(57)【要約】  電源１と負荷９との間で電力変換を行う電力変換装置であって、負荷９側から電源１側への電流の逆流を防止する昇圧用整流部２３を有し、駆動信号に基づいて、電源１からの電力の電圧を所定の電圧に変化させる昇圧装置２と、転流信号に基づいて、昇圧装置２を流れる電流を別経路に流す転流動作を行う転流装置４と、モジュールとして構成し、入力される入力信号に基づいて出力信号を生成して送る信号生成モジュール装置２００とを備え、信号生成モジュール装置２００が生成する出力信号のオン時間よりも入力信号のオンパルス幅が長いものである。
2015002248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
前記負荷側から前記電源側への電流の逆流を防止する整流部を有し、駆動信号に基づいて、前記電源からの電力の電圧を所定の電圧に変化させる電圧可変装置と、
転流信号に基づいて、該電圧可変装置を流れる電流を別経路に流す転流動作を行う転流装置と、
モジュールとして構成し、入力される入力信号に基づいて出力信号を生成して送る信号生成モジュール装置とを備え、
前記信号生成モジュール装置が生成する前記出力信号のオン時間よりも前記入力信号のオンパルス幅が長い電力変換装置。
【請求項２】
前記信号生成モジュール装置は、前記駆動信号及び前記転流信号の少なくとも一方を前記出力信号とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記信号生成モジュール装置の前記入力信号が、前記電圧可変装置と前記転流装置を動作させる動作信号又は前記電圧可変装置の駆動信号である請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記信号生成モジュール装置は、
前記駆動信号を前記電圧可変装置に合わせた駆動信号に変換する駆動信号伝達装置と、
前記転流信号を前記転流装置に合わせた前記転流信号に変換する転流信号伝達装置と、
前記負荷に印加する電圧を検出する電圧検出装置と、
前記電圧可変装置を流れる電流を検出する電流検出装置と
の一部又は全部の装置をモジュール化して有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記信号生成モジュール装置は、さらに、前記転流装置をモジュール化して有する請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電源と前記負荷との間で、
前記電圧可変装置と前記転流装置との組を、複数組並列接続して構成する請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記信号生成モジュール装置は、動作要求信号を送って、前記入力信号を受ける請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記電圧可変装置は、スイッチングにより電圧可変を行う開閉スイッチ部を有し、前記開閉スイッチ部を閉じる前に前記転流手段に前記転流動作を開始させる請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記電圧可変装置は、リアクトルを含む磁気エネルギー蓄積部を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記電圧可変装置は、スイッチングにより電圧可変を行う開閉スイッチ部を有し、前記開閉スイッチ部は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ又は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記整流部は整流器を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記転流装置は、１次側巻線に流れる電流により誘起される電圧を前記別経路上の２次側巻線に印加する変圧器を有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記変圧器をパルストランスとする請求項１２に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記変圧器の前記１次側巻線にリセット巻線を設ける請求項１２又は１３に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記転流装置は、前記別経路を流れる電流を整流する転流用整流素子を有する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記転流用整流素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いた素子である請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドを材料とする請求項１６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の電力変換装置を、圧縮機又は送風機の少なくとも一方を駆動するために備える冷凍空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置及び冷凍空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可変電圧・可変周波数のインバータ装置等が実用化されるに従って、各種電力変換装置の応用分野が開拓されている。【０００３】
例えば、電力変換装置に関しては、近年、昇降圧コンバータの応用技術開発が盛んである。一方で、炭化珪素等を材料とするワイドバンドギャップ半導体素子等の開発も盛んに行われている。このような新しい素子に関して、高耐圧であっても電流容量（電流実効値の許容値）の小さい素子に関しては、整流器を中心に実用化されてきている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６０２８４号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、高効率な新しい素子を実用化するには、実用化に向けて多くの課題があり、特に空気調和装置の圧縮機のモータ等に供給するような電力を変換する装置に普及させるにはまだ時間がかかると考えられる。そこで、整流器に流れる電流の一部を別経路で転流する装置（回路）を有することにより、整流器に発生するリカバリー電流を低減させるようにしているものもある。このような装置では、新たに装置（回路）を配置することが困難であった。また、昇圧装置等の電力を変化させる装置とは別に信号生成を行うことになると、制御装置の処理負荷が大きくなる可能性があった。【０００６】
そこで、本発明は、置き換え等を容易に行うことができる電力変換装置等を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、電源と負荷との間で電力変換を行う電力変換装置であって、負荷側から電源側への電流の逆流を防止する整流部を有し、電源からの電力の電圧を所定の電圧に変化させる電圧可変装置と、電圧可変装置を流れる電流を別経路に流す転流動作を行う転流装置と、モジュールとして構成し、電圧可変装置を駆動させる駆動信号及び転流装置を駆動させる転流信号の少なくとも一方の信号を生成して送信する信号生成モジュール装置とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電力変換装置によれば、電圧可変装置を駆動させる駆動信号及び転流装置を駆動させる転流信号の少なくとも一方の信号を生成して送信する専用の装置をモジュールとして構成するようにしたので、従来の電力変換装置からの変更を容易に行うことができる。また、出力信号生成のための高速処理をモジュール側に担わせることで、入力信号のオンパルス幅を出力信号のオン時間より長くできるため、例えば、全体制御を行う制御装置の処理負荷軽減をはかることができる。