JP2019176654A - スナバ回路、電力変換システム - Google Patents

Abstract

【課題】放電時間を短縮することができるスナバ回路、及び電力変換システムを提供する。【解決手段】スナバ回路３は、第１クランプ回路３１と、第２クランプ回路３２と、回生回路３３と、を備える。第１クランプ回路３１は、主回路２における一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２間の電圧をクランプする。第２クランプ回路３２は、主回路２における一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間の電圧をクランプする。回生回路３３は、第１クランプ回路３１及び第２クランプ回路３２に電気的に接続され、第１クランプ回路３１の電気エネルギを第２クランプ回路３２に回生する。回生回路３３は、主回路２の停止後に、第１クランプ回路３１及び第２クランプ回路３２を放電する放電モードで動作する。【選択図】図１

Description

本開示は、一般にスナバ回路、電力変換システムに関し、より詳細には、リンギング又はサージ電圧を抑制するためのスナバ回路、及びそれを用いた電力変換システムに関する。

従来、交流直流電力変換器等の電力変換システムにおいて、スナバ回路を用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１においては、高周波トランスの一次側に接続されるＡＣ／ＡＣ周波数変換器が、三相整流器、インバータ及びスナバ回路を有する。三相整流器の入力側は、三相商用ＡＣ電源と接続され、出力側はインバータの入力側と接続される。インバータの入力側は、三相整流器の出力側と接続され、出力側は、高周波トランスの一次側と接続される。スナバ回路は、三相整流器とインバータとの間に接続される。

特許文献１に記載のスナバ回路は、高周波トランスの漏れインダクタンスにより生じるスパイク状の過電圧をエネルギとして吸収し、吸収したエネルギを回生する。このスナバ回路は、抵抗、キャパシタ、ダイオード及び半導体スイッチで構成される回生式のＲＣＤ単方向スナバ回路である。

特開２０１３−１５８０６４号公報

スナバ回路において、放電時間を短縮することが望まれている。

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、放電時間を短縮することができるスナバ回路、及び電力変換システムを提供することにある。

本開示の一態様に係るスナバ回路は、第１クランプ回路と、第２クランプ回路と、回生回路と、を備える。前記第１クランプ回路は、主回路における一対の第１電圧点から前記主回路の電気エネルギを吸収することによって、前記一対の第１電圧点間の電圧をクランプする。前記第２クランプ回路は、前記主回路における一対の第２電圧点から前記主回路に電気エネルギを注入することによって、前記一対の第２電圧点間の電圧をクランプする。前記回生回路は、前記第１クランプ回路及び前記第２クランプ回路に電気的に接続され、前記第１クランプ回路の電気エネルギを前記第２クランプ回路に回生する。前記回生回路は、前記主回路の停止後に、前記第１クランプ回路及び前記第２クランプ回路を放電する放電モードで動作する。

本開示の一態様に係る電力変換システムは、前記スナバ回路と、前記主回路と、を備える。前記主回路は、電力の変換を行う電力変換回路である。

本開示では、放電時間を短縮することができるという効果がある。

図１は、本開示の一実施形態に係るスナバ回路及び電力変換回路を備える電力変換システムの回路図である。 図２は、同上のスナバ回路の回路図である。 図３Ａは、同上の電力変換回路におけるスナバ回路無しの場合のバス電圧の波形図である。図３Ｂは、同上の電力変換回路におけるスナバ回路有りの場合のバス電圧及び電流の波形図である。 図４は、同上の電力変換システムにおける起動時の動作を説明するタイミングチャートである。 図５は、同上の電力変換システムにおける停止時の動作を説明するタイミングチャートである。 図６は、本開示の一実施形態の第１変形例に係るスナバ回路の回路図である。 図７は、本開示の一実施形態の第２変形例に係るスナバ回路の回路図である。

以下に説明する各実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（１）概要
まず、本実施形態に係るスナバ回路３、及びそれを用いた電力変換システム１の概要について、図１を参照して説明する。

電力変換システム１は、主回路２と、スナバ回路３と、を備えている。主回路２は、電力の変換を行う電力変換回路である。以降、主回路２を電力変換回路２ともいう。スナバ回路３は、電力変換回路２で発生する、リンギング又はサージ電圧を抑制するための保護回路である。電力変換回路２において、例えば直流電力から交流電力への変換、又は交流電力から直流電力への変換を行う際に、後述するトランス２４の漏れインダクタンスに起因してリンギングが発生することがある。本実施形態に係る電力変換システム１では、このようなリンギングをスナバ回路３にて抑制することが可能である。本実施形態では、電力変換回路２は、電力変換の一方側と他方側とを電気的に絶縁しており、他方側に容量成分を有していない。スナバ回路３は、電力変換回路２の他方側に接続されている。本実施形態では、電力変換回路２における、一方側が一次側、他方側が二次側として説明する。スナバ回路３は、主回路２に対して副回路に相当する。

電力変換システム１は、一例として、図１に示すように、電力系統Ｅ２と、蓄電池Ｅ１との間における電力変換に用いられる。ここでいう「電力系統」は、電力会社等の電気事業者が需要家の受電設備に電力を供給するためのシステム全体を意味する。図１の例では、電力変換システム１は、蓄電池Ｅ１が電気的に接続される一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２と、電力系統Ｅ２が電気的に接続される一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２と、を有する。この電力変換システム１は、蓄電池Ｅ１の充電時には、電力系統Ｅ２から入力される交流電力を直流電力に変換し、直流電力を蓄電池Ｅ１に供給する。また、電力変換システム１は、蓄電池Ｅ１の放電時には、蓄電池Ｅ１から入力される直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電力系統Ｅ２に出力する。つまり、本実施形態の電力変換システム１は、蓄電池Ｅ１の充電及び放電の両方に対応できるよう、一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２と一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２との間で、双方向に電力の変換を行うように構成されている。これにより、電力変換システム１は、蓄電池Ｅ１を電力系統Ｅ２に接続して系統連系させ、電力系統Ｅ２から供給される電力にて蓄電池Ｅ１を充電したり、蓄電池Ｅ１の放電電力を電力系統Ｅ２に接続された負荷に供給したりすることができる。本実施形態では一例として、このような電力変換システム１及び蓄電池Ｅ１を含む蓄電システムが、オフィスビル、病院、商業施設及び学校等の、非住宅施設に導入される場合を想定して説明する。

（２）構成
図１に示すように、本実施形態の電力変換システム１は、突入防止回路４と、電力変換回路２と、スナバ回路３と、制御回路６と、を備えている。また、電力変換システム１は、一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２と、一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２と、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２と、を更に備えている。本実施形態では、第１端子Ｈ１１が高電位（正極）側となるように、一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２間には蓄電池Ｅ１が電気的に接続されている。また、一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２間には、電力系統Ｅ２が電気的に接続されている。一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２は、電力変換回路２とスナバ回路３とに電気的に接続されている。ただし、ここでいう「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。

（２．１）突入防止回路
まず、突入防止回路４の構成について説明する。

突入防止回路４は、蓄電池Ｅ１とコンデンサＣ１１との間に電気的に接続されている。コンデンサＣ１１は、例えば電解コンデンサである。突入防止回路４は、高インピーダンス状態と低インピーダンス状態と遮断状態とを切り替え可能に構成されている。ここでいう「高インピーダンス状態」とは、インピーダンスが相対的に高い状態をいい、「低インピーダンス状態」とは、インピーダンスが相対的に低い状態をいう。また、「遮断状態」とは、蓄電池Ｅ１とコンデンサＣ１１とが電気的に遮断された状態をいう。

突入防止回路４は、第１開閉部ＳＷ５１と、第２開閉部ＳＷ５２と、抵抗Ｒ５１と、ダイオードＤ５１と、を有している。

第１開閉部ＳＷ５１は、第１端子Ｈ１１を介して、蓄電池Ｅ１の正極と、コンデンサＣ１１の正極との間に電気的に接続されている。第１開閉部ＳＷ５１は、制御回路６からの駆動信号Ｓ５１によって開閉する。第１開閉部ＳＷ５１が閉状態である場合、蓄電池Ｅ１の正極とコンデンサＣ１１の正極とが導通し、突入防止回路４が低インピーダンス状態となる。本実施形態では、第１開閉部ＳＷ５１は、メカニカルスイッチであるが、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体スイッチであってもよい。

第１開閉部ＳＷ５１の両端間において、第２開閉部ＳＷ５２、抵抗Ｒ５１、及びダイオードＤ５１の直列回路が、電気的に接続されている。つまり、蓄電池Ｅ１の正極とコンデンサＣ１１との間において、第２開閉部ＳＷ５２、抵抗Ｒ５１、及びダイオードＤ５１の直列回路が、第１開閉部ＳＷ５１と電気的に並列接続されている。ダイオードＤ５１は、アノード端子が、抵抗Ｒ５１、及び第１端子Ｈ１１を介して、蓄電池Ｅ１の正極に電気的に接続され、カソード端子が、第２開閉部ＳＷ５２を介してコンデンサＣ１１の正極に電気的に接続されている。第２開閉部ＳＷ５２は、制御回路６からの駆動信号Ｓ５２によって開閉する。第２開閉部ＳＷ５２が閉状態である場合、蓄電池Ｅ１の正極とコンデンサＣ１１の正極とが抵抗Ｒ５１及びダイオードＤ５１を介して導通し、抵抗Ｒ５１によって突入防止回路４が高インピーダンス状態となる。抵抗Ｒ５１は、後述するコンデンサＣ１１、第１コンデンサＣ１、及び第２コンデンサＣ２への突入電流を低減する電流制限抵抗として機能する。本実施形態では、第２開閉部ＳＷ５２は、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチであるが、メカニカルスイッチであってもよい。

