JP6675106B2 - 電力変換システム - Google Patents
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Description
直流電力を交流電力に変換する絶縁型電力変換装置として、一次側の直流電源をインバータを介して高周波トランスの一次側巻線に接続し、前記高周波トランスの二次側巻線をコンバータを介して大容量コンデンサおよび出力インバータに接続し、前記出力インバータを交流電力系統もしくは交流負荷に接続したものがある(特許文献1)。
本開示の一態様は、直流電源と交流電力系統又は交流負荷との間で双方向に電力を伝達する電力変換装置であって、
前記直流電源側に設けられた一次巻線と、前記一次巻線と磁気結合される二次巻線と、前記直流電源及び前記一次巻線間に接続される第1コンバータ部と、前記二次巻線に接続される第2コンバータ部とを含むトランス回路部と、
前記交流電力系統又は前記交流負荷に接続される第3コンバータ部と、
前記第2コンバータ部及び前記第3コンバータ部間を接続する第1接続端子及び第2接続端子を含む接続部と、
前記一次巻線に正及び負の電圧が交互に印加されるように前記第1コンバータ部を制御し、且つ、前記第2接続端子に対する前記第1接続端子の電圧が正となるように前記第2コンバータ部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、前記一次巻線の電圧の極性が反転する反転期間を含む第1期間において、前記トランス回路部及び前記第3コンバータ部間で電力の伝達が行われないように前記第3コンバータ部を制御し、前記第1期間とは異なる第2期間において、前記トランス回路部から前記第3コンバータ部に向かう第1方向又は前記第1方向とは逆の第2方向で電力の伝達が行われるように前記第3コンバータ部を制御する。
前記一次巻線は、前記第1電源端子(P2)と接続される第1センタータップ(CT1)を含み、
前記第1コンバータ部(51)は、
前記一次巻線の第1巻線端子(T2)及び前記第2電源端子(N2)間に接続される第1スイッチング素子(AL)と、
前記一次巻線の第2巻線端子(T1)及び前記第2電源端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(BL)とを含んでもよい。
前記第1コンバータ部(51)は、フルブリッジ型の回路で構成され、
前記フルブリッジ型の回路は、
前記第1電源端子(P2)及び前記一次巻線の第1巻線端子(T2)間に接続される第1スイッチング素子(AH)と、
前記第1巻線端子(T2)及び第2電源端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(AL)と、
前記第1電源端子(P2)及び前記一次巻線の第2巻線端子(T1)に接続される第3スイッチング素子(BH)と、
前記第2巻線端子(T1)及び第2電源端子(N2)間に接続される第4スイッチング素子(BL)とを含んでもよい。
前記第1コンバータ部(51)は、ハーフブリッジ型の回路で構成され、
前記ハーフブリッジ型の回路は、
前記第1電源端子(P2)及び前記一次巻線の第1巻線端子(T2)間に接続される第1スイッチング素子(AH)と、
前記第1巻線端子(T2)及び前記第2電源端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(AL)とを含み、
前記第1電源端子(P2)及び前記一次巻線の第2巻線端子(T1)間に接続される第1コンデンサ(C*1)と、前記第2巻線端子(T1)及び前記第2電源端子(N2)間に接続される第2コンデンサ(C*2)との少なくとも一方を更に含んでもよい。
前記第2コンバータ部(52)は、
前記二次巻線の第3巻線端子(T4)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第5スイッチング素子(XL)と、
前記二次巻線の第4巻線端子(T3)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(YL)とを含んでもよい。
前記フルブリッジ型の回路は、
前記第1接続端子(P3)及び前記二次巻き線の第3巻線端子(T4)間に接続される第5スイッチング素子(YH)と、
前記第3巻線端子(T4)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(YL)と、
前記二次巻線の第4巻線端子(T3)及び第1接続端子(P3)間に接続される第7スイッチング素子(XH)と、
前記第4巻線端子(T3)及び第2接続端子(N3)間に接続される第8スイッチング素子(XL)とを含んでもよい。
前記ハーフブリッジ型の回路は、
前記第1接続端子(P3)及び前記二次巻線の第4巻線端子(T3)間に接続される第5スイッチング素子(XH)と、
前記第4巻線端子(T3)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(XL)とを含み、
前記二次巻線の第3巻線端子(T4)及び第1接続端子(P3)間に接続される第3コンデンサ(CXH)と、前記第3巻線端子(T4)及び第2接続端子(N3)間に接続される第4コンデンサ(CXL)との少なくとも一方を更に含んでもよい。
前記第3コンバータ部(7)は、
前記第1接続端子(P3)及び前記第3電源端子(U1)間に接続される第9スイッチング素子(UH)と、
前記第3電源端子(U1)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第10スイッチング素子(UL)と、
前記第1接続端子(P3)及び前記第4電源端子(W1)間に接続される第11スイッチング素子(WH)と、
前記第4電源端子(W1)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第12スイッチング素子(WL)とを含んでもよい。
前記第3コンバータ部(7)は、三相インバータで構成され、
前記三相インバータは、
前記第1接続端子(P3)及び第3電源端子(U1)間に接続される第9スイッチング素子(UH)と、
前記第3電源端子(U1)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第10スイッチング素子(UL)と、
前記第1接続端子(P3)及び前記第4電源端子(V1)間に接続される第11スイッチング素子(VH)と、
前記第4電源端子(V1)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第12スイッチング素子(VL)と、
前記第1接続端子(P3)及び前記第5電源端子(W1)間に接続される第13スイッチング素子(WH)と、
前記第5電源端子(W1)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第14スイッチング素子(WL)とを含んでもよい。
一端が前記第1接続端子(P3)に接続されるスナバダイオード(63,67)と、前記スナバダイオード(63,67)の他端と前記第2接続端子(N3)との間に接続されるスナバコンデンサ(64)と、前記スナバダイオード(63,67)と並列接続されるスナバ抵抗(65,68)とを含む1又は複数のCRDスナバを含んでもよい。
前記制御部は、前記第1インバータモードと前記第1コンバータモードとにおいて、前記第3コンバータ部を同一シーケンスで制御し、前記第2インバータモードと前記第2コンバータモードとにおいて、前記第3コンバータ部を同一シーケンスで制御してもよい。
前記複数のスイッチは、それぞれ、1つのスイッチング素子で構成されていてもよい。
本開示の一態様に係る電力変換装置は、直流電源と直流機器との間で双方向に直流電力を伝達する電力変換装置であって、
前記直流電源及び前記直流機器の一方に接続される第1外部接続部と、
前記直流電源及び前記直流機器の他方に接続される第2外部接続部と、
前記第1外部接続部側に設けられた一次巻線と、前記一次巻線と磁気結合される二次巻線と、前記第1外部接続部及び前記一次巻線間に接続される第1コンバータ部と、前記二次巻線に接続される第2コンバータ部とを含むトランス回路部と、
前記第2外部接続部に接続される双方向のDCDCコンバータと、
前記第2コンバータ部及び前記DCDCコンバータ間を接続する第1接続端子及び第2接続端子を含む接続部と、
前記一次巻線に正及び負の電圧が交互に印加されるように前記第1コンバータ部を制御し、且つ、前記第2接続端子に対する前記第1接続端子の電圧が正となるように前記第2コンバータ部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、前記一次巻線の電圧の極性が反転する反転期間を含む第1期間において、前記トランス回路部及び前記DCDCコンバータ間で電力の伝達が行われないように前記DCDCコンバータを制御し、前記第1期間とは異なる第2期間において、前記トランス回路部から前記DCDCコンバータに向かう第1方向又は前記第1方向とは逆の第2方向で電力の伝達が行われるように前記DCDCコンバータを制御するものである。
前記一次巻線(531)は、前記第1外部接続端子(P2)と接続される第1センタータップ(CT1)を含み、
前記第1コンバータ部(51)は、
前記一次巻線(531)の第1巻線端子(T1)及び前記第2外部接続端子(N2)間に接続される第1スイッチング素子(BL)と、
前記一次巻線(531)の第2巻線端子(T2)及び前記第2外部接続端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(AL)とを含んでもよい。
前記第1コンバータ部(51)は、フルブリッジ型の回路で構成され、
前記フルブリッジ型の回路(51)は、
前記第1外部接続端子(P2)及び前記一次巻線(531)の第1巻線端子(T1)に接続される第1スイッチング素子(BH)と、
前記第1巻線端子(T1)及び第2外部接続端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(BL)と、
前記第1外部接続端子(P2)及び前記一次巻線(531)の第2巻線端子(T2)間に接続される第3スイッチング素子(AH)と、
前記第2巻線端子(T2)及び第2外部接続端子(N2)間に接続される第4スイッチング素子(AL)とを含んでもよい。
前記第1コンバータ部(51)は、ハーフブリッジ型の回路で構成され、
前記ハーフブリッジ型の回路は、
前記第1外部接続端子(P2)及び前記一次巻線(531)の第1巻線端子(T1)間に接続される第1コンデンサ(C*1)と、前記第1巻線端子(T1)及び前記第2外部接続端子(N2)間に接続される第2コンデンサ(C*2)との少なくとも一方と、
前記第1外部接続端子(P2)及び前記一次巻線(531)の第2巻線端子(T2)間に接続される第1スイッチング素子(AH)と、
前記第2巻線端子(T2)及び前記第2外部接続端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(AL)とを含んでもよい。
前記第2コンバータ部(52)は、
前記二次巻線(532)の第3巻線端子(T3)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第5スイッチング素子(YL)と、
前記二次巻線(532)の第4巻線端子(T4)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(XL)とを含んでもよい。
前記フルブリッジ型の回路は、
前記二次巻線(532)の第3巻線端子(T3)及び第1接続端子(P3)間に接続される第5スイッチング素子(XH)と、
前記第3巻線端子(T3)及び第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(XL)と、
前記第1接続端子(P3)及び前記二次巻線(532)の第4巻線端子(T4)間に接続される第7スイッチング素子(YH)と、
前記第4巻線端子(T4)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第8スイッチング素子(YL)とを含んでもよい。
前記ハーフブリッジ型の回路は、
前記第1接続端子(P3)及び前記二次巻線(532)の第3巻線端子(T3)間に接続される第5スイッチング素子(XH)と、
前記第3巻線端子(T3)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(XL)とを含み、
前記二次巻線(532)の第4巻線端子(T4)及び第1接続端子(P3)間に接続される第3コンデンサ(CXH)と、前記第4巻線端子(T4)及び第2接続端子(N3)間に接続される第4コンデンサ(CXL)との少なくとも一方を更に含んでもよい。
前記DCDCコンバータは、双方向チョッパ回路で構成され、
前記双方向チョッパ回路は、
前記第3外部接続端子(U2)に第1コイル端子が接続されるコイル(71A)と、
前記コイル(71A)の第2コイル端子(U1)及び前記第1接続端子(P3)間に接続される第9スイッチング素子(UH)と、
前記第2コイル端子(U1)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第10スイッチング素子(UL)とを含んでもよい。
各アームは、1つのスイッチを含んでもよい。
一端が前記第1接続端子(P3)に接続されるスナバダイオード(63,67)と、前記スナバダイオード(63,67)の他端と前記第2接続端子(N3)との間に接続されるスナバコンデンサ(64,69)と、前記スナバダイオード(63,67)と並列接続されるスナバ抵抗(65,68)とを含む1又は複数のCRDスナバを含んでもよい。
本開示の一態様に係る電力変換装置は、直流電源と機器又は交流電力系統との間で単方向に電力を伝達する電力変換装置であって、
前記直流電源及び前記機器の一方に接続される第1外部接続部と、
前記直流電源及び機器のいずれか他方又は前記交流電力系統が接続される第2外部接続部と、
前記第1外部接続部側に設けられた一次巻線と、前記一次巻線と磁気結合される二次巻線と、前記第1外部接続部及び前記一次巻線間に接続される第1コンバータ部と、前記二次巻線に接続される第2コンバータ部とを含むトランス回路部と、
前記第2外部接続部に接続され、単方向に電力を伝達する第3コンバータ部と、
前記第2コンバータ部及び前記第3コンバータ部間を接続する第1接続端子及び第2接続端子を含む接続部と、
前記一次巻線に正及び負の電圧が交互に印加され、且つ、前記第2接続端子に対する前記第1接続端子の電圧が正となるように前記第1及び前記第2コンバータ部の少なくとも一方を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、前記一次巻線の電圧の極性が反転する反転期間を含む第1期間において、前記トランス回路部及び前記第3コンバータ部間で電力の伝達が行われないように前記第3コンバータ部を制御し、前記第1期間とは異なる第2期間において、前記トランス回路部から前記第3コンバータ部に向かう第1単方向又は前記第1単方向とは逆の第2単方向で電力の伝達が行われるように前記第3コンバータ部を制御する。
