(57)【要約】【課題】電力変換装置を小型化、低価格化し、また、電力変換装置を大型化することなく、電力を増加させ、効率よく電力を分配する。【解決手段】交流電源を入力とし交流を直流に変換する複数の並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの共通化された出力に接続された平滑コンデンサ５、入力を共通化して平滑コンデンサ５に接続され、直流を直流に変換し負荷に電力を供給する複数の並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力をそれぞれ決定する制御手段１１を備え、また、制御手段１１は、電力変換装置の動作の状態に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、  
前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、
前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、
前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、
前記負荷の電圧となる出力電圧を測定する出力電圧測定部、
前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および
前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段、
を備えた電力変換装置。
【請求項２】
交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、  
前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、
前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、
前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、
前記負荷の電圧となる出力電圧を測定する出力電圧測定部、
前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および
前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、
前記制御手段が、前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の動作の状態に応じて前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の各々に分配する電力を決定する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記交流−直流変換器は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とを有する単相インバータを一つ以上有し、前記交流電源の電圧に前記単相インバータの出力電圧を重畳させる交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記交流−直流変換器は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とを有するハーフブリッジ型の単相インバータを一つ以上有し、交流電源の電圧に前記ハーフブリッジ型の単相インバータの出力電圧を重畳させる交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御手段は、交流の力率を制御しつつ前記交流−直流変換器の出力直流電圧が直流電圧目標値に追従するように前記交流−直流変換器を制御すると共に、
前記直流−直流変換器と前記負荷との間の直流出力が目標値に追従するように前記直流−直流変換器を制御し、前記直流−直流変換器と前記負荷との間の直流出力に応じて、前記交流−直流変換器の前記直流電圧目標値を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電力変換装置が前記交流電源から前記負荷へ変換する電力のうち、前記複数の交流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する交流−直流変換器電力分配手段と、前記複数の直流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する直流−直流変換器電力分配手段とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流測定部で測定される前記出力電流に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項７載の電力変換装置。
【請求項９】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。  
【請求項１０】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項１１記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記出力電流は、前記制御手段により決定される前記出力電流の目標値であることを特徴とする請求項７乃至請求項１２記載の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流測定部で測定される入力電流に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項１４載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項１５記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項１５または請求項１６記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項１５または請求項１６記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項１８記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記入力電流は、前記制御手段により決定される前記入力電流の目標値であることを特徴とする請求項１４乃至請求項１９の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電圧測定部で測定される前記入力電圧に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電圧測定部で測定される前記入力電圧より、入力電流上限値または出力電流上限値を決定し、前記入力電流上限値または出力電流上限値に応じて、前記複数の交流−直流変換器へ分配する電力を決定することを特徴とする請求項２１記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電圧測定部で測定される前記入力電圧より、入力電流上限値または出力電流上限値を決定し、前記入力電流上限値または出力電流上限値に応じて、前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力を決定することを特徴とする請求項２２記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電圧測定部で測定される前記負荷の電圧に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記負荷の電圧が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項２４載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記負荷の電圧が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項２４記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記負荷の電圧が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項２５または請求項２６記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記負荷の電圧が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項２５または請求項２６記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記所定値は、前記複数の直流−直流変換器の最大出力電圧であることを特徴とする請求項２８記載の電力変換装置。
【請求項３０】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流測定部で測定される前記入力電流と、前記入力電圧測定部で測定される前記入力電圧との演算により得られる入力電力に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項３１】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電力が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項３０記載の電力変換装置。
【請求項３２】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電力が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項３０記載の電力変換装置。
【請求項３３】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電力が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項３１または請求項３２記載の電力変換装置。
【請求項３４】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電力が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項３１または請求項３２記載の電力変換装置。
【請求項３５】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項３４記載の電力変換装置。
【請求項３６】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流測定部で測定される前記出力電流と、前記出力電圧測定部で測定される前記負荷の電圧との演算により得られる出力電力に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項３７】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電力が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項３６載の電力変換装置。
【請求項３８】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電力が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項３６記載の電力変換装置。
【請求項３９】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電力が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項３７または請求項３８記載の電力変換装置。
【請求項４０】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電力が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項３７または請求項３８記載の電力変換装置。
【請求項４１】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項４０記載の電力変換装置。
【請求項４２】
前記所定値は、前記交流−直流変換器における力率が一定以上となる前記入力電流もしくは前記出力電流もしくは前記負荷の電圧もしくは前記入力電流と前記入力電圧とから得られる入力電力もしくは前記出力電流と前記出力電圧とから得られる出力電力であることを特徴とする請求項８，９，１５，１６，２５，２６，３１，３２，３７，３８の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項４３】
前記所定値は、前記直流−直流変換器におけるＺＶＳ（Ｚｅｒｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）が成立する前記入力電流もしくは前記出力電流もしくは前記負荷の電圧もしくは前記入力電流と前記入力電圧とから得られる入力電力もしくは前記出力電流と前記出力電圧とから得られる出力電力であることを特徴とする請求項１０，１１，１７，１８，２７，２８，３３，３４，３９，４０の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項４４】
前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器は、各変換器の温度を測定する温度測定部を備え、前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記温度測定部で測定される変換器温度に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項４５】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記変換器温度が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項４４記載の電力変換装置。
【請求項４６】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記変換器温度が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項４５記載の電力変換装置。
【請求項４７】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の変換器温度を比較し、変換器温度の高い前記複数の交流−直流変換器の電力は小さくなるように、変換器温度の低い前記複数の交流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項４４記載の電力変換装置。
【請求項４８】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の変換器温度を比較し、変換器温度の高い前記複数の直流−直流変換器の電力は小さくなるように、変換器温度の低い前記複数の直流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項４７記載の電力変換装置。
【請求項４９】
前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器は、各変換器の効率を測定する効率測定部を備え、前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記効率測定部で測定される変換器効率に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項５０】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の前記変換器効率を比較し、前記変換器効率の低い前記複数の交流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記変換器効率の高い前記複数の交流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項４９記載の電力変換装置。
【請求項５１】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の前記変換器効率を比較し、前記変換器効率の低い前記複数の直流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記変換器効率の高い前記複数の直流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項５０記載の電力変換装置。
【請求項５２】
前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器は、各変換器の累積充電回数を計測する累積充電回数計測部を備え、前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記累積充電回数計測部で計測される累積充電回数に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項５３】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を減らす場合に、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の多い前記複数の交流−直流変換器の電力を優先的に減らすように電力を分配することを特徴とする請求項５２記載の電力変換装置。
【請求項５４】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を減らす場合に、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の多い前記複数の直流−直流変換器の電力を優先的に減らすように電力を分配することを特徴とする請求項５３記載の電力変換装置。
【請求項５５】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を増やす場合に、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の少ない前記複数の交流−直流変換器の電力を優先的に増やすように電力を分配することを特徴とする請求項５２記載の電力変換装置。
【請求項５６】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の電力を増やす場合に、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の少ない前記複数の直流−直流変換器の電力を優先的に増やすように電力を分配することを特徴とする請求項５３記載の電力変換装置。
【請求項５７】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の多い前記複数の交流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記累積充電回数の少ない前記複数の交流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項５２記載の電力変換装置。
【請求項５８】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の多い前記複数の直流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記累積充電回数の少ない前記複数の直流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項５７記載の電力変換装置。
【請求項５９】
前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器は、各変換器の累積充電時間を計測する累積充電時間計測部を備え、前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記累積充電時間計測部で計測される累積充電時間に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項６０】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を減らす場合に、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の長い前記複数の交流−直流変換器の電力を優先的に減らすように電力を分配することを特徴とする請求項５９記載の電力変換装置。
【請求項６１】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を減らす場合に、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の長い前記複数の直流−直流変換器の電力を優先的に減らすように電力を分配することを特徴とする請求項６０記載の電力変換装置。
【請求項６２】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を増やす場合に、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の短い前記複数の交流−直流変換器の電力を優先的に増やすように電力を分配することを特徴とする請求項５９記載の電力変換装置。
【請求項６３】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の電力を増やす場合に、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の短い前記複数の直流−直流変換器の電力を優先的に増やすように電力を分配することを特徴とする請求項６２記載の電力変換装置。
【請求項６４】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の長い前記複数の交流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記累積充電時間の短い前記複数の交流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項５９記載の電力変換装置。
【請求項６５】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の長い前記複数の直流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記累積充電時間の短い前記複数の直流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項６４記載の電力変換装置。
【請求項６６】
前記複数の交流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する交流−直流変換器電力分配手段及び、前記複数の直流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する直流−直流変換器電力分配手段が、一つの変換器の電力が定格を越えないように、複数の変換器に電力を配分することを特徴とする請求項１乃至請求項６５の何れか一に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置は、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ部の出力に平滑コンデンサを接続し、半導体スイッチ素子を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ部が平滑コンデンサの直流電力をＤＣ／ＤＣ変換して負荷に電力を供給している。
【０００３】
そして、交流の力率を制御しつつＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧が目標値に追従するように、ＡＣ／ＤＣコンバータ部を制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷との間の直流出力が目標値に追従するようにＤＣ／ＤＣコンバータ部の半導体スイッチ素子のＤｕｔｙ比を制御する。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷抵抗との間の直流出力に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整する。
【０００４】
このような構成とすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷との間の直流出力に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ部内の半導体スイッチ素子のＤｕｔｙ比を適切に制御してＤＣ／ＤＣコンバータ部での電力損失の低減を図ることができ、電力変換効率を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号  ＷＯ  ２０１１／１５１９４０  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の電力変換装置では、負荷に供給する電力を増加させようとすると、各半導体や磁性部品の電流が増加する。電流が増加すると、発熱が大きくなり、放熱のために体格を大きくする必要がある。各半導体や磁性部品の大型化することにより、電力変換装置の小型化・低価格化の妨げとなっていた。
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整する制御を行う際に、ＡＣ／ＤＣコンバータ部の出力にある平滑コンデンサの電圧をモニタする電圧センサを用いている。負荷に供給する電力を増加させるために、従来のような電力変換装置を単に並列接続しただけでは、並列接続した数分の電圧センサが必要となる。また、並列接続したそれぞれの電力変換装置に並列数分分割した電力を単に割り当てるだけでは、それぞれの電力変換装置が最適な領域で動作できず、効率が低下していた。さらに、一つの電力変換装置を構成するＡＣ／ＤＣコンバータ部とＤＣ／ＤＣコンバータ部は同じ電力を扱う必要があり、独立に各コンバータに最適な電力を割り当てることができなかった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、電力変換装置の小型化、低価格化ができ、複数の交流−直流変換器の電力割り当てと複数の直流−直流変換器の電力割り当てを独立に制御することが可能となりそれぞれの変換器を効率良く動作させることを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、前記負荷の電圧を測定する出力電圧測定部、前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段、を備えたものである。
