(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車の電池に用いられる双方向電力変換を備える３相電源装置であって、
第１ブリッジアーム、第２ブリッジアーム及び第３ブリッジアームを有し、第１側が交流電源に結合される交流直流変換ユニットと、
前記交流直流変換ユニットの第２側に結合され、第１直流電圧を有する第１直流バスと、
１次側及び２次側を有する絶縁変圧器と、前記第１直流バス及び前記１次側に結合され、第１ブリッジアーム及び第２ブリッジアームを有する第１ブリッジアームアセンブリと、前記２次側に結合され、第１ブリッジアーム及び第２ブリッジアームを有する第２ブリッジアームアセンブリと、を含む第１直流直流変換ユニットと、
前記第２ブリッジアームアセンブリの前記第２ブリッジアームに結合され、第２直流電圧を有する第２直流バスと、
第１側が前記第２直流バスに結合され、第２側が電池に結合される第２直流直流変換ユニットと、
を含み、
前記絶縁変圧器の前記１次側及び／又は前記２次側は共振タンクを有し、前記第１直流直流変換ユニットは開ループ動作であり、共振周波数点で動作する、
ことを特徴とする双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項２】
前記第２直流直流変換ユニットは非絶縁型変換回路である、ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項３】
前記交流直流変換ユニットは３レベル構造であり、電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が前記交流電源から前記電池へである場合、前記交流電源に対して力率補正を提供し、安定した前記第１直流電圧を提供する、
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項４】
電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が前記電池から前記交流電源へである場合、前記交流直流変換ユニットは３レベル制御であり、前記交流直流変換ユニットは電流源として動作する、
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項５】
電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が前記交流電源から前記電池へである場合、前記第２直流直流変換ユニットはバック型直流コンバータとして動作する、
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項６】
電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が前記電池から前記交流電源へである場合、前記第２直流直流変換ユニットはブースト型直流コンバータとして動作する、
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項７】
電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が前記電池から出力され、独立した動作である場合、前記交流直流変換ユニットは３レベル制御であり、電圧源として動作する、
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項８】
前記交流直流変換ユニットの前記第１ブリッジアームは、２つの直列された第１電力スイッチと第２電力スイッチ及び前記第１電力スイッチと前記第２電力スイッチとの共通結合点に結合された第１ダイオードと、２つの直列された第３電力スイッチと第４電力スイッチ及び前記第３電力スイッチと前記第４電力スイッチとの共通結合点に結合された第２ダイオードと、を含み、前記第２電力スイッチは前記第３電力スイッチに結合されるとともに、第１接点に共通結合され、前記第１ダイオードは前記第２ダイオードに結合されるとともに、電位中点に共通結合され、
前記交流直流変換ユニットの前記第２ブリッジアームは、２つの直列された第５電力スイッチと第６電力スイッチ及び前記第５電力スイッチと前記第６電力スイッチとの共通結合点に結合された第３ダイオードと、２つの直列された第７電力スイッチと第８電力スイッチ及び前記第７電力スイッチと前記第８電力スイッチとの共通結合点に結合された第４ダイオードと、を含み、前記第６電力スイッチは前記第７電力スイッチに結合されるとともに、第２接点に共通結合され、前記第３ダイオードは前記第４ダイオードに結合されるとともに、前記電位中点に共通結合され、
