(57)【要約】【課題】電源と負荷との間で絶縁を確保しながら電力供給を行いつつ、負荷に高すぎる電圧が供給されることを防ぐことが可能な電力変換装置を得る。【解決手段】電力変換装置１０１は、入力電圧を分圧して分圧電圧を生成する分圧回路１１と、分圧電圧を第１の直流電圧に変換する昇圧回路１２と、分圧電圧を第２の直流電圧に変換する昇圧回路１３と、第１および第２の直流電圧を負荷２０２に供給する電力伝達用絶縁回路１４とを備え、電力伝達用絶縁回路１４は、キャパシタＣ５と、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４を含み第１の直流電圧をキャパシタＣ５に供給する入力スイッチ部２１と、スイッチ素子Ｑ５，Ｑ６を含み第２の直流電圧をキャパシタＣ５に供給する入力スイッチ部２２と、スイッチ素子Ｑ７，Ｑ８を含みキャパシタＣ５に蓄えられた電力を出力する出力スイッチ部２３とを含む。【選択図】図１
2012157118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力を直流電力に変換して負荷に供給するための電力変換装置であって、
入力電圧を分圧して第１の分圧電圧および第２の分圧電圧を生成する分圧回路と、
前記第１の分圧電圧を第１の直流電圧に変換する第１変換部と、
前記第２の分圧電圧を第２の直流電圧に変換する第２変換部と、
前記第１変換部および前記第２変換部と、前記負荷とを絶縁しながら、前記第１の直流電圧および前記第２の直流電圧を前記負荷に供給する電力伝達用絶縁回路と、
を備え、
前記電力伝達用絶縁回路は、
第１端および第２端を有する蓄電素子と、
前記第１変換部と前記蓄電素子の第１端との間に接続された第１のスイッチ素子、および前記第１変換部と前記蓄電素子の第２端との間に接続された第２のスイッチ素子を含み、前記第１の直流電圧を前記蓄電素子に供給するための第１入力スイッチ部と、
前記第２変換部と前記蓄電素子の第１端との間に接続された第３のスイッチ素子、および前記第２変換部と前記蓄電素子の第２端との間に接続された第４のスイッチ素子を含み、前記第２の直流電圧を前記蓄電素子に供給するための第２入力スイッチ部と、
前記蓄電素子の第１端と前記負荷との間に接続された第５のスイッチ素子、および前記蓄電素子の第２端と前記負荷との間に接続された第６のスイッチ素子を含み、前記蓄電素子に蓄えられた電力を前記負荷に供給するための出力スイッチ部と、
を含む、電力変換装置。
【請求項２】
前記電力伝達用絶縁回路は、
前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオンであり、かつ前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第５のスイッチ素子および前記第６のスイッチ素子の双方がオフである状態とした後、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第５のスイッチ素子および前記第６のスイッチ素子の双方がオンである状態とする第１スイッチ動作と、
前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオンであり、かつ前記第５のスイッチ素子および前記第６のスイッチ素子の双方がオフである状態とした後、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第５のスイッチ素子および前記第６のスイッチ素子の双方がオンである状態とする第２スイッチ動作と、
を選択的に行う、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電力伝達用絶縁回路は、前記第１スイッチ動作と前記第２スイッチ動作とを交互に行う、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１変換部は、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオンである期間に、前記第１の直流電圧を前記第１入力スイッチ部に出力し、
前記第２変換部は、前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオンである期間に、前記第２の直流電圧を前記第２入力スイッチ部に出力する、請求項１から３のいずれか一つに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１変換部および第２変換部はそれぞれ、
前記分圧回路が生成する電圧が印加されるリアクトルと、
オンすることで前記リアクトルに流れる電流が前記電力伝達用絶縁回路に供給されないように流れ、オフすることで前記リアクトルに流れる電流が前記電力伝達用絶縁回路に供給されるように流れ、オンからオフに切り替わることで前記リアクトルに誘導電圧を発生させる変換スイッチ素子と、
を含み、
前記第１変換部が含む前記リアクトルに発生した前記誘導電圧を前記第１の直流電圧とし、
前記第２変換部が含む前記リアクトルに発生した前記誘導電圧を前記第２の直流電圧とし、
前記第１変換部および前記第２変換部の一方において前記変換スイッチ素子がオフのとき、他方の前記変換スイッチ素子はオンとなる、請求項１から４のいずれか一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、電力変換装置に関し、特に出力電圧調整機能を有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭の交流電力を用いて電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）およびプラグイン方式のハイブリッドカー（ＨＶ：Hybrid Vehicle）等の駆動用の主電池を充電するための電力変換装置が開発されている。
【０００３】
すなわち、電気自動車およびプラグイン方式のハイブリッドカーの特長の一つは、家庭用コンセント等の外部電源を用いて主電池である車載バッテリを充電できることである。そして、ＡＣ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖの家庭用コンセントを用いて車載バッテリを充電するには、交流電圧（ＡＣ）をバッテリ用の直流電圧（ＤＣ）に変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータが必要となる。
【０００４】
