CN116802984A - 电力转换装置以及控制方法 - Google Patents

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石井隆章
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Abstract

电力转换部的控制部基于第一飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向第一电容器电路的第一开关元件至第四开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的、使漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度，并且基于第二飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向第二电容器电路的第五开关元件至第八开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的、使漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度。

Description

电力转换装置以及控制方法
技术领域
本发明涉及使用飞跨电容器的多电平的电力转换装置以及控制方法。
背景技术
近年来，在结构中包括光伏发电装置、蓄电池、燃料电池等并与商用的电力系统互连而运用的分散型电源系统逐渐普及。分散型电源系统的功率调节器(以下，也称为“电力转换装置”)将由光伏发电装置、蓄电池、燃料电池等得到的直流电力转换成交流电力，并向负载、进行互连的电力系统供给。作为这样的电力转换装置，例如，在专利文献1中，提出了使用飞跨电容器的输出多个电平的电压的多电平的电力转换装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-57969号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
不过，在使用飞跨电容器的多电平的电力转换装置中，在不存在构成电路的各种部件参数的偏差的理想状态下，飞跨电容器的电压值平衡在恒定的电压值。然而，在构成电路的各种部件参数产生偏差的情况下，存在飞跨电容器的电压值产生偏差的担忧。
本发明是鉴于如上所述的情况而完成的，其目的在于，提供一种在使用飞跨电容器的多电平的电力转换装置中抑制由部件参数的偏差引起的电压变动、提高稳定性的技术。
用于解决技术问题的方案
用于解决上述技术问题的公开的技术的一方式涉及一种电力转换装置，其特征在于，所述电力转换装置具有：控制部；以及电力转换部，基于来自所述控制部的控制指令，使多个开关元件的漏极端子与源极端子之间导通或开路，并将输入至第一输入端子和第二输入端子的直流电力转换成交流电力而从第一输出端子和第二输出端子输出，所述电力转换部具备：直流电容器电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第一直流电容器和第二直流电容器，所述第一直流电容器的一端与所述第一输入端子连接，所述第二直流电容器的另一端与所述第二输入端子连接；第一电容器电路，具有串联连接的第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件、以及第一飞跨电容器，所述第一飞跨电容器的一端连接至所述第一开关元件的源极端子与所述第二开关元件的漏极端子的连接点，所述第一飞跨电容器的另一端连接至所述第三开关元件的源极端子与所述第四开关元件的漏极端子的连接点，并且在所述第一电容器电路中，所述第二输出端子连接至所述第二开关元件的源极端子与所述第三开关的漏极端子的连接点；第二电容器电路，具有串联连接的第五开关元件、第六开关元件、第七开关元件和第八开关元件、以及第二飞跨电容器，所述第二飞跨电容器的一端连接至所述第五开关元件的源极端子与所述第六开关元件的漏极端子的连接点，所述第二飞跨电容器的另一端连接至所述第七开关元件的源极端子与所述第八开关元件的漏极端子的连接点，并且在所述第二电容器电路中，所述第一输出端子连接至所述第六开关元件的源极端子与所述第七开关的漏极端子的连接点；第一输出电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第九开关元件、第十开关元件、第十一开关元件和第十二开关元件，所述第九开关元件的漏极端子连接至所述第一输入端子，所述第十二开关元件的源极端子连接至所述第二输入端子；以及第二输出电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第十三开关元件、第十四开关元件、第十五开关元件和第十六开关元件，所述第十三开关元件的漏极端子连接至所述第一输入端子，所述第十六开关元件的源极端子连接至所述第二输入端子，所述第一输出电路的所述第九开关元件的源极端子与所述第十开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路的所述第一开关元件的漏极端子，所述第十一开关元件的源极端子与所述第十二开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路的所述第四开关元件的源极端子，所述第十开关元件的源极端子与所述第十一开关元件的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路的第一直流电容器与第二直流电容器的连接点，所述第二输出电路的所述第十三开关元件的源极端子与所述第十四开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路的所述第五开关元件的漏极端子，所述第十五开关元件的源极端子与所述第十六开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路的所述第八开关元件的源极端子，所述第十四开关元件的源极端子与所述第十五开关元件的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路的第一直流电容器与第二直流电容器的连接点，所述控制部基于所述第一飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向所述第一电容器电路的所述第一开关元件至所述第四开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度，并且所述控制部基于所述第二飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向所述第二电容器电路的所述第五开关元件至所述第八开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度。
由此，电力转换装置能够基于飞跨电容器fc1的电压检测值(FC1)和飞跨电容器fc2的电压检测值(FC2)，相对地增减第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的充放电所涉及的各开关元件的从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)。电力转换装置能够通过对第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的各开关元件的栅极电压值的控制，来调整起因于部件参数的偏差的充放电所涉及的开关时间的偏移。其结果，能够抑制使用飞跨电容器的多电平的电力转换部10的、由部件参数的偏差引起的电压变动，能够提高稳定性。
另外，在公开的技术的一方式中，也可以是，所述控制部在所述第一飞跨电容器的电压检测值超过第一电压值，并且所述交流电力的电流值超过规定值的情况下，增加向所述第一电容器电路的所述第二开关元件(S1)和所述第一开关元件(S3)的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值、或该栅极电压值的梯度的程度。由此，在飞跨电容器fc1的电压值超过恒定值(E)、且电流的流向是从电力转换部10朝向负载50侧的电流路径时，能够增加向开关元件S1和S3的栅极端子施加的栅极电压值。或者，能够增加栅极电压值的梯度的程度。其结果，能够相对地加快开关元件S1和S3的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)，能够调整飞跨电容器fc1的放电期间的长度。
另外，在公开的技术的一方式中，也可以是，所述控制部在所述第一飞跨电容器的电压检测值超过第一电压值，并且所述交流电力的电流值为规定值以下的情况下，增加向所述第一电容器电路的所述第三开关元件(S2)和所述第四开关元件(S4)的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值、或该栅极电压值的梯度的程度。由此，在飞跨电容器fc1的电压值超过恒定值(E)、且电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径时，能够增加向开关元件S2和S4的栅极端子施加的栅极电压值。或者，能够增加栅极电压值的梯度的程度。其结果，能够相对地加快开关元件S2和S4的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的放电期间的长度。
另外，在公开的技术的一方式中，也可以是，所述控制部在所述第一飞跨电容器的电压检测值为第一电压值以下，并且所述交流电力的电流值超过规定值的情况下，减少向所述第一电容器电路的所述第二开关元件(S1)和所述第一开关元件(S3)的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值、或该栅极电压值的梯度的程度。由此，在飞跨电容器fc1的电压值为恒定值(E)以下、且电流的流向是从电力转换部10朝向负载50侧的电流路径时，能够减少向开关元件S1和S3的栅极端子施加的栅极电压值。或者，能够减少栅极电压值的梯度的程度。其结果，能够相对地减慢开关元件S1和S3的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的充电期间的长度。
另外，在公开的技术的一方式中，也可以是，所述控制部在所述第一飞跨电容器的电压检测值为第一电压值以下，并且所述交流电力的电流值为规定值以下的情况下，减少向所述第一电容器电路的所述第三开关元件(S2)和所述第四开关元件(S4)的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值、或该栅极电压值的梯度的程度。由此，在飞跨电容器fc1的电压值为恒定值(E)以下、且电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径时，能够减少向开关元件S2和S4的栅极端子施加的栅极电压值。或者，能够减少栅极电压值的梯度的程度。其结果，能够相对地减慢开关元件S2和S4的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的放电期间的长度。
另外，在公开的技术的一方式中，也可以是，所述控制部在所述第二飞跨电容器的电压检测值超过第一电压值，并且所述交流电力的电流值超过规定值的情况下，增加向所述第二电容器电路的所述第六开关元件(S9)和所述第五开关元件(S11)的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值、或该栅极电压值的梯度的程度。由此，在飞跨电容器fc2的电压值超过恒定值(E)、且电流的流向是从电力转换部10朝向负载50侧的电流路径时，能够增加向开关元件S9和S11的栅极端子施加的栅极电压值。或者，能够增加栅极电压值的梯度的程度。其结果，能够相对地加快开关元件S9和S11的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc2的充电期间的长度。
