(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリから出力された直流電圧を正弦波状の交流電圧に変換する変換器と、両端間に該変換器が変換した交流電圧が印加される第１コイル、及び、該第１コイルの両端間に該交流電圧が印加された場合に、振幅が該交流電圧の振幅のＮ（Ｎ：正の実数）倍である正弦波状の交流電圧を出力する第２コイルを有する変圧器と、該第２コイルの一端に一端が接続されているスイッチとを備え、該スイッチを介して前記第２コイルの両端間に正弦波状の交流電圧が印加される電力変換装置において、
前記変圧器の前記第１コイルは、前記第２コイルの両端間に交流電圧が印加された場合に、交流電圧を前記変換器に出力し、
前記変換器は、前記第１コイルから出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を前記バッテリに印加し、
前記変換器は、前記スイッチがオフである状態で前記バッテリの充電を開始する場合、交流電圧への変換を行い、
前記変換器が交流電圧への変換を行っている間、前記第１コイルの両端間に印加される交流電圧の振幅を、前記スイッチを介して前記第２コイルの両端間に印加される交流電圧の（１／Ｎ）倍に調整する振幅調整部と、
前記変換器が交流電圧への変換を行っている間、前記第１コイルの両端間に印加される交流電圧の位相を、前記スイッチを介して前記第２コイルの両端間に印加される交流電圧の位相と略一致させる位相調整部と、
前記振幅調整部及び位相調整部夫々が調整を行った後に前記スイッチをオフからオンに切替える切替え部と
を備え、
前記変換器は、前記切替え部が前記スイッチをオンに切替えた後に交流電圧への変換を停止し、直流電圧への変換を開始すること
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記変換器は、
前記直流電圧からパルス状の交流電圧を生成する生成部と、
該生成部が生成した交流電圧を正弦波状の交流電圧に変換する波形変換部と
を備え、
前記振幅調整部は、前記生成部が生成する交流電圧のパルス幅を調整することによって前記振幅を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記位相調整部は、前記第１コイルの両端間に印加される交流電圧のゼロクロス点を、前記スイッチを介して前記第２コイルの両端間に印加される交流電圧のゼロクロス点に略一致させること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記バッテリは、電気自動車に含まれること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力から直流電力への変換、又は、直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車又はプラグインハイブリッド車等の車両の普及に伴って、電力系統から出力される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を車両に搭載されたバッテリに供給する電力変換装置が提案されている。
【０００３】
交流電力を直流電力に変換する電力変換装置の中には、環状の磁性体であるコアに２つのコイルが巻回されている変圧器と、交流電圧を直流電圧に変換する変換器とを備える電力変換装置がある。この電力変換装置では、変圧器の一方のコイルの両端間には、電力系統からスイッチを介して正弦波状の交流電圧が印加される。スイッチがオンに切替わって交流電圧が一方のコイルの両端間に印加された場合、変圧器の他方のコイルの両端から正弦波状の交流電圧が出力される。変圧器の他方のコイルの両端から出力された交流電圧は変換器によって直流電圧に変換される。変換器は、変換した直流電圧をバッテリに印加する。これにより、バッテリは充電される。
【０００４】
変圧器のコアで磁束が発生している状態で、スイッチがオンからオフに切替わって変圧器の一方のコイルの両端間への交流電圧の印加が停止した場合、コアに磁束が残留する。変圧器のコアに磁束が残留している状態で、スイッチがオンに切替わって一方のコイルの両端間に交流電圧が印加された場合、該交流電圧が印加されてから一定時間が経過して磁束が定常状態となるまで、コアに残留している残留磁束を開始点としてコアの磁束が変動する。
【０００５】
例えば、定常状態では、変圧器のコアにおける磁束が−５Ｗｂから５Ｗｂの範囲で正弦波状に変動し、残留磁束が２Ｗｂであると仮定する。コアにおける磁束が定常状態である場合において磁束が−５Ｗｂであると推定されるタイミングでスイッチがオンに切替わったとき、スイッチがオンに切替わってから磁束が定常状態となるまで、磁束は２Ｗｂから１２Ｗｂの範囲で正弦波状に変動する。このため、磁束の最大値が上昇し、スイッチがオンに切替わってから磁束が定常状態となるまでに、磁束が飽和磁束を超える可能性がある。
【０００６】
コアで発生している磁束が飽和磁束を超えた場合、一方のコイルのインピーダンスが急速に低下し、大きな電流、所謂突入電流が一方のコイルを介して流れる。変圧器の一方のコイルの両端間に電気機器が接続されている場合において、突入電流が流れたとき、電力系統と変圧器の一方のコイルとの間に接続されているブレーカのトリップ、又は、該ブレーカの接点の溶着等が発生し、電気機器が誤動作する虞がある。
【０００７】
コアで発生している磁束の絶対値が飽和磁束を超えることを防止する電力変換装置が特許文献１に開示されている。この電力変換装置では、変換器は、交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を、バッテリに対応する蓄電器に印加する機能に加えて、蓄電器から出力された直流電圧を交流電圧に変換する機能を有し、変換した交流電圧を変圧器の他方のコイルの両端間に印加する。
【０００８】
特許文献１に記載の電力変換装置では、スイッチをオンに切替える前に、変換器は、変圧器の他方のコイルの両端間に印加する交流電圧の振幅を徐々に大きくし、振幅が所定振幅となった後、振幅を徐々に低下させ、コアの残留磁束をゼロにする。コアの磁束をゼロにした後、コアにおける磁束が定常状態である場合において磁束がゼロであると推定されるタイミングでスイッチをオンに切替える。このため、変圧器のコアで発生する磁束は、常に−５Ｗｂから５Ｗｂの範囲で変動し、磁束の絶対値が飽和磁束を超えることが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−６４９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、磁束が定常状態である場合において、磁束がゼロである期間は非常に短い。このため、特許文献１に記載の電力変換装置では、スイッチをオフからオンに切替えるタイミングの制御が難しいという問題がある。
【００１１】
また、変圧器及び変換器を備える電力変換装置として、直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統と連系して負荷に供給する電力変換装置がある。この電力変換装置では、変圧器、変換器及びスイッチは特許文献１に記載の電力変換装置と同様に接続される。
【００１２】
変換器は、蓄電器が出力した直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を変圧器の他方のコイルの両端間に印加する。変圧器では、スイッチがオンである状態で他方のコイルの両端間に交流電圧が印加された場合、一方のコイルの両端から交流電圧を、スイッチを介して負荷に出力する。変圧器の一方のコイルは、電力系統と連系して交流電圧を負荷に供給する。
【００１３】
このような電力変換装置においても、スイッチがオンに切替わった場合、電力系統から交流電圧が変圧器の一方のコイルの両端間に印加される。このため、スイッチがオンに切替わるタイミングによっては、変圧器の一方のコイルを介して突入電流が流れる虞がある。
