JP7428730B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置および冷凍サイクル適用機器に関する。

従来、交流電力を直流電力に整流すると同時に、出力電圧を交流電圧の振幅よりも高い電圧に昇圧しつつ、交流電力の力率を制御する電力変換装置がある。このような電力変換装置では、大きな出力電力を得る場合、また、入力電流のリプルを低減する場合などにおいて、リアクトル、スイッチング素子などで構成されるスイッチング回路を複数台並列に接続する方式が一般的に知られている。スイッチング回路を複数台並列に接続した場合、各スイッチング回路に平準化した電流を流すため、スイッチング回路毎にリアクトルを設ける必要が生じる。しかしながら、スイッチング回路毎にリアクトルを設けるとリアクトルの体積が増大し、電力変換装置の体積が大型化してしまう。

このような問題に対して、特許文献１には、複数のリアクトルを１つに統合化した結合リアクトルを用いて電力変換装置を構成する技術が開示されている。具体的には、特許文献１に記載の電力変換装置は、交流電源の後段にノイズフィルタと整流回路とを設け、整流回路と出力コンデンサとの間に、リアクトル、スイッチング素子、およびダイオードで構成されるスイッチング回路を２台並列に接続している。

特開２０１４－７８５７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置は、２台のスイッチング回路に対して、交流電源の周波数よりも高い１０ｋＨｚ以上の高周波数で連続的にスイッチング動作を行っている。そのため、特許文献１に記載の電力変換装置では、スイッチング素子がオンおよびオフする際に発生するスイッチング損失が増大し、また、高周波でのリアクトル励磁によるリアクトルでの高周波銅損および高周波鉄損が増大するため、回路効率が低下する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高周波化によるスイッチング素子およびリアクトルでの損失を抑制し、高効率な電力変換が可能な電力変換装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に出力する電力変換装置である。電力変換装置は、直流負荷と並列に接続された２つ以上のスイッチング回路と、接続端子を３つ以上有し、３つ以上の接続端子のうちの２つの接続端子の各々が、２つ以上のスイッチング回路のうちの２つのスイッチング回路の異なる１つのスイッチング回路の交流端子に接続され、２つのスイッチング回路の動作に応じた方向で磁束が誘起される結合リアクトルと、交流電源の半周期に１回以上、２つのスイッチング回路によって結合リアクトルを交流電源に短絡する簡易スイッチング制御を行う制御部と、交流電源から電力変換装置に供給される交流電力の交流電圧を検出する交流電圧検出部と、電力変換装置から直流負荷に出力される直流電力の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、を備える。結合リアクトルは、２つの接続端子の一方に接続される第１の巻線が旋回される第１の旋回部分、および２つの接続端子の他方に接続される第２の巻線が旋回される第２の旋回部分を有し、第１の旋回部分および第２の旋回部分にスイッチング回路の動作に応じた方向で磁束が誘起されるように第１の巻線および第２の巻線が旋回される。第１の巻線には２つのスイッチング回路のうちの一方のスイッチング回路の交流端子が接続され、第２の巻線には２つのスイッチング回路のうちの他方のスイッチング回路の交流端子が接続され、第１の巻線が第１の旋回部分に旋回される巻数と第２の巻線が第２の旋回部分に旋回される巻数とを異なる巻数とし、かつ、第１の旋回部分の断面積と第２の旋回部分の断面積とを異なる断面積とする。制御部は、交流電圧検出部および直流電圧検出部の検出結果に基づいて、交流電圧と直流電圧との大小関係によらず２つのスイッチング回路をオンまたはオフするため、２つのスイッチング回路のスイッチング回数およびオン時間を決定し、２つのスイッチング回路に割り当てて簡易スイッチング制御を行うことで直流電圧を制御するとともに、交流電圧検出部および直流電圧検出部の検出結果に基づいて、２つのスイッチング回路を制御し、交流電圧検出部で検出された交流電圧の絶対値の２倍が直流電圧検出部で検出された直流電圧よりも大きい場合に、２つのスイッチング回路の両方を停止させ、交流電力の交流電流の絶対値を減少させる。

本発明に係る電力変換装置は、高周波化によるスイッチング素子およびリアクトルでの損失を抑制し、高効率な電力変換ができる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る電力変換装置の構成例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置が備える結合リアクトルの構成例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において交流電源の極性が正のときにスイッチング素子３ｂのみがオンした場合の電流経路を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において交流電源の極性が正のときにスイッチング素子３ｄのみがオンした場合の電流経路を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において交流電源の極性が正のときにスイッチング素子３ｂ，３ｄがオフした場合の電流経路を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において交流電源の極性が正のときにスイッチング素子３ｂ，３ｄがオンした場合の電流経路を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において交流電源の極性が負のときにスイッチング素子３ａのみがオンした場合の電流経路を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において交流電源の極性が負のときにスイッチング素子３ｃのみがオンした場合の電流経路を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において交流電源の極性が負のときにスイッチング素子３ａ，３ｃがオフした場合の電流経路を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において交流電源の極性が負のときにスイッチング素子３ａ，３ｃがオンした場合の電流経路を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において、交流電圧の絶対値が直流電圧の１／２より小さい場合の、スイッチング回路のスイッチング素子のオンオフと交流電流の絶対値の増減との関係を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置において、交流電圧の絶対値が直流電圧の１／２より大きい場合の、スイッチング回路のスイッチング素子のオンオフと交流電流の絶対値の増減との関係を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置が簡易スイッチング制御によって交流電流と直流電圧とを制御する場合の第１の構成例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置が簡易スイッチング制御によって交流電流と直流電圧とを制御する場合の第２の構成例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置が簡易スイッチング制御として交流電源の半周期でスイッチング回数を２回にした場合の動作の例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置に接続される直流負荷がインバータの場合の構成例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置の第１の変形例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置の第２の変形例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置の第３の変形例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置の制御部が簡易スイッチング制御を行う動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る電力変換装置が備える制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態２に係る電力変換装置の第１の構成例を示す図 実施の形態２に係る電力変換装置の第２の構成例を示す図 実施の形態３に係る冷凍サイクル適用機器の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る電力変換装置および冷凍サイクル適用機器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０１の構成例を示す図である。電力変換装置１０１は、交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換後の直流電力を、平滑コンデンサ２に並列接続される直流負荷７に出力する。直流負荷７は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、バッテリなどが想定されるが、出力端子に回転機などの交流負荷が接続されたインバータであってもよいし、出力端子にＬＥＤ、バッテリなどの直流負荷が接続されたＤＣ（Direct Current）－ＤＣコンバータであってもよい。なお、交流電源１は、直流電力を出力する直流電源、および直流電力を交流電力に変換するインバータからなる構成であってもよい。

