JP5931300B2

JP5931300B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP5931300B2
Application number: JP2015543844A
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Inventors: 貴昭 ▲高▼原; 村上　哲; 哲村上; 亮太近藤; 山田　正樹; 正樹山田
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Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-06-08
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Description

この発明は、入力電力を多出力に電力分配制御することができる電力変換装置に関するものである。

従来の電力変換装置として、トランスに複合巻線を用いて多出力の電源構成を得るようにしたものがある（例えば、下記の特許文献１参照）。すなわち、この従来技術の電力変換装置は、互いに磁気結合をした複合巻線を有したトランスを用いて交流電源からの電力を二つの直流電圧源に充電する際に、どちらかの直流電圧源に優先順位を設けて充電することを目的とする。また、交流電源がないときには一方の直流電圧源を供給源として双方向スイッチにより、他方の直流電圧源を充電するようにしている。

特許第４２６３７３６号公報

しかしながら、上記の特許文献１記載の従来の電力変換装置において、充電を制御するための双方向型スイッチ回路は、スイッチング素子と、当該スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとで構成されている。そのため、双方向型スイッチ回路でＰＷＭ制御により直流電圧源への受電量を制御しようとしてもブリッジ型に接続されたダイオードにより整流されてしまうため、直流電圧源への充電量をコントロールできず、結果として交流入力電力を分配制御できないという課題があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであって、磁気的に結合した複数の巻線を用いて入力電力を負荷の電力要求に応じて多出力に電力分配制御できる電力変換装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電力変換装置は、互いに磁気的に結合された第１の巻線を含む３以上の巻線でトランスが構成され、上記第１の巻線に第１のスイッチング回路が接続され、上記第１のスイッチング回路の入力部に交流電源の入力電力を直流変換するＡＣ／ＤＣコンバータの直流側が接続され、上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側電圧を検出する電圧検出部を有し、上記巻線のうち上記第１の巻線以外の１以上の巻線にスイッチング回路と負荷が接続されたものであって、上記第１のスイッチング回路は予め定めた時比率で上記第１巻線に交流電力を供給し、上記トランスを介して接続された負荷側の上記スイッチング回路のうち少なくとも１つのスイッチング回路は、上記電圧検出部の電圧検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側の電圧を制御する。

この発明の電力変換装置によれば、電力を要求する負荷とトランスの間のスイッチング回路が負荷の電圧もしくは電流の検出値と目標値の偏差に基づいて電力を出力することで、入力電力を負荷条件に応じて多出力に電力分配制御することができる。

この発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態１による電力変換装置の電力フローの説明図である。この発明の実施の形態１による電力変換装置の電力フローの説明図である。図３及び図４に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。図３及び図４に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。図３及び図４に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。図３及び図４に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。この発明の実施の形態１による電力変換装置の電力フローの説明図である。この発明の実施の形態１による電力変換装置の電力フローの説明図である。図９及び図１０に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。この発明の実施の形態１による電力変換装置の電力フローの説明図である。この発明の実施の形態１による電力変換装置の電力フローの説明図である。図１２及び図１３に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。この発明の実施の形態１による他の電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態１による他の電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態２による電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態２による電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態２による電力変換装置の電力フローの説明図である。この発明の実施の形態２による電力変換装置の電力フローの説明図である。図１９及び図２０に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。図１９及び図２０に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。この発明の実施の形態２による電力変換装置の電力フローの説明図である。この発明の実施の形態２による電力変換装置の電力フローの説明図である。図２３及び図２４に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。この発明の実施の形態２による電力変換装置の電力フローの説明図である。この発明の実施の形態２による電力変換装置の電力フローの説明図である。図２６及び図２７に示した電力フローを実現する制御部のブロック図である。この発明の実施の形態２による他の電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態２による他の電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態３による電力変換装置の回路構成図である。この発明の実施の形態４による電力変換装置の回路構成図である。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成図である。
この実施の形態１の電力変換装置は、例えば、電動車両の充電器を中心とした電源システムに適用されるものである。交流電源１は商用交流電源や自家発電機などであり、第１の直流電圧源１１は車両走行用の高圧バッテリであり、第２の直流電圧源３４は車両電装品の電源である鉛バッテリ等のバッテリであり、インバータ１７は車内で使用可能な交流１００Ｖ電源を供給する、電源システムに適用可能である。

交流電源１は、電圧電流検出部５１を介してＡＣ／ＤＣコンバータ２に接続され、交流電圧Ｖａｃｉｎは直流電圧ＶＬ１としてコンデンサ３に蓄積される。この直流電圧ＶＬ１は第１のスイッチング回路４により交流電圧Ｖｔｒ１に変換される。第１のスイッチング回路４は、４つのスイッチング素子４ａ〜４ｄがブリッジ型に接続されたインバータとして機能し、交流電源１からの入力電力の受電量を制御する。

第１のスイッチング回路４の第１交流端に昇圧コイル５の第１端が接続され、この昇圧コイル５の第２端に複合巻線トランス（以下、単にトランスという）６の１次側となる第１の巻線６ａの第１端が接続され、第１の巻線６ａの第２端が第１のスイッチング回路４の第２交流端に接続される。

トランス６の２次側となる第２の巻線６ｂの第１端は、昇圧コイル７の第１端に接続され、この昇圧コイル７の第２端は第２のスイッチング回路８の第１交流端と２つのスイッチング素子９ａ、９ｂを備えたスイッチ９の第１端に接続され、第２の巻線６ｂの第２端と第２のスイッチング回路８の第２交流端が接続される。そして、第２のスイッチング回路８は、４つのスイッチング素子８ａ〜８ｄがブリッジ型に接続されており、第１の直流電圧源１１を充電する際には、昇圧チョッパとして機能する。