さらに、制御装置の発熱を抑え、入出力端子数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る転流装置４の構成例を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて昇圧及び転流制御が行われるときの信号等の波形を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて動作信号ｓｗをオンして転流制御が行われるときの信号等の波形を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図８】本発明の実施の形態６に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図９】本発明の実施の形態７に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図１０】本発明の実施の形態８に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図１１】本発明の実施の形態９に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その１）である。
【図１３】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その２）である。
【図１４】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その３）である。
【図１５】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その４）である。
【図１６】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その５）である。
【図１７】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その６）である。
【図１８】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その７）である。
【図１９】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その８）である。
【図２０】本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図（その９）である。
【図２１】本発明の実施の形態１２に係る冷凍空気調和装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態に係る電力変換装置等について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。さらに、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。はじめに、図１に基づいて、高効率の電力変換を行うことができる電力変換装置を有するシステムの構成について説明する。
【００１２】
図１に示すシステムは、電源１と負荷９との間に電力変換装置が接続されている。電源１は、例えば直流電源、単相電源、三相電源等の各種電源を用いることができる。ここでは、電源１が直流電源であるものとして説明する。また、負荷９は、モータ等、そのモータ等に接続するインバータ装置等である。
【００１３】
電力変換装置は、昇圧装置（昇圧回路）２、転流装置（転流回路）４及び平滑装置（平滑回路）３を有している。電圧可変装置となる昇圧装置２は、電源１からの電力供給に係る印加電圧を所定電圧に昇圧する。転流装置４は、必要なタイミングで昇圧装置２を流れる電流を異なる経路（別経路）に転流する。平滑装置３は、昇圧装置２及び転流装置４の動作に係る電圧（出力電圧）を平滑する。
【００１４】
本実施の形態における昇圧装置２は、例えば電源１の正側又は負側に接続されたリアクトル等で構成する磁気エネルギー蓄積部２１、その後段に接続される昇圧用開閉スイッチ部２２（電力可変用開閉スイッチ２２）及び整流器等で構成する昇圧用整流部２３（電力可変用整流器部２３）で構成される。ここで、図１に示すように、昇圧用整流部２３を構成する整流器については、Ｂ点側をアノード側とし、Ｃ点側をカソード側とする。例えばスイッチング素子を有する昇圧用開閉スイッチ部２２は、駆動信号伝達装置７からの駆動信号ＳＡに基づいて開閉を行い、昇圧用開閉スイッチ部２２を介した電源１の正側と負側との間の導通、非導通を制御する。スイッチング素子として用いる半導体素子の種類については特に限定しないが、電源１からの電力供給に耐えることができる高耐圧の素子等を用いる（例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）等）。ここで、図１では示していないが、昇圧用開閉スイッチ部２２は、開閉動作を行うための電力供給をスイッチ動作用の電源から受けている。また、例えばｐｎ接合ダイオード等の整流器で構成する昇圧用整流部２３は、電源１側から負荷９側へ電流（電力）を整流し、負荷９側から電源１側への逆流を防止する逆流防止素子である。本実施の形態では、電源１から負荷９に供給する電力の大きさに合わせて、電流容量が大きい整流器を用いるものとする。また、昇圧用整流部２３における電力（エネルギー）損失を抑えるため、順方向電圧が低い（Ｖｆ特性がよい）素子を用いて整流を行う。逆流防止素子である昇圧用整流部２３と転流装置４とを少なくとも含む装置が、負荷９側から電源１側への電流の逆流を防止する逆流防止装置となる。ここでは、昇圧装置２の昇圧用整流部２３を逆流防止素子としているが、他の素子を逆流防止素子として逆流防止装置を構成することもできる。
【００１５】
図２は本発明の実施の形態１に係る転流装置４の構成例を示す図である。本実施の形態の転流装置４は、変圧器４１と、転流用整流部４２と、変圧器４１を駆動するための変圧器駆動回路４３を構成する素子等から構成される。図２では変圧器４１の１次側、２次側巻線の極性は同一としている。そして、変圧器４１の２次側巻線と転流用整流部４２とが直列接続される。さらに、転流用整流部４２は、昇圧装置２の昇圧用整流部２３と並列接続される。
【００１６】
パルストランス等を有する変圧器４１は変圧器駆動回路４３と転流動作装置を構成する。１次側巻線に電圧を印加し、励磁電流を流すことで２次側巻線に電圧を誘起して電流が流れるようにし、昇圧装置２に流れる電流を転流させる。例えば変圧器４１において、１次側巻線と２次側巻線との巻数比、インダクタンス比等を調整することにより、昇圧用整流部２３（整流器）の逆回復に必要な電圧以上の電圧（約数Ｖ）を発生させつつ、余剰な電圧を抑えるように調整できる。このため、転流装置４側に過大な電流を流す等することなく逆回復を行うことができ、省エネルギーを簡単な方法ではかることができる。また、本実施の形態の変圧器４１は、１次側巻線にリセット巻線を設けている。リセット巻線を設けることで、リセット時において励磁エネルギーを変圧器用電源部４５側に回生させて電力回収を行うことができ、さらなる高効率化をはかることができる。
【００１７】
転流用整流部４２は、転流に係る電流（別経路を流れる電流）を整流する。ここで、転流用整流部４２は、例えば電気的特性（特にリカバリー特性）に優れ、電流容量が小さく逆回復の時間がはやい半導体素子を含む整流器を接続して構成している。整流器については、電源１から負荷９に供給する電力の経路上にあるため、高耐圧の素子とする必要がある。そのため、ここでは、特にリカバリー特性の良いシリコン製ショットキーバリアダイオード、又はＳｉＣ（炭化珪素）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド、窒化ガリウム）、ダイヤモンド等を材料とするワイドバンドギャップ半導体で構成する素子を転流用整流部４２の整流器に用いる。
【００１８】
