JPWO2018139200A1 - 電力変換装置及びパワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

電力変換装置２０は、トランス２３と、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌを有する第１電力変換器２１と、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌを有する第２電力変換器２２と、第１電力変換器２１及び第２電力変換器２２を制御する制御部２５とを有する。制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第１閾値以上のとき、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌのそれぞれをオフする第１のモード（充電禁止モード）と、蓄電装置３の蓄電量が第２閾値以下のとき、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌのそれぞれをオフする第２のモード（放電禁止モード）とを含む。

Description

本発明は、電力変換装置及びパワーコンディショナに関する。

自然エネルギーを利用した発電システムの一種である太陽光発電装置と、太陽光発電装置が発電した電力や電力系統の電力を蓄電し、その蓄電した電力を屋内負荷に供給する蓄電池と、蓄電池に対して充放電のための電力を変換する電力変換装置と、を含むシステムが知られている。電力変換装置は、蓄電池の端子間電圧を、一旦電力系統の商用交流電圧の波高値に合わせた直流電圧に電力変換する（例えば、特許文献１参照）。電力変換装置は、蓄電池の充電電流又は放電電流を電流計により検出し、蓄電池のＳＯＣ（State Of Charge：充電率）に応じて、満充電のときには充電電流が０（ゼロ）となるように、またＳＯＣが下限値に近いときには放電電流が０（ゼロ）となるように、電力変換回路を制御する。

国際公開ＷＯ２０１４／２４５６０号公報

ところで、上記のような電流計に用いられる電流センサは、通常数十Ａ（アンペア）といった大電流を扱うため、ｍＡ（ミリアンペア）やμＡ（マイクロアンペア）といった微小な電流の検出精度が低いという問題がある。すなわち、ＳＯＣが上限値や下限値に達し、これ以上充電させない、或いは放電させないために、指令値として充電電流ゼロ、放電電流ゼロを指示したとしても、実際の充電電流及び放電電流と、電流計によって測定された充電電流及び放電電流とが異なるおそれがある。その結果、蓄電装置の充放電が継続してしまい、蓄電池が過充電又は過放電するおそれがある。

本発明の目的は、蓄電装置の過充電及び過放電を抑制することを可能とした電力変換装置及びパワーコンディショナを提供することにある。

本発明の一態様に基づく電力変換装置は、第１の巻線及び第２の巻線を有するトランスと、前記第１の巻線に接続され、かつ蓄電装置と電気的に接続可能である第１のハイサイドスイッチ及び第１のローサイドスイッチと、前記第１のハイサイドスイッチと前記第１のローサイドスイッチのそれぞれに逆並列に接続される第１ダイオードとを有し、前記第１のハイサイドスイッチと前記第１のローサイドスイッチをオンオフすることによって直流と交流とを双方向に変換する第１電力変換器と、前記第２の巻線に接続された第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチと、前記第２のハイサイドスイッチと前記第２のローサイドスイッチのそれぞれに逆並列に接続される第２ダイオードとを有し、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチをオンオフすることによって直流と交流とを双方向に変換する第２電力変換器と、前記第１電力変換器及び前記第２電力変換器を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量が第１閾値以上のとき、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチのそれぞれをオフすることにより、前記トランスから前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチを介して電流が流れることを許可する一方、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチを介して前記トランスに電流が流れないように制御する第１のモードと、前記蓄電装置の蓄電量が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下のとき、前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチのそれぞれをオフすることにより、前記トランスから前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチを介して電流が流れることを許可する一方、前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチを介して前記トランスに電流が流れないように制御する第２のモードと、を含む。
この構成によれば、蓄電装置の蓄電量が第１閾値以上になると第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチのそれぞれがオフとなることにより、第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチを介してトランスに電流が流れなくなる。このように、蓄電装置の蓄電量が第１閾値以上になると蓄電装置への充電電流の供給を停止することができる。また、蓄電装置の蓄電量が第２閾値以下になると第１のハイサイドスイッチ及び第１のローサイドスイッチのそれぞれがオフとなることにより、第１のハイサイドスイッチ及び第１のローサイドスイッチを介してトランスに電流が流れなくなる。このように、蓄電装置の蓄電量が第２閾値以下になると蓄電装置から放電電流が流れることを停止することができる。したがって、蓄電装置の過充電及び過放電を抑制することができる。
加えて、制御部は、蓄電装置の蓄電量に基づいて第１のモード及び第２のモードを選択するため、双方向に充放電を制御する通常モードのままで、電流計の検出値に基づいて充電電流又は放電電流をゼロにするように制御する場合に、電流計のオフセット誤差等の測定誤差に起因して、微小な充電又は放電がなされ続けるような状況になることを防ぐことができる。

本発明の一実施形態においては、前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量が前記第１閾値以上となる期間に亘り前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチのそれぞれをオフした状態を維持する。
この構成によれば、蓄電装置が過充電になるおそれがある期間に亘って第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチのそれぞれがオフになる状態が維持されるので、蓄電装置が過充電になるおそれがある期間において蓄電装置に充電電流が供給されない。したがって、蓄電装置の過充電を防止できる。

本発明の一実施形態においては、前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量が前記第２閾値以下となる期間に亘り前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチのそれぞれをオフした状態を維持する。
この構成によれば、蓄電装置が過放電になるおそれがある期間に亘って第１のハイサイドスイッチ及び第１のローサイドスイッチのそれぞれがオフになる状態が維持されるので、蓄電装置が過放電になるおそれがある期間において蓄電装置から放電電流が流れない。したがって、蓄電装置の過放電を防止できる。

本発明の一実施形態においては、前記制御部は、前記第１のモードのときに前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチをオンオフして前記蓄電装置から放電する。
本発明の一実施形態においては、前記制御部は、前記第２のモードのときに前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチをオンオフして前記蓄電装置を充電する。
例えば、蓄電装置と第１電力変換器との間にリレーが設けられ、蓄電装置の蓄電量が予め設定された上限値又は下限値となるときにリレーがオフすることにより蓄電装置の充放電を停止することが考えられる。しかし、蓄電装置の蓄電量が上限値となることによりリレーをオフしたときに蓄電装置から第１電力変換器に放電電流を供給する場合にはリレーをオンする必要がある。すなわち第１電力変換器から蓄電装置への電力の供給をリレーで遮断した状態で蓄電装置から第１電力変換器に放電電流を供給することができない。また蓄電装置の蓄電量が下限値となることによりリレーがオフしたときに第１電力変換器から蓄電装置に充電電流を供給する場合にはリレーをオンする必要がある。すなわち蓄電装置から第１電力変換器への電力の供給をリレーで遮断した状態で第１電力変換器から蓄電装置に充電電流を供給することができない。
その点、本電力変換装置の構成によれば、制御部が第１のモードのときに第１のハイサイドスイッチ及び第１のローサイドスイッチがオンオフすることにより第２電力変換器に蓄電装置からの放電電流が供給され、第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチのそれぞれがオフしているため、第２ダイオードによって放電電流が整流されて出力される。このように、第２電力変換器から第１電力変換器への電流の供給を遮断した状態、すなわち蓄電装置への充電電流の供給を遮断した状態で蓄電装置から第１電力変換器に放電電流を供給することができる。
また、制御部が第２のモードのときに第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチがオンオフすることにより第２電力変換器から第１電力変換器に電流が供給され、第１のハイサイドスイッチ及び第１のローサイドスイッチのそれぞれがオフしているため、第１ダイオードによって電流が整流されて蓄電装置に供給される。このように、第１電力変換器から第２電力変換器への電流の供給を遮断した状態、すなわち蓄電装置からの放電電流を遮断した状態で第１電力変換器から蓄電装置に充電電流を供給することができる。