電力変換装置１０１は、平滑コンデンサ２と、結合リアクトル５と、スイッチング回路３１，３２と、整流回路４１と、制御部１００と、を備える。結合リアクトル５は、接続端子である３つの端子Ａ～Ｃを有する。３つの端子Ａ～Ｃのうち、端子Ａは交流電源１の一端に接続され、端子Ｂはスイッチング回路３１の交流端子に接続され、端子Ｃはスイッチング回路３２の交流端子に接続される。

スイッチング回路３１は、直流負荷７と並列に接続される。スイッチング回路３１は、直列接続されたスイッチング素子３ａ，３ｂを備える。スイッチング素子３ａ，３ｂの接続点である交流端子は、結合リアクトル５の端子Ｂに接続される。スイッチング回路３２は、直流負荷７と並列に接続される。スイッチング回路３２は、直列接続されたスイッチング素子３ｃ，３ｄを備える。スイッチング素子３ｃ，３ｄの接続点である交流端子は、結合リアクトル５の端子Ｃに接続される。なお、電力変換装置１０１は、スイッチング回路を３つ以上備えていてもよい。すなわち、電力変換装置１０１は、直流負荷７と並列に接続されたスイッチング回路を２つ以上備える。また、スイッチング回路３１，３２は、スイッチング素子を３つ以上備えていてもよい。すなわち、スイッチング回路３１，３２は、スイッチング素子を２つ以上備える。スイッチング素子３ａ～３ｄは、逆並列ダイオードである寄生ダイオードを有するスイッチング素子であり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であるが、これに限定されない。スイッチング素子３ａ～３ｄは、スイッチングを行う素子とは別に逆並列ダイオードを備えるようにしてもよい。

整流回路４１は、整流素子４ａ，４ｂを備える。整流素子４ａ，４ｂの接続点である交流端子は、交流電源１の他端に接続される。平滑コンデンサ２は、整流回路４１から出力される電圧を平滑化する。制御部１００は、スイッチング素子３ａ～３ｄの制御信号Ｇａｔｅ＿３ａ～Ｇａｔｅ＿３ｄを生成し、スイッチング回路３１，３２の動作を制御する。具体的には、制御部１００は、交流電源１の半周期に１回以上、２つのスイッチング回路３１，３２によって結合リアクトル５を交流電源１に短絡する簡易スイッチング制御を行う。制御部１００は、２つのスイッチング回路３１，３２のスイッチング回数およびオン時間を決定し、２つのスイッチング回路３１，３２に割り当てて簡易スイッチング制御を行う。

ここで、結合リアクトル５の構成について説明する。図２は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１が備える結合リアクトル５の構成例を示す図である。結合リアクトル５は、３つの巻線５ａ～５ｃと、各巻線が旋回される３つのコア５ｄ～５ｆと、を備える。巻線５ａはコア５ｄに旋回され、巻線５ｂはコア５ｅに旋回され、巻線５ｃはコア５ｆに旋回される。各巻線の一端は端子Ｄで接続される。前述のように、巻線５ａの他端は端子Ａで交流電源１の一端に接続され、巻線５ｂの他端は端子Ｂでスイッチング回路３１の交流端子に接続され、巻線５ｃの他端は端子Ｃでスイッチング回路３２の交流端子に接続される。

結合リアクトル５は、２つの接続端子である端子Ｂ，Ｃの一方に接続される第１の巻線である巻線５ｂが旋回される第１の旋回部分であるコア５ｅ、および２つの接続端子である端子Ｂ，Ｃの他方に接続される第２の巻線である巻線５ｃが旋回される第２の旋回部分であるコア５ｆを備える。結合リアクトル５では、第１の巻線である巻線５ｂおよび第２の巻線である巻線５ｃが交流結合するよう旋回される。このように、巻線５ｂ，５ｃは、図１に示すように交流結合されている。そのため、巻線５ｂが旋回されたコア５ｅ、および巻線５ｃが旋回されたコア５ｆには、スイッチング回路３１，３２の動作に応じた方向で磁束が誘起される。巻線５ａが旋回されたコア５ｄには、交流電源１の極性に応じた方向で磁束が誘起される。

なお、結合リアクトル５は、巻線５ｂおよび巻線５ｃをコア５ｅおよび５ｆの双方に旋回させ、巻線５ｂと巻線５ｃとの結合を高めてもよい。また、結合リアクトル５は、飽和特性を改善するため、コア５ｄ～５ｆのいずれかまたは全てにギャップを設けてもよい。さらに、結合リアクトル５は、必要なインダクタンスに応じて、各巻線の巻数、各コアの断面積などを変更しても構わない。結合リアクトル５は、例えば、巻線５ａと巻線５ｂ，５ｃとで巻数を異なるようにしてもよいし、コア５ｄとコア５ｅ，５ｆとで断面積を異なるようにしてもよい。また、巻線５ｂと巻線５ｃとで巻数を異なるようにしてもよいし、コア５ｅとコア５ｆとで断面積を異なるようにしてもよい。また、結合リアクトル５は、巻線５ａを用いず、端子Ｄを端子Ａとして利用してもよい。また、結合リアクトル５は、端子Ａ～Ｃ以外の接続端子を備えてもよい。すなわち、結合リアクトル５は、３つ以上の接続端子を備えていてもよい。結合リアクトル５は、３つ以上の接続端子のうちの２つの接続端子の各々が、２つ以上のスイッチング回路のうちの２つのスイッチング回路３１，３２の異なる１つのスイッチング回路の交流端子に接続される。

