(57)【要約】【課題】比較的小規模の回路によって複数の電源から制御回路のための電源を得る。【解決手段】電力変換装置１４は、インバータ回路などを含む変換回路を駆動するための制御回路３１と、この制御回路３１に電力を供給する電源回路３２とを有する。電源回路２３は、トランス４０を有する。交流電源１１から供給される電力は、第１の交流駆動回路６０によってパルス幅変調され、第１の一次コイル４１、４２に供給される。直流電源１２、１３から供給される電力は、第２の交流駆動回路７０によってパルス幅変調され、第２の一次コイル４４、４５に供給される。禁止回路８０は、直流電源１２、１３から供給される電力が十分に大きいとき、絶縁素子８２によって、第１の一次コイル４１、４２への通電を禁止する。これにより、トランス４０の二次側を共用しながら、二系統間の影響を抑制して、二系統から選択的に電力が供給される。【選択図】図２
2015042087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源（１１）と直流電源（１２、１３）との間に設けられ片方向または双方向の電力変換を提供する変換回路（１５）と、この変換回路を制御する制御回路（３１）とを備える電力変換装置（１４）に設けられ、前記制御回路に電力を供給する電力変換装置の電源回路において、
前記交流電源から供給される電力によって交流駆動される第１の一次コイル（４１、４２）と、前記直流電源から供給される電力によって交流駆動される第２の一次コイル（４４、４５）と、前記第１の一次コイルおよび前記第２の一次コイルの両方と磁気的に結合した二次コイル（４７）とを有する絶縁型のトランス（４０）と、
前記二次コイルに誘起される交流電力を整流して前記制御回路の電源として供給する出力回路（５４）と、
前記交流電源および前記直流電源のうちの一方の電源からの出力電圧が前記一方の電源から前記制御回路に電力を供給できる水準にあるとき、他方の電源から供給される電力による前記他方の電源に対応付けられた前記一次コイルの交流駆動を禁止する禁止回路（８０、２８０、３８０、４８０、５８０）とを備えることを特徴とする電力変換装置の電源回路。
【請求項２】
前記禁止回路（８０、２８０、３８０、４８０、５８０）は、
前記一方の電源からの出力電圧を検出する検出回路（８１）と、
前記一方の電源側と前記他方の電源側との間において電気的な絶縁を提供し、前記検出回路によって制御され、前記他方の電源による前記一次コイルの交流駆動を禁止する絶縁素子（８２、８３）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の電源回路。
【請求項３】
さらに、
前記交流電源（１１）から前記第１の一次コイル（４１、４２）への通電を制御することにより前記第１の一次コイルを交流駆動する第１の交流駆動回路６０と、
前記直流電源（１２、１３）から前記第２の一次コイル（４４、４５）への通電を制御することにより前記第２の一次コイルを交流駆動する第２の交流駆動回路７０とを備えることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置の電源回路。
【請求項４】
前記絶縁素子（８２）は、前記他方の電源に対応付けられた前記一次コイルへの通電経路上に設けられ、前記一次コイルへの通電を断続することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電力変換装置の電源回路。
【請求項５】
前記絶縁素子（８３）は、前記第１の交流駆動回路または前記第２の交流駆動回路に信号を与えることにより前記他方の電源による前記一次コイルの交流駆動を禁止することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置の電源回路。
【請求項６】
前記禁止回路（３８０）は、さらに、
前記一方の電源からの出力電圧が前記一方の電源から前記制御回路に電力を供給できない水準にあるとき、前記一方の電源から供給される電力による前記一方の電源に対応付けられた前記一次コイルの交流駆動を禁止することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電力変換装置の電源回路。
【請求項７】
前記一方の電源は前記直流電源であり、
前記他方の電源は前記交流電源であり、
前記禁止回路（８０、２８０、３８０、４８０、５８０）は、前記直流電源からの出力電圧が前記直流電源から前記制御回路に電力を供給できる水準にあるとき、前記交流電源から供給される電力による前記一次コイルの交流駆動を禁止することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電力変換装置の電源回路。
【請求項８】
前記直流電源は、複数の直流電源（１２、１３）を有し、
前記禁止回路（４８０、５８０）は、
一方の直流電源（１３）からの出力電圧が前記一方の直流電源から前記制御回路に電力を供給できる水準にあるとき、他方の直流電源（１２）からの電力供給を遮断することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電力変換装置の電源回路。
【請求項９】
前記禁止回路（４８０、５８０）は、
前記一方の直流電源（１３）からの出力電圧を検出する検出回路（８５、８７）と、
前記一方の直流電源（１３）からの出力電圧が前記一方の直流電源から前記制御回路に電力を供給できる水準にあるとき、他方の直流電源からの電力供給を遮断する開閉素子（８６、８８）とを備えることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置の電源回路。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の電力変換装置の電源回路（３２）と、
前記交流電源（１１）と前記直流電源（１２、１３）との間に設けられ片方向または双方向の電力変換を提供する変換回路（１５）と、
前記電源回路から電力を供給され、前記変換回路を制御する制御回路（３１）とを備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
前記変換回路（１５）は、双方向の電力変換を提供することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示される発明は、電力変換装置の電源回路、およびそれを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１−３は、電力変換装置の電源回路、およびそれを備える電力変換装置を開示する。この電力変換装置は、交流電源を含む交流系統と、直流電源を含む直流系統との間に設けられ、それらの間における必要な電力変換を提供する。直流電源は、充放電が可能な直流の電池と、直流電力を供給する直流発電機器としての太陽電池とを含むことができる。電力変換装置は、例えばインバータ回路を制御するための制御回路を有する。従来の装置では、制御回路に電力を供給するために、複数の電源のそれぞれに対応した形式の複数の電源回路を備える。例えば、ＡＣ／ＤＣ変換器と、ＤＣ／ＤＣ変換器との両方を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５４４７３号公報
【特許文献２】特開２００９−２８４６４６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１７５８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の構成では、複数の独立した電源回路が設けられる。このため、回路規模が大きくなり、部品点数の増加、コストの増加といった問題点がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置の電源回路、およびそれを備える電力変換装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