另外，在公开的技术的一方式中，也可以是，所述控制部在所述第二飞跨电容器的电压检测值超过第一电压值，并且所述交流电力的电流值为规定值以下的情况下，增加向所述第二电容器电路的所述第七开关元件(S10)和所述第八开关元件(S12)的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值、或该栅极电压值的梯度的程度。由此，在飞跨电容器fc2的电压值超过恒定值(E)、且电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径时，能够增加向开关元件S10和S12的栅极端子施加的栅极电压值。或者，能够增加栅极电压值的梯度的程度。其结果，能够相对地加快开关元件S10和S12的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc2的放电期间的长度。
另外，在公开的技术的一方式中，也可以是，所述控制部在所述第二飞跨电容器的电压检测值为第一电压值以下，并且所述交流电力的电流值超过规定值的情况下，减少向所述第二电容器电路的所述第六开关元件(S9)和所述第五开关元件(S11)的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值、或该栅极电压值的梯度的程度。由此，在飞跨电容器fc2的电压值为恒定值(E)以下、且电流的流向是从电力转换部10朝向负载侧50侧的电流路径时，能够减少向开关元件S9和S11的栅极端子施加的栅极电压值。或者，能够减少栅极电压值的梯度的程度。其结果，能够相对地减慢开关元件S9和S11的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc2的放电期间的长度。
另外，在公开的技术的一方式中，也可以是，所述控制部在所述第二飞跨电容器的电压检测值为第一电压值以下，并且所述交流电力的电流值为规定值以下的情况下，减少向所述第二电容器电路的所述第七开关元件(S11)和所述第八开关元件(S12)的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值、或该栅极电压值的梯度的程度。由此，在飞跨电容器fc2的电压值为恒定值(E)以下、且电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径时，能够减少向开关元件S10和S12的栅极端子施加的栅极电压值。或者，能够减少栅极电压值的梯度的程度。其结果，能够相对地减慢开关元件S10和S12的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)，能够调整飞跨电容器fc2的充电期间的长度。
另外，公开的技术的另一方式是一种电力转换装置的控制方法，所述电力转换装置具有：控制部；以及电力转换部，基于来自所述控制部的控制指令，使多个开关元件的漏极端子与源极端子之间导通或开路，并将输入至第一输入端子和第二输入端子的直流电力转换成交流电力而从第一输出端子和第二输出端子输出，所述电力转换部具备：直流电容器电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第一直流电容器和第二直流电容器，所述第一直流电容器的一端与所述第一输入端子连接，所述第二直流电容器的另一端与所述第二输入端子连接；第一电容器电路，具有串联连接的第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件、以及第一飞跨电容器，所述第一飞跨电容器的一端连接至所述第一开关元件的源极端子与所述第二开关元件的漏极端子的连接点，所述第一飞跨电容器的另一端连接至所述第三开关元件的源极端子与所述第四开关元件的漏极端子的连接点，并且在所述第一电容器电路中，所述第二输出端子连接至所述第二开关元件的源极端子与所述第三开关的漏极端子的连接点；第二电容器电路，具有串联连接的第五开关元件、第六开关元件、第七开关元件和第八开关元件、以及第二飞跨电容器，所述第二飞跨电容器的一端连接至所述第五开关元件的源极端子与所述第六开关元件的漏极端子的连接点，所述第二飞跨电容器的另一端连接至所述第七开关元件的源极端子与所述第八开关元件的漏极端子的连接点，并且在所述第二电容器电路中，所述第一输出端子连接至所述第六开关元件的源极端子与所述第七开关的漏极端子的连接点；第一输出电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第九开关元件、第十开关元件、第十一开关元件和第十二开关元件，所述第九开关元件的漏极端子连接至所述第一输入端子，所述第十二开关元件的源极端子连接至所述第二输入端子；以及第二输出电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第十三开关元件、第十四开关元件、第十五开关元件和第十六开关元件，所述第十三开关元件的漏极端子连接至所述第一输入端子，所述第十六开关元件的源极端子连接至所述第二输入端子，所述第一输出电路的所述第九开关元件的源极端子与所述第十开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路的所述第一开关元件的漏极端子，所述第十一开关元件的源极端子与所述第十二开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路的所述第四开关元件的源极端子，所述第十开关元件的源极端子与所述第十一开关元件的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路的第一直流电容器与第二直流电容器的连接点，所述第二输出电路的所述第十三开关元件的源极端子与所述第十四开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路的所述第五开关元件的漏极端子，所述第十五开关元件的源极端子与所述第十六开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路的所述第八开关元件的源极端子，所述第十四开关元件的源极端子与所述第十五开关元件的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路的第一直流电容器与第二直流电容器的连接点，在所述控制方法中，所述控制部执行：基于所述第一飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向所述第一电容器电路的所述第一开关元件至所述第四开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度，并且基于所述第二飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向所述第二电容器电路的所述第五开关元件至所述第八开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度。
即使是这样的方式，电力转换装置也能够基于飞跨电容器fc1的电压检测值(FC1)和飞跨电容器fc2的电压检测值(FC2)，相对地增减第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的充放电所涉及的各开关元件的从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)。电力转换装置能够通过对第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的各开关元件的栅极电压值的控制，来调整起因于部件参数的偏差的充放电所涉及的开关时间的偏移。其结果，能够抑制使用飞跨电容器的多电平的电力转换部10的、由部件参数的偏差引起的电压变动，能够提高稳定性。
发明效果
根据本发明，能够提供在使用飞跨电容器的多电平的电力转换装置中抑制由部件参数的偏差引起的电压变动、提高稳定性的技术。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1涉及的电力转换装置的简要结构的框图。
图2是说明本发明的实施例1涉及的通过五电平的电位生成的交流电力的图。
图3是说明本发明的实施例1涉及的飞跨电容器中的充放电模式的图。
图4是说明本发明的实施例1涉及的电力转换部的各电容器中的充放电状态的图。
图5是说明本发明的实施例1涉及的栅极电压控制的一方式的图。
图6是说明本发明的实施例1涉及的栅极电压控制的其他方式的图。
图7是示出本发明的实施例1涉及的控制部和微型计算机的硬件结构的一例的图。
图8是示出本发明的实施例1中的栅极电压控制处理的一例的流程图。
图9是示出本发明的实施例1涉及的栅极电压控制的模拟结果的一例的图。
图10是示出本发明的实施例1中的电压Vgs的推移的一例的图。
具体实施方式
〔应用例〕
下面，参照附图对本发明的应用例进行说明。
图1是示出本发明的应用例涉及的电力转换装置1的简要结构的框图。图1中例示了具备电力转换部10的电力转换装置，该电力转换部10使用多个电平(本实施例中为五电平)的电压将从直流电源V1供给的直流电力转换成追随正弦波的电压指令值的交流电力。电力转换部10中包括直流电容器电路11、第一飞跨电容器电路12、第二飞跨电容器电路13、第一输出电路14以及第二输出电路15。
本应用例涉及的电力转换部10由通过第一飞跨电容器电路12、第二飞跨电容器电路13、第一输出电路14和第二输出电路15组成的有源中点钳位型(Advanced Neutral-Point-Clamped、以下也称为“ANPC方式”)的逆变器电路构成。在采用ANPC方式的逆变器电路的电力转换部10中，通过将第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2控制为“2E”的电压，将飞跨电容器fc1和飞跨电容器fc2控制为“E”的电压，来生成五电平的电位(4E、2E、0、-2E、-4E)。所生成的五电平的电位通过对构成第一飞跨电容器电路12、第二飞跨电容器电路13、第一输出电路14、第二输出电路15的各开关元件的开闭(接通/关断)进行选择性控制而输出至输出端子Tp3、Tp4。
直流电容器电路11具备串联连接在输入端子Tp1与输入端子Tp2之间的第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2。第一直流电容器dc1的一端与输入端子Tp1连接，第二直流电容器dc2的、与第一直流电容器dc1的连接点的相反侧的端子连接至输入端子Tp2。
第一飞跨电容器电路12具有按照开关元件S3、开关元件S1、开关元件S2、开关元件S4的顺序串联连接的四个开关元件。另外，还具备飞跨电容器fc1，其一端连接至开关元件S3的源极端子与开关元件S1的漏极端子连接的连接点，另一端连接至开关元件S2的源极端子与开关元件S4的漏极端子连接的连接点。开关元件S1的源极端子与开关元件S2的漏极端子连接的连接点连接至电力转换部10的输出端子Tp4。
第二飞跨电容器电路13具有按照开关元件S11、开关元件S9、开关元件S10、开关元件S12的顺序串联连接的四个开关元件。另外，还具备飞跨电容器fc2，其一端连接至开关元件S11的源极端子与开关元件S9的漏极端子连接的连接点，另一端连接至开关元件S10的源极端子与开关元件S12的漏极端子连接的连接点。开关元件S9的源极端子与开关元件S10的漏极端子连接的连接点连接至电力转换部10的输出端子Tp3。