つづいて、スイッチング回路３１，３２が備える各スイッチング素子のスイッチング状態における電力変換装置１０１の動作モードについて説明する。交流電源１の極性が正の場合における電力変換装置１０１の動作モードを図３～６に示し、交流電源１の極性が負の場合における電力変換装置１０１の動作モードを図７～１０に示す。

交流電源１の極性が正の場合、スイッチング素子３ｂ，３ｄが結合リアクトル５を交流電源１に対して短絡させるスイッチング素子となる。交流電源１の極性が正の場合、電力変換装置１０１では、スイッチング素子３ｂ，３ｄの双方がオン、いずれかがオン、および双方がオフの４つの動作モードが存在する。以下、スイッチング回路３１，３２が結合リアクトル５に印加する電圧について考察する。簡単化のため、ここでは半導体のオン電圧は考慮しないものとして考える。

図３は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において交流電源１の極性が正のときにスイッチング素子３ｂのみがオンした場合の電流経路を示す図である。図３に示すように、巻線５ａから整流素子４ｂに至る電流経路は、巻線５ｂ、スイッチング素子３ｂの経路と、巻線５ｃ、スイッチング素子３ｃの寄生ダイオード、平滑コンデンサ２の経路とに分流する。このとき、スイッチング回路３１が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電源１が電力変換装置１０１に供給する交流電力の交流電圧ｖａｃとなる。また、スイッチング回路３２が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧ｖａｃから、電力変換装置１０１から出力される直流電力の直流電圧であって平滑コンデンサ２の両端電圧である直流電圧Ｖｄｃを減算したｖａｃ－Ｖｄｃとなる。すなわち、結合リアクトル５に印加される電圧の合計は、ｖａｃ＋ｖａｃ－Ｖｄｃ＝２ｖａｃ－Ｖｄｃとなる。したがって、交流電圧ｖａｃが直流電圧Ｖｄｃの１／２より小さい場合、合計電圧は負になり、交流電源１が電力変換装置１０１に供給する交流電力の交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は減少する。また、交流電圧ｖａｃが直流電圧Ｖｄｃの１／２より大きい場合、合計電圧は正になり、交流電源１が電力変換装置１０１に供給する交流電力の交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は増加する。

図４は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において交流電源１の極性が正のときにスイッチング素子３ｄのみがオンした場合の電流経路を示す図である。図４に示すように、巻線５ａから整流素子４ｂに至る電流経路は、巻線５ｂ、スイッチング素子３ａの寄生ダイオード、平滑コンデンサ２の経路と、巻線５ｃ、スイッチング素子３ｄの経路とに分流する。このとき、スイッチング回路３１が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧ｖａｃから直流電圧Ｖｄｃを減算したｖａｃ－Ｖｄｃとなる。また、スイッチング回路３２が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧ｖａｃとなる。すなわち、結合リアクトル５に印加される電圧の合計は、ｖａｃ－Ｖｄｃ＋ｖａｃ＝２ｖａｃ－Ｖｄｃとなる。したがって、交流電圧ｖａｃが直流電圧Ｖｄｃの１／２より小さい場合、合計電圧は負になり、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は減少する。また、交流電圧ｖａｃが直流電圧Ｖｄｃの１／２より大きい場合、合計電圧は正になり、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は増加する。

図５は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において交流電源１の極性が正のときにスイッチング素子３ｂ，３ｄがオフした場合の電流経路を示す図である。図５に示すように、巻線５ａから整流素子４ｂに至る電流経路は、巻線５ｂ、スイッチング素子３ａの寄生ダイオード、平滑コンデンサ２の経路と、巻線５ｃ、スイッチング素子３ｃの寄生ダイオード、平滑コンデンサ２の経路とに分流する。このとき、スイッチング回路３１が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧ｖａｃから直流電圧Ｖｄｃを減算したｖａｃ－Ｖｄｃとなる。また、スイッチング回路３２が結合リアクトル５に印加する電圧は交流電圧ｖａｃから直流電圧Ｖｄｃを減算したｖａｃ－Ｖｄｃとなる。すなわち、結合リアクトル５に印加される電圧の合計は、Ｖｄｃ－ｖａｃ＋Ｖｄｃ－ｖａｃ＝２（ｖａｃ－Ｖｄｃ）となる。ここで、本実施の形態の電力変換装置１０１は昇圧型であるため、交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜は直流電圧Ｖｄｃよりも常に小さくなる。したがって、合計電圧は交流電圧ｖａｃの位相によらず常に負となり、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は減少する。

図６は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において交流電源１の極性が正のときにスイッチング素子３ｂ，３ｄがオンした場合の電流経路を示す図である。図６に示すように、巻線５ａから整流素子４ｂに至る電流経路は、巻線５ｂ、スイッチング素子３ｂの経路と、巻線５ｃ、スイッチング素子３ｄの経路とに分流する。このとき、スイッチング回路３１が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧ｖａｃとなる。また、スイッチング回路３２が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧ｖａｃとなる。すなわち、結合リアクトル５に印加される電圧の合計は、ｖａｃ＋ｖａｃ＝２ｖａｃとなる。交流電圧２ｖａｃは常に正であるため、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は増加する。