前記交流直流変換ユニットの前記第３ブリッジアームは、２つの直列された第９電力スイッチと第１０電力スイッチ及び前記第９電力スイッチと前記第１０電力スイッチとの共通結合点に結合された第５ダイオードと、２つの直列された第１１電力スイッチと第１２電力スイッチ及び前記第１１電力スイッチと前記第１２電力スイッチとの共通結合点に結合された第６ダイオードと、を含み、前記第１０電力スイッチは前記第１１電力スイッチに結合されるとともに、第３接点に共通結合され、前記第５ダイオードは前記第６ダイオードに結合されるとともに、電位中点に共通結合される、
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項９】
前記第１直流直流変換ユニットの前記第１ブリッジアームアセンブリの前記第１ブリッジアームは、２つの直列された第１電力スイッチと第２電力スイッチを含み、前記第１電力スイッチと前記第２電力スイッチは第４接点に共通結合され、
前記第１直流直流変換ユニットの前記第１ブリッジアームアセンブリの前記第２ブリッジアームは、２つの直列された第３電力スイッチと第４電力スイッチを含み、前記第３電力スイッチと前記第４電力スイッチは第５接点に共通結合され、前記第４接点と前記第５接点はそれぞれ前記１次側の両端に結合され、
前記第１直流直流変換ユニットの前記第２ブリッジアームアセンブリの前記第１ブリッジアームは、２つの直列された第５電力スイッチと第６電力スイッチを含み、前記第５電力スイッチと前記第６電力スイッチは第６接点に共通結合され、
前記第１直流直流変換ユニットの前記第２ブリッジアームアセンブリの前記第２ブリッジアームは、２つの直列された第７電力スイッチと第８電力スイッチを含み、前記第７電力スイッチと前記第８電力スイッチは第７接点に共通結合され、前記第６接点と前記第７接点はそれぞれ前記２次側の両端に結合される、
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【請求項１０】
前記第１直流電圧又は前記第２直流電圧はリアルタイムの変換効率、部品温度又は電池電圧に基づき、動的な調整を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向電力変換を備える３相電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に関し、特に、電気自動車の充電に用いられる双方向電力変換を備える３相電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギーと二酸化炭素の排出量削減は既に世界的な話題になっており、世界の各大手自動車メーカもプラグインハイブリッド電気自動車、バッテリー式電気自動車を積極的に開発している。各国政府も法律及びエネルギー政策を制定することにより、自動車メーカがより多くの研究に投資するように激励し、産業のグレードアップを推進し、環境に優しい経済の発展を促進している。
【０００３】
電気自動車の使用量が迅速に増加しているため、新世代電気自動車充電設備は、将来各大手自動車メーカの充電仕様を満たさなければならないほか、より大切なことは送電網との互いの調整可能性が必要であり、対応する充電設備の拡張は送電網全体の構造を考慮しなければならない。
【０００４】
このため、如何に電気自動車の充電に用いられる双方向電力変換を備える３相電源装置を設計することで、上記技術的目標に達するかが、本願の発明者が検討する重要な課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は双方向電力変換を備える３相電源装置を提供することにより、前記技術的特徴に達することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明により提供される双方向電力変換を備える３相電源装置は、交流直流変換ユニット、第１直流バス、第１直流直流変換ユニット、第２直流バス及び第２直流直流変換ユニットを含む。交流直流変換ユニットは第１ブリッジアーム、第２ブリッジアーム及び第３ブリッジアームを有し、交流直流変換ユニットの第１側には交流電源が結合されている。第１直流バスは交流直流変換ユニットの第２側に結合され、第１直流電圧を有する。第１直流直流変換ユニットは絶縁変圧器、第１ブリッジアームアセンブリ及び第２ブリッジアームアセンブリを含む。