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、前記負荷の電圧を測定する出力電圧測定部、前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、前記制御手段が、前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の動作の状態に応じて前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の各々に分配する電力を決定するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る電力変換装置によれば、交流−直流変換器に複数の交流−直流変換器を並列に接続し、直流−直流変換器に複数の直流−直流変換器を並列に接続することで、一つあたりの変換器に流れる電流が小さくなり、半導体や磁性部品の小型化が可能となり、電力変換装置の小型化・低価格化を促進することができる。さらに、複数の交流−直流変換器の出力と複数の直流−直流変換器の入力をそれぞれ共通化し、平滑コンデンサを共通化することで、平滑コンデンサの電圧を測定するのに必要な電圧センサの必要個数も削減でき、さらなる小型化・低価格化につながる。
また、電力変換装置の動作状態により、複数の交流−直流変換器と複数の直流−直流変換器に適切な電力を割り当てることで、交流−直流変換器と直流−直流変換器が効率良く動作することができ、電力変換装置全体の効率を向上させることができる。さらに、平滑コンデンサを共通化することで、複数の交流−直流変換器の電力割り当てと複数の直流−直流変換器の電力割り当てを独立に制御することができ、それぞれの変換器を効率良く動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の制御を示す制御ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による直流−直流変換器の制御を示す制御ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１による平滑コンデンサの目標電圧の制御を示す制御部ロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の構成図である。
【図８】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態１による直流−直流変換器の構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による直流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１による直流−直流変換器の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態２による交流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態２による直流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態３による交流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態３による直流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態４による出力電圧と入力電流及び出力電流の関係を示した図である。
【図１７】この発明の実施の形態４による交流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図１８】この発明の実施の形態４による直流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態５による交流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図２０】この発明の実施の形態５による直流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態６による電力変換装置の構成図である。
【図２２】この発明の実施の形態６による交流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図２３】この発明の実施の形態７による電力変換装置の構成図である。
【図２４】この発明の実施の形態７による交流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【図２５】この発明の実施の形態８による電力変換装置の構成図である。
【図２６】この発明の実施の形態８による交流−直流変換器の電力分配方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による電力変換装置の概略構成図である。
図１に示すように、交流電源１は、交流電源１の電圧を測定する入力電圧センサと、交流電源１から交流−直流変換器４ａ〜４ｃに流入する電流を測定する入力電流センサ３ａ〜３ｃを介して、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに接続される。ここでは、交流−直流変換器が３並列である例を示す。
並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力には、その出力を平滑する平滑コンデンサ５とその電圧を測定する平滑コンデンサ電圧センサ６が接続される。
【００１２】
平滑コンデンサ５の後段には、直流−直流変換器７ａ〜７ｃが接続される。ここでは、直流−直流変換器が３並列である例を示す。並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力には、負荷１０への出力電流を測定する出力電流センサ８ａ〜８ｃと負荷１０の電圧を測定する出力電圧センサ９を介して、負荷１０が接続される。
制御手段１１は、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配する電力を決定する交流−直流変換器電力分配手段１２と、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する直流−直流変換器電力分配手段１３で構成される。交流−直流変換器電力分配手段１２は、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて測定された出力電流から、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配する電力を決定すると共に、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて測定された入力電流及び平滑コンデンサ電圧センサ６にて測定された平滑コンデンサ電圧を入力として、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを制御する。また、直流−直流変換器電力分配手段１３は、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて測定された出力電流から、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定すると共に、出力電圧センサ９にて測定された出力電圧から、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの制御を行う。
【００１３】
このように構成される電力変換装置の各変換器の基本的な制御について、図２〜図４に基づいて説明する。
まず、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに対し、交流−直流変換器電力分配手段１２は、平滑コンデンサ５の直流電圧Ｖｄｃを目標電圧Ｖｄｃ＊に維持し、また入力力率が概１になるように入力電流Ｉｉｎを制御する。ここでは簡単のため、交流−直流変換器４ａを例にとり説明する。
交流−直流変換器４ａは、図２に示すような制御ブロックで制御される。平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ５の直流電圧Ｖｄｃと予め設定された平滑コンデンサ５の目標電圧Ｖｄｃ＊との差２０を０に近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して入力電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する。そして、この振幅目標値２１に基づいて入力電圧Ｖｉｎに同期した正弦波の電流指令Ｉｉｎ＊を生成する。
【００１４】
電流指令Ｉｉｎ＊と入力電流センサ３ａにて検出された入力電流Ｉｉｎとの差２２を０に近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して、交流−直流変換器４ａを制御するＰＷＭ信号２４を生成する。
【００１５】
次に、直流−直流変換器電力分配手段１３は、直流出力電流Ｉｏｕｔを電流目標値Ｉｏｕｔ＊になるように直流−直流変換器７ａ〜７ｃを制御する。ここでは、簡単のため、直流−直流変換器７ａを例にとり説明する。
直流−直流変換器７ａは、図３に示すような制御ブロックで制御される。出力電流センサ８ａによってセンシングされた出力電流Ｉｏｕｔと電流目標値Ｉｏｕｔ＊との差２５をゼロに近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して、直流−直流変換器７ａのデューティ指令となるＰＷＭ信号を生成する。これにより、直流出力電流Ｉｏｕｔは電流目標値Ｉｏｕｔ＊に近づくように制御される。
【００１６】
次に、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃの可変制御手法について説明する。図３で示したように、直流−直流変換器電力分配手段１３では、出力電流Ｉｏｕｔが電流目標値Ｉｏｕｔ＊に追従するように直流−直流変換器７ａのデューティ指令となるＰＷＭ信号を生成する。そして、直流−直流変換器電力分配手段１３は、図４に示すように、予め設定されたＤｕｔｙ設定値Ｄｕｔｙ＊と演算されたＤｕｔｙ指令との差がゼロに近づくようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して平滑コンデンサ５の目標電圧Ｖｄｃ＊を生成する。そして、図２で示したように、交流−直流変換器電力分配手段１２は、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃが、目標電圧Ｖｄｃ＊に追従するように電流目標値Ｉｉｎ＊を生成して、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを制御する。
【００１７】
以上のような制御において、本実施の形態のように、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力及び複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力である平滑コンデンサを共通とすることで、平滑コンデンサ電圧センサ６を１つにすることができ、電力変換器の小型化・低価格化につながる。
【００１８】
次に、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する効果について説明する。交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして一般的に知られているＰＦＣ回路を図５に示す。ＰＦＣ回路は公知の技術により、各素子の説明は省略する。ＰＦＣ回路では、一般的に、出力電流が小さい（軽負荷）ときに、力率が低下し、電力変換効率が悪くなる。つまり出力電流が小さいときは、並列接続されている交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち、一つを動作させ、電流を集中させた方が良い。
【００１９】
一方で、出力電流が大きいときは、リアクトル３３に流れる電流が大きくなり、巻線損失（銅損）が電流の二乗に比例して増大する。以下の（式１）を参照。
【数１】
2015095969.tif 000003
ここで、Ｐはリアクトル３３の損失、Ｒはリアクトル３３の抵抗値（銅）、Ｉはリアクトル３３に流れる電流である。また、リアクトルの損失が増大することにより、巻線温度が上昇する。銅の抵抗値の温度特性により、抵抗値が上昇し、損失が増大することになる。さらに、半導体素子であるブリッジダイオード３２、スイッチ素子３４、整流用ダイオード３５に流れる電流が増加するので、それらの温度が上昇する。温度が高くなると半導体素子の寿命が短くなる。以上より、電流が大きいときは、並列接続されている交流−直流変換器４ａ〜４ｃを３つ動作させ、電流を分散させた方が良い。
【００２０】
出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について図６のフローチャートを参照しながら説明する。交流−直流変換器４ａ〜４ｃの定格出力電流をＩ０＿ｏｕｔ、力率が目標以上になる出力電流をＩｐ＿ｏｕｔ（以降、力率目標出力電流と呼ぶ）とする
（Ｉ０＿ｏｕｔ＞Ｉｐ＿ｏｕｔ）。
まず、ステップＳ１０１で交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔを以下の（式２）で計算する。
【数２】
2015095969.tif 000004
ここで、Ｖｏｕｔは直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電圧、Ｉｄｄ＿ｏｕｔは、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流の合計値、ηｄｄは直流−直流変換器７ａ〜７ｃの効率、Ｖｄｃは平滑コンデンサ５の電圧である。
【００２１】
次に、ステップＳ１０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔが、力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔの３倍以上かを判定する。３倍以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃが全て目標力率以上で動作できるので、電流を３等分して交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる（ステップＳ１０３）。ここでは、交流−直流変換器４ａ、４ｂ、４ｃに割り当てる出力電流をそれぞれＩａｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｉａｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｉａｄ＿ｏｕｔ３＊とする。一方、ステップＳ１０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔが、力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔの３倍より小さい場合、ステップＳ１０４で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔが、力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔの２倍以上かを判定する。２倍以上の場合、ステップＳ１０５で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔの２倍以上かどうかを判定する。２倍以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以内で動作するためには、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは全て動作する必要があり、かつ、なるべく多くの交流−直流変換器４ａ〜４ｃに力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔを分配したいので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つ（例えば４ａと４ｂ）には力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔを分配し、残り１つ（例えば４ｃ）に残りの電流（Ｉａｄ＿ｏｕｔ−２×Ｉｐ＿ｏｕｔ）を分配する（ステップＳ１０６）。
【００２２】
一方、ステップＳ１０５で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔの２倍より小さい場合、力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔ以下で動作する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを無くすため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つ（例えば４ａと４ｂ）には出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔの半分の電流を分配し、残り１つ（例えば４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ１０７）。
さらに、ステップＳ１０４で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔが、力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔの２倍より小さい場合、ステップＳ１０８で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以上かどうかを判定する。定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以内で動作するためには、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つが動作する必要があり、かつ、なるべく多くの交流−直流変換器４ａ〜４ｃに力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔを分配したいので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち１つ（例えば４ａ）には力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔを分配し、もう１つ（例えば４ｂ）に残りの電流（Ｉａｄ＿ｏｕｔ−Ｉｐ＿ｏｕｔ）を分配する（ステップＳ１０９）。このとき、残り１つ（例えば４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。
【００２３】
一方、ステップＳ１０８で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔより小さい場合、力率目標出力電流Ｉｐ＿ｏｕｔ以下で動作する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを無くすため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち１つ（例えば４ａ）に出力電流合計値Ｉａｄ＿ｏｕｔの電流を分配し、残り（例えば４ｂと４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ１１０）。
交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配された電流値は、それぞれの制御（図２）において、入力電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのゲイン比が、分配された電流比と等しくなる。
【００２４】
以上の方法によれば、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて、電流が少ないときには、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を集中させるように電流を分配し、力率を確保することで変換効率を向上させることができる。また、電流が多いときには、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分散させるように電流を分配し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。
【００２５】
ここでは、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして一般的に知られているＰＦＣ回路を例に説明したが、図７に示すような、複数の半導体スイッチ素子４３〜４６と直流電圧源４７とを有する単相インバータの交流側を直列接続して構成され、該交流側を交流電源４１の第１の端子に直列接続して単相インバータの出力を交流電源４１の出力に重畳するインバータ回路５３と、直流母線間に複数の半導体スイッチ４８〜５１を有し、一方の交流端子がインバータ回路５３の出力に接続され、他方の交流端子が交流電源１の第２の端子に接続され、直流母線間に直流電圧を出力するコンバータ回路５４と、直流母線間に接続され、コンバータ回路５４の出力を平滑する平滑コンデンサ５２を備えた構成においても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして、図８に示すような、交流電源からの入力を整流する整流回路５３と、半導体スイッチ５５、５６及び直流コンデンサ４７によって構成され、半導体スイッチ５５、５６の接続点が交流電源の母線に接続されるハーフブリッジ型のインバータ回路５８と、出力電圧を平滑する平滑コンデンサ５２と、インバータ回路５８の正側と平滑コンデンサ５２の正側との間に接続される半導体スイッチ５７と、インバータ回路５８の負側と平滑コンデンサ５２の負側との間に接続される半導体スイッチ５４を備えた構成においても同様の効果を得ることができる。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして、インターリーブ型のＰＦＣ回路としてもよいことは言うまでもない。
【００２７】
次に、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する効果について説明する。直流−直流変換器として一般的に知られている位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を図９に示す。直流電圧源６１（図１の平滑コンデンサ５に相当）の直流電力は、半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄにより、交流に変換される。半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄのドレイン−ソース間には、ソフトスイッチング用の共振コンデンサ６３ａ〜６３ｄが接続さる。交流に変換された電力は、ソフトスイッチング用の共振リアクトル６４を介して絶縁トランス６５の一次側に入力され、絶縁トランス６５の二次側で整流ダイオード６６により整流され、出力平滑リアクトル６７及び出力平滑コンデンサ６８により平滑される。位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路は公知の技術により、動作の詳細説明は省略する。位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路では、半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄがスイッチングする際に共振コンデンサ６３ａ〜６３ｄと共振リアクトル６４との間で共振が発生し、共振により半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄのドレイン−ソース間電圧が０となった際にスイッチングを行い、スイッチング損失を０とする（ＺＶＳ：Ｚｅｒｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇと呼ばれている）。このとき、ＺＶＳが成立する条件は、以下の（式３）による。
【数３】
2015095969.tif 000005
ここで、Ｖｄｃは直流電圧源６１の電圧、Ｌｒは共振リアクトル６４のインダクタンス、Ｃｒは共振コンデンサ６３ａ〜６３ｄのキャパシタンス（共振コンデンサ６３ａ〜６３ｄのキャパシタンスは同値とする）、Ｉｄｃは直流電圧源６１からの入力電流である。（式３）より、入力電流Ｉｄｃが大きいほどＺＶＳが成立しやすく、スイッチング損失を低減することができる。なお、入力電流Ｉｄｃが小さい場合、スイッチング時に共振コンデンサ６３ａ〜６３ｄの電荷が残ったまま半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄがＯＮすることになり（ＺＶＳ不成立）、共振コンデンサ６３ａ〜６３ｄの電荷は半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄの導通損として消費される。つまり出力電流が小さいときは、入力電流も小さいときであり、並列接続されている直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち、一つを動作させ、電流を集中させた方が良い。
【００２８】
一方で、出力電流が大きいときは、交流−直流変換器の際に述べたのと同様に、共振リアクトル６４、絶縁トランス６５、出力平滑リアクトル６７に流れる電流が大きくなり、巻線損失（銅損）が（式１）で示したように電流の二乗に比例して増大する。さらに、巻線損失が増大することにより、巻線温度が上昇する。銅の抵抗値の温度特性により、抵抗値が上昇し、損失が増大することになる。