本発明の一実施形態においては、前記制御部は、前記蓄電装置の充電を制御する充電モードと、前記蓄電装置の放電を制御する放電モードと、外部指令に基づいて前記蓄電装置の充電又は放電を禁止する外部指令モードとを含み、前記外部指令モードを前記充電モード及び前記放電モードよりも優先して選択する。
例えば太陽光発電装置及び蓄電装置を含むシステムでは、電力系統に逆潮流する場合、太陽光発電装置により発電された電力と蓄電装置の電力とが合わせられた電力よりも太陽光発電装置により発電された電力のみのほうが好ましい場合がある。
この構成によれば、例えば電力変換装置が太陽光発電装置及び蓄電装置を含むシステムに適用された場合に外部指令によって蓄電装置の放電を停止できるため、太陽光発電装置により発電された電力のみを逆潮流することができる。

本発明の一実施形態においては、前記第１電力変換器は、前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１ダイオードを含む第１のＭＯＳＦＥＴと、前記第１のローサイドスイッチ及び前記第１ダイオードを含む第２のＭＯＳＦＥＴとを有し、前記第２電力変換器は、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２ダイオードを含む第３のＭＯＳＦＥＴと、前記第２のローサイドスイッチ及び前記第２ダイオードを含む第４のＭＯＳＦＥＴとを有する。
この構成によれば、第１のＭＯＳＦＥＴのボディダイオード及び第２のＭＯＳＦＥＴのボディダイオードが第１ダイオードとして機能するため、第１電力変換器の部品点数を減らすことができる。また第３のＭＯＳＦＥＴのボディダイオード及び第４のＭＯＳＦＥＴのボディダイオードが第２ダイオードとして機能するため、第２電力変換器の部品点数を減らすことができる。

本発明の一実施形態においては、前記第１電力変換器は、直列に接続された前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチが並列に２個設けられたフルブリッジ回路を有し、前記第２電力変換器は、直列に接続された前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチが並列に２個設けられたフルブリッジ回路を有する。
この構成によれば、例えばプッシュプル回路に比べ、第１のハイサイドスイッチ及び第１のローサイドスイッチと、第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチとのそれぞれの耐圧を下げることができる。また、例えばハーフブリッジ回路に比べ、第１電力変換器と第２電力変換器との電力変換を高効率とすることができる。

本発明の一実施形態においては、前記第１電力変換器及び前記第２電力変換器は、ＬＬＣ共振コンバータとして機能し、当該電力変換装置は、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチに接続されたチョッパ回路をさらに有する。
この構成によれば、チョッパ回路により第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチに加える直流電圧を変更可能であるため、第１電力変換器及び第２電力変換器を固定したスイッチング周波数（例えば共振周波数）で制御することによって第１電力変換器と第２電力変換器との電力変換を高効率とすることができる。

本発明の一実施形態においては、前記制御部は、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチに加える直流電圧を予め決められた電圧範囲内とするように前記チョッパ回路を制御する。
この構成によれば、第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチに加える直流電圧が過度に高くならないため、第２電力変換器を構成する部品の耐圧を下げることができる。

本発明の一態様に基づくパワーコンディショナは、上記電力変換装置と、前記第２電力変換器側に接続され、前記第２電力変換器の直流を交流に変換し、電力系統の交流を直流に変換して前記電力変換装置に出力する直流交流変換装置とを有する。

本発明の電力変換装置及びパワーコンディショナによれば、蓄電装置の過充電及び過放電を抑制することができる。

電力管理システムの概略構成図。 電力変換装置の回路図。 制御部が実行する充電禁止制御のフローチャート。 （ａ）は充電禁止モードのときの電力変換装置の動作説明図、（ｂ）は整流放電モードのときの電力変換装置の動作説明図。 制御部が実行する放電禁止制御のフローチャート。 （ａ）は放電禁止モードのときの電力変換装置の動作説明図、（ｂ）は整流充電モードのときの電力変換装置の動作説明図。 制御部が実行する中間電圧制御のフローチャート。

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、電力管理システム１は、パワーコンディショナ１０と、パワーコンディショナ１０に電気的に接続された太陽光発電装置２及び蓄電装置３と、電力管理システム１の電力の管理を行う電力管理部４とを備える。パワーコンディショナ１０は、交流母線５と系統連系保護リレー６を介して電力系統７に接続される。交流母線５には、図示しない分電盤等を介して負荷８が接続されている。系統連系保護リレー６は、電力系統７とパワーコンディショナ１０とを解列可能である。負荷８は、例えば屋内負荷であり、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等が挙げられる。電力管理システム１は、電力管理部４の指令（外部指令）及びパワーコンディショナ１０によって太陽光発電装置２、蓄電装置３、電力系統７、及び負荷８の間の電力の調整を行う。この調整の一例としては、太陽光発電装置２が発電した電力の電力系統７への逆潮流、蓄電装置３への蓄電、及び負荷８への供給の調整と、電力系統７の電力の蓄電装置３への蓄電及び負荷８への供給の調整とが挙げられる。なお、発電装置としては、太陽光発電装置のほか、風力発電装置、ガス発電装置、地熱発電装置等を用いることができる。

太陽光発電装置２は、光発電パネル（図示略）を有し、光発電パネルが発電した直流電力をパワーコンディショナ１０に供給する。太陽光発電装置２は、光発電パネルが出力する電力が最大となる出力電圧で電流を取り出す最大電力点追従制御を実行する。

蓄電装置３は、直列に接続された複数の蓄電池を含む。蓄電装置３が満充電のとき、蓄電装置３の電極間（正極と負極との間）の電圧は、例えば定格電圧が４８Ｖであれば、約５２Ｖである。なお、蓄電装置３が満充電のときの電圧は、蓄電池の個数に応じて任意に変更可能である。パワーコンディショナ１０は、蓄電装置３の充電と放電とを制御する。

電力管理部４は、パワーコンディショナ１０に外部指令を出力する。例えば、電力管理部４は、外部指令として放電停止指令を出力し、太陽光発電装置２の電力を電力会社に売電する場合に蓄電装置３の放電を停止させる。また、電力管理部４は、外部指令として充電停止指令を出力し、太陽光発電装置２の電力を所定の時間帯に亘り蓄電装置３に充電させるために所定の時間帯以外における太陽光発電装置２の電力の蓄電装置３への充電を停止させる。

パワーコンディショナ１０は、ＰＶコンバータ１１、直流交流変換装置（ＤＣ／ＡＣコンバータ）１２、及び電力変換装置２０を有する。ＰＶコンバータ１１、直流交流変換装置１２、電力変換装置２０のそれぞれは、高圧直流バス１３に接続される。すなわち、ＰＶコンバータ１１と直流交流変換装置１２と電力変換装置２０は、高圧直流バス１３を介して互いに接続されている。

