JP2017038435A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流通電路の対地電圧を低く抑える。【解決手段】交流通電路及び直流通電路と接続されて双方向の電力変換モードを有する電力変換装置は上及び下アームスイッチ部を有するスイッチ列を複数含む電力変換回路と制御部とを備える。上アームスイッチ部の一端は直流通電路の高電位端と接続されて他端は下アームスイッチ部の一端及び交流通電路と接続される。下アームスイッチ部の他端は直流通電路の低電位端と接続される。制御部は、第１変換モードで上アームスイッチ部が高周波スイッチングされて第２変換モードで下アームスイッチ部が高周波スイッチングされる第１制御パターン、又は、第１変換モードで下アームスイッチ部が高周波スイッチングされて第２変換モードで上アームスイッチ部が高周波スイッチングされる第２制御パターンを用いた電力変換回路の制御により、直流通電路の対地電圧の絶対値を低減する。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

近年、商用電力系統と系統連系運転するとともに、発電電力の一部を蓄電装置に蓄電する太陽光発電システムが増えつつある。この太陽光発電システムでは、太陽電池ストリングの発電電力を商用電力系統に逆潮流させて電力供給事業者に売電することができる。また、太陽電池ストリングの発電量が少なくなると、電力負荷系統に供給する電力を商用電力系統から買電したり蓄電装置から放電したりすることもできる。さらに、商用電力系統から買電した電力を蓄電装置に蓄電することもできる。

なお、本発明に関連する従来技術一例として、特許文献１は、商用電力系統と連携して電力負荷などに交流電力を供給し、太陽電池、蓄電装置などから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置を教示している。このインバータ装置は４つのスイッチ第１〜第４スイッチを有するブリッジ回路を備えている。そして、ペアリングされた一方の第１スイッチ及び第４スイッチとペアリングされた他方の第２スイッチ及び第３スイッチとを交互にＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、直流／交流の電力変換を行う。

また、特許文献２は、ＡＣ−ＤＣ変換器、電力貯蔵装置、及び分散電源（たとえば太陽光発電設備）を備える配電システムを教示している。この配電システムでは、ＡＣ−ＤＣ変換器の一端が交流給電路を介して商用電力系統に接続されている。また、他端は直流給電路を介して電力貯蔵装置及び分散電源と接続されている。

特開２０１４−１８７７４２号公報 特開２０１１−１５５０２号公報

特許文献１のようなインバータ装置では、第１〜第４スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によって、直流側の対地電圧が高くなることがある。ここで、電気設備の対地電圧の上限値は法令によって定められている。たとえば、電気設備技術基準は、容易に人が触れる可能性がある電気設備の対地電圧を１５０［Ｖ］以下に抑えることを規定している。また、対地電圧が１５０［Ｖ］を超える場合は、人が容易に触れない高さにその設備を敷設すること、過電流遮断器又は漏電遮断器で保護することなどの安全対策などが求められる。このような対地電圧の規定に関して、特許文献１のインバータ装置ではなんら考慮しておらず言及もしていない。

一方、特許文献２の配電システムは、対地電圧を考慮しており、３線式の直流給電路が単相３線の交流給電路の中性線を共用することにより、直流給電路の対地電圧を規定値（たとえば１５０［Ｖ］）以下にしている。ただし、この配電システムでは、交流給電路のみならず、直流給電路の配線も３線式にする必要がある。従って、特許文献２の構成を既存のシステムに適用する場合、配線設備を改修するために大掛かりな工事が必要となってしまい、多くの費用も必要となってしまう。

本発明は、上記の状況を鑑みて、直流通電路の対地電圧を低く抑えることができる電力変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の一の態様による電力変換装置は、交流通電路及び直流通電路と電気的に接続され、前記直流通電路を流れる直流電力を交流電力に変換して前記交流通電路に出力する第１変換モードと、前記交流通電路を流れる交流電力を直流電力に変換して前記直流通電路に出力する第２変換モードと、を有する電力変換装置であって、上アームスイッチ部及び下アームスイッチ部を有するスイッチ列を複数含む電力変換回路と、前記電力変換回路を制御する制御部と、を備え、前記上アームスイッチ部の一端が前記直流通電路の第１入出力端と電気的に接続されるとともに他端が前記下アームスイッチ部の一端及び前記交流通電路と電気的に接続され、前記下アームスイッチ部の他端が前記直流通電路の第２入出力端と電気的に接続され、前記第１入出力端の電位は前記第２入出力端の電位よりも高く、前記制御部は、第１制御パターン及び第２制御パターンのうちの一方を用いて前記電力変換回路を制御することより、前記直流通電路の対地電圧の絶対値を閾値以下に低減し、前記第１制御パターンでは、前記第１変換モードにて前記上アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされるとともに、前記第２変換モードにて前記下アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされ、前記第２制御パターンでは、前記第１変換モードにて前記下アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされるとともに、前記第２変換モードにて前記上アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされる構成とされる。

上記の電力変換装置において、前記直流通電路には直流電源装置が接続され、前記制御部は、前記第１制御パターン及び前記第２制御パターンのうち、前記直流電源装置の配線における対地電圧の絶対値がより低くなる方の制御パターンを用いて前記電力変換回路を制御する構成であってもよい。

上記の電力変換装置において、前記制御部は、前記下アームスイッチ部の他端の電位が前記直流通電路の前記第２入出力端の電位と同じであれば、前記第１制御パターンを用いて前記電力変換回路を制御し、前記上アームスイッチ部の一端の電位が前記直流通電路の前記第１入出力端の電位と同じであれば、前記第２制御パターンを用いて前記電力変換回路を制御する構成であってもよい。

上記の電力変換装置において、複数の前記スイッチ列は、前記上アームスイッチ部及び前記下アームスイッチ部間が前記交流通電路の第３入出力端と電気的に接続される第１スイッチ列と、前記上アームスイッチ部及び前記下アームスイッチ部間が前記交流通電路の第４入出力端と電気的に接続される第２スイッチ列とを含み、前記第１制御パターンでは、前記第１変換モードにて、前記第３入出力端の交流電圧が正であれば前記第１スイッチ列における前記上アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされるとともに前記第２スイッチ列における前記下アームスイッチ部のスイッチング素子がＯＮにされ、前記交流電圧が負であれば前記第２スイッチ列における前記上アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされるとともに前記第１スイッチ列における前記下アームスイッチ部のスイッチング素子がＯＮにされ、前記第２変換モードにて、前記交流電圧が正であれば前記第１スイッチ列の前記下アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされ、前記交流電圧が負であれば前記第２スイッチ列の前記下アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされる構成であってもよい。

上記の電力変換装置において、複数の前記スイッチ列は、前記上アームスイッチ部及び前記下アームスイッチ部間が前記交流通電路の第３入出力端と電気的に接続される第１スイッチ列と、前記上アームスイッチ部及び前記下アームスイッチ部間が前記交流通電路の第４入出力端と電気的に接続される第２スイッチ列とを含み、前記第２制御パターンでは、前記第１変換モードにて、前記第３入出力端の交流電圧が正であれば前記第２スイッチ列における前記下アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされるとともに前記第１スイッチ列における前記上アームスイッチ部のスイッチング素子がＯＮにされ、前記交流電圧が負であれば前記第１スイッチ列における前記下アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされるとともに前記第２スイッチ列における前記上アームスイッチ部のスイッチング素子がＯＮにされ、前記第２変換モードにて、前記交流電圧が正であれば前記第２スイッチ列の前記上アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされ、前記交流電圧が負であれば前記第１スイッチ列の前記上アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされる構成であってもよい。

上記の電力変換装置は、前記交流通電路は、電力系統と電気的に接続された系統電力網であり、電力負荷にも接続されている構成であってもよい。

上記の電力変換装置において、複数の前記スイッチ列のうちの少なくとも１つは、一端が前記上アームスイッチ部及び前記下アームスイッチ部間に接続されて他端が前記交流通電路と電気的に接続される誘導素子をさらに有する構成であってもよい。