絶縁変圧器は１次側及び２次側を有する。第１ブリッジアームアセンブリは第１直流バス及び１次側に結合され、第１ブリッジアーム及び第２ブリッジアームを有する。第２ブリッジアームアセンブリは２次側に結合され、第１ブリッジアーム及び第２ブリッジアームを有する。第２直流バスは第２ブリッジアームアセンブリの第２ブリッジアームに結合され、第２直流電圧を有する。第２直流直流変換ユニットの第１側は第２直流バスに結合され、第２直流直流変換ユニットの第２側には電池が結合されている。絶縁変圧器の１次側及び／又は２次側は共振タンクを有し、第１直流直流変換ユニットは開ループ動作を行い、共振周波数点で動作している。
【０００７】
一実施例において、第２直流直流変換ユニットは非絶縁型変換回路である。
【０００８】
一実施例において、交流直流変換ユニットは３レベル構造であり、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が交流電源から電池へである場合、交流電源に対し力率補正を提供し、安定的な第１直流電圧を提供する。
【０００９】
一実施例において、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が電池から交流電源へである場合、交流直流変換ユニットは３レベル制御であり、交流直流変換ユニットは電流源として動作する。
【００１０】
一実施例において、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が交流電源から電池へである場合、第２直流直流変換ユニットはバック型直流コンバータとして動作する。
【００１１】
一実施例において、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が電池から交流電源へである場合、第２直流直流変換ユニットはブースト型直流コンバータとして動作する。
【００１２】
一実施例において、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が電池から出力され、独立した動作である場合、交流直流変換ユニットは３レベル制御であり、交流直流変換ユニットは電圧源として動作する。
【００１３】
一実施例において、交流直流変換ユニットの第１ブリッジアームは２つの直列された第１電力スイッチと第２電力スイッチ及び第１電力スイッチと第２電力スイッチとの共通結合点に結合された第１ダイオードと、２つの直列された第３電力スイッチと第４電力スイッチ及び第３電力スイッチと第４電力スイッチとの共通結合点に結合された第２ダイオードと、を含み、第２電力スイッチは第３電力スイッチに結合されると共に、第１接点に共通結合され、第１ダイオードは第２ダイオードに結合されるとともに、電位中点に共通結合される。交流直流変換ユニットの第２ブリッジアームは、２つの直列された第５電力スイッチと第６電力スイッチ及び第５電力スイッチと第６電力スイッチとの共通結合点に結合された第３ダイオードと、２つの直列された第７電力スイッチと第８電力スイッチ及び第７電力スイッチと第８電力スイッチとの共通結合点に結合された第４ダイオードと、を含み、第６電力スイッチは第７電力スイッチに結合されるとともに、第２接点に共通結合され、第３ダイオードは第４ダイオードに結合されるとともに、電位中点に共通結合される。交流直流変換ユニットの第３ブリッジアームは、２つの直列された第９電力スイッチと第１０電力スイッチ及び第９電力スイッチと第１０電力スイッチとの共通結合点に結合された第５ダイオードと、２つの直列された第１１電力スイッチと第１２電力スイッチ及び第１１電力スイッチと第１２電力スイッチとの共通結合点に結合された第６ダイオードと、を含み、第１０電力スイッチは第１１電力スイッチに結合されるとともに、第３接点に共通結合され、第５ダイオードは第６ダイオードに結合されるとともに、電位中点に共通結合される。
【００１４】
一実施例において、第１直流直流変換ユニットの第１ブリッジアームアセンブリの第１ブリッジアームは、２つの直列された第１電力スイッチと第２電力スイッチを含み、第１電力スイッチと第２電力スイッチは第４接点に共通結合され、第１直流直流変換ユニットの第１ブリッジアームアセンブリの第２ブリッジアームは、２つの直列された第３電力スイッチと第４電力スイッチを含み、第３電力スイッチと第４電力スイッチは第５接点に共通結合される。ここで、第４接点と第５接点はそれぞれ１次側の両端に結合される。第１直流直流変換ユニットの第２ブリッジアームアセンブリの第１ブリッジアームは、２つの直列された第５電力スイッチと第６電力スイッチを含み、第５電力スイッチと第６電力スイッチは第６接点に共通結合される。第１直流直流変換ユニットの第２ブリッジアームアセンブリの第２ブリッジアームは、２つの直列された第７電力スイッチと第８電力スイッチを含み、第７電力スイッチと第８電力スイッチは第７接点に共通結合され、第６接点と第７接点はそれぞれ２次側の両端に結合される。