【００１４】
電力系統と連系して交流電力を供給する電力変換装置においても、定常状態である磁束がゼロであると推定されるタイミングでスイッチをオフからオンに切替えることによって、突入電流が流れる確率を抑制することができる。しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置と同様に、スイッチをオフからオンに切替えるタイミングの制御が難しいという問題がある。
【００１５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチをオフからオンに切替えるタイミングの制御が容易である電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る電力変換装置は、バッテリから出力された直流電圧を正弦波状の交流電圧に変換する変換器と、両端間に該変換器が変換した交流電圧が印加される第１コイル、及び、該第１コイルの両端間に該交流電圧が印加された場合に、振幅が該交流電圧の振幅のＮ（Ｎ：正の実数）倍である正弦波状の交流電圧を出力する第２コイルを有する変圧器と、該第２コイルの一端に一端が接続されているスイッチとを備え、該スイッチを介して前記第２コイルの両端間に正弦波状の交流電圧が印加される電力変換装置において、前記変圧器の前記第１コイルは、前記第２コイルの両端間に交流電圧が印加された場合に、交流電圧を前記変換器に出力し、前記変換器は、前記第１コイルから出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を前記バッテリに印加し、前記変換器は、前記スイッチがオフである状態で前記バッテリの充電を開始する場合、交流電圧への変換を行い、前記変換器が交流電圧への変換を行っている間、前記第１コイルの両端間に印加される交流電圧の振幅を、前記スイッチを介して前記第２コイルの両端間に印加される交流電圧の（１／Ｎ）倍に調整する振幅調整部と、前記変換器が交流電圧への変換を行っている間、前記第１コイルの両端間に印加される交流電圧の位相を、前記スイッチを介して前記第２コイルの両端間に印加される交流電圧の位相と略一致させる位相調整部と、前記振幅調整部及び位相調整部夫々が調整を行った後に前記スイッチをオフからオンに切替える切替え部とを備え、前記変換器は、前記切替え部が前記スイッチをオンに切替えた後に交流電圧への変換を停止し、直流電圧への変換を開始することを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、変換器は、スイッチがオフである状態でバッテリの充電を開始する場合、バッテリから出力された直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を変圧器の第１コイルに印加する。変換器が交流電圧への変換を行っている間に、変換器が変圧器の第１コイルの両端間に印加する交流電圧の振幅及び位相夫々を、スイッチを介して第２コイルの両端間に印加される交流電圧の振幅及び位相に基づいて調整する。具体的には、第１コイルの両端間に印加する交流電圧の振幅を、第２コイルの両端間に印加される交流電圧の振幅の（１／Ｎ）倍に調整し、第１コイルの両端間に印加する交流電圧の位相を第２コイルの両端間に印加される交流電圧の位相と略一致させる。
【００１８】
これにより、コアで発生している磁束は、第１コイルの両端間に交流電圧が印加されて定常状態となった磁束と同様に変動する。従って、スイッチがオフからオンに切替わって第１コイルの両端間に交流電圧が印加された場合に第１コイルを介して突入電流が流れることはない。また、スイッチのオフからオンへの切替えに関して、突入電流が流れるタイミングは存在しない。このため、スイッチをオフからオンに切替えるタイミングの制御が容易である。
交流電圧の振幅及び位相を調整した後、スイッチをオフからオンに切替える。スイッチをオンに切替えた後、変換器は、交流電圧への変換を停止し、第１コイルから出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧をバッテリに印加する。
【００１９】
本発明に係る電力変換装置は、前記変換器は、前記直流電圧からパルス状の交流電圧を生成する生成部と、該生成部が生成した交流電圧を正弦波状の交流電圧に変換する波形変換部とを備え、前記振幅調整部は、前記生成部が生成する交流電圧のパルス幅を調整することによって前記振幅を調整することを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、直流電圧からパルス状の交流電圧を生成する。波形変換部は、例えばローパスフィルタであり、交流電圧の高周波成分を除去することによって、パルス状の交流電圧を正弦波状の交流電圧に変換する。このとき、波形変換部から出力される交流電圧の振幅は、パルス状の交流電圧のパルス幅が大きい程大きい。この交流電圧のパルス幅を調整することによって、第１コイルの両端間に印加する交流電圧の振幅が、第２コイルの両端間に印加される交流電圧の振幅の（１／Ｎ）倍に容易に調整される。
【００２１】
本発明に係る電力変換装置は、前記位相調整部は、前記第１コイルの両端間に印加される交流電圧のゼロクロス点を、前記スイッチを介して前記第２コイルの両端間に印加される交流電圧のゼロクロス点に略一致させることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては、第１コイル及び第２コイル夫々の両端間に印加される交流電圧のゼロクロス点を略一致させることによって、これらの交流電圧の位相を略一致させる。これにより、第１コイルの両端間に印加される交流電圧の位相を、スイッチを介して第２コイルの両端間に印加される交流電圧の位相に容易に一致させることが可能である。
前述した２つのゼロクロス点は、共に、交流電圧が負から正に変化する過程で交流電圧がゼロＶを示す時点、又は、交流電圧が正から負に変化する過程で交流電圧がゼロＶを示す時点である。
【００２５】
本発明に係る電力変換装置は、前記バッテリは、電気自動車に含まれることを特徴とする。
【００２６】
本発明にあっては、変換器は、変圧器の第１コイルの両端から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を、電気自動車が有するバッテリに印加する。これにより、バッテリが充電される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、スイッチをオフからオンに切替えるタイミングの制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態における電源システムの要部構成を示すブロック図である。
【図２】電力変換装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】変換器の回路図である。
【図４】変換器が直流電圧を交流電圧に変換する動作の説明図である。
【図５】交流電圧の振幅調整の説明図である。
【図６】交流電圧の位相調整の説明図である。
【図７】制御回路の要部構成を示すブロック図である。
【図８】制御部が実行する接続処理の手順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】
【００３１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本実施の形態における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は、例えば宅内に設置され、分電盤１０、電力変換装置１１及び負荷１２，１３を備える。分電盤１０は、ブレーカ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂを有する。