本発明によると、直流通電路の対地電圧を低く抑えることができる電力変換装置を提供することができる。

太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。 双方向インバータの構成例を示す等価回路図である。 第１制御パターンが採用される場合の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び蓄電装置の等価回路である。 第１制御パターンにおける双方向インバータの制御例を示す表である。 第１制御パターンにおいて力行モード且つ第３入出力端での交流電圧が正の期間での双方向インバータの制御例を示している。 第１制御パターンにおいて力行モード且つ第３入出力端での交流電圧が負の期間での双方向インバータの制御例を示している。 第１制御パターンにおいて回生モード且つ第３入出力端での交流電圧が正の期間での双方向インバータの制御例を示している。 第１制御パターンにおいて回生モード且つ第３入出力端での交流電圧が負の期間での双方向インバータの制御例を示している。 第１制御パターンにおける第３入力端での交流電圧及び交流電流の波形と蓄電装置の負極電位及び正極電位の波形とを示すグラフである。 第２制御パターンが採用される場合の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び蓄電装置の等価回路である。 第２制御パターンにおける双方向インバータの制御例を示す表である。 第２制御パターンにおいて力行モード且つ第３入出力端での交流電圧が正の期間での双方向インバータの制御例を示している。 第２制御パターンにおいて力行モード且つ第３入出力端での交流電圧が負の期間での双方向インバータの制御例を示している。 第２制御パターンにおいて回生モード且つ第３入出力端での交流電圧が正の期間での双方向インバータの制御例を示している。 第２制御パターンにおいて回生モード且つ第３入出力端での交流電圧が負の期間での双方向インバータの制御例を示している。 第２制御パターンにおける第３入力端での交流電圧及び交流電流の波形と蓄電装置の負極電位及び正極電位の波形とを示すグラフである。 太陽光発電システムの他の構成例を示すブロック図である。 風力発電システムの構成例を示すブロック図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、太陽光発電システム１００の構成例を示すブロック図である。太陽光発電システム１００は、たとえば単相３線の通電路Ｐ１を介して商用電力系統ＣＳ及び電力負荷系統ＬＳと電気的に接続される電力制御システムである。この太陽光発電システム１００では、太陽電池ストリング１及び蓄電装置２と商用電力系統ＣＳとによる系統連系運転が可能である。また、太陽光発電システム１００では、発電した電力を直流から交流に変換し、通電路Ｐ１を介して商用電力系統ＣＳに出力して、該電力を電力会社に売電することも可能となっている。なお、以下では、通電路Ｐ１を介して商用電力系統ＣＳに電力を出力することを逆潮流（及び売電）と呼び、逆潮流する電力を逆潮流電力と呼ぶ。また、電力が商用電力系統ＣＳから通電路Ｐ１に出力されることを受電（及び買電）とよび、受電する電力を受電電力と呼ぶ。

通電路Ｐ１は、商用電力系統ＣＳと電気的に接続された系統電力網であり、第１通電路Ｐ１ａ及び第２通電路Ｐ１ｂを含んで構成される交流通電路である。第１通電路Ｐ１ａは太陽光発電システム１００の後述するパワーコンディショナ３に接続される交流通電路である。なお、以下ではパワーコンディショナ３をＰＣＳ（Power Conditioning System）３と呼ぶ。

第２通電路Ｐ１ｂは商用電力系統ＣＳに接続される交流通電路である。この第２通電路Ｐ１ｂには、電力量計Ｍが設けられている。電力量計Ｍは、第２通電路Ｐ１ｂにおいて電力が流れる方向、その電力量及び電力値を検知する電力検知器であり、その検知結果を示す検知信号をＰＣＳ３に出力する。たとえば、電力量計Ｍは、第２通電路Ｐ１ｂにおいて電力が逆潮流している場合、太陽光発電システム１００が商用電力系統ＣＳに売電していることと、逆潮流電力の電力量及び電力値とを検知する。また、電力量計Ｍは、第２通電路Ｐ１ｂにおいて電力を受電している場合、太陽光発電システム１００が商用電力系統ＣＳから買電していることと、受電電力の電力量及び電力値とを検知する。

また、第１通電路Ｐ１ａ及び第２通電路Ｐ１ｂ間には、電力負荷系統ＬＳが接続されている。この電力負荷系統ＬＳは、たとえば家庭内の電化製品、工場の設備装置などの負荷機器であり、第１通電路Ｐ１ａ及び／又は第２通電路Ｐ１ｂから供給される電力を消費する。

次に、太陽電池ストリング１は、１又は直列接続された複数の太陽電池モジュールを含む発電装置であり、太陽光を受けて発電し、発電した直流電力をＰＣＳ３に出力する。以下では、太陽電池ストリング１からＰＣＳ３に出力される電力を発電電力と呼ぶ。なお、ＰＣＳ３に接続される太陽電池ストリング１の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。複数であれば、たとえば、互いに並列接続される複数の太陽電池ストリング１がＰＣＳ３に接続されていてもよい。この場合、各太陽電池ストリング１は、太陽電池ストリング１に逆電流が流れることを防止する逆流防止装置を介してＰＣＳ３に接続されていてもよい。

蓄電装置２は、繰り返し充放電可能な充放電機能を有する。たとえば蓄電装置２は、ＰＣＳ３から供給される直流電力を充電でき、その蓄電量に応じた直流電力をＰＣＳ３に放電することもできる。以下では、充電の際にＰＣＳ３から蓄電装置２に供給される電力を充電電力と呼び、放電の際に蓄電装置２からＰＣＳ３に出力される電力を放電電力と呼ぶ。この蓄電装置２の構成は特に限定しない。たとえば、蓄電装置２はリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、及び鉛電池などの二次電池を含んでいてもよい。或いは、蓄電装置２は電気二重層キャパシタなどを含んでいてもよい。また、蓄電装置２の数は、図１の例示に限定されず、複数であってもよい。

ＰＣＳ３は、太陽電池ストリング１及び蓄電装置２と商用電力系統ＣＳとの間に設けられる電力変換装置であり、通電路Ｐ１及び直流通電路Ｐ２、Ｐ３と電気的に接続されている。すなわち、ＰＣＳ３は、通電路Ｐ１を介して商用電力系統ＣＳに接続され、直流通電路Ｐ２を介して太陽電池ストリング１に接続され、直流通電路Ｐ３を介して蓄電装置２に接続されている。ＰＣＳ３は、通常時には、たとえばＭＰＰＴ（maximum power point tracking）制御により、発電電力が最大となるように太陽電池ストリング１の動作電圧（動作点）を制御する。但し、ＰＣＳ３は、太陽電池ストリング１での発電量を制限する必要がある場合、太陽電池ストリング１の動作電圧を最大出力動作電圧からずれた値に設定して、その発電電力を調整する。このほか、ＰＣＳ３は、蓄電装置２の充放電機能を制御することもできる。たとえばＰＣＳ３は、蓄電装置２に充電電力を供給して充電させたり、蓄電装置２を放電させて放電電力の供給を受けたりする。

このＰＣＳ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１と、双方向インバータ３２と、チョッパ制御方式の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３と、平滑コンデンサ３４と、通信部３５と、記憶部３６と、ＣＰＵ（central processing unit）３７と、を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、双方向インバータ３２、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３はバスラインＢＬを介して相互に接続されている。バスラインＢＬは直流電流が流れる伝送路である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、太陽電池ストリング１及びバスラインＢＬ間に設けられ、太陽電池ストリング１の発電電力を所定の電圧値の直流電力に変換してバスラインＢＬに出力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は太陽電池ストリング１に逆電流が流れることを防止する逆流防止装置としても機能している。

双方向インバータ３２は、ＣＰＵ３７により制御される電力変換部であり、蓄電装置２が接続されるバスラインＢＬ及び第１通電路Ｐ１ａ間に設けられている。双方向インバータ３２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、図１に示すような双方向の電力変換を行うことができる。すなわち、双方向インバータ３２は、第１通電路Ｐ１ａから入力される交流電力を直流電力にＡＣ／ＤＣ変換してバスラインＢＬに出力できる。また、双方向インバータ３２は、バスラインＢＬから入力される直流電力（発電電力及び蓄電装置２の放電電力のうちの少なくとも一方）を商用電力系統ＣＳ及び電力負荷系統ＬＳの電力規格に応じた交流周波数の交流電力にＤＣ／ＡＣ変換して第１通電路Ｐ１ａに出力できる。なお、以下では、双方向インバータ３２が第１通電路Ｐ１ａから入力される電力を電力変換してバスラインＢＬに出力することを順変換方向ａの電力変換と呼ぶ。さらに、順変換方向ａの電力変換モードを順変換モードと呼び、順変換する電力の電力変換量を順変換量と呼ぶ。また、双方向インバータ３２がバスラインＢＬから入力される電力を電力変換して第１通電路Ｐ１ａに出力することを逆変換方向ｂの電力変換と呼ぶ。さらに、逆変換方向ｂの電力変換モードを逆変換モードと呼び、逆変換する電力の電力変換量を逆変換量と呼ぶ。双方向インバータ３２の更なる構成は後に詳述する。

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、ＣＰＵ３７により制御される充放電電力変換部であり、バスラインＢＬ及び直流通電路Ｐ３間に設けられている。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、バスラインＢＬから入力される直流電力を蓄電装置２に適した直流の充電電力にＤＣ／ＤＣ変換して直流通電路Ｐ３に出力することができる。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、蓄電装置２の放電電力を双方向インバータ３２の仕様に応じた電力にＤＣ／ＤＣ変換してバスラインＢＬに出力することもできる。なお、以下では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３がバスラインＢＬから入力される電力を電力変換して直流通電路Ｐ３に出力することを充電方向Ａの電力変換と呼ぶ。さらに、充電方向Ａの電力変換を充電変換と呼び、充電変換する電力の電力変換量を充電変換量と呼ぶ。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３が蓄電装置２の放電電力を電力変換してバスラインＢＬに出力することを放電方向Ｂの電力変換と呼ぶ。さらに、放電方向Ｂの電力変換を放電変換と呼び、放電変換する電力の電力変換量を放電変換量と呼ぶ。本実施形態では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３には、チョッパ制御方式のものが適しているが、正負反転型の制御方式のコンバータは適していない。

平滑コンデンサ３４は、バスラインＢＬに接続される容量素子であり、バスラインＢＬを流れる直流電力の電圧変動を除去又は軽減する。

通信部３５は、コントローラ４と無線通信又は有線通信する通信インターフェースである。

記憶部３６は、電力を供給しなくても格納された情報を非一時的に保持する記憶媒体である。記憶部３６は、ＰＣＳ３の各構成要素（特にＣＰＵ３７）で用いられる制御情報及びプログラムなどを格納している。

