JP2017511103A - 電力変換電子機器 - Google Patents

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Abstract

電力変換装置とその個々の構成要素とが説明されている。全体的に、電力変換装置は、例えば太陽電池パネルの列等の適当な供給源から受けたＤＣ出力を、ＡＣ出力に変換する。ＡＣ出力は、単相ＡＣ信号であっても、３相ＡＣ信号であっても、正弦波ＡＣ信号であってもよい。インバータシステムは、ＤＣ−ＤＣコンバータである昇圧コンバータと、本質的にはＤＣ−ＡＣコンバータであるインバータとを含んでもよい。動作に際しては、昇圧コンバータは、適当な供給源からのＤＣ出力を、所望のＤＣ出力電圧に昇圧することになる。インバータは、ＤＣ出力電圧を、例えば５０ヘルツや６０ヘルツ等の所望の周波数で、所望の単相または３相出力電圧に変換することになる。昇圧コンバータ及びインバータは、適切に密閉された気象対性ハウジング内に一緒に実装されてもよい。

Description

発明の詳細な説明
［開示分野］
本開示は、電力変換電子機器に関する。
［背景］
電力変換電子機器の分野は、電力の制御及び変換に関連している。電力は、直流（ＤＣ）形式でも交流（ＡＣ）形式でも、様々な電圧レベルや電流レベルで供給され、使用され得るので、より効率が良く、より費用効果が高いＤＣ‐ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＡＣコンバータ、及びＤＣ−ＡＣインバータが引き続き必要とされている。例えば太陽エネルギーや風力エネルギー等といった自然エネルギーを収集する活動が進行するにつれて、商業用建物や住居用建物の屋上に設置される太陽光発電システム用のＤＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣインバータに対する需要もますます高まっているが、ここでその電力変換システムの総重量が、設置及び構造の双方の理由から問題になっている。
［概要］
本開示は、電力変換装置とその個々の構成要素とに関する。一般的に、電力変換装置は、例えば一連の太陽電池パネル等の適当な供給源から受けたＤＣ出力を、ＡＣ出力に変換する。ＡＣ出力は、単相ＡＣ信号であっても、３相ＡＣ信号であっても、正弦波ＡＣ信号であってもよい。インバータシステムは、ＤＣ−ＤＣコンバータである昇圧コンバータと、本質的にはＤＣ−ＡＣコンバータであるインバータとを含んでもよい。動作に際しては、昇圧コンバータは、適当な供給源からのＤＣ出力を、所望のＤＣ出力電圧に昇圧することになる。インバータは、ＤＣ出力電圧を、例えば５０ヘルツや６０ヘルツ等の所望の周波数で、所望の単相または３相出力電圧に変換することになる。昇圧コンバータ及びインバータは、適切に密閉された気象対性ハウジング内に一緒に実装されてもよい。
一実施形態において、電力変換装置は、ハウジングと、ＤＣ−ＤＣ変換回路と、インバータとを含んでいる。ＤＣ−ＤＣ変換回路は、第１ＤＣ信号を第２ＤＣ信号に変換するように構成されていて、変換処理中にハードスイッチングされる炭化ケイ素トランジスタを有する第１の一次側スイッチング回路を含んでいる。インバータは、第２ＤＣ信号を正弦波ＡＣ信号に変換するように構成されていて、変換処理中にハードスイッチングされる炭化ケイ素トランジスタを有する第２の一次側スイッチング回路を含んでいる。第１及び第２の一次側スイッチング回路の双方の炭化ケイ素トランジスタは、互いに対して並列に、直接結合されていてもよい。さらに、第１のスイッチング回路は、少なくとも１つの主信号経路を含んでもよく、少なくとも１つの主信号経路は、当該少なくとも１つの主信号経路において直列に配置されている１対の並列な炭化ケイ素ダイオードを含んでいる。
ハウジングとハウジング内の電子機器と含む電力変換装置は、重量を有しており、１キロワット／キログラムを超え得る出力電力対重量比を達成してもよく、具体的には、約１キロワット／キログラムから３キロワット／キログラムの間の電力対重量比を達成してもよい。電力変換装置は、ＤＣ−ＤＣ変換中に、第１の一次側スイッチング回路の炭化ケイ素トランジスタを、７０キロヘルツから１００キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングし、かつ、ＡＣ−ＤＣ変換中に、第２の一次側スイッチング回路の炭化ケイ素トランジスタを、３５キロヘルツから６０キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングするように構成された１つ以上のコントローラを含んでもよい。
当業者であれば、添付図面に関連する好適な実施形態に関する以下の詳細な説明を読んだ後に、本開示の範囲が理解できるとともに、本開示のさらなる態様に気づくであろう。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本開示のいくつかの態様を図示し、説明とともに、本開示の原理を説明する役割を果たす。
本開示の一実施形態に係る太陽エネルギー環境を図示している。 本開示の一実施形態に係る、図１の太陽エネルギー環境における昇圧コンバータの回路図である。 本開示の一実施形態に係る３相インバータの回路図である。
［詳細な説明］
以下に記載する各実施形態は、当業者が実施形態を実施できる必要な情報を示すとともに、各実施形態を実施する最良の形態を表わしている。当業者であれば、以下の説明を添付図面に照らして読むと、本開示の概念を理解し、本明細書では特に論じていないこれらの概念の適用例を認識するであろう。これらの概念及び適用例が本開示及び添付の請求項の範囲内にあることは理解されるべきである。
本明細書では、様々な要素を説明するために、第１の、第２の等の語が使用され得るが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことは理解されるであろう。これらの語は、要素を互いに区別するためだけに使用される。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と称してもよいし、同様に第２の要素を第１の要素と称してもよい。本明細書で使用されるように、「及び／または」という語は、関連する記載項目の１つ以上の任意の組み合わせ、及びすべての組み合わせを含む。
