(57)【要約】【課題】コンデンサを破損することなく直流電圧から交流電圧への変換と交流電圧から直流電圧への変換とを行うことができる変換装置の提供。【解決手段】受付部７が交流電圧から直流電圧への変換指示を受け付けた場合、制御部９はスイッチＳＷ２をオンに、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をオフにする。第１回路４、第２回路５及び第３回路６が商用電源２からの交流電圧を整流し、整流した直流電圧はコイルＬ１を介してコンデンサＣ１に印加され、コンデンサＣ１によって平滑化される。平滑化された直流電圧によってバッテリ３が充電される。受付部７が直流電圧から交流電圧への変換指示を受け付けた場合、制御部９はスイッチＳＷ１をオンに、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにする。第１回路４、第２回路５及び第３回路６がバッテリ３からの直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を端子Ｔ１，Ｔ２間に接続されている図示しない電気機器に印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器と、第１の端子対に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を前記変圧器の一方の端子に印加し、該変圧器の一方の端子から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を前記第１の端子対から出力する第１双方向変換回路と、第２の端子対に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を前記変圧器の他方の端子に印加し、該変圧器の他方の端子から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を前記第２の端子対から出力する第２双方向変換回路と、前記第１及び第２の端子対の少なくとも一方から出力された直流電圧を平滑化するコンデンサとを備える双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置において、
前記第１及び第２の端子対の少なくとも一方と、前記コンデンサとの間のインダクタンスを変更するインダクタンス変更部を備える
ことを特徴とする双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置。
【請求項２】
前記インダクタンス変更部は、
前記第１及び第２の端子対の少なくとも一方から直流電圧を出力する場合、前記インダクタンスを大きく、前記端子対に直流電圧を印加する場合、前記インダクタンスを小さくするように構成してある
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置。
【請求項３】
前記コンデンサ及び前記インダクタンス変更部は、前記第１の端子対及び前記第２の端子対の双方に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置。
【請求項４】
前記インダクタンス変更部は、
前記端子対の一方の端子と、前記コンデンサとの間に接続されたコイルと、
該コイルに並列接続されており、前記コイルの両端を短絡させる第１スイッチと
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置。
【請求項５】
前記コイルに直列接続されており、前記コイルへの通電をオンオフする第２スイッチを備えることを特徴とする請求項４に記載の双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置。
【請求項６】
前記インダクタンス変更部は、
前記端子対の一方の端子と、前記コンデンサとの間に接続された抵抗と、
該抵抗に直列接続されており、前記抵抗への通電をオンオフする第３スイッチと
を備えることを特徴とする請求項５に記載の双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置。
【請求項７】
前記端子対からの直流電圧の出力を停止する場合、前記抵抗が通電するように前記第３スイッチをオンにするように構成してある
ことを特徴とする請求項６に記載の双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置。
【請求項８】
前記第１及び第２双方向変換回路は、
フルブリッジ型のスイッチング回路を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置と、
第３の端子対に印加された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を前記ＤＣ−ＤＣ変換装置の端子対に印加し、該端子対から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を前記第３の端子対から出力する第３双方向変換回路と
を備えることを特徴とする変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置、及び交流電圧から直流電圧への変換と、直流電圧から交流電圧への変換とを行う変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭に設けられた商用電源が出力する交流電圧を直流電圧に変換する変換装置を搭載し、変換装置が変換した直流電圧をバッテリに印加してバッテリを充電するプラグインハイブリッド車又は電気自動車が普及している。
【０００３】
近年、プラグインハイブリッド車又は電気自動車のバッテリを、車載機器だけでなく、他の電気機器に給電する移動用、災害用又は非常用の電源として利用することが期待されている。従って、バッテリが他の電気機器の電源としても機能するプラグインハイブリッド車又は電気自動車は、交流電圧から直流電圧への変換と、直流電圧から交流電圧への変換とを双方向に行う変換装置を搭載する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、交流電圧から直流電圧への変換と、直流電圧から交流電圧への変換とを双方向に行う変換装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７８５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の変換装置は、交流電圧を直流電圧に変換する場合、交流電圧を整流し、整流した直流電圧をＤＣ−ＤＣ変換部でＤＣ−ＤＣ変換した上でコンデンサによって平滑化している。
【０００７】
ここで、特許文献１に記載の変換装置では、整流した直流電圧がコンデンサに直接的に印加されるため、整流した直流電圧がコンデンサの両端子間の定格電圧を超えた場合に、コンデンサには過大な電流が流れる。このため、特許文献１に記載の変換装置には、過大な電流によってコンデンサが破損し、交流電圧を整流することができなくなる虞がある。
【０００８】
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、コンデンサが破損する虞がない双方向ＤＣ−ＤＣ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】
【０００９】
本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置は、変圧器と、第１の端子対に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を前記変圧器の一方の端子に印加し、該変圧器の一方の端子から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を前記第１の端子対から出力する第１双方向変換回路と、第２の端子対に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を前記変圧器の他方の端子に印加し、該変圧器の他方の端子から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を前記第２の端子対から出力する第２双方向変換回路と、前記第１及び第２の端子対の少なくとも一方から出力された直流電圧を平滑化するコンデンサとを備える双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置において、前記第１及び第２の端子対の少なくとも一方と、前記コンデンサとの間のインダクタンスを変更するインダクタンス変更部を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、インダクタンス変更部が端子対と、コンデンサとの間のインダクタンスを変更する。該インダクタンスを変更することによって、端子対と、コンデンサとの間を流れる過電流を抑制することが可能である。
【００１１】
本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置は、前記インダクタンス変更部は、前記第１及び第２の端子対の少なくとも一方から直流電圧を出力する場合、前記インダクタンスを大きく、前記端子対に直流電圧を印加する場合、前記インダクタンスを小さくするように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、端子対からコンデンサへ直流電圧を出力する場合、前記インダクタンスは大きくなる。従って、双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置の動作によって端子対からコンデンサへ大きな電流が流れようとしても、インダクタンス成分によって前記端子対からコンデンサへ流れる電流の変動は抑えられる。よって、コンデンサに過大な電流が流れることはない。
また、コンデンサ側から端子対へ直流電圧が印加される場合、前記インダクタンスは小さくなる。従って、双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置の動作によって端子対への電流の流れが一時的に滞った場合であっても、インダクタンス成分によって前記端子対に印加される誘導起電力の大きさは小さくなる。よって、第１及び第２双方向変換回路を構成する素子に高電圧が印加して該素子を破損する虞がない。
【００１３】