第一输出电路14具有开关元件S5、开关元件S6、开关元件S7、开关元件S8依次串联连接的四个开关元件，开关元件S5的漏极端子与输入端子Tp1连接，开关元件S8的源极端子与输入端子Tp2连接。第二输出电路15具有开关元件S13、开关元件S14、开关元件S15、开关元件S16依次串联连接的四个开关元件，开关元件S13的漏极端子与输入端子Tp1连接，开关元件S16的源极端子与输入端子Tp2连接。
第一输出电路14的、开关元件S6的源极端子与开关元件S7的漏极端子连接的连接点连接至直流电容器电路11的、第一直流电容器dc1与第二直流电容器dc2的连接点。第二输出电路15的、开关元件S14的源极端子与开关元件S15的漏极端子连接的连接点连接至直流电容器电路11的、第一直流电容器dc1与第二直流电容器dc2的连接点。
并且，第一飞跨电容器电路12的开关元件S3的漏极端子连接至第一输出电路14的、开关元件S5的源极端子与开关元件S6的漏极端子连接的连接点。第一飞跨电容器电路12的开关元件S4的源极端子连接至第一输出电路14的、开关元件S7的源极端子与开关元件S8的漏极端子连接的连接点。另外，第二飞跨电容器电路13的开关元件S11的漏极端子连接至第二输出电路15的、开关元件S13的源极端子与开关元件S14的漏极端子连接的连接点。第二飞跨电容器电路13的开关元件S10的源极端子连接至第二输出电路15的、开关元件S15的源极端子与开关元件S16的漏极端子连接的连接点。
如图2至图4所示，如果图3的(a)至图3的(d)的开关模式所涉及的时间相同，则飞跨电容器fc1和fc2、第一直流电容器dc1以及第二直流电容器dc2的电压变得恒定。例如，飞跨电容器fc1和fc2的电压成为“E”，第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2的电压成为“2E”。然而，存在分别构成第一飞跨电容器电路12、第二飞跨电容器电路13、第一输出电路14、第二输出电路15的部件参数的偏差。例如，构成各电路的开关元件的寄生电容、电阻产生偏差，从而导致开关时间出现偏移。在开关时间出现偏移的情况下，存在从电力转换部10输出的电压发生变动的担忧。
如图5至图10所示，本应用例涉及的电力转换装置1通过控制飞跨电容器fc1和fc2的充放电所涉及的各开关元件的开关，来抑制由部件参数的偏差引起的电压变动。具体而言，电力转换装置1的控制部30通过根据飞跨电容器fc1的电压值增加或减少飞跨电容器fc1的充放电所涉及的开关元件(S1至S4)的与开闭(接通/关断)控制有关的栅极电压，来进行飞跨电容器fc1的电压控制。同样地，控制部30通过根据飞跨电容器fc1的电压值增加或减少飞跨电容器fc2的充放电所涉及的开关元件(S9至S12)的与开闭控制有关的栅极电压，来进行飞跨电容器fc2的电压控制。其结果，能够通过增加向开关元件的栅极端子施加的栅极电压而相对地加快从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)，并通过减少栅极电压而相对地延迟从关断状态转移到接通状态的转变时间。根据本应用例，能够通过对构成第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的各开关元件的栅极电压值的控制来进行调整。根据本应用例的电力转换装置1，能够抑制使用飞跨电容器的多电平的电力转换部10的、由部件参数的偏差引起的电压变动，能够提高稳定性。
〔实施例1〕
下面，使用附图更详细地说明本发明的具体实施方式。
<装置结构>
图1是示出本发明的实施例涉及的电力转换装置1的简要结构的框图。电力转换装置1在结构中包括光伏发电装置、蓄电池、燃料电池等，构成与商用的电力系统互连而运用的分散型电源系统的功率调节器。分散型电源系统的光伏发电装置、蓄电池、燃料电池等分散型电源分别连接至能够控制各分散型电源的输出的DC/DC转换器，并构成直流电源V1。电力转换装置1将从直流电源V1供给的直流电力转换成交流电力，并将转换后的交流电力输出至负载50、进行互连的电力系统。下面，以交流电力的输出对象为负载50进行说明。电力转换装置1经由输入端子Tp1和Tp2连接至将该电力转换装置与DC/DC转换器之间连接的直流总线。在图1中，输入端子Tp1连接至直流总线的正侧总线，输入端子Tp2连接至直流总线的负侧总线。
电力转换装置1在结构中包括电力转换部10、滤波器部20以及控制部30。电力转换部10使用多个电平(本实施例中为五电平)的电压将从直流电源V1供给的直流电力转换成追随正弦波的电压指令值的交流电力。由电力转换部10转换的交流电力通过输出端子Tp3和Tp4输出至滤波器部20。电力转换部10包括直流电容器电路11、第一飞跨电容器电路12、第二飞跨电容器电路13、第一输出电路14以及第二输出电路15。在本实施例中，“直流电容器电路11”相当于“直流电容器电路”的一例，“第一飞跨电容器电路12”相当于“第一电容器电路”的一例，“第二飞跨电容器电路13”相当于“第二电容器电路”的一例。
直流电容器电路11具备串联连接在输入端子Tp1与输入端子Tp2之间的第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2。第一直流电容器dc1的一端与输入端子Tp1连接，第二直流电容器dc2的、与第一直流电容器dc1的连接点的相反侧的端子连接至输入端子Tp2。通过第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2，输入至输入端子Tp1与Tp2之间的直流电力的电压(4E)被等分地分压，如图1所示，各个电容器电压成为“2E”。另外，第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2具有抑制在电力转换电路10内产生的浪涌电压的缓冲器功能。在本实施例中，“第一直流电容器dc1”相当于“第一直流电容器”的一例，“第二直流电容器dc2”相当于“第二直流电容器”的一例。
第一飞跨电容器电路12在结构中包括开关元件S1、开关元件S2、开关元件S3、开关元件S4以及电容器fc1(以下，也称为“飞跨电容器fc1”)。在本实施例中，“开关元件S1”相当于“第二开关元件”的一例，“开关元件S2”相当于“第三开关元件”的一例，“开关元件S3”相当于“第一开关元件”的一例，“开关元件S4”相当于“第四开关元件”的一例。另外，实施例的“电容器fc1”相当于“第一飞跨电容器”的一例。
构成第一飞跨电容器电路12的开关元件S1至S4例如是N沟道的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)，具有连接在漏极端子-源极端子之间的二极管。二极管的阳极连接至N沟道的MOSFET的源极端子，阴极连接至漏极端子。如图1所示，构成第一飞跨电容器电路12的开关元件S1至S4按照开关元件S3、开关元件S1、开关元件S2、开关元件S4的顺序串联连接。并且，飞跨电容器fc1的一端连接至开关元件S3的源极端子与开关元件S1的漏极端子连接的连接点，另一端连接至开关元件S2的源极端子与开关元件S4的漏极端子连接的连接点。开关元件S1的源极端子与开关元件S2的漏极端子连接的连接点连接至电力转换部10的输出端子Tp4。本实施例的“输出端子Tp4”相当于“第二输出端子”的一例。
第二飞跨电容器电路13在结构中包括开关元件S9、开关元件S10、开关元件S11、开关元件S12以及电容器fc2(以下，也称为“飞跨电容器fc2”)。在本实施例中，“开关元件S9”相当于“第六开关元件”的一例，“开关元件S10”相当于“第七开关元件”的一例，“开关元件S11”相当于“第五开关元件”的一例，“开关元件S12”相当于“第八开关元件”的一例。另外，本实施例的“电容器fc2”相当于“第二飞跨电容器”的一例。
构成第二飞跨电容器电路13的开关元件S9至S12是与构成第一飞跨电容器电路12的开关元件一样的。即，由在漏极端子-源极端子之间连接有二极管的N沟道的MOSFET构成。如图1所示，构成第二飞跨电容器电路13的开关元件S9至S12按照开关元件S11、开关元件S9、开关元件S10、开关元件S12的顺序串联连接。并且，飞跨电容器fc2的一端连接至开关元件S11的源极端子与开关元件S9的漏极端子连接的连接点，另一端连接至开关元件S10的源极端子与开关元件S12的漏极端子连接的连接点。开关元件S9的源极端子与开关元件S10的漏极端子连接的连接点连接至电力转换部10的输出端子Tp3。本实施例的“输出端子Tp3”相当于“第一输出端子”的一例。
第一输出电路14在结构中包括开关元件S5、开关元件S6、开关元件S7以及开关元件S8。各开关元件S5至S8是与构成第一飞跨电容器电路12的开关元件一样的，具有阳极连接至N沟道的MOSFET的源极端子、阴极连接至漏极端子的二极管。如图1所示，开关元件S5至开关元件S8按照开关元件S5、开关元件S6、开关元件S7、开关元件S8的顺序串联连接，开关元件S5的漏极端子与输入端子Tp1连接，开关元件S8的源极端子与输入端子Tp2连接。在本实施例中，“开关元件S5”相当于“第九开关元件”的一例，“开关元件S6”相当于“第十开关元件”的一例，“开关元件S7”相当于“第十一开关元件”的一例，“开关元件S8”相当于“第十二开关元件”的一例。
第二输出电路15在结构中包括开关元件S13、开关元件S14、开关元件S15以及开关元件S16。各开关元件S13至S16是与构成第一飞跨电容器电路12的开关元件一样的，具有阳极连接至N沟道的MOSFET的源极端子、阴极连接至漏极端子的二极管。如图1所示，开关元件S13至开关元件S16按照开关元件S13、开关元件S14、开关元件S15、开关元件S16的顺序串联连接，开关元件S13的漏极端子与输入端子Tp1连接，开关元件S16的源极端子与输入端子Tp2连接。在本实施例中，“开关元件S13”相当于“第十三开关元件”的一例，“开关元件S14”相当于“第十四开关元件”的一例，“开关元件S15”相当于“第十五开关元件”的一例，“开关元件S16”相当于“第十六开关元件”的一例。
第一输出电路14的、开关元件S6的源极端子与开关元件S7的漏极端子连接的连接点连接至直流电容器电路11的、第一直流电容器dc1与第二直流电容器dc2的连接点。同样地，第二输出电路15的、开关元件S14的源极端子与开关元件S15的漏极端子连接的连接点连接至直流电容器电路11的、第一直流电容器dc1与第二直流电容器dc2的连接点。
第一飞跨电容器电路12的开关元件S3的漏极端子连接至第一输出电路14的、开关元件S5的源极端子与开关元件S6的漏极端子连接的连接点。第一飞跨电容器电路12的开关元件S4的源极端子连接至第一输出电路14的、开关元件S7的源极端子与开关元件S8的漏极端子连接的连接点。
同样地，第二飞跨电容器电路13的开关元件S11的漏极端子连接至第二输出电路15的、开关元件S13的源极端子与开关元件S14的漏极端子连接的连接点。第二飞跨电容器电路13的开关元件S12的源极端子连接至第二输出电路15的、开关元件S15的源极端子与开关元件S16的漏极端子连接的连接点。
像这样，本实施例涉及的电力转换部10由通过第一飞跨电容器电路12、第二飞跨电容器电路13、第一输出电路14以及第二输出电路15组成的有源中点钳位型(AdvancedNeutral-Point-Clamped、以下也称为“ANPC方式”)的逆变器电路构成。在采用ANPC方式的逆变器电路的本实施例的电力转换部10中，通过将第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2控制为“2E”的电压，将飞跨电容器fc1和飞跨电容器fc2控制为“E”的电压，来生成五电平的电位(4E、2E、0、-2E、-4E)。所生成的五电平的电位通过对构成第一飞跨电容器电路12、第二飞跨电容器电路13、第一输出电路14、第二输出电路15的各开关元件的开闭(接通/关断)进行选择性控制而输出至输出端子Tp3、Tp4。需要说明的是，在本实施例中，各开关元件的“开”状态表示漏极端子与源极端子之间开路的“关断”状态，“闭”状态表示漏极端子与源极端子之间导通的“接通”状态。