さらに、半導体素子である、半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄ、整流ダイオード６６に流れる電流が増加するので、それらの温度が上昇する。温度が高くなると半導体素子の寿命が短くなる。以上より、電流が大きいときは、並列接続されている直流−直流変換器７ａ〜７ｃを３つ動作させ、電流を分散させた方が良い。
【００２９】
出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する手法について図１０のフローチャートを参照しながら説明する。直流−直流変換器７ａ〜７ｃの定格出力電流をＩ０＿ｏｕｔ、ＺＶＳが成立する出力電流をＩｚ＿ｏｕｔ（以降、ＺＶＳ成立出力電流と呼ぶ）とする。
（Ｉ０＿ｏｕｔ＞Ｉｚ＿ｏｕｔ）。
まず、ステップＳ２０１で、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流を加算し、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔを計算する。
【００３０】
次に、ステップＳ２０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔが、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔの３倍以上かを判定する。３倍以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃが全てＺＶＳ成立して動作できるので、電流を３等分して直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる（ステップＳ２０３）。ここでは、直流−直流変換器７ａ、７ｂ、７ｃに割り当てる出力電流をそれぞれＩｄｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ３＊とする。一方、ステップＳ２０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔが、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔの３倍より小さい場合、ステップＳ２０４で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔがＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔの２倍以上かを判定する。２倍以上の場合、ステップＳ２０５で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔの２倍以上かどうかを判定する。２倍以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以内で動作するためには、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て動作する必要があり、かつ、なるべく多くの直流−直流変換器７ａ〜７ｃにＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを分配したいので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つ（例えば７ａと７ｂ）にはＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを分配し、残り１つ（例えば７ｃ）に残りの電流（Ｉｄｄ＿ｏｕｔ−２×Ｉｚ＿ｏｕｔ）を分配する（ステップＳ２０６）。
【００３１】
一方、ステップＳ２０５で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔの２倍より小さい場合、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔ以下で動作する直流−直流変換器７ａ〜７ｃを無くすため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つ（例えば７ａと７ｂ）には出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔの半分の電流を分配し、残り１つ（例えば７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ２０７）。
さらに、ステップＳ２０４で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔが、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔの２倍より小さい場合、ステップＳ２０８で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以上かどうかを判定する。定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以内で動作するためには、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つが動作する必要があり、かつ、なるべく多くの直流−直流変換器７ａ〜７ｃにＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを分配したいので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち１つ（例えば７ａ）にはＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを分配し、もう１つ（例えば７ｂ）に残りの電流（Ｉｄｄ＿ｏｕｔ−Ｉｚ＿ｏｕｔ）を分配する（ステップＳ２０９）。このとき、残り１つ（例えば７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。
【００３２】
一方、ステップＳ２０８で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔより小さい場合、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔ以下で動作する直流−直流変換器７ａ〜７ｃを無くすため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち１つ（例えば７ａ）に出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔの電流を分配し、残り（例えば７ｂと７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ２１０）。
直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配された電流値は、それぞれの制御（図３）において、目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に反映される。
【００３３】
以上の方法によれば、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて、電流が少ないときには、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を集中させるように電流を分配し、ＺＶＳを成立させることで変換効率を向上させることができる。また、電流が多いときには、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。
【００３４】
本実施の形態では、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるための閾値として、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを用いたが、半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄと磁性部品、更には整流ダイオード６６の合計損失が最小となる出力電流値を閾値として使用しても良い。これは、電流を集中させＺＶＳを成立させることによる半導体スイッチ素子６２ａ〜６２ｄの損失減少分よりも、電流集中による磁性部品の損失増加分の方が大きい場合等に、損失が最小となる適切な出力電流を閾値とすることで、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃが効率良く動作できるように、最適な電流を分配させることができる。
【００３５】
以上説明したように、実施の形態１による電力変換装置は、交流電源１を入力とし、交流を直流に変換する複数の並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃと、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力を共通化し、平滑コンデンサ５を介して、複数の並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが接続され、負荷１０に出力される。そして、交流電源１の電圧を測定する入力電圧センサと、交流−直流変換器４ａ〜４ｃへの入力電流をそれぞれ測定する入力電流センサ３ａ〜３ｃと、負荷１０の電圧を測定する出力電圧センサ９と、直流−直流変換器７ａ〜７ｃから負荷への電流を測定する出力電流センサ８ａ〜８ｃと、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃと前記複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを制御する制御手段１１と備え、制御手段１１は、交流−直流変換器電力分配手段１２と直流−直流変換器電力分配手段から構成され、出力電流センサ８ａ〜８ｃにより得られた出力電流に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃに適切な電力を割り当てる。
【００３６】
また、交流−直流変換器電力分配手段１２は出力電流センサ８ａ〜８ｃにより得られた出力電流が所定値よりも小さければ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作数を減らし、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を集中させ、出力電流センサ８ａ〜８ｃにより得られた出力電流が所定値以上ならば、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作数を増やし、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
また、直流−直流変換器電力分配手段１３は出力電流センサ８ａ〜８ｃにより得られた出力電流が所定値よりも小さければ、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を減らし、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を集中させ、出力電流センサ８ａ〜８ｃにより得られた出力電流が所定値以上ならば、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を増やし、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
さらに交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力と直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力を共通化し、平滑コンデンサ５を共通化していることにより、交流−直流変換器電力分配手段１２と直流−直流変換器電力分配手段１３は交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃに独立に電力を分配することができ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃが最適な効率で動作することができ、電力変換装置全体の効率が上昇する。
【００３７】
また、本実施の形態では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとして、図９に示すような位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いた例を示したが、図１１に示すようなハードスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いても良い。ハードスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路は公知の技術により、詳細な説明は省略する。ハードスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路では、位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路で述べたように変換効率を向上させるために電流を集中させる必要がない。つまり、常に複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させる。すなわち、図１０のフローチャートにおいて、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚとしてゼロを設定する。ステップＳ２０２において、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔが、常にＺＶＳ成立出力電流Ｉｚの３倍以上となり、電流を３等分して直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる（ステップＳ２０３）。
【００３８】
以上のように、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとしてハードスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いた場合、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚをゼロとすることで、常に複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、出力電流センサ８ａ〜８ｃより取得した出力電流に応じて、交流−直流変換器電力分配手段１２及び直流−直流変換器電力分配手段１３は、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定したが、出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊に応じて交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定しても良い。
【００４０】
実施の形態２．
上記した実施の形態１では、出力電流センサにより検出された出力電流により、並列接続された交流−直流変換器及び並列接続された直流−直流変換器に分配する電力を決定する例を示したが、実施の形態２では、入力電流センサにより検出された入力電流により、並列接続された交流−直流変換器及び並列接続された直流−直流変換器に分配する電力を決定する。
【００４１】
本実施の形態における回路構成及び各交流−直流変換器と各直流−直流変換器の制御は、実施の形態１と同様である。以下では、実施の形態１と異なる電力分配方法のみ説明する。
入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について図１２のフローチャートを参照しながら説明する。交流−直流変換器４ａ〜４ｃの定格入力電流をＩ０＿ｉｎ（以降、定格入力電流と呼ぶ）、力率が目標以上になる入力電流をＩｐ＿ｉｎ（以降、力率目標入力電流と呼ぶ）とする（Ｉ０＿ｉｎ＞Ｉｐ＿ｉｎ）。
まず、ステップＳ３０１で交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを計算する。入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎは入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各入力電流の合計値である。
【００４２】
次に、ステップＳ３０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎが、力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎの３倍以上かを判定する。３倍以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃが全て目標力率以上で動作できるので、電流を３等分して交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる（ステップＳ３０３）。ここでは、交流−直流変換器４ａ、４ｂ、４ｃに割り当てる入力電流をそれぞれＩａｄ＿ｉｎ１＊、Ｉａｄ＿ｉｎ２＊、Ｉａｄ＿ｉｎ３＊とする。一方、ステップＳ３０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎが、力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎの３倍より小さい場合、ステップＳ３０４で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎが、力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎの２倍以上かを判定する。２倍以上の場合、ステップＳ３０５で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎの２倍以上かどうかを判定する。２倍以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以内で動作するためには、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは全て動作する必要があり、かつ、なるべく多くの交流−直流変換器４ａ〜４ｃに力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを分配したいので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つ（例えば４ａと４ｂ）には力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを分配し、残り１つ（例えば４ｃ）に残りの電流（Ｉａｄ＿ｉｎ−２×Ｉｐ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ３０６）。
【００４３】
一方、ステップＳ３０５で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎの２倍より小さい場合、力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎ以下で動作する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを無くすため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つ（例えば４ａと４ｂ）には入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎの半分の電流を分配し、残り１つ（例えば４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ３０７）。
さらに、ステップＳ３０４で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎが、力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎの２倍より小さい場合、ステップＳ３０８で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以上かどうかを判定する。定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以内で動作するためには、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つが動作する必要があり、かつ、なるべく多くの交流−直流変換器４ａ〜４ｃに力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを分配したいので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち１つ（例えば４ａ）には力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを分配し、もう１つ（例えば４ｂ）に残りの電流（Ｉａｄ＿ｉｎ−Ｉｐ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ３０９）。このとき、残り１つ（例えば４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。
【００４４】
一方、ステップＳ３０８で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎより小さい場合、力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎ以下で動作する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを無くすため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち１つ（例えば４ａ）に入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎの電流を分配し、残り（例えば４ｂと４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ３１０）。
交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配された電流値は、それぞれの制御（図２）において、入力電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのゲイン比が、分配された電流比と等しくなる。
【００４５】
以上の方法によれば、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、電流が少ないときには、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を集中させるように電流を分配し、力率を確保することで変換効率を向上させることができる。また、電流が多いときには、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分散させるように電流を分配し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。
【００４６】
入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する手法について図１３のフローチャートを参照しながら説明する。本実施の形態では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとして、位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を採用した場合の例を示す。直流−直流変換器７ａ〜７ｃの定格入力電流をＩ０＿ｉｎ、ＺＶＳが成立する入力電流をＩｚ＿ｉｎ（以降、ＺＶＳ成立入力電流と呼ぶ）とする（Ｉ０＿ｉｎ＞Ｉｚ＿ｉｎ）。
まず、ステップＳ４０１で、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流から、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎを以下の（式４）で計算する。
【数４】
2015095969.tif 000006
ここで、Ｖｉｎは交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電圧、Ｉｉｎは、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流の合計値、ηａｄは交流−直流変換器４ａ〜４ｃの効率、Ｖｄｃは平滑コンデンサ５の電圧である。
【００４７】
次に、ステップＳ４０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎが、ＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎの３倍以上かを判定する。３倍以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃが全てＺＶＳ成立して動作できるので、電流を３等分して直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる（ステップＳ４０３）。ここでは、直流−直流変換器７ａ、７ｂ、７ｃに割り当てる入力電流をそれぞれＩｄｄ＿ｉｎ１＊、Ｉｄｄ＿ｉｎ２＊、Ｉｄｄ＿ｉｎ３＊とする。一方、ステップＳ４０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎが、ＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎの３倍より小さい場合、ステップＳ４０４で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎがＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎの２倍以上かを判定する。２倍以上の場合、ステップＳ４０５で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎの２倍以上かどうかを判定する。２倍以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以内で動作するためには、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て動作する必要があり、かつ、なるべく多くの直流−直流変換器７ａ〜７ｃにＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎを分配したいので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つ（例えば７ａと７ｂ）にはＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎを分配し、残り１つ（例えば７ｃ）に残りの電流（Ｉｄｄ＿ｉｎ−２×Ｉｚ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ４０６）。
