JP6045645B1 - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】矩形パルス波信号のデューティ比の指令値を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間を、動作条件に応じて適切に変化させることができる電力変換装置の制御装置を提供する。【解決手段】電力変換装置の制御装置において、ＰＷＭ周期ΔＴｃの矩形パルス波信号のデューティ比を変化させるＰＷＭ制御によりスイッチング素子をオンオフ制御して、電力変換装置の出力電圧を変化させ、ＰＷＭ制御において、スイッチング素子のオンタイミングＴｏｎから基準タイミングＴｂｓまでの前期間ΔＴｂと、基準タイミングＴｂｓからスイッチング素子のオフタイミングＴｏｆｆまでの後期間ΔＴａとの比である前後期間比を、動作条件に応じて変更する。【選択図】図２

Description

本発明は、入力端子と出力端子との間で直流電力を変換する、スイッチング素子を備えた電力変換装置を制御する制御装置に関するものである。

上記のような制御装置について、下記の特許文献１に記載された制御装置が知られている。特許文献１の技術では、電力変換装置は、降圧用スイッチング素子を備えた降圧チョッパ回路と、昇圧用スイッチング素子を備えた昇圧チョッパ回路とを備えている。降圧用スイッチング素子の矩形パルス波信号は、出力電圧と出力電圧指令の差分に応じて設定したコンペアレベルと搬送波との比較結果による信号とされている。昇圧用スイッチング素子の矩形パルス波信号は、一定値とされたコンペアレベルと同じ搬送波との比較結果による信号と、上記の降圧用スイッチング素子の矩形パルス波信号との論理積とされている。そのため、特許文献１の技術では、降圧動作と昇圧動作の切替回路を必要としない。

特開２０００−３１０４４１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、降圧動作と昇圧動作とで同じ搬送波を用いることを前提としており、搬送波はのこぎり波とされている。そのため、特許文献１の技術では、降圧動作又は昇圧動作、或いはコンペアレベルの値などの動作条件に応じて、搬送波を変更するように構成されていない。そのため、矩形パルス波信号のデューティ比の指令値となるコンペアレベルを変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間が、動作条件に応じて変動する問題があった。遅れ時間が変化すると、デューティ比の指令値を変化させてから、矩形パルス波信号に反映され、電力変換装置を流れる電流及び出力電圧が変化するまでの応答性が変化する。遅れ時間が小さい方が、制御系の応答性及び安定性が向上するため好ましい。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、矩形パルス波信号のデューティ比の指令値を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間を、動作条件に応じて適切に変化させることができる電力変換装置の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る制御装置は、入力端子と出力端子との間で直流電力を変換する、スイッチング素子を備えた電力変換装置を制御する制御装置であって、ＰＷＭ周期の矩形パルス波信号のデューティ比を変化させるＰＷＭ制御により前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記電力変換装置の出力電圧を変化させ、前記ＰＷＭ制御において、前記スイッチング素子をオンさせるオンタイミングから、前記ＰＷＭ周期毎に設定される基準タイミングまでの期間である前期間と、前記基準タイミングから前記スイッチング素子をオフさせるオフタイミングまでの期間である後期間との比である前後期間比を、動作条件に応じて変更し、前記動作条件としての前記デューティ比が、予め設定された第一閾値以上の場合に、前記前期間を前記後期間よりも長くし、前記デューティ比が、前記第一閾値以下の値に予め設定された第二閾値未満の場合に、前記前期間を前記後期間よりも短くするものである。

本発明に係る制御装置によれば、動作条件に応じて、矩形パルス波信号の前後期間比を適切に変更させて、デューティ比の指令値を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間を適切に調節することができる。よって、デューティ比の指令値を変化させてから電力変換装置を流れる電流及び出力電圧が変化するまでの応答性を適切に調節することができ、制御系の応答性及び安定性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る電力変換装置及び制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態１に係る矩形パルス波信号を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る搬送波とコンペアレベルとの比較による矩形パルス波信号の生成を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも大きく、搬送波が対称三角波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも大きく、搬送波が前傾三角波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも大きく、搬送波が逆のこぎり波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも大きく、搬送波が後傾三角波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも大きく、搬送波がのこぎり波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも小さく、搬送波が対称三角波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも小さく、搬送波が前傾三角波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも小さく、搬送波が逆のこぎり波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも小さく、搬送波が後傾三角波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比が５０％よりも小さく、搬送波がのこぎり波である場合における遅れ時間を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る、デューティ比及び搬送波の形状に応じて変化する遅れ時間をまとめた図である。 本発明の実施の形態１、２に係る制御装置の詳細なブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る昇圧動作を行う場合の搬送波の切替動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る降圧動作を行う場合の搬送波の切替動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る昇圧動作を行う場合の制御挙動を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る昇圧動作を行う場合の制御挙動を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る降圧動作を行う場合の制御挙動を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る降圧動作を行う場合の制御挙動を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態２に係る電力変換装置及び制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態２に係る昇圧動作を行う場合の搬送波の切替動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る降圧動作を行う場合の搬送波の切替動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る昇圧動作を行う場合の制御挙動を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態２に係る昇圧動作を行う場合の制御挙動を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態２に係る降圧動作を行う場合の制御挙動を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態２に係る降圧動作を行う場合の制御挙動を説明するためのタイムチャートである。 本発明のその他の実施の形態に係る、デジタル電子回路とされた制御装置を説明するためのブロック図である。

実施の形態１．
実施の形態１に係る電力変換装置２の制御装置１（以下、単に制御装置１と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る電力変換装置２及び制御装置１の構成図である。

電力変換装置２は、入力端子１０と出力端子１１との間で直流電圧を降圧又は昇圧する、スイッチング素子を備えた直流電力変換器とされている。制御装置１は、図２に示すように、ＰＷＭ周期ΔＴｃの矩形パルス波信号（ＰＷＭ信号）のデューティ比Ｄｔを変化させるＰＷＭ制御によりスイッチング素子をオンオフ制御して、電力変換装置２の出力電圧Ｖｏを変化させる出力電圧制御を実行するように構成されている。ＰＷＭ制御は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御である。デューティ比Ｄｔは、ＰＷＭ周期ΔＴｃに対する、スイッチング素子（矩形パルス波信号）がオンされているオン期間ΔＴｏｎの比である（Ｄｔ＝ΔＴｏｎ／ΔＴｃ×１００％）。

本実施の形態では、制御装置１は、図３に示すように、ＰＷＭ周期ΔＴｃで振動する搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、矩形パルス波信号を生成するように構成されている。具体的には、制御装置１は、図１に示すように、ＰＷＭ周期ΔＴｃで振動する搬送波を生成する搬送波生成手段３０と、コンペアレベルＶｃを設定するコンペアレベル設定手段３１と、搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、スイッチング素子をオン又はオフさせる矩形パルス波信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成手段３２と、を備えている。そして、コンペアレベル設定手段３１は、コンペアレベルＶｃを変化させることにより、矩形パルス波信号のデューティ比Ｄｔを変化させる。

本実施の形態では、制御装置１は、電力変換装置２の出力電圧Ｖｏを検出する出力電圧検出手段３３と、出力電圧Ｖｏの電圧指令Ｖｒを設定する電圧指令設定手段３４とを備えている。そして、コンペアレベル設定手段３１は、出力電圧Ｖｏが電圧指令Ｖｒに近づくように、コンペアレベルＶｃを変化させるフィードバック制御を行うように構成されている。

ＰＷＭ信号生成手段３２は、図３に搬送波が対称三角波である場合の例を示すように、搬送波がコンペアレベルＶｃに対してオン側（本例では下側）になった場合に、矩形パルス波信号をオン側に反転させてスイッチング素子をオンさせるオン信号を生成し、搬送波がコンペアレベルＶｃに対してオン側とは反対側のオフ側（本例では上側）になった場合に、矩形パルス波信号をオフ側に反転させてスイッチング素子をオフさせるオフ信号を生成するように構成されている。

本実施の形態では、コンペアレベル設定手段３１は、搬送波におけるオン側（下側）の頂点のタイミングで、デューティ比Ｄｔの指令値を更新して、コンペアレベルＶｃを更新するように構成されている。すなわち、コンペアレベル設定手段３１は、搬送波におけるオン側（下側）の頂点のタイミングで、デューティ比Ｄｔの指令値を変化させてコンペアレベルＶｃを変化させ、次のオン側（下側）の頂点のタイミングまで、変化させたデューティ比Ｄｔの指令値及びコンペアレベルＶｃを維持する。搬送波におけるオン側（下側）の頂点のタイミングが、ＰＷＭ周期ΔＴｃ毎に設定される基準タイミングＴｂｓとされる。

コンペアレベルＶｃ及び搬送波の形状の変化に応じて、スイッチング素子をオンさせるオンタイミングＴｏｎから、ＰＷＭ周期ΔＴｃ毎に設定される基準タイミングＴｂｓまでの期間である前期間ΔＴｂと、基準タイミングＴｂｓからスイッチング素子をオフさせるオフタイミングＴｏｆｆまでの期間である後期間ΔＴａとが変化する。搬送波の形状の変化に応じて、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａとの比である前後期間比Ｒｂａが変化する。前後期間比Ｒｂａは、前期間ΔＴｂを、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａの合計値で除算した比であるものとする（Ｒｂａ＝ΔＴｂ／（ΔＴｂ＋ΔＴａ））。

ここで、搬送波として、対称三角波、前傾三角波、後傾三角波、逆のこぎり波、のこぎり波を用いる場合について説明する。対称三角波は、オン側（下側）に変化する傾きとオフ側（上側）に変化する傾きとが等しい三角波である。前傾三角波は、オフ側（上側）に変化する傾きがオン側（下側）に変化する傾きよりも大きい三角波である。後傾三角波は、オン側（下側）に変化する傾きがオフ側（上側）に変化する傾きよりも大きい三角波である。逆のこぎり波は、オフ側（上側）にステップ的に変化した後、オン側（下側）に次第に変化する三角波であり、逆のこぎり波は、前傾三角波に含まれる。のこぎり波は、オン側（下側）にステップ的に変化した後、オフ側（上側）に次第に変化する三角波であり、のこぎり波は、後傾三角波に含まれる。なお、これらの三角波では、オフ側（上側）に変化する傾き、及びオン側（下側）に変化する傾きは、一定の傾きとされている。