スイッチ９の第２端は直列に接続された２つのコンデンサ１０ａ、１０ｂの接続点に接続される。第２のスイッチング回路８の直流プラス端子は、コンデンサ１０ａのもう一端と電圧電流検出部５３を介して第１の直流電圧源１１のプラス端に接続される。第２のスイッチング回路８の直流マイナス端子はコンデンサ１０ｂのもう一端と電圧電流検出部５３を介して第１の直流電圧源１１のマイナス端に接続される。なお、２つのコンデンサ１０ａ、１０ｂは、ここでは同じコンデンサ容量となるように構成されている。

トランス６の３次側となる第３の巻線６ｃは、第１端が昇圧コイル１２の第１端に接続され、この昇圧コイル１２の第２端は第３のスイッチング回路１３の第１交流端に接続され、第３の巻線６ｃの第２端は、第３のスイッチング回路１３の第２交流端に接続される。第３のスイッチング回路１３は、整流素子１３ａとスイッチング素子１３ｂの直列接続した１レグ、および整流素子１３ｃとスイッチング素子１３ｄの直列接続した１レグを、並列接続した２レグ構成となっている。そして、この第３のスイッチング回路１３は、通常は整流回路として機能し、また後述の平滑コンデンサ１５に生じる直流電圧ＶＬ２が所定値よりも低い場合には昇圧チョッパとして機能する。

トランス６の第３の巻線６ｃに生じた交流電圧Ｖｔｒ３は、第３のスイッチング回路１３で直流変換され、平滑コイル１４と平滑コンデンサ１５とで平滑化され、電圧電流検出部５４を介してコンデンサ１６に蓄積され直流電圧ＶＬ２となる。コンデンサ１６は、４つのスイッチング素子１７ａ〜１７ｄで構成されるインバータ１７の直流入力端に接続される。インバータ１７の交流出力端は、平滑コイル１８ａ、１８ｂ、平滑コンデンサ１９、コモンモードチョークコイル２０、電圧電流検出部５５、および負荷機器接続端２１が順次接続されている。負荷機器接続端２１では、これに接続される図示しない各種の機器（以下、交流負荷という）に対して、供給電源である交流電圧Ｖａｃｏｕｔを生成する。

トランス６の４次側となる第４の巻線６ｄ１、６ｄ２は、センタータップ型に構成され、その両端には第４のスイッチング回路３０を構成する２つのスイッチング素子３０ａ、３０ｂの第１端がそれぞれ接続されている。第４の巻線６ｄ１、６ｄ２のセンタータップとなる接続点には、スイッチング素子３３が接続されるとともに、２つのスイッチング素子３５ａ、３５ｂで構成されるスイッチ３５が接続される。

スイッチング素子３３の出力側は、還流ダイオード３６と平滑コイル３１との接続点に接続されている。平滑コイル３１の出力とスイッチ３５の出力と平滑コンデンサ３２の第１端がそれぞれ共通に接続され、電圧電流検出部５６を経て第２の直流電圧源３４のプラス端に接続される。スイッチング素子３０ａ、３０ｂの第２端はそれぞれ接続され、還流ダイオード３６のアノード端、平滑コンデンサ３２の第２端及び第２の直流電圧源３４のマイナス端に接続される。第４のスイッチング回路３０は、上記の２つのスイッチング素子３０ａ、３０ｂ、スイッチング素子３３、還流ダイオード３６、および平滑コイル３１で構成され、スイッチング素子３３、還流ダイオード３６、および平滑コイル３１の構成により降圧チョッパとして機能する。

なお、第１〜第４のスイッチング回路４、８、１３、３０を構成する各スイッチング素子や、インバータ１７を構成する各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に限らず、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などであってもよい。
また、制御部１００は第１〜第４のスイッチング回路４、８、１３、３０や、インバータ１７の動作を制御する役割を果たす。

上記構成の電力変換装置における電力分配の概要について、次に説明する。
交流電源１が接続されていてこの交流電源１を電源システムの電力供給源とする場合、交流電源１の電圧ＶａｃｉｎをＡＣ／ＤＣコンバータ２で直流電圧ＶＬ１に変換し、この直流電圧ＶＬ１をトランス６で絶縁された２次側直流電圧Ｖｂａｔ１に変換して第１の直流電圧源１１を充電する。また、直流電圧ＶＬ１は、トランス６で絶縁された３次側の直流電圧ＶＬ２に変換され、インバータ１７により直流−交流変換され、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷に対する交流電圧Ｖａｃｏｕｔを生成する。さらに、直流電圧ＶＬ１はトランス６で絶縁された４次側の直流電圧Ｖｂａｔ２に変換されて第２の直流電圧源３４を充電する。

交流電源１が接続されていないために第１の直流電圧源１１を電源システムの電力供給源とする場合、第１の直流電圧源１１の電圧Ｖｂａｔ１が、トランス６で絶縁された３次側の直流電圧ＶＬ２に変換された後、インバータ１７により直流−交流変換され、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷に対する交流電圧Ｖａｃｏｕｔを生成する。また、第１の直流電圧源１１の電圧Ｖｂａｔ１は、トランス６で絶縁された４次側の直流電圧Ｖｂａｔ２に変換されて第２の直流電圧源３４を充電する。

交流電源１が接続されておらずかつ第１の直流電圧源１１の充電量が不十分なため、第２の直流電圧源３４を電源システムの電力供給源とする場合、第２の直流電圧源３４の電圧Ｖｂａｔ２がトランス６で絶縁された３次側の直流電圧ＶＬ２に変換された後、インバータ１７により負荷機器接続端２１に接続される交流負荷に対する交流電源Ｖａｃｏｕｔを生成する。また、第２の直流電圧源３４の電圧Ｖｂａｔ２は、トランス６で絶縁された２次側の直流電圧Ｖｂａｔ１に変換されて第１の直流電圧源１１を充電する。

次に、この発明の実施の形態１による電力変換装置の電力フローについて図３から図１４を参照して説明する。

図３及び図４に示すように、交流電源１が接続されていてこれを電源システムの電力供給源とする場合には、交流電源１からの入力電力Ｐ１は、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２と、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４とに分配される。