また、本実施の形態では、転流用開閉器４４、変圧器用電源部４５、変圧器駆動用整流部４６及び変圧器用平滑部４７で変圧器駆動回路４３を構成している。例えばトランジスタ等のスイッチング素子を有する転流用開閉器４４は、転流信号伝達装置８からの転流信号ＳＢに基づいて開閉を行い、変圧器用電源部４５から変圧器４１（１次巻線側）への電力供給、供給停止を制御する。ここで、スイッチング素子については、ゲート側と、ドレイン（コレクタ）−ソース（エミッタ）側とを絶縁する絶縁部を有していてもよい。このとき、絶縁部としてフォトカプラ、パルストランス等で構成するとよい。絶縁部を設けることで、転流装置４と制御装置１００等の制御側とを電気的に切り離して、過大な電流等が制御側に流れないようにすることができる。変圧器用電源部４５は、例えば変圧器４１に電力を供給して転流装置４に転流動作を行わせるための電源となる。そして、変圧器用電源部４５が変圧器４１に印加する電圧については、昇圧装置２、転流装置４により平滑装置３に印加される電圧（出力電圧）よりも低くする。ここで、図１では特に示していないが、ノイズ対策、故障時の回路保護等を考慮して、変圧器用電源部４５、転流用開閉器４４及び変圧器４１の１次側巻線を接続している配線経路に、制限抵抗、高周波コンデンサ、スナバ回路、保護回路等を必要に応じて挿入するようにしてもよい。また、変圧器用電源部４５については、昇圧用開閉スイッチ部２２の開閉動作を行わせるための電源と共通にしてもよい。変圧器駆動用整流部４６は、変圧器駆動回路４３に流れる電流を整流して変圧器４１の１次側巻線に電力供給を行う。また、コンデンサ等を有する変圧器用平滑部４７は、変圧器用電源部４５からの電力を平滑して１次側巻線に供給する。変圧器用平滑部４７を設けて平滑を行うことで、例えば変圧器用電源部４５の急激な変動、電流の急峻な跳ね上がり等を抑えることができる。
【００１９】
平滑装置３は、例えば平滑用のコンデンサからなり、昇圧装置２等の動作に係る電圧を平滑して負荷９に印加する。また、電圧検出装置５は平滑装置３によって平滑された電圧ＶＤＣを検出し、信号Ｖｄｃを送る。電圧検出装置５は、分圧抵抗によるレベルシフト回路等で構成される。ここで、電圧検出装置５については、必要に応じて、制御装置１００が演算処理等を行う信号（データ）にすることができるように、アナログ／デジタル変換器等を付加した構成としてもよい。
【００２０】
また、本実施の形態のシステムでは、電圧検出装置５、電流検出素子１０及び電流検出装置１１を有している。電圧検出装置５は、平滑装置３で得られた電圧（負荷９に印加する負荷電圧）ＶＤＣを検出して信号生成モジュール装置２００に信号Ｖｄｃを送る。電流検出素子１０は、電源１と昇圧用開閉スイッチ部２２の負側との接続点とにおける電流を検出する。電流検出素子１０は、例えばカレントトランス、シャント抵抗等により構成する。電流検出装置１１は、増幅回路、レベルシフト回路、フィルタ回路等を有し、電流検出素子１０の検出に係る電流ＩＤＣを、信号生成モジュール装置２００が処理可能な信号Ｉｄｃに変換して送る。ここで、電流検出装置１１が行っている機能を信号生成モジュール装置２００、制御装置１００等が代わりに処理できる場合は、回路等を適宜省略することができる。また、図１の電力変換装置では、電圧検出装置５、電流検出素子１０及び電流検出装置１１を有しているが、信号生成モジュール装置２００は、検出に係る電流又は電圧に基づいて信号生成等を行うことができる。このため、電圧検出装置５のみ有するようにしてもよいし、電流検出素子１０及び電流検出装置１１のみ有するようにしてもよい。
【００２１】
また、制御装置１００は昇圧装置２及び転流装置４を制御する。制御装置１００は、マイクロコンピュータや、デジタルシグナルプロセッサ等の演算装置、演算装置同様の機能を内部に有する装置等で構成される。本実施の形態の制御装置１００は、昇圧装置２及び転流装置４を動作又は動作停止（オン又はオフ）させる動作信号ｓｗを信号生成モジュール装置２００に送る。ここでは、特に示していないが、制御装置１００は、電力変換装置外の装置であってもよい。また、電力変換装置の制御だけでなく、負荷９となる装置の制御を行うようにしてもよい。
【００２２】
信号生成モジュール装置２００は、例えば、入力信号となる制御装置１００からの動作信号ｓｗにより動作が指示されている間、昇圧装置２を動作させる駆動信号ｓａと転流装置４を動作させる転流信号ｓｂとを出力信号として生成し、各装置に出力信号を送る。本実施の形態では、例えば、電圧検出装置５の検出に係る電圧、電流検出素子１０及び電流検出装置１１の検出に係る電流の少なくとも一方に基づいて、昇圧用開閉スイッチ部２２、転流用開閉器４４を動作を指示する信号を生成し、昇圧装置２及び転流装置４を制御する。
【００２３】
さらに、本実施の形態では、信号生成モジュール装置２００からの駆動信号ｓａを昇圧装置２に合わせた駆動信号ＳＡにして昇圧装置２に伝達する駆動信号伝達装置７を有している。また、信号生成モジュール装置２００からの駆動信号（転流信号）ｓｂを転流装置４に合わせた転流信号ＳＢにして転流装置４に伝達する転流信号伝達装置８を有している。
【００２４】
駆動信号伝達装置７は、例えば、バッファ、ロジックＩＣ、レベルシフト回路等を有している。駆動信号ｓａを昇圧装置２に合わせた駆動信号ＳＡに変換して昇圧装置２に伝達する。また、転流信号伝達装置８は、バッファ、ロジックＩＣ、レベルシフト回路等を有している。転流信号ｓｂを転流装置４に合わせた転流信号ＳＢに変換して転流装置４に伝達する。ここで、電力変換装置の動作において、駆動信号ＳＡと駆動信号ｓａとの間及び転流信号ＳＢと転流信号ｓｂとの間では特別な違いはないと考えられる。そこで、以後、駆動信号ＳＡは駆動信号ｓａと同じであるものとし、転流信号ＳＢは転流信号ｓｂと同じであるものとして説明する（このため、以後、駆動信号ｓａ、転流信号ｓｂとする）。
【００２５】
上述したように、制御装置１００は、例えば、マイクロコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ等を有している。しかし、既存の電力変換装置に昇圧装置２、転流装置４等をさらに制御しようとすると、制御装置１００はリソース（例えばピン数、演算能力等）が不足し、実現困難となる場合がある。そこで、本実施の形態では、駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂを生成することができる信号生成モジュール装置２００を有している。モジュールを用いることで、従来の電力変換装置を本実施の形態に係る電力変換装置に置き換えることが比較的容易に実現することができる。したがって、それほど複雑な設計を行わなくとも、昇圧装置２及び転流装置４を有する電力変換装置を備えるシステムを実現することができる。
【００２６】
次に動作について説明する。例えば、制御装置１００は、昇圧装置２による昇圧を行って負荷９に電力供給を行う際、動作信号ｓｗにより昇圧装置２の動作を指示する。ここで、昇圧装置２を動作させない場合には、動作信号ｓｗによる動作指示を行わない（動作停止の信号が送られている状態となる）。制御装置１００が動作信号ｓｗによる動作指示を送るかどうかの決定については、例えば昇圧装置２のオンオフ信号ＳＷの状態は、システムの諸条件を考慮し、経過時間、負荷９の状態等に基づいて決定するようにしてもよい。
【００２７】
また、制御装置１００の決定について、信号生成モジュール装置２００側から動作要求信号を送るようにしてもよい。例えば、本実施の形態では、負荷９により変動する電圧検出装置５が検出した電圧ＶＤＣに係る信号Ｖｄｃ、電流検出素子１０及び電流検出装置１１が検出した電流ＩＤＣに係る信号Ｉｄｃは、信号生成モジュール装置２００が受信する。そこで、信号生成モジュール装置２００が、昇圧装置２及び転流装置４を動作させるかどうかについて、実質的に判断して、制御装置１００に動作要求信号を送る。そして、制御装置１００からの動作指示に係る動作信号ｓｗを受信するようにしてもよい。
【００２８】
次に、図１等のシステムに関する動作について説明する。本システムにおける電力変換装置の電力変換動作（本実施の形態では昇圧動作）は、昇圧チョッパーに転流装置４における転流動作を加えたものとなる。