発明の目的のひとつは、改良された電力変換装置の電源回路、およびそれを備える電力変換装置を提供することである。
【０００６】
発明の目的のひとつは、比較的小規模の回路によって複数の電源から制御回路のための電源を得ることができる電力変換装置の電源回路、およびそれを備える電力変換装置を提供することである。
【０００７】
発明の目的の他のひとつは、交流系統から制御回路への電力供給と、直流系統から制御回路への電力供給とを絶縁トランスを共有して実現できるとともに、直流系統のみから電力を供給する場合に効率的な電力供給が可能な電力変換装置の電源回路、およびそれを備える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】
【０００８】
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
開示される発明のひとつにより電力変換装置の電源回路が提供される。発明は、交流電源（１１）と直流電源（１２、１３）との間に設けられ片方向または双方向の電力変換を提供する変換回路（１５）と、この変換回路を制御する制御回路（３１）とを備える電力変換装置（１４）に設けられ、制御回路に電力を供給する電力変換装置の電源回路において、交流電源から供給される電力によって交流駆動される第１の一次コイル（４１、４２）と、直流電源から供給される電力によって交流駆動される第２の一次コイル（４４、４５）と、第１の一次コイルおよび第２の一次コイルの両方と磁気的に結合した二次コイル（４７）とを有する絶縁型のトランス（４０）と、二次コイルに誘起される交流電力を整流して制御回路の電源として供給する出力回路（５４）と、交流電源および直流電源のうちの一方の電源からの出力電圧が一方の電源から制御回路に電力を供給できる水準にあるとき、他方の電源から供給される電力による他方の電源に対応付けられた一次コイルの交流駆動を禁止する禁止回路（８０、２８０、３８０、４８０、５８０）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、一方の電源から供給される電力によってそれに対応付けられた一次コイルが交流駆動され、制御回路に電力が供給される。この場合に、禁止回路は、他方の電源から供給される電力によってその他方の電源に対応付けられた一次コイルが交流駆動されることを禁止する。これにより、トランスに設けられた２つの一次コイルが同時的に交流駆動されることが阻止される。これにより、トランスの二次側および出力回路を共通化した比較的小規模の回路によって複数の電源から制御回路のための電源を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】発明の第１実施形態に係る電力変換装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態の電力変換装置の電源回路を示す回路図である。
【図３】第１実施形態の絶縁トランスの斜視図である。
【図４】第１実施形態の絶縁トランスの断面図である。
【図５】第２実施形態の電力変換装置の電源回路を示す回路図である。
【図６】第３実施形態の電力変換装置の電源回路を示す回路図である。
【図７】第４実施形態の電力変換装置の電源回路を示す回路図である。
【図８】第５実施形態の電力変換装置の電源回路を示す回路図である。
【図９】第６実施形態の絶縁トランスの断面図である。
【図１０】第７実施形態の絶縁トランスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。
【００１３】
（第１実施形態）
図１において、電力変換システム１０は、複数の電源の間に構築されている。複数の電源は、交流電源１１と、電池１２と、太陽電池１３とを含む。電力変換システム１０は、交流電源１１と、電池１２と、太陽電池１３とに接続された電力変換装置１４を備える。
【００１４】
交流電源１１は、広域電力網によって提供される。交流電源１１は、種々の形式によって提供することができ、図示の例では、単相３線形式によって提供されている。交流電源１１は、第１相ＡＣ１、第２相ＡＣ２、および中間相ＮＣを提供する。交流電源１１は、例えばＡＣ２００Ｖである。交流電源１１は、系統電源１１とも呼ばれる。交流電源１１は、電力変換システム１０における交流系統を提供する。交流電源１１は、電力変換装置１４が提供する回路において、インバータ回路１６の交流端に接続されている。交流電源１１は、追加的に、または代替的に、建物内または施設敷地内に構築された構内電力網、または中小規模の交流発電装置を備えることができる。
【００１５】
電池１２は、充放電可能な比較的大容量の二次電池である。電池１２は、例えばリチウムイオン電池などによって提供することができる。電池１２は、直流電源および直流負荷として機能する。電池１２は、電力変換システム１０において直流電力を入出力可能な双方向型の直流電源を提供する。
【００１６】
太陽電池１３は、太陽光を受けて直流電力を出力する半導体素子である。太陽電池１３は直流電源として機能する。太陽電池１３は、電力変換システム１０において直流電力を供給、すなわち出力可能な出力型の直流電源を提供する。
【００１７】
電池１２と太陽電池１３とは、直流電源１２、１３とも呼ばれる。電池１２と太陽電池１３とは、電力変換システム１０における直流系統を提供する。電池１２と太陽電池１３とは、電力変換システム１０において並列に位置付けられる。電池１２と太陽電池１３とは、電力変換装置１４が提供する回路において、インバータ回路１６の直流端に並列に接続されている。直流系統は、追加的に、または代替的に、他の直流電源を含むことができる。例えば、直流系統は、酸素と水素との反応によって発電する燃料電池を含むことができる。直流系統は、小規模な交流発電機と整流回路とを含む直流発電装置を含むことができる。直流系統は、電力変換装置１４と接続、分離が可能な移動可能な電池を含むことができる。
【００１８】
電力変換装置１４は、複数の電源と接続されている。電力変換装置１４は、少なくともひとつの交流電源１１と、少なくともひとつの直流電源１２、１３とに接続されている。電力変換装置１４は、複数の電源の間において必要とされる電力変換を提供する。電力変換装置１４は、交流系統と直流系統との間に設けられ、それらの間における必要とされる電力変換を提供する。電力変換装置１４は、少なくともひとつの交流電源１１と、少なくともひとつの直流電源１２との間において、交流から直流、および直流から交流の双方向の電力変換を提供する。さらに、電力変換装置１４は、複数の直流電源１２、１３の間において必要とされる電力変換を提供する。電力変換装置１４は、太陽電池１３から電池１２へ給電するための直流から直流への単方向の電力変換を提供する。
【００１９】
電力変換装置１４は、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ７を含む変換回路１５を備える。変換回路１５は非絶縁型かつ双方向型の電力変換回路を提供する。複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ７は、ＩＧＢＴ素子または電力用ＭＯＳ−ＦＥＴ素子などの電力用スイッチ素子によって提供することができる。
【００２０】
変換回路１５は、交流系統と直流系統との間に設けられたインバータ回路１６を備える。インバータ回路１６は、交流端と直流端とを提供する。インバータ回路１６は、交流電源１１の相数に対応したブリッジ回路によって提供される。インバータ回路１６は、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ６および複数のコンデンサを含む。ハイサイドのスイッチ素子Ｑ２、Ｑ３の間、およびローサイドのスイッチ素子Ｑ５、Ｑ６の間に直流端が提供される。スイッチ素子Ｑ２、Ｑ５の間、およびスイッチ素子Ｑ３、Ｑ６の間に交流端が提供される。
【００２１】