つまり、第１開閉部ＳＷ５１が閉状態であり、かつ第２開閉部ＳＷ５２が開状態である場合、突入防止回路４が低インピーダンス状態となる。また、第１開閉部ＳＷ５１が開状態であり、かつ第２開閉部ＳＷ５２が閉状態である場合、突入防止回路４が高インピーダンス状態となる。また、第１開閉部ＳＷ５１及び第２開閉部ＳＷ５２の両方が開状態である場合、突入防止回路４が遮断状態となる。

突入防止回路４が高インピーダンス状態である場合、突入防止回路４が低インピーダンス状態である場合に比べて、蓄電池Ｅ１からコンデンサＣ１１に供給される直流電流の電流値が小さくなる。

また、コンデンサＣ１１の両端間に放電回路５が電気的に接続されている。放電回路５は、抵抗Ｒ７１と放電スイッチＳＷ７１とを有している。コンデンサＣ１１の両端間において、抵抗Ｒ７１及び放電スイッチＳＷ７１の直列回路が電気的に接続されている。放電スイッチＳＷ７１は、制御回路６からの駆動信号Ｓ７１によって開閉する。放電スイッチＳＷ７１は、通常時はオフ状態であり、コンデンサＣ１１を放電する際にオンされる。

（２．２）電力変換回路
次に、電力変換回路２の構成について説明する。

電力変換回路２は、第１変換部２１と、第２変換部２２と、第３変換部２３と、トランス２４と、フィルタ回路２５と、を備えている。

第１変換部２１は、コンデンサＣ１１とトランス２４の一次巻線Ｌ１１との間に電気的に接続されている。第１変換部２１は、直流電力を交流電力に変換、又は交流電力を直流電力に変換するように構成されている。

第１変換部２１は、４つのスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４を有している。本実施形態では、一例として、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４の各々は、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４は、フルブリッジ接続されている。スイッチング素子Ｑ１１は、コンデンサＣ１１の両端間において、スイッチング素子Ｑ１２と電気的に直列接続されている。スイッチング素子Ｑ１３は、コンデンサＣ１１の両端間において、スイッチング素子Ｑ１４と電気的に直列接続されている。言い換えれば、コンデンサＣ１１の両端間には、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の直列回路とが、電気的に並列接続されている。具体的には、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３のドレインは、コンデンサＣ１１の正極に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４のソースは、コンデンサＣ１１の負極に電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１１のソース及びスイッチング素子Ｑ１２のドレインの接続点と、スイッチング素子Ｑ１３のソース及びスイッチング素子Ｑ１４のドレインの接続点との間に、トランス２４の一次巻線Ｌ１１が電気的に接続されている。

第１変換部２１は、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４がオン／オフすることによって、直流電力を交流電力に変換、又は交流電力を直流電力に変換する。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４は、制御回路６からの駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４によってオン／オフが個別に制御される。

トランス２４は、互いに磁気的に結合された一次巻線Ｌ１１と二次巻線Ｌ１２とを有する高周波絶縁トランスである。一次巻線Ｌ１１は、第１変換部２１と電気的に接続され、二次巻線Ｌ１２は、第２変換部２２と電気的に接続されている。本実施形態では、二次巻線Ｌ１２の巻数は、一次巻線Ｌ１１の巻数よりも多い。したがって、一次巻線Ｌ１１の両端電圧を昇圧した電圧が、二次巻線Ｌ１２の両端間に生成される。なお、一次巻線Ｌ１１と二次巻線Ｌ１２との巻数比は、１：１であってもよい。

第２変換部２２は、トランス２４の二次巻線Ｌ１２と一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２との間に電気的に接続されている。

第２変換部２２は、４つのスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４を有している。本実施形態では、本実施形態では、一例として、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４の各々は、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４は、フルブリッジ接続されている。スイッチング素子Ｑ２１は、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間において、スイッチング素子Ｑ２２と電気的に直列接続されている。スイッチング素子Ｑ２３は、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間において、スイッチング素子Ｑ２４と電気的に直列接続されている。言い換えれば、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間には、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の直列回路とが、電気的に並列接続されている。具体的には、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２３のドレインは、高電位側の第３端子Ｈ３１に電気的に接続され、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のソースは、低電位側の第３端子Ｈ３２に電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｑ２１のソース及びスイッチング素子Ｑ２２のドレインの接続点と、スイッチング素子Ｑ２３のソース及びスイッチング素子Ｑ２４のドレインの接続点との間に、トランス２４の二次巻線Ｌ１２が電気的に接続されている。

第２変換部２２は、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４がオン／オフすることによって、交流電力を直流電力に変換、又は直流電力を交流電力に変換する。スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４は、制御回路６からの駆動信号Ｓ２１〜Ｓ２４によってオン／オフが個別に制御される。

第３変換部２３は、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２を介して第２変換部２２と電気的に接続されている。また、第２変換部２２と第３変換部２３との間には、スナバ回路３が電気的に接続されている。

第３変換部２３は、４つのスイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４を有している。本実施形態では、一例として、スイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４の各々は、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。スイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４は、フルブリッジ接続されている。スイッチング素子Ｑ３１は、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間において、スイッチング素子Ｑ３２と電気的に直列接続されている。スイッチング素子Ｑ３３は、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間において、スイッチング素子Ｑ３４と電気的に直列接続されている。言い換えれば、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間には、スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４の直列回路とが、電気的に並列接続されている。具体的には、スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３３のドレインは、高電位側の第３端子Ｈ３１に電気的に接続され、スイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３４のソースは、低電位側の第３端子Ｈ３２に電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｑ３１のソース及びスイッチング素子Ｑ３２のドレインの接続点と、スイッチング素子Ｑ３３のソース及びスイッチング素子Ｑ３４のドレインの接続点とは、フィルタ回路２５が電気的に接続されている。

第３変換部２３は、スイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４がオン／オフすることによって、直流電力を交流電力に変換、又は交流電力を直流電力に変換する。スイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４は、制御回路６からの駆動信号Ｓ３１〜Ｓ３４によってオン／オフが個別に制御される。

フィルタ回路２５は、２つのインダクタＬ２１，Ｌ２２と、コンデンサＣ２１と、を有している。フィルタ回路２５は、第３変換部２３と一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２との間に電気的に接続されている。インダクタＬ２１の一端、言い換えれば、フィルタ回路２５における第３変換部２３側の一対の端子の一方は、スイッチング素子Ｑ３１のソース及びスイッチング素子Ｑ３２のドレインの接続点に電気的に接続されている。インダクタＬ２２の一端、言い換えれば、フィルタ回路２５における第３変換部２３側の一対の端子の他方は、スイッチング素子Ｑ３３のソース及びスイッチング素子Ｑ３４のドレインの接続点に電気的に接続されている。インダクタＬ２１の他端、言い換えれば、フィルタ回路２５における第２端子Ｈ２１側の端子は、交流開閉部ＳＷ６１を介して第２端子Ｈ２１に電気的に接続されている。インダクタＬ２２の他端、言い換えれば、フィルタ回路２５における第２端子Ｈ２２側の端子は、第２端子Ｈ２２に電気的に接続されている。言い換えれば、第３変換部２３は、フィルタ回路２５を介して一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２に電気的に接続されている。また、インダクタＬ２１の他端とインダクタＬ２２の他端との間には、コンデンサＣ２１が電気的に接続されている。

交流開閉部ＳＷ６１は、制御回路６からの駆動信号Ｓ６１によって開閉する。交流開閉部ＳＷ６１は、メカニカルスイッチであってもよいし、半導体スイッチであってもよい。一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２間には、電力系統Ｅ２が電気的に接続されている。

（２．３）スナバ回路
次に、スナバ回路３の構成について説明する。スナバ回路３は、電力変換回路２に電気的に接続されている。具体的には、スナバ回路３は、電力変換回路２における第２変換部２２と第３変換部２３との間の一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２、及び一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２に電気的に接続されている。すなわち、電力変換回路２は、スナバ回路３が電気的に接続される、一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２、及び一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２を有する。

一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２は、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２と電気的に接続されている。また、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２は、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２と電気的に接続されている。

高電位側の第３端子Ｈ３１と、高電位側の第１電圧点Ｐ１１と、高電位側の第２電圧点Ｐ２１とは、同電位である（電気的に等価である）。同様に、低電位側の第３端子Ｈ３２と、低電位側の第１電圧点Ｐ１２と、低電位側の第２電圧点Ｐ２２とは、同電位である（電気的に等価である）。

スナバ回路３は、第１クランプ回路３１と、第２クランプ回路３２と、回生回路３３と、起動回路３４と、を備えている。

第１クランプ回路３１は、一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２間に電気的に接続されている。第１クランプ回路３１は、電力変換回路２における一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２から電力変換回路２の電気エネルギを吸収することによって、一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２間の電圧をクランプする。ここで、電力変換回路２における一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間（一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２）の電圧をバス電圧Ｖｂｕｓとする。つまり、バス電圧Ｖｂｕｓは、第２変換部２２が第３変換部２３に出力する直流電圧、又は第３変換部２３が第２変換部２２に出力する直流電圧である。第１クランプ回路３１は、一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２間の電圧（バス電圧Ｖｂｕｓ）の大きさが第１クランプ値ｖ１を超える場合に、電力変換回路２における一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２から電力変換回路２の電気エネルギを吸収する回路である。これにより、第１クランプ回路３１は、一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２間の電圧を第１クランプ値ｖ１にクランプする。つまり、電力変換回路２におけるバス電圧Ｖｂｕｓが第１クランプ値ｖ１を超える場合には、第１クランプ回路３１が、第１クランプ値ｖ１を超える分の電気エネルギを引き抜くことにより、バス電圧Ｖｂｕｓの上限値を第１クランプ値ｖ１にクランプする。

