特許 5946033 双方向チョッパ回路

(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】5946033

(24)【登録日】2016年6月10日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】双方向チョッパ回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20160621BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/155 H

   H02M3/155 Q

   H02M3/155 R

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2011-288719(P2011-288719)

(22)【出願日】2011年12月28日

(65)【公開番号】特開2013-138574(P2013-138574A)

(43)【公開日】2013年7月11日

【審査請求日】2014年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】504182255

【氏名又は名称】国立大学法人横浜国立大学

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】マーチン・パヴロフスキー

(72)【発明者】

【氏名】弦田 幸憲

(72)【発明者】

【氏名】河村 篤男

【審査官】 鈴木 重幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０３３０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１０３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２９３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 M. Pavlovsky, A. Kawamura, G. Guidi，Buck/Boost Dc-Dc Converter with Simple Auxiliary Snubber and Complete Soft Switching in Whole Operating Region，Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2012 IEEE ，２０１２年 ９月２０日，P.11 - P.18

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／００− ３／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の第２の入出力端の間に直列接続される第１、第２のスイッチと、
一対の第１の入出力端の間に直列接続される第３、第４のスイッチと、
一端が第１の補助リアクトルを介して第３、第４のスイッチの接続点に接続され他端が第２の補助リアクトルを介して第１、第２のスイッチの接続点に接続されている主リアクトルと、
前記第１のスイッチに並列接続される第１のコンデンサと、
前記第２のスイッチに並列接続されると共に前記第１のコンデンサに直列接続される第２のコンデンサと、
前記第３のスイッチに並列接続される第３のコンデンサと、
前記第４のスイッチに並列接続されると共に前記第３のコンデンサに直列接続される第４のコンデンサと、
前記第１のスイッチに逆並列接続される第１のダイオードと、
前記第２のスイッチに逆並列接続される第２のダイオードと、
前記第３のスイッチに逆並列接続される第３のダイオードと、
前記第４のスイッチに逆並列接続される第４のダイオードと、
前記一対の第１の入出力端間に接続される第１の平滑コンデンサと、
前記一対の第２の入出力端間に接続される第２の平滑コンデンサと、
一端が前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点と間に接続され、他端が前記主リアクトルの一端との間に接続される前記第１の補助リアクトルと、
前記主リアクトルの他端と、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点との間に接続される前記第２の補助リアクトルと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点と前記主リアクトルと前記第１の補助リアクトルとの接続点との間に接続され、前記第１のスイッチに対応する第１の補助スイッチング手段を有する第１の補助回路と、
前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点と、前記主リアクトルと前記第２の補助リアクトルとの接続点との間に接続され、前記第３のスイッチに対応する第３の補助スイッチング手段を有する第２の補助回路と、
前記第１のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第１の補助スイッチング手段をオンしてから前記第１のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第１のスイッチをオンするまでの間に、前記第１のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第２のコンデンサに供給するエネルギーを前記第１の補助リアクトルに蓄えるまで前記第２のスイッチをオンにするスイッチ制御部と、
を具備し、
前記第１の補助リアクトルは、前記主リアクトルの一端と、前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点と間に接続され、
前記スイッチ制御部は、前記第３のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第３の補助スイッチング手段をオンしてから前記第３のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第３のスイッチをオンするまでの間に、前記第３のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第４のコンデンサに供給するエネルギーを前記第２の補助リアクトルに蓄えるまで前記第４のスイッチをオンにすることを特徴とする双方向チョッパ回路。

【請求項2】

前記第１の補助回路においては、前記第２のスイッチに対応した第２の補助スイッチング手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の双方向チョッパ回路。

【請求項3】

前記第２の補助回路においては、前記第４のスイッチに対応した第４の補助スイッチング手段が設けられ、前記スイッチ制御部は、前記第４のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第４の補助スイッチング手段をオンしてから前記第４のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第４のスイッチをオンするまでの間に、第４のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第３のコンデンサに供給するエネルギーを前記第２の補助リアクトルに蓄えるまで前記第３のスイッチをオンにすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の双方向チョッパ回路。

【請求項4】

一対の第２の入出力端の間に直列接続される第１、第２のスイッチと、
一対の第１の入出力端の間に直列接続される第３、第４のスイッチと、
一端が第３、第４のスイッチの接続点に接続され他端が第１、第２のスイッチの接続点に接続されている主リアクトルと、
前記第１のスイッチに並列接続される第１のコンデンサと、
前記第２のスイッチに並列接続されると共に前記第１のコンデンサに直列接続される第２のコンデンサと、
前記第３のスイッチに並列接続される第３のコンデンサと、
前記第４のスイッチに並列接続されると共に前記第３のコンデンサに直列接続される第４のコンデンサと、
前記第１のスイッチに逆並列接続される第１のダイオードと、
前記第２のスイッチに逆並列接続される第２のダイオードと、
前記第３のスイッチに逆並列接続される第３のダイオードと、
前記第４のスイッチに逆並列接続される第４のダイオードと、
前記一対の第１の入出力端間に接続される第１の平滑コンデンサと、
前記一対の第２の入出力端間に接続される第２の平滑コンデンサと、
第１の補助スイッチング手段と第２の補助スイッチング手段との間に接続される補助リアクトルと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点と前記主リアクトルと前記補助リアクトルとの接続点との間に接続され、前記第１のスイッチに対応する前記第１の補助スイッチング手段を有する補助回路と、
前記第１のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第１の補助スイッチング手段をオンしてから前記第１のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第１のスイッチをオンするまでの間に、前記第１のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第２のコンデンサに供給するエネルギーを前記補助リアクトルに蓄えるまで前記第２のスイッチをオンにするスイッチ制御部と、
を具備し、
前記補助回路においては、前記第１の補助スイッチング手段が前記第１、第４のスイッチに対応したものであると共に、前記第２、第３のスイッチに対応した前記第２の補助スイッチング手段が設けられ、
前記主リアクトルは、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点と、前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点との間に接続され、
前記スイッチ制御部は、前記第３のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第２の補助スイッチング手段をオンしてから前記第３のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第３のスイッチをオンするまでの間に、前記第３のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第４のコンデンサに供給するエネルギーを前記補助リアクトルに蓄えるまで前記第４のスイッチをオンにすることを特徴とする双方向チョッパ回路。

【請求項5】

前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの静電容量は同等であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の双方向チョッパ回路。

【請求項6】

前記第３のスイッチ及び前記第３のダイオードと、前記第４のスイッチ及び前記第４のダイオードとは、それぞれ逆並列ダイオード付きスイッチとして一体化されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の双方向チョッパ回路。

【請求項7】

前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの静電容量は同等であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の双方向チョッパ回路。