図５から図８は、図３及び図４に示した電力フローを実現するための制御部１００のブロック図である。

ここで、図５及び図６のブロック図は、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４とを優先させ、その残りの電力を第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２として供給するように動作させる場合である。その場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は定電流で電力供給を行う。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、交流電源１の電流指令値Ｉａｃｉｎ＊と電圧電流検出部５１の電流検出値Ｉａｃｉｎとの偏差を比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することにより、定電流でコンデンサ３に向けて電力を供給しつつ、同時に交流電流を高力率に制御する（図５（ａ）参照）。このとき、交流電源１の電流指令値Ｉａｃｉｎ＊は任意に設定してよい。また、第１のスイッチング回路４は、任意の時比率指令値Ｄｕｔｙ＊による一定の時比率でＰＷＭ動作することでトランス６に交流電力を供給する（図５（ｂ）参照）。

第２のスイッチング回路８は、コンデンサ３の電圧指令値ＶＬ１＊と電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）を行い、第１の直流電圧源１１の電流指令値Ｉｂａｔ１＊とする。この電流指令値Ｉｂａｔ１＊と電圧電流検出部５３の電流検出値Ｉｂａｔ１との偏差を比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することで、第１の直流電圧源１１の充電電流制御を行なう（図５（ｃ）参照）。

第３のスイッチング回路１３は、平滑コンデンサ１５の電圧指令値ＶＬ２＊と電圧電流検出部５４の電圧検出値ＶＬ２との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）し、ＰＷＭ制御することで、平滑コンデンサ１５の電圧ＶＬ２を制御する（図６（ａ）参照）。また、インバータ１７は、出力交流電圧の指令値Ｖａｃｏｕｔ＊と電圧電流検出部５４の電圧検出値ＶＬ２の商により正弦波インバータの変調率とし、ＰＷＭ制御により交流電圧Ｖａｃｏｕｔを負荷機器接続端２１へ出力する（図６（ｂ）参照）。

第４のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３３は、第２の直流電圧源３４の電圧指令値Ｖｂａｔ２＊と電圧電流検出部５６の電圧検出値Ｖｂａｔ２との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）し、ＰＷＭ制御することで第２の直流電圧源３４の充電電圧制御を行う（図６（ｃ）参照）。

このように、図５及び図６に示した制御では、交流電源１から一定の入力電力Ｐ１を受電し、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４とを出力した残りの電力を第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２として供給するように動作させる。

なお、第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３３がコンデンサ３の電圧ＶＬ１を一定にするように動作し、第２のスイッチング回路８が第１の直流電圧源１１の電圧もしくは電流を一定にするように制御することで、交流電源１から一定の入力電力Ｐ１を受電し、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３と第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ１とを出力した残りの電力を第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４として供給するように動作させることもできる。

図７及び図８は、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２を一定にして、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４の合計電力を交流電源１から受電するように動作させる場合である。その場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、コンデンサ３の電圧指令値ＶＬ１＊と電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）し、交流電源電流指令値Ｉａｃｉｎ＊とする。この交流電源電流指令値Ｉａｃｉｎ＊と電圧電流検出部５１の電流検出値Ｉａｃｉｎとの偏差に基づいて比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することで、コンデンサ３の電圧ＶＬ１の制御を行ないながら、交流電源電流Ｉａｃｉｎを高力率制御する（図７（ａ）参照）。また、第１のスイッチング回路４は、任意の時比率指令値Ｄｕｔｙ＊による一定の時比率でＰＷＭ動作することでトランス６に交流電力を供給する（図７（ｂ）参照）。

第２のスイッチング回路８は、第１の直流電圧源１１の電流指令値Ｉｂａｔ１＊と電圧電流検出部５３の電流検出値Ｉｂａｔ１との偏差を比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することで第１の直流電圧源１１を定電流で充電する（図７（ｃ）参照）。
なお、第３のスイッチング回路１３、インバータ１７、第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３３は、図６（ａ）〜（ｃ）の場合と同様に動作する（図８（ａ）〜（ｃ）参照）。

このように、図７及び図８に示した制御では、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２と、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４との合計電力を交流電源１から受電するように動作する。なお、図５、図６、図７、図８の制御において、第１のスイッチング回路４の時比率を電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１のフィードバック結果に基づいて可変してもよい。

図９及び図１０に示すように、交流電源１が接続されていないために、第１の直流電圧源１１を電力供給源とする場合には、第１の直流電圧源１１からの放電電力Ｐ２０は、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３０と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４０とに分配される。なお、このときの交流電源１からの入力電力Ｐ１０はゼロである。

図１１は、図９及び図１０に示した電力フローを実現するための制御部１００のブロック図である。
ここで、図１１は、コンデンサ３の電圧ＶＬ１を特に考慮することなく、第１の直流電圧源１１を放電させる場合である。その場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ２と第１のスイッチング回路４は共に動作を停止するとともに、第２のスイッチング回路８は、任意の時比率指令値Ｄｕｔｙ＊による一定の時比率でＰＷＭ動作することで第１の直流電圧源１１を放電させる（図１１（ａ）参照）。
なお、第３のスイッチング回路１３、インバータ１７、第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３３は、図６（ａ）〜図６（ｃ）の場合と同様に動作する（図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）参照）。

図１２及び図１３に示すように、交流電源１が接続されておらず、かつ第１の直流電圧源１１の充電量が不十分な場合には、第２の直流電圧源３４が電力供給源となる。この場合、第２の直流電圧源３４からの放電電力Ｐ４２は、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２２と、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３２とに分配される。

図１４は、図１２及び図１３に示した電力フローを実現するための制御部１００のブロック図である。

ここで、図１４は、コンデンサ３の電圧ＶＬ１を特に考慮することなく、第２の直流電圧源３４を放電させる場合である。そのため、ＡＣ／ＤＣコンバータ２と第１のスイッチング回路４は共に動作を停止するとともに、第２の直流電圧源３４の前段のスイッチ３５はＯＮ状態となり、スイッチング素子３３と平滑コイル３１をバイパスする。

