入り、前記電源出力端の交流電圧の値と当該電源出力端の交流電流の値との積がゼロ未満である場合には無効電力状態に入り、
前記電力変換装置が無効電力状態に入った場合、前記電力変換装置が無効電力補償機能を有するよう、前記一次側スイッチ制御ユニットは前記一次側スイッチを切断し、前記二次側スイッチ制御ユニットは前記二次側スイッチを導通する、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係り、特に、無効電力補償機能を有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
再昇圧型電力変換装置は、高効率かつ高昇圧比の利点を有するため、幅広く使用されている。図１は、通常の再昇圧型電力変換装置の出力電圧の一例を示す波形図である。図１に示すように、再昇圧型電力変換装置は、最低出力電圧が入力電圧（波形図における水平線）により制限されるという欠点がある。例えば、入力電圧がゼロでないと、最低出力電圧がゼロにならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、通常の再昇圧型電力変換装置は昇圧型コンバーターとしてしか機能せず、例えばマイクロインバータ（ｍｉｃｒｏ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ）のような交流出力電力供給装置に応用できない。
【０００４】
図２は、交流出力電力供給装置に応用可能な電力変換装置の出力電圧の一例を示す波形図であり、図３は、図２に示された出力電圧の変流後電圧を示す波形図である。通常の再昇圧型電力変換装置の出力電圧（図１を参照）は、変流された後に完璧なゼロクロスができない（図３を参照）。このため、通常の再昇圧型電力変換装置は、交流出力電力供給装置に応用できない。
【０００５】
なお、図７は、通常の再昇圧型電力変換装置（または、フライバック型電力変換装置）による無効電力補償後または無効電力制御後の出力電圧及び出力電流を示す波形図である。出力電流の方向及び出力電圧の方向が異なる時、出力電流はゼロとなる。また、通常の再昇圧型電力変換装置（または、フライバック型電力変換装置）の変圧器の二次側にはダイオードが設置されているため、電流は片方向にしか流れない。この故に、通常の再昇圧型電力変換装置（または、フライバック型電力変換装置）は無効電力補償または無効電力制御を要求する製品には応用できない。
【０００６】
このため、本発明の目的は、上述した技術的欠点が改善できるための電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による電力変換装置は、電源入力端と、電源出力端と、電源負極端と、前記電源入力端に電気的に接続される変圧器と、前記変圧器と前記電源負極端とに電気的に接続される一次側スイッチと、前記一次側スイッチに電気的に接続される一次側スイッチ制御ユニットと、前記変圧器と前記電源出力端とに電気的に接続される第１の一方向通電ユニットと、前記変圧器と前記電源出力端とに電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニットと、前記変圧器と前記第１の電荷蓄積ユニットと前記電源負極端とに電気的に接続される第２の電荷蓄積ユニットと、前記変圧器と前記一次側スイッチとに電気的に接続される第２の一方向通電ユニットと、前記第２の一方向通電ユニットと前記変圧器と前記第１の電荷蓄積ユニットと前記第２の電荷蓄積ユニットとに電気的に接続されるモード切換スイッチと、前記モード切換スイッチに電気的に接続されるモード切換スイッチ制御ユニットと、前記変圧器と前記電源出力端と前記第１の一方向通電ユニットとに電気的に接続される二次側スイッチと、前記二次側スイッチに電気的に接続される二次側スイッチ制御ユニットと、前記一次側スイッチに電気的に接続される第３の一方向通電ユニットと、を含む。
【０００８】
前記電力変換装置は、前記電源出力端の交流電圧の値と当該電源出力端の交流電流の値との積がゼロ以上である場合には実効電力状態に入り、前記電源出力端の交流電圧の値と当該電源出力端の交流電流の値との積がゼロ未満である場合には無効電力状態に入り、前記モード切換スイッチ制御ユニットは、前記電力変換装置が実効電力状態に入り、且つ前記電源出力端の前記交流電圧の絶対値が前記電源入力端の入力電圧の絶対値を超える場合、前記電力変換装置が再昇圧型電力変換器の機能を有するよう、前記モード切換スイッチを導通する。また、前記モード切換スイッチ制御ユニットは、前記電力変換装置が実効電力状態に入り、且つ前記電源出力端の前記交流電圧の絶対値が前記電源入力端の入力電圧の絶対値以下である場合、前記電力変換装置がフライバック型電力変換器の機能を有するよう、前記モード切換スイッチを切断する。また、前記電力変換装置が無効電力状態に入った場合、前記電力変換装置がフライバック型電力変換器の機能及び無効電力補償機能を有するよう、前記一次側スイッチ制御ユニットは前記一次側スイッチを切断し、前記二次側スイッチ制御ユニットは前記二次側スイッチを導通し、且つ、前記モード切換スイッチ制御ユニットは前記モード切換スイッチを切断する。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による他の電力変換装置は、電源入力端と、電源出力端と、電源負極端と、前記電源入力端に電気的に接続される変圧器と、前記変圧器と前記電源負極端とに電気的に接続される一次側スイッチと、前記一次側スイッチに電気的に接続される一次側スイッチ制御ユニットと、前記変圧器と前記電源出力端とに電気的に接続される第１の一方向通電ユニットと、前記変圧器と前記電源出力端とに電気的に接続される第１の電荷蓄積ユニットと、前記変圧器と前記電源出力端と前記第１の一方向通電ユニットとに電気的に接続される二次側スイッチと、前記二次側スイッチに電気的に接続される二次側スイッチ制御ユニットと、を含む。