太陽光発電装置２は、ＰＶコンバータ１１に接続される。ＰＶコンバータ１１は、季節や天候、時間帯等の日照条件によって変化する太陽光発電装置２を最大電力点追従制御にて高圧直流バス１３に出力する。ＰＶコンバータ１１が高圧直流バス１３に出力する設定電圧の一例は、３８０Ｖである。直流交流変換装置１２は、交流母線５に接続されている。直流交流変換装置１２は、高圧直流バス１３の直流電力を例えば実効値で２００Ｖの交流電力に変換して交流母線５に出力する。また、直流交流変換装置１２は、交流母線５の交流電力を設定電圧の直流電力に変換して高圧直流バス１３に出力する。

電力変換装置２０は、高圧直流バス１３の直流電力を、蓄電装置３に充電される直流電力に変換する。また電力変換装置２０は、蓄電装置３から放電される直流電力を、高圧直流バス１３に応じた設定電圧の直流電力に変換する。電力変換装置２０は、第１電力変換器２１、第２電力変換器２２、トランス２３、チョッパ回路２４、及び制御部２５を有する。つまり、電力変換装置２０は、双方向の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータである。第１電力変換器２１、第２電力変換器２２、及びチョッパ回路２４は、個別のチップ部品等により形成されている。

図２に示すように、第１電力変換器２１は、第１直流端子２１ａ，２１ｂと、第１直流端子２１ａ，２１ｂに接続されたフルブリッジ回路３１と、フルブリッジ回路３１に接続された共振回路３４と、共振回路３４及びフルブリッジ回路３１に接続された第１交流端子２１ｃ，２１ｄとを有する。第１直流端子２１ａ，２１ｂは、蓄電装置３に接続されている。第１直流端子２１ａと蓄電装置３との間には、電流計２６が設けられている。

フルブリッジ回路３１は、互いに並列に接続された第１のスイッチングアーム３２及び第２のスイッチングアーム３３を含む。第１のスイッチングアーム３２は、第１のハイサイドスイッチの一例である上段側のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕと、第１のローサイドスイッチの一例である下段側のＭＯＳＦＥＴ３２Ｌとを有する。上段側のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕと下段側のＭＯＳＦＥＴ３２Ｌとは、互いに直列に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌは、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。より詳細には、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕのドレイン端子は第１直流端子２１ａに接続され、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕのソース端子とＭＯＳＦＥＴ３２Ｌのドレイン端子とが互いに接続され、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｌのソース端子は第１直流端子２１ｂに接続されている。

第２のスイッチングアーム３３は、第１のハイサイドスイッチの一例である上段側のＭＯＳＦＥＴ３３Ｕと、第１のローサイドスイッチの一例である下段側のＭＯＳＦＥＴ３３Ｌとを有する。上段側のＭＯＳＦＥＴ３３Ｕと下段側のＭＯＳＦＥＴ３３Ｌとは、互いに直列に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ３３Ｕ，３３Ｌは、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。より詳細には、ＭＯＳＦＥＴ３３Ｕのドレイン端子は第１直流端子２１ａに接続され、ＭＯＳＦＥＴ３３Ｕのソース端子とＭＯＳＦＥＴ３３Ｌのドレイン端子とが互いに接続され、ＭＯＳＦＥＴ３３Ｌのソース端子は第１直流端子２１ｂに接続されている。

ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３３Ｕは、第１のＭＯＳＦＥＴの一例であり、オンオフするスイッチング素子としての機能を有する。ＭＯＳＦＥＴ３２Ｌ，３３Ｌは、第２のＭＯＳＦＥＴの一例であり、オンオフするスイッチング素子としての機能を有する。これらＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌのそれぞれに並列に接続されたダイオードは、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌのボディダイオードである。ボディダイオードは、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌのスイッチング素子に対して逆並列に接続されたダイオードとして機能する。このように、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３３Ｕのそれぞれは、第１のハイサイドスイッチと、第１のハイサイドスイッチに逆並列に接続された第１ダイオードとを含む。ＭＯＳＦＥＴ３２Ｌ，３３Ｌのそれぞれは、第１のローサイドスイッチと、第１のローサイドスイッチに逆並列に接続された第１ダイオードとを含む。なお、ＧａＮ（窒化ガリウム）を使ったＭＯＳＦＥＴ等は、物理的にボディダイオードを有していないため、別途外付け部品としてダイオードを設けてもよい。

ＭＯＳＦＥＴ３２ＵとＭＯＳＦＥＴ３２Ｌとの間のノードと、ＭＯＳＦＥＴ３３ＵとＭＯＳＦＥＴ３３Ｌとの間のノードとは、第１交流端子２１ｃ，２１ｄとして機能する。トランス２３は、第１電力変換器２１と第２電力変換器２２とを電気的に絶縁し、巻数比に応じて電圧を変換する。トランス２３は、第１の巻線２３ａと第２の巻線２３ｂとを有する。トランス２３の第１の巻線２３ａは、第１交流端子２１ｃ，２１ｄの間に接続されている。すなわち、第１の巻線２３ａの一端は、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ及びＭＯＳＦＥＴ３２Ｌに接続され、第１の巻線２３ａの他端は、ＭＯＳＦＥＴ３３Ｕ及びＭＯＳＦＥＴ３３Ｌに接続されている。第１交流端子２１ｃと第１の巻線２３ａとの間には、共振回路３４が接続されている。共振回路３４は、第１交流端子２１ｃと第１の巻線２３ａとの間に直列に接続されたコンデンサ３４ａ及びインダクタ３４ｂを有する。電力変換装置２０は、トランス２３の漏れインダクタンス及び励磁インダクタンスと共振回路３４の共振キャパシタンスとによる共振現象を利用するＬＬＣ電流共振型コンバータの機能を有している。そして、第１電力変換器２１及び第２電力変換器２２は、ＬＬＣ電流共振コンバータとして機能する。

第２電力変換器２２は、第２直流端子２２ａ，２２ｂと、第２直流端子２２ａ，２２ｂの間に接続されたフルブリッジ回路４１と、フルブリッジ回路４１に接続された第２交流端子２２ｃ，２２ｄと、第２交流端子２２ｃ，２２ｄに両端子が接続されたコンデンサ２２ｅとを有する。本実施形態では、ＬＬＣ共振コンバータの駆動周波数を一定としているため、蓄電装置３の出力電圧（第１電力変換器２１の第１直流端子２１ａ、第２直流端子２１ｂ間に印加される入力電圧）が変動すると、第２電力変換器２２の第２直流端子２２ａ、第２直流端子２２ｂ間に出力される出力電圧も同様に変動するため、第２直流端子２２ａ，２２ｂには電圧計２７が接続されている。電圧計２７は、第２直流端子２２ａ，２２ｂの間の電圧（以下、「中間電圧Ｖｆｂ」）を測定する。第２直流端子２２ａ，２２ｂには、チョッパ回路２４が接続されている。したがって、中間電圧Ｖｆｂは、第２電力変換器２２とチョッパ回路２４との間の電圧と呼ぶこともできる。

フルブリッジ回路４１は、互いに並列に接続された第１のスイッチングアーム４２及び第２のスイッチングアーム４３を含む。第１のスイッチングアーム４２は、第２のハイサイドスイッチの一例である上段側のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕと、第２のローサイドスイッチの一例である下段側のＭＯＳＦＥＴ４２Ｌとを有する。上段側のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕと下段側のＭＯＳＦＥＴ４２Ｌとは、互いに直列に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌは、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。より詳細には、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕのドレイン端子は第２直流端子２２ａに接続され、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕのソース端子とＭＯＳＦＥＴ４２Ｌのドレイン端子とが互いに接続され、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｌのソース端子は第２直流端子２２ｂに接続されている。