【請求項8】

前記第１のスイッチ及び前記第１のダイオードと、前記第２のスイッチ及び前記第２のダイオードとは、それぞれ逆並列ダイオード付きスイッチとして一体化されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の双方向チョッパ回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、双方向チョッパ回路に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ソフトスイッチング技術を用いた高効率なチョッパ回路として、ＳＡＺＺ（Snubber Assisted Zero voltage and Zero current transition）チョッパ回路が提案されている。ここで、上記のソフトスイッチング技術とは、共振現象等を利用して電圧又は電流を零とした状態でスイッチング動作を行うことによって電力損失を低減させる技術であり、上記のＳＡＺＺチョッパ回路とは、スナバ回路を利用してソフトスイッチングを実現するチョッパ回路である。

【0003】

例えば、下記特許文献１には、ソフトスイッチングを行う昇圧チョッパ回路が開示されている。つまり、この昇圧チョッパ回路は、１つのリアクトルを構成する直列接続された２つの主リアクトルと、直列接続された主リアクトルの一端に一方の極が接続され、直流電源の一方の出力端子に他方の極が接続されている主スイッチと、この主スイッチの両極間に接続されたスナバダイオードとスナバコンデンサとからなる直列接続体と、このスナバダイオードとスナバコンデンサとの接続点と２つの主リアクトルとの接続点との間に接続された補助スイッチとを備え、スナバコンデンサの電荷が零になった時点で主スイッチをオンさせてソフトスイッチングを行う。また、下記非特許文献１には、ソフトスイッチングを行う双方向チョッパ回路が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２００６／０９８３７６号パンフレット

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】弦田幸憲・河村篤男：「SAZZコンバータにおけるソフトスイッチング領域外特性」, 平成20年電気学会全国大会 [4]-071, pp.117-118, March 2008

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記従来技術においては、補助回路に電流が流れるため、モードによってはハードスイッチングよりソフトスイッチングの方の効率が低下する場合がある。そのため、スナバダイオードを削除してスナバコンデンサだけにすることで、ソフトスイッチングの効率を上げることができるが、その場合には、昇圧率２．０以上となる動作条件でなければ、スナバコンデンサに蓄えられた電荷を完全に放電して電圧を零にすることができない。そのため、昇圧率２．０以上となる限定的な動作条件でしかソフトスイッチングを実現できない。

【0007】

例えば，動作条件等によって下記３つのソフトスイッチングパターン（１）〜（３）に分類される。（上記非特許文献１における図６参照）
（１）昇圧率２．０以上の場合
［１］ターンオン：完全ソフトスイッチング（ＺＶＺＣＴ：Zero Voltage and Zero Current Transition）
［２］ターンオフ：完全ソフトスイッチング（ＺＶＳ：Zero Voltage Switching）
（２）昇圧率１．０以上〜２．０未満、かつある一定負荷以上〜定格負荷の場合
［１］ターンオン：部分ハードスイッチング（不完全ソフトスイッチング）
［２］ターンオフ：完全ソフトスイッチング（ＺＶＳ）
（３）昇圧率１．０以上〜２．０未満，かつある一定負荷以下の軽負荷の場合
［１］ターンオン：部分ハードスイッチング（不完全ソフトスイッチング）
［２］ターンオフ：部分ＺＶＳ （不完全ソフトスイッチング）
上述したように（２）の場合にはターンオフ、（３）の場合にはターンオン及びターンオフにおいて完全ソフトスイッチングを実現できない。常に，完全ソフトスイッチングが達成できなければ運用上、効率が向上しないというわけではないが，幅広い動作条件の運用に適用するには，完全ソフトスイッチング可能な領域が広いほうが運用上得策といえる。このように上記従来技術には、スナバダイオード備えない場合に、ある動作条件（例えば、昇圧率１．０以上〜２．０未満）においてソフトスイッチングを実現することできないという問題が存在する。

【0008】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、スナバダイオードを備えることなしに、従来よりも幅広い動作条件でソフトスイッチングを実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の態様によれば、双方向チョッパ回路は、一対の第２の入出力端の間に直列接続される第１、第２のスイッチと、一対の第１の入出力端の間に直列接続される第３、第４のスイッチと、一端が第１の補助リアクトルを介して第３、第４のスイッチの接続点に接続され他端が第２の補助リアクトルを介して第１、第２のスイッチの接続点に接続されている主リアクトルと、前記第１のスイッチに並列接続される第１のコンデンサと、前記第２のスイッチに並列接続されると共に前記第１のコンデンサに直列接続される第２のコンデンサと、前記第３のスイッチに並列接続される第３のコンデンサと、前記第４のスイッチに並列接続されると共に前記第３のコンデンサに直列接続される第４のコンデンサと、前記第１のスイッチに逆並列接続される第１のダイオードと、前記第２のスイッチに逆並列接続される第２のダイオードと、前記第３のスイッチに逆並列接続される第３のダイオードと、前記第４のスイッチに逆並列接続される第４のダイオードと、前記一対の第１の入出力端間に接続される第１の平滑コンデンサと、前記一対の第２の入出力端間に接続される第２の平滑コンデンサと、一端が前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点と間に接続され、他端が前記主リアクトルの一端との間に接続される前記第１の補助リアクトルと、前記主リアクトルの他端と、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点との間に接続される前記第２の補助リアクトルと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点と前記主リアクトルと前記第１の補助リアクトルとの接続点との間に接続され、前記第１のスイッチに対応する第１の補助スイッチング手段を有する第１の補助回路と、前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点と、前記主リアクトルと前記第２の補助リアクトルとの接続点との間に接続され、前記第３のスイッチに対応する第３の補助スイッチング手段を有する第２の補助回路と、前記第１のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第１の補助スイッチング手段をオンしてから前記第１のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第１のスイッチをオンするまでの間に、前記第１のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第２のコンデンサに供給するエネルギーを前記第１の補助リアクトルに蓄えるまで前記第２のスイッチをオンにするスイッチ制御部と、を具備し、前記スイッチ制御部は、前記第３のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第３の補助スイッチング手段をオンしてから前記第３のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第３のスイッチをオンするまでの間に、前記第３のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第４のコンデンサに供給するエネルギーを前記第２の補助リアクトルに蓄えるまで前記第４のスイッチをオンにする。

【0010】

本発明の第２の態様によれば、第１の態様における双方向チョッパ回路が具備する前記第１の補助回路においては、前記第２のスイッチに対応した第２の補助スイッチング手段が設けられていてもよい。

【0011】

本発明の第３の態様によれば、第１また第２の態様における双方向チョッパ回路が具備する前記第２の補助回路においては、前記第４のスイッチに対応した第４の補助スイッチング手段が設けられ、前記スイッチ制御部は、前記第４のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第４の補助スイッチング手段をオンしてから前記第４のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第４のスイッチをオンするまでの間に、第４のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第３のコンデンサに供給するエネルギーを前記第２の補助リアクトルに蓄えるまで前記第３のスイッチをオンにする。