ＣＰＵ３７は、記憶部３６に格納された制御情報及びプログラムなどを用いて、ＰＣＳ３の各構成要素を制御するコンピュータユニットである。ＣＰＵ３７は機能的要素として電力監視部３７１、蓄電監視部３７２、変換制御部３７３、及び電力判定部３７４を有している。

電力監視部３７１は第２通電路Ｐ１ｂを流れる電力（逆潮流電力、受電電力）を監視する。たとえば電力監視部３７１は、電力量計Ｍから出力される検知信号に基づいて第２通電路Ｐ１ｂにおいて電力が流れる方向、その電力量及び電力値などを検知する。

蓄電監視部３７２は蓄電装置２の状態を監視する。たとえば、蓄電監視部３７２は蓄電装置２から出力される状態通知信号に基づいて蓄電装置２の状態を検知する。なお、この蓄電装置２の状態は、蓄電容量、蓄電量、充放電動作の状態（たとえば、充電動作及び充電電力の電力値、放電動作及び放電電力の電力値、充放電動作の停止）などを含む。

変換制御部３７３は、双方向インバータ３２及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を制御し、特にこれらの電力変換方向及び電力変換動作などを制御する。また、変換制御部３７３は、蓄電装置２の充放電機能を制御する充放電制御部としても機能する。たとえば、変換制御部３７３は、太陽光発電システム１００の状態（売電、買電、電力の自家消費、及びこれらの電力値など）、蓄電装置２の状態、及びユーザ入力などに基づいて、双方向インバータ３２及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３の電力変換動作を検知するとともに、該電力変換動作の制御を行う。なお、電力変換動作の制御は、電力変換方向の切り替え、電力変換量の調節、及び電力変換停止などを含む。変換制御部３７３は、これらの電力変換動作を制御することによって、蓄電装置２の充放電機能を制御する。

電力判定部３７４は、電力量計Ｍの検知結果及び蓄電装置２の状態などに基づく様々な判定を行う。

次に、コントローラ４について説明する。コントローラ４は、表示部４１と、入力部４２と、通信部４３と、ＣＰＵ４４と、を備えている。表示部４１はディスプレイ（不図示）に太陽光発電システム１００に関する情報などを表示する。入力部４２は、ユーザ入力を受け付け、該ユーザ入力に応じた入力信号をＣＰＵ４４に出力する。通信部４３は、ＰＣＳ３と無線通信又は有線通信する通信インターフェースである。通信部４３は、たとえば、入力部４２が受け付けたユーザ入力に関する情報などをＰＣＳ３に送信する。ＣＰＵ４４は、情報を非一時的に保持するメモリ（不図示）に格納された制御情報及びプログラムなどを用いて、コントローラ４の各構成要素を制御する。

次に、双方向インバータ３２の構成について説明する。図２は、双方向インバータ３２の構成例を示す等価回路図である。双方向インバータ３２はフルブリッジ回路３２１と、リアクトル３２２ａ、３２２ｂとを有している。また、フルブリッジ回路３２１はバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨ及び低電位側の入出力端ＴＬに接続されている。また、リアクトル３２２ａ、３２２ｂの一端はそれぞれ後述するようにフルブリッジ回路３２１に接続されている。また、他端はそれぞれ第１通電路Ｐａの第３入出力端Ｔ３及び第４入出力端Ｔ４に接続されている。

フルブリッジ回路３２１は、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４がフルブリッジ接続された電力変換回路である。フルブリッジ回路３２１は、双方向の電力変換を行い、すなわちバスラインＢＬを流れている直流電力及び第１通電路Ｐ１ａを流れている交流電力のうちの一方を他方に変換する。また、このフルブリッジ回路３２１は第１スイッチ列３２１ａ及び第２スイッチ列３２１ｂを有する。これらは並列に接続されており、各スイッチ列３２１ａ、３２１ｂの一端はバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨに接続され、他端はバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬに接続されている。

スイッチ列３２１ａ、３２１ｂにおいて、各上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３の一端は、バスラインの入出力端ＴＨに接続され、さらにバスラインＢＬ及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を介して直流通電路Ｐ３の高電位側の第１入出力端Ｔ１と電気的に接続されている。また、第１スイッチ列３２１ａでは、上アームスイッチ部ＳＷ１の他端が下アームスイッチ部ＳＷ２の一端と直列接続されている。第２スイッチ列３２１ｂでは、上アームスイッチ部ＳＷ３の他端が下アームスイッチ部ＳＷ４の一端と直列接続されている。また、スイッチ列３２１ａ、３２１ｂにおいて、各下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４の他端は、バスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬに接続され、さらにバスラインＢＬ及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を介して直流通電路Ｐ３の低電位側の第２入出力端Ｔ２と電気的に接続されている。また、第１スイッチ列３２１ａでは、上アームスイッチ部ＳＷ１及び下アームスイッチ部ＳＷ２間がリアクトル３２２ａを介して第１通電路Ｐ１ａのＵ相側の第３入出力端Ｔ３に接続されている。第２スイッチ列３２１ｂでは、上アームスイッチ部ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ４間がリアクトル３２２ｂを介して第１通電路Ｐ１ａのＷ相側の第４入出力端Ｔ４に接続されている。

各アームスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷ４はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ４と、を有する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はたとえばＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのトランジスタを用いることができる。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のＯＮ／ＯＦＦは変換制御部３７３により制御される。ダイオードＤ１〜Ｄ４はそれぞれスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と逆方向に並列接続される整流素子である。

上アームスイッチ部ＳＷ１において、スイッチング素子Ｑ１の一端は、ダイオードＤ１のカソード、上アームスイッチ部ＳＷ３、及び入出力端ＴＨに接続され、さらにバスラインＢＬ及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を介して直流通電路Ｐ３の高電位側の第１入出力端Ｔ１と電気的に接続されている。また、他端はダイオードＤ１のアノード、下アームスイッチ部ＳＷ２、及びリアクトル３２２ａに接続されている。

下アームスイッチ部ＳＷ２において、スイッチング素子Ｑ２の一端はダイオードＤ２のカソード、上アームスイッチ部ＳＷ１、及びリアクトル３２２ａに接続されている。また、他端は、ダイオードＤ２のアノード、下アームスイッチ部ＳＷ４、及び入出力端ＴＬに接続され、さらにバスラインＢＬ及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を介して直流通電路Ｐ３の低電位側の第２入出力端Ｔ２と電気的に接続されている。

上アームスイッチ部ＳＷ３において、スイッチング素子Ｑ３の一端は、ダイオードＤ３のカソード、上アームスイッチ部ＳＷ１、及び入出力端ＴＨに接続され、さらにバスラインＢＬ及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を介して直流通電路Ｐ３の高電位側の第１入出力端Ｔ１と電気的に接続されている。また、他端はダイオードＤ３のアノード、下アームスイッチ部ＳＷ４、及びリアクトル３２２ｂに接続されている。

下アームスイッチ部ＳＷ４において、スイッチング素子Ｑ４の一端はダイオードＤ４のカソード、上アームスイッチ部ＳＷ３、及びリアクトル３２２ｂに接続されている。また、他端は、ダイオードＤ４のアノード、下アームスイッチ部ＳＷ２、及び入出力端ＴＬに接続され、さらにバスラインＢＬ及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を介して直流通電路Ｐ３の低電位側の第２入出力端Ｔ２と電気的に接続されている。

リアクトル３２２ａ、３２２ｂは、たとえばコイルなどの誘導素子であり、第３入出力端Ｔ３及び第４入出力端Ｔ４間の交流電力を平滑化してその波形をほぼ正弦波にする。リアクトル３２２ａは第１スイッチ列３２１ａと第３入出力端Ｔ３との間に接続されている。すなわち、リアクトル３２２ａの一端は上アームスイッチ部ＳＷ１及び下アームスイッチ部ＳＷ２間に接続され、他端は第１通電路Ｐ１ａの第３入出力端Ｔ３に接続されている。また、リアクトル３２２ｂは第２スイッチ列３２１ｂと第４入出力端Ｔ４との間に接続されている。すなわち、リアクトル３２２ｂの一端は上アームスイッチ部ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ４間に接続され、他端は第１通電路Ｐ１ａの第４入出力端Ｔ４に接続されている。なお、図２の例示に限定されず、フルブリッジ回路３２１は、リアクトル３２２ａ、３２２ｂのうちの一方を有する構成であってもよい。

次に、双方向インバータ３２の制御例を実施例と比較例とを挙げて説明する。双方向インバータ３２は変換制御部３７３によりユニポーラ変調方式の制御パターンを用いて制御される。また、制御パターンは後述する第１及び第２制御パターンを含んでいる。各制御パターンで用いられるフルブリッジ回路３２１の切換モードは力行モードと回生モードとを有している。たとえば、蓄電装置２が放電動作を行う場合に双方向インバータ３２が逆変換を行う際、双方向インバータ３２（フルブリッジ回路３２１）は力行モードで制御される。また、蓄電装置２が充電動作を行う場合に双方向インバータ３２が順変換を行う際、双方向インバータ３２（フルブリッジ回路３２１）は回生モードで制御される。すなわち、本実施形態において、力行モードは逆変換モードに相当し、回生モードは順変換モードに相当する。

