JP2015146666A - 電力変換装置 - Google Patents

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雅夫 馬渕
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Yasuo Mizogami
恭生 溝上
藤田 英明
Hideaki Fujita
英明 藤田
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Abstract

【課題】直流電圧を昇圧して交流電圧に変換する電力変換装置において、スイッチング損失をさらに低減する。【解決手段】スイッチ制御部は、第1出力点と第2出力点との間に印加されるべき目標交流電圧の高電位側の半周期において、目標交流電圧の大きさが昇圧回路に入力される電圧の大きさより大きい第1期間中、第1インバータ用スイッチをオン、第2インバータ用スイッチをオフ、第3インバータ用スイッチをオフ、および第4インバータ用スイッチをオンさせた状態で、目標交流電圧に基づいて第1昇圧用スイッチをPWM制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、電力変換装置に関する。
特許文献1には、DC/DCコンバータ部とインバータ部とを備える電力変換装置において、DC/DCコンバータ部の出力側の第2直流電圧の目標値が、DC/DCコンバータ部の入力側の第1直流電圧の電圧値以下である場合、DC/DCコンバータ部による昇圧動作を停止することが記載されている。
特許文献1 特開2012−151923号公報
直流電圧を昇圧して交流電圧に変換する電力変換装置において、スイッチング損失をさらに低減する。
本発明の一態様に係る電力変換装置は、直流電源に並列に接続された第1昇圧スイッチを有し、第1昇圧スイッチをPWM制御することで直流電源から出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路に並列に接続され、複数のインバータ用スイッチを有し、複数のインバータ用スイッチがオンオフすることで昇圧回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、インバータが出力すべき目標交流電圧が直流電源の出力電圧よりも大きい場合には、第1の昇圧スイッチをPWM制御し、第1の昇圧スイッチをPWM制御している間、複数のインバータ用スイッチのいずれか1つのインバータ用スイッチをオンさせ、かつ複数のインバータ用スイッチのうち他のいずれか1つをオフさせた状態を維持するスイッチ制御部とを備える。
本発明の一態様に係る電力変換装置は、直流電源に並列に接続された第1昇圧用スイッチを有し、直流電源から出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側の第1インバータ用スイッチおよび低電位側の第2インバータ用スイッチと、第1インバータ用スイッチと第2インバータ用スイッチとの間に第1出力点とを含む第1レグと、昇圧回路に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側の第3インバータ用スイッチおよび低電位側の第4インバータ用スイッチと、第3インバータ用スイッチと第4インバータ用スイッチとの間に第2出力点とを含む第2レグとを有し、昇圧回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、第1出力点と第2出力点との間に印加されるべき目標交流電圧の高電位側の半周期において、目標交流電圧の大きさが昇圧回路に入力される電圧の大きさより大きい第1期間中、第1インバータ用スイッチをオン、第2インバータ用スイッチをオフ、第3インバータ用スイッチをオフ、および第4インバータ用スイッチをオンさせた状態で、目標交流電圧に基づいて第1昇圧用スイッチをPWM制御するスイッチ制御部とを備える。
上記電力変換装置において、スイッチ制御部は、目標交流電圧の高電位側の半周期において、目標交流電圧の大きさが昇圧回路に入力される電圧の大きさより小さい第2期間中、第1昇圧用スイッチをオフさせた状態で、目標交流電圧に基づいて第1レグおよび第2レグをPWM制御してよい。
上記電力変換装置において、スイッチ制御部は、目標交流電圧の低電位側の半周期において、目標交流電圧の大きさが昇圧回路に入力される電圧の大きさより大きい第3期間中、第1インバータ用スイッチをオフ、第2インバータ用スイッチをオン、第3インバータ用スイッチをオン、および第4インバータ用スイッチをオフさせた状態で、目標交流電圧に基づいて第1昇圧用スイッチをPWM制御してよい。
上記電力変換装置において、スイッチ制御部は、目標交流電圧の低電位側の半周期において、目標交流電圧の大きさが昇圧回路に入力される電圧の大きさより小さい第4期間中、第1昇圧用スイッチをオフさせた状態で、目標交流電圧に基づいて第1レグおよび第2レグをPWM制御してよい。
上記電力変換装置は、昇圧回路と直流電源との間に設けられ、第1時定数を有する第1フィルタ回路と、昇圧回路とインバータとの間に設けられ、第1時定数より小さい第2時定数を有する第2フィルタ回路と、をさらに備え、昇圧回路は、第1昇圧用スイッチの高電位側の一端と第2フィルタ回路の高電位側の一端との間に接続され、第2フィルタ回路の高電位側の一端側から第1昇圧用スイッチの高電位側の一端側に電流が入力されることを防止する逆流防止回路と、逆流防止回路をバイパスするバイパススイッチとをさらに有し、スイッチ制御部は、昇圧回路およびインバータを制御することで直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換している間にインバータ側から昇圧回路側に電流が流れる場合、バイパススイッチをオンさせてよい。
本発明の一態様に係る電力変換装置は、直流電源に並列に接続され、かつ互いに直列に接続された高電位側の第1昇圧用スイッチおよび低電位側の第2昇圧用スイッチと、第1昇圧用スイッチと第2昇圧用スイッチとの間に接地点に接続された三相交流の第2相に接続される接続点とを有し、直流電源から出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側の第1インバータ用スイッチおよび低電位側の第2インバータ用スイッチと、第1インバータ用スイッチと第2インバータ用スイッチとの間に三相交流の第1相に接続される第1出力点とを含む第1レグと、昇圧回路に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側の第3インバータ用スイッチおよび低電位側の第4インバータ用スイッチと、第3インバータ用スイッチと第4インバータ用スイッチとの間に三相交流の第3相に接続される第2出力点とを含む第2レグとを有し、昇圧回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、第2出力点と接地点との間に印加されるべき第1目標交流電圧の高電位側の半周期のうち、第1目標交流電圧の大きさが第1昇圧用スイッチの高電位側の一端と接続点との間の電圧の大きさより大きく、かつ第1目標交流電圧の大きさが第1出力点と接地点との間に印加されるべき第2目標交流電圧の大きさより大きい第1期間中、第2昇圧用スイッチをオフ、第3インバータ用スイッチをオン、および第4インバータ用スイッチをオフした状態で、第1目標交流電圧に基づいて第1昇圧用スイッチをPWM制御し、第2目標交流電圧に基づいて第1レグをPWM制御するスイッチ制御部とを備える。