下記特許文献１には、スイッチングによりデューティ比を変えることで、出力する直流電圧の昇圧が可能なＡＣ／ＤＣコンバータが開示されている。当該ＡＣ／ＤＣコンバータによれば、昇圧回路において、ＡＣ入力に対して全波整流を行った後、スイッチングによる昇圧チョッパ制御によってリアクトルに蓄積されたエネルギーの放出をオンオフすることで、昇圧されたＤＣ出力を得る。また、このオンオフの制御により、リアクトルに流れる電流の波形を入力電圧の波形と相似形となるように制御すれば、当該ＡＣ／ＤＣコンバータの電力変換時における力率の改善を行うことができる。
【０００５】
また、下記特許文献２には、ＡＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源装置用絶縁回路が開示されている。当該電源装置用絶縁回路は、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、上記整流回路から供給される直流電流に残存する脈流成分を低減する第１のコンデンサと、上記第１のコンデンサから供給される直流電流のプラス側およびマイナス側を同時に開閉する第１のスイッチ回路と、上記第１のスイッチ回路から供給される電流を蓄積する第２のコンデンサと、上記第２のコンデンサから供給される直流電流のプラス側およびマイナス側を同時に開閉する第２のスイッチ回路と、上記第２のスイッチ回路から供給される電流を保持するとともに負荷側に放出する第３のコンデンサとを備える。また、オンとなる時間がオフとなる時間よりも短く設定された方形波によって構成されるコントロール信号φ１、および上記コントロール信号φ１と相補的にオンするとともにオフ時間がオフ時間よりも短く設定されたコントロール信号φ２を生成するゲートコントロール回路を備える。上記コントロール信号φ１により上記第１のスイッチ回路の開閉を行い、上記コントロール信号φ２により上記第２のスイッチ回路の開閉を行なう。このような構成により、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ交流電源側と負荷側とを電気的に絶縁することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０４６７０号公報
【特許文献２】特許第３５９５３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示されたＡＣ／ＤＣコンバータでは、入力された交流電圧を昇圧チョッパ回路によって昇圧し、昇圧された直流電圧として負荷に出力する。よって、この直流電圧は入力された交流電圧のピーク電圧より高い値となり、交流電圧の大きさによっては、負荷に大きすぎる電圧が印加されてしまうことがあった。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示された電源装置用絶縁回路を用いれば、電源側と負荷側との絶縁を行いつつ、電源側から負荷側へ直流電力の伝送を行うことができる。しかし、当該電源装置用絶縁回路によって昇圧回路が昇圧した直流電力を伝達したとしても、電源側の電圧と負荷側の電圧とは同じ電圧値となるので、昇圧回路が大きすぎる電圧を出力した場合は、負荷に大きすぎる電圧が印加されてしまう。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みて成されたものであり、電力入力側と負荷との絶縁を確保しながら負荷に直流電力の供給を行いつつ、負荷に高すぎる電圧が供給されることを防ぐことが可能な電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様に係る電力変換装置は、入力電力を直流電力に変換して負荷に供給するための電力変換装置であって、入力電圧を分圧して第１の分圧電圧および第２の分圧電圧を生成する分圧回路と、前記第１の分圧電圧を第１の直流電圧に変換する第１変換部と、前記第２の分圧電圧を第２の直流電圧に変換する第２変換部と、前記第１変換部および前記第２変換部と、前記負荷とを絶縁しながら、前記第１の直流電圧および前記第２の直流電圧を前記負荷に供給する電力伝達用絶縁回路と、を備え、前記電力伝達用絶縁回路は、第１端および第２端を有する蓄電素子と、前記第１変換部と前記蓄電素子の第１端との間に接続された第１のスイッチ素子、および前記第１変換部と前記蓄電素子の第２端との間に接続された第２のスイッチ素子を含み、前記第１の直流電圧を前記蓄電素子に供給するための第１入力スイッチ部と、前記第２変換部と前記蓄電素子の第１端との間に接続された第３のスイッチ素子、および前記第２変換部と前記蓄電素子の第２端との間に接続された第４のスイッチ素子を含み、前記第２の直流電圧を前記蓄電素子に供給するための第２入力スイッチ部と、前記蓄電素子の第１端と前記負荷との間に接続された第５のスイッチ素子、および前記蓄電素子の第２端と前記負荷との間に接続された第６のスイッチ素子を含み、前記蓄電素子に蓄えられた電力を前記負荷に供給するための出力スイッチ部と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
第１の態様に係る電力変換装置によれば、分圧回路が入力電圧を分圧し、第１の分圧電圧と第２の分圧電圧とを生成する。第１変換部は第１の分圧電圧を第１の直流電圧に変換する。第２変換部は第２の分圧電圧を第２の直流電圧に変換する。電力伝達用絶縁回路においては、第１のスイッチ素子および第２のスイッチ素子は、双方がオンオフすることで第１の直流電圧によって蓄電素子に電力を供給するか、第１変換部と蓄電素子とを絶縁するかを切り替える。また、第３のスイッチ素子および第４のスイッチ素子は、双方がオンオフすることで第２の直流電圧によって蓄電素子に電力を供給するか、第２変換部と蓄電素子とを絶縁するかを切り替える。そして、第５のスイッチ素子および第６のスイッチ素子は、双方がオンオフすることで蓄電素子に蓄えられた電力を負荷に供給するか、蓄電素子と負荷とを絶縁するかを切り替える。つまり、第１変換部の出力および第２変換部の出力を絶縁しながら第１の直流電圧と第２の直流電圧とを共通の蓄電素子に印加することにより、電力を蓄えることができる。よって、蓄電素子から負荷に出力される電圧は分圧回路が分圧した分圧電圧に基づいているため、入力電圧を分圧しない回路に比べ低い電圧となる。したがって、入力電圧が高い場合であっても、負荷に高すぎる電圧が印加されるのを防ぐことが可能となる。さらに、入力電圧を分圧することで、第１変換部、第２変換部、および電力伝達用絶縁回路に印加される電圧が低くなるので、入力電圧の分圧を行わない電力変換装置に比べ装置に用いられる素子に必要な耐圧性能を低くすることができる。
【００１２】