【００２９】
例えば昇圧用開閉スイッチ部２２がオン（閉止）、且つ転流用開閉器４４がオフ（開放）の状態の場合、転流装置４を設けた経路（別経路）では電流は流れない。そして、昇圧用開閉スイッチ部２２はオンであるから、図２の経路で電源１の正側と負側とが導通して電流が流れ、磁気エネルギー蓄積部２１にエネルギーを蓄積することができる。
【００３０】
次に、昇圧用開閉スイッチ部２２がオフ、且つ転流用開閉器４４がオフの場合、別経路では電流は流れない。また、昇圧用開閉スイッチ部２２がオフであるから、昇圧用整流部２３を介した経路で、平滑装置３を介して負荷９側に磁気エネルギー蓄積部２１のエネルギーを供給することができる。
【００３１】
さらに昇圧用開閉スイッチ部２２がオン、且つ転流用開閉器４４がオンの場合、別経路ではほとんど電流は流れない。このため、磁気エネルギー蓄積部２１にエネルギーを蓄積することができる。
【００３２】
昇圧用開閉スイッチ部２２がオフ、且つ転流用開閉器４４がオンの場合、昇圧用整流部２３を介して負荷９側に電流が流れ込む。また、転流用開閉器４４がオンしているため変圧器４１が励磁され、転流装置４を設けた経路でも電流が流れる。そして、この状態が一定時間経過すると、完全に転流し、別経路のみに電流が流れる。
【００３３】
以上、昇圧用開閉スイッチ部２２と転流用開閉器４４との開閉の組み合わせにおいて、昇圧用開閉スイッチ部２２がオフ、且つ転流用開閉器４４がオンしているときに転流動作が生じ、他の場合には昇圧チョッパーを踏襲したものとなる。
【００３４】
次に、リカバリー電流について説明する。昇圧用整流部２３として、例えばｐｎ接合ダイオード等を用いている場合、昇圧用整流部２３が逆回復（逆方向の電流を阻止）するまでの間、リカバリー電流となる短絡電流が流れる。そして、負荷９（平滑装置３）側から電源１側に流れようとするリカバリー電流により回路損失が増大する。また、本電流がコモンモード電流を変位させる要因となり、雑音端子電圧・放射雑音等のレベルが上昇する。このため、ノイズ対策に費用がかかる。また、ノイズフィルタ（図示せず）が大型になり、設置スペースの自由度が制限される。
【００３５】
また、通常、整流器等においては、電流容量増加に伴い、蓄積キャリア量は増加していく傾向にある。そのため、電流容量が増加すると、逆回復の遅れ等によりリカバリー電流も増加していくこととなる。また、印加する逆バイアス電圧が大きくなることでも、リカバリー電流は増加していくこととなる。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、電流容量の大きい昇圧用整流部２３に対して、高い逆バイアス電圧を印加して逆回復を行うのではなく、転流用の別経路を設け、昇圧用開閉スイッチ部２２をオンする（閉じる）直前のタイミングで、転流装置４の変圧器４１及び転流用整流部４２を介して低い逆バイアス電圧を昇圧用整流部２３に印加して逆回復させてから、昇圧用開閉スイッチ部２２をオンするように制御（以下、転流制御という）する。
【００３７】
そして、信号生成モジュール装置２００は、駆動信号ｓａをオンする直前に、転流装置４の転流信号ｓｂをオンし、変圧器４１を介して昇圧用整流部２３に流れている電流が転流用整流部４２に転流するようにする信号の生成を行う。
【００３８】
図３Ａは本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて昇圧及び転流制御が行われるときの信号等の波形を示す図である。図３Ａでは、制御装置１００から昇圧装置２及び転流装置４を動作又は停止させる動作信号ｓｗ、転流装置４を動作させる（転流信号ｓｂを送信する）場合における駆動信号ｓａ並びに転流信号ｓｂの波形を示している。
【００３９】
駆動信号ｓａは、前述したように、制御装置１００が昇圧装置２の昇圧用開閉スイッチ部２２を動作させるために送る駆動信号である。また、転流信号ｓｂは、制御装置１００が転流装置４の転流用開閉器４４を動作させるために送る駆動信号である。ここで、駆動信号ｓａはＰＷＭ信号であり、ＨＩ側をアクティブ方向（オン方向）とする。駆動信号ｓａがオンすると昇圧用開閉スイッチ部２２がオンし（閉じ）、オフすると昇圧用開閉スイッチ部２２がオフする（開く）。また、転流信号ｓｂもＰＷＭ信号であり、ＨＩ側をアクティブ方向（オン方向）とする。
【００４０】
図３Ａに示すように、Ａ点まで動作信号ｓｗはオフ状態を維持する。また、Ａ点まで駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂもオフ動作を維持する。そして、Ａ点において動作信号ｓｗはオン状態となり、Ｂ点までオン状態を維持する。ここで、Ｂ点に至った後、オフ状態に移行する場合を考える。Ａ点からＢ点に到るまで、動作信号ｓｗは所定期間のオンパルスとみなすことができる。ここで、動作信号ｓｗがオン状態となる区間においては、駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂは交互にオン状態とオフ状態とが繰り返される。このため、本実施の形態では、動作信号ｓｗのオンパルスが、駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂのオン状態の時間よりも長なることが特徴となる。そして、Ｂ点に至った後、駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂオフ状態を維持する。
【００４１】
図３Ｂは本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて動作信号ｓｗをオンして転流制御が行われるときの信号等の波形を示す図である。図３Ｂでは、転流装置４を動作させる（転流信号ｓｂを送信する）場合における駆動信号ｓａ、転流信号ｓｂ、変圧器４１の１次側巻線に係る電圧Ｖ１及び２次側巻線に係る電圧Ｖ２並びに電流Ｉ１〜Ｉ５の波形を示している。したがって、図３Ｂは図３ＡのＡ点からＢ点までの任意区間における各信号を拡大したものとなる。
【００４２】
駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂは、前述したようにＰＷＭ信号でありパルス波形をしている。また、各電流波形は、電源１を投入してから、電圧ＶＤＣ、負荷９に対する出力が一定になるように駆動信号ｓａのオン時間・オフ時間を制御し、十分時間が経過した後の例を示している。そして、駆動信号ｓａのデューティ比（オン時間とオフ時間の比率）はほぼ一定値を示している。
【００４３】
電圧Ｖ１は、変圧器４１の１次側巻線間における電圧の概略波形を示している。また、電圧Ｖ２は変圧器４１の２次側巻線間における電圧の概略波形を示している。
【００４４】
電流Ｉ１は電源１と昇圧装置２との間（磁気エネルギー蓄積部２１）を流れる電流波形を示している。電流Ｉ２は昇圧装置２の昇圧用開閉スイッチ部２２を流れる電流波形を示している。電流Ｉ３は、図１におけるＡ点とＢ点と間を流れる電流波形を示している。ここで、電流Ｉ１は電流Ｉ２と電流Ｉ３とに分岐する（Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３）。
【００４５】
また、電流Ｉ４は昇圧用整流部２３を流れる電流波形を示している。電流Ｉ５Ａは変圧器４１の１次巻線を流れる電流波形を示している。電流Ｉ５Ｂは変圧器４１の２次巻線を流れる電流波形を示している。ここで、電流Ｉ３は電流Ｉ４と電流Ｉ５Ｂとに分岐する（Ｉ３＝Ｉ４＋Ｉ５Ｂ）。
【００４６】
次に図１及び図３Ｂを参照しながら駆動信号ｓａ、転流信号ｓｂと流れる電流との関係について説明する。駆動信号ｓａをオンする（昇圧用開閉スイッチ部２２をオンする）直前で転流信号ｓｂがオンすると、励磁電流により変圧器４１の２次側巻線に電流が流れ始める。よって、昇圧用整流部２３側と転流用整流部４２側（別経路）に電流が分流して流れ始める。その後、転流信号ｓｂのオン状態を維持すると、昇圧用整流部２３側に電流が流れなくなり、転流用整流部４２側に、全て電流が流れることとなる（転流完了）。
