JP6760051B2 - コンバータ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の直流電源間に配設されて、これらの直流電源のうちの任意の直流電源間での電力のやり取りを可能とするコンバータ装置に関するものである。
この種のコンバータ装置として、下記の特許文献１に開示されたＤＣ−ＤＣコンバータが知られている。このＤＣ−ＤＣコンバータは、第１の電圧をトランスの１次側に接続し、トランスの２次側から複数の電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータであって、第１の電圧とトランスの１次側の間に配置される第１の主回路と、トランスの２次側と第２の電圧の間に配置される第２の主回路と、トランスの２次側と第３の電圧の間に配置される第３の主回路と、第１の主回路が備えるスイッチング手段および第２の主回路が備えるスイッチング手段をオン・オフを制御することで第１の電圧と第２の電圧との間を双方向に電圧変換する第１の制御回路と、第３の主回路が備えるスイッチング手段のオン・オフを制御することで第３の電圧を昇圧して、その昇圧した電圧を入力して第１の電圧または第２の電圧に電力を出力する第２の制御回路とを備えている。
また、このＤＣ−ＤＣコンバータでは、第１の制御回路による第１の主回路および第２の主回路内のスイッチング手段に対するオン・オフ制御、並びに第２の制御回路による第３の主回路内のスイッチング手段に対するオン・オフ制御により、第１電圧を入力電圧として、第２の主回路から第２の電圧に電力を出力し、かつ第３の主回路から第３の電圧に電力を出力したり、第２電圧を入力電圧として、第１の主回路から第１の電圧に電力を出力し、かつ第３の主回路から第３の電圧に電力を出力したり、第３電圧を入力電圧として、第１の主回路から第１の電圧に電力を出力し、かつ第２の主回路から第２の電圧に電力を出力したりすることが可能となっている（すなわち、第１の電圧、第２の電圧および第３の電圧のうちの任意の１つの電圧に基づき、他の２つの電圧に電力を出力することが可能となっている）。
特開２０１１−１５５８３７号公報（第１２，１６−１７頁、第１１−１２図）
ところが、上記のコンバータ装置には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、このコンバータ装置では、第１の電圧、第２の電圧および第３の電圧のうちの任意の１つの電圧に基づき、他の２つの電圧に電力を出力することが可能となっているが、第１の電圧、第２の電圧および第３の電圧のうちの任意の２つの電圧に基づき、残りの１つの電圧に電力を出力することができないという解決すべき課題が存在している。
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、複数の直流電源間に配設されて、これらの直流電源間での電力の自在なやり取りを可能とするコンバータ装置を提供することを主目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明に係るコンバータ装置は、一対の巻線が形成された第１トランスと、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチで構成されると共に直流入出力部が第１直流電源に接続され、かつ交流入出力部が第１インダクタを介して前記第１トランスの前記一対の巻線のうちの一方の巻線に接続されて、電力変換する第１スイッチング回路と、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチで構成されると共に直流入出力部が第２直流電源に接続され、かつ交流入出力部が第２インダクタを介して前記第１トランスの前記一対の巻線のうちの他方の巻線に接続されて、電力変換する第２スイッチング回路と、一対の巻線が形成されると共に当該一対の巻線のうちの一方の巻線が第３インダクタを介して前記第１スイッチング回路の前記交流入出力部に接続された第２トランスと、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチで構成されると共に直流入出力部が第３直流電源に接続され、かつ交流入出力部が第４インダクタを介して前記第２トランスの前記一対の巻線のうちの他方の巻線に接続されて、電力変換する第３スイッチング回路と、前記第１スイッチング回路、前記第２スイッチング回路および前記第３スイッチング回路の前記各スイッチに対するスイッチング制御を実行することにより、前記第１直流電源、前記第２直流電源および前記第３直流電源間で相互に電力を供給させる制御部とを備えている。
また、本発明に係るコンバータ装置は、前記制御部は、前記第１スイッチング回路の前記交流入出力部間に生じる第１電圧の位相を基準とする前記第２スイッチング回路の前記交流入出力部間に生じる第２電圧の位相、および前記第１電圧の前記位相を基準とする前記第３スイッチング回路の前記交流入出力部間に生じる第３電圧の位相に対して、前記第２電圧の位相および前記第３電圧の位相を共に進み位相にする位相制御、当該第２電圧の位相および当該第３電圧の位相を共に遅れ位相にする位相制御、並びに当該第２電圧の位相および当該第３電圧の位相のうちの一方の位相を進み位相とし、かつ他方の位相を遅れ位相とすると共に前記第１電圧と当該第２電圧との間の位相差の絶対値と前記第１電圧と当該第３電圧との間の位相差の絶対値との大小関係を制御する位相制御のうちのいずれかの位相制御を実行することにより、前記第１直流電源、前記第２直流電源および前記第３直流電源間での前記電力の供給方向を任意の方向に制御する。
また、本発明に係るコンバータ装置は、前記制御部は、前記第１電圧と前記第２電圧との間の前記位相差を制御することにより前記第２直流電源への電力の大きさを任意に制御し、前記第１電圧と前記第３電圧との間の前記位相差を制御することにより前記第３直流電源への電力の大きさを任意に制御し、かつ当該第１電圧と当該第２電圧との間の当該位相差の絶対値と当該第１電圧と当該第３電圧との間の当該位相差の絶対値との差分を制御することにより前記第１直流電源への電力の大きさを任意に制御する。
また、本発明に係るコンバータ装置は、前記制御部は、前記進み位相および前記遅れ位相について、０°以上９０°以下の範囲内で位相制御する。
また、本発明に係るコンバータ装置は、一対の巻線が形成された第３トランスと、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチで構成されると共に直流入出力部が第４直流電源に接続され、かつ交流入出力部が第５インダクタを介して前記第３トランスの前記一対の巻線のうちの一方の巻線に接続されて、電力変換する第４スイッチング回路とを備え、前記第３トランスの前記一対の巻線のうちの他方の巻線は、第６インダクタを介して、前記第１スイッチング回路の前記交流入出力部、および前記第２スイッチング回路の前記交流入出力部のいずれかに接続されている。
本発明のコンバータ装置では、第１トランス、第１スイッチング回路および第２スイッチング回路で構成された１つのＤＡＢコンバータと、第２トランス、第１スイッチング回路および第３スイッチング回路で構成された別のＤＡＢコンバータとが、３つの直流電源間に配設されて、制御部が各スイッチング回路に対するスイッチング制御を実行する。具体的には、制御部は、第１スイッチング回路の交流入出力部間に生じる第１電圧の位相を基準とする第２スイッチング回路の交流入出力部間に生じる第２電圧の位相、およびこの第１電圧の位相を基準とする第３スイッチング回路の交流入出力部間に生じる第３電圧の位相に対して上記した３つの位相制御のうちのいずれかの位相制御を実行する。
したがって、このコンバータ装置によれば、３つの直流電源間で相互に電力を供給させること、すなわち、３つの直流電源間での電力の自在なやり取り（つまり、任意の１つの直流電源から他の２つの直流電源への電力の供給、および任意の２つの直流電源から残りの１つの直流電源への電力の供給）を可能にすることができる。
また、本発明のコンバータ装置によれば、制御部が、第１電圧と第２電圧との間の位相差を制御することにより第２直流電源への電力の大きさを任意に制御することができ、また第１電圧と第３電圧との間の位相差を制御することにより、第３直流電源への電力の大きさを任意に制御することができ、またこの２つの位相差のそれぞれの絶対値の差分を制御することにより、第１直流電源への電力の大きさを任意に制御することができるため、すべての直流電源に供給される電力の大きさを個別に任意に制御することができる。