＜実施例＞
実施例では、第１及び第２制御パターンの一方を用いた双方向インバータ３２の制御により、蓄電装置２などの対地電圧の絶対値が低く抑えられえる。たとえば、第１及び第２制御パターンのうちの一方を用いた制御により、直流通電路Ｐ３に接続された蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋及び負極電位Ｖｂ−のうち、対地電圧（電位）の絶対値が大きい方の配線での対地電圧の絶対値が低く抑えられる。こうすることで、直流通電路Ｐ３及び蓄電装置２の対地電圧の絶対値が法定の閾値（家庭内の電力設備での１５０［Ｖ］など）を越えないようにする。

（第１制御パターン）
まず、双方向インバータ３２の第１制御パターンを説明する。図３Ａは、第１制御パターンが採用される場合の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３及び蓄電装置２の等価回路である。図３Ｂは、第１制御パターンにおける双方向インバータ３２の制御例を示す表である。図４Ａ及び図４Ｂは、第１制御パターンにおける力行モードでの双方向インバータ３２の制御例を示し、図５Ａ及び図５Ｂは、第１制御パターンにおける回生モードでの双方向インバータ３２の制御例を示している。図６は、第１制御パターンにおける第３入力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３及び交流電流Ｉｔ３の波形と蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−及び正極電位Ｖｂ＋の波形とを示すグラフである。なお、実際には、バスラインＢＬにはＤＣ／ＤＣコンバータ３１も接続されており、通電路Ｐ１には電力負荷系統ＬＳも接続されているが、図４Ａ〜図５Ｂではそれらの図示を省略している。このことは、後述する他の図８Ａ〜９Ｂにおいても同様である。

図３Ａでは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３において、蓄電装置２の正極と電気的に接続される通電経路にリアクトルＬｃが接続されている。そのため、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−はバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬの電位ＶＴＬとほぼ同じになる。このような場合、双方向インバータ３２の制御には第１制御パターンが用いられる。

（（第１制御パターンの力行モード））
第１制御パターンにおいて双方向インバータ３２が力行モードで制御される場合、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が正である期間では、図３Ｂの上表に示すように、スイッチング素子Ｑ１はＰＷＭ制御される。また、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３はＯＦＦにされ、スイッチング素子Ｑ４はＯＮにされる。また、図６に示すように、力行モードにおける交流電圧Ｖｔ３及び交流電流Ｉｔ３の各位相はほぼ一致し、両者のずれ量は０°となっている。

この期間において、スイッチング素子Ｑ１に入力されるＰＷＭ信号がＨｉｇｈレベル（以下、Ｈと呼ぶ。）になると、スイッチング素子Ｑ１はＯＮとされる。従って、フルブリッジ回路３２１では、図４Ａにおける実線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、該電流は、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１からバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨ、スイッチング素子Ｑ１、及びリアクトル３２２ａを経由して第３入出力端Ｔ３に流れて通電路Ｐ１に出力される。また、該電流は、商用電力系統ＣＳを経由して通電路Ｐ１から第４入出力端Ｔ４に入力され、リアクトル３２２ｂ、スイッチング素子Ｑ４を経由してバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬに流れて直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２に出力される。

一方、ＰＷＭ信号がＬｏｗレベル（以下、Ｌと呼ぶ。）になると、スイッチング素子Ｑ１はＯＦＦとされるが、誘導電流によりリアクトル３２２ａ、３２２ｂを流れる電流は維持される。この電流は、リアクトル３２２ａ、第３入出力端Ｔ３、商用電力系統ＣＳ、第４入出力端Ｔ４、リアクトル３２２ｂ、スイッチング素子Ｑ４、及び下アームスイッチ部ＳＷ２のダイオードＤ２を含む閉回路を図４Ａにおける破線の矢印に示す方向に流れる。すなわち、該電流は、リアクトル３２２ａから第３入出力端Ｔ３、商用電力系統ＣＳ、及び第４入出力端Ｔ４を経由してリアクトル３２２ｂに流れ、リアクトル３２２ｂからスイッチング素子Ｑ４、及びダイオードＤ２を経由してリアクトル３２２ａに流れる。

よって、力行モードにおいて第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が正である期間でのバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬの電位ＶＴＬは通電路Ｐ１のＷ相の電位と同じになる。従って、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２も通電路Ｐ１のＷ相の電位とほぼ同じになる。

次に、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が負となる期間では、図３Ｂの上表に示すように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４はＯＦＦにされる。また、スイッチング素子Ｑ２はＯＮにされ、スイッチング素子Ｑ３はＰＷＭ制御される。

この期間において、スイッチング素子Ｑ３に入力されるＰＷＭ信号がＨになると、スイッチング素子Ｑ３はＯＮとされる。従って、フルブリッジ回路３２１では、図４Ｂにおける実線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、該電流は、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１からバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨ、スイッチング素子Ｑ３、及びリアクトル３２２ｂを経由して第４入出力端Ｔ４に流れて通電路Ｐ１に出力される。また、該電流は、商用電力系統ＣＳを経由して通電路Ｐ１から第３入出力端Ｔ３に入力され、リアクトル３２２ａ、スイッチング素子Ｑ２を経由してバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬに流れて直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２に出力される。

一方、ＰＷＭ信号がＬになると、スイッチング素子Ｑ３はＯＦＦとされるが、誘導電流によりリアクトル３２２ａ、３２２ｂを流れる電流は維持される。この電流は、リアクトル３２２ａ、スイッチング素子Ｑ２、下アームスイッチ部ＳＷ２のダイオードＤ４、リアクトル３２２ｂ、第４入出力端Ｔ４、商用電力系統ＣＳ、及び第３入出力端Ｔ３を含む閉回路を図４Ｂにおける破線の矢印に示す方向に流れる。すなわち、該電流は、リアクトル３２２ａからスイッチング素子Ｑ２、及びダイオードＤ４を経由してリアクトル３２２ｂに流れ、リアクトル３２２ｂから第４入出力端Ｔ４、商用電力系統ＣＳ、及び第３入出力端Ｔ３を経由してリアクトル３２２ａに流れる。

よって、力行モードにおいて第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が負である期間でのバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬの電位ＶＴＬは通電路Ｐ１のＵ相の電位と同じになる。従って、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２も通電路Ｐ１のＵ相の電位とほぼ同じになる。

以上の結果、第１制御パターンの力行モードでは、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２には、電位Ｖｔ３が正の期間でのＷ相の電位と、電位Ｖｔ３が負の期間でのＵ相の電位とが交互に現れる。なお、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−は第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２とほぼ同じとなる。そのため、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−の波形にも図６に示すようにＷ相の電位及びＵ相の電位が交互に現れ、電位Ｖｔ２及び蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−は０［Ｖ］に近い値で推移する。また、蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋は、負極電位Ｖｂ−に蓄電装置２の電位（たとえば１００Ｖ）を加算した値と同じになり、０［Ｖ］に近い値で推移する。従って、力行モードにおいて、電位Ｖｔ２、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−及び正極電位Ｖｂ＋を低く抑えることができる。よって、双方向インバータ３２のバスラインＢＬ側に繋がる直流通電路Ｐ３の対地電圧を低く抑えることができ、たとえば該対地電圧を法定の閾値（家庭内の電力設備での１５０［Ｖ］など）以下になるように抑えることもできる。

（（第１制御パターンの回生モード））
次に、第１制御パターンにおいてフルブリッジ回路３２１が回生モードで動作する場合、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が正となる期間では、図３Ｂの下表に示すように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ４はＯＦＦにされる。また、スイッチング素子Ｑ２はＰＷＭ制御される。また、図６に示すように、回生モードにおける交流電圧Ｖｔ３の位相は交流電流Ｉｔ３の位相とほぼ半波長（すなわち１／２周期）ずれている。

この期間において、スイッチング素子Ｑ２に入力されるＰＷＭ信号がＨになると、スイッチング素子Ｑ２はＯＮとされる。そして、フルブリッジ回路３２１では、図５Ａにおける実線の矢印に示す方向に電流が流れる。この電流は、リアクトル３２２ａ、スイッチング素子Ｑ２、下アームスイッチ部ＳＷ４のダイオードＤ４、リアクトル３２２ｂ、第４入出力端Ｔ４、商用電力系統ＣＳ、及び第３入出力端Ｔ３を含む閉回路内を流れる。すなわち、電流は、リアクトル３２２ａからスイッチング素子Ｑ２、及びダイオードＤ４を経由してリアクトル３２２ｂに流れ、リアクトル３２２ｂから第４入出力端Ｔ４、商用電力系統ＣＳ、及び第３入出力端Ｔ３を経由してリアクトル３２２ａに流れる。

一方、ＰＷＭ信号がＬになると、スイッチング素子Ｑ２はＯＦＦとされる。従って、フルブリッジ回路３２１では、図５Ａにおける破線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、該電流は、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２からバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬ、下アームスイッチ部ＳＷ４のダイオードＤ４、及びリアクトル３２２ｂを経由して第４入出力端Ｔ４に流れて通電路Ｐ１に出力される。また、該電流は、商用電力系統ＣＳを経由して通電路Ｐ１から第３入出力端Ｔ３に入力され、リアクトル３２２ａ、上アームスイッチ部ＳＷ１のダイオードＤ１を経由してバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨに流れて直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１に出力される。

よって、回生モードにおいて第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が正である期間でのバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬの電位ＶＴＬは通電路Ｐ１のＷ相の電位と同じになる。従って、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２も通電路Ｐ１のＷ相の電位とほぼ同じになる。

