(57)【要約】【課題】適切な交流電圧を常時出力することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１１では、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し、変換した交流電圧を変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂの両端間に印加する。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、交流電圧を、リレー接点４０，４１を介して出力する。制御回路４８は、負荷側コイル４２ａが出力する交流電圧の実効値が所定値以上であると判定した場合、リレー接点４０，４１をオフからオンに切替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を、スイッチを介して出力する電力変換装置において、
前記交流電圧の実効値が所定値以上であるか否かを判定する実効値判定部と、
該実効値判定部によって、前記実効値が前記所定値以上であると判定された場合に前記スイッチをオフからオンに切替える切替え部と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記直流電圧を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、実効値が該交流電圧の実効値のＮ（Ｎ：正の実数）倍である交流電圧を、前記スイッチを介して出力する第２コイルを有する変圧器と、
前記第１コイルの両端間の電圧を検出する電圧検出部と
を備え、
前記実効値判定部は、該電圧検出部が検出した電圧に基づいて、前記第１コイルの両端間に印加されている交流電圧の実効値が、前記所定値の（１／Ｎ）倍である値以上であるか否かを判定するように構成してあること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記変換器は、前記第１コイルの両端間に印加する交流電圧の実効値を徐々に上昇させるように構成されていること
を特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記スイッチを介して出力すべき交流電圧の実効値の範囲は予め決められており、
前記所定値は、該範囲の下限値であること
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。
【請求項５】
前記直流電圧を交流電圧に変換する制御を行う制御回路と、
該制御回路に電力を供給する電力供給部と、
蓄電器と
を備え、
前記電力供給部は、前記スイッチを介して交流電圧が出力されている場合には、出力されている交流電圧に係る電力によって作動し、前記スイッチを介して交流電圧が出力されていない場合には、前記蓄電器に蓄えられている電力によって作動し、
前記所定値は、前記電力供給部の作動に必要な交流電圧の実効値の下限値であること
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。
【請求項６】
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正弦波状の交流電圧を、スイッチを介して出力する第２コイルを有する変圧器とを備える電力変換装置において、
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
を有し、
前記生成部が生成した交流電圧に含まれる複数のパルス夫々に係るパルス幅中の最大幅が所定幅以上であるか否かを判定するパルス幅判定部と、
該パルス幅判定部によって、前記最大幅が前記所定幅以上であると判定された場合に前記スイッチをオフからオンに切替える切替え部と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
電気自動車が有するバッテリから出力された前記直流電圧を交流電圧に変換するように構成されていること
を特徴とする請求項１から請求項６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、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車に搭載されたバッテリから出力された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を宅内に配置された電気機器（負荷）に供給する電力変換装置（例えば、特許文献１を参照）が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の電力変換装置では、直交変換部は、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、スイッチを介して負荷に印加する。例えば、停電が発生して電力系統から負荷への電力供給が停止した場合、スイッチをオフからオンに切替え、直交変換部は直流電圧から交流電圧への変換を開始する。これにより、停電中であっても、負荷に交流電力が供給され、負荷が作動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５７７４７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置では、直交変換部から負荷に出力される交流電圧に関して考慮されていない。不適切な交流電圧が負荷に出力された場合、負荷が誤動作する虞がある。
【０００６】
通常、宅内に配置される負荷に印加する交流電圧の実効値に関して下限値が設定されている。特許文献１に記載されているような従来の電力変換装置は、直交変換部内で大きな突入電流の発生を防止するために、直交変換部からスイッチを介して負荷に印加される交流電圧の実効値を徐々に上昇させるように構成されている。この構成では、負荷に、実効値が下限値未満である交流電圧が印加される期間が存在する。この期間中、負荷が誤動作する虞がある。
【０００７】