また、本発明のコンバータ装置によれば、制御部が進み位相および遅れ位相について０°以上９０°以下の範囲内で位相制御するため、遅れ位相を大きくするに従い第２直流電源への電力や第３直流電源への電力を極性が正の状態で増加させることができ、また、進み位相を大きくするに従い第２直流電源への電力や第３直流電源への電力を極性が負の状態で増加させることができる結果、遅れ位相や進み位相の大きさと第２直流電源および第３直流電源への電力の大きさとの対応関係が分かり易い状態で、各電力の大きさを制御することができる。
また、本発明のコンバータ装置によれば、４つの直流電源間で相互に電力を供給させること、すなわち、４つの直流電源間での電力の自在なやり取り（つまり、任意の１つの直流電源から他の３つの直流電源への電力の供給、任意の２つの直流電源から他の２つの直流電源への電力の供給、および任意の３つの直流電源から残りの１つの直流電源への電力の供給）を可能にすることができる。
コンバータ装置１Ａの構成図である。 コンバータ装置１Ａでの電源ＰＳ１から電源ＰＳ２，ＰＳ３への電力供給時における電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２および電圧Ｖａｃ３の各位相差Φｂ，Φｃの位相状態を説明するための波形図である。 コンバータ装置１Ａでの電源ＰＳ１，ＰＳ３から電源ＰＳ２への電力供給時における電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２および電圧Ｖａｃ３の各位相差Φｂ，Φｃの位相状態を説明するための波形図である。 コンバータ装置１Ａでの電源ＰＳ３から電源ＰＳ１，ＰＳ２への電力供給時における電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２および電圧Ｖａｃ３の各位相差Φｂ，Φｃの位相状態を説明するための波形図である。 コンバータ装置１Ａでの電源ＰＳ２から電源ＰＳ１，ＰＳ３への電力供給時における電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２および電圧Ｖａｃ３の各位相差Φｂ，Φｃの位相状態を説明するための波形図である。 コンバータ装置１Ａでの電源ＰＳ１，ＰＳ２から電源ＰＳ３への電力供給時における電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２および電圧Ｖａｃ３の各位相差Φｂ，Φｃの位相状態を説明するための波形図である。 コンバータ装置１Ａでの電源ＰＳ２，ＰＳ３から電源ＰＳ１への電力供給時における電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２および電圧Ｖａｃ３の各位相差Φｂ，Φｃの位相状態を説明するための波形図である。 コンバータ装置１Ａでの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３の相互間でのパワーフロー（電力供給の方向）と、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２および電圧Ｖａｃ３の各位相状態、並びに各位相差Φｂ，Φｃの大小関係との関係をまとめた説明図である。 コンバータ装置１Ｂの構成図である。 コンバータ装置１Ｂでの電源ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４，ＰＳ１から供給される各電力Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐａの極性（つまり、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４の相互間でのパワーフロー（電力供給の方向））と、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２，Ｖａｃ３，Ｖａｃ４の各位相状態と、各位相差Φｂ，Φｃ，Φｄの大小関係とをまとめた説明図である。 コンバータ装置１Ｃの構成図である。
以下、コンバータ装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
まず、コンバータ装置の一例としてのコンバータ装置１Ａの構成について図１を参照して説明する。このコンバータ装置１Ａは、第１トランス２、第２トランス３、第１インダクタ４、第２インダクタ５、第３インダクタ６、第４インダクタ７、制御部８、第１スイッチング回路１１、第２スイッチング回路２１、および第３スイッチング回路３１を備え、第１直流電源ＰＳ１（以下、電源ＰＳ１ともいう）、第２直流電源ＰＳ２（以下、電源ＰＳ２ともいう）および第３直流電源ＰＳ３（以下、電源ＰＳ３ともいう）間に配設されている。また、このコンバータ装置１Ａは、第１トランス２および第２トランス３によって互いに絶縁された各電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３間で相互に電力を供給する（パワーフロー制御する）ように構成されている。
具体的には、第１トランス２には、互いに磁気的に結合された一対の巻線２ａ，２ｂが形成されている。また、第２トランス３には、互いに磁気的に結合された一対の巻線３ａ，３ｂが形成されている。また、第１トランス２および第２トランス３は個別に構成されて、巻線２ａ，２ｂと巻線３ａ，３ｂは、磁気的に結合していない状態となっている。また、巻線２ａの巻数Ｎ１ａと巻線２ｂの巻数Ｎ１ｂとの間には、α（＝Ｎ１ａ／Ｎ１ｂ）との関係が成り立ち、巻線３ａの巻数Ｎ２ａと巻線３ｂの巻数Ｎ２ｂとの間には、巻数Ｎ２ａが巻数Ｎ１ａと同一に規定されていることから、β（＝Ｎ１ａ／Ｎ２ｂ）との関係が成り立っているものとする。
第１インダクタ４および第２インダクタ５は、一例として第１トランス２の漏れインダクタンスで構成されており、第３インダクタ６および第４インダクタ７も、一例として第２トランス３の漏れインダクタンスで構成されている。また、第１インダクタ４および第２インダクタ５の各インダクタンス値を記号Ｌ１ａ，Ｌ１ｂで表し、第３インダクタ６および第４インダクタ７の各インダクタンス値を記号Ｌ２ａ，Ｌ２ｂで表すものとする。なお、本例では上記したように巻数Ｎ２ａを巻数Ｎ１ａと同一に規定したことにより、第３インダクタ６のインダクタンス値Ｌ２ａは、第１インダクタ４のインダクタンス値Ｌ１ａと同一に規定されている（Ｌ２ａ＝Ｌ１ａ）。このため、以下では、第３インダクタ６のインダクタンス値を記号Ｌ１ａで表すものとする。なお、第１インダクタ４〜第４インダクタ７については、漏れインダクタンスに代えて、各トランス２，３に外付けしたインダクタで構成することもできる。
制御部８は、例えば外部から入力された動作指示に基づき、コンバータ装置１Ａでのパワーフローがこの動作指示で示されるもの（図８に示される６種のパワーフローのうちのいずれか１つ）となるように、第１スイッチング回路１１、第２スイッチング回路２１および第３スイッチング回路３１を構成する後述の各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対するスイッチング制御を実行する。
具体的には、制御部８は、各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対する駆動信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄ（方形波状であって、一例としてデューティ比が０．５の電圧信号）のそれぞれの位相を制御することにより、各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対するスイッチング制御を実行して、第１スイッチング回路１１の後述する交流入出力部１８，１９間に生じる第１交流電圧Ｖａｃ１の位相を基準とする第２スイッチング回路２１の後述する交流入出力部２８，２９間に生じる第２交流電圧Ｖａｃ２の位相、および第１交流電圧Ｖａｃ１の位相を基準とする第３スイッチング回路３１の後述する交流入出力部３８，３９間に生じる第３交流電圧Ｖａｃ３の位相に対する位相制御を実行する。具体的には、制御部８は、各スイッチング回路１１、２１，３１の各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対するスイッチング制御を実行することにより、第２交流電圧Ｖａｃ２の第１交流電圧Ｖａｃ１に対する位相差Φｂと、第３交流電圧Ｖａｃ３の第１交流電圧Ｖａｃ１に対する位相差Φｃとを制御する（つまり、第１交流電圧Ｖａｃ１、第２交流電圧Ｖａｃ２および第３交流電圧Ｖａｃ３相互間の位相制御を実行する）。
