WO2022176589A1 - Ａｃ－ｄｃコンバータ - Google Patents

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WO2022176589A1
WO2022176589A1 PCT/JP2022/003629 JP2022003629W WO2022176589A1 WO 2022176589 A1 WO2022176589 A1 WO 2022176589A1 JP 2022003629 W JP2022003629 W JP 2022003629W WO 2022176589 A1 WO2022176589 A1 WO 2022176589A1
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WO
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power
converter
switch
bus
load
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/003629
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English (en)
French (fr)
Inventor
アビジタ チョデリ
玲彦 叶田
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the present invention relates to an AC-DC converter that converts AC power into DC power.
  • Patent Document 1 discloses that a plurality of modules configured using DAB (Dual Active Bridge) type DC-DC converters are connected in parallel, and each module and a high voltage A system is disclosed in which an AC-DC converter is provided between each of the AC power supplies on the low voltage side and an inverter is provided between the parallel connection of the modules and the AC power supply on the low voltage side.
  • DAB Direct Active Bridge
  • An AC-DC converter converts AC power supplied from an AC power supply into DC power and outputs it to a load, has a plurality of converters connected in series with each other, and is connected to the AC power supply. and a power conversion unit for converting the AC power into the DC power, and a power conversion unit provided corresponding to each converter of the power conversion unit and connected to the load to transmit the output of the converter to the load.
  • the converter comprises an AC-DC converter circuit for converting each phase of the AC power into first DC power, and the first AC-DC converter circuit output from the AC-DC converter circuit.
  • a DC-DC converter circuit for converting DC power into second DC power, wherein the power conversion unit uses the second DC power output from the converter for each phase of the AC power. to generate the DC power.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an AC-DC converter according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an AC-DC converter circuit
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a DC-DC converter circuit
  • FIG. It is a figure which shows the structural example of an electrical storage part.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of power flow in each operation mode in the AC-DC converter according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of power flow in another operating mode in the AC-DC converter according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of power flow in still another operation mode in an AC-DC converter according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an AC-DC converter according to one embodiment of the present invention.
  • the AC-DC converter 1 shown in FIG. 1 is connected between an AC power supply 2 and a plurality of loads 3, converts AC power supplied from the AC power supply 2 into DC power, and outputs the DC power to each load 3.
  • it is an AC-DC converter capable of converting the DC power accumulated inside into AC power and feeding it back to the AC power supply 2 .
  • the AC power supply 2 is, for example, a three-phase AC power supply
  • the load 3 is, for example, a charger for electric vehicles such as electric vehicles (EV) and plug-in hybrid vehicles (PHEV).
  • EV electric vehicles
  • PHEV plug-in hybrid vehicles
  • the AC-DC converter 1 includes an inductor 10, a power conversion section 20, a connection switching section 30 and a control section 40.
  • the power converter 20 is connected to the AC power supply 2 via the inductor 10, and bi-directionally converts AC power and DC power.
  • the power converter 20 includes m (m is any natural number) converters 101 connected in series.
  • Each converter 101 has a converter module 102 corresponding to each phase of the AC power supply 2 .
  • Each converter module 102 of the converter 101 includes an AC-DC converter circuit 109 that converts the input AC power of each phase into DC power, and the DC power output from the AC-DC converter circuit 109 into DC power of different voltages. and a DC-DC converter circuit 112 for conversion.
  • the AC-DC converter circuit 109 and the DC-DC converter circuit 112 are connected to each other via a positive connection line 110 and a negative connection line 111 .
  • AC-DC converter circuits 109 of each converter module 102 are cascade-connected for each phase via AC wiring 103, 104, and within the same converter 101, DC-DC converter circuits of each converter module 102 are connected in cascade.
  • the circuits 112 are connected to each other via the positive wiring 113 and the negative wiring 114 .
  • the AC-DC converter circuit 109 of each converter module 102 is connected to each phase of the AC power supply 2 via AC wiring 103, and in the lowest converter 101, the AC of each converter module 102 - DC converter circuit 109 is connected to neutral point N of AC power supply 2 via AC wiring 104 .
  • FIG. 1 shows an example in which the AC power supply 2 is a three-phase AC power supply, and correspondingly, each converter 101 of the power conversion unit 20 has a converter module 102 for three phases. may be a single-phase AC power supply.
  • power conversion unit 20 can be configured by using converter module 102 for one phase as converter 101 and connecting m converter modules 102 in series.
  • the connection switching unit 30 includes a DC bus 120, a power storage unit 130, a switch 131, a switch 132 and a switch 133.
  • DC bus 120 , power storage unit 130 , switch 131 and switch 132 are provided corresponding to each converter 101 of power conversion unit 20 . Therefore, each of these numbers is m.
  • the switches 133 are connected between the m DC buses 120 respectively. Therefore, the number of switches 133 is (m-1).
  • Each DC bus 120 is configured with a positive bus 121 and a negative bus 122 .
  • the positive bus 121 and the negative bus 122 are connected to the DC-DC converter circuit 112 of each converter module 102 in the corresponding converter 101 via positive wiring 113 and negative wiring 114, respectively.
  • each DC bus 120 is connected to the load 3 via a switch 131 .
  • each DC bus 120 is connected to the load 3 by turning on the switch 131 , and the output of each converter 101 can be transmitted to the load 3 via the DC bus 120 .
  • the power storage unit 130 is a circuit that internally charges power and discharges the charged power.
  • Each power storage unit 130 is connected to DC bus 120 via switch 132 .
  • each power storage unit 130 is connected to the DC bus 120 by turning on the switch 132 , so that each power storage unit 130 can charge and discharge power via the DC bus 120 .
  • the control unit 40 performs predetermined arithmetic processing based on sensor signals 141 output from various sensors (not shown) such as a voltage sensor and a current sensor provided in the power conversion unit 20 and the connection switching unit 30, respectively. , to generate converter control signals 142 and switch control signals 143 .
  • Control unit 40 outputs generated converter control signal 142 to each converter 101 of power conversion unit 20 and outputs switch control signal 143 to each switch 131 , 132 , 133 of connection switching unit 30 . This controls the operation of the power conversion unit 20 to control the flow of power input/output between the AC power supply 2 and each load 3 or each power storage unit 130 via the AC-DC converter 1 .
  • each of the switches 131, 132, and 133 is controlled to control the connection state between each DC bus 120 and each load 3, the connection state between each DC bus 120 and each power storage unit 130, and each DC bus. 120 to control the connection state.
  • the control unit 40 is configured using, for example, a microcomputer, and implements desired arithmetic processing by executing a program stored in advance in a memory or the like. Note that a logic circuit such as FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit) may be used instead of the microcomputer or used together with the microcomputer to configure the control unit 40.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the AC-DC converter circuit 109 in the converter 101. As shown in FIG. FIG. 2(a) shows a configuration example of the AC-DC converter circuit 109 using a full bridge circuit. FIG. 2B shows a configuration example of the AC-DC converter circuit 109 using a half bridge circuit.
  • the AC-DC converter circuit 109 has four switching elements 200 and four diodes 201. By connecting each switching element 200 and each diode 201 in parallel, four two arms are formed. Two legs are formed in the AC-DC converter circuit 109 by connecting two of these four arms in series. AC wiring 103 is connected between the arms of one leg, and AC wiring 104 is connected between the arms of the other leg. These legs are connected in parallel with the DC link capacitors 202 respectively between the positive connection line 110 and the negative connection line 111 .
  • the AC-DC converter circuit 109 has two switching elements 200 and two diodes 201. By connecting each switching element 200 and each diode 201 in parallel, two two arms are formed. One leg is formed in the AC-DC converter circuit 109 by connecting these two arms in series.
  • AC wiring 103 is connected between the arms of the leg. The leg is connected between the positive connection line 110 and the negative connection line 111 .
  • DC link capacitors 202 and 203 are connected in series and connected between the positive connection line 110 and the negative connection line 111 .
  • AC wiring 104 is connected to the midpoint of DC link capacitors 202 and 203 .
  • the AC-DC converter circuit 109 cascaded for each phase is connected to the AC power supply 2 via AC wirings 103 and 104, and the AC power supply 2 and the DC-DC converter circuit 112, the AC power and the DC power input/output are mutually converted. That is, when power flows from the AC power supply 2 through the power converter 20 in the direction of the DC bus 120, the AC-DC converter circuit 109 converts the AC power output from the AC power supply 2 into DC power. Output to DC-DC converter circuit 112 via connection line 110 and negative connection line 111 .
  • the AC-DC converter circuit 109 converts the DC power output from the DC-DC converter circuit 112 into AC power. It is converted and output to the AC power supply 2 via the AC wirings 103 and 104 .