同様に、交流電源１の極性が負の場合、スイッチング素子３ａ，３ｃが結合リアクトル５を交流電源１に対して短絡させるスイッチング素子となる。交流電源１の極性が負の場合、電力変換装置１０１では、スイッチング素子３ａ，３ｃの双方がオン、いずれかがオン、および双方がオフの４つの動作モードが存在する。以下、スイッチング回路３１，３２が結合リアクトル５に印加する電圧について考察する。簡単化のため、ここでは半導体のオン電圧は考慮しないものとして考える。

図７は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において交流電源１の極性が負のときにスイッチング素子３ａのみがオンした場合の電流経路を示す図である。図７に示すように、整流素子４ａから巻線５ａに至る電流経路は、スイッチング素子３ａ、巻線５ｂの経路と、平滑コンデンサ２、スイッチング素子３ｄの寄生ダイオード、巻線５ｃの経路とに分流する。このとき、スイッチング回路３１が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧（－ｖａｃ）となる。また、スイッチング回路３２が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧（－ｖａｃ）に直流電圧Ｖｄｃを加算した－ｖａｃ＋Ｖｄｃとなる。すなわち、結合リアクトル５に印加される電圧の合計は、－ｖａｃ－ｖａｃ＋Ｖｄｃ＝－２ｖａｃ＋Ｖｄｃとなる。したがって、交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜が直流電圧Ｖｄｃの１／２より小さい場合、合計電圧は正となり、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は減少する。また、交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜が直流電圧Ｖｄｃの１／２より大きい場合、合計電圧は負となり、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は増加する。

図８は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において交流電源１の極性が負のときにスイッチング素子３ｃのみがオンした場合の電流経路を示す図である。図８に示すように、整流素子４ａから巻線５ａに至る電流経路は、平滑コンデンサ２、スイッチング素子３ｂの寄生ダイオード、巻線５ｂの経路と、スイッチング素子３ｃ、巻線５ｃの経路とに分流する。このとき、スイッチング回路３１が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧（－ｖａｃ）に直流電圧Ｖｄｃを加算した－ｖａｃ＋Ｖｄｃとなる。また、スイッチング回路３２が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧（－ｖａｃ）となる。すなわち、結合リアクトル５に印加される電圧の合計は、－ｖａｃ＋Ｖｄｃ－ｖａｃ＝－２ｖａｃ＋Ｖｄｃとなる。したがって、交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜が直流電圧Ｖｄｃの１／２より小さい場合、合計電圧は正となり、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は減少する。また、交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜が直流電圧Ｖｄｃの１／２より大きい場合、合計電圧は負となり、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は増加する。

図９は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において交流電源１の極性が負のときにスイッチング素子３ａ，３ｃがオフした場合の電流経路を示す図である。図９に示すように、整流素子４ａから巻線５ａに至る電流経路は、平滑コンデンサ２、スイッチング素子３ｂの寄生ダイオード、巻線５ｂの経路と、平滑コンデンサ２、スイッチング素子３ｄの寄生ダイオード、巻線５ｃの経路とに分流する。このとき、スイッチング回路３１が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧（－ｖａｃ）に直流電圧Ｖｄｃを加算した－ｖａｃ＋Ｖｄｃとなる。また、スイッチング回路３２が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧（－ｖａｃ）に直流電圧Ｖｄｃを加算した－ｖａｃ＋Ｖｄｃとなる。すなわち、結合リアクトル５に印加される電圧の合計は、２（－ｖａｃ＋Ｖｄｃ）となる。ここで、本実施の形態の電力変換装置１０１は昇圧型であるため、交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜は直流電圧Ｖｄｃよりも常に小さくなる。したがって、合計電圧は交流電圧ｖａｃの位相によらず常に正となり、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は減少する。

図１０は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において交流電源１の極性が負のときにスイッチング素子３ａ，３ｃがオンした場合の電流経路を示す図である。図１０に示すように、整流素子４ａから巻線５ａに至る電流経路は、スイッチング素子３ａ、巻線５ｂの経路と、スイッチング素子３ｃ、巻線５ｃの経路とに分流する。このとき、スイッチング回路３１が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧（－ｖａｃ）となる。また、スイッチング回路３２が結合リアクトル５に印加する電圧は、交流電圧（－ｖａｃ）となる。すなわち結合リアクトル５に印加される電圧の合計は、－ｖａｃ－ｖａｃ＝－２ｖａｃとなる。交流電圧（－２ｖａｃ）は常に負であるため、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は増加する。

図１１は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において、交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜が直流電圧Ｖｄｃの１／２より小さい場合の、スイッチング回路３１，３２のスイッチング素子３ａ～３ｄのオンオフと交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜の増減との関係を示す図である。図１２は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１において、交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜が直流電圧Ｖｄｃの１／２より大きい場合の、スイッチング回路３１，３２のスイッチング素子３ａ～３ｄのオンオフと交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜の増減との関係を示す図である。なお、図１１または図１２に示す関係式のいずれか一方について、等号を含めてもよい。

図１１において、図６，１０に示したとおり、スイッチング回路３１，３２のスイッチング素子がオンで、ともに結合リアクトル５を交流電源１に対して短絡する状態のみ、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜が増加する。図１１において、その他の動作状態では交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は減少する。しかしながら、図３，４，７，８に示したとおり、スイッチング回路３１，３２のいずれか一方のみが結合リアクトル５を交流電源１に対して短絡する状態の方が、図５，９に示したスイッチング回路３１，３２がともに結合リアクトル５を交流電源１に対して短絡しない状態よりも、結合リアクトル５への印加電圧の絶対値が小さくなる。

図１２において、図５，９に示したとおり、スイッチング回路３１，３２のスイッチング素子がオフで、ともに結合リアクトル５を交流電源１に対して短絡しない状態のみ、交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜が減少する。図１２において、その他の動作状態では交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜は増加する。しかしながら、図３，４，７，８に示したとおり、スイッチング回路３１，３２のいずれか一方のみが結合リアクトル５を交流電源１に対して短絡する状態の方が、図６，１０に示したスイッチング回路３１，３２がともに結合リアクトル５を交流電源１に対して短絡する状態よりも、結合リアクトル５への印加電圧の絶対値が小さくなる。