変換回路１５は、電池１２とインバータ回路１６との間に設けられた双方向型のコンバータ回路１７を備える。コンバータ回路１７は、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、リアクトルＬ１、およびコンデンサを含む。コンバータ回路１７は、インバータ１６の直流端から電池１２への電力供給および電圧変換を提供する。コンバータ回路１７は、電池１２からインバータ１６の直流端への電力供給および電圧変換を提供する。コンバータ回路１７は、電池１２から出力される電力の電圧を昇圧し直流端に供給する昇圧型のコンバータ回路である。コンバータ回路１７は、直流端に得られる電力の電圧を降圧し電池１２に供給する降圧型のコンバータ回路である。
【００２２】
変換回路１５は、太陽電池１３とインバータ回路１６との間に設けられた単方向型のコンバータ回路１８を備える。コンバータ回路１８は、スイッチ素子Ｑ７、ダイオード素子Ｄ１、リアクトルＬ２、およびコンデンサを含む。コンバータ回路１８は、太陽電池１３からインバータ１６の直流端への電力供給および電圧変換を提供する。コンバータ回路１８は、太陽電池１３から出力される電力の電圧を昇圧し直流端に供給する昇圧型のコンバータ回路である。
【００２３】
インバータ回路１６とコンバータ回路１７とは、交流電源１１と電池１２との間において直列に設けられている。この結果、インバータ回路１６とコンバータ回路１７とは、交流電源１１から電池１２への順方向の電力供給および電圧変換を提供する。インバータ回路１６とコンバータ回路１７とは、電池１２から交流電源１１への逆潮流と呼ばれる電力供給および電圧変換を提供する。インバータ回路１６とコンバータ回路１７とは、交流電源１１と直流電源１２との間における双方向の電力変換を提供する双方向型の交流直流変換回路を提供している。
【００２４】
インバータ回路１６とコンバータ回路１８とは、交流電源１１と太陽電池１３との間において直列に設けられている。この結果、インバータ回路１６とコンバータ回路１８とは、太陽電池１３から交流電源１１への電力供給および電圧変換を提供する。インバータ回路１６とコンバータ回路１８とは、交流電源１１と直流電源１３との間における単方向の電力変換を提供する単方向型の交流直流変換回路を提供している。
【００２５】
コンバータ回路１７とコンバータ回路１８とは、インバータ回路１６の直流端において並列に接続されている。この結果、インバータ回路１６の直流端には電池１２と太陽電池１３とが並列接続される。コンバータ回路１７とコンバータ回路１８とは、電池１２と太陽電池１３との間において直列に設けられている。コンバータ回路１７、１８は、太陽電池１３から電池１２への電力供給および電圧変換を提供する。コンバータ回路１７、１８は、複数の直流電源の間における電力変換を提供する単方向型の直流直流変換回路を提供している。
【００２６】
交流電源１１とインバータ回路１６との間には、フィルタ回路２１が設けられている。フィルタ回路２１は、交流電源１１とインバータ回路１６との間において直列に設けられた多段のフィルタ回路を含む。フィルタ回路２１は、複数のコモンモードコイルと、複数のコンデンサとを含む。コモンモードコイルは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に電磁的な結合を提供するように設けられている。複数のコンデンサは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に接続された線間コンデンサと、接地接続のための接地コンデンサとを含む。
【００２７】
電池１２とコンバータ回路１７との間には、フィルタ回路２２が設けられている。フィルタ回路２２は、多段のフィルタ回路を含む。フィルタ回路２２は、複数のコモンモードコイルと、複数のコンデンサとを含む。コモンモードコイルは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に電磁的な結合を提供するように設けられている。複数のコンデンサは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に接続された線間コンデンサと、接地接続のための接地コンデンサとを含む。
【００２８】
太陽電池１３とコンバータ回路１８との間には、フィルタ回路２３が設けられている。フィルタ回路２３は、多段のフィルタ回路を含む。フィルタ回路２３は、複数のコモンモードコイルと、複数のコンデンサとを含む。コモンモードコイルは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に電磁的な結合を提供するように設けられている。複数のコンデンサは、プラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に接続された線間コンデンサと、接地接続のための接地コンデンサとを含む。
【００２９】
交流電源１１とフィルタ回路２１との間には、交流電源１１のためのフィルタ回路２４が設けられている。フィルタ回路２４は、複数のコンデンサを含む。複数のコンデンサは、第１相ＡＣ１と中間相ＮＣとの間、および第２相ＡＣ２と中間相ＮＣとの間に接続された線間コンデンサと、接地接続のための接地コンデンサとを含む。
【００３０】
交流電源１１とインバータ回路１６との間、より詳細にはフィルタ回路２１とフィルタ回路２４との間には、遮断器２５が設けられている。遮断器２５は、フィルタ回路２１とフィルタ回路２４との間において電気的な接続を開閉する。遮断器２５は、交流電源１１とインバータ回路１６との間の電気的な接続を開閉する。
【００３１】
電池１２とコンバータ回路１７との間、より詳細には電池１２とフィルタ回路２２との間には、遮断器２６が設けられている。遮断器２６は、電池１２とフィルタ回路２２との間において電気的な接続を開閉する。遮断器２６は、電池１２とコンバータ回路１７との間の電気的な接続を開閉する。
【００３２】
電力変換装置１４は、電気的な回路における共通の接地電位を提供するための接地部材２８を備える。例えば、接地部材２８は、電力変換装置１４のケースによって提供することができる。交流電源１１の中間線ＮＣは、接地接続Ｇ１によって接地部材２８に接続されている。電池１２のマイナス線Ｎは、接地接続Ｇ２によって接地部材２８に接続されている。太陽電池１３のマイナス線Ｎは、接地接続Ｇ３によって接地部材２８に接続されている。フィルタ回路２１の接地コンデンサは、接地接続Ｇ４によって接地部材２８に接続されている。フィルタ回路２２の接地コンデンサは、接地接続Ｇ５によって接地部材２８に接続されている。フィルタ回路２３の接地コンデンサは、接地接続Ｇ６によって接地部材２８に接続されている。フィルタ回路２４の接地コンデンサは、接地接続Ｇ７によって接地部材２８に接続されている。
【００３３】
電力変換装置１４は、変換回路１５を制御するための制御回路３１を備える。制御回路３１は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ７を制御する。制御回路３１は、遮断器２５、２６を制御してもよい。制御回路３１は、大電力が流れる回路１５−１８、２１−２６から電気的に絶縁された回路である。制御回路３１は、電力変換装置１４を制御するための制御装置を提供する。
【００３４】
制御回路３１は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置は、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するための手段と呼ぶことができ、別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成的なブロック、またはモジュールと呼ぶことができる。
【００３５】
制御回路３１は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ７を駆動するための信号伝達系統に、制御系統と電力系統とを電気的に絶縁するための絶縁素子を備えることができる。絶縁素子は、入出力間において高い絶縁耐圧を提供できる信号伝達素子によって提供される場合がある。
【００３６】
