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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023084037
(43)【公開日】2023-06-16
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20230609BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021198133
(22)【出願日】2021-12-06
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123102
【弁理士】
【氏名又は名称】宗田 悟志
(72)【発明者】
【氏名】廣田 翔吾
(72)【発明者】
【氏名】花村 賢治
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AS04
5H730AS05
5H730AS08
5H730BB27
5H730BB57
5H730EE04
5H730EE56
5H730EE59
5H730FD01
5H730FD11
5H730FD31
5H730FD41
5H730FG05
(57)【要約】
【課題】、降圧動作と昇圧動作との間を滑らかに切り替える。
【解決手段】ＤＡＢ(Dual Active Bridge)コンバータにおいて、制御回路１３は、第１ブリッジ回路１１が第１直流部と絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１を導通させ、第２ブリッジ回路１２が絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２を第２直流部Ｅ２、Ｃｂと導通させる伝送状態と、一次巻線ｎ１の両端を第１ブリッジ回路１１内で短絡させ、第２ブリッジ回路１２が二次巻線ｎ２を第２直流部と導通させた転流状態を含むように制御する第１の動作モードと、第１ブリッジ回路が第１直流部と一次巻線を導通させ、二次巻線の両端を第２ブリッジ回路内で短絡させた蓄積状態と、伝送状態を含むように制御する第２の動作モードと、伝送状態と蓄積状態と転流状態を含むように制御する第３の動作モードと、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】ＤＡＢ(Dual Active Bridge)コンバータにおいて、制御回路１３は、第１ブリッジ回路１１が第１直流部と絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１を導通させ、第２ブリッジ回路１２が絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２を第２直流部Ｅ２、Ｃｂと導通させる伝送状態と、一次巻線ｎ１の両端を第１ブリッジ回路１１内で短絡させ、第２ブリッジ回路１２が二次巻線ｎ２を第２直流部と導通させた転流状態を含むように制御する第１の動作モードと、第１ブリッジ回路が第１直流部と一次巻線を導通させ、二次巻線の両端を第２ブリッジ回路内で短絡させた蓄積状態と、伝送状態を含むように制御する第２の動作モードと、伝送状態と蓄積状態と転流状態を含むように制御する第３の動作モードと、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が直列接続された第１レグと、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子が直列接続された第２レグを有し、前記第１レグと前記第２レグが第１直流部に並列接続される第１ブリッジ回路と、
第５スイッチング素子と第６スイッチング素子が直列接続された第３レグと、第７スイッチング素子と第８スイッチング素子が直列接続された第４レグを有し、前記第３レグと前記第４レグが第２直流部に並列接続される第２ブリッジ回路と、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の間に接続された絶縁トランスと、
前記第１スイッチング素子－前記第８スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記第１スイッチング素子－前記第８スイッチング素子のそれぞれに、逆並列にダイオードが接続または形成されており、
前記制御回路は、
前記第１ブリッジ回路が前記第１直流部と前記絶縁トランスの一次巻線を導通させ、前記第２ブリッジ回路が前記絶縁トランスの二次巻線を前記第２直流部と導通させる伝送状態と、前記一次巻線の両端を前記第１ブリッジ回路内で短絡させ、前記第２ブリッジ回路が前記二次巻線を前記第２直流部と導通させた転流状態を含むように制御する第１の動作モードと、
前記第１ブリッジ回路が前記第１直流部と前記一次巻線を導通させ、前記二次巻線の両端を前記第２ブリッジ回路内で短絡させた蓄積状態と、前記伝送状態を含むように制御する第２の動作モードと、
前記伝送状態と前記蓄積状態と前記転流状態を含むように制御する第３の動作モードと、
を有する電力変換装置。
第５スイッチング素子と第６スイッチング素子が直列接続された第３レグと、第７スイッチング素子と第８スイッチング素子が直列接続された第４レグを有し、前記第３レグと前記第４レグが第２直流部に並列接続される第２ブリッジ回路と、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の間に接続された絶縁トランスと、
前記第１スイッチング素子－前記第８スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記第１スイッチング素子－前記第８スイッチング素子のそれぞれに、逆並列にダイオードが接続または形成されており、
前記制御回路は、
前記第１ブリッジ回路が前記第１直流部と前記絶縁トランスの一次巻線を導通させ、前記第２ブリッジ回路が前記絶縁トランスの二次巻線を前記第２直流部と導通させる伝送状態と、前記一次巻線の両端を前記第１ブリッジ回路内で短絡させ、前記第２ブリッジ回路が前記二次巻線を前記第２直流部と導通させた転流状態を含むように制御する第１の動作モードと、
前記第１ブリッジ回路が前記第１直流部と前記一次巻線を導通させ、前記二次巻線の両端を前記第２ブリッジ回路内で短絡させた蓄積状態と、前記伝送状態を含むように制御する第２の動作モードと、
前記伝送状態と前記蓄積状態と前記転流状態を含むように制御する第３の動作モードと、
を有する電力変換装置。
【請求項2】
前記伝送状態は第１パターンと第２パターンを含み、前記転流状態は第３パターンと第４パターンを含み、
前記第１パターンは、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオン状態で、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路が整流状態であり、
前記第２パターンは、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオン状態で、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路が整流状態であり、
前記第３パターンは、前記第１スイッチング素子または前記第４スイッチング素子がオン状態で、前記第４スイッチング素子または前記第１スイッチング素子、及び前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路が整流状態であり、
前記第４パターンは、前記第２スイッチング素子または前記第３スイッチング素子がオン状態で、前記第３スイッチング素子または前記第２スイッチング素子、及び前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路が整流状態である、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１パターンは、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオン状態で、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路が整流状態であり、
前記第２パターンは、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオン状態で、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路が整流状態であり、
前記第３パターンは、前記第１スイッチング素子または前記第４スイッチング素子がオン状態で、前記第４スイッチング素子または前記第１スイッチング素子、及び前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路が整流状態であり、
前記第４パターンは、前記第２スイッチング素子または前記第３スイッチング素子がオン状態で、前記第３スイッチング素子または前記第２スイッチング素子、及び前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路が整流状態である、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記蓄積状態は第５パターンと第６パターンを含み、
前記第５パターンは、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子、及び前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態であり、
前記第６パターンは、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子、及び前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態である、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
前記第５パターンは、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子、及び前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態であり、
前記第６パターンは、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子、及び前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態である、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記制御回路は、各スイッチング素子のオン／オフ時間を制御することで、前記第１直流部から前記第２直流部へ伝送する電力の電圧または電流を制御する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御回路は、
前記第１の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比を制御することで、
前記第２の動作モードにおいて、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比を制御することで、
前記第３の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比と、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比を制御することで、
前記第１直流部から前記第２直流部へ伝送する電力の電圧または電流を制御する、
請求項４に記載の電力変換装置。
前記第１の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比を制御することで、
前記第２の動作モードにおいて、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比を制御することで、