第２のスイッチングアーム４３は、第２のハイサイドスイッチの一例である上段側のＭＯＳＦＥＴ４３Ｕと、第２のローサイドスイッチの一例である下段側のＭＯＳＦＥＴ４３Ｌとを有する。上段側のＭＯＳＦＥＴ４３Ｕと下段側のＭＯＳＦＥＴ４３Ｌとは、互いに直列に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４３Ｕ，４３Ｌは、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。より詳細には、ＭＯＳＦＥＴ４３Ｕのドレイン端子は第２直流端子２２ａに接続され、ＭＯＳＦＥＴ４３Ｕのソース端子とＭＯＳＦＥＴ４３Ｌのドレイン端子とが互いに接続され、ＭＯＳＦＥＴ４３Ｌのソース端子は第２直流端子２２ｂに接続されている。

ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４３Ｕは、第２のＭＯＳＦＥＴの一例であり、オンオフするスイッチング素子としての機能を有する。ＭＯＳＦＥＴ４２Ｌ，４３Ｌは、第２のＭＯＳＦＥＴの一例であり、オンオフするスイッチング素子としての機能を有する。これらＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌのそれぞれに並列に接続されたダイオードは、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌのボディダイオードである。ボディダイオードは、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌのスイッチング素子に対して逆並列に接続されたダイオードとして機能する。このように、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４３Ｕのそれぞれは、第２のハイサイドスイッチと、第２のハイサイドスイッチに逆並列に接続された第２ダイオードとを含む。ＭＯＳＦＥＴ４２Ｌ，４３Ｌのそれぞれは、第２のローサイドスイッチと、第２のローサイドスイッチに逆並列に接続された第２ダイオードとを含む。なお、ＧａＮ（窒化ガリウム）を使ったＭＯＳＦＥＴ等は、物理的にボディダイオードを有していないため、別途外付け部品としてダイオードを設けてもよい。

ＭＯＳＦＥＴ４２ＵとＭＯＳＦＥＴ４２Ｌとの間のノードと、ＭＯＳＦＥＴ４３ＵとＭＯＳＦＥＴ４３Ｌとの間のノードとは、第２交流端子２２ｃ，２２ｄとして機能する。第２交流端子２２ｃ，２２ｄはトランス２３の第２の巻線２３ｂに接続されている。すなわち、第２の巻線２３ｂの一端は、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ及びＭＯＳＦＥＴ４２Ｌに接続され、第２の巻線２３ｂの他端は、ＭＯＳＦＥＴ４３Ｕ及びＭＯＳＦＥＴ４３Ｌに接続されている。

チョッパ回路２４は、高圧直流バス１３に接続される高圧側端子２４ａ,２４ｂと、第２電力変換器２２の第２直流端子２２ａ，２２ｂに接続される低圧側端子２４ｃ，２４ｄとを有する。また、チョッパ回路２４は、インダクタ５１、第１のＭＯＳＦＥＴ５２、第２のＭＯＳＦＥＴ５３、及びコンデンサ５４を有する。第１のＭＯＳＦＥＴ５２及び第２のＭＯＳＦＥＴ５３は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。これらＭＯＳＦＥＴ５２，５３に接続されたダイオードは、ＭＯＳＦＥＴ５２，５３のボディダイオードである。なお、ＧａＮ（窒化ガリウム）を使ったＭＯＳＦＥＴ等は、物理的にボディダイオードを有していないため、別途外付け部品としてダイオードを設けてもよい。

インダクタ５１の第１端子は、低圧側端子２４ｃに接続され、インダクタ５１の第２端子は、第１のＭＯＳＦＥＴ５２のソース端子及び第２のＭＯＳＦＥＴ５３のドレイン端子に接続されている。第１のＭＯＳＦＥＴ５２のドレイン端子は高圧側端子２４ａに接続されている。コンデンサ５４の第１端子は、第１のＭＯＳＦＥＴ５２のドレイン端子に接続され、コンデンサ５４の第２端子は、第２のＭＯＳＦＥＴ５３のソース端子に接続されている。高圧側端子２４ａ，２４ｂには、高圧側端子２４ａ，２４ｂの間の電圧（以下、「電圧Ｖｄｃ」）を測定する電圧計２８が接続されている。

制御部２５は、第１電力変換器２１、第２電力変換器２２、及びチョッパ回路２４の動作を制御する。より詳細には、制御部２５は、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌと、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌと、チョッパ回路２４のＭＯＳＦＥＴ５２，５３とのそれぞれのオンオフ駆動を制御する。また制御部２５は、電力管理部４（図１参照）の外部指令を受信可能である。また制御部２５には、蓄電装置３の蓄電量、電流計２６の検出値、及び電圧計２７，２８の検出値が入力される。蓄電装置３の蓄電量は、蓄電装置３のＳＯＣ（State of Charge）で示される。なお、蓄電装置３の蓄電量は、例えば蓄電装置３の電極間の電圧値で示されてもよい。

この電力変換装置２０の制御部２５は、充電モード、放電モード、第１のモードの一例である充電禁止モード、第２のモードの一例である放電禁止モード、整流充電モード、整流放電モード、及び外部指令モードといった各種の制御モードを含む。

充電モードは、高圧直流バス１３から蓄電装置３に電流（充電電流）を供給する場合、すなわちトランス２３の２次側から１次側に向けて電流を供給する場合の制御モードである。制御部２５は、中間電圧Ｖｆｂが、蓄電装置３の電極間の電圧に比例した電圧となるようにチョッパ回路２４によって電圧Ｖｄｃを降圧させる。より詳細には、制御部２５は、電圧計２７により測定された電圧が、蓄電装置３の電極間の電圧にトランス２３の第１の巻線２３ａと第２の巻線２３ｂとの巻線比を乗算したものと等しくなるように第１のＭＯＳＦＥＴ５２をオンオフ駆動させる。一方、第２のＭＯＳＦＥＴ５３は、還流ダイオードとして動作するので、第１ＭＯＳＦＥＴ５２と相補的にオンオフ駆動される。

そして制御部２５は、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌを固定したスイッチング周波数と、固定したＤＵＴＹで制御する。また制御部２５は、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌが同期整流回路として働くように制御する。なお、固定したスイッチング周波数の一例は、共振回路３４の共振周波数である。また固定したＤＵＴＹの一例は、貫通電流が流れないためのデッドタイムを除いた、約５０％である。

放電モードは、蓄電装置３からの放電電流を高圧直流バス１３に供給する場合、すなわちトランス２３の１次側から２次側に向けて電流を供給する場合の制御モードである。制御部２５は、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌを固定したスイッチング周波数と、固定したＤＵＴＹで制御する。また制御部２５は、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌが同期整流回路として働くように制御する。なお、固定したスイッチング周波数の一例は、共振回路３４の共振周波数である。また固定したＤＵＴＹの一例は、貫通電流が流れないためのデッドタイムを除いた、約５０％である。

そして、制御部２５は、電圧Ｖｄｃが設定電圧になるようにチョッパ回路２４によって中間電圧Ｖｆｂを昇圧させる。より詳細には、制御部２５は、中間電圧Ｖｆｂと設定電圧との差に応じて決定されるＤＵＴＹに基づいて第２のＭＯＳＦＥＴ５３をオンオフ駆動させる。一方、第１のＭＯＳＦＥＴ５２は、逆流防止ダイオードとして動作するので、第２のＭＯＳＦＥＴ５３と相補的にオンオフ駆動される。