【００４７】
このとき、変圧器用電源部４５に係る印加電圧が昇圧装置２の出力電圧（Ｃ点−Ｄ点間電位等）と比較して十分低い電圧になるように設定しておくことで、低い逆バイアス電圧でも昇圧用整流部２３をオフ（逆回復）させることが可能となる。
【００４８】
そして、この状態で駆動信号ｓａをオンする。このとき、転流用整流部４２において逆回復動作が行われる。この場合にもリカバリー電流は生じる。しかしながら、転流用整流部４２の逆回復における通流時間は昇圧用整流部２３と比較してごく短時間であるため、転流用整流部４２に必要とされる実効電流の値は小さくてすむ。よって蓄積キャリア量の少ない、小電流容量の素子を用いることでき、昇圧用整流部２３と比較してリカバリー電流低減が可能となる（ただし、転流用整流部４２については、ピーク電流を考慮して素子を選定する）。
【００４９】
ここで、転流用整流部４２にワイドギャップバンド半導体を用いることで、低損失の電力変換装置を得ることができる。また、電力損失が小さいため、素子の高効率化をはかることができる。ワイドギャップバンド半導体は許容電流密度が高いため、素子の小型化をはかることができ、素子を組み込んだ装置も小型化することができる。ここで、転流用整流部４２だけでなく、例えば転流用開閉器４４等、システム全体として損失に影響しない場合には、他の素子にワイドギャップバンド半導体を用いることもできる。
【００５０】
転流用整流部４２には、ワイドギャップバンド半導体の他にも、例えば順電圧が低く、ロスの少ない高耐圧なショットキーバリアダイオード等を用いてもよい。これらの素子は、電流実効値の許容値が大きい仕様になるにつれ、結晶欠陥の増大や、コストアップが大きくなる。本実施の形態の電力変換装置（システム）では、別経路での電流が流れる時間が短いため、転流装置における整流器は、電流実効値の許容値が小さい（電流容量が小さい）素子を使用することができ、コストパフォーマンス良好な高効率の電力変換装置を実現することができる。
【００５１】
以上の結果、実施の形態１のシステムでは、電力変換装置に転流装置４を備えることでリカバリー電流を低減することができる。このとき、信号生成モジュール装置２００の入力信号となる制御装置１００から出力される昇圧装置２と転流装置４とに係る動作信号ｓｗのオンパルスは、信号生成モジュール装置２００の出力信号となる駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂのオン状態の時間よりも長くなる。よって、昇圧装置２を駆動させる駆動信号ｓａ及び転流装置４を駆動させる転流信号ｓｂの少なくとも一方の信号を生成して送信する、モジュール化した専用の信号生成モジュール装置２００を有することで、出力信号生成のための高速処理をモジュール側に担わすことができるため、例えば、他の装置の制御処理を並行して行っている制御装置１００における電力変換装置の信号生成に係る処理負荷を減らすことができる。したがって、制御装置１００の発熱量を少なくすることができる。また、信号生成モジュール装置２００の存在により、制御装置１００からの入出力端子数を少なくすることができる。さらに、例えば転流装置４を有していない従来の電力変換装置からの置き換えを容易にすることができる。
【００５２】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。図４において、図１と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１で説明したことと同様の動作等を行う。
【００５３】
上述の実施の形態１においては、信号生成モジュール装置２００が昇圧装置２を動作させる駆動信号ｓａと転流装置４を動作させる転流信号ｓｂとを生成して信号を送っていた。本実施の形態の電力変換装置では、信号生成モジュール装置２００が駆動信号ｓａを生成し、制御装置１００が転流信号ｓｂを生成する。
【００５４】
例えば、図４のように構成した電力変換装置は、昇圧装置２に送る駆動信号ｓａについては、汎用的に信号の生成をしたいが、転流装置４に送る転流信号ｓｂについては制御装置１００で生成したい場合に適している。本実施の形態では、信号生成モジュール装置２００は、生成した駆動信号ｓａを駆動信号伝達装置７に送ると共に、制御装置１００にもフィードバックする。制御装置１００は、駆動信号ｓａに基づいて、駆動信号ｓａとタイミング等を合わせた転流信号ｓｂを生成し、転流信号伝達装置８に送る。
【００５５】
本実施の形態では、昇圧装置２の駆動信号ｓａを生成する処理負荷を信号生成モジュール装置２００に請け負わせることで、制御装置１００の処理負荷を解消することが期待できる。また、実施の形態１の電力変換装置と同様に、動作信号ｓｗのオンパルスが駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂのオン時間より長くなり、出力信号生成のための高速処理をモジュール側に担わせることで、入力信号のオンパルス幅を出力信号のオン時間より長くできるため、制御装置１００の処理負荷軽減をはかることができる。さらに、制御装置１００の発熱を抑え、入出力端子数を減らすことができる。ここで、実施の形態１で説明したように、信号生成モジュール装置２００が、制御装置１００に動作要求信号を送ることにより、制御装置１００が昇圧装置２及び転流装置４の動作を行うかどうかを判断するようにしてもよい。
【００５６】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。図５において、図１等と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１等で説明したことと同様の動作等を行う。
【００５７】
例えば、上述の実施の形態１においては、信号生成モジュール装置２００が昇圧装置２を動作させる駆動信号ｓａと転流装置４を動作させる転流信号ｓｂとを生成して信号を送っていた。本実施の形態の電力変換装置では、制御装置１００が駆動信号ｓａを生成し、信号生成モジュール装置２００が転流信号ｓｂを生成する。したがって、駆動信号ｓａが信号生成モジュール装置２００の入力信号となる。
【００５８】
例えば、図５のように構成した電力変換装置は、昇圧装置２に送る駆動信号ｓａについては、制御装置１００において生成したいが、転流装置４に送る転流信号ｓｂについて、信号生成モジュール装置２００により汎用的に信号の生成をしたい場合に適している。本実施の形態においては、制御装置１００は、電圧検出装置５の検出に係る電圧、電流検出素子１０及び電流検出装置１１の検出に係る電流の少なくとも一方に基づいて駆動信号ｓａを生成する。そして、制御装置１００が生成した駆動信号ｓａを駆動信号伝達装置７に送ると共に、信号生成モジュール装置２００にも送る。信号生成モジュール装置２００は、駆動信号ｓａに基づいて、駆動信号ｓａとタイミング等を合わせた転流信号ｓｂを生成し、転流信号伝達装置８に送る。
【００５９】
例えば、既存の制御装置１００が、昇圧装置２の駆動信号ｓａを生成して送ることができる場合には、転流装置４の転流信号ｓｂを生成して送ることができる信号生成モジュール装置２００を設置することにより、従来の装置からの置き換えを比較的容易に実現することができる。ここで、本実施の形態では、昇圧装置２及び転流装置４が動作するとき（動作信号ｓｗがオン状態のとき）には、制御装置１００が駆動信号ｓａを生成し、信号生成モジュール装置２００は、駆動信号ｓａを基に転流信号ｓｂを生成している。このとき、例えば図３Ｂに示すように、駆動信号ｓａと転流信号ｓｂとはタイミングが異なり、完全に同一ではない。このように、信号生成モジュール装置２００は、入力信号となる駆動信号ｓａと出力信号となる転流信号ｓｂのオン又はオフタイミングを相対的に変化させることができる。また、一般に、信号生成モジュール装置２００の入力信号となる駆動信号ｓａのオンパルスは、信号生成モジュール装置２００の出力信号となる転流信号ｓｂのオンパルスよりも長くなる。このため、本実施の形態においては、制御装置１００だけでなく、信号生成モジュール装置２００を有することで、出力信号生成のための高速処理をモジュール側に担わせることで、入力信号のオンパルス幅を出力信号のオン時間より長くできるため、制御装置１００における処理負荷を減らし、制御装置１００の発熱量を少なくすることができる。また、信号生成モジュール装置２００の存在により、制御装置１００からの入出力端子数を少なくすることができる。したがって、それほど複雑な設計を行わなくとも、昇圧装置２及び転流装置４を有する電力変換装置を実現することができる。また、制御装置１００が転流信号ｓｂを生成しなくてもよいので、処理負荷を増やさずにすむ。