本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置は、前記コンデンサ及び前記インダクタンス変更部は、前記第１の端子対及び前記第２の端子対の双方に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、第１の端子対側のコンデンサ及び第１双方向変換回路に過電流及び高電圧が印加されることを防ぐことが可能である。同様に、第２の端子対側のコンデンサ及び第２双方向変換回路に過電流及び高電圧が印加されることも防ぐことが可能である。
【００１５】
本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置は、前記インダクタンス変更部は、前記端子対の一方の端子と、前記コンデンサとの間に接続されたコイルと、該コイルに並列接続されており、前記コイルの両端を短絡させる第１スイッチとを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、第１スイッチがオンになった場合、端子対と、コンデンサとの間のインダクタンスが小さくなり、第１スイッチがオフになった場合、前記インダクタンスが大きくなる。
【００１７】
本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置は、前記コイルに直列接続されており、前記コイルへの通電をオンオフする第２スイッチを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、第１スイッチをオン、第２スイッチをオフにすることによって、コイルを流れる電流による損失が小さくなる。また前記インダクタンスがより小さくなる。
【００１９】
本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置は、前記インダクタンス変更部は、前記端子対の一方の端子と、前記コンデンサとの間に接続された抵抗と、該抵抗に直列接続されており、前記抵抗への通電をオンオフする第３スイッチとを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、第３スイッチがオンになった場合、コイルに貯えられたエネルギーは抵抗で消費される。従って、ＤＣ−ＤＣ変換の動作状態が変化する場合に、コイルから意図しない大きな電流が流れることはない。
【００２１】
本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置は、前記端子対からの直流電圧の出力を停止する場合、前記抵抗が通電するように前記第３スイッチをオンにするように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては、前記端子対からの直流電圧の出力を停止する場合、第３スイッチがオンになり、コイルに貯えられたエネルギーは抵抗で消費される。従って、ＤＣ−ＤＣ変換を停止する場合に、コイルから意図しない大きな電流が流れることはない。
【００２３】
本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置は、前記第１及び第２双方向変換回路は、フルブリッジ型のスイッチング回路を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明にあっては、第１双方向変換回路又は第２双方向変換回路のスイッチング回路に高電圧が印加し、スイッチング素子が破損することを防ぐことが可能である。
【００２５】
本発明に係る変換装置は、上述のいずれか一つの双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置と、第３の端子対に印加された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を前記ＤＣ−ＤＣ変換装置の端子対に印加し、該端子対から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を前記第３の端子対から出力する第３双方向変換回路とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明にあっては、第３の端子対に印加された交流電圧は第３双方向変換回路によって直流電圧に変換され、双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置で電圧変換され、第２の端子対から出力される。
同様に、第２の端子対に印加された直流電圧は、双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置で電圧変換され、第３双方向変換回路によって交流電圧に変換され、第３の端子対から出力される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ＤＣ−ＤＣ変換を行う際に第１又は第２双方向変換回路を構成する素子及びコンデンサが破損する虞はない。
また、変換装置によれば、交流電圧を直流電圧に変換する場合にコンデンサが破損する虞はなく、更には、直流電圧を交流電圧に変換する場合に変換回路を構成する素子が破損する虞もない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る変換装置の回路図である。
【図２】第１回路をインバータとして機能させる制御部の制御を説明するための説明図である。
【図３】制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置の一構成例を示す回路図である。
【図５】インダクタンス変更部の第１の例を示す回路図である。
【図６】インダクタンス変更部の第２の例を示す回路図である。
【図７】インダクタンス変更部の第３の例を示す回路図である。
【図８】実施の形態３に係る変換装置の一構成例を示す回路図である。
【図９】実施の形態４に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置の一構成例を示す回路図である。
【図１０】実施の形態５に係る変換装置の一構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
（実施の形態１）
図１は本発明に係る変換装置の回路図である。この変換装置１は、端子Ｔ１，Ｔ２からなる端子対と、端子Ｔ３，Ｔ４からなる端子対とを備え、端子Ｔ１，Ｔ２間に周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧を印加する商用電源２が接続され、直流電圧の印加と充電とを行うバッテリ３が端子Ｔ３，Ｔ４間に接続される。端子Ｔ１，Ｔ２間には、商用電源２の他に図示しない電気機器にも接続しており、商用電源２は電気機器に給電する。
【００３０】
変換装置１は、交流電圧から直流電圧への変換を指示するＡＣ／ＤＣ変換指示、又は、直流電圧から交流電圧への変換を指示するＤＣ／ＡＣ変換指示を外部から受け付ける。
例えば、変換装置１と商用電源２との接続状態に応じてＡＣ／ＤＣ変換指示又はＤＣ／ＡＣ変換指示が外部から変換装置１に出力される。
【００３１】
変換装置１は、ＡＣ／ＤＣ変換指示を受け付けた場合、商用電源２が端子Ｔ１，Ｔ２間に印加した交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を端子Ｔ３，Ｔ４から出力してバッテリ３を充電する。
【００３２】
変換装置１は、ＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けた場合、バッテリ３が端子Ｔ３，Ｔ４間に印加した直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を端子Ｔ１，Ｔ２に接続している図示しない電気機器に与えて給電する。
【００３３】
変換装置１は、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の他に、第１回路４、第２回路５、第３回路６、受付部７、計時部８、制御部９、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３、抵抗Ｒ１、コイルＬ１及びコンデンサＣ１を備える。第１回路４は端子Ｔ５，Ｔ６からなる端子対と端子Ｔ７，Ｔ８からなる端子対とを、第２回路５は端子Ｔ９，Ｔ１０からなる端子対と端子Ｔ１１，Ｔ１２からなる端子対とを、第３回路６は端子Ｔ１３，Ｔ１４からなる端子対と端子Ｔ１５，Ｔ１６からなる端子対とを有している。
【００３４】
端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ１１，Ｔ１２夫々は、端子Ｔ５，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１３，Ｔ１４に接続している。端子Ｔ１５は、スイッチＳＷ１の一方の端子、スイッチＳＷ２及びコイルＬ１からなる直列回路の一方の端子、並びに、ＳＷ３及び抵抗Ｒ１からなる直列回路の一方の端子夫々に接続している。
【００３５】
スイッチＳＷ１の他方の端子、スイッチＳＷ２及びコイルＬ１からなる直列回路の他方の端子、並びに、ＳＷ３及び抵抗Ｒ１からなる直列回路の他方の端子夫々は、端子Ｔ３、及び、コンデンサＣ１の一方の端子の両方に接続している。コンデンサＣ１の他方の端子は端子Ｔ４，Ｔ１６夫々に接続している。
【００３６】
受付部７は、外部からＡＣ／ＤＣ変換指示、又は、ＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付け、受け付けた結果を制御部９に通知する。
計時部８は、制御部９の指示に従って計時の開始及び終了を行い、計時結果を制御部９に通知する。
【００３７】
制御部９は、端子Ｔ３，Ｔ４間、端子Ｔ５，Ｔ６間、並びに、端子Ｔ７，Ｔ８間の電圧の検出と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３夫々のオン／オフの制御と、第１回路４、第２回路５及び第３回路６夫々の動作の制御とを行う。
【００３８】
変換装置１がＡＣ／ＤＣ変換指示を受け付けて交流電圧を直流電圧に変換する場合に、変換装置１の各構成部が行う動作について説明する。
変換装置１が交流電圧を直流電圧に変換する場合、第１回路４は力率改善回路として機能する。第１回路４は、商用電源２が端子Ｔ１，Ｔ２から出力して端子Ｔ５，Ｔ６間に印加した交流電圧を整流し、整流した直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧を端子Ｔ７，Ｔ８から出力する。
【００３９】
このとき、制御部９は、端子Ｔ５，Ｔ６間に印加される交流電圧と、端子Ｔ７，Ｔ８から出力される直流電圧とを監視して、商用電源２から受ける交流電圧及び交流電流の位相が同相となり、更には端子Ｔ７，Ｔ８から出力する直流電圧が一定となるように、第１回路４を制御する。
【００４０】