另外，本实施例涉及的电力转换部10通过第一飞跨电容器电路12的开关元件S1的源极端子与开关元件S2的漏极端子连接的连接点、以及第二飞跨电容器电路13的开关元件S9的源极端子与开关元件S10的漏极端子连接的连接点，能够将通过所生成的五电平的电位产生的交流电力输出至负载50、进行互连的电力系统。因此，能够抑制与连接至本实施例涉及的电力转换装置1的输出侧的负载50等设备、通过直流总线连接的构成直流电源V1的设备之间的、通过基准电位(GND)流入的共模。也就是说，飞跨电容器fc1的电压值、飞跨电容器fc2的电压值、第一直流电容器dc1的电压值、第二直流电容器dc2的电压值越偏离期望的值，则共模噪声越劣化，越接近期望的值，则共模噪声越降低。
滤波器部20在结构中包括电感器20a、电感器20b以及电容器20c。电感器20a的一端与输出端子Tp4连接，另一端与电容器20c的一端连接。另外，电感器20b的一端与输出端子Tp3连接，另一端与电容器20c的另一端连接。滤波器部20降低从第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13输出的交流电力的谐波分量，并将该交流电力输出至与电力转换装置1连接的负载50、进行互连的电力系统。在滤波器部20中，由电力转换部10生成并向负载50侧输出的交流电力的输出电流值io、输出电压值vo(电容器20c的施加电压)分别通过电流传感器和电压传感器进行计测。
控制部30是包括处理器(CPU等)、存储器、包括栅极驱动器电路31的栅极驱动器、通信接口电路等而构成的单元。如后所述，栅极驱动器电路31是控制构成第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的开关元件(S1至S4、S9至S12)的栅极电压的专用的栅极驱动器电路。在本实施例的电力转换部10中，利用通过栅极驱动器电路31控制的栅极电压，对控制对象的各开关元件的开闭(接通/关断)进行控制。
向控制部30输入设置于电力转换部10的各种传感器(电压传感器、电流传感器)、设置于滤波器部20等的电流传感器、电压传感器的输出。另外，从控制部30输入对构成电力转换部10的各开关元件的开闭(接通/关断)进行控制的控制信号。在控制部中，基于通过上述各种传感器检测到的信息，控制开关元件S1至S16的开闭，从而进行使第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2的电压值成为“2E”、飞跨电容器fc1和飞跨电容器fc2的电压值成为“E”的控制。同样地，通过选择开关元件S1至S16的开闭而使钳位到第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2、飞跨电容器fc1和飞跨电容器fc2中的电压值充放电，从而生成五电平的电位(4E、2E、0、-2E、-4E)。所生成的五电平的电位例如进行通过载波比较方式的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)调制，基于对各开关元件的开闭进行选择的控制模式而进行追随正弦波的电压指令值的加减运算，并输出至输出端子Tp3和Tp4。
图2是说明通过五电平的电位生成的交流电力的图。图2的(1)中例示了示出通过五电平的电位生成的交流电力波形的图表，图2的(2)中例示了输出所生成的电位2E的情况下的开关模式。在图2的(1)中，纵轴表示电力转换部10的输出电压，横轴表示时间经过。输出电压“Vo”表示输入至滤波器部20的交流电压，输出电压“Vg”表示输入至负载50的交流电压。需要说明的是，图2的(1)中的“Vg(＝Vgm·sinθ)”的图表表示正弦波的电压指令值的推移，“m”表示调制率。在图2中，“Vgm＝4E·m”。
如图2的(1)所示，在圈2的区间中，以电压值追随正弦波的电压指令值的方式在电位“0”与“2E”之间进行PWM调制。同样地，在圈1的区间中在电位“2E”与“4E”之间、在圈4的区间中在电位“0”与“-2E”之间、在圈3的区间中在电位“-2E”与“-4E”之间，以电压值追随正弦波的电压指令值的方式进行PWM调制。控制部30基于用于输出以电压值追随正弦波的电压指令值的方式在各区间生成的交流电力的开关模式，而输出至输出端子Tp3和Tp4。在此，开关模式是指，用于将在各个区间调制后的电压值以追随正弦波的电压指令值的方式输出的、导通或开路的开关元件的组合。控制部30通过根据各个区间选择要开闭的开关元件来控制该开关元件的导通或开路，从而控制飞跨电容器fc1和fc2的充放电。需要说明的是，飞跨电容器fc1和fc2的能量通过充电到第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2中的能量来进行充电。
在图2的(2)中，用粗实线表示的箭头表示2E输出时的电流流动的路径。如图2的(2)所示，在输出电位2E的情况下，用粗实线的箭头表示的路径上的各开关元件导通。即，构成第一输出电路14的开关元件S7的漏极端子与源极端子导通。并且，构成第一飞跨电容器电路12的开关元件S4和开关元件S1的漏极端子与源极端子导通。另外，构成第二输出电路15的开关元件S16的漏极端子与源极端子导通，构成第二飞跨电容器电路13的开关元件S12和开关元件S9的漏极端子与源极端子导通。控制部30使上述各开关元件的栅极端子的动作电压转移至接通状态，并使开关元件S7、开关元件S4、开关元件S1、开关元件S16、开关元件S12、开关元件S9的漏极端子与源极端子之间导通。其结果，充电到第一飞跨电容器电路12的飞跨电容器fc1中的能量被放电，能量被充电到第二飞跨电容器电路13的飞跨电容器fc2中。然后，第二直流电容器dc2的端子间所涉及的电位“2E”通过与第一飞跨电容器电路12的开关元件S1的源极端子连接的输出端子Tp4和与第二飞跨电容器电路13的开关元件S9的源极端子连接的输出端子Tp3而被输出至滤波器电路20。也就是说，若将第二直流电容器dc2的电压值设为“VDC2”，将充电到飞跨电容器fc1中的能量设为“VFC1”，将充电到飞跨电容器fc2中的能量设为“VFC2”，则由滤波器电路20检测的输出电压值“vo”能够表示为{VDC2+VFC1-VFC2}。
图3是说明飞跨电容器fc1、fc2中的充放电模式的图。在图3中，用粗实线表示的箭头也表示电流流动的路径。在第一飞跨电容器电路12中，存在两种用于使飞跨电容器fc1充放电的电流路径。在第二飞跨电容器电路13中，也存在两种用于使飞跨电容器fc2充放电的电流路径。因而，在结构中包括第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的电力转换部10中，存在图3的(a)至图3的(d)所示的四种开关模式。在本实施例的电力转换部10中，通过控制构成第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13、以及第一输出电路14和第二输出电路15的各电路的开关元件S1至S16的接通/关断状态，从而输出追随正弦波的电压指令值的电压。需要说明的是，在图3的(a)至图3的(d)中，圈起来的开关元件表示漏极端子-源极端子之间被导通的接通状态。另外，在图3的(a)、图3的(b)中，电流的流向是从电力转换部10侧朝向负载50的流向，在图3的(c)、图3的(d)中，电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的流向。
在图3的(a)所示的开关模式中，第一飞跨电容器电路12的开关元件S3和开关元件S2的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。另外，第一输出电路14的开关元件S5和开关元件S7的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。在第二飞跨电容器电路13中，开关元件S11和开关元件S10的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。另外，在第二输出电路15中，开关元件S14和开关元件S16的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。其结果，形成通过与第一直流电容器dc1的高电位侧连接的开关元件S5的漏极端子、以及与第一直流电容器dc1的低电位侧连接的开关元件S14的源极端子而朝向负载50侧的电流路径。即，通过开关元件S5→开关元件S3→飞跨电容器fc1→开关元件S2→负载50→开关元件S10→飞跨电容器fc2→开关元件S11→开关元件S14的路径，形成从第一直流电容器dc1的高电位侧朝向低电位侧的电流路径。通过该开关模式，飞跨电容器fc1被充电，飞跨电容器fc2被放电。
在图3的(b)所示的开关模式中，第一飞跨电容器电路12的开关元件S1和开关元件S4的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。另外，第一输出电路14的开关元件S5和开关元件S7的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。在第二飞跨电容器电路13中，开关元件S9和开关元件S12的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。另外，在第二输出电路15中，开关元件S14和开关元件S16的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。其结果，形成通过与第二直流电容器dc2的高电位侧连接的开关元件S7的漏极端子、以及与第二直流电容器dc2的低电位侧连接的开关元件S16的源极端子而朝向负载50侧的电流路径。即，通过开关元件S7→开关元件S4→飞跨电容器fc1→开关元件S1→负载50→开关元件S9→飞跨电容器fc2→开关元件S12→开关元件S16的路径，形成从第二直流电容器dc2的高电位侧朝向低电位侧的电流路径。通过该开关模式，飞跨电容器fc1被放电，飞跨电容器fc2被充电。
在图3的(c)所示的开关模式中，第一飞跨电容器电路12的开关元件S3和开关元件S2的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。另外，第一输出电路14的开关元件S6和开关元件S8的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。在第二飞跨电容器电路13中，开关元件S11和开关元件S10的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。另外，在第二输出电路15中，开关元件S13和开关元件S15的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。其结果，形成通过与第一直流电容器dc1的高电位侧连接的开关元件S16的漏极端子、以及与第一直流电容器dc1的低电位侧连接的开关元件S6的源极端子而从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径。即，通过开关元件S13→开关元件S11→飞跨电容器fc2→开关元件S10→负载50→开关元件S2→飞跨电容器fc1→开关元件S3→开关元件S6的路径，形成从第一直流电容器dc1的高电位侧朝向低电位侧的电流路径。通过该开关模式，飞跨电容器fc2被充电，飞跨电容器fc1被放电。