【００１０】
前記電力変換装置は、前記電源出力端の交流電圧の値と当該電源出力端の交流電流の値との積がゼロ以上である場合には実効電力状態に入り、前記電源出力端の交流電圧の値と当該電源出力端の交流電流の値との積がゼロ未満である場合には無効電力状態に入り、前記電力変換装置が無効電力状態に入った場合、前記電力変換装置が無効電力補償機能を有するよう、前記一次側スイッチ制御ユニットは前記一次側スイッチを切断し、前記二次側スイッチ制御ユニットは前記二次側スイッチを導通する。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、再昇圧型電力変換装置の最低出力電圧をゼロにすることができるため、再昇圧型電力変換装置は交流出力電力供給装置に応用することができ、また、電流が二方向に流れる（二次側スイッチを流れる）ため、再昇圧型電力変換装置（または、フライバック型電力変換装置）は無効電力補償または無効電力制御を要求する製品にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】通常の再昇圧型電力変換装置の出力電圧の一例を示す波形図である
【図２】交流出力電力供給装置に応用可能な電力変換装置の出力電圧の一例を示す波形図である。
【図３】図２に示された出力電圧の変流後電圧を示す波形図である。
【図４】本発明の電力変換装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の電力変換装置の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の電力変換装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図７】通常の再昇圧型電力変換装置（または、フライバック型電力変換装置）による無効電力補償後または無効電力制御後の出力電圧及び出力電流を示す波形図である。
【図８】本発明の電力変換装置による無効電力補償後または無効電力制御後の出力電圧及び出力電流を示す波形図である。
【図９】本発明の電力変換装置の第１の応用実施例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の電力変換装置の第２の応用実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照して本発明の電力変換装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００１４】
本発明の電力変換装置の第１の実施形態を示すブロック図である図４に示すように、電力変換装置１０は、電源入力端１０２、電源出力端１０４、電源負極端１０６、変圧器１０８、一次側スイッチ１１０、一次側スイッチ制御ユニット１１２、第１の一方向通電ユニット１１４、第１の電荷蓄積ユニット１１６、第２の電荷蓄積ユニット１１８、第２の一方向通電ユニット１２０、モード切換スイッチ１２２、モード切換スイッチ制御ユニット１２４、二次側スイッチ１２８、二次側スイッチ制御ユニット１３０、第３の一方向通電ユニット１３２を含んでいる。
【００１５】
変圧器１０８は、電源入力端１０２に電気的に接続されている。一次側スイッチ１１０は、変圧器１０８及び電源負極端１０６に電気的に接続されている。一次側スイッチ制御ユニット１１２は、一次側スイッチ１１０に電気的に接続されている。第１の一方向通電ユニット１１４は、変圧器１０８と電源出力端１０４に電気的に接続されている。第１の電荷蓄積ユニット１１６は、変圧器１０８及び電源出力端１０４に電気的に接続されている。第２の電荷蓄積ユニット１１８は、変圧器１０８、第１の電荷蓄積ユニット１１６及び電源負極端１０６に電気的に接続されている。第２の一方向通電ユニット１２０は、変圧器１０８及び一次側スイッチ１１０に電気的に接続されている。モード切換スイッチ１２２は、第２の一方向通電ユニット１２０、変圧器１０８、第１の電荷蓄積ユニット１１６及び第２の電荷蓄積ユニット１１８に電気的に接続されている。モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、モード切換スイッチ１２２に電気的に接続されている。二次側スイッチ１２８は、変圧器１０８、電源出力端１０４及び第１の一方向通電ユニット１１４に電気的に接続されている。二次側スイッチ制御ユニット１３０は、二次側スイッチ１２８に電気的に接続されている。第３の一方向通電ユニット１３２は、一次側スイッチ１１０に電気的に接続されている。
