特許 5724551 電力変換装置、およびこれを用いた電動機用制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5724551

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】電力変換装置、およびこれを用いた電動機用制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20150507BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20150507BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20150507BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/12 B

   H02M7/12 P

   H02M7/12 K

   H02M3/155 Z

   H02M3/155 P

   H02P7/63 Z

【請求項の数】17

【全頁数】58

(21)【出願番号】特願2011-81919(P2011-81919)

(22)【出願日】2011年4月1日

(65)【公開番号】特開2012-217294(P2012-217294A)

(43)【公開日】2012年11月8日

【審査請求日】2013年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】特許業務法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】居安 誠二

(72)【発明者】

【氏名】安藤 真司

(72)【発明者】

【氏名】瀧 浩志

(72)【発明者】

【氏名】大林 和良

【審査官】 神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４６５５２５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００８−２９５２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４１３３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／００〜３／４４

Ｈ０２Ｍ ７／００〜７／４０

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
前記ブリッジ回路と前記直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記リアクトルと前記直流負荷のプラス電極との間に配置されて、前記直流負荷のプラス電極側から前記リアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
前記リアクトルと前記電流制限素子との間の共通接続端子と前記直流負荷のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
前記第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１３１、Ｓ１３３）とを備え、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と前記リアクトルとの間に配置され、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と前記リアクトルとの間に配置されており、
前記充電制御手段（Ｓ１３３）は、第１充電制御期間にて、前記第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）をオンして、前記第２、第５のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ５ｐ）をオフして前記第４スイッチング素子（Ｑ４ｐ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第１、第３のスイッチング素子がオンして前記第２、第５のスイッチング素子がオフして前記第４スイッチング素子がオンしたときに、前記交流電源のマイナス電極から電流を、前記第４スイッチング素子、前記リアクトル、前記電流制限素子、前記直流負荷、前記第３スイッチング素子を通して前記交流電源のプラス電極に流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第１、第３のスイッチング素子がオンして前記第２、第５のスイッチング素子がオフして前記第４スイッチング素子がオフしたときに、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第１、第３のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記直流負荷を通して電流を流し、
さらに前記充電制御手段（Ｓ１３１）は、第２充電制御期間にて、前記第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、前記第３、第５のスイッチング素子（Ｑ３ｐ、Ｑ５ｐ）をオフして前記第１スイッチング素子（Ｑ１ｐ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして前記第３、第５のスイッチング素子をオフして前記第１スイッチング素子がオンしたときに、前記交流電源のプラス電極から電流を、前記リアクトル、前記第２、第１のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記直流負荷を通して前記交流電源のマイナス電極に流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして前記第３、第５のスイッチング素子をオフして前記第１スイッチング素子がオフしたときに、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第２、第４のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記直流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）と、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合に、前記充電制御手段（Ｓ１３３）は、前記第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）をオンして、前記第２、第５のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ５ｐ）をオフして前記第４スイッチング素子（Ｑ４ｐ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合に、前記充電制御手段（Ｓ１３１）は、前記第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、前記第３、第５のスイッチング素子（Ｑ３ｐ、Ｑ５ｐ）をオフして前記第１スイッチング素子（Ｑ１ｐ）を繰り返しオン・オフさせるものであることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
前記充電制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、前記交流電源（２）から前記ブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流電源の出力電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
前記ブリッジ回路と前記直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記リアクトルと前記直流負荷のプラス電極との間に配置されて、前記直流負荷のプラス電極側から前記リアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
前記リアクトルと前記電流制限素子との間の共通接続端子と前記直流負荷のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
前記第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１５０、Ｓ１５１）とを備え、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と前記リアクトルとの間に配置され、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と前記リアクトルとの間に配置されており、
前記充電制御手段（Ｓ１５０、Ｓ１５１）は、前記第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、前記第１、第３スイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）のうち一方のスイッチング素子をオフして他方のスイッチング素子を前記第５スイッチング素子（Ｑ５）と同期させて繰り返しオン・オフをさせるものであり、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして、前記第３スイッチング素子がオフして前記第１、第５のスイッチング素子がオンしたときには、前記交流電源の両電極の間で前記第１、第２、第５のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして、前記第１、第３、第５のスイッチング素子がオフしたときには、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第２、第４のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記直流負荷を通して電流を流し、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして、前記第１スイッチング素子がオフして前記第３スイッチング素子と前記第５のスイッチング素子がオンしたときには、前記交流電源の両電極の間で前記第３、第４、第５のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄えるようになっていることを特徴とする電力変換装置。

【請求項5】

前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合に、前記充電制御手段（Ｓ１５０）は、前記第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、前記第３スイッチング素子（Ｑ３ｐ）をオフして、前記第１スイッチング素子（Ｑ１ｐ）と前記第５スイッチング素子（Ｑ５ｐ）とを同期させて繰り返しオン・オフをさせるものであり、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合に、前記充電制御手段（Ｓ１５１）は、前記第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、前記第１スイッチング素子（Ｑ１ｐ）をオフして、前記第３スイッチング素子（Ｑ３ｐ）と前記第５スイッチング素子（Ｑ５ｐ）とを同期させて繰り返しオン・オフをさせるものであることを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。

【請求項6】

交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
前記ブリッジ回路と前記直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記リアクトルと前記直流負荷のプラス電極との間に配置されて、前記直流負荷のプラス電極側から前記リアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
前記リアクトルと前記電流制限素子との間の共通接続端子と前記直流負荷のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
前記第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１５０、Ｓ１５１）とを備え、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と前記リアクトルとの間に配置され、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と前記リアクトルとの間に配置されており、
前記充電制御手段（Ｓ１５０）は、第１充電制御期間にて、前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記第３スイッチング素子をオフして前記第１、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして、前記第３スイッチング素子がオフして前記第１、第５のスイッチング素子がオンしたときには、前記交流電源の両電極の間で前記第１、第２、第５のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして、前記第１、第３、第５のスイッチング素子がオフしたときには、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第２、第４のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記直流負荷を通して電流を流し、
前記第２、第４、第５のスイッチング素子がオンして、前記第１、第３のスイッチング素子がオフしたときには、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第２、第４、第５のスイッチング素子を通して電流を流し、
前記充電制御手段（Ｓ１５１）は、第２充電制御期間にて、前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記第１スイッチング素子をオフして前記第３、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして、前記第１スイッチング素子がオフして前記第３、第５のスイッチング素子がオンしたときには、前記交流電源の両電極の間で前記第３、第４、第５のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして、前記第１、第３、第５のスイッチング素子がオフしたときには、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第２、第４のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記直流負荷を通して電流を流し、
前記第２、第４、第５のスイッチング素子がオンして、前記第１、第３のスイッチング素子がオフしたときには、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第２、第４、第５のスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする電力変換装置。

【請求項7】

前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、前記充電制御手段（Ｓ１５０）は、前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記第３スイッチング素子をオフして前記第１、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、前記充電制御手段（Ｓ１５１）は、前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記第１スイッチング素子をオフして前記第３、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであることを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。

【請求項8】

交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
前記ブリッジ回路と前記直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記リアクトルと前記直流負荷のプラス電極との間に配置されて、前記直流負荷のプラス電極側から前記リアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
前記リアクトルと前記電流制限素子との間の共通接続端子と前記直流負荷のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
前記第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１３０、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１３３、Ｓ１５０、Ｓ１５１）とを備え、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と前記リアクトルとの間に配置され、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と前記リアクトルとの間に配置されており、
前記充電制御手段（Ｓ１５０）は、第１充電制御時間にて、前記第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして前記第３スイッチング素子（Ｑ３ｐ）をオフして前記第１、第５のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ５ｐ）を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして前記第３スイッチング素子がオフして前記第１、第５のスイッチング素子がオンしたとき、前記交流電源の両電極の間で前記第１、第２、第５のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第２、第４のスイッチング素子がオンして前記第３スイッチング素子がオフして前記第１、第５のスイッチング素子がオフしたとき、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第２、第４のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記直流負荷を通して電流を流し、
前記充電制御手段（Ｓ１５１）は、第２充電制御時間にて、前記第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）をオンして前記第２スイッチング素子（Ｑ２ｐ）をオフして前記第４、第５のスイッチング素子（Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ）を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
前記第１、第３のスイッチング素子がオンして前記第２スイッチング素子がオフして前記第４、第５のスイッチング素子がオンしたとき、前記交流電源の両電極の間で、前記リアクトル、および前記第３、第４、第５のスイッチング素子を通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第１、第３のスイッチング素子がオンして前記第２、第４、第５のスイッチング素子がオフしたとき、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第１、第３のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記直流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする電力変換装置。

【請求項9】

前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、前記充電制御手段（Ｓ１５０）は、前記第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして前記第３スイッチング素子（Ｑ３ｐ）をオフして前記第１、第５のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ５ｐ）を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、前記充電制御手段（Ｓ１５１）は、前記第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）をオンして前記第２スイッチング素子（Ｑ２ｐ）をオフして前記第４、第５のスイッチング素子（Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ）を繰り返しオン・オフをさせるものであることを特徴とする請求項８記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
前記充電制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、前記交流電源（２）から前記ブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流電源の出力電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする請求項５、７、９のいずれか１つに記載の電力変換装置。

【請求項11】

請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
前記電力変換装置の直流負荷（３）のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続される第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
前記第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち前記直流負荷のプラス電極側の前記第７のスイッチング素子（Ｑ７）が前記電流制限素子を構成し、
前記第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち前記直流負荷のマイナス電極側の前記第８のスイッチング素子（Ｑ８）が前記第５スイッチング素子（Ｑ５）を構成し、
前記第７、８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
前記電力変換装置のブリッジ回路と交流電源（２）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
前記電力変換装置の第２、４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）の間の共通接続素子（Ｔ２）と前記ステータコイルの第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
前記電力変換装置の第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）の間の共通接続素子（Ｔ３）と前記ステータコイルの第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
前記第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と前記直流負荷のプラス電極との間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
前記第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と前記リアクトルとの間に配置される第５のスイッチ（ＳＷ５）と、
前記第１〜第５のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
前記スイッチ制御手段が前記第１〜第５のスイッチのうち前記第２、第３、第４のスイッチをオンしたときに、前記第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子を制御して、前記第１、第３のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）、前記第２、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、および前記第７、第８のスイッチング素子の共通接続端子（Ｔ１）から交流電流をステータコイルに流して前記三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
前記スイッチ制御手段が前記第１〜第５のスイッチのうち前記第１、第５のスイッチをオンしたときに、前記充電制御手段が前記第１〜第４のスイッチング素子および前記第７、第８のスイッチング素子を制御することを特徴とする電動機用制御装置。

【請求項12】

直流電源（４）と交流負荷（５）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）から構成されるブリッジ回路（２０Ｂ）と、
前記ブリッジ回路と前記直流電源のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記リアクトルと前記直流電源のプラス電極との間に配置される第６のスイッチング素子（Ｑ６）と、
前記リアクトルと前記第６のスイッチング素子（Ｑ６）との間の共通接続端子と前記直流電源（４）のマイナス電極との間に配置されて、前記共通接続端子側から前記直流電源（４）のマイナス電極側に電流が流れることを妨げる電流制限素子（Ｄ２）と、
前記第１〜第４のスイッチング素子および前記第６のスイッチング素子を制御する逆潮流制御手段（１３１ａ、１３３ａ）と、を備え、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１ｎ）は、前記交流負荷のプラス電極と前記リアクトルとの間に配置され、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ２ｎ）は、前記交流負荷のマイナス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
前記第３のスイッチング素子（Ｑ３ｎ）は、前記交流負荷のプラス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
前記第４のスイッチング素子（Ｑ４ｎ）は、前記交流負荷のマイナス電極と前記リアクトルとの間に配置されており、
前記逆潮流制御手段（Ｓ１３１ａ）は、第１逆潮流制御期間にて、前記第１、第２、第６のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ６ｎ）をオンして、前記第３スイッチング素子（Ｑ３ｎ）をオフして前記第４スイッチング素子（Ｑ４ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第１、第２、第４、第６のスイッチング素子がオンして前記第３スイッチング素子がオフしたとき前記直流電源の両電極の間で前記第２、第４、第６のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第１、第２、第６のスイッチング素子がオンして前記第３、第４のスイッチング素子がオフしたとき、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第１、第２のスイッチング素子、および前記交流負荷を通して電流を流し、
前記逆潮流制御手段（１３３ａ）は、第２逆潮流制御期間にて、前記第３、第４、第６のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）をオンして、前記第２スイッチング素子（Ｑ２ｎ）をオフして前記第１スイッチング素子（Ｑ１ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第１、第３、第４、第６のスイッチング素子がオンして前記第２スイッチング素子がオフしたとき前記直流電源の両電極の間で前記第１、第３、第６のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第３、第４、第６のスイッチング素子がオンして前記第１、第２のスイッチング素子がオフしたときに、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第３、第４、第６のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記交流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする電力変換装置。