第１スイッチング回路１１は、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチ１２，１３，１４，１５で構成されると共に直流入出力部１６，１７が電源ＰＳ１に直流入出力部１６側が高電位となる状態で接続され、かつ交流入出力部１８，１９が第１インダクタ４を介して第１トランス２の一対の巻線２ａ，２ｂのうちの一方の巻線２ａに接続されて、直流／交流間（第１直流電圧Ｖｄｃ１（電源ＰＳ１の電圧。以下、電圧Ｖｄｃ１ともいう）と、交流入出力部１８，１９に生じる第１電圧としての第１交流電圧Ｖａｃ１（以下、電圧Ｖａｃ１ともいう）との間）で電力変換することが可能に構成されている。本例では一例として、第１インダクタ４は、交流入出力部１８と一方の巻線２ａの一端との間に接続されている。また、交流入出力部１９は、一方の巻線２ａの他端に接続されている。
また、第１スイッチング回路１１は、交流入出力部１８，１９が第３インダクタ６を介して第２トランス３の一対の巻線３ａ，３ｂのうちの一方の巻線３ａにも接続されている。本例では一例として、第３インダクタ６は、交流入出力部１８と一方の巻線３ａの一端との間に接続されている。また、交流入出力部１９は、一方の巻線３ａの他端にも接続されている。
第２スイッチング回路２１は、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチ２２，２３，２４，２５で構成されると共に直流入出力部２６，２７が電源ＰＳ２に直流入出力部２６側が高電位となる状態で接続され、かつ交流入出力部２８，２９が第２インダクタ５を介して第１トランス２の一対の巻線２ａ，２ｂのうちの他方の巻線２ｂに接続されて、直流／交流間（第２直流電圧Ｖｄｃ２（電源ＰＳ２の電圧。以下、電圧Ｖｄｃ２ともいう）と、交流入出力部２８，２９に生じる第２電圧としての第２交流電圧Ｖａｃ２（以下、電圧Ｖａｃ２ともいう）との間）で電力変換することが可能に構成されている。本例では一例として、第２インダクタ５は、交流入出力部２８と他方の巻線２ｂの一端との間に接続されている。また、交流入出力部２９は、他方の巻線２ｂの他端に接続されている。
第３スイッチング回路３１は、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチ３２，３３，３４，３５で構成されると共に直流入出力部３６，３７が電源ＰＳ３に直流入出力部３６側が高電位となる状態で接続され、かつ交流入出力部３８，３９が第４インダクタ７を介して第２トランス３の一対の巻線３ａ，３ｂのうちの他方の巻線３ｂに接続されて、直流／交流間（第３直流電圧Ｖｄｃ３（電源ＰＳ３の電圧。以下、電圧Ｖｄｃ３ともいう）と、交流入出力部３８，３９に生じる第３電圧としての第３交流電圧Ｖａｃ３（以下、電圧Ｖａｃ３ともいう）との間）で電力変換することが可能に構成されている。本例では一例として、第４インダクタ７は、交流入出力部３８と他方の巻線３ｂの一端との間に接続されている。また、交流入出力部３９は、他方の巻線３ｂの他端に接続されている。
また、各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５には、図１に示すようにフリーホイールダイオードが並列にそれぞれ接続されているが、各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５を電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）で構成しているときにはこのトランジスタの寄生ダイオードを流用することができる。
また、上記のように構成されたコンバータ装置１Ａでは、第１トランス２と、第１トランス２を介して互いに接続された第１スイッチング回路１１および第２スイッチング回路２１とにより、ＤＡＢ（Dual Active Bridge）方式の１つの双方向コンバータ（以下、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１ともいう）が構成される。また、第２トランス３と、第２トランス３を介して互いに接続された第１スイッチング回路１１および第３スイッチング回路３１とにより、他の１つのＤＡＢ方式の双方向コンバータ（以下、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２ともいう）が構成される。
また、ＤＡＢ方式のコンバータについて、上記の第１ＤＡＢコンバータＣＶ１を例に挙げて説明する。第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は、図２，３に示すように、電圧Ｖａｃ１の位相を基準として、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２の位相差をΦｂ（０≦Φｂ≦π／２）としたときに、電源ＰＳ１から電源ＰＳ２に出力（供給）される電力Ｐｂについては、以下の式（１）で表される。
Ｐｂ＝（Ｖｄｃ１×（１／α）×Ｖｄｃ２）／［ω（（１／α）２×Ｌ１ａ＋Ｌ１ｂ）］×Φｂ×（１−｜Φｂ｜／π） ・・・ （１）
なお、ω＝２πｆ（ｆは、各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５のスイッチング周波数である）。
したがって、この式（１）に基づき、図２に示すように電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ２の位相が遅れているとき（Φｂが正のとき）には、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は電源ＰＳ１から電源ＰＳ２へ電力を供給し（Ｐｂ＞０となり）、図５に示すように電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ２の位相が進んでいるとき（Φｂが負のとき）には、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は電源ＰＳ１から電源ＰＳ２へマイナスの電力を供給する（Ｐｂ＜０となる、つまり、電源ＰＳ２から電源ＰＳ１へ電力を供給する）。また、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１では、｜Φｂ｜を０から大きくするに従い、電力Ｐｂの絶対値を０から次第に大きくすることが可能となる。
これにより、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２についても、上記した第１ＤＡＢコンバータＣＶ１と同様にして、図２，４に示すように、電圧Ｖａｃ１の位相を基準として、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ３の位相差をΦｃ（０≦Φｃ≦π／２）としたときに、電源ＰＳ１から電源ＰＳ３に出力（供給）される電力Ｐｃは、以下の式（２）で表される。したがって、図２に示すように電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ３の位相を遅らせたとき（Φｃを正としたとき）には、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２は電源ＰＳ１から電源ＰＳ３へ電力を供給し（Ｐｃ＞０となり）、図４に示すように電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ３の位相を進ませたとき（Φｃを負としたとき）には、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２は電源ＰＳ１から電源ＰＳ３へマイナスの電力を供給する（Ｐｃ＜０となる、つまり、電源ＰＳ３から電源ＰＳ１へ電力を供給する）。また、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２でも、｜Φｃ｜を０から大きくするに従い、電力Ｐｃの絶対値を０から次第に大きくすることが可能となる。