前記一次巻線(531)は、前記第1外部接続端子(P2)と接続される第1センタータップ(CT1)を含み、
前記第1コンバータ部(51)は、
前記一次巻線の第1巻線端子(T1)及び前記第2外部接続端子(N2)間に接続される第1スイッチング素子(BL)と、
前記一次巻線の第2巻線端子(T2)及び前記第2外部接続端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(AL)とを含んでもよい。
前記第1コンバータ部(51)は、フルブリッジ型の回路で構成され、
前記フルブリッジ型の回路は、
前記第1外部接続端子(P2)及び前記一次巻線の第1巻線端子(T1)間に接続される第1スイッチング素子(BH)と、
前記第1巻線端子(T1)及び第2外部接続端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(BL)と、
前記第1外部接続端子(P2)及び前記一次巻線の第2巻線端子(T2)に接続される第3スイッチング素子(AH)と、
前記第2巻線端子(T2)及び第2外部接続端子間(N2)に接続される第4スイッチング素子(AL)とを含んでもよい。
前記第1コンバータ部(51)は、ハーフブリッジ型の回路で構成され、
前記ハーフブリッジ型の回路は、
前記第1外部接続端子(P2)及び前記一次巻線の第1巻線端子(T1)間に接続される第1コンデンサ(C*1)と、前記第1巻線端子(T1)及び前記第2外部接続端子(N2)間に接続される第2コンデンサ(C*2)との少なくとも一方と、
前記第1外部接続端子(P2)及び前記一次巻線の第2巻線端子(T2)間に接続される第1スイッチング素子(AH)と、
前記第2巻線端子(T2)及び前記第2電源端子(N2)間に接続される第2スイッチング素子(AL)とを含んでもよい。
前記第2コンバータ部(52)は、
前記二次巻線の第3巻線端子(T3)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第5スイッチング素子(DYL)と、
前記二次巻線の第4巻線端子(T4)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(DXL)とを含んでもよい。
前記フルブリッジ型の回路は、
前記第1接続端子(P3)及び前記二次巻線の第3巻線端子(T3)間に接続される第5スイッチング素子(DXH)と、
前記第3巻線端子(T3)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(DXL)と、
前記二次巻線の第4巻線端子(T4)及び第1接続端子(P3)間に接続される第7スイッチング素子(DYH)と、
前記第4巻線端子(T4)及び第2接続端子(N3)間に接続される第8スイッチング素子(DYL)とを含んでもよい。
前記ハーフブリッジ型の回路は、
前記第1接続端子(P3)及び前記二次巻線の第3巻線端子(T3)間に接続される第5スイッチング素子(DXH)と、
前記第3巻線端子(T3)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第6スイッチング素子(DXL)とを含み、
前記二次巻線の第4巻線端子(T4)及び第1接続端子(P3)間に接続される第3コンデンサ(CXH)と、前記第4巻線端子(T4)及び第2接続端子(N3)間に接続される第4コンデンサ(CXL)との少なくとも一方を更に含んでもよい。
前記第2外部接続部(15)は、第3外部接続端子(U2)及び前記第2接続端子(N3)に接続される第4外部接続端子(W2)を含み、
前記第3コンバータ部(7)は、前記第1単方向に直流電力を伝達するチョッパ回路で構成され、
前記チョッパ回路は、
前記第3外部接続端子(U2)に第1コイル端子が接続されるコイル(71A)と、
前記コイルの第2コイル端子(U1)及び前記第1接続端子(P3)間に接続される第9スイッチング素子(UH)と、
カソードが前記第2コイル端子(U1)に接続され、アノードが前記第2接続端子(N3)に接続されるダイオード(D2)とを含んでもよい。
前記第2外部接続部(15)は、第3外部接続端子(U2)、及び前記第2接続端子(N3)に接続される第4外部接続端子(W2)を含み、
前記第3コンバータ部(7)は、前記第2単方向に直流電力を伝達するチョッパ回路で構成され、
前記チョッパ回路は、
前記第3外部接続端子(U2)に第1コイル端子が接続されるコイル(71A)と、
アノードが前記コイルの第2コイル端子(U1)に接続され、カソードが前記第1接続端子(P3)に接続されるダイオード(D1)と、
前記第2コイル端子(U1)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第9スイッチング素子(UL)とを含んでもよい。
前記第2外部接続部(15)は、第3外部接続端子(U2)、及び4外部接続端子(W2)を含み、
前記第3コンバータ部は、単相インバータで構成され、
前記単相インバータは、
前記第1接続端子(P3)及び前記第3外部接続端子(U2)間に接続される第9スイッチング素子(UH)と、
前記第3外部接続端子(U2)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第10スイッチング素子(UL)と、
前記第1接続端子(P3)及び前記第4外部接続端子(W2)間に接続される第11スイッチング素子(WH)と、
前記第4外部接続端子(W2)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第12スイッチング素子(WL)とを含んでもよい。
前記第2外部接続部(15)は、第3外部接続端子(15u)、4外部接続端子(15w)、及び第5外部接続端子(15v)を含み、
前記第3コンバータ部は、三相インバータで構成され、
前記三相インバータは、
前記第1接続端子(P3)及び第3外部接続端子(15u)間に接続される第9スイッチング素子(UH)と、
前記第3外部接続端子(15u)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第10スイッチング素子(UL)と、
前記第1接続端子(P3)及び前記第4外部接続端子(15w)間に接続される第11スイッチング素子(WH)と、
前記第4外部接続端子(15w)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第12スイッチング素子(WL)と、
前記第1接続端子(P3)及び前記第5外部接続端子(15v)間に接続される第13スイッチング素子(VH)と、
前記第5外部接続端子(15v)及び前記第2接続端子(N3)間に接続される第14スイッチング素子(VL)とを含んでもよい。
一端が前記第1接続端子(P3)に接続されるスナバダイオード(63,67)と、前記スナバダイオード(63,67)の他端と前記第2接続端子(N3)との間に接続されるスナバコンデンサ(64,69)と、前記スナバダイオード(63,67)と並列接続されるスナバ抵抗(65,68)とを含む1又は複数のCRDスナバを含んでもよい。
図1は、実施の形態1に係る電力変換システム1の回路図である。電力変換システム1は、直流電源17と交流電力系統29又は交流負荷27との間で双方向に電力を変換して伝達する電力変換システムである。
制御部13は、スイッチング素子BL,YL=ON、スイッチング素子AL,XL=OFFにする。これにより、VT1=VEとなり、VT2=−VE、VT3=VE,VT4=−VEとなる。
制御部13は、スイッチング素子UH,WH=OFF、スイッチング素子UL,WL=ONにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子AL,BL,XL,YL=OFFにする。これにより、コイルL1の励磁電流とコンデンサCA,CBとの共振動作により、電圧VT1の極性が正から負に次第に反転され、電圧VT2の極性が負から正に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。以下、スイッチング素子BL,YLとスイッチング素子AL,XLとの極性が正から負、又は負から正に切り替わる期間を反転期間と呼ぶ。
制御部13は、スイッチング素子BL,YL=OFFの状態で、スイッチング素子AL,XL=ONにする。これにより、VT2=VEとなり、VT1=−VE、VT3=−VE、VT4=VEになる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFFにし、電圧VT1〜VT4の極性を反転させる。
制御部13は、VT1=VEの固定期間に、スイッチング素子UH,WH=ON、スイッチング素子UL,WL=OFFにする。これにより、電流ILが循環経路71を流れる循環期間となる(図3)。循環経路71は、コンバータ部7内で閉ループになっており、直流電源17からコンバータ部7への電力の伝達が遮断されている。その結果、コンバータ部7は循環モードになり、端子W1を基準とする端子U1の電圧Voは、Vo=0となる。この場合、Vout>Voなので、電流ILは減少する。
制御部13は、VT1=VEの固定期間に、スイッチング素子UH,WL=ON、UL,WH=OFFにする。これにより、電流ILが供給経路72を流れる供給期間となる(図3)。供給経路72は、二次巻線532に電流が流れており、直流電源17からコンバータ部7へ電力が伝達されている。その結果、コンバータ部7は、供給モードとなり、電圧Voは、Vo=VEとなる。この場合、Vout<Voなので、電流ILは増大する。
制御部13は、VT2=VEの固定期間にスイッチング素子UL,WL=ON、スイッチング素子UH,WH=OFFにする。コンバータ部7は、期間ST5と同様、循環モードになり、電圧Voは、Vo=0になる。この場合、Vout>Voなので、電流ILは減少する。
制御部13は、VT2=VEの固定期間にスイッチング素子UH,WL=ON、UL,WH=OFFにする。コンバータ部7は、期間ST6と同様、供給モードになり、電圧Voは、Vo=VEになる。この場合、Vout<Voなので、電流ILは増大する。
ここで、一次巻線531に供給される交流電圧の半周期をTとし、Vo=VEの期間をTon、期間Ton中での電流ILの増加量をΔI20とすると、ΔI20は下記の式で表される。
Vo=0の期間をToff(=T−Ton)、期間Toff中での電流ILの減少量をΔI20とすると、ΔI20は下記の式で表される。
安定状態では、それぞれのΔI20は等しいので、電圧Voutは下記の式で表される。
但し、D=Ton/Tであり、デューティ比を示す。上式より、デューティ比DをPWM制御することで、電圧Voutを所望の波形を持つ交流電圧として出力できることが分かる。
制御部13は、スイッチング素子BL,YL=ON、スイッチング素子AL,XL=OFFにする。これにより、VT1=Voutとなり、VT2=−Vout、VT3=Vout,VT4=−Voutになる。
制御部13は、スイッチング素子UH,WH=OFF、スイッチング素子UL,WL=ONにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子AL,BL,XL,YL=OFFにする。これにより、反転期間になり、電圧VT1の極性が正から負に次第に反転され、電圧VT2の極性が負から正に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。
制御部13は、スイッチング素子BL,YL=OFFの状態で、スイッチング素子AL,XL=ONにする。これにより、VT2=Voutとなり、VT1=−Vout、VT3=−Vout、VT4=Voutになる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFFにし、電圧VT1〜VT4の極性を反転させる。以後、制御部13は、期間ST1〜ST4の動作を繰り返す。これにより、電圧「P3−N3」=VE(Vout)が維持される。
制御部13は、VT1=Voutの固定期間に、スイッチング素子UH,WH=ON、スイッチング素子UL,WL=OFFにする。これにより、電流ILが循環経路81を流れ、循環期間となる(図5参照)。循環経路81は、循環経路71と方向が逆である以外は循環経路71と同じである。その結果、コンバータ部7は循環モードになり、電圧Voは、Vo=0となる。この場合、Vin>Voなので、電流ILは増大する。
制御部13は、VT1=Voutの固定期間に、スイッチング素子UH,WL=ON、スイッチング素子UL,WH=OFFにする。これにより、電流ILが回生経路82を流れる回生期間となる(図5)。回生経路82は、供給経路72と方向が逆である。その結果、コンバータ部7は、回生モードとなり、電圧Voは、Vo=Voutとなる。この場合、Vin<Voなので、電流ILは減少する。
制御部13は、VT2=Voutの固定期間にスイッチング素子UL,WL=ON、スイッチング素子UH,WH=OFFにする。コンバータ部7は、期間ST5と同様、循環モードになり、電圧Voは、Vo=0になる。この場合、Vin>Voなので、電流ILは増大する。
制御部13は、VT2=Voutの固定期間にスイッチング素子UH,WL=ON、UL,WH=OFFにする。コンバータ部7は、期間ST6と同様、回生モードになり、電圧Voは、Vo=Voutになる。この場合、Vin<Voなので、電流ILは減少する。
ここで、一次巻線531に供給される交流電圧の半周期をTとし、Vo=0の期間をTon、期間Ton中での電流ILの増加量をΔI20とすると、ΔI20は下記の式で表される。
Vo=Voutを印加している期間をToff(=T−Ton)、期間Toff中での電流ILの減少量をΔI20とすると、ΔI20は下記の式で表される。
安定状態では、それぞれのΔI20は等しいので、電圧Voutは下記の式で表される。
上式を1−D=Doffで表すと下記の式となる。
上式より、DoffをPWM制御することで、電圧Vinを直流電圧に変換できる。
図6は、インバータモード(1)における電力変換システム1の動作を示す波形図である。図6の上段は、電圧Vout及び電流ILの波形図である。図6の下段は、一次巻線531に供給される交流電圧の1周期(2T)でのスイッチング素子BL,YL,AL,XL,UH,UL,WH,WLのON、OFFを示す波形図である。
期間(1)は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFF、スイッチング素子UH,WH=ON、スイッチング素子UL,WL=OFFにする。このとき、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WH→スイッチング素子UH→コイル91を通る循環経路71を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(2)は反転期間から供給期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子BL,YL=ONにする。このとき、コンバータ部7の状態は期間(1)と変わらないので、電流ILは循環経路71を流れる。