そして、第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３０ａ、３０ｂを任意の時比率指令値Ｄｕｔｙ＊による一定の時比率でＰＷＭ動作させることでトランス６に交流電力を供給する（図１４（ｄ）参照）。第２のスイッチング回路８は、第１の直流電圧源１１の電流指令値Ｉｂａｔ１＊と電圧電流検出部５３の電流検出値Ｉｂａｔ１との偏差に基づいて比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することで、第１の直流電圧源１１を定電流で充電する（図１４（ａ）参照）。
なお、第３のスイッチング回路１３とインバータ１７は、図６（ｂ）、図６（ｃ）の場合と同様に動作する（図１４（ｂ）、図１４（ｃ）参照）。

なお、上記の制御部１００の制御動作の説明では、第１の直流電圧源１１は定電流充電による制御を行い、また、第２の直流電圧源３４は定電圧充電による制御を行なっているが、第１の直流電圧源１１、第２の直流電圧源３４共に、このような充電方法に限定されるものではなく、第１、第２の直流電圧源１１、３４に応じた充電方法を採用することができる。例えば、第１の直流電圧源１１を定電圧で充電しても構わないし、第２の直流電圧源３４を定電流で充電しても構わない。

また、第１の直流電圧源１１を放電する場合、スイッチ９をオン、一方のアームの２つのスイッチング素子８ｃ、８ｄをオフ状態とし、他方のアームの２つのスイッチング素子８ａ、８ｂをＰＷＭ制御してハーフブリッジ動作で第１の直流電圧源１１を放電しても良いし、あるいは４つのスイッチング素子８ａ〜８ｄをＰＷＭ制御してフルブリッジ動作で第１の直流電圧源１１を放電してもよい。

また、第１の直流電圧源１１、第２の直流電圧源３４、又はインバータ１７への電圧、電流を制御しない場合、若しくは第１の直流電圧源１１又は第２直流電圧源３４からの電力供給を行なわない場合は、それぞれ第２のスイッチング回路８、第３のスイッチング回路１３、又は第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３３はダイオードなどの整流用受動素子で構成しても良い。また、第２の直流電圧源３４の電圧もしくは電流を制御しない場合、スイッチング素子３３、スイッチ３５、ダイオード３６は不要となる。第３のスイッチング回路１３で平滑コンデンサ１５の電圧を制御する場合には、平滑コイル１４を省くこともできる。

この実施の形態１により、トランス６を介して、第１の直流電圧源１１、第２の直流電圧源３４、または負荷機器接続端２１に接続される交流負荷（以下、これらを総称して単に負荷と称する）が要求する電力に応じて、交流電源１、第１の直流電圧源１１、又は第２の直流電圧源３４からの電力供給量を制御することが可能となる。

すなわち、交流電源１のみを電力供給源とする場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ２が制御することで、負荷電力の合計を交流電源１から供給することができる。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力側のコンデンサ３の電圧ＶＬ１をトランス６と負荷の間の各スイッチング回路８、１３、３０のいずれかが制御することで、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力側の電圧ＶＬ１を制御している各スイッチング回路８、１３、３０の後段側の負荷への供給電力を調整する。これにより、交流電源１からの供給電力を一定にすることができる。

また、第１の直流電圧源１１または第２の直流電圧源３４のみを電力供給源とする場合、第２のスイッチング回路８、あるいは第４のスイッチング回路３０が任意のオン時間（Ｄｕｔｙ）で動作することで電力供給することができる。

ここで、図１及び図２に示した電力変換装置において、トランス６の第２の巻線６ｂ又は第４の巻線６ｄ１、６ｄ２に生じる誘起電圧が、第１の直流電圧源１１又は第２の直流電圧源３４の充電電圧よりも小さくなるようにトランス６の巻数比を調整すれば、第２のスイッチング回路８又は第４のスイッチング回路３０の動作を停止することで、第１の直流電圧源１１又は第２の直流電圧源３４への電力供給を停止させることが可能である。

例えば、第１の巻線６ａと第２の巻線６ｂの各巻数を調整して、トランス６の第２の巻線６ｂの電圧Ｖｔｒ２が第１の直流電圧源１１の電圧Ｖｂａｔ１よりも低い電圧となるような巻数比に設定する。すなわち、次式が成立するように設定する。

Ｖｔｒ２＝｛（ｎ２／ｎ１）×Ｖｔｒ１｝＜Ｖｂａｔ１
この状態のままでは、第１の直流電圧源１１の電圧Ｖｂａｔ１よりもトランス６の第２の巻線６ｂの電圧Ｖｔｒ２の方が低いことから、第１の直流電圧源１１に対して充電は行われない。

そこで、第１の直流電圧源１１を充電するためには、第２のスイッチング回路８を昇圧チョッパとして動作させる。すなわち、まず、スイッチ９をオフし、第２のスイッチング回路８のスイッチング素子８ｄをオンにして、昇圧コイル７に電流を流してエネルギーを蓄積する。次に、スイッチング素子８ｄをオフするとともにスイッチング素子８ｃをオンにすることで、昇圧コイル７に蓄積されたエネルギーによりスイッチング素子８ｃを介して第１の直流電圧源１１を充電する。充電量はこのスイッチング素子８ｄのオン／オフ比率により制御できることになる。

このように、トランス６の第１の巻線６ａと第２の巻線６ｂの巻数比によって第１の直流電圧源１１の電圧Ｖｂａｔ１よりもトランス６の第２の巻線６ｂの電圧Ｖｔｒ２の電圧の方が低くなるように設定した状態で、第２のスイッチング回路８を昇圧動作させて昇圧比を制御することにより、第１の直流電圧源１１に対する充電量の制御が可能となる。また、第２のスイッチング回路８の動作を停止することで充電停止ができる。充電停止ができることで、例えば第１の直流電圧源１１がバッテリであった場合には、満充電状態で充電を停止させ、過充電を防止することができる。

以上のように、この実施の形態１の電力変換装置によれば、負荷側の制御に電源側の制御を組み合わせることで、入力電力を多出力に電力分配制御することができるとともに、必要に応じて他の負荷に電力供給を行いながら、第１の直流電圧源１１あるいは第２の直流電圧源３４に対する充電動作を任意に停止することができる。