【0012】

本発明の第４の態様によれば、双方向チョッパ回路は、一対の第２の入出力端の間に直列接続される第１、第２のスイッチと、一対の第１の入出力端の間に直列接続される第３、第４のスイッチと、一端が第３、第４のスイッチの接続点に接続され他端が第１、第２のスイッチの接続点に接続されている主リアクトルと、前記第１のスイッチに並列接続される第１のコンデンサと、前記第２のスイッチに並列接続されると共に前記第１のコンデンサに直列接続される第２のコンデンサと、前記第３のスイッチに並列接続される第３のコンデンサと、前記第４のスイッチに並列接続されると共に前記第３のコンデンサに直列接続される第４のコンデンサと、前記第１のスイッチに逆並列接続される第１のダイオードと、前記第２のスイッチに逆並列接続される第２のダイオードと、前記第３のスイッチに逆並列接続される第３のダイオードと、前記第４のスイッチに逆並列接続される第４のダイオードと、前記一対の第１の入出力端間に接続される第１の平滑コンデンサと、前記一対の第２の入出力端間に接続される第２の平滑コンデンサと、第１の補助スイッチング手段と第２の補助スイッチング手段との間に接続される補助リアクトルと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点と前記主リアクトルと前記補助リアクトルとの接続点との間に接続され、前記第１のスイッチに対応する前記第１の補助スイッチング手段を有する補助回路と、前記第１のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第１の補助スイッチング手段をオンしてから前記第１のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第１のスイッチをオンするまでの間に、前記第１のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第２のコンデンサに供給するエネルギーを前記補助リアクトルに蓄えるまで前記第２のスイッチをオンにするスイッチ制御部と、を具備し、前記補助回路においては、前記第１の補助スイッチング手段が前記第１、第４のスイッチに対応したものであると共に、前記第２、第３のスイッチに対応した前記第２の補助スイッチング手段が設けられ、前記主リアクトルは、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点と、前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点との間に接続され、前記スイッチ制御部は、前記第３のスイッチを駆動して昇圧または降圧する際に、前記第２の補助スイッチング手段をオンしてから前記第３のコンデンサの電圧が最小となる時点で前記第３のスイッチをオンするまでの間に、前記第３のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を前記第４のコンデンサに供給するエネルギーを前記補助リアクトルに蓄えるまで前記第４のスイッチをオンにする。

【0013】

本発明の第５の態様によれば、第１から第４のいずれかの態様における双方向チョッパ回路においては、前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの静電容量は同等であってもよい。

【0014】

本発明の第６の態様によれば、第１から第５のいずれかの態様における双方向チョッパ回路においては、前記第３のスイッチ及び前記第３のダイオードと、前記第４のスイッチ及び前記第４のダイオードとは、それぞれ逆並列ダイオード付きとして一体化されていてもよい。

【0015】

本発明の第７の態様によれば、第１から第６のいずれかの態様における双方向チョッパ回路においては、前記第１のコンデンサと前記第３のコンデンサとの静電容量は同等であってもよい。

【0016】

本発明の第８の態様によれば、第１から第７のいずれかの態様における双方向チョッパ回路においては、前記第１のスイッチ及び前記第１のダイオードと、前記第２のスイッチ及び前記第２のダイオードとは、それぞれ逆並列ダイオード付きスイッチとして一体化されていてもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、補助スイッチング手段をオンしてから第１のスイッチをオンするまでの間に、第１のコンデンサに蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を第２のコンデンサに供給するエネルギーを補助リアクトルに蓄えるまで第２のスイッチをオンにする。つまり、本発明によれば、第２のスイッチをオフにすることにより第１のコンデンサに蓄えられた電荷が残留することなく第２のコンデンサに全て移動する。したがって、本発明によれば、スナバダイオードを備えない場合において理想的な動作条件（例えば、昇圧率２．０以上）でなくても、第１のコンデンサに蓄えられた電荷を完全に放電できるので、スナバダイオードを備えることなしに、幅広い動作条件において第１のスイッチのソフトスイッチングを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａを示す回路図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａの昇圧動作を示す回路図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａの昇圧動作に関するタイミングチャートである。

【図4】本発明の一実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａの昇圧動作に関するタイミングチャートである。

【図5】本発明の一実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａの降圧動作を示す回路図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａの降圧動作に関するタイミングチャートである。

【図7】本発明の一実施形態に係る双方向チョッパ回路Ｂ（双方向チョッパ回路Ａの第１の変形例）を示す回路図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る双方向チョッパ回路Ｃ（双方向チョッパ回路Ａの第２の変形例）を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る双方向チョッパ回路Ａは、図１に示すように、端子Ｔ１１，Ｔ１２（第１の入出力端子）及び端子Ｔ２１，Ｔ２２（第２の入出力端子）を備えており、電圧を変換しつつ端子Ｔ１１，Ｔ１２側から端子Ｔ２１，Ｔ２２側へ、あるいは端子Ｔ２１，Ｔ２２側から端子Ｔ１１，Ｔ１２側へ直流電力の供給を行う。

【0021】

具体的に、双方向チョッパ回路Ａは、端子Ｔ２１，Ｔ２２が端子Ｔ１１，Ｔ１２よりも高電圧側に配置され、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力し、あるいは端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する。

【0022】

双方向チョッパ回路Ａは、第１の平滑コンデンサ１１、主リアクトル１２（リアクトル）、昇圧用スイッチ１３、降圧用スイッチ１４、第２の平滑コンデンサ１５、補助リアクトル１６、補助回路１７、第１のスナバコンデンサ１８、第２のスナバコンデンサ１９及びスイッチ制御部２０を備える。
第１の平滑コンデンサ１１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に接続されており、端子Ｔ２１，Ｔ２２側から供給されて端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力すべき電力を平滑化して直流電力にする。また、第１の平滑コンデンサ１１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２側から供給される直流電力に重畳されているノイズの除去も行う。

【0023】

主リアクトル１２は、端子Ｔ１１に補助リアクトル１６を介して一端が接続されると共に他端が昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４の接続点Ｐ１に接続されており、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４等のスイッチング動作に応じて電力の蓄積や放出を行う。
昇圧用スイッチ１３は、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する際に駆動されるスイッチであり、ダイオードｄ１が逆並列接続されて一体化されている。
これに対し、降圧用スイッチ１４は、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する際に駆動されるスイッチであり、ダイオードｄ２が逆並列接続されて一体化されている。

【0024】

これら昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４は、端子Ｔ２１，Ｔ２２の間に直列接続されており、例えば逆並列ダイオード付きＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）によって実現される。なお、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４としては、ＩＧＢＴ以外にも、通常のバイポーラトランジスタを用いることも、ＦＥＴトランジスタ（FieldEffect Transistor：電界効果トランジスタ）を用いることも可能である。これら昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４は、スイッチ制御部２０によって制御され、例えば１００ｋＨｚ程度のスイッチング周波数で駆動される。