搬送波を対称三角波とした場合は、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａとが等しくなり、前後期間比Ｒｂａは０．５になる。搬送波を前傾三角波とした場合は、前期間ΔＴｂは後期間ΔＴａよりも長くなり、前後期間比Ｒｂａは０．５よりも大きくなる。搬送波を逆のこぎり波とした場合は、前期間ΔＴｂはゼロよりも長くなり、後期間ΔＴａはゼロになり、前後期間比Ｒｂａは１．０になる。搬送波を後傾三角波とした場合は、前期間ΔＴｂは後期間ΔＴａよりも短くなり、前後期間比Ｒｂａは０．５よりも小さくなる。のこぎり波では、前期間ΔＴｂはゼロになり、後期間ΔＴａはゼロよりも長くなり、前後期間比Ｒｂａは０．０になる。

ところで、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから、矩形パルス波信号に反映されるまでには遅れ時間が生じる。この遅れ時間は、搬送波の形状及びデューティ比Ｄｔの値によって変化する。遅れ時間が変化すると、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから、矩形パルス波信号に反映され、電力変換装置２のリアクトル５等を流れる電流及び出力電圧Ｖｏが変化するまでの応答性が変化し、通常、遅れ時間が小さい方が、制御系の応答性及び安定性が向上するため好ましい。

以下で、デューティ比Ｄｔが５０％よりも大きい場合と、デューティ比Ｄｔが５０％よりも小さい場合のそれぞれについて、搬送波が、対称三角波、前傾三角波、後傾三角波、逆のこぎり波、のこぎり波である場合の遅れ時間について説明する。

＜デューティ比Ｄｔが５０％よりも大きい場合＞
まず、デューティ比Ｄｔが５０％よりも大きい場合について説明する。
図４に、搬送波が対称三角波である場合を示す。時刻ｔ０１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が６０％から８０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．６から０．８に変更されている。時刻ｔ０１の基準タイミングＴｂｓからしばらく経過した時刻ｔ０２で、スイッチング素子をオフさせるオフタイミングＴｏｆｆが生じており、オフタイミングＴｏｆｆは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオフタイミングから変化時間ΔＴＣｏｆｆだけ遅くなっている。その後、時刻ｔ０３で、スイッチング素子をオンさせるオンタイミングＴｏｎが生じており、オンタイミングＴｏｎは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオンタイミングから変化時間ΔＴＣｏｎだけ早くなっている。オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆと、オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎとは等しくなっている。また、オフタイミングＴｏｆｆとオンタイミングＴｏｎの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎを中心に前後対称に生じている。

図５に、搬送波が前傾三角波である場合を示す。図４の場合と同様に、時刻ｔ１１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が６０％から８０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．６から０．８に変更されている。その後、図４の対称三角波の場合の時刻ｔ０２よりも早い時刻ｔ１２で、オフタイミングＴｏｆｆが生じており、オフタイミングＴｏｆｆは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオフタイミングから変化時間ΔＴＣｏｆｆだけ遅くなっている。その後、図４の対称三角波の場合の時刻ｔ０３よりも早い時刻ｔ１３で、オンタイミングＴｏｎが生じており、オンタイミングＴｏｎは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオンタイミングから変化時間ΔＴＣｏｎだけ早くなっている。オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎは、オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆよりも長くなっている。また、オフタイミングＴｏｆｆとオンタイミングＴｏｎの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎに対して全体的に前側に寄って生じている。このように、前傾三角波の場合は、図４の対称三角波の場合よりも、オフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎが早くなっており、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間を、対称三角波の場合よりも短くすることができる。

図６に、搬送波が、前傾三角波に含まれる逆のこぎり波である場合を示す。図４の場合と同様に、時刻ｔ２１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が６０％から８０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．６から０．８に変更されている。また、オフタイミングＴｏｆｆは、基準タイミングＴｂｓで生じるため、コンペアレベルＶｃの変化によりオフタイミングＴｏｆｆは変化していない。その後、図４の対称三角波の場合の時刻ｔ０３及び図５の前傾三角波の時刻ｔ１３よりも早い時刻ｔ２２で、オンタイミングＴｏｎが生じており、オンタイミングＴｏｎは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオンタイミングから変化時間ΔＴＣｏｎだけ早くなっている。オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎは、ゼロとなるオフタイミングＴｏｆｆの変化時間よりも長くなっている。また、オンタイミングＴｏｎの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎに対して全体的に前側に寄って生じている。このように、逆のこぎり波の場合は、図４の対称三角波及び図５の前傾三角波の場合よりも、オフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎが全体として早くなっており、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間を、対称三角波及び前傾三角波の場合よりも短くすることができる。

図７に、搬送波が後傾三角波である場合を示す。図４の場合と同様に、時刻ｔ３１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が６０％から８０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．６から０．８に変更されている。その後、図４の対称三角波の場合の時刻ｔ０２よりも遅い時刻ｔ３２で、オフタイミングＴｏｆｆが生じており、オフタイミングＴｏｆｆは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオフタイミングから変化時間ΔＴＣｏｆｆだけ遅くなっている。その後、図４の対称三角波の場合の時刻ｔ０３よりも遅い時刻ｔ３３で、オンタイミングＴｏｎが生じており、オンタイミングＴｏｎは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオンタイミングから変化時間ΔＴＣｏｎだけ早くなっている。オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆは、オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎよりも長くなっている。また、オフタイミングＴｏｆｆとオンタイミングＴｏｎの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎに対して全体的に後側に寄って生じている。このように、後傾三角波の場合は、図４の対称三角波の場合よりも、オフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎが遅くなっており、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間が、対称三角波の場合よりも長くなっている。

図８に、搬送波が、後傾三角波に含まれるのこぎり波である場合を示す。図４の場合と同様に、時刻ｔ４１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が６０％から８０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．６から０．８に変更されている。その後、図４の対称三角波の場合の時刻ｔ０２及び図７の後傾三角波の場合の時刻ｔ３２よりも遅い時刻ｔ４２で、オフタイミングＴｏｆｆが生じており、オフタイミングＴｏｆｆは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオフタイミングから変化時間ΔＴＣｏｆｆだけ遅くなっている。オンタイミングＴｏｎは、基準タイミングＴｂｓで生じるため、コンペアレベルＶｃの変化によりオンタイミングＴｏｎは変化していない。オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆは、ゼロとなるオンタイミングＴｏｎの変化時間よりも長くなっている。また、オフタイミングＴｏｆｆの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎに対して全体的に後側に寄って生じている。このように、のこぎり波の場合は、図４の対称三角波及び図７の後傾三角波の場合よりも、オフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎが全体として遅くなっており、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間が、対称三角波及び後傾三角波の場合よりも長くなっている。

＜デューティ比Ｄｔが５０％よりも小さい場合＞
次に、デューティ比Ｄｔが５０％よりも小さい場合について説明する。
図９に、搬送波が対称三角波である場合を示す。時刻ｔ５１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が４０％から２０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．４から０．２に変更されている。時刻ｔ５１の基準タイミングＴｂｓからしばらく経過した時刻ｔ５２で、オフタイミングＴｏｆｆが生じており、オフタイミングＴｏｆｆは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオフタイミングから変化時間ΔＴＣｏｆｆだけ早くなっている。その後、時刻ｔ５３で、スイッチング素子をオンさせるオンタイミングＴｏｎが生じており、オンタイミングＴｏｎは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオンタイミングから変化時間ΔＴＣｏｎだけ遅くなっている。オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆと、オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎとは等しくなっている。また、オフタイミングＴｏｆｆとオンタイミングＴｏｎの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎを中心に前後対称に生じている。

図１０に、搬送波が前傾三角波である場合を示す。図９の場合と同様に、時刻ｔ６１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が４０％から２０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．４から０．２に変更されている。その後、図９の対称三角波の場合の時刻ｔ５２よりも早い時刻ｔ６２で、オフタイミングＴｏｆｆが生じており、オフタイミングＴｏｆｆは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオフタイミングから変化時間ΔＴＣｏｆｆだけ早くなっている。その後、図９の対称三角波の場合の時刻ｔ５３よりも遅い時刻ｔ６３で、オンタイミングＴｏｎが生じており、オンタイミングＴｏｎは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオンタイミングから変化時間ΔＴＣｏｎだけ遅くなっている。オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎは、オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆよりも長くなっている。オフタイミングＴｏｆｆは、図９の対称三角波の場合よりも早まっているものの、オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆは短く、変化時間ΔＴＣｏｎの長いオンタイミングＴｏｎは、図９の対称三角波の場合よりも遅くなっている。よって、オフタイミングＴｏｆｆとオンタイミングＴｏｎの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎに対して全体的に後側に寄って生じている。このように、前傾三角波の場合は、図９の対称三角波の場合よりも、オフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎが全体として遅くなっており、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間が、対称三角波の場合よりも長くなっている。

図１１に、搬送波が、前傾三角波に含まれる逆のこぎり波である場合を示す。図９の場合と同様に、時刻ｔ７１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が４０％から２０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．４から０．２に変更されている。また、オフタイミングＴｏｆｆは、基準タイミングＴｂｓで生じるため、コンペアレベルＶｃの変化によりオフタイミングＴｏｆｆは変化していない。その後、図９の対称三角波の場合の時刻ｔ５３及び図１０の前傾三角波の時刻ｔ６３よりも遅い時刻ｔ７２で、オンタイミングＴｏｎが生じており、オンタイミングＴｏｎは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオンタイミングから変化時間ΔＴＣｏｎだけ遅くなっている。オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎは、ゼロとなるオフタイミングＴｏｆｆの変化時間よりも長くなっている。また、オンタイミングＴｏｎの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎに対して全体的に後側に寄って生じている。このように、逆のこぎり波の場合は、図９の対称三角波及び図１０の前傾三角波の場合よりも、オフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎが全体として遅くなっており、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間が、対称三角波及び前傾三角波の場合よりも長くなっている。