前記第３の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比と、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比を制御することで、
前記第１直流部から前記第２直流部へ伝送する電力の電圧または電流を制御する、
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記制御回路は、
前記第１の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比が１に到達する前に、前記第３の動作モードに遷移させる、
請求項５に記載の電力変換装置。
前記第１の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比が１に到達する前に、前記第３の動作モードに遷移させる、
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記制御回路は、
前記第２の動作モードにおいて、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比が０に到達する前に、前記第３の動作モードに遷移させる、
請求項５または６に記載の電力変換装置。
前記第２の動作モードにおいて、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比が０に到達する前に、前記第３の動作モードに遷移させる、
請求項５または６に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記制御回路は、
前記第１の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子または前記第４スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第４スイッチング素子または前記第１スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子または前記第３スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第３スイッチング素子または前記第２スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオフさせる、
請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第１の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子または前記第４スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第４スイッチング素子または前記第１スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子または前記第３スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第３スイッチング素子または前記第２スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオフさせる、
請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記制御回路は、
前記第２の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子と、前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第４スイッチング素子と、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子と、前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第３スイッチング素子と、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオフさせる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第２の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子と、前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第４スイッチング素子と、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子と、前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第３スイッチング素子と、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオフさせる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記制御回路は、
前記第３の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子と、前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子または前記第４スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第４スイッチング素子または前記第１スイッチング素子のターンオフに同期して前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子と、前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子または前記第３スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第３スイッチング素子または前記第２スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオフさせる、
請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第３の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子と、前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第６スイッチング素子または前記第７スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子または前記第４スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第４スイッチング素子または前記第１スイッチング素子のターンオフに同期して前記第８スイッチング素子または前記第５スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子と、前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第５スイッチング素子または前記第８スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子または前記第３スイッチング素子をターンオフさせ、
前記第３スイッチング素子または前記第２スイッチング素子のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子または前記第６スイッチング素子をターンオフさせる、
請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項11】
前記制御回路は、
前記第１パターンの期間と前記第２パターンの期間を同期させ、
前記第３パターンの期間と前記第４パターンの期間を同期させる、
請求項２に記載の電力変換装置。
前記第１パターンの期間と前記第２パターンの期間を同期させ、
前記第３パターンの期間と前記第４パターンの期間を同期させる、
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項12】
前記制御回路は、
前記第５パターンの期間と前記第６パターンの期間を同期させる、
請求項３に記載の電力変換装置。
前記第５パターンの期間と前記第６パターンの期間を同期させる、
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項13】
前記制御回路は、
二次側から一次側に電力を伝送する場合、
前記第１スイッチング素子－前記第４スイッチング素子に供給する駆動信号と、前記第５スイッチング素子－前記第８スイッチング素子に供給する駆動信号を入れ替える、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
二次側から一次側に電力を伝送する場合、
前記第１スイッチング素子－前記第４スイッチング素子に供給する駆動信号と、前記第５スイッチング素子－前記第８スイッチング素子に供給する駆動信号を入れ替える、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、直流電力を別の電圧の直流電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
太陽光発電システムやＶ２Ｈ（Vehicle to Home）システムに使用されるパワーコンディショナは、高効率な電力変換が求められる。Ｖ２Ｈシステムは、ＥＶ／ＰＨＥＶに搭載された蓄電池と、家庭内の電源／負荷との間で充放電することができる。例えば、家庭用の太陽光発電システムで発電した電力をＥＶ／ＰＨＥＶに充電することができる。また、ＥＶ／ＰＨＥＶに搭載された蓄電池を、家庭内の負荷のピークシフトやバックアップ用途に利用することができる。Ｖ２Ｈシステムで使用されるＤＣ／ＤＣコンバータには高効率であることに加え、広範囲の電圧レンジと絶縁型であることが求められる。これらの要求を満たすＤＣ／ＤＣコンバータの一つに、ＤＡＢ(Dual Active Bridge)コンバータがある。
【0003】
ＤＡＢコンバータでは、位相シフト方式（例えば、特許文献１）であるかＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式であるかに関わらず、降圧動作と昇圧動作の間に、制御操作量の変化に対して電力が変化しない不感期間（不感帯）が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第１６／１２５３７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
降圧動作と昇圧動作の間の不感期間は出力電流を歪ませる要因となる。このような不感期間を発生させずに、降圧動作と昇圧動作とのシームレスな切り替えが求められる。
【0006】