電力変換装置１４は、電源回路３２を備える。電源回路３２は、制御回路３１に電力を供給する。電源回路３２は、電力変換装置１４に接続される少なくとも２つの電源から電力を受ける。電源回路３２は、電力変換装置１４に接続される直流系統と交流系統との両方に接続され、それら両方から電力を受ける。電源回路３２は、交流電源１１に接続され、交流電源１１から電力を受ける。電源回路３２は、複数の直流電源１２、１３の少なくともひとつに接続され、直流電力を受ける。図示の例では、電源回路３２は、複数の直流電源１２、１３のすべてと接続され、複数の直流電源１２、１３のすべてから電力を受けることができる。電源回路３２は、電力変換装置１４に接続されたすべての電源１１、１２、１３と接続され、それらのすべてから電力を受けることができる。
【００３７】
図２において、電力変換装置１４は、制御回路３１と、電源回路３２とを備える。電源回路３２は、交流電源１１、電池１２、および太陽電池１３のなかの少なくともひとつから制御回路３１へ電力を供給する。電源回路３２は、交流電源１１または直流電源１２、１３から制御回路３１へ電力を供給する。電源回路３２は、制御回路３１に電気的に接続された回路系統と、電源１１、１２、１３に電気的に接続された回路系統とを電気的に絶縁するための複数の回路素子４０、５６、５７、８２を備える。
【００３８】
電源回路３２は、一次側と二次側とが電気的に絶縁された絶縁型のトランス４０を備える。トランス４０は、電圧を変換する機能を提供するとともに、制御回路３１に属する回路系統と、電源１１、１２、１３に属する回路系統とを電気的に絶縁する機能を提供する。さらに、トランス４０は、交流電源１１からの電力供給経路と、直流電源１２、１３からの電力供給経路とにおいて共通に利用される。
【００３９】
トランス４０は、複数のコイル４１−４７を有する。トランス４０は、交流電源１１から供給される電力によって励起（励磁）される第１の一次コイル４１、４２を備える。トランス４０は、第１の追加的な二次コイル４３を備える。トランス４０は、直流電源１２、１３から供給される電力によって励起（励磁）される第２の一次コイル４４、４５を備える。トランス４０は、第２の追加的な二次コイル４６を備える。トランス４０は、制御回路３１に電力を供給するための主二次コイル４７を備える。第１の一次コイル４１、４２と主二次コイル４７との間の第１の電磁的な結合によって交流電源１１から制御回路３１へ電力が供給される。第２の一次コイル４４、４５と主二次コイル４７との間の第２の電磁的な結合によって直流電源１２、１３から制御回路３１へ電力が供給される。トランス４０は、これら第１および第２の電磁的な結合を共通の主二次コイル４７を利用して提供する。複数のコイル４１−４７の相互間の巻数は、一次側の電圧範囲と、二次側に設けられた制御回路３１に必要な電圧とを考慮した巻数と、比率とに設定されている。
【００４０】
この実施形態では、インバータ回路１６のスイッチ素子が高い周波数でスイッチング制御される。このため、交流電源１１の出力を整流して得られるマイナス線Ｎの電位と、直流電源１２、１３のマイナス線Ｎの電位とに差が生じる。よって、電源回路３２においては、交流電源１１に接続される回路系統と、直流電源１２、１３に接続される回路系統とは電気的に絶縁することが望ましい。そこで、トランス４０は、交流電源１１のための第１の一次コイル４１、４２と、直流電源１２、１３のための第２の一次コイル４４、４５とを備える。これにより、交流電源１１に接続される回路系統と、直流電源１２、１３に接続される回路系統との間に良好な電気的な絶縁が提供される。
【００４１】
電源回路３２は、交流電源１１から電力供給を受ける入力回路５１を備える。入力回路５１は、フィルタ回路ＦＬＴ、全波整流のためのダイオードブリッジ回路、および平滑用のコンデンサを備える。入力回路５１は、トランス４０の第１の一次コイル４１、４２に電力を供給する。電源回路３２は、電池１２から電力供給を受ける入力回路５２を備える。入力回路５２は、フィルタ回路ＦＬＴ、および逆電力阻止用のダイオードを備える。電源回路３２は、太陽電池１３から電力供給を受ける入力回路５３を備える。入力回路５３は、フィルタ回路ＦＬＴ、および逆電力阻止用のダイオードを備える。入力回路５２、５３は、トランス４０の第２の一次コイル４４、４５に電力を供給する。
【００４２】
電源回路３２は、主二次コイル４７に誘起される電力を制御回路３１に出力する出力回路５４を備える。出力回路５４は、トランス４０の二次側と制御回路３１との間に設けられた二次側回路５４とも呼ばれる。出力回路５４は、整流のためのダイオード回路および平滑のためのコンデンサを備える。出力回路５４は、半波整流回路または全波整流回路として構成することができる。
【００４３】
電源回路３２は、出力回路５４に出力される電力、例えば電圧を後述の制御回路６０、７０にフィードバックするためのフィードバック回路５５を備える。フィードバック回路５５は、出力回路５４に出力される電圧が過電圧になることを阻止するための信号をフィードバックする。フィードバック回路５５は、複数の抵抗器、複数のコンデンサ、およびツェナーダイオードを備える。
【００４４】
電源回路３２は、出力回路５４の電圧をフィードバックする信号伝達経路に設けられたフォトカプラ５６、５７を備える。フォトカプラ５６、５７は、発光素子ＰＤと受光素子ＰＳとを有する。フォトカプラ５６、５７においては、発光素子ＰＤの発光強度に応答して、受光素子ＰＳが回路を開閉することにより信号が伝達される。フォトカプラ５６、５７は絶縁素子とも呼ばれる。
【００４５】
電源回路３２は、第１の交流駆動回路６０を備える。第１の交流駆動回路６０は、入力回路５１から供給される電力によって第１の一次コイル４１、４２を交流駆動する。言い換えると、第１の交流駆動回路６０は、交流電源１１から供給される電力によって、第１の一次コイル４１、４２に交流を供給し、第１の一次コイル４１、４２を励起する。さらに、第１の交流駆動回路６０は、第１の一次コイル４１、４２への通電を制御することにより、二次コイル４３、４７に誘起される電力を制御する。第１の交流駆動回路６０は、第１の一次コイル４１、４２への電力供給をパルス幅変調（ＰＷＭ）する。第１の交流駆動回路６０は、パルス幅変調のデューティ比を調節することにより、二次コイル４３、４７に誘起される電力を調節する。
【００４６】
第１の交流駆動回路６０は、入力回路５１と第１の一次コイル４１、４２との間に直列に接続されたスイッチ素子６１を有する。スイッチ素子６１は、大電力に耐えることができる電力用スイッチ素子である。スイッチ素子６１は、ＩＧＢＴまたは電力用ＭＯＳ−ＦＥＴによって提供することができる。スイッチ素子６１は、交流電源１１から第１の一次コイル４１、４２に供給される電力を断続する。
【００４７】
第１の交流駆動回路６０は、ＰＷＭ制御回路６２を備える。ＰＷＭ制御回路６２は、集積回路によって提供することができる。ＰＷＭ制御回路６２は、電源端子Ｖｃｃ、および過電圧検出のための入力端子ＯＶＰを有する。ＰＷＭ制御回路６２は、スイッチ素子６１の断続を制御するための制御信号を出力する出力端子ＯＵＴを備える。ＰＷＭ制御回路６２は、過電流検出のための入力端子ＣＳ、および二次側の電圧を検出するための入力端子ＦＢを備える。
【００４８】
第１の交流駆動回路６０は、第１の一次コイル４１、４２と閉回路を構成するように接続されたスナバ回路６３を備える。スナバ回路６３は、並列接続された抵抗器とコンデンサとを含む。さらに、スナバ回路６３は、抵抗器とコンデンサとに直列接続されたダイオードを含む。第１の交流駆動回路６０は、ＰＷＭ制御回路６２の電源を供給する電源回路６４を備える。電源回路６４は、入力回路５１から、および第１の補助二次コイル４３から、電源端子Ｖｃｃに電力を供給する。電源回路６４は、平滑用のコンデンサと、入力回路５１から電力を供給する抵抗器とを備える。さらに、電源回路６４は、第１の補助二次コイル４３から電力を供給するためのダイオードおよび抵抗器を備える。第１の交流駆動回路６０は、第１の補助二次コイル４３に誘起される電力に基づいて過電圧を検出する検出回路６５を備える。検出回路６５は、入力端子ＯＶＰに信号を入力する。第１の交流駆動回路６０は、第１の一次コイル４１、４２に流れる電流を検出する検出回路６６を備える。検出回路６６は、入力端子ＣＳに信号を入力する。