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、適切な交流電圧を常時出力することができ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】
【０００８】
本発明に係る電力変換装置は、直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を、スイッチを介して出力する電力変換装置において、前記交流電圧の実効値が所定値以上であるか否かを判定する実効値判定部と、該実効値判定部によって、前記実効値が前記所定値以上であると判定された場合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ることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、スイッチを介して出力される交流電圧の実効値が所定値以上であると判定された場合にスイッチがオフからオンに切替えられる。従って、所定値を適切に設定することにより、例えば、実効値が、負荷を正常に動作させるために必要な実効値の下限値よりも大きい適切な交流電圧を常時出力することが可能である。
【００１０】
本発明に係る電力変換装置は、前記直流電圧を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、実効値が該交流電圧の実効値のＮ（Ｎ：正の実数）倍である交流電圧を、前記スイッチを介して出力する第２コイルを有する変圧器と、前記第１コイルの両端間の電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記実効値判定部は、該電圧検出部が検出した電圧に基づいて、前記第１コイルの両端間に印加されている交流電圧の実効値が、前記所定値の（１／Ｎ）倍である値以上であるか否かを判定するように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、変換器は、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。変圧器では、第１コイルに交流電圧が印加された場合、第２コイルからスイッチを介して交流電圧が例えば負荷に出力される。第１コイルの両端間に印加されている交流電圧の実効値が、所定値の（１／Ｎ）倍である値以上である場合にスイッチをオフからオンに切替える。このため、第２コイルから出力される交流電圧の実効値は所定値以上である。
【００１２】
本発明に係る電力変換装置は、前記変換器は、前記第１コイルの両端間に印加する交流電圧の実効値を徐々に上昇させるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、変圧器の第１コイルの両端間に印加する交流電圧の実効値は徐々に上昇するので、変圧器の第１コイルを介して流れる励磁突入電流が低く抑えられる。
【００１４】
本発明に係る電力変換装置は、前記スイッチを介して出力すべき交流電圧の実効値の範囲は予め決められており、前記所定値は、該範囲の下限値であることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、例えば、スイッチを介して負荷に交流電圧を印加するように構成されている場合、出力すべき交流電圧の実効値の範囲は、負荷が正常に動作することが可能な範囲に予め決められている。スイッチを介して出力される交流電圧の実効値が、この実効値の範囲の下限値である場合、スイッチをオフからオンに切替える。このため、負荷に実効値が低い交流電圧が印加されて負荷が誤動作する確率は低い。
【００１６】
本発明に係る電力変換装置は、前記直流電圧を交流電圧に変換する制御を行う制御回路と、該制御回路に電力を供給する電力供給部と、蓄電器とを備え、前記電力供給部は、前記スイッチを介して交流電圧が出力されている場合には、出力されている交流電圧に係る電力によって作動し、前記スイッチを介して交流電圧が出力されていない場合には、前記蓄電器に蓄えられている電力によって作動し、前記所定値は、前記電力供給部の作動に必要な交流電圧の実効値の下限値であることを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、電力供給部は、スイッチを介して交流電圧が出力されている場合、出力されている交流電圧に係る電力によって作動し、スイッチを介して交流電圧が出力されていない場合、蓄電器が蓄えられている電力によって作動する。電力供給部は制御回路に電力を供給する。スイッチを介して出力される交流電圧の実効値が、電力供給部の作動に必要な交流電圧の実効値の下限値である場合、スイッチをオフからオンに切替える。このため、電力供給部に実効値が低い交流電圧が印加されて、電力供給部から制御回路に供給される電力が不安定となる確率は低い。
【００１８】
本発明に係る電力変換装置は、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正弦波状の交流電圧を、スイッチを介して出力する第２コイルを有する変圧器とを備える電力変換装置において、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有し、前記生成部が生成した交流電圧に含まれる複数のパルス夫々に係るパルス幅中の最大幅が所定幅以上であるか否かを判定するパルス幅判定部と、該パルス幅判定部によって、前記最大幅が前記所定幅以上であると判定された場合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ることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、変換器では、直流電圧からパルス状の交流電圧を生成し、生成した交流電圧は波形変換部、例えばローパスフィルタによって正弦波状の交流電圧に変換される。パルス状の交流電圧に含まれる複数のパルスに係るパルス幅の最大幅が所定幅以上である場合にスイッチをオフからオンに切替える。
【００２０】