次に、フルブリッジ回路３２１が回生モードで動作する場合、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が負である期間では、図３Ｂの下表に示すように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３はＯＦＦにされる。また、スイッチング素子Ｑ４はＰＷＭ制御される。

この期間において、ＰＷＭ信号がＬになると、スイッチング素子Ｑ４はＯＦＦとされる。そして、フルブリッジ回路３２１では、図５Ｂにおける破線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、該電流は、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２からバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬ、下アームスイッチ部ＳＷ２のダイオードＤ２、及びリアクトル３２２ａを経由して第３入出力端Ｔ３に流れて通電路Ｐ１に出力される。また、該電流は、商用電力系統ＣＳを経由して通電路Ｐ１から第４入出力端Ｔ４に入力され、リアクトル３２２ｂ、上アームスイッチ部ＳＷ３のダイオードＤ３を経由してバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨに流れて直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１に出力される。

一方、スイッチング素子Ｑ４に入力されるＰＷＭ信号がＨになると、スイッチング素子Ｑ４はＯＮとされる。従って、フルブリッジ回路３２１では、図５Ｂにおける実線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、電流が、リアクトル３２２ａ、第３入出力端Ｔ３、商用電力系統ＣＳ、第４入出力端Ｔ４、リアクトル３２２ｂ、スイッチング素子Ｑ４、及び下アームスイッチ部ＳＷ２のダイオードＤ２を含む閉回路内を流れる。すなわち、電流は、リアクトル３２２ａから第３入出力端Ｔ３、商用電力系統ＣＳ、及び第４入出力端Ｔ４を経由してリアクトル３２２ｂに流れ、リアクトル３２２ｂからスイッチング素子Ｑ４、及びダイオードＤ２を経由してリアクトル３２２ａに流れる。

よって、回生モードにおいて第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が負である期間でのバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬの電位ＶＴＬは通電路Ｐ１のＵ相の電位と同じになる。従って、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２も通電路Ｐ１のＵ相の電位とほぼ同じになる。

以上の結果、第１制御パターンの回生モードでは、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２には、電位Ｖｔ３が正の期間でのＵ相の電位と、電位Ｖｔ３が負の期間でのＷ相の電位とが交互に現れる。従って、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−の波形にも図６に示すようにＵ相の電位及びＷ相の電位が交互に現れ、電位Ｖｔ２及び蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−は０［Ｖ］に近い値で推移する。また、蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋は、負極電位Ｖｂ−に蓄電装置２の電位（たとえば１００Ｖ）を加算した値と同じになり、０［Ｖ］に近い値で推移する。従って、回生モードにおいても力行モードと同様に電位Ｖｔ２、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−及び正極電位Ｖｂ＋を低く抑えることができる。よって、双方向インバータ３２のバスラインＢＬ側に繋がる直流通電路Ｐ３の対地電圧を低く抑えることができ、たとえば該対地電圧を法定の閾値（家庭内の電力設備での１５０［Ｖ］など）以下になるように抑えることもできる。

（第２制御パターン）
次に、双方向インバータ３２の第２制御パターンを説明する。図７Ａは、第２制御パターンが採用される場合の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３及び蓄電装置２の等価回路である。図７Ｂは、第２制御パターンにおける双方向インバータ３２の制御例を示す表である。図８Ａ及び図８Ｂは、第２制御パターンにおける力行モードでの双方向インバータ３２の制御例を示し、図９Ａ及び図９Ｂは、第２制御パターンにおける回生モードでの双方向インバータ３２の制御例を示している。図１０は、第２制御パターンにおける第３入力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３及び交流電流Ｉｔ３の波形と蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−及び正極電位Ｖｂ＋の波形とを示すグラフである。

図７Ａでは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３において、蓄電装置２の負極と電気的に接続される通電経路にリアクトルＬｃが接続されている。そのため、蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋はバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨでの電位ＶＴＨとほぼ同じになる。このような場合、双方向インバータ３２の制御には第２制御パターンが用いられる。

（（第２制御パターンの力行モード））
第２制御パターンにおいてフルブリッジ回路３２１が力行モードで動作する場合、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が正となる期間では、図３Ｂの上表に示すように、スイッチング素子Ｑ１はＯＮにされる。また、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３はＯＦＦにされ、スイッチング素子Ｑ４はＰＷＭ制御される。

この期間において、スイッチング素子Ｑ４に入力されるＰＷＭ信号がＨになると、スイッチング素子Ｑ４はＯＮとされる。従って、フルブリッジ回路３２１では、図８Ａにおける実線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、該電流は、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１からバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨ、スイッチング素子Ｑ１、及びリアクトル３２２ａを経由して第３入出力端Ｔ３に流れて通電路Ｐ１に出力される。また、該電流は、商用電力系統ＣＳを経由して通電路Ｐ１から第４入出力端Ｔ４に入力され、リアクトル３２２ｂ、スイッチング素子Ｑ４を経由してバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬに流れて直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２に出力される。

一方、ＰＷＭ信号がＬになると、スイッチング素子Ｑ４はＯＦＦとされるが、誘導電流によりリアクトル３２２ａ、３２２ｂを流れる電流は維持される。この電流は、リアクトル３２２ａ、第３入出力端Ｔ３、商用電力系統ＣＳ、第４入出力端Ｔ４、リアクトル３２２ｂ、上アームスイッチ部ＳＷ３のダイオードＤ３、及びスイッチング素子Ｑ１を含む閉回路内を図８Ａにおける破線の矢印に示す方向に流れる。すなわち、該電流は、リアクトル３２２ａから第３入出力端Ｔ３、商用電力系統ＣＳ、及び第４入出力端Ｔ４を経由してリアクトル３２２ｂに流れ、リアクトル３２２ｂからダイオードＤ３、及びスイッチング素子Ｑ１を経由してリアクトル３２２ａに流れる。

よって、第２制御パターンの力行モードにおいて、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が正である期間では、バスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨの電位ＶＴＨは通電路Ｐ１のＵ相の電位と同じになる。従って、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１も通電路Ｐ１のＵ相の電位とほぼ同じになる。

次に、フルブリッジ回路３２１が力行モードで動作する場合、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が負である期間では、図３Ｂの上表に示すように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４はＯＦＦにされる。また、スイッチング素子Ｑ２はＰＷＭ制御され、スイッチング素子Ｑ３はＯＮにされる。

この期間において、スイッチング素子Ｑ２に入力されるＰＷＭ信号がＨになると、スイッチング素子Ｑ２はＯＮとされる。従って、フルブリッジ回路３２１では、図８Ｂにおける実線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、該電流は、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１からバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨ、スイッチング素子Ｑ３、及びリアクトル３２２ｂを経由して第４入出力端Ｔ４に流れて通電路Ｐ１に出力される。また、該電流は、商用電力系統ＣＳを経由して通電路Ｐ１から第３入出力端Ｔ３に入力され、リアクトル３２２ａ、スイッチング素子Ｑ２を経由してバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬに流れて直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２に出力される。

一方、ＰＷＭ信号がＬになると、スイッチング素子Ｑ２はＯＦＦとされるが、誘導電流によりリアクトル３２２ａ、３２２ｂを流れる電流は維持される。従って、フルブリッジ回路３２１では、図８Ｂにおける破線の矢印に示す方向に電流が流れる。この電流は、リアクトル３２２ａ、上アームスイッチ部ＳＷ１のダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ３、リアクトル３２２ｂ、第４入出力端Ｔ４、商用電力系統ＣＳ、及び第３入出力端Ｔ３を含む閉回路内を流れる。すなわち、該電流は、リアクトル３２２ａ、ダイオードＤ１、及びスイッチング素子Ｑ３を経由してリアクトル３２２ｂに流れ、リアクトル３２２ｂから第４入出力端Ｔ４、及び第３入出力端Ｔ３を経由してリアクトル３２２ａに流れる。

よって、第２制御パターンの力行モードにおいて、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が負である期間では、第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１が通電路Ｐ１のＷ相の電位と同じになる。
バスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨの電位ＶＴＨは通電路Ｐ１のＷ相の電位と同じになる。従って、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１も通電路Ｐ１のＷ相の電位とほぼ同じになる。

以上の結果、第２制御パターンの力行モードでは、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１には、電位Ｖｔ３が正の期間でのＵ相の電位と、電位Ｖｔ３が負の期間でのＷ相の電位とが交互に現れる。なお、蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋は第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１とほぼ同じとなる。そのため、蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋の波形にも図１０に示すようにＵ相の電位及びＷ相の電位が交互に現れ、電位Ｖｔ１及び蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋は０［Ｖ］に近い値で推移する。また、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−は、正極電位Ｖｂ＋から蓄電装置２の電位（たとえば１００Ｖ）を減算した値と同じになり、０［Ｖ］に近い値で推移する。従って、力行モードにおいて、電位Ｖｔ１、蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋及び負極電位Ｖｂ−を低く抑えることができる。よって、双方向インバータ３２のバスラインＢＬ側に繋がる直流通電路Ｐ３の対地電圧を低く抑えることができ、たとえば該対地電圧を法定の閾値（家庭内の電力設備での１５０［Ｖ］など）以下になるように抑えることもできる。

（（第２制御パターンの回生モード））
次に、第２制御パターンにおいてフルブリッジ回路３２１が回生モードで動作する場合、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が正となる期間では、図３Ｂの下表に示すように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ４はＯＦＦにされる。また、スイッチング素子Ｑ３はＰＷＭ制御される。