【００４９】
電源回路３２は、第１の交流駆動回路６０を備える。第１の交流駆動回路６０は、入力回路５１から供給される電力によって第１の一次コイル４１、４２を励起する。さらに、第１の交流駆動回路６０は、第１の一次コイル４１、４２への通電を断続することにより、二次コイル４３、４７に誘起される電力を制御する。第１の交流駆動回路６０は、第１の一次コイル４１、４２への電力供給をパルス幅変調（ＰＷＭ）する。第１の交流駆動回路６０は、パルス幅変調のデューティ比を調節することにより、二次コイル４３、４７に誘起される電力を調節する。
【００５０】
電源回路３２は、第２の交流駆動回路７０を備える。第２の交流駆動回路７０は、入力回路５２、５３から供給される電力によって第２の一次コイル４４、４５を交流駆動する。言い換えると、第２の交流駆動回路７０は、直流電源１２、１３から供給される電力によって、第２の一次コイル４４、４５に交流を供給し、第２の一次コイル４４、４５を励起する。さらに、第２の交流駆動回路７０は、第２の一次コイル４４、４５への通電を制御することにより、二次コイル４６、４７に誘起される電力を制御する。第２の交流駆動回路７０は、第２の一次コイル４４、４５への電力供給をパルス幅変調（ＰＷＭ）する。第２の交流駆動回路７０は、パルス幅変調のデューティ比を調節することにより、二次コイル４６、４７に誘起される電力を調節する。
【００５１】
第２の交流駆動回路７０は、入力回路５２、５３と第２の一次コイル４４、４５との間に直列に接続されたスイッチ素子７１を有する。スイッチ素子７１は、大電力に耐えることができる電力用スイッチ素子である。スイッチ素子７１は、ＩＧＢＴまたは電力用ＭＯＳ−ＦＥＴによって提供することができる。スイッチ素子７１は、直流電源１２、１３から第２の一次コイル４４、４５に供給される電力を断続する。
【００５２】
第２の交流駆動回路７０は、ＰＷＭ制御回路７２を備える。ＰＷＭ制御回路７２は、集積回路によって提供することができる。ＰＷＭ制御回路７２は、電源端子Ｖｃｃ、および過電圧検出のための入力端子ＯＶＰを有する。ＰＷＭ制御回路７２は、スイッチ素子７１の断続を制御するための制御信号を出力する出力端子ＯＵＴを備える。ＰＷＭ制御回路７２は、過電流検出のための入力端子ＣＳ、および二次側の電圧を検出するための入力端子ＦＢを備える。
【００５３】
第２の交流駆動回路７０は、第２の一次コイル４４、４５と閉回路を構成するように接続されたスナバ回路７３を備える。スナバ回路７３は、並列接続された抵抗器とコンデンサとを含む。さらに、スナバ回路７３は、抵抗器とコンデンサとに直列接続されたダイオードを含む。第２の交流駆動回路７０は、ＰＷＭ制御回路７２の電源を供給する電源回路７４を備える。電源回路７４は、入力回路５２、５３から、および第２の補助二次コイル４６から、電源端子Ｖｃｃに電力を供給する。電源回路７４は、平滑用のコンデンサと、入力回路５２、５３から電力を供給する抵抗器とを備える。さらに、電源回路７４は、第２の補助二次コイル４６から電力を供給するためのダイオードおよび抵抗器を備える。第２の交流駆動回路７０は、第２の補助二次コイル４６に誘起される電力に基づいて過電圧を検出する検出回路７５を備える。検出回路７５は、入力端子ＯＶＰに信号を入力する。第２の交流駆動回路７０は、第２の一次コイル４４、４５に流れる電流を検出する検出回路７６を備える。検出回路７６は、入力端子ＣＳに信号を入力する。
【００５４】
電源回路３２は、禁止回路８０を備える。禁止回路８０は、第１の一次コイル４１、４２と、第２の一次コイル４４、４５とのうち、いずれか一方だけを選択的に励起することを許容し、それら両方が励起されることを禁止する。禁止回路８０は、２つの一次コイルの同時的な交流駆動を阻止し、２つの一次コイルの一方だけが交流駆動されるように交流駆動回路６０、７０を制御する選択回路とも呼ぶことができる。
【００５５】
複数の電源を提供する交流電源１１と直流電源１２、１３とのうち、少なくとも一方は、その出力電力が、制御回路３１へ電力供給できる水準と、制御回路３１へ電力供給できない水準とに変動する変動電源である。図示の例では、電池１２と太陽電池１３とは変動電源である。制御回路３１へ電力供給できない出力電力の水準は、主二次コイル４７に定格電力が誘起されるように第２の一次コイル４４、４５を励起できない水準とも言い換えることができる。残る他方の電源は、変動電源より出力水準の変動が少ない非変動電源である。図示の例では、交流電源１１は非変動電源である。禁止回路８０は、変動電源の出力電力に応答して、励起される一次コイルを選択する選択動作を提供する。
【００５６】
禁止回路８０は、変動電源から制御回路３１へ電力を供給できるときに、その変動電源に対応する第２の一次コイル４４、４５がその変動電源によって励起されることを許容する。このとき、禁止回路８０は、非変動電源に対応する第１の一次コイル４１、４２がその非変動電源によって励起されることを禁止する。このとき、第１の一次コイル４１、４２が励起されないから、非変動電源の出力電力の水準が第１の一次コイル４１、４２を励起できる水準にあっても、主二次コイル４７の出力への影響が抑制される。
【００５７】
禁止回路８０は、変動電源から制御回路３１へ電力を供給できないときに、その変動電源に対応する第２の一次コイル４４、４５がその変動電源によって励起されることを許容する。このとき、禁止回路８０は、非変動電源に対応する第１の一次コイル４１、４２がその非変動電源によって励起されることを許容する。このとき、第１の一次コイル４１、４２と、第２の一次コイル４４、４５との両方が励起され得る状態におかれる。しかし、変動電源の出力電力の水準は、制御回路３１へ電力を供給できないから、第２の一次コイル４４、４５が励起されても、主二次コイル４７の出力への影響は小さく抑制される。
【００５８】
禁止回路８０は、直流電源１２、１３から入力回路５２、５３を経由して入力される電圧を検出する検出回路８１を備える。検出回路８１は、入力回路５２、５３のプラス線Ｐとマイナス線Ｎとの間に直列接続された複数の抵抗器を含む分圧回路と、ツェナーダイオードとを備える。
【００５９】
禁止回路８０は、絶縁素子８２を備える。絶縁素子８２は、制御のための入力信号端子と入力信号によって断続される出力端子とをもち、入出力間を電気的に絶縁する絶縁型のスイッチ素子とも呼ぶことができる。絶縁素子８２は、光学的な結合を利用する絶縁型の信号伝達素子によって提供されている。絶縁素子８２は、フォトカプラまたはフォトリレーと呼ばれる素子によって提供されている。絶縁素子８２は、発光素子ＰＤと受光素子ＰＳとを有する。絶縁素子８２は、検出回路８１に接続された発光素子ＰＤを備える。絶縁素子８２は、第１の一次コイル４１、４２、およびスイッチ素子６１と直列に設けられた受光素子ＰＳを備える。
【００６０】
絶縁素子８２においては、発光素子ＰＤの発光強度に応答して、受光素子ＰＳが回路を開閉する。絶縁素子８２は、直流電源１２、１３から供給される電圧が所定の閾値を下回るときに第１の一次コイル４１、４２への通電を許容する。絶縁素子８２は、直流電源１２、１３から供給される電圧が所定の閾値を上回るときに第１の一次コイル４１、４２への通電を禁止する。検出回路８１および絶縁素子８２は、直流電源１２、１３から供給される電圧が所定の閾値と等しいとき、上記許容または禁止のいずれかを提供するように構成することができる。
【００６１】
絶縁素子８２の発光素子ＰＤは、検出回路８１により検出された検出電圧が所定の閾値電圧を上回ると発光し、検出電圧が所定の閾値電圧を下回ると消灯する。絶縁素子８２の受光素子ＰＳは、発光素子ＰＤの光を受けると、回路を開き、発光素子ＰＤから光を受けなくなると、回路を閉じる。絶縁素子８２は、発光素子ＰＤへの制御入力がないノーマル時に、受光素子ＰＳが回路を閉じるノーマルクローズ型の継電素子である。
【００６２】