また、図１及び図２の電力変換装置の回路構成図において、第１の直流電圧源１１または第２の直流電圧源３４を、双方向に電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータと交流電源に置き換えることができる。図１５及び図１６は、図１及び図２の電力変換装置の第１の直流電圧源をＡＣ／ＤＣコンバータと交流電源に置き換えた電力変換装置の回路構成図を示す。すなわち、図１５及び図１６において、図１及び図２の第１の直流電圧源１１を、交流電源４０と、交流電源４０の電圧電流検出部４１と、双方向電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータ４２とで置き換えている。双方向電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータ４２が交流電源４０に電力を回生する場合、図１及び図２の回路構成における第１の直流電圧源１１を充電している上述の動作と同様の動作となり、双方向電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータ４２が交流電源４０から電力を受電する場合、図１及び図２の回路構成における第１の直流電圧源１１から放電している上述の動作と同様の動作となる。なお、図１及び図２の回路構成における第２の直流電圧源３４を、交流電源と、交流電源の電圧電流検出部と、双方向電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータとで置き換えた場合も、上記と同様である。

実施の形態２．
図１７及び図１８は、この発明の実施の形態２による電力変換装置の回路構成図であり、図１及び図２に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態２の構成上の特徴は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２の出力端側に、第１のスイッチング回路４と並列に電圧電流検出部５４を介して４つのスイッチング素子１７ａ〜１７ｄｃで構成されるインバータ１７の直流入力端が接続されている。また、このインバータ１７の交流出力端には平滑コイル１８ａ、１８ｂ、平滑コンデンサ１９、コモンモードチョークコイル２０、電圧電流検出部５５、および負荷機器接続端２１が順次接続されている。そして、この負荷機器接続端２１において図示しない交流負荷の供給電源である交流電源Ｖａｃｏｕｔが生成される。

その他の構成は、実施の形態１の場合と基本的に同じであるから、対応する構成部分には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。また、第１〜第４のスイッチング回路４、８、１３、３０やインバータ１７などの動作についても、基本的には実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

次に、この発明の実施の形態１による電力変換装置の電力フローについて図１９から図２８を参照して説明する。

図１９及び図２０に示すように、交流電源１が接続されていてこれを電力供給源とする場合には、交流電源１からの入力電力Ｐ１５は、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２５と、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３５と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４５とに分配される。

図２１と図２２は、図１９及び図２０に示した電力変換装置の電力フローを実現するための制御部１００のブロック図である。

ここで、図２１は、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３５と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４５と優先させ、その残りの電力を第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２５として供給するように動作させる場合である。その場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ２が定電流で電力供給を行う。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、交流電源１の電流指令値Ｉａｃｉｎ＊と電圧電流検出部５１の電流検出値Ｉａｃｉｎとの偏差に基づいて比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することにより、定電流でコンデンサ３に向けて電力を供給する。同時に交流電流を高力率に制御する（図２１（ａ）参照）。このとき、交流電源１の電流指令値Ｉａｃｉｎ＊は任意に設定してよい。第１のスイッチング回路４は任意の時比率指令値Ｄｕｔｙ＊による一定の時比率でＰＷＭ動作することでトランス６に交流電力を供給する（図２１（ｂ）参照）。

第２のスイッチング回路８は、コンデンサ３の電圧指令値ＶＬ１＊と電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）を行い、第１の直流電圧源１１の電流指令値Ｉｂａｔ１＊とする。この電流指令値Ｉｂａｔ１＊と電圧電流検出部５３の電流検出値Ｉｂａｔ１との偏差に基づいて比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することで第１の直流電圧源１１の充電電流制御を行なう（図２１（ｃ）参照）。

インバータ１７は、出力交流電圧の指令値Ｖａｃｏｕｔ＊と電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１の商により正弦波インバータの変調率とし、ＰＷＭ制御により交流電圧Ｖａｃｏｕｔを負荷機器接続端２１へ出力する（図２１（ｄ）参照）。

第４のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３３は、第２の直流電圧源３４の電圧指令値Ｖｂａｔ２＊と電圧電流検出部５６の電圧検出値Ｖｂａｔ２との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）し、ＰＷＭ制御することで第２の直流電圧源３４の充電電圧制御を行う（図２１（ｅ）参照）。

このように、図２１に示した制御では、交流電源１から一定の入力電力Ｐ１５を受電し、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３５と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４５とを出力した残りの電力を第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２５として供給するように動作させる。

なお、第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３３がコンデンサ３の電圧ＶＬ１を一定にするように動作し、第２のスイッチング回路８が第１の直流電圧源１１の電圧もしくは電流を一定にするように制御することで、交流電源１からの一定の入力電力Ｐ１５を受電し、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３５と、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２５とを出力した残りの電力を第２の直流電圧源３４に供給するように動作させることもできる。

図２２は、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２５を一定にして、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３５と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４５の合計電力を交流電源１から受電するように動作させる場合である。その場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、コンデンサ３の電圧指令値ＶＬ１＊と電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）し、交流電源電流指令値Ｉａｃｉｎ＊とする。この交流電源電流指令値Ｉａｃｉｎ＊と電圧電流検出部５１の電流検出値Ｉａｃｉｎとの偏差に基づいて比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することで、コンデンサ３の電圧ＶＬの制御を行ないながら、交流電源電流Ｉａｃｉｎを高力率制御する（図２２（ａ）参照）。また、第１のスイッチング回路４は、任意の時比率指令値Ｄｕｔｙ＊による一定の時比率でＰＷＭ動作することでトランス６に交流電力を供給する（図２２（ｂ）参照）。

第２のスイッチング回路８は、第１の直流電圧源１１の電流指令値Ｉｂａｔ１＊と電圧電流検出部５３の電流検出値Ｉｂａｔ１との偏差を比例制御（Ｐ制御）し、ＰＷＭ制御することで、第１の直流電圧源１１を定電流で充電する（図２２（ｃ）参照）。
なお、インバータ１７、第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３３は、図２１（ｄ）、図２１（ｅ）の場合と同様に動作する（図２２（ｄ）、図２２（ｅ）参照）。

