JP2018033294A - 電力変換システム及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルバックインバータ全体の回路効率を向上可能な電力変換システム及びその動作方法を提供する。【解決手段】電力変換システムは、直流入力電圧を受ける入力コンデンサ群と、入力コンデンサ群に並列に接続される第１変換回路及び第２変換回路と、第１出力インダクタと第２出力インダクタと第１フリーホイールインダクタとを有する第１フィルタ回路と、第３出力インダクタと第４出力インダクタと第２フリーホイールインダクタとを有する第２フィルタ回路と、第１フィルタ回路と第２フィルタ回路との間に介在して接続される第３フィルタ回路と、第１変換回路及び第２変換回路をそれぞれ制御する制御回路と、を含む。第１出力インダクタは、第１変換回路と、第２変換回路と、第２出力インダクタとに接続され、第３出力インダクタは、第２変換回路と、第１変換回路と、第４出力インダクタとに接続される。【選択図】図３

Description

本発明は、電力変換システム及びその動作方法に関し、特にデュアルバックインバータを有する太陽光発電の電力変換システム及びその動作方法に関する。

図１は、従来のデュアルバックインバータ（ｄｕａｌ−ｂｕｃｋ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）を示す回路図である。図１を参照すると、デュアルバックインバータ１００Ａは、直流入力電圧Ｖｄｃを受けて交流出力電圧Ｖａｃに変換するとともに、負荷（図示せず）に給電する。デュアルバックインバータ１００Ａは、第１降圧回路１１Ａ及び第２降圧回路１２Ａである２つの降圧回路を含む。また、第１降圧回路１１Ａは、主に第１スイッチＴ１、第２スイッチＴ２、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、第１出力インダクタＬ１及び第２出力インダクタＬ２を含む。第２降圧回路１２Ａは、主に第３スイッチＴ３、第４スイッチＴ４、第３ダイオードＤ３、第４ダイオードＤ４、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４を含む。第１降圧回路１１Ａと第２降圧回路１２Ａとは、直流入力電圧Ｖｄｃに並列に接続される。第１出力インダクタＬ１の一端は、第１スイッチＴ１と第１ダイオードＤ１との間に接続され、第２出力インダクタＬ２の一端は、第２スイッチＴ２と第２ダイオードＤ２との間に接続される。第３出力インダクタＬ３の一端は、第３スイッチＴ３と第３ダイオードＤ３との間に接続され、第４出力インダクタＬ４の一端は、第４スイッチＴ４と第４ダイオードＤ４との間に接続される。第１出力インダクタＬ１の他端と第２出力インダクタＬ２の他端とは、出力コンデンサＣの一端と交流出力電圧Ｖａｃの一端とに接続され、第３出力インダクタＬ３の他端と第４出力インダクタＬ４の他端とは、出力コンデンサＣの他端と交流出力電圧Ｖａｃの他端とに接続される。

図２は、従来のデュアルバックインバータのある駆動信号を示す波形概略図である。同図を併せて参照すると、駆動信号生成回路（図示せず）によって、第１スイッチＴ１、第２スイッチＴ２、第３スイッチＴ３及び第４スイッチＴ４に対応して制御する第１制御信号Ｓｃａ１と第２制御信号Ｓｃａ２とが生成される。第１制御信号Ｓｃａ１は、第１スイッチＴ１及び第４スイッチＴ４を制御し、第２制御信号Ｓｃａ２は、第２スイッチＴ２及び第３スイッチＴ３を制御する。交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクル（時間ｔ０〜ｔ１の区間）において、第１制御信号Ｓｃａ１は、第１スイッチＴ１と第４スイッチＴ４とをオン／オフにするように切換え、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクル（時間ｔ１〜ｔ２の区間）において、第２制御信号Ｓｃａ２は、第２スイッチＴ２と第３スイッチＴ３とをオン／オフにするように切換える。なお、負荷が純粋な抵抗負荷でない場合、交流出力電圧Ｖａｃと出力電流とが位相差を有する。

しかしながら、従来のデュアルバックインバータ１００Ａにおいては、これらのスイッチをオン／オフにするように切換えるとき、インダクタの続流電流が直流入力電圧Ｖｄｃに戻ってしまうため、電流リップルが大きくなる問題があった。また、寄生容量が存在するため、高周波数で変動する電圧により、比較的大きな漏れ電流及びコモンモードノイズが生じてしまう問題もあった。

そこで、続流分岐回路によって漏れ電流及びコモンモードノイズを除去するとともに、スイッチの相補スイッチングの特性を生かして無効電力時の出力電力を含む無効電力経路を提供することができ、さらに、インダクタのインダクタンスの特性を生かしてデュアルバックインバータ全体の回路効率を向上させる電力変換システム及びその動作方法を如何にして設計するかということは、本発明者が克服して解決を求める重要な課題となっている。

本発明は、従来技術の問題を克服するための電力変換システムを提供する。従って、本発明の第１実施形態における電力変換システムは、直流入力電圧を交流出力電圧に変換するためのものであり、直流入力電圧を受ける第１変換回路と、第１変換回路に並列に接続される第２変換回路と、第１出力インダクタと第２出力インダクタとを有する第１フィルタ回路と、第３出力インダクタと第４出力インダクタとを有する第２フィルタ回路と、第２出力インダクタの一端と第４出力インダクタの一端とに接続される第３フィルタ回路と、複数の制御信号を生成して第１変換回路と第２変換回路とをそれぞれ制御する制御回路と、を含む。第１出力インダクタの一端は、第１変換回路に接続され、第１出力インダクタの他端は、第２変換回路と、第２出力インダクタの他端とに接続され、第３出力インダクタの一端は、第２変換回路に接続され、第３出力インダクタの他端は、第１変換回路と、第４出力インダクタの他端とに接続され、第２出力インダクタのインダクタンスが第１出力インダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、第４出力インダクタのインダクタンスが第３出力インダクタのインダクタンスよりも大きい。

第２実施形態において、電力変換システムは、直流入力電圧を交流出力電圧に変換するためのものであり、直流入力電圧を受ける第１変換回路と、第１変換回路に並列に接続される第２変換回路と、第１出力インダクタと第２出力インダクタと第１フリーホイールインダクタとを有する第１フィルタ回路と、第３出力インダクタと第４出力インダクタと第２フリーホイールインダクタとを有する第２フィルタ回路と、第２出力インダクタの一端と第４出力インダクタの一端とに接続される第３フィルタ回路と、複数の制御信号を生成して第１変換回路と第２変換回路とをそれぞれ制御する制御回路と、を含む。第１出力インダクタの一端は、第１変換回路に接続され、第１出力インダクタの他端は、第１フリーホイールインダクタの一端と、第２出力インダクタの他端とに接続され、第１フリーホイールインダクタの他端は、第２変換回路に接続され、第３出力インダクタの一端は、第２変換回路に接続され、第３出力インダクタの他端は、第２フリーホイールインダクタの一端と、第４出力インダクタの他端とに接続され、第２フリーホイールインダクタの他端は、第１変換回路に接続され、第２出力インダクタのインダクタンスが第１出力インダクタ及び第１フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、第４出力インダクタのインダクタンスが第３出力インダクタ及び第２フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きい。

本発明は、従来技術の問題を克服するための電力変換システムの動作方法を提供する。従って、本発明の電力変換システムは、第１出力インダクタと第２出力インダクタとを有する第１フィルタ回路と、第３出力インダクタと第４出力インダクタとを有する第２フィルタ回路と、を含み、動作方法は、（ａ）交流出力電圧が正の半サイクルにおいて、直流入力電圧に電気的に接続する場合に、第１出力インダクタ、第２出力インダクタ、交流出力電圧及び第４出力インダクタは、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループとなり、直流入力電圧との接続を切断する場合に、第１出力インダクタ、第２出力インダクタ、交流出力電圧及び第４出力インダクタは、正の半サイクルのエネルギー放出ループとなるステップと、（ｂ）交流出力電圧が負の半サイクルにおいて、直流入力電圧に電気的に接続する場合に、第２出力インダクタ、交流出力電圧、第４出力インダクタ及び第３出力インダクタは、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループとなり、直流入力電圧との接続を切断する場合に、第２出力インダクタ、交流出力電圧、第４出力インダクタ及び第３出力インダクタは、負の半サイクルのエネルギー放出ループとなるステップと、（ｃ）交流出力電圧が正の半サイクルにおける無効電力において、交流出力電圧、第２出力インダクタ、第３出力インダクタ及び第４出力インダクタが正の半サイクルの無効電力ループとなるステップと、（ｄ）交流出力電圧が負の半サイクルにおける無効電力において、交流出力電圧、第４出力インダクタ、第１出力インダクタ及び第２出力インダクタが負の半サイクルの無効電力ループとなるステップと、を含む。第２出力インダクタのインダクタンスが第１出力インダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、第４出力インダクタのインダクタンスが第３出力インダクタのインダクタンスよりも大きい。