第２の態様に係る電力変換装置によれば、第１の態様に係る電力変換装置において特に、前記電力伝達用絶縁回路は、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオンであり、かつ前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第５のスイッチ素子および前記第６のスイッチ素子の双方がオフである状態とした後、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第５のスイッチ素子および前記第６のスイッチ素子の双方がオンである状態とする第１スイッチ動作と、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオンであり、かつ前記第５のスイッチ素子および前記第６のスイッチ素子の双方がオフである状態とした後、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオフであり、かつ前記第５のスイッチ素子および前記第６のスイッチ素子の双方がオンである状態とする第２スイッチ動作と、を選択的に行うことを特徴とする。
【００１３】
第２の態様に係る電力変換装置によれば、電力伝達用絶縁回路は、第１スイッチ動作を行うことで、第１変換部と負荷との間を絶縁しながら、第１変換部から入力された電力を負荷に供給することができる。また、第２スイッチ動作を行うことで、第２変換部と負荷との間を絶縁しながら、第２変換部から入力された電力を負荷に供給することができる。そして、第１スイッチ動作と第２スイッチ動作とを選択的に行うことで、第１変換部の出力側と第２変換部の出力側との短絡を防ぎ、第１変換部または第２変換部に電流が逆流するなどの誤作動を防ぐことが可能である。
【００１４】
本発明の第３の態様に係る電力変換装置は、第２の態様に係る電力変換装置において特に、前記電力伝達用絶縁回路は、前記第１スイッチ動作と前記第２スイッチ動作とを交互に行うことを特徴とする。
【００１５】
第３の態様に係る電力変換装置によれば、第１スイッチ動作と第２スイッチ動作とを交互に行うことで、第１変換部が出力した直流電圧を負荷に出力する動作と第２変換部が出力した直流電圧を負荷に出力する動作とを早い周期で切り替えることができる。よって、各スイッチ素子のスイッチング周波数を高くすることができ、当該装置に用いられる蓄電素子に蓄える電力量が小さくて済む。したがって、電気容量の小さな蓄電素子を用いることで、当該装置の小型化および低コスト化が可能である。
【００１６】
本発明の第４の態様に係る電力変換装置は、第１から第３のいずれか一つの態様に係る電力変換装置において特に、前記第１変換部は、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の双方がオンである期間に、前記第１の直流電圧を前記第１入力スイッチ部に出力し、前記第２変換部は、前記第３のスイッチ素子および前記第４のスイッチ素子の双方がオンである期間に、前記第２の直流電圧を前記第２入力スイッチ部に出力することを特徴とする。
【００１７】
第４の態様に係る電力変換装置によれば、第１変換部が第１の直流電圧を出力するときは、第１のスイッチ素子および第２のスイッチ素子はオンであるので、電力伝達用絶縁回路へ第１変換部が出力する電力を蓄える蓄電素子などを用いなくても負荷に電力を供給することができる。また、電力伝達用絶縁回路へ第１変換部が出力する電力を蓄える蓄電素子を用いる場合にも、大きな電気容量の蓄電素子を必要としない。第２変換部が第２の直流電圧を出力するときは、第３のスイッチ素子および第４のスイッチ素子はオンであるので、電力伝達用絶縁回路へ第２変換部が出力する電力を蓄える蓄電素子などを用いなくても負荷に電力を供給することができる。また、電力伝達用絶縁回路へ第２変換部が出力する電力を蓄える蓄電素子を用いる場合にも、大きな電気容量の蓄電素子を必要としない。したがって、電気容量の小さな蓄電素子を用いることで、当該装置の小型化および低コスト化が可能である。
【００１８】
本発明の第５の態様に係る電力変換装置は、第１から第４のいずれか一つの態様に係る電力変換装置において特に、前記第１変換部および第２変換部はそれぞれ、前記分圧回路が生成する電圧が印加されるリアクトルと、オンすることで前記リアクトルに流れる電流が前記電力伝達用絶縁回路に供給されないように流れ、オフすることで前記リアクトルに流れる電流が前記電力伝達用絶縁回路に供給されるように流れ、オンからオフに切り替わることで前記リアクトルに誘導電圧を発生させる変換スイッチ素子と、を含み、前記第１変換部が含む前記リアクトルに発生した前記誘導電圧を前記第１の直流電圧とし、前記第２変換部が含む前記リアクトルに発生した前記誘導電圧を前記第２の直流電圧とし、前記第１変換部および前記第２変換部の一方において前記変換スイッチ素子がオフのとき、他方の前記変換スイッチ素子はオンとなることを特徴とする。
【００１９】
第５の態様に係る電力変換装置によれば、第１変換部および第２変換部は、変換スイッチ素子のオンとオフとを切り替えることで、リアクトルに誘導電圧を発生させ、当該誘導電圧に基づいた電圧を、第１の直流電圧または第２の直流電圧として出力することができる。そして、第１変換部と第２変換部とが有する変換スイッチ素子は、一方がオンのとき他方がオフとなるため、同時にオンとはならない。よって、第１変換部と第２変換部とには、リアクトルに誘導電圧を発生させるための電流が増加する時期がずれるので、当該電力変換装置に入力される電流の脈動成分が大きくなるのを抑制することができ、当該電力変換装置で発生する損失を低減し、かつ力率を改善することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電源と負荷との絶縁を確保しながら負荷に直流電力の供給を行いつつ、負荷に高すぎる電圧が供給されることを防ぐことが可能な電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を概略的に示した図である。
【図２】分圧回路と各昇圧回路とに入力される電流および電圧の向きを表した図である。
【図３】各スイッチ素子の状態と各昇圧回路の動作との関係を示したタイムチャートである。
【図４】各入力スイッチ部の動作を交互に行わない例を示したタイムチャートである。
【図５】各スイッチ素子の状態と各昇圧回路の動作との関係の変形例を示したタイムチャートである。