  • each switching element 200 of the AC-DC converter circuit 109 operates according to the converter control signal 142 input from the control unit 40, and switches to either the ON or OFF state.
  • Each switching element 200 is configured using, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
  • the body diode of each switching element 200 may be used as the diode 201 .
  • the DC link capacitor 202 is connected in parallel with each leg of the AC-DC converter circuit 109 between the positive connection line 110 and the negative connection line 111 to provide a Smooths the DC power input and output at .
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the DC-DC converter circuit 112 in the converter 101.
  • the DC-DC converter circuit 112 is composed of a high-frequency bidirectional insulated DC-DC converter including bridge circuits 300 and 310 , smoothing capacitors 303 and 313 , an inductor 304 and a transformer 305 .
  • the bridge circuit 300 is connected to the AC-DC converter circuit 109 via a positive connection line 110 and a negative connection line 111, and is a direct current input/output between the AC-DC converter circuit 109 and the primary side of the transformer 305. It converts between electric power and alternating current power. That is, when power flows from each converter 101 of the power conversion unit 20 in the direction of the DC bus 120, the bridge circuit 300 converts the DC power output from the AC-DC converter circuit 109 into AC power, and the inductor 304 output to the primary side of the transformer 305 via.
  • the bridge circuit 300 converts the AC power flowing through the inductor 304 to the primary side of the transformer 305 into DC power, thereby converting the AC-DC converter circuit into DC power. 109.
  • Bridge circuit 310 is connected to DC bus 120 via positive wiring 113 and negative wiring 114 , and exchanges DC power and AC power input/output between DC bus 120 and the secondary side of transformer 305 . Convert to That is, when power flows from each converter 101 of the power conversion unit 20 in the direction of the DC bus 120 , the bridge circuit 310 converts AC power flowing on the secondary side of the transformer 305 into DC power and outputs the DC power to the DC bus 120 . do. Conversely, when power flows from DC bus 120 toward each converter 101 , bridge circuit 310 converts the DC power output from DC bus 120 into AC power and outputs the AC power to the secondary side of transformer 305 .
  • Each of the bridge circuits 300 and 310 is configured by a full bridge circuit having two legs, and each leg is configured by connecting two arms in series by connecting a switching element 301 and a diode 302 in parallel.
  • FIG. 3 shows an example of the bridge circuits 300 and 310 using a full bridge circuit
  • the bridge circuits 300 and 310 are realized by a half bridge circuit composed of one leg as in FIG. 2(b).
  • each switching element 301 of the bridge circuits 300 and 310 operates according to the converter control signal 142 input from the control unit 40, and switches to either ON or OFF state.
  • Each switching element 301 is configured using, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). In the case of MOSFET, the body diode of each switching element 301 may be used as the diode 302 .
  • the smoothing capacitor 303 is connected in parallel with the bridge circuit 300 between the positive connection line 110 and the negative connection line 111, and smoothes the DC power input/output between the AC-DC converter circuit 109 and the bridge circuit 300. do.
  • the DC link capacitor 202 and the smoothing capacitor 303 in FIG. 2 may be made common to one capacitor.
  • the smoothing capacitor 313 is connected in parallel with the bridge circuit 310 between the positive wiring 113 and the negative wiring 114 and smoothes the DC power input/output between the DC bus 120 and the bridge circuit 310 .
  • the high-frequency transformer 305 is configured by winding a primary winding and a secondary winding around an iron core at a predetermined turns ratio. Performs voltage conversion of AC power.
  • a multi-winding transformer 305 having a plurality of windings on the primary side and the secondary side may be used.
  • each switching element 301 of the bridge circuit 300 When power flows in the direction of the DC bus 120 from the AC power supply 2 via the power converter 20, each switching element 301 of the bridge circuit 300 operates at a predetermined cycle, thereby positive connection from the AC-DC converter circuit 109.
  • DC power input to DC-DC converter circuit 112 via line 110 and negative electrode connection line 111 is converted into AC power, and the AC power after voltage conversion is transmitted from the primary side of transformer 305 to the secondary side.
  • This AC power is rectified by each diode 302 of the bridge circuit 310 to be converted to DC power and output to the DC bus 120 .
  • each switching element 301 of the bridge circuit 310 Conversely, when power flows from the DC bus 120 to the AC power supply 2 via the power conversion unit 20, each switching element 301 of the bridge circuit 310 operates in a predetermined cycle, so that the DC bus 120 is connected to the positive wire.
  • DC power input to DC-DC converter circuit 112 via 113 and negative electrode wiring 114 is converted into AC power, and the AC power after voltage conversion is transmitted from the secondary side to the primary side of transformer 305 .
  • This AC power is rectified by each diode 302 of the bridge circuit 300 and converted to DC power, which is output to the AC-DC converter circuit 109 .
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the power storage unit 130.
  • Power storage unit 130 includes non-insulated bidirectional DC-DC converter 400 , chargeable/dischargeable battery cells 403 , and smoothing capacitor 404 .
  • Bidirectional DC-DC converter 400 is connected between DC bus 120 and battery cell 403 via bus connection lines 411, 412 and switch 132 (see FIG. 1), and two switching elements connected in series. 401 and an inductor 402 .
  • Each switching element 401 is configured using, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).
  • the inductor 402 has one end connected to the battery cell 403 and the other end connected between the two switching elements 401 .
  • DC power is input to power storage unit 130 from DC bus 120 via bus connection lines 411 and 412 .
  • Each switching element 401 connected between the bus connection line 411 and the bus connection line 412 repeats the ON/OFF operation at a predetermined timing, so that the input DC power is voltage-converted via the inductor 402, and the battery cell 403 is charged to Also, the electric power charged in the battery cell 403 is voltage-converted by the operation of each switching element 401 and output to the DC bus 120 via the bus connection lines 411 and 412 .
  • the smoothing capacitor 404 is connected in parallel with the series connection of the switching elements 401 between the bus connection line 411 and the bus connection line 412, and smoothes the DC power input/output between the power storage unit 130 and the DC bus 120. do.
  • control unit 40 determines the states of load 3 and power storage unit 130 based on sensor signal 141, and generates converter control signal 142 and switch control signal 143 according to these states. As a result, the operating state of each converter 101 in power conversion unit 20 is adjusted so that the flow of power input/output between power conversion unit 20 and load 3 and power storage unit 130 via DC bus 120 is appropriate. It also controls the switching state of each switch of the connection switching unit 30 .
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of power flow in each operation mode in the AC-DC converter according to one embodiment of the present invention.
  • 5A shows an example of power flow in an operation mode in which power is supplied from the power conversion unit 20 to the load 3
  • FIG. (c) shows an example of the power flow in an operation mode in which power is supplied from the power conversion unit 20 to the load 3 of the different DC bus 120 and the power storage unit 130, respectively
  • ( d) shows an example of power flow in an operation mode in which power is supplied from the power storage unit 130 to the power conversion unit 20.
  • the load 3 and power storage unit 130 connected to one DC bus 120a via switches 131a and 132a are indicated as load 3a and power storage unit 130a, respectively, and the other DC bus 120b is connected to the other DC bus 120b via switches 131b and 132b.
  • the load 3 and the power storage unit 130 that are respectively connected are shown as a load 3b and a power storage unit 130b, respectively.
  • the switch 133 see FIG. 1
  • the number of DC buses 120, loads 3, and power storage units 130 shown in FIG. can do.
  • the control unit 40 controls the switches 131a and 131b to turn on as shown in FIG. , 132b are switched off respectively.
  • the AC power supplied from the AC power supply 2 is converted into DC power by the power conversion unit 20, and is output from the power conversion unit 20 to the loads 3a and 3b via the DC buses 120a and 120b and the switches 131a and 131b, respectively. be done.
  • the control unit 40 controls the switches 131a and 131b to turn on as shown in FIG. 5B, for example. , and at the same time, the switches 132a and 132b are also turned on.
  • the AC power supplied from the AC power supply 2 is converted into DC power by the power conversion unit 20, and is output from the power conversion unit 20 to the loads 3a and 3b via the DC buses 120a and 120b and the switches 131a and 131b, respectively. be done.
  • Electric power stored in power storage units 130a and 130b is output to loads 3a and 3b via switches 132a and 132b, DC buses 120a and 120b and switches 131a and 131b, respectively.
  • the control unit 40 selects the operation mode shown in FIG. 5(b).
  • switches 131a, 131b and switch 132a are switched so that loads 3a, 3b receive power from both power conversion unit 20 and power storage units 130a, 130b via DC buses 120a, 120b. , 132b can be controlled.
  • the control unit 40 controls the switch 131a on one DC bus 120a side, for example, as shown in FIG. state, and the switch 132a is switched to the OFF state.
  • the switch 131b is turned off and the switch 132b is turned on.