在图3的(d)所示的开关模式中，第一飞跨电容器电路12的开关元件S1和开关元件S4的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。另外，第一输出电路14的开关元件S6和开关元件S8的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。在第二飞跨电容器电路13中，开关元件S9和开关元件S12的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。另外，在第二输出电路15中，开关元件S13和开关元件S15的漏极端子-源极端子之间导通，成为接通状态。其结果，形成通过与第二直流电容器dc2的高电位侧连接的开关元件S15的漏极端子、以及与第二直流电容器dc2的低电位侧连接的开关元件S8的源极端子而从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径。即，通过开关元件S15→开关元件S12→飞跨电容器fc2→开关元件S9→负载50→开关元件S1→飞跨电容器fc1→开关元件S4→开关元件S8的路径，形成从第二直流电容器dc2的高电位侧朝向低电位侧的电流路径。通过该开关模式，飞跨电容器fc2被放电，飞跨电容器fc1被充电。
图4是说明图3所示的各开关模式与电力转换部10所包含的各电容器的充放电状态的图。图4的Tb1中例示了表示在图3中说明的(a)至(d)的开关模式与飞跨电容器fc1和fc2、第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2的充放电状态的表。如图4的Tb1所示，在图3的(a)的开关模式中，飞跨电容器fc1被充电，飞跨电容器fc2被放电。另外，第一直流电容器dc1被放电，第二直流电容器dc2被充电。在图3的(b)的开关模式中，飞跨电容器fc1被放电，飞跨电容器fc2被充电，第一直流电容器dc1被充电，第二直流电容器dc2被放电。同样地，在图3的(c)的开关模式中，飞跨电容器fc1被放电，飞跨电容器fc2被充电，第一直流电容器dc1被放电，第二直流电容器dc2被充电。在图3的(d)的开关模式中，飞跨电容器fc1被充电，飞跨电容器fc2被放电，第一直流电容器dc1被充电，第二直流电容器dc2被放电。
如图4所示，如果图3的(a)至图3的(d)的开关模式所涉及的时间相同，则飞跨电容器fc1和fc2、第一直流电容器dc1以及第二直流电容器dc2的电压变得恒定。例如，飞跨电容器fc1和fc2的电压成为“E”，第一直流电容器dc1和第二直流电容器dc2的电压成为“2E”。然而，存在分别构成第一飞跨电容器电路12、第二飞跨电容器电路13、第一输出电路14、第二输出电路15的部件参数的偏差。例如，构成各电路的开关元件的寄生电容、电阻产生偏差，从而导致开关时间出现偏移。在构成第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的各开关元件出现开关时间的偏移的情况下，与飞跨电容器fc1和fc2有关的充放电相对变动，存在引起输出至负载侧的电压的变动的担忧。另外，飞跨电容器fc1的电压值、飞跨电容器fc2的电压值、第一直流电容器dc1的电压值、第二直流电容器dc2的电压值越偏离期望的值，则共模噪声越劣化，越接近期望的值，则共模噪声越降低。
本实施例涉及的电力转换装置1通过对飞跨电容器fc1和fc2的充放电所涉及的各开关元件的开关进行控制，来抑制由部件参数的偏差引起的电压变动。具体而言，电力转换装置1的控制部30通过增加或减少飞跨电容器fc1的充放电所涉及的开关元件(S1至S4)的、与开闭(接通/关断)控制有关的栅极电压，来进行飞跨电容器fc1的电压控制。同样地，控制部30通过增加或减少飞跨电容器fc2的充放电所涉及的开关元件(S9至S12)的、与开闭控制有关的栅极电压，来进行飞跨电容器fc2的电压控制。需要说明的是，以下，开关元件的开状态是指，该开关元件的漏极端子与源极端子之间的连接为开路状态(关断状态)，开关元件的闭状态是指，该开关元件的漏极端子与源极端子之间的连接为导通状态(接通状态)。另外，开关元件的与开闭控制有关的栅极电压说明为高电平有效，即，在栅极电压为低状态时转移至关断状态(漏极端子与源极端子之间的连接为开路状态)，在栅极电压为高状态时转移至接通状态(漏极端子与源极端子之间的连接为导通状态)。
本实施例的控制部30根据飞跨电容器fc1的电压值，增加或减少充放电所涉及的开关元件(S1至S4)的与开闭控制有关的栅极电压、即向栅极端子施加的栅极电压值。同样地，根据飞跨电容器fc2的电压值，增加或减少充放电所涉及的开关元件(S9至S12)的与开闭控制有关的栅极电压值。栅极电压值在由控制对象的开关设备规定的电压范围内增减。在本实施例中，通过增加向开关元件的栅极端子施加的栅极电压而相对地加快从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)，并通过减少栅极电压而相对地延迟从关断状态转移到接通状态的转变时间。由此，能够通过对构成第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的各开关元件的栅极电压值的控制，来调整起因于电力转换部10的部件参数的偏差的充放电所涉及的开关时间的偏移。根据本实施例的电力转换装置1，能够抑制使用飞跨电容器的多电平的电力转换部10的、由部件参数的偏差引起的电压变动，能够提高稳定性。
以下，说明为在由控制对象的开关设备规定的电压范围内增减栅极电压值，但通过变更向控制对象的开关设备的栅极端子施加的栅极电压波形的上升和下降的斜率(栅极电压值的梯度的程度的变更)的方式，也能够发挥同样的效果。例如，通过将栅极电压波形的形状设为正弦波形，能够相对地延迟从关断状态转移到接通状态的转变时间，通过将栅极电压波形的形状设为梯形形状、矩形形状，能够相对地加快从关断状态转移到接通状态的转变时间。即使是这样的控制方式，也能够利用构成第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的各开关元件，来调整起因于电力转换部10的部件参数的偏差的充放电所涉及的开关时间的偏移，能够提高稳定性。
图5是说明与飞跨电容器有关的栅极电压控制的图。在本实施例中，构成第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的开关元件(S1至S4、S9至S12)的栅极电压由栅极驱动器电路31控制。如图5所示，栅极驱动器电路31具备生成栅极电压的调节器31a、对开关元件进行驱动的专用的驱动器IC31b、以及根据飞跨电容器电压(FC电压)的大小来控制栅极电压的微型计算机31c。驱动器IC31b连接至控制对象的开关元件(S1至S4、S9至S12)的栅极端子。需要说明的是，栅极驱动器电路31所具备的微型计算机31c也可以共用构成控制部30的处理器(CPU等)。向微型计算机31c输入通过设置于电力转换部10的各种传感器而检测到的飞跨电容器fc1和fc2的电压值。
在图5中，调节器31a具有电阻R1和可变电阻VR1，电阻R1的一端连接至该调节器的电压输出，另一端连接至该调节器的反馈(FB)端子，可变电阻VR1的一端连接至该调节器的反馈输入，另一端与基准电位接地。在调节器31a中，基于输入至FB端子的、由电阻R1和可变电阻VR1分压的电压值，生成由开关元件的规格规定的电压范围内的栅极电压。由调节器31a生成的栅极电压输出至与该调节器连接的驱动器IC31b。驱动器IC31b上连接有微型计算机31c，并被输入选择控制对象的开关元件(S1至S4、S9至S12)的漏极端子-源极端子之间的连接状态(导通状态/开路状态)的控制指令。驱动器IC31b按照控制指令，将所输入的栅极电压作为使控制对象的开关元件的状态转变的驱动电压来输出。通过电阻R2，向控制对象的开关元件的栅极端子施加根据控制指令所指示的状态而输出的高状态或低状态的驱动电压。
微型计算机31c根据所输入的飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值来增减调节器31a所具有的可变电阻VR1的电阻值。例如，在飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值超过规定电压值(E)时，微型计算机31c减少该电阻值。另一方面，在飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值为规定电压值(E)以下时，增加该电阻值。作为这样的按照微型计算机31c的指示而能够增减电阻值的可变电阻，能够例示具有由多个单位阶跃的电阻值构成的固定电阻的串联阵列的数字电位计。在数字电位计中，按照来自微型计算机31c的指令，切换该固定电阻的串联阵列的排列数，由此得到期望的电阻值。微型计算机31c通过根据飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值切换数字电位计的排列数，能够针对在单位阶跃中规定的每个电阻值调整栅极电压值。需要说明的是，图5所示的方式是使用可变电阻VR1来控制由调节器31a生成的栅极电压值的一例。作为使去往控制对象的开关元件的栅极电压可变的其他方式，能够例示图6所示的方式。在图6中，例如，例示了变更向控制对象的开关设备的栅极端子施加的栅极电压波形的上升和下降的斜率的方式、即变更栅极电压值所涉及的梯度的程度的方式。
图6是说明与飞跨电容器有关的栅极电压控制的其他方式的图。在图6中，例示了可变电阻VR2与电阻R5并联连接的方式。在该方式中，从驱动器IC31b输出的栅极电压通过与控制对象的开关元件(S1至S4、S9至S12)的栅极端子连接的栅极电阻(VR2、R5)而增减。在图6所示的栅极驱动器电路31中，调节器31a、驱动器IC31b、微型计算机31c是与图5一样的。向微型计算机31c输入通过设置于电力转换部10的各种传感器而检测到的飞跨电容器fc1和fc2的电压值。
在图6的方式中，调节器31a具有电阻R4和电阻R3，电阻R4的一端连接至该调节器的电压输出，另一端连接至该调节器的反馈(FB)端子，电阻R3的一端连接至该调节器的反馈输入，另一端与基准电位接地。调节器31a基于输入至FB端子的、由电阻R4和电阻R3分压的电压值，生成由开关元件的规格规定的电压范围内的栅极电压，并输出至驱动器IC31b。在驱动器IC31b中，按照来自微型计算机31c的控制指令，将所输入的栅极电压作为控制对象的开关元件的驱动电压来输出。通过作为栅极电阻的电阻R5和可变电阻VR2，按照控制指令所指示的状态，向控制对象的开关元件的栅极端子输入高状态或低状态的栅极电压。在本方式中，可变电阻Vr2也能够采用按照微型计算机31c的指示而能够增减电阻值的数字电位计。
微型计算机31c根据所输入的飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值来增减与电阻R2并联连接的可变电阻VR2的电阻值。在本方式中，微型计算机31c也在飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值超过规定电压值(E)时增加该电阻值，在该电压值为规定电压值(E)以下时减少该电阻值。在本方式中，微型计算机31c也通过根据飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值切换数字电位计的排列数，从而使栅极电阻值(R5、VR2)可变，能够针对在单位阶跃中规定的每个电阻值调整栅极电压值。
<控制部和微型计算机结构>