パルス状の交流電圧のパルス幅が小さい程、波形変換部によって変換される交流電圧の波形は歪み、第２コイルから出力される交流電圧に波形も歪む。波形が歪んだ交流電圧が負荷に印加された場合、負荷が誤動作する虞がある。本発明では、パルス状の交流電圧に含まれる複数のパルス夫々に係るパルス幅中の最大幅が所定幅以上である場合にスイッチがオフからオンに切替わるので、正弦波に近い適切な交流電圧を変圧器の第２コイルから常時出力することが可能である。
【００２１】
本発明に係る電力変換装置は、電気自動車が有するバッテリから出力された前記直流電圧を交流電圧に変換するように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては、電気自動車が有する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、スイッチを介して出力する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、適切な交流電圧を常時出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１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】交流電圧の実効値調整の説明図である。
【図６】制御回路の要部構成を示すブロック図である。
【図７】制御部が実行する自立運転処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態３における変換器の回路図である。
【図９】制御回路の要部構成を示すブロック図である。
【図１０】制御部が実行する自立運転処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】パルス電圧の最大幅及びスペクトル幅の関係の説明図である。
【図１２】ローパスフィルタの特性の説明図である。
【図１３】ローパスフィルタの効果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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、実施の形態１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３０，３０，３０，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂを有する。
【００２６】
電力系統２０は、ブレーカ３０，３０，３０夫々の一端に接続されている。ブレーカ３０，３０，３０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。
【００２７】
分電盤１０では、ブレーカ３１ａの一端は、更に、ブレーカ３２ａ，３３ａ夫々の一端に接続されている。ブレーカ３１ｂの一端は、更に、ブレーカ３３ｂの一端に接続されている。ブレーカ３１ｃの一端は、更に、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。
ブレーカ３０，３０，３０，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ夫々は、通常、オンであり、漏電又は過負荷等が検出された場合、トリップし、オフに切替わる。
【００２８】
電力系統２０は、ブレーカ３１ａ，３１ｂ夫々の一端間、及び、ブレーカ３１ｂ，３１ｃ夫々の一端間に、実効値が第１所定値、例えば１０１Ｖ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３１ａ，３１ｃ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２０２Ｖである正弦波状の交流電圧を印加する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、電力変換装置１１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。
【００３３】
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。電力系統２０が交流電圧の出力を停止している場合、ブレーカ３０，３０，３０はオフに切替えられている。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、電力変換装置１１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。
【００３４】
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。
【００３５】
電力変換装置１１には、動作の停止を指示する停止指示が入力される。停止指示は、充電、連系運転及び自立運転中の１つが行われている間に、電力変換装置１１に入力される。電力変換装置１１は、停止指示が入力された場合、電力変換を停止し、実行中の動作を終了する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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実効値は、負荷側コイル４２ａに印加された交流電圧の実効値の（１／Ｎ）倍である。
【００４１】
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。この交流電圧の振幅は、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。実効値は、振幅を√２で除算することによって算出され、振幅に比例する。従って、第２所定値は、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実効値のＮ倍である。
【００４２】
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。
【００４３】