【請求項13】

前記交流負荷の出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）と、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合に、前記逆潮流制御手段（Ｓ１３１ａ）は、前記第１、第２、第６のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ６ｎ）をオンして、前記第３スイッチング素子（Ｑ３ｎ）をオフして前記第４スイッチング素子（Ｑ４ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合に、前記逆潮流制御手段（１３３ａ）は、前記第３、第４、第６のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）をオンして、前記第２スイッチング素子（Ｑ２ｎ）をオフして前記第１スイッチング素子（Ｑ１ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであることを特徴とする請求項１２に記載の電力変換装置。

【請求項14】

直流電源（４）と交流負荷（５）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）から構成されるブリッジ回路（２０Ｂ）と、
前記ブリッジ回路と前記直流電源のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記リアクトルと前記直流電源のプラス電極との間に配置される第６のスイッチング素子（Ｑ６）と、
前記リアクトルと前記第６のスイッチング素子（Ｑ６）との間の共通接続端子と前記直流電源（４）のマイナス電極との間に配置されて、前記共通接続端子側から前記直流電源（４）のマイナス電極側に電流が流れることを妨げる電流制限素子（Ｄ２）と、
前記第１〜第４のスイッチング素子および前記第６のスイッチング素子を制御する逆潮流制御手段（１５０ｂ、１５１ｂ）と、を備え、
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１ｎ）は、前記交流負荷のプラス電極と前記リアクトルとの間に配置され、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ２ｎ）は、前記交流負荷のマイナス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
前記第３のスイッチング素子（Ｑ３ｎ）は、前記交流負荷のプラス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
前記第４のスイッチング素子（Ｑ４ｎ）は、前記交流負荷のマイナス電極と前記リアクトルとの間に配置されており、
前記逆潮流制御手段（Ｓ１５０ｂ）は、第１逆潮流制御期間にて、前記第１、第２のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ）をオンして、前記第３スイッチング素子（Ｑ３ｎ）をオフして前記第４、第６のスイッチング素子（Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第１、第２、第４、第６のスイッチング素子がオンして前記第３スイッチング素子がオフしたとき前記直流電源の両電極の間で前記第２、第４、第６のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第１、第２のスイッチング素子がオンして前記第３、第４、第６のスイッチング素子がオフしたとき、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第１、第２のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記交流負荷を通して電流を流し、
前記逆潮流制御手段（Ｓ１５１ｂ）は、第２逆潮流制御期間にて、前記第３、第４のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）をオンして、前記第１スイッチング素子（Ｑ１ｎ）をオフして前記第２、第６のスイッチング素子（Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第２、第３、第４、第６のスイッチング素子がオンして前記第１スイッチング素子がオフしたとき前記直流電源の両電極の間で前記第２、第４、第６のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第３、第４のスイッチング素子がオンして、前記第１、第２、第６のスイッチング素子がオフしたときに、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第３、第４のスイッチング素子、前記電流制限素子、および前記交流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする電力変換装置。

【請求項15】

前記交流負荷の出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、前記逆潮流制御手段（Ｓ１５０ｂ）は、前記第１、第２のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ）をオンして、前記第３スイッチング素子（Ｑ３ｎ）をオフして前記第４、第６のスイッチング素子（Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、前記逆潮流制御手段（Ｓ１５１ｂ）は、前記第３、第４のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）をオンして、前記第１スイッチング素子（Ｑ１ｎ）をオフして前記第２、第６のスイッチング素子（Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであることを特徴とする請求項１４に記載の電力変換装置。

【請求項16】

前記直流電源の出力電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
前記逆潮流制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第４、第６のスイッチング素子を制御することにより、前記ブリッジ回路（２０）から前記交流負荷（５）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流負荷の両電極間電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけるようになっていることを特徴とする請求項１３または１５に記載の電力変換装置。

【請求項17】

請求項１２ないし１６のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
前記電力変換装置の直流電源（３）のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続される第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
前記第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち前記直流電源のマイナス電極側の前記第８のスイッチング素子（Ｑ８）が前記電流制限素子を構成し、
前記第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち前記直流電源のプラス電極側の前記第７スイッチング素子（Ｑ７）が前記第６スイッチング素子（Ｑ６）を構成し、
前記第７、８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
前記電力変換装置のブリッジ回路と交流負荷（５）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
前記電力変換装置の第２、４のスイッチング素子（Ｑ２ｎ、Ｑ４ｎ）の間の共通接続素子（Ｔ２）と前記ステータコイルの第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
前記電力変換装置の第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ３ｎ）の間の共通接続素子（Ｔ３）と前記ステータコイルの第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
前記第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と前記直流負荷のプラス電極との間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
前記第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と前記リアクトルとの間に配置される第５のスイッチ（ＳＷ５）と、
前記第１〜第５のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
前記スイッチ制御手段が前記第１〜第５のスイッチのうち前記第２、第３、第４のスイッチをオンしたときに、前記第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子を制御して、前記第１、第３のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）、前記第２、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、および前記第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）から交流電流をステータコイルに流して前記三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
前記スイッチ制御手段が前記第１〜第５のスイッチのうち前記第１、第５のスイッチをオンしたときに、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第７のスイッチング素子を制御することを特徴とする電動機用制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流電力および直流電力のうち一方から他方に変換する電力変換装置および電動機用制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、電力変換装置では、例えば特許文献１中の図１に示すように、４つのダイオードから構成されて交流電源の出力電圧を全波整流するダイオードブリッジ回路と、ダイオードブリッジ回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間に配置された直流負荷と、正極側出力端子と直流負荷との間に配置される直流リアクトルと、正極側出力端子と直流リアクトルとの間に配置された入力側トランジスタとを備えたものがある。

【0003】

このものにおいて、入力側トランジスタの出力端子と直流リアクトルの入力端子との間の共通接続端子と、ダイオードブリッジ回路の負極側出力端子との間に接続された入力側短絡ダイオードと、直流リアクトルと直流負荷との間に配置される出力側ダイオードと、直流リアクトル７と出力側ダイオードの入力端子との間の共通接続端子とダイオードブリッジ回路の負極側出力端子との間に配置された出力側短絡トランジスタとが備えられている。

【0004】

ここで、入力側トランジスタと出力側短絡トランジスタとをそれぞれ独立してオン、オフすることにより、ダイオードブリッジ回路からの出力電圧に基づいてエネルギーを直流リアクトルに蓄えるとともに、この直流リアクトルから直流負荷にエネルギー供給するようになっている。このことにより、交流電源の交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開平５−１８２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述の特許文献１では、入力側トランジスタと出力側短絡トランジスタとをそれぞれ独立してオン、オフすることにより、交流電源からダイオードブリッジ回路および直流リアクトルを介して直流負荷にエネルギーを供給することができるものの、ダイオードブリッジ回路では、交流電源の出力電圧を全波整流する際に、２個のダイオードがオンする。これにより、２個のダイオードでＯＮ電圧が導通損として生じる。

【0007】

このため、ダイオードブリッジ回路からの出力電圧に基づいてエネルギーを直流リアクトルに蓄えるために、入力側トランジスタと出力側短絡トランジスタとをそれぞれオンするときには、入力側トランジスタ、出力側短絡トランジスタおよび２個のダイオードといった４つの素子で導通損が生じることになる。このため、交流電力を直流電力に電力変換する際の効率の劣化を招くことになる。

【0008】

さらに、発明者が上述の特許文献１に基づいて直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を検討したところ、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置（図４２参照）においても、ＯＮ電圧が原因で、電力変換する際の効率の劣化を招いていたことが分かった。

【0009】

図４２の電力変換装置において、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングさせることにより、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換して交流負荷５に与える。

【0010】

具体的には、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６をオンすることにより、バッテリ４の両電極間で、トランジスタＴｒ６、リアクトル３０、およびトランジスタＴｒ５を通して電流を流すことにより、リアクトル３０にエネルギーを蓄える。

【0011】

その後、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６をオフした状態で、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のうちトランジスタＴｒ１、Ｔｒ４をオンする第１状態と、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のうちトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３をオンする第２状態とを交互に実施する。

【0012】

第１状態では、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、リアクトル３０と交流負荷５との間でダイオードＤ６、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ４、およびダイオードＤ７を通して電流が流れる。第２状態では、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、リアクトル３０と交流負荷５との間でダイオードＤ６、トランジスタＴｒ３、トランジスタＴｒ２、およびダイオードＤ７を通して電流が流れる。

【0013】

このため、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６、ダイオードＤ５、Ｄ７のうち４つの素子で導通損が生じることになる。このため、交流電力を直流電力に電力変換する際の効率の劣化を招くことになる。

【0014】

以上により、交流電力から直流電力に変換する電力変換装置に限らず、直流電力から交流電力に変換する電力変換装置においても、導通損が原因で電力変換の効率の低下を招くことが分かった。

【0015】

本発明は上記点に鑑みて、電力変換の効率を向上するようにした電力変換装置および電動機用制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
ブリッジ回路と直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
リアクトルと直流負荷のプラス電極との間に配置されて、直流負荷のプラス電極側からリアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
リアクトルと電流制限素子との間の共通接続端子と直流負荷のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１３１、Ｓ１３３）とを備え、
第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、交流電源のプラス電極とリアクトルとの間に配置され、
第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、交流電源のマイナス電極とリアクトルとの間に配置されており、
充電制御手段（Ｓ１３３）は、第１充電制御期間にて、第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）をオンして、第２、第５のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ５ｐ）をオフして第４スイッチング素子（Ｑ４ｐ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第１、第３のスイッチング素子がオンして第２、第５のスイッチング素子がオフして第４スイッチング素子がオンしたときに、交流電源のマイナス電極から電流を、第４スイッチング素子、リアクトル、電流制限素子、直流負荷、第３スイッチング素子を通して交流電源のプラス電極に流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第１、第３のスイッチング素子がオンして第２、第５のスイッチング素子がオフして第４スイッチング素子がオフしたときに、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第１、第３のスイッチング素子、電流制限素子、および直流負荷を通して電流を流し、
さらに充電制御手段（Ｓ１３１）は、第２充電制御期間にて、第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、第３、第５のスイッチング素子（Ｑ３ｐ、Ｑ５ｐ）をオフして第１スイッチング素子（Ｑ１ｐ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第２、第４のスイッチング素子がオンして第３、第５のスイッチング素子をオフして第１スイッチング素子がオンしたときに、交流電源のプラス電極から電流を、リアクトル、第２、第１のスイッチング素子、電流制限素子、および直流負荷を通して交流電源のマイナス電極に流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第２、第４のスイッチング素子がオンして第３、第５のスイッチング素子をオフして第１スイッチング素子がオフしたときに、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２、第４のスイッチング素子、電流制限素子、および直流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。