第１クランプ回路３１は、第１ダイオードＤ１及び第１コンデンサＣ１を有する。第１ダイオードＤ１及び第１コンデンサＣ１は、一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２間に電気的に直列接続されている。第１クランプ回路３１は、一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２間の電圧（Ｖｂｕｓ）が第１クランプ値ｖ１を超える場合に、高電位側の第１電圧点Ｐ１１から第１ダイオードＤ１を通して第１コンデンサＣ１に電流Ｉｄ１が流れるように構成されている。具体的には、一対の第１電圧点Ｐ１１，Ｐ１２間に第１ダイオードＤ１及び第１コンデンサＣ１の直列回路が電気的に接続されている。第１ダイオードＤ１は、アノード端子が高電位側の第１電圧点Ｐ１１に電気的に接続され、カソード端子が第１コンデンサＣ１を介して低電位側の第１電圧点Ｐ１２に電気的に接続されている。

この構成により、第１コンデンサＣ１の両端電圧の大きさを第１クランプ値ｖ１とすれば、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間のバス電圧Ｖｂｕｓが第１クランプ値ｖ１を超えると、第１ダイオードＤ１がオン（導通状態）になり第１コンデンサＣ１に電流Ｉｄ１が流れる。厳密には、第１コンデンサＣ１の両端電圧に第１ダイオードＤ１の順方向降下電圧を加えた電圧が第１クランプ値ｖ１になる。ただし、第１クランプ値ｖ１に比べて第１ダイオードＤ１の順方向降下電圧が十分に小さいため、ここでは、第１ダイオードＤ１の順方向降下電圧をゼロ、つまり第１コンデンサＣ１の両端電圧の大きさが第１クランプ値ｖ１であることとして説明する。

第２クランプ回路３２は、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間に電気的に接続されている。第２クランプ回路３２は、電力変換回路２における一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２から電力変換回路２に電気エネルギを注入することによって、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間の電圧をクランプする。第２クランプ回路３２は、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間の電圧（バス電圧Ｖｂｕｓ）の大きさが第２クランプ値ｖ２を下回る場合に、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２から電力変換回路２に電気エネルギを注入する回路である。これにより、第２クランプ回路３２は、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間の電圧を第２クランプ値ｖ２にクランプする。つまり、電力変換回路２におけるバス電圧Ｖｂｕｓが第２クランプ値ｖ２を下回る場合には、第２クランプ回路３２が、第２クランプ値ｖ２を下回る分の電気エネルギを回生することにより、バス電圧Ｖｂｕｓの下限値を第２クランプ値ｖ２にクランプする。

第２クランプ回路３２は、起動スイッチング素子Ｑ２及び第２コンデンサＣ２を有する。

起動スイッチング素子Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチで構成されており、起動スイッチ部ＳＷ２と、第２ダイオードＤ２と、を有する。本実施形態では、一例として、起動スイッチング素子Ｑ２は、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。第２ダイオードＤ２は、起動スイッチング素子Ｑ２の寄生ダイオードである。第２ダイオードＤ２は、アノード端子が起動スイッチ部ＳＷ２のソースと電気的に接続され、カソード端子が起動スイッチ部ＳＷ２のドレインと電気的に接続されている。

起動スイッチング素子Ｑ２及び第２コンデンサＣ２は、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間に電気的に直列接続されている。第２クランプ回路３２は、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間の電圧（バス電圧Ｖｂｕｓ）が第２クランプ値ｖ２を下回る場合に、第２コンデンサＣ２から第２ダイオードＤ２を通して電力変換回路２に電流Ｉｄ２が流れるように構成されている。具体的には、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間に起動スイッチング素子Ｑ２および第２コンデンサＣ２の直列回路が電気的に接続されている。起動スイッチング素子Ｑ２は、起動スイッチ部ＳＷ２のドレインが高電位側の第２電圧点Ｐ２１に電気的に接続され、起動スイッチ部ＳＷ２のソースが第２コンデンサＣ２を介して低電位側の第２電圧点Ｐ２２に電気的に接続されている。したがって、第２ダイオードＤ２は、カソード端子が高電位側の第２電圧点Ｐ２１に電気的に接続され、アノード端子が第２コンデンサＣ２を介して低電位側の第２電圧点Ｐ２２に電気的に接続されている。つまり、第２クランプ回路３２は、第２ダイオードＤ２および第２コンデンサＣ２を有する。第２ダイオードＤ２及び第２コンデンサＣ２は、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間に電気的に直列接続されている。

また、起動スイッチング素子Ｑ２は、制御回路６によって制御される。具体的には、起動スイッチング素子Ｑ２の起動スイッチ部ＳＷ２は、制御回路６からの駆動信号Ｓ２によって開閉する。

この構成により、第２コンデンサＣ２の両端電圧の大きさを第２クランプ値ｖ２とすれば、一対の第２電圧点Ｐ２１，Ｐ２２間のバス電圧Ｖｂｕｓが第２クランプ値ｖ２を下回ると、第２ダイオードＤ２がオン（導通状態）になり電力変換回路２に電流Ｉｄ２が流れる。厳密には、第２コンデンサＣ２の両端電圧に第２ダイオードＤ２の順方向降下電圧を加えた電圧が第２クランプ値ｖ２になる。ただし、第２クランプ値ｖ２に比べて第２ダイオードＤ２の順方向降下電圧が十分に小さいため、ここでは、第２ダイオードＤ２の順方向降下電圧をゼロ、つまり第２コンデンサＣ２の両端電圧の大きさが第２クランプ値ｖ２であることとして説明する。

また、起動スイッチング素子Ｑ２は、起動回路３４としても機能する。起動回路３４は、オンオフが可能であって、回生回路３３の起動前に第２クランプ回路３２を充電する充電経路を形成する。つまり、起動回路３４は、半導体スイッチ（例えばＭＯＳＦＥＴ）である。第２ダイオードＤ２は、半導体スイッチの寄生ダイオードである。起動回路３４は、第２ダイオードＤ２と電気的に並列接続された起動スイッチ部ＳＷ２を含む。起動スイッチ部ＳＷ２がオンすることによって、第２コンデンサＣ２を充電する充電経路が形成される。

回生回路３３は、第１クランプ回路３１及び第２クランプ回路３２に電気的に接続されており、第１クランプ回路３１の電気エネルギを第２クランプ回路３２に回生する。具体的には、回生回路３３は、第１クランプ電圧Ｖｃ１と第２クランプ電圧Ｖｃ２との間で電圧変換（降圧、昇圧、又は昇降圧）を行う。ここでいう「第１クランプ電圧」は、第１クランプ値ｖ１を規定する電圧であって、本実施形態では、第１コンデンサＣ１の両端電圧である。「第２クランプ電圧」は、第２クランプ値ｖ２を規定する電圧であって、本実施形態では、第２コンデンサＣ２の両端電圧である。

回生回路３３は、第１回生スイッチＱ４１、第２回生スイッチＱ４２、及びインダクタＬ４１を有する。回生回路３３は、スイッチング素子として第１回生スイッチＱ４１、第２回生スイッチＱ４２を有するチョッパ回路である、具体的にはチョッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。本実施形態では、一例として、回生回路３３は、降圧（チョッパ）回路であって、第１クランプ電圧Ｖｃ１を降圧して第２クランプ電圧Ｖｃ２を生成する。つまり、回生回路３３は、第１コンデンサＣ１の両端電圧を降圧して、第２コンデンサＣ２の両端電圧を生成する。本実施形態では、一例として、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２の各々は、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなる。

第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２は、第１コンデンサＣ１の両端間において、電気的に直列接続されている。第１回生スイッチＱ４１のドレインは、第１クランプ回路３１における第１ダイオードＤ１のカソード端子と第１コンデンサＣ１との接続点に電気的に接続されている。第２回生スイッチＱ４２のソースは、第１コンデンサの負極側の端子（第１電圧点Ｐ１２）に電気的に接続されている。

インダクタＬ４１は、第２コンデンサＣ２の両端間において、第２回生スイッチＱ４２と電気的に直列接続されている。言い換えれば、インダクタＬ４１は、第１回生スイッチＱ４１のソース及び第２回生スイッチＱ４２のドレインの接続点と、起動スイッチング素子Ｑ２のソース（第２ダイオードＤ２のアノード）及び第２コンデンサＣ２の接続点との間に、電気的に接続されている。

第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２は、制御回路６によって制御される。具体的には、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２は、制御回路６からの駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２によって開閉する。

回生回路３３は、動作モードとして通常モードと放電モードとを有している。通常モードとは、第１クランプ回路３１の電気エネルギを第２クランプ回路３２に回生する動作モードである。放電モードとは、第１クランプ回路３１（第１コンデンサＣ１）と第２クランプ回路３２（第２コンデンサ）とを放電する動作モードである。本実施形態では、回生回路３３は、主回路２（電力変換回路２）の停止後に、第１クランプ回路３１及び第２クランプ回路３２を放電する放電モードで動作する。具体的には、回生回路３３は、制御回路６からの駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２により、電力変換回路２の停止後に、放電モードで動作する。言い換えれば、制御回路６は、主回路２（電力変換回路２）の停止後に、回生回路３３を、第１クランプ回路３１及び第２クランプ回路３２を放電する放電モードで動作させる。