【図６】本発明の変形例に係る電力変換装置の構成を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一または相応する要素を示すものとする。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置１０１の構成を概略的に示した図である。電力変換装置１０１は、整流回路１０、分圧回路１１、昇圧回路１２，１３、電力伝達用絶縁回路１４、およびキャパシタＣ３，Ｃ４，Ｃ６を備える。分圧回路１１は、キャパシタＣ１、およびキャパシタＣ２を含む。昇圧回路１２は、巻線Ｌ１、スイッチ素子Ｑ１、およびダイオードＤ１を含む。昇圧回路１３は、巻線Ｌ２、スイッチ素子Ｑ２、およびダイオードＤ２を含む。電力伝達用絶縁回路１４は、入力スイッチ部２１，２２、出力スイッチ部２３、およびキャパシタＣ５を含む。入力スイッチ部２１は、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４、およびダイオードＤ３，Ｄ４を含む。入力スイッチ部２２は、スイッチ素子Ｑ５，Ｑ６、およびダイオードＤ５，Ｄ６を含む。出力スイッチ部２３は、スイッチ素子Ｑ７，Ｑ８、およびダイオードＤ７，Ｄ８を含む。スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。
【００２４】
電力変換装置１０１は、交流電源２０１から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷２０２に供給する。負荷２０２は、例えば、ＥＶおよびプラグイン方式のＨＶ等の駆動用のバッテリである。
【００２５】
整流回路１０は、例えば、ダイオードブリッジを含み、交流電源２０１から受けた交流電力を全波整流して分圧回路１１へ出力する。
【００２６】
図２は、分圧回路１１と昇圧回路１２，１３とに入力される電流および電圧の向きを表した図である。分圧回路１１は、整流回路１０が整流した入力電圧Ｖ０を受け、直列に接続されたキャパシタＣ１とキャパシタＣ２とに電力を蓄積させつつ、入力電圧をキャパシタＣ１の両端電圧Ｖ１とキャパシタＣ２の両端電圧Ｖ２とに分圧する。整流回路１０から出力された電流Ｉ０は、巻線Ｌ１に流れる電流Ｉ１と、巻線Ｌ２に流れる電流Ｉ２とに分かれて昇圧回路１２，１３に流れる。
【００２７】
分圧回路１１によって分圧された電圧を直流電圧に変換する変換部である昇圧回路１２および昇圧回路１３は、いわゆる昇圧チョッパ回路である。巻線Ｌ１は、キャパシタＣ１の第１端とスイッチ素子Ｑ１のコレクタの間に接続される。スイッチ素子Ｑ１は、制御部１５からの制御信号を受けるゲートと、巻線Ｌ１、およびダイオードＤ１を介してキャパシタＣ３の第１端に接続されたコレクタと、キャパシタＣ１の第２端およびキャパシタＣ３の第２端に接続されたエミッタとを有する。
【００２８】
そして、昇圧回路１２は、制御部１５からの制御信号を受け、スイッチ素子Ｑ１がオンである状態とオフである状態とを切り替えることで、キャパシタＣ１の両端電圧Ｖ１に基づいた昇圧を行い、電力伝達用絶縁回路１４の入力スイッチ部２１およびキャパシタＣ３に昇圧された電圧を出力する。このとき、ダイオードＤ１は、電流がキャパシタＣ３から巻線Ｌ１に逆流することを防ぐ。
【００２９】
また、巻線Ｌ２は、キャパシタＣ２の第１端とスイッチ素子Ｑ２のコレクタの間に接続される。スイッチ素子Ｑ２は、制御部１５からの制御信号を受けるゲートと、巻線Ｌ２、およびダイオードＤ２を介してキャパシタＣ４の第１端に接続されたコレクタと、キャパシタＣ２の第２端およびキャパシタＣ４の第２端に接続されたエミッタとを有する。
【００３０】
昇圧回路１３は、制御部１５からの制御信号を受け、スイッチ素子Ｑ２がオンである状態とオフである状態とを切り替えることで、キャパシタＣ２の両端電圧Ｖ２に基づいた昇圧を行い、電力伝達用絶縁回路１４の入力スイッチ部２２およびキャパシタＣ４に昇圧された電圧を出力する。このとき、ダイオードＤ２は、電流がキャパシタＣ４から巻線Ｌ２に逆流することを防ぐ。
【００３１】
入力スイッチ部２１は、スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４とによって昇圧回路１２が昇圧した電圧を受ける。スイッチ素子Ｑ３は、制御部１５からの制御信号を受けるゲートと、昇圧回路１２に接続されるコレクタと、キャパシタＣ５の第１端に接続されるエミッタとを有している。ダイオードＤ３は、スイッチ素子Ｑ３と並列に接続されており、ダイオードＤ３のアノードはスイッチ素子Ｑ３のエミッタに接続され、ダイオードＤ３のカソードはスイッチ素子Ｑ３のコレクタに接続される。スイッチ素子Ｑ４は、制御部１５からの制御信号を受けるゲートと、キャパシタＣ５の第２端に接続されるコレクタと、昇圧回路１２に接続されるエミッタとを有している。ダイオードＤ４は、スイッチ素子Ｑ４と並列に接続されており、ダイオードＤ４のアノードはスイッチ素子Ｑ４のエミッタに接続され、ダイオードＤ４のカソードはスイッチ素子Ｑ４のコレクタに接続される。
【００３２】
入力スイッチ部２１のスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４は、制御部１５が出力する制御信号に従い、双方がオンである状態と双方がオフである状態とが切り替えられる。そして、スイッチ素子Ｑ３およびスイッチ素子Ｑ４の双方がオン状態であるとき、入力スイッチ部２１は、昇圧回路１２が出力する電力およびキャパシタＣ３が蓄えた電力をキャパシタＣ５に供給する。また、スイッチ素子Ｑ３およびスイッチ素子Ｑ４の双方がオフ状態であるとき、昇圧回路１２およびキャパシタＣ３と、キャパシタＣ５とを絶縁する。
【００３３】
そして、ダイオードＤ３はスイッチ素子Ｑ３のスイッチングにより発生する逆流電流からスイッチ素子Ｑ３を保護している。ダイオードＤ４はスイッチ素子Ｑ４のスイッチングにより発生する逆流電流からスイッチ素子Ｑ４を保護している。
【００３４】
入力スイッチ部２２は、スイッチ素子Ｑ５とスイッチ素子Ｑ６とによって昇圧回路１３が昇圧した電圧を受ける。スイッチ素子Ｑ５は、制御部１５からの制御信号を受けるゲートと、昇圧回路１３に接続されるコレクタと、キャパシタＣ５の第１端に接続されるエミッタとを有している。ダイオードＤ５は、スイッチ素子Ｑ５と並列に接続されており、ダイオードＤ５のアノードはスイッチ素子Ｑ５のエミッタに接続され、ダイオードＤ５のカソードはスイッチ素子Ｑ５のコレクタに接続される。スイッチ素子Ｑ６は、制御部１５からの制御信号を受けるゲートと、キャパシタＣ５の第２端に接続されるコレクタと、昇圧回路１３に接続されるエミッタとを有している。ダイオードＤ６は、スイッチ素子Ｑ６と並列に接続されており、ダイオードＤ６のアノードはスイッチ素子Ｑ６のエミッタに接続され、ダイオードＤ６のカソードはスイッチ素子Ｑ６のコレクタに接続される。
【００３５】