本発明は、従来技術の問題を克服するための電力変換システムの動作方法を提供する。従って、本発明の電力変換システムは、第１出力インダクタと第２出力インダクタと第１フリーホイールインダクタとを有する第１フィルタ回路と、第３出力インダクタと第４出力インダクタと第２フリーホイールインダクタとを有する第２フィルタ回路と、を含み、動作方法は、（ａ）交流出力電圧が正の半サイクルにおいて、直流入力電圧に電気的に接続する場合に、第１出力インダクタ、第２出力インダクタ、交流出力電圧、第４出力インダクタ及び第２フリーホイールインダクタは、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループとなり、直流入力電圧との接続を切断する場合に、第１出力インダクタ、第２出力インダクタ、交流出力電圧、第４出力インダクタ及び第２フリーホイールインダクタは、正の半サイクルのエネルギー放出ループとなるステップと、（ｂ）交流出力電圧が負の半サイクルにおいて、直流入力電圧に電気的に接続する場合に、第１フリーホイールインダクタ、第２出力インダクタ、交流出力電圧、第４出力インダクタ及び第３出力インダクタは、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループとなり、直流入力電圧との接続を切断する場合に、第１フリーホイールインダクタ、第２出力インダクタ、交流出力電圧、第４出力インダクタ及び第３出力インダクタは、負の半サイクルのエネルギー放出ループとなるステップと、（ｃ）交流出力電圧が正の半サイクルにおける無効電力において、交流出力電圧、第２出力インダクタ、第１フリーホイールインダクタ、第３出力インダクタ及び第４出力インダクタが正の半サイクルの無効電力ループとなるステップと、（ｄ）交流出力電圧が負の半サイクルにおける無効電力において、交流出力電圧、第４出力インダクタ、第２フリーホイールインダクタ、第１出力インダクタ及び第２出力インダクタが負の半サイクルの無効電力ループとなるステップと、を含む。第２出力インダクタのインダクタンスが第１出力インダクタ及び第１フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、第４出力インダクタのインダクタンスが第３出力インダクタ及び第２フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きい。

本発明が上記の目的を達成するために採用する技術、手段および効果がより詳細に理解されるように、以下で本発明に関する詳細な説明および図面を参照されたい。添付の図面は単に参考および説明用として提供するものであって、本発明を制限するためのものではない。

本発明の特徴と利点は次の通りである。
（１）第１分岐回路、第２分岐回路、第３分岐回路、第４分岐回路、第１補助分岐回路及び第２補助分岐回路の続流特性を利用して電流リップルを低減させることができる。
（２）第１パワースイッチ、第２パワースイッチ及び第２補助パワースイッチの相補スイッチングの特性、及び第３パワースイッチ、第４パワースイッチ及び第１補助パワースイッチの相補スイッチングの特性を利用して無効電力時の出力電力を含む無効電力経路を提供することができる。
（３）第１変換回路と、第２変換回路と、第１フィルタ回路と、第２フィルタ回路とからなるデュアルバックインバータ（ｄｕａｌ−ｂｕｃｋ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）の構造により、第１出力インダクタ、第２出力インダクタ、第３出力インダクタ、第４出力インダクタ、第１フリーホイールインダクタ及び第２フリーホイールインダクタからなるエネルギーの蓄積及び放出経路を提供することにより、電力変換システムの交流出力電圧と出力電流とが互いに同方向又は逆方向であっても単一な経路のみを有し、その結果、電力変換システムのループの損失を低減させ、さらに電力変換システム全体の効率を向上させることができる。
（４）比較的に大きいインダクタンスを有するインダクタを２つのみ使用することにより、電力変換システム回路全体の体積を低減させることができる。

従来のデュアルバックインバータ（ｄｕａｌ−ｂｕｃｋ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）を示す回路図である。 従来のデュアルバックインバータの駆動信号、インダクタの電流及び出力電圧を示す波形概略図である。 本発明の電力変換システムの第１実施形態の回路図である。 本発明の電力変換システムのスイッチ制御信号を示す波形概略図である。 本発明の電力変換システムの第１実施形態において、正の半サイクルにおけるエネルギー蓄積動作の場合を示す回路図である。 本発明の電力変換システムの第１実施形態において、正の半サイクルにおけるエネルギー放出動作の場合を示す回路図である。 本発明の電力変換システムの第１実施形態において、負の半サイクルにおけるエネルギー蓄積動作の場合を示す回路図である。 本発明の電力変換システムの第１実施形態において、負の半サイクルにおけるエネルギー放出動作の場合を示す回路図である。 本発明の電力変換システムの第２実施形態の回路図である。 本発明の電力変換システムの第１実施形態における動作方法を示すフローチャートである。 本発明の電力変換システムの第２実施形態における動作方法を示すフローチャートである。

図３に示すように電力変換システム１００は、太陽光発電の電力変換システムであってもよい。しかも、電力変換システム１００は、直流入力電圧Ｖｄｃを交流出力電圧Ｖａｃに変換するとともに、負荷（図示せず）に給電する。電力変換システム１００は、入力コンデンサ群１０と、第１変換回路１１と、第２変換回路１２と、第１フィルタ回路２１と、第２フィルタ回路２２と、第３フィルタ回路２３と、制御回路３０とを含む。入力コンデンサ群１０は、第１コンデンサ１０１と第２コンデンサ１０２とを含む。第１コンデンサ１０１の一端と第２コンデンサ１０２の一端とは、中性点Ｐｏに接続され、第１コンデンサ１０１の他端と第２コンデンサ１０２の他端とは、直流入力電圧Ｖｄｃを受けるように直流入力電圧Ｖｄｃに並列に接続される。これにより、第１コンデンサ１０１及び第２コンデンサ１０２のそれぞれの両端の電圧は、直流入力電圧Ｖｄｃの半分の値に維持される。

第１変換回路１１は、入力コンデンサ群１０に並列に接続され、直流入力電圧Ｖｄｃを受ける。第１変換回路１１は、第１分岐回路１１１と、第２分岐回路１１２と、第１補助分岐回路１１３とを含む。第１分岐回路１１１は、第１パワースイッチＳ１を第１ダイオードＤ１に接続してなる。第２分岐回路１１２は、第２パワースイッチＳ２を第２ダイオードＤ２に接続してなる。第１補助分岐回路１１３は、第１補助パワースイッチＳｘ１を第１補助ダイオードＤｘ１に接続してなる。ここで、第１補助分岐回路１１３は、第１分岐回路１１１と第２分岐回路１１２とに接続される。制御回路３０は、第１パワースイッチＳ１及び第２パワースイッチＳ２を制御する第１制御信号Ｓｃ１と、第１補助パワースイッチＳｘ１を制御する第１補助制御信号Ｓｃｘ１とを生成する。図３に示すように、第１パワースイッチＳ１の一端は、第１ダイオードＤ１の一端（カソード）と第１補助パワースイッチＳｘ１の一端とに接続され、第１パワースイッチＳ１の他端は、第１コンデンサ１０１の他端に接続される。第１補助パワースイッチＳｘ１の他端は、第２ダイオードＤ２の一端（アノード）と第１補助ダイオードＤｘ１の一端（カソード）とに接続される。第２パワースイッチＳ２の一端は、第１補助ダイオードＤｘ１の他端（アノード）に接続され、第２パワースイッチＳ２の他端は、第１ダイオードＤ１の他端（アノード）と第２コンデンサ１０２の他端とに接続される。

第２変換回路１２は、入力コンデンサ群１０に並列に接続され、直流入力電圧Ｖｄｃを受ける。第２変換回路１２は、第３分岐回路１２１と、第４分岐回路１２２と、第２補助分岐回路１２３とを含む。第３分岐回路１２１は、第３パワースイッチＳ３を第３ダイオードＤ３に接続してなる。第４分岐回路１２２は、第４パワースイッチＳ４を第４ダイオードＤ４に接続してなる。第２補助分岐回路１２３は、第２補助パワースイッチＳｘ２を第２補助ダイオードＤｘ２に接続してなる。ここで、第２補助分岐回路１２３は、第３分岐回路１２１と第４分岐回路１２２とに接続される。制御回路３０は、第３パワースイッチＳ３及び第４パワースイッチＳ４を制御する第２制御信号Ｓｃ２と、第２補助パワースイッチＳｘ２を制御する第２補助制御信号Ｓｃｘ２とを生成する。図３に示すように、第３パワースイッチＳ３の一端は、第３ダイオードＤ３の一端（カソード）と第２補助パワースイッチＳｘ２の一端とに接続され、第３パワースイッチＳ３の他端は、第１コンデンサ１０１の他端に接続される。第２補助パワースイッチＳｘ２の他端は、第４ダイオードＤ４の一端（アノード）と第２補助ダイオードＤｘ２の一端（カソード）とに接続される。第４パワースイッチＳ４の一端は、第２補助ダイオードＤｘ２の他端（アノード）に接続され、第４パワースイッチＳ４の他端は、第３ダイオードＤ３の他端（アノード）と第２コンデンサ１０２の他端とに接続される。