この期間において、スイッチング素子Ｑ３に入力されるＰＷＭ信号がＨになると、スイッチング素子Ｑ３はＯＮとされる。そして、フルブリッジ回路３２１では、図９Ａにおける実線の矢印に示す方向に電流が流れる。この電流は、第３入出力端Ｔ３、リアクトル３２２ａ、上アームスイッチ部ＳＷ１のダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ３、リアクトル３２２ｂ、第４入出力端Ｔ４、及び商用電力系統ＣＳを含む閉回路内を流れる。すなわち、電流は、商用電力系統ＣＳから通電路Ｐ１を経由して第３入出力端Ｔ３、リアクトル３２２ａ、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ３、リアクトル３２２ｂ、及び第４入出力端Ｔ４に流れ、第４入出力端Ｔ４から通電路Ｐ１を経由して商用電力系統ＣＳに流れる。

一方、ＰＷＭ信号がＬになると、スイッチング素子Ｑ３はＯＦＦとされる。従って、フルブリッジ回路３２１では、図９Ａにおける破線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、該電流は、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２からバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬ、下アームスイッチ部ＳＷ４のダイオードＤ４、及びリアクトル３２２ｂを経由して第４入出力端Ｔ４に流れて通電路Ｐ１に出力される。また、該電流は、商用電力系統ＣＳを経由して通電路Ｐ１から第３入出力端Ｔ３に入力され、リアクトル３２２ａ、上アームスイッチ部ＳＷ１のダイオードＤ１を経由してバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨに流れて直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１に出力される。

よって、第２制御パターンの回生モードにおいて、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が正である期間では、バスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨの電位ＶＴＨは通電路Ｐ１のＵ相の電位と同じになる。従って、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１も通電路Ｐ１のＵ相の電位とほぼ同じになる。

次に、フルブリッジ回路３２１が回生モードで動作する場合、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が負となる期間では、図３Ｂの下表に示すように、スイッチング素子Ｑ１はＰＷＭ制御される。また、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ４はＯＦＦにされる。

この期間において、スイッチング素子Ｑ１に入力されるＰＷＭ信号がＨになると、スイッチング素子Ｑ１はＯＮとされる。そして、フルブリッジ回路３２１では、図９Ｂにおける実線の矢印に示す方向に電流が流れる。この電流は、第４入出力端Ｔ４、リアクトル３２２ｂ、上アームスイッチ部ＳＷ３のダイオードＤ３、スイッチング素子Ｑ１、リアクトル３２２ａ、第３入出力端Ｔ３、及び商用電力系統ＣＳを含む閉回路内を流れる。すなわち、電流は、商用電力系統ＣＳから通電路Ｐ１を経由して第４入出力端Ｔ４、リアクトル３２２ｂ、ダイオードＤ３、スイッチング素子Ｑ１、リアクトル３２２ａ、及び第３入出力端Ｔ３に流れ、第３入出力端Ｔ３から通電路Ｐ１を経由して商用電力系統ＣＳに流れる。

一方、ＰＷＭ信号がＬになると、スイッチング素子Ｑ１はＯＦＦとされる。従って、フルブリッジ回路３２１では、図９Ｂにおける破線の矢印に示す方向に電流が流れる。すなわち、該電流は、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２からバスラインＢＬの低電位側の入出力端ＴＬ、下アームスイッチ部ＳＷ２のダイオードＤ２、及びリアクトル３２２ａを経由して第３入出力端Ｔ３に流れて通電路Ｐ１に出力される。また、該電流は、商用電力系統ＣＳを経由して通電路Ｐ１から第４入出力端Ｔ４に入力され、リアクトル３２２ｂ、上アームスイッチ部ＳＷ３のダイオードＤ３を経由してバスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＨに流れて直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１に出力される。

よって、第２制御パターンの回生モードにおいて、第３入出力端Ｔ３での交流電圧Ｖｔ３が負である期間では、バスラインＢＬの高電位側の入出力端ＴＬＨの電位ＶＴＨは通電路Ｐ１のＷ相の電位と同じになる。従って、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１も通電路Ｐ１のＷ相の電位とほぼ同じになる。

以上の結果、第２制御パターンの回生モードでは、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１には、電位Ｖｔ３が正の期間でのＵ相の電位と、電位Ｖｔ３が負の期間でのＷ相の電位とが交互に現れる。従って、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ＋の波形にも図１０に示すようにＵ相の電位及びＷ相の電位が交互に現れ、電位Ｖｔ１及び蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋は０［Ｖ］に近い値で推移する。また、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−は、正極電位Ｖｂ＋から蓄電装置２の電位（たとえば１００Ｖ）を減算した値と同じになり、０［Ｖ］に近い値で推移する。従って、回生モードにおいても力行モードと同様に電位Ｖｔ１、蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋及び負極電位Ｖｂ−を低く抑えることができる。よって、双方向インバータ３２のバスラインＢＬ側に繋がる直流通電路Ｐ３の対地電圧を低く抑えることができ、たとえば該対地電圧を法定の閾値（家庭内の電力設備での１５０［Ｖ］など）以下になるように抑えることもできる。

＜比較例＞
比較例では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３においてリアクトルＬｃが蓄電装置２の正極と電気的に接続される通電経路に接続される場合（図３Ａ参照）、双方向インバータ３２の第２制御パターン（図８Ａ〜図９Ｂ参照）を用いて制御される。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３においてリアクトルＬｃが蓄電装置２の負極と電気的に接続される通電経路に接続される場合（図７Ａ参照）、双方向インバータ３２の第１制御パターン（図４Ａ〜図５Ｂ参照）を用いて制御される。このような場合、双方向インバータ３２のバスラインＢＬ側に繋がる直流通電路Ｐ３の対地電圧を低く抑えることができず、該対地電圧を法定の閾値（家庭内の電力設備での１５０［Ｖ］など）以下になるように抑えることも難しくなる。

たとえば、図３Ａの構成において、第２制御パターンを用いて双方向インバータ３２を制御する場合を考える。この場合、力行モードにおいて、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２には、電位Ｖｔ３が正の期間におけるＵ相の電位からバスラインＢＬの電位差（たとえば３００〜３５０［Ｖ］）を減算した電位と、電位Ｖｔ３が負の期間におけるＷ相の電位からバスラインＢＬの電位差を減算した電位とが交互に現れる。また、回生モードにおいて、電位Ｖｔ３が正の期間におけるＵ相の電位からバスラインＢＬの電位差を減算した電位と、電位Ｖｔ３が負の期間でのＷ相の電位からバスラインＢＬの電位差を減算した電位とが交互に現れる。さらに、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−は入出力端ＴＬの電位ＶＴＬと同じになる。なお、正極電位Ｖｂ＋は負極電位Ｖｂ−に蓄電装置２の電位（たとえば１００［Ｖ］）を加算した値と同じになる。そのため、電位Ｖｔ２、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−及び正極電位Ｖｂ＋は０［Ｖ］から大きく離れた値で推移する。従って、この場合、直流通電路Ｐ３及び蓄電装置２の対地電圧を低く抑えることができない。よって、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３においてリアクトルＬｃが蓄電装置２の正極と電気的に接続される場合（図３Ａ参照）、変換制御部３６３は双方向インバータ３２の制御に第２制御パターンを用いない。

また、図７Ａの構成において、第１制御パターンを用いて双方向インバータ３２を制御する場合を考える。この場合、力行モードにおいて、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１には、電位Ｖｔ３が正の期間におけるＷ相の電位にバスラインＢＬの電位差（たとえば３００〜３５０［Ｖ］）を加算した電位と、電位Ｖｔ３が負の期間におけるＵ相の電位にバスラインＢＬの電位差を加算した電位とが交互に現れる。また、回生モードにおいて、電位Ｖｔ３が正の期間におけるＷ相の電位にバスラインＢＬの電位差を加算した電位と、電位Ｖｔ３が負の期間でのＵ相の電位にバスラインＢＬの電位差を加算した電位とが交互に現れる。さらに、蓄電装置２の正極電位Ｖｂ＋は入出力端ＴＨの電位ＶＴＨと同じになる。なお、負極電位Ｖｂ−は正極電位Ｖｂ＋から蓄電装置２の電位（たとえば１００［Ｖ］）を減算した値と同じになる。そのため、電位Ｖｔ１、蓄電装置２の負極電位Ｖｂ−及び正極電位Ｖｂ＋は０［Ｖ］から大きく離れた値で推移する。従って、この場合も、直流通電路Ｐ３及び蓄電装置２の対地電圧を低く抑えることができない。よって、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３においてリアクトルＬｃが蓄電装置２の負極と電気的に接続される場合（図７Ａ参照）、変換制御部３６３は双方向インバータ３２の制御に第１制御パターンを用いない。