【００１５】
一実施例において、第１直流電圧又は第２直流電圧は、リアルタイムの変換効率、部品温度又は電池電圧に基づき、動的な調整を行う。
【００１６】
提供された双方向電力変換を備える３相電源装置に適用することにより、新世代電気自動車の充電設備の需要と要求に達することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の所定の目的を達成するために採用した技術、手段及び効果をより深く理解させるため、以下の本発明にかかる詳細な説明と図面を提供する。よって本発明の目的、特徴と特性をさらに具体的に理解することができるが、添付の図面は参考と説明のためのものであり、本発明を限定するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の双方向電力変換を備える３相電源装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の技術的内容及び詳細な説明について、図面に合わせて下記のように説明する。
【００２０】
図１（図面サイズの限定により、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃによって構成される）は、本発明の双方向電力変換を備える３相電源装置の回路図である。前記双方向電力変換を備える３相電源装置は電気自動車の充電に用いられる。ここで、電池１６は電気自動車（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖｅｈｉｃｌｅ）に内蔵可能な充電電池である。当該３相電源装置は、交流直流変換ユニット１１、第１直流バス１２、第１直流直流変換ユニット１３、第２直流バス１４及び第２直流直流変換ユニット１５を含む。
【００２１】
交流直流変換ユニット１１（図１Ａ参照）は、第１ブリッジアーム１１１、第２ブリッジアーム１１２及び第３ブリッジアーム１１３を有する。交流直流変換ユニット１１の第１側は交流電源Ｖａｃに結合され、本発明において、交流電源Ｖａｃは３相交流電源、又は交流送電網である。
【００２２】
第１ブリッジアーム１１１は、２つの直列された電力スイッチＱ１１、Ｑ１２及び２つの電力スイッチＱ１１、Ｑ１２の共通結合点に結合されたダイオードＤ１と、２つの直列された電力スイッチＱ１３、Ｑ１４及び２つの電力スイッチＱ１３、Ｑ１４の共通結合点に結合されたダイオードＤ２と、を含む。また、電力スイッチＱ１２は電力スイッチＱ１３に結合されるとともに、第１接点Ｐ１１に共通結合され、ダイオードＤ１はダイオードＤ２に結合されるとともに、電位中点Ｐ１０に共通結合される。ここで、これらの電力スイッチＱ１１〜Ｑ１４はＩＧＢＴ電力トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴ電力トランジスタであってもよい。
【００２３】
第２ブリッジアーム１１２は、２つの直列された電力スイッチＱ１５、Ｑ１６及び２つの電力スイッチＱ１５、Ｑ１６の共通結合点に結合されたダイオードＤ３と、２つの直列された電力スイッチＱ１７、Ｑ１８及び２つの電力スイッチＱ１７、Ｑ１８の共通結合点に結合されたダイオードＤ４と、を含む。また、電力スイッチＱ１６は電力スイッチＱ１７に結合されるとともに、第２接点Ｐ１２に共通結合され、ダイオードＤ３はダイオードＤ４に結合されるとともに、電位中点Ｐ１０に共通結合される。ここで、これらの電力スイッチＱ１５〜Ｑ１８はＩＧＢＴ電力トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴ電力トランジスタであってもよい。
【００２４】