Ｐｃ＝（Ｖｄｃ１×（１／β）×Ｖｄｃ３）／［ω（（１／β）２×Ｌ１ａ＋Ｌ２ｂ）］×Φｃ×（１−｜Φｃ｜／π） ・・・ （２）
また、上記した第１ＤＡＢコンバータＣＶ１および第２ＤＡＢコンバータＣＶ２の動作に基づき、電源ＰＳ２および電源ＰＳ３から電源ＰＳ１に供給される電力Ｐａは、下記式（３）で表される。
Ｐａ＝−Ｐｂ−Ｐｃ ・・・ （３）
次に、コンバータ装置１Ａの動作について図１〜図８を参照して説明する。以下では、６種のパワーフロー毎にコンバータ装置１Ａの動作を説明する。
最初に、制御部８が外部からコンバータ装置１Ａでのパワーフローを図８に示す１番目のパワーフローとする動作指示を入力したときについて説明する。この際に、制御部８は、第１スイッチング回路１１の交流入出力部１８，１９間に生じる電圧Ｖａｃ１、第２スイッチング回路２１の交流入出力部２８，２９間に生じる電圧Ｖａｃ２、および第３スイッチング回路１１の交流入出力部３８，３９間に生じる電圧Ｖａｃ３の位相状態が図２に示す位相状態（つまり、図８で示される１番目のパワーフローに対応する位相状態。電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ２が遅れ、かつ電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ３が遅れる位相状態）となるように、各スイッチング回路１１，２１，３１を構成する各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対する駆動信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成して出力する。
この場合には、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は電源ＰＳ１から電源ＰＳ２へ電力を供給するように動作し（つまり、電力Ｐｂは正となり）、また第２ＤＡＢコンバータＣＶ２は電源ＰＳ１から電源ＰＳ３へ電力を供給するように動作する（つまり、電力Ｐｃは正となる）。これにより、上記式（３）で示される電力Ｐａは負となる。この結果として、コンバータ装置１Ａは、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３相互間での電力の供給状態（パワーフロー）が図８に示す１番目のパワーフローとなるように動作する。また、この１番目のパワーフローを維持しつつ、電力Ｐｂ，Ｐｃの大きさを独立して制御する場合には、位相差Φｂ，Φｃを個別に０°に近づける（減少させる）ことで電力Ｐｂ，Ｐｃを個別に小さくすることができ、位相差Φｂ，Φｃを個別にπ／２（＝９０°）に近づける（増加させる）ことで電力Ｐｂ，Ｐｃを個別に大きくすることができる。
次に、制御部８が外部からコンバータ装置１Ａでのパワーフローを図８に示す２番目のパワーフローとする動作指示を入力したときについて説明する。この際に、制御部８は、各電圧Ｖａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ３の位相状態が図３に示す位相状態（つまり、図８で示される２番目のパワーフローに対応する位相状態。電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ２が遅れ、電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ３が進み、かつ位相差Φｂの絶対値が位相差Φｃの絶対値よりも大きな位相状態）となるように、各スイッチング回路１１，２１，３１を構成する各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対する駆動信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成して出力する。
この場合には、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は電源ＰＳ１から電源ＰＳ２へ電力を供給するように動作し（つまり、電力Ｐｂは正となり）、一方、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２は電源ＰＳ３から電源ＰＳ１へ電力を供給するように動作する（つまり、電力Ｐｃは負となる）。また、位相差Φｂの絶対値が位相差Φｃの絶対値よりも大きいため、電力Ｐｂの絶対値も電力Ｐｃの絶対値よりも大きくなる。このため、上記式（３）で示されるＰａは負となる。これにより、電力Ｐｂが正で、他の電力Ｐａ，Ｐｃが負となる結果、コンバータ装置１Ａは、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３相互間での電力の供給状態（パワーフロー）が図８に示す２番目のパワーフローとなるように動作する。
続いて、制御部８が外部からコンバータ装置１Ａでのパワーフローを図８に示す３番目のパワーフローとする動作指示を入力したときについて説明する。この際に、制御部８は、各電圧Ｖａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ３の位相状態が図４に示す位相状態（つまり、図８で示される３番目のパワーフローに対応する位相状態。電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ２が遅れ、電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ３が進み、かつ位相差Φｂの絶対値が位相差Φｃの絶対値よりも小さな位相状態）となるように、各スイッチング回路１１，２１，３１を構成する各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対する駆動信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成して出力する。
この場合には、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は電源ＰＳ１から電源ＰＳ２へ電力を供給するように動作し（つまり、電力Ｐｂは正となり）、一方、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２は電源ＰＳ３から電源ＰＳ１へ電力を供給するように動作する（つまり、電力Ｐｃは負となる）。また、位相差Φｂの絶対値が位相差Φｃの絶対値よりも小さいため、電力Ｐｂの絶対値も電力Ｐｃの絶対値よりも小さくなる。このため、上記式（３）で示されるＰａは正となる。これにより、電力Ｐａ，Ｐｂが正で、他の電力Ｐｃが負となる結果、コンバータ装置１Ａは、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３相互間での電力の供給状態（パワーフロー）が図８に示す３番目のパワーフローとなるように動作する。
次いで、制御部８が外部からコンバータ装置１Ａでのパワーフローを図８に示す４番目のパワーフローとする動作指示を入力したときについて説明する。この際に、制御部８は、各電圧Ｖａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ３の位相状態が図５に示す位相状態（つまり、図８で示される４番目のパワーフローに対応する位相状態。電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ２が進み、電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ３が遅れ、かつ位相差Φｂの絶対値が位相差Φｃの絶対値よりも大きな位相状態）となるように、各スイッチング回路１１，２１，３１を構成する各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対する駆動信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成して出力する。