【0025】

第２の平滑コンデンサ１５は、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に接続されており、端子Ｔ１１，Ｔ１２側から供給されて端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力すべき電力を平滑化して直流電力にする。また、第２の平滑コンデンサ１５は、端子Ｔ２１，Ｔ２２側から供給される直流電力に重畳されているノイズの除去も行う。
補助リアクトル１６は、端子Ｔ１１と主リアクトル１２の一端との間に接続されており、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４や補助回路１７に設けられる第１、第２の補助スイッチ１７ａ，１７ｂ（詳細は後述する）のスイッチング動作に応じて電力の蓄積や放出を行う。

【0026】

補助回路１７は、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４に対応して設けられており、主リアクトル１２及び補助リアクトル１６と共に昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４のソフトスイッチングを実現する回路である。これら補助回路１７、主リアクトル１２及び補助リアクトル１６と昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４とによってＳＡＺＺチョッパ回路が形成されている。上述の通り、補助回路１７は、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４に対応させて設けているので、端子Ｔ１１，Ｔ１２側から端子Ｔ２１，Ｔ２２側への電力供給と端子Ｔ２１，Ｔ２２側から端子Ｔ１１，Ｔ１２側への電力供給との双方を効率良く行うことが可能である。

【0027】

このような補助回路１７は、第１の補助スイッチ１７ａ及び第２の補助スイッチ１７ｂを備える。
第１の補助スイッチ１７ａは、昇圧用スイッチ１３に対応させて、つまり昇圧用スイッチ１３のソフトスイッチングを実現するために設けられた補助スイッチであり、一端が第２の補助スイッチ１７ｂに接続され、他端が後述する第１のスナバコンデンサ１８と第２のスナバコンデンサ１９との接続点Ｐ２に接続されている。また、第１の補助スイッチ１７ａには、ダイオードｄ３がカソード電極を接続点Ｐ２に接続されるように逆並列接続されている。

【0028】

一方、第２の補助スイッチ１７ｂは、降圧用スイッチ１４に対応させて、つまり降圧用スイッチ１４のソフトスイッチングを実現するために設けられた補助スイッチであり、一端が第１の補助スイッチ１７ａに接続され、他端が主リアクトル１２と補助リアクトル１６との接続点Ｐ３に接続されている。また、第２の補助スイッチ１７ｂには、ダイオードｄ４がカソード電極を接続点Ｐ３に接続されるように逆並列接続されている。

【0029】

第１のスナバコンデンサ１８は、昇圧用スイッチ１３に対して並列接続されると共に第２のスナバコンデンサ１９に直列接続されている。このような第１のスナバコンデンサ１８は、昇圧用スイッチ１３のスイッチング動作によって生じる過度的な高電圧を吸収するために設けられる保護回路である。
第２のスナバコンデンサ１９は、降圧用スイッチ１４に対して並列接続されると共に第１のスナバコンデンサ１８に直列接続されている。このような第２のスナバコンデンサ１９は、降圧用スイッチ１４のスイッチング動作によって生じる過度的な高電圧を吸収するために設けられる保護回路である。このような第１のスナバコンデンサ１８と第２のスナバコンデンサ１９との静電容量は同等である。

【0030】

スイッチ制御部２０は、昇圧用スイッチ１３、降圧用スイッチ１４、第１の補助スイッチ１７ａ及び第２の補助スイッチ１７ｂのスイッチング制御を行うマイクロコントローラであり、具体的には各スイッチのゲート端子それぞれに、立ち上がり及び立ち下りのタイミング及びデューティ比の異なるゲート信号を出力する。

【0031】

次に、上記構成における双方向チョッパ回路Ａの動作について説明する。以下、昇圧動作（図２〜４参照）及び降圧動作（図５、６参照）について順に説明する。

【0032】

〈昇圧動作〉
昇圧動作においては、スイッチ制御部２０が、昇圧のために昇圧用スイッチ１３を駆動すると共に、第１のスナバコンデンサ１８に蓄積された電荷を完全に放電してソフトスイッチングを実現するために第１の補助スイッチ１７ａ及び降圧用スイッチ１４を駆動する。すなわち、双方向チョッパ回路Ａの昇圧動作は、以下に説明する第１〜第７動作モードの７つの動作モードからなり、これら第１〜第７動作モードを繰り返すことにより昇圧用スイッチ１３のソフトスイッチングを実現する。例えば、昇圧動作では、端子Ｔ１１，Ｔ１２間にバッテリが接続され、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に負荷が接続されている。

【0033】

なお、昇圧動作時において、昇圧用スイッチ１３は本実施形態における第１のスイッチであり、また降圧用スイッチ１４は本実施形態における第２のスイッチである。また、第１のスナバコンデンサ１８は本実施形態における第１のコンデンサであり、また第２のスナバコンデンサ１９は、本実施形態における第２のコンデンサである。また、第１の補助スイッチ１７ａは、本実施形態における補助スイッチング手段であり、第２の補助スイッチ１７ｂは、本実施形態における第２の補助スイッチング手段である。

【0034】

第１動作モードでは、スイッチ制御部２０が昇圧用スイッチ１３をオフ状態にしている際に、第１の補助スイッチ１７ａをオン状態にして、ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）のキャリアを消滅させる動作モードである。なお、スイッチ制御部２０は、第１動作モード前から降圧用スイッチ１４をオン状態にしている。

【0035】

第１の補助スイッチ１７ａがオン状態になる前は、第２の平滑コンデンサ１５に向って、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、主リアクトル１２及びダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）を順に介する経路でダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）に対して順バイアスとなる電流が流れる（図２矢印線１ａ）。

【0036】

第１の補助スイッチ１７ａがオン状態になると、第２の平滑コンデンサ１５から、ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）、第１の補助スイッチ１７ａ、ダイオードｄ４（第２の補助スイッチ１７ｂ）、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１及び第２の平滑コンデンサ１５を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路でダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）に対して逆バイアスとなる電流が流れる（図２矢印線１ｂ）。これにより、ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）のキャリアが消滅してダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）がオフ状態になる。この際、補助リアクトル１６には、後述する第２の動作モードにおいて、第１のスナバコンデンサ１８に蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を第２のスナバコンデンサ１９に供給するエネルギーが蓄えられる。なお、第１動作モードの最中は、第１のスナバコンデンサ１８の放電が行われず、第１のスナバコンデンサ１８の電圧はほぼ一定に維持される。

【0037】

第２動作モードは、第１動作モードの終了後に、第１のスナバコンデンサ１８からの放電を行わせる動作モードである。第１動作モードが終了すると、ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）がオフ状態になる。すると、第１のスナバコンデンサ１８、第１の補助スイッチ１７ａ、ダイオードｄ４（第２の補助スイッチ１７ｂ）、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１を順に介して第１のスナバコンデンサ１８に至る経路で電流が流れる（図２矢印線２ａ）。これにより、第１のスナバコンデンサ１８からの放電が行われる。しかし、これだけでは、第１のスナバコンデンサ１８の電圧が零にはならない。