期間(3)は反転期間から供給期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子WH=OFFにする。スイッチング素子WH=OFFにしても、スイッチング素子WHに接続されたダイオードD3を介して電流ILは循環経路71を流れる。
期間(4)は供給期間である。制御部13は、スイッチング素子UH,WL=ON、スイッチング素子UL,WH=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、供給モードになり、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WL→スイッチング素子YL→コイルL3→スイッチング素子UH→コイル91を通る供給経路72を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、コイルL1→スイッチング素子BL→直流電源17を通る経路75を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(5)は供給期間から循環期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子UH=OFFにする。このとき、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WL→ダイオードD2→コイル91を通る循環経路73を流れる。また、トランス53の一次側と二次側とが遮断されるので、トランス53の一次側に電流は流れない。
期間(6)は循環期間である。制御部13は、スイッチング素子UL=ONにする。このとき、電流ILは、循環経路73を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(7)は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFFにする。このとき、電流ILは、循環経路73を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(8)は反転期間から供給期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,XL=ONにする。このとき、コンバータ部7の状態は期間(7)と変わらないので、電流ILは、循環経路73を流れる。
期間(9)は反転期間から供給期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子UL=OFFにする。スイッチング素子UL=OFFにしても、スイッチング素子ULに接続されたダイオードD2を介して電流ILは循環経路73を流れる。
期間(10)は供給期間である。制御部13は、スイッチング素子UH,WL=ON、スイッチング素子UL,WH=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、供給モードになり、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WL→スイッチング素子XL→コイルL4→スイッチング素子UH→コイル91を通る供給経路74を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、コイルL2→スイッチング素子AL→直流電源17を通る経路76を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(11)は供給期間から循環期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子WL=OFFにする。このとき、電流ILは、スイッチング素子WHに接続されたダイオードD3を通る循環経路71を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(12)は循環期間である。制御部13は、スイッチング素子WH=ONにする。このとき、電流ILは、循環経路71を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
図9は、インバータモード(2)における電力変換システム1の動作を示す波形図である。図9の上段は、電圧Vout及び電流ILの波形図である。図9の下段は、一次巻線531に供給される交流電圧の1周期(2T)でのスイッチング素子BL,YL,AL,XL,UH,UL,WH,WLのON、OFFを示す波形図である。図10、図11は、図9の各期間におけるスイッチング素子の状態を示す図である。なお、図10,図11では、電圧Voutが負なので、コイル92側が正「+」になる。また、インバータモードなので、電流ILはプラス「+」側に流れ込む。
期間(1)は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFF、スイッチング素子UH,WH=ON、スイッチング素子UL,WL=OFFにする。このとき、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UH→スイッチング素子WH→コイル92を通る循環経路77を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(2)は反転期間から供給期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子BL,YL=ONにする。このとき、コンバータ部7の状態は期間(1)と変わらないので、電流ILは循環経路77を流れる。
期間(3)は反転期間から供給期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子UH=OFFにする。スイッチング素子UH=OFFにしても、スイッチング素子UHに接続されたダイオードD1を介して電流ILは循環経路77を流れる。
期間(4)は供給期間である。制御部13は、スイッチング素子UL,WH=ON、スイッチング素子UH,WL=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、供給モードになり、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UL→スイッチング素子YL→コイルL3→スイッチング素子WH→コイル92を通る供給経路78を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、コイルL1→スイッチング素子BL→直流電源17を通る経路75を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(5)は供給期間から循環期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子WH=OFFにする。このとき、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UL→ダイオードD4→コイル92を通る循環経路79を流れる。また、トランス53の一次側と二次側とが遮断されるので、トランス53の一次側に電流は流れない。
期間(6)は循環期間である。制御部13は、スイッチング素子WL=ONにする。このとき、電流ILは、循環経路79を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(7)は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFFにする。このとき、電流ILは、循環経路79を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(8)は反転期間から供給期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,XL=ONにする。このとき、コンバータ部7の状態は期間(7)と変わらないので、電流ILは、循環経路79を流れる。
期間(9)は反転期間から供給期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子WL=OFFにする。スイッチング素子WL=OFFにしても、スイッチング素子WLに接続されたダイオードD4を介して電流ILは循環経路79を流れる。
期間(10)は供給期間である。制御部13は、スイッチング素子UL,WH=ON、スイッチング素子UH,WL=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、供給モードになり、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UL→スイッチング素子XL→コイルL4→スイッチング素子WH→コイル92を通る供給経路80を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、コイルL2→スイッチング素子AL→直流電源17を通る経路76を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(11)は供給期間から循環期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子UL=OFFにする。このとき、電流ILは、スイッチング素子UHに接続されたダイオードD1を通る循環経路77を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(12)は循環期間である。制御部13は、スイッチング素子UH=ONにする。このとき、電流ILは、循環経路77を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
図12は、コンバータモード(3)における電力変換システム1の動作を示す波形図である。図12の上段は、電圧Vout及び電流ILの波形図である。図12の下段は、一次巻線531に供給される交流電圧の1周期(2T)でのスイッチング素子BL,YL,AL,XL,UH,UL,WH,WLのON、OFFを示す波形図である。図13,図14は、図12の各期間におけるスイッチング素子の状態を示す図である。なお、図13,図14では、電圧Voutが正なので、コイル91側が正「+」になる。また、コンバータモードなので、電流ILはプラス「+」側から流れ出る。
期間(1)は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFF、スイッチング素子UH,WH=ON、スイッチング素子UL,WL=OFFにする。このとき、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UH→スイッチング素子WH→コイル92を通る循環経路81を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。循環経路81は図7,図8に示す循環経路71(但し、向きは逆)と同じである。
期間(2)は反転期間から回生期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子BL,YL=ONにする。このとき、コンバータ部7の状態は期間(1)と変わらないので、電流ILは循環経路81を流れる。
期間(3)は反転期間から回生期間へ過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子WH=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、回生モードを開始し、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UH→コイルL3→スイッチング素子YL→ダイオードD4→コイル92を通る回生経路82を通る。また、トランス53の一次側の電流は、コイルL1→直流電源17→スイッチング素子BLを通る経路85を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(4)は回生期間である。制御部13は、スイッチング素子UH,WL=ON、スイッチング素子UL,WH=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、回生モードになり、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UH→コイルL3→スイッチング素子YL→スイッチング素子WL→コイル92を通る回生経路82を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路85を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(5)は回生期間から循環期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子UH=OFFにする。このとき、コンバータ部7は回生モードを維持し、電流ILは、コイル91→ダイオードD1→コイルL3→スイッチング素子YL→スイッチング素子WLを通る回生経路82→コイル92を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路85を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(6)は循環期間である。制御部13は、スイッチング素子UL=ONにする。このとき、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UL→スイッチング素子WL→コイル92を通る循環経路83を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。循環経路83は循環経路73と同じ(但し、向きは逆)である。
期間(7)は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFFにする。このとき、電流ILは、循環経路83を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(8)は反転期間から回生期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,XL=ONにする。このとき、コンバータ部7の状態は期間(7)と変わらないので、電流ILは、循環経路83を流れる。