本実施形態では、回生回路３３は、通常モードと放電モードとで同一の動作を行う。つまり、電力変換回路２の動作中に行うのが通常モードであり、電力変換回路２の停止後に行うのが放電モードである。回生回路３３は、通常モード及び放電モードにおいて、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２が交互にオンする。これにより、通常モードでは、第１クランプ回路３１の電気エネルギが第２クランプ回路３２に回生（伝送）される。また、放電モードでは、インダクタＬ４１の鉄損などにより、第１クランプ回路３１及び第２クランプ回路３２が放電される。

（２．４）制御回路
制御回路６は、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、制御回路６は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御回路６として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

制御回路６は、電力変換回路２、スナバ回路３、突入防止回路４、交流開閉部ＳＷ６１、及び放電スイッチＳＷ７１を制御するように構成されている。

具体的には、制御回路６は、突入防止回路４に対しては、第１開閉部ＳＷ５１及び第２開閉部ＳＷ５２をそれぞれ駆動する駆動信号Ｓ５１，Ｓ５２を出力する。

また、制御回路６は、交流開閉部ＳＷ６１に対して、交流開閉部ＳＷ６１を駆動する駆動信号Ｓ６１を出力する。

また、制御回路６は、放電スイッチＳＷ７１に対しては、放電スイッチＳＷ７１を駆動する駆動信号Ｓ７１を出力する。

また、制御回路６は、電力変換回路２の第１変換部２１に対しては、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４をそれぞれ駆動する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４（以下、駆動信号Ｓｉｇ１０ともいう）を出力する。制御回路６は、電力変換回路２の第２変換部２２に対しては、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４をそれぞれ駆動する駆動信号Ｓ２１〜Ｓ２４（以下、駆動信号Ｓｉｇ２０ともいう）を出力する。制御回路６は、電力変換回路２の第３変換部２３に対しては、スイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４をそれぞれ駆動する駆動信号Ｓ３１〜Ｓ３４（以下、駆動信号Ｓｉｇ３０ともいう）を出力する。

また、制御回路６は、スナバ回路３の第２クランプ回路３２に対しては、起動スイッチング素子Ｑ２（起動スイッチ部ＳＷ２）を駆動する駆動信号Ｓ２を出力する。制御回路６は、スナバ回路３の回生回路３３に対しては、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２をそれぞれ駆動する駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２（以下、駆動信号Ｓｉｇ４０ともいう）を出力する。

また、制御回路６には、駆動信号Ｓ２、及び駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２の出力の可否を決定する回生イネーブル信号Ｓｅｎ１が入力される。回生イネーブル信号Ｓｅｎ１は、信号レベルがＨｉｇｈ／Ｌｏｗのデジタル信号である。制御回路６は、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルに基づいて、駆動信号Ｓ２及び駆動信号Ｓｉｇ４０を出力する。

制御回路６は、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルがＬｏｗである場合、駆動信号Ｓ２を出力し、かつ、駆動信号Ｓｉｇ４０を停止する。具体的には、制御回路６は、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルがＬｏｗである場合、駆動信号Ｓ２の信号レベルをＨｉｇｈにして起動スイッチング素子Ｑ２（起動スイッチ部ＳＷ２）をオン状態にする。また、制御回路６は、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルがＬｏｗである場合、駆動信号Ｓｉｇ４０を停止して、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２の両方をオフ状態にする。

また、制御回路６は、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルがＨｉｇｈである場合、駆動信号Ｓ２を停止し、かつ、駆動信号Ｓｉｇ４０を出力する。具体的には、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルがＨｉｇｈである場合、駆動信号Ｓ２の信号レベルをＬｏｗにして起動スイッチング素子Ｑ２（起動スイッチ部ＳＷ２）をオフ状態にする。また、制御回路６は、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルがＨｉｇｈである場合、駆動信号Ｓｉｇ４０を出力して、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２を交互にオンする。

（３）動作例
（３．１）電力変換回路の動作
以下に、電力変換回路２の動作について、図１を参照して説明する。

本実施形態の電力変換回路２は、一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２と一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２との間で、トランス２４を介して双方向の電力変換を行うように構成されている。そのため、電力変換回路２は、「インバータモード」と「コンバータモード」との２つの動作モードを有している。インバータモードは、一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２に入力される直流電力を交流電力に変換して一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２から出力する動作モードである。コンバータモードは、一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２に入力される交流電力を直流電力に変換して一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２から出力する動作モードである。

まず、インバータモードでの電力変換回路２の動作について説明する。

制御回路６は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ２１，Ｑ２４の組み合わせと、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ２２，Ｑ２３の組み合わせとが、交互にオンするように、駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４を出力する。ここで、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ２１，Ｑ２４（又はスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ２２，Ｑ２３）のデューティ比は５０％である。

これにより、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１を昇圧した電圧（バス電圧Ｖｂｕｓ）が、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間に生成される。

一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間の電圧が固定されている期間において、制御回路６は、第３変換部２３のスイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４をＰＷＭ制御（PWM:Pulse Width Modulation）することにより、第３変換部２３の出力電圧を制御する。具体的には、スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３４（又はスイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３３）がオンする供給期間には、トランス２４の二次巻線Ｌ１２から第２変換部２２及び第３変換部２３を通して一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２に電流が供給される。

一方、スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３３（又はスイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３４）がオンする循環期間には、還流経路として第３変換部２３を通してインダクタＬ２１，Ｌ２２から電流が流れる。

制御回路６は、供給期間と循環期間との比率を変えることにより、第３変換部２３の出力電圧を制御する。トランス２４の二次巻線Ｌ１２における反転動作は、循環期間において行われる。

以上説明したような動作を繰り返すことにより、電力変換回路２は、蓄電池Ｅ１からの直流電力を交流電力に変換して、一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２から電力系統Ｅ２に出力する。

また、電力変換回路２は、コンバータモードにおいても、基本的には上記インバータモードと同様のシーケンスにより、第１変換部２１、第２変換部２２、及び第３変換部２３を動作させる。すなわち、電力変換回路２において、第３変換部２３の出力電圧が電力系統Ｅ２の電圧を下回っていれば、電力系統Ｅ２からの交流電力は直流電力に変換され、一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２から蓄電池Ｅ１に出力される。

（３．２）スナバ回路の動作
次に、スナバ回路３の動作について、図１〜図３Ｂを参照して説明する。

上述した電力変換回路２の動作に伴って、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間に発生する直流のバス電圧Ｖｂｕｓに、リンギングが生じることがある。すなわち、第３変換部２３は、トランス２４を介して直流電源である蓄電池Ｅ１に接続されているため、第３変換部２３は、トランス２４の漏れインダクタンスを介して直流電源（蓄電池Ｅ１）に電気的に接続されているとみなすことができる。そのため、第３変換部２３のスイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４のスイッチング動作時に、バス電圧Ｖｂｕｓにリンギングが生じる可能性がある。

図２は、図１に示すスナバ回路３を、回路図上での配置を変更した記載であり、図２に示すスナバ回路３と図１に示すスナバ回路３とは等価である。

図３Ａでは、横軸を時間軸として、バス電圧Ｖｂｕｓを示している。図３Ｂでは、横軸を時間軸とし、上段のグラフがバス電圧Ｖｂｕｓを示し、下段のグラフが電流Ｉｄ１，Ｉｄ２（図２参照）を示している。電流Ｉｄ１は、スナバ回路３の第１ダイオードＤ１を流れる電流を表し、電流Ｉｄ２は、スナバ回路３における起動スイッチング素子Ｑ２の寄生ダイオードである第２ダイオードＤ２を流れる電流を表している。また、図３Ｂにおいては、クランプされる前のバス電圧Ｖｂｕｓを破線で示している。

まず、スナバ回路３が無い状態では、図３Ａに示すように、一対のバス電圧点Ｐ１，Ｐ２に発生する直流のバス電圧Ｖｂｕｓには、正のリンギング及び負のリンギングが生じることがある。ここでいう「正のリンギング」とは、バス電圧Ｖｂｕｓの平均値ｖ０に対して、電圧が増加する向き（正の向き）のリンギング（図３Ａでは「ｖｒ１」まで増加している）を意味する。「負のリンギング」とは、バス電圧Ｖｂｕｓの平均値ｖ０に対して、電圧が低下する向き（負の向き）のリンギング（図３Ａでは「ｖｒ２」まで低下している）を意味する。

スナバ回路３は、バス電圧Ｖｂｕｓに正のリンギングが生じた場合、第１クランプ回路３１にて、電力変換回路２の電気エネルギを吸収することにより、図３Ｂに示すように、バス電圧Ｖｂｕｓを第１クランプ値ｖ１にクランプする。すなわち、バス電圧Ｖｂｕｓに正のリンギングが生じた結果、バス電圧Ｖｂｕｓの大きさが第１クランプ値ｖ１を超えることになれば、第１ダイオードＤ１がオンして第１クランプ回路３１が作動する。このとき、図３Ｂに示すように、第１クランプ回路３１での電気エネルギの吸収に伴って、第１ダイオードＤ１にパルス状の電流Ｉｄ１が流れる。したがって、スナバ回路３は、バス電圧Ｖｂｕｓの大きさが第１クランプ値ｖ１を超えると、電力変換回路２から第１クランプ値ｖ１を超える分の電気エネルギを引き抜いて、この電気エネルギを第１コンデンサＣ１に蓄積することができる。よって、バス電圧Ｖｂｕｓに正のリンギングが生じても、バス電圧Ｖｂｕｓの最大値は第１クランプ値ｖ１に抑制される。