上記電力変換装置において、スイッチ制御部は、第2目標交流電圧の高電位側の半周期のうち、第2目標交流電圧の大きさが第1昇圧用スイッチの高電位側の一端と接続点との間の電圧の大きさより大きく、かつ第2目標交流電圧の大きさが第1目標交流電圧の大きさより大きい第2期間中、第2昇圧用スイッチをオフ、第1インバータ用スイッチをオン、および第2インバータ用スイッチをオフした状態で、第2目標交流電圧に基づいて第1昇圧用スイッチをPWM制御し、第1目標交流電圧に基づいて第2レグをPWM制御してよい。
上記電力変換装置において、スイッチ制御部は、第1目標交流電圧の低電位側の半周期のうち、第1目標交流電圧の大きさが第2昇圧用スイッチの低電位側の一端と接続点との間の電圧の大きさより大きく、かつ第1目標交流電圧の大きさが第2目標交流電圧の大きさより大きい第4期間中、第1昇圧用スイッチをオフ、第3インバータ用スイッチをオフ、および第4インバータ用スイッチをオンした状態で、第1目標交流電圧に基づいて第2昇圧用スイッチをPWM制御し、第2目標交流電圧に基づいて第1レグをPWM制御してよい。
上記電力変換装置において、スイッチ制御部は、第2目標交流電圧の低電位側の半周期のうち、第2目標交流電圧の大きさが第2昇圧用スイッチの低電位側の一端と接続点との間の電圧の大きさより大きく、かつ第2目標交流電圧の大きさが第1目標交流電圧の大きさより大きい第5期間中、第1昇圧用スイッチをオフ、第1インバータ用スイッチをオフ、および第2インバータ用スイッチをオンした状態で、第2目標交流電圧に基づいて第2昇圧用スイッチをPWM制御し、第1目標交流電圧に基づいて第2レグをPWM制御してよい。
上記電力変換装置において、スイッチ制御部は、第2期間と第4期間との間の第3期間中、および第5期間と次の第1期間との間の第6期間中、第1昇圧用スイッチおよび第2昇圧用スイッチをオフした状態で、第1目標交流電圧に基づいて第2レグをPWM制御し、第2目標交流電圧に基づいて第1レグをPWM制御してよい。
上記電力変換装置は、昇圧回路と直流電源との間に設けられ、かつ互いに直列に接続された高電位側の第1時定数を有する第1フィルタ回路および低電位側の第3時定数を有する第3フィルタ回路と、昇圧回路とインバータとの間で設けられ、かつ互いに直列に接続された高電位側の第1時定数より小さい第2時定数を有する第2フィルタ回路および低電池側の第3時定数より小さい第4時定数を有する第4フィルタ回路と、をさらに備え、昇圧回路は、第1昇圧用スイッチの高電位側の一端と第2フィルタ回路の高電位側の一端との間に接続され、第2フィルタ回路の高電位側の一端側から第1昇圧用スイッチの高電位側の一端側に電流が入力されることを防止する第1逆流防止回路と、第1逆流防止回路をバイパスする第1バイパススイッチと、第2昇圧用スイッチの低電位側の一端と第4フィルタ回路の低電位側の一端との間に接続され、第2昇圧用スイッチの低電位側の一端側から第4フィルタ回路の低電位側の一端側に電流が入力されることを防止する第2逆流防止回路と、第2逆流防止回路をバイパスする第2バイパススイッチとをさらに有し、スイッチ制御部は、昇圧回路およびインバータを制御することで直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換している間に、第2フィルタ回路の高電位側の一端側から第1昇圧用スイッチの高電位側の一端側に電流が流れる場合、第1バイパススイッチをオンし、第2昇圧用スイッチの低電位側の一端側から第4フィルタ回路の低電位側の一端側に電流が流れる場合、第2バイパススイッチをオンしてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
第1の実施形態に係る電力変換装置の回路構成の一例を示す図である。 スイッチ制御により制御される昇圧回路およびインバータのスイッチング条件について説明するための図である。 スイッチ制御により制御される昇圧回路およびインバータのスイッチング条件について説明するための図である。 第2の実施形態に係る電力変換装置の回路構成の一例を示す図である。 スイッチ制御により制御される昇圧回路およびインバータのスイッチング条件について説明するための図である。 スイッチ制御により制御される昇圧回路およびインバータのスイッチング条件について説明するための図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、第1の実施形態に係る電力変換装置100の回路構成の一例を示す図である。電力変換装置100は、直流電源200からの直流電圧を交流電圧に変換して、単相の交流電源300と連系する。直流電源200は、太陽電池アレイ、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムなどの直流電圧を出力する分散型電源でよい。電力変換装置100は、直流電源200として蓄電装置と接続し、交流電圧を直流電圧に変換した後、蓄電装置に電力を蓄電してもよい。
電力変換装置100は、昇圧回路10、インバータ20、第1フィルタ回路C1、第2フィルタ回路C2、コイルL2、およびコイルL3を備える。
第1フィルタ回路C1は、直流電源200と昇圧回路10との間に設けられている。第1フィルタ回路C1は、直流電源200と並列に接続され、直流電源200から出力される直流電圧を平滑化する。第2フィルタ回路C2は、昇圧回路10とインバータ20との間に設けられている。第2フィルタ回路C2は、昇圧回路10から出力される直流電圧を平滑化する。第1フィルタ回路C1および第2フィルタ回路C2は、それぞれコンデンサにより構成されてよい。第1フィルタ回路C1は、第1時定数を有する。第2フィルタ回路C2は、第1時定数より小さい第2時定数を有する。第1フィルタ回路C1は、第1容量を有する。第2フィルタ回路C2は、第1容量より小さい第2容量を有する。
コイルL2およびコイルL3は、インバータ20と交流電源300との間に設けられる。コイルL2の一端は、インバータ20の第1インバータ用スイッチSu1と第2インバータ用スイッチSu2との中点に接続され、コイルL2の他端は、交流電源300に電気的に接続される。コイルL3の一端は、インバータ20の第3インバータ用スイッチSw1と第4インバータ用スイッチSw2との中点に接続され、コイルL3の他端は、交流電源300に電気的に接続される。