例えば、層、領域、または基板等の要素が、別の要素の「上に」ある、もしくは「上へと」延在していると述べられている場合、一方の要素がもう一方の要素の上に直接ある、もしくは上へと直接延在していることも可能であるし、または介在する要素が存在していてもよいことは理解されよう。一方、ある要素が別の要素の「上に直接」ある、もしくは「上へと直接」延在していると述べられている場合は、介在する要素は存在しない。同様に、例えば、層、領域、または基板等の要素が、別の要素の「上方に」ある、もしくは「上方へと」延在していると述べられている場合、一方の要素がもう一方の要素の上方に直接ある、もしくは上方へと直接延在していることも可能であるし、または介在する要素が存在していてもよいことは理解されよう。一方、ある要素が別の要素の「上方に直接」ある、もしくは「上方へと直接）」延在していると述べられている場合は、介在する要素は存在しない。また、ある要素が別の要素に「接続されている」または「結合されている」と述べられている場合、一方の要素がもう一方の要素に直接に接続または結合されていることが可能であり、または介在する要素が存在していてもよいことも理解されよう。一方、ある要素が別の要素に「直接接続されている」または「直接結合されている」と述べられている場合には、介在する要素は存在しない。
本明細書では、例えば「下方に」、「上方に」、「上部の」、「下部の」、「横方向の」、または「縦方向の」等の関係性を表す語は、各図に図示されているように、ある要素、層、または領域と、別の要素、層、または領域との関係を説明するために使用され得る。これらの語及び上述の語は、各図に図示されているデバイスの向きに加えて、異なる向きも含むことを意図していることは理解されよう。
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本開示を限定することは意図されていない。本明細書で使用されるように、単数形の「１つの」、「１つの」及び「その」は、文脈でそうではないことを明確に示していない限り、複数形も含むことが意図されている。さらに、「備える」「備えている」「含む」、及び／または「含んでいる」という語は、本明細書で使用される場合、挙げられた特徴、整数、工程、動作、要素、及び／または構成部品の存在を明示するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成部品、及び／またはこれらの集まりの存在または追加を排除するものではないことは理解されよう。
特に定めがない限り、本明細書で使用される全ての語（技術用語及び科学用語を含む）は、本開示が属する技術の当業者が共通して理解している意味と同じ意味を有する。さらに、本明細書で使用される語は、本明細書及び関連技術の文脈におけるこれらの語の意味と整合性のある意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明確に定義されない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されるものではないと理解されよう。
図１を参照すると、例示的な太陽エネルギー環境１０が図示されている。複数の太陽電池パネル１２は、インバータシステム１４に給電し、インバータシステム１４は、太陽電池パネル１２から受けたＤＣ入力をＡＣ出力に変換する。ＡＣ出力は、ラインフィルタ１６によってフィルタリングされて、送電網、建物の電力系統、モータ等を表し得る３相負荷１８に供給される。
インバータシステム１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータである昇圧コンバータ２０と、ＤＣ−ＡＣコンバータである３相インバータ２２とを含み得る。図示されているように、昇圧コンバータ２０は、２つのＤＣ入力を有しており、各ＤＣ入力は、直列接続された太陽電池パネル１２の対応する列Ｓ１，Ｓ２のＤＣ出力を受ける。各列Ｓ１のＤＣ出力電圧は「ＶＳ」と称される。昇圧コンバータ２０は、２つのＤＣ入力を有するものとして図示されているが、昇圧コンバータ２０は、１つのＤＣ入力または３つ以上のＤＣ入力を有してもよく、また、太陽電池パネル１２以外のデバイスから電力を受けてもよい。
動作に際しては、昇圧コンバータ２０は、２つの列Ｓ１，Ｓ２のＤＣ出力電圧ＶＳを所望のＤＣ出力電圧ＶＢに昇圧し、ＤＣ出力電圧ＶＢは３相インバータ２２に供給されることになる。３相インバータ２２は、昇圧コンバータ２０からのＤＣ出力電圧ＶＢを、例えば５０ヘルツまたは６０ヘルツ等の所望の周波数の所望の３相出力電圧Ｖ３Φに変換することになる。昇圧コンバータ２０及び３相インバータ２２は、適切に密閉された気象対性ハウジング２４内に一緒に実装されてもよい。
一実施形態において、（ライン間で測定された）４８０ボルトＲＭＳの３相出力電圧Ｖ３Φを達成するためには、３相インバータ２２には、８００ボルトの目標ＤＣ出力電圧ＶＢで少なくとも６５０ボルトの（昇圧コンバータ２０からの）ＤＣ出力電圧ＶＢが送られるべきである。したがって、昇圧コンバータ２０は、列Ｓ１，Ｓ２の変動するＤＣ出力電圧ＶＳを、少なくとも６５０ボルトのＤＣ出力電圧ＶＢに昇圧することになり、列Ｓ１，Ｓ２のＤＣ出力電圧ＶＳのレベルに基づいて達成可能であれば、８００ボルトの固定されたＤＣ出力電圧ＶＢに昇圧することになる。別の実施形態では、（ライン間で測定された）６９０ボルトＲＭＳの３相出力電圧Ｖ３Φを達成するために、３相インバータ２２には、１０００ボルトの目標ＤＣ出力電圧ＶＢで少なくとも９３５ボルトの（昇圧コンバータ２０からの）ＤＣ出力電圧ＶＢが送られるべきである。したがって、昇圧コンバータ２０は、列Ｓ１，Ｓ２のＤＣ出力電圧ＶＳを、少なくとも９３５ボルトのＤＣ出力電圧ＶＢに昇圧することになり、列Ｓ１，Ｓ２のＤＣ出力電圧ＶＳのレベルに基づいて達成可能であれば、１０００ボルトのＤＣ出力電圧ＶＢに昇圧することになる。
ここで図２を参照すると、例示的な昇圧コンバータ２０のハイレベル回路図が図示されている。この具体的な昇圧コンバータの構成は一例として与えられているが、本開示の概念は、当業者には既知の任意の数の昇圧コンバータ構成にも等しく適用されることになる。図示された昇圧コンバータ２０は、４チャネルのインターリーブされた昇圧コンバータ構成を有している。各チャンネルは文字Ａから文字Ｄを用いて指定されており、ＤＣ−ＤＣ変換を提供するのに十分な回路を搭載している。