【００１６】
電力変換装置１０は、モード切換スイッチ制御ユニット１２４がモード切換スイッチ１２２を導通したときには、再昇圧型電力変換器として機能し、モード切換スイッチ制御ユニット１２４がモード切換スイッチ１２２を切断したときには、フライバック型電力変換器として機能する。
【００１７】
電力変換装置１０の最低出力電圧が入力電圧１０２２により制限されるとき、このような問題を克服するために、モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、モード切換スイッチ１２２を切断して、電力変換装置１０がフライバック型電力変換器として機能するようにする。一方、電力変換装置１０の最低出力電圧が入力電圧１０２２により制限されていないとき、モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、モード切換スイッチ１２２を導通して、電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器として機能するようにする。
【００１８】
このため、電力変換装置１０の交流電圧１０４２の波形は図２に示すようで、図１に示す波形とは異なる。したがって、電力変換装置１０は、交流出力電力供給装置（図４には図示せず）に応用することができる。
【００１９】
言い換えれば、電力変換装置１０は、その最低出力電圧が入力電圧１０２２により制限されるときにはフライバック型電力変換器として機能するため、交流電圧１０４２が入力電圧１０２２より低くなり、最低出力電圧をゼロにすることができる。
【００２０】
より具体的な実施形態において、入力電圧１０２２は交流電圧（正弦波）であって、モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、入力電圧１０２２の周期の半分ごとに、モード切換スイッチ１２２を一回切断し、これにより、電力変換装置１０がフライバック型電力変換器として機能する。そして、それ以外の時間では、モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、モード切換スイッチ１２２を導通し、これにより、電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器として機能する。例えば、交流電圧の周期が１／６０秒であれば、モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、１／１２０秒ごとにモード切換スイッチ１２２を一回切断する。
【００２１】
他のより具体的な実施形態において、電力変換装置１０は、電源入力端の電圧検出器（図４には図示せず）及び電源出力端の電圧検出器（図４には図示せず）をさらに含んでいる。電源入力端の電圧検出器は、電源入力端１０２及びモード切換スイッチ制御ユニット１２４に電気的に接続され、電源出力端の電圧検出器は、電源出力端１０４及びモード切換スイッチ制御ユニット１２４に電気的に接続される。
【００２２】
電源入力端の電圧検出器は、電源入力端１０２の電圧を検出してモード切換スイッチ制御ユニット１２４に通知し、電源出力端の電圧検出器は、電源出力端１０４の電圧を検出してモード切換スイッチ制御ユニット１２４に通知する。
【００２３】
交流電圧１０４２の絶対値が入力電圧１０２２の絶対値を超えるときには、モード切換スイッチ１２２がモード切換スイッチ制御ユニット１２４により導通されて、電力変換装置１０は再昇圧型電力変換器として機能する。また、交流電圧１０４２の絶対値が入力で電圧１０２２の絶対値以下であるときには、モード切換スイッチ１２２がモード切換スイッチ制御ユニット１２４により切断されて、電力変換装置１０はフライバック型電力変換器として機能する。
【００２４】
電力変換装置１０において、その電源入力端１０２または電源出力端１０４に交流変流回路（例えば、フルブリッジ回路）が配置されていてもよく、これにより、電力変換装置１０は、直流−直流変換、直流−交流変換（例えば、マイクロインバータ）、交流−直流変換、または交流−交流変換の場合に応用できる。一次側スイッチ制御ユニット１１２は、パルス幅変調方式（例えば、ＤＣＭ、ＣＣＭ、ＢＣＭまたはＱＲモードなど）により一次側スイッチ１１０を制御する。
【００２５】
また、電力変換装置１０は、電源出力端１０４の交流電圧１０４２の値と電源出力端１０４の交流電流１０４４の値との積がゼロ以上である場合には、実効電力状態に入り、電源出力端１０４の交流電圧１０４２の値と電源出力端１０４の交流電流１０４４の値との積がゼロ未満である場合には、無効電力状態に入る。
【００２６】
また他のより具体的な実施形態において、電力変換装置１０は、第１の電圧検出器（図４には図示せず）、 第１の電流検出器（図４には図示せず）及びマイクロプロセッサ（図４には図示せず）をさらに含んでいる。第１の電圧検出器は、電源出力端１０４に電気的に接続され、第１の電流検出器は、電源出力端１０４に電気的に接続され、マイクロプロセッサは、第１の電圧検出器、第１の電流検出器、一次側スイッチ制御ユニット１１２、二次側スイッチ制御ユニット１３０及びモード切換スイッチ制御ユニット１２４に電気的に接続される。
【００２７】