入力スイッチ部２２のスイッチ素子Ｑ５，Ｑ６は、制御部１５が出力する制御信号に従い、双方がオンである状態と双方がオフである状態とが切り替えられる。そして、スイッチ素子Ｑ５およびスイッチ素子Ｑ６の双方がオン状態であるとき、入力スイッチ部２２は、昇圧回路１３が出力する電力およびキャパシタＣ４が蓄えた電力をキャパシタＣ５に供給する。また、スイッチ素子Ｑ５およびスイッチ素子Ｑ６の双方がオフ状態であるとき、昇圧回路１３およびキャパシタＣ４と、キャパシタＣ５とを絶縁する。
【００３６】
そして、ダイオードＤ５はスイッチ素子Ｑ５のスイッチングにより発生する逆流電流からスイッチ素子Ｑ５を保護している。ダイオードＤ６はスイッチ素子Ｑ６のスイッチングにより発生する逆流電流からスイッチ素子Ｑ６を保護している。
【００３７】
出力スイッチ部２３は、キャパシタＣ５に蓄えられた電力を負荷２０２に供給するか否かを切り替える。出力スイッチ部２３において、スイッチ素子Ｑ７は、制御部１５からの制御信号を受けるゲートと、キャパシタＣ５の第１端に接続されるコレクタと、キャパシタＣ６の第１端に接続されるエミッタとを有している。ダイオードＤ７は、スイッチ素子Ｑ７と並列に接続されており、ダイオードＤ７のアノードはスイッチ素子Ｑ７のエミッタに接続され、ダイオードＤ７のカソードはスイッチ素子Ｑ７のコレクタに接続される。スイッチ素子Ｑ８は、制御部１５からの制御信号を受けるゲートと、キャパシタＣ６の第２端に接続されるコレクタと、キャパシタＣ５の第２端に接続されるエミッタとを有している。ダイオードＤ８は、スイッチ素子Ｑ８と並列に接続されており、ダイオードＤ８のアノードはスイッチ素子Ｑ８のエミッタに接続され、ダイオードＤ８のカソードはスイッチ素子Ｑ８のコレクタに接続される。
【００３８】
出力スイッチ部２３のスイッチ素子Ｑ７，Ｑ８は、制御部１５が出力する制御信号に従い、双方がオンである状態と双方がオフである状態とが切り替えられる。そして、スイッチ素子Ｑ７およびスイッチ素子Ｑ８の双方がオン状態であるとき、出力スイッチ部２３は、キャパシタＣ５が蓄えた電力をキャパシタＣ６ならびに負荷２０２に供給する。また、スイッチ素子Ｑ７およびスイッチ素子Ｑ８の双方がオフ状態であるとき、入力スイッチ部２１ならびに入力スイッチ部２２、およびキャパシタＣ５と、キャパシタＣ６および負荷２０２とを絶縁する。
【００３９】
そして、ダイオードＤ７はスイッチ素子Ｑ７のスイッチングにより発生する逆流電流からスイッチ素子Ｑ７を保護している。ダイオードＤ８はスイッチ素子Ｑ８のスイッチングにより発生する逆流電流からスイッチ素子Ｑ８を保護している。
【００４０】
図３は、各スイッチ素子の状態と昇圧回路１２，１３の動作との関係を示したタイムチャートである。電圧Ｖ０は、交流電源２０１から入力された交流電圧が整流回路１０によって整流された電圧であるので、全波整流波である。電圧Ｖ１および電圧Ｖ２は、分圧回路１１によって電圧Ｖ０を分圧した電圧であるので、電圧Ｖ０の増減に応じて変動している。キャパシタＣ１およびキャパシタＣ２に同じ諸元のキャパシタを用いた場合、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２は、電圧Ｖ０の半分の値となる。
【００４１】
そして、電圧Ｖ１が昇圧回路１２に印加されることによって、巻線Ｌ１に流れる電流である電流Ｉ１が発生する。スイッチ素子Ｑ１がオン状態のとき、電流Ｉ１は巻線Ｌ１、およびスイッチ素子Ｑ１を介する経路に流れる。このとき、電流Ｉ１により巻線Ｌ１に磁束が発生し、巻線Ｌ１に磁気エネルギーが蓄積される。
【００４２】
スイッチ素子Ｑ１がオフ状態のとき、巻線Ｌ１に蓄積された磁気エネルギーによって巻線Ｌ１に誘導電圧が発生する。この誘導電圧により昇圧回路１２は、出力電圧を昇圧して出力する。このとき、電流Ｉ１は、コンデンサＣ３と入力スイッチ部２１とに供給される。コンデンサＣ３によって昇圧回路１２の出力電圧は平滑化され、入力スイッチ部２１に、昇圧された直流電圧が出力される。
【００４３】
つまり、昇圧回路１２は、スイッチ素子Ｑ１のオンオフが切り替わることで、いわゆる昇圧チョッパ回路として動作し、昇圧された直流電圧を出力する。この直流電圧の昇圧率は、スイッチ素子Ｑ１のデューティ比によって制御される。また、昇圧回路１２が動作する際、電流Ｉ１は電圧Ｖ１の増減に追随しつつ、スイッチ素子Ｑ１がオン状態である期間で増加し、オフ状態である期間で減少する波形となる。このときのスイッチ素子Ｑ１におけるスイッチングの周波数は、例えば数ｋＨｚから数十ｋＨｚである。
【００４４】
また、昇圧回路１３は昇圧回路１２と同様に、いわゆる昇圧チョッパ回路として動作することで、入力スイッチ部２２に昇圧された直流電圧を出力する。この直流電圧の昇圧率は、スイッチ素子Ｑ２のデューティ比によって制御される。また、昇圧回路１３が動作する際、電流Ｉ２は電圧Ｖ２の増減に追随しつつ、スイッチ素子Ｑ２がオン状態である期間で増加し、オフ状態である期間で減少する波形となる。このときのスイッチ素子Ｑ２におけるスイッチングの周波数は、例えば数ｋＨｚから数十ｋＨｚである。
【００４５】
そして、電流Ｉ０は、電流Ｉ１および電流Ｉ２とキャパシタＣ１およびキャパシタＣ２を充電する電流との和であるので、キャパシタＣ１およびキャパシタＣ２を充電する電流が十分に小さければ、電流Ｉ０の波形は電圧Ｖ０の増減に追随するような波形となる。図３に示したように、スイッチ素子Ｑ１がオン状態である期間とスイッチ素子Ｑ２がオン状態である期間とをずらせば、電流Ｉ１の脈動成分のピークと電流Ｉ２の脈動成分のピークがずれるので、電流Ｉ０の脈動成分は抑制される。
【００４６】
図３を参照して、制御部１５は、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４の双方をオン状態、かつスイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の全てをオフ状態とし、入力スイッチ部２１によって昇圧回路１２が出力する電力およびキャパシタＣ３に蓄えられた電力をキャパシタＣ５に供給する第１入力スイッチ制御を行う。そして次に、制御部１５は、スイッチ素子Ｑ７，Ｑ８の双方をオン状態、かつスイッチ素子Ｑ３〜Ｑ６の全てをオフ状態とし、キャパシタＣ５に蓄えられた電力を、出力スイッチ部２３によってキャパシタＣ６および負荷２０２に供給する出力スイッチ制御を行う。このように、電力伝達用絶縁回路１４は、第１入力スイッチ制御と出力スイッチ制御とを切り替えることで各スイッチ素子を動作させ、昇圧回路１２と負荷２０２との間を絶縁しながら、昇圧回路１２が出力した電力を負荷２０２に伝達する。
【００４７】