【００４８】
一方、ステップＳ４０５で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎの２倍より小さい場合、ＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎ以下で動作する直流−直流変換器７ａ〜７ｃを無くすため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つ（例えば７ａと７ｂ）には入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎの半分の電流を分配し、残り１つ（例えば７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ４０７）。
さらに、ステップＳ４０４で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎが、ＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎの２倍より小さい場合、ステップＳ２０８で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以上かどうかを判定する。定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以内で動作するためには、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つが動作する必要があり、かつ、なるべく多くの直流−直流変換器７ａ〜７ｃにＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎを分配したいので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち１つ（例えば７ａ）にはＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎを分配し、もう１つ（例えば７ｂ）に残りの電流（Ｉｄｄ＿ｉｎ−Ｉｚ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ４０９）。このとき、残り１つ（例えば７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。
【００４９】
一方、ステップＳ４０８で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎより小さい場合、ＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎ以下で動作する直流−直流変換器７ａ〜７ｃを無くすため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち１つ（例えば７ａ）に入力電流合計値Ｉｄｄ＿ｉｎの電流を分配し、残り（例えば７ｂと７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ４１０）。
直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配された電流値は、それぞれの制御（図３）において、デューティ指令２６を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのゲイン比が、分配された電流比と等しくなる。
【００５０】
以上の方法によれば、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、電流が少ないときには、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を集中させるように電流を分配し、ＺＶＳを成立させることで変換効率を向上させることができる。また、電流が多いときには、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。
【００５１】
以上説明したように、実施の形態２による電力変換装置は、入力電流センサ３ａ〜３ｃにより得られた入力電流に応じて、交流−直流変換器電力分配手段１２と直流−直流変換器電力分配手段が、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃに適切な電力をそれぞれ割り当てる。
【００５２】
また、交流−直流変換器電力分配手段１２は入力電流センサ３ａ〜３ｃにより得られた入力電流が所定値よりも小さければ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作数を減らし、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を集中させ、入力電流センサ３ａ〜３ｃにより得られた入力電流が所定値以上ならば、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作数を増やし、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
また、直流−直流変換器電力分配手段１３は入力電流センサ３ａ〜３ｃにより得られた入力電流が所定値よりも小さければ、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を減らし、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を集中させ、入力電流センサ３ａ〜３ｃにより得られた入力電流が所定値以上ならば、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を増やし、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
【００５３】
本実施の形態では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとして位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いた例を示したが、前述の実施の形態１と同様にハードスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いても良い。その場合、ＺＶＳ成立入力電流Ｉｚ＿ｉｎをゼロとして、常に直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を増やし、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
【００５４】
また、本実施の形態では、入力電流センサ３ａ〜３ｃより取得した出力電流に応じて、交流−直流変換器電力分配手段１２及び直流−直流変換器電力分配手段１３は、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定したが、入力電流目標値Ｉｉｎ＊に応じて交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定しても良い。
【００５５】
実施の形態３．
本実施の形態では、入力電圧センサ２により検出された入力電圧により、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。交流電源１を電力系統とした場合、電力系統は扱う電圧により、出力できる電流の上限値が決定している。したがって、入力電圧センサ２により検出された交流電源１の電圧（入力電圧）により、電力変換器の入力電流上限値もしくは出力電流上限値を決定し、その上限値に応じて、動作させる交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃの並列数を変更する。
【００５６】
本実施の形態における回路構成及び各交流−直流変換器と各直流−直流変換器の制御は、実施の形態１と同様である。以下では、実施の形態１と異なる電力分配方法のみ説明する。
入力電圧センサ２にて検出された入力電圧に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について図１４のフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、例として２種類の入力電流上限値Ｉｉｎ＿ｍａｘ１とＩｉｎ＿ｍａｘ２とを持ち、入力電圧Ｖｉｎが電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１以上ならば入力電流上限をＩｉｎ＿ｍａｘ１、入力電圧Ｖｉｎが電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１より小さければ入力電流上限をＩｉｎ＿ｍａｘ２とする例を示す（Ｉｉｎ＿ｍａｘ＞Ｉｉｎ＿ｍａｘ２）。なお、入力電流上限値は３種類以上でも良い。
【００５７】
まず、ステップＳ５０１で入力電圧センサ２にて入力電圧Ｖｉｎを検出する。ステップＳ５０２で予め決定している電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１と入力電圧Ｖｉｎとを比較する。入力電圧Ｖｉｎが電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１以上ならば、入力電流上限値Ｉｉｎ＿ｍａｘとして、第一の入力電流上限値Ｉｉｎ＿ｍａｘ１を設定する（ステップＳ５０３）。一方、ステップＳ５０２で、入力電圧Ｖｉｎが電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１より小さければ、入力電流上限値Ｉｉｎ＿ｍａｘとして、第二の入力電流上限値Ｉｉｎ＿ｍａｘ２を設定する（ステップＳ５０４）。以降、ステップＳ５０５以降は、前述の図１２のステップＳ３０２以降において、入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを入力電流上限値Ｉｉｎ＿ｍａｘに置き換えた場合と同様なので、説明を省略する。
【００５８】
次に、入力電圧センサ２にて検出された入力電圧に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する手法について図１５のフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、例として２種類の出力電流上限値Ｉｏｕｔ＿ｍａｘ１とＩｏｕｔ＿ｍａｘ２とを持ち、入力電圧Ｖｉｎが電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１以上ならば出力電流上限をＩｏｕｔ＿ｍａｘ１、入力電圧Ｖｉｎが電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１より小さければ出力電流上限をＩｏｕｔ＿ｍａｘ２とする例を示す（Ｉｏｕｔ＿ｍａｘ＞Ｉｏｕｔ＿ｍａｘ２）。なお、出力電流上限値は３種類以上でも良い。
【００５９】
まず、ステップＳ６０１で入力電圧センサ２にて入力電圧Ｖｉｎを検出する。ステップＳ６０２で予め決定している電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１と入力電圧Ｖｉｎとを比較する。入力電圧Ｖｉｎが電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１以上ならば、出力電流上限値Ｉｏｕｔ＿ｍａｘとして、第一の出力電流上限値Ｉｏｕｔ＿ｍａｘ１を設定する（ステップＳ６０３）。一方、ステップＳ６０２で、入力電圧Ｖｉｎが電流上限値変更電圧Ｖｉｎ１より小さければ、出力電流上限値Ｉｏｕｔ＿ｍａｘとして、第二の出力電流上限値Ｉｏｕｔ＿ｍａｘ２を設定する（ステップＳ６０４）。以降、ステップＳ６０５以降は、前述の図１０のステップＳ２０２以降において、出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔを出力電流上限値Ｉｏｕｔ＿ｍａｘに置き換えた場合と同様なので、説明を省略する。
【００６０】
以上の方法によれば、交流−直流変換器電力分配手段１２は、入力電圧センサ２にて検出された入力電圧に応じて、入力電流制限値を設定し、入力電流制限値に応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分配することで、接続する系統に応じた適切な電力分配を行うことができる。なお、入力電圧センサ２にて検出された入力電圧に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流制限値を設定し、出力電流制限値に応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分配しても良い。
【００６１】
また、直流−直流変換器電力分配手段１３は、入力電圧センサ２にて検出された入力電圧に応じて、出力電流制限値を設定し、出力電流制限値に応じて、並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分配することで、接続する系統に応じた適切な電力分配を行うことができる。なお、入力電圧センサ２にて検出された入力電圧に応じて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流制限値を設定し、入力電流制限値に応じて、並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分配しても良い。
【００６２】
以上説明したように、実施の形態３による電力変換装置は、入力電圧センサ２にて検出された入力電圧に応じて、交流−直流変換器電力分配手段１２と直流−直流変換器電力分配手段が、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃに適切な電力をそれぞれ割り当てる。
【００６３】
実施の形態４．
本実施の形態では、出力電圧センサ９により検出された出力電圧により、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。
本実施の形態では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの合計出力電流の最大値Ｉｏｕｔ＿ｍａｘが設けられている例を説明する。出力電圧Ｖｏｕｔと入力電流Ｉｉｎ及び出力電流Ｉｏｕｔとの関係を図１６に示す。出力電圧Ｖｏｕｔが低いときは、出力電流一定Ｉｏｕｔ＿ｍａｘ（最大出力電流）で動作し、そのとき、入力電流は以下の（式５）で表される。
【数５】
2015095969.tif 000007
ここで、ηは電力変換装置の効率である。つまり、入力電流Ｉｉｎは出力電圧Ｖｏｕｔに比例して増加する。一方、出力電圧Ｖｏｕｔが高いときは、出力電力が電力変換装置の定格電力Ｐｏｕｔ＿ｍａｘに達し、出力電力一定（最大出力電力）で動作する。そのとき、入力電流Ｉｉｎは一定となり、出力電流Ｉｏｕｔは以下の（式６）で表される。
【数６】
2015095969.tif 000008
つまり、出力電流Ｉｏｕｔは出力電圧Ｖｏｕｔに反比例して減少する。
【００６４】
したがって、出力電圧が小さい場合は、入力電流も小さくなるので、交流−直流変換器電力分配手段１２は少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を集中させるように電流を分配し、出力電圧が大きい場合は、入力電流も多くなるので、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分散させるように電流を分配する。
また、出力電圧が小さい場合は、出力電流は大きくなるので、直流−直流変換器電力分配手段１３は複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配し、出力電圧が大きい場合は、出力電流は小さくなるので、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を集中させるように電流を分配する。
【００６５】
本実施の形態における回路構成及び各交流−直流変換器と各直流−直流変換器の制御は、実施の形態１と同様である。以下では、実施の形態１と異なる電力分配方法のみ説明する。
出力電圧センサ９にて検出された出力電圧Ｖｏｕｔに応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について図１７のフローチャートを参照しながら説明する。力率が目標以上になる出力電圧（以降、力率目標出力電圧と呼ぶ）をＶｐ＿ｏｕｔとすると、Ｖｐ＿ｏｕｔは力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを使用し、以下の（式７）で表される。
【数７】
2015095969.tif 000009
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流が定格Ｉ０＿ｉｎとなる出力電圧（以降、電流定格出力電圧と呼ぶ）をＶ０＿ｏｕｔとすると、Ｖ０＿ｏｕｔは以下の（式８）で表される。
【数８】
2015095969.tif 000010
【００６６】
まず、ステップＳ７０１で、出力電圧センサ９により出力電圧Ｖｏｕｔを測定する。
次に、ステップＳ７０２で、出力電圧Ｖｏｕｔが、力率目標出力電圧Ｖｐ＿ｏｕｔの３倍以上かを判定する。３倍以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃが全て目標力率以上で動作できるので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを３等分して交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる（ステップＳ７０３）。ここでは、交流−直流変換器４ａ、４ｂ、４ｃに割り当てる出力電流をそれぞれＩａｄ＿ｉｎ１＊、Ｉａｄ＿ｉｎ２＊、Ｉａｄ＿ｉｎ３＊とする。一方、ステップＳ７０２で、出力電圧Ｖｏｕｔが、力率目標出力電圧Ｖｐ＿ｏｕｔの３倍より小さい場合、ステップＳ７０４で、出力電圧Ｖｏｕｔが、力率目標出力電圧Ｖｐ＿ｏｕｔの２倍以上かを判定する。２倍以上の場合、ステップＳ７０５で、出力電圧Ｖｏｕｔが電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔの２倍以上かどうかを判定する。２倍以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以内で動作するためには、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは全て動作する必要があり、かつ、なるべく多くの交流−直流変換器４ａ〜４ｃに力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを分配したいので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つ（例えば４ａと４ｂ）には力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを分配し、残り１つ（例えば４ｃ）に残りの電流（Ｉａｄ＿ｉｎ−２×Ｉｐ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ７０６）。
【００６７】
一方、ステップＳ７０５で、出力電圧Ｖｏｕｔが、電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔの２倍より小さい場合、力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎ以下で動作する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを無くすため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つ（例えば４ａと４ｂ）には入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎの半分の電流を分配し、残り１つ（例えば４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ７０７）。
さらに、ステップＳ７０４で、出力電圧Ｖｏｕｔが、力率目標出力電圧Ｖｐ＿ｏｕｔの２倍より小さい場合、ステップＳ７０８で、出力電圧Ｖｏｕｔが、電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔ以上かどうかを判定する。電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔ以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれが定格入力電流Ｉ０＿ｉｎ以内で動作するためには、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つが動作する必要があり、かつ、なるべく多くの交流−直流変換器４ａ〜４ｃに力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを分配したいので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち１つ（例えば４ａ）には力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎを分配し、もう１つ（例えば４ｂ）に残りの電流（Ｉａｄ＿ｉｎ−Ｉｐ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ７０９）。このとき、残り１つ（例えば４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。
【００６８】
一方、ステップＳ７０８で、出力電圧Ｖｏｕｔが、電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔより小さい場合、力率目標入力電流Ｉｐ＿ｉｎ以下で動作する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを無くすため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち１つ（例えば４ａ）に入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎの電流を分配し、残り（例えば４ｂと４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ７１０）。
交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配された電流値は、それぞれの制御（図２）において、入力電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのゲイン比が、分配された電流比と等しくなる。
【００６９】
以上の方法によれば、出力電圧センサ９にて検出された出力電圧Ｖｏｕｔに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔが小さいときには、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を集中させるように電流を分配し、力率を確保することで変換効率を向上させることができる。また、出力電圧Ｖｏｕｔが大きいときには、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分散させるように電流を分配し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。
【００７０】
つぎに、出力電圧センサ９にて検出された出力電圧Ｖｏｕｔに応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する手法について図１８のフローチャートを参照しながら説明する。
ＺＶＳが成立する出力電圧をＶｚ＿ｏｕｔ（以降、ＺＶＳ成立出力電圧と呼ぶ）をＶｚ＿ｏｕｔとすると、Ｖｚ＿ｏｕｔはＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを使用し、以下の（式９）で表される。
【数９】
2015095969.tif 000011
また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流が定格Ｉ０＿ｉｎとなる出力電圧（以降、電流定格出力電圧と呼ぶ）をＶ０＿ｏｕｔとすると、Ｖ０＿ｏｕｔは以下の（式１０）で表される。
【数１０】
2015095969.tif 000012
【００７１】
