(57)【要約】【課題】設計や動作の制約を低減させ、半導体スイッチの制御を変更するだけで、様々な仕様を実現する。【解決手段】電力変換装置は、変換部１と切替器２と制御回路３とを備える。変換部１は、半導体スイッチＳ１，Ｓ２を用いたチョッパ方式の複数個のコンバータを備える。コンバータの出力端子は共通に接続される。切替器２は、コンバータそれぞれの入力端子を共通に接続する第１の状態と、コンバータそれぞれの入力端子を個々に分離した第２の状態を選択する。制御回路３は、半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフを制御する。切替器２は、変換部１に直流電力を入力する場合に第１の状態を選択し、変換部１に交流電力を入力する場合に第２の状態を選択する。制御回路３は、切替器２が第２の状態を選択している場合に、交流電圧の極性に応じて半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフの状態を変化させる。【選択図】図１
2015019545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチを用いたチョッパ方式の複数個のコンバータを備え、前記コンバータの出力端子が共通に接続された変換部と、
前記コンバータそれぞれの入力端子を共通に接続する第１の状態と、前記コンバータそれぞれの入力端子を個々に分離した第２の状態を選択する切替器と、
前記半導体スイッチのオンオフを制御する制御回路とを備え、
前記切替器は、
前記変換部に直流電力を入力する場合に前記第１の状態を選択し、
前記変換部に交流電力を入力する場合に前記第２の状態を選択し、
前記制御回路は、
前記切替器が前記第２の状態を選択している場合に、交流電圧の極性に応じて前記半導体スイッチのオンオフの状態を変化させる
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記コンバータは、前記半導体スイッチとダイオードとの直列回路の両端を前記出力端子とする昇圧チョッパであって、
前記変換部は、前記コンバータのそれぞれを構成する前記半導体スイッチと前記ダイオードとの直列回路が並列接続されている
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記半導体スイッチと直列に接続された第２の半導体スイッチを備え、
前記ダイオードは、前記第２の半導体スイッチのボディダイオードである
請求項２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コンバータの出力端子に共通に接続された平滑用のキャパシタをさらに備え、
前記切替器は、
前記変換部に抵抗を介して電力を入力する第３の状態が選択可能であって、
前記第３の状態が選択された後に前記第１の状態または前記第２の状態に移行する
請求項２又は３記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御回路は、
前記切替器が第２の状態を選択している場合に、前記コンバータのいずれかを構成する前記半導体スイッチをオンに維持し、前記コンバータの残りを構成する前記半導体スイッチを前記交流電圧の周波数よりも高い周波数でオンオフさせる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記変換部は、前記コンバータを２回路備え、
前記制御回路は、
前記切替器が第１の状態を選択している場合に、前記コンバータの一方を構成する前記半導体スイッチがオフである期間に、前記コンバータの他方を構成する前記半導体スイッチがオンになるように制御する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
直流電力と交流電力とのどちらが接続されたを判別し、判別結果に応じて前記第１の状態と前記第２の状態とのいずれかを選択するように前記切替器に指示する入力判別回路をさらに備える
請求項１〜６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、直流電力と交流電力とが選択して入力される電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、交流電力と直流電力とが選択して入力される電力変換装置が提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。これらの特許文献には、２個の半導体スイッチの直列回路と、２個のキャパシタの直列回路とを並列に接続した構成が記載されている。交流電源は、半導体スイッチの接続点とキャパシタの接続点との間に、インダクタを介して接続され、直流電源は、一方の半導体スイッチの両端間に、インダクタを介して接続されている。また、直流電源を接続する状態と、交流電源を接続する状態とを選択する切替回路が設けられている。