本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、降圧動作と昇圧動作との間を滑らかに切り替えることができる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の電力変換装置は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が直列接続された第１レグと、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子が直列接続された第２レグを有し、前記第１レグと前記第２レグが第１直流部に並列接続される第１ブリッジ回路と、第５スイッチング素子と第６スイッチング素子が直列接続された第３レグと、第７スイッチング素子と第８スイッチング素子が直列接続された第４レグを有し、前記第３レグと前記第４レグが第２直流部に並列接続される第２ブリッジ回路と、前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の間に接続された絶縁トランスと、前記第１スイッチング素子－前記第８スイッチング素子を制御する制御回路と、を備える。前記第１スイッチング素子－前記第８スイッチング素子のそれぞれに、逆並列にダイオードが接続または形成されており、前記制御回路は、前記第１ブリッジ回路が前記第１直流部と前記絶縁トランスの一次巻線を導通させ、前記第２ブリッジ回路が前記絶縁トランスの二次巻線を前記第２直流部と導通させる伝送状態と、前記一次巻線の両端を前記第１ブリッジ回路内で短絡させ、前記第２ブリッジ回路が前記二次巻線を前記第２直流部と導通させた転流状態を含むように制御する第１の動作モードと、前記第１ブリッジ回路が前記第１直流部と前記一次巻線を導通させ、前記二次巻線の両端を前記第２ブリッジ回路内で短絡させた蓄積状態と、前記伝送状態を含むように制御する第２の動作モードと、前記伝送状態と前記蓄積状態と前記転流状態を含むように制御する第３の動作モードと、を有する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、降圧動作と昇圧動作との間を滑らかに切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１は、実施の形態に係る電力変換装置１の構成を説明するための図である。電力変換装置１は絶縁型の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＡＢコンバータ）であり、第１直流電源Ｅ１から供給される直流電力を変換して第２直流電源Ｅ２に伝送する。また電力変換装置１は、第２直流電源Ｅ２から供給される直流電力を変換して第１直流電源Ｅ１に伝送する。電力変換装置１は降圧して電力伝送することも、昇圧して電力伝送することも可能である。
【0011】
第１直流電源Ｅ１は例えば、ＥＶに搭載された蓄電池や電気二重層コンデンサ、又は定置型の蓄電池や電気二重層コンデンサが該当する。第２直流電源Ｅ２は例えば、インバータを介して商用電力系統に接続された直流バスが該当する。当該直流バスには、他のＤＣ／ＤＣコンバータを介して他の蓄電池、太陽電池、燃料電池等が接続されていてもよい。
【0012】
電力変換装置１は、一次側コンデンサＣａ、第１ブリッジ回路１１、第１インダクタンスＬ１、絶縁トランスＴＲ１、第２インダクタンスＬ２、第２ブリッジ回路１２、二次側コンデンサＣｂ及び制御回路１３を備える。
【0013】
第１直流電源Ｅ１と並列に一次側コンデンサＣａが接続される。第２直流電源Ｅ２と並列に二次側コンデンサＣｂが接続される。一次側コンデンサＣａ及び二次側コンデンサＣｂには例えば、電解コンデンサが使用される。本明細書では、第１直流電源Ｅ１と一次側コンデンサＣａを総称して第１直流部と呼び、第２直流電源Ｅ２と二次側コンデンサＣｂを総称して第２直流部と呼ぶ。
【0014】
第１ブリッジ回路１１は、第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２が直列接続された第１レグと、第３スイッチング素子Ｑ３と第４スイッチング素子Ｑ４が直列接続された第２レグが並列接続されて構成されるフルブリッジ回路である。第１ブリッジ回路１１は第１直流部と並列接続され、第１レグの中点と第２レグの中点が、絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１の両端にそれぞれ接続される。第１ブリッジ回路１１は、第１直流部から供給される一次側の直流電圧を交流電圧に変換して、絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１に出力することができる。また第１ブリッジ回路１１は、絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１から供給される交流電圧を直流電圧に変換して、第１直流部に出力することができる。
【0015】
第２ブリッジ回路１２は、第５スイッチング素子Ｑ５と第６スイッチング素子Ｑ６が直列接続された第３レグと、第７スイッチング素子Ｑ７と第８スイッチング素子Ｑ８が直列接続された第４レグが並列接続されて構成されるフルブリッジ回路である。第２ブリッジ回路１２は第２直流部と並列接続され、第３レグの中点と第４レグの中点が、絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２の両端にそれぞれ接続される。第２ブリッジ回路１２は、第２直流部から供給される二次側の直流電圧を交流電圧に変換して、絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２に出力することができる。また第２ブリッジ回路１２は、絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２から供給される交流電圧を直流電圧に変換して、第２直流部に出力することができる。
【0016】
第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８にはそれぞれ、第１ダイオードＤ１－第８ダイオードＤ８が逆並列に接続または形成される。また、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８にはそれぞれ、第１容量Ｃ１－第８容量Ｃ８が並列に接続または形成される。
【0017】
第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８には例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用できる。第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８にＩＧＢＴが使用される場合、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のコレクタ・エミッタ間に外付けのダイオード素子を第１ダイオードＤ１－第８ダイオードＤ８としてそれぞれ接続する。また、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のコレクタ・エミッタ間に外付けのコンデンサを第１容量Ｃ１－第８容量Ｃ８としてそれぞれ接続するか、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のコレクタ・エミッタ間にそれぞれ形成される寄生容量を第１容量Ｃ１－第８容量Ｃ８として使用する。
【0018】
第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８にＭＯＳＦＥＴが使用される場合、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のドレイン・ソース間にそれぞれ形成される寄生ダイオードを第１ダイオードＤ１－第８ダイオードＤ８として使用するか、外付けのダイオード素子を第１ダイオードＤ１－第８ダイオードＤ８としてそれぞれ接続する。また、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のドレイン・ソース間にそれぞれ形成される寄生容量を第１容量Ｃ１－第８容量Ｃ８として使用するか、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のドレイン・ソース間に外付けのコンデンサを第１容量Ｃ１－第８容量Ｃ８としてそれぞれ接続する。
【0019】
第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８にそれぞれ並列に接続または形成される第１容量Ｃ１－第８容量Ｃ８の容量値は全て対応している。即ち、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のコレクタ・エミッタ間またはドレイン・ソース間の容量値は実質的に等しい。同様に、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８にそれぞれ逆並列に接続または形成される第１ダイオードＤ１－第８ダイオードＤ８の抵抗値も全て対応している。このように、第１レグ－第４レグの構成は全て対応しており、製造コストと回路面積の低減に寄与している。また、どのようなスイッチングパターンにも柔軟に対応することができる。
【0020】
絶縁トランスＴＲ１は、第１ブリッジ回路１１の交流端子と第２ブリッジ回路１２の交流端子との間に接続される。絶縁トランスＴＲ１は、一次巻線ｎ１に接続される第１ブリッジ回路１１の出力電圧を、一次巻線ｎ１と二次巻線ｎ２の巻数比に応じて変換し、二次巻線ｎ２に接続される第２ブリッジ回路１２に出力する。また絶縁トランスＴＲ１は、二次巻線ｎ２に接続される第２ブリッジ回路１２の出力電圧を、二次巻線ｎ２と一次巻線ｎ１の巻数比に応じて変換し、一次巻線ｎ１に接続される第１ブリッジ回路１１に出力する。
【0021】
第１インダクタンスＬ１は、第１ブリッジ回路１１の交流端子と絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１の間に、直列に接続または形成される。第２インダクタンスＬ２は、第２ブリッジ回路１２の交流端子と絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２の間に、直列に接続または形成される。図１に示す例では、第１インダクタンスＬ１は、第１ブリッジ回路１１の第１レグの中点と絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１との間に接続されたリアクトル素子で構成されている。第２インダクタンスＬ２は、第２ブリッジ回路１２の第３レグの中点と絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２との間に接続されたリアクトル素子で構成されている。
【0022】
なお、第１インダクタンスＬ１は、第１ブリッジ回路１１の第１レグの中点と、絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１との間に形成される一次巻線ｎ１の漏れインダクタンスで構成されてもよい。第２インダクタンスＬ２は、第２ブリッジ回路１２の第３レグの中点と、絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２との間に形成される二次巻線ｎ２の漏れインダクタンスで構成されてもよい。なお、第１インダクタンスＬ１と第２インダクタンスＬ２のいずれか一方が省略されてもよい。
【0023】
図１には示していないが、第１直流部の両端電圧を検出する第１電圧センサ、第１直流部に流れる電流を検出する第１電流センサ、第２直流部の両端電圧を検出する第２電圧センサ、及び第２直流部に流れる電流を検出する第２電流センサが設けられ、それぞれの検出値が制御回路１３に出力される。
【0024】
制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のゲート端子またはベース端子に駆動信号（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号）を供給することにより、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８を制御する。制御回路１３の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
【0025】
制御回路１３は基本制御として以下の制御を実行する。制御回路１３は、第１直流部から第２直流部へ電力伝送する際（第１直流電源Ｅ１から放電する際）、第１電流センサにより検出される電流値（放電電流値）が電流指令値を維持するように、又は第１電圧センサにより検出される電圧値（放電電圧値）が電圧指令値を維持するように第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８を制御する。なお、第２電流センサにより検出される二次側の電流値を制御してもよいし、第２電圧センサにより検出される二次側の電圧値を制御してもよい。
【0026】