この場合には、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は電源ＰＳ２から電源ＰＳ１へ電力を供給するように動作し（つまり、電力Ｐｂは負となり）、一方、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２は電源ＰＳ１から電源ＰＳ３へ電力を供給するように動作する（つまり、電力Ｐｃは正となる）。また、位相差Φｂの絶対値が位相差Φｃの絶対値よりも大きいため、電力Ｐｂの絶対値も電力Ｐｃの絶対値よりも大きくなる。このため、上記式（３）で示されるＰａは正となる。これにより、電力Ｐａ，Ｐｃが正で、他の電力Ｐｂが負となる結果、コンバータ装置１Ａは、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３相互間での電力の供給状態（パワーフロー）が図８に示す４番目のパワーフローとなるように動作する。
続いて、制御部８が外部からコンバータ装置１Ａでのパワーフローを図８に示す５番目のパワーフローとする動作指示を入力したときについて説明する。この際に、制御部８は、各電圧Ｖａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ３の位相状態が図６に示す位相状態（つまり、図８で示される５番目のパワーフローに対応する位相状態。電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ２が進み、電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ３が遅れ、かつ位相差Φｂの絶対値が位相差Φｃの絶対値よりも小さな位相状態）となるように、各スイッチング回路１１，２１，３１を構成する各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対する駆動信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成して出力する。
この場合には、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は電源ＰＳ２から電源ＰＳ１へ電力を供給するように動作し（つまり、電力Ｐｂは負となり）、一方、第２ＤＡＢコンバータＣＶ２は電源ＰＳ１から電源ＰＳ３へ電力を供給するように動作する（つまり、電力Ｐｃは正となる）。また、位相差Φｂの絶対値が位相差Φｃの絶対値よりも小さいため、電力Ｐｂの絶対値も電力Ｐｃの絶対値よりも小さくなる。このため、上記式（３）で示されるＰａは負となる。これにより、電力Ｐａ，Ｐｂが負で、他の電力Ｐｃが正となる結果、コンバータ装置１Ａは、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３相互間での電力の供給状態（パワーフロー）が図８に示す５番目のパワーフローとなるように動作する。
また、上記した２番目から５番目までのパワーフローにおいて、それぞれのパワーフローを維持しつつ、電力Ｐｂの大きさを独立して制御する場合には、位相差Φｃとの間の位相状態が上記した状態を満たすようにしつつ、位相差Φｂを０°に近づける（減少させる）ことで小さくすることができ、またπ／２に近づける（増加させる）ことで大きくすることができる。また、電力Ｐｃについても、位相差Φｂとの間の位相状態が上記した状態を満たすようにしつつ、位相差Φｃを０°に近づける（減少させる）ことで小さくすることができ、またπ／２に近づける（増加させる）ことで大きくすることができる。また、電力Ｐａについては、位相差Φｂ，Φｃ間の位相状態が上記した状態を満たすようにしつつ、位相差Φｂの絶対値と位相差Φｃの絶対値の差分をゼロに近づける（減少させる）ことで小さくすることができ、この差分を大きくする（増加させる）ことで大きくすることができる。
最後に、制御部８が外部からコンバータ装置１Ａでのパワーフローを図８に示す６番目のパワーフローとする動作指示を入力したときについて説明する。この際に、制御部８は、各電圧Ｖａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ３の位相状態が図７に示す位相状態（つまり、図８で示される６番目のパワーフローに対応する位相状態。電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ２が進み、かつ電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ３も進む位相状態）となるように、各スイッチング回路１１，２１，３１を構成する各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対する駆動信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成して出力する。
この場合には、第１ＤＡＢコンバータＣＶ１は電源ＰＳ２から電源ＰＳ１へ電力を供給するように動作し（つまり、電力Ｐｂは負となり）、また第２ＤＡＢコンバータＣＶ２は電源ＰＳ３から電源ＰＳ１へ電力を供給するように動作する（つまり、電力Ｐｃは負となる）。このため、上記式（３）で示されるＰａは正となる。これにより、電力Ｐａが正で、他の電力Ｐｂ，Ｐｃが負となる結果、コンバータ装置１Ａは、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３相互間での電力の供給状態（パワーフロー）が図８に示す６番目のパワーフローとなるように動作する。また、この６番目のパワーフローを維持しつつ、電力Ｐｂ，Ｐｃの大きさを独立して制御する場合には、位相差Φｂ，Φｃを個別に０°に近づける（減少させる）ことで電力Ｐｂ，Ｐｃを個別に小さくすることができ、位相差Φｂ，Φｃを個別にπ／２に近づける（増加させる）ことで電力Ｐｂ，Ｐｃを個別に大きくすることができる。
なお、位相差Φｂをゼロにしたときには、電力Ｐｂがゼロになることから、電源ＰＳ１と電源ＰＳ２との間での電力のやり取りが停止される。また、位相差Φｃをゼロにしたときには、電力Ｐｃがゼロになることから、電源ＰＳ１と電源ＰＳ３との間での電力のやり取りが停止される。
このように、このコンバータ装置１Ａでは、第１トランス２、第１スイッチング回路１１および第２スイッチング回路２１で構成された第１ＤＡＢコンバータＣＶ１と、第２トランス３、第１スイッチング回路１１および第３スイッチング回路３１で構成された第２ＤＡＢコンバータＣＶ２とが、３つの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３間に配設されて、制御部８が、各スイッチング回路１１，２１，３１の各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対するスイッチング制御を実行する。
具体的には、制御部８は、電圧Ｖａｃ１の位相を基準とする電圧Ｖａｃ２の位相、および電圧Ｖａｃ１の位相を基準とする電圧Ｖａｃ３の位相に対して、電圧Ｖａｃ２の位相および電圧Ｖａｃ３の位相を共に進み位相にする位相制御、電圧Ｖａｃ２の位相および電圧Ｖａｃ３の位相を共に遅れ位相にする位相制御、並びに電圧Ｖａｃ２の位相および電圧Ｖａｃ３の位相のうちの一方の位相を進み位相とし、かつ他方の位相を遅れ位相とすると共に電圧Ｖａｃ１と電圧Ｖａｃ２との間の位相差Φｂの絶対値と電圧Ｖａｃ１と電圧Ｖａｃ３との間の位相差Φｃの絶対値との大小関係を制御する位相制御のうちのいずれかの位相制御を実行する（つまり、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２，Ｖａｃ３の各位相状態と各位相差Φｂ，Φｃ間の大小関係とが図８に示す６種のパワーフローのうちの所望のパワーフローに対応する位相状態および大小関係となるように各スイッチング回路１１，２１，３１の各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対するスイッチング制御（位相制御）を実行する）。
したがって、このコンバータ装置１Ａによれば、３つの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３間で相互に電力を供給させること、言い換えれば、３つの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３間での電力の自在なやり取り、つまり、任意の１つの電源から他の２つの電源への電力の供給、および任意の２つの電源から残りの１つの電源への電力の供給を可能にすることができる（具体的には、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３間のパワーフローを上記した６種のパワーフローのうちから選択した所望のパワーフローにすることができる）。