図３に示したスイッチ動作においては、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態に切り替わったとき、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４の双方がオン状態に切り替わっている。昇圧回路１２は、いわゆる昇圧チョッパ回路であるので、スイッチ素子Ｑ１がオン状態からオフ状態に切り替わった直後が最も出力する電流が大きくなる。よって、昇圧回路１２から直流電圧が出力され、その出力電流が大きいときに、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４の双方がオン状態となるので、キャパシタＣ３に蓄える必要のある電力の量は小さくなる。
【００４８】
また、制御部１５は、スイッチ素子Ｑ５，Ｑ６の双方をオン状態、かつスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４およびスイッチ素子Ｑ７，Ｑ８の全てをオフ状態とし、入力スイッチ部２２によって昇圧回路１３が出力する電力およびキャパシタＣ４に蓄えられた電力をキャパシタＣ５に供給する第２入力スイッチ制御を行う。そして次に、制御部１５は、スイッチ素子Ｑ７，Ｑ８の双方をオン状態、かつスイッチ素子Ｑ３〜Ｑ６の全てをオフ状態とし、キャパシタＣ５に蓄えられた電力を、出力スイッチ部２３によってキャパシタＣ６および負荷２０２に供給する出力スイッチ制御を行う。このように、電力伝達用絶縁回路１４は、第２入力スイッチ制御と出力スイッチ制御とを切り替えることで各スイッチ素子を動作させ、昇圧回路１３と負荷２０２との間を絶縁しながら、昇圧回路１３が出力した電力を負荷２０２に伝達する。
【００４９】
図３に示したスイッチ動作においては、スイッチ素子Ｑ２がオフ状態に切り替わったとき、スイッチ素子Ｑ５，Ｑ６の双方がオン状態に切り替わっている。昇圧回路１３は、いわゆる昇圧チョッパ回路であるので、スイッチ素子Ｑ２がオン状態からオフ状態に切り替わった直後が最も出力する電流が大きくなる。よって、昇圧回路１３から直流電圧が出力され、その出力電流が大きいときに、スイッチ素子Ｑ５，Ｑ６の双方がオン状態となるので、キャパシタＣ４に蓄える必要のある電力の量は小さくなる。
【００５０】
そして、電力伝達用絶縁回路１４において電力の伝達を行うとき、スイッチ素子Ｑ３およびスイッチ素子Ｑ４の双方がオンである期間と、スイッチ素子Ｑ５およびスイッチ素子Ｑ６の双方がオンである期間は重複しないように、制御部１５は各スイッチを制御する。つまり、昇圧回路１２が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作と昇圧回路１３が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作とは選択的に行われる。
【００５１】
また、第１入力スイッチ制御を行う期間ＴＡ、第２入力スイッチ制御を行う第２の期間ＴＢ、および出力スイッチ制御を行う期間ＴＣの間には、それぞれスイッチ素子Ｑ３〜Ｑ８の全てがオフである期間ＴＤを設ける。よって、各スイッチ素子のオン状態とオフ状態との切り替えが瞬時に行われない場合であっても、昇圧回路１２、昇圧回路１３、および負荷２０２の間の絶縁が確保される。
【００５２】
以上のように、電力変換回路１０１は、入力電圧を分圧回路１１によって分圧し、分圧した電圧を昇圧回路１２，１３によって直流電圧に変換する。そして、電力伝達用絶縁回路１４が、昇圧回路１２，１３と負荷２０２との間を絶縁しながら、昇圧回路１２，１３が出力した電力を負荷２０２に伝達することができる。
【００５３】
入力スイッチ部２１のスイッチ素子Ｑ３およびスイッチ素子Ｑ４がオン状態であるとき、昇圧回路１２が出力する電力およびキャパシタＣ３が蓄えた電力がキャパシタＣ５に供給される。このとき、キャパシタＣ５の電位はキャパシタＣ３の電位と同じになる。また、入力スイッチ部２２のスイッチ素子Ｑ５およびスイッチ素子Ｑ６がオン状態であるとき、昇圧回路１３が出力する電力およびキャパシタＣ４が蓄えた電力がキャパシタＣ５に供給される。このとき、キャパシタＣ５の電位はキャパシタＣ４の電位と同じになる。ここで、キャパシタＣ３の電位およびキャパシタＣ４の電位は異なるが、入力スイッチ部２１、入力スイッチ部２２および出力スイッチ部２３により、キャパシタＣ５の電位はフローティング状態となる。すなわち、キャパシタＣ５の電位がキャパシタＣ３の電位と同じになるとき、キャパシタＣ５の電位は、キャパシタＣ４および負荷２０２に対してフローティング状態となる。また、キャパシタＣ５の電位がキャパシタＣ４の電位と同じになるとき、キャパシタＣ５の電位は、キャパシタＣ３および負荷２０２に対してフローティング状態となる。したがって、入力スイッチ部２１から出力される電圧および入力スイッチ部２２から出力される電圧を、キャパシタＣ５の両端に印加することができる。
【００５４】
また、昇圧回路１２，１３が昇圧する電圧は分圧回路１１によって分圧された電圧である。したがって、分圧を行わず電力の変換を行う回路に比べ出力電圧を低く出力するように制御することができる。例えば、交流電源２０１が２００Ｖの交流電圧であり、ピーク電圧が約２８０Ｖであった場合、分圧回路１１により電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを電圧Ｖ０の半分の電圧に分圧した場合、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２のピーク電圧は約１４０Ｖとなる。この場合、昇圧回路１２，１３が出力する電圧は１４０Ｖの電圧を昇圧した電圧となり、分圧を行わない昇圧回路が出力する電圧の約半分になる。
【００５５】
すなわち、キャパシタＣ５から負荷２０２に出力される電圧は分圧回路１１が分圧した分圧電圧に基づいているため、入力電圧を分圧しない回路に比べ低い電圧となる。したがって、入力電圧が高い場合であっても、負荷に高すぎる電圧が印加されるのを防ぐことが可能となる。さらに、入力される電圧を低くすることで、昇圧回路１２，１３、および電力伝達用絶縁回路１４に印加される電圧が低くなるので、分圧を行わない電力変換装置に比べ装置に用いられる素子に必要な耐圧性能を低くすることが可能である。
【００５６】
さらにいえば、出力する電圧を低くする方法として昇圧回路１２，１３の代わりに降圧チョッパ回路または昇降圧チョッパ回路を用いる方法もあるが、これらの方法を用いると降圧または昇降圧を行うためのスイッチ素子の切り替えにより、入力電流が遮断され回路の力率が悪化する。それに対して、昇圧回路１２，１３を用いる電力変換装置１０１においては、入力電流は遮断されず、入力電流は入力電圧の増減に追随するように増減する波形となる。よって、本発明の電力変換装置に昇圧チョッパ回路を用いた場合、出力電圧を低く抑えながら力率の悪化を防ぐことができる。