【００３２】
電力系統２０は、分電盤１０のブレーカ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ夫々の一端に接続されている。ブレーカ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ夫々の他端は、ブレーカ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの一端に接続されている。ブレーカ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ夫々の他端は電力変換装置１１に接続されている。電力変換装置１１は、更に、電気自動車Ｅ１が有するバッテリ２１の正極及び負極に各別に接続されている。
【００３３】
分電盤１０では、ブレーカ３０ａ，３１ａ間の接続ノードは、ブレーカ３２ａ，３３ａ夫々の一端に接続されている。ブレーカ３０ｂ，３１ｂ間の接続ノードはブレーカ３３ｂの一端に接続されている。ブレーカ３０ｃ，３１ｃ間の接続ノードはブレーカ３２ｂの一端に接続されている。ブレーカ３２ａ，３２ｂ夫々の他端は負荷１２に接続されている。ブレーカ３３ａ，３３ｂ夫々の他端は負荷１３に接続されている。
【００３４】
ブレーカ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ夫々は、通常、オンである。漏電又は過負荷等が検出された場合、ブレーカ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ夫々は、トリップし、オフに切替わる。
【００３５】
電力系統２０は、ブレーカ３０ａ，３０ｂ夫々の一端間、及び、ブレーカ３０ｂ，３０ｃ夫々の一端間に、実効値が第１所定値、例えば１００Ｖである正弦波状の交流電圧を印加する。また、電力系統２０は、ブレーカ３０ａ，３０ｃ夫々の一端間に、実効値が第１所定値よりも高い第２所定値、例えば２００Ｖである正弦波状の交流電圧を印加する。
【００３６】
従って、実効値が第２所定値である交流電圧が、電力系統２０からブレーカ３０ａ，３０ｃ，３２ａ，３２ｂを介して負荷１２に印加され、実効値が第１所定値である交流電圧が、電力系統２０からブレーカ３０ａ，３０ｂ，３３ａ，３３ｂを介して負荷１３に印加される。これにより、負荷１２，１３夫々に電力が供給される。負荷１２，１３夫々は例えば宅内に配置される電気機器である。
【００３７】
電力系統２０は、ブレーカ３１ａ，３１ｂを介して、及び、ブレーカ３１ｂ，３１ｃを介して、実効値が第１所定値である正弦波状の交流電圧を電力変換装置１１に出力し、ブレーカ３１ａ，３１ｃを介して、実効値が第２所定値である正弦波状の交流電圧を電力変換装置１１に出力する。
【００３８】
電力変換装置１１には、バッテリ２１の充電を指示する充電指示が入力される。電力変換装置１１は、充電指示が入力された場合、ブレーカ３１ｂの他端を開放している状態でブレーカ３１ａ，３１ｃ夫々の他端間の交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧をバッテリ２１の正極及び負極間に印加する。このように、電力変換装置１１は、交流電力を直流電力に変換し、バッテリ２１を充電する。
【００３９】
また、電力変換装置１１には、電力系統２０と連系して負荷１２に電力を供給することを指示する連系運転指示が入力される。電力変換装置１１は、連系運転指示が入力された場合、電力系統２０と連系して負荷１２に電力を供給する連系運転を行う。連系運転では、ブレーカ３１ｂの他端を開放している状態で、バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧を正弦波状の交流電圧に変換する。電力変換装置１１は、ブレーカ３１ａ，３１ｃ，３２ａ，３２ｂを介して、変換した交流電圧を負荷１２に印加する。このように、電力変換装置１１は直流電力を交流電力に変換する。
【００４０】
更に、電力変換装置１１には、単独で負荷１２，１３に電力を供給することを指示する自立運転指示が入力される。電力系統２０が交流電圧の出力を停止している場合、具体的には、停電が発生している場合に自立運転指示が電力変換装置１１に入力される。電力変換装置１１は、自立運転指示が入力された場合、単独で負荷１２，１３に電力を供給する自立運転を行う。自立運転では、ブレーカ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの他端を接続している状態で、バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧を正弦波状の交流電圧に変換する。電力変換装置１１は、ブレーカ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを介して、変換した交流電圧を負荷１２，１３に印加する。
【００４１】
このとき、ブレーカ３１ａ，３１ｂ夫々の他端間の電圧、及び、ブレーカ３１ｂ，３１ｃ夫々の他端間の電圧夫々は実効値が第１所定値である交流電圧である。また、ブレーカ３１ａ，３１ｃ夫々の他端間の電圧は実効値が第２所定値である交流電圧である。
【００４２】
電力変換装置１１には、更に、待機指示が入力される。電力変換装置１１は、待機指示が入力された場合、ブレーカ３１ａ，３１ｃ夫々の他端が接続され、かつ、ブレーカ３１ｂの他端が開放されている状態で、直流電力から交流電力への変換、及び、交流電力から直流電力への変換を停止する。
【００４３】
また、電力変換装置１１には、ブレーカ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ夫々の他端の接続の切離しを指示する切離し指示が入力される。電力変換装置１１は、切離し指示が入力された場合、直流電力から交流電力への変換、及び、交流電力から直流電力への変換を停止し、ブレーカ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ夫々の他端の接続を切離す。
【００４４】
図２は電力変換装置１１の要部構成を示すブロック図である。電力変換装置１１は、リレー接点４０，４１、変圧器４２、スイッチ４３ａ，４３ｂ、変換器４４、電圧検出部４５，４６，４７、制御回路４８、電力供給部４９及び蓄電器５０を有する。変圧器４２は負荷側コイル４２ａ及びバッテリ側コイル４２ｂを有する。
【００４５】
分電盤１０のブレーカ３１ａ，３１ｃ夫々の他端はリレー接点４０，４１の一端に接続されている。リレー接点４０の他端は変圧器４２の負荷側コイル４２ａの一端に接続され、リレー接点４１の他端は負荷側コイル４２ａの他端に接続されている。分電盤１０のブレーカ３１ｂの他端は、スイッチ４３ａの一端に接続されている。スイッチ４３ａの他端はスイッチ４３ｂの一端に接続されている。スイッチ４３ａ，４３ｂ間の接続ノードは接地されている。スイッチ４３ｂの他端は負荷側コイル４２ａの中途に接続されている。
【００４６】
変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの一端及び他端は変換器４４に各別に接続されている。変換器４４には、更に、バッテリ２１の正極及び負極が各別に接続されている。リレー接点４０及びスイッチ４３ａ夫々の一端間に電圧検出部４５が接続されている。リレー接点４１及びスイッチ４３ａ夫々の一端間に電圧検出部４６が接続されている。バッテリ側コイル４２ｂの両端間に電圧検出部４７が接続されている。変換器４４及び電圧検出部４５，４６，４７は制御回路４８に各別に接続されている。リレー接点４０，４１夫々の一端は、更に、電力供給部４９に接続されている。電力供給部４９には、更に、制御回路４８と、蓄電器５０の正極及び負極とが各別に接続されている。
【００４７】