  • AC power supplied from AC power supply 2 is converted into DC power by power converter 20, and from power converter 20 through DC buses 120a and 120b and switches 131a and 132b, respectively, load 3a and power storage unit 130b. output to
  • the control unit 40 selects the operation mode shown in FIG. 5(c).
  • the power storage unit 130b absorbs the output power from the power conversion unit 20 to the DC bus 120b to which the load 3b is not connected, and the switch 131a is set to suppress the voltage fluctuation of the DC bus 120b.
  • 131b and the switching states of the switches 132a, 132b can be controlled.
  • the control unit 40 controls the switches 131a and 131b to be turned off as shown in FIG. 132a and 132b are switched to the ON state.
  • the power stored in power storage units 130a and 130b is output to power conversion unit 20 via switches 132a and 132b and DC buses 120a and 120b, respectively.
  • the control unit 40 changes to the state shown in FIG. Select an operating mode.
  • the switches 131a, 131b and The switching states of the switches 132a and 132b can be controlled.
  • the control unit 40 when the loads 3a and 3b are disconnected from the DC buses 120a and 120b, such as when the power conversion unit 20 is activated, the power storage units 130a and 130b can be switched. can also charge the DC link capacitor 202 connected between the AC-DC converter circuit 109 and the DC-DC converter circuit 112 in each converter 101 of the power conversion unit 20 with the power stored in .
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of power flow in another operation mode in the AC-DC converter according to one embodiment of the present invention.
  • the three DC buses 120 connected to the power converter 20 are shown as DC buses 120a, 120b, and 120c, respectively.
  • the switch 133 provided between the DC bus 120a and the DC bus 120b is indicated as a switch 133a
  • the switch 133 provided between the DC bus 120b and the DC bus 120c is indicated as a switch 133b.
  • Load 3 and power storage unit 130 which are connected to DC bus 120a via switches 131a and 132a, respectively, are shown as load 3a and power storage unit 130a, respectively, and are connected to DC bus 120b via switches 131b and 132b, respectively.
  • Load 3 and power storage unit 130 are indicated as load 3b and power storage unit 130b, respectively, and load 3 and power storage unit 130 connected to DC bus 120c via switches 131c and 132c, respectively, are indicated as load 3c and power storage unit 130c. ing. However, the number of DC buses 120, loads 3, and power storage units 130 shown in FIG. However, a switch 133 can be provided between each DC bus 120 .
  • the switch 131a is turned on and the switches 131b and 131c are turned off under the control of the control unit 40, as shown in FIG. 6, for example. Also, the switches 132a, 132b, 132c and the switches 133a, 133b are turned on.
  • the AC power supplied from the AC power supply 2 is converted into DC power by the power converter 20, and is output from the power converter 20 to the load 3a via the DC bus 120a and the switch 131a.
  • the electric power stored in power storage unit 130a is output to load 3a via switch 132a, DC bus 120a and switch 131a.
  • the electric power stored in power storage units 130b and 130c is also transmitted to DC bus 120a via switches 132b and 132c, DC buses 120b and 120c, and switches 133a and 133b, respectively, and is transmitted via DC bus 120a and switch 131a. Output to the load 3a.
  • the control unit 40 selects the operation mode of FIG.
  • the electric power stored in the power storage units 130b and 130c is transferred via the DC buses 120b and 120c and the switches 133a and 133b to the load 3a connected to the different DC bus 120a.
  • the switching states of switches 131a, 131b, 131c, switches 132a, 132b, 132c and switches 133a, 133b can be controlled to discharge.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of power flow in still another operation mode in the AC-DC converter according to one embodiment of the present invention. 7, the number of DC buses 120 connected to the power conversion unit 20, the load 3 provided for each DC bus 120, the power storage unit 130 and the switches 131, 132, 133 The numbers are the same as in FIG. Therefore, in FIG. 7 as well, they are indicated by the same reference numerals as in FIG.
  • the switch 131a is turned on and the switches 131b and 131c are turned off under the control of the control unit 40, as shown in FIG. 7, for example.
  • the switches 132a, 132b, 132c and the switch 133b are switched to the ON state, and the switch 133a is switched to the OFF state.
  • the AC power supplied from the AC power supply 2 is converted into DC power by the power converter 20, and is output from the power converter 20 to the load 3a via the DC bus 120a and the switch 131a.
  • the electric power stored in power storage unit 130a is output to load 3a via switch 132a, DC bus 120a and switch 131a.
  • the electric power stored in power storage unit 130c is transmitted to DC bus 120b via switch 132c, DC bus 120c and switch 133b, and is output to power storage unit 130b via DC bus 120b and switch 132b.
  • power storage unit 130b has remaining charging capacity and is connected to the same DC buses 120b and 120c as power storage units 130b and 130c, respectively.
  • the control unit 40 selects the operation mode of FIG.
  • the switches 131b, 131c, the switches 132b, 132c, and the switch 133b are operated so that the power storage units 130b and 130c are mutually charged and discharged via the DC buses 120b, 120c and the switch 133b.
  • the switching state can be controlled.
  • the DC bus 120a is disconnected from the charging and discharging performed between the power storage units 130b and 130c, and the load 3a is connected to the DC bus 120a from the power conversion unit 20 and the power storage unit 130a. can be powered via
  • AC-DC converter 1 converts AC power supplied from AC power supply 2 into DC power and outputs it to load 3 .
  • the AC-DC converter 1 has a plurality of converters 101 connected in series with each other.
  • a plurality of DC buses 120 provided correspondingly and connected to the load 3 to respectively transmit the output of the converter 101 to the load 3, and a plurality of switches 131 respectively connected between the DC bus 120 and the load 3.
  • a control unit 40 that controls the connection state of the load 3 and the DC bus 120 by controlling the switching state of the switch 131 .
  • the converter 101 includes an AC-DC converter circuit 109 that converts each phase of AC power into first DC power, and converts the first DC power output from the AC-DC converter circuit 109 into second DC power.
  • Power conversion unit 20 generates DC power to be output to load 3 using the second DC power output from converter 101 for each phase of AC power. Since this is done, there is no need to connect an additional DC-DC converter between the load 3 and the power converter 20 . Therefore, it is possible to provide an AC-DC converter that can be realized at low cost.
  • AC-DC converter 1 includes power storage unit 130 capable of charging and discharging power via DC bus 120 and switch 132 connected between DC bus 120 and power storage unit 130 .
  • Control unit 40 controls the state of connection between power storage unit 130 and DC bus 120 by controlling the switching state of switch 132 . Since this is done, the direction of the power flowing through the DC bus 120 can be appropriately controlled according to the situation.
  • the power converter 20 is capable of bi-directionally converting AC power and DC power.
  • Control unit 40 operates switch 131 and switch 131 so that the power stored in power storage unit 130 is discharged to the AC power supply via DC bus 120 and power conversion unit 20, as shown in FIG. 5D, for example.
  • the switching state of the switch 132 can be controlled. With this configuration, even when the power stored in power storage unit 130 reaches a predetermined value or more while power is not being supplied to load 3, power storage unit 130 is discharged as necessary. It is possible to adjust the remaining charge capacity of power storage unit 130 .
  • the control unit 40 controls the switch 131 and the power storage unit 130 so that the load 3 receives power from both the power conversion unit 20 and the power storage unit 130 via the DC bus 120, as shown in FIG.
  • the switching state of switch 132 can also be controlled. By doing so, it is possible to supply the necessary power to the load 3 even when the power supply capacity of the AC power supply 2 is insufficient.
  • the control unit 40 can also control the switching states of the switches 131 and 132 so as to suppress the voltage fluctuation of the DC bus 120, as shown in FIG. 5(c), for example. In this way, when power is output from the power converter 20 to the DC bus 120 to which the load 3 is not connected, voltage fluctuations in the DC bus 120 can be suppressed.
  • the plurality of DC buses 120 are connected to each other via switches 133 .
  • the control unit 40 can also control the switching states of the switches 131 and 132 so that the plurality of power storage units 130 are charged and discharged through the DC bus 120 as shown in FIG. 7, for example. In this way, when there is variation in the state of charge among the plurality of power storage units 130 , it is possible to suppress the variation and equalize the state of charge of each power storage unit 130 .
  • the power converter 20 has a plurality of DC link capacitors 202 respectively connected between the AC-DC converter circuit 109 and the DC-DC converter circuit 112 of each converter 101 .
  • the control unit 40 controls the DC link capacitor 202 to be charged with the power stored in the power storage unit 130 when the load 3 is disconnected from the DC bus 120 as shown in FIG. 5D, for example. , switch 131 and switch 132 can also be controlled. In this way, the DC link capacitor 202 can be pre-charged as necessary when the power conversion unit 20 is started, and the inrush current can be suppressed.