昇圧回路10は、コイルL1、第1昇圧用スイッチSb1、第1逆流防止回路D1、および第1バイパススイッチSa1を有する。昇圧回路10は、直流電源200から出力される直流電圧を昇圧する。昇圧回路10は、非絶縁型の昇圧回路、または絶縁型の昇圧回路でよい。
コイルL1の一端は、第1フィルタ回路C1の高電位側の一端に接続され、コイルL1の他端は、第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端に接続される。第1昇圧用スイッチSb1は、直流電源200に並列に接続される。第1昇圧用スイッチSb1の低電位側の一端は、第1フィルタ回路C1の低電位側の一端、および第2フィルタ回路C2の低電位側の一端に接続される。
第1逆流防止回路D1の一端は、第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端に接続され、第1逆流防止回路D1の他端は、第2フィルタ回路の高電位側の一端に接続される。第1逆流防止回路D1は、第2フィルタ回路C2の高電位側の一端側から第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端側に電流が入力されることを防止する。第1逆流防止回路D1は、ダイオードで構成されてよい。第1バイパススイッチSa1は、第1逆流防止回路D1と並列に接続され、第1逆流防止回路D1をバイパスする。
第1昇圧用スイッチSb1は、例えば、MOS型電界効果トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)などのスイッチ素子でよい。また、スイッチ素子に対して逆並列にダイオードを接続してもよい。
インバータ20は、昇圧回路10から出力される直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ20は、第1レグ22および第2レグ24を有する。第1レグ22は、昇圧回路10に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側VHの第1インバータ用スイッチSu1および低電位側VLの第2インバータ用スイッチSu2と、第1インバータ用スイッチSu1と第2インバータ用スイッチSu2との間に第1出力点26とを含む。
第2レグ24は、昇圧回路10に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側VHの第3インバータ用スイッチSw1および低電位側VLの第4インバータ用スイッチSw2と、第3インバータ用スイッチSw1と第4インバータ用スイッチSw2との間に第2出力点28とを含む。
第1インバータ用スイッチSu1、第2インバータ用スイッチSu2、第3インバータ用スイッチSw1、および第4インバータ用スイッチSw2は、例えば、MOS型電界効果トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)などのスイッチ素子と、ダイオードとを含み、ダイオードは、スイッチ素子に対して逆並列に接続されてよい。
電力変換装置100は、スイッチ制御部30、電圧センサ40、電圧センサ42、および電圧センサ44をさらに備える。電力変換装置100は、電流センサ50を備えてもよい。
電圧センサ40は、直流電源200から昇圧回路10に入力される電圧Vinを検知する。電圧センサ42は、昇圧回路10から出力される電圧Vout1を検知する。電圧センサ44は、インバータ20から出力される電圧Vout2を検知する。スイッチ制御部30は、電圧センサ40、電圧センサ42、および電圧センサ44により検知された電圧に基づいて昇圧回路10およびインバータ20を制御し、交流電源300から出力される交流電圧に同期した交流電圧を電力変換装置100から出力させる。
第1の実施形態に係る電力変換装置100によれば、昇圧回路10およびインバータ20のスイッチング動作を少なくすることで、スイッチング損失を抑える。
図2および図3は、スイッチ制御部30により制御される昇圧回路10およびインバータ20のスイッチング条件について説明するための図である。
目標交流電圧Vt1は、第1出力点26と第2出力点28との間に印加されるべき電圧である。目標交流電圧Vt1は、交流電源300から出力される交流電圧に基づいて定められる。波形v1は、図3に示すスイッチング条件で昇圧回路10およびインバータ20を動作させた場合に、インバータ20の高電位側VHの一端に現れる電位の変化の様子を示す。波形v2は、図3に示すスイッチング条件で昇圧回路10およびインバータ20を動作させた場合に、インバータ20の低電位側VLの一端に現れる電位の変化の様子を示す。なお、第1電力線、第2電力線および中性線を有する単相3線式の負荷に電力変換装置100が接続されている場合に、目標交流電圧Vt1は、第1電力線と中性線との間に印加されるべき線間電圧に対応する。また、電圧Vt2は、第2電力線と中性線との間に印加されるべき線間電圧に対応する。
第1期間Ta1は、目標交流電圧Vt1の高電位側の半周期において、目標交流電圧Vt1の大きさが昇圧回路10に入力される電圧Vinの大きさより大きい期間を示す。第2期間Ta2は、目標交流電圧Vt1の高電位側の半周期において、目標交流電圧Vt1の大きさが昇圧回路10に入力される電圧Vinの大きさより小さい期間を示す。第3期間Ta3は、目標交流電圧Vt1の低電位側の半周期において、目標交流電圧Vt1の大きさが昇圧回路10に入力される電圧Vinの大きさより大きい期間を示す。第4期間Ta4は、目標交流電圧Vt1の低電位側の半周期において、目標交流電圧Vt1の大きさが昇圧回路10に入力される電圧Vinの大きさより小さい期間を示す。
スイッチ制御部30は、第1期間Ta1中、第1インバータ用スイッチSu1をオン、第2インバータ用スイッチSu2をオフ、第3インバータ用スイッチSw1をオフ、および第4インバータ用スイッチSw2をオンさせた状態で、目標交流電圧Vt1に基づいて第1昇圧用スイッチSb1をPWM制御する。
スイッチ制御部30は、第2期間Ta2中、第1昇圧用スイッチSb1をオフさせた状態で、目標交流電圧Vt1に基づいて第1レグ22および第2レグ24をPWM制御する。
スイッチ制御部30は、第3期間Ta3中、第1インバータ用スイッチSu1をオフ、第2インバータ用スイッチSu2をオン、第3インバータ用スイッチSw1をオン、および第4インバータ用スイッチSw2をオフさせた状態で、目標交流電圧Vt1に基づいて第1昇圧用スイッチSb1をPWM制御する。スイッチ制御部30は、第4期間Ta4中、第1昇圧用スイッチSb1をオフさせた状態で、目標交流電圧Vt1に基づいて第1レグ22および第2レグ24をPWM制御する。