第１の電圧検出器は、電源出力端１０４の電圧を検出してマイクロプロセッサに通知し、第１の電流検出器は、電源出力端１０４の電流を検出してマイクロプロセッサに通知する。これにより、マイクロプロセッサは、電力変換装置１０が実効電力状態に入ったか、あるいは無効電力状態に入ったかを計算してわかることができ、そして、その結果を一次側スイッチ制御ユニット１１２、二次側スイッチ制御ユニット１３０及びモード切換スイッチ制御ユニット１２４に通知する。
【００２８】
例えば、モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、電力変換装置１０が実効電力状態に入り、且つ電源出力端１０４の交流電圧１０４２の絶対値が電源入力端１０２の入力電圧１０２２の絶対値を超える場合、モード切換スイッチ１２２を導通して、電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器の機能を有するようにする。
【００２９】
一方、モード切換スイッチ制御ユニット１２４は、電力変換装置１０が実効電力状態に入り、且つ電源出力端１０４の交流電圧１０４２の絶対値が電源入力端１０２の入力電圧１０２２の絶対値以下である場合、モード切換スイッチ１２２を切断して、電力変換装置１０がフライバック型電力変換器の機能を有するようにする。
【００３０】
また、電力変換装置１０が無効電力状態に入った場合、一次側スイッチ制御ユニット１１２は一次側スイッチ１１０を切断し、二次側スイッチ制御ユニット１３０は二次側スイッチ１２８を導通し（電流は両方向に流れる）、且つ、モード切換スイッチ制御ユニット１２４はモード切換スイッチ１２２を切断して、電力変換装置１０がフライバック型電力変換器の機能及び無効電力補償機能を有するようにする。図８は、本発明の電力変換装置１０により無効電力補償または無効電力制御を行った場合の出力電圧及び出力電流を示す波形図である。
【００３１】
また、電力変換装置１０が実効電力状態に入った場合、二次側スイッチ制御ユニット１３０は、二次側スイッチ１２８を切断するか、あるいは、一次側スイッチ１１０が一次側スイッチ制御ユニット１１２により切断されたときには二次側スイッチ１２８を導通し、または、一次側スイッチ１１０が一次側スイッチ制御ユニット１１２により導通されたときには二次側スイッチ１２８を切断して、同期整流を実現（効率改善）する。
【００３２】
ここで、例えば、一次側スイッチが１１０はトランジスタスイッチであり、第１の一方向通電ユニット１１４は第１のダイオードであり、この第１のダイオードのカソードは電源出力端１０４に電気的に接続され、第１のダイオードのアノードは変圧器１０８に電気的に接続されており、第１の電荷蓄積ユニット１１６及び第２の電荷蓄積ユニット１１８はキャパシタンスであり、第２の一方向通電ユニット１２０は第２のダイオードであり、この第２のダイオードのカソードはモード切換スイッチ１２２に電気的に接続され、第２のダイオードのアノードは変圧器１０８と一次側スイッチ１１０に電気的に接続されており、モード切換スイッチ１２２はトランジスタスイッチであり、二次側スイッチ１２８はトランジスタスイッチである。もちろん、これら構成は、上述の一例として記載したものに限定されない。
【００３３】
図５は、本発明の電力変換装置の第２の実施形態を示すブロック図である。図５に示された構成は、それぞれ、図４に示された対応の構成とほぼ同じであるため、ここでは繰り返し説明をしない。なお、電力変換装置１０は、第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部１２６をさらに含んでおり、この第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部１２６は、変圧器１０８、第１の電荷蓄積ユニット１１６、第２の電荷蓄積ユニット１１８、モード切換スイッチ１２２及び電源負極端１０６に電気的に接続されている。
【００３４】
第２の電荷蓄積ユニット１１８は、モード切換スイッチ制御ユニット１２４がモード切換スイッチ１２２を切断した場合、第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部１２６を介して電源負極端１０６に正確に放電する。
【００３５】
すなわち、第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部１２６は、電力変換装置１０がフライバック型電力変換器である場合、第２の電荷蓄積ユニット１１８にバイパス経路を提供して、第２の電荷蓄積ユニット１１８の電圧がゼロになるように確保することができる。また、第２の電荷蓄積ユニット１１８に負の充電電流が流れて電圧がマイナス値になるのを避けることができる。
【００３６】