このように、図２２に示した制御では、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２５と、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３５と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４５との合計電力を交流電源１から受電するように動作する。なお、図２１、図２２の制御において、第１のスイッチング回路４の時比率を電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１のフィードバック結果に基づいて可変してもよい。

図２３及び図２４に示すように、交流電源１が接続されていないために、第１の直流電圧源１１を電力供給源とする場合には、第１の直流電圧源１１からの放電電力Ｐ２６は、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３６と、第２の直流電圧源３４への充電電力Ｐ４６とに分配される。なお、このときの交流電源１からの入力電力Ｐ１６はゼロである。

図２５は、図２３及び図２４に示した電力フローを実現するための制御部１００のブロック図である。

ここで、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は動作を停止するとともに、第２のスイッチング回路８は、任意の時比率指令値Ｄｕｔｙ＊によって固定の時比率でＰＷＭ動作させ、第１の直流電圧源１１を放電させる（図２５（ｂ）参照）。第１のスイッチング回路４は、コンデンサ３の電圧指令値ＶＬ１＊と電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）し、ＰＷＭ制御することで、コンデンサ３の電圧ＶＬ１を一定に制御する（図２５（ａ）参照）。
なお、インバータ１７、第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３３は、図２１（ｄ）、図２１（ｅ）の場合と同様に動作する（図２５（ｃ）、図２５（ｄ）参照）。

図２６及び図２７に示すように、交流電源１が接続されておらず、かつ第１の直流電圧源１１の充電量が不十分な場合には、第２の直流電圧源３４が電力供給源となるので、その際には、第２の直流電圧源３４からの放電電力Ｐ４８は、第１の直流電圧源１１への充電電力Ｐ２８と、負荷機器接続端２１に接続される交流負荷への供給電力Ｐ３８とに分配される。

図２８は、図２６及び図２７に示した電力フローを実現するための制御部１００のブロック図である。
ここで、ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、動作を停止するとともに、第４のスイッチング回路３０のスイッチング素子３３は、任意の時比率指令値Ｄｕｔｙ＊による一定の時比率でＰＷＭ動作することで、第２の直流電圧源３４を放電させる（図２８（ｃ）参照）。

第１のスイッチング回路４は、コンデンサ３の電圧指令値ＶＬ１＊と電圧電流検出部５２の電圧検出値ＶＬ１との偏差に基づいて比例積分（ＰＩ制御）し、ＰＷＭ制御することで、コンデンサ３の電圧ＶＬ１を一定に制御する（図２８（ａ）参照）。

第２のスイッチング回路８は、第１の直流電圧源１１の電流指令値Ｉｂａｔ１＊と電圧電流検出部５３の電流検出値Ｉｂａｔ１との偏差に基づいて比例積分制御（ＰＩ制御）し、ＰＷＭ制御することで、第１の直流電圧源１１の充電電流を制御する（図２８（ｂ）参照）。
なお、インバータ１７は、図２１（ｄ）の場合と同様に動作する（図２８（ｄ）参照）。

なお、上記の制御部１００の制御動作の説明では、第１の直流電圧源１１は定電流充電で制御を行い、また、第２の直流電圧源３４は定電圧充電で制御を行なっているが、第１の直流電圧源１１、第２の直流電圧源３４共に、このような充電方法に限定されるものではなく、第１、第２の直流電圧源１１、３４に応じた充電方法を採用することができる。例えば、第１の直流電圧源１１を定電圧で充電しても構わないし、第２の直流電圧源３４を定電流で充電しても構わない。

また、第１の直流電圧源１１を放電する場合、スイッチ９をオン、一方のアームの２つのスイッチング素子８ｃ、８ｄをオフ状態とし、他方のアームの２つのスイッチング素子８ａ、８ｂをＰＷＭ制御してハーフブリッジ動作で第１の直流電圧源１１を放電しても良い。あるいは４つのスイッチング素子８ａ〜８ｄをＰＷＭ制御してフルブリッジ動作で第１の直流電圧源１１を放電してもよい。

この実施の形態２により、トランス６を介して負荷が要求する電力に応じて交流電源１や第１、第２の直流電圧源１１、３４からの電力供給量を制御することが可能となる。

また、第１の直流電圧源１１または第２の直流電圧源３４のみを電力供給源とする場合、第２のスイッチング回路８または第４のスイッチング回路３０が任意のオン時間（Ｄｕｔｙ）で動作することで電力供給することができる。

なお、この実施の形態２の電力変換装置においても、実施の形態１の場合と同様に、トランス６からの誘起電圧が負荷側の電圧よりも小さくなるようトランス６の巻数比を調整すれば、負荷とトランス６間の第２、第４のスイッチング回路８、３０が動作を停止することで、負荷への供給を停止させることが可能である。

以上のように、この実施の形態２の電力変換装置によれば、実施の形態１と同様に、入力電力を多出力に電力分配制御できるとともに、必要に応じて他の負荷に電力供給を行いながら、第１の直流電圧源１１、あるいは第２の直流電圧源３４に対する充電動作を任意に停止することができる。しかも、交流電源１とインバータ１７との間で絶縁が不要なときには、ＡＣ／ＤＣコンバータ２で得られた直流電圧ＶＬ１をインバータ１７に印加できるので、トランス６の第３の巻線６ｃを省いて巻数を少なく構成することができる。