  • the AC-DC converter 1 includes switches 133 connected between the plurality of DC buses 120, respectively.
  • the control unit 40 discharges the power to the load 3 via the DC bus 120 and the switch 133 when the power stored in the power storage unit 130 exceeds a predetermined upper limit value.
  • the switching states of switches 131, 132 and 133 can also be controlled as shown. In this way, when the power stored in power storage unit 130 is equal to or greater than a predetermined value and power is not being supplied to load 3 corresponding to DC bus 120 to which power storage unit 130 is connected. Also, it is possible to discharge power storage unit 130 as necessary and adjust the remaining charge capacity of power storage unit 130 .
  • Power storage unit 130 includes chargeable/dischargeable battery cells 403 and bidirectional DC-DC converter 400 connected between DC bus 120 and battery cells 403 . With this arrangement, power storage unit 130 capable of charging and discharging power via DC bus 120 can be easily realized.
  • the AC-DC converter 1 includes switches 133 connected between the plurality of DC buses 120 respectively.
  • the control unit 40 controls the connection state between the plurality of DC buses 120 by controlling the switching state of the switch 133 . In this manner, any DC buses 120 can be brought into conduction to control the flow of power.
  • the load 3 can be, for example, a charger for an electric vehicle.
  • the present invention can be applied to an AC-DC converter that supplies power to a charger for an electric vehicle.

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Abstract

ＡＣ－ＤＣコンバータは、互いに直列接続された複数のコンバータを有し、交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部の各コンバータに対応して設けられ、前記コンバータの出力を負荷にそれぞれ送電する複数の直流バスと、前記直流バスと前記負荷の間にそれぞれ接続される複数の第１のスイッチと、前記第１のスイッチの切り替え状態を制御することで、前記負荷と前記直流バスの接続状態を制御する制御部と、を備え、前記コンバータは、前記交流電力の各相を第１の直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ回路と、前記ＡＣ－ＤＣコンバータ回路から出力される前記第１の直流電力を第２の直流電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ回路と、を有し、前記電力変換部は、前記交流電力の各相について前記コンバータからそれぞれ出力される前記第２の直流電力を用いて、前記直流電力を生成する。

Description

ＡＣ－ＤＣコンバータ
　本発明は、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータに関する。
　昨今、太陽光等の再生可能エネルギーによる発電電力を送電網へ供給したり、送電網から電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の電動車両への充電を行ったりするために、直流電力と交流電力を相互に変換可能な絶縁型ＡＣ－ＤＣコンバータの利用が拡大している。こうしたＡＣ－ＤＣコンバータに関連する技術として、例えば特許文献１には、ＤＡＢ（Dual Active Bridge）型のＤＣ－ＤＣコンバータを用いて構成された複数のモジュールを並列に接続し、各モジュールと高電圧側の交流電源との間にＡＣ－ＤＣコンバータをそれぞれ設けるとともに、モジュールの並列接続と低電圧側の交流電源との間にインバータを設けたシステムが開示されている。
米国特許第１０，５５４，１４４号明細書
　特許文献１に記載のシステムにおいて、モジュールの並列接続に対してインバータの代わりにＤＣ－ＤＣコンバータを接続することで、交流電力と直流電力を相互に変換可能なＡＣ－ＤＣコンバータを構成することができる。しかしながら、このようなＡＣ－ＤＣコンバータでは、直流側の電源や負荷とＤＣ－ＤＣコンバータであるモジュールとの間に、さらにＤＣ－ＤＣコンバータが接続されることで、２段階のＤＣ－ＤＣコンバータが必要となる。さらに、直流側に複数の電源や負荷を接続する場合には、これらの数に対応して、各電源または各負荷とモジュールとの間に接続されるＤＣ－ＤＣコンバータの個数も増大する。これらの理由から、特許文献１の技術を適用したＡＣ－ＤＣコンバータでは、コストアップにつながるという課題がある。
　本発明によるＡＣ－ＤＣコンバータは、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負荷に出力するものであって、互いに直列接続された複数のコンバータを有し、前記交流電源と接続されて前記交流電力を前記直流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部の各コンバータに対応して設けられ、前記負荷と接続されることで前記コンバータの出力を前記負荷にそれぞれ送電する複数の直流バスと、前記直流バスと前記負荷の間にそれぞれ接続される複数の第１のスイッチと、前記第１のスイッチの切り替え状態を制御することで、前記負荷と前記直流バスの接続状態を制御する制御部と、を備え、前記コンバータは、前記交流電力の各相を第１の直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ回路と、前記ＡＣ－ＤＣコンバータ回路から出力される前記第１の直流電力を第２の直流電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ回路と、を有し、前記電力変換部は、前記交流電力の各相について前記コンバータからそれぞれ出力される前記第２の直流電力を用いて、前記直流電力を生成する。
　本発明によれば、低コストで実現可能なＡＣ－ＤＣコンバータを提供できる。
本発明の一実施形態に係るＡＣ－ＤＣコンバータの概略構成図である。 ＡＣ－ＤＣコンバータ回路の構成例を示す図である。 ＤＣ－ＤＣコンバータ回路の構成例を示す図である。 蓄電部の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＡＣ－ＤＣコンバータにおける各動作モードでの電力の流れの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＡＣ－ＤＣコンバータにおける他の動作モードでの電力の流れの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＡＣ－ＤＣコンバータにおけるさらに別の動作モードでの電力の流れの例を示す図である。
　以下では、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係るＡＣ－ＤＣコンバータの概略構成図である。図１に示すＡＣ－ＤＣコンバータ１は、交流電源２と複数の負荷３との間に接続されており、交流電源２から供給される交流電力を直流電力に変換して各負荷３に出力するとともに、内部に蓄積された直流電力を交流電力に変換して交流電源２にフィードバックすることが可能なＡＣ－ＤＣコンバータである。交流電源２は例えば三相交流電源であり、負荷３は例えば電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の電動車両用の充電器である。
　ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、インダクタ１０、電力変換部２０、接続切替部３０および制御部４０を備える。電力変換部２０は、インダクタ１０を介して交流電源２と接続されており、交流電力と直流電力とを双方向に変換する。電力変換部２０は、直列接続されたｍ個（ｍは任意の自然数）のコンバータ１０１を備えて構成される。
　各コンバータ１０１は、交流電源２の各相に対応するコンバータモジュール１０２を備える。コンバータ１０１の各コンバータモジュール１０２は、入力される各相の交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９と、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９から出力される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２とを備える。各コンバータモジュール１０２において、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９とＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２とは、正極接続線１１０および負極接続線１１１を介して互いに接続されている。
　電力変換部２０では、各コンバータモジュール１０２のＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９が交流配線１０３，１０４を介して相ごとにカスケード接続されるとともに、同一コンバータ１０１内では、各コンバータモジュール１０２のＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２同士が正極配線１１３および負極配線１１４を介して互いに接続されている。最上位のコンバータ１０１では、各コンバータモジュール１０２のＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９が交流配線１０３を介して交流電源２の各相と接続されており、最下位のコンバータ１０１では、各コンバータモジュール１０２のＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９が交流配線１０４を介して交流電源２の中性点Ｎと接続されている。