図１２に、搬送波が後傾三角波である場合を示す。図９の場合と同様に、時刻ｔ８１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が４０％から２０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．４から０．２に変更されている。その後、図９の対称三角波の場合の時刻ｔ５２よりも早い時刻ｔ８２で、オフタイミングＴｏｆｆが生じており、オフタイミングＴｏｆｆは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオフタイミングから変化時間ΔＴＣｏｆｆだけ早くなっている。その後、図９の対称三角波の場合の時刻ｔ５３よりも遅い時刻ｔ８３で、オンタイミングＴｏｎが生じており、オンタイミングＴｏｎは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオンタイミングから変化時間ΔＴＣｏｎだけ遅くなっている。オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆは、オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎよりも長くなっている。オンタイミングＴｏｎは、図９の対称三角波の場合よりも遅くなっているものの、オンタイミングＴｏｎの変化時間ΔＴＣｏｎは短く、変化時間ΔＴＣｏｆｆの長いオフタイミングＴｏｆｆは、図９の対称三角波の場合よりも早くなっている。よって、オフタイミングＴｏｆｆとオンタイミングＴｏｎの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎに対して全体的に前側に寄って生じている。このように、後傾三角波の場合は、図９の対称三角波の場合よりも、オフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎが全体として早くなっており、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間を、対称三角波の場合よりも短くすることができる。

図１３に、搬送波が、後傾三角波に含まれるのこぎり波である場合を示す。図９の場合と同様に、時刻ｔ９１の基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値が４０％から２０％に変更され、コンペアレベルＶｃが０．４から０．２に変更されている。その後、図９の対称三角波の場合の時刻ｔ５２及び図１２の後傾三角波の場合の時刻ｔ８２よりも早い時刻ｔ９２で、オフタイミングＴｏｆｆが生じており、オフタイミングＴｏｆｆは、破線で示すコンペアレベルＶｃを変化させていないと仮定した場合のオフタイミングから変化時間ΔＴＣｏｆｆだけ早くなっている。オンタイミングＴｏｎは、基準タイミングＴｂｓで生じるため、コンペアレベルＶｃの変化によりオンタイミングＴｏｎは変化していない。オフタイミングＴｏｆｆの変化時間ΔＴＣｏｆｆは、ゼロとなるオンタイミングＴｏｎの変化時間よりも長くなっている。また、オフタイミングＴｏｆｆの変化は、基準タイミングＴｂｓ間の中心タイミングＴｃｎに対して全体的に前側に寄って生じている。このように、のこぎり波の場合は、図９の対称三角波及び図１２の後傾三角波の場合よりも、オフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎが全体として早くなっており、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間を、対称三角波及び後傾三角波の場合よりも短くすることができる。

＜まとめ＞
図１４に以上のまとめを示す。デューティ比Ｄｔが５０％よりも大きい場合（Ｄｔ＞５０％）は、前傾三角波の遅れ時間が、対称三角波及び後傾三角波の遅れ時間よりも短くなる。すなわち、前期間ΔＴｂを後期間ΔＴａよりも長く設定する場合（ΔＴｂ＞ΔＴａ）の遅れ時間は、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａとを等しく設定する場合（ΔＴｂ＝ΔＴａ）及び前期間ΔＴｂを後期間ΔＴａよりも短く設定する場合（ΔＴｂ＜ΔＴａ）の遅れ時間よりも短くなる。前傾三角波の中でも、オフ側（上側）に変化する傾きが最も大きい、逆のこぎり波の遅れ時間が最も短くなる。すなわち、前期間ΔＴｂをゼロよりも長く設定し、後期間ΔＴａをゼロに設定する場合（ΔＴｂ＞ΔＴａ＝０）の遅れ時間が最も短くなる。

一方、デューティ比Ｄｔが５０％よりも小さい場合（Ｄｔ＜５０％）は、後傾三角波の遅れ時間が、対称三角波及び前傾三角波の遅れ時間よりも短くなる。すなわち、前期間ΔＴｂを後期間ΔＴａよりも短く設定する場合（ΔＴｂ＜ΔＴａ）の遅れ時間は、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａとを等しく設定する場合（ΔＴｂ＝ΔＴａ）及び前期間ΔＴｂを後期間ΔＴａよりも長く設定する場合（ΔＴｂ＞ΔＴａ）の遅れ時間よりも短くなる。後傾三角波の中でも、オン側（下側）に変化する傾きが最も大きい、のこぎり波の遅れ時間が最も短くなる。すなわち、前期間ΔＴｂをゼロに設定し、後期間ΔＴａをゼロよりも長く設定する場合（０＝ΔＴｂ＜ΔＴａ）の遅れ時間が最も短くなる。

デューティ比Ｄｔが５０％の場合（Ｄｔ＝５０％）は、対称三角波、前傾三角波、及び後傾三角波の遅れ時間は中間的な状態になる。すなわち、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａの大小にかかわらず、遅れ時間は大きく変化しない。

このように、前期間ΔＴｂ及び後期間ΔＴａの前後期間比Ｒｂａ（搬送波の形状）を変化させることにより、動作条件に応じて、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間が変化する。よって、動作条件に応じて、前後期間比Ｒｂａを変化させ、遅れ時間を適切に調節することが望まれる。

そこで、制御装置１は、ＰＷＭ制御において、スイッチング素子をオンさせるオンタイミングＴｏｎから、ＰＷＭ周期ΔＴｃ毎に設定される基準タイミングＴｂｓまでの期間である前期間ΔＴｂと、基準タイミングＴｂｓからスイッチング素子をオフさせるオフタイミングＴｏｆｆまでの期間である後期間ΔＴａとの比である前後期間比Ｒｂａを、動作条件に応じて変更するように構成されている。

この構成によれば、動作条件に応じて、前後期間比Ｒｂａを適切に変更させて、デューティ比Ｄｔの指令値を変化させてから矩形パルス波信号に反映されるまでの遅れ時間を適切に調節することができる。よって、デューティ比Ｄｔの指令値（コンペアレベルＶｃ）を変化させてから電力変換装置２を流れる電流及び出力電圧Ｖｏが変化するまでの応答性を適切に調節することができ、制御系の応答性及び安定性を向上させることができる。

また、制御装置１は、動作条件としてのデューティ比Ｄｔに応じて、前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。上記のように、デューティ比Ｄｔ及び前後期間比Ｒｂａに応じて矩形パルス波信号の遅れ時間が変化する。上記の構成によれば、デューティ比Ｄｔに応じて、前後期間比Ｒｂａを適切に変化させて、遅れ時間を適切に変化させることができる。

制御装置１は、動作条件としてのデューティ比Ｄｔが、予め設定された第一閾値以上の場合に、前期間ΔＴｂを後期間ΔＴａよりも長くし、デューティ比Ｄｔが、第一閾値以下の値に予め設定された第二閾値未満の場合に、前期間ΔＴｂを後期間ΔＴａよりも短くするように構成されている。上記のように、デューティ比Ｄｔが高い場合は、前期間ΔＴｂが後期間ΔＴａよりも長い方が、遅れ時間が短くなり、デューティ比Ｄｔが低い場合は、前期間ΔＴｂが後期間ΔＴａよりも短い方が、遅れ時間が短くなる。上記の構成によれば、デューティ比Ｄｔが第一閾値以上の場合に、前期間ΔＴｂを後期間ΔＴａよりも長くすることにより、遅れ時間を短くすることができ、デューティ比Ｄｔが第二閾値未満の場合に、前期間ΔＴｂを後期間ΔＴａよりも短くすることにより、遅れ時間を短くすることができる。

本実施の形態では、第一閾値は５０％に設定され、第二閾値は第一閾値と等しい５０％に設定されている。よって、デューティ比Ｄｔが５０％以上又は５０％未満であるかに応じて、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａとの前後期間比Ｒｂａを変化させて、遅れ時間を短くすることができる。なお、第一閾値及び第二閾値を用いた判定に、ヒステリシスを設けてもよい。

制御装置１は、デューティ比Ｄｔが、第一閾値以上の場合に、前期間ΔＴｂをゼロより長くすると共に後期間ΔＴａをゼロにし、デューティ比Ｄｔが、第二閾値未満の場合に、前期間ΔＴｂをゼロにすると共に後期間ΔＴａをゼロより長くするように構成されている。この構成によれば、デューティ比Ｄｔが第一閾値以上又は第二閾値未満であるかに応じて、遅れ時間の短縮効果の最も高い前後期間比Ｒｂａに変更して、遅れ時間を最大限に短くすることができる。

制御装置１は、基準タイミングＴｂｓで、デューティ比Ｄｔの指令値を更新すると共に、更新したデューティ比Ｄｔの指令値に応じて当該基準タイミングＴｂｓ以降のオフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎを設定して、前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。

本実施の形態では、制御装置１は、上記のように、搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、矩形パルス波信号を生成するように構成されている。そのため、搬送波生成手段３０は、動作条件に応じて、搬送波が増加する傾きと、搬送波が減少する傾きとを変更することにより、搬送波における谷又は山の頂点のタイミングを基準タイミングＴｂｓとした前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。この構成によれば、搬送波の増加傾きと減少傾きとを変更することにより、容易に前後期間比Ｒｂａを変更することができる。

また、搬送波生成手段３０は、デューティ比Ｄｔが第一閾値以上の場合に、搬送波を前傾三角波とし、デューティ比Ｄｔが第二閾値未満の場合に、搬送波を後傾三角波とすることにより、搬送波におけるオフ側（下側）の頂点のタイミングを基準タイミングＴｂｓとした前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。

搬送波生成手段３０は、デューティ比Ｄｔが第一閾値以上の場合に、搬送波を前傾三角波の中でも逆のこぎり波とし、デューティ比Ｄｔが第二閾値未満の場合に、搬送波を後傾三角波の中でものこぎり波とするように構成されている。

コンペアレベル設定手段３１は、コンペアレベルＶｃを変化させることにより、デューティ比Ｄｔを変化させるように構成されている。そのため、搬送波生成手段３０は、動作条件としてコンペアレベルＶｃに応じて、搬送波が増加する傾きと、搬送波が減少する傾きとを変更するように構成されている。なお、コンペアレベルＶｃは、デューティ比Ｄｔの指令値に相当する。