第３ブリッジアーム１１３は、２つの直列された電力スイッチＱ１９、Ｑ１Ａ及び２つの電力スイッチＱ１９、Ｑ１Ａの共通結合点に結合されたダイオードＤ５と、２つの直列された電力スイッチＱ１Ｂ、Ｑ１Ｃ及び２つの電力スイッチＱ１Ｂ、Ｑ１Ｃの共通結合点に結合されたダイオードＤ６と、を含む。また、電力スイッチＱ１Ａは電力スイッチＱ１Ｂに結合されるとともに、第３接点Ｐ１３に共通結合され、ダイオードＤ５はダイオードＤ６に結合されるとともに、電位中点Ｐ１０に共通結合される。ここで、これらの電力スイッチＱ１９〜Ｑ１ＣはＩＧＢＴ電力トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴ電力トランジスタであってもよい。
【００２５】
ここで、各ブリッジアームは３レベルのブリッジアームであり、各ブリッジアームは３つの電圧レベルを出力するように制御することができ、このように構成されることによりスイッチングストレスを軽減し調波を減少させることができる。第１接点Ｐ１１、第２接点Ｐ１２及び第３接点Ｐ１３は、対応するように３相交流電源Ｖａｃの各相の出力に結合される。強調すべきことは、電気自動車の電池は益々高くなる電圧と大容量になる傾向があるため、本発明の交流直流変換ユニット１１は３レベル構造を使用することが好ましく、これによってスイッチングストレスを軽減することができ、第１直流バス１２に高い電圧を印加する場合、高耐電圧・高コストのスイッチング素子を使用する必要なく、交流送電網に結合される場合、調波を減少させることに役立つ。
【００２６】
第１直流バス１２は交流直流変換ユニット１１の第２側に結合され、第１直流電圧Ｖｄｃ１を有する。後段の変換ユニットの電圧源になるように、第１直流電圧Ｖｄｃ１は電位中点Ｐ１０を接続する２つのコンデンサＣａ、Ｃｂに橋絡される。
【００２７】
第１直流直流変換ユニット１３（図１Ｂ参照）は第１ブリッジアームアセンブリ１３１、第２ブリッジアームアセンブリ１３２、絶縁変圧器１３３及び共振タンクを含む。絶縁変圧器１３３は、１次側１３３１及び２次側１３３２を有する。絶縁変圧器１３３の１次側１３３１は、インダクタンスキャパシタンス（ＬＣ）共振タンクを有することができ、第１直流直流変換ユニット１３は開ループ動作し、共振周波数点で動作しており、詳細は後述する。別の実施例において、絶縁変圧器１３３の２次側１３３２もＬＣ共振タンクを含むことができ、このように、第１直流直流変換ユニット１３はフォワード動作又はリバース動作において対称する回路を有し、又は２次側はコンデンサのみを含む。異なる負荷と範囲に基づき共振タンクを設置することで、さらに制御しやすくなる。
【００２８】
第１ブリッジアームアセンブリ１３１は第１直流バス１２及び絶縁変圧器１３３の１次側１３３１に結合され、第１ブリッジアーム１３１１及び第２ブリッジアーム１３１２を有する。第１ブリッジアーム１３１１は２つの直列された電力スイッチＱ２１、Ｑ２２を含み、電力スイッチＱ２１、Ｑ２２は第４接点Ｐ２１に共通結合される。第２ブリッジアーム１３１２は２つの直列された電力スイッチＱ２３、Ｑ２４を含み、電力スイッチＱ２３、Ｑ２４は第５接点Ｐ２２に共通結合される。ここで、第４接点Ｐ２１と第５接点Ｐ２２はそれぞれ１次側１３３１の両端に結合される。
【００２９】
第２ブリッジアームアセンブリ１３２は絶縁変圧器１３３の２次側１３３２に結合され、第１ブリッジアーム１３２１及び第２ブリッジアーム１３２２を有する。第１ブリッジアーム１３２１は、２つの直列された電力スイッチＱ２５、Ｑ２６を含み、電力スイッチＱ２５、Ｑ２６は第６接点Ｐ２３に共通結合される。第２ブリッジアーム１３２２は、２つの直列された電力スイッチＱ２７、Ｑ２８を含み、電力スイッチＱ２７、Ｑ２８は第７接点Ｐ２４に共通結合される。ここで、第６接点Ｐ２３と第７接点Ｐ２４はそれぞれ２次側１３３２の両端に結合される。
【００３０】
第２直流バス１４は第２ブリッジアームアセンブリ１３２の第２ブリッジアーム１３２２に結合され、第２直流電圧Ｖｄｃ２を有する。第２直流電圧Ｖｄｃ２はコンデンサＣＢＵＳに橋絡される。
【００３１】
第２直流直流変換ユニット１５（図１Ｃ参照）の第１側は第２直流バス１４に結合され、第２直流直流変換ユニット１５の第２側は電池１６に結合され、第２直流直流変換ユニット１５は非絶縁型変換回路を使用する。
【００３２】