更に、スナバ回路３は、第１クランプ回路３１と第２クランプ回路３２との間に電気的に接続された回生回路３３にて、第１クランプ電圧Ｖｃ１と第２クランプ電圧Ｖｃ２との間で電圧変換を行う。回生回路３３は、制御回路６からの駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２により、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２が交互にオンし、第１クランプ電圧Ｖｃ１を降圧して第２クランプ電圧Ｖｃ２を生成する。第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２の駆動周波数は、例えば１００ｋＨｚである。そのため、第２クランプ電圧Ｖｃ２としての第２コンデンサＣ２の両端電圧の値（第２クランプ値ｖ２）は、第１クランプ電圧Ｖｃ１としての第１コンデンサＣ１の両端電圧の値（第１クランプ値ｖ１）よりも低くなる。要するに、第１クランプ回路３１が作動して第１コンデンサＣ１に電気エネルギが蓄積されると、この電気エネルギの少なくとも一部が、回生回路３３を介して第２クランプ回路３２の第２コンデンサＣ２へと送られ、第２コンデンサＣ２に蓄積される。

また、スナバ回路３は、バス電圧Ｖｂｕｓに負のリンギングが生じた場合、第２クランプ回路３２にて、電力変換回路２に電気エネルギを注入することにより、図３Ｂに示すように、バス電圧Ｖｂｕｓを第２クランプ値ｖ２にクランプする。すなわち、バス電圧Ｖｂｕｓに負のリンギングが生じた結果、バス電圧Ｖｂｕｓの大きさが第２クランプ値ｖ２を下回ることになれば、起動スイッチング素子Ｑ２の寄生ダイオードである第２ダイオードＤ２がオンして第２クランプ回路３２が作動する。このとき、図３Ｂに示すように、第２クランプ回路３２での電気エネルギの注入に伴って、第２ダイオードＤ２にパルス状の電流Ｉｄ２が流れる。したがって、スナバ回路３は、バス電圧Ｖｂｕｓの大きさが第２クランプ値ｖ２を下回ると、第２クランプ値ｖ２を下回る分の電気エネルギを、第２コンデンサＣ２から電力変換回路２に回生することができる。よって、バス電圧Ｖｂｕｓに負のリンギングが生じても、バス電圧Ｖｂｕｓの最小値は第２クランプ値ｖ２に抑制される。

ここにおいて、第２コンデンサＣ２に蓄積されている電気エネルギは、上述したように回生回路３３を介して第１コンデンサＣ１から送られた電気エネルギである。すなわち、スナバ回路３は、バス電圧Ｖｂｕｓに正のリンギングが生じた際に第１クランプ回路３１が電力変換回路２から吸収した電気エネルギを、バス電圧Ｖｂｕｓに負のリンギングが生じた際に第２クランプ回路３２から電力変換回路２に回生している。更に言い換えれば、スナバ回路３では、正のリンギングが生じた際に吸収した電気エネルギを、一旦蓄え、負のリンギングが生じた際に回生している。このようにして、バス電圧Ｖｂｕｓに生じた正のリンギングの電気エネルギと、負のリンギングの電気エネルギとが互いに相殺し合うことにより、バス電圧Ｖｂｕｓの正及び負の両方のリンギングが抑制される。

また、スナバ回路３において、第１回生スイッチＱ４１を制御するための駆動信号Ｓ４１のデューティ比を調節することによって、第１クランプ値ｖ１及び第２クランプ値ｖ２を調節することが可能である。すなわち、駆動信号Ｓ４１のデューティ比が変化すれば、回生回路３３における降圧比が変化するので、これに伴って、第１クランプ値ｖ１及び第２クランプ値ｖ２も変化する。

具体的には、駆動信号Ｓ４１のデューティ比が大きくなる、つまり第１回生スイッチＱ４１のスイッチング周期における第１回生スイッチＱ４１がオンの期間が占める割合が大きくなるほど、第１クランプ値ｖ１は小さくなり、第２クランプ値ｖ２は大きくなる。そして、駆動信号Ｓ４１のデューティ比が最大値「１」に近づくほど、第１クランプ値ｖ１及び第２クランプ値ｖ２は、バス電圧Ｖｂｕｓの平均値ｖ０に近くなる。ただし、第１クランプ値ｖ１はバス電圧Ｖｂｕｓの平均値ｖ０を下回らず、第２クランプ値ｖ２はバス電圧Ｖｂｕｓの平均値ｖ０を上回らない。また、駆動信号Ｓ４１のデューティ比が大きくなるほど、スナバ回路３によって電力変換回路２に回生される電力（回生電力）は大きくなる。言い換えれば、駆動信号Ｓ４１のデューティ比が小さくなる、つまり第１回生スイッチＱ４１のスイッチング周期における第１回生スイッチＱ４１がオンの期間が占める割合が小さくなるほど、第１クランプ値ｖ１は大きくなり、第２クランプ値ｖ２は小さくなる。また、駆動信号Ｓ４１のデューティ比が小さくなるほど、回生電力は小さくなる。

（３．３）起動シーケンス
次に、電力変換システム１の起動シーケンスについて、図４を参照して説明する。

図４では、横軸を時間軸として、最上段から順に、電圧Ｖｃ１１、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２、駆動信号Ｓ５２、駆動信号Ｓ５１、駆動信号Ｓｉｇ１０，Ｓｉｇ２０、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１、駆動信号Ｓｉｇ３０を示している。図４において、電圧Ｖｃ１１は、電力変換回路２におけるコンデンサＣ１１の両端電圧である。電圧Ｖｃ１は、スナバ回路３における第１クランプ回路３１の第１コンデンサＣ１の両端電圧であり、電圧Ｖｃ２は、スナバ回路３における第２クランプ回路３２の第２コンデンサＣ２の両端電圧である。駆動信号Ｓ５２は、突入防止回路４における第２開閉部ＳＷ５２の駆動信号である。駆動信号Ｓ５１は、突入防止回路４における第１開閉部ＳＷ５１の駆動信号である。駆動信号Ｓｉｇ１０は、電力変換回路２における第１変換部２１のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４の駆動信号であり、駆動信号Ｓｉｇ２０は、電力変換回路２における第２変換部２２のスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４の駆動信号である。回生イネーブル信号Ｓｅｎ１は、スナバ回路３における起動スイッチング素子Ｑ２の駆動信号Ｓ２と、第１回生スイッチＱ４１、及び第２回生スイッチＱ４２の駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２との出力の可否を決定する信号である。駆動信号Ｓｉｇ３０は、電力変換回路２における第３変換部２３のスイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４の駆動信号である。

初期状態において、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４，Ｑ３１〜Ｑ３４、起動スイッチング素子Ｑ２（起動回路３４）、第１回生スイッチＱ４１、第２回生スイッチＱ４２、第１開閉部ＳＷ５１、及び第２開閉部ＳＷ５２は、全てオフ状態である。

時刻ｔ０において、制御回路６に起動指令信号が入力される。

制御回路６は、起動指令信号が入力されると、まず駆動信号Ｓｉｇ１０，Ｓｉｇ２０の出力を開始し、第１変換部２１及び第２変換部２２の動作を開始させる（時刻ｔ１）。具体的には、制御回路６は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ２１，Ｑ２４の組み合わせと、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ２２，Ｑ２３の組み合わせとが、交互にオンするように、駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４を出力する。このとき、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４の駆動周波数ｆ１（以下、第１周波数ｆ１ともいう）は、例えば４０ｋＨｚである。

また、時刻ｔ１において、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルがＬｏｗである。したがって、制御回路６は、起動スイッチング素子Ｑ２（起動スイッチ部ＳＷ２）をオン状態にする。つまり、起動回路３４がオンする。このとき、回生回路３３（第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２）は、オフ状態のままである、つまり起動前である。

時刻ｔ２において、制御回路６は、第２開閉部ＳＷ５２に駆動信号Ｓ５２を出力し、第２開閉部ＳＷ５２をオン状態にする。第２開閉部ＳＷ５２がオンすることによって、第２開閉部ＳＷ５２を介してコンデンサＣ１１が充電され始める。ここで、第２開閉部ＳＷ５２には、抵抗Ｒ５１が直列接続されている。したがって、コンデンサＣ１１は、抵抗Ｒ５１とコンデンサＣ１１との時定数で充電される。

また、時刻ｔ２において、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４、Ｑ２１〜Ｑ２４が駆動している。したがって、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間に、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１を昇圧した直流電圧が生成される。一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間の直流電圧により、第１ダイオードＤ１を介して第１コンデンサＣ１が充電され始める。また、起動スイッチング素子Ｑ２（起動回路３４）がオン状態である。つまり、第２クランプ回路３２（第２コンデンサＣ２）を充電する充電経路が形成されている。したがって、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間の直流電圧により、起動スイッチング素子Ｑ２（起動回路３４）を介して第２コンデンサＣ２が充電され始める。厳密には、第１コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１は、第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２に比べて第１ダイオードＤ１の順方向降下電圧だけ低くなる。ただし、第１ダイオードＤ１の順方向降下電圧は、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２に比べて十分に小さい。そのため、図４では、第１ダイオードＤ１の順方向降下電圧をゼロとみなし、第１コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１と第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２とが同じとして記載している。