チャンネルＡ，Ｂは列Ｓ１からのＤＣ出力を処理するように配置され、また、チャンネルＣ，Ｄは列Ｓ２からのＤＣ出力を処理するように配置されている。具体的には、列Ｓ１の太陽電池パネル１２は、端子ＴＭ１と端子ＴＭ２との間で結合されており、端子ＴＭ１と端子ＴＭ２とは、コモンモードチョークＣＨ１の向かい合うコイルの入力にそれぞれ結合されている。大容量キャパシタＣ１が端子ＴＭ１と端子ＴＭ２との間に結合されてもよい。コモンモードチョークＣＨ１の上側のコイルの出力はチャネルＡ，Ｂの入力となる。大容量キャパシタＣ２がチャネルＡ，Ｂの入力とグラウンドとの間に結合されている。コモンモードチョークＣＨ１の下側のコイルの出力がグラウンドに接続されている。
チャネルＡは、ノードＮ０で終端し、直列経路に沿って直列インダクタＬ１と１対の並列ダイオードＤ１，Ｄ２とを含んでいる。ダイオードＤ１，Ｄ２のアノードはインダクタＬ１に結合され、カソードは出力ノードＮ０に結合されている。主経路に沿った、インダクタＬ１とダイオードＤ１，Ｄ２との間にある点には、グラウンドへのシャント回路が設けられている。シャント回路は、１対の並列トランジスタＴ１，Ｔ２と少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ３とを含む。ダイオードＤ３は、トランジスタＴ１，Ｔ２内に組み込まれるボディダイオードを表してもよく、または、追加のダイオードであってもよい。したがって、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート、ドレイン、及びソースはそれぞれ、互いに直接結合されている。ダイオードＤ３は、トランジスタＴ１，Ｔ２のドレインとソースとの間に逆並列で結合されている。本実施形態では、シャント回路は、一次側スイッチング回路とみなされている。コンバータのための一次側スイッチング回路は、最大電流及び／または最大電圧を切り換えるトランジスタを含むことになる。
上述したように、チャネルＡとチャネルＢとは同じ入力を共有している。チャネルＡと同様に、チャネルＢは、ノードＮ０で終端し、直列インダクタＬ２と１対の並列ダイオードＤ４，Ｄ５とを含んでいる。インダクタＬ２とダイオードＤ４，Ｄ５との間にある点には、グラウンドへのシャント回路が設けられている。シャント回路は、１対の並列トランジスタＴ３，Ｔ４と少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ６とを含んでいる。ダイオードＤ６は、トランジスタＴ３，Ｔ４内に組み込まれているボディダイオードを表してもよく、または、追加のダイオードであってもよい。上記のように、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート、ドレイン、ソースはそれぞれ、互いに直接結合されている。
チャネルＣ，Ｄは、列Ｓ２からの出力を処理するように配置されている。列Ｓ２の太陽電池パネル１２は、端子ＴＭ３と端子ＴＭ４との間に結合されており、端子ＴＭ３と端子ＴＭ４とは、コモンモードチョークＣＨ２の向かい合うコイルの入力にそれぞれ結合されている。大容量キャパシタＣ３が、端子ＴＭ３と端子ＴＭ４との間に結合されてもよい。コモンモードチョークＣＨ２の上側のコイルの出力はチャネルＣ，Ｄの入力になる。別の大容量キャパシタＣ４がチャネルＣ，Ｄの入力とグラウンドとの間に結合されている。コモンモードチョークＣＨ２の下側のコイルの出力はグラウンドに接続されている。
チャネルＡ，Ｂと同様に、チャネルＣは、ノードＮ０で終端し、直列インダクタＬ３と１対の並列ダイオードＤ７，Ｄ８とを含んでいる。インダクタＬ３とダイオードＤ７，Ｄ８との間にある点には、グラウンドへのシャント回路が設けられている。シャント回路は、１対の並列トランジスタＴ５，Ｔ６と少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ９とを含んでいる。
チャネルＡ，Ｂ，Ｃと同様に、チャネルＤは、ノードＮ０で終端し、直列インダクタＬ４と１対の並列ダイオードＤ１０，Ｄ１１とを含んでいる。インダクタＬ４とダイオードＤ１０，Ｄ１１との間にある点には、グラウンドへのシャント回路が設けられている。シャント回路は、１対の並列トランジスタＴ７，Ｔ８と少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ１２とを含んでいる。シャント回路のトランジスタＴ１〜Ｔ８は、全体として、昇圧コンバータ２０のためのスイッチングトランジスタと称される。ノードＮ０とグラウンドとの間には１対の直列キャパシタＣ５，Ｃ６が結合されている。ノードＮ０は、昇圧コンバータ２０の出力を表し、よって、ＤＣ出力電圧ＶＢはノードＮ０において供給されている。
アナログまたはデジタル昇圧コントローラ２６は、昇圧コンバータ２０の全体的な昇圧機能を制御している。一般的に、チャネルＡ，Ｂは、列Ｓ１のＤＣ出力電圧ＶＳを所望のＤＣ出力電圧ＶＢに変換することになる。チャネルＣ，Ｄは、列Ｓ２のＤＣ出力電圧ＶＳを所望の出力電圧ＶＢに変換することになる。注目に値するのは、全てのチャネルが同時に動作する必要がないのである。例えば、一定の条件の下では、４つのチャネルＡ〜Ｄのうちの１つ、２つ、または３つのみが、ある所定の時間において動作する必要がある。動作するチャネルＡ〜Ｄの数の決定は、負荷需要、各列Ｓ１，Ｓ２の出力電力等に依存し得る。
さらに、列Ｓ１，Ｓ２のＤＣ出力電圧ＶＳは、あらゆる所定の時間において異なってもよく、また、時間とともに継続して変動してもよい。したがって、昇圧コントローラ２６は、継続的に変動するとともに異なる可能性のある列Ｓ１，Ｓ２の出力電圧ＶＳを、所望の（そして共通の）出力電圧ＶＢに変換するために、チャネルＡ〜Ｄの個々の昇圧機能を動的に制御することになる。本実施形態において、昇圧コントローラ２６は、チャネルＡ，Ｂの入力における第１入力電流Ｉ１と、チャネルＣ，Ｄの入力における第２入力電流Ｉ２と、ＤＣ出力電圧ＶＢとを監視して、チャネルＡ〜Ｄの各々に対して個々の昇圧機能をどのように制御するかを決定する。
各チャネルＡ〜Ｄは、対応する対の並列トランジスタＴ１〜Ｔ２（チャネルＡ）、並列トランジスタＴ３〜Ｔ４（チャネルＢ）、並列トランジスタＴ５〜Ｔ６（チャネルＣ）、及び並列トランジスタＴ７〜Ｔ８（チャネルＤ）のゲートを個別の制御信号で駆動することによって、個々に制御される。これらの制御信号は、可変デューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であってもよい。本質的に、各制御信号のデューティサイクルは、対応するチャネルＡ〜Ｄの実効電圧利得を制御する。デューティサイクルを増大させると電圧利得も増大し、逆もまた成り立つ。あるチャネルＡ〜Ｄの入力電流Ｉ１，Ｉ２と出力電圧ＶＢとを監視することによって、昇圧コントローラ２６は、対応する制御信号のデューティサイクルを調整して、出力電圧ＶＢを確実に所望のレベルに維持できる。