第２回路５は、第１回路４が端子Ｔ７，Ｔ８から出力して端子Ｔ９，Ｔ１０間に印加した直流電圧を、バッテリ３を充電するために必要な振幅を有する交流電圧に変換する。第２回路５は、変換した交流電圧を端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する。
【００４１】
第３回路６は、第２回路５が端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力して端子Ｔ１３，１４間に印加した交流電圧を整流し、整流した直流電圧を端子Ｔ１５，Ｔ１６から出力する。
【００４２】
制御部９は、受付部７がＡＣ／ＤＣ変換指示を受け付けて交流電圧から直流電圧への変換が行われる場合、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をオフに、スイッチＳＷ２をオンにする。
【００４３】
第３回路６が整流した直流電圧はコンデンサＣ１によって平滑化される。ここで、第３回路６が、端子Ｔ１５，Ｔ１６から、整流した直流電圧を出力した場合、コンデンサＣ１にはコイルＬ１を介して電流が流れる。
【００４４】
コイルＬ１は、自身に流れる電流の変化をなくすように、即ち、自身に電流が流れないように起電力を発生するため、コンデンサＣ１に過大な電流が流れることはない。これにより、変換装置１が商用電源２からの交流電圧を直流電圧に変換する場合にコンデンサＣ１が破損する虞はない。
【００４５】
制御部９は、コンデンサＣ１の両端子間の電圧、即ち、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧に基づいて交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきか否かを判定する。具体的には、制御部９は、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧が第１電圧を超えてバッテリ３が満充電となった場合に交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきと判定し、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧が第１電圧未満である場合に交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきではないと判定する。
【００４６】
制御部９は、交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきと判定した場合、第１回路４、第２回路５及び第３回路６の動作を停止させ、スイッチＳＷ３をオンにする。
【００４７】
これにより、スイッチＳＷ２，ＳＷ３、コイルＬ１及び抵抗Ｒ１が閉回路を構成し、コイルＬ１に蓄積された電力は抵抗Ｒ１によって消費される。
【００４８】
制御部９は、スイッチＳＷ３をオンにした場合、計時部８に指示して計時を開始して、計時部８が計時した時間が所定時間を経過して、コイルＬ１に蓄積された電力が抵抗Ｒ１によって十分に消費された後、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにする。これにより、コイルＬ１から意図しない大きな電流が流れることはない。
【００４９】
次に、変換装置１がＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けて直流電圧を交流電圧に変換する場合に、変換装置１の各構成部が行う動作について説明する。
【００５０】
制御部９は、受付部７がＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けた場合、スイッチＳＷ１をオンに、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにする。このため、バッテリ３が端子Ｔ３，Ｔ４間に印加した直流電圧はコンデンサＣ１の両端子間と、端子Ｔ１５，Ｔ１６間とに印加される。
【００５１】
第３回路６は、端子Ｔ１５，Ｔ１６間に印加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端子Ｔ１３，Ｔ１４から出力する。
【００５２】
ここで、第３回路６は、直流電圧を交流電圧に変換する場合に、端子Ｔ１５，Ｔ１６間を開放する期間が設けられている。このため、制御部９は、変換装置１が直流電圧を交流電圧に変換する場合には、スイッチＳＷ２及びコイルＬ１の直列回路ではなく、スイッチＳＷ１を介して直流電圧が印加されるようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオン／オフを制御している。
【００５３】
変換装置１の構成とは異なり、コイルＬ１を介して端子Ｔ１５，Ｔ１６間に直流電圧が印加する変換装置を構成した場合、端子Ｔ１５，Ｔ１６間が開放した瞬間にコイルＬ１に電流が流れなくなり、コイルＬ１が自身に流れる電流の変化をなくすべく起電力を発生し、第３回路６内の素子に過大な電圧を印加して該素子を破損する虞がある。
【００５４】
しかしながら、変換装置１では、第３回路６の端子Ｔ１５，Ｔ１６間には、コイルＬ１を介して直流電圧が印加しないので、第３回路６内の素子が破損する虞はない。
【００５５】
第２回路５は、第３回路６が端子Ｔ１３，Ｔ１４から出力して端子Ｔ１１，Ｔ１２間に印加した交流電圧を変圧し、変圧した交流電圧を直流電圧に整流する。第２回路５は、整流した直流電圧を端子Ｔ９，Ｔ１０に出力する。
【００５６】
第１回路４は、第２回路５が端子Ｔ９，Ｔ１０から出力して端子Ｔ７，Ｔ８間に印加した直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧を周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧に変換して端子Ｔ５，Ｔ６から出力する。
第１回路４が端子Ｔ５，Ｔ６から出力された交流電圧は、端子Ｔ１，Ｔ２に接続されている図示しない電気機器に印加される。
【００５７】
制御部９は、端子Ｔ３，Ｔ４間に印加された電圧が第１電圧よりも低い第２電圧を下回ってバッテリ３の容量が所定容量以下となり直流電圧から交流電圧への変換を停止すべきと判定した場合、第１回路４、第２回路５及び第３回路６の動作を停止し、スイッチＳＷ１をオフにする。
【００５８】
次に、第１回路４の構成及び動作を説明する。第１回路４は、端子Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８の他に、パワーデバイス４１，４２，４３，４４、ダイオード４５，４６，４７，４８、コイルＬ２，Ｌ３及びコンデンサＣ２，Ｃ３を有する。パワーデバイス４１，４２，４３，４４夫々は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）等である。本実施の形態１では、パワーデバイス４１，４２，４３，４４夫々をＩＧＢＴとして記載する。
【００５９】
端子Ｔ５はコンデンサＣ２及びコイルＬ２夫々の一方の端子に接続し、端子Ｔ６はコンデンサＣ２の他方の端子、及び、コイルＬ３の一方の端子に接続している。コイルＬ２の他方の端子は、パワーデバイス４１のエミッタ、及び、パワーデバイス４３のコレクタに接続し、コイルＬ３の他方の端子は、パワーデバイス４２のエミッタ、及び、パワーデバイス４４のコレクタに接続している。
【００６０】
更に、パワーデバイス４１，４２夫々のコレクタ、及び、コンデンサＣ３の一方の端子は端子Ｔ７に、パワーデバイス４３，４４夫々のエミッタ、及び、コンデンサＣ３の他方の端子は端子Ｔ８に接続している。また、ダイオード４５，４６，４７，４８夫々について、カソードは、パワーデバイス４１，４２，４３，４４のコレクタに、アノードは、パワーデバイス４１，４２，４３，４４のエミッタに接続している。
【００６１】
パワーデバイス４１，４２，４３，４４夫々のゲートは制御部９に各別に接続される。パワーデバイス４１，４２，４３，４４夫々は、制御部９によって所定電圧以上の電圧がゲートに印加された場合にコレクタからエミッタに電流が流れ、スイッチとしてオンとなる。また、パワーデバイス４１，４２，４３，４４夫々は、ゲートに印加されている電圧が所定電圧未満である場合にコレクタからエミッタに電流が流れず、スイッチとしてオフとなる。
【００６２】
変換装置１が交流電圧を直流電圧に変換する場合、第１回路４は、商用電源２が端子Ｔ１，Ｔ２から出力して端子Ｔ５，Ｔ６間に印加した交流電圧を、高い力率で直流電圧に整流し、整流した直流電圧を平滑化する。平滑化された直流電圧は端子Ｔ７，Ｔ８から出力され、端子Ｔ９，Ｔ１０間に印加される。
【００６３】
制御部９は、受付部７がＡＣ／ＤＣ変換指示を受け付けた場合、パワーデバイス４３，４４をオン／オフすることによって力率を改善する。制御部９は、変換装置１が交流電圧から直流電圧への変換を行っている間、パワーデバイス４１，４２をオフに維持している。
【００６４】
制御部９は、商用電源２が端子Ｔ６の電位を基準として端子Ｔ５に正の電圧を印加している間、パワーデバイス４４をオフにした状態で、パワーデバイス４３のオン／オフを繰り返す。
【００６５】
制御部９がパワーデバイス４３をオンにした場合、電流は端子Ｔ５からコイルＬ２、パワーデバイス４３、ダイオード４８、コイルＬ３及び端子Ｔ６の順に流れる。その後、制御部９がパワーデバイス４３をオフにした場合、コイルＬ２は、自身に流れる電流の変化がなくなるように、即ち、同様の電流が流れ続けるように、コイルＬ２におけるパワーデバイス４１側の端子の電圧を上昇させる。これにより、電流が端子Ｔ５からコイルＬ２、ダイオード４５、コンデンサＣ３、ダイオード４８、コイルＬ３及び端子Ｔ６を経由する経路に流れる。
【００６６】
該経路に流れる電流の量は、コイルＬ２におけるパワーデバイス４１側の端子の電圧が大きい程多量となる。また、制御部９は、コイルＬ２におけるパワーデバイス４１側の端子の電圧を上昇させる幅を、パワーデバイス４３において繰り返すオン／オフのデューティ比によって調整する。
【００６７】
同様に、制御部９は、商用電源２が端子Ｔ６の電位を基準として端子Ｔ５に負の電圧を印加した場合、パワーデバイス４３をオフにした状態で、パワーデバイス４４のオン／オフを繰り返す。
【００６８】
制御部９がパワーデバイス４４をオンにした場合、電流は端子Ｔ６からコイルＬ３、パワーデバイス４４、ダイオード４７、コイルＬ２及び端子Ｔ５の順に流れる。その後、制御部９がパワーデバイス４４をオフにした場合、コイルＬ３は自身に流れる電流の変化がなくなるように、即ち、同様の電流が流れるように、コイルＬ３におけるパワーデバイス４４側の端子の電圧を上昇させる。これにより、電流が端子Ｔ６からコイルＬ３、ダイオード４６、コンデンサＣ３、ダイオード４７、コイルＬ２及端子Ｔ５を経由する経路に流れる。