コンペアレベル設定手段３１は、搬送波におけるオン側（下側）の頂点のタイミング（基準タイミングＴｂｓ）で、コンペアレベルＶｃを更新する。ＰＷＭ信号生成手段３２は、更新されたコンペアレベルＶｃに応じて、当該基準タイミングＴｂｓ以降のオフタイミングＴｏｆｆ及びオンタイミングＴｏｎを設定して、前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。

図１に示すように、電力変換装置２は、入力端子１０から出力端子１１に直流電圧を降圧する降圧用スイッチング素子３ｄを備えた降圧チョッパ回路１２と、入力端子１０から出力端子１１に直流電圧を昇圧する昇圧用スイッチング素子３ｕを備えた昇圧チョッパ回路１３と、を備えている。具体的には、電力変換装置２は、入力端子１０から出力端子１１に直流電圧を降圧して電力を供給する降圧動作のための降圧用スイッチング素子３ｄ及び降圧用整流器４ｄと、入力端子１０から出力端子１１に直流電圧を昇圧して電力を供給する昇圧動作のための昇圧用スイッチング素子３ｕ及び昇圧用整流器４ｕと、降圧動作及び昇圧動作のためのリアクトル５と、を備えている。本実施の形態では、降圧用及び昇圧用スイッチング素子３ｄ、３ｕには、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が用いられている。なお、降圧用及び昇圧用スイッチング素子３ｄ、３ｕには、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の他の種類のスイッチング素子が用いられてもよい。降圧用及び昇圧用整流器４ｄ、４ｕには、ダイオードが用いられている。入力端子１０には、直流電源７が接続され、出力端子１１には電気負荷８が接続されている。

降圧チョッパ回路１２は、降圧用スイッチング素子３ｄ、降圧用整流器４ｄ、及びリアクトル５により構成されている。降圧用スイッチング素子３ｄのドレイン端子は、入力端子１０の正極に接続され、降圧用スイッチング素子３ｄのソース端子が、リアクトル５の第一端子に接続され、リアクトル５の第二端子が、出力端子１１の正極側（本例では、昇圧用整流器４ｕのアノード端子）に接続されている。降圧用整流器４ｄのカソード端子は、降圧用スイッチング素子３ｄのソース端子とリアクトル５の第一端子を接続する接続線に接続され、降圧用整流器４ｄのアノード端子は、入力端子１０の負極と出力端子１１の負極を接続する負極接続線に接続されている。

昇圧チョッパ回路１３は、昇圧用スイッチング素子３ｕ、昇圧用整流器４ｕ、及びリアクトル５により構成されている。リアクトル５の第一端子は、入力端子１０の正極側（本例では、降圧用スイッチング素子３ｄのソース端子）に接続され、リアクトル５の第二端子は、昇圧用整流器４ｕのアノード端子に接続され、昇圧用整流器４ｕのカソード端子は、出力端子１１の正極に接続されている。昇圧用スイッチング素子３ｕのドレイン端子は、リアクトル５の第二端子と昇圧用整流器４ｕのアノード端子を接続する接続線に接続され、昇圧用スイッチング素子３ｕのソース端子は、入力端子１０の負極と出力端子１１の負極を接続する負極接続線に接続されている。本実施の形態では、平滑コンデンサ６が、出力端子１１の正極と負極との間に並列接続されている。

制御装置１は、降圧動作を行う場合は、降圧用スイッチング素子３ｄをＰＷＭ制御によりオンオフ制御すると共に、当該降圧用スイッチング素子３ｄのＰＷＭ制御において、動作条件に応じて前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。一方、制御装置１は、昇圧動作を行う場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕをＰＷＭ制御によりオンオフ制御すると共に、当該昇圧用スイッチング素子３ｕのＰＷＭ制御において、動作条件に応じて前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。この構成によれば、降圧用及び昇圧用スイッチング素子３ｄ、３ｕのそれぞれについて、矩形パルス波信号の前後期間比Ｒｂａを適切に変更させて、遅れ時間を適切に調節することができる。

搬送波生成手段３０は、複数のスイッチング素子（本例では、降圧用及び昇圧用スイッチング素子３ｄ、３ｕ）のそれぞれについて、予め設定されたシフト量ずつ互いにシフトした搬送波を生成するように構成されている。コンペアレベル設定手段３１は、比較させる搬送波に対応してシフトさせた、複数のスイッチング素子に対して共通のコンペアレベルＶｃを生成するように構成されている。

本実施の形態では、シフト量は、搬送波の振幅と等しくされている。図１８から図２１に示すように、昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波は、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波に対して、搬送波の振幅（本例では１．０）と等しいシフト量だけオフ側（上側）にシフトされている。そのため、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波は、０．０から１．０の間を振動し、昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波は、１．０から２．０の間を振動する。この構成によれば、共通のコンペアレベルＶｃを変化させることにより、昇圧動作と降圧動作とを継ぎ目なく切り替えることができる。

共通のコンペアレベルＶｃは、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波及び昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波に対応して、０．０から２．０の間を変化する。制御装置１は、コンペアレベルＶｃが１．０よりも大きい場合は、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとの比較により昇圧用スイッチング素子３ｕをオンオフ制御して、昇圧動作を行わせると共に、降圧用スイッチング素子３ｄを常時オンにして昇圧チョッパ回路１３に入力電圧を供給するように構成されている。制御装置１は、コンペアレベルＶｃが１．０に等しい場合は、降圧用スイッチング素子３ｄを常時オンにすると共に、昇圧用スイッチング素子３ｕを常時オフにして、昇圧動作及び降圧動作を行わずに、入力端子１０と出力端子１１とを直結させるように構成されている。制御装置１は、コンペアレベルＶｃが１．０より小さい場合は、降圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとの比較により降圧用スイッチング素子３ｄをオンオフ制御して、降圧動作を行わせると共に、昇圧用スイッチング素子３ｕを常時オフにするように構成されている。

この場合の制御装置１の構成を図１５に示す。制御装置１は、昇圧用スイッチング素子３ｕ用の搬送波を生成する昇圧用搬送波生成手段３０ｕと、降圧用スイッチング素子３ｄ用の搬送波を生成する降圧用搬送波生成手段３０ｄと、昇圧及び降圧共通のコンペアレベルＶｃを生成するコンペアレベル設定手段３１と、昇圧用搬送波及び共通のコンペアレベルＶｃに基づいて昇圧用スイッチング素子３ｕ用の矩形パルス波信号を生成する昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕと、降圧用搬送波及び共通のコンペアレベルＶｃに基づいて降圧用スイッチング素子３ｄ用の矩形パルス波信号を生成する降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄと、を備えている。昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕが生成した昇圧用矩形パルス波信号は、昇圧用スイッチング素子３ｕのゲート端子に入力され、降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄが生成した降圧用矩形パルス波信号は、降圧用スイッチング素子３ｄのゲート端子に入力される。

また、制御装置１は、電力変換装置２の出力電圧Ｖｏを検出する出力電圧検出手段３３と、出力電圧Ｖｏの電圧指令Ｖｒを設定する電圧指令設定手段３４とを備えている。コンペアレベル設定手段３１は、出力電圧Ｖｏが電圧指令Ｖｒに近づくように、コンペアレベルＶｃを変化させるフィードバック制御を行うように構成されている。なお、出力電圧検出手段３３は、制御装置１に入力される電圧センサ９の出力信号に基づいて、出力端子１１の電圧である出力電圧Ｖｏを検出する。電圧指令設定手段３４は、電気負荷８の状態や、外部からの指令に基づいて、電圧指令Ｖｒを設定する。

昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、図１６のフローチャートに示すように、コンペアレベルＶｃが、昇圧用搬送波の振幅中心値１．５に設定された昇圧用第一閾値以上になった場合（ステップＳ０１：Ｙｅｓ）に、昇圧用搬送波として逆のこぎり波を生成し（ステップＳ０２）、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第一閾値と同じ値に設定された昇圧用第二閾値未満になった場合（ステップＳ０１：Ｎｏ）に、昇圧用搬送波としてのこぎり波を生成する（ステップＳ０３）ように構成されている。

降圧用搬送波生成手段３０ｄは、図１７のフローチャートに示すように、コンペアレベルＶｃが、降圧用搬送波の振幅中心値０．５に設定された降圧用第一閾値以上になった場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）に、降圧用搬送波として逆のこぎり波を生成し（ステップＳ１２）、コンペアレベルＶｃが、降圧用第一閾値と同じ値に設定された降圧用第二閾値未満になった場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）に、降圧用搬送波としてのこぎり波を生成する（ステップＳ１３）ように構成されている。

図１８及び図１９に、昇圧動作の場合のタイムチャートを示す。
図１８のタイムチャートは、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第一閾値（１．５）以上であって、降圧用第一閾値（０．５）以上である場合（本例では、Ｖｃ＝１．７）の例である。この場合は、昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、１．０から２．０の間を振動する逆のこぎり波を生成し、降圧用搬送波生成手段３０ｄは、０．０から１．０の間を振動する逆のこぎり波を生成している。

降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄは、降圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（１．７）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では１００％）の降圧用スイッチング素子３ｄ用の矩形パルス波信号を生成している。当該降圧用の矩形パルス波信号に応じて、降圧用スイッチング素子３ｄが常時オン状態にされ、入力端子１０に供給された入力電圧が降圧されずに、昇圧チョッパ回路１３側に直接供給される。

一方、昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕは、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（１．７）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では７０％）の昇圧用スイッチング素子３ｕ用の矩形パルス波信号を生成している。当該昇圧用の矩形パルス波信号に応じて、昇圧用スイッチング素子３ｕがオン状態又はオフ状態にされ、昇圧チョッパ回路１３に入力電圧の昇圧動作を行わせる。

図１９のタイムチャートは、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第二閾値（１．５）未満であって、降圧用第一閾値（０．５）以上である場合（本例では、Ｖｃ＝１．３）の例である。この場合は、昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、１．０から２．０の間を振動するのこぎり波を生成し、降圧用搬送波生成手段３０ｄは、０．０から１．０の間を振動する逆のこぎり波を生成している。

降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄは、図１８の場合と同様に、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（１．３）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では１００％）の降圧用スイッチング素子３ｄ用の矩形パルス波信号を生成している。当該降圧用の矩形パルス波信号に応じて、降圧用スイッチング素子３ｄが常時オン状態にされ、入力電圧が降圧されずに、昇圧チョッパ回路１３側に直接供給される。