第１フィルタ回路２１は、第１出力インダクタＬ１と第２出力インダクタＬ２とを有する。第１出力インダクタＬ１の一端は、第１変換回路１１の第１パワースイッチＳ１、第１補助パワースイッチＳｘ１及び第１ダイオードＤ１に接続され、第１出力インダクタＬ１の他端は、第２変換回路１２の第２補助ダイオードＤｘ２と第４パワースイッチＳ４との間と、第２出力インダクタＬ２の一端とに接続される。第２フィルタ回路２２は、第３出力インダクタＬ３と第４出力インダクタＬ４とを有する。第３出力インダクタＬ３の一端は、第２変換回路１２の第３パワースイッチＳ３、第２補助パワースイッチＳｘ２及び第３ダイオードＤ３に接続され、第３出力インダクタＬ３の他端は、第１変換回路１１の第１補助ダイオードＤｘ１と第２パワースイッチＳ２との間と、第４出力インダクタＬ４の一端とに接続される。第３フィルタ回路２３は、交流出力電圧Ｖａｃに並列に接続され、第１出力コンデンサＣ１と、第２出力コンデンサＣ２とを含み、第１出力コンデンサＣ１の一端は、中性点Ｐｏに接続され、第１出力コンデンサＣ１の他端は、第２出力インダクタＬ２の他端に接続される。第２出力コンデンサＣ２の一端は、中性点Ｐｏに接続され、第２出力コンデンサＣ２の他端は、第４出力インダクタＬ４の他端に接続される。

なお、第２出力インダクタＬ２のインダクタンスは、第４出力インダクタＬ４のインダクタンスと等しく、第１出力インダクタＬ１のインダクタンスは、第３出力インダクタＬ３のインダクタンスと等しい。第２出力インダクタＬ２及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスは、第１出力インダクタＬ１及び第３出力インダクタＬ３のインダクタンスよりも大きく、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスの比例関係については、以下の式１で表される。
（式１）Ｌ２≧２Ｌ１，Ｌ４≧２Ｌ３，Ｌ２／Ｌ１＝Ｌ４／Ｌ３≧２

また、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスは、それぞれ誤差値を有し、その誤差値は、各出力インダクタのインダクタンスの±２０％の範囲内にあることが好ましい。そして、第２出力インダクタＬ２及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスは、第１出力インダクタＬ１及び第３出力インダクタＬ３のインダクタンスよりも大きいため、先行技術のように大きいインダクタを４つ備えたものに比べて、電力変換システム１００は、比較的に大きいインダクタンスを有するインダクタ（Ｌ２、Ｌ４）を２つのみ備えればよい。これにより、電力変換システム１００回路全体の体積を低減させることができる。

図３に示すように、第１出力コンデンサＣ１の他端と第２出力コンデンサＣ２の他端とは、交流出力電圧Ｖａｃを出力するように交流出力電圧Ｖａｃに並列に接続されるとともに、負荷（図示せず）に給電する。制御回路３０は、第１変換回路１１と第２変換回路１２とをそれぞれ制御するための複数の制御信号を生成する。なお、電力変換システム１００の動作の詳細については後述する。

図４は、本発明の電力変換システムのスイッチ制御信号を示す波形概略図である。図３を併せて参照すると、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクル（時間ｔ０〜ｔ１の区間）において、第１制御信号Ｓｃ１が第１パルス幅変調制御信号、第２制御信号Ｓｃ２が低レベル信号、第１補助制御信号Ｓｃｘ１が高レベル信号、第２補助制御信号Ｓｃｘ２が第１制御信号Ｓｃ１と互いに相補する第２パルス幅変調制御信号である。一方、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクル（時間ｔ１〜ｔ２の区間）において、第１制御信号Ｓｃ１が低レベル信号、第２制御信号Ｓｃ２が第３パルス幅変調制御信号、第１補助制御信号Ｓｃｘ１が第２制御信号Ｓｃ２と互いに相補する第４パルス幅変調制御信号、第２補助制御信号Ｓｃｘ２が高レベル信号である。上述した高レベル信号及び低レベル信号は、単に基準レベル（本実施形態において、基準レベルは０Ｖ）に比べて相対的高低の信号である。したがって、上述した高レベル信号及び低レベル信号の電圧値は限定されない。なお、無効電力を提供する必要のない応用では、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクル（時間ｔ０〜ｔ１の区間）において、第２補助制御信号Ｓｃｘ２が低レベル信号を保持してもよい。同様に、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクル（時間ｔ１〜ｔ２の区間）において、第１補助制御信号Ｓｃｘ１が低レベル信号を保持してもよい。

図５〜図６と図３〜図４を併せて参照すると、電力変換システム１００は、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクルで動作する場合、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｐｓ、正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒ、及び正の半サイクルの無効電力ループＬｐＱのうち少なくとも１つのループを提供する。ここで、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｐｓは、直流入力電圧Ｖｄｃ、第１パワースイッチＳ１、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４及び第２パワースイッチＳ２の順に構成される。正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒは、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第１補助ダイオードＤｘ１、第１補助パワースイッチＳｘ１及び第１出力インダクタＬ１の順に構成される。正の半サイクルの無効電力ループＬｐＱは、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第２補助ダイオードＤｘ２、第２補助パワースイッチＳｘ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４の順に構成される。

具体的には、図５と図３〜図４を併せて参照すると、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクルの動作において、第１補助制御信号Ｓｃｘ１が第１補助パワースイッチＳｘ１をオンにするとともに、第１制御信号Ｓｃ１が第１パワースイッチＳ１及び第２パワースイッチＳ２をオンにするように切換える場合、第１フィルタ回路２１と第２フィルタ回路２２はエネルギー蓄積動作を行う。そのとき、電力変換システム１００の正の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｐｓは、直流入力電圧Ｖｄｃ、第１パワースイッチＳ１、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４及び第２パワースイッチＳ２の順の後に、直流入力電圧Ｖｄｃに戻るように構成される。

図６と図３〜図４を併せて参照すると、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクルの動作において、第１制御信号Ｓｃ１が第１パワースイッチＳ１及び第２パワースイッチＳ２をオフにするとともに、第２補助制御信号Ｓｃｘ２が第２補助パワースイッチＳｘ２をオンにするように切換え、第１フィルタ回路２１及び第２フィルタ回路２２がエネルギー放出動作を行う。そのとき、電力変換システム１００の正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒは、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第１補助ダイオードＤｘ１、第１補助パワースイッチＳｘ１及び第１出力インダクタＬ１の順の後に、第２出力インダクタＬ２に戻るように構成される。

なお、交流出力電圧Ｖａｃが供給される負荷は、通常、純粋な抵抗負荷でない場合が多い。この場合に、出力電力は有効電力と無効電力とを有するため、交流出力電圧Ｖａｃと出力電流とが互いに逆方向となる無効電力ループが発生する。第１パワースイッチＳ１及び第２パワースイッチＳ２がオフになる場合、第２補助制御信号Ｓｃｘ２が第２補助パワースイッチＳｘ２をオンにするように切換えることにより、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第２補助ダイオードＤｘ２、第２補助パワースイッチＳｘ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４の順の後に、交流出力電圧Ｖａｃに戻るように構成される正の半サイクルの無効電力ループＬｐＱを提供する。電力変換システム１００の交流出力電圧Ｖａｃと出力電流とが互いに同方向となるとともに、正の半サイクルにおけるエネルギー放出動作の場合に、電力変換システム１００のループは、正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒである。第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスが互いに比例関係を有する。すなわち、第２出力インダクタＬ２及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスは、第１出力インダクタＬ１及び第３出力インダクタＬ３のインダクタンスよりも大きくなるようにしている。そのため、電流が第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４を流れる際に、第２出力インダクタＬ２及び第４出力インダクタＬ４のそれぞれの両端の電圧は、第１出力インダクタＬ１及び第３出力インダクタＬ３のそれぞれの両端の電圧よりも大きい。電力変換システム１００が正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒにおいて、第１出力インダクタＬ１と第２出力インダクタＬ２との中間ノードの電圧と、第３出力インダクタＬ３と第４出力インダクタＬ４との中間ノードの電圧との電圧差がとても小さい。言い換えれば、正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒは、第２補助ダイオードＤｘ２、第２補助パワースイッチＳｘ２及び第３出力インダクタＬ３の経路に分流することができないため、電力変換システム１００のループの損失を低減させるとともに、電力変換システム１００全体の効率を向上させることができる。一方、交流出力電圧Ｖａｃと出力電流とが互いに逆方向となる場合、電力変換システム１００は、無効電力の経路として正の半サイクルの無効電力ループＬｐＱを提供することもできる。ちなみに、第２出力インダクタＬ２及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスが第１出力インダクタＬ１及び第３出力インダクタＬ３のインダクタンスよりも大きくなるようにすれば、本発明の効果を達成することができる。これらのインダクタの比例関係は、実際の需要に応じてより大きな比率、例えば、１０倍又は１００倍を選択してもよいが、これに限定されない。当業者であれば、より大きな比率を選択すると、ループの損失をより低減させることが可能であり、インダクタの総体積がよりコンパクトになることが理解されるであろう。