また、図１７及び図１８の電力変換装置の回路構成図において、第１の直流電圧源１１または第２の直流電圧源３４を、双方向に電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータと交流電源に置き換えることができる。図２９及び図３０は、図１７及び図１８の電力変換装置の第１の直流電圧源をＡＣ／ＤＣコンバータと交流電源に置き換えた電力変換装置の回路構成図を示す。すなわち、図２９及び図３０において、図１７及び図１８の第１の直流電圧源１１を、交流電源４０と、交流電源４０の電圧電流検出部４１と、双方向電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータ４２とで置き換えている。双方向電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータ４２が交流電源４０に電力を回生する場合、図１７及び図１８の回路構成における第１の直流電圧源１１を充電している上述の動作と同様の動作となり、双方向電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータ４２が交流電源４０から電力を受電する場合、図１７及び図１８の回路構成における第１の直流電圧源１１から放電している上述の動作と同様の動作となる。なお、図１７及び図１８の回路構成における第２の直流電圧源３４を、交流電源と、交流電源の電圧電流検出部と、双方向電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータとで置き換えた場合も、上記と同様である。

実施の形態３．
図３１は、この発明の実施の形態３による電力変換装置の回路構成図であり、図１及び図２に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態３の特徴は、図１及び図２に示した実施の形態１の回路構成に対して、トランス６の第４の巻線６ｄ１、６ｄ２、およびこれらの巻線６ｄ１、６ｄ２に接続される第４のスイッチング回路３０や第２の直流電圧源３４を含む回路が削除されていることである。その他の構成は、実施の形態１の場合と同じである。
したがって、実施の形態１における第４のスイッチング回路３０や第２の直流電圧源３４を含む回路の動作を除けば、基本的な動作は、実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

この実施の形態３の電力変換装置によれば、入力電力を第１の直流電圧源１１と負荷機器接続端２１に接続される交流負荷に対して電力分配制御できるとともに、交流負荷に対して電力供給を行いながら、必要に応じて第１の直流電圧源１１に対する充電動作を任意に停止することができる。しかも、この実施の形態３の構成の場合、実施の形態１のような第２の直流電圧源３４が、例えば車両電装品の電源として、別個独立した電力系統として配備されているような場合に適用可能である。

また、図３１の電力変換装置の回路構成図において、第１の直流電圧源１１を双方向に電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータと交流電源に置き換えてもよい。

実施の形態４．
図３２は、この発明の実施の形態４による電力変換装置の回路構成図であり、図１及び図２に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態４の特徴は、図１及び図２に示した実施の形態１の回路構成に対して、トランス６の第３の巻線６ｃおよびこの巻線６ｃに接続される第３のスイッチング回路１３やインバータ１７を含む回路が削除されていることである。その他の構成は、実施の形態１の場合と同じである。
したがって、実施の形態１における第３のスイッチング回路１３やインバータ１７を含む回路の動作を除けば、基本的な動作は、実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

この実施の形態４の電力変換装置によれば、入力電力を第１、第２の直流電圧源１１、３４に電力分配制御できるとともに、第１、第２の直流電圧源１１、３４のいずれか一方に対して電力供給を行いながら、必要に応じて他方の直流電圧源に対する充電動作を任意に停止することができる。しかも、この実施の形態４の構成の場合、実施の形態１のような交流負荷を負荷機器接続端２１に接続する必要性が特に無く、したがって、第３のコイル６ｃ、第３のスイッチング回路１３、およびインバータ１７を含む回路を省略できる場合に適用可能である。

また、図３２の電力変換装置の回路構成図において、第１の直流電圧源１１または第２の直流電圧源３４を、双方向に電力変換可能なＡＣ／ＤＣコンバータと交流電源に置き換えてもよい。

なお、この発明は、上記の実施の形態１〜４に示した構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、実施の形態１〜４の構成を適宜組み合わせたり、その構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。