　なお図１では、交流電源２が三相交流電源であり、これに対応して、電力変換部２０の各コンバータ１０１が三相分のコンバータモジュール１０２を有する例を示しているが、交流電源２は単相交流電源であってもよい。この場合、一相分のコンバータモジュール１０２をコンバータ１０１として用いて、ｍ個のコンバータモジュール１０２を直列接続することにより、電力変換部２０を構成することができる。
　接続切替部３０は、直流バス１２０、蓄電部１３０、スイッチ１３１、スイッチ１３２およびスイッチ１３３を備える。直流バス１２０、蓄電部１３０、スイッチ１３１およびスイッチ１３２は、電力変換部２０の各コンバータ１０１に対応して設けられる。そのため、これらの個数はそれぞれｍ個である。一方、スイッチ１３３は、ｍ個の直流バス１２０の間にそれぞれ接続されている。そのため、スイッチ１３３の個数は（ｍ－１）個である。
　各直流バス１２０は、正極バス１２１および負極バス１２２を備えて構成される。正極バス１２１と負極バス１２２は、対応するコンバータ１０１内の各コンバータモジュール１０２のＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２と、正極配線１１３および負極配線１１４を介してそれぞれ接続されている。また、各直流バス１２０はスイッチ１３１を介して負荷３とそれぞれ接続されている。これにより、スイッチ１３１がオンに切り替えられることで各直流バス１２０を負荷３と接続し、各コンバータ１０１の出力を直流バス１２０を介して負荷３にそれぞれ送電できるようになっている。
　蓄電部１３０は、内部に電力を充電するとともに、充電された電力を放電する回路である。各蓄電部１３０は、スイッチ１３２を介して直流バス１２０とそれぞれ接続されている。これにより、スイッチ１３２がオンに切り替えられることで各蓄電部１３０を直流バス１２０と接続し、各蓄電部１３０が直流バス１２０を介して電力をそれぞれ充放電できるようになっている。
　制御部４０は、電力変換部２０および接続切替部３０にそれぞれ設けられた不図示の各種センサ、例えば電圧センサや電流センサからそれぞれ出力されるセンサ信号１４１に基づいて所定の演算処理を行うことにより、コンバータ制御信号１４２およびスイッチ制御信号１４３を生成する。制御部４０は、生成したコンバータ制御信号１４２を電力変換部２０の各コンバータ１０１へ出力するとともに、スイッチ制御信号１４３を接続切替部３０の各スイッチ１３１，１３２，１３３へ出力する。これにより、電力変換部２０の動作を制御して、交流電源２と各負荷３または各蓄電部１３０との間でＡＣ－ＤＣコンバータ１を介して入出力される電力の流れを制御する。また、各スイッチ１３１，１３２，１３３の切り替え状態をそれぞれ制御して、各直流バス１２０と各負荷３との接続状態、各直流バス１２０と各蓄電部１３０との接続状態、および、各直流バス１２０同士の接続状態を制御する。制御部４０は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成され、メモリ等に予め記憶されたプログラムを実行することで所望の演算処理を実現する。なお、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の論理回路をマイクロコンピュータの代わりに用いて、またはマイクロコンピュータと併用して、制御部４０を構成してもよい。
　図２は、コンバータ１０１におけるＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９の構成例を示す図である。図２（ａ）は、フルブリッジ回路によるＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９の構成例を示している。図２（ｂ）は、ハーフブリッジ回路によるＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９の構成例を示している。
　図２（ａ）の回路構成では、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９は、スイッチング素子２００とダイオード２０１を４つずつ有しており、各スイッチング素子２００と各ダイオード２０１とを並列に接続することで４つのアームが形成されている。ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９には、これら４つのアームを２つずつ直列に接続することで２つのレグが形成されている。一方のレグのアーム間には交流配線１０３が接続され、他方のレグのアーム間には交流配線１０４が接続されている。これらのレグは、正極接続線１１０と負極接続線１１１の間に、直流リンクコンデンサ２０２とそれぞれ並列に接続されている。
　図２（ｂ）の回路構成では、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９は、スイッチング素子２００とダイオード２０１を２つずつ有しており、各スイッチング素子２００と各ダイオード２０１とを並列に接続することで２つのアームが形成されている。ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９には、これら２つのアームを直列に接続することで１つのレグが形成されている。レグのアーム間には交流配線１０３が接続される。レグは正極接続線１１０と負極接続線１１１の間に接続されている。また、直流リンクコンデンサ２０２と２０３が直列接続され、正極接続線１１０と負極接続線１１１の間に接続されている。直流リンクコンデンサ２０２と２０３の中点に交流配線１０４が接続されている。
　図２（ａ）、（ｂ）いずれの回路構成においても、相ごとにカスケード接続されたＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９は、交流配線１０３，１０４を介して交流電源２と接続されており、交流電源２とＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２との間で入出力される交流電力と直流電力とを相互に変換する。すなわち、交流電源２から電力変換部２０を介して直流バス１２０の方向に電力が流れる場合に、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９は、交流電源２から出力される交流電力を直流電力に変換し、正極接続線１１０および負極接続線１１１を介してＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２へ出力する。反対に、直流バス１２０から電力変換部２０を介して交流電源２の方向に電力が流れる場合に、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２から出力される直流電力を交流電力に変換し、交流配線１０３，１０４を介して交流電源２へ出力する。
　また、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９の各スイッチング素子２００は、制御部４０から入力されるコンバータ制御信号１４２に応じてそれぞれ動作し、オンまたはオフいずれかの状態に切り替わる。各スイッチング素子２００は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal‐Oxide‐Semiconductor Field‐Effect Transistor）を用いて構成される。なお、ＭＯＳＦＥＴの場合、各スイッチング素子２００のボディダイオードをダイオード２０１として用いてもよい。
　直流リンクコンデンサ２０２は、正極接続線１１０と負極接続線１１１の間にＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９の各レグと並列に接続されており、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９とＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２の間で入出力される直流電力を平滑化する。
　交流電源２から電力変換部２０を介して直流バス１２０の方向に電力が流れる場合、交流電源２から交流配線１０３，１０４を介してＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９に入力される交流電力は、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９の各ダイオード２０１により整流されて直流電力に変換され、ＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２に出力される。反対に、直流バス１２０から電力変換部２０を介して交流電源２の方向に電力が流れる場合、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９の各スイッチング素子２００が所定の周期でそれぞれ動作することにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９がインバータとして機能する。これにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２から正極接続線１１０および負極接続線１１１を介してＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９に入力される直流電力が交流電力に変換され、交流電源２に出力される。
　図３は、コンバータ１０１におけるＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２の構成例を示す図である。ＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２は、ブリッジ回路３００，３１０と、平滑コンデンサ３０３，３１３と、インダクタ３０４と、トランス３０５とを備えた、高周波数型の双方向絶縁ＤＣ－ＤＣコンバータにより構成される。
　ブリッジ回路３００は、正極接続線１１０および負極接続線１１１を介してＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９と接続されており、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９とトランス３０５の一次側との間で入出力される直流電力と交流電力とを相互に変換する。すなわち、電力変換部２０の各コンバータ１０１から直流バス１２０の方向に電力が流れる場合に、ブリッジ回路３００は、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９から出力された直流電力を交流電力に変換し、インダクタ３０４を介してトランス３０５の一次側に出力する。反対に、直流バス１２０から各コンバータ１０１の方向に電力が流れる場合に、ブリッジ回路３００は、インダクタ３０４を介してトランス３０５の一次側に流れる交流電力を直流電力に変換し、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９に出力する。