なお、第２開閉部ＳＷ５２がオンするタイミングは、駆動信号Ｓｉｇ１０，Ｓｉｇ２０の出力と同じタイミングであってもよい。

時刻ｔ２から期間Ｔ１（例えば３１０ｍｓ）後の時刻ｔ３において、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１と所定の閾値Ｖｔｈとの比較が行われる。制御回路６は、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１が閾値Ｖｔｈ以上である場合、駆動信号Ｓｉｇ１０，Ｓｉｇ２０の出力を継続する。制御回路６は、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１が閾値Ｖｔｈ未満である場合、第２開閉部ＳＷ５２をオフし、電力変換システム１の起動を中止する。ここでは、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１が閾値Ｖｔｈ以上であるとして説明する。

そして、時刻ｔ４のときに、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１は、電圧Ｖａ１まで充電され、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２は、電圧Ｖａ２まで充電される。ここで、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１は、抵抗Ｒ５１の電圧降下及びトランス２４の鉄損によって、蓄電池Ｅ１の出力電圧Ｖｂａｔよりも低い電圧Ｖａ１までしか充電されない。また、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２は、トランス２４の鉄損によって、バス電圧Ｖｂｕｓの定格電圧Ｖｘ１よりも低い電圧Ｖａ２までしか充電されない。

時刻ｔ２から期間Ｔ２（例えば３ｍｓ）後の時刻ｔ５において、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１が電圧Ｖｂａｔとなるように、駆動信号Ｓｉｇ１０，Ｓｉｇ２０を停止する。これにより、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４が停止し、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１が電圧Ｖｂａｔに近付くように徐々に増加する。一方、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２は、自然放電によって徐々に減少する。

時刻ｔ２から期間Ｔ３（例えば５ｍｓ）後の時刻ｔ６において、制御回路６は、第１開閉部ＳＷ５１をオン状態にするために、駆動信号Ｓ５１を出力する。第１開閉部ＳＷ５１は、メカニカルスイッチであるため、時刻ｔ６から期間Ｔ４（例えば、２７ｍｓ〜５０ｍｓ）後の時刻ｔ７においてオン状態となる。第１開閉部ＳＷ５１がオン状態になることによって、抵抗Ｒ５１を介さずにコンデンサＣ１１が充電されるので、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１が電圧Ｖｂａｔまで増加する。一方、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２は、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４が停止しているため、自然放電によって更に減少する。なお、期間Ｔ３では、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４が停止しており、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２が自然放電するため、期間Ｔ３は短期間であることが好ましい。

時刻ｔ６から期間Ｔ５（例えば６０ｍｓ）後の時刻ｔ８において、制御回路６は、駆動信号Ｓｉｇ１０，Ｓｉｇ２０の出力を再開する。これにより、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４の駆動が再開する。このとき、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４の駆動周波数ｆ２（以下、第２周波数ｆ２ともいう）は、例えば２０ｋＨｚである。

スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４の駆動が再開することによって、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２が、バス電圧Ｖｂｕｓの定格電圧Ｖｘ１まで増加する。

また、時刻ｔ８において、制御回路６は、第２開閉部ＳＷ５２への駆動信号Ｓ５２の出力を停止する。これにより、第２開閉部ＳＷ５２がオフ状態になる。

時刻ｔ８から期間Ｔ６（例えば５０μｓ）後の時刻ｔ９において、回生イネーブル信号Ｓｅｎ１の信号レベルがＨｉｇｈとなり、制御回路６は、起動スイッチング素子Ｑ２（起動回路３４）をオフ状態にする。また、制御回路６は、回生回路３３を起動させる。具体的には、制御回路６は、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２を交互にオンする。つまり、起動回路３４がオフし、回生回路３３が起動して、バス電圧Ｖｂｕｓのリンギングの抑制が可能な状態となる。

時刻ｔ９から期間Ｔ７（例えば１４．９５ｍｓ）後の時刻ｔ１０において、制御回路６は、駆動信号Ｓｉｇ３０の出力を開始し、第３変換部２３の動作を開始させる。このとき、スイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４の駆動周波数ｆ３は、例えば２０ｋＨｚである。

本実施形態では、上述のように、電力変換システム１が起動する際に、突入防止回路４を高インピーダンス状態にして、第１変換部２１及び第２変換部２２を動作させている。このとき、スナバ回路３における第２クランプ回路３２の起動スイッチング素子Ｑ２（起動回路３４）がオン状態である。これにより、起動スイッチング素子Ｑ２を介して第２コンデンサＣ２を充電することができる。したがって、コンデンサＣ１１、第１コンデンサＣ１、及び第２コンデンサＣ２それぞれを充電することができる。また、第２コンデンサＣ２は、起動スイッチング素子Ｑ２を介して充電される。例えば、比較例のスナバ回路として、第１回生スイッチ及びインダクタの直列回路と並列に抵抗を接続し、この抵抗を介して第２コンデンサを充電する構成がある。本実施形態のスナバ回路３では、比較例のスナバ回路と比較して、電力損失が抑制される。

そして、第１変換部２１及び第２変換部２２の動作を開始させた後、突入防止回路４を高インピーダンス状態から低インピーダンス状態に切り替えている。そのため、突入防止回路４を高インピーダンス状態から低インピーダンス状態に切り替えた後、第１変換部２１及び第２変換部２２の動作を開始させる場合と比較して、コンデンサＣ１１、第１コンデンサＣ１、及び第２コンデンサＣ２への突入電流が低減される。これにより、コンデンサＣ１１、第１コンデンサＣ１、及び第２コンデンサＣ２それぞれの充電経路に含まれる素子に過電流が流れることが抑制される。

また、起動スイッチング素子Ｑ２（起動回路３４）は、電力変換システム１の起動時のみ、つまり回生回路３３の起動前のみオン状態となり、第２クランプ回路３２（第２コンデンサＣ２）の充電経路を形成する。そして、起動スイッチング素子Ｑ２（起動回路３４）は、電力変換システム１の通常動作時はオフ状態となり、寄生ダイオードである第２ダイオードが、第２コンデンサＣ２から電力変換回路２に回生される電流の経路を形成する。また、電力変換システム１の起動時に回生回路３３が駆動している場合、回生回路３３の鉄損などにより、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２が十分に充電されない。したがって、電力変換システム１の起動時は、回生回路３３の第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２がオフ状態であることが好ましい。電力変換システム１の通常動作時は、バス電圧Ｖｂｕｓのリンギングを抑制するために、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２が動作する必要がある。

つまり、起動回路３４（起動スイッチング素子Ｑ２）と回生回路３３とは、排他関係にあり、起動回路３４（起動スイッチング素子Ｑ２）がオン状態である場合、回生回路３３が停止する。起動回路３４（起動スイッチング素子Ｑ２）がオフ状態である場合、回生回路３３が動作する。したがって、１つの制御信号（回生イネーブル信号Ｓｅｎ１）のみで、起動回路３４（起動スイッチング素子Ｑ２）と回生回路３３との両方の動作のオン／オフを制御することができ、制御の簡略化を図ることができる。本実施形態では、起動回路３４（起動スイッチング素子Ｑ２）は、回生回路３３の起動前において、所定時間が経過するまでオンしている。所定時間は、少なくとも図３の期間Ｔ１を含む。これにより、第２クランプ回路３２（第２コンデンサＣ２）を十分に充電することができる。

また、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４の駆動周波数は、突入防止回路４が高インピーダンス状態（図３の期間Ｔ２）での第１周波数ｆ１が、突入防止回路４が低インピーダンス状態（通常動作時）の第２周波数ｆ２よりも高い。そのため、第１周波数ｆ１が第２周波数ｆ２以下である場合と比較して、トランス２４の鉄損を低減することができる。

また、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４の駆動周波数を第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２に切り替える前に、第１変換部２１及び第２変換部２２を停止させている。そのため、第１変換部２１及び第２変換部２２を停止させない場合と比較して鉄損の影響を低減することができる。

また、本実施形態では、第１変換部２１及び第２変換部２２の動作を開始した後、所定期間（時刻ｔ１から時刻ｔ６までの期間）が経過した場合に、突入防止回路４を低インピーダンス状態に切り替えている。そのため、所定期間が経過する前に突入防止回路４を低インピーダンス状態に切り替える場合と比較して、コンデンサＣ１１、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２への突入電流を低減することができる。

また、本実施形態では、突入防止回路４を遮断状態から高インピーダンス状態に切り替える切替タイミングで、第１変換部２１及び第２変換部２２の動作を開始させている。そのため、上記切替タイミングよりも後に第１変換部２１及び第２変換部２２の動作を開始する場合と比較して、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２への突入電流を低減することができる。

（３．４）停止シーケンス
次に、電力変換システム１の停止シーケンスについて、図５を参照して説明する。

図５では、横軸を時間軸として、最上段から順に、電圧Ｖａｃ、駆動信号Ｓｉｇ３０、駆動信号Ｓ５１，Ｓ６１、駆動信号Ｓｉｇ１０，Ｓｉｇ２０、駆動信号Ｓ７１、駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２、電圧Ｖｃ１１、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２、電流Ｉｔを示している。図５において、電圧Ｖａｃは、電力系統Ｅ２から入力、又は電力系統Ｅ２に出力する交流電圧である。駆動信号Ｓｉｇ３０は、電力変換回路２における第３変換部２３のスイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４の駆動信号である。駆動信号Ｓ５１は、突入防止回路４における第１開閉部ＳＷ５１の駆動信号であり、駆動信号Ｓ６１は、交流開閉部ＳＷ６１の駆動信号である。駆動信号Ｓｉｇ１０は、電力変換回路２における第１変換部２１のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４の駆動信号であり、駆動信号Ｓｉｇ２０は、電力変換回路２における第２変換部２２のスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４の駆動信号である。駆動信号Ｓ７１は、放電回路５における放電スイッチＳＷ７１の駆動信号である。駆動信号Ｓ４１は、スナバ回路３における回生回路３３の第１回生スイッチＱ４１の駆動信号であり、駆動信号Ｓ４２は、スナバ回路３における回生回路３３の第２回生スイッチＱ４２の駆動信号である。電圧Ｖｃ１１は、電力変換回路２におけるコンデンサＣ１１の両端電圧である。電圧Ｖｃ１は、スナバ回路３における第１クランプ回路３１の第１コンデンサＣ１の両端電圧であり、電圧Ｖｃ２は、スナバ回路３における第２クランプ回路３２の第２コンデンサＣ２の両端電圧である。電流Ｉｔは、トランス２４の一次巻線Ｌ１１（又は二次巻線Ｌ１２）に流れる電流である。