すなわち、電力変換装置１０１は、制御部１００の制御によって、結合リアクトル５への印加電圧の絶対値が小さくなる動作状態を選択して動作することで、結合リアクトル５への印加電圧を低減でき、コア損の低減、交流電流ｉａｃに発生する電流リプル低減による銅損低減などの効果を得ることができる。

図１３は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１が簡易スイッチング制御によって交流電流ｉａｃと直流電圧Ｖｄｃとを制御する場合の第１の構成例を示す図である。電力変換装置１０１は、図１などに示す構成に対して、さらに、交流電圧電流検出部１０と、直流電圧検出部１１と、を備える。交流電圧電流検出部１０は、交流電源１から電力変換装置１０１に供給される交流電力の交流電圧ｖａｃおよび交流電流ｉａｃを検出する。直流電圧検出部１１は、電力変換装置１０１から直流負荷７に出力される直流電力の直流電圧を検出する。制御部１００は、交流電圧電流検出部１０で検出された検出結果として交流電圧ｖａｃおよび交流電流ｉａｃを取得し、直流電圧検出部１１で検出された検出結果として直流電圧Ｖｄｃを取得する。制御部１００は、取得した交流電圧ｖａｃ、交流電流ｉａｃ、および直流電圧Ｖｄｃに基づいて、２つのスイッチング回路３１，３２を制御する。具体的には、制御部１００は、スイッチング素子３ａ～３ｄの制御信号Ｇａｔｅ＿３ａ～Ｇａｔｅ＿３ｄを生成する。制御部１００は、制御信号Ｇａｔｅ＿３ａ，Ｇａｔｅ＿３ｂをスイッチング回路３１に出力し、制御信号Ｇａｔｅ＿３ｃ，Ｇａｔｅ＿３ｄをスイッチング回路３２に出力する。なお、制御部１００は、交流電圧電流検出部１０で検出された検出結果および直流電圧検出部１１で検出された検出結果のいずれか１つに基づいて、２つのスイッチング回路３１，３２を制御、すなわちスイッチング回路３１，３２のスイッチング回数およびオン時間を決定してもよい。

なお、電力変換装置１０１は、交流電源１の交流電流ｉａｃは用いなくてもよい。図１４は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１が簡易スイッチング制御によって交流電流ｉａｃと直流電圧Ｖｄｃとを制御する場合の第２の構成例を示す図である。電力変換装置１０１は、図１などに示す構成に対して、さらに、交流電圧検出部１２と、直流電圧検出部１１と、を備える。交流電圧検出部１２は、交流電源１から電力変換装置１０１に供給される交流電力の交流電圧ｖａｃを検出する。制御部１００は、交流電圧検出部１２で検出された検出結果として交流電圧ｖａｃを取得し、直流電圧検出部１１で検出された検出結果として直流電圧Ｖｄｃを取得する。制御部１００は、取得した交流電圧ｖａｃ、および直流電圧Ｖｄｃに基づいて、２つのスイッチング回路３１，３２を制御する。具体的には、制御部１００は、スイッチング素子３ａ～３ｄの制御信号Ｇａｔｅ＿３ａ～Ｇａｔｅ＿３ｄを生成する。制御部１００は、制御信号Ｇａｔｅ＿３ａ，Ｇａｔｅ＿３ｂをスイッチング回路３１に出力し、制御信号Ｇａｔｅ＿３ｃ，Ｇａｔｅ＿３ｄをスイッチング回路３２に出力する。なお、制御部１００は、交流電圧検出部１２で検出された検出結果および直流電圧検出部１１で検出された検出結果のいずれか１つに基づいて、２つのスイッチング回路３１，３２を制御、すなわちスイッチング回路３１，３２のスイッチング回数およびオン時間を決定してもよい。

また、制御部１００は、図１３に示す交流電圧電流検出部１０および直流電圧検出部１１の検出結果に基づいて、または、図１４に示す交流電圧検出部１２および直流電圧検出部１１の検出結果に基づいて、交流電源１から供給される交流電力の半周期内で動作させるスイッチング回路を切り替える。図１５は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１が簡易スイッチング制御として交流電源１の半周期でスイッチング回数を２回にした場合の動作の例を示す図である。電力変換装置１０１において、制御部１００は、交流電圧ｖａｃの正の半波において、上述したように、交流電圧｜ｖａｃ｜と直流電圧Ｖｄｃとの大小関係によらず交流電流ｉａｃを励磁可能なスイッチング素子３ｂ，３ｄを同時にオンまたはオフする。同様に、電力変換装置１０１において、制御部１００は、交流電圧ｖａｃの負の半波において、上述したように、交流電圧｜ｖａｃ｜と直流電圧Ｖｄｃとの大小関係によらず交流電流ｉａｃを励磁可能なスイッチング素子３ａ，３ｃを同時にオンまたはオフする。電力変換装置１０１では、各スイッチング素子がオンしている期間において、交流電流｜ｉａｃ｜は増加し、各スイッチング素子がオフしている期間において、交流電流｜ｉａｃ｜は減少する。