【0017】

請求項１に記載の発明によれば、交流電源の両電極の間でリアクトルに電流を流し、このリアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて直流負荷に電流を流す際に、第１〜第５のスイッチング素子と電流制限素子とのうち、３つの素子を通電させることになる。

【0018】

上述の特許文献１の電力変換装置では、ダイオードブリッジ回路が交流電源の出力電圧を整流する際に、２個のダイオードが常にオンする。このため、入力側トランジスタと出力側短絡トランジスタとがそれぞれオンするときには、４つのＯＮ電圧が損失として生じることなる。

【0019】

これに対して、請求項１に記載の発明では、上述の如く、第１〜第５のスイッチング素子および電流制限素子のうち３つの素子が通電することになる。このため、３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じる。したがって、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。

【0021】

請求項２に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）と、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合に、充電制御手段（Ｓ１３３）は、第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）をオンして、第２、第５のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ５ｐ）をオフして第４スイッチング素子（Ｑ４ｐ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合に、充電制御手段（Ｓ１３１）は、第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、第３、第５のスイッチング素子（Ｑ３ｐ、Ｑ５ｐ）をオフして第１スイッチング素子（Ｑ１ｐ）を繰り返しオン・オフさせるものであることを特徴とする。

【0022】

請求項３に記載の発明では、直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
充電制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、交流電源（２）からブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源の出力電圧と電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする。

【0023】

請求項３に記載の発明によれば、交流電源から出力される交流電力の力率を１に近づけることができるので、交流電力から直流電力への電力変換を効率的に行うことができる。

【0024】

請求項４に記載の発明では、交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
ブリッジ回路と直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
リアクトルと直流負荷のプラス電極との間に配置されて、直流負荷のプラス電極側からリアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
リアクトルと電流制限素子との間の共通接続端子と直流負荷のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１５０、Ｓ１５１）とを備え、
第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、交流電源のプラス電極とリアクトルとの間に配置され、
第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、交流電源のマイナス電極とリアクトルとの間に配置されており、
充電制御手段（Ｓ１５０、Ｓ１５１）は、第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、第１、第３スイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）のうち一方のスイッチング素子をオフして他方のスイッチング素子を第５スイッチング素子と同期させて繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第２、第４のスイッチング素子がオンして、第３スイッチング素子がオフして第１、第５のスイッチング素子がオンしたときには、交流電源の両電極の間で第１、第２、第５のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第２、第４のスイッチング素子がオンして、第１、第３、第５のスイッチング素子がオフしたときには、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２、第４のスイッチング素子、電流制限素子、および直流負荷を通して電流を流し、
第２、第４のスイッチング素子がオンして、第１スイッチング素子がオフして第３スイッチング素子と第５のスイッチング素子がオンしたときには、交流電源の両電極の間で第３、第４、第５のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄えるようになっていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合に、充電制御手段（Ｓ１５０）は、第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、第３スイッチング素子（Ｑ３ｐ）をオフして、第１スイッチング素子（Ｑ１ｐ）と第５スイッチング素子（Ｑ５ｐ）とを同期させて繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合に、充電制御手段（Ｓ１５１）は、第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして、第１スイッチング素子（Ｑ１ｐ）をオフして、第３スイッチング素子（Ｑ３ｐ）と第５スイッチング素子（Ｑ５ｐ）とを同期させて繰り返しオン・オフをさせるものであることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
ブリッジ回路と直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
リアクトルと直流負荷のプラス電極との間に配置されて、直流負荷のプラス電極側からリアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
リアクトルと電流制限素子との間の共通接続端子と直流負荷のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１５０、Ｓ１５１）とを備え、
第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、交流電源のプラス電極とリアクトルとの間に配置され、
第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、交流電源のマイナス電極とリアクトルとの間に配置されており、
充電制御手段（Ｓ１５０）は、第１充電制御期間にて、第２、第４のスイッチング素子をオンして、第３スイッチング素子をオフして第１、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第２、第４のスイッチング素子がオンして、第３スイッチング素子がオフして第１、第５のスイッチング素子がオンしたときには、交流電源の両電極の間で第１、第２、第５のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第２、第４のスイッチング素子がオンして、第１、第３、第５のスイッチング素子がオフしたときには、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２、第４のスイッチング素子、電流制限素子、および直流負荷を通して電流を流し、
第２、第４、第５のスイッチング素子がオンして、第１、第３のスイッチング素子がオフしたときには、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２、第４、第５のスイッチング素子を通して電流を流し、
充電制御手段（Ｓ１５１）は、第２充電制御期間にて、第２、第４のスイッチング素子をオンして、第１スイッチング素子をオフした状態で、
第３、第５スイッチング素子
第３、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第２、第４のスイッチング素子がオンして、第１スイッチング素子がオフして第３、第５のスイッチング素子がオンしたときには、交流電源の両電極の間で第３、第４、第５のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第２、第４のスイッチング素子がオンして、第１、第３、第５のスイッチング素子がオフしたときには、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２、第４のスイッチング素子、電流制限素子、および直流負荷を通して電流を流し、
第２、第４、第５のスイッチング素子がオンして、第１、第３のスイッチング素子がオフしたときには、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２、第４、第５のスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。

【0025】

請求項７に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５０）は、第２、第４のスイッチング素子をオンして、第３スイッチング素子をオフして第１、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５１）は、第２、第４のスイッチング素子をオンして、第１スイッチング素子をオフして第３、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５０）は、第２、第４のスイッチング素子をオンして、第３スイッチング素子をオフして第１、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５１）は、第２、第４のスイッチング素子をオンして、第１スイッチング素子をオフして第３、第５スイッチング素子を繰り返しオン・オフをさせるものであることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
ブリッジ回路と直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
リアクトルと直流負荷のプラス電極との間に配置されて、直流負荷のプラス電極側からリアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
リアクトルと電流制限素子との間の共通接続端子と直流負荷のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１３０、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１３３、Ｓ１５０、Ｓ１５１）とを備え、
第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、交流電源のプラス電極とリアクトルとの間に配置され、
第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、交流電源のマイナス電極とリアクトルとの間に配置されており、
充電制御手段（Ｓ１５０）は、第１充電制御時間にて、第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして第３スイッチング素子（Ｑ３ｐ）をオフして第１、第５のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ５ｐ）を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第２、第４のスイッチング素子がオンして第３スイッチング素子がオフして第１、第５のスイッチング素子がオンしたとき、交流電源の両電極の間で第１、第２、第５のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第２、第４のスイッチング素子がオンして第３スイッチング素子がオフして第１、第５のスイッチング素子がオフしたとき、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２、第４のスイッチング素子、電流制限素子、および直流負荷を通して電流を流し、
充電制御手段（Ｓ１５１）は、第２充電制御時間にて、第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）をオンして第２スイッチング素子（Ｑ２ｐ）をオフして第４、第５のスイッチング素子（Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ）を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第１、第３のスイッチング素子がオンして第２スイッチング素子がオフして第４、第５のスイッチング素子がオンしたとき、交流電源の両電極の間で、リアクトル、および第３、第４、第５のスイッチング素子を通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第１、第３のスイッチング素子がオンして第２、第４、第５のスイッチング素子がオフしたとき、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第１、第３のスイッチング素子、電流制限素子、および直流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。

【0026】

請求項９に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５０）は、第２、第４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）をオンして第３スイッチング素子（Ｑ３ｐ）をオフして第１、第５のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ５ｐ）を繰り返しオン・オフをさせるものであり、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５１）は、第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）をオンして第２スイッチング素子（Ｑ２ｐ）をオフして第４、第５のスイッチング素子（Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ）を繰り返しオン・オフをさせるものであることを特徴とする。

【0027】

請求項１０に記載の発明では、直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
充電制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、交流電源（２）からブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源の出力電圧と電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする。

【0028】

請求項１０に記載の発明によれば、交流電源から出力される交流電力の力率を１に近づけることができるので、交流電力から直流電力への電力変換を効率的に行うことができる。

【0029】

請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
電力変換装置の直流負荷（３）のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続される第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち直流負荷のプラス電極側の第７のスイッチング素子（Ｑ７）が電流制限素子を構成し、
第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち直流負荷のマイナス電極側の第８のスイッチング素子（Ｑ８）が第５スイッチング素子（Ｑ５）を構成し、
第７、８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
電力変換装置のブリッジ回路と交流電源（２）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
電力変換装置の第２、４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）の間の共通接続素子（Ｔ２）とステータコイルの第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
電力変換装置の第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）の間の共通接続素子（Ｔ３）とステータコイルの第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と直流負荷のプラス電極との間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）とリアクトルとの間に配置される第５のスイッチ（ＳＷ５）と、
第１〜第５のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
スイッチ制御手段が第１〜第５のスイッチのうち第２、第３、第４のスイッチをオンしたときに、第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子を制御して、第１、第３のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）、第２、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、および第７、第８のスイッチング素子の共通接続端子（Ｔ１）から交流電流をステータコイルに流して三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
スイッチ制御手段が第１〜第５のスイッチのうち第１、第５のスイッチをオンしたときに、充電制御手段が第１〜第４のスイッチング素子および第７、第８のスイッチング素子を制御することを特徴とする。

【0030】

請求項１１に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様、交流電力を直流電力に変換する際に、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができるので、電力変換の効率を向上することができる。

【0038】

請求項１２に記載の発明では、直流電源（４）と交流負荷（５）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）から構成されるブリッジ回路（２０Ｂ）と、
ブリッジ回路と直流電源のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
リアクトルと直流電源のプラス電極との間に配置される第６のスイッチング素子（Ｑ６）と、
リアクトルと第６のスイッチング素子（Ｑ６）との間の共通接続端子と直流電源（４）のマイナス電極との間に配置されて、共通接続端子側から直流電源（４）のマイナス電極側に電流が流れることを妨げる電流制限素子（Ｄ２）と、
第１〜第４のスイッチング素子および第６のスイッチング素子を制御する逆潮流制御手段（１３１ａ、１３３ａ）と、を備え、
第１のスイッチング素子（Ｑ１ｎ）は、交流負荷のプラス電極とリアクトルとの間に配置され、
第２のスイッチング素子（Ｑ２ｎ）は、交流負荷のマイナス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
第３のスイッチング素子（Ｑ３ｎ）は、交流負荷のプラス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
第４のスイッチング素子（Ｑ４ｎ）は、交流負荷のマイナス電極とリアクトルとの間に配置されており、
逆潮流制御手段（Ｓ１３１ａ）は、第１逆潮流制御期間にて、第１、第２、第６のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ６ｎ）をオンして、第３スイッチング素子（Ｑ３ｎ）をオフして第４スイッチング素子（Ｑ４ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第１、第２、第４、第６のスイッチング素子がオンして第３スイッチング素子がオフしたとき直流電源の両電極の間で第２、第４、第６のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第１、第２、第６のスイッチング素子がオンして第３、第４のスイッチング素子がオフしたとき、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第１、第２のスイッチング素子、および交流負荷を通して電流を流し、
逆潮流制御手段（１３３ａ）は、第２逆潮流制御期間にて、第３、第４、第６のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）をオンして、第２スイッチング素子（Ｑ２ｎ）をオフして第１スイッチング素子（Ｑ１ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第１、第３、第４、第６のスイッチング素子がオンして第２スイッチング素子がオフしたとき直流電源の両電極の間で第１、第３、第６のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第３、第４、第６のスイッチング素子がオンして第１、第２のスイッチング素子がオフしたときに、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第３、第４、第６のスイッチング素子、電流制限素子、および交流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。

【0039】

請求項１２に記載の発明によれば、直流電源の両電極の間でリアクトルに電流を流し、このリアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて交流負荷に電流を流す際に、第１〜第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子、および電流制限素子とのうち、３つの素子を通電させることになる。このため、３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じる。したがって、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。