なお、停止シーケンスの開始直前の状態において、第１開閉部ＳＷ５１、及び交流開閉部ＳＷ６１がオン状態であり、電力変換回路２及びスナバ回路３が動作している。また、第２開閉部ＳＷ５２、及び放電スイッチＳＷ７１がオフ状態である。

時刻ｔ２０において、制御回路６に停止指令信号が入力される。

制御回路６は、停止指令信号が入力されると、駆動信号Ｓｉｇ３０，Ｓ５１，Ｓ６１を停止する（時刻ｔ２１）。これにより、第３変換部２３が停止されスイッチング素子Ｑ３１〜Ｑ３４がオフ状態となる。また、第１開閉部ＳＷ５１、及び交流開閉部ＳＷ６１がオフ状態となり、電力変換システム１と蓄電池Ｅ１及び電力系統Ｅ２との間の電力供給経路が遮断される。

時刻ｔ２１から期間Ｔ２１（例えば４０ｍｓ）後の時刻ｔ２２において、制御回路６は、駆動信号Ｓｉｇ１０，Ｓｉｇ２０を停止し、かつ、駆動信号Ｓ７１を出力する。これにより、第１変換部２１及び第２変換部２２が停止し、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４がオフ状態となる。つまり、電力変換回路２が停止する。また、放電スイッチＳＷ７１がオン状態となり、コンデンサＣ１１の両端間が抵抗Ｒ７１を介して導通する。これにより、コンデンサＣ１１は、抵抗Ｒ７１とコンデンサＣ１１の時定数で放電され、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１が徐々に減少する。

ここで、回生回路３３は、電力変換回路２（第１変換部２１、第２変換部２２、第３変換部２３）の停止後、継続的に動作している。つまり、回生回路３３は、電力変換回路２の停止後、放電モードとして第１回生スイッチＱ４１、第２回生スイッチＱ４２が駆動する。これにより、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２が放電され、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２が減少する。

本実施形態では、時刻ｔ２２から期間Ｔ２２（例えば３５０ｍｓ）後の時刻ｔ２３に、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電が完了している。ここでいう「放電が完了」とは、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２の電圧値がゼロである場合に限らず、所定電圧値以下、又は定格値の所定％以下である場合も含む。

時刻ｔ２２から期間Ｔ２３（例えば５００ｍｓ）後の時刻ｔ２４において、制御回路６は、駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２を停止し、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２をオフ状態にする。つまり、スナバ回路３（回生回路３３）が停止される。期間Ｔ２３は、第１変換部２１及び第２変換部２２が停止してから（時刻ｔ２２から）、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電が完了すると推定される時間よりも長い時間に設定されている。

本実施形態では、時刻ｔ２１から期間Ｔ２４（例えば５ｓ）後の時刻ｔ２５に、コンデンサＣ１１の放電が完了している。ここでいう「放電が完了」とは、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１の電圧値がゼロである場合に限らず、所定電圧値以下、又は定格値の所定％以下である場合も含む。

本実施形態では、上述のように、電力変換システム１が停止する際に、電力変換回路２（第１変換部２１、第２変換部２２、及び第３変換部２３）の停止後も、回生回路３３は、放電モードで動作を継続している。つまり、電力変換システム１の停止後において、回生回路３３の第１回生スイッチＱ４１、第２回生スイッチＱ４２が交互にオンしている。これにより、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２が放電され、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２が減少する。このとき、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電経路には、回生回路３３のインダクタＬ４１が含まれている。したがって、インダクタＬ４１の鉄損により、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電時間の短縮を図ることができる。第１変換部２１及び第２変換部２２と同じタイミング（時刻ｔ２２）で回生回路３３を停止した場合と比較して、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電が完了するまでの時間が短くなる。図５では、電力変換回路２（第１変換部２１及び第２変換部２２）と同じタイミングで回生回路３３を停止する場合における、駆動信号Ｓ４１，Ｓ４２と、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２と、を破線で示している。電力変換回路２（第１変換部２１及び第２変換部２２）と同じタイミングで回生回路３３を停止した場合、電力変換回路２（第１変換部２１及び第２変換部２２）の停止から第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電が完了するまで１６ｓ要する。一方、本実施形態では、電力変換回路２の停止後も回生回路３３の動作が継続しており、電力変換回路２の停止から第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電が完了するまでの時間（期間Ｔ２２）が３５０ｍｓである。

（４）変形例
上記実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、上記実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上記実施形態の変形例を列挙する。

（４．１）第１変形例
スナバ回路３の第１変形例について、図６を参照して説明する。

上述した実施形態では、起動スイッチング素子Ｑ２が第１クランプ回路３１と起動回路３４とを兼用していた。本変形例のスナバ回路３では、第１回生スイッチＱ４１が起動回路３４Ａと回生回路３３とを兼用している。また、本変形例のスナバ回路３では、起動スイッチング素子Ｑ２の代わりに第２ダイオードＤ２Ａが設けられている。第２ダイオードＤ２Ａは、カソード端子が高電位側の第２電圧点Ｐ２１に電気的に接続され、アノード端子が第２コンデンサＣ２を介して低電位側の第２電圧点Ｐ２２に電気的に接続されている。バス電圧Ｖｂｕｓに負のリンギングが生じた結果、バス電圧Ｖｂｕｓの大きさが第２クランプ値ｖ２を下回ることになれば、第２ダイオードＤ２Ａがオンして第２クランプ回路３２が作動する。このとき、第２クランプ回路３２での電気エネルギの注入に伴って、第２ダイオードＤ２Ａにパルス状の電流Ｉｄ２が流れる（図３参照）。したがって、スナバ回路３は、バス電圧Ｖｂｕｓの大きさが第２クランプ値ｖ２を下回ると、第２クランプ値ｖ２を下回る分の電気エネルギを、第２コンデンサＣ２から電力変換回路２に回生することができる。よって、バス電圧Ｖｂｕｓに負のリンギングが生じても、バス電圧Ｖｂｕｓの最小値は第２クランプ値ｖ２に抑制される。

本変形例では、制御回路６は、第１回生スイッチＱ４１及び第２回生スイッチＱ４２を個別に制御可能である。制御回路６は、電力変換システム１が起動する際に、突入防止回路４を高インピーダンス状態にして、第１変換部２１及び第２変換部２２を動作させる（図３の時刻ｔ１から時刻ｔ５）。このとき、制御回路６は、起動回路３４Ａ（第１回生スイッチＱ４１）をオン状態にする。これにより、高電位側の第１電圧点Ｐ１１から、第１ダイオードＤ１、第１回生スイッチＱ４１、及びインダクタＬ４１を介して第２コンデンサＣ２を充電することができる。したがって、電力変換システム１を起動する際に、コンデンサＣ１１、第１コンデンサＣ１、及び第２コンデンサＣ２をそれぞれ充電することができる。電力変換システム１の起動後において、制御回路６は、第１回生スイッチＱ４１と第２回生スイッチＱ４２とを交互にオンする。

（４．１）第２変形例
スナバ回路３の第２変形例について、図７を参照して説明する。

上述した実施形態では、起動スイッチング素子Ｑ２（起動スイッチ部ＳＷ２）がオンすることによって、第２コンデンサＣ２の充電経路を形成していた。本変形例のスナバ回路３では、回生回路３３の第１回生スイッチＱ４１及びインダクタＬ４１の直列回路に対して抵抗Ｒ４１が並列接続されている。また、本変形例のスナバ回路３では、起動スイッチング素子Ｑ２の代わりに第２ダイオードＤ２Ａが設けられている。第２ダイオードＤ２Ａは、カソード端子が高電位側の第２電圧点Ｐ２１に電気的に接続され、アノード端子が第２コンデンサＣ２を介して低電位側の第２電圧点Ｐ２２に電気的に接続されている。

制御回路６は、電力変換システム１が起動する際に、突入防止回路４を高インピーダンス状態にして、第１変換部２１及び第２変換部２２を動作させる（図４の時刻ｔ１から時刻ｔ５）。これにより、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間に、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃ１１を昇圧した直流電圧が生成される。一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間の直流電圧により、第１ダイオードＤ１を介して第１コンデンサＣ１が充電される。また、一対の第３端子Ｈ３１，Ｈ３２間の直流電圧により、第１ダイオードＤ１、及び抵抗Ｒ４１を介して第２コンデンサＣ２が充電される。

（その他の変形例）
以下、その他の変形例を列挙する。

上述した実施形態では、電力変換システム１を起動する際に、第２開閉部ＳＷ５２をオンしてから（図４の時刻ｔ２）、所定時間（期間Ｔ２）経過後に、第１変換部２１及び第２変換部２２を停止していたが、これに限らない。所定時間（期間Ｔ２）は、コンデンサＣ１１、第１コンデンサＣ１、及び第２コンデンサＣ２のそれぞれが十分に充電されたと推定される時間よりも長い時間である。制御回路６は、コンデンサＣ１１、第１コンデンサＣ１、及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１１，Ｖｃ１，Ｖｃ２を監視し、所定値以上まで充電されると、第１変換部２１及び第２変換部２２を停止してもよい。