【００６９】
該経路に流れる電流の量は、コイルＬ３におけるパワーデバイス４４側の端子の電圧が大きい程多量となる。また、制御部９は、コイルＬ３におけるパワーデバイス４４側の端子の電圧を上昇させる幅を、パワーデバイス４４において繰り返すオン／オフのデューティ比によって調整する。
【００７０】
制御部９は、端子Ｔ５，Ｔ６間に印加される交流電圧と、端子Ｔ７，Ｔ８間から出力した直流電圧を監視して、商用電源２から受ける交流電圧及び交流電流の位相が同相となり、更には端子Ｔ７，Ｔ８から出力する直流電圧が一定となるデューティ比で、パワーデバイス４３又は４４のオン／オフを繰り返す。これにより、制御部９は力率を改善する。
【００７１】
また、端子Ｔ６の電位を基準として端子Ｔ５に印加される電圧の正負に関わらず、コンデンサＣ３には端子Ｔ７から端子Ｔ８に向かう向きに電流が流れる。このため、端子Ｔ８の電位を基準として、端子Ｔ７に印加される電圧は常に正であり、端子Ｔ５，Ｔ６間に印加される交流電圧は直流電圧に整流される。整流された直流電圧は、コンデンサＣ３によって平滑化され、平滑化された直流電圧は端子Ｔ７，Ｔ８から第２回路５に出力される。
【００７２】
変換装置１が直流電圧を交流電圧に変換する場合、第１回路４は、第２回路５が端子Ｔ９，Ｔ１０から出力して端子Ｔ７，Ｔ８間に印加した直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧を周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである正弦波状の交流電圧に変換する。変換装置１が直流電圧を交流電圧に変換する場合において、第１回路４はインバータとして機能する。
【００７３】
図２は、第１回路４をインバータとして機能させる制御部９の制御を説明するための説明図である。制御部９は、パワーデバイス４１，４２，４３，４４夫々をオン／オフすることによって、第１回路４をインバータとして機能させる。
【００７４】
まず、制御部９は、受付部７がＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けた場合、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの正弦波の半周期を繰り返す正弦波信号９ａと、のこぎり波信号９ｂとを生成し、正弦波信号９ａとのこぎり波信号９ｂとを比較する。制御部９は、正弦波信号９ａ及びのこぎり波信号９ｂを比較することによって、正弦波信号９ａがのこぎり波信号９ｂを上回っている期間にＨｉｇｈとなり、正弦波信号９ａがのこぎり波信号９ｂを下回っている期間にＬｏｗとなるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号９ｃを生成する。図２Ａには正弦波状信号９ａ及びのこぎり波信号９ｂを示し、図２Ｂには、ＰＷＭ信号９ｃを示している。図２Ｂにおいて、Ｈｉｇｈ及びＬｏｗ夫々をＨ及びＬによって表示している。
ＰＷＭ信号９ｃでは、図２Ｂに示すように、正弦波信号９ａの値の大小に応じてデューティ比が大小となっている。
【００７５】
制御部９によるパワーデバイス４１，４２，４３，４４夫々のオン／オフ方法は２種類あり、制御部９は、正弦波信号９ａにおける半周期毎に２種類のオン／オフ方法を交互に実行する。以下では、制御部９が１種類のオン／オフ方法を実行する期間を第１期間とし、制御部９がもう１種類のオン／オフ方法を実行する期間を第２期間とする。
【００７６】
制御部９は、第１期間中、パワーデバイス４４をオンに、パワーデバイス４２，４３夫々をオフに維持した状態で、パワーデバイス４１のゲートにＰＷＭ信号９ｃを入力する。パワーデバイス４１は、ＰＷＭ信号９ｃがＨｉｇｈである場合にゲートに所定電圧以上の電圧が印加されてオンとなり、ＰＷＭ信号９ｃがＬｏｗである場合にゲートの電圧が所定電圧以下となってオフとなる。
【００７７】
制御部９がパワーデバイス４１をオンにした場合、電流は、端子Ｔ７からパワーデバイス４１及びコイルＬ２を介して端子Ｔ５に流れ、端子Ｔ１，Ｔ２間に接続されている図示しない電気機器を経由して端子Ｔ６に戻り、コイルＬ３及びパワーデバイス４４を介して端子Ｔ８に流れる。ここで、コイルＬ２，Ｌ３は、自身に流れる電流の変化をなくすように作用するため、この経路に流れる電流の量は徐々に多くなる。このように電流が流れている間、コイルＬ２，Ｌ３夫々ではエネルギーが蓄積されている。
【００７８】
制御部９がパワーデバイス４１をオフにした場合、コイルＬ２，Ｌ３に蓄積されていたエネルギーが放出され、電流が、コイルＬ２から端子Ｔ５に流れ、端子Ｔ１，Ｔ２間に接続されている図示しない電気機器を経由して端子Ｔ６に戻り、コイルＬ３、パワーデバイス４４及びダイオード４７を経由してコイルＬ２に流れる。このように流れる電流は、コイルＬ２，Ｌ３に蓄積されているエネルギーが放出されるにつれて減少する。
第１期間中、パワーデバイス４１のオン／オフに関わらず、電流は端子Ｔ５から端子Ｔ６に向かって流れるため、端子Ｔ６の電位を基準として端子Ｔ５に正の電圧が印加される。
【００７９】
制御部９は、第１期間中、ＰＷＭ信号９ｃに従ってパワーデバイス４１のオン／オフをすることにより、端子Ｔ６の電位を基準として正弦波状の交流電圧が正となる部分を端子Ｔ５に印加する。
【００８０】
制御部９は、第２期間中、パワーデバイス４３をオンに、パワーデバイス４１，４４夫々をオフに維持した状態で、パワーデバイス４２のゲートにＰＷＭ信号９ｃを入力する。パワーデバイス４１は、ＰＷＭ信号９ｃがＨｉｇｈである場合にゲートに所定電圧以上の電圧が印加されてオンとなり、ＰＷＭ信号９ｃがＬｏｗである場合にゲートの電圧が所定電圧以下となってオフとなる。
【００８１】
制御部９がパワーデバイス４２をオンにした場合、電流は、端子Ｔ７からパワーデバイス４２及びコイルＬ３を介して端子Ｔ６に流れ、端子Ｔ１，Ｔ２間に接続されている図示しない電気機器を経由して端子Ｔ５に戻り、コイルＬ２及びパワーデバイス４３を介して端子Ｔ８に流れる。ここで、コイルＬ２，Ｌ３は、自身に流れる電流の変化をなくすように作用するため、この経路に流れる電流の量は徐々に多くなる。このように電流が流れている間、コイルＬ２，Ｌ３夫々ではエネルギー蓄積されている。
【００８２】
制御部９がパワーデバイス４２をオフにした場合、コイルＬ２，Ｌ３に蓄積されていたエネルギーが放出され、電流が、コイルＬ３から端子Ｔ６に流れ、端子Ｔ１，Ｔ２間に接続されている図示しない電気機器を経由して端子Ｔ５に戻り、コイルＬ２、パワーデバイス４３及びダイオード４８を経由してコイルＬ３に流れる。このように流れる電流は、コイルＬ２，Ｌ３に蓄積されているエネルギーが放出されるにつれて減少する。
第２期間中、パワーデバイス４２のオン／オフに関わらず、電流は端子Ｔ６から端子Ｔ５に向かって流れるため、端子Ｔ６の電位を基準として端子Ｔ５に負の電圧が印加される。
【００８３】
制御部９は、第２期間中、ＰＷＭ信号９ｃに従ってパワーデバイス４２のオン／オフをすることにより、端子Ｔ６の電位を基準として正弦波状の交流電圧が負となる部分を端子Ｔ５に印加する。
【００８４】
コイルＬ２，Ｌ３を介してコンデンサＣ２に印加される交流電圧の波形は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの正弦波状の交流電圧の波形に、のこぎり波信号９ｂの繰り返し周波数、例えば２０ｋＨｚで振動する波形を重畳した波形である。コンデンサＣ２は、のこぎり波信号９ｂの繰り返し周波数の周波数成分を除去する。コンデンサＣ２によって周波数成分が除去された５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの正弦波状の交流電圧は、端子Ｔ１，Ｔ２間に接続されている図示しない電気機器に印加される。
【００８５】
次に、第２回路５の構成及び動作を説明する。第２回路５は、端子Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２の他に、パワーデバイス５１，５２，５３，５４、ダイオード５５，５６，５７，５８及び変圧器５９を有する。パワーデバイス５１，５２，５３，５４夫々は、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等である。本実施の形態では、パワーデバイス５１，５２，５３，５４夫々をＩＧＢＴとして記載する。
【００８６】
端子Ｔ９は、パワーデバイス５１，５２夫々のコレクタに接続し、端子Ｔ１０は、パワーデバイス５３，５４夫々のエミッタに接続している。
【００８７】
また、変圧器５９を構成する一のコイルの一方の端子は、パワーデバイス５１のエミッタ、及び、パワーデバイス５３のコレクタに接続している。更に、変圧器５９を構成する一のコイルの他方の端子は、パワーデバイス５２のエミッタ、及び、パワーデバイス５４のコレクタに接続している。
【００８８】
変圧器５９を構成する他のコイルの両端子夫々は、端子Ｔ１１，Ｔ１２に接続している。
また、ダイオード５５，５６，５７，５８夫々について、カソードは、パワーデバイス５１，５２，５３，５４のコレクタに、アノードは、パワーデバイス５１，５２，５３，５４のエミッタに接続している。
【００８９】
パワーデバイス５１，５２，５３，５４夫々のゲートは制御部９に各別に接続される。パワーデバイス５１，５２，５３，５４夫々は、制御部９によって所定電圧以上の電圧がゲートに印加された場合にコレクタからエミッタに電流を流れ、スイッチとしてオンとなる。また、パワーデバイス５１，５２，５３，５４夫々は、ゲートに印加されている電圧が所定電圧未満である場合にコレクタからエミッタに電流が流れず、スイッチとしてオフとなる。
【００９０】
変換装置１が交流電圧を直流電圧に変換する場合、第１回路４が端子Ｔ７，Ｔ８から出力して端子Ｔ９，Ｔ１０間に印加した直流電圧は、パワーデバイス５１，５２，５３，５４によって周波数が数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流電圧に変換される。
【００９１】
一例として、制御部９は、パワーデバイス５１，５４夫々がオンであり、かつ、パワーデバイス５２，５３夫々がオフである第１状態と、パワーデバイス５１，５４夫々がオフであり、かつ、パワーデバイス５２，５３夫々がオンである第２状態とを交互に作り出す。
【００９２】
ここで、制御部９は、第１状態（又は第２状態）から第２状態（又は第１状態）を作り出す場合、一旦、第１状態（又は第２状態）からパワーデバイス５１，５２，５３，５４夫々がオフである停止状態を作り出した後に第２状態（又は第１状態）を作り出す。制御部９がパワーデバイス５１，５２，５３，５４夫々をオフにした場合、第２回路５は動作を停止する。
【００９３】