リレー接点４０，４１はスイッチとして機能する。リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂ夫々は、制御回路４８によってオン又はオフに切替えられる。
変圧器４２は、環状の磁性体である図示しないコアを更に有する。変圧器４２では、コアに負荷側コイル４２ａ及びバッテリ側コイル４２ｂ夫々が巻回している。負荷側コイル４２ａの巻き数は、バッテリ側コイル４２ｂの巻き数のＮ倍である。ここで、Ｎは正の実数である。
また、負荷側コイル４２ａに関して、一端から、スイッチ４３ｂの他端が接続されている中途までの巻き数は、この中途から、他端までの巻き数と同じ又は略同じである。
【００４８】
変圧器４２では、リレー接点４０，４１を介して正弦波状の交流電圧が負荷側コイル４２ａの両端間に印加される。負荷側コイル４２ａの両端間に交流電圧が印加された場合、バッテリ側コイル４２ｂの両端から正弦波状の交流電圧が出力される。バッテリ側コイル４２ｂの両端から出力される交流電圧の振幅は、負荷側コイル４２ａに印加された交流電圧の振幅の（１／Ｎ）倍である。
【００４９】
また、変圧器４２では、変換器４４からバッテリ側コイル４２ｂの両端間に正弦波状の交流電圧が印加される。
リレー接点４０，４１がオンであって、かつ、スイッチ４３ａ，４３ｂがオフである状態でバッテリ側コイル４２ｂの両端間に交流電圧が印加された場合、負荷側コイル４２ａは、両端からリレー接点４０，４１を介して、実効値が第２所定値である正弦波状の交流電圧を出力する。負荷側コイル４２ａの両端から出力される交流電圧の振幅は、バッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加されている交流電圧の振幅のＮ倍である。
【００５０】
リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂがオンである状態でバッテリ側コイル４２ｂの両端間に交流電圧が印加された場合、負荷側コイル４２ａは、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂを介して正弦波状の交流電圧を変換器４４に出力する。このとき、リレー接点４０及びスイッチ４３ｂ夫々の他端間の交流電圧、及び、リレー接点４１及びスイッチ４３ｂ夫々の他端間の交流電圧夫々は、実効値が第１所定値である正弦波状の交流電圧であり、リレー接点４０，４１夫々の他端間の交流電圧は実効値が第２所定値である正弦波状の交流電圧である。実効値が第１所定値である交流電圧の振幅は、バッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加されている交流電圧の振幅の（Ｎ／２）倍である。
【００５１】
変換器４４には、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの両端から正弦波状の交流電圧が入力される。変換器４４は、バッテリ側コイル４２ｂの両端から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧をバッテリ２１の正極及び負極間に印加する。このとき、変換器４４は交流電圧を直流電圧に整流すると共に昇圧を行う。このため、変換器４４がバッテリ２１の正極及び負極に印加する直流電圧は、バッテリ側コイル４２ｂの両端から出力された交流電圧を直流電圧に整流し、整流した直流電圧を平滑することによって得られる直流電圧よりも高い。
【００５２】
また、変換器４４には、バッテリ２１の正極及び負極から直流電圧が入力される。変換器４４は、バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧を正弦波状の交流電圧に変換し、変換した交流電圧をバッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加する。
変換器４４は制御回路４８によって駆動される。
【００５３】
電圧検出部４５は、リレー接点４０及びスイッチ４３ａ夫々の一端間の電圧を検出し、検出した電圧を示す電圧情報を制御回路４８に出力する。
電圧検出部４６は、リレー接点４１及びスイッチ４３ａ夫々の一端間の電圧を検出し、検出した電圧を示す電圧情報を制御回路４８に出力する。
電圧検出部４７は、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの両端間の電圧を検出し、検出した電圧を示す電圧情報を制御回路４８に出力する。
【００５４】
制御回路４８には、充電指示、連系運転指示、自立運転指示、待機指示及び切離し指示が入力される。
制御回路４８は、充電指示が入力された場合、バッテリ２１を充電する。バッテリ２１の充電では、制御回路４８は、リレー接点４０，４１がオンであって、かつ、スイッチ４３ａ，４３ｂがオフである状態で、変換器４４に、交流電圧を直流電圧に変換させる。分電盤１０を介して電力系統２０から負荷側コイル４２ａの両端間に交流電圧が印加され、バッテリ側コイル４２ｂの両端から交流電圧が変換器４４に出力される。変換器４４は、バッテリ側コイル４２ｂの両端間から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧をバッテリ２１の正極及び負極間に印加する。
【００５５】
制御回路４８は、連系運転指示が入力された場合、電力系統２０と連系して負荷１２に電力を供給する連系運転を行う。連系運転では、制御回路４８は、リレー接点４０，４１がオンであって、かつ、スイッチ４３ａ，４３ｂがオフである状態で、変換器４４に、バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧を交流電圧に変換させる。バッテリ２１の正極及び負極間の直流電圧が変換器４４によって正弦波状の交流電圧に変換され、変換された交流電圧が変換器４４から変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加される。変圧器４２の負荷側コイル４２ａの両端から負荷１２へ交流電圧が出力される。
【００５６】
制御回路４８は、自立運転指示が入力された場合、単独で負荷１２，１３に電力を供給する自立運転を行う。自立運転では、制御回路４８は、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂがオンである状態で、変換器４４に、直流電圧を交流電圧に変換させる。自立運転指示は、電力系統２０が交流電圧の出力を停止している状態で制御回路４８に入力される。バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧が変換器４４によって正弦波状の交流電圧に変換され、変換された交流電圧が変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加される。バッテリ側コイル４２ｂの両端間に交流電圧が印加された場合、変圧器４２の負荷側コイル４２ａは、両端からリレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂを介して、負荷１２，１３夫々に交流電圧を出力する。
【００５７】
自立運転及び連系運転夫々では、制御回路４８は、電圧検出部４７が出力した電圧情報に基づいて、変換器４４が出力する交流電圧の振幅又は位相等を調整する。更に、制御回路４８は、電圧検出部４５，４６夫々が出力した電圧情報に基づいて、過電圧、及び、電圧の不足を検出する。制御回路４８は、過電圧、又は、電圧の不足を検出した場合、変換器４４に動作を停止させ、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂ夫々をオフに切替える。
【００５８】
制御回路４８は、待機指示が入力された場合、リレー接点４０，４１がオンであり、かつ、スイッチ４３ａ，４３ｂがオフである状態で変換器４４に動作を停止させる。