上記のように、目標交流電圧Vt1の大きさが昇圧回路10に入力される電圧Vinの大きさより小さい期間である第2期間Ta2および第4期間Ta4において、スイッチ制御部30は、第1昇圧用スイッチSb1をオフさせた状態を維持しつつ、インバータ20の第1インバータ用スイッチSu1、第2インバータ用スイッチSu2、第3インバータ用スイッチSw1、および第4インバータ用スイッチSw2をPWM制御することで交流出力を得ているので、第2期間Ta2および第4期間Ta4において、第1昇圧用スイッチSb1のスイッチング損失を削減できる。
また、スイッチ制御部30は、第1期間Ta1および第3期間Ta3において、第1レグ22および第2レグ24のオンオフを繰り返すPWM制御をせず、第1昇圧用スイッチSb1のオンオフによるPWM制御により、目標交流電圧Vt1を作り出す。第1期間Ta1において、スイッチ制御部30は、第1インバータ用スイッチSu1をオン、第2インバータ用スイッチSu2をオフ、第3インバータ用スイッチSw1をオフ、および第4インバータ用スイッチSw2をオンさせた状態を維持する。また、第3期間Ta3において、スイッチ制御部30は、第1インバータ用スイッチSu1をオフ、第2インバータ用スイッチSu2をオン、第3インバータ用スイッチSw1をオン、および第4インバータ用スイッチSw2をオフさせた状態を維持する。よって、第1期間Ta1および第3期間Ta3において、第1レグ22および第2レグ24をPWM制御することによるスイッチング損失を削減できる。
ここで、第2フィルタ回路C2の時定数が大きいと、PWM制御により昇圧回路10により作り出される電圧波形の立ち上がりおよび立ち下りが緩やかになってインバータ20に入力されてしまう。第1期間Ta1および第3期間Ta3において、PWM制御していないインバータ20から出力される交流電圧が、目標交流電圧Vt1と異なる電圧になる可能性がある。
一方、電力変換装置100から出力される電流と電圧とは位相がずれていることがある。例えば、電力変換装置100は、例えば、太陽光発電機器においては、いわゆる単独運転検出をするために、電流の位相と、電圧の位相とを意図的にずらして出力することがある。この場合、電流と電圧の位相のずれにより、電力変換装置100が直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して出力している間に、交流電源300からインバータ20側経由で昇圧回路10側に電流が流れ込む可能性がある。通常は、第2フィルタ回路C2の時定数をある程度大きく設定してあるので、電流と電圧の位相のずれにより生じるインバータ20側から昇圧回路10側への電流は、第2フィルタ回路C2により吸収できる。ところが、第1の実施形態によれば、第1期間Ta1および第3期間Ta3では、インバータ20のPWM制御をせずに、昇圧回路10のPWM制御により、目標交流電圧Vt1を作り出す。よって、PWM制御により昇圧回路10により作り出される電圧波形の立ち上がりおよび立ち下りが緩やかなり、インバータ20から出力される交流電圧が目標交流電圧Vt1と異なる電圧になることを防止すべく、第2フィルタ回路C2の時定数は、小さいことが望ましい。
そこで、第1の実施形態では、第1逆流防止回路D1に並列に、第1逆流防止回路D1をバイパスする第1バイパススイッチSa1を設ける。そして、スイッチ制御部30は、昇圧回路10およびインバータ20を制御することで直流電源200からの直流電圧を交流電圧に変換している間にインバータ20側から昇圧回路10側に電流が流れる場合、バイパススイッチSa1をオンさせる。さらに、バイパススイッチSa1をオンするときには、第1昇圧用スイッチSb1をオフしてもよい。
これにより、電流と電圧の位相のずれにより生じるインバータ20側から昇圧回路10側への電流のうち、第2フィルタ回路C2によって吸収できない残りの電流を、バイパススイッチSa1、コイルL1を介して、第1フィルタ回路C1により吸収できる。よって、第2フィルタ回路C2として、例えば、容量および時定数が小さいコンデンサを用いても、インバータ20側から昇圧回路10側に流れ込む電流による悪影響を防止できる。また、PWM制御により昇圧回路10により作り出された電圧波形の立ち上がりおよび立ち下りが第2フィルタ回路C2により緩やかになってインバータ20に入力され、インバータ20から出力される交流電圧が、目標交流電圧Vt1と異なる電圧になることを防止できる。
ここで、電流と電圧との間に位相のずれが生じている場合、インバータ20から出力されている電圧が正、かつ電流が負のときに、インバータ20側から昇圧回路10側に電流が流れる。そこで、スイッチ制御部30は、インバータ20から出力されている電圧が正、かつ電流が負の間、バイパススイッチSa1をオンしてよい。さらに、バイパススイッチSa1をオンするときには、第1昇圧用スイッチSb1をオフしてもよい。
図4は、第2の実施形態に係る電力変換装置100の構成の一例を示す。電力変換装置100は、昇圧回路10、インバータ20、第1フィルタ回路C1a、第2フィルタ回路C2a、第3フィルタ回路C1b、第4フィルタ回路C2b、コイルL2、およびコイルL3を備える。電力変換装置100は、直流電源200からの直流電圧を交流電圧に変換して、三相の交流電源310と連系する。
高電位側の第1フィルタ回路C1aおよび低電位側の第3フィルタ回路C1bは、昇圧回路10と直流電源200との間に設けられ、かつ互いに直列に接続されている。高電位側の第2フィルタ回路C2aおよび低電位側の第4フィルタ回路C2bは、昇圧回路10とインバータ20との間で設けられ、かつ互いに直列に接続されている。
第1フィルタ回路C1aは、第1時定数を有する。第2フィルタ回路C2aは、第1時定数より小さい第2時定数を有する。第3フィルタ回路C1bは、第3時定数を有する。第4フィルタ回路C2bは、第3時定数より小さい第4時定数を有する。第1フィルタ回路C1aおよび第3フィルタ回路C1bの時定数は同じでよい。第2フィルタ回路C2aおよび第4フィルタ回路C2bの時定数は同じでよい。第1フィルタ回路C1a、第3フィルタ回路C1b、第2フィルタ回路C2a、および第4フィルタ回路C2bは、それぞれコンデンサにより構成されてよい。第1フィルタ回路C1aは、第1容量を有する。第2フィルタ回路C2aは、第1容量より小さい第2容量を有する。第3フィルタ回路C1bは、第3容量を有する。第4フィルタ回路C2bは、第3容量より小さい第4容量を有する。第1フィルタ回路C1aおよび第3フィルタ回路C1bの容量は同じでよい。第2フィルタ回路C2aおよび第4フィルタ回路C2bの容量は同じでよい。
第1フィルタ回路C1aと第3フィルタ回路C1bとの間の接続点、および第2フィルタ回路C2aと第4フィルタ回路C2bとの間の接続点は、V相接地三相交流の場合は、第2相(V相)に接続される。
コイルL2およびコイルL3は、インバータ20と交流電源310との間に設けられる。V相接地三相交流結線の場合は、コイルL2の一端は、インバータ20の第1インバータ用スイッチSu1と第2インバータ用スイッチSu2との中点に接続され、コイルL2の他端は、三相交流の第1相(U相)に接続される。コイルL3の一端は、インバータ20の第3インバータ用スイッチSw1と第4インバータ用スイッチSw2との中点に接続され、コイルL3の他端は、三相交流の第3相(W相)に接続される。