制御部１００は、簡易スイッチング制御において、２つのスイッチング回路３１，３２のうち、一方のスイッチング回路が備える少なくとも１つのスイッチング素子をオンまたはオフさせる、または、両方のスイッチング回路３１，３２が備える少なくとも１つのスイッチング素子をオンまたはオフさせる。例えば、スイッチング回路３１のスイッチング素子３ａとスイッチング回路３２のスイッチング素子３ｃとで巻線の巻数、コアの断面積などが異なる場合、電力変換装置１０１は、スイッチング素子３ａ，３ｃのいずれか１つを使用したときの図１５に示す交流電流ｉａｃの励磁の変化量を変化させることができる。同様に、スイッチング回路３１のスイッチング素子３ｂとスイッチング回路３２のスイッチング素子３ｄとで巻線の巻数、コアの断面積などが異なる場合、電力変換装置１０１は、スイッチング素子３ｂ，３ｄのいずれか１つを使用したときの図１５に示す交流電流ｉａｃの励磁の変化量を変化させることができる。制御部１００は、簡易スイッチング制御において、各スイッチング素子のスイッチング回数、各スイッチング素子のオン時間などを制御することによって、交流電流ｉａｃ、直流電圧Ｖｄｃなどを制御する。

制御部１００は、簡易スイッチング制御のスイッチング回数として、交流電源１の半周期に１回または数回、例えば、２回から２０回の間で設定する。交流電源１の力率、高調波などが制約事項となる場合、制御部１００は、簡易スイッチングのスイッチング回数を増加させると、電力変換装置１０１では、スイッチング素子がオンおよびオフする際に発生するスイッチング損失、結合リアクトル５で発生する銅損、鉄損などが増加する。一方で、制御部１００は、簡易スイッチングのスイッチング回数を増加させることで、力率、高調波などは改善可能である。そのため、制御部１００は、制約を回避可能な範囲で、可能な限り少ないスイッチング回数を設定するのが望ましい。

制御部１００は、簡易スイッチング制御のスイッチング回数およびオン時間について、例えば、交流電圧電流検出部１０、直流電圧検出部１１、交流電圧検出部１２などの検出結果に基づいて、内部演算処理によって導出することができるが、これに限定されない。制御部１００は、動作条件に応じたスイッチング回数およびオン時間の情報を事前に求めておいて記憶しておき、検出結果に基づいて記憶していた情報を読み出して動作してもよい。

具体的には、制御部１００は、交流電圧電流検出部１０または交流電圧検出部１２で検出された交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜の２倍が直流電圧検出部１１で検出された直流電圧Ｖｄｃよりも大きい場合に、２つのスイッチング回路３１，３２のうちの一方または両方によって結合リアクトル５を交流電源１に短絡させる。これにより、制御部１００は、交流電力の交流電流の絶対値｜ｉａｃ｜を増加させることができる。

また、制御部１００は、交流電圧電流検出部１０または交流電圧検出部１２で検出された交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜の２倍が直流電圧検出部１１で検出された直流電圧Ｖｄｃよりも大きい場合に、２つのスイッチング回路３１，３２の両方を停止させる。これにより制御部１００は、交流電力の交流電流の絶対値を減少させることができる。

また、制御部１００は、交流電圧電流検出部１０または交流電圧検出部１２で検出された交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜の２倍が直流電圧検出部１１で検出された直流電圧Ｖｄｃよりも小さい場合に、２つのスイッチング回路３１，３２の両方によって結合リアクトル５を交流電源１に短絡させる。これにより制御部１００は、交流電力の交流電流の絶対値を増加させることができる。

また、制御部１００は、交流電圧電流検出部１０または交流電圧検出部１２で検出された交流電圧の絶対値｜ｖａｃ｜の２倍が直流電圧検出部１１で検出された直流電圧Ｖｄｃよりも小さい場合に、２つのスイッチング回路３１，３２のうちの一方または両方を停止させる。これにより、制御部１００は、交流電力の交流電流の絶対値を減少させることができる。

ここで、制御部１００は、簡易スイッチング制御のスイッチング回数およびオン時間について、直流負荷７の動作状態に基づいて決定してもよい。この場合、電力変換装置１０１は、直流負荷７の直流電圧Ｖｄｃおよび直流電流を検出する直流電圧電流検出部を設け、直流電圧電流検出部の検出結果に基づいて、スイッチング回数およびオン時間を決定することができる。

直流負荷７については、図１６に示すように、モータ８に接続されたインバータであってもよい。図１６は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１に接続される直流負荷７がインバータの場合の構成例を示す図である。この場合、制御部１００は、電力変換装置１０１から直流負荷７に出力される直流電力の直流電圧Ｖｄｃおよび直流電流Ｉｄｃを検出する直流電圧電流検出部１３を備える。制御部１００は、直流電圧電流検出部１３の検出結果に基づいて、スイッチング回路３１，３２の各スイッチング素子のスイッチング回数およびオン時間を決定する。制御部１００は、直流電圧電流検出部１３の検出結果に基づいて、インバータの出力周波数、出力トルク、出力電圧、出力電流などを演算する。制御部１００は、インバータの出力周波数、出力トルク、出力電圧、出力電流のうちの少なくとも１つに基づいて、スイッチング回路３１，３２の各スイッチング素子のスイッチング回数およびオン時間を決定してもよい。なお、図１６に示すような電力変換装置１０１の構成の場合、制御部１００は、直流電圧電流検出部１３の検出結果などに基づいて制御信号Ｇａｔｅ＿７ａ～Ｇａｔｅ＿７ｆを生成し、直流負荷７であるインバータが備えるスイッチング素子７ａ～７ｆの動作を制御する。電力変換装置１０１は、図１６に示す検出部以外の検出部による検出結果を用いて、インバータを制御してもよい。

なお、電力変換装置１０１では、２つの整流素子を備える整流回路４１を、２つのスイッチング素子に置き換えることも可能である。図１７は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１の第１の変形例を示す図である。図１７に示す電力変換装置１０１は、図１などに示す電力変換装置１０１から整流回路４１を削除し、スイッチング回路３３を追加したものである。スイッチング回路３３は、直流負荷７と並列に接続される。スイッチング回路３３は、直列接続されたスイッチング素子３ｅ，３ｆを備える。なお、スイッチング回路３３は、スイッチング回路３１，３２と同様、スイッチング素子を３つ以上備えていてもよい。すなわち、スイッチング回路３３は、スイッチング素子を２つ以上備える。