また、制御回路４８は、切離し指示が入力された場合、変換器４４に動作を停止させ、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂをオフに切替える。
【００５９】
電力供給部４９は、リレー接点４０，４１の一端間に交流電圧が印加されている場合、リレー接点４０，４１の一端間の交流電圧を直流電圧に整流し、整流した直流電圧を平滑する。電力供給部４９は、平滑した直流電圧を蓄電器５０の正極及び負極間に印加すると共に、平滑した直流電圧を制御回路４８に出力する。これにより、蓄電器５０は充電され、制御回路４８には電力供給部４９から電力が供給される。
【００６０】
電力供給部４９は、リレー接点４０，４１の一端間に交流電圧が印加されていない場合、蓄電器５０の正極及び負極間の直流電圧を制御回路４８に出力する。これにより、蓄電器５０に蓄えられている電力が制御回路４８に供給される。
制御回路４８は電力供給部４９から供給された電力によって作動する。
【００６１】
図３は変換器４４の回路図である。変換器４４は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３、コンデンサＣ１，Ｃ２、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４及びコイルＬ１，Ｌ２を有する。半導体スイッチ６０，６１，６２，６３夫々は、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。
【００６２】
変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの一端は、コンデンサＣ１及びコイルＬ１夫々の一端に接続されている。バッテリ側コイル４２ｂの他端は、コンデンサＣ１の他端と、コイルＬ２の一端とに接続されている。コイルＬ１の他端は、半導体スイッチ６０のエミッタ、半導体スイッチ６１のコレクタ、ダイオードＤ１のアノード、及び、ダイオードＤ２のカソードに接続されている。コイルＬ２の他端は、半導体スイッチ６２のエミッタ、半導体スイッチ６３のコレクタ、ダイオードＤ３のアノード、及び、ダイオードＤ４のカソードに接続されている。
【００６３】
半導体スイッチ６０，６２夫々のコレクタと、ダイオードＤ１，Ｄ３夫々のカソードとはコンデンサＣ２の一端に接続されている。半導体スイッチ６１，６３夫々のエミッタと、ダイオードＤ２，Ｄ４夫々のアノードとはコンデンサＣ２の他端に接続されている。半導体スイッチ６０，６１，６２，６３夫々のゲートは制御回路４８に各別に接続されている。コンデンサＣ２の一端及び他端夫々は、バッテリ２１の正極及び負極に接続されている。
【００６４】
半導体スイッチ６０，６１，６２，６３夫々について、ゲートの電圧が一定電圧以上である場合、コレクタ及びエミッタ間に電流が流れることが可能である。このとき、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３夫々はオンである。また、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３夫々について、ゲートの電圧が一定電圧未満である場合、コレクタ及びエミッタ間に電流が流れることはない。このとき、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３夫々はオフである。制御回路４８は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３夫々のゲートの電圧を調整することによって、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３を各別にオン又はオフに切替える。
【００６５】
変換器４４では、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂが出力した交流電圧を直流電圧に整流する。コンデンサＣ２は、整流された直流電圧を平滑する。コンデンサＣ２によって平滑された直流電圧はバッテリ２１の正極及び負極間に印加され、バッテリ２１は充電される。
【００６６】
ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が交流電圧を直流電圧に整流している間に、制御回路４８は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３中の少なくとも１つをオン又はオフに切替えることによって、コイルＬ１を用いた昇圧を行う。このため、変換器４４が交流電圧を直流電圧に変換している場合、コンデンサＣ２によって平滑された直流電圧は、バッテリ側コイル４２ｂの両端から出力された交流電圧を直流電圧に整流し、整流した直流電圧を平滑することによって得られる直流電圧よりも高い。
【００６７】
図４は、変換器４４が直流電圧を交流電圧に変換する動作の説明図である。制御回路４８は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３のオンオフ状態を、半導体スイッチ６０，６３がオンであって、かつ、半導体スイッチ６１，６２がオフである第１状態、半導体スイッチ６１，６２がオンであって、かつ、半導体スイッチ６０，６３がオフである第２状態、又は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３がオフである全オフ状態に遷移させる。制御回路４８は、第１状態及び全オフ状態への遷移を交互に複数回繰り返し、その後、第２状態及び全オフ状態への遷移を交互に複数回繰り返す。制御回路４８はこの一連の遷移を周期的に実行する。
【００６８】
制御回路４８が半導体スイッチ６０，６１，６２，６３のオンオフ状態を前述したように遷移させた場合、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３は、バッテリ２１が正極及び負極から出力した直流電圧から、パルス状の交流電圧（以下では、パルス電圧という）を生成する。図４には、半導体スイッチ６０，６２夫々のエミッタ間のパルス電圧の波形が示されている。図４に示されるパルス電圧は、半導体スイッチ６２のエミッタの電位を基準とした半導体スイッチ６０のエミッタの電圧である。半導体スイッチ６０，６１，６２，６３は生成部として機能する。
【００６９】
オンオフ状態が全オフ状態である場合、半導体スイッチ６０，６２夫々のエミッタ間に電流が流れないため、パルス電圧はゼロＶを示す。オンオフ状態が第１状態である場合、半導体スイッチ６２のエミッタの電位を基準とした半導体スイッチ６０のエミッタの電圧は正であり、パルス電圧は正の電圧を示す。オンオフ状態が第２状態である場合、半導体スイッチ６２のエミッタの電位を基準とした半導体スイッチ６０のエミッタの電圧は負であり、パルス電圧は負の電圧を示す。ここで、正の電圧及び負の電圧夫々の絶対値は、バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧の絶対値に略一致する。
【００７０】
パルス電圧において、複数の正のパルスが連続している正のパルス群の波形と、複数の負のパルスが連続している負のパルス群の波形とは略一致している。正及び負夫々のパルス群の波形では、中央のパルスのパルス幅が最も大きい。更に、中央のパルスに近いパルスのパルス幅は大きく、中央のパルスから遠いパルスのパルス幅は小さい。また、複数の正及び負夫々のパルス群の波形は、中央のパルスを基準として対称である。時間軸において、正及び負夫々のパルス群の中心の時間間隔は一定である。
【００７１】