充電禁止モードは、第２直流端子２２ａ，２２ｂから第２交流端子２２ｃ，２２ｄに電流が流れないように制御する、すなわちＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌを介してトランス２３に電流が流れないように制御する制御モードである。言い換えれば、充電禁止モードは、第２電力変換器２２から第１電力変換器２１に電流を供給しないようにする、すなわち高圧直流バス１３から蓄電装置３に充電電流を供給しないようにする制御モードである。なお、充電禁止モードでは、第２交流端子２２ｃ，２２ｄから第２直流端子２２ａ，２２ｂに電流が流れること、すなわちトランス２３からＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌを介して電流が流れることは許可される。制御部２５は、充電禁止モードを選択している期間に亘り第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの全てをオフにした状態を維持する。

放電禁止モードは、第１直流端子２１ａ，２１ｂから第１交流端子２１ｃ，２１ｄに電流が流れないように制御する、すなわちＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌを介してトランス２３に電流が流れないように制御する制御モードである。言い換えれば、放電禁止モードは、第１電力変換器２１から第２電力変換器２２に電流を供給しないようにする、すなわち蓄電装置３が放電しないようにする制御モードである。なお、放電禁止モードでは、第１交流端子２１ｃ，２１ｄから第１直流端子２１ａ，２１ｂに電流が流れること、すなわちトランス２３からＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌを介して電流が流れることは許可される。制御部２５は、放電禁止モードを選択している期間に亘り第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌの全てをオフにした状態を維持する。

整流充電モードは、放電禁止モードにおいて充電要求がある場合に第２電力変換器２２から第１電力変換器２１に電流を供給する、すなわち蓄電装置３からの放電を禁止する一方、蓄電装置３を充電する制御モードである。整流充電モードにおける制御部２５の動作は、充電モードと同様である。すなわち制御部２５は、放電禁止モードのときに第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌをオンオフして蓄電装置３を充電する。

整流放電モードは、充電禁止モードにおいて放電要求がある場合に第１電力変換器２１から第２電力変換器２２に電流を供給する、すなわち蓄電装置３の充電を禁止する一方、蓄電装置３から放電する制御モードである。整流放電モードにおける制御部２５の動作は、放電モードと同様である。すなわち制御部２５は、充電禁止モードのときに第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌをオンオフして蓄電装置３から放電する。

外部指令モードは、制御部２５が電力管理部４（図１参照）の外部指令（充電停止指令又は放電停止指令）を受信したとき、充電モード及び放電モードよりも優先して、その外部指令に応じて充電を停止する、又は放電を停止するモードである。例えば制御部２５は、充電モードのとき、電力管理部４からの外部指令として充電停止指令を受信したとき、外部指令モードを選択し、蓄電装置３の充電を停止する。また例えば制御部２５は、放電モードのとき、電力管理部４からの外部指令として放電停止指令を受信したとき、外部指令モードを選択し、蓄電装置３からの放電を停止する。

これら制御モードを有する制御部２５は、電流制御、充電禁止制御、放電禁止制御、及び中間電圧制御といった各種の制御を実行する。制御部２５は、電流制御において高圧直流バス１３の電圧に基づいて蓄電装置３への充電電流及び蓄電装置３からの放電電流を制御する。制御部２５は、充電禁止制御において蓄電装置３の蓄電量や外部指令に基づいて蓄電装置３への充電をさせないようにする。制御部２５は、放電禁止制御において蓄電装置３の蓄電量や外部指令に基づいて蓄電装置３からの放電をさせないようにする。制御部２５は、中間電圧制御において中間電圧Ｖｆｂを制御する。

電流制御の詳細について説明する。
太陽光発電装置２は、受光状態によって発電量が異なる。すなわち太陽光発電装置２は、昼間の晴れたときでは発電量が多く、夜間や曇りのときでは発電量が少ない。一方、高圧直流バス１３の電圧は、設定電圧に維持する必要がある。例えば、太陽光発電装置２の発電量が多い一方、負荷８による電力消費が少なく、電力系統７への逆潮流ができない場合、高圧直流バス１３の電圧が上昇して設定電圧を維持できない場合がある。このような場合、太陽光発電装置２からの電力を蓄電装置３に供給することにより、高圧直流バス１３の電圧を設定電圧に維持する。また、太陽光発電装置２の発電量が少ない場合、高圧直流バス１３の電圧が下降して設定電圧を維持できない場合がある。この場合、蓄電装置３から高圧直流バス１３に電力が供給されると、電力系統７から高圧直流バス１３に電力が供給されなくても、高圧直流バス１３の電圧を設定電圧に維持することができる。

制御部２５は、蓄電装置３の充電電流及び放電電流を電流計２６により取得する。また制御部２５は、高圧直流バス１３の電圧を電圧計２８により取得する。そして、制御部２５は、高圧直流バス１３の電圧が設定電圧よりも低い場合、高圧直流バス１３の電圧が設定電圧まで上昇するように蓄電装置３を放電させるために電力変換装置２０の動作を制御する。より詳細には、制御部２５は、電圧計２８により測定された電圧値に基づいて蓄電装置３に対する充電電流又は放電電流の指令値を設定し、指令値通りに電流が流れているか否かを電流計２６によって監視することにより、高圧直流バス１３の電圧が設定電圧となるように電力変換装置２０の動作を制御する。

また、制御部２５は、高圧直流バス１３の電圧が設定電圧よりも高い場合、高圧直流バス１３の電圧が設定電圧まで下降するように蓄電装置３を充電させるために電力変換装置２０の動作を制御する。より詳細には、制御部２５は、電圧計２８により測定された電圧値に基づいて蓄電装置３への充電電流又は放電電流の指令値を設定し、指令値通りに電流が流れているか否かを電流計２６によって監視することにより、高圧直流バス１３の電圧が設定電圧となるように双方向の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータである電力変換装置２０の動作を制御する。

図３及び図４を参照して、充電禁止制御について説明する。制御部２５は、充電モードにおいて、所定時間毎に充電禁止制御を実行する。
充電禁止制御において、制御部２５は、蓄電装置３の過充電を防ぐため、蓄電装置３が満充電となるときには蓄電装置３の充電を停止する。また、制御部２５は、電力管理部４（図１参照）からの外部指令として充電停止指令を受信したときに蓄電装置３の充電を停止する。制御部２５は、電力管理部４からの外部指令（充電停止指令）を受信した場合、蓄電装置３の蓄電量にかかわらず、蓄電装置３の充電を停止する。つまり、制御部２５は、外部指令モードを充電モードよりも優先する。

このような充電禁止制御の処理手順として、制御部２５は、まずステップＳ１１において、電力管理部４の外部指令（充電停止指令）を受信しているか否かを判定する。そして制御部２５は、電力管理部４の外部指令（充電停止指令）を受信していないとき（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１２において蓄電装置３の蓄電量が第１閾値以上か否かを判定する。例えば、第１閾値は、充電終止電圧に相当するＳＯＣと等しい値に設定される。充電終止電圧は、蓄電装置３の充電を好適に行うことができる電圧の最高値である。なお、第１閾値は、充電終止電圧に相当するＳＯＣよりも僅かに低い値としてもよい。