【0038】

さらに、第２動作モードにおいて、スイッチ制御部２０は、降圧用スイッチ１４をオフ状態にする。つまり、スイッチ制御部２０は、第１の補助スイッチ１７ａをオン（第１の動作モード）してから第１のスナバコンデンサ１８の電圧が零（最小）となる時点で昇圧用スイッチ１３をオン（後述する第３の動作モード）するまでの間に、第１のスナバコンデンサ１８に蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を第２のスナバコンデンサ１９に供給するエネルギーを補助リアクトル１６に蓄えるまで降圧用スイッチ１４をオンし、その後降圧用スイッチ１４をオフ状態にする（図３、４参照）。

【0039】

この結果、補助リアクトル１６、第１の平滑コンデンサ１１、第２の平滑コンデンサ１５、第２のスナバコンデンサ１９及び第１の補助スイッチ１７ａを介して補助リアクトル１６に至る経路で電流が流れる（図２点線矢印２ｂ）。これにより、第２のスナバコンデンサ１９には、第１のスナバコンデンサ１８に蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷が蓄えられる。これによって、図３，４に示すように、第１のスナバコンデンサ１８では、電荷が完全に第２のスナバコンデンサ１９に移動して電圧が零になる。これは、「第１動作モードにおいて補助リアクトル１６に流れた電流×電流の流れた時間」が「第２のスナバコンデンサ１９の電圧×第１の平滑コンデンサ１１の電圧（つまり端子Ｔ１１，１２間の電圧）」より大きいという条件が成り立つ場合に可能になる。なお、第２動作モードにおいては、主リアクトル１２に流れる電流が、第１の補助スイッチ１７ａ及びダイオードｄ４（第２の補助スイッチ１７ｂ）を介して環流されることになる（図２点線矢印２ｃ）。

【0040】

第３動作モードは、第２動作モードの終了後に、スイッチ制御部２０が昇圧用スイッチ１３をソフトスイッチングによりオン状態にする動作モードである。第２動作モードが終了すると、第１のスナバコンデンサ１８の電圧が零になる。このタイミングで昇圧用スイッチ１３をオン状態にする。これにより、昇圧用スイッチ１３では、電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオン）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現されることとなる。

【0041】

ここで、第３動作モードでは、昇圧用スイッチ１３及び第１の補助スイッチ１７ａがオン状態でダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）がオフ状態であることから、第１の平滑コンデンサ１１、昇圧用スイッチ１３、第１の補助スイッチ１７ａ、ダイオードｄ４（第２の補助スイッチ１７ｂ）及び補助リアクトル１６を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図２矢印線３ａ）。この電流は、昇圧用スイッチ１３に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる。なお、第３動作モードにおいても、第２動作モードと同様に、主リアクトル１２に流れる電流が、第１の補助スイッチ１７ａ及びダイオードｄ４（第２の補助スイッチ１７ｂ）を介して環流されることになる（図２矢印線３ｂ）。

【0042】

第４動作モードは、第３動作モードの終了後に、昇圧用スイッチ１３、主リアクトル１２及び補助リアクトル１６を流れる電流を増大させる動作モードである。上述した第３動作モードで流れる電流（昇圧用スイッチ１３に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる電流（図２矢印線４ａ））が徐々に減少する。すると、第１の平滑コンデンサ１１から補助リアクトル１６、主リアクトル１２及び昇圧用スイッチ１３を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れ初める（図２矢印線４ｂ）。

【0043】

第５動作モードは、第４動作モードの終了後に、上述した昇圧用スイッチ１３に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる電流が零になり、第１の平滑コンデンサ１１から補助リアクトル１６、主リアクトル１２及び昇圧用スイッチ１３を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流（図２矢印線５ａ）が増大する。

【0044】

第６動作モードは、第５動作モードの終了後に、スイッチ制御部２０が昇圧用スイッチ１３及び第１の補助スイッチ１７ａをソフトスイッチングによりオフ状態にする動作モードである。昇圧用スイッチ１３では、第１のスナバコンデンサ１８の電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現され、第１の補助スイッチ１７ａでは、電流が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＣＳ（Zero Current Switching）が実現される。なお、昇圧用スイッチ１３及び第１の補助スイッチ１７ａがオフ状態になると、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、主リアクトル１２及び第１のスナバコンデンサ１８を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図２矢印線６ａ）。また、第２の平滑コンデンサ１５、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、主リアクトル１２及び第２のスナバコンデンサ１９を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れる（図２矢印線６ｂ）。

【0045】

第７動作モードは、第６動作モードの終了後に、ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）がオン状態になって主リアクトル１２及び補助リアクトル１６に蓄積された電力を端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する動作モードである。ダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）がオン状態になると、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、主リアクトル１２及びダイオードｄ２（降圧用スイッチ１４）を順に介する経路で電流が端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力される（図２矢印線７ａ）。そして、スイッチ制御部２０は、降圧用スイッチ１４をオン状態にする。

【0046】

〈降圧動作〉
降圧動作においては、スイッチ制御部２０が、降圧のために降圧用スイッチ１４を駆動すると共に、第２のスナバコンデンサ１９に蓄積された電荷を完全に放電してソフトスイッチングを実現するために第２の補助スイッチ１７ｂ及び昇圧用スイッチ１３を駆動する。すなわち、双方向チョッパ回路Ａの降圧動作は、以下に説明する第１〜第７動作モードの７つの動作モードからなり、これら第１〜第７動作モードを繰り返すことにより降圧用スイッチ１４のソフトスイッチングを実現する。例えば、降圧動作では、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に負荷が接続され、端子Ｔ２１，Ｔ２２間にバッテリが接続されている。

【0047】

なお、降圧動作時において、昇圧用スイッチ１３は本実施形態における第２のスイッチであり、また降圧用スイッチ１４は本実施形態における第１のスイッチである。また、第１のスナバコンデンサ１８は本実施形態における第２のコンデンサであり、また第２のスナバコンデンサ１９は、本実施形態における第１のコンデンサである。また、第１の補助スイッチ１７ａは、本実施形態における第２の補助スイッチング手段であり、また第２の補助スイッチ１７ｂは、本実施形態における補助スイッチング手段である。

【0048】

第１動作モードでは、スイッチ制御部２０が降圧用スイッチ１４をオフ状態にしている際に、第２の補助スイッチ１７ｂをオン状態にして、ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）のキャリアを消滅させる動作モードである。なお、スイッチ制御部２０は、第１動作モード前から昇圧用スイッチ１３をオン状態にしている。

【0049】

第２の補助スイッチ１７ｂがオン状態になる前は、第１の平滑コンデンサ１１、ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）、主リアクトル１２及び補助リアクトル１６を順に介する経路でダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）に対して順バイアスとなる電流が流れる（図６矢印線１Ａ）。