一方、昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕは、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（１．３）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では３０％）の昇圧用スイッチング素子３ｕ用の矩形パルス波信号を生成している。当該昇圧用の矩形パルス波信号に応じて、昇圧用スイッチング素子３ｕがオン状態又はオフ状態にされ、昇圧チョッパ回路１３に入力電圧の昇圧動作を行わせる。

図２０及び図２１に、降圧動作の場合のタイムチャートを示す。
図２０のタイムチャートは、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第二閾値（１．５）未満であって、降圧用第一閾値（０．５）以上である場合（本例では、Ｖｃ＝０．７）の例である。この場合は、昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、１．０から２．０の間を振動するのこぎり波を生成し、降圧用搬送波生成手段３０ｄは、０．０から１．０の間を振動する逆のこぎり波を生成している。

降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄは、降圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（０．７）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では７０％）の降圧用スイッチング素子３ｄ用の矩形パルス波信号を生成している。当該降圧用の矩形パルス波信号に応じて、降圧用スイッチング素子３ｄがオン状態又はオフ状態にされ、降圧チョッパ回路１２に入力電圧の降圧動作を行わせる。

一方、昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕは、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（０．７）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では０％）の昇圧用スイッチング素子３ｕ用の矩形パルス波信号を生成している。当該昇圧用の矩形パルス波信号に応じて、昇圧用スイッチング素子３ｕが常時オフ状態にされ、降圧チョッパ回路１２により降圧された電圧が昇圧されずに出力端子１１に供給される。

図２１のタイムチャートは、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第二閾値（１．５）未満であって、降圧用第二閾値（０．５）未満である場合（本例では、Ｖｃ＝０．３）の例である。この場合は、昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、１．０から２．０の間を振動するのこぎり波を生成し、降圧用搬送波生成手段３０ｄは、０．０から１．０の間を振動するのこぎり波を生成している。

降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄは、降圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（０．３）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では３０％）の降圧用スイッチング素子３ｄ用の矩形パルス波信号を生成している。当該降圧用の矩形パルス波信号に応じて、降圧用スイッチング素子３ｄがオン状態又はオフ状態にされ、降圧チョッパ回路１２に入力電圧の降圧動作を行わせる。

一方、昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕは、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（０．３）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では０％）の昇圧用スイッチング素子３ｕ用の矩形パルス波信号を生成している。当該昇圧用の矩形パルス波信号に応じて、昇圧用スイッチング素子３ｕが常時オフ状態にされ、降圧チョッパ回路１２により降圧された電圧が昇圧されずに出力端子１１に供給される。

本実施の形態では、制御装置１の搬送波生成手段３０ｕ、３０ｄ、コンペアレベル設定手段３１、ＰＷＭ信号生成手段３２ｕ、３２ｄ、出力電圧検出手段３３、及び電圧指令設定手段３４は、アナログ電子回路により構成されており、それぞれ、搬送波生成回路、コペアレベル設定回路、ＰＷＭ信号生成回路、出力電圧検出回路、電圧指令設定回路と称することができる。具体的には、ＰＷＭ信号生成手段３２ｕ、３２ｄには、入力された搬送波とコンペアレベルとの比較結果に応じて出力信号が切り替わるコンパレータ等が用いられる。ＰＷＭ信号生成手段３２ｕ、３２ｄの出力信号は、それぞれスイッチング素子３ｕ、３ｄのゲート端子に入力されてスイッチング素子３ｕ、３ｄをオンオフさせる。搬送波生成手段３０ｕ、３０ｄには、逆のこぎり波及びのこぎり波等の複数の三角波を生成する、オペアンプ等を備える三角波生成回路と、入力されたコンペアレベルに応じて、生成した逆のこぎり波及びのこぎり波等の複数の三角波を切り替えて出力する切替回路と、出力する搬送波をシフトさせるためのバイアス回路等が用いられる。コンペアレベル設定手段３１には、出力電圧Ｖｏを表す電気信号と電圧指令Ｖｒを表す電気信号との差分を所定係数で増幅する差動増幅回路と、増幅された差分信号を降圧用及び昇圧用搬送波に対応してシフトさせるバイアス回路等が用いられる。出力電圧検出手段３３には、入力された電圧センサ９の出力信号に応じた電気信号を出力する電圧検出回路等が用いられる。電圧指令設定手段３４には、外部からの入力信号又は動作条件に応じて、電圧指令Ｖｒを表す電気信号を出力する信号出力回路等が用いられる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る電力変換装置２の制御装置１について図面を参照して説明する。図２２は、本実施の形態に係る電力変換装置２及び制御装置１の構成図である。
なお、上記の実施の形態１と同様の部分は、説明を省略する。

本実施の形態では、電力変換装置２は、図２２に示すように、入力端子１０から出力端子１１に直流電圧を昇圧する昇圧用スイッチング素子３ｕを備えた昇圧チョッパ回路１３と、出力端子１１から入力端子１０に直流電圧を降圧する降圧用スイッチング素子３ｄを備えた降圧チョッパ回路１２と、を備えた双方向の電力変換装置とされている。具体的には、電力変換装置２は、入力端子１０から出力端子１１に直流電圧を昇圧して電力を供給する昇圧動作のための昇圧用スイッチング素子３ｕと、出力端子１１から入力端子１０に直流電圧を降圧して電力を供給する降圧動作のための降圧用スイッチング素子３ｄと、昇圧動作及び降圧動作のためのリアクトル５と、を備えている。本実施の形態でも、降圧用及び昇圧用スイッチング素子３ｄ、３ｕには、パワーＭＯＳＦＥＴが用いられている。パワーＭＯＳＦＥＴは、ドレイン端子とソース端子との間に逆並列接続された整流器（ダイオード）の機能も有している。なお、降圧用及び昇圧用スイッチング素子３ｄ、３ｕには、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ等の他の種類のスイッチング素子が用いられてもよい。

昇圧チョッパ回路１３は、昇圧用スイッチング素子３ｕ、リアクトル５、及び降圧用スイッチング素子３ｄの逆並列ダイオードにより構成されている。リアクトル５の第一端子は、入力端子１０の正極に接続され、リアクトル５の第二端子は、昇圧用スイッチング素子３ｕのドレイン端子及び降圧用スイッチング素子３ｄのソース端子（逆並列ダイオードのアノード端子）に接続されている。昇圧用スイッチング素子３ｕのドレイン端子は、リアクトル５の第二端子及び降圧用スイッチング素子３ｄのソース端子（逆並列ダイオードのアノード端子）に接続され、昇圧用スイッチング素子３ｕのソース端子は、入力端子１０の負極と出力端子１１の負極を接続する負極接続線に接続されている。

降圧チョッパ回路１２は、降圧用スイッチング素子３ｄ、リアクトル５、及び昇圧用スイッチング素子３ｕの逆並列ダイオードにより構成されている。降圧用スイッチング素子３ｄのソース端子は、リアクトル５の第二端子及び昇圧用スイッチング素子３ｕのドレイン端子（逆並列ダイオードのカソード端子）に接続され、降圧用スイッチング素子３ｄのドレイン端子は、出力端子１１の正極に接続されている。本実施の形態では、平滑コンデンサ６が、出力端子１１の正極と負極との間に並列接続されている。

例えば、電力変換装置２の入力端子１０は、蓄電装置等の直流電源７に接続され、出力端子１１は、電気負荷８として、電力変換を行うインバータを介して交流回転電機に接続される。交流回転電機は、電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能と、を果たすことが可能とされている。制御装置１は、交流回転電機を力行させる場合に、電力変換装置２に昇圧動作を行わせ、直流電源７から入力端子１０に供給された直流電力を昇圧させ、出力端子１１に接続されたインバータを介して交流回転電機に供給する。制御装置１は、交流回転電機に回生させる場合に、電力変換装置２に降圧動作を行わせ、交流回転電機からインバータを介して出力端子１１に供給された直流電力を降圧させ、入力端子１０に接続された直流電源（蓄電装置）に供給（蓄電）する。

制御装置１は、昇圧動作を行う場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕをＰＷＭ制御によりオンオフ制御すると共に、当該昇圧用スイッチング素子３ｕのＰＷＭ制御において、動作条件に応じて前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。一方、制御装置１は、降圧動作を行う場合は、降圧用スイッチング素子３ｄをＰＷＭ制御によりオンオフ制御すると共に、当該降圧用スイッチング素子３ｄのＰＷＭ制御において、動作条件に応じて前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている。この構成によれば、降圧用及び昇圧用スイッチング素子３ｄ、３ｕのそれぞれについて、矩形パルス波信号の前後期間比Ｒｂａを適切に変更させて、遅れ時間を適切に調節することができる。

搬送波生成手段３０は、上記の実施の形態１と同様に、複数のスイッチング素子（本例では、降圧用及び昇圧用スイッチング素子３ｄ、３ｕ）のそれぞれについて、予め設定されたシフト量ずつ互いにシフトした搬送波を生成するように構成されている。コンペアレベル設定手段３１は、比較させる搬送波に対応してシフトさせた、複数のスイッチング素子に対して共通のコンペアレベルＶｃを生成するように構成されている。

本実施の形態では、シフト量は、搬送波の振幅と等しくされている。図２５から図２８に示すように、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波は、昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波に対して、搬送波の振幅（本例では１．０）と等しいシフト量だけオン側（下側）にシフトされている。そのため、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波は、−１．０から０．０の間を振動し、昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波は、０．０から１．０の間を振動する。

共通のコンペアレベルＶｃは、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波及び昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波に対応して、−１．０から１．０の間を変化する。制御装置１は、コンペアレベルＶｃが０．０よりも大きい場合は、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとの比較により昇圧用スイッチング素子３ｕをオンオフ制御して、昇圧動作を行わせると共に、降圧用スイッチング素子３ｄを常時オフにして降圧用スイッチング素子３ｄを逆並列ダイオードとして機能させるように構成されている。制御装置１は、コンペアレベルＶｃが０．０に等しい場合は、降圧用スイッチング素子３ｄを常時オンにすると共に、昇圧用スイッチング素子３ｕを常時オフにして、昇圧動作及び降圧動作を行わずに、入力端子１０と出力端子１１とを直結させるように構成されている。制御装置１は、コンペアレベルＶｃが０．０より小さい場合は、降圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとの比較により降圧用スイッチング素子３ｄをオンオフ制御して、降圧動作を行わせると共に、昇圧用スイッチング素子３ｕを常時オフにして昇圧用スイッチング素子３ｕを逆並列ダイオードとして機能させるように構成されている。