まず、ステップＳ８０１で、出力電圧センサ９にて出力電圧Ｖｏｕｔを検出する。次に、ステップＳ８０２で、出力電圧Ｖｏｕｔが、ＺＶＳ成立出力電圧Ｖｚ＿ｏｕｔの３倍以下かを判定する。３倍以下の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃが全てＺＶＳ成立して動作できるので、電流を３等分して直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる（ステップＳ８０３）。ここでは、直流−直流変換器７ａ、７ｂ、７ｃに割り当てる出力電流をそれぞれＩｄｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ３＊とする。一方、ステップＳ８０２で、出力電圧Ｖｏｕｔが、ＺＶＳ成立出力電圧Ｖｚ＿ｏｕｔの３倍より大きい場合、ステップＳ８０４で、出力電圧ＶｏｕｔがＺＶＳ成立出力電圧Ｖｚ＿ｏｕｔの２倍以下かを判定する。２倍以下の場合、ステップＳ８０５で、出力電圧Ｖｏｕｔが電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔの２倍以下かどうかを判定する。２倍以下の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以内で動作するためには、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て動作する必要があり、かつ、なるべく多くの直流−直流変換器７ａ〜７ｃにＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを分配したいので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つ（例えば７ａと７ｂ）にはＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを分配し、残り１つ（例えば７ｃ）に残りの電流（Ｉｄｄ＿ｏｕｔ−２×Ｉｚ＿ｏｕｔ）を分配する（ステップＳ８０６）。
【００７２】
一方、ステップＳ８０５で、出力電圧Ｖｏｕｔが電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔの２倍より大きい場合、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔ以下で動作する直流−直流変換器７ａ〜７ｃを無くすため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つ（例えば７ａと７ｂ）には出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔの半分の電流を分配し、残り１つ（例えば７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ８０７）。
さらに、ステップＳ８０４で、出力電圧ＶｏｕｔがＺＶＳ成立出力電圧Ｖｚ＿ｏｕｔの２倍より大きい場合、ステップＳ８０８で、出力電圧Ｖｏｕｔが電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔ以下かどうかを判定する。電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔ以下の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれが定格出力電流Ｉ０＿ｏｕｔ以内で動作するためには、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つが動作する必要があり、かつ、なるべく多くの直流−直流変換器７ａ〜７ｃにＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを分配したいので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち１つ（例えば７ａ）にはＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔを分配し、もう１つ（例えば７ｂ）に残りの電流（Ｉｄｄ＿ｏｕｔ−Ｉｚ＿ｏｕｔ）を分配する（ステップＳ８０９）。このとき、残り１つ（例えば７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。
【００７３】
一方、ステップＳ８０８で、出力電圧Ｖｏｕｔが電流定格出力電圧Ｖ０＿ｏｕｔより大きい場合、ＺＶＳ成立出力電流Ｉｚ＿ｏｕｔ以下で動作する直流−直流変換器７ａ〜７ｃを無くすため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち１つ（例えば７ａ）に出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔの電流を分配し、残り（例えば７ｂと７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ８１０）。
直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配された電流値は、それぞれの制御（図３）において、目標出力電流Ｉｏｕｔ＊に反映される。
【００７４】
以上の方法によれば、出力電圧センサ９にて検出された出力電圧Ｖｏｕｔに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔが小さいときには、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。また、出力電圧Ｖｏｕｔが大きいときには、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を集中させるように電流を分配し、ＺＶＳを成立させることで変換効率を向上させることができる。
【００７５】
以上説明したように、実施の形態４による電力変換装置は、出力電圧センサ９にて検出された出力電圧Ｖｏｕｔに応じて、交流−直流変換器電力分配手段１２と直流−直流変換器電力分配手段が、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃに適切な電力をそれぞれ割り当てる。
【００７６】
また、交流−直流変換器電力分配手段１２は出力電圧Ｖｏｕｔが所定値よりも小さければ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作数を減らし、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を集中させ、出力電圧Ｖｏｕｔが所定値以上ならば、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作数を増やし、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
また、直流−直流変換器電力分配手段１３は出力電圧Ｖｏｕｔが所定値よりも小さければ、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を増やし、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配し、出力電圧Ｖｏｕｔが所定値以上ならば、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を減らし、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を集中させるように電力を分配する。
【００７７】
本実施の形態では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとして位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いた例を示したが、前述の実施の形態１と同様にハードスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いても良い。その場合、ＺＶＳ成立出力電圧Ｖｚ＿ｏｕｔを最大出力電圧として、常に直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を増やし、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
【００７８】
実施の形態５．
本実施の形態では、入力電力Ｐｉｎにより、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。つまり、入力電力Ｐｉｎが小さい場合は、交流−直流変換器電力分配手段１２は少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を集中させるように電流を分配し、入力電力Ｐｉｎが大きい場合は、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分散させるように電流を分配する。
また、入力電力Ｐｉｎが小さい場合は、直流−直流変換器電力分配手段１３は複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を集中させるように電流を分配し、入力電力Ｐｉｎが大きい場合は、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配する。
【００７９】
本実施の形態における回路構成及び各交流−直流変換器と各直流−直流変換器の制御は、実施の形態１と同様である。以下では、実施の形態１と異なる電力分配方法のみ図１９のフローチャートを参照して説明する。
まず、入力電力Ｐｉｎに応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について説明する。力率が目標以上になる入力電力（以降、力率目標入力電力と呼ぶ）をＰｐ＿ｉｎとし、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電力定格をＰ０＿ｉｎとする（Ｐ０＿ｉｎ＞Ｐｐ＿ｉｎ）。なお、力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎは、入力電圧Ｖｉｎ毎に設定しても良い。
【００８０】
まず、ステップＳ９０１で、入力電圧センサ２から入力電圧Ｖｉｎを取得し、入力電流センサ３ａ〜３ｃから入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを取得し、入力電力Ｐｉｎを以下の（式１１）で算出する。
【数１１】
2015095969.tif 000013
次に、ステップＳ９０２で、入力電力Ｐｉｎが、力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎの３倍以上かを判定する。３倍以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃが全て目標力率以上で動作できるので、電流を３等分して交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる（ステップＳ９０３）。ここでは、交流−直流変換器４ａ、４ｂ、４ｃに割り当てる入力電力をそれぞれＰａｄ＿ｉｎ１＊、Ｐａｄ＿ｉｎ２＊、Ｐａｄ＿ｉｎ３＊とする。一方、ステップＳ９０２で、入力電力Ｉｉｎが、力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎの３倍より小さい場合、ステップＳ９０４で、入力電力Ｐｉｎが、力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎの２倍以上かを判定する。２倍以上の場合、ステップＳ９０５で、入力電力Ｐｉｎが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎの２倍以上かどうかを判定する。２倍以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎ以内で動作するためには、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは全て動作する必要があり、かつ、なるべく多くの交流−直流変換器４ａ〜４ｃに力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎを分配したいので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つ（例えば４ａと４ｂ）には力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎを分配し、残り１つ（例えば４ｃ）に残りの電流（Ｐｉｎ−２×Ｐｐ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ９０６）。
【００８１】
一方、ステップＳ９０５で、入力電力Ｐｉｎが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎの２倍より小さい場合、力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎ以下で動作する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを無くすため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つ（例えば４ａと４ｂ）には入力電力Ｐｉｎの半分の電流を分配し、残り１つ（例えば４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ９０７）。
さらに、ステップＳ９０４で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電力Ｐｉｎが、力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎの２倍より小さい場合、ステップＳ９０８で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電力Ｐｉｎが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎ以上かどうかを判定する。定格入力電力Ｐ０＿ｉｎ以上の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎ以内で動作するためには、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち２つが動作する必要があり、かつ、なるべく多くの交流−直流変換器４ａ〜４ｃに力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎを分配したいので、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち１つ（例えば４ａ）には力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎを分配し、もう１つ（例えば４ｂ）に残りの電流（Ｐｉｎ−Ｐｐ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ９０９）。このとき、残り１つ（例えば４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。
【００８２】
一方、ステップＳ９０８で、入力電力Ｐｉｎが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎより小さい場合、力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎ以下で動作する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを無くすため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち１つ（例えば４ａ）に入力電力Ｐｉｎの電流を分配し、残り（例えば４ｂと４ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ９１０）。
交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配された入力電力値Ｐａｄ＿ｉｎ１＊、Ｐａｄ＿ｉｎ２＊、Ｐａｄ＿ｉｎ３＊は、それぞれの制御（図２）において、入力電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのゲイン比が、分配された入力電力比と等しくなる。
【００８３】
以上の方法によれば、入力電圧センサ２から検出した入力電圧Ｖｉｎと入力電流センサ３ａ〜３ｃから検出した入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎから算出した入力電力Ｐｉｎに応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配する電力を決定する。入力電力Ｐｉｎが少ないときには、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに入力電力Ｐｉｎを集中させるように電力を分配することで、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流が集中し、力率を確保することで変換効率を向上させることができる。また、入力電力Ｐｉｎが多いときには、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに入力電力Ｐｉｎを分散させるように電力を分配することで、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流が分散し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたりの損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。
【００８４】
次に、入力電力Ｐｉｎに応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する手法について図２０のフローチャートを参照しながら説明する。本実施の形態では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとして、位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を採用した場合の例を示す。直流−直流変換器７ａ〜７ｃの定格入力電力をＰ０＿ｉｎ、ＺＶＳが成立する入力電力をＰｚ＿ｉｎ（以降、ＺＶＳ成立入力電力と呼ぶ）とする（Ｐ０＿ｉｎ＞Ｐｚ＿ｉｎ）。なお、ＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎは、平滑コンデンサ電圧センサ６により検出する平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃ毎に設定しても良い。
まず、ステップＳ１００１で、入力電圧センサ２から入力電圧Ｖｉｎを取得し、入力電流センサ３ａ〜３ｃから入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを取得し、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎを以下の（式１２）で算出する。
【数１２】
2015095969.tif 000014
ここで、ηａｄは交流−直流変換器４ａ〜４ｃの効率である。
【００８５】
次に、ステップＳ１００２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎが、ＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎの３倍以上かを判定する。３倍以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃが全てＺＶＳ成立して動作できるので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎを３等分して直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる（ステップＳ１００３）。ここでは、直流−直流変換器７ａ、７ｂ、７ｃに割り当てる入力電力をそれぞれＰｄｄ＿ｉｎ１＊、Ｐｄｄ＿ｉｎ２＊、Ｐｄｄ＿ｉｎ３＊とする。一方、ステップＳ１００２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎが、ＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎの３倍より小さい場合、ステップＳ１００４で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎがＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎの２倍以上かを判定する。２倍以上の場合、ステップＳ１００５で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎの２倍以上かどうかを判定する。２倍以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎ以内で動作するためには、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て動作する必要があり、かつ、なるべく多くの直流−直流変換器７ａ〜７ｃにＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎを分配したいので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つ（例えば７ａと７ｂ）にはＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎを分配し、残り１つ（例えば７ｃ）に残りの電力（Ｐｄｄ＿ｉｎ−２×Ｐｚ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ１００６）。
【００８６】
一方、ステップＳ１００５で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎの２倍より小さい場合、ＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎ以下で動作する直流−直流変換器７ａ〜７ｃを無くすため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つ（例えば７ａと７ｂ）には入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎの半分の電力を分配し、残り１つ（例えば７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ１００７）。
さらに、ステップＳ１００４で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎが、ＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎの２倍より小さい場合、ステップＳ１００８で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎ以上かどうかを判定する。定格入力電力Ｐ０＿ｉｎ以上の場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎ以内で動作するためには、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち２つが動作する必要があり、かつ、なるべく多くの直流−直流変換器７ａ〜７ｃにＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎを分配したいので、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち１つ（例えば７ａ）にはＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎを分配し、もう１つ（例えば７ｂ）に残りの電力（Ｐｄｄ＿ｉｎ−Ｐｚ＿ｉｎ）を分配する（ステップＳ１００９）。このとき、残り１つ（例えば７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。
【００８７】
一方、ステップＳ１００８で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎが定格入力電力Ｐ０＿ｉｎより小さい場合、ＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎ以下で動作する直流−直流変換器７ａ〜７ｃを無くすため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち１つ（例えば７ａ）に入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎの電流を分配し、残り（例えば７ｂと７ｃ）は電流０を分配して動作を停止させる。（ステップＳ１０１０）。
直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配された入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎ１＊、Ｐｄｄ＿ｉｎ２＊、Ｐｄｄ＿ｉｎ３＊は、それぞれの制御（図３）において、デューティ指令２６を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのゲイン比が、分配された入力電力比と等しくなる。
【００８８】
以上の方法によれば、入力電圧センサ２から検出した入力電圧Ｖｉｎと入力電流センサ３ａ〜３ｃから検出した入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎから算出した入力電力Ｐｉｎに応じて、並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。入力電力Ｐｉｎが少ないときには、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに入力電力Ｐｉｎを集中させるように電力を分配することで、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流が集中し、ＺＶＳを成立させることで変換効率を向上させることができる。また、入力電力Ｐｉｎが多いときには、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに入力電力Ｐｉｎを分散させるように電力を分配することで、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流が分散し、磁性部品の損失を減少させることで、効率を向上させ、さらには、半導体素子１つあたり損失を減少させることで、半導体素子の温度が低下し、寿命を伸長させることができる。
【００８９】