【０００３】
特許文献１には、交流電源を接続した場合に、正負の半サイクルごとに、一方の半導体スイッチをオフにし、他方の半導体スイッチをオンオフさせることによって、入力電流の高調波抑制と高力率制御を可能にすることが記載されている。また、特許文献２には、交流電圧を所定の直流電圧に変換することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１６８８６７号公報
【特許文献２】特開平８−６５９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載された構成では、交流電力が入力される場合に、交流電圧の半波（半サイクル）ごとに、２個のキャパシタのうちの一方にのみ充電される。また、特許文献１、２に記載された構成は、２個のキャパシタが必須である。すなわち、２個の半導体スイッチのオンオフを同期させ、かつ２個のキャパシタの仕様のばらつきを小さくしなければ、２個のキャパシタの直列回路における両端電圧が大きく変動する可能性がある。要するに、２個の半導体スイッチおよび２個のキャパシタは独立性が低く、結果的に設計や動作に制約が生じることになる。
【０００６】
本発明は、設計や動作の制約を低減させ、半導体スイッチの制御を変更するだけで、様々な仕様を実現できる電力変換装置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】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、半導体スイッチを用いたチョッパ方式の複数個のコンバータを備え、前記コンバータの出力端子が共通に接続された変換部と、前記コンバータそれぞれの入力端子を共通に接続する第１の状態と、前記コンバータそれぞれの入力端子を個々に分離した第２の状態を選択する切替器と、前記半導体スイッチのオンオフを制御する制御回路とを備え、前記切替器は、前記変換部に直流電力を入力する場合に前記第１の状態を選択し、前記変換部に交流電力を入力する場合に前記第２の状態を選択し、前記制御回路は、前記切替器が前記第２の状態を選択している場合に、交流電圧の極性に応じて前記半導体スイッチのオンオフの状態を変化させることを特徴とする。
【０００８】
この電力変換装置において、前記コンバータは、前記半導体スイッチとダイオードとの直列回路の両端を前記出力端子とする昇圧チョッパであって、前記変換部は、前記コンバータのそれぞれを構成する前記半導体スイッチと前記ダイオードとの直列回路が並列接続されていることが好ましい。
【０００９】
この電力変換装置において、前記半導体スイッチと直列に接続された第２の半導体スイッチを備え、前記ダイオードは、前記第２の半導体スイッチのボディダイオードであることがさらに好ましい。
【００１０】
この電力変換装置において、前記コンバータの出力端子に共通に接続された平滑用のキャパシタをさらに備え、前記切替器は、前記変換部に抵抗を介して電力を入力する第３の状態が選択可能であって、前記第３の状態が選択された後に前記第１の状態または前記第２の状態に移行することがさらに好ましい。
【００１１】
この電力変換装置において、前記制御回路は、前記切替器が第２の状態を選択している場合に、前記コンバータのいずれかを構成する前記半導体スイッチをオンに維持し、前記コンバータの残りを構成する前記半導体スイッチを前記交流電圧の周波数よりも高い周波数でオンオフさせることが好ましい。
【００１２】
この電力変換装置において、前記変換部は、前記コンバータを２回路備え、前記制御回路は、前記切替器が第１の状態を選択している場合に、前記コンバータの一方を構成する前記半導体スイッチがオフである期間に、前記コンバータの他方を構成する前記半導体スイッチがオンになるように制御することが好ましい。
【００１３】
この電力変換装置において、直流電力と交流電力とのどちらが接続されたかを判別し、判別結果に応じて前記第１の状態と前記第２の状態とのいずれかを選択するように前記切替器に指示する入力判別回路をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構成は、出力端子が共通に接続された複数個のコンバータを備える変換部を用い、それぞれのコンバータを構成する半導体スイッチのオンオフを制御回路が制御するから、半導体スイッチは独立してオンオフさせることが可能である。たとえば、直流電力が変換部に入力される場合に、半導体スイッチのオンオフの位相をずらすことによって、いずれかの半導体スイッチがオフである期間に、他の半導体スイッチをオンにするインターリーブを行うと、変換部の出力電圧におけるリプルが低減される。また、交流電力が変換部に入力される場合に、交流電圧の極性に応じてそれぞれのコンバータの半導体スイッチのオンオフを制御することにより、交流電圧の極性による変換部の出力変動を抑制することが可能である。このように、本発明の構成によれば、設計や動作の制約を低減させ、半導体スイッチの制御を変更するだけで、様々な仕様を実現できるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１を示す回路図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上の動作説明図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】実施形態２を示す回路図である。