また、このコンバータ装置１Ａによれば、制御部８が、電圧Ｖａｃ１と電圧Ｖａｃ２との間の位相差Φｂを制御することにより、電源ＰＳ２（電圧Ｖｄｃ２）への電力Ｐｂの大きさを任意に制御することができ、また電圧Ｖａｃ１と電圧Ｖａｃ３との間の位相差Φｃを制御することにより、電源ＰＳ３（電圧Ｖｄｃ３）への電力Ｐｃの大きさを任意に制御することができ、またこの位相差Φｂの絶対値とこの位相差Φｃの絶対値との差分を制御することにより、電源ＰＳ１（電圧Ｖｄｃ１）への電力Ｐａの大きさを任意に制御することができるため、すべての電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３に供給される電力Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの大きさを個別に任意に制御することができる。
また、このコンバータ装置１Ａでは、制御部８が電圧Ｖａｃ２の位相や電圧Ｖａｃ３の位相を電圧Ｖａｃ１の位相に対して進み位相にしたり、遅れ位相にしたりする際に、０°以上９０°（π／２）以下の角度範囲内で位相制御する構成（つまり、電圧Ｖａｃ２の位相や電圧Ｖａｃ３の位相を電圧Ｖａｃ１の位相に対して、−９０°（−π／２）以上９０°（π／２）以下の角度範囲内で位相制御する構成）を採用しているが、この構成に代えて、制御部８が電圧Ｖａｃ２の位相や電圧Ｖａｃ３の位相を電圧Ｖａｃ１の位相に対して進み位相の状態で位相制御する際に、電圧Ｖａｃ１の位相を基準として９０°（π／２）以上１８０°（π）以下の角度範囲内で位相制御したり、また電圧Ｖａｃ２の位相や電圧Ｖａｃ３の位相を電圧Ｖａｃ１の位相に対して遅れ位相の状態で位相制御する際に、電圧Ｖａｃ１の位相を基準として−１８０°（−π）以上−９０°（−π／２）以下の角度範囲内で位相制御したりする構成とすることもできる。
しかしながら、進み位相にしたり遅れ位相にしたりする制御の際に０°以上９０°（π／２）以下の角度範囲内で位相制御する構成（つまり、電圧Ｖａｃ２の位相や電圧Ｖａｃ３の位相を電圧Ｖａｃ１の位相に対して、−９０°（−π／２）以上９０°（π／２）以下の角度範囲内で位相制御する構成）を採用することにより、このコンバータ装置１Ａによれば、０°を基準として位相を遅れ位相（０°以上９０°（π／２）以下の角度範囲）としたときには、遅れ位相を大きくするに従い各電力Ｐｂ，Ｐｃを極性が正の状態で増加させることができ、また、０°を基準として位相を進み位相（−９０°（−π／２）以上０°以下の角度範囲）としたときにも、進み位相を大きくするに従い各電力Ｐｂ，Ｐｃを極性が負の状態で増加させることができるため、遅れ位相や進み位相の大きさと各電力Ｐｂ，Ｐｃの大きさとの対応関係が分かり易い状態で、各電力Ｐｂ，Ｐｃの大きさを制御することができる。
なお、コンバータ装置の一例として、３つの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３間での電力の自在なやり取りを可能にするコンバータ装置１Ａを例に挙げて説明したが、電力のやり取りをする電源の数は３つに限定されず、４つ以上の任意の数とすることもできる。例えば、図９に示すコンバータ装置１Ｂのように電力のやり取りをする電源の数を、電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３に第４直流電源ＰＳ４（以下、電源ＰＳ４ともいう）を加えた４つにすることもできる。以下、コンバータ装置１Ｂについて説明する。なお、コンバータ装置１Ａと同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
まず、図９を参照して、コンバータ装置１Ｂの構成について説明する。コンバータ装置１Ｂは、同図に示すように、コンバータ装置１Ａの構成に加えて、第３トランスとしてのトランス６１（以下、第３トランス６１ともいう）、第６インダクタとしてのインダクタ６２（以下、第６インダクタ６２ともいう）、第５インダクタとしてのインダクタ６３（以下、第５インダクタ６３ともいう）および第４スイッチング回路としてのスイッチング回路４１（以下、第４スイッチング回路４１ともいう）を備えて、４つの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４間に配設されている。
具体的には、第３トランス６１には、互いに磁気的に結合された一対の巻線６１ａ，６１ｂが形成されている。また、第３トランス６１は第１および第２トランス２，３とは個別に構成されて、巻線６１ａ，６１ｂは、巻線２ａ，２ｂや巻線３ａ，３ｂと磁気的に結合していない状態となっている。また、巻線６１ａの巻数Ｎ３ａと巻線６１ｂの巻数Ｎ３ｂとの間には、巻数Ｎ３ａは巻数Ｎ１ａと同一に規定されていることから、γ（＝Ｎ１ａ／Ｎ３ｂ）との関係が成り立っているものとする。
第６インダクタ６２および第５インダクタ６３は、一例として第３トランス６１の漏れインダクタンスで構成されている。また、第６インダクタ６２および第５インダクタ６３の各インダクタンス値を記号Ｌ３ａ，Ｌ３ｂで表すものとする。なお、本例では上記したように巻数Ｎ３ａを巻数Ｎ１ａと同一に規定したことにより、第６インダクタ６２のインダクタンス値Ｌ３ａは、第１インダクタ４のインダクタンス値Ｌ１ａと同一に規定されている（Ｌ３ａ＝Ｌ１ａ）。このため、以下では、第６インダクタ６２のインダクタンス値を記号Ｌ１ａで表すものとする。なお、第６インダクタ６２および第５インダクタ６３については、漏れインダクタンスに代えて、第３トランス６１に外付けしたインダクタで構成することもできる。
制御部８は、第１スイッチング回路１１、第２スイッチング回路２１および第３スイッチング回路３１を構成する各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対するスイッチング制御に加えて、第４スイッチング回路４１を構成する後述の各スイッチ４２〜４５に対するスイッチング制御を実行する。具体的には、制御部８は、各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５に対する駆動信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ，Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄに加えて、各スイッチ４２〜４５に対する駆動信号Ｓ４ａ〜Ｓ４ｄ（方形波状であって、一例としてデューティ比が０．５の電圧信号）のそれぞれの位相を制御することにより、各スイッチ１２〜１５，２２〜２５，３２〜３５，４２〜４５に対するスイッチング制御を実行し、最終的には、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２の位相差Φｂと、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ３の位相差Φｃと、電圧Ｖａｃ１に対する第４スイッチング回路４１の後述する交流入出力部４８，４９間に生じる第４交流電圧Ｖａｃ４（以下、電圧Ｖａｃ４ともいう）の位相差Φｄとを制御する（つまり、各電圧Ｖａｃ１，Ｖａｃ２，Ｖａｃ，Ｖａｃ４相互間の位相制御を実行する）。
第１スイッチング回路１１は、交流入出力部１８，１９が第６インダクタ６２を介して第３トランス６１の一対の巻線６１ａ，６１ｂのうちの一方の巻線６１ａにも接続されている。本例では一例として、第６インダクタ６２は、交流入出力部１８と一方の巻線６１ａの一端との間に接続されている。また、交流入出力部１９は、一方の巻線６１ａの他端にも接続されている。
第４スイッチング回路４１は、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチ４２，４３，４４，４５で構成されると共に直流入出力部４６，４７が電源ＰＳ４に直流入出力部４６側が高電位となる状態で接続され、かつ交流入出力部４８，４９が第５インダクタ６３を介して第３トランス６１の一対の巻線６１ａ，６１ｂのうちの他方の巻線６１ｂに接続されて、直流／交流間（第４直流電圧Ｖｄｃ４（電源ＰＳ４の電圧。以下、電圧Ｖｄｃ４ともいう）と、交流入出力部４８，４９に生じる第４電圧としての電圧Ｖａｃ４との間）で電力変換することが可能に構成されている。本例では一例として、第５インダクタ６３は、交流入出力部４８と他方の巻線６１ｂの一端との間に接続されている。また、交流入出力部４９は、他方の巻線６１ｂの他端に接続されている。