以上説明したように、実施の形態５による電力変換装置は、入力電圧センサ２から検出した入力電圧Ｖｉｎと入力電流センサ３ａ〜３ｃから検出した入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎから算出した入力電力Ｐｉｎに応じて、交流−直流変換器電力分配手段１２と直流−直流変換器電力分配手段が、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃに適切な電力をそれぞれ割り当てる。
【００９０】
また、交流−直流変換器電力分配手段１２は入力電力Ｐｉｎが所定値よりも小さければ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作数を減らし、少数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を集中させ、入力電力Ｐｉｎが所定値以上ならば、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作数を増やし、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
また、直流−直流変換器電力分配手段１３は入力電力Ｐｉｎが所定値よりも小さければ、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を減らし、少数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を集中させ、入力電力Ｐｉｎが所定値以上ならば、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を増やし、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの電力が分散するように電力を分配する。
【００９１】
本実施の形態では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとして位相シフトソフトスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いた例を示したが、前述の実施の形態１と同様にハードスイッチング型ＤＣ／ＤＣ変換回路を用いても良い。その場合、ＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎをゼロとして、常に直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作数を増やし、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎが分散するように電力を分配する。
【００９２】
本実施の形態では、入力電力Ｐｉｎにより、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定したが、出力電力Ｐｏｕｔにより、分配する電力を決定してもよい。その場合、出力電圧センサ９から検出した出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流センサ８ａ〜８ｃから検出した出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔから出力電力Ｐｏｕｔを以下の（式１３）で算出する。
【数１３】
2015095969.tif 000015
直流−直流変換器電力分配手段１３は、出力電力Ｐｏｕｔが小さい場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに出力電力Ｐｏｕｔを集中させるように電力を分配し、出力電力Ｐｏｕｔが大きい場合は、複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに出力電力Ｐｏｕｔを分散させるように電力を分配する。具体的には、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの定格出力電力をＰ０＿ｏｕｔ、ＺＶＳが成立する入力電力をＰｚ＿ｏｕｔ（以降、ＺＶＳ成立出力電力と呼ぶ）とすると、図２０のフローチャートにおいて、入力電力Ｐｄｄ＿ｉｎを出力電力Ｐｏｕｔに、定格入力電力Ｐ０＿ｉｎを定格出力電力Ｐ０＿ｏｕｔに、ＺＶＳ成立入力電力Ｐｚ＿ｉｎをＺＶＳ成立出力電力Ｐｚ＿ｏｕｔにそれぞれ置き換えて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する出力電力Ｐｄｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｐｄｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｐｄｄ＿ｏｕｔ３＊を決定する。
【００９３】
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃについては、出力電力を下記の通り算出する。（式１４）を参照。
【数１４】
2015095969.tif 000016
ここで、ηｄｄは直流−直流変換器７ａ〜７ｃの効率である。交流−直流変換器電力分配手段１２は、出力電力Ｐａｄ＿ｏｕｔが小さい場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに出力電力Ｐａｄ＿ｏｕｔを集中させるように電力を分配し、出力電力Ｐａｄ＿ｏｕｔが大きい場合は、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに出力電力Ｐａｄ＿ｏｕｔを分散させるように電力を分配する。具体的には、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの定格出力電力をＰ０＿ｏｕｔ、力率が目標以上になる出力電力（以降、力率目標出力電力と呼ぶ）をＰｐ＿ｏｕｔとすると、図１９のフローチャートにおいて、入力電力Ｐｉｎを出力電力Ｐａｄ＿ｏｕｔに、定格入力電力Ｐ０＿ｉｎを定格出力電力Ｐ０＿ｏｕｔに、力率目標入力電力Ｐｐ＿ｉｎを力率目標出力電力Ｐｐ＿ｏｕｔにそれぞれ置き換えて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配する出力電力Ｐａｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｐａｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｐａｄ＿ｏｕｔ３＊を決定する。
【００９４】
以上説明したように、出力電圧センサ９から検出した出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流センサ８ａ〜８ｃから検出した出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔから算出した出力電力Ｐｏｕｔに応じて、交流−直流変換器電力分配手段１２と直流−直流変換器電力分配手段が、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃに適切な電力をそれぞれ割り当てることで、前述の入力電力Ｐｉｎに応じて、交流−直流変換器電力分配手段１２と直流−直流変換器電力分配手段が、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃに適切な電力をそれぞれ割り当てる場合と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
実施の形態６．
本実施の形態では、各変換器の温度を測定する温度測定部を備え、温度測定部により計測された変換器温度に応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。つまり、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器温度が高い場合は、交流−直流変換器電力分配手段１２は複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分散させるように電流を分配し、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器温度に偏りがある場合は、変換器温度の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電流を減らすように電流を分配する。また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器温度が高い場合は、直流−直流変換器電力分配手段１３は複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配し、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器温度に偏りがある場合は、変換器温度の高い直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電流を減らすように電流を分配する。
【００９６】
本実施の形態における回路構成を図２１に示す。実施の形態１と異なる箇所のみ説明する。並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃは、温度測定部４１ａ〜４１ｃを有し、温度測定部４１ａ〜４１ｃにて計測された交流−直流変換器温度を制御手段１１に入力する。交流−直流変換器電力分配手段１２は、交流−直流変換器温度に応じて交流−直流変換器４ａ〜４ｃを制御する。
また、並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃは、温度測定部７１ａ〜７１ｃを有し、温度測定部７１ａ〜７１ｃにて計測された直流−直流変換器温度を制御手段１１に入力する。直流−直流変換器電力分配手段１３は、直流−直流変換器温度に応じて直流−直流変換器７ａ〜７ｃを制御する。温度測定部４１ａ〜４１ｃ，７１ａ〜７１ｃは、例えばサーミスタで構成される。
【００９７】
次に、温度測定部４１ａ〜４１ｃにより計測された交流−直流変換器温度に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について図２２のフローチャートを参照して説明する。ここでは、交流−直流変換器４ａ、交流−直流変換器４ｂ、交流−直流変換器４ｃの順に優先的に動作する例を示す。
まず、ステップＳ１１０１で温度測定部４１ａ〜４１ｃにて交流−直流変換器４ａ〜４ｃの温度Ｔａｄ１、Ｔａｄ２、Ｔａｄ３を取得する。Ｓ１１０２で交流−直流変換器４ａが動作中（入力電流がゼロではない）の場合、ステップＳ１１０３で交流−直流変換器４ｂが動作中かどうかを判定する。交流−直流変換器４ｂが動作中でない場合、ステップＳ１１０４で交流−直流変換器４ａの温度Ｔａｄ１が閾値温度Ｔａｄ０を超えていないか判定する。Ｔａｄ１がＴａｄ０を超えていない場合、交流−直流変換器４ａのみの動作を継続させるため、交流−直流変換器４ａに入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを分配し、交流−直流変換器４ｂ，４ｃは電流をゼロとする。
【００９８】
一方、ステップＳ１１０４でＴａｄ１がＴａｄ０以上の場合、交流−直流変換器４ａの熱分散をさせるために、交流−直流変換器４ｂを動作させ、交流−直流変換器４ａ，４ｂに入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを等分して分配し、交流−直流変換器４ｃはゼロのままとする。ステップＳ１１０３で交流−直流変換器４ｂが動作中の場合、ステップＳ１１０７で交流−直流変換器４ｃが動作中かどうかを判定する。交流−直流変換器４ｃが動作中でない場合、ステップＳ１１０８で交流−直流変換器４ａの温度Ｔａｄ１、または交流−直流変換器４ｂの温度Ｔａｄ２が閾値温度Ｔａｄ０を超えていないか判定する。Ｔａｄ１，Ｔａｄ２がどちらもＴａｄ０を超えていない場合、交流−直流変換器４ａ，４ｂのみの動作を継続させるため、交流−直流変換器４ａ，４ｂに入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎの等分を分配し、交流−直流変換器４ｃは電流をゼロとする。
【００９９】
一方、ステップＳ１１０８でＴａｄ１，Ｔａｄ２のどちらかがＴａｄ０以上の場合、交流−直流変換器４ａ，４ｂの熱分散をさせるために、交流−直流変換器４ｃを動作させ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを３等分して分配する。
ステップＳ１１０７で交流−直流変換器４ｃが動作中の場合、全ての交流−直流変換器４ａ〜４ｃが動作しているので、熱の偏りを無くすために、基準温度からの温度上昇値によって電流を分配する。具体的には、ステップＳ１１１１で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの温度Ｔａｄ１、Ｔａｄ２、Ｔａｄ３について、予め設定されている基準温度Ｔａｄ０からの温度上昇ΔＴａｄ１、ΔＴａｄ２、ΔＴａｄ３を以下の（式１５）でそれぞれ算出する。
【数１５】
2015095969.tif 000017
基準温度Ｔａｄ０は例えば常温や、電力変換装置の動作停止中の温度、冷却水の温度である。次に、ステップＳ１１１２で温度上昇ΔＴａｄ１、ΔＴａｄ２、ΔＴａｄ３の比により、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを分配する。（式１６）を参照。
【数１６】
2015095969.tif 000018
交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配された電流値は、それぞれの制御（図２）において、入力電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのゲイン比が、分配された電流比と等しくなる。
【０１００】
以上説明したように、温度測定部４１ａ〜４１ｃにより計測された交流−直流変換器温度に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する。つまり、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器温度が高い場合は、交流−直流変換器電力分配手段１２は複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分散させるように電流を分配することで、交流−直流変換器を構成する部品の温度を一定以下に抑えることができ、部品の寿命を伸長させることができる。また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器温度に偏りがある場合は、変換器温度の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電流を減らすように電流を分配することで、交流−直流変換器同士の温度が平衡し、寿命ばらつきを軽減することができる。
本実施の形態では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃが全て動作しているときに、変換器温度により変換器温度の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電流を減らす例を示したが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃが最大動作数以下で動作している場合に、変換器温度の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電流を減らしても良い。
【０１０１】
温度測定部４１ａ〜４１ｃにより計測された交流−直流変換器温度に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について説明したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃについても同様のことが言える。つまり、温度測定部７１ａ〜７１ｃにより計測された直流−直流変換器温度に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する。具体的には、図２２のフローチャートにおいて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを直流−直流変換器７ａ〜７ｃに、交流−直流変換器温度Ｔａｄ１、Ｔａｄ２、Ｔａｄ３を直流−直流変換器温度Ｔｄｄ１、Ｔｄｄ２、Ｔｄｄ３に、入力電流合計値Ｉａｄ＿ｉｎを出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔに、温度上昇ΔＴａｄ１、ΔＴａｄ２、ΔＴａｄ３を直流−直流変換器温度上昇ΔＴｄｄ１、ΔＴｄｄ２、ΔＴｄｄ３にそれぞれ置き換えて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃへ分配する出力電流Ｉｄｄ＿ｏｕｔ１＊，Ｉｄｄ＿ｏｕｔ２＊，Ｉｄｄ＿ｏｕｔ３＊を算出することにより、前述の交流−直流変換器４ａ〜４ｃで説明した例と同様の効果が得られる。なお、基準温度Ｔａｄ０は交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃにおいて、異なる値を用いてもよい。
【０１０２】
以上説明したように、実施の形態６による電力変換装置は、温度測定部４１ａ〜４１ｃ，７１ａ〜７１ｃにより取得した変換器温度に応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。つまり、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器温度が高い場合は、交流−直流変換器電力分配手段１２は複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電流を分散させるように電流を分配し、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器温度に偏りがある場合は、変換器温度の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電流を減らすように電流を分配する。また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器温度が高い場合は、直流−直流変換器電力分配手段１３は複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電流を分散させるように電流を分配し、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器温度に偏りがある場合は、変換器温度の高い直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電流を減らすように電流を分配する。
【０１０３】
実施の形態７．
本実施の形態では、各変換器の効率を測定する効率測定部を備え、効率測定部により計測された変換器効率に応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。つまり、交流−直流変換器４ａ〜４ｃにおいて、変換器効率が高いものには大きい電力を分配し、変換器効率が低いものには小さい電力を分配する。また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃにおいて、変換器効率が高いものには大きい電力を分配し、変換器効率が低いものには小さい電力を分配する。
【０１０４】
本実施の形態における回路構成を図２３に示す。実施の形態１と異なる箇所のみ説明する。並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力と平滑コンデンサ５との間に交流−直流変換器出力電流センサ４２ａ〜４２ｃがそれぞれ接続され、平滑コンデンサ５と直流−直流変換器７ａ〜７ｃとの間に直流−直流変換器入力電流センサ７２ａ〜７２ｃがそれぞれ接続される。入力電圧センサ２と入力電流センサ３ａ〜３ｃ、平滑コンデンサ電圧センサ６、交流−直流変換器出力電流センサ４２ａ〜４２ｃのセンサ値を制御手段に入力し、交流−直流変換器電力分配手段１２は交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器効率を算出し、変換器効率に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する。
また、平滑コンデンサ電圧センサ６と直流−直流変換器入力電流センサ７２ａ〜７２ｃ、出力電圧センサ９、出力電流センサ８ａ〜８ｃのセンサ値を制御手段に入力し、直流−直流変換器電力分配手段１３は直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器効率を算出し、変換器効率に応じて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する。
【０１０５】
次に、変換器効率に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について図２４のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ１２０１で入力電圧センサ２から入力電圧Ｖｉｎ、入力電流センサ３ａ〜３ｃから交流−直流変換器入力電流Ｉａｄ＿ｉｎ１，Ｉａｄ＿ｉｎ２，Ｉａｄ＿ｉｎ３、平滑コンデンサ電圧センサ６から平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃ、交流−直流変換器出力電流センサ４２ａ〜４２ｃから交流−直流変換器出力電流Ｉａｄ＿ｏｕｔ１，Ｉａｄ＿ｏｕｔ２，Ｉａｄ＿ｏｕｔ３をそれぞれ取得する。
【０１０６】
次に、ステップＳ１２０２で入力電圧Ｖｉｎ、交流−直流変換器入力電流Ｉａｄ＿ｉｎ１，Ｉａｄ＿ｉｎ２，Ｉａｄ＿ｉｎ３、平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃ、交流−直流変換器出力電流Ｉａｄ＿ｏｕｔ１，Ｉａｄ＿ｏｕｔ２，Ｉａｄ＿ｏｕｔ３から交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器効率ηａｄ１，ηａｄ２，ηａｄ３を以下の（式１７）で算出する。
【数１７】
2015095969.tif 000019
ステップＳ１２０３で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器効率ηａｄ１，ηａｄ２，ηａｄ３の比で入力電流合計値Ｉａｃ＿ｉｎを分配し、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流割り当てＩａｄ＿ｉｎ１＊、Ｉａｄ＿ｉｎ２＊、Ｉａｄ＿ｉｎ３＊を決定する。以下の（式１８）を参照。
【数１８】
2015095969.tif 000020
交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配された電流値Ｉａｄ＿ｉｎ１＊、Ｉａｄ＿ｉｎ２＊、Ｉａｄ＿ｉｎ３＊は、それぞれの制御（図２）において、入力電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのゲイン比が、分配された電流比と等しくなる。
【０１０７】
以上説明したように、入力電圧センサ２から取得した入力電圧Ｖｉｎ、入力電流センサ３ａ〜３ｃから取得した交流−直流変換器入力電流Ｉａｄ＿ｉｎ１，Ｉａｄ＿ｉｎ２，Ｉａｄ＿ｉｎ３、平滑コンデンサ電圧センサ６から取得した平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃ、交流−直流変換器出力電流センサ４２ａ〜４２ｃから取得した交流−直流変換器出力電流Ｉａｄ＿ｏｕｔ１，Ｉａｄ＿ｏｕｔ２，Ｉａｄ＿ｏｕｔ３より、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの変換器効率ηａｄ１，ηａｄ２，ηａｄ３を算出し、変換器効率ηａｄ１，ηａｄ２，ηａｄ３に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する。つまり、変換器効率の低い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには少ない電力を分配し、変換器効率の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには多い電力を分配することで、並列接続された複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを構成する半導体素子や磁性部品の経年劣化や初期ばらつきによる変換器効率のばらつきある場合に、効率の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃへの電力分配を増やし、積極的に動作させることで、電力変換装置全体の効率が上昇する。
本実施の形態では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃが全て動作しているときに、変換器効率により変換器効率の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電流を増やす例を示したが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃが最大動作数以下で動作している場合に、変換器効率の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電流を増やしても良い。
【０１０８】
変換器効率に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について説明したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃについても同様のことが言える。つまり、平滑コンデンサ電圧センサ６から取得した平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃ、直流−直流変換器入力電流センサ７２ａ〜７２ｃから取得した直流−直流変換器入力電流Ｉｄｄ＿ｉｎ１，Ｉｄｄ＿ｉｎ２，Ｉｄｄ＿ｉｎ３、出力電圧センサ９から取得した出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流センサ８ａ〜８ｃから取得した出力電流Ｉｄｄ＿ｏｕｔ１，Ｉｄｄ＿ｏｕｔ２，Ｉｄｄ＿ｏｕｔ３より、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器効率ηｄｄ１，ηｄｄ２，ηｄｄ３を算出し、変換器効率ηｄｄ１，ηｄｄ２，ηｄｄ３に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する。直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器効率ηｄｄ１，ηｄｄ２，ηｄｄ３の算出式は、以下の（式１９）となる。