チャネルＡの場合、対応する制御信号がトランジスタＴ１〜Ｔ２をオンする状態である場合、インダクタＬ１を流れる電流は、トランジスタＴ１〜Ｔ２を通ってグラウンドへと導かれる。この位相の間、インダクタＬ１を流れる電流は、トランジスタＴ１〜Ｔ２がどれだけ長くオン状態であり続けるかに基づいた所望のレベルに向けて増大する。ダイオードＤ１〜Ｄ２は、電流がノードＮ０からチャネルＡに逆流してくるのを阻止することになる。制御信号がトランジスタＴ１〜Ｔ２をオフする状態である場合、インダクタＬ１を流れる電流は、ダイオードＤ１，Ｄ２を通ってノードＮ０へと流れざるを得ず、その後、キャパシタＣ５，Ｃ６を充電するか、または３相インバータ２２を駆動する。チャネルＢ〜Ｄも同様に動作する。
チャネルＡ〜Ｄのうちの全て、または複数が動作中の場合、それぞれの制御信号の位相は、スイッチング期間全体を通してオフセットされてもよい。各制御信号が同じ動作周波数を有すると想定すると、各制御信号の位相をオフセットすることによって、ノードＮ０においてチャネルＡ〜Ｄの各々から現れる出力波形がオフセットされる。異なるチャネルＡ〜Ｄからの出力波形をオフセットすると、ノードＮ０において出力電圧ＶＢ内に現れているリップルの量が著しく減少する傾向がある。動作中、昇圧コントローラ２６は、太陽電池パネル１２から最大電力をあらゆる時間における太陽電池パネル１２の出力に基づいて収集するために、当業者には既知の技術である最大電力点追尾（ＭＰＰＴ）を実行してもよい。
一実施形態において、トランジスタＴ１〜Ｔ８及びダイオードＤ１〜Ｄ１２は炭化ケイ素パワーデバイスである。トランジスタＴ１〜Ｔ８は、金属膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラ接合トランジスタ（ＩＧＢＴ）等であってもよい。ダイオードＤ１〜Ｄ１２は、シリコンＰＩＮダイオードまたはショットキーダイオードであってもよい。
トランジスタＴ１〜Ｔ８及びダイオードＤ１〜Ｄ１２に炭化ケイ素を用いることにより、トランジスタは、ソフトスイッチングとは対照的であるハードスイッチングされることが可能であり、シリコン系のシステムよりも大幅に高いスイッチング周波数で動作することができる。ハードスイッチングは、トランジスタが反対の状態からオンまたはオフされる際に、トランジスタ両端の電圧もトランジスタを流れる電流もゼロではない場合に起こる。ソフトスイッチングは、トランジスタが反対の状態からオンまたはオフされる際に、トランジスタ両端の電圧かトランジスタを流れる電流のどちらかが確実にゼロとなるように、一般的に、追加回路と、より複雑なスイッチング制御とを必要とする。したがって、昇圧コントローラ２６は、ハードスイッチングが可能である場合にはそのような複雑な制御方式を用いる必要はなく、また、追加のソフトスイッチング回路が必要ないので、電子機器も大幅に簡素化され、占有空間も小さくなり、重量も小さくなる。例示的な炭化ケイ素トランジスタはＣ２Ｍ００８０１２０Ｄであり、また、例示的な炭化ケイ素ダイオードはＣ４Ｄ１０１２０Ｄであり、これらはノースカロライナ州ダラムのクリー インコーポレイテッドによって製造されている。
シャント回路のトランジスタＴ１〜Ｔ８のスイッチング周波数は、７０キロヘルツを超えることが可能であり、通常は７０キロヘルツから１００キロヘルツの間の範囲内であってもよい。例示的なスイッチング周波数は７５キロヘルツである。シリコン系システムは、炭化ケイ素系システムとは対照的に、一般的に２５キロヘルツ以下で動作するように制限されている。一般的に、スイッチング周波数が高いほど、変換効率が高くなる。昇圧コンバータ２０は、８００ボルト、１０００ボルト、及びそれ以上において、５キロワット、１０キロワット、及び２５キロワットを超える出力電力レベルに対して、９９％より高い出力効率、そして９９．２５％もの出力効率を供給し得る。
注目に値するのは、比較的大きなコモンモードチョークＣＨ１，ＣＨ２及びインダクタＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を含む昇圧コンバータ２０の回路を、１つのプリント回路基板（ＰＣＢ）上に設けてもよいことである。この構成（及びプリント回路基板と図示されている電子機器を含むこと）において、昇圧コンバータ２０は、１キログラムあたり７キロワットを超え、１キログラムあたり７キロワットから１キログラムあたり２１キロワットの範囲で動作可能な電力対重量比を有する。これらのレベルで電力を供給する際には、強制空冷が必要な場合がある。
図３を参照して、３相インバータ２２の例示的な構成を提供する。多くの様々なタイプのインバータが本明細書に開示された概念を利用し得るが、３レベルＴタイプインバータのアーキテクチャが本例では用いられている。一般的に、３相インバータ２２は、３つの位相脚ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３と、上部線路ＴＲと、下部線路ＢＲとを含んでいる。３つの位相脚ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の回路は同様に作動する。位相脚ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の各々は、昇圧コンバータ２０からのＤＣ出力電圧ＶＢを正弦波出力に変換するように機能する。唯一の違いは、３つの位相脚ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の出力Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３におけるＡＣ電圧及び電流が、互いに１２０度位相がずれていることである。最初に、位相脚ＰＬ１の回路及び動作を詳細に説明する。
３相インバータ２２は、上部線路ＴＲと下部線路ＢＲとの間で結合された２つの直列キャパシタＣ７，Ｃ８を含んでいる。キャパシタＣ７，Ｃ８間に設けられたノードは、中間ノードＮを提供する。中間ノードＮは、位相脚ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の各々が分岐する共通点に相当する。