　ブリッジ回路３１０は、正極配線１１３および負極配線１１４を介して直流バス１２０と接続されており、直流バス１２０とトランス３０５の二次側との間で入出力される直流電力と交流電力とを相互に変換する。すなわち、電力変換部２０の各コンバータ１０１から直流バス１２０の方向に電力が流れる場合に、ブリッジ回路３１０は、トランス３０５の二次側に流れる交流電力を直流電力に変換し、直流バス１２０に出力する。反対に、直流バス１２０から各コンバータ１０１の方向に電力が流れる場合に、ブリッジ回路３１０は、直流バス１２０から出力された直流電力を交流電力に変換し、トランス３０５の二次側に出力する。
　ブリッジ回路３００，３１０は、２つのレグを有するフルブリッジ回路によりそれぞれ構成されており、各レグは、スイッチング素子３０１とダイオード３０２の並列接続による２つのアームを直列に接続して構成されている。なお、図３ではフルブリッジ回路によるブリッジ回路３００，３１０の例を示しているが、図２（ｂ）と同様に、１つのレグで構成されるハーフブリッジ回路でブリッジ回路３００，３１０を実現してもよい。
　図３においても図２と同様に、ブリッジ回路３００，３１０の各スイッチング素子３０１は、制御部４０から入力されるコンバータ制御信号１４２に応じてそれぞれ動作し、オンまたはオフいずれかの状態に切り替わる。各スイッチング素子３０１は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal‐Oxide‐Semiconductor Field‐Effect Transistor）を用いて構成される。なお、ＭＯＳＦＥＴの場合、各スイッチング素子３０１のボディダイオードをダイオード３０２として用いてもよい。
　平滑コンデンサ３０３は、正極接続線１１０と負極接続線１１１の間にブリッジ回路３００と並列に接続されており、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９とブリッジ回路３００の間で入出力される直流電力を平滑化する。なお、図２の直流リンクコンデンサ２０２と平滑コンデンサ３０３とを１つのコンデンサに共通化してもよい。平滑コンデンサ３１３は、正極配線１１３と負極配線１１４の間にブリッジ回路３１０と並列に接続されており、直流バス１２０とブリッジ回路３１０の間で入出力される直流電力を平滑化する。
　高周波用のトランス３０５は、鉄心の周囲に一次巻線と二次巻線が所定の巻数比でそれぞれ巻回されることにより構成され、一次側と二次側との間で巻数比に応じた交流電力の電圧変換を行う。なお、一次側や二次側に複数の巻線をそれぞれ有する多巻線型のトランス３０５を用いてもよい。
　交流電源２から電力変換部２０を介して直流バス１２０の方向に電力が流れる場合、ブリッジ回路３００の各スイッチング素子３０１が所定の周期でそれぞれ動作することにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９から正極接続線１１０および負極接続線１１１を介してＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２に入力される直流電力が交流電力に変換され、トランス３０５の一次側から二次側に電圧変換後の交流電力が伝達される。この交流電力は、ブリッジ回路３１０の各ダイオード３０２により整流されて直流電力に変換され、直流バス１２０に出力される。反対に、直流バス１２０から電力変換部２０を介して交流電源２の方向に電力が流れる場合、ブリッジ回路３１０の各スイッチング素子３０１が所定の周期でそれぞれ動作することにより、直流バス１２０から正極配線１１３および負極配線１１４を介してＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２に入力される直流電力が交流電力に変換され、トランス３０５の二次側から一次側に電圧変換後の交流電力が伝達される。この交流電力は、ブリッジ回路３００の各ダイオード３０２により整流されて直流電力に変換され、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９に出力される。
　図４は、蓄電部１３０の構成例を示す図である。蓄電部１３０は、非絶縁型の双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４００と、充放電可能な電池セル４０３と、平滑コンデンサ４０４とを備えて構成される。
　双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４００は、バス接続線４１１，４１２およびスイッチ１３２（図１参照）を介して直流バス１２０と電池セル４０３の間に接続されており、直列に接続された２つのスイッチング素子４０１と、インダクタ４０２とを有する。各スイッチング素子４０１は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal‐Oxide‐Semiconductor Field‐Effect Transistor）を用いて構成される。インダクタ４０２は、一端側が電池セル４０３と接続され、他端側が２つのスイッチング素子４０１の間に接続されている。
　蓄電部１３０には、直流バス１２０からバス接続線４１１，４１２を介して直流電力が入力される。バス接続線４１１とバス接続線４１２の間に接続された各スイッチング素子４０１が所定のタイミングでそれぞれオンオフ動作を繰り返すことで、入力された直流電力がインダクタ４０２を介して電圧変換され、電池セル４０３に充電される。また、電池セル４０３に充電された電力は、各スイッチング素子４０１の動作により電圧変換され、バス接続線４１１，４１２を介して直流バス１２０へ出力される。平滑コンデンサ４０４は、バス接続線４１１とバス接続線４１２の間にスイッチング素子４０１の直列接続と並列に接続されており、蓄電部１３０と直流バス１２０の間で入出力される直流電力を平滑化する。
　次に、ＡＣ－ＤＣコンバータ１における電力の流れについて説明する。ＡＣ－ＤＣコンバータ１において、制御部４０は、センサ信号１４１に基づいて負荷３や蓄電部１３０の状態を判断し、これらの状態に応じて、コンバータ制御信号１４２およびスイッチ制御信号１４３を生成する。これにより、電力変換部２０と負荷３および蓄電部１３０との間で直流バス１２０を介して入出力される電力の流れが適切となるように、電力変換部２０における各コンバータ１０１の動作状態を制御するとともに、接続切替部３０の各スイッチの切り替え状態を制御する。
　図５は、本発明の一実施形態に係るＡＣ－ＤＣコンバータにおける各動作モードでの電力の流れの例を示す図である。図５において、（ａ）は電力変換部２０から負荷３へ電力供給を行う動作モードでの電力の流れの一例を、（ｂ）は電力変換部２０および蓄電部１３０から負荷３へ電力供給を行う動作モードでの電力の流れの一例を、（ｃ）は電力変換部２０から異なる直流バス１２０の負荷３と蓄電部１３０へそれぞれ電力供給を行う動作モードでの電力の流れの一例を、（ｄ）は蓄電部１３０から電力変換部２０へ電力供給を行う動作モードでの電力の流れの一例を、それぞれ示している。なお、図５の各例では、電力変換部２０に接続されている２つの直流バス１２０の一方を直流バス１２０ａ、他方を直流バス１２０ｂとして示している。また、一方の直流バス１２０ａにスイッチ１３１ａ，１３２ａを介してそれぞれ接続される負荷３と蓄電部１３０を、負荷３ａおよび蓄電部１３０ａとしてそれぞれ示し、他方の直流バス１２０ｂにスイッチ１３１ｂ，１３２ｂを介してそれぞれ接続される負荷３と蓄電部１３０を、負荷３ｂおよび蓄電部１３０ｂとしてそれぞれ示している。このとき、直流バス１２０ａと直流バス１２０ｂの間に設けられたスイッチ１３３（図１参照）は、オフ状態に切り替えられているものとする。ただし、図５で示した直流バス１２０や負荷３、蓄電部１３０の数は一例であり、実際には図１で説明したように、電力変換部２０に対してこれらを任意の個数ｍで接続することができる。
　電力変換部２０から負荷３ａ，３ｂへ電力供給を行う動作モードでは、制御部４０の制御により、例えば図５（ａ）に示すように、スイッチ１３１ａ，１３１ｂがそれぞれオン状態に切り替えられ、スイッチ１３２ａ，１３２ｂがそれぞれオフ状態に切り替えられる。これにより、交流電源２から供給される交流電力が電力変換部２０によって直流電力に変換され、電力変換部２０から直流バス１２０ａ，１２０ｂおよびスイッチ１３１ａ，１３１ｂをそれぞれ介して、負荷３ａ，３ｂに出力される。
　電力変換部２０および蓄電部１３０ａ，１３０ｂから負荷３ａ，３ｂへ電力供給を行う動作モードでは、制御部４０の制御により、例えば図５（ｂ）に示すように、スイッチ１３１ａ，１３１ｂがそれぞれオン状態に切り替えられ、同時にスイッチ１３２ａ，１３２ｂもそれぞれオン状態に切り替えられる。これにより、交流電源２から供給される交流電力が電力変換部２０によって直流電力に変換され、電力変換部２０から直流バス１２０ａ，１２０ｂおよびスイッチ１３１ａ，１３１ｂをそれぞれ介して、負荷３ａ，３ｂに出力される。また、蓄電部１３０ａ，１３０ｂに蓄えられた電力が、スイッチ１３２ａ，１３２ｂ、直流バス１２０ａ，１２０ｂおよびスイッチ１３１ａ，１３１ｂをそれぞれ介して、負荷３ａ，３ｂに出力される。
　例えば、交流電源２の電力供給能力が不足している場合、制御部４０は図５（ｂ）の動作モードを選択する。これにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ１において、負荷３ａ，３ｂが直流バス１２０ａ，１２０ｂを介して電力変換部２０および蓄電部１３０ａ，１３０ｂの両方から電力を受電するように、スイッチ１３１ａ，１３１ｂおよびスイッチ１３２ａ，１３２ｂの切り替え状態を制御することができる。
　電力変換部２０から負荷３ａと蓄電部１３０ｂへそれぞれ電力供給を行う動作モードでは、制御部４０の制御により、例えば図５（ｃ）に示すように、一方の直流バス１２０ａ側ではスイッチ１３１ａがオン状態に切り替えられ、スイッチ１３２ａがオフ状態に切り替えられる。また、他方の直流バス１２０ｂ側ではスイッチ１３１ｂがオフ状態に切り替えられ、スイッチ１３２ｂがオン状態に切り替えられる。これにより、交流電源２から供給される交流電力が電力変換部２０によって直流電力に変換され、電力変換部２０から直流バス１２０ａ，１２０ｂおよびスイッチ１３１ａ，１３２ｂをそれぞれ介して、負荷３ａと蓄電部１３０ｂに出力される。
　例えば、電力変換部２０から負荷３ａに電力を供給する一方で、負荷３ｂには電力供給を行わない場合、制御部４０は図５（ｃ）の動作モードを選択する。これにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ１において、電力変換部２０から負荷３ｂが接続されない直流バス１２０ｂへの出力電力を蓄電部１３０ｂによって吸収し、直流バス１２０ｂの電圧変動が抑制されるように、スイッチ１３１ａ，１３１ｂおよびスイッチ１３２ａ，１３２ｂの切り替え状態を制御することができる。