期間(9)は反転期間から回生期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子UL=OFFにする。このとき、コンバータ部7は回生モードになって、電流ILは、コイル91→ダイオードD1→コイルL4→スイッチング素子XL→スイッチング素子WL→コイル92を通る回生経路84を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、スイッチング素子AL→コイルL2→直流電源17を通る経路86を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(10)は回生期間である。制御部13は、スイッチング素子UH,WL=ON、スイッチング素子UL,WH=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、回生モードになり、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UH→コイルL4→スイッチング素子XL→スイッチング素子WL→コイル92を通る回生経路84を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路86を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(11)は回生期間から循環期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子WL=OFFにする。このとき、電流ILは、コイル91→スイッチング素子UH→コイルL4→スイッチング素子XL→ダイオードD4→コイル92を通る回生経路84を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路86を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(12)は循環期間である。制御部13は、スイッチング素子WH=ONにする。このとき、電流ILは、循環経路81を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
図15は、コンバータモード(4)における電力変換システム1の動作を示す波形図である。図15の上段は、電圧Vout及び電流ILの波形図である。図15の下段は、一次巻線531に供給される交流電圧の1周期(2T)でのスイッチング素子BL,YL,AL,XL,UH,UL,WH,WLのON、OFFを示す波形図である。図16,図17は、図15の各期間におけるスイッチング素子の状態を示す図である。なお、図16,図17では、電圧Voutが負なので、コイル92側が正「+」になる。また、コンバータモードなので、電流ILはプラス「+」側から流れ出る。
期間(1)は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFF、スイッチング素子UH,WH=ON、スイッチング素子UL,WL=OFFにする。このとき、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WH→スイッチング素子UH→コイル91を通る循環経路87を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。循環経路87は、図10,図11に示す循環経路77(但し、向きは逆)と同じである。
期間(2)は反転期間から回生期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子BL,YL=ONにする。このとき、コンバータ部7の状態は期間(1)と変わらないので、電流ILは循環経路87を流れる。
期間(3)は反転期間から回生期間へ過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子UH=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、回生モードを開始し、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WH→コイルL3→スイッチング素子YL→ダイオードD2→コイル91を通る回生経路88を通る。また、トランス53の一次側の電流は、コイルL1→直流電源17→スイッチング素子BLを通る経路85を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(4)は回生期間である。制御部13は、スイッチング素子UL,WH=ON、スイッチング素子UH,WL=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、回生モードになり、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WH→コイルL3→スイッチング素子YL→スイッチング素子UL→コイル91を通る回生経路88を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路85を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(5)は回生期間から循環期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子WH=OFFにする。このとき、コンバータ部7は回生モードを維持し、電流ILは、コイル92→ダイオードD3→コイルL3→スイッチング素子YL→スイッチング素子UL→コイル91を通る回生経路88を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路85を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(6)は循環期間である。制御部13は、スイッチング素子WL=ONにする。このとき、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WL→スイッチング素子UL→コイル91を通る循環経路89を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。循環経路89は、図10,図11に示す循環経路79(但し、向きは逆)と同じである。
期間(7)は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,BL,YL,XL=OFFにする。このとき、電流ILは、循環経路89を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
期間(8)は反転期間から回生期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子AL,XL=ONにする。このとき、コンバータ部7の状態は期間(7)と変わらないので、電流ILは、循環経路89を流れる。
期間(9)は反転期間から回生期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子WL=OFFにする。このとき、コンバータ部7は回生モードになって、電流ILは、コイル92→ダイオードD3→コイルL4→スイッチング素子XL→スイッチング素子UL→コイル91を通る回生経路90を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路86を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(10)は回生期間である。制御部13は、スイッチング素子UL,WH=ON、スイッチング素子UH,WL=OFFにする。このとき、コンバータ部7は、回生モードになり、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WH→コイルL4→スイッチング素子XL→スイッチング素子UL→コイル91を通る回生経路90を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路86を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(11)は回生期間から循環期間への過渡期間である。制御部13は、スイッチング素子UL=OFFにする。このとき、電流ILは、コイル92→スイッチング素子WH→コイルL4→スイッチング素子XL→ダイオードD2→コイル91を通る回生経路90を流れる。また、トランス53の一次側の電流は、経路86を流れる。したがって、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる。
期間(12)は循環期間である。制御部13は、スイッチング素子UH=ONにする。このとき、電流ILは、循環経路87を流れる。そのため、トランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が遮断される。
次に、反転期間におけるスイッチング素子の動作について説明する。図18は、反転期間におけるスイッチング素子の動作を示す回路図である。端子T1,T2間に設けられたコンデンサC14は、図1に示すコンデンサCA,CBを表している。なお、図18では、電圧VT2,VT4の矢印の向きは図1とは逆である。
期間SK1はトランス53の一次側と二次側とで電力の伝達が行われる伝達期間である。制御部13は、スイッチング素子BL,YL=ON、スイッチング素子AL,XL=OFFにしている。
期間SK2は反転期間である。制御部13は、スイッチング素子BL,AL,YL,XL=OFFにする。このとき、スイッチング素子UL,WL=ON、スイッチング素子UH,WH=OFFにされているので、コンバータ部7は循環モードになっている。そのため、コイル電流I2は流れていない。また、駆動電流I01の供給が停止され、コイル電流I1には励磁電流I02(大きさはコイルL2の励磁電流I03と同じ)が含まれている。
期間SK3は反転期間である。励磁電流I02により、コンデンサC14の電圧の極性が期間SK2に対して反転している。これにより、期間SK2に対してコイルL1,L2,L3,L4の電圧の極性がそれぞれ反転している。コイル電流I1は、引き続きコイルL1→コンデンサC14→コイルL2の経路を流れ、コンデンサC14に電荷が貯まっていく(端子T1側を正とする。)。
期間SK4は反転期間である。コンデンサC14の電圧が端子T2を基準に2VEになると、ダイオードDAがONする。これにより、コイル電流I1は、ダイオードDA→コイルL2→VEの経路を流れる。励磁電流I02=0になり、コイル電流I1は励磁電流I03のみとなる。
期間SK5は伝達期間である。制御部13は、スイッチング素子BL,YL=OFF,AL,XL=ONにする。このとき、コイルL1,L2,L3,L4には、それぞれ、−VE,−VE,−VE,−VEの電圧が印加される。そのため、コンデンサC14には、端子T2を基準に2VEの電圧が印加される。また、コイルL1には駆動電流I01及び励磁電流I03を含むコイル電流I1が流れ、コイルL4にはコイル電流I2が流れている。
次に、スナバ回路60について説明する。図19〜図21は、スナバ回路60の効果を説明する図である。図19はスナバ回路60を設けない場合、図20はスナバ回路60としてコンデンサ及び抵抗からなるスナバ回路SCRを設けた場合、図21はスナバ回路60としてコンデンサのみからなるスナバ回路SCを設けた場合を示している。
<インバータモード>
次に、インバータモードにおける電力変換システム1のタイミングチャートについて説明する。図23はインバータモードにおける電力変換システム1のタイミングチャートを示す図である。図23において、(1)はスイッチング素子BL,ALのON、OFFを示し、ハイレベルがON、ローレベルがOFFである。(2)はスイッチング素子UH,ULのON、OFFを示し、ハイレベルがON、ローレベルがOFFである。(3)はスイッチング素子WH,WLのON、OFFを示し、ハイレベルがON、ローレベルがOFFである。(4)は電圧VT1と電流=(IL1−IL2)とを示す。(5)は電圧「P3−N3」を示す。(6)は電流ILと、電圧Voutとを示す。
(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子BL=YL=ON,AL=XL=OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を供給モードにする。
供給期間TA1に続いて循環期間TB1が開始される。制御部13は、スイッチング素子BL,YL=ON,AL=XL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=ON,UH=WH=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB1に続いて反転期間TC1が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子BL=AL=YL=XL=OFFにする。
反転期間TC1に続いて供給期間TA2が開始される。(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子BL=YL=OFF,AL=XL=ONにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を供給モードにする。
供給期間TA2に続いて循環期間TB2が開始される。制御部13は、スイッチング素子BL=YL=OFF,AL=XL=ONの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UH=WH=ON,UL=WL=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB2に続いて反転期間TC2が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子BL=AL=YL=XL=OFFにする。
次に、コンバータモードにおける電力変換システム1のタイミングチャートについて説明する。図25はコンバータモードにおける電力変換システム1のタイミングチャートを示す図である。図25において(1)〜(12)は図23の(1)〜(12)と同じ波形を示す。
(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子BL=YL=ON,AL=XL=OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を回生モードにする。ここでは、電流ILは図1の矢印とは逆方向を正としている。
回生期間TD1に続いて循環期間TE1が開始される。制御部13は、スイッチング素子BL=YL=ON,AL=XL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=ON,UH=WH=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TE1に続いて反転期間TF1が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子BL=AL=YL=XL=OFFにする。