位相脚ＰＬ１は、中間ノードＮと出力Ｏ１との間に直列接続されている、双方向補助スイッチとインダクタＬ５とを含んでいる。双方向補助スイッチは、２つのトランジスタＴ９，Ｔ１０と２つのダイオードＤ１２，Ｄ１３とを含んでいる。双方向補助スイッチは、以下にさらに詳細に記載される一定の条件下では、電流が、中間ノードＮから出力Ｏ１へと、トランジスタＴ９とダイオードＤ１３とを通って流れることができ、かつ、出力Ｏ１から中間ノードＮへと、トランジスタＴ１０とダイオードＤ１２とを通って流れることができるように構成されている。
双方向補助スイッチとインダクタＬ５との間にあるノードは、上部主スイッチを介して上部線路ＴＲに結合され、下部主スイッチを介して下部線路ＢＲに結合されている。上部主スイッチは、２つの並列接続トランジスタＴ１１，Ｔ１２と、外付けダイオードであってもトランジスタＴ１１，Ｔ１２のうちの１つのボディダイオードであってもよい、少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ１４とを含むスイッチング回路である。同様に、下部主スイッチは、２つの並列接続トランジスタＴ１３，Ｔ１４と、外付けダイオードであってもトランジスタＴ１３，Ｔ１４のうちの１つのボディダイオードであってもよい、少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ１５とを含んでいる。トランジスタＴ１１，Ｔ１２のドレイン、ゲート、及びソースはそれぞれ、共に直接結合されている。トランジスタＴ１３，Ｔ１４のドレイン、ゲート、及びソースは同様の手法で結合されている。本実施形態では、上部主スイッチ及び下部主スイッチはそれぞれ、一次側スイッチング回路とみなされている。インバータの一次側スイッチング回路は、最大電流及び／または最大電圧を切り換えるトランジスタを含むことになる。
３相インバータ２２はまた、インバータコントローラ２８を含み、インバータコントローラ２８は、アナログでもデジタルであってもよく、また、脚ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の各々の双方向補助スイッチ、上部主スイッチ、及び下部主スイッチに対して、独立した各制御信号ＣＳを供給するように構成されてもよい。位相脚ＰＬ１を再度一次基準として、４つの制御信号が使用される。第１制御信号ＣＳ１は、上部主スイッチ内の２つのトランジスタＴ１１，Ｔ１２のゲートに提供され、第２制御信号ＣＳ２は、下部主スイッチ内のトランジスタＴ１３，Ｔ１４のゲートに提供され、第３制御信号ＣＳ３は、双方向補助スイッチ内のトランジスタＴ９のゲートに提供され、第４制御信号ＣＳ４は、双方向補助スイッチ内のトランジスタＴ１０のゲートに提供される。
上述のように、位相脚ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の各々の目的は、ＤＣ信号、この場合は昇圧コンバータ２０からの出力電圧ＶＢから正弦波ＡＣ出力信号を生成することである。位相脚ＰＬ１の場合、本質的に３つの動作状態が存在する。第１の状態は、正弦波ＡＣ出力信号の正の半サイクルに対応し、第２の状態は、正弦波ＡＣ出力信号の負の半サイクルに対応し、第３の状態は、正弦波ＡＣ出力信号のゼロクロスに対応する。
正の半サイクルを生成中である第１の状態の間、制御信号ＣＳ２，ＣＳ４は、下部主スイッチの並列トランジスタＴ１３，Ｔ１４をオフするとともに、双方向補助スイッチのトランジスタＴ１０をオフするように構成されている。さらに、制御信号ＣＳ１，ＣＳ３は、上部主スイッチの並列トランジスタＴ１１，Ｔ１２と双方向補助スイッチのトランジスタＴ９とを相補的にオン及びオフを切り換えるように構成されている。したがって、双方向補助スイッチとインダクタＬ５との間にあるノードは、正の半サイクルの間は上部線路ＴＲと中間ノードＮとの間で高速にスイッチングされて、インダクタＬ５を通る正の電流を制御する。一実施形態において、制御信号ＣＳ１，ＣＳ３は、正の半サイクルの中央よりも正の半サイクルの始まりや終わりにおいてより狭いパルス（より低いデューティサイクル）をもたらす相補的な正弦波ＰＷＭ信号である。
負の半サイクルを生成中である第２の状態の間、制御信号ＣＳ１，ＣＳ３は、上部主スイッチの並列トランジスタＴ１１，Ｔ１２をオフするとともに、双方向補助スイッチのトランジスタＴ９をオフするように構成されている。さらに、制御信号ＣＳ２，ＣＳ４は、下部主スイッチの並列トランジスタＴ１３，Ｔ１４と双方向補助スイッチのトランジスタＴ１０とを相補的にオン及びオフを切り換えるように構成されている。したがって、双方向補助スイッチとインダクタＬ５との間にあるノードは、負の半サイクルの間は下部線路ＢＲと中間ノードＮとの間で高速にスイッチングされて、インダクタＬ５を通る負の電流を制御する。正の半サイクルの場合と同様に、制御信号ＣＳ１，ＣＳ３もまた、相補的な正弦波ＰＷＭ信号であってもよい。ＡＣ出力信号におけるゼロクロスの周辺（第３の状態）は、上部主スイッチ、下部主スイッチ、及び双方向補助スイッチ内のトランジスタの全てが、それぞれの対応する制御信号ＣＳ１〜ＣＳ４によってオフされ得る。
位相脚ＰＬ２，ＰＬ３の動作及び構成は、位相脚ＰＬ１と同様である。位相脚ＰＬ２は、中間ノードＮと出力Ｏ２との間に直列に接続された、双方向補助スイッチとインダクタＬ６とを含んでいる。双方向補助スイッチは、２つのトランジスタＴ１５，Ｔ１６と２つのダイオードＤ１６，Ｄ１７とを含んでいる。双方向補助スイッチとインダクタＬ６との間にあるノードは、上部主スイッチを介して上部線路ＴＲに結合され、下部主スイッチを介して下部線路ＢＲに結合されている。
上部主スイッチは、２つの並列接続トランジスタＴ１７，Ｔ１８と、外付けダイオードであってもよいし、または、トランジスタＴ１７，Ｔ１８のうちの１つのボディダイオードであってもよい、少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ１８とを含んでいる。同様に、下部主スイッチは、２つの並列接続トランジスタＴ１９，Ｔ２０と、外付けダイオードであってもよいし、または、トランジスタＴ１９，Ｔ２０のうちの１つのボディダイオードであってもよい、少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ１９とを含んでいる。トランジスタＴ１７，Ｔ１８のドレイン、ゲート、及びソースはそれぞれ、共に直接結合されている。トランジスタＴ１９，Ｔ２０のドレイン、ゲート、及びソースは、同様の手法で結合されている。制御信号の構成に関連する詳細に関しては、位相脚ＰＬ１に関する説明を参照されたい。