【００６０】
実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。図６において、図１等と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１等で説明したことと同様の動作等を行う。
【００６１】
本実施の形態の電力変換装置は、信号生成モジュール装置２００が駆動信号伝達装置７の機能を有する構成とするものである。このため、信号生成モジュール装置２００が駆動信号ｓａを生成すると共に、駆動信号ｓａを変換した駆動信号ＳＡを直接昇圧装置２に送ることになる。また、実施の形態２の電力変換装置と同様に、生成した駆動信号ｓａを制御装置１００に送信する。そして、制御装置１００が転流信号ｓｂを生成して転流信号伝達装置８に送る。本実施の形態の構成は、転流信号ｓｂの生成を制御装置１００において処理したい場合に適する構成である。
【００６２】
以上のように、信号生成モジュール装置２００が、駆動信号ｓａ（駆動信号ＳＡ）の生成を行うことで、制御装置１００が駆動信号ｓａを生成しなくてもよく、処理負荷を軽減することができる。また、本実施の形態の構成では、制御装置１００から昇圧用開閉スイッチ部２２までの信号伝達距離を短くすることができる。このため、外来ノイズに対しても優位である。また、実施の形態１の電力変換装置と同様に、動作信号ｓｗのオンパルスが駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂのオン時間より長くなり、制御装置１００の処理負荷軽減をはかることができる。さらに、制御装置１００の発熱を抑え、入出力端子数を減らすことができる。ここで、実施の形態１で説明したように、信号生成モジュール装置２００が、制御装置１００に動作要求信号を送ることにより、制御装置１００が昇圧装置２及び転流装置４の動作を行うかどうかを判断するようにしてもよい。
【００６３】
実施の形態５．
図７は本発明の実施の形態５に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。図７において、図１等と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１等で説明したことと同様の動作等を行う。本実施の形態の電力変換装置では、信号生成モジュール装置２００が転流信号伝達装置８の機能を有する構成とする。このため、信号生成モジュール装置２００が転流信号ｓｂを生成すると共に、転流信号ｓｂを変換した転流信号ＳＢを転流装置４に送る。
【００６４】
本実施の形態の電力変換装置は、信号生成モジュール装置２００が転流信号伝達装置８の機能を有する構成とするものである。例えば、図７のように構成した電力変換装置は、昇圧装置２に送る駆動信号ｓａについては、制御装置１００において生成したいが、転流装置４に送る転流信号ＳＢについて、信号生成モジュール装置２００により汎用的に信号の生成をしたい場合に適している。本実施の形態においては、制御装置１００は、電圧検出装置５の検出に係る電圧、電流検出素子１０及び電流検出装置１１の検出に係る電流の少なくとも一方に基づいて駆動信号ｓａを生成する。そして、制御装置１００が生成した駆動信号ｓａを駆動信号伝達装置７に送ると共に、信号生成モジュール装置２００にも送る。信号生成モジュール装置２００は、駆動信号ｓａに基づいて、駆動信号ｓａとタイミング等を合わせた転流信号ＳＢを生成し、転流装置４に送る。
【００６５】
以上のように、信号生成モジュール装置２００が、転流信号ＳＢの生成を行うことで、制御装置１００が転流信号ｓｂを生成しなくてもよく、処理負荷を軽減することができる。また、既存の制御装置１００が、昇圧装置２の駆動信号ｓａを生成して送ることができる場合には、従来の電力変換装置からの置き換えを比較的容易に実現することができる。また、実施の形態３の電力変換装置と同様に、駆動信号ｓａのオンパルスが転流信号ｓｂのオン時間より長くなり、制御装置１００の処理負荷軽減をはかることができる。さらに、制御装置１００の発熱を抑え、入出力端子数を減らすことができる。そして、本実施の形態の構成では、制御装置１００から転流用開閉器４４（転流装置４）までの信号伝達距離が短くすることができる。このため、外来ノイズに対しても優位である。
【００６６】
実施の形態６．
図８は本発明の実施の形態６に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。図８において、図１等と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１等で説明したことと同様の動作等を行う。
【００６７】
本実施の形態の電力変換装置は、信号生成モジュール装置２００が駆動信号伝達装置７の機能を有する構成とするものである。このため、信号生成モジュール装置２００が駆動信号ｓａを生成すると共に、駆動信号ｓａを変換した駆動信号ＳＡを直接昇圧装置２に送ることになる。また、信号生成モジュール装置２００が転流信号ｓｂを生成して転流信号伝達装置８に送る。
【００６８】
以上のように、信号生成モジュール装置２００が、駆動信号ＳＡ及び転流信号ｓｂの生成を行うことで、制御装置１００が信号を生成しなくてもよく、処理負荷を軽減することができる。また、本実施の形態の構成では、制御装置１００から昇圧用開閉スイッチ部２２までの信号伝達距離を短くすることができる。このため、外来ノイズに対しても優位である。また、実施の形態１の電力変換装置と同様に、動作信号ｓｗのオンパルスが駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂのオン時間より長くなり、制御装置１００の処理負荷軽減をはかることができる。さらに、制御装置１００の発熱を抑え、入出力端子数を減らすことができる。ここで、実施の形態１で説明したように、信号生成モジュール装置２００が、制御装置１００に動作要求信号を送ることにより、制御装置１００が昇圧装置２及び転流装置４の動作を行うかどうかを判断するようにしてもよい。
【００６９】
実施の形態７．
図９は本発明の実施の形態７に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。図９において、図１等と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１等で説明したことと同様の動作等を行う。
【００７０】
本実施の形態の電力変換装置は、信号生成モジュール装置２００が駆動信号伝達装置７及び転流信号伝達装置８の機能を有する構成とするものである。そして、信号生成モジュール装置２００は、制御装置１００が生成した駆動信号ｓａに基づいて、駆動信号ｓａを駆動信号ＳＡに変換して昇圧装置２に送る。また、転流信号ｓｂを生成して変換した転流信号ＳＢを転流装置４に送る。
【００７１】
以上のように、信号生成モジュール装置２００が、駆動信号ＳＡ及び転流信号ＳＢの生成を行うことで、制御装置１００は駆動信号ｓａを生成するだけでよく、処理負荷を軽減することができる。また、実施の形態１の電力変換装置と同様に、動作信号ｓｗのオンパルスが駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂのオン時間より長くなり、制御装置１００の処理負荷軽減をはかることができる。さらに、制御装置１００の発熱を抑え、入出力端子数を減らすことができる。また、本実施の形態の構成では、制御装置１００から昇圧用開閉スイッチ部２２及び転流用開閉器４４までの信号伝達距離を短くすることができる。このため、外来ノイズに対しても優位である。