反転期間TF1に続いて回生期間TD2が開始される。(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子BL=YL=OFF,AL=XL=ONにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を回生モードにする。
回生期間TD2に続いて循環期間TE2が開始される。制御部13は、スイッチング素子BL=YL=OFF,AL=XL=ONの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=OFF,UH=WH=ONにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TE2に続いて反転期間TF2が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子BL=AL=YL=XL=OFFにする。
図27は、実施の形態2に係る電力変換システム1Aの回路図である。実施の形態2の電力変換システム1Aは、コンバータ部51及び一次巻線531をフルブリッジ型(FB型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をフルブリッジ型(FB型)の回路で構成したことを特徴とする(FB−FB型)。コンバータ部51は、フルブリッジ接続された4つのスイッチング素子AH,AL,BH,BLを備える。
<インバータモード>
次に、インバータモードにおける電力変換システム1Aのタイミングチャートについて説明する。図28はインバータモードにおける電力変換システム1Aのタイミングチャートを示す図である。
(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AH=BL=XH=YL=ON,AL=BH=XL=YH=OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を供給モードにする。
供給期間TA1に続いて循環期間TB1が開始される。制御部13は、スイッチング素子AH=BL=XH=YL=ON,AL=BH=XL=YH=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=ON,UH=WH=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB1に続いて反転期間TC1が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AH=AL=BH=BL=XH=XL=WH=WL=OFFにする。
反転期間TC1に続いて供給期間TA2が開始される。(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AH=BL=XH=YH=OFF,AL=BH=XL=YL=ONにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を供給モードにする。
供給期間TA2に続いて循環期間TB2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL=BH=XL=YH=ON,AH=BL=XH=YL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UH=WH=ON,UL=WL=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB2に続いて反転期間TC2が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AH=AL=BH=BL=XH=XL=YH=YL=OFFにする。
次に、コンバータモードにおける電力変換システム1Aのタイミングチャートについて説明する。図30はコンバータモードにおける電力変換システム1Aのタイミングチャートを示す図である。図30において(1)〜(10)は図29の(1)〜(10)と同じ波形を示す。ここでは、電流ILは、図27で示す矢印とは逆向きを正としている。
(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AH=BL=XH=YL=ON,AL=BH=XL=YH=OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を回生モードにする。
回生期間TD1に続いて循環期間TE1が開始される。制御部13は、スイッチング素子AH=BL=XH=YL=ON,AL=BH=XL=YH=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=ON,UH=WH=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TE1に続いて反転期間TF1が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AH=AL=BH=BL=XH=XL=YH=YL=OFFにする。
反転期間TF1に続いて回生期間TD2が開始される。(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AL=BH=XL=YH=ON,AH=BL=XH=YL=OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を回生モードにする。
回生期間TD2に続いて循環期間TE2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL=BH=XL=YH=ON,AH=BL=XH=YL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=OFF,UH=WH=ONにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TE2に続いて反転期間TF2が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AH=AL=BH=BL=XH=XL=YH=YL=OFFにする。
図32は、実施の形態3に係る電力変換システム1Bの回路図である。実施の形態3の電力変換システム1Bは、コンバータ部51及び一次巻線531をハーフブリッジ型(HB型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成したことを特徴とする(HB−CNT型)。
<インバータモード>
次に、インバータモードにおける電力変換システム1Bのタイミングチャートについて説明する。図33はインバータモードにおける電力変換システム1Bのタイミングチャートを示す図である。
(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AH=YL=ON,AL=XL=OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を供給モードにする。
供給期間TA1に続いて循環期間TB1が開始される。制御部13は、スイッチング素子AH=YL=ON,AL=XL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=ON,UH=WH=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB1に続いて反転期間TC1が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AH=AL=YL=XL=OFFにする。
反転期間TC1に続いて供給期間TA2が開始される。(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AL=XL=ON,AH=YL=OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を供給モードにする。
供給期間TA2に続いて循環期間TB2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL=XL=ON,AH=YL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UH=WH=ON,UL=WL=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB2に続いて反転期間TC2が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AH=AL=XL=YL=OFFにする。
次に、コンバータモードにおける電力変換システム1Bのタイミングチャートについて説明する。図35はコンバータモードにおける電力変換システム1Bのタイミングチャートを示す図である。図35の(1)〜(9)の波形は、(4)で直流電圧Vmが追加されている以外は、図30の(1)〜(9)の波形と同じである。図35の(10)の波形は、電圧VT4と電流IL4との波形である。図35の(11)の波形は、IL1−(IL3−IL4)の励磁電流である。ここでは、電流ILは、図32の矢印とは逆向きを正としている。
(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AH=YL=ON,AL=XL==OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を回生モードにする。
回生期間TD1に続いて循環期間TE1が開始される。制御部13は、スイッチング素子AH=YL=ON,AL=XL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=ON,UH=WH=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TE1に続いて反転期間TF1が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AH=AL=XL=YL=OFFにする。
反転期間TF1に続いて回生期間TD2が開始される。(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AL=YL=ON,AH=XL=OFFにする。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を回生モードにする。
回生期間TD2に続いて循環期間TE2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL=YL=ON,AH=XL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL=WL=OFF,UH=WH=ONにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TE2に続いて反転期間TF2が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AH=AL=YL=XL=OFFにする。
図37は、実施の形態4に係る電力変換システム1Cの回路図である。実施の形態4の電力変換システム1Cは、コンバータ部51及び一次巻線531をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をフルブリッジ型(FB型)の回路で構成しことを特徴とする(CNT−FB型)。
図38は、実施の形態5に係る電力変換システム1Dの回路図である。実施の形態5の電力変換システム1Dは、コンバータ部51及び一次巻線531をハーフブリッジ型(HB型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をフルブリッジ型(FB型)の回路で構成しことを特徴とする(HB−FB型)。
図39は、実施の形態6に係る電力変換システム1Eの回路図である。実施の形態6の電力変換システム1Eは、コンバータ部51及び一次巻線531をフルブリッジ型(FB型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成したことを特徴とする(FB−CNT型)。
図40は、実施の形態7に係る電力変換システム1Fの回路図である。実施の形態7の電力変換システム1Fは、コンバータ部51及び一次巻線531をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をハーフブリッジ型(HB型)の回路で構成したことを特徴とする(CNT−HB型)。
図41は、実施の形態8に係る電力変換システム1Gの回路図である。実施の形態8の電力変換システム1Gは、コンバータ部51及び一次巻線531をハーフブリッジ型(HB型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をハーフブリッジ型(HB型)の回路で構成しことを特徴とする(HB−HB型)。
図42は、実施の形態9に係る電力変換システム1Hの回路図である。実施の形態9の電力変換システム1Hは、コンバータ部51及び一次巻線531をフルブリッジ型(FB型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をハーフブリッジ型(HB型)の回路で構成しことを特徴とする(FB−HB型)。
図43は、実施の形態10に係る電力変換システム1Iの回路図である。実施の形態10の電力変換システム1Iは、図1に示す電力変換システム1において、コンバータ部7を三相インバータで構成したことを特徴とする。
次に、インバータモードにおける電力変換システム1Iのタイミングチャートについて説明する。図44は、インバータモードにおける電力変換システム1Iのタイミングチャートであり、位相が0度の場合を示している。
<供給期間TA1>
制御部13は、スイッチング素子BL=YL=ON,AL=XL=OFFの状態で、スイッチング素子VH=ONにする。これにより、スイッチング素子UH,VH,WHの全てがOFFでなくなったので、コンバータ部7は供給モードになる。
制御部13は、スイッチング素子WH=ONにする。これにより、スイッチング素子UH,VH,WHの全てがONになったので、コンバータ部7は、循環モードになる。
制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AL=BL=XL=YL=OFFにする。これにより、電圧VT1は正から負の極性に反転する。
制御部13は、スイッチング素子AL=XL=ON,BL=YL=OFFにする。これにより、反転期間TC1が終了する。また、コンバータ部7は、循環モードを継続しているので、循環期間TB3に戻る。