位相脚ＰＬ３もまた、中間ノードＮと出力Ｏ３との間に直列接続された、双方向補助スイッチとインダクタＬ７とを含んでいる。双方向補助スイッチは、２つのトランジスタＴ２１，Ｔ２２と２つのダイオードＤ２０，Ｄ２１とを含んでいる。双方向補助スイッチとインダクタＬ７との間にあるノードは、上部主スイッチを介して上部線路ＴＲに結合され、下部主スイッチを介して下部線路ＢＲに結合されている。
上部主スイッチは、２つの並列接続トランジスタＴ２３，Ｔ２４と、外付けダイオードであってもよいし、あるいは、トランジスタＴ２３，Ｔ２４のうちの１つのボディダイオードであってもよい、少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ２２とを含んでいる。同様に、下部主スイッチは、２つの並列接続トランジスタＴ２５，Ｔ２６と、外付けダイオードであってもよいし、あるいは、トランジスタＴ２５，Ｔ２６のうちの１つのボディダイオードであってもよい、少なくとも１つの逆並列ダイオードＤ２３とを含んでいる。トランジスタＴ２３，Ｔ２４のドレイン、ゲート、及びソースはそれぞれ、共に直接結合されている。トランジスタＴ２５，Ｔ２６のドレイン、ゲート、及びソースは、同様の手法で結合されている。制御信号の構成に関連する詳細に関しては、位相脚ＰＬ１に関する説明を参照されたい。なお、キャパシタＣ９，Ｃ１０，Ｃ１１は、それぞれの出力Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３の間に結合されている。
出力Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３で供給された３つの正弦波ＡＣ出力信号において、適切な位相、周波数、及び振幅を維持するために、インバータコントローラ２８は、昇圧コンバータ２０からのＤＣ出力電圧ＶＢに加えて、様々な位相脚ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の出力電流ＩＯを監視してもよく、それらに基づいて様々な制御信号ＣＳを生成してもよい。当業者であれば、代替のインバータ構成が利用可能であり、これらの構成に本開示の概念が適用可能であることを理解するであろう。さらに、当業者であれば、所望のＡＣ出力信号を生成する代替の制御方式を認識するであろう。
昇圧コンバータ２０の場合と同様に、３相インバータ２２のトランジスタＴ９〜Ｔ２６及びダイオードＤ１２〜Ｄ２３は、炭化ケイ素パワーデバイスであってもよい。トランジスタＴ９〜Ｔ２６は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等であってもよい。ダイオードＤ１２〜Ｄ２３は、シリコンＰＩＮダイオードまたはショットキーダイオードであってもよい。例示的な炭化ケイ素トランジスタは、Ｃ２Ｍ００８０１２０Ｄであり、例示的な炭化ケイ素ダイオードは、Ｃ４Ｄ１０１２０Ｄであり、これらは、ノースカロライナ州ダラムのクリー インコーポレイテッドによって製造されている。
トランジスタＴ９〜Ｔ２６及びダイオードＤ１２〜Ｄ２３に炭化ケイ素を用いることにより、トランジスタは、ソフトスイッチングとは対照的であるハードスイッチングをされることが可能であり、シリコン系のシステムと比べて大幅に高いスイッチング周波数で動作することができる。したがって、インバータコントローラ２８は、ハードスイッチングが可能である場合にはそのような複雑な制御方式を用いる必要はなく、また、追加のソフトスイッチング回路が必要ないので、電子機器も大幅に簡素化され、占有空間も小さくなり、重量も小さくなる。シャント回路のトランジスタＴ９〜Ｔ２６のスイッチング周波数は、３５キロヘルツを超えることが可能であり、通常は３５キロヘルツから６０キロヘルツの間の範囲内であってもよい。例示的なスイッチング周波数は、３５キロヘルツである。さらに、ハウジング２４と、ハウジング２４内の電子機器のすべてとを含むインバータシステム１４全体は、空冷システムに対して、重量と、１キロワット／キログラムを超える出力電力対重量比とを有してもよい。一実施形態において、インバータシステム１４は、約１キロワット／キログラムから３キロワット／キログラムの間の出力電力対重量比を達成可能である。
当業者であれば、本開示の好適な実施形態の改良や変更を認識するであろう。このような改良や変更はすべて、本明細書に開示された概念及び以下に続く請求項の範囲内であるとみなされる。

Claims (29)

  1. ハウジングと、
    第１ＤＣ信号を第２ＤＣ信号に変換するように構成されていて、変換処理中にハードスイッチングされる炭化ケイ素トランジスタを有する第１の一次側スイッチング回路を備えている、ＤＣ−ＤＣ変換回路と、
    前記第２ＤＣ信号を正弦波ＡＣ信号に変換するように構成されていて、前記変換処理中にハードスイッチングされる炭化ケイ素トランジスタを有する第２の一次側スイッチング回路を備えている、インバータと
    を備えている、電力変換装置。
  2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記電力変換装置は、重量と、１キロワット／キログラムを超えることが可能な出力電力対重量比とを有している、電力変換装置。
  3. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記電力変換装置は、重量と、約１キロワット／キログラムから３キロワット／キログラムの間を達成可能な出力電力対重量比とを有している、電力変換装置。
  4. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記第１及び第２の一次側スイッチング回路の双方の前記炭化ケイ素トランジスタのうちの前記少なくとも２つは、互いに対して並列に、直接結合されている、電力変換装置。
  5. 請求項４に記載の電力変換装置であって、
    前記第１の一次側スイッチング回路は、少なくとも１つの主信号経路を備え、前記少なくとも１つの主信号経路は、前記少なくとも１つの主信号経路において直列に配置されている１対の並列な炭化ケイ素ダイオードを含んでいる、電力変換装置。