【図６】実施形態３を示す回路図である。
【図７】実施形態４を示す回路図である。
【図８】実施形態５を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（概要）
以下に説明する電力変換装置は、図１に示すように、変換部１と切替器２と制御回路３とを備える。変換部１は、半導体スイッチＳ１，Ｓ２を用いたチョッパ方式の複数個のコンバータを備え、コンバータの出力端子が共通に接続される。切替器２は、コンバータそれぞれの入力端子を共通に接続する第１の状態と、コンバータそれぞれの入力端子を個々に分離した第２の状態を選択する。制御回路３は、半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフを制御する。切替器２は、変換部１に直流電力を入力する場合に第１の状態を選択し、変換部１に交流電力を入力する場合に第２の状態を選択する。制御回路３は、切替器２が第２の状態を選択している場合に、交流電圧の極性に応じて半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフの状態を変化させる。
【００１７】
コンバータは、半導体スイッチＳ１，Ｓ２とダイオードＤ１，Ｄ２との直列回路の両端を出力端子とする昇圧チョッパであることが望ましい。この場合、変換部１は、コンバータのそれぞれを構成する半導体スイッチＳ１，Ｓ２とダイオードＤ１，Ｄ２との直列回路が並列接続されていることが望ましい。この構成において、半導体スイッチＳ１，Ｓ２と直列に接続された第２の半導体スイッチＳ３，Ｓ４を備え、ダイオードＤ１，Ｄ２は、第２の半導体スイッチＳ３，Ｓ４のボディダイオードであることがさらに望ましい。
【００１８】
また、電力変換装置は、コンバータの出力端子に共通に接続された平滑用のキャパシタＣ１をさらに備えることが望ましい。この場合、切替器２は、変換部１に抵抗を介して電力を入力する第３の状態が選択可能であって、第３の状態が選択された後に第１の状態または第２の状態に移行することが望ましい。
【００１９】
制御回路３は、切替器２が第２の状態を選択している場合に、コンバータのいずれかを構成する半導体スイッチＳ１，Ｓ２をオンに維持し、コンバータの残りを構成する半導体スイッチＳ１，Ｓ２を交流電圧の周波数よりも高い周波数でオンオフさせる。
【００２０】
変換部１は、コンバータを２回路備えることが望ましい。制御回路３は、切替器２が第１の状態を選択している場合に、コンバータの一方を構成する半導体スイッチＳ１（Ｓ２）がオフである期間に、コンバータの他方を構成する半導体スイッチＳ２（Ｓ１）がオンになるように制御することが望ましい。
【００２１】
直流電力と交流電力とのどちらが接続されたかを判別し、判別結果に応じて第１の状態と第２の状態とのいずれかを選択するように切替器に指示する入力判別回路５を備えることがさらに望ましい。
【００２２】
以下、実施形態について詳述する。以下に説明する構成では、コンバータが昇圧チョッパである場合を例にするが、降圧チョッパ、極性反転形チョッパを用いることも可能である。交流電力が入力される期間に、力率改善回路（ＰＦＣ回路：Power Factor Corrective Circuit）として機能させる場合、昇圧チョッパを用いると他方式のチョッパを用いる場合よりも、全高調波歪（ＴＨＤ：Total Harmonic Distortion）を低減できる。また、極性反転形チョッパを用いると、広範囲の入力電圧に対応することが可能になる。
【００２３】
以下では、電動車両に搭載された走行用の電池の電力を利用して、電力系統から供給される電力と等価に扱える交流電力を生成する場合を想定する。この種の電池を搭載した電動車両としては、電気自動車、プラグインハイブリッド車、電動二輪車、燃料電池車などが知られている。これらの電動車両に搭載された電池の電力を電動車両から取り出して利用する場合、電動車両から取り出せる電力は、電動車両の車種に応じて直流電力と交流電力とのいずれかになる。そのため、以下の構成例は、直流電力と交流電力とのどちらが入力されても一定電圧の交流電力を出力できるように構成されている。
【００２４】
なお、以下に説明する構成において、交流電力は、２線で供給する場合（単相２線式に相当）を想定しているが、三相であっても、また３線式、４線式などであっても、変換部の構成および制御を変更することにより、以下に説明する技術を適用可能である。また、電力変換装置は、直流電力または交流電力から直流電力を取り出すように構成することも可能であり、電動車両に搭載された電池を電源とすることも必須ではない。