【0041】

請求項１３に記載の発明では、交流負荷の出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）と、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合に、逆潮流制御手段（Ｓ１３１ａ）は、第１、第２、第６のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ６ｎ）をオンして、第３スイッチング素子（Ｑ３ｎ）をオフして第４スイッチング素子（Ｑ４ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合に、逆潮流制御手段（１３３ａ）は、第３、第４、第６のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）をオンして、第２スイッチング素子（Ｑ２ｎ）をオフして第１スイッチング素子（Ｑ１ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであることを特徴とする。

【0042】

請求項１４に記載の発明では、直流電源（４）と交流負荷（５）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）から構成されるブリッジ回路（２０Ｂ）と、
ブリッジ回路と直流電源のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
リアクトルと直流電源のプラス電極との間に配置される第６のスイッチング素子（Ｑ６）と、
リアクトルと第６のスイッチング素子（Ｑ６）との間の共通接続端子と直流電源（４）のマイナス電極との間に配置されて、共通接続端子側から直流電源（４）のマイナス電極側に電流が流れることを妨げる電流制限素子（Ｄ２）と、
第１〜第４のスイッチング素子および第６のスイッチング素子を制御する逆潮流制御手段（１５０ｂ、１５１ｂ）と、を備え、
第１のスイッチング素子（Ｑ１ｎ）は、交流負荷のプラス電極とリアクトルとの間に配置され、
第２のスイッチング素子（Ｑ２ｎ）は、交流負荷のマイナス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
第３のスイッチング素子（Ｑ３ｎ）は、交流負荷のプラス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
第４のスイッチング素子（Ｑ４ｎ）は、交流負荷のマイナス電極とリアクトルとの間に配置されており、
逆潮流制御手段（Ｓ１５０ｂ）は、第１逆潮流制御期間にて、第１、第２のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ）をオンして、第３スイッチング素子（Ｑ３ｎ）をオフして第４、第６のスイッチング素子（Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第１、第２、第４、第６のスイッチング素子がオンして第３スイッチング素子がオフしたとき直流電源の両電極の間で第２、第４、第６のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第１、第２のスイッチング素子がオンして第３、第４、第６のスイッチング素子がオフしたとき、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第１、第２のスイッチング素子、電流制限素子、および交流負荷を通して電流を流し、
逆潮流制御手段（Ｓ１５１ｂ）は、第２逆潮流制御期間にて、第３、第４のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）をオンして、第１スイッチング素子（Ｑ１ｎ）をオフして第２、第６のスイッチング素子（Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第２、第３、第４、第６のスイッチング素子がオンして第１スイッチング素子がオフしたとき直流電源の両電極の間で第２、第４、第６のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
第３、第４のスイッチング素子がオンして、第１、第２、第６のスイッチング素子がオフしたときに、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第３、第４のスイッチング素子、電流制限素子、および交流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。

【0043】

請求項１５に記載の発明では、交流負荷の出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、逆潮流制御手段（Ｓ１５０ｂ）は、第１、第２のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ）をオンして、第３スイッチング素子（Ｑ３ｎ）をオフして第４、第６のスイッチング素子（Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであり、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、逆潮流制御手段（Ｓ１５１ｂ）は、第３、第４のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）をオンして、第１スイッチング素子（Ｑ１ｎ）をオフして第２、第６のスイッチング素子（Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ）を繰り返しオン・オフさせるものであることを特徴とする。

【0044】

請求項１６に記載の発明では、直流電源の出力電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
逆潮流制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第４、第６のスイッチング素子を制御することにより、ブリッジ回路（２０）から交流負荷（５）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流負荷の両電極間電圧と電流との間の位相差を零に近づけるようになっていることを特徴とする。

【0045】

請求項１７に記載の発明では、請求項１２ないし１７のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
電力変換装置の直流電源（３）のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続される第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち直流電源のマイナス電極側の第８のスイッチング素子（Ｑ８）が電流制限素子を構成し、
第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち直流電源のプラス電極側の第７スイッチング素子（Ｑ７）が第６スイッチング素子（Ｑ６）を構成し、
第７、８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
電力変換装置のブリッジ回路と交流負荷（５）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
電力変換装置の第２、４のスイッチング素子（Ｑ２ｎ、Ｑ４ｎ）の間の共通接続素子（Ｔ２）とステータコイルの第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
電力変換装置の第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ３ｎ）の間の共通接続素子（Ｔ３）とステータコイルの第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と直流負荷のプラス電極との間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）とリアクトルとの間に配置される第５のスイッチ（ＳＷ５）と、
第１〜第５のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
スイッチ制御手段が第１〜第５のスイッチのうち第２、第３、第４のスイッチをオンしたときに、第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子を制御して、第１、第３のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）、第２、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、および第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）から交流電流をステータコイルに流して三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
スイッチ制御手段が第１〜第５のスイッチのうち第１、第５のスイッチをオンしたときに、逆潮流制御手段が第１〜第４、第７のスイッチング素子を制御することを特徴とする。

【0053】

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【図1】本発明の第１実施形態における電力変換装置の電気回路構成を示す図である。

【図2】図１の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。

【図3】第１実施形態における交流電源の出力電圧の絶対値と直流負荷の両電極間電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。

【図4】第１実施形態における電流の流れを示す図である。

【図5】第１実施形態における電流の流れを示す図である。

【図6】第１実施形態における電流の流れを示す図である。

【図7】第１実施形態における電流の流れを示す図である。

【図8】第１実施形態の変形例の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第２実施形態の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。

【図10】第２実施形態における交流電源の出力電圧の絶対値と直流負荷の両電極間電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。

【図11】第２実施形態における電流の流れを示す図である。

【図12】第２実施形態における電流の流れを示す図である。

【図13】本発明の第３実施形態における交流電源の出力電圧の絶対値と直流負荷の両電極間電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。

【図14】第３実施形態における電流の流れを示す図である。

【図15】第３実施形態における電流の流れを示す図である。

【図16】本発明の第４実施形態における電力変換装置の電気回路構成を示す図である。

【図17】図１６の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。

【図18】第４実施形態における交流電源の出力電圧の絶対値と直流負荷の両電極間電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。

【図19】第４実施形態における電流の流れを示す図である。

【図20】第４実施形態における電流の流れを示す図である。

【図21】本発明の第５実施形態における電力変換装置の電気回路構成を示す図である。

【図22】図２１の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。

【図23】第５実施形態における交流負荷の両電極間電圧の絶対値とバッテリの出力電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。

【図24】第５実施形態における電流の流れを示す図である。

【図25】第５実施形態における電流の流れを示す図である。

【図26】第５実施形態における電流の流れを示す図である。

【図27】第５実施形態における電流の流れを示す図である。

【図28】本発明の第６実施形態における制御装置の逆潮流制御を示すフローチャートである。

【図29】第６実施形態における交流負荷の両電極間電圧の絶対値とバッテリの出力電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。

【図30】第６実施形態における電流の流れを示す図である。

【図31】第６実施形態における電流の流れを示す図である。

【図32】本発明の第７実施形態における電力変換装置の電気回路構成を示す図である。

【図33】第７実施形態における制御装置の逆潮流制御を示すフローチャートである。

【図34】第７実施形態における交流負荷の両電極間電圧の絶対値とバッテリの出力電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。

【図35】第７実施形態における電流の流れを示す図である。

【図36】第７実施形態における電流の流れを示す図である。

【図37】本発明の第８実施形態の三相交流電動機用制御装置の回路構成図である。

【図38】第８実施形態のリレーのオン、オフのタイミングを示す図表である。

【図39】本発明の第９実施形態の三相交流電動機用制御装置の回路構成図である。

【図40】第９実施形態のリレーのオン、オフのタイミングを示す図表である。

【図41】本発明の第１０実施形態の三相交流電動機用制御装置の回路構成図である。

【図42】本発明の課題を説明するための電力変換装置の回路構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0055】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

【0056】

（第１実施形態）
図１に本発明の電力変換装置の第１実施形態を示す。図１に本実施形態の電力変換装置１の電気回路構成を示す。

【0057】

図１に示すように、電力変換装置１は、ローパスフィルタ１０、ブリッジ回路２０、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、ダイオードＤ１、Ｄ２、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３から構成されている。

【0058】

ローパスフィルタ１０は、交流電源２のプラス電極とマイナス電極との間に配置されている。ブリッジ回路２０は、交流電源２と直流負荷３との間に配置されている。ブリッジ回路２０は、スイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐから構成されている。スイッチング素子Ｑ１ｐは、交流電源２のプラス電極と直流負荷３のプラス電極との間に配置されている。スイッチング素子Ｑ２ｐは、交流電源２のマイナス電極と直流負荷３のマイナス電極との間に配置されている。スイッチング素子Ｑ３ｐは、交流電源２のプラス電極と直流負荷３のマイナス電極との間に配置されている。スイッチング素子Ｑ４ｐは、交流電源２のマイナス電極と直流負荷３のプラス電極との間に配置されている。本実施形態の直流負荷３としてはバッテリが用いられている。

【0059】

リアクトル３０は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐの間の共通接続端子と直流負荷３のプラス電極との間に配置されている。ダイオードＤ１は、リアクトル３０と直流負荷３のプラス電極との間に配置されている。ダイオードＤ１は、直流負荷３のプラス電極側からリアクトル３０側に電流が流れることを妨げる。

【0060】

スイッチング素子Ｑ５は、リアクトル３０とダイオードＤ１との間の共通接続素子と直流負荷３のマイナス電極との間に配置されている。本実施形態のスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５としては、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐとしては、コレクタ端子とエミッタ端子との間で高い逆電圧が与えられても耐え得る素子が用いられている。

【0061】

ダイオードＤ５は、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間でスイッチング素子Ｑ５に対して逆並列に配置されている。ダイオードＤ２は、リアクトル３０とダイオードＤ１との間の共通接続素子側から、直流負荷３のマイナス電極側に電流が流れることを妨げる。

【0062】

平滑コンデンサ４０は、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間に配置されている。平滑コンデンサ４０は、直流負荷３の両電極の間の電圧を平滑化する。

【0063】

制御装置５０は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成され、交流電源２の交流電力を直流電力に変換して直流負荷（バッテリ）３に与える充電処理を実施する。制御装置５０は、充電処理を実施する際に、電子制御装置６０からの要求電力とセンサ５１、５２、５３の出力信号とに基づいて、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５をスイッチング制御する。

【0064】

電圧センサ５１は、交流電源２のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。電圧センサ５２は、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。電流センサ５３は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐの間の共通接続端子とリアクトル３０との間に流れる電流を検出する。

【0065】

次に、本実施形態の制御装置５０の充電処理について説明する。

【0066】

まず、制御装置５０が電子制御装置６０から要求電力Ｐ’を与えられると、充電処理の実行を開始する。要求電力Ｐ’は、交流電源２から直流負荷３に与えるように電子制御装置６０から要求された電力値である。

【0067】

制御装置５０は、要求電力Ｐ’を電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃにより除算して要求電流Ｉａｃ’（＝Ｐ’／Ｖａｃ）を求める。要求電流Ｉａｃ’は、交流電源２から出力させるように電子制御装置６０から要求された要求値である。制御装置５０は、交流電源２からローパスフィルタ１０を通してブリッジ回路２０に出力される実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ１ｐ、・・Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御する。

【0068】

以下、充電処理の詳細について図２〜図７を参照して説明する。図２は充電処理を示すフローチャートである。図３（ａ）は交流電源２の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷３の両電極間の電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図３（ｂ）〜（ｆ）は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図４〜図７は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。

【0069】

まず、図２のステップＳ１００において、電圧センサ５１の検出電圧（すなわち、交流電源２の出力電圧）Ｖａｃが零以上であるか否かを判定する。電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃが零以上であるとしてＹＥＳと判定したときには、次のステップＳ１１０において、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧（すなわち、直流負荷３の両電極間の電圧）ＶＢよりも小さいか否かを判定する。

【0070】

ここで、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧ＶＢよりも小さいとしてステップＳ１１０においてＹＥＳと判定したときには、ステップＳ１３０に進んで、昇圧制御を実施する。