図１５に示すように、制御装置１は、上記の実施の形態１と同様に、昇圧用スイッチング素子３ｕ用の搬送波を生成する昇圧用搬送波生成手段３０ｕと、降圧用スイッチング素子３ｄ用の搬送波を生成する降圧用搬送波生成手段３０ｄと、昇圧及び降圧共通のコンペアレベルＶｃを生成するコンペアレベル設定手段３１と、昇圧用搬送波及び共通のコンペアレベルＶｃに基づいて昇圧用スイッチング素子３ｕ用の矩形パルス波信号を生成する昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕと、降圧用搬送波及び共通のコンペアレベルＶｃに基づいて降圧用スイッチング素子３ｄ用の矩形パルス波信号を生成する降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄと、を備えている。

また、制御装置１は、電力変換装置２の出力電圧Ｖｏを検出する出力電圧検出手段３３と、出力電圧Ｖｏの電圧指令Ｖｒを設定する電圧指令設定手段３４とを備えている。コンペアレベル設定手段３１は、出力電圧Ｖｏが電圧指令Ｖｒに近づくように、共通のコンペアレベルＶｃを変化させるフィードバック制御を行うように構成されている。

昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、図２３のフローチャートに示すように、コンペアレベルＶｃが、昇圧用搬送波の振幅中心値（０．５）に設定された昇圧用第一閾値以上になった場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）に、昇圧用搬送波として逆のこぎり波を生成し（ステップＳ２２）、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第一閾値と同じ値に設定された昇圧用第二閾値未満になった場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）に、昇圧用搬送波としてのこぎり波を生成する（ステップＳ２３）ように構成されている。

降圧用搬送波生成手段３０ｄは、図２４のフローチャートに示すように、コンペアレベルＶｃが、降圧用搬送波の振幅中心値（−０．５）に設定された降圧用第一閾値以上になった場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）に、降圧用搬送波として逆のこぎり波を生成し（ステップＳ３２）、コンペアレベルＶｃが、降圧用第一閾値と同じ値に設定された降圧用第二閾値未満になった場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）に、降圧用搬送波としてのこぎり波を生成する（ステップＳ３３）ように構成されている。

図２５及び図２６に、昇圧動作の場合のタイムチャートを示す。
図２５のタイムチャートは、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第一閾値（０．５）以上であって、降圧用第一閾値（−０．５）以上である場合（本例では、Ｖｃ＝０．７）の例である。この場合は、昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、０．０から１．０の間を振動する逆のこぎり波を生成し、降圧用搬送波生成手段３０ｄは、−１．０から０．０の間を振動する逆のこぎり波を生成している。

降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄは、コンペアレベルＶｃが降圧用搬送波の振動範囲外である（本例では振動範囲よりも高い）場合は、降圧用スイッチング素子３ｄを逆並列ダイオードとして機能させるため、降圧用の矩形パルス波信号のデューティ比Ｄｔを０％に設定し、降圧用スイッチング素子３ｄを常時オフ状態にさせる。

一方、昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕは、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（０．７）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では７０％）の昇圧用スイッチング素子３ｕ用の矩形パルス波信号を生成している。当該昇圧用の矩形パルス波信号に応じて、昇圧用スイッチング素子３ｕがオン状態又はオフ状態にされ、昇圧チョッパ回路１３に入力電圧の昇圧動作を行わせる。

図２６のタイムチャートは、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第二閾値（０．５）未満であって、降圧用第一閾値（−０．５）以上である場合（本例では、Ｖｃ＝０．３）の例である。この場合は、昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、０．０から１．０の間を振動するのこぎり波を生成し、降圧用搬送波生成手段３０ｄは、−１．０から０．０の間を振動する逆のこぎり波を生成している。

降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄは、コンペアレベルＶｃが降圧用搬送波の振動範囲外である（本例では振動範囲よりも高い）場合は、降圧用スイッチング素子３ｄを逆並列ダイオードとして機能させるため、降圧用の矩形パルス波信号のデューティ比Ｄｔを０％に設定し、降圧用スイッチング素子３ｄを常時オフ状態にさせる。

一方、昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕは、昇圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（０．３）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では３０％）の昇圧用スイッチング素子３ｕ用の矩形パルス波信号を生成している。当該昇圧用の矩形パルス波信号に応じて、昇圧用スイッチング素子３ｕがオン状態又はオフ状態にされ、昇圧チョッパ回路１３に入力電圧の昇圧動作を行わせる。

図２７及び図２８に、降圧動作の場合のタイムチャートを示す。
図２７のタイムチャートは、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第二閾値（０．５）未満であって、降圧用第一閾値（−０．５）以上である場合（本例では、Ｖｃ＝−０．３）の例である。この場合は、昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、０．０から１．０の間を振動するのこぎり波を生成し、降圧用搬送波生成手段３０ｄは、−１．０から０．０の間を振動する逆のこぎり波を生成している。

昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕは、コンペアレベルＶｃが昇圧用搬送波の振動範囲外である（本例では振動範囲よりも低い）場合は、昇圧用スイッチング素子３ｄを逆並列ダイオードとして機能させるため、昇圧用の矩形パルス波信号のデューティ比Ｄｔを０％に設定し、昇圧用スイッチング素子３ｕを常時オフ状態にさせる。

一方、降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄは、降圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（−０．３）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では７０％）の降圧用スイッチング素子３ｄ用の矩形パルス波信号を生成している。当該降圧用の矩形パルス波信号に応じて、降圧用スイッチング素子３ｄがオン状態又はオフ状態にされ、降圧チョッパ回路１２に出力電圧の降圧動作を行わせる。

図２８のタイムチャートは、コンペアレベルＶｃが、昇圧用第二閾値（０．５）未満であって、降圧用第二閾値（−０．５）未満である場合（本例では、Ｖｃ＝−０．７）の例である。この場合は、昇圧用搬送波生成手段３０ｕは、０．０から１．０の間を振動するのこぎり波を生成し、降圧用搬送波生成手段３０ｄは、−１．０から０．０の間を振動するのこぎり波を生成している。

昇圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｕは、上記のように、コンペアレベルＶｃが昇圧用搬送波の振動範囲外である（本例では振動範囲よりも低い）場合は、昇圧用スイッチング素子３ｄを逆並列ダイオードとして機能させるため、昇圧用の矩形パルス波信号のデューティ比Ｄｔを０％に設定し、昇圧用スイッチング素子３ｕを常時オフ状態にさせる。

降圧用ＰＷＭ信号生成手段３２ｄは、降圧用搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して、コンペアレベルＶｃ（−０．７）に応じたデューティ比Ｄｔ（本例では３０％）の降圧用スイッチング素子３ｄ用の矩形パルス波信号を生成している。当該降圧用の矩形パルス波信号に応じて、降圧用スイッチング素子３ｄがオン状態又はオフ状態にされ、降圧チョッパ回路１２に出力電圧の降圧動作を行わせる。

本実施の形態では、上記の実施の形態１と同様に、制御装置１の搬送波生成手段３０ｕ、３０ｄ、コンペアレベル設定手段３１、ＰＷＭ信号生成手段３２ｕ、３２ｄ、出力電圧検出手段３３、電圧指令設定手段３４は、アナログ電子回路により構成されており、それぞれ、搬送波生成回路、コペアレベル設定回路、ＰＷＭ信号生成回路、出力電圧検出回路、電圧指令設定回路と称することができる。具体的には、ＰＷＭ信号生成手段３２ｕ、３２ｄには、入力された搬送波とコンペアレベルとの比較結果に応じて出力信号が切り替わるコンパレータ等が用いられる。ＰＷＭ信号生成手段３２ｕ、３２ｄの出力信号は、それぞれスイッチング素子３ｕ、３ｄのゲート端子に入力されてスイッチング素子３ｕ、３ｄをオンオフさせる。搬送波生成手段３０ｕ、３０ｄには、逆のこぎり波及びのこぎり波等の複数の三角波を生成する、オペアンプ等を備える三角波生成回路と、入力されたコンペアレベルに応じて、生成した逆のこぎり波及びのこぎり波等の複数の三角波を切り替えて出力する切替回路と、出力する搬送波をシフトさせるためのバイアス回路等が用いられる。コンペアレベル設定手段３１には、出力電圧Ｖｏを表す電気信号と電圧指令Ｖｒを表す電気信号との差分を所定係数で増幅する差動増幅回路と、増幅された差分信号を降圧用及び昇圧用搬送波に対応してシフトさせるバイアス回路等が用いられる。出力電圧検出手段３３には、入力された電圧センサ９の出力信号に応じた電気信号を出力する電圧検出回路等が用いられる。電圧指令設定手段３４には、外部からの入力信号又は動作条件に応じて、電圧指令Ｖｒを表す電気信号を出力する信号出力回路等が用いられる。

〔その他の実施の形態〕
最後に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の各実施の形態においては、電力変換装置２に、それぞれスイッチング素子３ｕ、３ｄが備えられた降圧チョッパ回路１２及び昇圧チョッパ回路１３が備えられ、各スイッチング素子３ｕ、３ｄが制御装置１によりＰＷＭ制御される場合を例に説明した。しかし、電力変換装置２に、一つ又は三つ以上のスイッチング素子が備えられ、各スイッチング素子が制御装置１によりＰＷＭ制御されるように構成されてもよい。また、電力変換装置２には、入力端子１０と出力端子１１との間で直流電圧を降圧又は昇圧する、スイッチング素子を備えた直流電力変換器であれば、様々な種類の直流電力変換器を用いることができる。

（２）上記の各実施の形態においては、電力変換装置２の入力端子１０に直流電源７が接続され、直流電力が供給される場合を例に説明した。しかし、電力変換装置２の入力端子１０に、交流電源の交流電力を直流電力に変換する、整流器を備えた交流直流電力変換装置の出力端子が接続されてもよい。