コンデンサＣ１のインピーダンスの絶対値は、コンデンサＣ１に流れる電流の周波数が高い程、小さい。コイルＬ１，Ｌ２夫々のインピーダンスの絶対値は、コイルＬ１，Ｌ２に流れる電流の周波数が高い程、大きい。このため、周波数が高い電流はコイルＬ１，Ｌ２を通過しにくく、更に、周波数が高い電流の大部分は、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂに流れず、コンデンサＣ１に流れる。このため、コンデンサＣ１及びコイルＬ１，Ｌ２は、ローパスフィルタとして機能し、パルス電圧から高周波成分を除去する。これにより、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３が生成したパルス電圧は正弦波状の交流電圧に変換される。変換された正弦波状の交流電圧は、バッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加される。コンデンサＣ１及びコイルＬ１，Ｌ２は波形変換部としても機能する。
【００７２】
図４には、バッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加される交流電圧Ｖｂの波形が示されている。交流電圧Ｖｂは、バッテリ側コイル４２ｂの他端における電位を基準としたバッテリ側コイル４２ｂの一端の電圧である。図４に示すように、交流電圧Ｖｂは正弦波状の交流電圧である。交流電圧Ｖｂの周期はパルス電圧の周期と略一致している。
【００７３】
図４には、交流電圧Ｖｂが変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加された場合に、負荷側コイル４２ａから出力される交流電圧Ｖａの波形が示されている。交流電圧Ｖａの位相は交流電圧Ｖｂの位相と一致又は略一致しており、交流電圧Ｖａの振幅は、交流電圧Ｖｂの振幅のＮ倍である。前述したように、Ｎは正の実数である。負荷側コイル４２ａ及びバッテリ側コイル４２ｂ夫々は、第２コイル及び第１コイルとして機能する。
交流電圧Ｖａ，Ｖｂ夫々の周期は電力系統２０が出力する交流電圧の周期と一致又は略一致している。
【００７４】
制御回路４８は交流電圧Ｖｂの振幅及び位相を調整する。図５は交流電圧Ｖｂの振幅調整の説明図である。図５の上側には、パルス電圧を構成する複数のパルス夫々のパルス幅が小さいパルス電圧の波形と、このパルス電圧に対応する交流電圧Ｖｂの波形とが示されている。図５の下側には、パルス電圧を構成する複数のパルス夫々のパルス幅が大きいパルス電圧の波形と、このパルス電圧に対応する交流電圧Ｖｂの波形とが示されている。パルス電圧のパルス幅は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３のオンオフ状態が第１状態（又は第２状態）である期間である。
【００７５】
コンデンサＣ１及びコイルＬ１，Ｌ２によって構成されるローパスフィルタは、積分器のように機能する。このため、パルス電圧のパルス幅が大きい程、交流電圧Ｖｂの振幅は大きい。制御回路４８は、パルス電圧に含まれるパルスのパルス幅を調整するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御を行うことによって、交流電圧Ｖｂの振幅を調整する。
【００７６】
当然のことながら、制御回路４８は、正及び負夫々のパルス群の中心の時間間隔と周期とを維持した状態でパルス幅を調整する。これは、交流電圧Ｖａ，Ｖｂの周期を電力系統２０が出力する交流電圧の周期と一致又は略一致させるためである。
【００７７】
図６は交流電圧Ｖｂの位相調整の説明図である。図６にはパルス電圧及び交流電圧Ｖｂの波形が示されている。制御回路４８は、図６に示すように、パルス電圧において、時間軸における正（又は負）のパルス群の中心を変更することによって、交流電圧Ｖｂのゼロクロス点を変更させる。ゼロクロス点は、一般に、交流電圧が負から正に変化する過程で交流電圧がゼロＶを示す時点、又は、正から負に変化する過程で交流電圧がゼロＶを示す時点である。制御回路４８は、ゼロクロス点を調整することによって、交流電圧Ｖｂの位相を調整する。
当然のことながら、制御回路４８は、正及び負夫々のパルス群の中心の時間間隔と周期とを維持した状態で交流電圧Ｖｂの位相を調整する。
【００７８】
次に、制御回路４８の構成を説明する。図７は制御回路４８の要部構成を示すブロック図である。制御回路４８は、入力部７０，７１，７２、切替え部７３，７４、駆動部７５、記憶部７６及び制御部７７を有する。これらはバス７８に接続されている。入力部７１は、更に、電圧検出部４５，４６に各別に接続されている。入力部７２は、更に、電圧検出部４７に接続されている。駆動部７５は、更に、変換器４４が有する半導体スイッチ６０，６１，６２，６３のゲートに各別に接続されている。
【００７９】
入力部７０には、充電指示、連系運転指示、自立運転指示、待機指示及び切離し指示が入力される。入力部７０は、充電指示、連系運転指示、自立運転指示、待機指示及び切離し指示中の１つが入力された場合、入力された指示を制御部７７に通知する。
【００８０】
入力部７１には、電圧検出部４５，４６夫々から電圧を示す電圧情報が入力される。制御部７７は入力部７１から電圧情報を取得する。入力部７２には、電圧検出部４７から電圧を示す電圧情報が入力される。制御部７７は入力部７２から電圧情報を取得する。入力部７１，７２から電圧情報が取得された場合、取得された電圧情報が示す電圧は、電圧の取得時点において、検出された電圧と略一致する。
【００８１】
切替え部７３は、制御部７７の指示に従って、リレー接点４０，４１を略同時にオン又はオフに切替える。例えば、切替え部７３は、リレー接点４０，４１夫々の近傍に配置されている図示しない２つのコイルに電流を供給することによって、リレー接点４０，４１をオンに切替え、これらのコイルへの電流供給を停止することによって、リレー接点４０，４１をオフに切替える。
切替え部７４は、制御部７７の指示に従って、スイッチ４３ａ，４３ｂを略同時にオン又はオフに切替える。
【００８２】
駆動部７５は、変換器４４が有する半導体スイッチ６０，６１，６２，６３のゲートの電圧を各別に調整することによって、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３を各別にオン又はオフに切替える。駆動部７５は、制御部７７の指示に従って、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３を各別にオン又はオフに切替える。これにより、変換器４４は駆動される。
【００８３】
記憶部７６は例えば不揮発性メモリである。記憶部７６には、フラグの値が記憶されている。フラグの値はゼロ又は１である。フラグの値がゼロであることはリレー接点４０，４１がオフであることを意味し、フラグの値が１であることはリレー接点４０，４１がオンであることを意味する。フラグの値は制御部７７によってゼロ又は１に設定される。また、記憶部７６には制御プログラムが記憶されている。
【００８４】
制御部７７は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)を有し、記憶部７６に記憶されている制御プログラムを実行することによって、接続処理、充電処理、連系運転処理、自立運転処理及び切離し処理を実行する。接続処理は、リレー接点４０，４１をオフからオンに切替える処理である。充電処理はバッテリ２１を充電する処理である。連系運転処理は、電力系統と連系してバッテリ２１から負荷１２へ電力を供給する処理である。自立運転処理は、単独でバッテリ２１から負荷１２，１３へ電力を供給する処理である。切離し処理はリレー接点４０，４１をオフに切替える処理である。
【００８５】
スイッチ４３ａ，４３ｂは自立運転処理中にオンに切替えられ、スイッチ４３ａ，４３ｂがオフである状態で自立運転処理は終了する。スイッチ４３ａ，４３ｂは、自立運転処理が実行されている期間を除く他の期間ではオフに維持されている。
【００８６】