【0071】

具体的には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンしてスイッチング素子Ｑ３ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５に対してスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を実施する。

【0072】

このスイッチング制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ５をオンするＯＮ期間とスイッチング素子Ｑ５をオフするＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定される。

【0073】

まず、スイッチング素子Ｑ５をオンしたときには、図４中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0074】

また、スイッチング素子Ｑ５をオフしたときには、図４中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、交流電源２のプラス電極からローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。

【0075】

ここで、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比｛＝（ＯＮ期間）／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）｝を１とし、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比を｛１−（｜Ｖａｃ｜／ＶＢ）｝としている。このため、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比は大きくなる。このため、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることにより、力率を１に近づけることになる。したがって、スイッチング素子Ｑ５が昇圧ＰＦＣ回路として動作することになる。

【0076】

また、上述のステップＳ１００において、電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃが零未満であるとしてＮＯと判定したときには、次のステップＳ１２０において、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧ＶＢよりも小さいか否かを判定する。

【0077】

ここで、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧ＶＢよりも小さいとして（｜Ｖａｃ｜＜ＶＢ）、ステップＳ１２０においてＹＥＳと判定したときには、ステップＳ１３２に進んで、昇圧制御を実施する。

【0078】

具体的には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐをオンしてスイッチング素子Ｑ２ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５に対してスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を実施する。このスイッチング制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定される。

【0079】

まず、スイッチング素子Ｑ５をオンしたときには、図５中のＭｏｄｅ５の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0080】

また、スイッチング素子Ｑ５をオフしたときには、図５中のＭｏｄｅ６の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、交流電源２のマイナス電極からローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。

【0081】

ここで、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比｛＝（ＯＮ期間）／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）｝を１として、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比を｛１−（｜Ｖａｃ｜／ＶＢ）｝としている。このため、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比は大きくなる。このため、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることにより、力率を１に近づけることになる。したがって、スイッチング素子Ｑ５が昇圧ＰＦＣ回路として動作することになる。

【0082】

また、ステップＳ１１０において、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧ＶＢ以上であるとして（｜Ｖａｃ｜≧ＶＢ）、ＮＯと判定したときには、ステップＳ１３１に進んで、降圧制御を実施する。

【0083】

具体的には、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンしてスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ１ｐに対してスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を実施する。このスイッチング制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ１ｐのＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定される。

【0084】

まず、スイッチング素子Ｑ１ｐをオンしたときには、図６中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷４０、スイッチング素子Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０および直流負荷４０にそれぞれエネルギーが蓄えられる。

【0085】

また、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフしたときには、図６中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、およびスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４ｐを通して電流が流れる。

【0086】

ここで、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比｛＝（ＯＮ期間）／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）｝としては、（ＶＢ／｜Ｖａｃ｜）が用いられる。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比が小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0087】

なお、降圧制御を実施する際には、スイッチング素子Ｑ１ｐが降圧チョッパ回路のスイッチング素子として動作し、スイッチング素子Ｑ４ｐが整流ダイオード（環流ダイオード）として動作する。

【0088】

また、上述のテップＳ１２０において、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５１の検出電圧ＶＢよりも大きいとして（｜Ｖａｃ｜≧ＶＢ）、ＮＯと判定したときには、ステップＳ１３３に進んで、降圧制御を実施する。

【0089】

具体的には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐをオンしてスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ４ｐに対してスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を実施する。このスイッチング制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ４ｐのＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定される。

【0090】

まず、スイッチング素子Ｑ４ｐをオンしたときには、図７中のＭｏｄｅ７の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷４０、スイッチング素子Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０および直流負荷４０にそれぞれエネルギーが蓄えられる。

【0091】

また、スイッチング素子Ｑ４ｐをオフしたときには、図７中のＭｏｄｅ８の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷４０、およびスイッチング素子Ｑ３ｐを通して電流が流れる。

【0092】

ここで、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比｛＝（ＯＮ期間）／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）｝としては、（ＶＢ／｜Ｖａｃ｜）が用いられる。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比が小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0093】

なお、降圧制御を実施する際には、スイッチング素子Ｑ４ｐが降圧チョッパ回路のスイッチング素子として動作し、スイッチング素子Ｑ１ｐが整流ダイオード（環流ダイオード）として動作する。

【0094】

このように｜Ｖａｃ｜が検出電圧ＶＢよりも大きい期間では、電源電圧が正極であるときにはスイッチング素子Ｑ１ｐが降圧チョッパ回路のスイッチング素子の役割を果たし、スイッチング素子Ｑ４ｐが整流ダイオードの役割を果たす。電源電圧が負極であるときにはスイッチング素子Ｑ４ｐが降圧チョッパ回路のスイッチング素子の役割を果たし、スイッチング素子Ｑ１ｐが整流ダイオードの役割を果たすことになる。

【0095】

以上のように、ステップＳ１３０〜Ｓ１３３のうちいずれか１つステップに進んでスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御して交流電源２の出力電力を直流電力に変換してこの直流電力を直流負荷３に蓄えることになる。

【0096】

その後、ステップＳ１４０において、電子制御装置６０から動作終了要求を受けているか否かを判定する。電子制御装置６０から動作終了要求を受けていないとしてＮＯと判定したときには、ステップＳ１００に戻る。

【0097】

その後、電子制御装置６０から動作終了要求を受けるまで、ステップＳ１００、Ｓ１１０の処理或いは、ステップＳ１００、Ｓ１２０の処理を終えた後、ステップＳ１３０〜Ｓ１３３のうち１つステップにおいてスイッチング素子Ｑ１ｐ〜、Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御することになる。その後、ステップＳ１４０において、電子制御装置６０から動作終了要求を受けたとしてＹＥＳと判定すると、充電処理を停止することになる。

【0098】

以上説明した本実施形態によれば、制御装置５０が充電制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５およびダイオードＤ１のうち３つの素子を通電させることになる。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つの素子でＯＮ電圧が損失して生じることなる。

【0099】

上述の特許文献１の電力変換装置では、４つの素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。

【0100】

これに対して、本実施形態によれば、上述の如く、３つの素子でＯＮ電圧が損失して生じることなる。したがって、交流電源２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧が生じる素子の個数を減らすことができる。このため、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１の電力変換の効率を向上することができる。

【0101】

本実施形態では、ステップＳ１３０〜Ｓ１３３では、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御して、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけている。これにより、交流電源２から出力される交流電力の力率を１に近づけることができるので、効率的に電力変換を実施することができる。

【0102】

上述の第１実施形態では、充電制御を実施する際に、図２のフローチャートを用いたが、これに代えて、図８のフローチャートを用いてもよい。

【0103】

具体的には、図２と図８との相違点について説明すると、図２中のステップＳ１３０では、スイッチング素子Ｑ４ｐがオンしているが、図８中のステップＳ１３０では、スイッチング素子Ｑ４ｐがオフしている。図２中のステップＳ１３２では、スイッチング素子Ｑ１ｐがオンしているが、図８中のステップＳ１３２では、スイッチング素子Ｑ１ｐがオフしている。

【0104】

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、交流電源の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷の両電極間の電圧ＶＢとの大小関係に応じて、昇圧制御と降圧制御を切り替える例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、昇降圧制御を常時実施する例について説明する。

【0105】

本実施形態の電力変換装置１のハードウェア構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置１のハードウェア構成と同一である。このため、以下、本実施形態の充電制御について図９〜図１２を参照して説明する。

【0106】

図９は本実施形態の充電制御を示すフローチャートであり、図１０（ａ）は交流電源２の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷３の両電極間の電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図３（ｂ）〜（ｆ）は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図１１、図１２は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。

【0107】

まず、図９のステップＳ１００において、電圧センサ５１の検出電圧（すなわち、交流電源２の出力電圧）Ｖａｃが零以上であるか否かを判定する。電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃが零以上であるとして（Ｖａｃ≧０）、ＹＥＳと判定したときには、ステップＳ１５０において後述する昇降圧制御を実施する。

【0108】

また、上述のステップＳ１００において、電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃが零未満であるとして（Ｖａｃ＜０）、ＮＯと判定したときには、ステップＳ１５１において後述する昇降圧制御を実施する。

【0109】

このようにステップＳ１５０或いはステップＳ１５１において昇降圧制御を実施すると、次のステップＳ１４０において、電子制御装置６０から動作終了要求を受けているか否かを判定する。電子制御装置６０から動作終了要求を受けていないとしてＮＯと判定したときには、ステップＳ１００に戻る。

【0110】

その後、電子制御装置６０から動作終了要求を受ける迄、ステップＳ１００の判定、ステップＳ１５０或いはステップＳ１５１における昇降圧制御、およびステップＳ１４０のＮＯ判定を繰り返しことになる。そして、電子制御装置６０から動作終了要求を受けるとステップＳ１４０でＹＥＳと判定して、充電制御を終了する。

【0111】

次に、ステップＳ１５０の昇降圧制御とステップＳ１５１の昇降圧制御とについて説明する。
（ステップＳ１５０）
まず、スイッチング素子Ｑ３ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５を同期してスイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Ｑ１ｐのオンとスイッチング素子Ｑ５のオンとを同一タイミングで実施し、スイッチング素子Ｑ１ｐのオフとスイッチング素子Ｑ５のオフと同一タイミングで実施する。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる際に、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とが設定される。

【0112】

まず、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をオンしたときには、図１１中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0113】

また、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をオフしたときには、図１１中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐおよび電流センサ３０を通して流れる。

【0114】

このようなスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のオンとスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のオフとを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のデューティ比としては、（ＶＢ／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
（ステップＳ１５１）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５を同期してスイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Ｑ３ｐのオンとスイッチング素子Ｑ５のオンとを同一タイミングで実施し、スイッチング素子Ｑ３ｐのオフとスイッチング素子Ｑ５のオフと同一タイミングで実施する。スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる際に、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とが設定される。

【0115】

まず、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオンしたときには、図１２中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0116】

また、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオフしたときには、図１２中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。

【0117】

このようなスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のオンとスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のオフとを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のデューティ比としては、（ＶＢ／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のデューティ比としては、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のデューティ比が大きくなる。このため、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0118】

なお、ステップＳ１５０、Ｓ１５１では、スイッチング素子Ｑ２ｐは整流ダイオードの役割を果たす。

【0119】

以上説明した本実施形態では、制御装置５０が充電制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５およびダイオードＤ１のうち３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、上述の第１実施形態と同様、交流電源２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。

【0120】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御することにより実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。このため、交流電源２から出力される交流電力の力率を１に近づけることができる。

【0121】

（第３実施形態）
上述の第２実施形態では、図９のステップＳ１５０（Ｓ１５１）の昇降圧制御において、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５（Ｑ３ｐ、Ｑ５）を同期してスイッチングさせる例について説明したが、これに代えて、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５（Ｑ３ｐ、Ｑ５）を非同期でスイッチングさせて昇降圧制御を実施する例について説明する。

【0122】

以下、本実施形態のステップＳ１５０（Ｓ１５１）の昇降圧制御について図１３〜図１５を参照して説明する。

【0123】

図１３（ａ）は電源電圧２の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷３の両電極間の電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図１３（ｂ）〜（ｆ）は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図１４、図１５は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。
（ステップＳ１５０）
まず、スイッチング素子Ｑ３ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定されている。

【0124】

まず、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をオンしたときには、図１４中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0125】

その後、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をオフしたときには、図１４中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。

【0126】

また、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５をオンすると、図１４中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５ｐ、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐおよび電流センサ５３を通して流れる。

【0127】

このようなスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のスイッチングにより直流負荷３に電流が流れ込んで直流電力が蓄えられる。