【００７２】
実施の形態８．
図１０は本発明の実施の形態８に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。図１０において、図１等と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１等で説明したことと同様の動作等を行う。
【００７３】
本実施の形態の電力変換装置は、信号生成モジュール装置２００が駆動信号伝達装置７及び転流信号伝達装置８の機能を有する構成とするものである。このため、信号生成モジュール装置２００が駆動信号ｓａを生成すると共に、駆動信号ｓａを変換した駆動信号ＳＡを直接昇圧装置２に送ることになる。また、信号生成モジュール装置２００が転流信号ｓｂを生成すると共に、転流信号ｓｂを変換した転流信号ＳＢを直接転流装置４に送ることになる。
【００７４】
以上のように、信号生成モジュール装置２００が、駆動信号ＳＡ及び転流信号ｓｂの生成を行うことで、制御装置１００が信号を生成しなくてもよく、処理負荷を軽減することができる。また、本実施の形態の構成では、制御装置１００から昇圧用開閉スイッチ部２２までの信号伝達距離を短くすることができる。このため、外来ノイズに対しても優位である。また、実施の形態１の電力変換装置と同様に、動作信号ｓｗのオンパルスが駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂのオン時間より長くなり、制御装置１００の処理負荷軽減をはかることができる。さらに、制御装置１００の発熱を抑え、入出力端子数を減らすことができる。ここで、実施の形態１で説明したように、信号生成モジュール装置２００が、制御装置１００に動作要求信号を送ることにより、制御装置１００が昇圧装置２及び転流装置４の動作を行うかどうかを判断するようにしてもよい。ここで、実施の形態１で説明したように、信号生成モジュール装置２００が、制御装置１００に動作要求信号を送ることにより、制御装置１００が昇圧装置２及び転流装置４の動作を行うかどうかを判断するようにしてもよい。
【００７５】
実施の形態９．
図１１は本発明の実施の形態９に係る電力変換装置を中心とするシステム構成を表す図である。図１１において、図１等と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１等で説明したことと同様の動作等を行う。
【００７６】
本実施の形態の電力変換装置は、信号生成モジュール装置２１０を有している。本実施の形態の信号生成モジュール装置２１０は、図１に示している転流装置４、電圧検出装置５、電流検出装置１１、駆動信号伝達装置７及び転流信号伝達装置８をモジュール化した装置である。例えば、既存の電力変換装置において昇圧装置２の制御を制御装置１００が行っておらず、新たに昇圧装置２の駆動信号ｓａとその駆動信号伝達装置７の駆動信号ＳＡ、転流信号ｓｂとその転流信号伝達装置８の転流信号ＳＢの生成及び転流装置４を外部で汎用的に作成したい場合に適する。
【００７７】
以上のように、信号生成モジュール装置２１０が、駆動信号ＳＡの送信及び転流動作を行うため、制御装置１００が信号を生成しなくてもよく、処理負荷を軽減することができる。また、信号生成モジュール装置２１０が、転流信号ｓｂを生成する機能並びに転流装置４及び転流信号伝達装置８の機能を有している。このため、転流信号ＳＢについては、信号生成モジュール装置２１０内部でやりとりされることになる。また、信号生成モジュール装置２１０から駆動信号ＳＡを直接昇圧装置２に送ることになる。このため、信号伝達距離が短く、外来ノイズに対しても優位である。ここで、実施の形態１で説明したように、信号生成モジュール装置２００が、制御装置１００に動作要求信号を送ることにより、制御装置１００が昇圧装置２及び転流装置４の動作を行うかどうかを判断するようにしてもよい。
【００７８】
実施の形態１０．
図１２は本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成（その１）を表す図である。図１２において、図１と同じ符号を付している装置等については、実施の形態１で説明したことと同様の動作等を行う。本実施の形態は、昇圧装置２と転流装置４とをそれぞれ２組有し、電源１と負荷９（平滑装置３）との間で並列に接続して構成したものである。
【００７９】
本実施の形態においては、昇圧用開閉スイッチ部２２（昇圧装置２）を２つ有しているため、信号生成モジュール装置２００は、駆動信号ｓａ１及びｓａ２を生成して駆動信号伝達装置７ａ及び７ｂにそれぞれ送ることになる。また、転流用開閉器４４（転流装置４）を２つ有しているため、信号生成モジュール装置２００は、転流信号ｓｂ１及びｓｂ２を生成して転流信号伝達装置８ａ及び８ｂにそれぞれ送ることになる。例えば、スイッチにおける電流負担の軽減、高周波化による各磁気エネルギー蓄積部２１における容量低減をはかるために、各組において位相をずらしてスイッチングすることがある。このように、生成する信号が多い場合には、信号生成モジュール装置２００を有することで、制御装置１００の処理負荷を減らすことができる。また、実施の形態１の電力変換装置と同様に、動作信号ｓｗのオンパルスが駆動信号ｓａ及び転流信号ｓｂのオン時間より長くなり、制御装置１００の処理負荷軽減をはかることができる。さらに、制御装置１００の発熱を抑え、入出力端子数を減らすことができる。
【００８０】
図１３〜図２０は本発明の実施の形態１０に係る電力変換装置を中心とするシステム構成の他の例を表す図である。図１３〜図２０において、添え字を除いた符号が、図４〜図１１と同じ符号である装置等については、実施の形態２〜実施の形態９においてそれぞれ説明したことと同様の機能、動作等を行い、同様の効果を奏する。また、図１２の電力変換装置において説明したことと同様の効果を奏する。
【００８１】
実施の形態１１．
上述の実施の形態では、転流装置４が転流の対象とする装置を昇圧装置２とし、電源１の電圧を昇圧した電力変換を行う電力変換装置について説明したが、これに限定するものではない。昇圧装置２の代わりに、例えば降圧装置、昇降圧装置等の電圧等を変化させて負荷９に供給する電力の変換を行うことができる電圧可変装置を適用した電力変換装置においても、上述した各実施の形態で説明したことと同様の効果を奏することができる。
【００８２】
実施の形態１２．
図２１は本発明の実施の形態１２に係る冷凍空気調和装置の構成図である。本実施の形態では、上述した電力変換装置を介して電力供給を行う冷凍空気調和装置について説明する。図２１の冷凍空気調和装置は、熱源側ユニット（室外機）３００と負荷側ユニット（室内機）４００とを備え、これらが冷媒配管で連結され、主となる冷媒回路（以下、主冷媒回路と称す）を構成して冷媒を循環させている。冷媒配管のうち、気体の冷媒（ガス冷媒）が流れる配管をガス配管５００とし、液体の冷媒（液冷媒。気液二相冷媒の場合もある）が流れる配管を液配管６００とする。
【００８３】
熱源側ユニット３００は、本実施の形態においては、圧縮機３０１、油分離器３０２、四方弁３０３、熱源側熱交換器３０４、熱源側ファン３０５、アキュムレータ３０６、熱源側絞り装置（膨張弁）３０７、冷媒間熱交換器３０８、バイパス絞り装置３０９及び熱源側制御装置３１０の各装置（手段）で構成する。
【００８４】
圧縮機３０１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機３０１は、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機３０１の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を細かく変化させることができるものとする。そして、上述した各実施の形態において説明した電力変換装置が、圧縮機３０１（モータ）を駆動させる電力を供給する電源１と負荷９となる圧縮機３０１等との間に取り付けられている。