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。従って、第１所定値は、該交流電圧の実効値の（Ｎ／２）倍である。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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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する。電圧検出部４５，４６，４７夫々は、検出した電圧を示す電圧情報を制御回路４８に出力する。
【００４７】
制御回路４８には、充電指示、連系運転指示、自立運転指示及び停止指示が入力される。
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、変換器４４によって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、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。
以上のように、自立運転及び連系運転夫々は、バッテリ２１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４２の負荷側コイル４２ａから出力する制御である。
【００５０】
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と、図示しない電流検出部の検出結果とに基づいて、過電圧、電圧の不足及び過電流等の電圧又は電流に係る異常を検出する。制御回路４８は、電圧又は電流に係る異常を検出した場合、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。
【００５１】
制御回路４８は、充電、自立運転又は連系運転を実行している間に停止指示が入力された場合、変換器４４に指示して動作を停止させ、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂをオフに切替える。これにより、充電、自立運転及び連系運転の中で実行中の動作が終了する。
【００５２】
制御回路４８が充電又は連系運転を実行している場合、電力供給部４９は、電力系統２０が分電盤１０を介して供給した電力によって作動する。
制御回路４８が自立運転を実行している場合において、変圧器４２の負荷側コイル４２ａからリレー接点４０，４１を介して交流電圧が出力されているとき、電力供給部４９は、負荷側コイル４２ａから出力されている交流電圧に係る電力によって作動する。同様の場合において、負荷側コイル４２ａからリレー接点４０，４１を介して交流電力が出力されていないとき、電力供給部４９は蓄電器５０に蓄えられている電力によって作動する。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
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。従って、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、最も大きく、パルス電圧を構成する複数のパルスに係るパルス幅中の最大幅である。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。
【００６４】
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、パルス電圧を構成する高周波成分の振幅及び強度を低下させる。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によって構成されるローパスフィルタは波形変換部としても機能する。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
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。
【００６７】
図５は交流電圧Ｖｂの実効値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に係る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に係る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。
【００６８】
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。従って、パルス電圧のパルス幅が大きい程、振幅を√２で除算することによって算出される交流電圧のＶｂの実効値は大きい。制御回路４８は、パルス電圧に含まれる各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の実効値を調整する。具体的には、制御回路４８は、パルス電圧のパルス幅を延長する場合にはパルス群に含まれる全てのパルスに係るパルス幅を延長し、パルス電圧のパルス幅を短縮する場合には、パルス群に含まれる全てのパルスに係るパルス幅を短縮する。
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。
【００６９】
次に、制御回路４８の構成を説明する。図６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。
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夫々には、電力供給部４９によって電力が供給される。
【００７０】
入力部７０には、充電指示、連系運転指示、自立運転指示及び停止指示が入力される。入力部７０は、これらの指示中の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。
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。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。駆動部７５及び制御部７７夫々は、入力部７１，７２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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