图7是示出本实施例涉及的电力转换装置1的控制部30的硬件结构的一例的图。如图7所示，控制部30是在构成要素中包括由连接总线106相互连接的处理器101、主存储装置102、辅助存储装置103、通信IF104、输入输出IF105的计算机。主存储装置102和辅助存储装置103是控制部30能够读取的记录介质。上述构成要素可以分别设置有多个，也可以不设置部分构成要素。需要说明的是，对于栅极驱动器电路31所具备的微型计算机31c，也能够采用与控制部30同样的结构。
处理器101是进行对整个控制部30或微型计算机31c的控制的中央处理运算装置。处理器101例如是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、MPU(Micro-ProcessingUnit：微处理单元)、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等。处理器101例如将存储在辅助存储装置103中的程序以能够执行的方式在主存储装置102的工作区中展开，通过该程序的执行来进行外围设备的控制，从而提供符合规定的目的的功能。其中，处理器101所提供的部分或全部功能也可以由ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)、GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)等提供。同样地，部分或全部功能也可以由FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、数值运算处理器等专用LSI(large scale integration：大规模集成)、其他硬件电路实现。
主存储装置102和辅助存储装置103构成控制部30或微型计算机31c的存储器。主存储装置102存储处理器101所执行的程序、该处理器所处理的数据等。主存储装置102包括闪存、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)。辅助存储装置103是存储由处理器101等执行的程序、动作的设定信息等的存储介质。辅助存储装置103中包含例如HDD(Hard-disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid StateDrive：固态驱动器)、EPROM(Erasable Programmable ROM：可擦除可编程只读存储器)、闪存、USB存储器、SD(Secure Digital：安全数字)存储卡等。
通信IF104是通信接口。通信IF104能够根据与连接至控制部30的设备的连接方式而采用适当的结构。在控制部30中，通知与经由通信IF104连接的电力转换部10之间的各种控制指令。进而，在控制部30中，获取在通过通信IF104连接的电力转换装置1的各部分中设置的各种传感器的输出信号。输入输出IF105是在与电力转换装置1所具备的输入设备、输出设备之间进行数据的输入输出的接口。在微型计算机31c中，通过输入输出IF105来获取飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值。另外，通过输入输出IF105，输出针对可变电阻(VR1、VR2)的指令、针对驱动器IC31b的控制指令。
<处理的流程>
图8是示出本实施例涉及的电力转换装置1的栅极电压控制处理的一例的流程图。通过图8所示的处理流程，进行与飞跨电容器fc1和fc2的电压值相应的栅极电压控制，实现使用飞跨电容器的多电平的电力转换部10的电压稳定化。需要说明的是，图8所示的处理流程例示了对应于飞跨电容器fc1的栅极电压控制处理，但在飞跨电容器fc2中也能够应用同样的处理流程。即，将图8所示的“FC1”替换成作为飞跨电容器fc2的电压值的“FC2”，将“Vgs_S1”至“Vgs_S4”依次替换成“Vgs_S9”至“Vgs_S12”即可。另外，图8的处理流程可以由栅极驱动器电路31的微型计算机31c执行，也可以由控制部30执行。图8的处理流程以恒定的周期间隔定期地执行。
在图8的流程中，在电压控制处理开始后，判定电力转换部10的飞跨电容器fc1的电压值是否超过恒定值(E)(步骤S101)。在电力转换装置1的微型计算机31c中，获取通过设置于第一飞跨电容器电路12的电压传感器而检测到的飞跨电容器fc1的电压值(FC1)。在步骤S101中，在飞跨电容器fc1的电压值(FC1)超过恒定值(E)的情况下(步骤S101、“是”)，处理前进到步骤S102，否则(步骤S101、“否”)，处理前进到步骤S105。
在步骤S102中，基于由电力转换部10生成并向负载50侧输出的交流电力的输出电流值“Iout”，判定电流流动的朝向。即，在输出电流值“Iout”超过“0A”时，判定为是从电力转换部10朝向负载50侧的电流路径，否则，判定为是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径。需要说明的是，输出电流值“Iout”通过设置于滤波器部20的电流传感器来检测。在步骤S102中，在输出电流值“Iout”超过“0A”的情况下(步骤S102、“是”)，处理前进到步骤S103，否则(步骤S102、“否”)，处理前进到步骤S104。
在步骤S103中，以飞跨电容器fc1的电压值(FC1)成为恒定值(E)的方式，以开关元件S1和S3为对象，进行增加栅极电压的控制。例如，微型计算机31c使可变电阻VR1或VR2的电阻值可变，以增加向开关元件S1和S3的栅极端子施加的栅极电压值。将开关元件S1和S3的栅极端子-源极端子之间所涉及的电压值依次设为“Vgs_S1”、“Vgs_S3”。另外，将可变电阻VR1或VR2对栅极电压的调整步长值设为“Vad”。通过步骤S103的处理，开关元件S1和S3的栅极电压值分别增加至“Vgs_S1+Vad”、“Vgs_S3+Vad”。通过该处理，能够相对地加快开关元件S1和S3的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)，能够调整飞跨电容器fc1的放电期间的长度。在步骤S103的处理后，暂时结束本例程。
在步骤S104中，以使飞跨电容器fc1的电压值(FC1)成为恒定值(E)的方式，以开关元件S2和S4为对象，进行增加栅极电压的控制。例如，微型计算机31c使可变电阻VR1或VR2的电阻值可变，以增加向开关元件S2和S4的栅极端子施加的栅极电压值。将开关元件S2和S4的栅极端子-源极端子之间所涉及的电压值依次设为“Vgs_S2”、“Vgs_S4”。另外，将可变电阻VR1或VR2对栅极电压的调整步长值设为“Vad”。通过步骤S104的处理，开关元件S2和S4的栅极电压值分别增加至“Vgs_S2+Vad”、“Vgs_S4+Vad”。通过该处理，能够相对地加快开关元件S2和S4的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的充电期间的长度。在步骤S104的处理后，暂时结束本例程。
在步骤S105中，进行与步骤S102同样的处理。即，基于由电力转换部10生成并向负载50侧输出的交流电力的输出电流值“Iout”，判定电流流动的朝向。在输出电流值“Iout”超过“0A”时，判定为是从电力转换部10朝向负载50侧的电流路径，否则，判定为是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径。在步骤S105中，在输出电流值“Iout”超过“0A”的情况下(步骤S105、“是”)，处理前进到步骤S106，否则(步骤S105、“否”)，处理前进到步骤S107。
在步骤S106中，以飞跨电容器fc1的电压值(FC1)成为恒定值(E)的方式，以开关元件S1和S3为对象，进行减少栅极电压的控制。例如，微型计算机31c使可变电阻VR1或VR2的电阻值可变，以减少向开关元件S1和S3的栅极端子施加的栅极电压值。将开关元件S1和S3的栅极端子-源极端子之间所涉及的电压值依次设为“Vgs_S1”、“Vgs_S3”，将可变电阻VR1或VR2对栅极电压的调整步长值设为“Vad”。通过步骤S106的处理，开关元件S1和S3的栅极电压值分别减少至“Vgs_S1-Vad”、“Vgs_S3-Vad”。通过该处理，能够相对地减慢开关元件S1和S3的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的充电期间的长度。在步骤S106的处理后，暂时结束本例程。
在步骤S107中，以使飞跨电容器fc1的电压值(FC1)成为恒定值(E)的方式，以开关元件S2和S4为对象，进行减少栅极电压的控制。例如，微型计算机31c使可变电阻VR1或VR2的电阻值可变，以减少向开关元件S2和S4的栅极端子施加的栅极电压值。将开关元件S2和S4的栅极端子-源极端子之间所涉及的电压值依次设为“Vgs_S2”、“Vgs_S4”，将可变电阻VR1或VR2对栅极电压的调整步长值设为“Vad”。通过步骤S104的处理，开关元件S2和S4的栅极电压值分别减少至“Vgs_S2-Vad”、“Vgs_S4-Vad”。通过该处理，能够相对地减慢开关元件S2和S4的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的放电期间的长度。在步骤S107的处理后，暂时结束本例程。
如上所述，在本实施例涉及的电力转换装置1中，能够根据飞跨电容器fc1的电压值(FC1)，来增减飞跨电容器fc1的充放电所涉及的开关元件(S1至S4)的栅极电压。另外，在本电力转换装置1中，通过将图8所示的处理流程应用于飞跨电容器fc2，能够增减飞跨电容器fc2的充放电所涉及的开关元件(S9至S12)的栅极电压。在本电力转换装置中，能够通过增加向开关元件的栅极端子施加的栅极电压来相对地加快从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)，通过减少栅极电压来相对地延迟从关断状态转移到接通状态的转变时间。其结果，能够通过对构成第一飞跨电容器电路12和第二飞跨电容器电路13的各开关元件的栅极电压值的控制来调整起因于部件参数的偏差的充放电所涉及的开关时间的偏移。根据本实施例的电力转换装置1，能够抑制使用飞跨电容器的多电平的电力转换部10的、由部件参数的偏差引起的电压变动，能够提高稳定性。
在本电力转换装置1中，判定飞跨电容器fc1和fc2的电压值是否超过恒定值(E)，能够判定由电力转换部10生成并向负载50侧输出的交流电力的输出电流流动的朝向。在飞跨电容器fc1的电压值超过恒定值(E)、且电流的流向是从电力转换部10朝向负载50侧的电流路径时，能够增加向开关元件S1和S3的栅极端子施加的栅极电压值。另外，在飞跨电容器fc2的电压值超过恒定值(E)、且电流的流向是从电力转换部10朝向负载50侧的电流路径时，能够增加向开关元件S9和S11的栅极端子施加的栅极电压值。其结果，能够相对地加快开关元件S1和S3的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的放电期间的长度。另外，能够相对地加快开关元件S9和S11的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc2的充电期间的长度。
另外，在本电力转换装置1中，在飞跨电容器fc1的电压值超过恒定值(E)、且电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径时，能够增加向开关元件S2和S4的栅极端子施加的栅极电压值。同样地，在飞跨电容器fc2的电压值超过恒定值(E)、且电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径时，能够增加向开关元件S10和S12的栅极端子施加的栅极电压值。其结果，能够相对地加快开关元件S2和S4的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的充电期间的长度。另外，能够相对地加快开关元件S10和S12的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc2的放电期间的长度。