　蓄電部１３０ａ，１３０ｂから電力変換部２０へ電力供給を行う動作モードでは、制御部４０の制御により、例えば図５（ｄ）に示すように、スイッチ１３１ａ，１３１ｂがそれぞれオフ状態に切り替えられ、スイッチ１３２ａ，１３２ｂがそれぞれオン状態に切り替えられる。これにより、蓄電部１３０ａ，１３０ｂに蓄えられた電力が、スイッチ１３２ａ，１３２ｂおよび直流バス１２０ａ，１２０ｂをそれぞれ介して、電力変換部２０に出力される。
　例えば、電力変換部２０から負荷３ａ，３ｂへの電力供給を行わないときに、蓄電部１３０ａ，１３０ｂに蓄えられた電力が所定値以上になった場合、制御部４０は図５（ｄ）の動作モードを選択する。これにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ１において、蓄電部１３０ａ，１３０ｂに蓄えられた電力が直流バス１２０ａ，１２０ｂおよび電力変換部２０を介して交流電源２へと放電されるように、スイッチ１３１ａ，１３１ｂおよびスイッチ１３２ａ，１３２ｂの切り替え状態を制御することができる。また、このようなスイッチ切替制御を制御部４０により行うことで、例えば電力変換部２０の起動時など、負荷３ａ，３ｂが直流バス１２０ａ，１２０ｂから切断されているときに、蓄電部１３０ａ，１３０ｂに蓄えられた電力により、電力変換部２０の各コンバータ１０１においてＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９とＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２の間に接続された直流リンクコンデンサ２０２を充電することもできる。
　図６は、本発明の一実施形態に係るＡＣ－ＤＣコンバータにおける他の動作モードでの電力の流れの例を示す図である。なお、図６の例では、電力変換部２０に接続されている３つの直流バス１２０を直流バス１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃとしてそれぞれ示している。また、直流バス１２０ａと直流バス１２０ｂの間に設けられたスイッチ１３３をスイッチ１３３ａ、直流バス１２０ｂと直流バス１２０ｃの間に設けられたスイッチ１３３をスイッチ１３３ｂとしてそれぞれ示している。また、直流バス１２０ａにスイッチ１３１ａ，１３２ａを介してそれぞれ接続される負荷３と蓄電部１３０を、負荷３ａおよび蓄電部１３０ａとしてそれぞれ示し、直流バス１２０ｂにスイッチ１３１ｂ，１３２ｂを介してそれぞれ接続される負荷３と蓄電部１３０を、負荷３ｂおよび蓄電部１３０ｂとしてそれぞれ示し、直流バス１２０ｃにスイッチ１３１ｃ，１３２ｃを介してそれぞれ接続される負荷３と蓄電部１３０を、負荷３ｃおよび蓄電部１３０ｃとしてそれぞれ示している。ただし、図６で示した直流バス１２０や負荷３、蓄電部１３０の数は一例であり、実際には図１で説明したように、電力変換部２０に対してこれらを任意の個数ｍで接続し、各直流バス１２０の間にスイッチ１３３を設けることができる。
　この動作モードでは、制御部４０の制御により、例えば図６に示すように、スイッチ１３１ａがオン状態に切り替えられ、スイッチ１３１ｂ，１３１ｃがオフ状態に切り替えられる。また、スイッチ１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃと、スイッチ１３３ａ，１３３ｂとが、それぞれオン状態に切り替えられる。これにより、交流電源２から供給される交流電力が電力変換部２０によって直流電力に変換され、電力変換部２０から直流バス１２０ａおよびスイッチ１３１ａを介して負荷３ａに出力される。また、蓄電部１３０ａに蓄えられた電力が、スイッチ１３２ａ、直流バス１２０ａおよびスイッチ１３１ａを介して負荷３ａに出力される。さらに、蓄電部１３０ｂ，１３０ｃに蓄えられた電力も、スイッチ１３２ｂ，１３２ｃ、直流バス１２０ｂ，１２０ｃおよびスイッチ１３３ａ，１３３ｂをそれぞれ経由して直流バス１２０ａに送電され、直流バス１２０ａおよびスイッチ１３１ａを介して負荷３ａに出力される。
　例えば、蓄電部１３０ｂ，１３０ｃに蓄えられた電力が所定の上限値を超え、かつ、これらの蓄電部１３０ｂ，１３０ｃとそれぞれ同一の直流バス１２０ｂ，１２０ｃに接続される負荷３ｂ，３ｃへの電力供給を行わない場合、制御部４０は図６の動作モードを選択する。これにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ１において、蓄電部１３０ｂ，１３０ｃに蓄えられた電力が直流バス１２０ｂ，１２０ｃおよびスイッチ１３３ａ，１３３ｂを介して、これらとは異なる直流バス１２０ａに接続される負荷３ａへと放電されるように、スイッチ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ、スイッチ１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃおよびスイッチ１３３ａ，１３３ｂの切り替え状態を制御することができる。
　図７は、本発明の一実施形態に係るＡＣ－ＤＣコンバータにおけるさらに別の動作モードでの電力の流れの例を示す図である。なお、図７の例でも、電力変換部２０に接続されている直流バス１２０の数や、各直流バス１２０に対して設けられている負荷３、蓄電部１３０および各スイッチ１３１，１３２，１３３の数は、図６と同様である。したがって、図７でもこれらを図６と共通の符号でそれぞれ示している。
　この動作モードでは、制御部４０の制御により、例えば図７に示すように、スイッチ１３１ａがオン状態に切り替えられ、スイッチ１３１ｂ，１３１ｃがオフ状態に切り替えられる。また、スイッチ１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃと、スイッチ１３３ｂとが、それぞれオン状態に切り替えられ、スイッチ１３３ａがオフ状態に切り替えられる。これにより、交流電源２から供給される交流電力が電力変換部２０によって直流電力に変換され、電力変換部２０から直流バス１２０ａおよびスイッチ１３１ａを介して負荷３ａに出力される。また、蓄電部１３０ａに蓄えられた電力が、スイッチ１３２ａ、直流バス１２０ａおよびスイッチ１３１ａを介して負荷３ａに出力される。一方、蓄電部１３０ｃに蓄えられた電力は、スイッチ１３２ｃ、直流バス１２０ｃおよびスイッチ１３３ｂを経由して直流バス１２０ｂに送電され、直流バス１２０ｂおよびスイッチ１３２ｂを介して蓄電部１３０ｂに出力される。
　例えば、蓄電部１３０ｃに蓄えられた電力が上限値を超える一方で、蓄電部１３０ｂには充電余力があり、かつ、これらの蓄電部１３０ｂ，１３０ｃとそれぞれ同一の直流バス１２０ｂ，１２０ｃに接続される負荷３ｂ，３ｃへの電力供給を行わない場合、制御部４０は図７の動作モードを選択する。これにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ１において、蓄電部１３０ｂと蓄電部１３０ｃが直流バス１２０ｂ，１２０ｃおよびスイッチ１３３ｂを介して互いに充放電されるように、スイッチ１３１ｂ，１３１ｃ、スイッチ１３２ｂ，１３２ｃおよびスイッチ１３３ｂの切り替え状態を制御することができる。このときスイッチ１３３ａをオフ状態とすることで、蓄電部１３０ｂと蓄電部１３０ｃの間で行われる充放電から直流バス１２０ａを切り離して、負荷３ａが電力変換部２０および蓄電部１３０ａから直流バス１２０ａを介して電力供給されるようにすることができる。
　以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、交流電源２から供給される交流電力を直流電力に変換して負荷３に出力する。ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、互いに直列接続された複数のコンバータ１０１を有し、交流電源２と接続されて交流電力を直流電力に変換する電力変換部２０と、電力変換部２０の各コンバータ１０１に対応して設けられ、負荷３と接続されることでコンバータ１０１の出力を負荷３にそれぞれ送電する複数の直流バス１２０と、直流バス１２０と負荷３の間にそれぞれ接続される複数のスイッチ１３１と、スイッチ１３１の切り替え状態を制御することで、負荷３と直流バス１２０の接続状態を制御する制御部４０とを備える。コンバータ１０１は、交流電力の各相を第１の直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９と、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９から出力される第１の直流電力を第２の直流電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２とを有する。電力変換部２０は、交流電力の各相についてコンバータ１０１からそれぞれ出力される第２の直流電力を用いて、負荷３に出力する直流電力を生成する。このようにしたので、負荷３と電力変換部２０との間に、さらにＤＣ－ＤＣコンバータを接続する必要がない。そのため、低コストで実現可能なＡＣ－ＤＣコンバータを提供できる。
（２）ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、直流バス１２０を介して電力を充放電可能な蓄電部１３０と、直流バス１２０と蓄電部１３０の間に接続されるスイッチ１３２とを備える。制御部４０は、スイッチ１３２の切り替え状態を制御することで、蓄電部１３０と直流バス１２０の接続状態を制御する。このようにしたので、直流バス１２０に流れる電力の向きを状況に応じて適切に制御することができる。
（３）電力変換部２０は、交流電力と直流電力とを双方向に変換可能である。制御部４０は、例えば図５（ｄ）に示したように、蓄電部１３０に蓄えられた電力が直流バス１２０および電力変換部２０を介して交流電源へと放電されるように、スイッチ１３１およびスイッチ１３２の切り替え状態を制御することができる。このようにすれば、負荷３への電力供給が行われていない状態で、蓄電部１３０に蓄えられた電力が所定値以上になった場合においても、必要に応じて蓄電部１３０を放電させ、蓄電部１３０の充電余力を調節することが可能となる。
（４）制御部４０は、例えば図５（ｂ）に示したように、負荷３が直流バス１２０を介して電力変換部２０および蓄電部１３０の両方から電力を受電するように、スイッチ１３１およびスイッチ１３２の切り替え状態を制御することもできる。このようにすれば、交流電源２の電力供給能力が不足している場合においても、負荷３へ必要な電力を供給することが可能となる。
（５）制御部４０は、例えば図５（ｃ）に示したように、直流バス１２０の電圧変動が抑制されるように、スイッチ１３１およびスイッチ１３２の切り替え状態を制御することもできる。このようにすれば、電力変換部２０から負荷３が接続されない直流バス１２０へ電力が出力される場合に、この直流バス１２０における電圧変動を抑制することが可能となる。
（６）複数の直流バス１２０は、スイッチ１３３を介して互いに接続されている。制御部４０は、例えば図７に示したように、複数の蓄電部１３０が直流バス１２０を介して互いに充放電されるように、スイッチ１３１およびスイッチ１３２の切り替え状態を制御することもできる。このようにすれば、複数の蓄電部１３０の間で充電状態にばらつきがある場合に、そのばらつきを抑制して各蓄電部１３０の充電状態を均一化することが可能となる。