【0050】

第２の補助スイッチ１７ｂがオン状態になると、第１の平滑コンデンサ１１から、補助リアクトル１６、第２の補助スイッチ１７ｂ、ダイオードｄ３（第１の補助スイッチ１７ａ）、ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路でダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）に対して逆バイアスとなる電流が流れる（図６矢印線１Ｂ）。これにより、ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）のキャリアが消滅してダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）がオフ状態になる。この際、補助リアクトル１６には、後述する第２の動作モードにおいて、第２のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を第１のスナバコンデンサ１８に供給するエネルギーが蓄えられる。なお、第１動作モードの最中は、第２のスナバコンデンサ１９の放電が行われず、第２のスナバコンデンサ１９の電圧はほぼ一定に維持される。

【0051】

第２動作モードは、第１動作モードの終了後に、第２のスナバコンデンサ１９からの放電を行わせる動作モードである。第１動作モードが終了すると、ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）がオフ状態になる。すると、第２のスナバコンデンサ１９、第２の平滑コンデンサ１５、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、第２の補助スイッチ１７ｂを順に介して第２のスナバコンデンサ１９に至る経路で電流が流れる（図６矢印線２Ａ）。これにより、第２のスナバコンデンサ１９からの放電が行われる。しかし、これだけでは、第２のスナバコンデンサ１９の電圧が零にはならない。

【0052】

さらに、第２動作モードにおいて、スイッチ制御部２０は、昇圧用スイッチ１３をオフ状態にする。つまり、スイッチ制御部２０は、第２の補助スイッチ１７ｂをオン（第１の動作モード）してから第２のスナバコンデンサ１９の電圧が零（最小）となる時点で降圧用スイッチ１４をオン（後述する第３の動作モード）するまでの間に、第２のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を第１のスナバコンデンサ１８に供給するエネルギーを補助リアクトル１６に蓄えるまで昇圧用スイッチ１３をオンし、その後昇圧用スイッチ１３をオフ状態にする（図６参照）。

【0053】

この結果、補助リアクトル１６、第２の補助スイッチ１７ｂ、ダイオードｄ３（第１の補助スイッチ１７ａ）、第１のスナバコンデンサ１８及び第１の平滑コンデンサ１１を介して補助リアクトル１６に至る経路で電流が流れる（図６点線矢印２Ｂ）。これにより、第１のスナバコンデンサ１８には、第２のスナバコンデンサ１９に蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷が蓄えられる。これによって、図５に示すように、第２のスナバコンデンサ１９では、電荷が完全に第１のスナバコンデンサ１８に移動して電圧が零になる。なお、第２動作モードにおいては、主リアクトル１２に流れる電流が、第２の補助スイッチ１７ｂ及びダイオードｄ３（第１の補助スイッチ１７ａ）を介して環流されることになる（図６点線矢印２Ｃ）。

【0054】

第３動作モードは、第２動作モードの終了後に、スイッチ制御部２０が降圧用スイッチ１４をソフトスイッチングによりオン状態にする動作モードである。第２動作モードが終了すると、第２のスナバコンデンサ１９の電圧が零になる。このタイミングで降圧用スイッチ１４をオン状態にする。これにより、降圧用スイッチ１４では、電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオン）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現されることとなる。

【0055】

ここで、第３動作モードでは、降圧用スイッチ１４及び第２の補助スイッチ１７ｂがオン状態でダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）がオフ状態であることから、第２の平滑コンデンサ１５、第１の平滑コンデンサ１１、補助リアクトル１６、第２の補助スイッチ１７ｂ、ダイオードｄ３（第１の補助スイッチ１７ａ）及び降圧用スイッチ１４を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れる（図６矢印線３Ａ）。この電流は、降圧用スイッチ１４に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる。なお、第３動作モードにおいても、第２動作モードと同様に、主リアクトル１２に流れる電流が、第２の補助スイッチ１７ｂ及びダイオードｄ３（第１の補助スイッチ１７ａ）を介して環流されることになる（図６点線矢印３Ｂ）。

【0056】

第４動作モードは、第３動作モードの終了後に、降圧用スイッチ１４、主リアクトル１２及び補助リアクトル１６を流れる電流を増大させる動作モードである。上述した第３動作モードで流れる電流（降圧用スイッチ１４に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる電流（図６矢印線４Ａ））が徐々に減少する。すると、第２の平滑コンデンサ１５から降圧用スイッチ１４、主リアクトル１２、補助リアクトル１６及び第１の平滑コンデンサ１１を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流が流れ初める（図６矢印線４Ｂ）。

【0057】

第５動作モードは、第４動作モードの終了後に、上述した降圧用スイッチ１４に本来流れる電流を打ち消す方向に流れる電流が零になり、第２の平滑コンデンサ１５から降圧用スイッチ１４、主リアクトル１２、補助リアクトル１６及び第１の平滑コンデンサ１１を順に介して第２の平滑コンデンサ１５に至る経路で電流（図６矢印線５Ａ）が増大する。

【0058】

第６動作モードは、第５動作モードの終了後に、スイッチ制御部２０が降圧用スイッチ１４及び第２の補助スイッチ１７ｂをソフトスイッチングによりオフ状態にする動作モードである。降圧用スイッチ１４では、第２のスナバコンデンサ１９の電圧が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＶＳ（Zero Voltage Switching)が実現され、第２の補助スイッチ１７ｂでは、電流が零の状態でスイッチング動作（ターンオフ）がなされるＺＣＳ（Zero Current Switching）が実現される。なお、降圧用スイッチ１４及び第２の補助スイッチ１７ｂがオフ状態になると、第１の平滑コンデンサ１１、第１のスナバコンデンサ１８、主リアクトル１２及び補助リアクトル１６を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図６矢印線６Ａ）。また、第１の平滑コンデンサ１１、第２の平滑コンデンサ１５、第２のスナバコンデンサ１９、主リアクトル１２及び補助リアクトル１６を順に介して第１の平滑コンデンサ１１に至る経路で電流が流れる（図６矢印線６Ｂ）

【0059】

第７動作モードは、第６動作モードの終了後に、ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）がオン状態になって主リアクトル１２及び補助リアクトル１６に蓄積された電力を端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する動作モードである。ダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）がオン状態になると、主リアクトル１２、補助リアクトル１６、端子Ｔ１１，Ｔ１２間及びダイオードｄ１（昇圧用スイッチ１３）を順に介する経路で電流が流れる（図６矢印線７Ａ）。そして、スイッチ制御部２０は、昇圧用スイッチ１３をオン状態にする。