昇圧回路10は、コイルL1a、コイルL1b、第1昇圧用スイッチSb1、第2昇圧用スイッチSb2、第1逆流防止回路D1a、第1バイパススイッチSa1、第2逆流防止回路D1b、および第2バイパススイッチSa2を備える。
コイルL1aの一端は、第1フィルタ回路C1aの高電位側の一端に接続され、コイルL1aの他端は、第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端に接続される。第1昇圧用スイッチSb1は、直流電源200に並列に接続される。第1昇圧用スイッチSb1の低電位側の一端は、第1フィルタ回路C1aの低電位側の一端、第2昇圧用スイッチSb2の高電位側の一端、および第2フィルタ回路C2aの低電位側の一端に接続される。
第1逆流防止回路D1aの一端は、第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端に接続され、第1逆流防止回路D1aの他端は、第2フィルタ回路C2aの高電位側の一端に接続される。第1逆流防止回路D1aは、第2フィルタ回路C2aの高電位側の一端側から第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端側に電流が入力されることを防止する。第1逆流防止回路D1aは、ダイオードで構成されてよい。第1バイパススイッチSa1は、第1逆流防止回路D1aと並列に接続され、第1逆流防止回路D1aをバイパスする。
コイルL1bの一端は、第3フィルタ回路C1bの低電位側の一端に接続され、コイルL1bの他端は、第2昇圧用スイッチSb2の低電位側の一端に接続される。第2昇圧用スイッチSb2は、直流電源200に並列に接続される。第2逆流防止回路D1bの一端は、第2昇圧用スイッチSb2の低電位側の一端に接続され、第2逆流防止回路D1bの他端は、第4フィルタ回路C2bの低電位側の一端に接続される。第2逆流防止回路D1bは、第2昇圧用スイッチSb2の低電位側の一端側から第4フィルタ回路C2bの低電位側の一端側に電流が入力されることを防止する。第2逆流防止回路D1bは、ダイオードで構成されてよい。第2バイパススイッチSa2は、第1逆流防止回路D1b並列に接続され、第2逆流防止回路D1bをバイパスする。
第1昇圧用スイッチSb1および第2昇圧用スイッチSb2は、互いに直列に接続される。昇圧回路10は、第1昇圧用スイッチSb1と第2昇圧用スイッチSb2との間に、接地点に接続された三相交流の第2相(V相)に接続される接続点12を有する。第1昇圧用スイッチSb1および第2昇圧用スイッチSb2は、例えば、MOS型電界効果トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)などのスイッチ素子でよい。また、スイッチ素子に対して逆並列にダイオードを接続してもよい。
インバータ20は、昇圧回路10から出力される直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ20は、第1レグ22および第2レグ24を有する。第1レグ22は、昇圧回路10に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側VHの第1インバータ用スイッチSu1および低電位側VLの第2インバータ用スイッチSu2と、第1インバータ用スイッチSu1と第2インバータ用スイッチSu2との間に第1出力点26とを含む。第1出力点26は、三相交流の第1相(U相)に接続される。
第2レグ24は、昇圧回路10に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側VHの第3インバータ用スイッチSw1および低電位側VLの第4インバータ用スイッチSw2と、第3インバータ用スイッチSw1と第4インバータ用スイッチSw2との間に第2出力点28とを含む。第2出力点28は、三相交流の第3相(W相)に接続される。
第1インバータ用スイッチSu1、第2インバータ用スイッチSu2、第3インバータ用スイッチSw1、および第4インバータ用スイッチSw2は、例えば、MOS型電界効果トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)などのスイッチ素子と、ダイオードとを含み、ダイオードは、スイッチ素子に対して逆並列に接続されてよい。
電力変換装置100は、スイッチ制御部30、電圧センサ40a、電圧センサ40b、電圧センサ42a、電圧センサ42b、電圧センサ44a、および電圧センサ44bをさらに備える。電力変換装置100は、電流センサ52、および電流センサ54を備えてもよい。
電圧センサ40aは、直流電源200から昇圧回路10に入力される電圧Vinのうち、第1昇圧用スイッチSb1に印加されるVinaを検知する。電圧センサ40bは、直流電源200から昇圧回路10に入力される電圧Vinのうち、第2昇圧用スイッチSb2に印加されるVinbを検知する。
電圧センサ42aは、昇圧回路10の高電位側の出力端と、接地点との間の電位差に対応する電圧Vout1aを検知する。電圧センサ42bは、昇圧回路10の低電位側の出力端と、接地点との間の電位差に対応する電圧Vout1bを検知する。
電圧センサ44aは、インバータ20の第2出力点28と接地点との間の電位差に対応する電圧Vwu(第3相と第2相との間の線間電圧)を検知する。電圧センサ44bは、インバータ20の第1出力点26と接地点との間の電位差に対応する電圧Vuv(第1相と第2相との間の線間電圧)を検知する。
スイッチ制御部30は、電圧センサ40a、電圧センサ40b、電圧センサ42a、電圧センサ42b、電圧センサ44aおよび電圧センサ44bにより検知された電圧に基づいて昇圧回路10およびインバータ20を制御し、交流電源310から出力される交流電圧に同期した交流電圧を電力変換装置100から出力させる。
なお、電力変換装置100は、電圧センサ40aおよび電圧センサ40bの代わりに、昇圧回路10の高電位側の入力端と、低電位側の入力端との間の電位差に対応する電圧Vinを検知する電圧センサを備えてもよい。また、電力変換装置100は、電圧センサ42aおよび電圧センサ42bの代わりに、昇圧回路10の高電位側の出力端と、低電位側の出力端との間の電位差に対応する電圧Vout1を検知する電圧センサを備えてもよい。
第2の実施形態に係る電力変換装置100によれば、昇圧回路10およびインバータ20のスイッチング動作を少なくすることで、スイッチング損失を抑える。
図5および図6は、スイッチ制御部30により制御される昇圧回路10およびインバータ20のスイッチング条件について説明するための図である。