制御部２５は、電力管理部４からの外部指令（充電停止指令）を受信したとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１３において外部指令モードを選択する。また制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第１閾値以上と判定したとき（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１４において充電禁止モードを選択する。

図４（ａ）に示すように、充電禁止モードでは、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの全てがオフとなるので、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌのボディダイオードによって第２直流端子２２ａから第２交流端子２２ｃ，２２ｄに電流が流れない。このため、第２電力変換器２２から第１電力変換器２１に電流が流れない。第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの全てがオフとなる状態は、制御部２５が充電禁止モードを選択している期間に亘り維持される。すなわち、充電禁止モードの間に亘り第２電力変換器２２から第１電力変換器２１に電流が流れない。なお、蓄電装置３の充電を停止する外部指令モード（充電停止指令）においても処理は図４（ａ）と同様になる。

図３に示すように、制御部２５は、外部指令モード又は充電禁止モードを選択した後、ステップＳ１５において蓄電装置３の放電要求があるか否かを判定する。この放電要求とは、電力管理部４からの外部指令による蓄電装置３の放電要求と、高圧直流バス１３の電圧が設定電圧未満となることによる蓄電装置３の放電要求とを含む。制御部２５は、蓄電装置３の放電要求があるとき（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６において整流放電モードを選択する。

図４（ｂ）に示すように、整流放電モードでは、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの全てがオフとなる状態で第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌがオンオフ駆動するので、蓄電装置３から放電される。このように、充電禁止モード及び整流放電モードの間に亘りＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの全てがオフとなる状態が維持されるので、第２電力変換器２２から第１電力変換器２１に電流が流れない。

一方、図３に示すように、制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第１閾値未満と判定したとき（ステップＳ１２：ＮＯ）、又は充電禁止モードにおいて蓄電装置３の放電要求がないとき（ステップ１５：ＮＯ）、処理を一旦終了して、通常の双方向に充放電を制御する通常モードに戻る。制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第１閾値未満のとき、制御モードとして充電モードを選択できる。

図５及び図６を参照して、放電禁止制御について説明する。制御部２５は、放電モードにおいて、所定時間毎に放電禁止制御を実行する。
放電禁止制御において、制御部２５は、蓄電装置３の過放電を防ぐため、蓄電装置３の蓄電量が下限値となるときには蓄電装置３の放電を停止する。また、制御部２５は、電力管理部４からの外部指令として放電停止指令を受信したときに蓄電装置３の放電を停止する。制御部２５は、電力管理部４からの外部指令（放電停止指令）を受信した場合、蓄電装置３の蓄電量にかかわらず、蓄電装置３からの放電を停止する。つまり、制御部２５は、外部指令モードを放電モードよりも優先する。なお、蓄電装置３の蓄電量の下限値は、例えば放電終止電圧に相当するＳＯＣと等しい値である。放電終止電圧は、蓄電装置３の放電を好適に行うことができる電圧の最低値である。

このような放電禁止制御の処理手順として、制御部２５は、まずステップＳ２１において、電力管理部４の外部指令（放電停止指令）を受信しているか否かを判定する。そして制御部２５は、電力管理部４からの外部指令（放電停止指令）を受信していないとき（ステップＳ２１：ＮＯ）、ステップＳ２２において蓄電装置３の蓄電量が第２閾値以下か否かを判定する。例えば、第２閾値は、第１閾値よりも低い値であり、蓄電装置３の蓄電量の下限値（放電終止電圧に相当するＳＯＣと等しい値）に設定される。なお、第２閾値は、蓄電装置３の蓄電量の下限値（放電終止電圧に相当するＳＯＣと等しい値）よりも僅かに高い値であってもよい。

制御部２５は、電力管理部４からの外部指令（放電停止指令）を受信したとき（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２３において外部指令モードを選択する。また、制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第２閾値以下と判定したとき（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２４において放電禁止モードを選択する。

図６（ａ）に示すように、放電禁止モードでは、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌの全てがオフとなるので、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌのボディダイオードによって第１直流端子２１ａから第１交流端子２１ｃ，２１ｄに電流が流れない。このため、第１電力変換器２１から第２電力変換器２２に電流が流れない。第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌの全てがオフとなる状態は、制御部２５が充電禁止モードを選択している期間に亘り維持される。すなわち、放電禁止モードの間に亘り第１電力変換器２１から第２電力変換器２２に電流が流れない。なお、蓄電装置３からの放電を停止する外部指令モード（放電停止指令）においても処理は図６（ａ）と同様になる。

図５に示すように、制御部２５は、外部指令モード又は放電禁止モードが選択された後、ステップＳ２５において蓄電装置３の充電要求があるか否かを判定する。この充電要求とは、電力管理部４からの外部指令による蓄電装置３の充電要求と、高圧直流バス１３の電圧が設定電圧よりも高くなることによる蓄電装置３の充電要求とを含む。制御部２５は、蓄電装置３の充電要求があるとき（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、ステップＳ２６において整流充電モードを選択する。

図６（ｂ）に示すように、整流充電モードでは、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌの全てがオフとなる状態で第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌがオンオフ駆動するので、蓄電装置３が充電される。このように、放電禁止モード及び整流充電モードの間に亘りＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌの全てがオフとなる状態が維持されるので、第１電力変換器２１から第２電力変換器２２に電流が流れない。

一方、図５に示すように、制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第２閾値よりも高いと判定したとき（ステップＳ２２：ＮＯ）、又は充電禁止モードにおいて蓄電装置３の充電要求がないとき（ステップ２５：ＮＯ）、処理を一旦終了して、通常の双方向に充放電を制御する通常モードに戻る。制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第２閾値よりも高いとき、制御モードとして放電モードを選択できる。

図７を参照して、中間電圧制御について説明する。制御部２５は、所定時間毎に中間電圧制御を実行する。
蓄電装置３の充電が禁止された状態で、電流制御によってチョッパ回路２４が第２電力変換器２２に電流を供給しようとする場合、すなわちチョッパ回路２４が蓄電装置３の充電方向に電流を流そうとする場合、中間電圧Ｖｆｂが上昇する。この中間電圧Ｖｆｂは、設定電圧まで上昇する場合がある。一方、蓄電装置３の放電が禁止された状態で、電流制御によってチョッパ回路２４が蓄電装置３の放電方向に電流を流そうとする場合、中間電圧Ｖｆｂが低下する。この中間電圧Ｖｆｂは、０Ｖにまで低下する場合がある。特に、中間電圧Ｖｆｂが設定電圧まで上昇してしまうと、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌに、設定電圧に対応した高耐圧の素子を用いる必要があり、部品のコストアップとなる。

この問題を解決するため、制御部２５は、中間電圧Ｖｆｂが予め決められた電圧範囲内となるように制御する中間電圧制御を実行する。中間電圧Ｖｆｂの上限値は、設定電圧（３８０Ｖ）よりも低い電圧であり、例えば３００Ｖである。中間電圧Ｖｆｂの下限値は、０Ｖよりも高い電圧であり、例えば２００Ｖである。このように中間電圧Ｖｆｂを制御することにより、中間電圧Ｖｆｂが設定電圧まで上昇することが抑制されるため、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌに、設定電圧よりも低い電圧に対応した耐圧の素子を用いることができ、部品のコストアップを抑制できる。