制御部７７は、入力部７０に充電指示及び連系運転指示中の１つが入力された場合において、フラグの値がゼロであるときに接続処理を実行する。接続処理では、制御部７７は、駆動部７５が変換器４４に直流電圧から交流電圧への変換を行わせている状態で、切替え部７３にリレー接点４０，４１をオフからオンに切替えさせ、フラグの値を１に変更する。その後、制御部７７は、駆動部７５に変換器４４の駆動を停止させ、接続処理を終了する。接続処理の詳細な内容については後述する。
駆動部７５は半導体スイッチ６０，６１，６２，６３をオフに切替えることによって変換器４４の駆動を停止する。
【００８７】
制御部７７は、入力部７０に充電指示が入力された場合において、フラグの値がゼロであるとき、接続処理が実行された後に充電処理を実行する。制御部７７は、同様の場合において、フラグの値が１であるとき、充電処理を実行する。
充電処理では、制御部７７は駆動部７５に変換器４４を駆動させる。ここで、駆動部７５は、変換器４４に、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂから出力された交流電圧を直流電圧に変換させる。リレー接点４０，４１がオンである状態で変換器４４が交流電圧を直流電圧に変換している場合、前述したように、バッテリ２１が充電される。
【００８８】
制御部７７は、バッテリ２１への充電が行われている状態で入力部７０に待機指示が入力された場合、駆動部７５に指示して、変換器４４の駆動を停止させる。その後、制御部７７は充電処理を終了する。このとき、リレー接点４０，４１はオンに維持され、フラグの値は１に維持されている。
また、制御部７７は、バッテリ２１への充電が行われている状態で入力部７０に切離し指示が入力された場合、駆動部７５に変換器４４の駆動を停止させ、切替え部７４にリレー接点４０，４１をオフに切替えさせる。その後、制御部７７は、フラグの値をゼロに設定し、充電処理を終了する。
【００８９】
制御部７７は、入力部７０に連系運転指示が入力された場合において、フラグの値がゼロであるとき、接続処理が実行された後に連系運転処理を実行する。また、制御部７７は、同様の場合において、フラグの値が１であるとき、連系運転処理を実行する。
【００９０】
連系運転処理では、制御部７７は駆動部７５に変換器４４を駆動させる。ここで、駆動部７５は、変換器４４に、バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧を交流電圧に変換させる。リレー接点４０，４１がオンである状態で変換器４４が直流電圧を交流電圧に変換した場合、前述したように、電力系統２０及びバッテリ２１夫々から負荷１２に電力が供給される。駆動部７５は、電圧検出部４７から入力部７２に入力された電圧情報を入力部７２から取得し、取得した電圧情報に基づいて、変換器４４が出力する交流電圧の振幅又は位相等を調整する。
制御部７７は、電力系統２０及びバッテリ２１夫々が負荷１２に電力を供給している状態で入力部７０に待機指示が入力された場合、駆動部７５に指示して、変換器４４の駆動を停止させる。その後、制御部７７は連系運転処理を終了する。このとき、リレー接点４０，４１はオンに維持され、フラグの値は１に維持されている。
【００９１】
また、連系運転処理では、制御部７７は、電力系統２０及びバッテリ２１夫々が負荷１２に電力を供給している状態で入力部７０に切離し指示が入力された場合、駆動部７５に指示して、変換器４４の駆動を停止させ、切替え部７４にリレー接点４０，４１をオフに切替えさせる。その後、制御部７７は、フラグの値をゼロに設定し、連系運転処理を終了する。
更に、連系運転処理では、制御部７７は、電圧検出部４５，４６夫々から入力部７１に入力された電圧情報が示す電圧の少なくとも１つが過電圧、又は、電圧の不足を示す場合、駆動部７５に変換器４４の駆動を停止させ、切替え部７３にリレー接点４０，４１をオフに切替えさせる。その後、制御部７７は、フラグの値をゼロに設定し、連系運転処理を終了する。
【００９２】
制御部７７は、入力部７０に自立運転指示が入力された場合、自立運転処理を実行する。電力系統２０が交流電圧の出力が停止している状態で自立運転指示が入力される。自立運転処理では、制御部７７は、まず、切替え部７３に指示してリレー接点４０，４１をオンに切替えさせ、切替え部７４に指示してスイッチ４３ａ，４３ｂをオンに切替えさせる。
【００９３】
次に、制御部７７は、フラグの値を１に設定し、駆動部７５に指示して変換器４４を駆動させる。駆動部７５は、変換器４４に、バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧を交流電圧に変換させる。リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂがオンである状態で変換器４４が直流電圧を交流電圧に変換した場合、前述したように、バッテリ２１から負荷１２，１３へ電力が供給される。駆動部７５は、電圧検出部４７から入力部７２に入力された電圧情報に基づいて、変換器４４が出力する交流電圧の振幅又は位相等を調整する。
【００９４】
また、制御部７７は、入力部７０に切離し指示が入力された場合、駆動部７５に変換器４４の駆動を停止させ、切替え部７３にリレー接点４０，４１をオフに切替えさせ、切替え部７４にスイッチ４３ａ，４３ｂをオフに切替えさせる。その後、制御部７７は、フラグの値をゼロに設定し、自立運転処理を終了する。
なお、自立運転処理が実行されている間に入力部７０に待機指示が入力されることはない。
【００９５】
更に、自立運転処理では、制御部７７は、電圧検出部４５，４６夫々から入力部７１に入力された電圧情報が示す電圧の少なくとも１つが過電圧、又は、電圧の不足を示す場合、駆動部７５に変換器４４の駆動を停止させ、切替え部７３にリレー接点４０，４１をオフに切替えさせ、切替え部７４にスイッチ４３ａ，４３ｂをオフに切替えさせる。その後、制御部７７は、フラグの値をゼロに設定し、自立運転処理を終了する。
【００９６】
また、フラグの値が１であって、かつ、駆動部７５が変換器４４の駆動を停止している場合において、入力部７０に切離し指示が入力されたとき、制御部７７は切離し処理を実行する。切離し処理では、制御部７７は、切替え部７３に指示して、リレー接点４０，４１をオフに切替え、フラグの値をゼロに設定し、切離し処理を終了する。
【００９７】
次に、接続処理の詳細な内容を説明する。図８は制御部７７が実行する接続処理の手順を示すフローチャートである。前述したように、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂがオフであり、かつ、フラグの値がゼロである状態で接続処理が実行される。
【００９８】
接続処理では、まず、制御部７７は、駆動部７５に指示して変換器４４を駆動させる（ステップＳ１）。ここで、駆動部７５は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３のオンオフ状態について、第１状態及び全オフ状態への遷移を交互に複数回繰り返し、その後、第２状態及び全オフ状態への遷移を交互に複数回繰り返す。駆動部７５はこの一連の遷移を周期的に実行する。これにより、変換器４４は、バッテリ２１の正極及び負極から出力された直流電圧を交流電圧に変換する。
【００９９】
ステップＳ１では、駆動部７５はソフトスタートを実行する。即ち、駆動部７５は、半導体スイッチ６０，６２のエミッタ間のパルス電圧に含まれるパルスのパルス幅を徐々に大きくして、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加される交流電圧Ｖｂの振幅を徐々に大きくする。このため、バッテリ側コイル４２ｂを介して大きな突入電流が流れることはない。
【０１００】