【００２５】
（実施形態１）
図１は、基本となる構成を示している。変換部１は、２個の昇圧チョッパを備える。一方の昇圧チョッパは、半導体スイッチＳ１、インダクタＬ１、ダイオードＤ１を備えており、他方の昇圧チョッパは、半導体スイッチＳ２、インダクタＬ２、ダイオードＤ２を備えている。
【００２６】
図示例において、半導体スイッチＳ１，Ｓ２は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いているが、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタなどの他の半導体スイッチを用いることが可能である。なお、バイポーラトランジスタを用いる場合、半導体スイッチＳ１，Ｓ２のボディダイオードを利用できないから、コレクタ−エミッタに流れる電流とは逆向きの電流を流すダイオードが、コレクタ−エミッタに並列に接続される。
【００２７】
一方の昇圧チョッパにおいて、半導体スイッチＳ１は、ダイオードＤ１に対して低圧側に接続され、ダイオードＤ１のアノードに半導体スイッチＳ１が接続されている。また、半導体スイッチＳ１とダイオードＤ１との接続点にインダクタＬ１の一端が接続されている。他方の昇圧チョッパも同構成であり、半導体スイッチＳ２は、ダイオードＤ２に対して低圧側に接続され、ダイオードＤ２のアノードに半導体スイッチＳ２が接続される。また、半導体スイッチＳ２とダイオードＤ２との接続点にインダクタＬ２の一端が接続される。
【００２８】
両方の昇圧チョッパの出力端子は、平滑用のキャパシタＣ１に共通に接続される。すなわち、半導体スイッチＳ１とダイオードＤ１との直列回路と、半導体スイッチＳ２とダイオードＤ２との直列回路が、キャパシタＣ１に並列に接続される。本実施形態において、キャパシタＣ１の両端電圧は、ＤＣ−ＡＣ変換回路４に入力され、交流に変換されて利用される。
【００２９】
変換部１は、３個の入力端子を備える。入力端子のうちの１つは、半導体スイッチＳ１，Ｓ２の一端が共通に接続され、キャパシタＣ１の負極に接続される。また、半導体スイッチＳ１に一端が接続されたインダクタＬ１の他端と、半導体スイッチＳ２に一端が接続されたインダクタＬ２の他端とが、残りの入力端子になる。以下では、インダクタＬ１に接続された入力端子を第１の入力端子と呼び、インダクタＬ２に接続された入力端子を第２の入力端子と呼び、キャパシタＣ１の負極に接続された入力端子を第３の入力端子と呼ぶ。
【００３０】
変換部１の入力端子は切替器２に接続される。切替器２は、変換部１に直流電力を入力する第１の状態と、変換部１に交流電力を入力する第２の状態との２状態を選択する。すなわち、切替器２は、切替接点を備える３個のスイッチ要素２１〜２３を用いて構成されている。スイッチ要素２１は第１の入力端子に接続され、スイッチ要素２２は第２の入力端子に接続され、スイッチ要素２３は第３の入力端子に接続される。切替器２は、たとえば電磁接触器（大電流用の接点を備える電磁継電器）を用いて構成される。
【００３１】
図示する電力変換装置は、直流電源ＰＳ１を接続する一対の端子Ｔ１１，Ｔ１２と、交流電源ＰＳ２を接続する一対の端子Ｔ２１，Ｔ２２とを備える。スイッチ要素２１およびスイッチ要素２２において第１の状態において選択される接点は共通に接続され、端子Ｔ１１に接続される。また、スイッチ要素Ｓ２３において第１の状態で選択される接点は端子Ｔ１２に接続される。スイッチ要素２１とスイッチ要素２２とにおいて第２の状態で選択される接点は、それぞれ端子Ｔ２１，Ｔ２２に接続される。また、スイッチ要素２３において第２の状態で選択される接点には何も接続されない。
【００３２】
したがって、切替器２は、第１の状態では、第１の入力端子と第２の入力端子とを共通に接続し、第２の状態では、第１の入力端子と第２の入力端子とを個々に分離する。さらに、切替器２は、第１の状態では第３の入力端子を電源に接続し、第２の状態では第３の入力端子を電源から切り離す。切替器２は、第１の状態では昇圧チョッパそれぞれの入力端子を共通に接続し、第２の状態では昇圧チョッパそれぞれの入力端子を個々に分離すると言える。
【００３３】
第１の状態は、図２（ａ）に示すように、変換部１に直流電力（図では、直流電源ＰＳ１で表している）を入力する場合に選択される。また、第２の状態は、図２（ｂ）に示すように、変換部１に交流電力（図では、交流電源ＰＳ２で表している）を入力する場合に選択する。すなわち、直流電源ＰＳ１は、２個の昇圧チョッパに個々に接続されることになり、交流電源ＰＳ２は、２個の昇圧チョッパの間に接続されることになる。半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフ、および切替器２による第１の状態と第２の状態との選択は、制御回路３が制御する。