Claims

互いに磁気的に結合された第１の巻線を含む３以上の巻線でトランスが構成され、上記第１の巻線に第１のスイッチング回路が接続され、上記第１のスイッチング回路の入力部に交流電源の入力電力を直流変換するＡＣ／ＤＣコンバータの直流側が接続され、上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側電圧を検出する電圧検出部を有し、上記巻線のうち上記第１の巻線以外の１以上の巻線にスイッチング回路と負荷が接続されたものであって、
上記第１のスイッチング回路は予め定めた時比率で上記第１巻線に交流電力を供給し、上記トランスを介して接続された負荷側の上記スイッチング回路のうち少なくとも１つのスイッチング回路は、上記電圧検出部の電圧検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側の電圧を制御する、電力変換装置。
互いに磁気的に結合された上記第１の巻線、第２の巻線、第３の巻線、第４の巻線で上記トランスが構成され、上記第１の巻線に上記第１のスイッチング回路が接続され、上記第２の巻線と第１の直流電圧源との間に第２のスイッチング回路が接続され、上記第３の巻線とインバータとの間に第３のスイッチング回路が接続され、上記第４の巻線と第２の直流電圧源との間に第４のスイッチング回路が接続され、上記交流電源が接続された上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側出力端に上記第１のスイッチング回路が接続されるとともに、上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側電圧を検出する第１の検出部と、上記第１の直流電圧源の電圧又は電流を検出する第２の検出部と、上記第３のスイッチング回路の直流側電圧を検出する第３の検出部と、上記第２の直流電圧源の電圧又は電流を検出する第４の検出部を備えたものであって、
上記第１の直流電圧源、上記第２の直流電圧源、および上記インバータに接続される機器を負荷と見た場合に、上記第１のスイッチング回路は予め定めた時比率で上記第１巻線に交流電力を供給し、上記第２〜第４のスイッチング回路の少なくとも一つは、上記第１の検出部の電圧検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側電圧を制御するとともに、上記第２〜第４のスイッチング回路の残りの各スイッチング回路は、それぞれ当該各スイッチング回路に接続された第２〜第４の検出部の検出値と予め定めた目標値に基づいて各負荷の電圧又は電流を制御する、請求項１に記載の電力変換装置。
互いに磁気的に結合された上記第１の巻線、第２の巻線、第４の巻線で上記トランスが構成され、上記第１の巻線に上記第１のスイッチング回路が接続され、上記第２の巻線と第１の直流電圧源との間に第２のスイッチング回路が接続され、上記第４の巻線と第２の直流電圧源との間に第４のスイッチング回路が接続され、上記交流電源が接続された上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側出力端には上記第１のスイッチング回路とインバータとが並列に接続されるとともに、上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側電圧を検出する第１の検出部と、上記第１の直流電圧源の電圧又は電流を検出する第２の検出部と、上記第２の直流電圧源の電圧又は電流を検出する第４の検出部を備えたものであって、
上記第１の直流電圧源、上記第２の直流電圧源、および上記インバータに接続される機器を負荷と見た場合に、上記第１のスイッチング回路は予め定めた時比率で上記第１巻線に交流電力を供給し、上記第２又は第４のスイッチングの一方は、上記第１の検出部の電圧検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側電圧を制御するとともに、上記第２又は第４のスイッチング回路の他方は、当該スイッチング回路に接続された第２又は第４の検出部の検出値と予め定めた目標値に基づいて当該スイッチング回路に接続される上記負荷の電圧又は電流を制御する、請求項１に記載の電力変換装置。
互いに磁気的に結合された上記第１の巻線、第２の巻線、第３の巻線で上記トランスが構成され、上記第１の巻線に上記第１のスイッチング回路が接続され、上記第２の巻線と第１の直流電圧源との間に第２のスイッチング回路が接続され、上記第３の巻線とインバータとの間に第３のスイッチング回路が接続され、上記交流電源が接続された上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側出力端に上記第１のスイッチング回路が接続されるとともに、上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側電圧を検出する第１の検出部と、上記第１の直流電圧源の電圧又は電流を検出する第２の検出部と、上記第３のスイッチング回路の直流側電圧を検出する第３の検出部を備えたものであって、
上記第１の直流電圧源、および上記インバータに接続される機器を負荷と見た場合に、上記第１のスイッチング回路は予め定めた時比率で上記第１巻線に交流電力を供給し、上記第２又は第３のスイッチングの一方は、上記第１の検出部の電圧検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側電圧を制御するとともに、上記第２又は第３のスイッチング回路の他方は、当該スイッチング回路に接続された第２又は第３の検出部の検出値と予め定めた目標値に基づいて当該スイッチング回路に接続される上記負荷の電圧又は電流を制御する、請求項１に記載の電力変換装置。
互いに磁気的に結合された上記第１の巻線、第２の巻線、第４の巻線で上記トランスが構成され、上記第１の巻線に上記第１のスイッチング回路が接続され、上記第２の巻線と第１の直流電圧源との間に第２のスイッチング回路が接続され、上記第４の巻線と第２の直流電圧源との間に第４のスイッチング回路が接続され、上記交流電源が接続された上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側出力端に上記第１のスイッチング回路が接続されるとともに、上記ＡＣ／ＤＣコンバータの直流側電圧を検出する第１の検出部と、上記第１の直流電圧源の電圧又は電流を検出する第２の検出部と、上記第２の直流電圧源の電圧又は電流を検出する第４の検出部を備えたものであって、
上記第１の直流電圧源、および上記第２の直流電圧源を負荷と見た場合に、上記第１のスイッチング回路は予め定めた時比率で上記第１巻線に交流電力を供給し、上記第２又は第４のスイッチングの一方は、上記第１の検出部の電圧検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側電圧を制御するとともに、上記第２又は第４のスイッチング回路の他方は、当該スイッチング回路に接続された第２又は第４の検出部の検出値と予め定めた目標値に基づいて当該スイッチング回路に接続される上記負荷の電圧又は電流を制御する、請求項１に記載の電力変換装置。
上記ＡＣ／ＤＣコンバータが上記交流電源からの入力電力を整流し、上記第１のスイッチング回路が上記トランスに電力供給を行なう状態で、上記ＡＣ／ＤＣコンバータは、一定の電力を上記交流電源から受電するように一定の交流電流実効値の目標値に基づいて制御するとともに、上記トランスを介して接続された負荷側の上記スイッチング回路のいずれか一つが、上記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出値と予め定めた目標値とに基づいて制御し、さらに、上記トランスを介して接続された負荷側のそれ以外の上記スイッチング回路は、負荷側の出力電圧または出力電流をその検出値と予め定めた目標値とに基づいて制御することにより、上記交流電源から受電した電力を１つの上記負荷への供給電力を調整しながら、その他の上記負荷に電力供給する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
上記第１の直流電圧源のみを電力供給源とする場合において、上記ＡＣ／ＤＣコンバータ及び上記第１のスイッチング回路は動作を停止するとともに、上記第２のスイッチング回路は予め定めた時比率でスイッチング動作して上記第１の直流電圧源から上記トランスに向けて電力を供給するとともに、上記第３のスイッチング回路は上記第３の検出部の電圧検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記第３のスイッチング回路の出力側の電圧を制御し、上記第４のスイッチング回路は上記第４の検出部の電圧又は電流検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記第４のスイッチング回路の出力側の電圧又は電流を制御する、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
上記第２の直流電圧源のみを電力供給源とする場合において、上記ＡＣ／ＤＣコンバータ及び上記第１のスイッチング回路は動作を停止するとともに、上記第４のスイッチング回路は予め定めた時比率でスイッチング動作して上記第２の直流電圧源から上記トランスに向けて電力を供給するとともに、上記第２のスイッチング回路は上記第２の検出部の電圧又は電流検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記第２のスイッチング回路の出力側の電圧又は電流を制御し、上記第３のスイッチング回路は上記第３の検出部の電圧検出値と予め定めた目標値とに基づいて上記第３のスイッチング回路の出力側の電圧を制御する、請求項２、請求項３、請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
上記トランスの第２、第３または第４の巻線に誘起される電圧が上記第２、第３または第４のスイッチング回路の後段の直流電圧よりも小さくなるように巻数比を調整し、負荷側の上記スイッチング回路が動作を停止することで、上記負荷への電力供給を停止する請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
上記トランスに接続される上記スイッチング回路のうち、上記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧もしくは、上記負荷側の電圧又は電流を制御しない上記第２、第３、または第４のスイッチング回路のいずれかを受動素子で構成する請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。