さらに、第１補助分岐回路１１３は、単に電力変換システム１００のループが正の半サイクルである場合に電流が直流入力電圧Ｖｄｃに戻ることなくエネルギー放出ループを流れるだけのものである。これにより、電流リップルを低減させることができる。そのため、第１補助パワースイッチＳｘ１が必ずしも第１パワースイッチＳ１と第２ダイオードＤ２との間に介在して接続されることに限定されず、また、第１補助ダイオードＤｘ１が必ずしも第２ダイオードＤ２と第２パワースイッチＳ２との間に介在して接続されることに限定されない。言い換えれば、第１補助パワースイッチＳｘ１は、第１パワースイッチＳ１と第１ダイオードＤ１との間に介在して接続されてもよく、第１補助ダイオードＤｘ１は、第１パワースイッチＳ１との第２ダイオードＤ２と間に介在して接続されてもよい。したがって、電力変換システム１００のループが正の半サイクルである場合にエネルギー放出ループを流れるものであれば、本実施形態の範疇に含まれるものである。なお、周知の構造及び機能は、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないように、詳細には図示又は説明されていない。

図７〜図８と図３〜図４を併せて参照すると、電力変換システム１００は、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクルで動作する場合、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｎｓ、負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒ、及び負の半サイクルの無効電力ループＬｎＱのうち少なくとも１つのループを提供する。ここで、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｎｓは、直流入力電圧Ｖｄｃ、第３パワースイッチＳ３、第３出力インダクタＬ３、第４出力インダクタＬ４、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２及び第４パワースイッチＳ４の順に構成される。負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒは、第４出力インダクタＬ４、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第２補助ダイオードＤｘ２、第２補助パワースイッチＳｘ２及び第３出力インダクタＬ３の順に構成される。負の半サイクルの無効電力ループＬｎＱは、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第１補助ダイオードＤｘ１、第１補助パワースイッチＳｘ１、第１出力インダクタＬ１及び第２出力インダクタＬ２の順に構成される。

具体的には、図７と図３〜図４を併せて参照すると、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクルの動作において、第２補助制御信号Ｓｃｘ２が第２補助パワースイッチＳｘ２をオンにするとともに、第２制御信号Ｓｃ２が第３パワースイッチＳ３及び第４パワースイッチＳ４をオンにするように切換え、第１フィルタ回路２１と第２フィルタ回路２２がエネルギー蓄積動作を行う。そのとき、電力変換システム１００の負の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｎｓは、直流入力電圧Ｖｄｃ、第３パワースイッチＳ３、第３出力インダクタＬ３、第４出力インダクタＬ４、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２及び第４パワースイッチＳ４の順の後に、直流入力電圧Ｖｄｃに戻るように構成される。

図８と図３〜図４を併せて参照すると、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクルの動作において、第２制御信号Ｓｃ２が第３パワースイッチＳ３及び第４パワースイッチＳ４をオフにするとともに、第１補助制御信号Ｓｃｘ１が第１補助パワースイッチＳｘ１をオンにするように切換え、第１フィルタ回路２１と第２フィルタ回路２２がエネルギー放出動作を行う。そのとき、電力変換システム１００の負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒは、第４出力インダクタＬ４、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第２補助ダイオードＤｘ２、第２補助パワースイッチＳｘ２及び第３出力インダクタＬ３の順の後に、第４出力インダクタＬ４に戻るように構成される。なお、電力変換システム１００の交流出力電圧Ｖａｃと出力電流とが互いに同方向となるとともに、負の半サイクルにおけるエネルギー放出動作の場合に、電力変換システム１００のループは、負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒである。また、第１出力インダクタＬ１と第２出力インダクタＬ２との中間ノードの電圧Ｖａと、第３出力インダクタＬ３と第４出力インダクタＬ４との中間ノードの電圧Ｖｂとの電圧差Ｖａｂがとても小さい。言い換えれば、負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒは、第１補助ダイオードＤｘ１、第１補助パワースイッチＳｘ１及び第１出力インダクタＬ１の経路に分流することができないため、電力変換システム１００のループの損失を低減させるとともに、電力変換システム１００全体の効率を向上させることができる。一方、交流出力電圧Ｖａｃと出力電流とが互いに逆方向となるとともに、第３パワースイッチＳ３及び第４パワースイッチＳ４がオフになる場合、第１補助制御信号Ｓｃｘ１が第１補助パワースイッチＳｘ１をオンにするように切換えることにより、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第１補助ダイオードＤｘ１、第１補助パワースイッチＳｘ１、第１出力インダクタＬ１及び第２出力インダクタＬ２の順の後に、交流出力電圧Ｖａｃに戻るように構成される負の半サイクルの無効電力ループＬｎＱを提供する。

さらに、第２補助分岐回路１２３は、単に電力変換システム１００のループが負の半サイクルである場合に電流が直流入力電圧Ｖｄｃに戻ることなくエネルギー放出ループを流れるだけのものである。これにより、電流リップルを低減させることができる。そのため、第２補助パワースイッチＳｘ２が必ずしも第３パワースイッチＳ３と第４ダイオードＤ４との間に介在して接続されることに限定されず、また、第２補助ダイオードＤｘ２が必ずしも第４ダイオードＤ４と第４パワースイッチＳ４との間に介在して接続されることに限定されない。例えば、第２補助パワースイッチＳｘ２は、第３パワースイッチＳ３と第３ダイオードＤ３との間に介在して接続されてもよく、第２補助ダイオードＤｘ２は、第３パワースイッチＳ３との第４ダイオードＤ４と間に介在して接続されてもよい。したがって、電力変換システム１００のループが負の半サイクルである場合にエネルギー放出ループを流れるものであれば、本実施形態の範疇に含まれるものである。なお、周知の構造及び機能は、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないように、詳細には図示又は説明されていない。

図９を参照する。第２実施形態と上述した第１実施形態（図３参照）との最大の相違点は、第１フィルタ回路２１及び第２フィルタ回路２２の内部のインダクタの数及びその接続関係を変えていることである。そのため、上述した第１実施形態における電力変換システム１００の入力コンデンサ群１０、第１変換回路１１、第２変換回路１２、第３フィルタ回路２３及び制御回路３０の回路構造及びその接続方法と同じものについては、重複を避けるために説明を省略する。第１フィルタ回路２１は、第１出力インダクタＬ１と、第２出力インダクタＬ２と、第１フリーホイールインダクタＬｘ１とを有し、第１出力インダクタＬ１の一端は、第１変換回路１１の第１パワースイッチＳ１と、第１補助パワースイッチＳｘ１と、第１ダイオードＤ１とに接続され、第１出力インダクタＬ１の他端は、第１フリーホイールインダクタＬｘ１の一端と、第２出力インダクタＬ２の一端とに接続され、第１フリーホイールインダクタＬｘ１の他端は、第２変換回路１２の第２補助ダイオードＤｘ２と第４パワースイッチＳ４との間に接続される。第２フィルタ回路２２は、第３出力インダクタＬ３と、第４出力インダクタＬ４と、第２フリーホイールインダクタＬｘ２とを有し、第３出力インダクタＬ３の一端は、第２変換回路１２の第３パワースイッチＳ３と、第２補助パワースイッチＳｘ２と、第３ダイオードＤ３とに接続され、第３出力インダクタＬ３の他端は、第２フリーホイールインダクタＬｘ２の一端と、第４出力インダクタＬ４の一端とに接続され、第２フリーホイールインダクタＬｘ２の他端は、第１変換回路１１の第１補助ダイオードＤｘ１と第２パワースイッチＳ２との間に接続される。

なお、第２出力インダクタＬ２のインダクタンスは、第４出力インダクタＬ４のインダクタンスと等しく、第１出力インダクタＬ１及び第１フリーホイールインダクタＬｘ１のインダクタンスは、第３出力インダクタＬ３及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２のインダクタンスと等しい。第２出力インダクタＬ２及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスは、第１出力インダクタＬ１、第３出力インダクタＬ３、第１フリーホイールインダクタＬｘ１及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２のインダクタンスよりも大きい。一実施形態において、第２出力インダクタＬ２のインダクタンスは、第１出力インダクタＬ１及び第１フリーホイールインダクタＬｘ１のインダクタンスの少なくとも２倍であり、且つ第４出力インダクタＬ４のインダクタンスは、第３出力インダクタＬ３及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２のインダクタンスの少なくとも２倍である。さらに、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３、第４出力インダクタＬ４、第１フリーホイールインダクタＬｘ１及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２のインダクタンスの比例関係については、以下の式２で表される。
（式２）Ｌ２／Ｌ１＝Ｌ２／Ｌｘ１＝Ｌ４／Ｌ３＝Ｌ４／Ｌｘ２≧２

また、第１出力インダクタＬ１第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３、第４出力インダクタＬ４のインダクタンス、第１フリーホイールインダクタＬｘ１及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２は、それぞれ誤差値を有し、その誤差値は、各出力インダクタのインダクタンスの±２０％の範囲内にあることが好ましい。そして、第２出力インダクタＬ２及び第４出力インダクタＬ４のインダクタンスは、第１出力インダクタＬ１、第３出力インダクタＬ３、第１フリーホイールインダクタＬｘ１及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２のインダクタンスよりも大きいため、先行技術のように大きいインダクタを４つ備えたものに比べて、電力変換システム１００は、比較的に大きいインダクタンスを有するインダクタ（Ｌ２、Ｌ４）を２つのみ備えればよい。これにより、電力変換システム１００回路全体の体積を低減させることができる。