【００３４】
切替器２が第１の状態であって、直流電力が変換部１に入力される場合、制御回路３は、半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフを図３に示すように制御する。図３（ｃ）は入力される直流電力の電圧を表しており、電圧が一定になっている。この動作では、個々の昇圧チョッパにおいて半導体スイッチＳ１，Ｓ２が、それぞれ図３（ａ）（ｂ）のようにオンオフを行う。したがって、個々の昇圧チョッパが直流電圧を昇圧し、キャパシタＣ１の両端電圧は、直流電源ＰＳ１の電圧に対して昇圧されることになる。
【００３５】
図示例において、半導体スイッチＳ１と半導体スイッチＳ２とのオンオフのタイミングは一致している。ここで、半導体スイッチＳ１と半導体スイッチＳ２とのオンオフの位相を互いに逆にしたインターリーブの動作を行うと、半導体スイッチＳ１と半導体スイッチＳ２との一方がオフの期間に他方がオンになる。したがって、直流電源ＰＳ１から変換部１に入力される電流の変動が少なくなり、かつ変換部１からキャパシタＣ１に出力される電流の変動も少なくなる。その結果、変換部１の入力および出力における電流のリプルが抑制され、電力変換装置から発生するノイズが低減される。また、変換部１の出力におけるリプルが低減されるから、平滑用のキャパシタＣ１の容量を低減できる。
【００３６】
一方、切替器２が第２の状態であって、交流電力が変換部１に入力される場合、制御回路３は、半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフを図４に示すように制御する。半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフの周波数は、交流電圧の周波数よりも高い周波数に設定されている。図４（ｃ）は入力される交流電力の電圧を表している。この動作では、個々の昇圧チョッパにおける半導体スイッチＳ１，Ｓ２は、図４（ｂ）（ｃ）のようにオンオフを行う。
【００３７】
図から明らかなように、制御回路３は、交流電圧の半波ごとに半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフの制御を入れ替える。図示例において、交流電圧が正の半サイクル（第２の入力端子が正）である期間に、半導体スイッチＳ１をオフに維持し、半導体スイッチＳ２をオンオフさせている。この場合、半導体スイッチＳ２とインダクタＬ２とダイオードＤ２とが昇圧チョッパとして機能する。したがって、半導体スイッチＳ２のオン期間にインダクタＬ２に蓄えられたエネルギーが、半導体スイッチＳ２のオフ期間に、ダイオードＤ２および半導体スイッチＳ１のボディダイオードを通る経路でキャパシタＣ１に放出される。
【００３８】
一方、交流電圧が負の半サイクル（第１の入力端子が正）である期間に、半導体スイッチＳ２をオフに維持し、半導体スイッチＳ１をオンオフさせている。この動作では、半導体スイッチＳ１とインダクタＬ１とダイオードＤ１とが昇圧チョッパとして機能する。したがって、半導体スイッチＳ１のオン期間にインダクタＬ１に蓄えられたエネルギーが、半導体スイッチＳ１のオフ期間に、ダイオードＤ１および半導体スイッチＳ２のボディダイオードを通る経路でキャパシタＣ１に放出される。
【００３９】
要するに、切替器２が第２の状態を選択している場合に、交流電圧の極性に応じて半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフの状態を変化させる。具体的には、交流電源ＰＳ２の電圧の極性が、順方向であるダイオードＤ１（Ｄ２）に接続された半導体スイッチＳ１（Ｓ２）をオンオフさせ、逆方向であるダイオードＤ２（Ｄ１）に接続された半導体スイッチＳ２（Ｓ１）をオフに維持する。
【００４０】
上述したように、電力変換装置に交流電力が入力される場合は、交流電圧の半波毎に半導体スイッチＳ１，Ｓ２の一方のみがオンオフし、昇圧チョッパが力率改善回路として動作する。すなわち、入力される交流電力が効率よく利用され、電力変換装置から交流電源ＰＳ２への全高調波歪が抑制される。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、切替器２により第１の状態を選択するか第２の状態を選択するかに応じて、直流電力と交流電力とのどちらの入力にも同構成で対応することが可能になる。しかも、直流電力に対しては、半導体スイッチＳ１，Ｓ２のオンオフに関してインターリーブが可能になるから、平滑用のキャパシタＣ１の小型化かつノイズの低減につながる。また、交流電力に対しては、力率改善回路として機能させることが可能であって、交流電力を効率よく利用し、全高調波歪が低減される。
【００４２】
（実施形態２）