また、上述した実施形態では、電力変換システム１を停止する際に、電力変換回路２（第１変換部２１、第２変換部２２）を停止してから（図５の時刻ｔ２２）、所定時間（期間Ｔ２３）経過後に、回生回路３３を停止（時刻ｔ２４）していたが、これに限らない。所定時間（期間Ｔ２３）は、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電が完了すると推定される時間よりも長い時間である。制御回路６は、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２を監視し、所定値以下まで放電されると、回生回路３３（第１回生スイッチＱ４１、第２回生スイッチＱ４２）を停止してもよい。例えば、回生回路３３は、第１クランプ回路３１及び第２クランプ回路３２の電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２が少なくとも５０％以下になるまで放電モードで動作するように構成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、電力変換システム１を停止する際に、電力変換回路２（第１変換部２１及び第２変換部２２）の停止後（図５の時刻ｔ２２）、継続的に回生回路３３を動作させているが、これに限らない。制御回路６は、電力変換回路２の停止後、回生回路３３も一時的に停止させてもよい。この場合、制御回路６は、回生回路３３の一時停止中に、起動指令信号を受信し、電力変換システム１を再起動する場合、回生回路３３の放電モードでの動作を中止する。これにより、電力変換システム１を短期間で再起動する場合に、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電量が少なく、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２に突入電流が流れることが抑制される。一方、制御回路６は、回生回路３３を一時停止させてから、所定期間内に起動指令信号を受信しなかった場合、回生回路３３を放電モードで動作させる。これにより、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２が放電される。

上述した実施形態では、電力変換回路２における第１変換部２１は、フルブリッジ式のＤＣ／ＡＣ変換回路であったが、センタータップ式のＤＣ／ＡＣ変換回路で構成されていてもよい。また、第２変換部２２は、フルブリッジ式のＤＣ／ＡＣ変換回路であったが、センタータップ式のＤＣ／ＡＣ変換回路で構成されていてもよい。また、第１変換部２１と第２変換部２２との両方が、センタータップ式のＤＣ／ＡＣ変換回路で構成されていてもよい。

上述した実施形態では、電力変換回路２における第３変換部２３は、単相のＤＣ／ＡＣ変換回路であったが、三相のＤＣ／ＡＣ変換回路で構成されていてもよい。

また、電力変換システム１は、双方向に電力の変換を行う構成に限らない。電力変換システム１は、一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２から一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２への一方向にのみ電力の変換を行う構成であってもよい。また、電力変換システム１は、一対の第２端子Ｈ２１，Ｈ２２から一対の第１端子Ｈ１１，Ｈ１２への一方向にのみ電力の変換を行う構成であってもよい。
電力変換システム１及び蓄電池Ｅ１を含む蓄電システムは、非住宅施設に限らず、例えば、住宅に導入されてもよいし、電気自動車等、施設以外に適用されてもよい。また、電力変換システム１は、電力系統Ｅ２と、蓄電池Ｅ１との間における電力変換に限らず、例えば、太陽光発電装置又は燃料電池等の発電設備と、電力系統Ｅ２又は負荷との間の電力変換に用いられてもよい。

（まとめ）
第１態様に係るスナバ回路（３）は、第１クランプ回路（３１）と、第２クランプ回路（３２）と、回生回路（３３）と、を備える。第１クランプ回路（３１）は、主回路（２）における一対の第１電圧点（Ｐ１１，Ｐ１２）から主回路（２）の電気エネルギを吸収することによって、一対の第１電圧点（Ｐ１１，Ｐ１２）間の電圧をクランプする。第２クランプ回路（３２）は、主回路（２）における一対の第２電圧点（Ｐ２１，Ｐ２２）から主回路（２）に電気エネルギを注入することによって、一対の第２電圧点（Ｐ２１，Ｐ２２）間の電圧をクランプする。回生回路（３３）は、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）に電気的に接続され、第１クランプ回路（３１）の電気エネルギを第２クランプ回路（３２）に回生する。回生回路（３３）は、主回路（２）の停止後に、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）を放電する放電モードで動作する。

この態様によれば、主回路（２）の停止後に、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）を放電する時間を短縮することができる。

第２態様に係るスナバ回路（３）では、第１態様において、回生回路（３３）は、主回路（２）の停止後、継続的に動作する。

この態様によれば、主回路（２）が停止してから、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）の放電が完了するまでの時間を短縮することができる。

第３態様に係るスナバ回路（３）では、第１又は第２態様において、回生回路（３３）は、第１クランプ回路（３１）の電気エネルギを第２クランプ回路（３２）に回生する通常モードと、放電モードと、で同一の動作を行う。

この態様によれば、通常モードと放電モードとで回生回路（３３）の動作が同一であるので、回生回路（３３）の制御が容易になる。

第４態様に係るスナバ回路（３）では、第１〜第３態様のいずれかにおいて、第１クランプ回路（３１）は、一対の第１電圧点（Ｐ１１，Ｐ１２）間に電気的に直列接続された第１ダイオード（Ｄ１）及び第１コンデンサ（Ｃ１）を有する。第２クランプ回路（３２）は、一対の第２電圧点（Ｐ２１，Ｐ２２）間に電気的に直列接続された第２ダイオード（Ｄ２，Ｄ２Ａ）及び第２コンデンサ（Ｃ２）を有する。

この態様によれば、ダイオード及びコンデンサを用いた比較的簡単な回路構成により、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）を実現することができる。

第５態様に係るスナバ回路（３）では、第１〜第４態様のいずれかにおいて、回生回路（３３）は、スイッチング素子（第１回生スイッチＱ４１、第２回生スイッチＱ４２）を有するチョッパ回路である。

この態様によれば、第１クランプ回路（３１）の電気エネルギを効率よく第２クランプ回路（３２）に回生することができる。

第６態様に係るスナバ回路（３）では、第１〜第５態様のいずれかにおいて、回生回路（３３）は、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）の電圧（Ｖｃ１，Ｖｃ２）が少なくとも５０％以下になるまで放電モードで動作する。

この態様によれば、回生回路（３３）は、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）が十分に放電されるまで動作し、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）を放電する時間を短縮することができる。

第７態様に係る電力変換システム（１）は、第１〜第６態様のいずれかのスナバ回路（３）と、主回路（２）と、を備える。主回路（２）は、電力の変換を行う電力変換回路（２）である。

この態様によれば、電力変換システム（１）において、電力変換回路（２）の停止後に、第１クランプ回路（３１）及び第２クランプ回路（３２）を放電する時間を短縮することができる。

第８態様に係る電力変換システム（１）では、第７態様において、電力変換回路（２）は、電力変換の一方側と他方側とを電気的に絶縁しており、他方側に容量成分を有していない。スナバ回路（３）は、電力変換回路（２）の他方側に接続されている。

この態様によれば、電力変換回路（２）の停止後に、電力変換回路（２）の二次側の放電時間を短縮することができる。

１ 電力変換システム
２ 主回路（電力変換回路）
３ スナバ回路
３１ 第１クランプ回路
３２ 第２クランプ回路
３３ 回生回路
Ｐ１１，Ｐ１２ 第１電圧点
Ｐ２１，Ｐ２２ 第２電圧点
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２，Ｄ２Ａ 第２ダイオード
Ｃ１ 第１コンデンサ
Ｃ２ 第２コンデンサ

Claims (8)

1. 主回路における一対の第１電圧点から前記主回路の電気エネルギを吸収することによって、前記一対の第１電圧点間の電圧をクランプする第１クランプ回路と、
   前記主回路における一対の第２電圧点から前記主回路に電気エネルギを注入することによって、前記一対の第２電圧点間の電圧をクランプする第２クランプ回路と、
   前記第１クランプ回路及び前記第２クランプ回路に電気的に接続され、前記第１クランプ回路の電気エネルギを前記第２クランプ回路に回生する回生回路と、を備え、
   前記回生回路は、前記主回路の停止後に、前記第１クランプ回路及び前記第２クランプ回路を放電する放電モードで動作する、
   スナバ回路。
2. 前記回生回路は、前記主回路の停止後、継続的に動作する、
   請求項１に記載のスナバ回路。
3. 前記回生回路は、前記第１クランプ回路の電気エネルギを前記第２クランプ回路に回生する通常モードと、前記放電モードと、で同一の動作を行う、
   請求項１又は２に記載のスナバ回路。
4. 前記第１クランプ回路は、前記一対の第１電圧点間に電気的に直列接続された第１ダイオード及び第１コンデンサを有し、
   前記第２クランプ回路は、前記一対の第２電圧点間に電気的に直列接続された第２ダイオード及び第２コンデンサを有する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のスナバ回路。
5. 前記回生回路は、スイッチング素子を有するチョッパ回路である、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のスナバ回路。
6. 前記回生回路は、前記第１クランプ回路及び前記第２クランプ回路の電圧が少なくとも５０％以下になるまで前記放電モードで動作する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のスナバ回路。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のスナバ回路と、
   前記主回路と、を備え、
   前記主回路は、電力の変換を行う電力変換回路である、
   電力変換システム。
8. 前記電力変換回路は、電力変換の一方側と他方側とを電気的に絶縁しており、前記他方側に容量成分を有しておらず、
   前記スナバ回路は、前記電力変換回路の前記他方側に接続されている、
   請求項７に記載の電力変換システム。

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