第1目標交流電圧Vs1は、第2出力点28(W相)と接地点(V相)との間に印加されるべき電圧である。第2目標交流電圧Vs2は、第1出力点26(U相)と接地点(V相)との間に印加されるべき電圧である。第1目標交流電圧Vs1、および第2目標交流電圧Vs2は、三相の交流電源310から出力される三相交流電流に基づいて定められる。波形v1は、図6に示すスイッチング条件で昇圧回路10およびインバータ20を動作させた場合に、インバータ20の高電位側の一端に現れる電位の変化の様子を示す。波形v2は、図6に示すスイッチング条件で昇圧回路10およびインバータ20を動作させた場合に、インバータ20の低電位側の一端に現れる電位の変化の様子を示す。
第1期間Tb1は、第1目標交流電圧Vs1の高電位側の半周期のうち、第1目標交流電圧Vs1の大きさが第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端と接続点12との間の電圧の大きさより大きく、かつ第1目標交流電圧Vs1の大きさが第2目標交流電圧Vs2の大きさより大きい期間を示す。
第2期間Tb2は、第2目標交流電圧Vs2の高電位側の半周期のうち、第2目標交流電圧Vs2の大きさが第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端と接続点12との間の電圧の大きさより大きく、かつ第2目標交流電圧Vs2の大きさが第1目標交流電圧Vs1の大きさより大きい期間を示す。
第4期間Tb4は、第1目標交流電圧Vs1の低電位側の半周期のうち、第1目標交流電圧Vs1の大きさが第2昇圧用スイッチSb2の低電位側の一端と接続点12との間の電圧の大きさより大きく、かつ第1目標交流電圧Vs1の大きさが第2目標交流電圧Vs2の大きさより大きい期間を示す。
第5期間Tb5は、第2目標交流電圧Vs2の低電位側の半周期のうち、第2目標交流電圧Vs2の大きさが第2昇圧用スイッチSb2の低電位側の一端と接続点12との間の電圧の大きさより大きく、かつ第2目標交流電圧Vs2の大きさが第1目標交流電圧Vs1の大きさより大きい期間を示す。
また、第3期間Tb3は、第2期間Tb2と第4期間Tb4との間の期間を示す。第6期間Tb6は、第5期間Tb5と次の第1期間Tb6との間の期間を示す。
スイッチ制御部30は、第1期間Tb1中、第2昇圧用スイッチSb2をオフ、第3インバータ用スイッチSw1をオン、および第4インバータ用スイッチSw2をオフした状態で、第1目標交流電圧Vs1に基づいて第1昇圧用スイッチSb1をPWM制御し、第2目標交流電圧Vs2に基づいて第1レグ22をPWM制御する。
スイッチ制御部30は、第2期間Tb2中、第2昇圧用スイッチSb2をオフ、第1インバータ用スイッチSu1をオン、および第2インバータ用スイッチSu2をオフした状態で、第2目標交流電圧Vs2に基づいて第1昇圧用スイッチSb1をPWM制御し、第1目標交流電圧Vs1に基づいて第2レグ24をPWM制御する。
スイッチ制御部30は、第3期間Tb3中、第1昇圧用スイッチSb1および第2昇圧用スイッチSb2をオフした状態で、第1目標交流電圧Vs1に基づいて第2レグ24をPWM制御し、第2目標交流電圧Vs2に基づいて第1レグ22をPWM制御する。
スイッチ制御部30は、第4期間Tb4中、第1昇圧用スイッチSb1をオフ、第3インバータ用スイッチSw1をオフ、および第4インバータ用スイッチSw2をオンした状態で、第1目標交流電圧Vs1に基づいて第2昇圧用スイッチSb2をPWM制御し、第2目標交流電圧Vs2に基づいて第1レグ22をPWM制御する。
スイッチ制御部30は、第5期間Tb5中、第1昇圧用スイッチSb1をオフ、第1インバータ用スイッチSu1をオフ、および第2インバータ用スイッチSu2をオンした状態で、第2目標交流電圧Vs2に基づいて第2昇圧用スイッチSb2をPWM制御し、第1目標交流電圧Vs1に基づいて第2レグ24をPWM制御する。
スイッチ制御部30は、第6期間Tb6中、第1昇圧用スイッチSb1および第2昇圧用スイッチSb2をオフした状態で、第1目標交流電圧Vs1に基づいて第2レグ24をPWM制御し、第2目標交流電圧Vs2に基づいて第1レグ22をPWM制御する。
上記のように、第3期間Tb3および第6期間Tb6において、スイッチ制御部30は、第1昇圧用スイッチSb1および第2昇圧用スイッチSb2をオフさせた状態を維持しつつ、インバータ20の第1インバータ用スイッチSu1、第2インバータ用スイッチSu2、第3インバータ用スイッチSw1、および第4インバータ用スイッチSw2をPWM制御することによって、交流出力を得ているので、第3期間Tb3および第6期間Tb6において、第1昇圧用スイッチSb1および第2昇圧用スイッチSb2のスイッチング損失を削減できる。
また、スイッチ制御部30は、第1期間Tb1および第4期間Tb4において、第3インバータ用スイッチSw1および第4インバータ用スイッチSw2をオンまたはオフ状態を維持して、PWM制御を行わない。スイッチ制御部30は、第2期間Tb2および第5期間Tb5において、第1インバータ用スイッチSu1および第2インバータ用スイッチSu2をオンまたはオフ状態を維持して、PWM制御を行わない。よって、第1期間Ta1、第2期間Tb2、第4期間Tb4、および第5期間Tb5において、第1レグ22または第2レグ24がPWM制御することによるスイッチング損失を削減できる。
ここで、V相接地三相交流結線の場合は、第2相(V相)接地の三相交流の場合、第1相(U相)では、電圧に対して電流が30度遅れる。また、第3相(W相)では、電圧に対して電流が30度進む。よって、電力変換装置100が直流電圧を昇圧して、昇圧された直流電圧を交流電圧に出力している間に、単相の場合と同様に、インバータ20側から昇圧回路10側に電流が流れ込む場合がある。
そこで、スイッチ制御部30は、昇圧回路10およびインバータ20を制御することで直流電源200からの直流電圧を交流電圧に変換している間に、第2フィルタ回路C2aの高電位側の一端側から第1昇圧用スイッチSb1の高電位側の一端側に電流が流れる場合、第1バイパススイッチSa1をオンする。第1バイパススイッチSa1をオンするときは、第1昇圧用スイッチSb1をオフしてもよい。また、スイッチ制御部30は、昇圧回路10およびインバータ20を制御することで直流電源200からの直流電圧を交流電圧に変換している間に、第2昇圧用スイッチSb2の低電位側の一端側から第4フィルタ回路c2bの低電位側の一端側へ電流が流れる場合、第2バイパススイッチSa2をオンする。第2バイパススイッチSa2をオンするときは、第2昇圧用スイッチSb2をオフしてもよい。