図１７に示す構成の場合、電力変換装置１０１において、制御部１００は、交流電源１の電圧極性または電流極性に応じて、スイッチング素子３ｅまたはスイッチング素子３ｆをオンする同期整流動作を行うことができる。すなわち、制御部１００は、交流電源１から供給される交流電力の交流電圧または交流電流の極性に基づいて、スイッチング回路３１～３３の２以上のスイッチング素子のうちの少なくとも１つのスイッチング素子をオンさせて同期整流動作を行う。なお、制御部１００は、スイッチング素子３ｅ，３ｆの制御信号Ｇａｔｅ＿３ｅ，Ｇａｔｅ＿３ｆを生成して、スイッチング素子３ｅ，３ｆのオンオフを制御する。

なお、電力変換装置１０１において、制御部１００は、図１に示す構成の場合においても、図３～図１０に示した動作モードのうち、結合リアクトル５を交流電源１に短絡制御しないスイッチング素子、すなわち、スイッチング素子のうち寄生ダイオードが導通しているスイッチング素子をオンさせる同期整流動作を行ってもよい。制御部１００は、結合リアクトル５を交流電源１に短絡制御させないスイッチング素子を、結合リアクトル５を交流電源１に短絡制御していない期間でオンさせて同期整流動作を行う。

制御部１００は、これらの同期整流動作によって、寄生ダイオードの順方向降下電圧による導通損失よりも、スイッチング素子の導通損失が小さい場合において、スイッチング素子で発生する損失を低減することが可能となる。

図１８は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１の第２の変形例を示す図である。図１８に示す電力変換装置１０１は、図１などに示す電力変換装置１０１に対して、交流電源１への接続極性を反転させたものである。図１８に示すような構成においても、制御部１００は、図１などに示す電力変換装置１０１の場合と同様に、簡易スイッチング制御によって動作制御することが可能となる。図１９は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１の第３の変形例を示す図である。図１９に示す電力変換装置１０１は、図１８に示す電力変換装置１０１に対して、整流回路４１をスイッチング回路３３に置き換えたものである。図１９に示すような構成においても、制御部１００は、図１８に示す電力変換装置１０１の場合と同様に、交流電源１の電圧極性または電流極性に応じて、スイッチング素子３ｅまたはスイッチング素子３ｆをオンする同期整流動作を行うことができる。

電力変換装置１０１の制御部１００の動作を、フローチャートを用いて説明する。図２０は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１の制御部１００が簡易スイッチング制御を行う動作を示すフローチャートである。電力変換装置１０１において、制御部１００は、交流電圧電流検出部１０、直流電圧検出部１１、交流電圧検出部１２、直流電圧電流検出部１３などから検出結果を取得する（ステップＳ１）。制御部１００は、取得した少なくとも１つの検出結果に基づいて、スイッチング回路３１，３２のスイッチング素子３ａ～３ｄのスイッチング回数およびオン時間を決定する（ステップＳ２）。制御部１００は、スイッチング素子３ａ～３ｄのオンオフを制御する制御信号Ｇａｔｅ＿３ａ～Ｇａｔｅ＿３ｄを生成し（ステップＳ３）、スイッチング回路３１，３２に出力する（ステップＳ４）。

つづいて、電力変換装置１０１が備える制御部１００のハードウェア構成について説明する。図２１は、実施の形態１に係る電力変換装置１０１が備える制御部１００を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。制御部１００は、プロセッサ９１及びメモリ９２により実現される。

プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）、またはシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）である。メモリ９２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）といった不揮発性または揮発性の半導体メモリを例示できる。また、メモリ９２は、これらに限定されず、磁気ディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）でもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置１０１において、制御部１００は、スイッチング回路３１，３２を制御、すなわちスイッチング回路３１，３２のスイッチング回数およびオン時間を決定し、交流電源１の半周期に１回以上、２つのスイッチング回路３１，３２によって結合リアクトル５を交流電源１に短絡する簡易スイッチング制御を行うこととした。これにより、電力変換装置１０１は、スイッチング素子３ａ～３ｄにおいてオンおよびオフする際に発生するスイッチング損失、結合リアクトル５において高周波でのリアクトル励磁による高周波銅損および高周波鉄損などの損失を大幅に抑制し、高効率な電力変換ができる。

実施の形態２．
実施の形態１の電力変換装置１０１では、整流回路４１はスイッチング回路３１，３２の後段に配置されていた。実施の形態２では、電力変換装置１０１において、整流回路４１に代えて、全波整流回路を交流電源１の後段に配置する場合について説明する。

図２２は、実施の形態２に係る電力変換装置１０１の第１の構成例を示す図である。電力変換装置１０１は、図１に示す実施の形態１の電力変換装置１０１に対して、整流回路４１を削除し、全波整流回路６を追加したものである。全波整流回路６は、整流素子６ａ～６ｄを備える。実施の形態２の電力変換装置１０１は、全波整流回路６を交流電源１の後段に設け、全波整流回路６の出力側に、結合リアクトル５および２つのスイッチング回路３１，３２を接続した構成である。実施の形態２の電力変換装置１０１において、制御部１００による簡易スイッチング制御方式、および各簡易スイッチング制御のときの電流経路は、実施の形態１の電力変換装置１０１において正の半波のときと同様である。そのため、詳細な説明については省略する。

実施の形態２の電力変換装置１０１では、スイッチング素子３ａ，３ｃには平滑コンデンサ２を充電させる方向にのみ電流が流れる。そのため、図２３に示すように、スイッチング素子３ａ，３ｃのうち少なくとも１つを整流素子に置き換えることができる。図２３は、実施の形態２に係る電力変換装置１０１の第２の構成例を示す図である。図２３では、電力変換装置１０１において、スイッチング素子３ａを整流素子４ａに置き換え、スイッチング素子３ｃを整流素子４ｃに置き換えた例を示している。