また、各スイッチ４２〜４５には、図９に示すようにフリーホイールダイオードが並列にそれぞれ接続されているが、各スイッチ４２〜４５を電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）で構成しているときにはこのトランジスタの寄生ダイオードを流用することができる。
また、上記のように構成されたコンバータ装置１Ｂでは、上記した第１ＤＡＢコンバータＣＶ１および第２ＤＡＢコンバータＣＶ２に加えて、第３トランス６１と、第３トランス６１を介して互いに接続された第１スイッチング回路１１および第４スイッチング回路４１とにより、もう１つのＤＡＢ方式の双方向コンバータ（以下、第３ＤＡＢコンバータＣＶ３ともいう）が構成される。
この第３ＤＡＢコンバータＣＶ３についても、上記した各ＤＡＢコンバータＣＶ１，ＣＶ２と同様にして、図示はしないが、電圧Ｖａｃ１の位相を基準として、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ４の位相差をΦｄ（０≦Φｄ≦π／２）としたときに、電源ＰＳ１から電源ＰＳ４に出力（供給）される電力Ｐｄは、以下の式（４）で表される。したがって、電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ４の位相を遅らせたとき（Φｄを正としたとき）には、第３ＤＡＢコンバータＣＶ３は電源ＰＳ１から電源ＰＳ４へ電力を供給し（Ｐｄ＞０となり）、電圧Ｖａｃ１に対して電圧Ｖａｃ４の位相を進ませたとき（Φｄを負としたとき）には、第３ＤＡＢコンバータＣＶ３は電源ＰＳ１から電源ＰＳ４へマイナスの電力を供給する（Ｐｄ＜０となる、つまり、電源ＰＳ４から電源ＰＳ１へ電力を供給する）。また、第３ＤＡＢコンバータＣＶ３でも、｜Φｄ｜を０から大きくするに従い、電力Ｐｄの絶対値を０から次第に大きくすることが可能となる。
Ｐｄ＝（Ｖｄｃ１×（１／γ）×Ｖｄｃ４）／［ω（（１／γ）２×Ｌ１ａ＋Ｌ３ｂ）］×Φｄ×（１−｜Φｄ｜／π） ・・・ （４）
また、このコンバータ装置１Ｂでは、上記した各ＤＡＢコンバータＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３の動作に基づき、電源ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４から電源ＰＳ１に供給される電力Ｐａは、下記式（５）で表される。
Ｐａ＝−Ｐｂ−Ｐｃ−Ｐｄ ・・・ （５）
したがって、このコンバータ装置１Ｂによれば、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２の位相状態（遅れ位相か進み位相か（位相差Φｂの極性が正か負か））、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ３の位相状態（遅れ位相か進み位相か（位相差Φｃの極性が正か負か））、および電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ４の位相状態（遅れ位相か進み位相か（位相差Φｄの極性が正か負か））に基づき、各電力Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが図１０に示す１４種のパワーフローのうちの任意の１つとなるように、各電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４間での電力のやり取りを自在に規定すること（つまり、任意の１つの直流電源から他の３つの直流電源への電力の供給（パワーフロー）、任意の２つの直流電源から他の２つの直流電源への電力の供給、および任意の３つの直流電源から残りの１つの直流電源への電力の供給のうちの任意の１つに規定すること）ができる。
また、上記のコンバータ装置１Ａ，１Ｂでは、１つのスイッチング回路１１の交流入出力部１８，１９に、複数のスイッチング回路（コンバータ装置１Ａでは２つのスイッチング回路２１，３１、コンバータ装置１Ｂでは３つのスイッチング回路２１，３１，４１）を個別のトランスを介して接続する構成を採用しているが、図１１に示すコンバータ装置１Ｃのように、この構成（同図では、１つのスイッチング回路１１の交流入出力部１８，１９に２つのスイッチング回路２１，３１をトランス２，３を介して接続する構成）において、スイッチング回路２１の交流入出力部２８，２９およびスイッチング回路３１の交流入出力部３８，３９のうちの少なくとも一方の交流入出力部（同図では一例として、交流入出力部２８，２９）に他の第３トランスとしてのトランス７１を介して他の第４スイッチング回路としてのスイッチング回路５１を接続することもできる。なお、コンバータ装置１Ｂと同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
このコンバータ装置１Ｃでは、トランス７１と、トランス７１を介して互いに接続されたスイッチング回路２１およびスイッチング回路５１とにより、他の１つのＤＡＢ方式の双方向コンバータ（以下、第４ＤＡＢコンバータＣＶ４ともいう）が構成される。
トランス７１には、互いに磁気的に結合された一対の巻線７１ａ，７１ｂ（巻数Ｎ４ａ，Ｎ４ｂ）が形成されている。また、トランス７１は第１および第２トランス２，３とは個別に構成されて、巻線７１ａ，７１ｂは、巻線２ａ，２ｂや巻線３ａ，３ｂと磁気的に結合していない状態となっている。他の第６インダクタとしてのインダクタ７２および他の第５インダクタとしてのインダクタ７３は、一例としてトランス７１の漏れインダクタンスで構成されている。また、インダクタ７２およびインダクタ７３の各インダクタンス値を記号Ｌ４ａ，Ｌ４ｂで表すものとする。また、トランス７１の一対の巻線７１ａ，７１ｂのうちの一方の巻線７１ａは、インダクタ７２を介して第２スイッチング回路２１の交流入出力部２８，２９に接続されている。また、本例では、巻線７１ａの巻数Ｎ４ａは、巻線２ｂの巻数Ｎ１ｂと同一に規定されている。これにより、インダクタ７２のインダクタンス値Ｌ４ａは第２インダクタ５のインダクタンス値Ｌ１ｂと同一に規定されている（Ｌ４ａ＝Ｌ１ｂ）。なお、各インダクタ７２，７３については、漏れインダクタンスに代えて、トランス７１に外付けしたインダクタで構成することもできる。
スイッチング回路５１は、フルブリッジ型に接続された４つのスイッチ５２，５３，５４，５５で構成されると共に直流入出力部５６，５７が他の第４直流電源としての電源ＰＳ５に直流入出力部５６側が高電位となる状態で接続され、かつ交流入出力部５８，５９がインダクタ７３を介してトランス７１の一対の巻線７１ａ，７１ｂのうちの他方の巻線７１ｂに接続されて、直流／交流間（他の第４直流電圧としての直流電圧Ｖｄｃ５（電源ＰＳ５の電圧。以下、電圧Ｖｄｃ５ともいう）と、交流入出力部５８，５９に生じる他の第４電圧としての交流電圧Ｖａｃ５（以下、電圧Ｖａｃ５ともいう）との間）で電力変換することが可能に構成されている。本例では一例として、インダクタ７３は、交流入出力部５８と他方の巻線７１ｂの一端との間に接続されている。また、交流入出力部５９は、他方の巻線７１ｂの他端に接続されている。
このコンバータ装置１Ｃにおいても、電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ２の位相状態（遅れ位相か進み位相か）および電圧Ｖａｃ１に対する電圧Ｖａｃ３の位相状態（遅れ位相か進み位相か）と、電圧Ｖａｃ２に対する電圧Ｖａｃ５の位相状態（遅れ位相か進み位相か）とに基づき、各電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ５間での電力のやり取り（パワーフロー）を自在に規定することができる。