これにより、電流と電圧の位相のずれにより生じるインバータ20側から昇圧回路10側への電流のうち、第2フィルタ回路C2aまたは第4フィルタ回路C2bによって吸収できない残りの電流を、第1フィルタ回路C1aまたは第3フィルタ回路C1Bにより吸収できる。よって、第2フィルタ回路C2aおよび第4フィルタ回路C2bとして、例えば、容量および時定数が小さいコンデンサを用いても、インバータ20側から昇圧回路10側に流れ込む電流による悪影響を防止できる。また、PWM制御により昇圧回路10により作り出された電圧波形の立ち上がりおよび立ち下りが第2フィルタ回路C2aまたは第4フィルタ回路C2bにより緩やかになってインバータ20に入力され、インバータ20から出力される交流電圧が、第1目標交流電圧Vs1または第2目標交流電圧Vs2と異なる電圧になることを防止できる。
ここで、電流と電圧との間に位相のずれが生じている場合、インバータ20から出力されている第1相(U相)の電圧Vuvが正、かつ第1相(U相)の電流が負のときに、インバータ20側から昇圧回路10側に電流が流れる。また、インバータ20から出力されている第3相(W相)の電圧Vwvが正、かつ第3相(W相)の電流が負のときに、インバータ20側から昇圧回路10側に電流が流れる。さらに、第1相(U相)の電圧Vuvが負、かつ第1相(U相)の電流が正のときに、インバータ20側から昇圧回路10側に電流が流れる。また、インバータ20から出力されている第3相(W相)の電圧Vwvが負、かつ第3相(W相)の電流が正のときに、インバータ20側から昇圧回路10側に電流が流れる。
そこで、スイッチ制御部30は、インバータ20から出力されている第1相(U相)の電圧Vuvが正、かつ第1相(U相)の電流が負のときに、第1バイパススイッチSa1をオンしてよい。第1バイパススイッチSa1がオンのときは、第1昇圧用スイッチSb1をオフしてもよい。また、スイッチ制御部30は、インバータ20から出力されている第3相(W相)の電圧Vwvが正、かつ第3相(W相)の電流が負のときに、第1バイパススイッチSa1をオンしてよい。また、第1バイパススイッチSa1がオンのときは、第1昇圧用スイッチSb1をオフしてもよい。さらに、スイッチ制御部30は、第1相(U相)の電圧Vuvが負、かつ第1相(U相)の電流が正のときに、第2バイパススイッチSa2をオンしてよい。第2バイパススイッチSa2がオンのときは、第2昇圧用スイッチSa2をオフしてもよい。また、第2バイパススイッチSa2がオンのときは、第2昇圧用スイッチSb2はオフしてもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10 昇圧回路
20 インバータ
30 スイッチ制御部
40,42,44 電圧センサ
Sb1 第1昇圧用スイッチ
Sb2 第2昇圧用スイッチ
Su1 第1インバータ用スイッチ
Su2 第2インバータ用スイッチ
Sw1 第3インバータ用スイッチ
Sw2 第4インバータ用スイッチ
C1,C1a 第1フィルタ回路
C2,C2a 第2フィルタ回路
C1b 第3フィルタ回路
C2b 第4フィルタ回路
D1 ダイオード
Sa1 第1バイパススイッチ
Sa2 第2バイパススイッチ
100 電力変換装置
200 直流電源
300 交流電源
310 交流電源

Claims (12)

  1. 直流電源に並列に接続された第1昇圧スイッチを有し、前記第1昇圧スイッチをPWM制御することで前記直流電源から出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
    前記昇圧回路に並列に接続され、複数のインバータ用スイッチを有し、前記複数のインバータ用スイッチがオンオフすることで前記昇圧回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
    前記インバータが出力すべき目標交流電圧が前記直流電源の出力電圧よりも大きい場合には、前記第1昇圧スイッチをPWM制御し、前記第1の昇圧スイッチをPWM制御している間、前記複数のインバータ用スイッチのいずれか1つのインバータ用スイッチをオンさせ、かつ前記複数のインバータ用スイッチのうち他のいずれか1つをオフさせた状態を維持するスイッチ制御部と
    を備える電力変換装置。
  2. 直流電源に並列に接続された第1昇圧用スイッチを有し、前記直流電源から出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
    前記昇圧回路に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側の第1インバータ用スイッチおよび低電位側の第2インバータ用スイッチと、前記第1インバータ用スイッチと前記第2インバータ用スイッチとの間に第1出力点とを含む第1レグと、前記昇圧回路に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側の第3インバータ用スイッチおよび低電位側の第4インバータ用スイッチと、前記第3インバータ用スイッチと前記第4インバータ用スイッチとの間に第2出力点とを含む第2レグとを有し、前記昇圧回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
    前記第1出力点と前記第2出力点との間に印加されるべき目標交流電圧の高電位側の半周期において、前記目標交流電圧の大きさが前記昇圧回路に入力される電圧の大きさより大きい第1期間中、前記第1インバータ用スイッチをオン、前記第2インバータ用スイッチをオフ、前記第3インバータ用スイッチをオフ、および前記第4インバータ用スイッチをオンさせた状態で、前記目標交流電圧に基づいて前記第1昇圧用スイッチをPWM制御するスイッチ制御部と
    を備える電力変換装置。
  3. 前記スイッチ制御部は、前記目標交流電圧の高電位側の半周期において、前記目標交流電圧の大きさが前記昇圧回路に入力される電圧の大きさより小さい第2期間中、前記第1昇圧用スイッチをオフさせた状態で、前記目標交流電圧に基づいて前記第1レグおよび前記第2レグをPWM制御する、請求項2に記載の電力変換装置。
  4. 前記スイッチ制御部は、前記目標交流電圧の低電位側の半周期において、前記目標交流電圧の大きさが前記昇圧回路に入力される電圧の大きさより大きい第3期間中、前記第1インバータ用スイッチをオフ、前記第2インバータ用スイッチをオン、前記第3インバータ用スイッチをオン、および前記第4インバータ用スイッチをオフさせた状態で、前記目標交流電圧に基づいて前記第1昇圧用スイッチをPWM制御する、請求項3に記載の電力変換装置。
  5. 前記スイッチ制御部は、前記目標交流電圧の低電位側の半周期において、前記目標交流電圧の大きさが前記昇圧回路に入力される電圧の大きさより小さい第4期間中、前記第1昇圧用スイッチをオフさせた状態で、前記目標交流電圧に基づいて前記第1レグおよび前記第2レグをPWM制御する、請求項4に記載の電力変換装置。
  6. 前記昇圧回路と前記直流電源との間に設けられ、第1時定数を有する第1フィルタ回路と
    前記昇圧回路と前記インバータとの間に設けられ、前記第1時定数より小さい第2時定数を有する第2フィルタ回路と、
    をさらに備え、
    前記昇圧回路は、