制御部13は、スイッチング素子WHのOFFタイミングが到来したので、スイッチング素子WHをOFFする。これにより、スイッチング素子UH,VH,WHの全てがONでなくなったので、コンバータ部7は循環モードではなくなる。
制御部13は、スイッチング素子VH=OFFにする。これにより、スイッチング素子UH,VH,WHの全てがOFFになったので、コンバータ部7は、循環モードになる。
制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AL=BL=XL=YL=OFFにする。これにより、電圧VT1は負から正の極性に反転する。
制御部13は、スイッチング素子AL=XL=OFF,BL=YL=ONにする。これにより、反転期間TC2が終了する。また、コンバータ部7は、循環モードを継続しているので、循環期間TB4に戻る。
次に、コンバータモードにおける電力変換システム1Iのタイミングチャートについて説明する。図45は、コンバータモードにおける電力変換システム1Iのタイミングチャートであり、位相が0度の場合を示している。図45において、(A)、(1)〜(7)は、(3)〜(5)において、スイッチング素子UH,VH,WHではなく、スイッチング素子UL,VL,WLを示している以外は、図44と同じである。スイッチング素子UL,VL,WLのOFF期間は、デューティ比に依存する。スイッチング素子UL,VL,WLのOFF期間は、反転期間TF1,TF2の中間時点を基準に左右対称であり、デューティ比が増大するにつれて長くなる。ここでは、電流ILu,ILv,ILwは、図45の矢印の向きを正としている。
制御部13は、スイッチング素子BL=YL=ON,AL=XL=OFFの状態で、スイッチング素子VL=OFFにする。これにより、スイッチング素子UL,VL,WLの全てがONでなくなったので、コンバータ部7は循環モードではなくなる。
制御部13は、スイッチング素子WL=OFFにする。これにより、スイッチング素子UL,VL,WLの全てがOFFになったので、コンバータ部7は、循環モードになる。
制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AL=BL=XL=YL=OFFにする。これにより、電圧VT1は正から負の極性に反転する。
制御部13は、スイッチング素子AL=XL=ON,BL=YL=OFFにする。これにより、反転期間TF1が終了する。また、コンバータ部7は、循環モードを継続しているので、循環期間TE3に戻る。
制御部13は、スイッチング素子WLのONのタイミングが到来したので、スイッチング素子WLをONする。これにより、スイッチング素子UL,VL,WLの全てがOFFでなくなったので、コンバータ部7は循環モードでなくなる。
制御部13は、スイッチング素子VL=ONにする。これにより、スイッチング素子UL,VL,WLの全てがONになったので、コンバータ部7は、循環モードになる。
制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AL=BL=XL=YL=OFFにする。これにより、電圧VT1は負から正の極性に反転する。
制御部13は、スイッチング素子AL=XL=OFF,BL=YL=ONにする。これにより、反転期間TF2が終了する。また、コンバータ部7は、循環モードを継続しているので、循環期間TE4に戻る。
実施の形態11は、実施の形態1〜10において、スナバ回路60の構成が異なる。図46は、実施の形態1と同じスナバ回路60の回路構成と、電圧「P3−N3」の波形図とを示す。図47は、実施の形態11の第1態様のスナバ回路60Aの回路構成と、電圧「P3−N3」及び電圧Vclp1の波形図とを示す。図48は、実施の形態11の第2態様のスナバ回路60Bの回路構成と、電圧「P3−N3」及び電圧Vclp2の波形図とを示す。図49は、実施の形態11の第3態様のスナバ回路60Cの回路構成と、電圧「P3−N3」及び電圧Vclp1,Vclp2の波形図とを示す。
図50は、実施の形態12に係る電力変換システム1Jの回路図である。電力変換システム1Jは、直流電源17と直流機器28との間で双方向に電力を変換して伝達する電力変換システムである。
<第1伝達モード>
次に、第1伝達モードにおける電力変換システム1Jのタイミングチャートについて説明する。図51は第1伝達モードにおける電力変換システム1Jのタイミングチャートを示す図である。以下の説明では、接続部3に直流電源17が接続され、接続部15に直流機器28が接続されているものとする。
制御部13は、スイッチング素子AH,BL,XH,YL=ON、スイッチング素子AL,BH,XL,YH=OFFにする。これにより、電圧VT1=VE,VT3=VEとなる。
制御部13は、スイッチング素子UH=OFF、スイッチング素子UL=ONにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子AH,AL,BH,BL,XH,XL,YH,YL=OFFにする。これにより、コイルL11の励磁電流とコンデンサCAH,CAL,CBH,CBLとの共振動作により、電圧VT1,VT3の極性が正から負に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。この極性が反転する期間が反転期間である。
制御部13は、スイッチング素子AH,BL,XH,YL=OFFの状態で、スイッチング素子AL,BH,XL,YH=ONにする。これにより、電圧VT1,VT3=−VEとなる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子AH,AL,BH,BL,XH,XL,YH,YL=OFFにし、電圧VT1,VT3の極性を反転させる。
制御部13は、スイッチング素子AH,BL,XH,YL=ON,AL,BH,XL,YH=OFFの状態で、スイッチング素子UH=ON、UL=OFFにする。これにより、電流ILが伝達経路K1(図50)を流れる第1伝達期間となる。第1伝達経路K1は、二次巻線532に電流が流れており、接続部3からDCDCコンバータ7へ電力が伝達されている。その結果、DCDCコンバータ7は、第1伝達モードとなる。
第1伝達期間TA1に続いて循環期間TB1が開始される。制御部13は、スイッチング素子AH,BL,XH,YL=ON,AL,BH,XL,YH=OFFの状態で、スイッチング素子UH=OFF、スイッチング素子UL=ONにする。これにより、電流ILが循環経路K2(図50)を流れる循環期間となる。循環経路K2は、DCDCコンバータ7内で閉ループになっており、接続部3からDCDCコンバータ7への電力の伝達が遮断されている。その結果、DCDCコンバータ7は循環モードになる。
循環期間TB1に続いて反転期間TC1が開始される。反転期間TC1は上述の期間ST2と同じである。制御部13は、DCDCコンバータ7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AH,AL,BH,BL,XH,XL,YH,YL=OFFにする。
反転期間TC1に続いて循環期間TB3が開始される。制御部13は、スイッチング素子UH=OFF,UL=ONの状態で(DCDCコンバータ7を循環モードにした状態で)スイッチング素子AL,BH,XL,YH=ONにする。循環期間TB1、反転期間TC1、及び循環期間TB3にわたって、DCDCコンバータ7は循環モードを継続し、接続部3からDCDCコンバータ7への電力の伝達が遮断されている。
循環期間TB3に続いて第1伝達期間TA2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL,BH,XL,YH=ON,AH,BL,XH,YL=OFFの状態で、スイッチング素子UH=ON,UL=OFFにする。これにより、DCDCコンバータ7は第1伝達モードになる。
第1伝達期間TA2に続いて循環期間TB2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL,BH,XL,YH=ON,AH,BL,XH,YL=OFFの状態で、スイッチング素子UL=ON,UH=OFFにし、DCDCコンバータ7を循環モードにする。
循環期間TB2に続いて反転期間TC2が開始される。反転期間TC2は上述の期間ST4と同じである。制御部13は、DCDCコンバータ7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AH,AL,BH,BL,XH,XL,YH,YL=OFFにする。
反転期間TC2に続いて循環期間TB4が開始される。制御部13は、DCDCコンバータ7を循環モードにした状態でスイッチング素子AH,BL,XH,YL=ONにする。循環期間TB2、反転期間TC2、及び循環期間TB4にわたって、DCDCコンバータ7は循環モードを継続し、接続部3からDCDCコンバータ7への電力の伝達が遮断されている。
図52は第2伝達モードにおける電力変換システム1Jのタイミングチャートを示す図である。以下の説明では、接続部3に直流電源17が接続され、接続部15に直流機器28が接続されているものとする。図52において、(1)〜(4)は図51の(1)〜(4)と同じであり、(5)は電圧Voutを示す。なお、スイッチング素子BH,XL,YHはスイッチング素子ALと同一タイミングでON、OFFする。また、スイッチング素子BL,XH,YLは、スイッチング素子AHと同一タイミングでON、OFFする。
図52において、<期間ST1>〜<期間ST4>のシーケンスは、図51の<期間ST1>〜<期間ST4>と同じなので、説明を省く。
制御部13は、スイッチング素子AH,BL,XH,YL=ON,AL,BH,XL,YH=OFFの状態で、スイッチング素子UH=ON、UL=OFFにする。これにより、電流ILが伝達経路K3(図50)を流れる第2伝達期間となる。伝達経路K3は、二次巻線532に電流が流れており、DCDCコンバータ7から接続部3へ電力が伝達されている。その結果、DCDCコンバータ7は、第2伝達モードとなる。
第2伝達期間TD1に続いて循環期間TE1が開始される。制御部13は、スイッチング素子AH,BL,XH,YL=ON,AL,BH,XL,YH=OFFの状態で、スイッチング素子UH=OFF、スイッチング素子UL=ONにする。これにより、電流ILが循環経路K4(図50)を流れる循環期間となる。循環経路K4は、DCDCコンバータ7内で閉ループになっており、DCDCコンバータ7から接続部3への電力の伝達が遮断されている。その結果、DCDCコンバータ7は循環モードになる。
循環期間TE1に続いて反転期間TF1が開始される。反転期間TF1は上述の期間ST2と同じである。制御部13は、DCDCコンバータ7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AH,AL,BH,BL,XH,XL,YH,YL=OFFにする。
反転期間TF1に続いて循環期間TE3が開始される。制御部13は、スイッチング素子UH=OFF,UL=ONの状態で(DCDCコンバータ7を循環モードにした状態で)スイッチング素子AL,BH,XL,YH=ONにする。循環期間TE1、反転期間TF1、及び循環期間TE3にわたって、DCDCコンバータ7は循環モードを継続し、DCDCコンバータ7から接続部3への電力の伝達が遮断されている。
循環期間TE3に続いて第2伝達期間TD2が開始される。(1)、(2)を参照し、制御部13は、スイッチング素子AL,BH,XL,YH=ON,AH,BL,XH,YL=OFFの状態で、スイッチング素子UH=ON,UL=OFFにする。これにより、DCDCコンバータ7は第2伝達モードになる。
第2伝達期間TD2に続いて循環期間TE2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL,BH,XL,YH=ON,AH,BL,XH,YL=OFFの状態で、スイッチング素子UL=ON,UH=OFFにし、DCDCコンバータ7を循環モードにする。
循環期間TE2に続いて反転期間TF2が開始される。反転期間TF2は上述の期間ST4と同じである。制御部13は、DCDCコンバータ7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AH,AL,BH,BL,XH,XL,YH,YL=OFFにする。
反転期間TF2に続いて循環期間TE4が開始される。制御部13は、DCDCコンバータ7を循環モードにした状態でスイッチング素子AH,BL,XH,YL=ONにする。循環期間TE2、反転期間TF2、及び循環期間TE4にわたって、DCDCコンバータ7は循環モードを継続し、DCDCコンバータ7から接続部3への電力の伝達が遮断されている。
図53は、実施の形態13に係る電力変換システム1Kの回路図である。電力変換システム1Kは、接続部3(第1外部接続部の一例)から接続部15(第2外部接続部の一例)に向かう第1単方向に電力を変換して伝達する電力変換システムである。
次に、電力変換システム1Kのタイミングチャートについて説明する。図54は電力変換システム1Kのタイミングチャートを示す図である。図54において、(1)はスイッチング素子AL,AHのON、OFFを示し、ハイレベルがON、ローレベルがOFFである。なお、スイッチング素子BH,XLはスイッチング素子ALと同一タイミングでON、OFFする。また、スイッチング素子BL,XHは、スイッチング素子AHと同一タイミングでON、OFFする。
制御部13は、スイッチング素子AH,BL=ON、スイッチング素子AL,BH=OFFにする。これにより、電圧VT1=VE,VT3=VEとなる。このとき、ダイオードDXH,DYL=ON,DXL,DYH=OFFになるので、電圧「P3−N3」=VEとなる。
制御部13は、スイッチング素子UH=OFFにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子AH,AL,BH,BL=OFFにする。これにより、コイルL11の励磁電流とコンデンサCAH,CAL,CBH,CBLとの共振動作により、電圧VT1,VT3の極性が正から負に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。この極性が反転する期間が反転期間である。
制御部13は、スイッチング素子AH,BL=OFFの状態で、スイッチング素子AL,BH=ONにする。これにより、電圧VT1,VT3=−VEとなる。このとき、ダイオードDXH,DYL=OFF,DXL,DYH=ONになるので、電圧「P3−N3」=VEとなる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子AH,AL,BH,BL=OFFにし、電圧VT1,VT3の極性を反転させる。