なお、上記のコンバータ装置１Ａでの各トランス２，３については、それぞれが個別に構成されて、それぞれの巻線同士（巻線２ａ，２ｂと巻線３ａ，３ｂ同士）が互いに磁気的に結合していない状態となっているが、これに限定されるものではなく、各トランス２，３は機能的に分かれていればよく、物理的には磁心を共通にするなどして１つのトランスで構成されていてもよい。また、上記のコンバータ装置１Ｂでの各トランス２，３，６１についても、それぞれが個別に構成されて、それぞれの巻線同士（巻線２ａ，２ｂと巻線３ａ，３ｂ同士、巻線２ａ，２ｂと巻線６１ａ，６１ｂ同士、巻線３ａ，３ｂと巻線６１ａ，６１ｂ同士）が互いに磁気的に結合していない状態となっているが、これに限定されるものではなく、各トランス２，３，６１は機能的に分かれていればよく、これらのうちの任意の２つを１つのトランスで構成したり、これら全部を１つのトランスで構成したりすることもできる。また、上記のコンバータ装置１Ｃでの各トランス２，３，７１についても上記したコンバータ装置１Ｂでの各トランス２，３，６１の場合と同様にして、任意の２つを１つのトランスで構成したり、これら全部を１つのトランスで構成したりすることもできる。
また、上記のコンバータ装置１Ａ，１Ｂでは、位相差Φによるパワーフローの動作についての理解を容易にするため、一例として、巻線２ａ，３ａ，６１ａの各巻数Ｎ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａを同一にし、かつ各インダクタ４，６，６２の各インダクタンス値Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａを同一にする構成を採用しているが、この構成に限定されるものではなく、各巻数Ｎ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａのうちの少なくとも１つを他と異なる数にしたり、すべて異なる数にしたりする構成や、各インダクタンス値Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａのうちの少なくとも１つを他と異なる値にしたり、すべて異なる値にしたりする構成を採用することもできる。また、上記のコンバータ装置１Ｃにおいても、一例として、巻線２ａ，３ａの各巻数Ｎ１ａ，Ｎ２ａを同一にし、かつ各インダクタ４，６の各インダクタンス値Ｌ１ａ，Ｌ２ａを同一にすると共に、巻線２ｂ，７１ａの各巻数Ｎ１ｂ，Ｎ４ａを同一にし、かつ各インダクタ５，７２の各インダクタンス値Ｌ１ｂ，Ｌ４ａを同一にする構成を採用しているが、この構成に限定されるものではなく、巻線２ａ，３ａの各巻数Ｎ１ａ，Ｎ２ａを異なる数にしたり、各インダクタ４，６の各インダクタンス値Ｌ１ａ，Ｌ２ａを異なる値にしたり、巻線２ｂ，７１ａの各巻数Ｎ１ｂ，Ｎ４ａを異なる数にしたり、また各インダクタ５，７２の各インダクタンス値Ｌ１ｂ，Ｌ４ａを異なる値にしたりする構成を採用することもできる。
また、コンバータ装置の一例として、３つのスイッチング回路１１，２１，３１を備えて、３つの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３間での電力の自在なやり取りを可能にするコンバータ装置１Ａや、４つのスイッチング回路１１，２１，３１，４１を備えて、４つの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４間での電力の自在なやり取りを可能にするコンバータ装置１Ｂや、同じく４つのスイッチング回路１１，２１，３１，５１を備えて、４つの電源ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ５間での電力の自在なやり取りを可能にするコンバータ装置１Ｃについて説明したが、コンバータ装置１Ｂ，１Ｃのそれぞれの構成を適用することにより、図示はしないが、スイッチング回路の数を５個以上のｎ個として、電力のやり取りをする電源の数をｎ個とすることもできる。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ コンバータ装置
２ 第１トランス
２ａ，２ｂ 第１トランスの一対の巻線
３ 第２トランス
３ａ，３ｂ 第２トランスの一対の巻線
４ 第１インダクタ
５ 第２インダクタ
６ 第３インダクタ
７ 第４インダクタ
８ 制御部
１１ 第１スイッチング回路
１２〜１５ スイッチ
１６，１７ 直流入出力部
１８，１９ 交流入出力部
２１ 第２スイッチング回路
２２〜２５ スイッチ
２６，２７ 直流入出力部
２８，２９ 交流入出力部
３１ 第３スイッチング回路
３２〜３５ スイッチ
３６，３７ 直流入出力部
３８，３９ 交流入出力部
ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３ 電源（第１〜第３直流電源）

Claims (5)

  1. 一対の巻線が形成された第１トランスと、
    フルブリッジ型に接続された４つのスイッチで構成されると共に直流入出力部が第１直流電源に接続され、かつ交流入出力部が第１インダクタを介して前記第１トランスの前記一対の巻線のうちの一方の巻線に接続されて、電力変換する第１スイッチング回路と、
    フルブリッジ型に接続された４つのスイッチで構成されると共に直流入出力部が第２直流電源に接続され、かつ交流入出力部が第２インダクタを介して前記第１トランスの前記一対の巻線のうちの他方の巻線に接続されて、電力変換する第２スイッチング回路と、
    一対の巻線が形成されると共に当該一対の巻線のうちの一方の巻線が第３インダクタを介して前記第１スイッチング回路の前記交流入出力部に接続された第２トランスと、
    フルブリッジ型に接続された４つのスイッチで構成されると共に直流入出力部が第３直流電源に接続され、かつ交流入出力部が第４インダクタを介して前記第２トランスの前記一対の巻線のうちの他方の巻線に接続されて、電力変換する第３スイッチング回路と、
    前記第１スイッチング回路、前記第２スイッチング回路および前記第３スイッチング回路の前記各スイッチに対するスイッチング制御を実行することにより、前記第１直流電源、前記第２直流電源および前記第３直流電源間で相互に電力を供給させる制御部とを備えているコンバータ装置。
  2. 前記制御部は、前記第１スイッチング回路の前記交流入出力部間に生じる第１電圧の位相を基準とする前記第２スイッチング回路の前記交流入出力部間に生じる第２電圧の位相、および前記第１電圧の前記位相を基準とする前記第３スイッチング回路の前記交流入出力部間に生じる第３電圧の位相に対して、前記第２電圧の位相および前記第３電圧の位相を共に進み位相にする位相制御、当該第２電圧の位相および当該第３電圧の位相を共に遅れ位相にする位相制御、並びに当該第２電圧の位相および当該第３電圧の位相のうちの一方の位相を進み位相とし、かつ他方の位相を遅れ位相とすると共に前記第１電圧と当該第２電圧との間の位相差の絶対値と前記第１電圧と当該第３電圧との間の位相差の絶対値との大小関係を制御する位相制御のうちのいずれかの位相制御を実行することにより、前記第１直流電源、前記第２直流電源および前記第３直流電源間での前記電力の供給方向を任意の方向に制御する請求項１記載のコンバータ装置。
  3. 前記制御部は、前記第１電圧と前記第２電圧との間の前記位相差を制御することにより前記第２直流電源への電力の大きさを任意に制御し、前記第１電圧と前記第３電圧との間の前記位相差を制御することにより前記第３直流電源への電力の大きさを任意に制御し、かつ当該第１電圧と当該第２電圧との間の当該位相差の絶対値と当該第１電圧と当該第３電圧との間の当該位相差の絶対値との差分を制御することにより前記第１直流電源への電力の大きさを任意に制御する請求項２記載のコンバータ装置。
  4. 前記制御部は、前記進み位相および前記遅れ位相について、０°以上９０°以下の範囲内で位相制御する請求項２または３記載のコンバータ装置。
  5. 一対の巻線が形成された第３トランスと、
    フルブリッジ型に接続された４つのスイッチで構成されると共に直流入出力部が第４直流電源に接続され、かつ交流入出力部が第５インダクタを介して前記第３トランスの前記一対の巻線のうちの一方の巻線に接続されて、電力変換する第４スイッチング回路とを備え、
    前記第３トランスの前記一対の巻線のうちの他方の巻線は、第６インダクタを介して、前記第１スイッチング回路の前記交流入出力部、および前記第２スイッチング回路の前記交流入出力部のいずれかに接続されている請求項１記載のコンバータ装置。
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