【0128】

ここで、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比を一定値Ｄとしている。一定値Ｄは、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。｜Ｖａｃ｜は、交流電源２の出力電圧Ｖａｃ（＝電圧センサ５１の検出電圧）の絶対値である。ＶＢは、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間の電圧である。 スイッチング素子Ｑ５のデューティ比は、｛１−（｜Ｖａｃ｜×Ｄ）／ＶＢ｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比を小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比を大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
（ステップＳ１５１）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる。スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定されている。

【0129】

まず、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオンしたときには、図１５中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0130】

また、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオフしたときには、図１５中のＭｏｄｅ５の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。

【0131】

その後、スイッチング素子Ｑ３ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５をオンしたときには、図１５中のＭｏｄｅ６の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。

【0132】

このようなスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のスイッチングにより直流負荷３に電流が流れ込んで直流電力が蓄えられる。

【0133】

ここで、スイッチング素子Ｑ３ｐのデューティ比を一定値Ｄとしている。一定値Ｄは、上記ステップＳ１５０の場合と同様、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。スイッチング素子Ｑ５のデューティ比は、｛１−（｜Ｖａｃ｜×Ｄ）／ＶＢ｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比が小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0134】

以上説明した本実施形態では、制御装置５０が充電制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５、およびダイオードＤ１のうち３つの素子が通電する。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つの素子でＯＮ電圧として損失が生じることなる。したがって、上述の第１実施形態と同様、交流電源２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。

【0135】

本実施形態では、上述の第２実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御して、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。これにより、交流電源２から出力される交流電力の力率を１に近づけることができる。

【0136】

上記第３実施形態では、電源電圧２の出力電圧Ｖａｃが零未満のときに、ステップＳ１５１において、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる例を示したが、これに代えて、ステップＳ１５１において、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐをオンし、スイッチング素子Ｑ２ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ５をスイッチングさせるようにしてもよい。

【0137】

この場合、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定されている。

【0138】

まず、スイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ５をオンしたときには、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0139】

また、スイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ５をオフしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ１ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。

【0140】

その後、スイッチング素子Ｑ４ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５をオンしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、Ｑ１ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。

【0141】

このようなスイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ５のスイッチングにより直流負荷３に電流が流れ込んで直流電力が蓄えられる。

【0142】

ここで、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比を一定値Ｄとしている。一定値Ｄは、上記ステップＳ１５０の場合と同様、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。スイッチング素子Ｑ５のデューティ比は、｛１−（｜Ｖａｃ｜×Ｄ）／ＶＢ｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比が小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0143】

（第４実施形態）
上述の第１〜３実施形態では、４つのスイッチング素子からなるブリッジ回路を用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、６つのスイッチング素子からなるブリッジ回路を用いた例について説明する。

【0144】

図１６に本実施形態の電力変換装置１の回路構成を示す。

【0145】

本実施形態の電力変換装置１は、ローパスフィルタ１０、ブリッジ回路２０Ａ、リアクトル３０、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３から構成されている。図１６において図１と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。

【0146】

本実施形態の電力変換装置１では、図１中のスイッチング素子Ｑ５およびダイオードＤ１、Ｄ５が用いられていなく、図１中のブリッジ回路２０に代えてブリッジ回路２０Ａが用いられている。

【0147】

ブリッジ回路２０Ａは、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐから構成されている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐは、交流電源２のプラス電極とマイナス電極との間において、直列接続されている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐのうちスイッチング素子Ｑ１ｐは、交流電源２のプラス電極側に位置し、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐのうちスイッチング素子Ｑ２ｐは、交流電源２のマイナス電極側に位置する。

【0148】

スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐは、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間において、直列接続されている。スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐのうちスイッチング素子Ｑ３ｐは、直流負荷３のプラス電極側に位置し、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐのうちスイッチング素子Ｑ４ｐは、直流負荷３のマイナス電極側に位置する。

【0149】

スイッチング素子Ｑ５ｐは、スイッチング素子Ｑ１ｐのコレクタ端子とスイッチング素子Ｑ３ｐのエミッタ端子との間に配置されている。スイッチング素子Ｑ６ｐは、スイッチング素子Ｑ２ｐのコレクタ端子とスイッチング素子Ｑ４ｐのエミッタ端子との間に配置されている。

【0150】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐとしては、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐとしては、コレクタ端子とエミッタ端子との間で高い逆電圧が与えられても耐え得る素子が用いられている。

【0151】

リアクトル３０は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐの間の共通接続端子とスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐの間の共通接続端子との間に配置されている。電流センサ５３は、リアクトル３０とスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐの間の共通接続端子との間に配置されている。

【0152】

次に、本実施形態の制御装置５０の充電制御について説明する。

【0153】

図１７は制御装置５０の充電制御を示すフローチャートである。図１８（ａ）は交流電源２の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷の出力電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図１８（ｂ）〜（ｇ）は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐのオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図１９、図２０は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。

【0154】

図１７は、図９において、ステップ１５０に代わるステップ１５０ａ（昇降圧制御）と、ステップ１５１に代わるステップ１５１ａ（昇降圧制御）とが用いられている。以下、ステップ１５０ａ、１５１ａについて別々に説明する。
（ステップ１５０ａ）
まず、スイッチング素子Ｑ５ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐを同期してスイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Ｑ１ｐのオンとスイッチング素子Ｑ４ｐのオンとを同一タイミングで実施し、スイッチング素子Ｑ１ｐのオフとスイッチング素子Ｑ４ｐのオフと同一タイミングで実施する。

【0155】

まず、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐをオンしたときには、図１９中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ６ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０には、エネルギーが蓄えられる。

【0156】

また、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐをオフしたときには、図１９中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、直流負荷３、およびスイッチング素子Ｑ６ｐ、Ｑ２ｐを通して流れる。このとき、直流負荷３にエネルギーが蓄えられる。

【0157】

このようなスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのオンとスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのオフとを繰り返し実施する。このとき、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのＯＮ期間とＯＦＦ期間とが設定されている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのデューティ比としては、（ＶＢ／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化が正弦波状に近づいて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0158】

なお、ステップ１５０ａでは、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐが昇降圧ＰＦＣ回路のスイッチング制御を担い、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐは、整流ダイオードの役割を果たす。
（ステップ１５１ａ）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ５ｐをスイッチングさせる。

【0159】

まず、スイッチング素子Ｑ５ｐをオンしたときには、図２０中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｐ、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５ｐおよびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0160】

また、スイッチング素子Ｑ５ｐをオフしたときには、図２０中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、直流負荷３、およびスイッチング素子Ｑ６ｐ、Ｑ２ｐを通して流れる。このとき、直流負荷３にエネルギーが蓄えられる。

【0161】

このようなスイッチング素子Ｑ５ｐのオン、オフを繰り返し実施する。このとき、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ５ｐのＯＮ期間とＯＦＦ期間とが設定されている。スイッチング素子Ｑ５のデューティ比としては、（ＶＢ／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。したがって、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比は｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比が大きくなる。このため、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化が正弦波状に近づいて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0162】

なお、ステップ１５１ａでは、スイッチング素子Ｑ５ｐは昇降圧ＰＦＣ回路のスイッチング制御を担い、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐは、整流ダイオードの役割を果たす。

【0163】

以上説明した本実施形態では、制御装置５０が充電制御を実施する際に、ステップ１５０ａでは、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ６ｐ、或いはスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐが通電し、ステップ１５１ａでは、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ５ｐ、或いはスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐが通電する。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つのスイッチング素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、上述の第１実施形態と同様、交流電源２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。

【0164】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ６ｐを制御して、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。これにより、交流電源２から出力される交流電力の力率を１に近づけることができる。

【0165】

（第５実施形態）
上述の第１〜４実施形態では、交流電力を直流電力に変換する充電制御を実施する例について説明したが、これに代えて、本第５実施形態では、直流電力を交流電力に変換する逆潮流制御を実施する例について説明する。

【0166】

図２１に本実施形態の電力変換装置１の回路構成を示す。

【0167】

本実施形態の電力変換装置１は、ローパスフィルタ１０、ブリッジ回路２０Ｂ、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６、ダイオードＤ１、Ｄ２、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３から構成されている。図２１において、図１と同一符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。

【0168】

図２１の電力変換装置１では、図１において、ブリッジ回路２０に代わるブリッジ回路２０Ｂが用いられ、スイッチング素子Ｑ６が追加されている。

【0169】

ブリッジ回路２０Ｂは、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎから構成されている。

【0170】

ブリッジ回路２０Ｂのスイッチング素子Ｑ１ｎは、エミッタ端子およびコレクタ端子が、ブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ１ｐに対して互いに逆向きに配置されている。同様に、ブリッジ回路２０Ｂのスイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎは、エミッタ端子およびコレクタ端子が、ブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐに対してそれぞれ互いに逆向きに配置されている。

【0171】

なお、スイッチング素子Ｑ２ｎがスイッチング素子Ｑ２ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ３ｎがスイッチング素子Ｑ３ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ４ｎがスイッチング素子Ｑ４ｐに対応している。スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎとしては、コレクタ端子とエミッタ端子との間で高い逆電圧が与えられても耐え得る素子が用いられている。

【0172】

また、スイッチング素子Ｑ６は、リアクトル３０とコンデンサ３０（バッテリ４）のプラス電極との間でダイオードＤ１に対して逆並列に配置されている。

【0173】

また、図２１では、図１の交流電源２に代えて交流負荷５が用いられており、図１の直流負荷４に代えてバッテリ４が用いられている。電圧センサ５１は、交流負荷５のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。電圧センサ５２は、バッテリ４のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。

【0174】

制御装置５０は、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換して交流負荷５に付与するための逆潮流処理を実施する。制御装置５０は、逆潮流処理を実施する際に、センサ５１、５２、５３の出力信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６をスイッチング制御する。

【0175】

次に、本実施形態の制御装置５０の逆潮流制御について図２２〜図２７を参照して説明する。

【0176】

図２２は制御装置５０の逆潮流制御処理を示すフローチャートであり、図２３（ａ）は交流負荷５の両電極間の電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜とバッテリ４の両電極間電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図２３（ｂ）〜（ｇ）は、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図２４〜図２７は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。

【0177】

制御装置５０は、電子制御装置６０から逆潮流制御を開始させるように指令を受けると、図２２のフローチャートにしたがって、逆潮流制御処理の実行を開始する。

【0178】

図２２のフローチャートは、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１３０〜Ｓ１３３に代えて、ステップＳ１３０ａ〜Ｓ１３３ａが用いられている。ステップＳ１３０ａはステップＳ１３０に対応し、ステップＳ１３１ａはステップＳ１３１に対応し、ステップＳ１３２ａはステップＳ１３２に対応し、ステップＳ１３３ａはステップＳ１３３に対応している。

【0179】

以下、ステップＳ１３０ａ〜Ｓ１３３ａの処理について別々に説明する
（ステップＳ１３０ａ：降圧制御）
スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ４ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ６に対してスイッチング制御を実施する。

【0180】

まず、スイッチング素子Ｑ６をオンしたときには、図２４中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0181】

次に、スイッチング素子Ｑ６をオフしたときには、図２４中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびダイオードＤ２を通して流れる。

【0182】

このようなスイッチング素子Ｑ６のオン、オフを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は、｜Ｖａｃ｜／ＶＢに設定されている。｜Ｖａｃ｜は、交流負荷５の両電極間の電圧Ｖａｃの絶対値である。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比が大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を小さくなっている。したがって、電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。この場合、電流Ｉａｃは、ブリッジ回路２０と交流負荷５との間でローパスフィルタ１０を通して流れる電流である。
（ステップＳ１３１ａ：昇圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ６をオンしてスイッチング素子Ｑ５ｎ、Ｑ３ｎをオフして、スイッチング素子Ｑ４ｎに対してスイッチング制御を実施する。

【0183】

まず、スイッチング素子Ｑ４をオフしたときには、図２５中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極およびマイナス電極の間で、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、およびスイッチング素子Ｑ２ｎを通して流れる。

【0184】

また、スイッチング素子Ｑ４をオンしたときには、図２５中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極およびマイナス電極の間で、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびバッテリ４を通して流れてリアクトル３０にエネルギーを蓄える。