また制御回路１３は、第２直流部から第１直流部へ電力伝送する際（第１直流電源Ｅ１に充電する際）、第１電流センサにより検出される電流値（充電電流値）が電流指令値を維持するように、又は第１電圧センサにより検出される電圧値（充電電圧値）が電圧指令値を維持するように第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８を制御する。なお、第２電流センサにより検出される二次側の電流値を制御してもよいし、第２電圧センサにより検出される二次側の電圧値を制御してもよい。
【0027】
このようにＤＡＢコンバータは、一次側と二次側が対称な構成であり、双方向に電力伝送することができる。以下、電力変換装置１の動作を説明する。
【0028】
（比較例１）
図２（ａ）－（ｃ）は、電力変換装置１の比較例１に係る動作状態を説明するための図である。図２（ａ）に示す第１状態では、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１、第４スイッチング素子Ｑ４、第６スイッチング素子Ｑ６及び第７スイッチング素子Ｑ７をオン状態、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、第５スイッチング素子Ｑ５及び第８スイッチング素子Ｑ８をオフ状態に制御する。この状態では第１直流電源Ｅ１から第１インダクタンスＬ１に電力が充電され、第２直流電源Ｅ２から第２インダクタンスＬ２に電力が充電される。
図２（ａ）－（ｃ）は、電力変換装置１の比較例１に係る動作状態を説明するための図である。図２（ａ）に示す第１状態では、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１、第４スイッチング素子Ｑ４、第６スイッチング素子Ｑ６及び第７スイッチング素子Ｑ７をオン状態、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、第５スイッチング素子Ｑ５及び第８スイッチング素子Ｑ８をオフ状態に制御する。この状態では第１直流電源Ｅ１から第１インダクタンスＬ１に電力が充電され、第２直流電源Ｅ２から第２インダクタンスＬ２に電力が充電される。
【0029】
図２（ｂ）に示す第２状態では、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１、第４スイッチング素子Ｑ４、第５スイッチング素子Ｑ５及び第８スイッチング素子Ｑ８をオン状態、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、第６スイッチング素子Ｑ６及び第７スイッチング素子Ｑ７をオフ状態に制御する。この状態では第１直流電源Ｅ１の電力と、第１インダクタンスＬ１に蓄積された電力と、第２インダクタンスＬ２に蓄積された電力が第２直流電源Ｅ２に伝送される。
【0030】
第３状態（不図示）では、制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、第５スイッチング素子Ｑ５及び第８スイッチング素子Ｑ８をオン状態、第１スイッチング素子Ｑ１、第４スイッチング素子Ｑ４、第６スイッチング素子Ｑ６及び第７スイッチング素子Ｑ７をオフ状態に制御する。この状態では第１直流電源Ｅ１から第１インダクタンスＬ１に電力が充電され、第２直流電源Ｅ２から第２インダクタンスＬ２に電力が充電される。
【0031】
第４状態（不図示）では、制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、第６スイッチング素子Ｑ６及び第７スイッチング素子Ｑ７をオン状態、第１スイッチング素子Ｑ１、第４スイッチング素子Ｑ４、第５スイッチング素子Ｑ５及び第８スイッチング素子Ｑ８をオフ状態に制御する。この状態では第１直流電源Ｅ１の電力と、第１インダクタンスＬ１に蓄積された電力と、第２インダクタンスＬ２に蓄積された電力が第２直流電源Ｅ２に伝送される。
【0032】
当該比較例１に係る制御では、第１状態（図２（ａ）参照）と第３状態（不図示）で、第２直流電源Ｅ２の電力が第２インダクタンスＬ２に充電されている。その後の第２状態（図２（ｂ）参照）と第４状態（不図示）で、第２インダクタンスＬ２に蓄積された電力が第２直流電源Ｅ２に放電されている。即ち、二次側において電力伝送に関係ない無効電流が流れている。この無効電流が流れることにより無駄な損失が発生している。
【0033】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示した第２状態において、第１直流電源Ｅ１の電圧が第２直流電源Ｅ２の電圧に対して大きく低下した場合の電流の流れを示している。第２直流電源Ｅ２の電圧が第１直流電源Ｅ１の電圧に対して高くなると、電流の向きが逆になり、第２直流電源Ｅ２から第１直流電源Ｅ１に電流が逆流する。この状態において、次の状態に遷移するために第１スイッチング素子Ｑ１及び第４スイッチング素子Ｑ４がターンオフされ、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３がターンオンされると、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３がハードスイッチングになり、また、第１スイッチング素子Ｑ１の第１ダイオードＤ１及び第４スイッチング素子Ｑ４の第４ダイオードＤ４はリカバリ動作となり、損失が増加する。
【0034】
（比較例２）
図３（ａ）－（ｃ）は、電力変換装置１の比較例２に係る動作状態を説明するための図である。図４（ａ）－（ｄ）は、電力変換装置１の比較例２に係る第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のスイッチングパターンを説明するための図である。比較例２では、位相シフト方式を採用している。第１スイッチング素子Ｑ１－第６スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は５０％で固定され、第７スイッチング素子Ｑ７及び第８スイッチング素子Ｑ８は全オフ状態を維持する。
図３（ａ）－（ｃ）は、電力変換装置１の比較例２に係る動作状態を説明するための図である。図４（ａ）－（ｄ）は、電力変換装置１の比較例２に係る第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のスイッチングパターンを説明するための図である。比較例２では、位相シフト方式を採用している。第１スイッチング素子Ｑ１－第６スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は５０％で固定され、第７スイッチング素子Ｑ７及び第８スイッチング素子Ｑ８は全オフ状態を維持する。
【0035】
図４（ａ）－（ｂ）に示すように比較例２の降圧動作では、第１レグ（第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２）の位相が固定、第２レグ（第３スイッチング素子Ｑ３と第４スイッチング素子Ｑ４）の位相が可変とされ、第２レグの位相が制御されることにより、第１レグと第２レグの位相差θ１が制御される。第３レグ（第５スイッチング素子Ｑ５と第６スイッチング素子Ｑ６）は、第２レグに同期して制御される。制御回路１３は、一次側から二次側へ伝送する電力を増加させる場合、位相差θ１が小さくなるように制御し（第２レグの位相を左にシフト）、一次側から二次側へ伝送する電力を減少させる場合、位相差θ１が大きくなるように制御する（第２レグの位相を右にシフト）。
【0036】
図４（ｃ）－（ｄ）に示すように比較例２の昇圧動作では、第１レグ及び第２レグの位相が固定、第３レグの位相が可変とされ、第３レグの位相が制御されることにより、第１レグ及び第２レグと、第３レグとの位相差θ２が制御される。制御回路１３は、一次側から二次側へ伝送する電力を増加させる場合、位相差θ２が大きくなるように制御し（第３レグの位相を右にシフト）、一次側から二次側へ伝送する電力を減少させる場合、位相差θ２が小さくなるように制御する（第３レグの位相を左にシフト）。
【0037】
図３（ａ）は、第１直流電源Ｅ１から第２直流電源Ｅ２へ電力が伝送される状態を示している（以下、伝送状態という）。なお、伝送状態では二次側の第２ブリッジ回路１２は整流状態であればよく、第３レグを構成する第５スイッチング素子Ｑ５及び第６スイッチング素子Ｑ６の両方がオフ状態に制御されてもよい。
【0038】
図３（ｂ）は、第１インダクタンスＬ１及び第２インダクタンスＬ２から第２直流電源Ｅ２へ電力が伝送される状態を示している（以下、転流状態という）。図３（ｃ）は、第１直流電源Ｅ１から第１インダクタンスＬ１及び第２インダクタンスＬ２に電力が蓄積される状態を示している（以下、蓄積状態という）。
【0039】
降圧動作では伝送状態と転流状態の比率で、伝送される電力の電圧または電流が制御される。転流状態の比率が高いほど、伝送される電力の電圧または電流が低く制御される。昇圧動作では伝送状態と蓄積状態の比率で、伝送される電力の電圧または電流が制御される。蓄積状態の比率が高いほど、伝送される電力の電圧または電流が高く制御される。
【0040】
比較例２では、第７スイッチング素子Ｑ７及び第８スイッチング素子Ｑ８は全オフ状態を維持するため第２直流電源Ｅ２から、第２インダクタンスＬ２、第１インダクタンスＬ１及び第１直流電源Ｅ１に電流が逆流することはない。即ち、比較例１に示したような第２直流電源Ｅ２から電流が逆流することによる無効電流が発生しない。また、第２直流電源Ｅ２の電圧が第１直流電源Ｅ１の電圧に対して高くなっても、第２直流電源Ｅ２から第１直流電源Ｅ１に電流が逆流することはない。したがって、第１ダイオードＤ１及び第４ダイオードＤ４によるリカバリ損失、及び第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３のハードスイッチングを抑制できる。
【0041】
しかしながら、図４（ｂ）に示す降圧動作の最大電力時スイッチングパターンから、図４（ｃ）に示す昇圧動作の最小電力時スイッチパターンに遷移する際、第３レグのデッドタイムＴｄを挿入する必要がある。即ち、降圧動作から昇圧動作に遷移するには伝送状態から蓄積状態に遷移させる必要があり、その遷移の間にデッドタイムＴｄを挿入する必要がある。このデッドタイムＴｄは、制御操作量の変化（スイッチング波形の変化）に対して、伝送される電力が変化しない期間（不感期間）となる。即ち、制御回路１３が伝送する電力を増加させるように制御しているが、実際には電力が増加しない期間となる。この不感期間により、出力電流に歪みが発生しやすくなる。以下、本実施例では、第２直流電源Ｅ２からの逆流も発生せず、不感期間も発生しないＤＡＢコンバータの制御方法を提案する。なお、不感期間はＰＷＭ方式でも発生する。
【0042】
（実施例）
図５（ａ）－（ｄ）は、電力変換装置１の実施例に係る動作状態を説明するための図である。図６（ａ）－（ｃ）は、電力変換装置１の実施例に係る第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のスイッチングパターンを説明するための図である。本実施例はＰＷＭ方式を採用しており、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８の各スイッチング素子のオン／オフ時間を制御することで、第１直流部から第２直流部へ伝送する電力の電圧または電流を制御する。
図５（ａ）－（ｄ）は、電力変換装置１の実施例に係る動作状態を説明するための図である。図６（ａ）－（ｃ）は、電力変換装置１の実施例に係る第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のスイッチングパターンを説明するための図である。本実施例はＰＷＭ方式を採用しており、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８の各スイッチング素子のオン／オフ時間を制御することで、第１直流部から第２直流部へ伝送する電力の電圧または電流を制御する。
【0043】