  6. 請求項１に記載の電力変換装置であって、さらに、
    ＤＣ−ＤＣ変換中に、前記第１の一次側スイッチング回路の前記炭化ケイ素トランジスタを、７０キロヘルツから１００キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングを行うように構成されているコントローラを備えている、電力変換装置。
  7. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    ＡＣ−ＤＣ変換中、前記第２の一次側スイッチング回路の前記炭化ケイ素トランジスタを、３５キロヘルツから６０キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングするように構成されているコントローラをさらに備えている、電力変換装置。
  8. 請求項１に記載の電力変換装置であって、さらに、
    第１コントローラと第２コントローラとを備え、
    前記電力変換装置は、重量と、約１キロワット／キログラムから３キロワット／キログラムの間を達成可能な出力電力対重量比とを有し、
    前記第１の一次側スイッチング回路及び前記第２の一次側スイッチング回路の双方の前記炭化ケイ素トランジスタのうちの前記少なくとも２つは、互いに並列に直接結合され、
    前記第１の一次側スイッチング回路は、少なくとも１つの主信号経路を備え、前記少なくとも１つの主信号経路は、前記少なくとも１つの主信号経路において直列に配置されている１対の並列な炭化ケイ素ダイオードを含み、
    前記第１コントローラは、ＤＣ−ＤＣ変換中に、前記第１の一次側スイッチング回路の前記炭化ケイ素トランジスタを、７０キロヘルツから１００キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングするように構成され、
    前記第２コントローラは、ＡＣ−ＤＣ変換中に、前記第２の一次側スイッチング回路の前記炭化ケイ素トランジスタを、３５キロヘルツから６０キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングするように構成されている、電力変換装置。
  9. 入力と出力との間に結合されており、エネルギー貯蔵デバイスと少なくとも１つの直列接続された炭化ケイ素ダイオードとを備えている、少なくとも１つの直列経路と、
    前記少なくとも１つの直列経路の各々に対する、シャント回路であって、前記少なくとも１つの直列経路上の点とグラウンドとの間に結合されており、互いに対して並列に、直接結合されている少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタを備えている、シャント回路と、
    前記シャント回路をオン状態とオフ状態との間でスイッチングすることにより、前記入力と前記出力との間でＤＣ−ＤＣ変換をもたらすように構成されたコントローラであって、前記ＤＣ−ＤＣ変換中に、前記少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタがオン状態とオフ状態との間でハードスイッチングされる、コントローラと
    を備えている、昇圧コンバータ。
  10. 請求項９に記載の昇圧コンバータであって、
    前記少なくとも１つの直列接続された炭化ケイ素ダイオードは、互いに並列に、直接結合されている少なくとも２つの炭化ケイ素ダイオードを備えている、昇圧コンバータ。
  11. 請求項９に記載の昇圧コンバータであって、
    前記コントローラは、前記シャント回路を、７０キロヘルツから１００キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングを行うように構成されている、昇圧コンバータ。
  12. 請求項９に記載の昇圧コンバータであって、
    前記コントローラは、前記シャント回路を、約７５キロヘルツの周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングを行うように構成されている、昇圧コンバータ。
  13. 請求項９に記載の昇圧コンバータであって、さらに、
    プリント回路基板を備え、
    前記エネルギー貯蔵デバイスは、前記少なくとも１つの直列経路と前記シャント回路とともに前記プリント回路基板上に搭載された直列インダクタであり、
    前記昇圧コンバータは、７キロワット／キログラムを超えることが可能な出力電力対重量比を有している、昇圧コンバータ。
  14. 請求項９に記載の昇圧コンバータであって、さらに、
    プリント回路基板を備え、
    前記エネルギー貯蔵デバイスは、前記少なくとも１つの直列経路と前記シャント回路とともに前記プリント回路基板上に搭載された直列インダクタであり、
    前記昇圧コンバータは、約７キロワット／キログラムから２１キロワット／キログラムの間を達成可能な出力電力対重量比を有している、昇圧コンバータ。
  15. 請求項９に記載の昇圧コンバータであって、
    前記少なくとも１つの直列経路は、複数の直列経路を備え、前記複数の直列経路の各々は、前記エネルギー貯蔵デバイスとしての直列インダクタを含み、各シャント回路のスイッチングはインターリーブされる、昇圧コンバータ。
  16. 請求項９に記載の昇圧コンバータであって、
    前記少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴである、昇圧コンバータ。
  17. 請求項９に記載の昇圧コンバータであって、さらに、
    プリント回路基板を備え、
    前記少なくとも１つの直列接続された炭化ケイ素ダイオードは、互いに並列に、直接結合されている少なくとも２つの炭化ケイ素ダイオードを備え、
    前記コントローラは、前記シャント回路を、７０キロヘルツから１００キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングするように構成され、
    前記エネルギー貯蔵デバイスは、前記少なくとも１つの直列経路と前記シャント回路とともに前記プリント回路基板上に搭載された直列インダクタであり、
    前記昇圧コンバータは、約７キロワット／キログラムから２１キロワット／キログラムの間を達成可能な出力電力対重量比を有している、昇圧コンバータ。