次に、制御部７７は、電圧検出部４５，４６夫々から入力部７１に入力される電圧情報と、電圧検出部４７から入力部７２に入力される電圧情報とに基づいて、駆動部７５に交流電圧Ｖｂの振幅を調整させる（ステップＳ２）。交流電圧Ｖｂは、電圧検出部４７から入力部７２に入力される電圧情報に基づいて監視される。また、電圧検出部４５，４６夫々から入力部７１に入力される電圧情報に基づいて、リレー接点４０，４１がオンに切替わった場合に、電力系統２０からリレー接点４０，４１を介して変圧器４２の負荷側コイル４２ａの両端間に印加される交流電圧Ｖｃが監視される。
【０１０１】
ステップＳ２では、制御部７７は、駆動部７５に指示して、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３が生成したパルス電圧に含まれるパルスのパルス幅を調整させることによって、交流電圧Ｖｂの振幅を調整させる。前述したように、パルス幅が大きい程、交流電圧Ｖｂの振幅は大きい。駆動部７５は、交流電圧Ｖｂの振幅を、交流電圧Ｖｃの振幅の（１／Ｎ）倍に調整する。このように、駆動部７５は、パルス電圧に含まれるパルスのパルス幅を調整することによって、交流電圧Ｖｂの振幅を、交流電圧Ｖｃの振幅の（１／Ｎ）倍に容易に調整することができる。駆動部７５は振幅調整部として機能する。
【０１０２】
次に、制御部７７は、電圧検出部４５，４６夫々から入力部７１に入力される電圧情報と、電圧検出部４７から入力部７２に入力される電圧情報とに基づいて、駆動部７５に交流電圧Ｖｂのゼロクロス点を調整させる（ステップＳ３）。前述したように、交流電圧Ｖｂは、電圧検出部４７から入力部７２に入力される電圧情報に基づいて監視され、交流電圧Ｖｃは電圧検出部４５，４６夫々から入力部７１に入力される電圧情報に基づいて監視される。また、制御部７７は、駆動部７５に、パルス電圧において、正（又は負）のパルス群の中心を調整させることによって、交流電圧Ｖｂのゼロクロス点を調整させる。
【０１０３】
ステップＳ３では、駆動部７５は、負から正へ変化する過程における交流電圧Ｖｂのゼロクロス点を、負から正へ変化する過程における交流電圧Ｖｃのゼロクロス点に一致又は略一致させる。これにより、交流電圧Ｖｂの位相が交流電圧Ｖｃの位相と一致又は略一致する。
このように、駆動部７５は、交流電圧Ｖｂのゼロクロス点を交流電圧Ｖｃのゼロクロス点を一致させることによって、交流電圧Ｖｂの位相を交流電圧Ｖｃの位相に容易に一致させることができる。駆動部７５は、位相調整部としても機能する。
【０１０４】
なお、ステップＳ３では、駆動部７５は、正から負へ変化する過程における交流電圧Ｖｂのゼロクロス点を、正から負へ変化する過程における交流電圧Ｖｃのゼロクロス点に一致又は略一致させてもよい。
また、リレー接点４０及びスイッチ４３ａ夫々の一端間の交流電圧の位相と、リレー接点４１及びスイッチ４３ａ夫々の一端間の交流電圧の位相とは、リレー接点４０，４１夫々の一端間の交流電圧の位相と一致している。このため、ステップＳ３で、駆動部７５は、交流電圧Ｖｂのゼロクロス点を、リレー接点４０及びスイッチ４３ａ夫々の一端間の交流電圧のゼロクロス点、又は、リレー接点４１及びスイッチ４３ａ夫々の一端間の交流電圧のゼロクロス点と一致又は略一致させてもよい。
【０１０５】
制御部７７がステップＳ２，Ｓ３を実行した場合、変圧器４２の負荷側コイル４２ａから出力される交流電圧Ｖａの位相、振幅及び周期夫々は、交流電圧Ｖｃの位相、振幅及び周期に一致又は略一致する。従って、変圧器４２のコアにおける磁束は、負荷側コイル４２ａの両端間に交流電圧Ｖｃが印加されて定常状態となった磁束と同様に変動している。
【０１０６】
制御部７７は、ステップＳ２，Ｓ３を実行した後、切替え部７３に指示して、リレー接点４０，４１をオフからオンに切替えさせる（ステップＳ４）。このとき、変圧器４２のコアにおける磁束は、負荷側コイル４２ａの両端間に交流電圧Ｖｃが印加されて定常状態となった磁束と同様に変動しているため、リレー接点４０，４１がオンに切替わった場合に負荷側コイル４２ａを介して突入電流が流れることはない。ステップＳ４では、リレー接点４０，４１のオフからオンへの切替えに関して、負荷側コイル４２ａを介して突入電流が発生するタイミングは存在しない。従って、リレー接点４０，４１をオフからオンに切替えるタイミングの制御が容易である。
【０１０７】
制御部７７は、ステップＳ４を実行した後、フラグの値を１に設定し（ステップＳ５）、駆動部７５に指示して変換器４４の駆動を停止させ（ステップＳ６）、接続処理を終了する。
【０１０８】
前述したように、制御部７７は、接続処理を実行した後に、充電処理又は連系運転処理を実行する。充電処理及び連系運転処理夫々が実行される時点では、リレー接点４０，４１はオンであるため、変圧器４２の負荷側コイル４２ａを介して突入電流が流れることはない。
接続処理で切替え部７３がリレー接点４０，４１をオンに切替えた後、充電処理では、変換器４４は、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの両端から出力された交流電圧を直流電圧に変換する。
【０１０９】
接続処理で使用される電圧検出部４５，４６，４７は系統連系機器に必須である。このため、電力変換装置１１では、接続処理の追加によって新たな機器の追加はない。また、変圧器４２の負荷側コイル４２ａを介して突入電流が流れないため、負荷１２，１３が誤動作する確率が低い。
【０１１０】
なお、接続処理では、制御部７７が実行するステップＳ２，Ｓ３の順序は逆であってもよい。即ち、交流電圧Ｖｂの位相が先に調整され、交流電圧Ｖｂの振幅が後に調整されてもよい。
また、交流電圧Ｖｂの位相を交流電圧Ｖｃの位相と一致又は略一致させる構成は、交流電圧Ｖｂのゼロクロス点を、交流電圧Ｖｃのゼロクロス点に一致又は略一致させる構成に限定されず、例えば、交流電圧Ｖｂの正（又は負）のピークの時点を、交流電圧Ｖｃの正（又は負）ピークの時点に一致又は略一致させる構成であってもよい。
【０１１１】
更に、電力変換装置１１は、２つのリレー接点４０，４１を有する構成に限定されず、例えば、２つのリレー接点４０，４１の一方を有する構成であってもよい。リレー接点４０（又はリレー接点４１）のみを有する電力変換装置１１では、変圧器４２の負荷側コイル４２ａの一端（又は他端）は、分電盤１０のブレーカ３１ａ（又はブレーカ３１ｃ）の他端に接続される。
【０１１２】
また、リレー接点４０，４１夫々はスイッチとして機能すればよいため、リレー接点４０，４１の代わりに、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)又はバイポーラトランジスタ等の半導体スイッチを用いても良い。
更に、変換器４４が有する半導体スイッチ６０，６１，６２，６３は、ＩＧＢＴに限定されず、ＦＥＴ又はバイポーラトランジスタ等であってもよい。
また、バッテリ２１が搭載される車両は、電気自動車に限定されず、例えば、プラグインハイブリッド車であってもよい。
【０１１３】
開示された本実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１４】
１１  電力変換装置
２１  バッテリ
４０，４１  リレー接点（スイッチ）
４２  変圧器
４２ａ  負荷側コイル（第２コイル）
４２ｂ  バッテリ側コイル（第１コイル）
４４  変換器
７３  切替え部
７５  駆動部（振幅調整部、位相調整部）
７７  制御部
６０，６１，６２，６３  半導体スイッチ（生成部）
Ｃ１  コンデンサ（波形変換部の一部）
Ｅ１  電気自動車
Ｌ１，Ｌ２  コイル（波形変換部の一部）
【図１】
0006638436.tif 000002
【図２】
0006638436.tif 000003
【図３】
0006638436.tif 000004
【図４】
0006638436.tif 000005
【図５】
0006638436.tif 000006
【図６】
0006638436.tif 000007
【図７】
0006638436.tif 000008
【図８】
0006638436.tif 000009