図９と図４を併せて参照する。第１フィルタ回路２１及び第２フィルタ回路２２の内部のインダクタの数及びその接続関係が変わっても、第１制御信号Ｓｃ１、第２制御信号Ｓｃ２、第１補助制御信号Ｓｃｘ１及び第２補助制御信号Ｓｃｘ２を介して対応して制御することにより、第１実施形態のような動作の効果を達成することができる。説明したものについては、重複を避けるために説明を省略する。

電力変換システム１００は、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクルの動作において、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｐｓ、正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒ、及び正の半サイクルの無効電力ループＬｐＱのうち少なくとも１つのループを提供する。ここで、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｐｓは、直流入力電圧Ｖｄｃ、第１パワースイッチＳ１、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第２フリーホイールインダクタＬｘ２及び第２パワースイッチＳ２の順に構成される。正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒは、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第２フリーホイールインダクタＬｘ２、第１補助ダイオードＤｘ１、第１補助パワースイッチＳｘ１及び第１出力インダクタＬ１の順に構成される。正の半サイクルの無効電力ループＬｐＱは、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第１フリーホイールインダクタＬｘ１、第２補助ダイオードＤｘ２、第２補助パワースイッチＳｘ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４の順に構成される。

電力変換システム１００は、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクルの動作において、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｎｓ、負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒ、及び負の半サイクルの無効電力ループＬｎＱのうち少なくとも１つのループを提供する。ここで、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｎｓは、直流入力電圧Ｖｄｃ、第３パワースイッチＳ３、第３出力インダクタＬ３、第４出力インダクタＬ４、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第１フリーホイールインダクタＬｘ１、及び第４パワースイッチＳ４の順に構成される。負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒは、第４出力インダクタＬ４、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第１フリーホイールインダクタＬｘ１、第２補助ダイオードＤｘ２、第２補助パワースイッチＳｘ２及び第３出力インダクタＬ３の順に構成される。負の半サイクルの無効電力ループＬｎＱは、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第２フリーホイールインダクタＬｘ２、第１補助ダイオードＤｘ１、第１補助パワースイッチＳｘ１、第１出力インダクタＬ１及び第２出力インダクタＬ２の順に構成される。

図１０と図３〜図８を併せて参照すると、電力変換システム１００は、直流入力電圧Ｖｄｃを交流出力電圧Ｖａｃに変換するためのシステムであり、第１フィルタ回路２１と、第２フィルタ回路２２とを含み、第１フィルタ回路２１は、第１出力インダクタＬ１と第２出力インダクタＬ２とを有し、第２フィルタ回路２２は、第３出力インダクタＬ３と第４出力インダクタＬ４とを有する。第１出力インダクタＬ１の一端は、第１変換回路１１に接続され、第１出力インダクタＬ１の他端は、第２変換回路１２と、第２出力インダクタＬ２の一端とに接続される。第３出力インダクタＬ３の一端は、第２変換回路１２に接続され、第３出力インダクタＬ３の他端は、第１変換回路１１と、第４出力インダクタＬ４の一端とに接続される。ここで、第１変換回路１１及び第２変換回路１２は、制御回路３０から出力された制御信号（Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃｘ１、Ｓｃｘ２）により切換えることにより、直流入力電圧Ｖｄｃと、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４との接続関係を変える。

図１０に示すように、動作方法は、以下のステップを含む。

まず、ステップＳ１０では、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクルにおいて、直流入力電圧Ｖｄｃに電気的に接続する場合に、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ及び第４出力インダクタＬ４が正の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｐｓとなる一方、直流入力電圧Ｖｄｃとの接続を切断する場合に、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ及び第４出力インダクタＬ４が正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒとなる。

次いで、ステップＳ２０では、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクルにおいて、直流入力電圧Ｖｄｃに電気的に接続する場合に、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４及び第３出力インダクタＬ３は、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｎｓとなり、直流入力電圧Ｖｄｃとの接続を切断する場合に、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４及び第３出力インダクタＬ３は、負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒとなる。

次に、ステップＳ３０では、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクルにおける無効電力において、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４が正の半サイクルの無効電力ループＬｐＱとなる。

そして、ステップＳ４０では、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクルにおける無効電力において、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第１出力インダクタＬ１及び第２出力インダクタＬ２が負の半サイクルの無効電力ループＬｎＱとなる。

ここで、ステップＳ５０では、第２出力インダクタＬ２のインダクタンスが第１出力インダクタＬ１のインダクタンスよりも大きく、かつ、第４出力インダクタＬ４のインダクタンスが第３出力インダクタＬ３のインダクタンスよりも大きくなるようにする。

このようにすると、電力変換システム１００の交流出力電圧Ｖａｃと出力電流とが互いに同方向又は逆方向であっても単一な経路のみを有し、その結果、電力変換システム１００のループの損失を低減させるとともに、電力変換システム１００全体の効率を向上させることができる。

図１１と図４及び図９を併せて参照すると、第１フィルタ回路２１は、第１出力インダクタＬ１と、第２出力インダクタＬ２と、第１フリーホイールインダクタＬｘ１とを有する。第１出力インダクタＬ１の一端は、第１変換回路１１に接続され、第１出力インダクタＬ１の他端は、第１フリーホイールインダクタＬｘ１の一端と、第２出力インダクタＬ２の一端とに接続され、第１フリーホイールインダクタＬｘ１の他端は、第２変換回路１２に接続される。第２フィルタ回路２２は、第３出力インダクタＬ３と、第４出力インダクタＬ４と、第２フリーホイールインダクタＬｘ２とを有し、第３出力インダクタＬ３の一端は、第２変換回路１２に接続され、第３出力インダクタＬ３の他端は、第２フリーホイールインダクタＬｘ２の一端と、第４出力インダクタＬ４の一端とに接続され、第２フリーホイールインダクタＬｘ２の他端は、第１変換回路１１接続される。

図１１に示すように、動作方法は、以下のステップを含む。

まず、ステップＳ１０では、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクルにおいて、直流入力電圧Ｖｄｃに電気的に接続する場合に、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２は、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｐｓ（Ｌｐｓの経路は図５に示す）となり、直流入力電圧Ｖｄｃとの接続を切断する場合に、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２は、正の半サイクルのエネルギー放出ループＬｐｒ（Ｌｐｒの経路は図６に示す）となる。

次いで、ステップＳ２０では、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクルにおいて、直流入力電圧Ｖｄｃに電気的に接続する場合に、第１フリーホイールインダクタＬｘ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４及び第３出力インダクタＬ３は、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループＬｎｓ（Ｌｎｓの経路は図７に示す）となり、直流入力電圧Ｖｄｃとの接続を切断する場合に、第１フリーホイールインダクタＬｘ１、第２出力インダクタＬ２、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４及び第３出力インダクタＬ３は、負の半サイクルのエネルギー放出ループＬｎｒ（Ｌｎｒの経路は図８に示す）となる。

次に、ステップＳ３０では、交流出力電圧Ｖａｃが正の半サイクルにおける無効電力において、交流出力電圧Ｖａｃ、第２出力インダクタＬ２、第１フリーホイールインダクタＬｘ１、第３出力インダクタＬ３及び第４出力インダクタＬ４が正の半サイクルの無効電力ループＬｐＱ（ＬｐＱの経路は図６に示す）となる。

そして、ステップＳ４０では、交流出力電圧Ｖａｃが負の半サイクルにおける無効電力において、交流出力電圧Ｖａｃ、第４出力インダクタＬ４、第２フリーホイールインダクタＬｘ２、第１出力インダクタＬ１及び第２出力インダクタＬ２が負の半サイクルの無効電力ループＬｎＱ（ＬｎＱの経路は図８に示す）となる。

ここで、ステップＳ５０では、第２出力インダクタＬ２のインダクタンスが第１出力インダクタＬ１及び第１フリーホイールインダクタＬｘ１のインダクタンスよりも大きく、かつ、第４出力インダクタＬ４のインダクタンスが第３出力インダクタＬ３及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２のインダクタンスよりも大きくなるようにする。

このような第２実施形態の動作方法によれば、電力変換システム１００の出力電力が有効電力又は無効電力であっても単一な経路のみを有し、その結果、電力変換システム１００のループの損失を低減させるとともに、電力変換システム１００全体の効率を向上させることができる。