本実施例でも伝送状態、転流状態、蓄積状態を切り替えることにより、伝送される電力の電圧または電流を制御する。伝送状態は、第１ブリッジ回路１１が第１直流部と絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１を導通させ、第２ブリッジ回路１２が絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２を第２直流部と導通させた状態である。
【0044】
伝送状態は、第１パターンと第２パターンを含む。第１パターンは、第１スイッチング素子Ｑ１と第４スイッチング素子Ｑ４がオン状態で、第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３がオフ状態で、第２ブリッジ回路１２が整流状態であるパターンである（図５（ａ）－（ｂ）参照）。図５（ａ）に示す伝送状態ａは二次側をダイオード整流させた例であり、図５（ｂ）に示す伝送状態ｂは二次側を同期整流させた例である。第２パターンは、第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３がオン状態で、第１スイッチング素子Ｑ１と第４スイッチング素子Ｑ４がオフ状態で、第２ブリッジ回路１２が整流状態であるパターンである。
【0045】
転流状態は、絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１の両端が第１ブリッジ回路１２内で短絡し、第２ブリッジ回路１２が絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２を第２直流部と導通させた状態である。転流状態は、第３パターンと第４パターンを含む。第３パターンは、第１スイッチング素子Ｑ１または第４スイッチング素子Ｑ４がオン状態で、第４スイッチング素子Ｑ４または第１スイッチング素子Ｑ１、及び第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３がオフ状態で、第２ブリッジ回路１２が整流状態であるパターンである（図５（ｃ）参照）。第４パターンは、第２スイッチング素子Ｑ２または第３スイッチング素子Ｑ３がオン状態で、第３スイッチング素子Ｑ３または第２スイッチング素子Ｑ２、及び第１スイッチング素子Ｑ１と第４スイッチング素子Ｑ４がオフ状態で、第２ブリッジ回路１２が整流状態であるパターンである。
【0046】
蓄積状態は、第１ブリッジ回路１１が第１直流部と絶縁トランスＴＲ１の一次巻線ｎ１を導通させ、絶縁トランスＴＲ１の二次巻線ｎ２の両端が第２ブリッジ回路１２内で短絡した状態である。蓄積状態は、第５パターンと第６パターンを含む。第５パターンは、第１スイッチング素子Ｑ１と第４スイッチング素子Ｑ４、及び第６スイッチング素子Ｑ６または第７スイッチング素子Ｑ７がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態であるパターンである。第６パターンは、第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３、及び第５スイッチング素子Ｑ５または第８スイッチング素子Ｑ８がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態であるパターンである。
【0047】
制御回路１３は、第１パターンの期間と第２パターンの期間を同期させる。即ち、第１パターンの期間と第２パターンの期間を実質的に同じ時間に制御する。また制御回路１３は、第３パターンの期間と第４パターンの期間を同期させる。即ち、第３パターンの期間と第４パターンの期間を実質的に同じ時間に制御する。また制御回路１３は、第５パターンの期間と第６パターンの期間を同期させる。即ち、第５パターンの期間と第６パターンの期間を実質的に同じ時間に制御する。これらの制御により、正負対称な動作となり、絶縁トランスＴＲ１に直流偏磁が発生することを抑制することができる。
【0048】
図６（ａ）は、第１の動作モードのスイッチングパターンを示す。第１の動作モードは降圧時の動作モードである。第１の動作モードでは、第１レグと第２レグの一方のレグのデューティ比を１００％（時比率＝１）に固定し、他方のレグのデューティ比を可変とする。本実施例では、デューティ比＝１００％（時比率＝１）を、（半周期（Ｔｓｗ／２）－デッドタイムＴｄ）とする。図６（ａ）に示す例では第２レグのデューティ比を１００％に固定し、第１レグのデューティ比を可変としている。第１レグのデューティ比が大きくなる（オン時間が長くなる）ほど、転流期間より伝送期間が長くなり、伝送される電力が増加する。このように降圧動作では、一次側のＰＷＭ制御で、伝送される電力の電圧または電流が制御される。
【0049】
第１の動作モードにおいて、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１のターンオンに同期して、第４スイッチング素子Ｑ４をターンオンさせる。次に制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１のターンオフに同期して、第８スイッチング素子Ｑ８をターンオンさせる。なお、第２レグのデューティ比を可変とする場合、第１スイッチング素子Ｑ１ではなく第４スイッチング素子Ｑ４をターンオフさせる。
【0050】
第８スイッチング素子Ｑ８をターンオンさせることにより同期整流させている。同期整流はダイオード整流より損失が少ないため、第８スイッチング素子Ｑ８がオフ状態で第８ダイオードＤ８を電流が通過する場合と比較して、二次側の損失が低減される。また、第５スイッチング素子Ｑ５がオフ状態で第５ダイオードＤ５を電流が通過することにより、二次側に流れる電流の向きが反転することを防止することができる。なお、第８スイッチング素子Ｑ８の代わりに第５スイッチング素子Ｑ５をターンオンさせてもよい。なお、同期整流させない場合は、第８スイッチング素子Ｑ８及び第５スイッチング素子Ｑ５をターンオンさせる必要はない。
【0051】
次に制御回路１３は、第４スイッチング素子Ｑ４のターンオフに同期して、第８スイッチング素子Ｑ８をターンオフさせる。
【0052】
デッドタイムＴｄを挟み、制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２のターンオンに同期して、第３スイッチング素子Ｑ３をターンオンさせる。次に制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２のターンオフに同期して、第７スイッチング素子Ｑ７をターンオンさせる。なお、第２レグのデューティ比を可変とする場合、第２スイッチング素子Ｑ２ではなく第３スイッチング素子Ｑ３をターンオフさせる。
【0053】
第７スイッチング素子Ｑ７をターンオンさせることにより同期整流させている。なお、第７スイッチング素子Ｑ７の代わりに第６スイッチング素子Ｑ６をターンオンさせてもよい。なお、同期整流させない場合は、第７スイッチング素子Ｑ７及び第６スイッチング素子Ｑ６をターンオンさせる必要はない。
【0054】
次に制御回路１３は、第３スイッチング素子Ｑ３のターンオフに同期して、第７スイッチング素子Ｑ７をターンオフさせる。以上により一サイクルが終了する。
【0055】
図６（ｂ）は、第２の動作モードのスイッチングパターンを示す。第２の動作モードは昇圧時の動作モードである。第２の動作モードでは、第１レグと第２レグの両方のデューティ比を１００％に固定し、第３レグと第４レグの一方のレグのデューティ比を可変とし、他方のレグを一方のレグと相補動作させるか全オフ状態とする。図６（ｂ）に示す例では第３レグのデューティ比で伝送される電力を制御しており、第３レグのデューティ比が大きくなる（オン時間が長くなる）ほど、伝送期間より蓄積期間が長くなり、伝送される電力が増加する。このように昇圧動作では、二次側のＰＷＭ制御で、伝送される電力の電圧または電流が制御される。
【0056】
第２の動作モードにおいて、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１のターンオンに同期して、第４スイッチング素子Ｑ４と第６スイッチング素子Ｑ６をターンオンさせる。なお、第６スイッチング素子Ｑ６の代わりに第７スイッチング素子Ｑ７をターンオンさせてもよい。
【0057】
次に制御回路１３は、第６スイッチング素子Ｑ６のターンオフに同期して、第８スイッチング素子Ｑ８をターンオンさせる。なお、第６スイッチング素子Ｑ６の代わりに第７スイッチング素子Ｑ７がターンオフされる場合は、第８スイッチング素子Ｑ８の代わりに第５スイッチング素子Ｑ５をターンオンさせる。なお、同期整流させない場合は、第８スイッチング素子Ｑ８及び第５スイッチング素子Ｑ５をターンオンさせる必要はない。
【0058】
次に制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１のターンオフに同期して、第４スイッチング素子Ｑ４と第８スイッチング素子Ｑ８をターンオフさせる。デッドタイムＴｄを挟み、制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２のターンオンに同期して、第３スイッチング素子Ｑ３と第５スイッチング素子Ｑ５をターンオンさせる。なお、第５スイッチング素子Ｑ５の代わりに第８スイッチング素子Ｑ８をターンオンさせてもよい。
【0059】
次に制御回路１３は、第５スイッチング素子Ｑ５のターンオフに同期して、第７スイッチング素子Ｑ７をターンオンさせる。なお、第５スイッチング素子Ｑ５の代わりに第８スイッチング素子Ｑ８がターンオフされる場合は、第７スイッチング素子Ｑ７の代わりに第６スイッチング素子Ｑ６をターンオンさせる。なお、同期整流させない場合は、第７スイッチング素子Ｑ７及び第６スイッチング素子Ｑ６をターンオンさせる必要はない。
【0060】
次に制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２のターンオフに同期して、第３スイッチング素子Ｑ３と第７スイッチング素子Ｑ７をターンオフさせる。以上により一サイクルが終了する。
【0061】
図６（ｃ）は、第３の動作モードのスイッチングパターンを示す。第３の動作モードは降圧動作から昇圧動作に切り替わる時の動作モードである。第３の動作モードは、降圧動作モードにおいて、第１レグのデューティ比が、デッドタイムに相当する時比率を１００％から減算した閾値αに到達した際に発動される。閾値αは任意の値に適宜設定できる。第３の動作モードでは、第１の動作モードの一次側のＰＷＭ制御による電力制御と、第２の動作モードの二次側のＰＷＭ制御による電力制御が併存する。
【0062】
第３の動作モードにおいて、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１のターンオンに同期して、第４スイッチング素子Ｑ４と第６スイッチング素子Ｑ６をターンオンさせる。なお、第６スイッチング素子Ｑ６の代わりに第７スイッチング素子Ｑ７をターンオンさせてもよい。
【0063】
次に制御回路１３は、第６スイッチング素子Ｑ６のターンオフに同期して、第８スイッチング素子Ｑ８をターンオンさせる。なお、第６スイッチング素子Ｑ６の代わりに第７スイッチング素子Ｑ７がターンオフされる場合は、第８スイッチング素子Ｑ８の代わりに第５スイッチング素子Ｑ５をターンオンさせる。なお、同期整流させない場合は、第８スイッチング素子Ｑ８及び第５スイッチング素子Ｑ５をターンオンさせる必要はない。
【0064】
次に制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１をターンオフさせる。なお、第２レグのデューティ比を可変とする場合、第１スイッチング素子Ｑ１ではなく第４スイッチング素子Ｑ４をターンオフさせる。
【0065】
次に制御回路１３は、第４スイッチング素子Ｑ４のターンオフに同期して、第８スイッチング素子Ｑ８をターンオフさせる。なお、第２レグのデューティ比を可変とする場合、第４スイッチング素子Ｑ４ではなく第１スイッチング素子Ｑ１をターンオフさせる。
【0066】
デッドタイムＴｄを挟み、制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２のターンオンに同期して、第３スイッチング素子Ｑ３と第５スイッチング素子Ｑ５をターンオンさせる。なお、第５スイッチング素子Ｑ５の代わりに第８スイッチング素子Ｑ８をターンオンさせてもよい。