以上、本実施形態によれば、電力変換装置３は、交流通電路Ｐ１及び直流通電路Ｐ３と電気的に接続され、直流通電路Ｐ３を流れる直流電力を交流電力に変換して交流通電路Ｐ１に出力する第１変換モード（逆変換モード）と、交流通電路Ｐ１を流れる交流電力を直流電力に変換して直流通電Ｐ３に出力する第２変換モード（順変換モード）と、を有する電力変換装置３であって、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４を有するスイッチ列３２１ａ、３２１ｂを複数含む電力変換回路３２１と、電力変換回路３２１を制御する制御部３７３と、を備え、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３の一端が直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１と電気的に接続されるとともに他端が下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４の一端及び交流通電路Ｐ１と電気的に接続され、下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４の他端が直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２と電気的に接続され、第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１は第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２よりも高く、制御部３７３は、第１制御パターン及び第２制御パターンのうちの一方を用いて電力変換回路３２１を制御することより、直流通電路Ｐ１の対地電圧の絶対値を閾値（たとえば家庭内の電力設備での法定の電圧閾値１５０［Ｖ］など）以下に低減し、第１制御パターンでは、第１変換モード（逆変換モード）にて上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３が高周波スイッチング（たとえばＰＷＭ信号に基づく切換制御）されるとともに、第２変換モード（順変換モード）にて下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４が高周波スイッチングされ、第２制御パターンでは、第１変換モード（逆変換モード）にて下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４が高周波スイッチングされるとともに、第２変換モード（順変換モード）にて上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３が高周波スイッチングされる構成とされる。

この構成によれば、直流通電路Ｐ３と交流通電路Ｐ１との間に接続される電力変換装置３の電力変換回路３２１を第１制御パターン又は第２制御パターンを用いて制御することにより、直流通電路Ｐ３の対地電圧の絶対値を閾値（家庭内の電力設備での法定の電圧閾値１５０［Ｖ］など）以下に低減する。すなわち、第１制御パターンでは、直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２に交流通電路Ｐ１の電位Ｖｔ３、Ｖｔ４に応じた電位が現れる。また、第１制御パターンでは、直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１に交流通電路Ｐ１の電位に応じた電位Ｖｔ３、Ｖｔ４が現れる。従って、第１制御パターン及び第２制御パターンを使い分けて電力変換回路３２１を制御することにより、直流通電路Ｐ３の対地電圧を低く抑えることができる。

また、本実施形態によれば、上述の電力変換装置３において、直流通電路Ｐ３には直流電源装置２が接続され、制御部３７３は、第１制御パターン及び第２制御パターンのうち、直流電源装置２の配線における対地電圧Ｖｂ＋、Ｖｂ−の絶対値がより低くなる方の制御パターンを用いて電力変換回路３２１を制御する構成とされる。

この構成によれば、第１制御パターン又は第２制御パターンを用いて電力変換回路３２１を制御することにより、直流通電路Ｐ３に接続される直流電源装置２の対地電圧の絶対値をより確実に低く抑えることができる。

また、本実施形態によれば、上述の電力変換装置３において、制御部３７３は、下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４の他端の電位ＶＴＬが直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２と同じであれば、制御部３７３は第１制御パターンを用いて電力変換回路３２１を制御し、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３の一端の電位ＶＴＨが直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１と同じであれば、第２制御パターンを用いて電力変換回路３２１を制御する構成とされる。

この構成によれば、電力変換回路３２１及び直流通電路Ｐ３間の電気的な接続の構成に応じて、対地電圧の絶対値の低減により適した制御パターンを選択することができる。

また、本実施形態によれば、上述の電力変換装置３において、複数のスイッチ列３２１ａ、３２１ｂは、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４間が交流通電路Ｐ１の第３入出力端Ｔ３と電気的に接続される第１スイッチ列３２１ａと、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４間が交流通電路Ｐ１の第４入出力端Ｔ４と電気的に接続される第２スイッチ列３２１ｂとを含み、第１制御パターンでは、第１変換モード（逆変換モード）にて、第３入出力端Ｔ３の交流電圧Ｖｔ３が正であれば第１スイッチ列３２１ａにおける上アームスイッチ部ＳＷ１のスイッチング素子Ｑ１が高周波スイッチングされるとともに第２スイッチ列３２１ｂにおける下アームスイッチ部ＳＷ４のスイッチング素子Ｑ４がＯＮにされ、交流電圧Ｖｔ３が負であれば第２スイッチ列３２１ｂにおける上アームスイッチ部ＳＷ３のスイッチング素子Ｑ３が高周波スイッチングされるとともに第１スイッチ列３２１ａにおける下アームスイッチ部ＳＷ２のスイッチング素子Ｑ２がＯＮにされ、第２変換モードにて、交流電圧Ｖｔ３が正であれば第１スイッチ列３２１ａの下アームスイッチ部ＳＷ２のスイッチング素子Ｑ２が高周波スイッチングされ、交流電圧Ｖｔ３が負であれば第２スイッチ列３２１ｂの下アームスイッチ部ＳＷ４のスイッチング素子Ｑ４が高周波スイッチングされる構成とされる。

この構成によれば、第１制御パターンの第１変換モードでは、下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４の他端の電位ＶＴＬには、第３入出力端Ｔ３の電位Ｖｔ３が正の期間における第４入出力端Ｔ４の電位Ｖｔ４と、電位Ｖｔ３が負の期間における第３入出力端Ｔ３の電位Ｖｔ３とが交互に現れる。また、第２変換モードでは、電位ＶＴＬには、第３入出力端Ｔ３の電位Ｖｔ３が正の期間における第３入出力端Ｔ３の電位Ｖｔ３と、電位Ｖｔ３が負の期間における第４入出力端Ｔ４の電位Ｖｔ４とが交互に現れる。従って、下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４の他端の電位ＶＴＬが直流通電路Ｐ３の第２入出力端Ｔ２の電位Ｖｔ２と同じとなるように、直流通電路Ｐ３及び電力変換回路３２１間が接続されていれば、第１制御パターンを用いた電力変換回路３２１の制御によって、直流通電路Ｐ３の対地電圧の絶対値を低く抑えることができる。

また、本実施形態によれば、上述の電力変換装置３において、複数のスイッチ列３２１ａ、３２１ｂは、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４間が交流通電路Ｐ１の第３入出力端Ｔ３と電気的に接続される第１スイッチ列３２１ａと、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４間が交流通電路Ｐ１の第４入出力端Ｔ４と電気的に接続される第２スイッチ列３２１ｂとを含み、第２制御パターンでは、第１変換モードにて、第３入出力端Ｔ３の交流電圧Ｖｔ３が正であれば第２スイッチ列３２１ｂにおける下アームスイッチ部ＳＷ４のスイッチング素子Ｑ４が高周波スイッチングされるとともに第１スイッチ列３２１ａにおける上アームスイッチ部ＳＷ１のスイッチング素子Ｑ１がＯＮにされ、交流電圧Ｖｔ３が負であれば第１スイッチ列３２１ａにおける下アームスイッチ部ＳＷ２のスイッチング素子Ｑ２が高周波スイッチングされるとともに第２スイッチ列３２１ｂにおける上アームスイッチ部ＳＷ３のスイッチング素子Ｑ３がＯＮにされ、第２変換モードにて、交流電圧Ｖｔ３が正であれば第２スイッチ列３２１ｂの上アームスイッチ部ＳＷ３のスイッチング素子Ｑ３が高周波スイッチングされ、交流電圧Ｖｔ３が負であれば第１スイッチ列３２１ａの上アームスイッチ部ＳＷ１のスイッチング素子Ｑ１が高周波スイッチングされる構成とされる。

この構成によれば、第２制御パターンの第１変換モードでは、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３の一端の電位ＶＴＨには、第３入出力端Ｔ３の電位Ｖｔ３が正の期間における第３入出力端Ｔ３の電位Ｖｔ３と、電位Ｖｔ３が負の期間における第４入出力端Ｔ４の電位Ｖｔ４とが交互に現れる。また、第２変換モードでは、電位ＶＴＨには、第３入出力端Ｔ３の電位Ｖｔ３が正の期間における第３入出力端Ｔ３の電位Ｖｔ３と、電位Ｖｔ３が負の期間における第４入出力端Ｔ４の電位Ｖｔ４とが交互に現れる。従って、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３の一端の電位ＶＴＨが直流通電路Ｐ３の第１入出力端Ｔ１の電位Ｖｔ１と同じとなるように、直流通電路Ｐ３及び電力変換回路３２１間が接続されていれば、第２制御パターンを用いた電力変換回路３２１の制御によって、直流通電路Ｐ３の対地電圧の絶対値を低く抑えることができる。

また、本実施形態によれば、上述の電力変換装置３において、交流通電路Ｐ１は、電力系統ＣＳと電気的に接続された系統電力網であり、電力負荷ＬＳにも接続されている構成とされる。

この構成によれば、交流通電路Ｐ１及び直流通電路Ｐ３間で双方向の電力変換を行う電力変換装置３を、電力系統ＣＳと連系運転して電力負荷ＬＳに電力供給可能な電力システムに適用することができる。

また、本実施形態によれば、上述の電力変換装置３において、複数のスイッチ列３２１ａ、３２１ｂのうちの少なくとも１つは、一端が上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３及び下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４間に接続されて他端が交流通電路Ｐ１と電気的に接続される誘導素子３２２ａ、３２２ｂをさらに有する構成とされる。

この構成によれば、上アームスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ３のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３又は下アームスイッチ部ＳＷ２、ＳＷ４のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４が高周波スイッチングされる際、誘導素子３２２ａ、３２２ｂの作用により、直流通電路Ｐ３及び電力変換回路３２１間の電流を途切れなく流すことができる。従って、電力変換回路３２１の電力変換を維持することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、太陽光発電システム１００は２つの太陽電池ストリング１ａ、１ｂを有する。以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。