以上により、本発明の特徴と利点は次の通りである。
（１）第１分岐回路１１１、第２分岐回路１１２、第３分岐回路１２１、第４分岐回路１２２、第１補助分岐回路１１３及び第２補助分岐回路１２３の続流特性を利用して電流リップルを低減させることができる。
（２）第１パワースイッチＳ１、第２パワースイッチＳ２及び第２補助パワースイッチＳｘ２の相補スイッチングの特性、及び第３パワースイッチＳ３、第４パワースイッチＳ４及び第１補助パワースイッチＳｘ１の相補スイッチングの特性を利用して無効電力時の出力電力を含む無効電力経路を提供することができる。
（３）第１変換回路１１と、第２変換回路１２と、第１フィルタ回路２１と、第２フィルタ回路２２とからなるデュアルバックインバータ（ｄｕａｌ−ｂｕｃｋ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）の構造により、第１出力インダクタＬ１、第２出力インダクタＬ２、第３出力インダクタＬ３、第４出力インダクタＬ４、第１フリーホイールインダクタＬｘ１及び第２フリーホイールインダクタＬｘ２からなるエネルギーの蓄積及び放出経路を提供することにより、電力変換システム１００の交流出力電圧Ｖａｃと出力電流とが互いに同方向又は逆方向であっても単一な経路のみを有し、その結果、電力変換システム１００のループの損失を低減させ、さらに電力変換システム１００全体の効率を向上させることができる。
（４）比較的に大きいインダクタンスを有するインダクタ（Ｌ２、Ｌ４）を２つのみ使用することにより、電力変換システム１００回路全体の体積を低減させることができる。

ただし、上記は、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明および図面に過ぎず、本発明の特徴はこれに限定されるものではないため、本発明を限定するために用いられるものではなく、本発明の全ての範囲は別紙の特許請求の範囲を基準とすべきである。およそ本発明の特許請求の範囲における技術的思想およびその類似の変化の実施形態に合うものは、いずれも本発明の範疇に含まれるものであって、当業者が本発明の範囲内で容易に想到し得る変化または付加はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるものである。

＜先行技術＞
１００Ａ デュアルバックインバータ
Ｖｄｃ 直流入力電圧
Ｖａｃ 交流出力電圧
１１Ａ 第１降圧回路
Ｔ１ 第１スイッチ
Ｔ２ 第２スイッチ
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｌ１ 第１出力インダクタ
Ｌ２ 第２出力インダクタ
１２Ａ 第２降圧回路
Ｔ３ 第３スイッチ
Ｔ４ 第４スイッチ
Ｄ３ 第３ダイオード
Ｄ４ 第４ダイオード
Ｌ３ 第３出力インダクタ
Ｌ４ 第４出力インダクタ
Ｃ 出力コンデンサ
Ｓｃａ１ 第１制御信号
Ｓｃａ２ 第２制御信号
ｔ０，ｔ１，ｔ２ 時間
＜本発明＞
１００ 電力変換システム
Ｖｄｃ 直流入力電圧
Ｖａｃ 交流出力電圧
１０ 入力コンデンサ群
１０１ 第１コンデンサ
１０２ 第２コンデンサ
１１ 第１変換回路
１１１ 第１分岐回路
１１２ 第２分岐回路
１１３ 第１補助分岐回路
１２ 第２変換回路
１２１ 第３分岐回路
１２２ 第４分岐回路
１２３ 第２補助分岐回路
２１ 第１フィルタ回路
２２ 第２フィルタ回路
２３ 第３フィルタ回路
３０ 制御回路
Ｐｏ 中性点
Ｓ１ 第１パワースイッチ
Ｓ２ 第２パワースイッチ
Ｓｘ１ 第１補助パワースイッチ
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｄｘ１ 第１補助ダイオード
Ｓ３ 第３パワースイッチ
Ｓ４ 第４パワースイッチ
Ｓｘ２ 第２補助パワースイッチ
Ｄ３ 第３ダイオード
Ｄ４ 第４ダイオード
Ｄｘ２ 第２補助ダイオード
Ｌ１ 第１出力インダクタ
Ｌ２ 第２出力インダクタ
Ｌｘ１ 第１フリーホイールインダクタ
Ｌ３ 第３出力インダクタ
Ｌ４ 第４出力インダクタ
Ｌｘ２ 第２フリーホイールインダクタ
Ｃ１ 第１出力コンデンサ
Ｃ２ 第２出力コンデンサ
Ｓｃ１ 第１制御信号
Ｓｃ２ 第２制御信号
Ｓｃｘ１ 第１補助制御信号
Ｓｃｘ２ 第２補助制御信号
Ｌｐｓ 正の半サイクルのエネルギー蓄積ループ
Ｌｐｒ 正の半サイクルのエネルギー放出ループ
ＬｐＱ 正の半サイクルの無効電力ループ
Ｌｎｓ 負の半サイクルのエネルギー蓄積ループ
Ｌｎｒ 負の半サイクルのエネルギー放出ループ
ＬｎＱ 負の半サイクルの無効電力ループ
ｔ０、ｔ１、ｔ２ 時間

本発明は、従来技術の問題を克服するための電力変換システムを提供する。従って、本発明の第１実施形態における電力変換システムは、直流入力電圧を交流出力電圧に変換するためのものであり、直流入力電圧を受ける第１変換回路と、第１変換回路に並列に接続される第２変換回路と、第１出力インダクタと第２出力インダクタとを有する第１フィルタ回路と、第３出力インダクタと第４出力インダクタとを有する第２フィルタ回路と、第２出力インダクタの一端と第４出力インダクタの一端とに接続される第３フィルタ回路と、複数の制御信号を生成して第１変換回路と第２変換回路とをそれぞれ制御する制御回路と、を含む。第１出力インダクタの一端は、第１変換回路に接続され、第１出力インダクタの他端は、第２変換回路と、第２出力インダクタの他端とに接続され、第３出力インダクタの一端は、第２変換回路に接続され、第３出力インダクタの他端は、第１変換回路と、第４出力インダクタの他端とに接続され、第２出力インダクタのインダクタンスが第１出力インダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、第４出力インダクタのインダクタンスが第３出力インダクタのインダクタンスよりも大きい。第１変換回路は、第１分岐回路と、第２分岐回路と、第１補助分岐回路とを含み、第１補助分岐回路は、第１分岐回路と第２分岐回路とに接続され、第１分岐回路は、第１パワースイッチと、第１パワースイッチに接続される第１ダイオードとを含み、第２分岐回路は、第２パワースイッチと、第２パワースイッチに接続される第２ダイオードとを含み、第１補助分岐回路は、第１補助パワースイッチと、第１補助パワースイッチに接続される第１補助ダイオードとを含み、制御回路は、第１パワースイッチ及び第２パワースイッチを制御する第１制御信号と、第１補助パワースイッチを制御する第１補助制御信号とを生成する。第２変換回路は、第３分岐回路と、第４分岐回路と、第２補助分岐回路とを含み、第２補助分岐回路は、第３分岐回路と第４分岐回路とに接続され、第３分岐回路は、第３パワースイッチと、第３パワースイッチに接続される第３ダイオードとを含み、第４分岐回路は、第４パワースイッチと、第４パワースイッチに接続される第４ダイオードとを含み、第２補助分岐回路は、第２補助パワースイッチと、第２補助パワースイッチに接続される第２補助ダイオードとを含み、制御回路は、第３パワースイッチ及び第３パワースイッチを制御する第２制御信号と、第２補助パワースイッチを制御する第２補助制御信号とを生成する。

第２実施形態において、電力変換システムは、直流入力電圧を交流出力電圧に変換するためのものであり、直流入力電圧を受ける第１変換回路と、第１変換回路に並列に接続される第２変換回路と、第１出力インダクタと第２出力インダクタと第１フリーホイールインダクタとを有する第１フィルタ回路と、第３出力インダクタと第４出力インダクタと第２フリーホイールインダクタとを有する第２フィルタ回路と、第２出力インダクタの一端と第４出力インダクタの一端とに接続される第３フィルタ回路と、複数の制御信号を生成して第１変換回路と第２変換回路とをそれぞれ制御する制御回路と、を含む。第１出力インダクタの一端は、第１変換回路に接続され、第１出力インダクタの他端は、第１フリーホイールインダクタの一端と、第２出力インダクタの他端とに接続され、第１フリーホイールインダクタの他端は、第２変換回路に接続され、第３出力インダクタの一端は、第２変換回路に接続され、第３出力インダクタの他端は、第２フリーホイールインダクタの一端と、第４出力インダクタの他端とに接続され、第２フリーホイールインダクタの他端は、第１変換回路に接続され、第２出力インダクタのインダクタンスが第１出力インダクタ及び第１フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、第４出力インダクタのインダクタンスが第３出力インダクタ及び第２フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きい。第１変換回路は、第１分岐回路と、第２分岐回路と、第１分岐回路と第２分岐回路とに接続される第１補助分岐回路とを含み、第１分岐回路は、第１パワースイッチと、第１パワースイッチに接続される第１ダイオードとを含み、第２分岐回路は、第２パワースイッチと、第２パワースイッチに接続される第２ダイオードとを含み、第１補助分岐回路は、第１補助パワースイッチと、第１補助パワースイッチに接続される第１補助ダイオードとを含み、制御回路は、第１パワースイッチ及び第２パワースイッチを制御する第１制御信号と、第１補助パワースイッチを制御する第１補助制御信号とを生成する。第２変換回路は、第３分岐回路と、第４分岐回路と、第３分岐回路と第４分岐回路とに接続される第２補助分岐回路とを含み、第３分岐回路は、第３パワースイッチと、第３パワースイッチに接続される第３ダイオードとを含み、第４分岐回路は、第４パワースイッチと、第４パワースイッチに接続される第４ダイオードとを含み、第２補助分岐回路は、第２補助パワースイッチと、第２補助パワースイッチに接続される第２補助ダイオードとを含み、制御回路は、第３パワースイッチ及び第３パワースイッチを制御する第２制御信号と、第２補助パワースイッチを制御する第２補助制御信号とを生成する。