  18. 上部線路と、
    下部線路と、
    第１出力に結合されている第１脚と、
    前記第１脚と前記上部線路との間に結合された第１上部主スイッチ、及び、前記第１脚と前記下部線路との間に結合された第１下部主スイッチであって、第１上部主スイッチ及び前記第１下部主スイッチはそれぞれ、互いに並列に、直接結合された少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタを備えている、第１上部主スイッチ及び第１下部主スイッチと、
    前記第１上部主スイッチと前記第１下部主スイッチとをオン状態とオフ状態との間でスイッチングすることにより、前記上部及び下部線路と前記第１出力との間で第１のＡＣ−ＤＣ変換をもたらすように構成されたコントローラであって、前記第１のＡＣ−ＤＣ変換中に、前記第１上部及び主スイッチの前記少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタがオン状態とオフ状態との間でハードスイッチングされる、コントローラと
    を備えている、インバータ。
  19. 請求項１８に記載のインバータであって、
    前記第１脚は、１対の直列接続トランジスタと１対の直列接続ダイオードとから形成された双方向補助スイッチを備え、前記直列接続ダイオードの各々は、前記１対の直列接続トランジスタのうちの対応する１つに逆並列に結合されている、インバータ。
  20. 請求項１８に記載のインバータであって、
    前記インバータは、３相インバータであり、
    さらに、
    第２出力に結合された第２脚と、
    前記第２脚と前記上部線路との間に結合された第２上部主スイッチ、及び、前記第２脚と前記下部線路との間に結合された第２下部主スイッチであって、前記第２上部主スイッチ及び前記第２下部主スイッチはそれぞれ、互いに並列に、直接結合された少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタを備えている、第２上部主スイッチ及び第２下部主スイッチと、
    第３出力に結合された第３脚と、
    前記第３脚と前記上部線路との間に結合された第３上部主スイッチ、及び、前記第３脚と前記下部線路との間に結合された第３下部主スイッチであって、前記第３上部主スイッチ及び前記第３下部主スイッチはそれぞれ、互いに並列に、直接結合された少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタを備えている、第３上部主スイッチ及び第３下部主スイッチと
    を備え、
    前記コントローラは、さらに、
    前記第２上部主スイッチと前記第２下部主スイッチとをオン状態とオフ状態との間でスイッチングすることにより、前記上部及び下部線路と前記第２出力との間で第２のＡＣ−ＤＣ変換をもたらすように構成され、前記第２のＡＣ−ＤＣ変換中に、前記第２上部及び下部主スイッチの前記少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタがオン状態とオフ状態との間でハードスイッチングされ、そして、
    前記第３上部主スイッチと前記第３下部主スイッチとをオン状態とオフ状態との間でスイッチングすることにより、前記上部及び下部線路と前記第２出力との間で第３のＡＣ−ＤＣ変換をもたらすように構成され、前記第３のＡＣ−ＤＣ変換中に、前記第２上部及び下部主スイッチの前記少なくとも２つの炭化ケイ素トランジスタがオン状態とオフ状態との間でハードスイッチングされ、前記第１、第２、及び第３出力からの正弦波ＡＣ出力信号が互いに１２０度位相がずれている、インバータ。
  21. 請求項２０に記載のインバータであって、
    前記第１、第２、及び第３脚の各々は、
    中間ノードと、前記第１、第２、及び第３出力のうちの対応する１つとの間に延在し、
    １対の直列接続トランジスタと１対の直列接続ダイオードとから形成された双方向補助スイッチを備え、
    前記直列接続ダイオードの各々は、前記１対の直列接続トランジスタのうちの対応する１つと逆並列に結合されている、インバータ。
  22. 請求項１８に記載のインバータであって、
    前記コントローラは、前記上部及び下部主スイッチを、３５キロヘルツから６０キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングするように構成されている、インバータ。
  23. 請求項１８に記載のインバータであって、
    前記コントローラは、前記上部及び下部主スイッチを、約５０キロヘルツの周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングするように構成されている、インバータ。
  24. 請求項１８に記載のインバータであって、
    前記インバータは、Ｔタイプ３相インバータである、インバータ。
  25. ハウジングと、第１ＤＣ信号を正弦波ＡＣ信号に変換する回路とを備えている電力変換装置であって、
    前記電力変換装置は、重量と、１キロワット／キログラムを超えることが可能な出力電力対重量比とを有している、電力変換装置。
  26. 請求項２５に記載の電力変換装置であって、
    前記電力変換装置は、重量と、約１キロワット／キログラムから３キロワット／キログラムの間を達成可能な出力電力対重量比とを有している、電力変換装置。
  27. 請求項２６に記載の電力変換装置であって、さらに、
    変換処理中にハードスイッチングされる炭化ケイ素トランジスタを有する一次側スイッチング回路を備えている、電力変換装置。
  28. 請求項２７に記載の電力変換装置であって、
    前記一次側スイッチング回路の前記炭化ケイ素トランジスタのうちの少なくとも２つは、互いに並列に、直接結合されている、電力変換装置。
  29. 請求項２８に記載の電力変換装置であって、さらに、
    前記変換処理のうちのＤＣ−ＤＣ変換部分中に、前記一次側スイッチング回路の前記炭化ケイ素トランジスタを、７０キロヘルツから１００キロヘルツの間の周波数でオン状態とオフ状態との間でスイッチングするように構成されたコントローラを備えている、電力変換装置。
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