【００５７】
また、昇圧回路１２が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作と昇圧回路１３が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作とは選択的に行われるので、昇圧回路１２と昇圧回路１３との短絡を防ぎ、昇圧回路１２または昇圧回路１３に電流が逆流するなどの誤作動を防ぐことが可能である。
【００５８】
さらに、昇圧回路１２が直流電圧を出力するときに、スイッチ素子Ｑ３およびスイッチ素子Ｑ４の双方がオン状態であれば、キャパシタＣ３に蓄える必要のある電力の量は小さくなる。また昇圧回路１３が直流電圧を出力するときに、スイッチ素子Ｑ５およびスイッチ素子Ｑ６の双方がオン状態であれば、キャパシタＣ４に蓄える必要のある電力の量は小さくなる。したがって、キャパシタＣ３およびキャパシタＣ４に静電容量の小さなキャパシタを用いることで、装置の小型かおよび低コスト化が可能である。
【００５９】
また、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態である期間とスイッチ素子Ｑ２がオフ状態である期間とをずらすことで、電力変換装置１０１に入力される電流の脈動成分を抑制することができる。したがって、電力変換装置１０１で発生する損失を低減し、かつ力率を改善することが可能である。
【００６０】
なお、図３においては、昇圧回路１２が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作と昇圧回路１３が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作とを交互に行う例を示したが、本発明はこれらの動作を交互に行う場合に限るものではない。図４は、各入力スイッチ部の動作を交互に行わない例を示したタイムチャートである。
【００６１】
図４で示したスイッチ動作においては、入力スイッチ部２１が電力を伝達する動作を二回連続で行った後、入力スイッチ部２２が電力を伝達する動作を二回連続で行っている。昇圧回路１２が出力する電力はキャパシタＣ３に蓄えられ、昇圧回路１３が出力する電力はキャパシタＣ４に蓄えられるので、電力変換装置１０１は、昇圧回路１２が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作と昇圧回路１３が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作とを交互に行わなくても、昇圧回路１２および昇圧回路１３が出力する電力を負荷２０２に伝達することができる。
【００６２】
ただし、図３に示すように昇圧回路１２が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作と昇圧回路１３が出力する電力を負荷２０２に伝達する動作とを交互に行えば、スイッチ素子Ｑ３およびスイッチ素子Ｑ４の双方がオンである状態と、スイッチ素子Ｑ５およびスイッチ素子Ｑ６の双方がオンである状態とは、図４に示すように上記各動作を交互に行わないときよりも短い周期で切り替わる。よって、キャパシタＣ３およびキャパシタＣ４に蓄えられた電力がキャパシタＣ５を介して負荷２０２に供給される周期も短くなるので、キャパシタＣ３およびキャパシタＣ４に蓄える必要のある電力の量を小さくできる。したがって、キャパシタＣ３およびキャパシタＣ４に静電容量の小さなキャパシタを用いることで、装置の当該装置の小型化および低コスト化が可能である。
【００６３】
図５は、各スイッチ素子の状態と昇圧回路１２，１３の動作との関係の変形例を示したタイムチャートである。
【００６４】
図５に示すように、昇圧回路１２，１３の動作と、入力スイッチ部２１，２２および出力スイッチ部２３における各スイッチ素子の駆動周波数およびタイミングとは、同期等の整合をとらない構成であってもよい。
【００６５】
〈変形例〉
図６は、本発明の変形例に係る電力変換装置１０２の構成を概略的に示した図である。電力変換装置１０２は、整流回路１０、分圧回路１１、昇圧回路１２，１３、電力伝達用絶縁回路１６、およびキャパシタＣ３，Ｃ４，Ｃ６を備える。分圧回路１１は、キャパシタＣ１、およびキャパシタＣ２を含む。昇圧回路１２は、巻線Ｌ１、スイッチ素子Ｑ１、およびダイオードＤ１を含む。昇圧回路１３は、巻線Ｌ２、スイッチ素子Ｑ２、およびダイオードＤ２を含む。電力伝達用絶縁回路１６は、入力スイッチ部２１，２２、出力スイッチ部２３，２４、およびキャパシタＣ５，Ｃ７を含む。入力スイッチ部２１は、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４、およびダイオードＤ３，Ｄ４を含む。入力スイッチ部２２は、スイッチ素子Ｑ５，Ｑ６、およびダイオードＤ５，Ｄ６を含む。出力スイッチ部２３は、スイッチ素子Ｑ７，Ｑ８、およびダイオードＤ７，Ｄ８を含む。出力スイッチ部２４は、スイッチ素子Ｑ９，Ｑ１０、およびダイオードＤ９，Ｄ１０を含む。スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ１０は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。
【００６６】
本発明の変形例に係る電力変換装置１０２は、本発明の実施の形態において説明した電力変換装置１０１と同様に、交流電源２０１から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷２０２に供給する。負荷２０２は、例えば、ＥＶおよびプラグイン方式のＨＶ等の駆動用のバッテリである。
【００６７】
そして、本発明の変形例に係る電力変換装置１０２においては、本発明の実施の形態において説明した電力変換装置１０１と同様に、整流回路１０が、交流電源２０１から受けた交流電力を全波整流する。分圧回路１１は全波整流された入力電圧を分圧し、昇圧回路１２，１３に分圧した電圧を出力する。昇圧回路１２は、分圧された電圧に基づいて昇圧を行い、昇圧された直流電圧を電力伝達用絶縁回路１６の入力スイッチ部２１に出力する。昇圧回路１３は、分圧された電圧に基づいて昇圧を行い、昇圧された直流電圧を電力伝達用絶縁回路１６の入力スイッチ部２２に出力する。
【００６８】