記憶部７６は例えば不揮発性メモリである。記憶部７６には制御プログラムが記憶されている。
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、充電処理、連系運転処理及び自立運転処理を実行する。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。
【００７４】
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。
【００７５】
制御部７７は、入力部７０に充電指示が入力された場合、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。
【００７６】
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に停止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７３に指示してリレー接点４０，４１をオフに切替える。その後、制御部７７は充電処理を終了する。
【００７７】
制御部７７は、入力部７０に連系運転指示が入力された場合、連系運転処理を実行する。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。
【００７８】
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に停止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、リレー接点４０，４１をオフに切替える。その後、制御部７７は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、連系運転処理を終了する。
【００７９】
図７は制御部７７が実行する自立運転処理の手順を示すフローチャートである。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ブレーカ３０，３０，３０がオフであり、かつ、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂがオフである状態で自立運転指示が入力部７０に入力される。
【００８０】
自立運転処理では、制御部７７は、まず、駆動部７５に指示して変換器４４を駆動させる（ステップＳ１）。ステップＳ１では、駆動部７５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。駆動部７５はこの一連の遷移を周期的に実行する。前述したように、オンオフ状態が第１状態（又は第２状態）である期間が長い程、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の実効値は大きい。
【００８１】
駆動部７５は、電圧検出部４７から入力部７２に入力される電圧情報が示す電圧を監視しており、交流電圧Ｖｂの実効値が、予め設定される目標値となるまで、オンオフ状態が第１状態（又は第２状態）である期間を徐々に延長させる。これにより、変換器４４は交流電圧Ｖｂの実効値を徐々に上昇させる。このように、駆動部７５は、所謂、ソフトスタートを実行する。目標値は、前述した第２所定値の（１／Ｎ）倍である値である。
【００８２】
変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂに交流電圧Ｖｂが印加された場合、変圧器４２のコアに残留磁束と、バッテリ側コイル４２ｂに印加された交流電圧Ｖｂの初期位相と、交流電圧Ｖｂの実効値とに応じて、バッテリ側コイル４２ｂを介して励磁突入電流が流れる可能性がある。励磁突入電流は、バッテリ側コイル４２ｂの両端間に交流電圧Ｖｂが印加されてから、コアの磁束が定常状態となるまでに発生する。励磁突入電流が発生する確率は、交流電圧Ｖｂの実効値が大きい程高い。駆動部７５はソフトスタートを実行するため、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂを介して励磁突入電流が発生する確率は低い。また、たとえ励磁突入電流が発生した場合であっても、励磁突入電流は低く抑えられる。
【００８３】
制御部７７は、ステップＳ１を実行した後、電圧検出部４７から入力部７２に入力された電圧情報が示す電圧に基づいて、交流電圧Ｖｂの実効値が基準値以上であるか否か、即ち、リレー接点４０，４１を介して出力される交流電圧Ｖａの実効値が、基準値のＮ倍である値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。制御部７７は実効値判定部として機能する。
基準値のＮ倍である値は、以下のように予め設定されている。変圧器４２の負荷側コイル４２ａが両端からリレー接点４０，４１を介して負荷１２に出力すべき交流電圧Ｖａの実効値の範囲は、負荷１２に印加すべき交流電圧の実効値の範囲に予め決められており、例えば、実効値が１９０Ｖ以上であり、かつ、２１４Ｖ以下である。この場合、目標値のＮ倍である値は２０２Ｖに設定される。基準値のＮ倍である値は、前述した交流電圧Ｖａの実効値の範囲の下限値、例えば、１９０Ｖである。
【００８４】
制御部７７は、交流電圧Ｖｂの実効値が基準値未満であると判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）、再びステップＳ２を実行し、交流電圧Ｖｂの実効値が基準値以上となるまで待機する。
制御部７７は、交流電圧Ｖｂの実効値が基準値以上であると判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、切替え部７３，７４に指示して、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂをオフからオンに切替えさせる（ステップＳ３）。これにより、負荷１２に交流電圧Ｖａが印加され、負荷１３に、実効値が交流電圧Ｖｂの実効値の（１／２）倍である交流電圧Ｖａが印加される。