検出回路８１と絶縁素子８２とによって提供される上記所定の閾値は、直流電源１２、１３から制御回路３１に電力を供給できるか否かの閾値に相当する。よって、直流電源１２、１３の出力電力が、制御回路３１に電力を供給できる水準にあるとき、検出回路８１と絶縁素子８２とは第１の一次コイル４１、４２への通電を禁止する。これにより、交流電源１１から制御回路３１へのトランス４０を経由する電力供給が禁止される。また、直流電源１２、１３の出力電力が、制御回路３１に電力を供給できない水準にあるとき、検出回路８１と絶縁素子８２とは第１の一次コイル４１、４２への通電を許容する。これにより、交流電源１１から制御回路３１へのトランス４０を経由する電力供給が可能となる。
【００６３】
図３において、トランス４０は、複数のコイル４１−４７に対応する複数のタップを有する。トランス４０は、コイル４１−４７を巻くための巻胴としてのボビン４８と、磁路を提供する鉄心としてのコア４９とを有する。
【００６４】
図４において、コイル４１−４７は、ボビン４８上に多層に巻かれている。隣接するコイルの間には、層間絶縁テープ４０ａが配置され、層間の絶縁が確保されている。それぞれのコイルの軸方向の両端にはバリアテープ４０ｂが配置されている。
【００６５】
この実施形態では、電力変換システム１０が提供される。電力変換システム１０は、交流電源１１、直流電源１２、１３、およびそれらの間に設けられ片方向または双方向の電力変換を提供する電力変換装置１４を備える。電力変換装置１４は、直流から交流および交流から直流に電力変換するスイッチング回路とも呼ばれる変換回路１５を備えることができる。電力変換装置１４は、変換回路１５を制御する制御回路３１と、制御回路３１を駆動するための電力を供給する絶縁型の電源回路３２とを備える。
【００６６】
絶縁型の電源回路３２は、トランス４０を備える。トランス４０は、交流電源１１から供給される電力によって励起（励磁または励振とも呼ばれる）される一次コイル４１、４２を備える。電源回路３２は、一次コイル４１、４２への通電をＰＷＭ制御することにより、一次コイル４１、４２を交流駆動する、すなわち励振するための交流駆動回路６０を備える。トランス４０は、直流電源１２、１３から供給される電力によって励起（励磁または励振とも呼ばれる）される一次コイル４４、４５を備える。電源回路３２は、一次コイル４４、４５への通電をＰＷＭ制御することにより、一次コイル４４、４５を交流駆動する、すなわち励振するための交流駆動回路７０を備える。トランス４０は、第１の一次コイル４１、４２および第２の一次コイル４４、４５の両方と磁気的に結合した主二次コイル４７を備える。言い換えると、複数のコイル４１、４２；４４、４５；４７は、同一の磁気回路、すなわちコア４９上に配置されている。
【００６７】
電源回路３２は、主二次コイル４７に誘起される交流電力を整流し、平滑して制御回路３１の電源として供給する出力回路５４を備える。電源回路３２は、交流電源１１および直流電源１２、１３のうちの一方の電源からの出力電圧が一方の電源から制御回路３１に電力を供給できる水準にあるとき、他方の電源から供給される電力による他方の電源に対応付けられた一次コイル４１、４２の交流駆動を禁止する禁止回路８０を備える。
【００６８】
電源回路３２は、交流電源１１および直流電源１２、１３のうちの一方の電源からの出力電圧を検出する検出回路８１を備える。電源回路３２は、検出回路８１によって制御される絶縁素子８２を備える。絶縁素子８２は、一方の電源側と他方の電源側との間において電気的な絶縁を提供する。絶縁素子８２は、検出回路８１によって制御され、他方の電源による一次コイル４１、４２の交流駆動を禁止する。これら検出回路８１と絶縁素子８２とによって禁止回路８０が提供されている。
【００６９】
検出回路８１と絶縁素子８２は、他方の電源（例えば交流電源１１）による、その他方の電源に対応付けられた一次コイル（例えば第１の一次コイル４１、４２）の交流駆動を制御する。検出回路８１と絶縁素子８２とは、一方の電源から制御回路３１に電力を供給できるときに、他方の電源によるトランス４０の交流駆動、すなわち励振を禁止する。この機能は、検出回路８１が設けられた一方の電源（例えば直流電源１２、１３）からその一方の電源に対応付けられた第２の一次コイル４４、４５を交流駆動して主二次コイル４７に電力を送ることができるようになった場合に提供される。この場合に、検出回路８１から絶縁素子８２を通して、他方の電源に対応付けられた第１の一次コイル４１、４２の交流駆動を停止させる。
【００７０】
この実施形態によると、電力変換装置の制御回路３１のための電源を、交流電源１１と直流電源１２、１３との間で選択することができる。電源回路３２においては、制御回路３１を含む制御系統と、電源１１、１２、１３を含む電力系統とを電気的に絶縁するトランス４０が、交流電源１１からの電力供給経路と、直流電源１２、１３からの電力供給経路とにおいて少なくとも部分的に共有される。特に、少なくとも電源回路２０の二次側回路の部品４７、５４が共有される。この実施形態では、トランス４０の一次側には、交流電源１１だけで励起される第１の一次コイル４１、４２と、直流電源１２、１３だけで励起される第２の一次コイル４４、４５とが設けられる。これら２つの一次コイルは、その一方だけが有効に励起される。さらに、上記２つの電力供給経路の切換が、電源回路３２のトランス４０の一次側に設けた交流駆動回路６０、７０において提供される。
【００７１】
この実施形態によると、交流電源１１によって励起される第１の一次コイル４１、４２への通電回路には、直流電源１２、１３の出力電圧に応じて開閉可能な絶縁素子８２が設けられている。これにより、直流電源１２、１３から制御回路３１に電力を供給できるときには、制御回路３１に電力を供給しない交流電源１１から通電されうる第１の一次コイル４１、４２への通電回路が絶縁素子８２によって開かれる。この結果、交流電源１１および第１の交流駆動回路６０によってトランス４０が励起されることが回避される。これにより、直流電源１２、１３から第２の交流駆動回路７０を経由する第２の一次コイル４４、４５の励起への外的な影響が抑制される。
【００７２】
また、第１の一次コイル４１、４２および第２の一次コイル４４、４５を同時に励起（交流励磁）するためには、トランス４０のコア４９を磁気的に飽和させないようにその断面積を大きく設定する必要がある。また、第１の一次コイル４１、４２および第２の一次コイル４４、４５の交流が同期していないと磁界が打ち消し合うタイミングが生じるから損失を生じることもある。また、コア４９における磁気的な過飽和は、損失となる。この実施形態によると、トランス４０における特別な配慮を要することなく複数の電源から制御回路３１に電力を供給できる。また、二次側のコイルや二次側の回路を冗長しなくてよい。
【００７３】
このように、この実施形態によると、トランス４０の主二次コイル４７と、二次側の出力回路５４とを共用しながら、交流電源１１または直流電源１２、１３から制御回路３１に電力を供給することができる。このため、電力変換装置の電源回路、およびそれを備える電力変換装置の回路規模が抑制される。また、電力変換装置の電源回路、およびそれを備える電力変換装置のコストが抑制される。
【００７４】
（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第１の一次コイル４１、４２への通電回路上に絶縁素子８２を配置した。これに代えて、この実施形態では、絶縁素子８３の開閉状態はＰＷＭ制御回路６２に入力される。
【００７５】
図５に図示されるように、この実施形態では、禁止回路２８０が提供される。禁止回路２８０においては、絶縁素子８３の受光素子ＰＳは、ＰＷＭ制御回路６２の入力端子ＩＮに接続されている。ＰＷＭ制御回路６２は、入力端子ＩＮが接地されると、スイッチ素子６１を開状態、すなわちオフ状態に継続的に維持する。この結果、交流電源１１から第１の一次コイル４１、４２への通電が禁止される。
【００７６】
この実施形態によると、絶縁素子８３は、第１の交流駆動回路６０または第２の交流駆動回路７０に信号を与えることにより他方の電源による一次コイルの交流駆動を禁止する。絶縁素子８３によって交流電源１１の系統と、直流電源１２、１３の系統との間の電気的な絶縁が図られる。また、直流電源１２、１３の出力電力が制御回路３１へ電力供給できる水準にあるときには、禁止回路２８０と、それに応答する第１の交流駆動回路６０とによって、第１の一次コイル４１、４２への通電が禁止される。