実施形態１は、切替器２における第１の状態と第２の状態とを制御回路３が選択している。本実施形態は、図５に示すように、端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２への電源の接続状態により、直流電源ＰＳ１と交流電源ＰＳ２とのどちらが接続されたかを判別する入力判別回路５を備える。入力判別回路５は、判別の結果に応じて、切替器２における第１の状態と第２の状態とを選択する。
【００４３】
入力判別回路５は、端子Ｔ１１，Ｔ１２と端子Ｔ２１，Ｔ２２とのうちのどちらに電圧が印加されたかを判別し、さらに極性の変化の有無を判別することによって、直流電源ＰＳ１あるいは交流電源ＰＳ２が正しく接続されたか否かを判別する。切替器２は、入力判別回路５による判別結果を受けて第１の状態と第２の状態との一方を選択する。
【００４４】
ここに、切替器２は、第１の状態と第２の状態とのほかに、第３の状態（以下、「中立状態」という）として、すべてのスイッチ要素２１〜２３の接点が、どの端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２にも接続されない状態を有することが望ましい。この場合、切替器２は、入力判別回路５からの指示を受けなければ中立状態を選択するように構成されていることが望ましい。
【００４５】
切替器２が中立状態であるときに、入力判別回路５は、端子Ｔ１１，Ｔ１２または端子Ｔ２１，Ｔ２２に電源が接続されているか否かを判別する。また、入力判別回路５は、電源が接続されている場合に、直流電源ＰＳ１か交流電源ＰＳ２かを判別する。入力判別回路５は、端子Ｔ１１，Ｔ１２に直流電源ＰＳ１が接続されていると判断すると、第１の状態を選択するように切替器２に指示し、端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電源ＰＳ２が接続されていると判断すると第２の状態を選択するように切替器２に指示する。
【００４６】
このように、入力判別回路５での判別結果に応じて、切替器２を中立状態から第１の状態または第２の状態に自動的に切り替えるから、端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２に対する電源の誤接続が防止される。また、端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２に直流電源ＰＳ１が接続されるか、交流電源ＰＳ２が接続されるかに応じて切替器２を適切に切り替えるから、切替器２を誤って切り替えることがない。その結果、電力変換装置の操作性が向上する。
【００４７】
入力判別回路５は、制御回路３の動作も判別結果により切り替えるように構成されている。したがって、端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２に直流電源ＰＳ１が接続されるか、交流電源ＰＳ２が接続されるかに応じて、制御回路３の動作が適切かつ自動的に切り替えられる。本実施形態の他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００４８】
（実施形態３）
実施形態２は、中立状態において切替器２を端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２から切り離している。本実施形態は、図６に示すように、図１に示した実施形態１の構成に対して、切替器２の構成を変更している。切替器２は、スイッチ要素２２において中立状態で選択される接点に抵抗Ｒ１を介して端子Ｔ１１，Ｔ２１を接続し、スイッチ要素２３において中立状態で選択される接点に抵抗Ｒ２を介して端子Ｔ１２，Ｔ２２を接続する。
【００４９】
この構成では、端子Ｔ１１，Ｔ１２に電源が接続されるか、端子Ｔ２１，Ｔ２２に電源が接続されると、第２の入力端子と第３の入力端子との間に電圧が印加され、電源から抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してキャパシタＣ１に充電電流が流れる。つまり、切替器２が中立状態から第１の状態または第２の状態に移行する前に、キャパシタＣ１に電荷が供給される。他の構成および動作は、実施形態１と同様である。
【００５０】
本実施形態の構成では、切替器２において第１の状態あるいは第２の状態が選択される前に、キャパシタＣ１が充電されるから、突入電流が抑制される。すなわち、突入電流によるストレスが抑制され、電力変換装置の長寿命化につながる。図６に示す構成例では、入力判別回路５を記載していないが、実施形態２と同様に入力判別回路５を設けることも可能である。
【００５１】
（実施形態４）
上述した各実施形態は、変換部１を構成する昇圧チョッパにダイオードＤ１，Ｄ２を用いている。本実施形態は、図７に示すように、図１に示した実施形態１の構成に対して、ダイオードＤ１，Ｄ２として、半導体スイッチＳ３，Ｓ４のボディダイオードを用いている。半導体スイッチＳ３，Ｓ４は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどから選択される。