制御部９が第１状態を作り出した場合、電流は端子Ｔ９からパワーデバイス５１、変圧器５９の一のコイル、パワーデバイス５４及び端子Ｔ１０の順に流れる。
【００９４】
このとき、変圧器５９の一のコイルでは、パワーデバイス５１側の端子からパワーデバイス５４側の端子に電流が流れる。このため、変圧器５９の一のコイルにおいて、パワーデバイス５１側の端子の電位はパワーデバイス５４側の端子の電位に対して高い。
【００９５】
制御部９が第２状態を作り出した場合、電流は端子Ｔ９からパワーデバイス５２、変圧器５９の一のコイル、パワーデバイス５３及び端子Ｔ１０の順に流れる。
【００９６】
このとき、変圧器５９の一のコイルでは、パワーデバイス５４側の端子からパワーデバイス５１側の端子に電流が流れる。このため、変圧器５９の一のコイルにおいて、パワーデバイス５１側の端子の電位はパワーデバイス５４側の端子の電位に対して低い。
【００９７】
これにより、制御部９は、パワーデバイス５１，５２，５３，５４について第１及び第２状態を、数十ｋＨｚから数百ｋＨｚである周波数の逆数である時間間隔で交互に作り出すことによって、端子Ｔ９，Ｔ１０間に印加された直流電圧は交流電圧に変換される。変換された交流電圧は変圧器５９の一のコイルの両端子間に印加される。
【００９８】
変圧器５９は、一のコイルに印加された交流電圧を上昇させ、上昇させた交流電圧は他のコイルの両端子である端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力される。端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力される交流電圧の振幅は、一のコイルの巻数と他のコイルの巻数との比と、一のコイルの両端子に印加された交流電圧の振幅によって決まる。
【００９９】
制御部９が第２回路５を第１又は第２状態にしている間、交流電圧から直流電圧への変換を行われるため、コイルＬ１には電流が流れ、コイルＬ１にエネルギーが蓄積されている。制御部９が第１又は第２状態から停止状態を作り出した場合、交流電圧から直流電圧への変換が停止する。このとき、コイルＬ１は蓄積しているエネルギーを放出し、コイルＬ１から端子Ｔ３を介してバッテリ３に電流が流れる。コイルＬ１から流れ出る電流はコイルＬ１のエネルギーを放出するにつれて減少する。
【０１００】
変換装置１が直流電圧を交流電圧に変換する場合、第３回路６が端子Ｔ１３，Ｔ１４から出力して端子Ｔ１１，Ｔ１２間に印加した交流電圧は、変圧器５９の他のコイルの両端子間に印加される。変圧器５９は、変圧器５９の他のコイルの両端子間に印加された交流電圧を降下させ、降下させた交流電圧は変圧器５９の一のコイルの両端子から出力される。変圧器５９の一のコイルの両端子から出力される交流電圧の振幅も、一のコイルの巻数と他のコイルの巻数との比と、他のコイルの両端子に印加された交流電圧の振幅によって決まる。
【０１０１】
変換装置１が交流電圧を直流電圧に変換する場合、制御部９はパワーデバイス５１，５２，５３，５４夫々をオフにする。変圧器５９の一のコイルの両端子から出力される交流電圧はダイオード５５，５６，５７，５８によって整流される。交流電圧を整流した直流電圧は端子Ｔ９，Ｔ１０から出力される。
【０１０２】
変圧器５９の一のコイルにおいて、パワーデバイス５１側の端子の電位が、パワーデバイス５４側の端子の電位よりも高い場合、電流は、ダイオード５５を介して端子Ｔ９に流れ、第１回路４のコンデンサＣ３を経由して端子Ｔ１０に戻り、ダイオード５８に流れる。
【０１０３】
変圧器５９の一のコイルにおいて、パワーデバイス５４側の端子の電位が、パワーデバイス５１側の端子の電位よりも高い場合、電流は、ダイオード５６を介して端子Ｔ９に流れ、第１回路４のコンデンサＣ３を経由して端子Ｔ１０に戻り、ダイオード５７に流れる。
【０１０４】
このとき、変圧器５９の一のコイルにおいて、両端子の電位の高低に無関係に、第１回路４のコンデンサＣ３には端子Ｔ９から端子Ｔ１０に向かう向きに電流が流れるので、端子Ｔ１０の電位に対して端子Ｔ９の電位は常に高く、交流電圧が整流される。整流された交流電圧は端子Ｔ９，Ｔ１０から出力される。
【０１０５】
次に、第３回路６の構成及び動作を説明する。第３回路６は、端子Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６の他に、パワーデバイス６１，６２，６３，６４及びダイオード６５，６６，６７，６８を有する。パワーデバイス６１，６２，６３，６４夫々は、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等である。本実施の形態では、パワーデバイス６１，６２，６３，６４夫々をＩＧＢＴとして記載する。
【０１０６】
端子Ｔ１３は、パワーデバイス６１のエミッタ、及び、パワーデバイス６３のコレクタに接続し、端子Ｔ１４はパワーデバイス６２のエミッタ、及び、パワーデバイス６４のコレクタに接続している。
【０１０７】
パワーデバイス６１，６２夫々のコレクタは端子Ｔ１５に、パワーデバイス６３，６４夫々のエミッタは端子Ｔ１６に接続している。
【０１０８】
また、ダイオード６５，６６，６７，６８夫々について、カソードは、パワーデバイス６１，６２，６３，６４のコレクタに、アノードは、パワーデバイス６１，６２，６３，６４のエミッタに接続している。
【０１０９】
パワーデバイス６１，６２，６３，６４夫々のゲートは制御部９に各別に接続される。パワーデバイス６１，６２，６３，６４夫々は、制御部９によって所定電圧以上の電圧がゲートに印加された場合にコレクタからエミッタに電流が流れ、スイッチとしてオンとなる。また、パワーデバイス６１，６２，６３，６４夫々は、ゲートに印加されている電圧が所定電圧未満である場合にコレクタからエミッタに電流が流れず、スイッチとしてオフとなる。
【０１１０】
変換装置１が交流電圧を直流電圧に変換する場合、第２回路５が端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力して端子Ｔ１３，Ｔ１４間に印加した交流電圧は、ダイオード６５，６６，６７及び６８によって整流される。整流された直流電圧は端子Ｔ１５，Ｔ１６から出力される。
制御部９は、変換装置１が交流電圧を直流電圧に変換する場合、パワーデバイス６１，６２，６３，６４夫々をオフにする。
【０１１１】
端子Ｔ１３の電位が端子Ｔ１４の電位よりも高い場合、電流は、ダイオード６５を介して端子Ｔ１５に流れ、スイッチＳＷ２、コイルＬ１及びコンデンサＣ１を経由して端子Ｔ１６に戻り、ダイオード６８に流れる。
【０１１２】
端子Ｔ１４の電位が端子Ｔ１３の電位よりも高い場合、電流は、ダイオード６７を介して端子Ｔ１５に流れ、スイッチＳＷ２、コイルＬ１及びコンデンサＣ１を経由して端子Ｔ１６に戻り、ダイオード６６に流れる。
【０１１３】
このとき、端子Ｔ１３，Ｔ１４の電位の高低に無関係に、スイッチＳＷ２、コイルＬ１及びコンデンサＣ１には、端子Ｔ１５から端子Ｔ１６に向かう向きに電流が流れるので、端子Ｔ１６の電位に対して端子Ｔ１５の電位は常に高く、交流電圧が整流される。交流電圧を整流した直流電圧は端子Ｔ１５，１６から出力される。
【０１１４】
変換装置１が直流電圧を交流電圧に変換する場合、端子Ｔ１５，Ｔ１６間に印加された直流電圧は、パワーデバイス６１，６２，６３，６４によって周波数が数十ｋＨｚから数百ｋＨｚである交流電圧に変換される。変換された交流電圧は端子Ｔ１３，Ｔ１４から出力される。
【０１１５】
一例として、制御部９は、パワーデバイス６１，６４夫々がオンであり、かつ、パワーデバイス６２，６３夫々がオフである第３状態と、パワーデバイス６１，６４夫々がオフであり、かつ、パワーデバイス６２，６３夫々がオンである第４状態とを交互に作り出す。
【０１１６】
制御部９が第３状態を作り出した場合、電流は端子Ｔ１５からパワーデバイス６１を介して端子Ｔ１３に流れる。電流は、端子Ｔ１３を流れた後、第２回路５における変圧器５９の他方のコイルを経由して端子Ｔ１４に戻り、パワーデバイス６４及び端子Ｔ１６の順に流れる。このとき、変圧器５９の他方のコイルでは、端子Ｔ１３から端子Ｔ１４に向かう向きに電流が流れるため、端子Ｔ１３の電位は端子Ｔ１４の電位に対して高い。
【０１１７】
制御部９が第４状態を作り出した場合、電流は端子Ｔ１５からパワーデバイス６２を介して端子Ｔ１４に流れる。電流は、端子Ｔ１４を流れた後、第２回路５における変圧器５９の他方のコイルを経由して端子Ｔ１３に戻り、パワーデバイス６３及び端子Ｔ１６の順に流れる。このとき、変圧器５９の他方のコイルでは、端子Ｔ１４から端子Ｔ１３に向かう向きに電流が流れるため、端子Ｔ１３の電位は端子Ｔ１４の電位に対して低い。
【０１１８】
これにより、制御部９は、パワーデバイス６１，６２，６３，６４について第３及び第４状態を、数十ｋＨｚから数百ｋＨｚである周波数の逆数である時間間隔で交互に作り出すことによって、端子Ｔ１５，Ｔ１６間に印加された直流電圧を交流電圧に変換する。
【０１１９】
なお、制御部９は、パワーデバイス６１，６２，６３，６４全てがオンとなってバッテリ３が短絡することを防止するため、第３状態（又は第４状態）から第４状態（又は第３状態）に遷移する場合に、パワーデバイス６１，６２，６３，６４を全てオフにする期間を設けている。
【０１２０】
コンデンサＣ１と第３回路６との間にコイルＬ１が接続している場合、端子Ｔ１５，Ｔ１６間が開放され、コイルＬ１が自身に流れる電流の変化をなくそうと、即ち、同様の電流を流そうと端子Ｔ１５の電圧を上昇させる。これにより、パワーデバイス６１，６２，６３，６４又はダイオード６５，６６，６７，６８を破損する虞がある。この破損を防止するために、変換装置１が直流電圧を交流電圧に変換する場合にはスイッチＳＷ１をオンにスイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにしてコンデンサＣ１及び第３回路６との間にコイルＬ１を介さない経路を設けている。
【０１２１】
図３は制御部９が実行する動作の手順を示すフローチャートである。まず、制御部９は、受付部７がＡＣ／ＤＣ変換指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１）。
【０１２２】
制御部９は、ＡＣ／ＤＣ変換指示を受け付けたと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、スイッチＳＷ２をオンに、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をオフにする（ステップＳ２）。これにより、第３回路６によって整流された直流電圧は、端子Ｔ１５，Ｔ１６から出力されてコイルＬ１を介してコンデンサＣ１に印加されるので、コンデンサＣ１に過大な電流が流れない。
【０１２３】