Claims (20)

1. 直流入力電圧を交流出力電圧に変換するための電力変換システムであって、
   前記直流入力電圧を受ける第１変換回路と、
   前記第１変換回路に並列に接続される第２変換回路と、
   第１出力インダクタと第２出力インダクタとを有する第１フィルタ回路と、
   第３出力インダクタと第４出力インダクタとを有する第２フィルタ回路と、
   前記第２出力インダクタの一端と前記第４出力インダクタの一端とに接続される第３フィルタ回路と、
   複数の制御信号を生成して前記第１変換回路と前記第２変換回路とをそれぞれ制御する制御回路と、を含み、
   前記第１出力インダクタの一端は、前記第１変換回路に接続され、
   前記第１出力インダクタの他端は、前記第２変換回路と、前記第２出力インダクタの他端とに接続され、
   前記第３出力インダクタの一端は、前記第２変換回路に接続され、
   前記第３出力インダクタの他端は、前記第１変換回路と、前記第４出力インダクタの他端とに接続され、
   前記第２出力インダクタのインダクタンスが前記第１出力インダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、前記第４出力インダクタのインダクタンスが前記第３出力インダクタのインダクタンスよりも大きいことを特徴とする電力変換システム。
2. 前記第２出力インダクタのインダクタンスは、前記第１出力インダクタのインダクタンスの少なくとも２倍であり、前記第４出力インダクタのインダクタンスは、前記第３出力インダクタのインダクタンスの少なくとも２倍であることを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
3. 前記直流入力電圧を受け、中性点にそれぞれ接続される第１コンデンサと第２コンデンサとを含む入力コンデンサ群をさらに含み、
   前記第３フィルタ回路は、第１出力コンデンサと、第２出力コンデンサとを含み、
   前記第１出力コンデンサの一端は、前記中性点に接続され、
   前記第１出力コンデンサの他端は、前記第２出力インダクタの他端に接続され、
   前記第２出力コンデンサの一端は、前記中性点に接続され、
   前記第２出力コンデンサの他端は、前記第４出力インダクタの他端に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
4. 前記第１変換回路は、第１分岐回路と、第２分岐回路と、第１補助分岐回路とを含み、
   前記第１補助分岐回路は、前記第１分岐回路と前記第２分岐回路とに接続され、
   前記第１分岐回路は、第１パワースイッチと、当該第１パワースイッチに接続される第１ダイオードとを含み、
   前記第２分岐回路は、第２パワースイッチと、当該第２パワースイッチに接続される第２ダイオードとを含み、
   前記第１補助分岐回路は、第１補助パワースイッチと、当該第１補助パワースイッチに接続される第１補助ダイオードとを含み、
   前記制御回路は、前記第１パワースイッチ及び前記第２パワースイッチを制御する第１制御信号と、前記第１補助パワースイッチを制御する第１補助制御信号とを生成することを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
5. 前記第２変換回路は、第３分岐回路と、第４分岐回路と、第２補助分岐回路とを含み、
   前記第２補助分岐回路は、前記第３分岐回路と前記第４分岐回路とに接続され、
   前記第３分岐回路は、第３パワースイッチと、当該第３パワースイッチに接続される第３ダイオードとを含み、
   前記第４分岐回路は、第４パワースイッチと、当該第４パワースイッチに接続される第４ダイオードとを含み、
   前記第２補助分岐回路は、第２補助パワースイッチと、当該第２補助パワースイッチに接続される第２補助ダイオードとを含み、
   前記制御回路は、前記第３パワースイッチ及び前記第３パワースイッチを制御する第２制御信号と、前記第２補助パワースイッチを制御する第２補助制御信号とを生成することを特徴とする請求項４に記載の電力変換システム。
6. 前記第１出力インダクタの一端は、前記第１パワースイッチと、前記第１補助パワースイッチと、前記第１ダイオードとに接続され、
   前記第１出力インダクタの他端は、前記第４パワースイッチと、前記第２補助ダイオードとに接続され、
   前記第３出力インダクタの一端は、前記第３パワースイッチと、前記第２補助パワースイッチと、前記第３ダイオードとに接続され、
   前記第３出力インダクタの他端は、前記第２パワースイッチと、前記第１補助ダイオードとに接続されることを特徴とする請求項５に記載の電力変換システム。
7. 前記交流出力電圧が正の半サイクルにおいて、前記第１制御信号が第１パルス幅変調制御信号、前記第２制御信号が低レベル信号、前記第１補助制御信号が高レベル信号、前記第２補助制御信号が第２パルス幅変調制御信号であり、
   前記交流出力電圧が負の半サイクルにおいて、前記第１制御信号が低レベル信号、前記第２制御信号が第３パルス幅変調制御信号、前記第１補助制御信号が第４パルス幅変調制御信号、前記第２補助制御信号が高レベル信号であることを特徴とする請求項６に記載の電力変換システム。
8. 前記電力変換システムは、前記交流出力電圧が正の半サイクルの動作において、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループ、正の半サイクルのエネルギー放出ループ、及び正の半サイクルの無効電力ループのうち少なくとも１つのループを提供し、
   前記正の半サイクルのエネルギー蓄積ループは、前記直流入力電圧、前記第１パワースイッチ、前記第１出力インダクタ、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ及び前記第２パワースイッチの順に構成され、
   前記正の半サイクルのエネルギー放出ループは、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ、前記第１補助ダイオード、前記第１補助パワースイッチ及び前記第１出力インダクタの順に構成され、
   前記正の半サイクルの無効電力ループは、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタ、前記第２補助ダイオード、前記第２補助パワースイッチ、前記第３出力インダクタ及び前記第４出力インダクタの順に構成されることを特徴とする請求項７に記載の電力変換システム。
9. 前記電力変換システムは、前記交流出力電圧が負の半サイクルの動作において、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループ、負の半サイクルのエネルギー放出ループ、及び負の半サイクルの無効電力ループのうち少なくとも１つのループを提供し、
   前記負の半サイクルのエネルギー蓄積ループは、前記直流入力電圧、前記第３パワースイッチ、前記第３出力インダクタ、前記第４出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタ及び前記第４パワースイッチの順に構成され、
   前記負の半サイクルのエネルギー放出ループは、前記第４出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタ、前記第２補助ダイオード、前記第２補助パワースイッチ及び前記第３出力インダクタの順に構成され、
   前記負の半サイクルの無効電力ループは、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ、前記第１補助ダイオード、前記第１補助パワースイッチ、前記第１出力インダクタ及び前記第２出力インダクタの順に構成されることを特徴とする請求項７に記載の電力変換システム。
10. 直流入力電圧を交流出力電圧に変換するための電力変換システムであって、
    前記直流入力電圧を受ける第１変換回路と、
    前記第１変換回路に並列に接続される第２変換回路と、
    第１出力インダクタと第２出力インダクタと第１フリーホイールインダクタとを有する第１フィルタ回路と、
    第３出力インダクタと第４出力インダクタと第２フリーホイールインダクタとを有する第２フィルタ回路と、
    前記第２出力インダクタの一端と前記第４出力インダクタの一端とに接続される第３フィルタ回路と、
    複数の制御信号を生成して前記第１変換回路と前記第２変換回路とをそれぞれ制御する制御回路と、を含み、
    前記第１出力インダクタの一端は、前記第１変換回路に接続され、
    前記第１出力インダクタの他端は、前記第１フリーホイールインダクタの一端と、前記第２出力インダクタの他端とに接続され、
    前記第１フリーホイールインダクタの他端は、前記第２変換回路に接続され、
    前記第３出力インダクタの一端は、前記第２変換回路に接続され、
    前記第３出力インダクタの他端は、前記第２フリーホイールインダクタの一端と、前記第４出力インダクタの他端とに接続され、
    前記第２フリーホイールインダクタの他端は、前記第１変換回路に接続され、
    前記第２出力インダクタのインダクタンスが前記第１出力インダクタ及び前記第１フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、前記第４出力インダクタのインダクタンスが前記第３出力インダクタ及び前記第２フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きいことを特徴とする電力変換システム。
11. 前記第２出力インダクタのインダクタンスは、前記第１出力インダクタ及び前記第１フリーホイールインダクタの少なくとも２倍であり、前記第４出力インダクタのインダクタンスは、前記第３出力インダクタ及び前記第２フリーホイールインダクタのインダクタンスの少なくとも２倍であることを特徴とする請求項１０に記載の電力変換システム。
12. 前記直流入力電圧を受け、中性点にそれぞれ接続される第１コンデンサと第２コンデンサとを含む入力コンデンサ群をさらに含み、
    前記第３フィルタ回路は、第１出力コンデンサと、第２出力コンデンサとを含み、
    前記第１出力コンデンサの一端は、前記中性点に接続され、
    前記第１出力コンデンサの他端は、前記第２出力インダクタの他端に接続され、
    前記第２出力コンデンサの一端は、前記中性点に接続され、
    前記第２出力コンデンサの他端は、前記第４出力インダクタの他端に接続されることを特徴とする請求項１０に記載の電力変換システム。
13. 前記第１変換回路は、第１分岐回路と、第２分岐回路と、前記第１分岐回路と前記第２分岐回路とに接続される第１補助分岐回路とを含み、
    前記第１分岐回路は、第１パワースイッチと、当該第１パワースイッチに接続される第１ダイオードとを含み、