【0185】

このようなスイッチング素子Ｑ４をオン、オフを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ４のデューティ比は、（１−ＶＢ／｜Ｖａｃ｜）に設定されている。このため、スイッチング素子Ｑ１のデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ４のデューティ比が小さくなる。したがって、電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0186】

（ステップＳ１３２ａ：降圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ６に対してスイッチング制御を実施する。

【0187】

スイッチング素子Ｑ６をオンしたときには、図２６中のＭｏｄｅ５の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、およびスイッチング素子Ｑ３ｎを通してバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0188】

また、スイッチング素子Ｑ６をオフしたときには、図２６中のＭｏｄｅ６の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、およびスイッチング素子Ｑ３ｎ、およびダイオードＤ２を通して流れる。

【0189】

ここで、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は、上記ステップＳ１３０ａと同様、｜Ｖａｃ｜／ＶＢに設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比が大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を小さくなっている。このため、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0190】

（ステップＳ１３３ａ：昇圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６をオンして、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ１に対してスイッチング制御を実施する。

【0191】

スイッチング素子Ｑ１をオンしたときには、図２７中のＭｏｄｅ７の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ３ｎを通してバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0192】

また、スイッチング素子Ｑ１をオフしたときには、図２７中のＭｏｄｅ８の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、およびスイッチング素子Ｑ３ｎ、およびバッテリ４を通して流れる。

【0193】

ここで、スイッチング素子Ｑ１のデューティ比は、（１−ＶＢ／｜Ｖａｃ｜）に設定されている。このため、スイッチング素子Ｑ１のデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ４のデューティ比が小さくなる。したがって、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0194】

このようなステップＳ１３０ａ〜Ｓ１３３ａのステップの処理により交流負荷５に電流が流れる。このことにより、バッテリ４の直流電力が交流電力に変換されて交流負荷５に与えられることになる。

【0195】

以上説明した本実施形態では、制御装置５０が逆潮流制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｎ〜Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６のうち３つの素子が通電する。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つのスイッチング素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。

【0196】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６を制御して、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。このため、交流負荷５に与えられる交流電力の力率を１に近づけることにより、直流電力から交流電力への電力変換を効率的に実施することができる。

【0197】

（第６実施形態）
本第６実施形態では、図２１の電力変換装置１の回路構成において、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ６（或いはＱ３、Ｑ６）のスイッチング制御により逆潮流制御を実施する例について説明する。

【0198】

以下、本実施形態の制御装置５０の逆潮流制御について図２８〜図３１を参照して説明する。

【0199】

図２８は本実施形態の逆潮流制御を示すフローチャートであり、図２９（ａ）は交流負荷５の両電極間電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜とバッテリ４の両電極間電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図２９（ｂ）〜（ｇ）は、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図３０、図３１は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。

【0200】

図２８のフローチャートは、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ１５０、Ｓ１５１に代わるステップＳ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂを用いたものである。ステップＳ１５０ｂは、ステップＳ１５０に対応し、ステップＳ１５１ｂは、ステップＳ１５０に対応している。以下、ステップＳ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂの処理について別々に説明する。

【0201】

（ステップＳ１５０ｂ）
スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎをオンしてスイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ５ｎをオフして、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ６に対してスイッチング制御を実施する。

【0202】

まず、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎをオンし、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ６をオンしたときには、図３０中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0203】

次に、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎをオンし、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ６をオフしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３０中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびダイオードＤ２を通して電流が流れる。

【0204】

その後、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ６をオフすると、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３０中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ２ｎ、およびダイオードＤ２を通して電流が流れる。

【0205】

スイッチング素子Ｑ４ｎのデューティ比は一定値Ｄに設定されている。一定値Ｄは、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。そして、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は、｛｜Ｖａｃ｜／（ＶＢ×（１−Ｄ））｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を小さくなる。このため、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0206】

（ステップＳ１５１ｂ）
スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ６に対してスイッチング制御を実施する。

【0207】

まず、スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎをオンし、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ６をオンしたときには、図３１中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0208】

次に、スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎをオンし、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ６をオフしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３１中のＭｏｄｅ５の矢印の如く、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ３ｎ、およびダイオードＤ２を通して電流が流れる。

【0209】

その後、スイッチング素子Ｑ３ｎをオフし、スイッチング素子Ｑ６をオンしたときには、図３１中のＭｏｄｅ６の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。

【0210】

スイッチング素子Ｑ２ｎのデューティ比は一定値Ｄに設定されている。一定値Ｄは、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。そして、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は、｛｜Ｖａｃ｜／（ＶＢ×（１−Ｄ））｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を小さくなる。このため、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0211】

以上説明した本実施形態によれば、制御装置５０が逆潮流制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｎ〜Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６およびダイオードＤ２のうち３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じる。したがって、上記第５実施形態と同様、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。

【0212】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６を制御して、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。このため、上記第５実施形態と同様、交流負荷５に与えられる交流電力の力率を１に近づけることができる。

【0213】

（第７実施形態）
上記第５、６実施形態では、４つのスイッチング素子から構成されるブリッジ回路を備える電力変換装置１において逆潮流制御を実施した例について説明したが、これに代えて、本第７実施形態では、６つのスイッチング素子から構成されるブリッジ回路を備える電力変換装置１において逆潮流制御を実施する例について説明する。

【0214】

図３２に本実施形態の電力変換装置１の回路構成を示す。

【0215】

本実施形態の電力変換装置１は、ローパスフィルタ１０、ブリッジ回路２０Ｃ、リアクトル３０、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３から構成されている。

【0216】

図３２は、図１６において、同一符号は同一のものを示しており、図３７は、図１６において、ブリッジ回路２０Ａに代えてブリッジ回路２０Ｃを用いる構成になっている。このため、以下、ブリッジ回路２０Ｃ以外の説明を省略し、ブリッジ回路２０Ｃについて説明する。

【0217】

ブリッジ回路２０Ｃは、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎから構成されている。

【0218】

スイッチング素子Ｑ１ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ１ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ２ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ２ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ３ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ３ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ４ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ４ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ５ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ５ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ６ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ６ｐに対応している。

【0219】

スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ１ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆向きに配置されている。同様に、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ２ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆向きに配置されている。スイッチング素子Ｑ３ｎ…Ｑ６ｎとスイッチング素子Ｑ３ｐ…Ｑ６ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆向きに配置されている。

【0220】

本実施形態のスイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎとしては、コレクタ端子とエミッタ端子との間で高い逆電圧が与えられても耐え得る素子が用いられている。

【0221】

図３２では、図１６の直流負荷３に代えてバッテリ４が設けられ、図１６の交流電源２に代えて交流負荷５が設けられている。電圧センサ５１は交流負荷５のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。電圧センサ５２はバッテリ４のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。

【0222】

制御装置５０は、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換して交流負荷５に与えるための逆潮流制御を実行する。制御装置５０は逆潮流制御の実行に際して、センサ５１、５２、５３の出力信号に応じて、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎをスイッチング制御する。

【0223】

次に、本実施形態の制御装置５０の逆潮流制御について図３２〜図３６を参照して説明する。

【0224】

図３３は本実施形態の逆潮流制御を示すフローチャートであり、図３４（ａ）は交流負荷５の両電極間電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜とバッテリ４の両電極間電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図３４（ｂ）〜（ｇ）は、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎのオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図３５、図３６は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。

【0225】

図３３のフローチャートは、図１７のフローチャートにおいて、ステップＳ１５０ａ、Ｓ１５１ａに代えてステップＳ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂを用いる構成になっている。ステップＳ１５０ｂは、ステップＳ１５０ａに対応し、ステップＳ１５１ｂはステップＳ１５１ａに対応している。以下、ステップＳ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂの処理について別々に説明する。

【0226】

（ステップＳ１５０ｂ：昇降圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ５ｎをオフし、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎを同期してスイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Ｑ２ｎのオンとスイッチング素子Ｑ３ｎのオンとを同一タイミングで実施し、スイッチング素子Ｑ２ｎのオフとスイッチング素子Ｑ３ｎのオフと同一タイミングで実施する。

【0227】

まず、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎをオンしたときには、図３５中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極から電流がスイッチング素子Ｑ３ｎ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ６ｎを通してバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にエネルギーが蓄えられる。

【0228】

次に、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎをオフしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３５中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、電流がスイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ６ｎ、Ｑ４ｎ、および電流センサ５３を通して流れる。

【0229】

このようなスイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎのオンとオフとを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｎのデューティ比としては、（｜Ｖａｃ｜／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｎのデューティ比が大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほどスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｎのデューティ比が大きくなる。したがって、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の出力電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
（ステップＳ１５１ｂ：昇降圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｎをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ６ｎに対してスイッチング制御を実施する。

【0230】

まず、スイッチング素子Ｑ６ｎをオフしたときには、図３６中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極から電流がスイッチング素子Ｑ３ｎ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ６ｎを通してバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にエネルギーが蓄えられる。

【0231】

次に、スイッチング素子Ｑ６ｎをオンしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３６中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、電流がスイッチング素子Ｑ２ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ５ｎ、Ｑ３ｎ、および電流センサ５３を通して流れる。

【0232】

このようなスイッチング素子Ｑ６ｎのオンとオフとを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ６ｎのデューティ比としては、（｜Ｖａｃ｜／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６ｐのデューティ比が大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほどスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｎのデューティ比が小さくなる。したがって、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の出力電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。

【0233】

以上説明した説明した本実施形態によれば、制御装置５０が逆潮流制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ６ｎのうち３つのスイッチング素子が通電することになる。このため、制御装置５０が逆潮流制御を実施する際に３つのスイッチング素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。

【0234】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎをスイッチング制御して、電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の出力電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。これにより、交流負荷５に与えられる交流電力の力率を１に近づけることができるので、直流電力を交流電力に効率的に変換することができる。

【0235】

（第８実施形態）
本第８実施形態では、図１６の電力変換装置１と図３２の電力変換装置１とを組み合わせて三相交流電動機用制御装置６Ａを構成した例について図３７、図３８を参照して説明する。

【0236】

図３７に本実施形態の三相交流電動機用制御装置６Ａの回路構成を示す。

【0237】

三相交流電動機用制御装置６Ａは、三相交流モータ１００を駆動するものであって、ブリッジ回路２０Ｘ、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８、ダイオードＤ７、Ｄ８、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、電流センサ５３、およびリレーＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４から構成されている。図３７において、図１６、図３２と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。

【0238】

ブリッジ回路２０Ｘは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６から構成されている。

【0239】

スイッチング素子Ｑ１は、図１６のスイッチング素子Ｑ１ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ１ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ２は、図１６のスイッチング素子Ｑ２ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ２ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ３は、図１６のスイッチング素子Ｑ３ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ３ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ４は、図１６のスイッチング素子Ｑ４ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ４ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ５は、図１６のスイッチング素子Ｑ５ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ５ｎから構成されている。スイッチング素子Ｑ６は、図１６のスイッチング素子Ｑ６ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ６ｎから構成されている。

【0240】

スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、バッテリ３のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続されている。スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちスイッチング素子Ｑ７は、バッテリ３のプラス電極側に位置し、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちスイッチング素子Ｑ８は、バッテリ３のマイナス電極側に位置する。

【0241】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８としては、スイッチング素子Ｑ１ｎ…Ｑ６ｎ、Ｑ１ｐ…Ｑ６ｐと同様、絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。

【0242】

ダイオードＤ７は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１とバッテリ３のプラス電極との間でスイッチング素子Ｑ７に対して逆並列に配置されている。ダイオードＤ８は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１とバッテリ３のマイナス電極との間でスイッチング素子Ｑ８に対して逆並列に配置されている。

【0243】

リレーＳＷ１は、交流電源２とブリッジ回路２０Ｘとの間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ１は、交流電源２とブリッジ回路２０Ｘとの間を接続、或いは開放する。スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１は、三相交流モータ１００のステータコイル１１０の第１の電極１１０ａに接続されている。