【0067】
次に制御回路１３は、第５スイッチング素子Ｑ５のターンオフに同期して、第７スイッチング素子Ｑ７をターンオンさせる。なお、第５スイッチング素子Ｑ５の代わりに第８スイッチング素子Ｑ８がターンオフされる場合は、第７スイッチング素子Ｑ７の代わりに第６スイッチング素子Ｑ６をターンオンさせる。なお、同期整流させない場合は、第７スイッチング素子Ｑ７及び第６スイッチング素子Ｑ６をターンオンさせる必要はない。
【0068】
次に制御回路１３は、第２スイッチング素子Ｑ２をターンオフさせる。なお、第２レグのデューティ比を可変とする場合、第２スイッチング素子Ｑ２ではなく第３スイッチング素子Ｑ３をターンオフさせる。
【0069】
次に制御回路１３は、第３スイッチング素子Ｑ３のターンオフに同期して、第７スイッチング素子Ｑ７をターンオフさせる。なお、第２レグのデューティ比を可変とする場合、第３スイッチング素子Ｑ３ではなく第２スイッチング素子Ｑ２をターンオフさせる。以上により一サイクルが終了する。
【0070】
図７は、実施例に係る第１の動作モード、第２の動作モード、第３の動作モードの切り替えを説明するための図である。本実施例では、第１の動作モード（降圧）と第２の動作モード（昇圧）の間に第３の動作モードが介在する。
【0071】
制御回路１３は、制御対象の電圧または電流の目標値と、実際の検出値との偏差をもとに制御操作量を算出する。例えば、偏差をＰＩ補償して制御操作量を算出する。制御回路１３は、算出した制御操作量をもとに動作モードを切り替える。
【0072】
第１の動作モードでは、制御回路１３は、第１レグをＰＷＭ制御し、第２レグをデューティ比１００％に固定し、第３レグを全オフ状態とし、第４レグを第１レグと相補動作させる。なお、同期整流させない場合は、第４レグも全オフ状態とする。
【0073】
第２の動作モードでは、制御回路１３は、第１レグ及び第２レグをデューティ比１００％に固定し、第３レグをＰＷＭ制御し、第４レグを第３レグと相補動作させる。なお、同期整流させない場合は、第４レグを全オフ状態とする。
【0074】
第３の動作モードでは、制御回路１３は、第１レグをＰＷＭ制御し、第２レグをデューティ比１００％に固定し、第３レグをＰＷＭ制御し、第４レグを第３レグと相補動作させる。なお、同期整流させない場合は、第４レグを全オフ状態とする。
【0075】
制御回路１３は、第１の動作モードから第３の動作モードへ、第１レグのデューティ比が、デッドタイムに相当する時比率を１００％から減算した閾値αまで上昇したタイミングで切り替える。制御回路１３は、第３レグのデューティ比が、デッドタイムに相当する時比率を０％に加算した閾値βまで上昇したタイミングまで、第１レグのＰＷＭ制御を継続する。閾値βは任意の値に適宜設定できる。
【0076】
制御回路１３は、第２の動作モードから第３の動作モードへ、第３レグのデューティ比が閾値βまで低下したタイミングで切り替える。制御回路１３は、第１レグのデューティ比が閾値βまで低下したタイミングまで、第３レグのＰＷＭ制御を継続する。
【0077】
このように制御回路１３は、第１の動作モードにおいて、第１レグのデューティ比を制御することで、第１直流部から第２直流部へ伝送する電力の電圧または電流を制御する。また制御回路１３は、第２の動作モードにおいて、第３レグのデューティ比を制御することで、第１直流部から第２直流部へ伝送する電力の電圧または電流を制御する。また制御回路１３は、第３の動作モードにおいて、第１レグのデューティ比と第３レグのデューティ比を制御することで、第１直流部から第２直流部へ伝送する電力の電圧または電流を制御する。制御回路１３は、第１の動作モードにおいて、第１レグのデューティ比が１に到達する前に、第３の動作モードに遷移させる。また制御回路１３は、第２の動作モードにおいて、第３レグのデューティ比が０に到達する前に、第３の動作モードに遷移させる。
【0078】
図８（ａ）－（ｃ）は、電力変換装置１の実施例に係る第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８の逆方向伝送時のスイッチングパターンを説明するための図である。図６（ａ）－（ｃ）に示した第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のスイッチングパターンでは、第１直流部から第２直流部へ電力を伝送する例を説明した。この点、第２直流部から第１直流部へ電力を伝送することも可能である。この場合、図８（ａ）－（ｃ）に示すように、制御回路１３は、第１スイッチング素子Ｑ１－第４スイッチング素子Ｑ４に供給する駆動信号と、第５スイッチング素子Ｑ５－第８スイッチング素子Ｑ８に供給する駆動信号を入れ替えればよい。
【0079】
以上説明したように本実施例によれば、第３の動作モードを設けることにより、降圧動作と昇圧動作との間を滑らかに切り替えることができる。比較例２のように降圧動作と昇圧動作の間に不感期間が発生せず、出力電流の歪みの発生を抑制することができる。
【0080】
また、第２直流電源Ｅ２から、第２インダクタンスＬ２、第１インダクタンスＬ１及び第１直流電源Ｅ１に電流が逆流する期間が発生せず、第２直流電源Ｅ２から電流が逆流することによる無効電流が発生しない。また、第２直流電源Ｅ２の電圧が第１直流電源Ｅ１の電圧に対して高くなっても、第２直流電源Ｅ２から第１直流電源Ｅ１に電流が逆流することはない。したがって、第１ダイオードＤ１及び第４ダイオードＤ４によるリカバリ損失、及び第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３のハードスイッチングを抑制できる。
【0081】
また本実施例によれば、位相シフト方式ではなくＰＷＭ方式で制御しているため、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８の全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができる。これにより、ダイオードのリカバリ損失の発生を抑制することができる。このように本実施例によれば、降圧動作と昇圧動作との間を滑らかに切り替えることができ、かつ高効率化を図ることができる。
【0082】
以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0083】
上記実施例では、一次側も二次側もＰＷＭ制御方式で電力制御する例を説明した。以下の変形例では、一次側を位相シフト方式で、二次側をＰＷＭ方式で電力制御する例を説明する。
【0084】
図９（ａ）－（ｃ）は、電力変換装置１の変形例に係る第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８のスイッチングパターンを説明するための図である。図９（ａ）は、変形例に係る第１の動作モードのスイッチングパターンを示す。第１の動作モードは降圧時の動作モードである。第１の動作モードでは、第１レグと第２レグの一方の位相を固定し、他方のレグの位相をシフトさせる。図９（ａ）に示す例では第２レグの位相を固定し、第１レグの位相をシフトさせている。第１レグと第２レグの位相差が小さくなるほど、転流期間より伝送期間が長くなり、伝送される電力が増加する。なお、図９（ａ）に示す転流期間には、第２ダイオードＤ２が導通してダイオード整流する転流期間ａと、第２スイッチング素子Ｑ２が同期整流する転流期間ｂの２種類が含まれる。このように降圧動作では、一次側の位相シフト制御で、伝送される電力の電圧または電流が制御される。なお、二次側の制御は、図６（ａ）に示した上記実施例の制御と同様である。
【0085】
【0086】
図９（ｃ）は、変形例に係る第３の動作モードのスイッチングパターンを示す。第３の動作モードは降圧動作から昇圧動作に切り替わる時の動作モードである。第３の動作モードは、第１の動作モードにおいて、第１レグと第２レグの位相差が、デッドタイムに相当する位相差θまで縮小すると発動される。第３の動作モードでは、第１の動作モードの一次側の位相シフト制御による電力制御と、第２の動作モードの二次側のＰＷＭ制御による電力制御が併存する。
【0087】
このように一次側を位相シフト制御、二次側をＰＷＭ制御することによっても、第１の動作モード－第３の動作モードを実現することができる。一次側を位相シフト制御することにより、第１の動作モードと第３の動作モードの一部において、スイッチング素子Ｑ１－Ｑ８が全オフする期間が存在しなくなるが、転流状態の際に同期整流を行うことができる。
【0088】
上記実施の形態では、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８にＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴを使用する例を想定した。この点、第１スイッチング素子Ｑ１－第８スイッチング素子Ｑ８に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、ダイヤモンド（Ｃ）等を使用したワイドバンドギャップ半導体で構成されたスイッチング素子を使用してもよい。
【0089】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【0090】
［項目１］
第１スイッチング素子（Ｑ１）と第２スイッチング素子（Ｑ２）が直列接続された第１レグと、第３スイッチング素子（Ｑ３）と第４スイッチング素子（Ｑ４）が直列接続された第２レグを有し、前記第１レグと前記第２レグが第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）に並列接続される第１ブリッジ回路（１１）と、
第５スイッチング素子（Ｑ５）と第６スイッチング素子（Ｑ６）が直列接続された第３レグと、第７スイッチング素子（Ｑ７）と第８スイッチング素子（Ｑ８）が直列接続された第４レグを有し、前記第３レグと前記第４レグが第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）に並列接続される第２ブリッジ回路（１２）と、
前記第１ブリッジ回路（１１）と前記第２ブリッジ回路（１２）の間に接続された絶縁トランス（ＴＲ１）と、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）－前記第８スイッチング素子（Ｑ８）を制御する制御回路（１３）と、を備え、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）－前記第８スイッチング素子（Ｑ８）のそれぞれに、逆並列にダイオード（Ｄ１－Ｄ８）が接続または形成されており、
前記制御回路（１３）は、
前記第１ブリッジ回路（１１）が前記第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）と前記絶縁トランス（ＴＲ１）の一次巻線（ｎ１）を導通させ、前記第２ブリッジ回路（１２）が前記絶縁トランス（ＴＲ１）の二次巻線（ｎ２）を前記第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）と導通させる伝送状態と、前記一次巻線（ｎ１）の両端を前記第１ブリッジ回路（１１）内で短絡させ、前記第２ブリッジ回路（１２）が前記二次巻線（ｎ２）を前記第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）と導通させた転流状態を含むように制御する第１の動作モードと、
前記第１ブリッジ回路（１１）が前記第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）と前記一次巻線（ｎ１）を導通させ、前記二次巻線（ｎ２）の両端を前記第２ブリッジ回路（１２）内で短絡させた蓄積状態と、前記伝送状態を含むように制御する第２の動作モードと、
前記伝送状態と前記蓄積状態と前記転流状態を含むように制御する第３の動作モードと、
を有する電力変換装置（１）。
これによれば、第１の動作モードと第２の動作モードとの間を滑らかに切り替えることができる。