【００８５】
油分離器３０２は、冷媒に混じって圧縮機３０１から吐出された潤滑油を分離させるものである。分離された潤滑油は圧縮機３０１に戻される。四方弁３０３は、熱源側制御装置３１０からの指示に基づいて冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える。また、熱源側熱交換器３０４は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、熱源側絞り装置３０７を介して流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、四方弁３０３側から流入した圧縮機３０１において圧縮された冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。熱源側熱交換器３０４には、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うため、熱源側ファン３０５が設けられている。熱源側ファン３０５についても、上述の各実施の形態に記載した電力変換装置を介して電力供給を行い、例えば負荷９となるインバータ装置においてファンモータの運転周波数を任意に変化させてファンの回転速度を細かく変化させるようにしてもよい。
【００８６】
冷媒間熱交換器３０８は、冷媒回路の主となる流路を流れる冷媒と、その流路から分岐してバイパス絞り装置３０９（膨張弁）により流量調整された冷媒との間で熱交換を行う。特に冷房運転時において冷媒を過冷却する必要がある場合に、冷媒を過冷却して負荷側ユニット４００に供給するものである。バイパス絞り装置３０９を介して流れる液体は、バイパス配管を介してアキュムレータ３０６に戻される。アキュムレータ３０６は例えば液体の余剰冷媒を溜めておく手段である。熱源側制御装置３１０は、例えばマイクロコンピュータ等からなる。そして、負荷側制御装置４０４との間で有線又は無線通信することができ、例えば、冷凍空気調和装置内の各種検知手段（センサ）の検知に係るデータに基づいて、インバータ回路制御による圧縮機３０１の運転周波数制御等、冷凍空気調和装置に係る各機器（手段）を制御して冷凍空気調和装置全体の動作制御を行う。また、上述した各実施の形態における制御装置１００が行う処理を、熱源側制御装置３１０が行うようにしてもよい。
【００８７】
一方、負荷側ユニット４００は、負荷側熱交換器４０１、負荷側絞り装置（膨張弁）４０２、負荷側ファン４０３及び負荷側制御装置４０４で構成される。負荷側熱交換器４０１は冷媒と空気との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、ガス配管５００から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化（又は気液二相化）させ、液配管６００側に流出させる。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、負荷側絞り装置４０２により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、ガス配管５００側に流出させる。また、負荷側ユニット４００には、熱交換を行う空気の流れを調整するための負荷側ファン４０３が設けられている。この負荷側ファン４０３の運転速度は、例えば利用者の設定により決定される。負荷側絞り装置４０２は、開度を変化させることで、負荷側熱交換器４０１内における冷媒の圧力を調整するために設ける。
【００８８】
また、負荷側制御装置４０４もマイクロコンピュータ等からなり、例えば熱源側制御装置３１０との間で、有線又は無線通信することができる。熱源側制御装置３１０からの指示、居住者等からの指示に基づいて、例えば室内が所定の温度となるように、負荷側ユニット４００の各装置（手段）を制御する。また、負荷側ユニット４００に設けられた検知手段の検知に係るデータを含む信号を送信する。
【００８９】
以上のように実施の形態１２の冷凍空気調和装置では、上述した各実施の形態における電力変換装置を用いて圧縮機３０１、熱源側ファン３０５等への電力供給を行うようにしたので、高効率、高信頼性、省エネルギーの冷凍空気調和装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
前述した実施の形態１２では、本発明に係る電力変換装置を冷凍空気調和装置に適用する場合について説明したが、これに限定するものではない。ヒートポンプ装置、冷蔵庫等の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用する装置、エレベータ等の搬送機器等、照明器具（システム）、ハイブリッド車、太陽光発電のパワーコンディショナー等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  電源、２  昇圧装置、３  平滑装置、４  転流装置、５  電圧検出装置、７，７ａ，７ｂ  駆動信号伝達装置、８，８ａ，８ｂ  転流信号伝達装置、９  負荷、１０  電流検出素子、１１  電流検出装置、２１  磁気エネルギー蓄積部、２２  昇圧用開閉スイッチ部、２２  電力可変用開閉スイッチ、２３  昇圧用整流部、２３  電力可変用整流器部、４１  変圧器、４２  転流用整流部、４３  変圧器駆動回路、４４  転流用開閉器、４５  変圧器用電源部、４６  変圧器駆動用整流部、４７  変圧器用平滑部、１００  制御装置、２００，２１０  信号生成モジュール装置、３００  熱源側ユニット、３０１  圧縮機、３０２  油分離器、３０３  四方弁、３０４  熱源側熱交換器、３０５  熱源側ファン、３０６  アキュムレータ、３０７  熱源側絞り装置、３０８  冷媒間熱交換器、３０９  バイパス絞り装置、３１０  熱源側制御装置、４００  負荷側ユニット、４０１  負荷側熱交換器、４０２  負荷側絞り装置、４０３  負荷側ファン、４０４  負荷側制御装置、５００  ガス配管、６００  液配管。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月22日(2015.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、電源と負荷との間で電力変換を行う電力変換装置であって、負荷側から電源側への電流の逆流を防止する整流部を有し、電源からの電力の電圧を所定の電圧に変化させる電圧可変装置と、電圧可変装置を流れる電流を別経路に流す転流動作を行う転流装置と、モジュールとして構成し、入力信号を入力して出力信号を生成して送る信号生成モジュール装置とを備え、信号生成モジュール装置が生成する出力信号のオン時間よりも入力信号のオンパルス幅が長いものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電源と負荷との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
前記負荷側から前記電源側への電流の逆流を防止する整流部を有し、前記電源からの電力の電圧を所定の電圧に変化させる電圧可変装置と、
該電圧可変装置を流れる電流を別経路に流す転流動作を行う転流装置と、
モジュールとして構成し、入力信号を入力して出力信号を生成して送る信号生成モジュール装置とを備え、
前記信号生成モジュール装置が生成する前記出力信号のオン時間よりも前記入力信号のオンパルス幅が長い電力変換装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記信号生成モジュール装置は、前記電圧可変装置を動作させる駆動信号及び前記転流装置を動作させる転流信号の少なくとも一方を前記出力信号とする請求項１に記載の電力変換装置。
【国際調査報告】
2015002248.tif 000025
2015002248.tif 000026