【0244】

リレーＳＷ２は、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ２は、共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間を接続、或いは開放する。

【0245】

リレーＳＷ３は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の間の共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間に接続されているスイッチである。リレーＳＷ３は、共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間を接続、或いは開放する。

【0246】

リレーＳＷ４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の間の共通接続端子Ｔ３とリアクトル３０との間に配置されている。リレーＳＷ４は、共通接続端子Ｔ３とリアクトル３０とを接続、或いは開放する。

【0247】

制御装置５０は、リレーＳＷ１〜ＳＷ４を制御して、モータ制御、充電制御、逆潮流制御のうちいずれかを実行する。

【0248】

図３８はモータ制御、充電制御、逆潮流制御においてリレーＳＷ１〜ＳＷ４のオン、オフの切替を示す図表である。

【0249】

制御装置５０は、リレーＳＷ１、ＳＷ４をオフし、リレーＳＷ２、ＳＷ３をオンし、かつスイッチング素子Ｑ５ｐ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｐ、Ｑ６ｎをそれぞれオンしたときに、モータ制御を実行する。

【0250】

モータ制御は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ７、Ｑ８をスイッチング制御することにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から交流電流をステータコイル１１０に出力することにより、ステータコイル１１０に回転磁界を発生させてロータを回転させるものである。この場合、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎは整流ダイオードの役割を果たす。

【0251】

制御装置５０は、リレーＳＷ１、ＳＷ４をオンし、リレーＳＷ２、ＳＷ３をオフしたときに、充電制御、或いは逆潮流制御を実行する。

【0252】

制御装置５０は、充電制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎをそれぞれオフした状態で、上述の第４実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐをそれぞれ制御する。これにより、交流電源２の交流電力が直流電力に変換されて直流負荷としてのバッテリ３に与えられる。

【0253】

制御装置５０は、逆潮流制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐ、Ｑ７、Ｑ８をそれぞれオフした状態で、上述の第７実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎをそれぞれ制御する。この場合、図３９において交流電源２に代えて交流負荷を接続しておくことが必要である。

【0254】

（第９実施形態）
本第９実施形態では、図１の電力変換装置１と図２１の電力変換装置１とを組み合わせて三相交流電動機用制御装置６Ｂを構成した例について図３９、図４０を参照して説明する。

【0255】

図３９に本実施形態の三相交流電動機用制御装置６Ｂの回路構成を示す。

【0256】

三相交流電動機用制御装置６Ｂは、ブリッジ回路２０Ｙ、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８、ダイオードＤ７、Ｄ８、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３、リレーＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４から構成されている。図３９において、図１、図２１と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。

【0257】

ブリッジ回路２０Ｙは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４から構成されている。

【0258】

スイッチング素子Ｑ１は、図１のスイッチング素子Ｑ１ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ１ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ２は、図１のスイッチング素子Ｑ２ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ２ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ３は、図１のスイッチング素子Ｑ３ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ３ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ４は、図１のスイッチング素子Ｑ４ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ４ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ５は、図１のスイッチング素子Ｑ５ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ５ｎから構成されている。

【0259】

スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、バッテリ３のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続されている。スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちスイッチング素子Ｑ７は、バッテリ３のプラス電極側に位置し、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちスイッチング素子Ｑ８は、バッテリ３のマイナス電極側に位置する。

【0260】

スイッチング素子Ｑ７は、スイッチング素子Ｑ７ｐ、Ｑ７ｎから構成されている。スイッチング素子Ｑ７ｐ、Ｑ７ｎは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆方向に配置されている。

【0261】

スイッチング素子Ｑ８は、スイッチング素子Ｑ８ｐ、Ｑ８ｎから構成されている。スイッチング素子Ｑ８ｐ、Ｑ８ｎは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆方向に配置されている。

【0262】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ７ｎ、Ｑ７ｐ、Ｑ８ｐ、Ｑ８ｎとしては、Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎと同様、絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。

【0263】

スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４とともに、後述するように三相交流モータ１００のステータコイル１１０に交流電流を出力するインバータ回路を構成する。

【0264】

リレーＳＷ１は、交流電源２とブリッジ回路２０Ｙとの間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ１は、交流電源２とブリッジ回路２０Ｙとの間を接続、或いは開放する。

【0265】

スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１は、三相交流モータ１００のステータコイル１１０の第１の電極１１０ａに接続されている。

【0266】

リレーＳＷ２は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間に接続されているスイッチである。リレーＳＷ２は、共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間を接続、或いは開放する。

【0267】

リレーＳＷ３は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３の間の共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間に接続されているスイッチである。リレーＳＷ３は、共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間を接続、或いは開放する。

【0268】

リレーＳＷ４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ４とバッテリ３のプラス電極との間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ４は、共通接続端子Ｔ４とバッテリ３のプラス電極との間を接続、或いは開放する。

【0269】

リレーＳＷ５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ４とリアクトル３０との間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ４とリアクトル３０との間を接続、或いは開放する。

【0270】

制御装置５０は、リレーＳＷ１〜ＳＷ５を制御して、モータ制御、充電制御、逆潮流制御のうちいずれかを実行する。

【0271】

図４０はモータ制御、充電制御、逆潮流制御においてリレーＳＷ１〜ＳＷ５のオン、オフの切替を示す図表である。

【0272】

制御装置５０は、リレーＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオンし、リレーＳＷ１、ＳＷ５をオフしたときに、モータ制御を実行する。

【0273】

モータ制御は、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐ、Ｑ８ｐをスイッチング制御することにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から交流電流をステータコイル１１０に出力してステータコイル１１０に回転磁界を発生させる。この場合、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ７ｎ、Ｑ８ｎは整流ダイオードの役割を果たす。

【0274】

制御装置５０は、リレーＳＷ１、ＳＷ５をオンし、リレーＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオフしたときに、充電制御、或いは逆潮流制御を実行する。

【0275】

制御装置５０は、充電制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐをそれぞれオフした状態で、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ７ｎ、Ｑ８ｐ、Ｑ８ｎをそれぞれ制御する。スイッチング素子Ｑ８ｐが図１中のスイッチング素子Ｑ５に対応している。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ８ｐの制御は、上述の第１実施形態の充電制御と同様である。そして、スイッチング素子Ｑ７ｎが図１中のダイオードＤ１に対応し、スイッチング素子Ｑ８ｎが図１中のダイオードＤ２に対応している。

【0276】

制御装置５０は、逆潮流制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ８ｐをそれぞれオフした状態で、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐ、Ｑ８ｎをそれぞれ制御する。スイッチング素子Ｑ７ｎが図１中のダイオードＤ１に対応し、スイッチング素子Ｑ７ｐは、図２１中のスイッチング素子Ｑ６に対応している。スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐの制御は、上述の第５実施形態の逆潮流制御と同様である。

【0277】

上述の第９実施形態では、制御装置５０が充電制御を実行する際には、上述の第１実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ８ｐをそれぞれ制御した例について説明したが、これに代えて、上述の第２実施形態、或いは上述の第３実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ８ｐをそれぞれ制御してもよい。

【0278】

上述の第９実施形態では、制御装置５０が逆潮流制御を実行する際には、上述の第５実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐをそれぞれ制御した例について説明したが、これに代えて、上述の第６実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐをそれぞれ制御してもよい。

【0279】

（第１０実施形態）
上述の第９実施形態では、図３９に示すように、ブリッジ回路２０Ｙとスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８とからインバータ回路を構成した例について説明したが、これに限らず、図４１に示すように、ブリッジ回路２０Ｙとスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８とからインバータ回路を構成してもよい。

【0280】

図４１に示す三相交流電動機用制御装置６Ｃは、図３９の三相交流電動機用制御装置６Ｂにスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を追加して構成されている。図４１において、図３９と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。

【0281】

スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、バッテリ３のプラス電極とプラス電極との間で直列接続されている。スイッチング素子Ｑ５は、スイッチング素子Ｑ５ｎ、Ｑ５ｐから構成されている。スイッチング素子Ｑ５ｎ、Ｑ５ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が逆方向に配置されている。

【0282】

スイッチング素子Ｑ６は、スイッチング素子Ｑ６ｎ、Ｑ６ｐから構成されている。スイッチング素子Ｑ６ｎ、Ｑ６ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が逆方向に配置されている。

【0283】

本実施形態では、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１が三相交流モータ１００のステータコイル１１０の第１の電極１１０ａに接続されている。

【0284】

リレーＳＷ２は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の間の共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間に接続されている。リレーＳＷ２は、共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間を接続、或いは開放する。

【0285】

リレーＳＷ３は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間に接続されている。リレーＳＷ３は共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間を接続、或いは開放する。

【0286】

リレーＳＷ４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３の間の共通接続端子Ｔ３とバッテリ３のプラス電極との間に配置されるスイッチであって、共通接続端子Ｔ３とバッテリ３のプラス電極との間を接続、或いは開放する。

【0287】

リレーＳＷ５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ４とリアクトル３０との間に配置されているスイッチであって、共通接続端子Ｔ４とリアクトル３０との間を接続、或いは開放する。

【0288】

制御装置５０は、上述の第９実施形態と同様、リレーＳＷ１〜ＳＷ５を制御して、モータ制御、充電制御、逆潮流制御のうちいずれかを実行する。

【0289】

制御装置５０は、リレーＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオンし、リレーＳＷ１、ＳＷ５をオフしたときに、モータ制御を実行する。

【0290】

モータ制御は、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ３ｎをオフしてスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ２ｎをオンした状態で、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎ、Ｑ７、Ｑ８をスイッチング制御することにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から交流電流をステータコイル１１０に出力する。この場合、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐは整流ダイオードの役割を果たす。

【0291】

制御装置５０は、リレーＳＷ１、ＳＷ５をオンし、リレーＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオフしたときに、充電制御、或いは逆潮流制御を実行する。

【0292】

制御装置５０は、充電制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ、Ｑ７、Ｑ８をそれぞれオフしてスイッチング素子Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐをオンした状態で、上述の第１実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｎをそれぞれ制御する。図４１中のスイッチング素子Ｑ５ｎは、図１中のスイッチング素子Ｑ５に相当し、図４１中のスイッチング素子Ｑ６ｐは図１中のダイオードＤ１に相当し、図４１中のスイッチング素子Ｑ５ｐは、図１中のダイオードＤ２に相当する。

【0293】

制御装置５０は、逆潮流制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｎ、Ｑ７ｐ、Ｑ８ｐをそれぞれオフしてスイッチング素子Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐをオンした状態で、上述の第５実施形態と同様に、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎをそれぞれ制御する。図４１中のスイッチング素子Ｑ６ｎは、図１中のスイッチング素子Ｑ６に相当する。

【符号の説明】

【0294】

１ 電力変換装置、
２ 交流電源
３ 直流負荷
４ バッテリ
５ 交流負荷
６Ａ 三相交流電動機用制御装置
６Ｂ 三相交流電動機用制御装置
６Ｃ 三相交流電動機用制御装置
１０ ローパスフィルタ
２０ ブリッジ回路
２０Ａ ブリッジ回路
２０Ｂ ブリッジ回路
２０Ｃ ブリッジ回路
２０Ｘ ブリッジ回路
２０Ｙ ブリッジ回路
３０ リアクトル
Ｑ１ｐ スイッチング素子
Ｑ２ｐ スイッチング素子
Ｑ３ｐ スイッチング素子
Ｑ４ｐ スイッチング素子
Ｑ５ スイッチング素子
Ｑ１ｎ スイッチング素子
Ｑ２ｎ スイッチング素子
Ｑ３ｎ スイッチング素子
Ｑ４ｎ スイッチング素子
Ｑ５ｎ スイッチング素子
Ｑ６ｎ スイッチング素子
Ｄ１ ダイオード
Ｄ５ ダイオード
４０ 平滑コンデンサ
５０ 制御装置
５１ 電圧センサ
５２ 電圧センサ
５３ 電流センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】