（３）上記の各実施の形態においては、制御装置１が備える搬送波生成手段３０、コンペアレベル設定手段３１、ＰＷＭ信号生成手段３２、出力電圧検出手段３３、及び電圧指令設定手段３４等の各手段は、アナログ電子回路により構成されている場合を例に説明した。しかし、制御装置１の各手段３１、３２、３３、３４の一部又は全部は、デジタル電子回路により構成されてもよい。この場合は、制御装置１は、図２９に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置７０（コンピュータ）、演算処理装置７０とデータのやり取りする記憶装置７１、演算処理装置７０に外部の信号を入力する入力回路７２、及び演算処理装置７０から外部に信号を出力する出力回路７３等を備える。記憶装置７１として、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路７２は、電圧センサ９等のセンサやスイッチが接続され、これらセンサやスイッチの出力信号を演算処理装置７０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備える。出力回路７３には、スイッチング素子３ｕ、３ｄのゲート端子等の電気負荷が接続され、これらの電気負荷に演算処理装置７０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。そして、制御装置１が備える搬送波生成手段３０、コンペアレベル設定手段３１、ＰＷＭ信号生成手段３２、出力電圧検出手段３３、及び電圧指令設定手段３４等の各機能の一部又は全部は、演算処理装置７０が、ＲＯＭ等の記憶装置７１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置７１、入力回路７２、及び出力回路７３等の制御装置の他のハードウェアと協働することにより実現される。例えば、搬送波生成手段３０、コンペアレベル設定手段３１、出力電圧検出手段３３、及び電圧指令設定手段３４がデジタル電子回路により構成され、ＰＷＭ信号生成手段３２がコンパレータ等のアナログ電子により構成されてもよい。例えば、搬送波生成手段３０は、クロック周期を用いたタイマー処理による値のインクリメント処理又はデクリメント処理により搬送波を生成する。コンペアレベル設定手段３１は、基準タイミングＴｂｓの割り込み処理により、デューティ比Ｄｔの指令値を更新し、コンペアレベルＶｃを更新する。なお、ＰＷＭ信号生成手段３２もデジタル電子回路により構成されてもよい。

（４）上記の各実施の形態においては、搬送波生成手段３０は、複数のスイッチング素子３ｄ、３ｕのそれぞれについて、予め設定されたシフト量ずつ互いにシフトした搬送波を生成し、コンペアレベル設定手段３１は、比較させる搬送波に対応してシフトさせた、複数のスイッチング素子に対して共通のコンペアレベルを生成するように構成されている場合を例に説明した。しかし、搬送波生成手段３０は、複数のスイッチング素子のそれぞれについて、互いにシフトしていない搬送波を生成し、コンペアレベル設定手段３１は、複数のスイッチング素子のそれぞれの搬送波に対応したコンペアレベルを個別に設定するように構成されてもよい。

（５）上記の各実施の形態においては、制御装置１は、搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して矩形パルス波信号を生成するように構成されている場合を例に説明した。しかし、制御装置は、基準タイミングＴｂｓを基準にしたタイマー処理によりオンタイミングＴｏｎとオフタイミングＴｏｆｆを設定し、動作条件に応じて、オンタイミングＴｏｎから基準タイミングＴｂｓまでの前期間ΔＴｂと、基準タイミングＴｂｓからオフタイミングＴｏｆｆまでの後期間ΔＴａとを変化させ、前後期間比Ｒｂａを変化させるように構成されてもよい。なお、基準タイミングＴｂｓも、タイマー処理によりＰＷＭ周期ΔＴｃ毎に設定される。この場合は、デジタル電子回路によりタイマー処理が実行されるように構成されてもよいし、アナログ電子回路によりタイマー処理が実行されるように構成されてもよい。

（６）上記の各実施の形態においては、搬送波生成手段３０は、デューティ比Ｄｔが第一閾値以上の場合に、搬送波を逆のこぎり波とし、デューティ比Ｄｔが第二閾値未満の場合に、搬送波をのこぎり波とする場合を例に説明した。しかし、搬送波生成手段３０は、デューティ比Ｄｔが第一閾値以上の場合に、搬送波を逆のこぎり波とし、デューティ比Ｄｔが第二閾値未満の場合に、搬送波を対称三角波とするように構成されてもよい。この構成によれば、デューティ比Ｄｔが第一閾値以上の場合に、遅れ時間を、対称三角波の場合よりも短くすることができる。

或いは、搬送波生成手段３０は、デューティ比Ｄｔが第一閾値以上の場合に、搬送波を対称三角波とし、デューティ比Ｄｔが第二閾値未満の場合に、搬送波をのこぎり波とするように構成されてもよい。この構成によれば、デューティ比Ｄｔが第二閾値未満の場合に、遅れ時間を、対称三角波の場合よりも短くすることができる。

（７）上記の実施の形態１においては、昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波が、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波に対してシフト量だけオフ側（上側）にシフトされ、実施の形態２においては、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波が、昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波に対してシフト量だけオン側（下側）にシフトされている場合を例として説
明した。しかし、実施の形態１において、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波が、昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波に対してシフト量だけオン側（下側）にシフトされてもよく、実施の形態２において、昇圧用スイッチング素子３ｕの搬送波が、降圧用スイッチング素子３ｄの搬送波に対してシフト量だけオフ側（上側）にシフトされてもよい。

（８）上記の各実施の形態においては、シフト量は、搬送波の振幅と等しくされている場合を例に説明した。しかし、シフト量は、搬送波の振幅よりも小さくされてもよい。この構成によれば、部品のばらつき等の影響により、搬送波の振幅と等しい量をシフトさせることが困難な場合でも、共通のコンペアレベルＶｃを変化させることにより、昇圧動作と降圧動作とを継ぎ目なく切り替えることができる。なお、実施の形態２では、昇圧用スイッチング素子３ｕが常時オンされることによるアーム短絡が生じるため、シフト量を、搬送波の振幅よりも小さくすることができない。

或いは、シフト量は、搬送波の振幅よりも大きくされてもよい。この構成によれば、昇圧動作と降圧動作との間に、入力電圧を昇圧も降圧も行わずにそのまま出力端子１１に伝達する直結動作を設けることができる。

（９）上記の各実施の形態においては、搬送波生成手段３０は、複数のスイッチング素子３ｄ、３ｕのそれぞれについて、予め設定されたシフト量ずつ互いにシフトした搬送波を生成し、コンペアレベル設定手段３１は、比較させる搬送波に対応してシフトさせた共通のコンペアレベルＶｃを生成する場合を例に説明した。しかし、搬送波生成手段３０は、複数のスイッチング素子のそれぞれについて、互いにシフトしていない搬送波を生成し、コンペアレベル設定手段３１は、複数の搬送波のそれぞれについて、予め設定されたシフト量ずつ互いにシフトしたコンペアレベルを生成するように構成されてもよい。このようにコンペアレベルを互いにシフトさせる構成であっても、搬送波を互いにシフトさせる構成と同様の効果を得ることができる。

（１０）上記の各実施の形態においては、制御装置１は、動作条件として、デューティ比Ｄｔ（コンペアレベルＶｃ）に応じて、降圧用スイッチング素子３ｄ及び昇圧用スイッチング素子３ｕの前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されている場合を例に説明した。しかし、制御装置１は、動作条件として、降圧動作又は昇圧動作の実行に応じて、降圧用スイッチング素子３ｄ又は昇圧用スイッチング素子３ｕの前後期間比Ｒｂａを変更するように構成されてもよい。具体的には、制御装置１は、降圧動作を行う場合は、降圧用スイッチング素子３ｄのＰＷＭ制御において、前期間ΔＴｂをゼロより長くすると共に後期間ΔＴａをゼロにし、昇圧動作を行う場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕのＰＷＭ制御において、前期間ΔＴｂをゼロにすると共に後期間ΔＴａをゼロより長くするように構成されてもよい。なお、制御装置１が搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して矩形パルス波信号を生成するように構成される場合は、搬送波生成手段３０は、降圧動作を行う場合は、降圧用スイッチング素子３ｄ用の搬送波を逆のこぎり波に設定し、昇圧動作を行う場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕ用の搬送波をのこぎり波に設定するように構成されてもよい。例えば、入力電圧に対する出力電圧Ｖｏの昇圧量及び降圧量が小さいため、昇圧動作及び降圧動作の双方の動作範囲が狭い場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕのデューティ比Ｄｔは低くなり、降圧用スイッチング素子３ｄのデューティ比Ｄｔは高くなる。上記の構成によれば、これらの動作範囲に合った、昇圧用スイッチング素子３ｕの前後期間比Ｒｂａ及び降圧用スイッチング素子３ｄの前後期間比Ｒｂａを設定することができ、遅れ時間を短縮することができると共に、デューティ比Ｄｔ（コンペアレベルＶｃ）に応じた前後期間比Ｒｂａの切替や搬送波の切替をなくすことができる。

或いは、制御装置１は、降圧動作を行う場合は、降圧用スイッチング素子３ｄのＰＷＭ制御において、前期間ΔＴｂをゼロより長くすると共に後期間ΔＴａをゼロにし、昇圧動作を行う場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕのＰＷＭ制御において、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａとを等しくするように構成されてもよい。なお、制御装置１が搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して矩形パルス波信号を生成するように構成される場合は、搬送波生成手段３０は、降圧動作を行う場合は、搬送波を逆のこぎり波に設定し、昇圧動作を行う場合は、搬送波を対称三角波に設定するように構成されてもよい。例えば、入力電圧に対する出力電圧Ｖｏの昇圧量の変化範囲が広く、降圧量が小さいため、昇圧動作の動作範囲が広く及び降圧動作の動作範囲が狭い場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕのデューティ比Ｄｔは広範囲に変化し、降圧用スイッチング素子３ｄのデューティ比Ｄｔは高くなる。上記の構成によれば、昇圧用スイッチング素子３ｕの前後期間比Ｒｂａを、デューティ比Ｄｔ（コンペアレベルＶｃ）の変化により遅れ時間が変化しない安定性の高い対称三角波のものにすることができると共に、降圧用スイッチング素子３ｄの前後期間比Ｒｂａを、遅れ時間を短縮することができる逆のこぎり波のものにすることができる。また、デューティ比Ｄｔ（コンペアレベルＶｃ）に応じた前後期間比Ｒｂａの切替や搬送波の切替のない、連続的な動作を行わせることができる。