実施の形態２において、電力変換装置１０１は、図２２および図２３のいずれの場合においても、実施の形態１のときと同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、電力変換装置１０１を冷凍サイクル適用機器に搭載した場合について説明する。冷凍サイクル適用機器については、例えば、空気調和機、冷凍装置などがある。実施の形態３では、具体的に、電力変換装置１０１を空気調和機に搭載した場合を例にして説明する。

図２４は、実施の形態３に係る冷凍サイクル適用機器６００の構成例を示す図である。冷凍サイクル適用機器６００は、実施の形態１または実施の形態２の電力変換装置１０１を搭載した空気調和機である。電力変換装置１０１の出力側には直流負荷７であるインバータが接続され、直流負荷７であるインバータの出力側にはモータ５００が接続されている。圧縮機５０５は、モータ５００と、圧縮要素５０４と、を備える。直流負荷７であるインバータに接続されているモータ５００は、圧縮要素５０４に連結されている。冷凍サイクル部５０６は、四方弁５０６ａ、室内熱交換器５０６ｂ、膨張弁５０６ｃ、および室外熱交換器５０６ｄを含む態様で構成されている。

冷凍サイクル適用機器６００の内部を循環する冷媒の流路は、圧縮要素５０４から、四方弁５０６ａ、室内熱交換器５０６ｂ、膨張弁５０６ｃ、室外熱交換器５０６ｄを経由し、再び四方弁５０６ａを経由して、圧縮要素５０４へ戻る態様で構成されている。電力変換装置１０１は、交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換し、直流電力を直流負荷７であるインバータに出力する。冷凍サイクル適用機器６００では、直流負荷７であるインバータが、モータ５００を回転させる。圧縮要素５０４は、モータ５００が回転することによって、冷媒の圧縮動作を実行し、冷媒を冷凍サイクル部５０６の内部で循環させることができる。

冷凍サイクル適用機器６００は、実施の形態１，２の電力変換装置１０１を搭載することで、実施の形態１で説明した効果を享受することができる。電力変換装置１０１については、冷凍サイクル適用機器６００に限定されず、送風機などに搭載して駆動用に用いてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 交流電源、２ 平滑コンデンサ、３ａ～３ｆ，７ａ～７ｆ スイッチング素子、４ａ～４ｃ，６ａ～６ｄ 整流素子、５ 結合リアクトル、５ａ～５ｃ 巻線、５ｄ～５ｆ コア、６ 全波整流回路、７ 直流負荷、８，５００ モータ、１０ 交流電圧電流検出部、１１ 直流電圧検出部、１２ 交流電圧検出部、１３ 直流電圧電流検出部、３１～３３ スイッチング回路、４１ 整流回路、１００ 制御部、１０１ 電力変換装置、５０４ 圧縮要素、５０５ 圧縮機、５０６ 冷凍サイクル部、５０６ａ 四方弁、５０６ｂ 室内熱交換器、５０６ｃ 膨張弁、５０６ｄ 室外熱交換器、６００ 冷凍サイクル適用機器、Ａ～Ｄ 端子。

Claims (1)

1. 交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に出力する電力変換装置であって、
   前記直流負荷と並列に接続された２つ以上のスイッチング回路と、
   接続端子を３つ以上有し、３つ以上の前記接続端子のうちの２つの接続端子の各々が、前記２つ以上のスイッチング回路のうちの２つのスイッチング回路の異なる１つのスイッチング回路の交流端子に接続され、前記２つのスイッチング回路の動作に応じた方向で磁束が誘起される結合リアクトルと、
   前記交流電源の半周期に１回以上、前記２つのスイッチング回路によって前記結合リアクトルを前記交流電源に短絡する簡易スイッチング制御を行う制御部と、
   前記交流電源から前記電力変換装置に供給される前記交流電力の交流電圧を検出する交流電圧検出部と、
   前記電力変換装置から前記直流負荷に出力される前記直流電力の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、
   を備え、
   前記結合リアクトルは、前記２つの接続端子の一方に接続される第１の巻線が旋回される第１の旋回部分、および前記２つの接続端子の他方に接続される第２の巻線が旋回される第２の旋回部分を有し、前記第１の旋回部分および前記第２の旋回部分に前記スイッチング回路の動作に応じた方向で磁束が誘起されるように前記第１の巻線および前記第２の巻線が旋回され、
   前記第１の巻線には前記２つのスイッチング回路のうちの一方のスイッチング回路の交流端子が接続され、前記第２の巻線には前記２つのスイッチング回路のうちの他方のスイッチング回路の交流端子が接続され、前記第１の巻線が前記第１の旋回部分に旋回される巻数と前記第２の巻線が前記第２の旋回部分に旋回される巻数とを異なる巻数とし、かつ、前記第１の旋回部分の断面積と前記第２の旋回部分の断面積とを異なる断面積とし、
   前記制御部は、前記交流電圧検出部および前記直流電圧検出部の検出結果に基づいて、前記交流電圧と前記直流電圧との大小関係によらず前記２つのスイッチング回路をオンまたはオフするため、前記２つのスイッチング回路のスイッチング回数およびオン時間を決定し、前記２つのスイッチング回路に割り当てて前記簡易スイッチング制御を行うことで前記直流電圧を制御するとともに、前記交流電圧検出部および前記直流電圧検出部の検出結果に基づいて、前記２つのスイッチング回路を制御し、前記交流電圧検出部で検出された前記交流電圧の絶対値の２倍が前記直流電圧検出部で検出された前記直流電圧よりも大きい場合に、前記２つのスイッチング回路の両方を停止させ、前記交流電力の交流電流の絶対値を減少させる、
   電力変換装置。

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