【００８５】
以上のように、基準値を適切に設定することにより、変圧器４２の負荷側コイル４２ａから適切な交流電圧Ｖａを常時出力することができる。また、負荷１２には、実効値が前述した範囲の下限値、例えば、１９０Ｖ以上である交流電圧Ｖａが印加され、負荷１３には、実効値が、この下限値を（１／２）倍することによって算出される値、例えば、９５以上である交流電圧が印加される。このため、負荷１２，１３に実効値が低い交流電圧が印加されて負荷１２，１３が誤動作する確率は低い。
【００８６】
前述したように、リレー接点４０，４１がオフからオンに切替わった場合、電力供給部４９に交流電圧Ｖａが印加され、負荷側コイル４２ａからリレー接点４０，４１を介して供給される交流電力によって作動する。
【００８７】
次に、制御部７７は、入力部７０に停止指示が入力されたか否かを判定する（ステップＳ４）。制御部７７は、入力部７０に停止指示が入力されていないと判定した場合（Ｓ４：ＮＯ）、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と、図示しない電流検出部の検出結果とに基づいて、電圧又は電流に係る異常を検出したか否かを判定する（ステップＳ５）。異常は過電圧、電圧の不足又は過電流等である。制御部７７は、異常を検出していないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ４を実行する。制御部７７は、入力部７０に停止指示が入力されるか、又は、異常を検出するまで、待機する。
【００８８】
制御部７７は、入力部７０に停止指示が入力されたと判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、又は、異常を検出したと判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、駆動部７５に指示して、変換器４４の駆動を停止させる（ステップＳ６）。駆動部７５は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３のオンオフ状態を全オフ状態に維持することによって変換器４４の駆動を停止する。
次に、制御部７７は、切替え部７３，７４夫々に指示して、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂをオンからオフに切替えさせ（ステップＳ７）、自立運転処理を終了する。
【００８９】
なお、基準値のＮ倍である値は、変圧器４２の負荷側コイル４２ａが両端からリレー接点４０，４１を介して負荷１２に出力すべき交流電圧Ｖａの実効値の範囲の下限値よりも大きい値、例えば目標値であってもよい。この場合であっても、電力変換装置１１は同様の効果を奏する。
【００９０】
（実施の形態２）
実施の形態１においては、基準値のＮ倍である値は、変圧器４２の負荷側コイル４２ａが両端からリレー接点４０，４１を介して負荷１２に出力すべき交流電圧Ｖａの実効値の範囲の下限値、又は、この下限値よりも大きい値に設定されている。しかしながら、基準値のＮ倍である値はこのような値に限定されない。
以下では、実施の形態２について、実施の形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態１と共通しているため、実施の形態１と共通する構成部には実施の形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００９１】
実施の形態２における制御回路４８の制御部７７は、自立運転処理のステップＳ２では、実施の形態１と同様に、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の実効値が基準値以上であるか否かを判定する。ここで、基準値のＮ倍である値は、電力供給部４９の作動に必要な交流電圧の実効値の下限値である。
【００９２】
前述したように、制御回路４８が自立運転を実行している場合において、変圧器４２の負荷側コイル４２ａからリレー接点４０，４１を介して交流電圧が出力されているとき、電力供給部４９は負荷側コイル４２ａから供給される電力によって作動する。このため、負荷側コイル４２ａがリレー接点４０，４１を介して出力した交流電圧の実効値が低い場合、電力供給部４９が正常に動作せず、電力供給部４９から制御回路４８に供給される電力が不安定となる虞がある。
【００９３】
しかしながら、実施の形態２における電力変換装置１１では、基準値のＮ倍である値が、電力供給部４９の作動に必要な交流電圧の実効値の下限値であるため、負荷側コイル４２ａが両端からリレー接点４０，４１を介して出力する交流電圧の実効値は、この下限値以上である。結果、電力供給部４９に実効値が低い交流電圧が印加されて、電力供給部４９から制御回路４８に供給される電力が不安定となる確率は低い。
【００９４】
基準値の設定を除く他の構成は、実施の形態２における電力変換装置１１の構成と同様である。このため、実施の形態２における電力変換装置１１は、実施の形態１における電力変換装置１１が奏する効果の中で、基準値の設定によって得られる効果を除く他の効果を奏する。
【００９５】
（実施の形態３）
実施の形態１の自立運転処理では、制御部７７は、交流電圧Ｖｂの実効値が基準値以上であるか否かの判定の結果に基づいて、切替え部７３，７４にリレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂをオフからオンに切替えさせている。しかしながら、制御部７７は、この判定とは異なる判定の結果に基づいて、切替え部７３，７４にリレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂをオフからオンに切替えさせてもよい。
以下では、実施の形態３について、実施の形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態１と共通しているため、実施の形態１と共通する構成部には実施の形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００９６】