另外，在本电力转换装置1中，在飞跨电容器fc1的电压值为恒定值(E)以下、且电流的流向是从电力转换部10朝向负载50侧的电流路径时，能够减少向开关元件S1和S3的栅极端子施加的栅极电压值。同样地，在飞跨电容器fc2的电压值为恒定值(E)以下、且电流的流向是从电力转换部10朝向负载侧50侧的电流路径时，能够减少向开关元件S9和S11的栅极端子施加的栅极电压值。其结果，能够相对地减慢开关元件S1和S3的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的充电期间的长度。另外，能够相对地减慢开关元件S9和S11的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc2的放电期间的长度。
另外，在本电力转换装置1中，在飞跨电容器fc1的电压值为恒定值(E)以下、且电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径时，能够减少向开关元件S2和S4的栅极端子施加的栅极电压值。同样地，在飞跨电容器fc2的电压值为恒定值(E)以下、且电流的流向是从负载50侧朝向电力转换部10的电流路径时，能够减少向开关元件S10和S12的栅极端子施加的栅极电压值。其结果，能够相对地减慢开关元件S2和S4的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc1的放电期间的长度。另外，能够相对地减慢开关元件S10和S12的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间，能够调整飞跨电容器fc2的充电期间的长度。
图9是示出通过本实施例涉及的栅极电压控制方式的模拟结果的图。需要说明的是，在模拟中，采用了使用图5说明的、使用可变电阻VR1来控制由调节器31a生成的栅极电压值的增减的方式。图9的(1)是表示在应用本实施例涉及的栅极电压控制之前的电力转换部10的电力输出的推移的图表，图9的(2)是在应用了本实施例涉及的栅极电压控制的情况下的电力转换部10的电力输出的推移的图表。每个纵轴表示飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值(FC1、FC2)，横轴表示时间经过。
如图9的(1)所示，在应用本实施例涉及的栅极电压控制之前，存在由部件参数的偏差引起的电压变动。飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值(FC1、FC2)的中心值随着时间的经过而直线地增加，从约80V增加到约84V。另一方面，在应用了本实施例涉及的栅极电压控制的情况下，如图9的(2)所示，可知，由部件参数的偏差引起的电压变动得到抑制，飞跨电容器(fc1、fc2)的电压值(FC1、FC2)的中心值在约80V附近稳定。
图10是表示通过本实施例涉及的栅极电压控制方式的开关元件的栅极端子-源极端子之间所涉及的电压值(Vgs)的推移的图表。图10的纵轴表示按照来自微型计算机31c的控制指令而进行了PWM调制的栅极电压值，横轴表示时间经过。图10的虚线所示的矩形电压表示通过本栅极电压控制方式而增加的栅极电压值，实线所示的矩形电压表示通过本栅极电压控制方式而减少的栅极电压值。如图10所示，可知，使开关元件的漏极端子-源极端子之间导通的接通状态的电压值被控制在约9.5V至约10V之间。开关元件的漏极端子-源极端子之间的电压值(Vgs)的、从关断状态转移到接通状态时的转变时间(压摆率)通过增加栅极电压值而相对地加快，并且通过减少栅极电压值而相对地变慢。
(其他)
上述实施方式只是一例，本实施方式的公开在不脱离其主旨的范围内可适当变更来实施。在本公开中说明的处理、方案只要不产生技术上的矛盾，就能够自由地组合来实施。
另外，说明为由一个装置进行的处理也可以由多个装置分担来执行。或者，说明为由不同装置进行的处理也可以由一个装置执行。在计算机系统中，通过怎样的硬件结构实现各功能能够灵活地变更。
《计算机可读取的记录介质》
能够将信息处理装置及其他设备、装置(以下，计算机等)实现上述任一功能的程序记录在计算机等可读取的记录介质中。并且，通过使计算机等读入该记录介质的程序并执行，能够使其提供该功能。
在此，计算机等可读取的记录介质是指，通过电、磁、光学、机械或化学作用积累数据、程序等信息并能够从计算机等读取的记录介质。在这样的记录介质中，作为能够从计算机等拆卸的记录介质，例如有软盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R/W、DVD、蓝光光盘、DAT、8mm磁带、闪存等存储卡等。另外，作为固定于计算机等的记录介质，有硬盘、ROM等。
需要说明的是，以下，为了能够对比本发明的构成要素和实施例的结构，带上附图的附图标记来记载本发明的构成要素。
<发明1>
一种电力转换装置(1)，其特征在于，具有：控制部(30)；以及电力转换部(10)，基于来自所述控制部(30)的控制指令，使多个开关元件的漏极端子与源极端子之间导通或开路，并将输入至第一输入端子(Tp1)和第二输入端子(Tp2)的直流电力转换成交流电力而从第一输出端子(Tp3)和第二输出端子(Tp4)输出，所述电力转换部(10)具备：直流电容器电路(11)，具有串联连接在所述第一输入端子(Tp1)与所述第二输入端子(Tp2)之间的第一直流电容器(dc1)和第二直流电容器(dc2)，所述第一直流电容器(dc1)的一端与所述第一输入端子(Tp1)连接，所述第二直流电容器(dc2)的另一端与所述第二输入端子(Tp2)连接；第一电容器电路(12)，具有串联连接的第一开关元件(S3)、第二开关元件(S1)、第三开关元件(S2)和第四开关元件(S4)、以及第一飞跨电容器(fc1)，所述第一飞跨电容器(fc1)的一端连接至所述第一开关元件(S3)的源极端子与所述第二开关元件(S1)的漏极端子的连接点，所述第一飞跨电容器(fc1)的另一端连接至所述第三开关元件(S2)的源极端子与所述第四开关元件(S4)的漏极端子的连接点，并且在所述第一电容器电路(12)中，所述第二输出端子(Tp4)连接至所述第二开关元件(S1)的源极端子与所述第三开关(S2)的漏极端子的连接点；第二电容器电路(13)，具有串联连接的第五开关元件(S11)、第六开关元件(S9)、第七开关元件(S10)和第八开关元件(S12)、以及第二飞跨电容器(fc2)，所述第二飞跨电容器(fc2)的一端连接至所述第五开关元件(S11)的源极端子与所述第六开关元件(S9)的漏极端子的连接点，所述第二飞跨电容器(fc2)的另一端连接至所述第七开关元件(S10)的源极端子与所述第八开关元件(S12)的漏极端子的连接点，并且在所述第二电容器电路(13)中，所述第一输出端子(Tp4)连接至所述第六开关元件(S9)的源极端子与所述第七开关(S10)的漏极端子的连接点；第一输出电路(14)，具有串联连接在所述第一输入端子(Tp1)与所述第二输入端子(Tp2)之间的第九开关元件(S5)、第十开关元件(S6)、第十一开关元件(S7)和第十二开关元件(S8)，所述第九开关元件(S5)的漏极端子连接至所述第一输入端子(Tp1)，所述第十二开关元件(S8)的源极端子连接至所述第二输入端子(Tp2)；以及第二输出电路(15)，具有串联连接在所述第一输入端子(Tp1)与所述第二输入端子(Tp2)之间的第十三开关元件(S13)、第十四开关元件(S14)、第十五开关元件(S15)和第十六开关元件(S16)，所述第十三开关元件(S13)的漏极端子连接至所述第一输入端子(Tp1)，所述第十六开关元件(S16)的源极端子连接至所述第二输入端子(Tp2)，所述第一输出电路(14)的所述第九开关元件(S5)的源极端子与所述第十开关元件(S6)的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路(12)的所述第一开关元件(S3)的漏极端子，所述第十一开关元件(S7)的源极端子与所述第十二开关元件(S8)的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路(12)的所述第四开关元件(S4)的源极端子，所述第十开关元件(S6)的源极端子与所述第十一开关元件(S7)的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路(11)的第一直流电容器(dc1)与第二直流电容器(dc2)的连接点，所述第二输出电路(15)的所述第十三开关元件(S13)的源极端子与所述第十四开关元件(S14)的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路(13)的所述第五开关元件(S11)的漏极端子，所述第十五开关元件(S15)的源极端子与所述第十六开关元件(S16)的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路(13)的所述第八开关元件(S12)的源极端子，所述第十四开关元件(S14)的源极端子与所述第十五开关元件(S15)的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路(11)的第一直流电容器(dc1)与第二直流电容器(dc2)的连接点，所述控制部(30)基于所述第一飞跨电容器(fc1)的电压检测值，增加或减少向所述第一电容器电路(12)的所述第一开关元件(S3)至所述第四开关元件(S4)中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度，并且所述控制部(30)基于所述第二飞跨电容器(fc2)的电压检测值，增加或减少向所述第二电容器电路(13)的所述第五开关元件(S11)至所述第八开关元件(S12)中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的、使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度。
附图标记说明
1 电力转换装置；10 电力转换部；11 直流电容器电路；12 第一飞跨电容器电路；13 第二飞跨电容器电路；14 第一输出电路；15 第二输出电路；20 滤波器部；30 控制部；31 栅极驱动器电路；31a 调节器；31b 驱动器IC；31c 微型计算机；50 负载；101 处理器；102 主存储装置；103 辅助存储装置；104 通信IF；105 输入输出IF；106 连接总线；dc1 第一直流电容器；dc2 第二直流电容器；fc1 飞跨电容器(第一飞跨电容器)；fc2 飞跨电容器(第二飞跨电容器)；S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16 开关元件；Tp1、Tp2 输入端子；Tp3、Tp4 输出端子；V1 直流电源；VR1、VR2 可变电阻(数字电位计)。

Claims (10)

1.一种电力转换装置，其特征在于，具有：控制部；以及电力转换部，基于来自所述控制部的控制指令，使多个开关元件的漏极端子与源极端子之间导通或开路，并将输入至第一输入端子和第二输入端子的直流电力转换成交流电力而从第一输出端子和第二输出端子输出，所述电力转换部具备：
直流电容器电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第一直流电容器和第二直流电容器，所述第一直流电容器的一端与所述第一输入端子连接，所述第二直流电容器的另一端与所述第二输入端子连接；