（７）電力変換部２０は、各コンバータ１０１のＡＣ－ＤＣコンバータ回路１０９とＤＣ－ＤＣコンバータ回路１１２の間にそれぞれ接続された複数の直流リンクコンデンサ２０２を有する。制御部４０は、例えば図５（ｄ）に示したように、負荷３が直流バス１２０から切断されているときに、蓄電部１３０に蓄えられた電力により直流リンクコンデンサ２０２が充電されるように、スイッチ１３１およびスイッチ１３２の切り替え状態を制御することもできる。このようにすれば、電力変換部２０の起動時などにおいて、必要に応じて直流リンクコンデンサ２０２を予め充電させておき、突入電流を抑えることが可能となる。
（８）ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、複数の直流バス１２０の間にそれぞれ接続されるスイッチ１３３を備える。制御部４０は、例えば図６に示したように、蓄電部１３０に蓄えられた電力が所定の上限値を超えた場合に、当該電力が直流バス１２０およびスイッチ１３３を介して負荷３へと放電されるように、スイッチ１３１、スイッチ１３２およびスイッチ１３３の切り替え状態を制御することもできる。このようにすれば、蓄電部１３０に蓄えられた電力が所定値以上であり、かつ、当該蓄電部１３０が接続される直流バス１２０に対応する負荷３への電力供給が行われていない場合においても、必要に応じて蓄電部１３０を放電させ、蓄電部１３０の充電余力を調節することが可能となる。
（９）蓄電部１３０は、充放電可能な電池セル４０３と、直流バス１２０と電池セル４０３の間に接続される双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４００とを有する。このようにしたので、直流バス１２０を介して電力を充放電可能な蓄電部１３０を容易に実現できる。
（１０）ＡＣ－ＤＣコンバータ１は、複数の直流バス１２０の間にそれぞれ接続されるスイッチ１３３を備える。制御部４０は、スイッチ１３３の切り替え状態を制御することで、複数の直流バス１２０同士の接続状態を制御する。このようにしたので、任意の直流バス１２０同士を導通させて電力の流れを制御することができる。
（１１）負荷３は、例えば電動車両用の充電器とすることができる。このようにすれば、電動車両用の充電器に対して電力供給を行うＡＣ－ＤＣコンバータについて、本発明を適用することが可能となる。
　本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するためのものであり、必ずしも全ての構成要素を含む必要はない。本発明を逸脱しない範囲で、任意の構成要素の追加、削除、置換が可能である。
　１：ＡＣ－ＤＣコンバータ、２：交流電源、３：負荷、１０：インダクタ、２０：電力変換部、３０：接続切替部、４０：制御部、１０１：コンバータ、１０２：コンバータモジュール、１０３，１０４：交流配線、１０９：ＡＣ－ＤＣコンバータ回路、１１０：正極接続線、１１１：負極接続線、１１２：ＤＣ－ＤＣコンバータ回路、１１３：正極配線、１１４：負極配線、１２０：直流バス、１２１：正極バス、１２２：負極バス、１３０：蓄電部、１３１，１３２，１３３：スイッチ、１４１：センサ信号、１４２：コンバータ制御信号、１４３：スイッチ制御信号、２０２，２０３：直流リンクコンデンサ、３０３，３１３：平滑コンデンサ

Claims (11)

  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負荷に出力するＡＣ－ＤＣコンバータであって、
    　互いに直列接続された複数のコンバータを有し、前記交流電源と接続されて前記交流電力を前記直流電力に変換する電力変換部と、
    　前記電力変換部の各コンバータに対応して設けられ、前記負荷と接続されることで前記コンバータの出力を前記負荷にそれぞれ送電する複数の直流バスと、
    　前記直流バスと前記負荷の間にそれぞれ接続される複数の第１のスイッチと、
    　前記第１のスイッチの切り替え状態を制御することで、前記負荷と前記直流バスの接続状態を制御する制御部と、を備え、
    　前記コンバータは、前記交流電力の各相を第１の直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ回路と、前記ＡＣ－ＤＣコンバータ回路から出力される前記第１の直流電力を第２の直流電力に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ回路と、を有し、
    　前記電力変換部は、前記交流電力の各相について前記コンバータからそれぞれ出力される前記第２の直流電力を用いて、前記直流電力を生成するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  2. 　請求項１に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記直流バスを介して電力を充放電可能な蓄電部と、
    　前記直流バスと前記蓄電部の間に接続される第２のスイッチと、を備え、
    　前記制御部は、前記第２のスイッチの切り替え状態を制御することで、前記蓄電部と前記直流バスの接続状態を制御するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  3. 　請求項２に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記電力変換部は、前記交流電力と前記直流電力とを双方向に変換可能であり、
    　前記制御部は、前記蓄電部に蓄えられた電力が前記直流バスおよび前記電力変換部を介して前記交流電源へと放電されるように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの切り替え状態を制御するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  4. 　請求項２に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記制御部は、前記負荷が前記直流バスを介して前記電力変換部および前記蓄電部の両方から電力を受電するように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの切り替え状態を制御するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  5. 　請求項２に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記制御部は、前記直流バスの電圧変動が抑制されるように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの切り替え状態を制御するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  6. 　請求項２に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記複数の直流バスは、互いに接続されており、
    　前記制御部は、複数の前記蓄電部が前記直流バスを介して互いに充放電されるように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの切り替え状態を制御するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  7. 　請求項２に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記電力変換部は、各コンバータの前記ＡＣ－ＤＣコンバータ回路と前記ＤＣ－ＤＣコンバータ回路の間にそれぞれ接続された複数の直流リンクコンデンサを有し、
    　前記制御部は、前記負荷が前記直流バスから切断されているときに、前記蓄電部に蓄えられた電力により前記直流リンクコンデンサが充電されるように、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの切り替え状態を制御するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  8. 　請求項２に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記複数の直流バスの間にそれぞれ接続される第３のスイッチを備え、
    　前記制御部は、前記蓄電部に蓄えられた電力が所定の上限値を超えた場合に、当該電力が前記直流バスおよび前記第３のスイッチを介して前記負荷へと放電されるように、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチおよび前記第３のスイッチの切り替え状態を制御するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  9. 　請求項２に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記蓄電部は、充放電可能な電池セルと、前記直流バスと前記電池セルの間に接続される双方向ＤＣ－ＤＣコンバータと、を有するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  10. 　請求項１に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記複数の直流バスの間にそれぞれ接続される第３のスイッチを備え、
    　前記制御部は、前記第３のスイッチの切り替え状態を制御することで、前記複数の直流バス同士の接続状態を制御するＡＣ－ＤＣコンバータ。
  11. 　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のＡＣ－ＤＣコンバータにおいて、
    　前記負荷は、電動車両用の充電器であるＡＣ－ＤＣコンバータ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003204630A (ja) * 2002-01-09 2003-07-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 無瞬断直流供給システム
JP2012120414A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Ntt Facilities Inc 直流給電システム及び双方向電力変換装置
JP2019187229A (ja) * 2018-04-03 2019-10-24 サングロー パワー サプライ カンパニー リミテッド 中高圧エネルギー変換システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003204630A (ja) * 2002-01-09 2003-07-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 無瞬断直流供給システム
JP2012120414A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Ntt Facilities Inc 直流給電システム及び双方向電力変換装置
JP2019187229A (ja) * 2018-04-03 2019-10-24 サングロー パワー サプライ カンパニー リミテッド 中高圧エネルギー変換システム

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