図８は実施の形態３における変換器４４の回路図である。実施の形態３における変換器４４は、実施の形態１と同様に、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。これらは実施の形態１と同様に接続されている。実施の形態３における変換器４４は更に電圧検出部６４を有する。電圧検出部６４は、半導体スイッチ６０，６２夫々のエミッタ間に接続されている。
【００９７】
電圧検出部６４は、半導体スイッチ６０，６２夫々のエミッタ間の電圧を検出し、検出した電圧を示す電圧情報を制御回路４８に出力する。自立運転が行われている場合、電圧検出部６４は、半導体スイッチ６０，６１，６２，６３が生成したパルス電圧に係る電圧を検出する。
【００９８】
図９は制御回路４８の要部構成を示すブロック図である。実施の形態３における制御回路４８は、実施の形態１と同様に、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、実施の形態１と同様に接続されている。制御回路４８は、更に、入力部７９を有する。入力部７９は、電圧検出部６４及びバス７８に各別に接続されている。
入力部７９には、電圧検出部６４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７９から電圧情報を取得する。制御部７７が入力部７９から取得した電圧情報が示す電圧は、電圧情報の取得時点において電圧検出部６４が検出した電圧と略一致する。
【００９９】
図１０は、制御部７７が実行する自立運転処理の手順を示すフローチャートである。実施の形態３における制御部７７も、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が交流電圧の出力を停止しており、かつ、リレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂがオフである状態で自立運転指示が入力部７０に入力される。
実施の形態３における自立運転処理のステップＳ１１，Ｓ１３〜Ｓ１７は、実施の形態３における自立運転処理のステップＳ１，Ｓ３〜Ｓ７と同様である。このため、ステップＳ１１，Ｓ１３〜Ｓ１７の詳細な説明を省略する。
【０１００】
自立運転処理のステップＳ１１では、実施の形態１における自立運転処理のステップＳ１の説明で述べたように、駆動部７５は、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂに印加される交流電圧Ｖｂの実効値が目標値となるまで、オンオフ状態が第１状態（又は第２状態）である期間を徐々に延長する。これにより、パルス電圧のパルス幅が徐々に上昇し、交流電圧Ｖｂの実効値が徐々に上昇する。
【０１０１】
制御部７７は、ステップＳ１１を実行した後、電圧検出部６４から入力部７９に入力される電圧情報が示す電圧に基づいて、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複数のパルス夫々に係るパルス幅中の最大幅、即ち、パルス群の中央のパルスのパルス幅が基準幅以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。基準幅は、一定であり、予め設定されている。実施の形態３では、制御部７７はパルス幅判定部として機能する。
【０１０２】
実施の形態１で述べたように、パルス電圧のパルス幅が大きい程、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の振幅は大きい。従って、ステップＳ１２では、制御部７７は、交流電圧Ｖｂの振幅が所定振幅以上であるか否かに基づいて、最大幅が基準幅以上であるか否かを判定してもよい。この場合、制御部７７は、交流電圧Ｖｂの振幅が所定振幅以上であるとき、最大幅が基準幅以上であると判定し、交流電圧Ｖｂの振幅が所定幅未満であるとき、最大幅が基準幅未満であると判定する。
【０１０３】
制御部７７は、最大幅が基準幅未満であると判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、再びステップＳ１２を実行し、最大幅が基準幅以上となるまで待機する。
制御部７７は、最大幅が基準幅以上であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、切替え部７３，７４をリレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂをオフからオンに切替える。
【０１０４】
以上のように、自立運転処理では、パルス電圧の最大幅が基準幅以上である場合にリレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂがオフからオンに切替わるので、正弦波に近い適切な交流電圧を変換器４４の負荷側コイル４２ａから常時出力することができる。このため、負荷１２，１３夫々が誤動作する確率は低い。
以下では、前述したパルス電圧の最大幅が基準幅以上である場合にリレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂをオフからオンに切替えることによって、正弦波に近い適切な交流電圧が出力される理由を説明する。
【０１０５】
図１１はパルス電圧の最大幅及びスペクトル幅の関係の説明図である。図１１の上側には、パルス電圧の最大幅が小さいパルス電圧の波形と、このパルス電圧のスペクトルとが概略的に示されている。図１１の下側には、最大幅が大きいパルス電圧の波形と、このパルス電圧のスペクトルとが概略的に示されている。スペクトルは、パルス電圧を構成する周波数成分を示している。パルス電圧では、正及び負のパルス群によって構成される同一の波形が周期Ｔｃで繰り返されている。周期Ｔｃの逆数である周波数を周波数ｆｃと記載する。パルス電圧は、周波数が周波数ｆｃのｋ（ｋ：自然数）倍である複数の正弦波によって構成される。スペクトルの各周波数成分について、強度が大きい程、正弦波の振幅が大きい。
【０１０６】