制御部13は、スイッチング素子AH,BL=ON,AL,BH=OFFの状態で、スイッチング素子UH=ONにする。これにより、電流ILが第1伝達経路K1(図53)を流れる第1伝達期間となる。第1伝達経路K1は、二次巻線532に電流が流れており、第1単方向に電力が伝達されている。その結果、コンバータ部7は、第1単方向に電力を伝達する第1伝達モードとなる。ここでは、接続部3には直流電源17が接続され、接続部15には直流機器28が接続されているので、第1伝達期間は直流電源17から直流機器28に電力が伝達される期間になる。
第1伝達期間TA1に続いて循環期間TB1が開始される。制御部13は、スイッチング素子AH,BL=ON,AL,BH=OFFの状態で、スイッチング素子UH=OFFにする。これにより、電流ILが循環経路K2(図53)を流れる循環期間となる。循環経路K2は、コンバータ部7内で閉ループになっており、直流電源17からコンバータ部7への電力の伝達が遮断されている。その結果、コンバータ部7は循環モードになる。
循環期間TB1に続いて反転期間TC1が開始される。反転期間TC1は上述の期間ST2と同じである。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AH,AL,BH,BL=OFFにする。
反転期間TC1に続いて循環期間TB3が開始される。制御部13は、スイッチング素子UH=OFFの状態で(コンバータ部7を循環モードにした状態で)スイッチング素子AL,BH=ONにする。循環期間TB1、反転期間TC1、及び循環期間TB3にわたって、コンバータ部7は循環モードを継続し、直流電源17からコンバータ部7への電力の伝達が遮断されている。
循環期間TB3に続いて第1伝達期間TA2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL,BH=ON,AH,BL=OFFの状態で、スイッチング素子UH=ONにする。これにより、コンバータ部7は第1伝達モードになる。
第1伝達期間TA2に続いて循環期間TB2が開始される。制御部13は、スイッチング素子AL,BH=ON,AH,BL=OFFの状態で、スイッチング素子UH=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB2に続いて反転期間TC2が開始される。反転期間TC2は上述の期間ST4と同じである。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、スイッチング素子AH,AL,BH,BL=OFFにする。
反転期間TC2に続いて循環期間TB4が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態でスイッチング素子AH,BL=ONにする。循環期間TB2、反転期間TC2、及び循環期間TB4にわたって、コンバータ部7は循環モードを継続し、直流電源17からコンバータ部7への電力の伝達が遮断されている。
図56は、実施の形態14に係る電力変換システム1Lの回路図である。実施の形態14の電力変換システム1Lは、コンバータ部51及び一次巻線531をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成したことを特徴とする(CNT−CNT型)。以下、実施の形態14において、実施の形態13と同一構成は同一の符号を付して説明を省く。また、実施の形態14に係る電力変換システム1Lも実施の形態13と同様、第1単方向に電力を伝達する電力変換システムである。
制御部13は、スイッチング素子BL=ON、スイッチング素子AL=OFFにする。これにより、VT1=VE、VT2=−VE、VT3=VE,VT4=−VEとなる。
制御部13は、スイッチング素子UH=OFFにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子AL,BL=OFFにする。これにより、コイルL1の励磁電流とコンデンサCAL,CBLとの共振動作により、電圧VT1,VT3の極性が正から負に次第に反転され、電圧VT2,VT4の極性が負から正に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。
制御部13は、スイッチング素子BL=OFFの状態で、スイッチング素子AL=ONにする。これにより、VT2=VEとなり、VT1=−VE、VT3=−VE、VT4=VEになる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子AL,BL=OFFにし、電圧VT1〜VT4の極性を反転させる。
図57は、実施の形態15に係る電力変換システム1Mの回路図である。実施の形態15の電力変換システム1Mは、コンバータ部51及び一次巻線531をハーフブリッジ型(HB型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成したことを特徴とする(HB−CNT型)。以下、実施の形態15において、実施の形態13,14と同一構成は同一の符号を付して説明を省く。また、実施の形態15に係る電力変換システム1Mも実施の形態13,14と同様、第1単方向に電力を伝達する電力変換システムである。
制御部13は、スイッチング素子AH=ON、スイッチング素子AL=OFFにする。このとき、ダイオードDYL=ON,DXL=OFFになる。これにより、VT1=VE、VT3=VE,VT4=−VEとなる。よって、端子N3を基準とする端子P3の電圧「P3−N3」=VEになる。
制御部13は、スイッチング素子UH=OFFにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子AH,AL=OFFにする。これにより、コイルL11の励磁電流とコンデンサCAH,CALとの共振動作により、電圧VT1,VT3の極性が正から負に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。
制御部13は、スイッチング素子AH=OFFの状態で、スイッチング素子AL=ONにする。このとき、ダイオードDYL=OFF,DXL=ONになる。これにより、VT1=−VE、VT3=−VE、VT4=VEになる。よって、端子N3を基準とする端子P3の電圧「P3−N3」=VEになる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子AH,AL=OFFにし、電圧VT1,VT3,VT4の極性を反転させる。
図58は、実施の形態16に係る電力変換システム1Nの回路図である。実施の形態16の電力変換システム1Nは、コンバータ部7を単相インバータで構成したことを特徴とする。本実施の形態において、コンバータ部51,52は、それぞれ、図56と同様、CNT型であるので詳細な説明は省略する。
次に、電力変換システム1Nのタイミングチャートについて説明する。図59は電力変換システム1Nのタイミングチャートを示す図である。図59において、(1)はスイッチング素子BL,ALのON、OFFを示し、ハイレベルがON、ローレベルがOFFである。(2)はスイッチング素子UH,ULのON、OFFを示し、ハイレベルがON、ローレベルがOFFである。(3)はスイッチング素子WH,WLのON、OFFを示し、ハイレベルがON、ローレベルがOFFである。(4)は電圧VT1と電流=(IL1−IL2)とを示す。(5)は電圧「P3−N3」を示す。(6)は電流ILと、電圧Voutとを示す。
(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子BL=ON,AL=OFFにする。これにより、VT1=VE,VT2=−VE,VT3=VE,VT4=−VEとなり、ダイオードDYL=ON,DXL=OFFになる。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH,WL=ON,UL,WH=OFFにし、コンバータ部7を第1伝達モードにする。
第1伝達期間TA1に続いて循環期間TB1が開始される。制御部13は、スイッチング素子BL=ON,AL=OFFの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UL,WL=ON,UH=WH=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB1に続いて反転期間TC1が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子BL,AL=OFFにする。
反転期間TC1に続いて第1伝達期間TA2が開始される。(1)、(7)を参照し、制御部13は、スイッチング素子BL=OFF,AL=ONにする。これにより、VT1=−VE,VT2=VE,VT3=−VE,VT4=VEとなり、ダイオードDYL=OFF,DXL=ONになる。このとき、(2)、(3)を参照し、制御部13は、スイッチング素子UH=WL=ON,UL=WH=OFFにし、コンバータ部7を第1伝達モードにする。
第1伝達期間TA2に続いて循環期間TB2が開始される。制御部13は、スイッチング素子BL=OFF,AL=ONの状態で、(2)、(3)を参照し、スイッチング素子UH=WH=ON,UL=WL=OFFにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TB2に続いて反転期間TC2が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、(1)、(7)を参照し、スイッチング素子AL,BL=OFFにする。
図60は、実施の形態17に係る電力変換システム1Pの回路図である。電力変換システム1Pは、接続部15から接続部3に向かう第2単方向に電力を変換して伝達する電力変換システムである。なお、図60では、図53とは異なり、接続部15には直流電源17(第2の接続対象の一例)が接続され、接続部3には直流機器28(第1の接続対象の一例)が接続されている。詳細には、端子P2(第1外部接続端子の一例)に直流機器28の正極が接続され、端子N2(第2外部接続端子の一例)に直流機器28の負極が接続されている。また、端子U2(第3外部接続端子の一例)に直流電源17の正極が接続され、端子W2(第4外部接続端子の一例)に直流電源17の負極が接続されている。
次に、電力変換システム1Pのタイミングチャートについて説明する。図61は電力変換システム1Pのタイミングチャートを示す図である。図61において、(1)はスイッチング素子XH,XLのON、OFFを示し、ハイレベルがON、ローレベルがOFFである。なお、スイッチング素子YLはスイッチング素子XHと同一タイミングでON、OFFする。また、スイッチング素子YHは、スイッチング素子XLと同一タイミングでON、OFFする。
制御部13は、スイッチング素子XH,YL=ON、スイッチング素子XL,YH=OFFにする。これにより、ダイオードDAH,DBL=ON,DAL,DBH=OFFになり、電圧VT1=VE,VT3=VEとなる。よって、電圧「P3−N3」=VEとなる。
制御部13は、スイッチング素子UL=ONにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子XH,XL,YH,YL=OFFにする。これにより、コイルL11の励磁電流とコンデンサCAH,CAL,CBH,CBLとの共振動作により、電圧VT1,VT3の極性が正から負に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。この極性が反転する期間が反転期間である。
制御部13は、スイッチング素子XH,YL=OFFの状態で、スイッチング素子XL,YH=ONにする。これにより、ダイオードDAH,DBL=OFF,DAL,DBH=ONになり、電圧VT1,VT3=−VEとなる。よって、電圧「P3−N3」=VEとなる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子XH,XL,YH,YL=OFFにし、電圧VT1,VT3の極性を反転させる。
制御部13は、スイッチング素子XH,YL=ON,XL,YH=OFFの状態で、スイッチング素子UL=OFFにする。これにより、電流ILが第2伝達経路K3(図60)を流れる第2伝達期間となる。第2伝達経路K3は、二次巻線532に電流が流れており、第2単方向に電力が伝達されている。その結果、コンバータ部7は、第2単方向に電力を伝達する第2伝達モードとなる。ここでは、接続部3には直流機器28が接続され、接続部15には直流電源17が接続されているので、第2伝達期間は直流電源17から直流機器28に電力が伝達される期間になる。
第2伝達期間TD1に続いて循環期間TE1が開始される。制御部13は、スイッチング素子XH,YL=ON,XL,YH=OFFの状態で、スイッチング素子UL=ONにする。これにより、電流ILが循環経路K4(図60)を流れる循環期間となる。循環経路K4は、コンバータ部7内で閉ループになっており、コンバータ部7から直流電源17への電力の伝達が遮断されている。その結果、コンバータ部7は循環モードになる。
循環期間TE1に続いて反転期間TF1が開始される。反転期間TF1は上述の期間ST2と同じである。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、スイッチング素子XH,XL,YH,YL=OFFにする。
反転期間TF1に続いて循環期間TE3が開始される。制御部13は、スイッチング素子UL=ONの状態で(コンバータ部7を循環モードにした状態で)スイッチング素子XL,YH=ONにする。循環期間TE1、反転期間TF1、及び循環期間TE3にわたって、コンバータ部7は循環モードを継続し、コンバータ部7から直流電源17への電力の伝達が遮断されている。
循環期間TE3に続いて第2伝達期間TD2が開始される。制御部13は、スイッチング素子XL,YH=ON,XH,YL=OFFの状態で、スイッチング素子UL=OFFにする。これにより、コンバータ部7は第2伝達モードになる。
第2伝達期間TD2に続いて循環期間TE2が開始される。制御部13は、スイッチング素子XL,YH=ON,XH,YL=OFFの状態で、スイッチング素子UL=ONにし、コンバータ部7を循環モードにする。
循環期間TE2に続いて反転期間TF2が開始される。反転期間TF2は上述の期間ST4と同じである。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態で、スイッチング素子XH,XL,YH,YL=OFFにする。
反転期間TF2に続いて循環期間TE4が開始される。制御部13は、コンバータ部7を循環モードにした状態でスイッチング素子XH,YL=ONにする。循環期間TE2、反転期間TF2、及び循環期間TE4にわたって、コンバータ部7は循環モードを継続し、コンバータ部7から直流電源17への電力の伝達が遮断されている。
図63は、実施の形態18に係る電力変換システム1Qの回路図である。実施の形態18に係る電力変換システム1Qは、実施の形態14に係る電力変換システム1Lと同様、コンバータ部51及び一次巻線531をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成したことを特徴とする(CNT−CNT型)。以下、実施の形態18において、実施の形態13〜17と同一構成は同一の符号を付して説明を省く。また、実施の形態18に係る電力変換システム1Qも実施の形態17と同様、第2単方向に電力を伝達する電力変換システムである。