【００７７】
（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、禁止回路８０、２８０は、第１の一次コイル４１、４２への通電のみを禁止または許可した。これに代えて、この実施形態では、第２の一次コイル４４、４５への通電も禁止または許可される。
【００７８】
図６に図示されるように、この実施形態では、禁止回路３８０が提供される。禁止回路３８０は、絶縁素子８４を備える。絶縁素子８４はフォトカプラまたはフォトリレーと呼ばれる素子である。絶縁素子８４は、発光素子ＰＤと受光素子ＰＳとを有する。絶縁素子８４は、検出回路８１に接続された発光素子ＰＤを備える。絶縁素子８４は、第２の一次コイル４４、４５、およびスイッチ素子７１と直列に設けられた受光素子ＰＳを備える。絶縁素子８４は入力側と出力側との間に絶縁素子を提供する。
【００７９】
絶縁素子８４においては、発光素子ＰＤの発光強度に応答して、受光素子ＰＳが回路を開閉する。絶縁素子８４は、直流電源１２、１３から供給される電圧が所定の閾値を下回るときに第２の一次コイル４４、４５への通電を禁止する。絶縁素子８４は、直流電源１２、１３から供給される電圧が所定の閾値を上回るときに第２の一次コイル４４、４５への通電を許容する。検出回路８１および絶縁素子８４は、直流電源１２、１３から供給される電圧が所定の閾値と等しいとき、上記許容または禁止のいずれかを提供するように構成することができる。
【００８０】
絶縁素子８４の発光素子ＰＤは、検出回路８１により検出された検出電圧が所定の閾値電圧を上回ると発光し、検出電圧が所定の閾値電圧を下回ると消灯する。絶縁素子８４の受光素子ＰＳは、発光素子ＰＤの光を受けると、回路を閉じ、発光素子ＰＤから光を受けなくなると、回路を開く。絶縁素子８４は、発光素子ＰＤへの制御入力がないノーマル時に、受光素子ＰＳが回路を開くノーマルオープン型の継電素子である。
【００８１】
検出回路８１と絶縁素子８４とによって提供される上記所定の閾値は、直流電源１２、１３から制御回路３１に電力を供給できるか否かの閾値に相当する。よって、直流電源１２、１３の出力電力が、制御回路３１に電力を供給できる水準にあるとき、検出回路８１と絶縁素子８４とは第２の一次コイル４４、４５への通電を許容する。これにより、直流電源１２、１３から制御回路３１へのトランス４０を経由する電力供給が許容される。また、直流電源１２、１３の出力電力が、制御回路３１に電力を供給できない水準にあるとき、検出回路８１と絶縁素子８４とは第２の一次コイル４４、４５への通電を禁止する。これにより、直流電源１２、１３から制御回路３１へのトランス４０を経由する電力供給が禁止される。
【００８２】
この構成によると、禁止回路３８０は、さらに、一方の電源（直流電源１２、１３）からの出力電圧が一方の電源から制御回路３１に電力を供給できない水準にあるとき、一方の電源から供給される電力による一方の電源に対応付けられた一次コイル４４、４５の交流駆動を禁止する。直流電源１２、１３の出力電力が小さいときに、第２の一次コイル４４、４５への電力供給を禁止できる。このため、直流電源１２、１３の電力消費を抑制することができる。
【００８３】
（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、禁止回路８０、２８０、３８０は、交流電源１１、または直流電源１２、１３を選択する。これに加えて、直流電源１２、１３に含まれる複数の電源の間に禁止回路を付加してもよい。
【００８４】
図７に図示されるように、この実施形態では、禁止回路４８０が提供される。禁止回路４８０は、太陽電池１３の出力電圧を検出する検出回路８５を備える。検出回路８５は、太陽電池１３の出力端子間に直列接続された複数の抵抗器を含む分圧回路と、ツェナーダイオードとを備える。禁止回路４８０は、絶縁素子８６を備える。絶縁素子８６はフォトカプラまたはフォトリレーと呼ばれる素子である。絶縁素子８６は、発光素子ＰＤと受光素子ＰＳとを有する。絶縁素子８６は、検出回路８５に接続された発光素子ＰＤを備える。絶縁素子８５は、入力回路５２のプラス線Ｐに直列に設けられた受光素子ＰＳを備える。
【００８５】
絶縁素子８６においては、発光素子ＰＤの発光強度に応答して、受光素子ＰＳが回路を開閉する。絶縁素子８６は、太陽電池１３から供給される電圧が所定の閾値を下回るときに電池１２から第２の一次コイル４４、４５への通電を許容する。絶縁素子８６は、太陽電池１３から供給される電圧が所定の閾値を上回るときに電池１２から第２の一次コイル４４、４５への通電を禁止する。検出回路８５および絶縁素子８６は、太陽電池１３から供給される電圧が所定の閾値と等しいとき、上記許容または禁止のいずれかを提供するように構成することができる。
【００８６】
絶縁素子８６の発光素子ＰＤは、検出回路８５により検出された検出電圧が所定の閾値電圧を上回ると発光し、検出電圧が所定の閾値電圧を下回ると消灯する。絶縁素子８６の受光素子ＰＳは、発光素子ＰＤの光を受けると、回路を開き、発光素子ＰＤから光を受けなくなると、回路を閉じる。絶縁素子８６は、発光素子ＰＤへの制御入力がないノーマル時に、受光素子ＰＳが回路を閉じるノーマルクローズ型の継電素子である。
【００８７】
検出回路８５と絶縁素子８６とによって提供される上記所定の閾値は、電池１２の電力を用いることなく太陽電池１３だけから制御回路３１に電力を供給できるか否かの閾値に相当する。よって、太陽電池１３の出力電力が、制御回路３１に電力を供給できる水準にあるとき、検出回路８５と絶縁素子８６とは、電池１２から第２の一次コイル４４、４５への通電を禁止する。これにより、電池１２から制御回路３１へのトランス４０を経由する電力供給が禁止される。また、太陽電池１３の出力電力が、制御回路３１に電力を供給できない水準にあるとき、検出回路８５と絶縁素子８６とは、電池１２から第２の一次コイル４４、４５への通電を許容する。これにより、電池１２から制御回路３１へのトランス４０を経由する電力供給が可能となる。
【００８８】
この構成では、直流電源１２、１３は、複数の直流電源を有する。禁止回路４８０は、一方の直流電源（太陽電池１３）からの出力電圧が一方の直流電源から制御回路３１に電力を供給できる水準にあるとき、他方の直流電源（電池１２）からの電力供給を遮断する。禁止回路４８０は、一方の直流電源（太陽電池１３）からの出力電圧を検出する検出回路８５と、一方の直流電源（太陽電池１３）からの出力電圧が一方の直流電源から制御回路３１に電力を供給できる水準にあるとき、他方の直流電源（電池１２）からの電力供給を遮断する開閉素子８６とを備える。
【００８９】
この構成によると、電池１２の電力より、太陽電池１３の電力が優先的に利用される。なお、検出回路８１および絶縁素子８２によって、交流電源１１の電力より、直流電源１２、１３の電力が優先的に利用されるから、電源回路３２においては、電源利用の優先度が、太陽電池１３＞電池１２＞交流電源１１の順位となる。例えば、直流電源１２、１３の出力電力が十分に高い場合には、交流電源１１の電圧に係わらず、直流電源１２、１３が制御回路３１の電源として利用される。また、太陽電池１３の出力電力が十分に高い場合には、電池１２の電圧に係わらず、太陽電池１３が制御回路３１の電源として利用される。また、太陽電池１３の出力電力が不十分である場合には、電池１２が制御回路３１の電源として利用される。さらに、太陽電池１３と電池１２との両方の出力電力が不十分である場合には、交流電源１１が制御回路３１の電源として利用される。
【００９０】
（第５実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、禁止回路４８０は、検出回路８５および絶縁素子８６を利用した。これに代えて、半導体スイッチ素子を利用した開閉回路を利用してもよい。
【００９１】