【００５２】
この構成では、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオンオフを制御することによって、キャパシタＣ１の両端電圧である直流電圧を交流電圧に変換し、端子Ｔ２１，Ｔ２２から交流電力を取り出すことが可能である。すなわち、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４がブリッジ回路を構成しているから、ＤＣ−ＡＣ変換回路４が双方向に動作する構成であれば、フルブリッジ回路のインバータとして動作させることにより、端子Ｔ２１，Ｔ２２から交流電力を出力させることが可能である。
【００５３】
また、ＤＣ−ＡＣ変換回路４が双方向に動作する構成であれば、半導体スイッチＳ３，Ｓ４をオンにすることにより、ＤＣ−ＡＣ変換回路４から出力される直流電力を端子Ｔ１１，Ｔ１２から取り出すことが可能になる。すなわち、直流電源ＰＳ１が、電動車両に搭載された蓄電池あるいは据置型の蓄電池であれば、蓄電池の充電が可能になる。ここに、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオンオフを制御することにより、充電電流および充電電圧の制御が可能である。
【００５４】
なお、端子Ｔ２１，Ｔ２２に交流電源ＰＳ２を接続した場合に、電圧の調節が必要なければ、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオンオフを制御することによって、同期整流動作を行うことが可能である。したがって、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のオンオフを行わない場合よりも効率を高めることができる。
【００５５】
他の構成および動作は実施形態１と同様である。また、図５に示した入力判別回路５、図６に示した抵抗Ｒ１，Ｒ２を本実施形態の構成に適用することも可能である。
【００５６】
（実施形態５）
上述した各実施形態は、直流電源ＳＰ１を接続する一対の端子Ｔ１１，Ｔ１２と、交流電源ＰＳ２を接続する一対の端子Ｔ２１，Ｔ２２とを備えている。本実施形態は、図８に示す構成を採用することにより、端子Ｔ３，Ｔ４を直流電源ＰＳ１と交流電源ＰＳ２とに共用している。
【００５７】
切替器２は、それぞれ切替接点を備えた２個のスイッチ要素２４，２５を備える。一方のスイッチ要素２４は、変換部１のインダクタＬ１に接続された第１の入力端子を、端子Ｔ３に接続するか端子Ｔ４に接続するかを選択する。他方のスイッチ要素２５は、キャパシタＣ１の負極に接続された変換部１の第３の入力端子を端子Ｔ４に接続するか開放するかを選択する。変換部１の第２の入力端子は、端子Ｔ３に接続される。
【００５８】
図８に示す構成例では、スイッチ要素２４，２５は、上側の接点を選択する状態が第１の状態であり、下側の接点を選択する状態が第２の状態である。したがって、上述した各実施形態と同様に、第１の状態では、第１の入力端子と第２の入力端子とが共通に接続され、第２の状態では、第１の入力端子と第２の入力端子とが個々に分離される。
【００５９】
端子Ｔ３，Ｔ４に直流電源ＰＳ１を接続するときは、第１の状態が選択され、それぞれの昇圧チョッパに直流電圧が入力される。また、端子Ｔ３，Ｔ４に交流電源ＰＳ２を接続するときには、第２の状態が選択され、第１の入力端子と第２の入力端子との間に交流電圧が入力される。
【００６０】
上述したように、本実施形態の構成によれば、直流電源ＰＳ１と交流電源ＰＳ２とに２個の端子Ｔ３，Ｔ４で対応することが可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。また、図８に示す構成例は、実施形態１に対して、切替器２および端子Ｔ３，Ｔ４の構成を変更しているが、実施形態２〜４において説明した技術においても同様の変更を加えると、２個の端子で直流電源ＰＳ１と交流電源ＰＳ２とを接続することが可能になる。すなわち、図５に示した入力判別回路５、図６に示した抵抗Ｒ１，Ｒ２、図７に示した半導体スイッチＳ３，Ｓ４は本実施形態でも適用可能である。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ２を設ける場合、切替器２を構成する各スイッチ要素２４，２５の共通接点に接続すればよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  変換部
２  切替器
３  制御回路
５  入力判別回路
Ｄ１，Ｄ２  ダイオード
Ｓ１，Ｓ２  半導体スイッチ
Ｓ３，Ｓ４  （第２の）半導体スイッチ
【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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