このような中間電圧制御の処理手順として、制御部２５は、ステップＳ３１における中間電圧Ｖｆｂが上限値以上か否かの判定、及びステップＳ３２における中間電圧Ｖｆｂが下限値以下か否かの判定を行う。制御部２５は、中間電圧Ｖｆｂが下限値よりも高くかつ上限値未満と判定したとき（ステップＳ３１及びステップＳ３２：ＮＯ）、処理を一旦終了する。一方、制御部２５は、中間電圧Ｖｆｂが上限値以上と判定したとき（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、又は中間電圧Ｖｆｂが下限値以下と判定したとき（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ３３において中間電圧Ｖｆｂを目標電圧に制御する。ここで、目標電圧は、中間電圧Ｖｆｂの下限値以上かつ上限値以下の電圧であり、例えば上限値と下限値との中央値である。

次に、本実施形態の作用について説明する。
例えば、蓄電装置３と第１電力変換器２１との間において蓄電装置３付近に設けられたリレーが制御部２５により制御されることによって、蓄電装置３の蓄電量が満充電又は下限値になったときに蓄電装置３の充電又は放電を停止する構成（以下、「比較構成」）が考えられる。この比較構成では、例えば蓄電装置３の充電から充電停止に切り替わる過程において、リレーによって蓄電装置３の充電が停止された後、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌのオンオフ駆動を停止する。このようにリレーによる蓄電装置３の充電停止から第２電力変換器２２の動作の停止までの期間に亘り第２電力変換器２２が動作するため、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌ及び第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの電圧が高くなってしまう。このように電圧が高くなってもＭＯＳＦＥＴが故障しないようにするため、高耐圧のＭＯＳＦＥＴを用いる必要がある。またリレーを追加することにより制御部２５のシーケンス制御が複雑化してしまう。

その点、本実施形態の電力変換装置２０では、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの全てをオフすることにより蓄電装置３の充電を停止し、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌの全てをオフすることにより蓄電装置３の放電を停止する。このように、リレーを用いずに蓄電装置３の充電及び放電を停止させることができるため、蓄電装置３の充電を停止する場合、第２電力変換器２２の動作を停止でき、蓄電装置３の放電を停止する場合、第１電力変換器２１の動作を停止できる。言い換えれば、蓄電装置３の充電の停止後に第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌがオンオフ動作すること、及び蓄電装置３の放電の停止後に第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌがオンオフ動作することが抑制される。したがって、低耐圧のＭＯＳＦＥＴを用いることができるので、コストダウンを図ることができる。またリレーが設けられないため、制御部２５のシーケンス制御が複雑化することを抑制できる。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第１閾値以上になると第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの全てをオフにする。これにより、蓄電装置３に充電電流が流れなくなるため、蓄電装置３の充電を停止することができる。また制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量が第２閾値以下になると第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌの全てをオフにする。これにより、蓄電装置から放電電流が流れなくなるため、蓄電装置３からの放電を停止することができる。したがって、蓄電装置３の過充電又は過放電を抑制することができる。

加えて、制御部２５は、蓄電装置３の蓄電量に基づいて充電禁止モード及び放電禁止モードを選択する。このため、双方向に充放電を制御する通常モードのままで、電流計２６の検出値に基づいて充電電流又は放電電流をゼロにするように制御する場合に、電流計２６のオフセット誤差等の測定誤差に起因して、微小な充電又は放電がなされ続けるような状況になることを防ぐことができる。

（２）制御部２５が充電禁止モードを選択している期間、すなわち蓄電装置３が過充電になるおそれがある期間に亘って第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌのそれぞれがオフになる状態が維持されるので、蓄電装置３が過充電になるおそれがある期間において蓄電装置３に充電電流が供給されない。したがって、蓄電装置３が過充電になることを防止できる。また制御部２５が放電禁止モードを選択している期間、すなわち蓄電装置３が過放電になるおそれがある期間に亘って第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌのそれぞれがオフになる状態が維持されるので、蓄電装置３が過放電になるおそれがある期間において蓄電装置３から放電電流が流れない。したがって、蓄電装置３が過放電になることを防止できる。

（３）上記比較構成において、蓄電装置３が満充電となることによりリレーをオフしたときに蓄電装置３から第１電力変換器２１に放電電流を供給する場合にはリレーをオンする。すなわち第１電力変換器２１から蓄電装置３への電力の供給をリレーで遮断した状態で蓄電装置３から第１電力変換器２１に放電電流を供給することができない。また蓄電装置３の蓄電量が下限値となることによりリレーがオフしたときに第１電力変換器２１から蓄電装置３に充電電流を供給する場合にはリレーをオンする。すなわち蓄電装置３から第１電力変換器２１への電力の供給をリレーで遮断した状態で第１電力変換器２１から蓄電装置３に充電電流を供給することができない。

その点、本実施形態の電力変換装置２０によれば、制御部２５が制御モードを整流放電モードにすることによって第１電力変換器２１から第２電力変換器２２を介して電流が整流されてチョッパ回路２４に供給される。このように、第２電力変換器２２から第１電力変換器２１への電流の供給を遮断した状態、すなわち蓄電装置３への充電電流の供給を遮断した状態で蓄電装置３から第１電力変換器２１に放電電流を供給することができる。

また、制御部２５が制御モードを整流充電モードにすることによって第２電力変換器２２から第１電力変換器２１を介して電流が整流されて蓄電装置３に供給される。このように、第１電力変換器２１から第２電力変換器２２への電流の供給を遮断した状態、すなわち蓄電装置３からの放電電流を遮断した状態で第１電力変換器２１から蓄電装置３に充電電流を供給することができる。

（４）例えば太陽光発電装置２及び蓄電装置３を含む電力管理システム１では、電力系統７に逆潮流する場合、太陽光発電装置２により発電された電力と蓄電装置３の電力とが合わせられた電力よりも太陽光発電装置２により発電された電力のみのほうが好ましい場合がある。その点、本実施形態の電力変換装置２０では、電力管理部４からの外部指令によって蓄電装置３の放電を確実に停止できるため、太陽光発電装置２により発電された電力のみを電力系統７に逆潮流することができる。

（５）第１電力変換器２１は、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌを有するため、スイッチング素子とこのスイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとが個別に形成される構成と比較して、第１電力変換器２１の部品点数を減らすことができる。また第２電力変換器２２は、ＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌを有するため、第１電力変換器２１と同様に、第２電力変換器２２の部品点数を減らすことができる。

（６）第１電力変換器２１及び第２電力変換器２２は、フルブリッジ回路３１，４１を有するため、例えばプッシュプル回路に比べ、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌ及び第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌのそれぞれの耐圧を下げることができる。また、例えばハーフブリッジ回路に比べ、第１電力変換器２１と第２電力変換器２２との電力変換を高効率とすることができる。

（７）電力変換装置２０は、ＬＬＣ電流共振型コンバータの機能を有し、かつ高圧直流バス１３の電圧をチョッパ回路２４によって制御する。このため、第１電力変換器２１及び第２電力変換器２２を固定したスイッチング周波数（共振周波数）で制御することによって、第１電力変換器２１と第２電力変換器２２との電力変換を高効率とすることができる。

（８）制御部２５が中間電圧制御を行うことにより、中間電圧Ｖｆｂが過度に高くなることを抑制できる。したがって、第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌの耐圧を下げることができる。

（変形例）
上記実施形態に関する説明は、本発明の電力変換装置及びパワーコンディショナが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明の電力変換装置及びパワーコンディショナは、例えば以下に示される上記実施形態の変形例、及び相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。