【数１９】
2015095969.tif 000021
【０１０９】
また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器効率ηｄｄ１，ηｄｄ２，ηｄｄ３の比で出力電流合計値Ｉｄｄ＿ｏｕｔを分配し、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流割り当てＩｄｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ３＊を決定する。以下の（式２０）を参照。
【数２０】
2015095969.tif 000022
直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配された電流値Ｉｄｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ３＊は、それぞれの制御（図３）において、デューティ指令２６を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのゲイン比が、分配された入力電力比と等しくなる。
以上説明したように、変換器効率に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配することにより、前述の変換器効率に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する場合と同様の効果が得られる。
【０１１０】
以上説明したように、実施の形態７による電力変換装置は、入力電圧センサ２から取得した入力電圧、入力電流センサ３ａ〜３ｃから取得した交流−直流変換器入力電流、平滑コンデンサ電圧センサ６から取得した平滑コンデンサ電圧、交流−直流変換器出力電流センサ４２ａ〜４２ｃから取得した交流−直流変換器出力電流、直流−直流変換器入力電流センサ７２ａ〜７２ｃから取得した直流−直流変換器入力電流、出力電圧センサ９から取得した出力電圧、出力電流センサ８ａ〜８ｃから取得した出力電流により、交流−直流変換器４ａ〜４ｃと直流−直流変換器７ａ〜７ｃの変換器効率を算出し、変換器効率に応じて並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。
【０１１１】
つまり、交流−直流変換器電力分配手段１２は、変換器効率の高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには多い電力を割り当て、変換器効率の低い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには少ない電力を割り当てる。また、直流−直流変換器電力分配手段１３は、、変換器効率の高い直流−直流変換器７ａ〜７ｃには多い電力を割り当て、変換器効率の低い直流−直流変換器７ａ〜７ｃには少ない電力を割り当てる。
【０１１２】
実施の形態８．
本実施の形態では、各変換器の充電動作回数を記憶する充電回数記憶部を備え、充電回数記憶部により記憶された累積充電回数に応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。つまり、交流−直流変換器４ａ〜４ｃにおいて、累積充電回数が少ないものには大きい電力を分配し、累積充電回数が多いものには小さい電力を分配する。また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃにおいて、累積充電回数が少ないものには大きい電力を分配し、累積充電回数が多いものには小さい電力を分配する。
【０１１３】
本実施の形態における回路構成を図２５に示す。実施の形態１と異なる箇所のみ説明する。制御手段１１には、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃが充電動作した累積回数を記憶する充電回数記憶部１４を有する。充電回数記憶部１４は、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作回数をそれぞれ記憶しており、各変換器が動作を開始する（電力割り当てが０から、０より大きくなる）と、各変換器に対応した動作回数がインクリメントする。
交流−直流変換器電力分配手段１２は、充電回数記憶部１４で記憶された交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する。
また、直流−直流変換器電力分配手段１３は充電回数記憶部１４で記憶された直流−直流変換器８ａ〜８ｃの累積充電回数に応じて、直流−直流変換器８ａ〜８ｃに電力を分配する。
【０１１４】
次に、累積充電回数に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について図２６のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ１３０１で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの合計電力を増加させるかどうかを判定する。増加させる場合、ステップＳ１３０２で充電回数記憶部１４から交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を読出し、ステップＳ１３０３で電力増加が可能な交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を比較する。ここで、電力増加が可能な交流−直流変換器４ａ〜４ｃとは、例えば現在動作している電力が定格電力に達していないものや、並列数を増加させる場合に動作が停止している（電力が０）ものである。
【０１１５】
電力増加が可能な交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を比較し、交流−直流変換器４ａの累積充電回数Ｎａｄ１が最小のときは、交流−直流変換器４ａの電力を増加させる（ステップＳ１３０４）。また、交流−直流変換器４ｂの累積充電回数Ｎａｄ２が最小のときは、交流−直流変換器４ｂの電力を増加させる（ステップＳ１３０５）。交流−直流変換器４ｃの累積充電回数Ｎａｄ３が最小のときは、交流−直流変換器４ｃの電力を増加させる（ステップＳ１３０６）。
【０１１６】
一方、ステップＳ１３０１で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの合計電力を増加させない場合、ステップＳ１３０７で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの合計電力を減少させるかどうかを判定する。減少させる場合、ステップＳ１３０８で充電回数記憶部１４から交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を読出し、ステップＳ１３０９で電力減少が可能な交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を比較する。ここで、電力減少が可能な交流−直流変換器４ａ〜４ｃとは、例えば、現在動作している（電力が０でない）ものである。
【０１１７】
電力減少が可能な交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を比較し、交流−直流変換器４ａの累積充電回数Ｎａｄ１が最大のときは、交流−直流変換器４ａの電力を減少させる（ステップＳ１３１０）。また、交流−直流変換器４ｂの累積充電回数Ｎａｄ２が最大のときは、交流−直流変換器４ｂの電力を減少させる（ステップＳ１３１１）。交流−直流変換器４ｃの累積充電回数Ｎａｄ３が最大のときは、交流−直流変換器４ｃの電力を減少させる（ステップＳ１３１２）。
【０１１８】
本実施の形態では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの合計電力を増加させる場合は、累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３の少ない交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を増加させ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの合計電力を減少させる場合は、累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３の多い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を減少させる例を示したが、累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３の割り合いにより、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配しても良い。つまり、累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３の少ない交流−直流変換器４ａ〜４ｃは多い電力を分配し、累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３の多い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには、少ない電力を分配する。具体的には、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉａｄ＿ｉｎ１＊、Ｉａｄ＿ｉｎ２＊、Ｉａｄ＿ｉｎ３＊を以下の通り分配する。以下の（式２１）を参照。
【数２１】
2015095969.tif 000023
ただし、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの合計入力電流をＩａｄ＿ｉｎとする。交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配された電流値Ｉａｄ＿ｉｎ１＊、Ｉａｄ＿ｉｎ２＊、Ｉａｄ＿ｉｎ３＊は、それぞれの制御（図２）において、入力電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのゲイン比が、分配された電流比と等しくなる。
【０１１９】
以上説明したように、充電回数記憶部１４に記憶した累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する。つまり、累積充電回数の少ない交流−直流変換器４ａ〜４ｃには分配する電力が多くなるように、累積充電回数の多い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには分配する電力が少なくなるように、電力を分配する。上記のように電力を分配することで、並列接続された複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数を平均化することができるとともに、累積充電回数の多い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの負荷を軽減することができる。そして、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを構成する半導体素子や磁性部品の経年劣化の偏りを抑制し、電力変換装置全体の寿命が伸長する。
【０１２０】
累積充電回数に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について説明したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃについても同様のことが言える。つまり、充電回数記憶部１４に記憶された直流−直流変換器７ａ〜７ｃの累積充電回数Ｎｄｄ１，Ｎｄｄ２，Ｎｄｄ３応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する。すなわち、累積充電回数の少ない直流−直流変換器７ａ〜７ｃには分配する電力が多くなるように、累積充電回数の多い直流−直流変換器７ａ〜７ｃには分配する電力が少なくなるように、電力を分配する。具体的には、図２６のフローチャートにおいて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを直流−直流変換器７ａ〜７ｃに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を直流−直流変換器７ａ〜７ｃの累積充電回数Ｎｄｄ１，Ｎｄｄ２，Ｎｄｄ３に置き換える。
【０１２１】
また、累積充電回数Ｎｄｄ１，Ｎｄｄ２，Ｎｄｄ３の割り合いにより、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配しても良い。つまり、累積充電回数Ｎｄｄ１，Ｎｄｄ２，Ｎｄｄ３の少ない直流−直流変換器７ａ〜７ｃは多い電力を分配し、累積充電回数Ｎｄｄ１，Ｎｄｄ２，Ｎｄｄ３の多い直流−直流変換器７ａ〜７ｃには、少ない電力を分配する。具体的には、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｄｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ３＊を以下の通り分配する。以下の（式２２）を参照。
【数２２】
2015095969.tif 000024
ただし、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの合計出力電流をＩｄｄ＿ｏｕｔとする。直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配された電流値Ｉａｄ＿ｉｎ１＊、Ｉａｄ＿ｉｎ２＊、Ｉａｄ＿ｉｎ３＊は、それぞれの制御（図３）において、デューティ指令２６を決定する際のフィードバック制御（ＰＩ制御）のゲインに反映され、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのゲイン比が、分配された入力電力比と等しくなる。
以上説明したように、累積充電回数に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配することにより、前述の累積充電回数に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する場合と同様の効果が得られる。
【０１２２】
以上説明したように、実施の形態８による電力変換装置は、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃの累積充電回数を充電回数記憶部１４に記憶し、充電回数記憶部１４から累積充電回数を読出し、累積充電回数に応じて並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。
【０１２３】
つまり、交流−直流変換器電力分配手段１２は、累積充電回数の多い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには少ない電力を割り当て、累積充電回数の少ない交流−直流変換器４ａ〜４ｃには多い電力を割り当てる。また、直流−直流変換器電力分配手段１３は、、累積充電回数の多い直流−直流変換器７ａ〜７ｃには少ない電力を割り当て、累積充電回数の少ない直流−直流変換器７ａ〜７ｃには多い電力を割り当てる。
【０１２４】
本実施の形態では、各変換器の充電動作回数を記憶する充電回数記憶部を備え、充電回数記憶部により記憶された累積充電回数に応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定したが、累積充電回数の代わりに累積充電時間を用いても良い。つまり、各変換器の充電動作時間を記憶する充電時間記憶部を備え、充電時間記憶部により記憶された累積充電時間に応じて、並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。
【０１２５】
そして、交流−直流変換器４ａ〜４ｃにおいて、累積充電時間が少ないものには大きい電力を分配し、累積充電時間が多いものには小さい電力を分配する。また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃにおいて、累積充電時間が少ないものには大きい電力を分配し、累積充電時間が多いものには小さい電力を分配する。
【０１２６】
具体的な回路構成については、図２６において、充電回数記憶部１４を充電時間記憶部に置き換える。充電時間記憶部は、例えば工場出荷時から交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃが動作中の（電力割り当てが０より大きい）時間をそれぞれ計測し、記憶する。交流−直流変換器電力分配手段１２は、充電時間記憶部で記憶された交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電時間に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する。また、直流−直流変換器電力分配手段１３は充電時間記憶部で記憶された直流−直流変換器７ａ〜７ｃの累積充電時間に応じて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する。
【０１２７】
累積充電時間に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法については、図２６のフローチャートにおいて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３に置き換える。つまり、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの合計電力を増加させる場合、充電時間記憶部から交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３を読出し、電力増加が可能な交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３を比較する。そして、累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３が最小の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を増加させる。一方、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの合計電力を減少させる場合、充電時間記憶部から交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３を読出し、電力減少が可能な交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３を比較する。そして、累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３が最大の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を増加させる。
【０１２８】
また、累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３の割り合いにより、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配しても良い。つまり、累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３の少ない交流−直流変換器４ａ〜４ｃは多い電力を分配し、累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３の多い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには、少ない電力を分配する。具体的には、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉａｄ＿ｉｎ１＊、Ｉａｄ＿ｉｎ２＊、Ｉａｄ＿ｉｎ３＊を以下の通り分配する。以下の（式２３）を参照。
【数２３】
2015095969.tif 000025
【０１２９】
以上説明したように、充電時間記憶部に記憶した累積充電時間Ｌａｄ１，Ｌａｄ２，Ｌａｄ３に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する。つまり、累積充電時間の少ない交流−直流変換器４ａ〜４ｃには分配する電力が多くなるように、累積充電時間の多い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには分配する電力が少なくなるように、電力を分配する。上記のように電力を分配することで、累積充電回数に応じて並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配した場合と同様の効果が得られる。
【０１３０】
累積充電時間に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する手法について説明したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃについても同様のことが言える。つまり、充電時間記憶部に記憶された直流−直流変換器７ａ〜７ｃの累積充電時間Ｌｄｄ１，Ｌｄｄ２，Ｌｄｄ３応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配する。すなわち、累積充電時間の少ない直流−直流変換器７ａ〜７ｃには分配する電力が多くなるように、累積充電時間の多い直流−直流変換器７ａ〜７ｃには分配する電力が少なくなるように、電力を分配する。具体的には、図２６のフローチャートにおいて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを直流−直流変換器７ａ〜７ｃに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの累積充電回数Ｎａｄ１，Ｎａｄ２，Ｎａｄ３を直流−直流変換器７ａ〜７ｃの累積充電時間Ｌｄｄ１，Ｌｄｄ２，Ｌｄｄ３に置き換える。
【０１３１】
また、累積充電時間Ｌｄｄ１，Ｌｄｄ２，Ｌｄｄ３の割り合いにより、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配しても良い。つまり、累積充電時間Ｌｄｄ１，Ｌｄｄ２，Ｌｄｄ３の少ない直流−直流変換器７ａ〜７ｃは多い電力を分配し、累積充電時間Ｌｄｄ１，Ｌｄｄ２，Ｌｄｄ３の多い直流−直流変換器７ａ〜７ｃには、少ない電力を分配する。具体的には、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｄｄ＿ｏｕｔ１＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ２＊、Ｉｄｄ＿ｏｕｔ３＊を以下の通り分配する。以下の（式２４）を参照。
【数２４】
2015095969.tif 000026
以上説明したように、累積充電時間に応じて直流−直流変換器電力分配手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃに電力を分配することにより、前述の累積充電時間に応じて交流−直流変換器電力分配手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃに電力を分配する場合と同様の効果が得られる。
【０１３２】
以上説明したように、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃの累積充電時間を充電時間記憶部に記憶し、充電時間記憶部から累積充電時間を読出し、累積充電時間に応じて並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定する。
【０１３３】
つまり、交流−直流変換器電力分配手段１２は、累積充電時間の多い交流−直流変換器４ａ〜４ｃには少ない電力を割り当て、累積充電時間の少ない交流−直流変換器４ａ〜４ｃには多い電力を割り当てる。また、直流−直流変換器電力分配手段１３は、累積充電時間の多い直流−直流変換器７ａ〜７ｃには少ない電力を割り当て、累積充電時間の少ない直流−直流変換器７ａ〜７ｃには多い電力を割り当てる。
【０１３４】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【０１３５】
１，３１，４１    交流入力電源としての交流電源、  ２    入力電圧センサ、
３ａ〜３ｃ    入力電流センサ、  ４ａ〜４ｃ    交流−直流変換器、
５、３６、５２    平滑コンデンサ、  ６    平滑コンデンサ電圧センサ、
７ａ〜７ｃ    直流−直流変換器、  ８ａ〜８ｃ    出力電流センサ、
９    出力電圧センサ、  １０    負荷、
１１    制御手段、  １２    交流−直流変換器電力分配手段、
１３    直流−直流変換器電力分配手段、  １４    充電回数記憶部、
４１ａ〜４１ｃ，７１ａ〜７１ｃ    温度測定部、
４２ａ〜４２ｃ    交流−直流変換器出力電流センサ、
７２ａ〜７２ｃ    直流−直流変換器入力電流センサ、
３２，５３    ダイオードブリッジ、  ３３、４２    限流用リアクトル、
３４，４３〜４６，４８〜５１，５４〜５７，６２ａ〜６２ｄ    半導体スイッチ素子、
３５    整流用ダイオード、  ４７    直流電圧源、  ５３    単相インバータ回路、  ５４    コンバータ回路、  ５８    ハーフブリッジ型のインバータ回路、
６１    直流電圧源、  ６３ａ〜６３ｄ    共振コンデンサ、
６４    共振リアクトル、  ６５    絶縁トランス、  ６６    整流ダイオード、
６７    出力平滑リアクトル、  ６８    出力平滑コンデンサ。
【図１】
2015095969.tif 000027
【図２】
2015095969.tif 000028
【図３】
2015095969.tif 000029