強調すべきことは、第１直流直流変換ユニット１３の第１ブリッジアームアセンブリ１３１、第２ブリッジアームアセンブリ１３２及び絶縁変圧器１３３は共振タンクと直流から直流への共振変換回路を形成し、一般的な共振変換回路の動作原理は、出力電圧をフィードバックすることによって、各ブリッジアームのスイッチング周波数を制御し、これにより、出力電圧を制御することである。しかしながら、電気自動車の充電に用いられる場合、電池の電圧変動範囲が大きいため、共振変換回路のスイッチング周波数の変動範囲を広くし、フルレンジ電圧の調整に適合するために特別な共振パラメータを設計する必要があり、これは殆どの時間においてスイッチング周波数を共振周波数点から離れ過ぎるようにし、全体的な効率が低下する。本発明の第１直流直流変換ユニット１３は開ループ動作であり、共振周波数点で動作するため、第１直流直流変換ユニット１３の効率最適化を維持し、ガルバニック絶縁（Ｇａｌｖａｎｉｃ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）の効果に達し、さらに第２直流直流変換ユニット１５を利用して電池１６に対し充電を行うことができる。このように組み合わせることで高効率、広範囲且つガルバニック絶縁（Ｇａｌｖａｎｉｃ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）の効果に達することができる。
【００３３】
なお、第１直流電圧Ｖｄｃ１又は第２直流電圧Ｖｄｃ２はリアルタイムの変換効率、部品温度又は電池電圧に基づき、動的な調整を行うことができる。例えば、電池１６の充放電過程において電圧が変化するため、電池の電圧変動の大きさに基づき第１直流電圧Ｖｄｃ１及び第２直流電圧Ｖｄｃ２を動的に調整することができる。または、第１直流直流変換ユニット１３と第２直流直流変換ユニット１５との電力スイッチの温度に基づき直流バスの電圧を調整する。言い換えれば、直流バスは必ずしも一定の電圧を維持しなくてもよく、動的に調整することによって効率を最適化することができる。
【００３４】
以下、前記双方向電力変換を備える３相電源装置の動作に対して説明する。本発明の３相電源装置は双方向電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）の動作モードを備え、前記双方向モードは、エネルギー蓄積モード（ｅｎｅｒｇｙ−ｓｔｏｒｉｎｇ  ｍｏｄｅ）であってもよく、又はフォワード動作（ｆｏｒｗａｒｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）及びエネルギー放出モード（ｅｎｅｒｇｙ−ｒｅｌｅａｓｉｎｇ  ｍｏｄｅ）と呼ばれ、又はリバース動作（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）と呼ばれる。フォワード動作とは、電池１６に使用されるように、電源装置により交流電源Ｖａｃを受信し、交流直流変換ユニット１１、第１直流直流変換ユニット１３及び第２直流直流変換ユニット１５によって直流電源に変換することである。具体的な適用は、例えば、電気自動車を充電するために、送電網により提供される電気エネルギーを充電ステーションに必要な電力を供給することであってもよいが、それに限定されない。
【００３５】
これに対して、リバース動作とは、直流電源を第２直流直流変換ユニット１５、第１直流直流変換ユニット１３及び交流直流変換ユニット１１によって交流電源Ｖａｃに変換することである。具体的な適用は、例えば、電池１６の余った電力をその直流電源を出力し、領域ピーク用電力として必要な時の補償、電力供給品質の調整、引いては送電網（電力会社）に卸売りされてもよいが、それに限定されない。
【００３６】
本発明の一実施例において、交流直流変換ユニット１１は３レベル構造であり、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が交流電源Ｖａｃから電池１６へである場合、交流直流変換ユニット１１は３レベル制御であり、交流電源Ｖａｃに対し力率補正（ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を提供し、安定した第１直流電圧Ｖｄｃ１を提供する。これに対して、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が電池１６から交流電源Ｖａｃへである場合、交流直流変換ユニット１１は３レベル制御であり、交流直流変換ユニット１１を制御して電流源で動作し、逆に交流電源Ｖａｃに電気エネルギーを提供し、即ち、交流直流変換ユニット１１の第２側を第１側に電流を出力するように制御し、この場合、交流直流変換ユニット１１は逆方向でインバータとして、交流送電網の必要に応じて有効電力又は無効電力を提供することができる。
【００３７】