・上記実施形態において、制御部２５は複数設けられてもよい。その一例として、電力変換装置２０は、チョッパ回路２４を制御する第１制御部と、第１電力変換器２１及び第２電力変換器２２を制御する第２制御部とを有してもよい。

・上記実施形態において、ダイオード素子として機能するボディダイオードを含むＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌを用いたが、ボディダイオードを含まないトランジスタと、このトランジスタに逆並列に接続されたダイオード素子とを用いてもよい。また、ＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌに逆並列にダイオード素子を接続してもよい。第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌについても同様に変更できる。

・上記実施形態において、電力変換装置２０は、ＬＬＣ電流共振コンバータ方式以外の方式のコンバータであってもよい。
・上記実施形態において、第１電力変換器２１及び第２電力変換器２２の少なくとも一方は、フルブリッジ回路３１，４１に代えて、ハーフブリッジ回路又はプッシュプル回路であってもよい。

・上記実施形態において、制御部２５は、充電禁止制御、放電禁止制御、及び中間電圧制御を互いに同じ制御周期で行ってもよいし、互いに異なる制御周期で行ってもよい。
・上記実施形態の中間電圧制御において、中間電圧Ｖｆｂの目標電圧を、中間電圧Ｖｆｂが上限値以上の場合、及び中間電圧Ｖｆｂが下限値以下の場合のそれぞれにおいて個別に設定してもよい。例えば、中間電圧Ｖｆｂが上限値以上の場合における中間電圧Ｖｆｂの目標電圧は、中間電圧Ｖｆｂが下限値以下の場合における中間電圧Ｖｆｂの目標電圧よりも高い。

・上記実施形態において、蓄電装置として、第１電力変換器２１の第１直流端子２１ａ，２１ｂに所定の起動電圧を印加することにより起動可能な蓄電装置が用いられる場合、制御部２５は、チョッパ回路２４により上記起動電圧を生成する起動制御を実行してもよい。制御部２５は、起動制御において、第１電力変換器２１のＭＯＳＦＥＴ３２Ｕ，３２Ｌ，３３Ｕ，３３Ｌの全てをオフにし、かつ第２電力変換器２２のＭＯＳＦＥＴ４２Ｕ，４２Ｌ，４３Ｕ，４３Ｌをオンオフ駆動することにより第１電力変換器２１の第１直流端子２１ａ，２１ｂに所定の起動電圧を印加する。

・上記実施形態では、第２電力変換器２２とチョッパ回路２４とが個別のチップ部品により形成されていたが、第２電力変換器２２とチョッパ回路２４とが集積された１つのチップ部品により形成されてもよい。この場合、第２電力変換器２２とチョッパ回路２４との間のノードが一対の第２直流端子２２ａ，２２ｂとして機能する。

３…蓄電装置、７…電力系統、１０…パワーコンディショナ、１２…直流交流変換装置、２０…電力変換装置、２１…第１電力変換器、２２…第２電力変換器、２３…トランス、２３ａ…第１の巻線、２３ｂ…第２の巻線、２４…チョッパ回路、２５…制御部、３１…フルブリッジ回路、３２Ｕ，３３Ｕ…ＭＯＳＦＥＴ（第１のＭＯＳＦＥＴ、第１のハイサイドスイッチ、第１ダイオード）、３２Ｌ，３３Ｌ…ＭＯＳＦＥＴ（第２のＭＯＳＦＥＴ、第１のローサイドスイッチ、第１ダイオード）、４１…フルブリッジ回路、４２Ｕ，４３Ｕ…ＭＯＳＦＥＴ（第３のＭＯＳＦＥＴ、第２のハイサイドスイッチ、第２ダイオード）、４２Ｌ，４３Ｌ…ＭＯＳＦＥＴ（第４のＭＯＳＦＥＴ、第２のローサイドスイッチ、第２ダイオード）。

Claims (11)

1. 第１の巻線及び第２の巻線を有するトランスと、
   前記第１の巻線に接続され、かつ蓄電装置と電気的に接続可能である第１のハイサイドスイッチ及び第１のローサイドスイッチと、前記第１のハイサイドスイッチと前記第１のローサイドスイッチのそれぞれに逆並列に接続される第１ダイオードとを有し、前記第１のハイサイドスイッチと前記第１のローサイドスイッチをオンオフすることによって直流と交流とを双方向に変換する第１電力変換器と、
   前記第２の巻線に接続された第２のハイサイドスイッチ及び第２のローサイドスイッチと、前記第２のハイサイドスイッチと前記第２のローサイドスイッチのそれぞれに逆並列に接続される第２ダイオードとを有し、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチをオンオフすることによって直流と交流とを双方向に変換する第２電力変換器と、
   前記第１電力変換器及び前記第２電力変換器を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記蓄電装置の蓄電量が第１閾値以上のとき、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチのそれぞれをオフすることにより、前記トランスから前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチを介して電流が流れることを許可する一方、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチを介して前記トランスに電流が流れないように制御する第１のモードと、
   前記蓄電装置の蓄電量が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下のとき、前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチのそれぞれをオフすることにより、前記トランスから前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチを介して電流が流れることを許可する一方、前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチを介して前記トランスに電流が流れないように制御する第２のモードと、
   を含む電力変換装置。
2. 前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量が前記第１閾値以上となる期間に亘り前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチのそれぞれをオフした状態を維持する
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量が前記第２閾値以下となる期間に亘り前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチのそれぞれをオフした状態を維持する
   請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記制御部は、前記第１のモードのときに前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチをオンオフして前記蓄電装置から放電する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 前記制御部は、前記第２のモードのときに前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチをオンオフして前記蓄電装置を充電する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
6. 前記制御部は、前記蓄電装置の充電を制御する充電モードと、前記蓄電装置の放電を制御する放電モードと、外部指令に基づいて前記蓄電装置の充電又は放電を禁止する外部指令モードとを含み、前記外部指令モードを前記充電モード及び前記放電モードよりも優先して選択する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
7. 前記第１電力変換器は、前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１ダイオードを含む第１のＭＯＳＦＥＴと、前記第１のローサイドスイッチ及び前記第１ダイオードを含む第２のＭＯＳＦＥＴとを有し、
   前記第２電力変換器は、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２ダイオードを含む第３のＭＯＳＦＥＴと、前記第２のローサイドスイッチ及び前記第２ダイオードを含む第４のＭＯＳＦＥＴとを有する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 前記第１電力変換器は、直列に接続された前記第１のハイサイドスイッチ及び前記第１のローサイドスイッチが並列に２個設けられたフルブリッジ回路を有し、
   前記第２電力変換器は、直列に接続された前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチが並列に２個設けられたフルブリッジ回路を有する
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
9. 前記第１電力変換器及び前記第２電力変換器は、ＬＬＣ共振コンバータとして機能し、
   当該電力変換装置は、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチに接続されたチョッパ回路をさらに有する
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
10. 前記制御部は、前記第２のハイサイドスイッチ及び前記第２のローサイドスイッチに加える直流電圧を予め決められた電圧範囲内とするように前記チョッパ回路を制御する
    請求項９に記載の電力変換装置。
11. 請求項９又は１０に記載の電力変換装置と、
    前記第２電力変換器側に接続され、前記第２電力変換器の直流を交流に変換し、電力系統の交流を直流に変換して前記電力変換装置に出力する直流交流変換装置と
    を有するパワーコンディショナ。

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