    前記第1昇圧用スイッチの高電位側の一端と前記第2フィルタ回路の高電位側の一端との間に接続され、前記第2フィルタ回路の高電位側の一端側から前記第1昇圧用スイッチの高電位側の一端側に電流が入力されることを防止する逆流防止回路と、
    前記逆流防止回路をバイパスするバイパススイッチと
    をさらに有し、
    前記スイッチ制御部は、前記昇圧回路および前記インバータを制御することで前記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換している間に前記インバータ側から前記昇圧回路側に電流が流れる場合、前記バイパススイッチをオンさせる、請求項2から請求項5のいずれか1つに記載の電力変換装置。
  7. 直流電源に並列に接続され、かつ互いに直列に接続された高電位側の第1昇圧用スイッチおよび低電位側の第2昇圧用スイッチと、前記第1昇圧用スイッチと前記第2昇圧用スイッチとの間に接地点に接続された三相交流の第2相に接続される接続点とを有し、前記直流電源から出力される直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
    前記昇圧回路に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側の第1インバータ用スイッチおよび低電位側の第2インバータ用スイッチと、前記第1インバータ用スイッチと前記第2インバータ用スイッチとの間に三相交流の第1相に接続される第1出力点とを含む第1レグと、前記昇圧回路に並列に接続され、互いに直列に接続された高電位側の第3インバータ用スイッチおよび低電位側の第4インバータ用スイッチと、前記第3インバータ用スイッチと前記第4インバータ用スイッチとの間に三相交流の第3相に接続される第2出力点とを含む第2レグとを有し、前記昇圧回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
    前記第2出力点と前記接地点との間に印加されるべき第1目標交流電圧の高電位側の半周期のうち、前記第1目標交流電圧の大きさが前記第1昇圧用スイッチの高電位側の一端と前記接続点との間の電圧の大きさより大きく、かつ前記第1目標交流電圧の大きさが前記第1出力点と前記接地点との間に印加されるべき第2目標交流電圧の大きさより大きい第1期間中、前記第2昇圧用スイッチをオフ、前記第3インバータ用スイッチをオン、および前記第4インバータ用スイッチをオフした状態で、前記第1目標交流電圧に基づいて前記第1昇圧用スイッチをPWM制御し、前記第2目標交流電圧に基づいて前記第1レグをPWM制御するスイッチ制御部と
    を備える電力変換装置。
  8. 前記スイッチ制御部は、前記第2目標交流電圧の高電位側の半周期のうち、前記第2目標交流電圧の大きさが前記第1昇圧用スイッチの高電位側の一端と前記接続点との間の電圧の大きさより大きく、かつ前記第2目標交流電圧の大きさが前記第1目標交流電圧の大きさより大きい第2期間中、前記第2昇圧用スイッチをオフ、前記第1インバータ用スイッチをオン、および前記第2インバータ用スイッチをオフした状態で、前記第2目標交流電圧に基づいて前記第1昇圧用スイッチをPWM制御し、前記第1目標交流電圧に基づいて前記第2レグをPWM制御する、請求項7に記載の電力変換装置。
  9. 前記スイッチ制御部は、前記第1目標交流電圧の低電位側の半周期のうち、前記第1目標交流電圧の大きさが前記第2昇圧用スイッチの低電位側の一端と前記接続点との間の電圧の大きさより大きく、かつ前記第1目標交流電圧の大きさが前記第2目標交流電圧の大きさより大きい第4期間中、前記第1昇圧用スイッチをオフ、前記第3インバータ用スイッチをオフ、および前記第4インバータ用スイッチをオンした状態で、前記第1目標交流電圧に基づいて前記第2昇圧用スイッチをPWM制御し、前記第2目標交流電圧に基づいて前記第1レグをPWM制御する、請求項8に記載の電力変換装置。
  10. 前記スイッチ制御部は、前記第2目標交流電圧の低電位側の半周期のうち、前記第2目標交流電圧の大きさが前記第2昇圧用スイッチの低電位側の一端と前記接続点との間の電圧の大きさより大きく、かつ前記第2目標交流電圧の大きさが前記第1目標交流電圧の大きさより大きい第5期間中、前記第1昇圧用スイッチをオフ、前記第1インバータ用スイッチをオフ、および前記第2インバータ用スイッチをオンした状態で、前記第2目標交流電圧に基づいて前記第2昇圧用スイッチをPWM制御し、前記第1目標交流電圧に基づいて前記第2レグをPWM制御する、請求項9に記載の電力変換装置。
  11. 前記スイッチ制御部は、前記第2期間と前記第4期間との間の第3期間中、および前記第5期間と次の第1期間との間の第6期間中、前記第1昇圧用スイッチおよび前記第2昇圧用スイッチをオフした状態で、前記第1目標交流電圧に基づいて前記第2レグをPWM制御し、前記第2目標交流電圧に基づいて前記第1レグをPWM制御する、請求項10に記載の電力変換装置。
  12. 前記昇圧回路と前記直流電源との間に設けられ、かつ互いに直列に接続された高電位側の第1時定数を有する第1フィルタ回路および低電位側の第3時定数を有する第3フィルタ回路と、
    前記昇圧回路と前記インバータとの間で設けられ、かつ互いに直列に接続された高電位側の前記第1時定数より小さい第2時定数を有する第2フィルタ回路および低電池側の前記第3時定数より小さい第4時定数を有する第4フィルタ回路と、
    をさらに備え、
    前記昇圧回路は、
    前記第1昇圧用スイッチの高電位側の一端と前記第2フィルタ回路の高電位側の一端との間に接続され、前記第2フィルタ回路の高電位側の一端側から前記第1昇圧用スイッチの高電位側の一端側に電流が入力されることを防止する第1逆流防止回路と、
    前記第1逆流防止回路をバイパスする第1バイパススイッチと、
    前記第2昇圧用スイッチの低電位側の一端と前記第4フィルタ回路の低電位側の一端との間に接続され、前記第2昇圧用スイッチの低電位側の一端側から前記第4フィルタ回路の低電位側の一端側に電流が入力されることを防止する第2逆流防止回路と、
    前記第2逆流防止回路をバイパスする第2バイパススイッチと
    をさらに有し、
    前記スイッチ制御部は、前記昇圧回路および前記インバータを制御することで前記直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換している間に、前記第2フィルタ回路の高電位側の一端側から前記第1昇圧用スイッチの高電位側の一端側に電流が流れる場合、前記第1バイパススイッチをオンし、前記第2昇圧用スイッチの低電位側の一端側から前記第4フィルタ回路の低電位側の一端側に電流が流れる場合、前記第2バイパススイッチをオンする、請求項7から請求項11のいずれか1つに記載の電力変換装置。
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