図８に図示されるように、この実施形態では、禁止回路５８０が提供される。禁止回路５８０は、検出回路８７、スイッチ素子８８、および制御回路８９を備える。制御回路８９は、太陽電池１３の出力端子間に直列接続された複数の抵抗器を含む分圧回路を備える。スイッチ素子８８は、入力回路５２のプラス線Ｐに直列に配置され、このプラス線Ｐを開閉する。スイッチ素子８８は、トランジスタ素子によって提供される。制御回路８９は、ロジックＩＣのＮＯＴ回路と、スイッチ素子８８のベースを制御する前段のトランジスタ素子と、複数の抵抗器とを備える。ＮＯＴ回路の電源は、電池１２から直列接続された抵抗器による分圧回路を経由して供給されている。
【００９２】
制御回路８９は、太陽電池１３が十分に発電するとＮＯＴ回路によって前段トランジスタ素子をオフ状態に駆動する。これにより、スイッチ素子８８がオフ状態に駆動される。これによって電池１２か制御回路３１への電力供給が遮断され、太陽電池１３だけから制御回路３１へ電力が供給される。太陽電池１３が十分に発電しない場合、制御回路８９は、前段トランジスタ素子をオン状態に駆動する。これにより、電池１２から制御回路３１へ電力が供給される。さらに、電池１２が十分な電力を供給できない場合、ＮＯＴ回路は前段トランジスタ素子をオフ状態に駆動する。これにより、電池１２の電圧に基づいて、電池１２から制御回路３１への電力供給が停止される。
【００９３】
この構成では、直流電源１２、１３は、複数の直流電源を有する。禁止回路５８０は、一方の直流電源（太陽電池１３）からの出力電圧が一方の直流電源から制御回路３１に電力を供給できる水準にあるとき、他方の直流電源（電池１２）からの電力供給を遮断する。禁止回路５８０は、一方の直流電源（太陽電池１３）からの出力電圧を検出する検出回路８７と、一方の直流電源（太陽電池１３）からの出力電圧が一方の直流電源から制御回路３１に電力を供給できる水準にあるとき、他方の直流電源（電池１２）からの電力供給を遮断する開閉素子８８とを備える。
【００９４】
（第６実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、トランス４０を採用した。これに代えて、図９に図示されるトランス６４０を採用することができる。この実施形態では、第１の補助二次コイル４３と、第２の補助二次コイル４６とが、層間絶縁テープを用いることなく巻かれている。第１の一次コイル４１、４２と、第２の一次コイル４４、４５とは、ほぼ同じ電圧になるため同じ巻数とすることができる。第１の補助二次コイル４３と、第２の補助二次コイル４６とは、同じ電圧になるため同じ巻数とすることができる。第１の補助二次コイル４３と、第２の補助二次コイル４６とは、そこに誘起される電圧が小さい。よって、一緒に巻くことによって巻き工数を低減することができる。
【００９５】
（第７実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、トランス４０、６４０を採用した。これに代えて、図１０に図示されるトランス７４０を採用することができる。この実施形態では、ボビン７４８が採用される。ボビン７４８は、コア４９の磁束通過方向のほぼ中央部に主二次コイル４７のための胴部を有する。ボビン７４８は、主二次コイル４７の両側に、第１のコイル群４１、４２、４３と、第２のコイル群４４、４５、４６とが位置するように２つの胴部を有する。この構成では、層間絶縁テープ７４０ａおよびバリアテープ７４０ｂが採用されている。この構成によると、コイル間の浮遊容量が低減される。浮遊容量が低減されることにより、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ７をスイッチング駆動したときに生じるノイズの漏洩、特に、交流電源１１への漏洩、および直流電源１２、１３への漏洩が抑制される。
【００９６】
（他の実施形態）
上記実施形態では、禁止回路８０等は、直流電源１２、１３の出力電圧を検出して、この出力電圧が閾値を上回るときには交流電源１１による第１の一次コイル４１、４２の交流駆動を禁止し、この出力電圧が閾値を下回るときには交流電源１１による第１の一次コイル４１、４２の交流駆動を許容した。これに代えて、または加えて、交流電源１１の出力電圧を検出し、この出力電圧が閾値を上回るときには直流電源１２、１３による第２の一次コイル４４、４５の交流駆動を禁止し、この出力電圧が閾値を下回るときには直流電源１２、１３による第２の一次コイル４４、４５の交流駆動を許容してもよい。
【００９７】
上記実施形態では、絶縁素子としてフォトカプラまたはフォトリレーと呼ばれる光学的な結合を利用する絶縁型の信号伝達素子を採用した。これに代えて、絶縁素子は、種々の電気部品によって提供することができる。
【００９８】
例えば、絶縁素子は、トランス、絶縁型のスイッチ素子、または制御端子と被制御端子との間の絶縁耐圧が高い半導体スイッチ素子によって提供できる。絶縁型のスイッチ素子は、フォトカプラまたはフォトリレーと呼ばれる光を利用する信号伝達素子によって提供することができる。また、絶縁型のスイッチ素子は、容量性の結合を利用する容量性絶縁素子と呼ばれる信号伝達素子によって提供することができる。また、絶縁型のスイッチ素子は、磁気的な結合を利用する信号伝達素子によって提供することができる。また、絶縁型のスイッチ素子は、電磁的な作用により機械的な接点を開閉するリレースイッチによって提供することができる。また、絶縁耐圧が高い半導体スイッチ素子は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子によって提供することができる。第１の一次コイル４１、４２と直列に配置される絶縁素子は、双方向の通電を許容する必要があるから、２つの半導体スイッチ素子を並列逆方向に接続することにより、双方向通電可能な構成とすることが望ましい。
【００９９】
上記実施形態では、変換回路１５は、双方向の電力変換を提供する。これに代えて、例えば交流から直流への電力変換を提供する片方向の電力変換を提供する変換回路を用いてもよい。
【０１００】
発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。各実施形態は追加的な部分をもつことができる。各実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。上記実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  電力変換システム、１１  交流電源、１２  電池（直流電源）、
１３  太陽電池（直流電源）、１４  電力変換装置、１５  変換回路、
１６  インバータ回路、１７−１８  コンバータ回路、２１−２４  フィルタ回路、
２５−２６  遮断器、２８  接地部材、３１  制御回路、３２  電源回路、
４０、６４０、７４０  トランス、４１−４７  コイル、５１−５３  入力回路、
５４  出力回路、５５  フィードバック回路、５６、５７  フォトカプラ、
６０  第１の交流駆動回路、７０  第２の交流駆動回路、
８０、２８０、３８０、４８０、５８０  禁止回路、８１、８５、８７  検出回路、
８２、８３、８４、８６  絶縁素子、８８  スイッチ素子、８９  制御回路、
Ｑ１−Ｑ７  スイッチ素子、Ｌ１−Ｌ２  リアクトル、ＦＬＴ  フィルタ回路、
Ｇ１−Ｇ７  接地接続、Ｐ  プラス線、Ｎ  マイナス線、ＡＣ１  第１相、
ＡＣ２  第２相、ＮＣ  中間相、ＰＤ  発光素子、ＰＳ  受光素子。
【図１】
2015042087.tif 000003
【図２】
2015042087.tif 000004
【図３】
2015042087.tif 000005
【図４】
2015042087.tif 000006
【図５】
2015042087.tif 000007
【図６】
2015042087.tif 000008
【図７】
2015042087.tif 000009
【図８】
2015042087.tif 000010
【図９】
2015042087.tif 000011
【図１０】
2015042087.tif 000012