次に、制御部９は、パワーデバイス４１，４２，４３，４４，５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４のオン／オフを制御して、商用電源２が端子Ｔ１，Ｔ２間に印加する交流電圧を直流電圧に変換する（ステップＳ３）。ステップＳ３で変換した直流電圧は、端子Ｔ３，Ｔ４から出力され、バッテリ３が充電される。
【０１２４】
次に、制御部９は、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧に基づいて交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきか否かを判定する（ステップＳ４）。制御部９は、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧が第１電圧を超えてバッテリ３が満充電となった場合に交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきと判定し、そうでない場合に停止すべきでないと判定する。
【０１２５】
制御部９は、直流電圧への変換を停止すべきでないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、処理をステップＳ３に戻し、バッテリ３が満充電となって交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきと判定するまで、交流電圧から直流電圧への変換を繰り返す。
【０１２６】
制御部９は、直流電圧への変換を停止すべきと判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、パワーデバイス４１，４２，４３，４４，５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４を全てオフにすることによって交流電圧から直流電圧への変換を停止する（ステップＳ５）。
【０１２７】
制御部９は、ステップＳ５を実行した後、スイッチＳＷ３をオンにする（ステップＳ６）。これにより、スイッチＳＷ２，ＳＷ３、コイルＬ１及び抵抗Ｒ１が閉回路を構成し、コイルＬ１に蓄積された電力は抵抗Ｒ１によって消費される。
【０１２８】
制御部９は、ステップＳ６を実行した後に計時部８に指示して計時を開始させ（ステップＳ７）、計時部８が計測している時間が所定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。
【０１２９】
制御部９は、所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、コイルＬ１に蓄積された電力が抵抗Ｒ１で十分に消費されていないとして、処理をステップＳ８に戻し、計時部８が計測している時間が所定時間を経過するまで待機する。
【０１３０】
制御部９は、所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、コイルＬ１に蓄積された電力が十分に消費されたとして、計時部８に指示して計時を終了させ（ステップＳ９）、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにする（ステップＳ１０）。
【０１３１】
制御部９は、ＡＣ／ＤＣ変換指示を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、受付部７がＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【０１３２】
制御部９は、ＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻し、ＡＣ／ＤＣ変換指示又はＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けるまでステップＳ１及びＳ１１の判定を繰り返す。
【０１３３】
制御部９は、ＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けたと判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、スイッチＳＷ１をオンに、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにする（ステップＳ１２）。
【０１３４】
これにより、バッテリ３によって端子Ｔ３，Ｔ４間に印加された直流電圧は、スイッチＳＷ２及びコイルＬ１を介さずに、スイッチＳＷ１を介して第３回路６の端子Ｔ１５，Ｔ１６間に印加される。従って、第３回路６が有するパワーデバイス６１，６２，６３，６４又はダイオード６５，６６，６７，６８が過大な電圧の印加によって破損することはない。
【０１３５】
次に、制御部９は、パワーデバイス４１，４２，４３，４４，５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４のオン／オフを制御して、端子Ｔ３，Ｔ４から入力された直流電圧を交流電圧に変換する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３で変換した交流電圧は、端子Ｔ１，Ｔ２に接続されている図示しない電気機器に印加され、電気機器は給電される。
【０１３６】
次に、制御部９は、直流電圧から交流電圧への変換を停止すべきか否かを判定する（ステップＳ１４）。制御部９は、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧が第１電圧よりも低い第２電圧を下回ってバッテリ３の容量が所定容量以下となった場合に、直流電圧から交流電圧への変換を停止すべきと判定し、そうでない場合に停止すべきでないと判定する。
【０１３７】
制御部９は、交流電圧への変換を停止すべきでないと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、処理をステップＳ１３に戻し、バッテリ３の容量が所定容量以下となって直流電圧から交流電圧への変換を停止すべきと判定するまで、直流電圧から交流電圧への変換を繰り返す。
【０１３８】
制御部９は、交流電圧への変換を停止すべきと判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、パワーデバイス４１，４２，４３，４４，５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４を全てオフにすることによって直流電圧から交流電圧への変換を停止する（ステップＳ１５）。次に、制御部９はスイッチＳＷ１をオフにする（ステップＳ１６）。
【０１３９】
制御部９は、ステップＳ１０又はＳ１６を実行した後、動作を終了する。その後、制御部９は改めてステップＳ１から処理を行う。
【０１４０】
なお、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２及びコイルＬ１の直列回路と、スイッチＳＷ３及び抵抗Ｒ１の直列回路とがなす並列回路を設けることによって得られる効果は、変換装置１に限定されず、直流電圧から交流電圧への変換と交流電圧を直流電圧への変換とを双方向に行う変換装置についても得られる。
【０１４１】
また、本実施の形態において、第３回路６とコンデンサＣ１との間に設ける回路を、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２及びコイルＬ１の直列回路との並列回路によって構成してもよい。この場合、制御部９は、受付部７がＡＣ／ＤＣ変換指示を受け付けた場合、スイッチＳＷ１をオフに、スイッチＳＷ２をオンにし、受付部７がＤＣ／ＡＣ変換指示を受け付けた場合にスイッチＳＷ１をオンに、スイッチＳＷ２をオフにする。
【０１４２】
また、変換装置１が交流電圧を直流電圧に変換する場合に第２回路５が生成する交流電圧の周波数、及び、変換装置１が直流電圧を交流電圧に変換する場合に第３回路６が生成する交流電圧の周波数は数十ｋＨｚから数百ｋＨｚに限定されない。
更に、変換装置１が直流電圧を交流電圧に変換する場合に第１回路４が生成する交流電圧の周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚに限定されない。
【０１４３】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置２０１の一構成例を示す回路図である。実施の形態２に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置２０１は、直流電圧が入出力する第１入出力端子Ｔ２０１，Ｔ２０２及び第２入出力端子Ｔ２０３，Ｔ２０４と、変圧器５９と、該変圧器５９の一方の端子に接続された第１双方向変換回路２１１と、変圧器５９の他方の端子に接続された第２双方向変換回路２１２とを備える。第１双方向変換回路２１１及び第２双方向変換回路２１２は、双方向で直流を交流に、また交流を直流に変換する回路である。第１双方向変換回路２１１は、端子Ｔ９，Ｔ１０からなる第１の端子対に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を変圧器５９の一方の端子に印加すると共に、変圧器５９の一方の端子から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を第１の端子対から出力する双方向ＡＣ−ＤＣ変換回路である。同様に第２双方向変換回路２１２は、端子Ｔ１５，Ｔ１６からなる第２の端子対に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を変圧器５９の他方の端子に印加すると共に、変圧器５９の他方の端子から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を前記第２の端子対から出力する双方向ＡＣ−ＤＣ変換回路である。また、双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置２０１は、第２の端子対間に接続され、該端子対から出力された直流電圧を平滑化するコンデンサＣ１を備える。更に、双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置２０１は、端子Ｔ１５と、コンデンサＣ１との間のインダクタンスを変更するインダクタンス変更部２１０を備える。
以下、各部の構成を具体的に説明する。
【０１４４】