【0060】

本実施形態によれば、補助スイッチ（昇圧時：第１の補助スイッチ１７ａ、降圧時：第２の補助スイッチ１７ｂ）をオンしてから第１のスイッチ（昇圧時：昇圧用スイッチ１３、降圧時：降圧用スイッチ１４）をオンするまでの間に、第１のコンデンサ（昇圧時：第１のスナバコンデンサ１８、降圧時：第２のスナバコンデンサ１９）に蓄えられた電荷と同等またはより大きい逆極性の電荷を第２のコンデンサ（昇圧時：第２のスナバコンデンサ１９、降圧時：第１のスナバコンデンサ１８）に供給するエネルギーを補助リアクトル１６に蓄えるまで第２のスイッチ（昇圧時：昇圧用スイッチ１３、降圧時：降圧用スイッチ１４）をオンにする。つまり、第２のスイッチをオフにすることにより第１のコンデンサに蓄えられた電荷が残留することなく第２のコンデンサに全て移動する。したがって、本実施形態によれば、スナバダイオードを備えない場合において理想的な動作条件（例えば、昇圧率２．０以上）でなくても、第１のコンデンサに蓄えられた電荷を完全に放電できるので、スナバダイオードを備えることなしに、幅広い動作条件において第１のスイッチのソフトスイッチングを実現できる。

【0061】

以上、本発明の実施形態ｓについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態においては、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４の各々に対応させて第１、第２の補助スイッチ１７ａ，１７ｂを設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、上述した降圧動作を行わず、昇圧動作のみを行う場合には、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４のうちの昇圧用スイッチ１３に対応した第１の補助スイッチ１７ａのみを設けるようにしてもよい。このような場合には、第１のスナバコンデンサ１８と第２のスナバコンデンサ１９との静電容量が等しくなくてもよく、第２のスナバコンデンサ１９の静電容量が、第１のスナバコンデンサ１８よりも大きければよい。

【0062】

また、逆に、上述した昇圧動作を行わず、降圧動作のみを行う場合には、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４のうちの降圧用スイッチ１４に対応した第２の補助スイッチ１７ｂのみを設けるようにしてもよい。このような場合には、第１のスナバコンデンサ１８と第２のスナバコンデンサ１９との静電容量が等しくなくてもよく、第１のスナバコンデンサ１８の静電容量が、第２のスナバコンデンサ１９よりも大きければよい。これにより、安価且つ簡素な構成にすることが可能である。

【0063】

（２）上記実施形態において、昇圧用スイッチ１３、降圧用スイッチ１４、第１の補助スイッチ１７ａ及び第２の補助スイッチ１７ｂには、ダイオードｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４が一体化されているが、各スイッチにダイオードｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４が逆並列接続されていれば、一体化されていなくてもよい。

【0064】

（３）上記実施形態では、図１に示す双方向チョッパ回路Ａに上述した昇圧動作及び降圧動作を実行させたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図７に示す双方向チョッパ回路Ｂ及び図８に示す双方向チョッパ回路Ｃに双方向チョッパ回路Ａに実行させた昇圧動作及び降圧動作を実行させるようにしてもよい。

【0065】

例えば、双方向チョッパ回路Ｂは、図７に示すように、第２の昇圧用スイッチ２１、第２の降圧用スイッチ２２、第３のスナバコンデンサ２３、第４のスナバコンデンサ２４、第２の補助リアクトル２５及び第２の補助回路２６を備えた点において上記双方向チョッパ回路Ａと相違する。したがって、双方向チョッパ回路Ｂは、端子Ｔ１１，Ｔ１２側から端子Ｔ２１，Ｔ２２側へ供給される直流電力の昇圧及び降圧と、端子Ｔ２１，Ｔ２２側から端子Ｔ１１，Ｔ１２側へ供給される直流電力の昇圧及び降圧とを行う、すなわち双方向における昇圧及び降圧を行うことができる。このような双方向チョッパ回路Ｂにおいて双方向チョッパ回路Ａと同一の機能構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

【0066】

第２の昇圧用スイッチ２１は、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する際に駆動されるスイッチであり、ダイオードｄ１１が逆並列接続されて一体化されている。
これに対し、第２の降圧用スイッチ２２は、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する際に駆動されるスイッチであり、ダイオードｄ１２が逆並列接続されて一体化されている。

【0067】

第３のスナバコンデンサ２３は、第２の昇圧用スイッチ２１に対して並列接続されると共に第４のスナバコンデンサ２４に直列接続され、第２の昇圧用スイッチ２１のスイッチング動作によって生じる過度的な高電圧を吸収するために設けられる保護回路である。
第４のスナバコンデンサ２４は、第２の降圧用スイッチ２２に対して並列接続されると共に第３のスナバコンデンサ２３に直列接続され、第２の降圧用スイッチ２２のスイッチング動作によって生じる過度的な高電圧を吸収するために設けられる保護回路である。

【0068】

第２の補助リアクトル２５は、接続点Ｐ２と主リアクトル１２の一端との間に接続されており、第２の昇圧用、降圧用スイッチ２１，２２や第２の補助回路２６に設けられている第３、第４の補助スイッチ２６ａ，２６ｂ（詳細は後述する）のスイッチング動作に応じて電力の蓄積や放出を行う。

【0069】

第２の補助回路２６は、第２の昇圧用、降圧用スイッチ２１，２２に対応して設けられており、主リアクトル１２、補助リアクトル１６及び第２の補助リアクトル２５と共に第２の昇圧用、降圧用スイッチ２１，２２のソフトスイッチングを実現する回路である。これら第２の補助回路２６、主リアクトル１２、補助リアクトル１６及び第２の補助リアクトル２５と第２の昇圧用、降圧用スイッチ２１，２２とによってＳＡＺＺチョッパ回路が形成されている。

【0070】

上述の通り、第２の補助回路２６は、第２の昇圧用、降圧用スイッチ２１，２２に対応させて設けているので、端子Ｔ１１，Ｔ１２側から端子Ｔ２１，Ｔ２２側へ供給する直流電力の降圧と、端子Ｔ２１，Ｔ２２側から端子Ｔ１１，Ｔ１２側へ供給する直流電力の昇圧との双方を効率良く行うことが可能である。

【0071】

このような第２の補助回路２６は、第３の補助スイッチ２６ａ及び第４の補助スイッチ２６ｂを備える。
第３の補助スイッチ２６ａは、第２の昇圧用スイッチ２１に対応させて、つまり第２の昇圧用スイッチ２１のソフトスイッチングを実現するために設けられた補助スイッチであり、一端が第４の補助スイッチ２６ｂに接続され、他端が第３のスナバコンデンサ２３と第４のスナバコンデンサ２４との接続点Ｐ１１に接続されている。また、第３の補助スイッチ２６ａには、ダイオードｄ１３がカソード電極を接続点Ｐ１１に接続されるように逆並列接続されている。

【0072】

一方、第４の補助スイッチ２６ｂは、第２の降圧用スイッチ２２に対応させて、つまり第２の降圧用スイッチ２２のソフトスイッチングを実現するために設けられた補助スイッチであり、一端が第３の補助スイッチ２６ａに接続され、他端が主リアクトル１２と第２の補助リアクトル２５との接続点Ｐ１２に接続されている。また、第４の補助スイッチ２６ｂには、ダイオードｄ１４がカソード電極を接続点Ｐ１２に接続されるように逆並列接続されている。