図１１は、太陽光発電システム１００の他の構成例を示すブロック図である。図１１に示すように、太陽電池ストリング１は２つの太陽電池ストリング１ａ、１ｂを含んで構成される。なお、図１１の例示に限定されず、太陽電池ストリング１は３以上であってもよい。

各太陽電池ストリング１ａ、１ｂはそれぞれＰＣＳ３ａ、３ｂを介して通電路Ｐ１に接続されている。通電路Ｐ１は、第１通電路Ｐ１ａ、第２通電路Ｐ１ｂ、及び第３通電路Ｐ１ｃを含んで構成される。ＰＣＳ３ａは、第１通電路Ｐ１ａを介して商用電力系統ＣＳに接続され、直流通電路Ｐ２ａを介して太陽電池ストリング１ａに接続されている。なお、ＰＣＳ３ａの構成は第１実施形態のＰＣＳ３（図１参照）と同様であるため、その説明は割愛する。

ＰＣＳ３ｂは、太陽電池ストリング１ｂの発電を制御する電力変換装置である。ＰＣＳ３ｂは、第３通電路Ｐ１ｃを介して商用電力系統ＣＳに接続され、直流通電路Ｐ２ｂを介して太陽電池ストリング１ｂに接続されている。ＰＣＳ３ｂは、通常時には、たとえばＭＰＰＴ制御により、太陽電池ストリング１ｂの発電電力が最大となるようにその動作電圧（動作点）を制御する。但し、ＰＣＳ３ｂは、太陽電池ストリング１ｂの発電を制限する必要がある場合、その動作電圧を最大出力動作電圧からずれた値に設定して、その発電電力を調整する。

このＰＣＳ３ｂは、インバータ３２ｂと、通信部３５ｂと、記憶部３６ｂと、ＣＰＵ３７と、を有している。

インバータ３２ｂは、ＣＰＵ３７ｂにより制御される直流電力変換部であり、太陽電池ストリング１ｂ及び第３通電路Ｐ１ｃ間に設けられている。インバータ３２ｂは、ＰＷＭ制御又はＰＡＭ制御などによって、太陽電池ストリング１ｂから出力される直流の発電電力を商用電力系統ＣＳ及び電力負荷ＬＳの電力規格に応じた交流周波数の交流電力に変換して第３通電路Ｐ１ｃに出力することができる。また、インバータ３２ｂは太陽電池ストリング１ｂに逆電流が流れることを防止している。

通信部３５ｂは、コントローラ４の通信部４３と無線通信又は有線通信する通信インターフェースである。

記憶部３６ｂは、電力を供給しなくても格納された情報を非一時的に保持する不揮発性の記憶媒体である。記憶部３６ｂは、ＰＣＳ１ｂの各機能要素（特にＣＰＵ３７ｂ）で用いられる制御情報及びプログラムなどを格納している。

ＣＰＵ３７ｂは、記憶部３６ｂに格納された情報及びプログラムなどを用いて、ＰＣＳ３ｂの各構成要素を制御する制御部である。たとえば、ＣＰＵ３７ｂは、コントローラ４から出力される制御信号に基づいて、インバータ３２ｂを制御し、特にその電力変換を制御する。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、分散型電源が太陽光以外の再生可能エネルギーを利用した発電（風力、水力、地熱、バイオマス、太陽熱など自然エネルギー発電、廃棄物発電など）を行う。以下では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第１及び第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。

ここでは、再生可能エネルギーを利用した発電システムの一例として、風力発電システム１００ｃを挙げて説明する。風力発電システム１００ｃは、風力を利用した発電方式で電力供給を行う分散型電源である。

図１２は、風力発電システム１００ｃの構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、風力発電システム１００ｃは、蓄電装置２、及びコントローラ４のほか、風力発電装置１ｃ及びＰＣＳ３ｃを備えている。

風力発電装置１ｃは、たとえば水平軸プロペラ式の風車（不図示）と、風車の回転により駆動される発電機（不図示）とを含んで構成される。風車のブレードが風を受けると、風車が回転する。その回転力が発電機に伝達され、交流の電力が発電機から発電電力として出力される。この風力発電装置１ｃは交流通電路Ｐ２ｃを介してＰＣＳ３ｃに接続されている。

ＰＣＳ３ｃは、双方向インバータ３２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３３、平滑コンデンサ３４、通信部３５、記憶部３６、及びＣＰＵ３７のほかに、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ｃを有している。ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ｃは、風力発電装置１ｃ及びバスラインＢＬ間に設けられ、風力発電装置１ｃの交流の発電電力を直流の電力に変換してバスラインＢＬに出力する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１ｃは、風力発電装置１ｃに逆電流が流れることを防止する逆流防止装置としても機能している。

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素及び各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば、上述の第１〜第３実施形態では、フルブリッジ回路３２１の構成は図２などの例示に限定されない。たとえば、フルブリッジ回路３２１において、３つ以上のスイッチ列が並列接続される構成であってもよい。

また、上述の第１〜第３実施形態では、通電路Ｐ１には商用電力系統ＣＳが接続されているが、商用電力系統ＣＳ以外の交流電力源が通電路Ｐ１に接続されていてもよい。

また、上述の第１〜第３実施形態において、ＣＰＵ３７の機能的な構成要素３７１〜３７４のうちの少なくとも一部又は全部は、物理的な構成要素（たとえば電気回路、素子、装置など）で実現されていてもよい。

また、上述の第１〜第３実施形態では、太陽光発電システム１００、１００ｃのＰＣＳ３、３ａ〜３ｃを例示して本発明を説明しているが、本発明はこれらの例示に限定されない。本発明は、蓄電装置２が接続される直流通電路（たとえばバスラインＢＬ）と交流通電路（たとえば通電路Ｐ１）との間に接続される双方向インバータ３２を有する装置に広く適用することができる。

１００ 太陽光発電システム
１００ｃ 風力発電システム
１、１ａ、１ｂ 太陽電池ストリング
１ｃ 風力発電装置
２ 蓄電装置
３、３ａ〜３ｃ パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
３１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１ｃ ＡＣ／ＤＣコンバータ
３２ 双方向インバータ
３２１ フルブリッジ回路
３２２ａ、３２２ｂ リアクトル
３２ｂ インバータ
３３ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
３４ 平滑コンデンサ
３５、３５ｂ 通信部
３６、３６ｂ 記憶部
３７、３７ｂ ＣＰＵ
３７１ 電力監視部
３７２ 蓄電監視部
３７３ 変換制御部
３７４ 電力判定部
４ コントローラ
４１ 表示部
４２ 入力部
４３ 通信部
４４ ＣＰＵ
ＳＷ１、ＳＷ３ 上アームスイッチ部
ＳＷ２、ＳＷ４ 下アームスイッチ部
Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ４ 整流素子
ＢＬ バスライン
Ｐ１ 通電路
Ｐ２、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ 直流通電路
Ｐ２ｃ 交流通電路
Ｍ 電力量計
ＣＳ 商用電力系統
ＬＳ 電力負荷系統

Claims (5)

1. 交流通電路及び直流通電路と電気的に接続され、前記直流通電路を流れる直流電力を交流電力に変換して前記交流通電路に出力する第１変換モードと、前記交流通電路を流れる交流電力を直流電力に変換して前記直流通電路に出力する第２変換モードと、を有する電力変換装置であって、
   上アームスイッチ部及び下アームスイッチ部を有するスイッチ列を複数含む電力変換回路と、前記電力変換回路を制御する制御部と、を備え、
   前記上アームスイッチ部の一端が前記直流通電路の第１入出力端と電気的に接続されるとともに他端が前記下アームスイッチ部の一端及び前記交流通電路と電気的に接続され、
   前記下アームスイッチ部の他端が前記直流通電路の第２入出力端と電気的に接続され、
   前記第１入出力端の電位は前記第２入出力端の電位よりも高く、
   前記制御部は、第１制御パターン及び第２制御パターンのうちの一方を用いて前記電力変換回路を制御することより、前記直流通電路の対地電圧の絶対値を閾値以下に低減し、
   前記第１制御パターンでは、前記第１変換モードにて前記上アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされるとともに、前記第２変換モードにて前記下アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされ、
   前記第２制御パターンでは、前記第１変換モードにて前記下アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされるとともに、前記第２変換モードにて前記上アームスイッチ部のスイッチング素子が高周波スイッチングされる電力変換装置。
2. 前記直流通電路には直流電源装置が接続され、
   前記制御部は、前記第１制御パターン及び前記第２制御パターンのうち、前記直流電源装置の配線における対地電圧の絶対値がより低くなる方の制御パターンを用いて前記電力変換回路を制御する請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御部は、
   前記下アームスイッチ部の他端の電位が前記直流通電路の前記第２入出力端の電位と同じであれば、前記第１制御パターンを用いて前記電力変換回路を制御し、
   前記上アームスイッチ部の一端の電位が前記直流通電路の前記第１入出力端の電位と同じであれば、前記第２制御パターンを用いて前記電力変換回路を制御する請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記交流通電路は、電力系統と電気的に接続された系統電力網であり、電力負荷にも接続されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。
5. 複数の前記スイッチ列のうちの少なくとも１つは、一端が前記上アームスイッチ部及び前記下アームスイッチ部間に接続されて他端が前記交流通電路と電気的に接続される誘導素子をさらに有する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。

Images