不確定性原理に基づき、パルス幅及びスペクトル幅の積は一定である。このため、最大幅が小さい程、スペクトル幅は大きく、周波数が相互に異なる多くの正弦波によってパルス電圧が構成される。また、最大幅が小さい程、隣接する周波数成分の強度の差が小さい。
【０１０７】
図１２はローパスフィルタの特性の説明図である。図１２には、変換器４４のコンデンサ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の特性が概略的に示されている。図８において、半導体スイッチ６０，６１夫々のエミッタ間に、振幅が振幅Ａｉである正弦波が印加された場合にコンデンサＣ１の両端から出力される正弦波の振幅が振幅Ａｏであると仮定する。
【０１０８】
ローパスフィルタでは、振幅Ａｏを振幅Ａｉで除算することによって算出される振幅比は、半導体スイッチ６０，６１夫々のエミッタ間に印加される正弦波の周波数によって異なる。図１２には、振幅比の周波数特性の一例が示されている。振幅比は常用対数で表され、単位はデシベル（ｄＢ）である。周波数ｆｃに関しては、振幅Ａｏは振幅Ａｉと同じである。周波数２ｆｃに関しては、振幅Ａｏは、振幅Ａｉの（１／５）倍であり、周波数２ｆｃの正弦波の振幅は、ローパスフィルタによって低下する。周波数３ｆｃに関しては、振幅Ａｏは、振幅Ａｉの（１／１０）倍であり、周波数が周波数３ｆｃの正弦波の振幅は、ローパスフィルタによって更に低下する。
【０１０９】
複数の正弦波で構成されるパルス電圧がローパスフィルタを通過した場合、周波数ｆｃの正弦波を除く他の正弦波の振幅及び強度が低下するので、ローパスフィルタから出力される交流電圧では、周波数ｆｃの正弦波が支配的である。このため、ローパスフィルタを通過した交流電圧の波形は周波数ｆｃの正弦波に近づく。このように、ローパスフィルタは、パルス電圧を、周波数が周波数ｆｃである正弦波状の交流電圧に変換する。
【０１１０】
図１３はローパスフィルタの効果の説明図である。図１３の上側には、パルス電圧の最大幅が小さいパルス電圧のスペクトルと、このパルス電圧がローパスフィルタを通過することによって生成される交流電圧のスペクトルとが概略的に示されている。図１３の下側には、最大幅が大きいパルス電圧のスペクトルと、このパルス電圧がローパスフィルタを通過することによって生成される交流電圧のスペクトルとが概略的に示されている。
【０１１１】
最大幅が小さい場合、パルス電圧のスペクトルにおいて、周波数ｆｃの正弦波の強度と、周波数ｆｃ近傍に存在する周波数の正弦波の強度との差が小さい。このため、ローパスフィルタを通過して変圧器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では、周波数ｆｃを除く他の周波数の正弦波の強度が十分に減衰していないため、これらの強度は大きく、交流電圧Ｖｂの波形の歪みが大きい。
【０１１２】
最大幅が大きい場合、パルス電圧のスペクトルにおいて、周波数ｆｃの正弦波の強度と、周波数ｆｃ近傍に存在する周波数の正弦波の強度との差が大きい。このため、ローパスフィルタを通過して変圧器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では、周波数ｆｃを除く他の周波数の正弦波の強度が十分に減衰しているため、これらの強度は小さく、交流電圧Ｖｂの波形の歪みが小さい。結果、交流電圧Ｖｂの波形は、周波数が周波数ｆｃである正弦波の波形に近い。
【０１１３】
従って、パルス電圧の最大幅が大きい程、交流電圧Ｖｂの波形は正弦波の波形に近く、変圧器４２の負荷側コイル４２ａから出力される交流電圧の波形も正弦波の波形に近い。実施の形態３における自立運転処理では、パルス電圧の最大幅が基準幅以上である場合にリレー接点４０，４１及びスイッチ４３ａ，４３ｂがオフからオンに切替わるので、負荷１２，１３夫々に正弦波に近い適切な交流電圧が印加され、負荷１２，１３夫々が誤動作することはない。
【０１１４】
実施の形態３における自立運転処理のステップＳ１１では、駆動部７５は、実施の形態１と同様に、ソフトスタートを実行するため、変圧器４２のバッテリ側コイル４２ｂを介して励磁突入電流が発生する確率は低い。また、たとえ励磁突入電流が発生した場合であっても、励磁突入電流は低く抑えられる。
【０１１５】
ＰＷＭ制御では、パルス電圧に含まれる複数のパルス夫々に係るパルス幅の最大幅が大きい場合、該複数のパルス夫々に係るパルス幅の最小幅も大きく、１周期中の複数のパルス夫々に係るパルス幅の合計も大きい。従って、最大幅が基準幅以上であるか否かを判定することは、最小幅が第２の基準幅以上であるか否かを判定することと等価であり、更には、パルス幅の合計が第３の基準幅以上であるか否かを判定することと等価である。
【０１１６】
なお、実施の形態１〜３において、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。
また、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。
【０１１７】
更に、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。
また、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。
【０１１８】
開示された実施の形態１〜３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】
【０１１９】
１１  電力変換装置
４０，４１  リレー接点
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
４７，６４  電圧検出部
４８  制御回路
４９  電力供給部
５０  蓄電器
６０，６１，６２，６３  半導体スイッチ（生成部）
７３  切替え部
７７  制御部（実効値判定部、パルス幅判定部）
Ｃ１  コンデンサ（波形変換部の一部）
Ｌ１，Ｌ２  コイル（波形変換部の一部）
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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