入力スイッチ部２１のスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４は、制御部１５が出力する制御信号に従い、双方がオンである状態と双方がオフである状態とが切り替えられる。そして、スイッチ素子Ｑ３およびスイッチ素子Ｑ４の双方がオン状態であるとき、入力スイッチ部２１は、昇圧回路１２が出力する電力およびキャパシタＣ３が蓄えた電力をキャパシタＣ５に供給する。また、スイッチ素子Ｑ３およびスイッチ素子Ｑ４の双方がオフ状態であるとき、昇圧回路１２およびキャパシタＣ３と、キャパシタＣ５とを絶縁する。
【００６９】
入力スイッチ部２２のスイッチ素子Ｑ５，Ｑ６は、制御部１５が出力する制御信号に従い、双方がオンである状態と双方がオフである状態とが切り替えられる。そして、スイッチ素子Ｑ５およびスイッチ素子Ｑ６の双方がオン状態であるとき、入力スイッチ部２２は、昇圧回路１３が出力する電力およびキャパシタＣ４が蓄えた電力をキャパシタＣ７に供給する。また、スイッチ素子Ｑ５およびスイッチ素子Ｑ６の双方がオフ状態であるとき、昇圧回路１３およびキャパシタＣ４と、キャパシタＣ７とを絶縁する。
【００７０】
出力スイッチ部２３は、キャパシタＣ５に蓄えられた電力を負荷２０２に供給するか否かを切り替える。出力スイッチ部２３のスイッチ素子Ｑ７，Ｑ８は、制御部１５が出力する制御信号に従い、双方がオンである状態と双方がオフである状態とが切り替えられる。そして、スイッチ素子Ｑ７およびスイッチ素子Ｑ８の双方がオン状態であるとき、出力スイッチ部２３は、キャパシタＣ５が蓄えた電力をキャパシタＣ６および負荷２０２に供給する。また、スイッチ素子Ｑ７およびスイッチ素子Ｑ８の双方がオフ状態であるとき、入力スイッチ部２１およびキャパシタＣ５と、キャパシタＣ６および負荷２０２とを絶縁する。
【００７１】
出力スイッチ部２４は、キャパシタＣ７に蓄えられた電力を負荷２０２に供給するか否かを切り替える。出力スイッチ部２４のスイッチ素子Ｑ９，Ｑ１０は、制御部１５が出力する制御信号に従い、双方がオンである状態と双方がオフである状態とが切り替えられる。そして、スイッチ素子Ｑ９およびスイッチ素子Ｑ１０の双方がオン状態であるとき、出力スイッチ部２４は、キャパシタＣ７が蓄えた電力をキャパシタＣ６および負荷２０２に供給する。また、スイッチ素子Ｑ９およびスイッチ素子Ｑ１０の双方がオフ状態であるとき、入力スイッチ部２２およびキャパシタＣ７と、キャパシタＣ６および負荷２０２とを絶縁する。
【００７２】
そして、出力スイッチ部２３および出力スイッチ部２４が出力した電力は、キャパシタＣ６に蓄えられることで平滑化され、負荷２０２には直流電圧が出力される。
【００７３】
ここで、電力変換装置１０１と同様に、出力スイッチ部２３のスイッチ素子Ｑ７およびスイッチ素子Ｑ８がオン状態であるとき、キャパシタＣ５が蓄えた電力がキャパシタＣ６に供給される。このとき、キャパシタＣ６の電位はキャパシタＣ５の電位と同じになる。また、出力スイッチ部２４のスイッチ素子Ｑ９およびスイッチ素子Ｑ１０がオン状態であるとき、キャパシタＣ７が蓄えた電力がキャパシタＣ６に供給される。このとき、キャパシタＣ６の電位はキャパシタＣ７の電位と同じになる。ここで、キャパシタＣ５の電位およびキャパシタＣ７の電位は異なるが、出力スイッチ部２３および出力スイッチ部２４により、キャパシタＣ６の電位はフローティング状態となる。すなわち、キャパシタＣ６の電位がキャパシタＣ５の電位と同じになるとき、キャパシタＣ６の電位は、キャパシタＣ７に対してフローティング状態となる。また、キャパシタＣ６の電位がキャパシタＣ７の電位と同じになるとき、キャパシタＣ６の電位は、キャパシタＣ５に対してフローティング状態となる。したがって、出力スイッチ部２３から出力される電圧および出力スイッチ部２４から出力される電圧を、キャパシタＣ６の両端に印加することができる。よって、電力伝達用絶縁回路１６は、昇圧回路１２，１３と負荷２０２との間を絶縁しながら、昇圧回路１２，１３が出力した電力を負荷２０２に伝達することができる。
【００７４】
以上のように、制御部１５によって、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ１０のオンオフを制御することで、電力変換装置１０２は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置１０１と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
なお、本発明の実施の形態において、分圧回路１１によって分圧された電圧を直流電圧に変換する変換部に、昇圧チョッパ回路を用いる例を説明したが、本発明において、当該変換部は昇圧チョッパ回路に限るものではない。例えば、昇降圧チョッパ回路または降圧チョッパ回路など、分圧された電圧を受け負荷２０２に印加すべき電圧レベルの直流電圧を出力できる他の回路であってもよい。
【００７６】
また、本発明の実施の形態において、分圧回路１１が入力された電圧を２つに分圧する例で説明したが、本発明において、分圧回路１１は電圧を２つに分圧する回路に限るものではない。本発明に用いられる分圧回路は入力された電圧を３つ以上に分圧する回路であってもよい。その場合の電力変換装置において、３つ以上に分圧された分圧電圧を各変換部によって直流電圧に変換し、電力伝達用絶縁回路によって各変換部が出力した直流電圧をキャパシタＣ５等の共通の回路へ出力可能なものであればよい。
【００７７】
また、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であり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、上記した意味ではなく、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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
１０  整流回路
１１  分圧回路
１２，１３  昇圧回路
１４  電力伝達用絶縁回路
１５  制御部
２１，２２  入力スイッチ部
２３，２４  出力スイッチ部
Ｃ１〜Ｃ７  キャパシタ
Ｄ１〜Ｄ１０  ダイオード
Ｑ１〜Ｑ１０  スイッチ素子
１０１，１０２  電力変換装置
２０１  交流電源
２０２  負荷
【図１】
2012157118.tif 000003
【図２】
2012157118.tif 000004
【図３】
2012157118.tif 000005
【図４】
2012157118.tif 000006
【図５】
2012157118.tif 000007
【図６】
2012157118.tif 000008