［項目２］
前記伝送状態は第１パターンと第２パターンを含み、前記転流状態は第３パターンと第４パターンを含み、
前記第１パターンは、前記第１スイッチング素子（Ｑ１）と前記第４スイッチング素子（Ｑ４）がオン状態で、前記第２スイッチング素子（Ｑ２）と前記第３スイッチング素子（Ｑ３）がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路（１２）が整流状態であり、
前記第２パターンは、前記第２スイッチング素子（Ｑ２）と前記第３スイッチング素子（Ｑ３）がオン状態で、前記第１スイッチング素子（Ｑ１）と前記第４スイッチング素子（Ｑ４）がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路（１２）が整流状態であり、
前記第３パターンは、前記第１スイッチング素子（Ｑ１）または前記第４スイッチング素子（Ｑ４）がオン状態で、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）または前記第１スイッチング素子（Ｑ１）、及び前記第２スイッチング素子（Ｑ２）と前記第３スイッチング素子（Ｑ３）がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路（１２）が整流状態であり、
前記第４パターンは、前記第２スイッチング素子（Ｑ２）または前記第３スイッチング素子（Ｑ３）がオン状態で、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）または前記第２スイッチング素子（Ｑ２）、及び前記第１スイッチング素子（Ｑ１）と前記第４スイッチング素子（Ｑ４）がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路（１２）が整流状態である、
項目１に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、降圧動作時における第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）からの無効電流を抑制することができ、高効率化を図ることができる。
［項目３］
前記蓄積状態は第５パターンと第６パターンを含み、
前記第５パターンは、前記第１スイッチング素子（Ｑ１）と前記第４スイッチング素子（Ｑ４）、及び前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態であり、
前記第６パターンは、前記第２スイッチング素子（Ｑ２）と前記第３スイッチング素子（Ｑ３）、及び前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態である、
項目１または２に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、昇圧動作時における第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）からの無効電流を抑制することができ、高効率化を図ることができる。
［項目４］
前記制御回路（１３）は、各スイッチング素子のオン／オフ時間を制御することで、前記第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）から前記第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）へ伝送する電力の電圧または電流を制御する、
項目１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、位相シフト方式を用いずにＰＷＭ方式で制御することで、全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができ、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
［項目５］
前記制御回路（１３）は、
前記第１の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比を制御することで、
前記第２の動作モードにおいて、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比を制御することで、
前記第３の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比と、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比を制御することで、
前記第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）から前記第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）へ伝送する電力の電圧または電流を制御する、
項目４に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、第３の動作モードにおいて、第１の動作モードのＰＷＭ制御と第２の動作モードのＰＷＭ制御を併存させることで、第１の動作モードと第２の動作モードとの間を滑らかに切り替えることができる。
［項目６］
前記制御回路（１３）は、
前記第１の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比が１に到達する前に、前記第３の動作モードに遷移させる、
項目５に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、第１の動作モードから第２の動作モードに滑らかに切り替えることができる。
［項目７］
前記制御回路（１３）は、
前記第２の動作モードにおいて、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比が０に到達する前に、前記第３の動作モードに遷移させる、
項目５または６に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、第２の動作モードから第１の動作モードに滑らかに切り替えることができる。
［項目８］
前記制御回路（１３）は、
前記第１の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）または前記第４スイッチング素子（Ｑ４）のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオンさせ、
前記第４スイッチング素子（Ｑ４）または前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）または前記第３スイッチング素子（Ｑ３）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオンさせ、
前記第３スイッチング素子（Ｑ３）または前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオフさせる、
項目１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、降圧動作において位相シフト方式を用いずにＰＷＭ方式で制御することで、全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができ、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
［項目９］
前記制御回路（１３）は、
前記第２の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）と、前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）をターンオンさせ、
前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオフに同期して、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）と、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）と、前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）をターンオンさせ、
前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオフに同期して、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）と、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオフさせる、
項目１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、昇圧動作において、位相シフト方式を用いずにＰＷＭ方式で制御することで、全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができ、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
［項目１０］
前記制御回路（１３）は、
前記第３の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）と、前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）をターンオンさせ、
前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）または前記第４スイッチング素子（Ｑ４）をターンオフさせ、
前記第４スイッチング素子（Ｑ４）または前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオフに同期して前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）と、前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）をターンオンさせ、
前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）または前記第３スイッチング素子（Ｑ３）をターンオフさせ、
前記第３スイッチング素子（Ｑ３）または前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオフさせる、
項目１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、降圧動作と昇圧動作の切り替わり時において、位相シフト方式を用いずにＰＷＭ方式で制御することで、全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができ、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
［項目１１］
前記制御回路（１３）は、
前記第１パターンの期間と前記第２パターンの期間を同期させ、
前記第３パターンの期間と前記第４パターンの期間を同期させる、
項目２に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、正負対称な動作となり、直流偏磁の発生を抑制することができる。
［項目１２］
前記制御回路（１３）は、
前記第５パターンの期間と前記第６パターンの期間を同期させる、
項目３に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、正負対称な動作となり、直流偏磁の発生を抑制することができる。
［項目１３］
前記制御回路（１３）は、
二次側から一次側に電力を伝送する場合、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）－前記第４スイッチング素子（Ｑ４）に供給する駆動信号と、前記第５スイッチング素子（Ｑ５）－前記第８スイッチング素子（Ｑ８）に供給する駆動信号を入れ替える、