    前記第２分岐回路は、第２パワースイッチと、当該第２パワースイッチに接続される第２ダイオードとを含み、
    前記第１補助分岐回路は、第１補助パワースイッチと、当該第１補助パワースイッチに接続される第１補助ダイオードとを含み、
    前記制御回路は、前記第１パワースイッチ及び前記第２パワースイッチを制御する第１制御信号と、前記第１補助パワースイッチを制御する第１補助制御信号とを生成することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換システム。
14. 前記第２変換回路は、第３分岐回路と、第４分岐回路と、前記第３分岐回路と前記第４分岐回路とに接続される第２補助分岐回路とを含み、
    前記第３分岐回路は、第３パワースイッチと、当該第３パワースイッチに接続される第３ダイオードとを含み、
    前記第４分岐回路は、第４パワースイッチと、当該第４パワースイッチに接続される第４ダイオードとを含み、
    前記第２補助分岐回路は、第２補助パワースイッチと、当該第２補助パワースイッチに接続される第２補助ダイオードとを含み、
    前記制御回路は、前記第３パワースイッチ及び前記第３パワースイッチを制御する第２制御信号と、前記第２補助パワースイッチを制御する第２補助制御信号とを生成することを特徴とする請求項１３に記載の電力変換システム。
15. 前記第１出力インダクタの一端は、前記第１パワースイッチと、前記第１補助パワースイッチと、前記第１ダイオードとに接続され、
    前記第１フリーホイールインダクタの他端は、前記第４パワースイッチと、前記第２補助ダイオードとに接続され、
    前記第３出力インダクタの一端は、前記第３パワースイッチと、前記第２補助パワースイッチと、前記第３ダイオードとに接続され、
    前記第２フリーホイールインダクタの他端は、前記第２パワースイッチと、前記第１補助ダイオードとに接続されることを特徴とする請求項１４に記載の電力変換システム。
16. 前記交流出力電圧が正の半サイクルにおいて、前記第１制御信号が第１パルス幅変調制御信号、前記第２制御信号が低レベル信号、前記第１補助制御信号が高レベル信号、前記第２補助制御信号が第２パルス幅変調制御信号であり、
    前記交流出力電圧が負の半サイクルにおいて、前記第１制御信号が低レベル信号、前記第２制御信号が第３パルス幅変調制御信号、前記第１補助制御信号が第４パルス幅変調制御信号、前記第２補助制御信号が高レベル信号であることを特徴とする請求項１５に記載の電力変換システム。
17. 前記電力変換システムは、前記交流出力電圧が正の半サイクルの動作において、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループ、正の半サイクルのエネルギー放出ループ、及び正の半サイクルの無効電力ループのうち少なくとも１つのループを提供し、
    前記正の半サイクルのエネルギー蓄積ループは、前記直流入力電圧、前記第１パワースイッチ、前記第１出力インダクタ、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ、前記第２フリーホイールインダクタ及び前記第２パワースイッチの順に構成され、
    前記正の半サイクルのエネルギー放出ループは、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ、前記第２フリーホイールインダクタ、前記第１補助ダイオード、前記第１補助パワースイッチ及び前記第１出力インダクタの順に構成され、
    前記正の半サイクルの無効電力ループは、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタ、前記第１フリーホイールインダクタ、前記第２補助ダイオード、前記第２補助パワースイッチ、前記第３出力インダクタ及び前記第４出力インダクタの順に構成されることを特徴とする請求項１６に記載の電力変換システム。
18. 前記電力変換システムは、前記交流出力電圧が負の半サイクルの動作において、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループ、負の半サイクルのエネルギー放出ループ、及び負の半サイクルの無効電力ループのうち少なくとも１つのループを提供し、
    前記負の半サイクルのエネルギー蓄積ループは、前記直流入力電圧、前記第３パワースイッチ、前記第３出力インダクタ、前記第４出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタ、前記第１フリーホイールインダクタ及び前記第４パワースイッチの順に構成され、
    前記負の半サイクルのエネルギー放出ループは、前記第４出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタ、前記第１フリーホイールインダクタ、前記第２補助ダイオード、前記第２補助パワースイッチ及び前記第３出力インダクタの順に構成され、
    前記負の半サイクルの無効電力ループは、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ、前記第２フリーホイールインダクタ、前記第１補助ダイオード、前記第１補助パワースイッチ、前記第１出力インダクタ及び前記第２出力インダクタの順に構成されることを特徴とする請求項１６に記載の電力変換システム。
19. 直流入力電圧を交流出力電圧に変換する電力変換システムの動作方法であって、
    前記電力変換システムは、
    第１出力インダクタと第２出力インダクタとを有する第１フィルタ回路と、
    第３出力インダクタと第４出力インダクタとを有する第２フィルタ回路と、を含み、
    前記動作方法は、
    （ａ）前記交流出力電圧が正の半サイクルにおいて、前記直流入力電圧に電気的に接続する場合に、前記第１出力インダクタ、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧及び前記第４出力インダクタは、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループとなり、前記直流入力電圧との接続を切断する場合に、前記第１出力インダクタ、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧及び前記第４出力インダクタは、正の半サイクルのエネルギー放出ループとなるステップと、
    （ｂ）前記交流出力電圧が負の半サイクルにおいて、前記直流入力電圧に電気的に接続する場合に、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ及び前記第３出力インダクタは、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループとなり、前記直流入力電圧との接続を切断する場合に、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ及び前記第３出力インダクタは、負の半サイクルのエネルギー放出ループとなるステップと、
    （ｃ）前記交流出力電圧が正の半サイクルにおける無効電力において、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタ、前記第３出力インダクタ及び前記第４出力インダクタが正の半サイクルの無効電力ループとなるステップと、
    （ｄ）前記交流出力電圧が負の半サイクルにおける無効電力において、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ、前記第１出力インダクタ及び前記第２出力インダクタが負の半サイクルの無効電力ループとなるステップと、を含み、
    前記第２出力インダクタのインダクタンスが前記第１出力インダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、前記第４出力インダクタのインダクタンスが前記第３出力インダクタのインダクタンスよりも大きいことを特徴とする電力変換システムの動作方法。
20. 直流入力電圧を交流出力電圧に変換する電力変換システムの動作方法であって、
    前記電力変換システムは、
    第１出力インダクタと第２出力インダクタと第１フリーホイールインダクタとを有する第１フィルタ回路と、
    第３出力インダクタと第４出力インダクタと第２フリーホイールインダクタとを有する第２フィルタ回路と、を含み、
    前記動作方法は、
    （ａ）前記交流出力電圧が正の半サイクルにおいて、前記直流入力電圧に電気的に接続する場合に、前記第１出力インダクタ、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ及び前記第２フリーホイールインダクタは、正の半サイクルのエネルギー蓄積ループとなり、前記直流入力電圧との接続を切断する場合に、前記第１出力インダクタ、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ及び前記第２フリーホイールインダクタは、正の半サイクルのエネルギー放出ループとなるステップと、
    （ｂ）前記交流出力電圧が負の半サイクルにおいて、前記直流入力電圧に電気的に接続する場合に、前記第１フリーホイールインダクタ、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ及び前記第３出力インダクタは、負の半サイクルのエネルギー蓄積ループとなり、前記直流入力電圧との接続を切断する場合に、前記第１フリーホイールインダクタ、前記第２出力インダクタ、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ及び前記第３出力インダクタは、負の半サイクルのエネルギー放出ループとなるステップと、
    （ｃ）前記交流出力電圧が正の半サイクルにおける無効電力において、前記交流出力電圧、前記第２出力インダクタ、前記第１フリーホイールインダクタ、前記第３出力インダクタ及び前記第４出力インダクタが正の半サイクルの無効電力ループとなるステップと、
    （ｄ）前記交流出力電圧が負の半サイクルにおける無効電力において、前記交流出力電圧、前記第４出力インダクタ、前記第２フリーホイールインダクタ、前記第１出力インダクタ及び前記第２出力インダクタが負の半サイクルの無効電力ループとなるステップと、を含み、
    前記第２出力インダクタのインダクタンスが前記第１出力インダクタ及び前記第１フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きく、かつ、前記第４出力インダクタのインダクタンスが前記第３出力インダクタ及び前記第２フリーホイールインダクタのインダクタンスよりも大きいことを特徴とする電力変換システムの動作方法。