【0073】

このような双方向チョッパ回路Ｂにおいて、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する、または端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する双方の昇圧動作に、双方向チョッパ回路Ａにおける昇圧動作を適用するようにしてもよい。なお、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する場合において、第２の昇圧用スイッチ２１は本実施形態における第３のスイッチであり、また第２の降圧用スイッチ２２は本実施形態における第４のスイッチである。また、第３のスナバコンデンサ２３は本実施形態における第３のコンデンサであり、また第４のスナバコンデンサ２４は、本実施形態における第４のコンデンサである。また、第３の補助スイッチ２６ａは、本実施形態における第３の補助スイッチング手段であり、また第４の補助スイッチ２６ｂは、本実施形態における第４の補助スイッチング手段である。

【0074】

また、双方向チョッパ回路Ｂにおいて、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する、または端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する双方の降圧動作に、双方向チョッパ回路Ａにおける降圧動作を適用するようにしてもよい。なお、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する場合において、第２の昇圧用スイッチ２１は本実施形態における第４のスイッチであり、また第２の降圧用スイッチ２２は本実施形態における第３のスイッチである。また、第３のスナバコンデンサ２３は本実施形態における第４のコンデンサであり、また第４のスナバコンデンサ２４は、本実施形態における第３のコンデンサである。また、第３の補助スイッチ２６ａは、本実施形態における第４の補助スイッチング手段であり、また第４の補助スイッチ２６ｂは、本実施形態における第３の補助スイッチング手段である。

【0075】

次に、双方向チョッパ回路Ｃは、図８に示すように、第２の昇圧用スイッチ３１、第２の降圧用スイッチ３２、第３のスナバコンデンサ３３及び第４のスナバコンデンサ３４を備える点や、補助回路１７における第１の補助スイッチ１７ａと第２の補助スイッチ１７ｂとの位置が逆になった点や、第１の補助スイッチ１７ａと第２の補助スイッチ１７ｂとの間に補助リアクトル１６を配置した点において上記双方向チョッパ回路Ａと相違する。したがって、双方向チョッパ回路Ｃは、端子Ｔ１１，Ｔ１２側から端子Ｔ２１，Ｔ２２側へ供給される直流電力の昇圧及び降圧と、端子Ｔ２１，Ｔ２２側から端子Ｔ１１，Ｔ１２側へ供給される直流電力の昇圧及び降圧とを行う、すなわち双方向における昇圧及び降圧を行うことができる。このような双方向チョッパ回路Ｃにおいて双方向チョッパ回路Ａと同一の機能構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。また、第２の昇圧用スイッチ３１、第２の降圧用スイッチ３２、第３のスナバコンデンサ３３及び第４のスナバコンデンサ３４については、上記双方向チョッパ回路Ｂにおける同一の機能構成要素（符号は異なる）であるので、説明を省略する。

【0076】

このような双方向チョッパ回路Ｃにおいて、補助回路１７における第１の補助スイッチ１７ａと第２の補助スイッチ１７ｂとの位置が逆になっている。つまり、第１の補助スイッチ１７ａは、一端が補助リアクトル１６の一端に接続され、他端が第３のスナバコンデンサ３３と第４のスナバコンデンサ２４との接続点Ｐ２１に接続されている。また、第２の補助スイッチ１７ｂは、一端が補助リアクトル１６の他端に接続され、他端が第１のスナバコンデンサ１８と第２のスナバコンデンサ１９との接続点Ｐ２に接続されている。

【0077】

このような第１、第２の補助スイッチ１７ａ、１７ｂは、昇圧用、降圧用スイッチ１３，１４に対応した補助スイッチであると共に、第２の昇圧用、降圧用スイッチ３１，３２に対応した補助スイッチである。つまり、第１の補助スイッチ１７ａは、昇圧用スイッチ１３及び第２の降圧用スイッチ３２に対応した補助スイッチである。また、第２の補助スイッチ１７ｂは、降圧用スイッチ１４及び第２の昇圧用スイッチ３１に対応した補助スイッチである。

【0078】

また、補助リアクトル１６は、双方向チョッパ回路Ａと異なり、第１の補助スイッチ１７ａと第２の補助スイッチ１７ｂとの間に接続されているが、双方向チョッパ回路Ａと同じく、第１、第２の補助スイッチ１７ａ，１７ｂのスイッチング動作に応じて電力の蓄積や放出を行う。

【0079】

このような双方向チョッパ回路Ｃにおいて、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する、または端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する双方の昇圧動作に、双方向チョッパ回路Ａにおける昇圧動作を適用するようにしてもよい。なお、端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を昇圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する場合において、第２の昇圧用スイッチ３１は本実施形態における第３のスイッチであり、また第２の降圧用スイッチ３２は本実施形態における第４のスイッチである。また、第３のスナバコンデンサ３３は本実施形態における第３のコンデンサであり、また第４のスナバコンデンサ３４は、本実施形態における第４のコンデンサである。また、第１の補助スイッチ１７ａは、本実施形態における補助スイッチング手段であり、また第２の補助スイッチ１７ｂは、本実施形態における第２の補助スイッチング手段である。

【0080】

また、双方向チョッパ回路Ｃにおいて、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する、または端子Ｔ２１，Ｔ２２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する双方の降圧動作に、双方向チョッパ回路Ａにおける降圧動作を適用するようにしてもよい。なお、端子Ｔ１１，Ｔ１２間に供給される直流電力の電圧を降圧して端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する場合において、第２の昇圧用スイッチ３１は本実施形態における第４のスイッチであり、また第２の降圧用スイッチ３２は本実施形態における第３のスイッチである。また、第３のスナバコンデンサ３３は本実施形態における第４のコンデンサであり、また第４のスナバコンデンサ３４は、本実施形態における第３のコンデンサである。また、第１の補助スイッチ１７ａは、本実施形態における第２の補助スイッチング手段であり、また第２の補助スイッチ１７ｂは、本実施形態における補助スイッチング手段である。

【符号の説明】

【0081】

Ａ、Ｂ、Ｃ…双方向チョッパ回路、１１…第１の平滑コンデンサ、１２…主リアクトル、１３…昇圧用スイッチ、１４…降圧用スイッチ、１５…第２の平滑コンデンサ、１６…補助リアクトル、１７…補助回路、１８…第１のスナバコンデンサ、１９…第２のスナバコンデンサ、２０…スイッチ制御部、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１…接続点、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ１１、ｄ１２、ｄ１３、ｄ１４、ｄ２１、ｄ２２…ダイオード、１７ａ…第１の補助スイッチ、１７ｂ…第２の補助スイッチ、２１…第２の昇圧用スイッチ、２２…第２の降圧用スイッチ、２３…第３のスナバコンデンサ、２４…第４のスナバコンデンサ、２５…第２の補助リアクトル、２６…第２の補助回路、２６ａ…第３の補助スイッチ、２６ｂ…第４の補助スイッチ、３１…第２の昇圧用スイッチ、３２…第２の降圧用スイッチ、３３…第３のスナバコンデンサ、３４…第４のスナバコンデンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】