【図４】
2015095969.tif 000030
【図５】
2015095969.tif 000031
【図６】
2015095969.tif 000032
【図７】
2015095969.tif 000033
【図８】
2015095969.tif 000034
【図９】
2015095969.tif 000035
【図１０】
2015095969.tif 000036
【図１１】
2015095969.tif 000037
【図１２】
2015095969.tif 000038
【図１３】
2015095969.tif 000039
【図１４】
2015095969.tif 000040
【図１５】
2015095969.tif 000041
【図１６】
2015095969.tif 000042
【図１７】
2015095969.tif 000043
【図１８】
2015095969.tif 000044
【図１９】
2015095969.tif 000045
【図２０】
2015095969.tif 000046
【図２１】
2015095969.tif 000047
【図２２】
2015095969.tif 000048
【図２３】
2015095969.tif 000049
【図２４】
2015095969.tif 000050
【図２５】
2015095969.tif 000051
【図２６】
2015095969.tif 000052
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月6日(2015.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、
前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、
前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、
前記負荷の電圧となる出力電圧を測定する出力電圧測定部、
前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および
前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段、
を備えた電力変換装置であって、
前記制御手段は、前記電力変換装置が前記交流電源から前記負荷へ変換する電力のうち、前記複数の交流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する交流−直流変換器電力分配手段と、前記複数の直流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する直流−直流変換器電力分配手段とを有する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、
前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、
前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、
前記負荷の電圧となる出力電圧を測定する出力電圧測定部、
前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および
前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、
前記制御手段が、前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の動作の状態に応じて前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の各々に分配する電力を決定する電力変換装置であって、
前記制御手段は、前記電力変換装置が前記交流電源から前記負荷へ変換する電力のうち、前記複数の交流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する交流−直流変換器電力分配手段と、前記複数の直流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する直流−直流変換器電力分配手段とを有する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記交流−直流変換器は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とを有する単相インバータを一つ以上有し、前記交流電源の電圧に前記単相インバータの出力電圧を重畳させる交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記交流−直流変換器は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とを有するハーフブリッジ型の単相インバータを一つ以上有し、交流電源の電圧に前記ハーフブリッジ型の単相インバータの出力電圧を重畳させる交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御手段は、交流の力率を制御しつつ前記交流−直流変換器の出力直流電圧が直流電圧目標値に追従するように前記交流−直流変換器を制御すると共に、
前記直流−直流変換器と前記負荷との間の直流出力が目標値に追従するように前記直流−直流変換器を制御し、前記直流−直流変換器と前記負荷との間の直流出力に応じて、前記交流−直流変換器の前記直流電圧目標値を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流測定部で測定される前記出力電流に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項１０記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記出力電流は、前記制御手段により決定される前記出力電流の目標値であることを特徴とする請求項６乃至請求項１１の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流測定部で測定される入力電流に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項１３記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項１４記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項１４または請求項１５記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項１４または請求項１５記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項１７記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記入力電流は、前記制御手段により決定される前記入力電流の目標値であることを特徴とする請求項１３乃至請求項１８の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電圧測定部で測定される前記入力電圧に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電圧測定部で測定される前記入力電圧より、入力電流上限値または出力電流上限値を決定し、前記入力電流上限値または出力電流上限値に応じて、前記複数の交流−直流変換器へ分配する電力を決定することを特徴とする請求項２０記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電圧測定部で測定される前記入力電圧より、入力電流上限値または出力電流上限値を決定し、前記入力電流上限値または出力電流上限値に応じて、前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力を決定することを特徴とする請求項２１記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電圧測定部で測定される前記負荷の電圧に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記負荷の電圧が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項２３記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記負荷の電圧が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項２３記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記負荷の電圧が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項２４または請求項２５記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記負荷の電圧が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項２４または請求項２５記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記所定値は、前記複数の直流−直流変換器の最大出力電圧であることを特徴とする請求項２７記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電流測定部で測定される前記入力電流と、前記入力電圧測定部で測定される前記入力電圧との演算により得られる入力電力に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至乃請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項３０】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電力が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項２９記載の電力変換装置。
【請求項３１】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電力が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項２９記載の電力変換装置。
【請求項３２】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電力が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項３０または請求項３１記載の電力変換装置。
【請求項３３】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記入力電力が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項３０または請求項３１記載の電力変換装置。
【請求項３４】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項３３記載の電力変換装置。
【請求項３５】
前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電流測定部で測定される前記出力電流と、前記出力電圧測定部で測定される前記負荷の電圧との演算により得られる出力電力に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項３６】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電力が所定値以下の場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記交流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項３５記載の電力変換装置。
【請求項３７】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電力が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項３５記載の電力変換装置。
【請求項３８】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電力が所定値以下の場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を減らし、少数の前記直流−直流変換器に電力を集中させるように電力を配分することを特徴とする請求項３６または請求項３７記載の電力変換装置。
【請求項３９】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記出力電力が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項３６または請求項３７記載の電力変換装置。
【請求項４０】
前記所定値はゼロであることを特徴とする請求項３９記載の電力変換装置。
【請求項４１】
前記所定値は、前記交流−直流変換器における力率が一定以上となる前記入力電流もしくは前記出力電流もしくは前記負荷の電圧もしくは前記入力電流と前記入力電圧とから得られる入力電力もしくは前記出力電流と前記出力電圧とから得られる出力電力であることを特徴とする請求項７，８，１４，１５，２４，２５，３０，３１，３６，３７の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項４２】
前記所定値は、前記直流−直流変換器におけるＺＶＳ（Ｚｅｒｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）が成立する前記入力電流もしくは前記出力電流もしくは前記負荷の電圧もしくは前記入力電流と前記入力電圧とから得られる入力電力もしくは前記出力電流と前記出力電圧とから得られる出力電力であることを特徴とする請求項９，１０，１６，１７，２６，２７，３２，３３，３８，３９の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項４３】
前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器は、各変換器の温度を測定する温度測定部を備え、前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記温度測定部で測定される変換器温度に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項４４】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記変換器温度が所定値よりも大きい場合、前記複数の交流−直流変換器の動作数を増やし、交流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項４３記載の電力変換装置。
【請求項４５】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記変換器温度が所定値よりも大きい場合、前記複数の直流−直流変換器の動作数を増やし、直流−直流変換器一つ当りの電力が分散するように電力を配分することを特徴とする請求項４４記載の電力変換装置。
【請求項４６】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の変換器温度を比較し、変換器温度の高い前記複数の交流−直流変換器の電力は小さくなるように、変換器温度の低い前記複数の交流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項４３記載の電力変換装置。
【請求項４７】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の変換器温度を比較し、変換器温度の高い前記複数の直流−直流変換器の電力は小さくなるように、変換器温度の低い前記複数の直流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項４６記載の電力変換装置。
【請求項４８】
前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器は、各変換器の効率を測定する効率測定部を備え、前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記効率測定部で測定される変換器効率に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項４９】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の前記変換器効率を比較し、前記変換器効率の低い前記複数の交流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記変換器効率の高い前記複数の交流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項４８記載の電力変換装置。
【請求項５０】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の前記変換器効率を比較し、前記変換器効率の低い前記複数の直流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記変換器効率の高い前記複数の直流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項４９記載の電力変換装置。
【請求項５１】
前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器は、各変換器の累積充電回数を計測する累積充電回数計測部を備え、前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記累積充電回数計測部で計測される累積充電回数に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項５２】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を減らす場合に、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の多い前記複数の交流−直流変換器の電力を優先的に減らすように電力を分配することを特徴とする請求項５１記載の電力変換装置。
【請求項５３】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を減らす場合に、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の多い前記複数の直流−直流変換器の電力を優先的に減らすように電力を分配することを特徴とする請求項５２記載の電力変換装置。
【請求項５４】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を増やす場合に、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の少ない前記複数の交流−直流変換器の電力を優先的に増やすように電力を分配することを特徴とする請求項５１記載の電力変換装置。
【請求項５５】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の電力を増やす場合に、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の少ない前記複数の直流−直流変換器の電力を優先的に増やすように電力を分配することを特徴とする請求項５２記載の電力変換装置。
【請求項５６】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の多い前記複数の交流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記累積充電回数の少ない前記複数の交流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項５１記載の電力変換装置。
【請求項５７】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電回数を比較し、前記累積充電回数の多い前記複数の直流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記累積充電回数の少ない前記複数の直流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項５６記載の電力変換装置。
【請求項５８】
前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器は、各変換器の累積充電時間を計測する累積充電時間計測部を備え、前記交流−直流変換器電力分配手段、及び前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記累積充電時間計測部で計測される累積充電時間に応じて、前記複数の交流−直流変換器、及び前記複数の直流−直流変換器へ分配する電力をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項５９】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を減らす場合に、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の長い前記複数の交流−直流変換器の電力を優先的に減らすように電力を分配することを特徴とする請求項５８記載の電力変換装置。
【請求項６０】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を減らす場合に、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の長い前記複数の直流−直流変換器の電力を優先的に減らすように電力を分配することを特徴とする請求項５９記載の電力変換装置。
【請求項６１】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の電力を増やす場合に、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の短い前記複数の交流−直流変換器の電力を優先的に増やすように電力を分配することを特徴とする請求項５８記載の電力変換装置。
【請求項６２】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の電力を増やす場合に、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の短い前記複数の直流−直流変換器の電力を優先的に増やすように電力を分配することを特徴とする請求項６１記載の電力変換装置。
【請求項６３】
前記交流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の交流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の長い前記複数の交流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記累積充電時間の短い前記複数の交流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項５８記載の電力変換装置。
【請求項６４】
前記直流−直流変換器電力分配手段は、前記複数の直流−直流変換器の前記累積充電時間を比較し、前記累積充電時間の長い前記複数の直流−直流変換器の電力は小さくなるように、前記累積充電時間の短い前記複数の直流−直流変換器の電力は大きくなるように、電力を分配することを特徴とする請求項６３記載の電力変換装置。
【請求項６５】
前記複数の交流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する交流−直流変換器電力分配手段及び、前記複数の直流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する直流−直流変換器電力分配手段が、一つの変換器の電力が定格を越えないように、複数の変換器に電力を配分することを特徴とする請求項１乃至請求項６４の何れか一に記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、前記負荷の電圧となる出力電圧を測定する出力電圧測定部、前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段、を備えた電力変換装置であって、前記制御手段は、前記電力変換装置が前記交流電源から前記負荷へ変換する電力のうち、前記複数の交流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する交流−直流変換器電力分配手段と、前記複数の直流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する直流−直流変換器電力分配手段とを有するものである。
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、前記負荷の電圧となる出力電圧を測定する出力電圧測定部、前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、前記制御手段が、前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の動作の状態に応じて前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の各々に分配する電力を決定する電力変換装置であって、前記制御手段は、前記電力変換装置が前記交流電源から前記負荷へ変換する電力のうち、前記複数の交流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する交流−直流変換器電力分配手段と、前記複数の直流−直流変換器へどのように電力を分配するかを決定する直流−直流変換器電力分配手段とを有するものである。