第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部１２６には、バイパススイッチ１２６０２、バイパススイッチ制御ユニット１２６０４及び電圧検出ユニット１２６０８が含まれている。バイパススイッチ１２６０２は、変圧器１０８、第１の電荷蓄積ユニット１１６、第２の電荷蓄積ユニット１１８、モード切換スイッチ１２２及び電源負極端１０６に電気的に接続されており、バイパススイッチ制御ユニット１２６０４は、バイパススイッチ１２６０２及びモード切換スイッチ制御ユニット１２４に電気的に接続されており、電圧検出ユニット１２６０８は、変圧器１０８、第１の電荷蓄積ユニット１１６、第２の電荷蓄積ユニット１１８、モード切換スイッチ１２２、バイパススイッチ１２６０２及びバイパススイッチ制御ユニット１２６０４に電気的に接続されている。ここで、バイパススイッチ１２６０２はトランジスタスイッチであるが、これに限定されない。
【００３７】
電力変換装置１０がフライバック型電力変換器の機能を有する場合、モード切換スイッチ制御ユニット１２４はその状態をバイパススイッチ制御ユニット１２６０４に通知し、電圧検出ユニット１２６０８は、第２の電荷蓄積ユニット１１８の電圧を検出してバイパススイッチ制御ユニット１２６０４に通知する。そして、バイパススイッチ制御ユニット１２６０４は、バイパススイッチ１２６０２の導通タイミングを、第２の電荷蓄積ユニット１１８の電圧に応じて決める。
【００３８】
電力変換装置１０が再昇圧型電力変換器の機能を有する場合、モード切換スイッチ制御ユニット１２４はその状態をバイパススイッチ制御ユニット１２６０４に通知し、そして、バイパススイッチ制御ユニット１２６０４はバイパススイッチ１２６０２を切断する。
【００３９】
このように、本発明は以下のような利点を有している。すなわち、電力変換装置が再昇圧型電力変換装置として機能する場合にはその最低出力電圧がゼロになる可能性があるため、再昇圧型電力変換装置を交流出力電力供給装置に応用することができ、また、電流が両方向に流れる（二次側スイッチ１２８を流れる）ため、再昇圧型電力変換装置（またはフライバック型電力変換装置）を、無効電力補償または無効電力制御を要求する製品に応用することができる。
また、一次側スイッチ１１０と第３の一方向通電ユニット１３２とを、モス電界効果トランジスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタに整合して封止し、二次側スイッチ１２８と第１の一方向通電ユニット１１４を、モス電界効果トランジスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタに整合して封止することができる。
【００４０】
図９は、本発明の電力変換装置の第１の応用実施例を示すブロック図であって、電力変換装置１０の後端には交流変流器３０が配置されている。交流変流器３０は、電力変換装置１０と交流電圧源５０に電気的に接続されている。図１０は、本発明の電力変換装置の第２の応用実施例を示すブロック図であって、電力変換装置１０の前端には整流器４０が配置されている。整流器４０は、電力変換装置１０と交流電圧源５０に電気的に接続されている。本発明の電力変換装置は、直流−交流変換回路、または、交流−直流変換回路に応用することができる。
【００４１】
図６は、本発明の電力変換装置の第３の実施形態を示すブロック図である。図６に示された構成は、それぞれ、図４に示された対応の構成とほぼ同じであるため、ここでは繰り返し説明をしない。なお、電力変換装置２０は、無効電力状態の場合、一次側スイッチ制御ユニット１１２により一次側スイッチ１１０が切断され、二次側スイッチ制御ユニット１３０により二次側スイッチ１２８が導通されることで、無効電力補償機能を有するようになる。
【００４２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる形態例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１０    電力変換装置                          ２０    電力変換装置
３０    交流変流器                            ４０    整流器
５０    交流電圧源                            １０２  電源入力端
１０４  電源出力端                            １０６  電源負極端
１０８  変圧器                                １１０  一次側スイッチ
１１２  一次側スイッチ制御ユニット            １１４  第１の一方向通電ユニット
１１６  第１の電荷蓄積ユニット                １１８  第２の電荷蓄積ユニット
１２０  第２の一方向通電ユニット              １２２  モード切換スイッチ
１２４  モード切換スイッチ制御ユニット        １２８  二次側スイッチ
１２６  第２の電荷蓄積ユニットのバイパス部    １０２２  入力電圧
１３０  二次側スイッチ制御ユニット            １０４２  交流電圧
１３２  第３の一方向通電ユニット              １０４４  交流電流
１２６０２  バイパススイッチ  
１２６０４  バイパススイッチ制御ユニット
１２６０８  電圧検出ユニット
【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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