第一电容器电路，具有：串联连接的第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件以及第四开关元件；以及第一飞跨电容器，所述第一飞跨电容器的一端连接至所述第一开关元件的源极端子与所述第二开关元件的漏极端子的连接点，所述第一飞跨电容器的另一端连接至所述第三开关元件的源极端子与所述第四开关元件的漏极端子的连接点，并且在所述第一电容器电路中，所述第二输出端子连接至所述第二开关元件的源极端子与所述第三开关元件的漏极端子的连接点；
第二电容器电路，具有：串联连接的第五开关元件、第六开关元件、第七开关元件以及第八开关元件；以及第二飞跨电容器，所述第二飞跨电容器的一端连接至所述第五开关元件的源极端子与所述第六开关元件的漏极端子的连接点，所述第二飞跨电容器的另一端连接至所述第七开关元件的源极端子与所述第八开关元件的漏极端子的连接点，并且在所述第二电容器电路中，所述第一输出端子连接至所述第六开关元件的源极端子与所述第七开关元件的漏极端子的连接点；
第一输出电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第九开关元件、第十开关元件、第十一开关元件以及第十二开关元件，所述第九开关元件的漏极端子连接至所述第一输入端子，所述第十二开关元件的源极端子连接至所述第二输入端子；以及
第二输出电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第十三开关元件、第十四开关元件、第十五开关元件以及第十六开关元件，所述第十三开关元件的漏极端子连接至所述第一输入端子，所述第十六开关元件的源极端子连接至所述第二输入端子，
所述第一输出电路的所述第九开关元件的源极端子与所述第十开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路的所述第一开关元件的漏极端子，所述第十一开关元件的源极端子与所述第十二开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路的所述第四开关元件的源极端子，所述第十开关元件的源极端子与所述第十一开关元件的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路的第一直流电容器与第二直流电容器的连接点，
所述第二输出电路的所述第十三开关元件的源极端子与所述第十四开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路的所述第五开关元件的漏极端子，所述第十五开关元件的源极端子与所述第十六开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路的所述第八开关元件的源极端子，所述第十四开关元件的源极端子与所述第十五开关元件的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路的第一直流电容器与第二直流电容器的连接点，
所述控制部基于所述第一飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向所述第一电容器电路的所述第一开关元件至所述第四开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度，并且所述控制部基于所述第二飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向所述第二电容器电路的所述第五开关元件至所述第八开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述控制部在所述第一飞跨电容器的电压检测值超过第一电压值，并且所述交流电力的电流值超过规定值的情况下，增加向所述第一电容器电路的所述第二开关元件和所述第一开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值或该栅极电压值的梯度的程度。
3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述控制部在所述第一飞跨电容器的电压检测值超过第一电压值，并且所述交流电力的电流值为规定值以下的情况下，增加向所述第一电容器电路的所述第三开关元件和所述第四开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值或该栅极电压值的梯度的程度。
4.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述控制部在所述第一飞跨电容器的电压检测值为第一电压值以下，并且所述交流电力的电流值超过规定值的情况下，减少向所述第一电容器电路的所述第二开关元件和所述第一开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值或该栅极电压值的梯度的程度。
5.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述控制部在所述第一飞跨电容器的电压检测值为第一电压值以下，并且所述交流电力的电流值为规定值以下的情况下，减少向所述第一电容器电路的所述第三开关元件和所述第四开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值或该栅极电压值的梯度的程度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述控制部在所述第二飞跨电容器的电压检测值超过第一电压值，并且所述交流电力的电流值超过规定值的情况下，增加向所述第二电容器电路的所述第六开关元件和所述第五开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值或该栅极电压值的梯度的程度。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述控制部在所述第二飞跨电容器的电压检测值超过第一电压值，并且所述交流电力的电流值为规定值以下的情况下，增加向所述第二电容器电路的所述第七开关元件和所述第八开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值或该栅极电压值的梯度的程度。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述控制部在所述第二飞跨电容器的电压检测值为第一电压值以下，并且所述交流电力的电流值超过规定值的情况下，减少向所述第二电容器电路的所述第六开关元件和所述第五开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值或该栅极电压值的梯度的程度。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述控制部在所述第二飞跨电容器的电压检测值为第一电压值以下，并且所述交流电力的电流值为规定值以下的情况下，减少向所述第二电容器电路的所述第七开关元件和所述第八开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值或该栅极电压值的梯度的程度。
10.一种控制方法，是电力转换装置的控制方法，其特征在于，
所述电力转换装置具有：控制部；以及电力转换部，基于来自所述控制部的控制指令，使多个开关元件的漏极端子与源极端子之间导通或开路，并将输入至第一输入端子和第二输入端子的直流电力转换成交流电力而从第一输出端子和第二输出端子输出，
所述电力转换部具备：
直流电容器电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第一直流电容器和第二直流电容器，所述第一直流电容器的一端与所述第一输入端子连接，所述第二直流电容器的另一端与所述第二输入端子连接；
第一电容器电路，具有：串联连接的第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件以及第四开关元件；以及第一飞跨电容器，所述第一飞跨电容器的一端连接至所述第一开关元件的源极端子与所述第二开关元件的漏极端子的连接点，所述第一飞跨电容器的另一端连接至所述第三开关元件的源极端子与所述第四开关元件的漏极端子的连接点，并且在所述第一电容器电路中，所述第二输出端子连接至所述第二开关元件的源极端子与所述第三开关元件的漏极端子的连接点；
第二电容器电路，具有：串联连接的第五开关元件、第六开关元件、第七开关元件以及第八开关元件；以及第二飞跨电容器，所述第二飞跨电容器的一端连接至所述第五开关元件的源极端子与所述第六开关元件的漏极端子的连接点，所述第二飞跨电容器的另一端连接至所述第七开关元件的源极端子与所述第八开关元件的漏极端子的连接点，并且在所述第二电容器电路中，所述第一输出端子连接至所述第六开关元件的源极端子与所述第七开关元件的漏极端子的连接点；
第一输出电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第九开关元件、第十开关元件、第十一开关元件以及第十二开关元件，所述第九开关元件的漏极端子连接至所述第一输入端子，所述第十二开关元件的源极端子连接至所述第二输入端子；以及
第二输出电路，具有串联连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间的第十三开关元件、第十四开关元件、第十五开关元件以及第十六开关元件，所述第十三开关元件的漏极端子连接至所述第一输入端子，所述第十六开关元件的源极端子连接至所述第二输入端子，
所述第一输出电路的所述第九开关元件的源极端子与所述第十开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路的所述第一开关元件的漏极端子，所述第十一开关元件的源极端子与所述第十二开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第一电容器电路的所述第四开关元件的源极端子，所述第十开关元件的源极端子与所述第十一开关元件的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路的第一直流电容器与第二直流电容器的连接点，
所述第二输出电路的所述第十三开关元件的源极端子与所述第十四开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路的所述第五开关元件的漏极端子，所述第十五开关元件的源极端子与所述第十六开关元件的漏极端子的连接点连接至所述第二电容器电路的所述第八开关元件的源极端子，所述第十四开关元件的源极端子与所述第十五开关元件的漏极端子的连接点连接至所述直流电容器电路的第一直流电容器与第二直流电容器的连接点，
在所述控制方法中，所述控制部执行：
基于所述第一飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向所述第一电容器电路的所述第一开关元件至所述第四开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度，并且基于所述第二飞跨电容器的电压检测值，增加或减少向所述第二电容器电路的所述第五开关元件至所述第八开关元件中的成为控制对象的该开关元件的栅极端子施加的使所述漏极端子与源极端子之间导通的栅极电压值，或者改变该栅极电压值的梯度的程度。
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