さらに、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が交流電源Ｖａｃから電池１６へである場合、第２直流直流変換ユニット１５はバック（ｂｕｃｋ）型直流コンバータとして動作し、電流源として電池１６に充電することができる。これに対して、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が上記電池１６から交流電源Ｖａｃへである場合、第２直流直流変換ユニット１５はブースト型（ｂｏｏｓｔ）直流コンバータとして動作する。
【００３８】
さらに、３相電源装置の電力潮流（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）方向が該電池１６から出力され、独立した（ｓｔａｎｄａｌｏｎｅ）動作である場合、交流直流変換ユニット１１は３レベル制御であり、電圧源として動作し、その他の交流負荷に使用されるように電圧源を提供する。
【００３９】
要するに、本発明は以下のような特徴と利点を有する。
【００４０】
１、第１直流バス１２と第２直流バス１４があるため、効率を最適化するために、効率の需要を制御の根拠とし、温度の需要を制御の根拠として、第１直流バス１２と第２直流バス１４との電圧を動的に調整することができる。
【００４１】
２、電池１６に対応して、例えば、電気自動車の電池の電圧が広範囲であるため、第２直流直流変換ユニット１５の設計により、簡単に広範囲電圧の出力を実現することができる。
【００４２】
３、交流直流変換ユニット１１は３レベル構造を使用することが好ましく、このように、スイッチングストレスを軽減することができ、第１直流バス１２に高い電圧を印加する場合、高耐電圧高コストのスイッチング素子を使用する必要なく、交流送電網に結合される場合、調波を減少させることに役立つ。
【００４３】
４、絶縁変圧器１３３の１次側１３３１又は２次側１３３２は、異なる負荷と範囲に基づき共振タンクを設置することで、制御をさらに最適化することができる。
【００４４】
５、第１直流直流変換ユニット１３は開ループ動作であり、共振周波数点で動作することにより、第１直流直流変換ユニット１３の効率最適化を維持し、ガルバニック絶縁（Ｇａｌｖａｎｉｃ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）の効果に達することができ、さらに第２直流直流変換ユニット１５を利用して電池１６に対し充電を行うことができる。このように組み合わせることで、高効率、広範囲且つガルバニック絶縁（Ｇａｌｖａｎｉｃ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）の効果に達することができる。
【００４５】
上記は、本発明の好ましい具体的な実施例の詳細な説明と図面に過ぎず、本発明の特徴はこれに限定されず、本発明を限定するものではない。本発明の全ての範囲は特許請求の範囲に準ずるべきであり、本発明の特許請求の範囲の精神とそれに類似する変化に適合する実施例であれば、いずれも本発明の範囲に含まれるべきであり、当業者が本発明の分野において、適宜に行った変更や修飾はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１１  交流直流変換ユニット
１２  第１直流バス
１３  第１直流直流変換ユニット
１４  第２直流バス
１５  第２直流直流変換ユニット
１６  電池
１１１  第１ブリッジアーム
１１２  第２ブリッジアーム
１１３  第３ブリッジアーム
１３１  第１ブリッジアームアセンブリ
１３２  第２ブリッジアームアセンブリ
１３３  絶縁変圧器
１３１１  第１ブリッジアーム
１３１２  第２ブリッジアーム
１３２１  第１ブリッジアーム
１３２２  第２ブリッジアーム
１３３１  １次側
１３３２  ２次側
Ｖａｃ  交流電源
Ｑ１１〜Ｑ１Ｃ    電力スイッチ
Ｑ２１〜Ｑ２８    電力スイッチ
Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード
Ｐ１１  第１接点
Ｐ１２  第２接点
Ｐ１３  第３接点
Ｐ２１  第４接点
Ｐ２２  第５接点
Ｐ２３  第６接点
Ｐ２４  第７接点
Ｐ１０  電位中点
Ｃａ、Ｃｂ、ＣＢＵＳ  コンデンサ
Ｖｄｃ１  第１直流電圧
Ｖｄｃ２  第２直流電圧
【図１Ａ】
0006837534.tif 000002
【図１Ｂ】
0006837534.tif 000003
【図１Ｃ】
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