第１双方向変換回路２１１は、いわゆるフルブリッジ型のスイッチング回路であり、実施の形態１で説明したパワーデバイス５１，５２，５３，５４及びダイオード５５，５６，５７，５８を備える。より詳細には、各パワーデバイス５１，５２のコレクタは端子Ｔ９に接続している。各パワーデバイス５１，５２のエミッタはそれぞれパワーデバイス５３，５４のコレクタに接続し、パワーデバイス５３，５４のエミッタは端子Ｔ１０に接続している。端子Ｔ９，Ｔ１０には、第１入出力端子Ｔ２０１，Ｔ２０２に印加された直流電圧が印加され、また端子Ｔ９，Ｔ１０から出力された直流電圧が第１入出力端子Ｔ２０１，Ｔ２０２から出力されるように構成されている。各パワーデバイス５１，５２，５３，５４のコレクタには、ダイオード５５，５６，５７，５８のカソードが接続し、各ダイオード５５，５６，５７，５８のアノードはパワーデバイス５１，５２，５３，５４のエミッタに接続している。また、パワーデバイス５１，５２，５３，５４のベースは制御部９にそれぞれ接続されており、該制御部９はパワーデバイス５１，５２，５３，５４のオンオフを制御する。パワーデバイス５１，５２，５３，５４の制御方法は実施の形態１と同様である。つまり、第２入出力端子Ｔ２０３，Ｔ２０４から直流電圧を出力する場合の制御は、実施の形態１でＡＣ−ＤＣ変換する場合の制御と同様であり、第１入出力端子Ｔ２０１，Ｔ２０２から直流電圧を出力する場合の制御は、実施の形態１でＤＣ−ＡＣ変換する場合の制御と同様である。
【０１４５】
変圧器５９を構成する一のコイルの一方の端子は、パワーデバイス５１のエミッタ及びパワーデバイス５３のコレクタに接続し、他方の端子はパワーデバイス５２のエミッタ及びパワーデバイス５４のコレクタに接続している。
【０１４６】
第２双方向変換回路２１２は、第１双方向変換回路２１１と同様のフルブリッジ型のスイッチング回路であり、実施の形態１で説明したパワーデバイス６１，６２，６３，６４及びダイオード６５，６６，６７，６８を備える。より詳細には、各パワーデバイス６１，６２のコレクタは端子Ｔ１５に接続している。各パワーデバイス６１，６２のエミッタはそれぞれパワーデバイス６３，６４のコレクタに接続し、パワーデバイス６３，６４のエミッタは端子Ｔ１６に接続している。端子Ｔ１５，Ｔ１６には、第２入出力端子Ｔ２０３，Ｔ２０４に印加された直流電圧が印加され、また端子Ｔ１５，Ｔ１６から出力された直流電圧が第２入出力端子Ｔ２０３，Ｔ２０４から出力されるように構成されている。
変圧器５９を構成する他のコイルの一方の端子は、パワーデバイス６１のエミッタ及びパワーデバイス６３のコレクタに接続し、他方の端子はパワーデバイス６２のエミッタ及びパワーデバイス６４のコレクタに接続している。
各パワーデバイス６１，６２，６３，６４のコレクタには、ダイオード６５，６６，６７，６８のカソードが接続し、各ダイオード６５，６６，６７，６８のアノードはパワーデバイス６１，６２，６３，６４のエミッタに接続している。また、パワーデバイス６１，６２，６３，６４のベースは制御部９にそれぞれ接続されており、該制御部９はパワーデバイス６１，６２，６３，６４のオンオフを制御する。
パワーデバイス６１，６２，６３，６４の制御方法は実施の形態１と同様である。つまり、第２入出力端子Ｔ２０３，Ｔ２０４から直流電圧を出力する場合の制御は、実施の形態１でＡＣ−ＤＣ変換する場合の制御と同様であり、第１入出力端子Ｔ２０１，Ｔ２０２から直流電圧を出力する場合の制御は、実施の形態１でＤＣ−ＡＣ変換する場合の制御と同様である。
【０１４７】
端子Ｔ１５，Ｔ１６には、該端子Ｔ１５，Ｔ１６から出力された直流電圧を平滑化するコンデンサＣ１がインダクタンス変更部２１０を介して接続されている。
【０１４８】
インダクタンス変更部２１０は、端子Ｔ１５と、コンデンサＣ１との間のインダクタンスを変更する回路であり、制御部９に接続されている。制御部９は、端子Ｔ１５，Ｔ１６から直流電圧を出力する場合、端子Ｔ１５と、コンデンサＣ１との間のインダクタンスを大きく、端子Ｔ１５，Ｔ１６に直流電圧が印加される場合、即ち端子Ｔ９，Ｔ１０から直流電圧を出力する場合、前記インダクタンスを小さくするように、インダクタンス変更部２１０の動作を制御する。
【０１４９】
図５は、インダクタンス変更部２１０の第１の例を示す回路図である。インダクタンス変更部２１０は例えば、端子Ｔ１５と、コンデンサＣ１の一端に接続されたコイルＬ１と、該コイルＬ１に並列接続されており、前記コイルＬ１の両端を短絡させる第１スイッチＳＷ１とを備える。つまり、第１スイッチＳＷ１の一端は端子Ｔ１５に接続され、該第１スイッチＳＷ１の他端はコンデンサＣ１の前記一端に接続されている。コンデンサＣ１の他端は端子Ｔ１６に接続されている。
【０１５０】
制御部９は、端子Ｔ１５，Ｔ１６から直流電圧を出力する場合、第１スイッチＳＷ１をオフにし、端子Ｔ９，Ｔ１０から直流電圧を出力する場合、第１スイッチＳＷ１をオンにする。
【０１５１】
図６は、インダクタンス変更部２１０の第２の例を示す回路図である。インダクタンス変更部２１０は、例えば、上述の第１の例と同様のコイルＬ１及び第１スイッチＳＷ１を備えており、更にコイルＬ１に直列接続されており、コイルＬ１への通電をオンオフする第２スイッチＳＷ２を備える。より詳細には、第２スイッチＳＷ２の一端は端子Ｔ１５に接続され、第２スイッチＳＷ２の他端はコイルＬ１の一端に接続されている。コイルＬ１の他端はコンデンサＣ１の前記一端に接続されている。第１スイッチＳＷ１の一端は端子Ｔ１５に接続され、該第１スイッチＳＷ１の他端はコンデンサＣ１の前記一端に接続されている。なお、コンデンサＣ１側にコイルＬ１が位置する例を図示したが、言うまでもなくコンデンサＣ１側に第２スイッチＳＷ２が位置するように構成しても良い。
【０１５２】
制御部９は、端子Ｔ１５，Ｔ１６から直流電圧を出力する場合、第１スイッチＳＷ１をオフにし、第２スイッチＳＷ２をオンにする。端子Ｔ９，Ｔ１０から直流電圧を出力する場合、第１スイッチＳＷ１をオンにし、第２スイッチＳＷ２をオフにする。
【０１５３】
図７は、インダクタンス変更部２１０の第３の例を示す回路図である。インダクタンス変更部２１０は、例えば、上述の第２の例と同様のコイルＬ１、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を備えている。また、インダクタンス変更部２１０は、更に端子Ｔ１５と、コンデンサＣ１の前記一端との間に接続された抵抗Ｒ１と、該抵抗Ｒ１に直列接続されており、前記抵抗Ｒ１への通電をオンオフする第３スイッチＳＷ３とを備える。より詳細には、第３スイッチＳＷ３の一端は端子Ｔ１５に接続され、第３スイッチＳＷ３の他端は抵抗Ｒ１の一端に接続されている。抵抗Ｒ１の他端はコンデンサＣ１の前記一端に接続されている。なお、コンデンサＣ１側に抵抗Ｒ１が位置する例を図示したが、言うまでもなくコンデンサＣ１側に第３スイッチＳＷ３が位置するように構成しても良い。
【０１５４】
制御部９は、端子Ｔ９，Ｔ１０又は端子Ｔ１５，Ｔ１６から直流電力を入出力している場合、第３スイッチＳＷ３をオフにし、端子Ｔ１５，Ｔ１６からの直流電圧の出力を停止する場合、一時的に第３スイッチＳＷ３をオンにする制御を行う。
【０１５５】
このように構成された実施の形態２に係る双方向ＡＤ−ＡＤ変換装置によれば、実施の形態１と同様、パワーデバイス６１，６２，６３，６４及びダイオード６５，６６，６７，６８が破損する虞はなく、双方向でＤＣ−ＤＣ変換を行うことができる。
【０１５６】
特に図５に示した例では、コイルＬ１と、第１スイッチＳＷを並列接続した簡単な構成で、インダクタンスを変更することができる。
また、図６に示した例では、第２スイッチＳＷ２を備え、インダクタンスを小さくする際、第１スイッチＳＷ１をオン、第２スイッチＳＷ２をオフにすることにより、インダクタンスをより小さくすることができ、しかもコイルＬ１による損失も小さくすることができる。
更に、図７に示した例では、端子Ｔ１５，Ｔ１６からの直流電圧の出力を停止する際、第３スイッチＳＷ３を一時的にオンにすることによって、コイルＬ１に貯えられたエネルギーを抵抗Ｒ１で熱として放出することができ、コイルＬ１からの不測の電流供給によって、回路素子が破損することを防止することができる。
【０１５７】
なお、図５乃至図７にインダクタンス変更部２１０の構成例を例示したが、あくまで一例であり、インダクタンスを変更できる回路であれば、上述の構成に限定されない。例えば、インダクタンス可変型のコイル、インピーダンスマッチング回路等でインダクタンス変更部２１０を構成しても良い。また、図５乃至図７に示した例では第１スイッチによって、主となる通電経路を、導線と、コイルＬ１とに切り替えているが、インダクタンスが異なる２つの経路を設け、各経路をスイッチで切り替えるように構成しても良い。更に、図５乃至図７を個別の例として説明したが、適宜各図に示した構成を組み合わせてインダクタンス変更部２１０を構成しても良い。
また、実施の形態２に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置２０１の適用範囲は、言うまでもなく車輌用のバッテリの充放電に限定されず、双方向のＤＣ−ＤＣ変換が必要な各種電気機器に適用することができる。
【０１５８】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３に係る変換装置の一構成例を示す回路図である。実施の形態３に係る変換装置は、第３双方向変換回路３１３と、実施の形態２に係る双方向ＡＤ−ＡＤ変換装置と、該双方向ＡＤ−ＡＤ変換装置の端子Ｔ９，Ｔ１０から出力された直流電圧を平滑化するコンデンサＣ３とを備える。第３双方向変換回路３１３は、双方向で交流を直流に、また直流を交流に変換する回路である。第３双方向変換回路３１３は、端子Ｔ５，Ｔ６からなる第３の端子対に印加された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を双方向ＡＤ−ＡＤ変換装置の端子Ｔ９，Ｔ１０に印加すると共に、端子Ｔ９，Ｔ１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を前記第３の端子対から出力する双方向ＡＣ−ＤＣ変換回路である。
以下、各部の構成を具体的に説明する。
【０１５９】
第３双方向変換回路３１３は、いわゆるフルブリッジ型のスイッチング回路であり、実施の形態１で説明したパワーデバイス４１，４２，４３，４４及びダイオード４５，４６，４７，４８と、コンデンサＣ２と、コイルＬ２，Ｌ３を備える。より詳細には、端子Ｔ５にはコンデンサＣ２の一端が接続され、該コンデンサＣ２の他端は端子Ｔ６に接続されている。また、端子Ｔ５にはコイルＬ２の一端が接続され、コイルＬ２の他端はパワーデバイス４１のエミッタと、パワーデバイス４３のコレクタとに接続している。端子Ｔ６にはコイルＬ３の一端が接続され、コイルＬ３の他端はパワーデバイス４２のエミッタと、パワーデバイス４４のコレクタとに接続している。