或いは、制御装置１は、降圧動作を行う場合は、降圧用スイッチング素子のＰＷＭ制御において、前期間ΔＴｂと後期間ΔＴａとを等しくし、昇圧動作を行う場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕのＰＷＭ制御において、前期間ΔＴｂをゼロにすると共に後期間ΔＴａをゼロより長くするように構成されてもよい。なお、制御装置１が搬送波とコンペアレベルＶｃとを比較して矩形パルス波信号を生成するように構成される場合は、搬送波生成手段３０は、降圧動作を行う場合は、搬送波を対称三角波に設定し、昇圧動作を行う場合は、搬送波をのこぎり波に設定するように構成されてもよい。例えば、入力電圧に対する出力電圧Ｖｏの昇圧量が小さく、降圧量の変化範囲が広いため、昇圧動作の動作範囲が狭く及び降圧動作の動作範囲が広い場合は、昇圧用スイッチング素子３ｕのデューティ比Ｄｔは低くなり、降圧用スイッチング素子３ｄのデューティ比Ｄｔは広範囲に変化する。上記の構成によれば、昇圧用スイッチング素子３ｕの前後期間比Ｒｂａを、遅れ時間を短縮することができるのこぎり波のものにすることができると共に、降圧用スイッチング素子３ｄの前後期間比Ｒｂａを、デューティ比Ｄｔ（コンペアレベルＶｃ）の変化により遅れ時間が変化しない安定性の高い対称三角波のものにすることができる。また、デューティ比Ｄｔ（コンペアレベルＶｃ）に応じた前後期間比Ｒｂａの切替や搬送波の切替のない、連続的な動作を行わせることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

この発明は、入力端子と出力端子との間で直流電力を変換する、スイッチング素子を備えた電力変換装置を制御する制御装置に好適に利用することができる。

１：制御装置、２：電力変換装置、３ｄ：降圧用スイッチング素子、３ｕ：昇圧用スイッチング素子、４ｄ：降圧用整流器、４ｕ：昇圧用整流器、５：リアクトル、６：平滑コンデンサ、１０：入力端子、１１：出力端子、１２：降圧チョッパ回路、１３：昇圧チョッパ回路、３０：搬送波生成手段、３０ｄ：降圧用搬送波生成手段、３０ｕ：昇圧用搬送波生成手段、３１：コンペアレベル設定手段、３２：ＰＷＭ信号生成手段、３２ｄ：降圧用ＰＷＭ信号生成手段、３２ｕ：昇圧用ＰＷＭ信号生成手段、３３：出力電圧検出手段、３４：電圧指令設定手段、Ｄｔ：デューティ比、Ｒｂａ：前後期間比、Ｔｂｓ：基準タイミング、Ｔｏｆｆ：オフタイミング、Ｔｏｎ：オンタイミング、Ｖｃ：コンペアレベル、Ｖｏ：出力電圧、Ｖｒ：電圧指令、ΔＴａ：後期間、ΔＴｂ：前期間、ΔＴｃ：ＰＷＭ周期

Claims (12)

1. 入力端子と出力端子との間で直流電力を変換する、スイッチング素子を備えた電力変換装置を制御する制御装置であって、
   ＰＷＭ周期の矩形パルス波信号のデューティ比を変化させるＰＷＭ制御により前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記電力変換装置の出力電圧を変化させ、
   前記ＰＷＭ制御において、前記スイッチング素子をオンさせるオンタイミングから、前記ＰＷＭ周期毎に設定される基準タイミングまでの期間である前期間と、前記基準タイミングから前記スイッチング素子をオフさせるオフタイミングまでの期間である後期間との比である前後期間比を、動作条件に応じて変更し、
   前記動作条件としての前記デューティ比が、予め設定された第一閾値以上の場合に、前記前期間を前記後期間よりも長くし、前記デューティ比が、前記第一閾値以下の値に予め設定された第二閾値未満の場合に、前記前期間を前記後期間よりも短くする電力変換装置の制御装置。
2. 前記デューティ比が、前記第一閾値以上の場合に、前記前期間をゼロより長くすると共に前記後期間をゼロにし、前記デューティ比が、前記第二閾値未満の場合に、前記前期間をゼロにすると共に前記後期間をゼロより長くする請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
3. 入力端子と出力端子との間で直流電力を変換する、スイッチング素子を備えた電力変換装置を制御する制御装置であって、
   ＰＷＭ周期の矩形パルス波信号のデューティ比を変化させるＰＷＭ制御により前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記電力変換装置の出力電圧を変化させ、
   前記ＰＷＭ制御において、前記スイッチング素子をオンさせるオンタイミングから、前記ＰＷＭ周期毎に設定される基準タイミングまでの期間である前期間と、前記基準タイミングから前記スイッチング素子をオフさせるオフタイミングまでの期間である後期間との比である前後期間比を、動作条件に応じて変更し、
   前記ＰＷＭ周期で振動する搬送波を生成する搬送波生成手段と、
   コンペアレベルを設定するコンペアレベル設定手段と、
   前記搬送波と前記コンペアレベルとを比較して、前記矩形パルス波信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、を備え、
   前記コンペアレベル設定手段は、前記コンペアレベルを変化させることにより、前記デューティ比を変化させ、
   前記搬送波生成手段は、前記動作条件に応じて、前記搬送波が増加する傾きと、前記搬送波が減少する傾きとを変更することにより、前記搬送波における谷又は山の頂点のタイミングを前記基準タイミングとした前記前後期間比を変更し、
   前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記搬送波が前記コンペアレベルに対してオン側になった場合に、前記矩形パルス波信号を前記オン側に反転させて前記スイッチング素子をオンさせるオン信号を生成し、前記搬送波が前記コンペアレベルに対して前記オン側とは反対側のオフ側になった場合に、前記矩形パルス波信号を前記オフ側に反転させて前記スイッチング素子をオフさせるオフ信号を生成し、
   前記搬送波生成手段は、前記デューティ比が、予め設定された第一閾値以上の場合に、前記搬送波を、前記オフ側に変化する傾きが前記オン側に変化する傾きよりも大きい三角波である前傾三角波とし、前記デューティ比が、前記第一閾値以下の値に予め設定された第二閾値未満の場合に、前記搬送波を、前記オン側に変化する傾きが前記オフ側に変化する傾きよりも大きい三角波である後傾三角波とすることにより、前記搬送波における前記オフ側の頂点のタイミングを前記基準タイミングとした前記前後期間比を変更する電力変換装置の制御装置。
4. 前記搬送波生成手段は、前記デューティ比が前記第一閾値以上の場合に、前記搬送波を、前記オフ側にステップ的に変化した後、前記オン側に次第に変化する三角波である逆のこぎり波とし、前記デューティ比が前記第二閾値未満の場合に、前記搬送波を、前記オン側にステップ的に変化した後、前記オフ側に次第に変化する三角波であるのこぎり波とする請求項３に記載の電力変換装置の制御装置。
5. 前記コンペアレベル設定手段は、前記搬送波における前記オン側の頂点のタイミングで、前記コンペアレベルを更新する請求項３又は４に記載の電力変換装置の制御装置。
6. 前記電力変換装置は、複数の前記スイッチング素子を備え、
   前記搬送波生成手段は、複数の前記スイッチング素子のそれぞれについて、予め設定されたシフト量ずつ互いにシフトした前記搬送波を生成し、
   前記コンペアレベル設定手段は、比較させる前記搬送波に対応してシフトさせた、複数の前記スイッチング素子に対して共通の前記コンペアレベルを生成する請求項３から５のいずれか一項に記載の電力変換装置の制御装置。
7. 前記シフト量は、前記搬送波の振幅よりも大きい請求項６に記載の電力変換装置の制御装置。
8. 前記シフト量は、前記搬送波の振幅よりも小さい請求項６に記載の電力変換装置の制御装置。
9. 前記シフト量は、前記搬送波の振幅と等しい請求項６に記載の電力変換装置の制御装置。
10. 前記基準タイミングで、前記デューティ比の指令値を更新すると共に、更新した前記デューティ比の指令値に応じて当該基準タイミング以降の前記オフタイミング及び前記オンタイミングを設定して、前記前後期間比を変更する請求項１から９のいずれか一項に記載の電力変換装置の制御装置。
11. 前記電力変換装置は、前記入力端子から前記出力端子に直流電圧を降圧して電力を供給する降圧動作のための降圧用スイッチング素子及び降圧用整流器と、前記入力端子から前記出力端子に直流電圧を昇圧して電力を供給する昇圧動作のための昇圧用スイッチング素子及び昇圧用整流器と、前記降圧動作及び前記昇圧動作のためのリアクトルと、を備え、
    前記降圧動作を行う場合は、前記降圧用スイッチング素子を前記ＰＷＭ制御によりオンオフ制御すると共に、当該降圧用スイッチング素子の前記ＰＷＭ制御において、前記動作条件に応じて前記前後期間比を変更し、
    前記昇圧動作を行う場合は、前記昇圧用スイッチング素子を前記ＰＷＭ制御によりオンオフ制御すると共に、当該昇圧用スイッチング素子の前記ＰＷＭ制御において、前記動作条件に応じて前記前後期間比を変更する請求項１から１０のいずれか一項に記載の電力変換装置の制御装置。
12. 前記電力変換装置は、前記入力端子から前記出力端子に直流電圧を昇圧して電力を供給する昇圧動作のための昇圧用スイッチング素子と、前記出力端子から前記入力端子に直流電圧を降圧して電力を供給する降圧動作のための降圧用スイッチング素子と、前記昇圧動作及び前記降圧動作のためのリアクトルと、を備え、
    前記昇圧動作を行う場合は、前記昇圧用スイッチング素子を前記ＰＷＭ制御によりオンオフ制御すると共に、当該昇圧用スイッチング素子の前記ＰＷＭ制御において、前記動作条件に応じて前記前後期間比を変更し、
    前記降圧動作を行う場合は、前記降圧用スイッチング素子を前記ＰＷＭ制御によりオンオフ制御すると共に、当該降圧用スイッチング素子の前記ＰＷＭ制御において、前記動作条件に応じて前記前後期間比を変更する請求項１から１０のいずれか一項に記載の電力変換装置の制御装置。

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