制御部13は、スイッチング素子YL=ON,XL=OFFにする。これにより、ダイオードDBL=ON,DAL=OFFとなり、VT1=VE、VT2=−VE、VT3=VE,VT4=−VEとなる。よって、電圧「P3−N3」=VEになる。
制御部13は、スイッチング素子UL=ONにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子YL,XL=OFFにする。これにより、コイルL1の励磁電流とコンデンサCAL,CBLとの共振動作により、電圧VT1,VT3の極性が正から負に次第に反転され、電圧VT2,VT4の極性が負から正に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。
制御部13は、スイッチング素子YL=OFFの状態で、スイッチング素子XL=ONにする。これにより、ダイオードDAL=ON,DBL=OFFになり、VT1=−VE、VT2=VE、VT3=−VE、VT4=VEになる。よって、電圧「P3−N3」=VEになる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子YL,XL=OFFにし、電圧VT1〜VT4の極性を反転させる。
図64は、実施の形態19に係る電力変換システム1Rの回路図である。実施の形態19の電力変換システム1Rは、コンバータ部51及び一次巻線531をハーフブリッジ型(HB型)の回路で構成し、コンバータ部52及び二次巻線532をセンタータップ型(CNT型)の回路で構成したことを特徴とする(HB−CNT型)。以下、実施の形態19において、実施の形態13〜18と同一構成は同一の符号を付して説明を省く。また、実施の形態19に係る電力変換システム1Qも実施の形態17,18と同様、第2単方向に電力を伝達する電力変換システムである。
制御部13は、スイッチング素子YL=ON、スイッチング素子XL=OFFにする。このとき、ダイオードDAH=ON,DAL=OFFになる。これにより、VT1=VE、VT3=VE,VT4=−VEとなる。よって、電圧「P3−N3」=VEになる。
制御部13は、スイッチング素子UL=ONにし、電流ILを循環させた状態で、スイッチング素子YL,XL=OFFにする。これにより、コイルL11の励磁電流とコンデンサCAH,CALとの共振動作により、電圧VT1,VT3の極性が正から負に次第に反転され、ソフトスイッチングが実現される。
制御部13は、スイッチング素子YL=OFFの状態で、スイッチング素子XL=ONにする。これにより、ダイオードDAL=ON,DAH=OFFとなり、VT1=−VE、VT3=−VE、VT4=VEになる。よって、電圧「P3−N3」=VEになる。
期間ST2と同様、制御部13は、スイッチング素子YL,XL=OFFにし、電圧VT1,VT3,VT4の極性を反転させる。
図65は、実施の形態20に係る電力変換システム1Sの回路図である。実施の形態20の電力変換システム1Sは、コンバータ部7を単相インバータで構成したことを特徴とする。本実施の形態において、コンバータ部51,52は、それぞれ、図63と同様、CNT型であるので詳細な説明は省略する。また、コンバータ部7及びフィルタ回路9の構成は、それぞれ、図58と同一構成なので、詳細な説明は省略する。さらに、実施の形態20に係る電力変換システム1Sも実施の形態17,18,19と同様、第2単方向に電力を伝達する電力変換システムである。
(1)概要
まず、実施の形態21に係る電力変換システム1Tの概要について、図66を参照して説明する。
以下に、本実施形態に係る電力変換システム1Tの構成について、図66を参照して説明する。
(3.1)基本動作
以下に、電力変換システム1Tの基本動作について、図66を参照して簡単に説明する。
以下に、開閉部2の開時における電力変換システム1Tの動作、言い換えればコンバータ部7と交流電力系統29との間を遮断する場合の電力変換システム1Tの動作について、図67、図68A及び図68Bを参照して説明する。
上述の実施形態は本開示の一例に過ぎず、本開示は、上述の実施形態に限定されることはなく、上述の実施形態以外であっても、本開示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、上述の実施形態の変形例について列挙する。
以上述べた実施形態から明らかなように、第1の態様に係る電力変換システム(1,1A〜1T)は、直流電源(17)(第1接続対象の一例)と交流負荷(27)(第2接続対象の一例)との間で少なくとも単方向に電力を伝達する電力変換システムである。電力変換システム(1,1A〜1T)は、接続部(3)(第1外部接続部の一例)と、接続部(15)(第2外部接続部の一例)と、トランス回路部(5)と、コンバータ部(7)(第3コンバータ部の一例)と、接続部(6)と、制御部(13)と、を備える。接続部(3)は、直流負荷(17)に接続される。接続部(15)は、交流負荷(27)に接続される。トランス回路部(5)は、一次巻線(531)と、二次巻線(532)と、コンバータ部(51)(第1コンバータ部の一例)と、コンバータ部(52)(第2コンバータ部の一例)とを含む。一次巻線(531)は、直流電源(17)側に設けられる。二次巻線(532)は、一次巻線(531)と磁気結合される。コンバータ部(51)は、接続部(3)及び一次巻線(531)間に接続される。コンバータ部(52)は、二次巻線(532)に接続される。コンバータ部(7)は、接続部(15)に接続される。接続部(6)は、コンバータ部(52)及びコンバータ部(7)間を接続する端子(P3)(第1接続端子の一例)及び端子(N3)(第2接続端子の一例)を含む。制御部(13)は、一次巻線(531)に正及び負の電圧が交互に印加され、かつ端子(N3)に対する端子(P3)の電圧が正となるようにコンバータ部(51)及びコンバータ部(52)の少なくとも一方を制御する。制御部(13)は、一次巻線(531)の電圧の極性が反転する反転期間を含む第1期間において、トランス回路部(5)及びコンバータ部(7)間で電力の伝達が行われないようにコンバータ部(7)を制御する。制御部(13)は、第1期間とは異なる第2期間において、トランス回路部(5)からコンバータ部(7)に向かう第1方向又は第1方向とは逆の第2方向で電力の伝達が行われるようにコンバータ部(7)を制御する。
BH,BL スイッチング素子
CA,CB コンデンサ
CT1 センタータップ
CT2 センタータップ
IL 電流
L1,L11,L12,L2,L3,L4 コイル
N2,N3 端子
P2,P3 端子
T1,T2,T3,T4 端子
U1,U2 端子
UH,UL スイッチング素子
VH,VL スイッチング素子
VT1,VT2,VT3,VT4 電圧
Vo,Vout 電圧
W1,W2 端子
WH,WL,XH,XL,YH,YL スイッチング素子
1,1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G,1H,1I,1J,1K,1L,1M,1N,1P,1Q,1R,1S,1T 電力変換システム
5 トランス回路部
6 接続部
7 コンバータ部
9 フィルタ回路
13 制御部
15 接続部
17 直流電源
27 交流負荷
29 交流電力系統
51 コンバータ部
52 コンバータ部
53 トランス
60 スナバ回路
531 一次巻線
532 二次巻線
Claims (15)
- 第1接続対象と第2接続対象との間で少なくとも単方向に電力を伝達する電力変換システムであって、
前記第1接続対象に接続される第1外部接続部と、
前記第2接続対象に接続される第2外部接続部と、
前記第1外部接続部側に設けられた一次巻線と、前記一次巻線と磁気結合される二次巻線と、前記第1外部接続部及び前記一次巻線間に接続される第1コンバータ部と、前記二次巻線に接続される第2コンバータ部とを含むトランス回路部と、
前記第2外部接続部に接続される第3コンバータ部と、
前記第2コンバータ部及び前記第3コンバータ部間を接続する第1接続端子及び第2接続端子を含む接続部と、
前記一次巻線に正及び負の電圧が交互に印加され、かつ前記第2接続端子に対する前記第1接続端子の電圧が正となるように前記第1コンバータ部及び前記第2コンバータ部の少なくとも一方を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記一次巻線の電圧の極性が反転する反転期間を含む第1期間において、前記トランス回路部及び前記第3コンバータ部間で電力の伝達が行われないように前記第3コンバータ部を制御し、前記第1期間とは異なる第2期間において、前記トランス回路部から前記第3コンバータ部に向かう第1方向又は前記第1方向とは逆の第2方向で電力の伝達が行われるように前記第3コンバータ部を制御する
電力変換システム。 - 前記第1接続対象は直流電源であり、かつ前記第2接続対象は交流電力系統である場合と、
前記第1接続対象は前記直流電源であり、かつ前記第2接続対象は交流負荷である場合と、
前記第1接続対象は直流負荷であり、かつ前記第2接続対象は前記交流電力系統である場合とのいずれかであり、
前記第1接続対象と前記第2接続対象との間で双方向に電力を伝達する
請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記第1接続対象は直流電源であり、かつ前記第2接続対象は直流負荷である場合と、
前記第1接続対象は前記直流負荷であり、かつ前記第2接続対象は前記直流電源である場合と、
前記第1接続対象及び前記第2接続対象が共に前記直流電源である場合とのいずれかであり、
前記第1接続対象と前記第2接続対象との間で双方向に電力を伝達する
請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記第1接続対象は直流電源と負荷との一方であり、前記第2接続対象は前記直流電源と前記負荷との他方又は交流電力系統であって、
前記直流電源と前記負荷又は前記交流電力系統との間で単方向に電力を伝達する
請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記接続部は、前記第1接続端子及び前記第2接続端子間に接続されるスナバ回路を含む
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換システム。 - 前記第2接続対象と接続される2以上の電源端子を含み、
前記制御部は、前記第1期間において、前記2以上の電源端子間が短絡されるように前記第3コンバータ部を制御する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、前記第1期間において、前記第1接続端子及び前記2以上の電源端子のうちのいずれか1つに接続される2以上のハイサイド側スイッチング素子をオンし、かつ、前記第2接続端子及び前記2以上の電源端子のうちのいずれか1つに接続される2以上のローサイド側スイッチング素子をオフする制御と、前記ハイサイド側スイッチング素子をオフし、かつ、前記ローサイド側スイッチング素子をオンする制御とのいずれか一方を行う
請求項6に記載の電力変換システム。 - 前記電力変換システムは、前記第3コンバータ部から前記第2外部接続部に出力される出力電圧が正の第1インバータモードと、前記出力電圧が負の第2インバータモードと、前記第2外部接続部を介して前記第3コンバータ部に入力される入力電圧が正の第1コンバータモードと、前記入力電圧が負の第2コンバータモードとのいずれかのモードで駆動し、
前記制御部は、前記第1インバータモードと前記第1コンバータモードとにおいて、前記第3コンバータ部を同一シーケンスで制御し、前記第2インバータモードと前記第2コンバータモードとにおいて、前記第3コンバータ部を同一のシーケンスで制御する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換システム。 - 前記第1接続対象は前記直流電源であり、
前記第2接続対象は前記負荷であり、
前記負荷は直流負荷であり、
前記第2外部接続部は、第1外部接続端子、及び前記第2接続端子に接続される第2外部接続端子を含み、
前記第3コンバータ部は、前記第1方向に直流電力を伝達するチョッパ回路で構成され、
前記チョッパ回路は、
前記第1外部接続端子に第1コイル端子が接続されるコイルと、
前記コイルの第2コイル端子及び前記第1接続端子間に接続されるスイッチング素子と、
カソードが前記第2コイル端子に接続され、アノードが前記第2接続端子に接続されるダイオードと、を含む
請求項4に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、前記第1期間において前記スイッチング素子をオフし、前記第2期間において前記スイッチング素子をオンする
請求項9に記載の電力変換システム。 - 前記第1接続対象は前記負荷であり、
前記第2接続対象は前記直流電源又は前記交流電力系統であり、
前記負荷は直流負荷であり、
前記第2外部接続部は、第1外部接続端子、及び前記第2接続端子に接続される第2外部接続端子を含み、
前記第3コンバータ部は、前記第2方向に直流電力を伝達するチョッパ回路で構成され、
前記チョッパ回路は、
前記第1外部接続端子に第1コイル端子が接続されるコイルと、
アノードが前記コイルの第2コイル端子に接続され、カソードが前記第1接続端子に接続されるダイオードと、
前記第2コイル端子及び前記第2接続端子間に接続されるスイッチング素子と、を含む
請求項4に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、前記第1期間において前記スイッチング素子をオンし、前記第2期間において前記スイッチング素子をオフする
請求項11に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、前記第1期間において、前記トランス回路部を介さずに電流が流れる閉ループを前記第3コンバータ部内に形成し、前記閉ループにて電流を循環させる循環モードを有する
請求項4に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、前記第3コンバータ部と前記第2接続対象との間における電力の伝達を停止する場合に、前記第3コンバータ部を停止させ、かつ前記トランス回路部を所定期間動作させる
請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、前記所定期間において、前記一次巻線側に前記二次巻線側の電力が回生されるように前記トランス回路部を動作させる
請求項14に記載の電力変換システム。
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