各パワーデバイス４１，４２のコレクタは端子Ｔ９に接続している。各パワーデバイス４１，４２のエミッタはそれぞれパワーデバイス４３，４４のコレクタに接続し、パワーデバイス４３，４４のエミッタは端子Ｔ１０に接続している。各パワーデバイス４１，４２，４３，４４のコレクタには、ダイオード４５，４６，４７，４８のカソードが接続し、各ダイオード４５，４６，４７，４８のアノードはパワーデバイス４１，４２，４３，４４のエミッタに接続している。また、パワーデバイス４１，４２，４３，４４のベースは制御部９にそれぞれ接続されており、該制御部９はパワーデバイス４１，４２，４３，４４のオンオフを制御する。パワーデバイス４１，４２，４３，４４の制御方法は実施の形態１と同様である。
【０１６０】
このように構成された実施の形態３に係る変換装置によれば、実施の形態２と同様、パワーデバイス６１，６２，６３，６４及びダイオード６５，６６，６７，６８が破損する虞はなく、双方向でＡＣ−ＤＣ変換、ＤＣ−ＡＣ変換を行うことができる。
なお、実施の形態３に係る変換装置の適用範囲は、言うまでもなく車輌用のバッテリの充放電に限定されず、双方向のＡＣ−ＤＣ変換が必要な各種電気機器に適用することができる。
【０１６１】
（実施の形態４）
図９は、実施の形態４に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置４０１の一構成例を示す回路図である。実施の形態４に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置４０１は、端子Ｔ１５，Ｔ１６側のみならず、端子Ｔ９，Ｔ１０側にもコンデンサＣ３及びインダクタンス変更部４１０を備える点が実施の形態２と異なるため、以下では主にかかる相違点を説明する。
【０１６２】
端子Ｔ９，Ｔ１０には、該端子Ｔ９，Ｔ１０から出力された直流電圧を平滑化するコンデンサＣ３がインダクタンス変更部４１０を介して接続されている。
【０１６３】
インダクタンス変更部４１０は、端子Ｔ９と、コンデンサＣ３との間のインダクタンスを変更する回路であり、制御部９に接続されている。インダクタンス変更部４１０の具体的構成は、実施の形態２で説明したものと同様である。制御部９は、端子Ｔ９，Ｔ１０から直流電圧を出力する場合、端子Ｔ９と、コンデンサＣ３との間のインダクタンスを大きく、端子Ｔ９，Ｔ１０に直流電圧が印加される場合、即ち端子Ｔ１５，Ｔ１６から直流電圧を出力する場合、前記インダクタンスを小さくするように、インダクタンス変更部４１０の動作を制御する。
インダクタンス変更部２１０の制御方法は実施の形態２と同様である。つまり、制御部９は、端子Ｔ１５，Ｔ１６から直流電圧を出力する場合、端子Ｔ１５と、コンデンサＣ１との間のインダクタンスが大きく、端子Ｔ９と、コンデンサＣ３との間のインダクタンスが小さくなるように、各インダクタンス変更部２１０，４１０の動作を制御する。逆に、端子Ｔ９，Ｔ１０から直流電圧を出力する場合、端子Ｔ９と、コンデンサＣ３との間のインダクタンスが大きく、端子Ｔ１５と、コンデンサＣ１との間のインダクタンスが小さくなるように、各インダクタンス変更部２１０，４１０の動作を制御する。
【０１６４】
このように構成された実施の形態４に係る双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置によれば、パワーデバイス５１，５２，５３，５４及びダイオード５５，５６，５７，５８、並びにパワーデバイス６１，６２，６３，６４及びダイオード６５，６６，６７，６８が破損する虞はなく、双方向でＤＣ−ＤＣ変換を行うことができる。
【０１６５】
（実施の形態５）
図１０は、実施の形態５に係る変換装置の一構成例を示す回路図である。実施の形態５に係る変換装置は、第３双方向変換回路５１３と、実施の形態４に係る双方向ＡＤ−ＡＤ変換装置とを備える。第３双方向変換回路５１３は、双方向で交流を直流に、また直流を交流に変換する回路である。第３双方向変換回路５１３は、第３双方向変換回路３１３と同様の構成であり、端子Ｔ５，Ｔ６からなる第３の端子対に印加された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を双方向ＡＤ−ＡＤ変換装置の端子Ｔ９，Ｔ１０に印加すると共に、端子Ｔ９，Ｔ１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧を前記第３の端子対から出力する双方向ＡＣ−ＤＣ変換回路である。
【０１６６】
このように構成された実施の形態５に係る変換装置によれば、パワーデバイス５１，５２，５３，５４及びダイオード５５，５６，５７，５８、並びにパワーデバイス６１，６２，６３，６４及びダイオード６５，６６，６７，６８が破損する虞はなく、双方向でＡＣ−ＤＣ変換、ＤＣ−ＡＣ変換を行うことができる。
【０１６７】
以下、本発明に関する解決手段及び効果を補足的に説明する。
【０１６８】
（発明が解決しようとする課題）
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、交流電圧から直流電圧への変換と直流電圧から交流電圧への変換とを行い、交流電圧を直流電圧に変換する場合にコンデンサが破損する虞がない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）
本発明に係る変換装置は、交流電圧から直流電圧への変換指示、及び、直流電圧から交流電圧への変換指示を受け付ける受付部と、該受付部が直流電圧への変換指示を受け付けた場合に第１端子対間に印加された交流電圧を整流し、整流した直流電圧を第２端子対から出力し、前記受付部が交流電圧への変換指示を受け付けた場合に前記第２端子対間に印加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前記第１端子対から出力する変換回路と、前記第２端子対間に接続され、該第２端子対から出力された直流電圧を平滑化するコンデンサとを備える変換装置であって、前記第２端子対の一方の端子及びコンデンサ間に接続される第１スイッチと、第２スイッチ及びコイルからなり、前記一方の端子及びコンデンサ間に接続される直列回路と、前記受付部が直流電圧への変換指示を受け付けた場合に、前記第１スイッチをオフに、前記第２スイッチをオンにし、前記受付部が交流電圧への変換指示を受け付けた場合に、前記第１スイッチをオンに、前記第２スイッチをオフにする制御手段とを備えることを特徴とする。
【０１６９】
本発明にあっては、受付部が交流電圧から直流電圧への変換指示を受け付けた場合、変換回路は、第１端子対間に印加された交流電圧を整流し、整流した直流電圧を第２端子対から出力する。ここで、制御手段は第１スイッチをオフに、第２スイッチをオンにしているため、第２端子対から出力した直流電圧はコイルを介してコンデンサに印加される。コンデンサは第２端子対から出力された直流電圧を平滑化する。
【０１７０】
コイルは、自身に流れる電流の変化をなくすように、即ち、自身に電流が流れないように起電力を発生するため、コンデンサに過大な電流が流れることはない。これにより、交流電圧が直流電圧に変換される場合にコンデンサが破損する虞はない。
【０１７１】
また、受付部が直流電圧から交流電圧への変換指示を受け付けた場合、制御手段は第１スイッチをオンに、第２スイッチをオフにするため、コンデンサの両端子間の直流電圧はコイルを介さずに第２端子対間に印加される。変換回路は第２端子対間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を第１端子対から出力する。
【０１７２】
このため、変換回路の動作中に第２端子対間が一時的に開放された場合に、コイルが自身に流れる電流が変化しないように、即ち、同様の電流を流し続けるようにコイルの両端子間の電圧を上昇させ、変換回路を構成する素子に高い電圧が印加して該素子を破損する虞がない。
【０１７３】
本発明に係る変換装置は、第３スイッチ及び抵抗からなり、前記一方の端子及びコンデンサ間に接続される直列回路と、交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきか否かを前記コンデンサの両端子間の電圧に基づいて判定する判定手段と、該判定手段が停止すべきと判定した場合に、前記変換回路による変換を停止する停止手段とを更に備え、前記制御手段は、前記判定手段が停止すべきと判定した場合に、前記第３スイッチをオンにするように構成してあることを特徴とする。
【０１７４】
本発明にあっては、判定手段がコンデンサの両端子間の電圧に基づいて交流電圧から直流電圧への変換を停止すべきと判定した場合、停止手段が変換回路による変換を停止し、制御手段が第３スイッチをオンにする。
これにより、コイルに蓄積した電力は抵抗によって消費されるので、コイルから意図しない大きな電流が流れることはない。
【０１７５】
（発明の効果）
本発明によれば、変換回路が交流電圧を整流した直流電圧がコイルを介してコンデンサに印加され、更には、コンデンサの両端子間に印加した直流電圧がコイルを介さずに変換回路の第２端子対間に印加するため、交流電圧を直流電圧に変換する場合にコンデンサが破損する虞はなく、更には、直流電圧を交流電圧に変換する場合に変換回路を構成する素子が破損する虞もない。
【０１７６】
なお、実施の形態１では、上述の課題を解決するための手段において、端子Ｔ５，Ｔ６は第１端子対に、端子Ｔ１５，Ｔ１６は第２端子対に、コンデンサＣ１はコンデンサに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３夫々は第１、第２及び第３スイッチに該当する。また、第１回路４、第２回路５及び第３回路６全体は変換回路に、制御部９は制御手段、判定手段及び停止手段に該当する。
【０１７７】
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】
【０１７８】
１  変換装置
４  第１回路
５  第２回路
６  第３回路
７  受付部
９  制御部
５９  変圧器
２０１，４０１  双方向ＤＣ−ＤＣ変換装置
２１０，４１０  インダクタンス変更部
２１１  第１双方向変換回路
２１２  第２双方向変換回路
３１３  第３双方向変換回路
Ｃ１，Ｃ３  コンデンサ
Ｌ１  コイル
抵抗  Ｒ１
ＳＷ１  スイッチ
ＳＷ２  スイッチ
ＳＷ３  スイッチ
Ｔ５，Ｔ６，Ｔ１５，Ｔ１６  端子
【図１】
2013201882.tif 000003
【図２】
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【図３】
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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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