項目１から１２のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これにより、双方向に伝送可能なＤＣ／ＤＣコンバータを実現できる。
第１スイッチング素子（Ｑ１）と第２スイッチング素子（Ｑ２）が直列接続された第１レグと、第３スイッチング素子（Ｑ３）と第４スイッチング素子（Ｑ４）が直列接続された第２レグを有し、前記第１レグと前記第２レグが第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）に並列接続される第１ブリッジ回路（１１）と、
第５スイッチング素子（Ｑ５）と第６スイッチング素子（Ｑ６）が直列接続された第３レグと、第７スイッチング素子（Ｑ７）と第８スイッチング素子（Ｑ８）が直列接続された第４レグを有し、前記第３レグと前記第４レグが第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）に並列接続される第２ブリッジ回路（１２）と、
前記第１ブリッジ回路（１１）と前記第２ブリッジ回路（１２）の間に接続された絶縁トランス（ＴＲ１）と、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）－前記第８スイッチング素子（Ｑ８）を制御する制御回路（１３）と、を備え、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）－前記第８スイッチング素子（Ｑ８）のそれぞれに、逆並列にダイオード（Ｄ１－Ｄ８）が接続または形成されており、
前記制御回路（１３）は、
前記第１ブリッジ回路（１１）が前記第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）と前記絶縁トランス（ＴＲ１）の一次巻線（ｎ１）を導通させ、前記第２ブリッジ回路（１２）が前記絶縁トランス（ＴＲ１）の二次巻線（ｎ２）を前記第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）と導通させる伝送状態と、前記一次巻線（ｎ１）の両端を前記第１ブリッジ回路（１１）内で短絡させ、前記第２ブリッジ回路（１２）が前記二次巻線（ｎ２）を前記第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）と導通させた転流状態を含むように制御する第１の動作モードと、
前記第１ブリッジ回路（１１）が前記第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）と前記一次巻線（ｎ１）を導通させ、前記二次巻線（ｎ２）の両端を前記第２ブリッジ回路（１２）内で短絡させた蓄積状態と、前記伝送状態を含むように制御する第２の動作モードと、
前記伝送状態と前記蓄積状態と前記転流状態を含むように制御する第３の動作モードと、
を有する電力変換装置（１）。
これによれば、第１の動作モードと第２の動作モードとの間を滑らかに切り替えることができる。
［項目２］
前記伝送状態は第１パターンと第２パターンを含み、前記転流状態は第３パターンと第４パターンを含み、
前記第１パターンは、前記第１スイッチング素子（Ｑ１）と前記第４スイッチング素子（Ｑ４）がオン状態で、前記第２スイッチング素子（Ｑ２）と前記第３スイッチング素子（Ｑ３）がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路（１２）が整流状態であり、
前記第２パターンは、前記第２スイッチング素子（Ｑ２）と前記第３スイッチング素子（Ｑ３）がオン状態で、前記第１スイッチング素子（Ｑ１）と前記第４スイッチング素子（Ｑ４）がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路（１２）が整流状態であり、
前記第３パターンは、前記第１スイッチング素子（Ｑ１）または前記第４スイッチング素子（Ｑ４）がオン状態で、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）または前記第１スイッチング素子（Ｑ１）、及び前記第２スイッチング素子（Ｑ２）と前記第３スイッチング素子（Ｑ３）がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路（１２）が整流状態であり、
前記第４パターンは、前記第２スイッチング素子（Ｑ２）または前記第３スイッチング素子（Ｑ３）がオン状態で、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）または前記第２スイッチング素子（Ｑ２）、及び前記第１スイッチング素子（Ｑ１）と前記第４スイッチング素子（Ｑ４）がオフ状態で、前記第２ブリッジ回路（１２）が整流状態である、
項目１に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、降圧動作時における第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）からの無効電流を抑制することができ、高効率化を図ることができる。
［項目３］
前記蓄積状態は第５パターンと第６パターンを含み、
前記第５パターンは、前記第１スイッチング素子（Ｑ１）と前記第４スイッチング素子（Ｑ４）、及び前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態であり、
前記第６パターンは、前記第２スイッチング素子（Ｑ２）と前記第３スイッチング素子（Ｑ３）、及び前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）がオン状態で、残りのスイッチング素子がオフ状態である、
項目１または２に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、昇圧動作時における第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）からの無効電流を抑制することができ、高効率化を図ることができる。
［項目４］
前記制御回路（１３）は、各スイッチング素子のオン／オフ時間を制御することで、前記第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）から前記第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）へ伝送する電力の電圧または電流を制御する、
項目１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、位相シフト方式を用いずにＰＷＭ方式で制御することで、全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができ、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
［項目５］
前記制御回路（１３）は、
前記第１の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比を制御することで、
前記第２の動作モードにおいて、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比を制御することで、
前記第３の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比と、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比を制御することで、
前記第１直流部（Ｅ１、Ｃａ）から前記第２直流部（Ｅ２、Ｃｂ）へ伝送する電力の電圧または電流を制御する、
項目４に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、第３の動作モードにおいて、第１の動作モードのＰＷＭ制御と第２の動作モードのＰＷＭ制御を併存させることで、第１の動作モードと第２の動作モードとの間を滑らかに切り替えることができる。
［項目６］
前記制御回路（１３）は、
前記第１の動作モードにおいて、前記第１レグまたは前記第２レグのデューティ比が１に到達する前に、前記第３の動作モードに遷移させる、
項目５に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、第１の動作モードから第２の動作モードに滑らかに切り替えることができる。
［項目７］
前記制御回路（１３）は、
前記第２の動作モードにおいて、前記第３レグまたは前記第４レグのデューティ比が０に到達する前に、前記第３の動作モードに遷移させる、
項目５または６に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、第２の動作モードから第１の動作モードに滑らかに切り替えることができる。
［項目８］
前記制御回路（１３）は、
前記第１の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）または前記第４スイッチング素子（Ｑ４）のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオンさせ、
前記第４スイッチング素子（Ｑ４）または前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）または前記第３スイッチング素子（Ｑ３）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオンさせ、
前記第３スイッチング素子（Ｑ３）または前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオフさせる、
項目１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、降圧動作において位相シフト方式を用いずにＰＷＭ方式で制御することで、全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができ、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
［項目９］
前記制御回路（１３）は、
前記第２の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）と、前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）をターンオンさせ、
前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオフに同期して、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）と、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）と、前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）をターンオンさせ、
前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオフに同期して、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）と、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオフさせる、
項目１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、昇圧動作において、位相シフト方式を用いずにＰＷＭ方式で制御することで、全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができ、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
［項目１０］
前記制御回路（１３）は、
前記第３の動作モードにおいて、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオンに同期して、前記第４スイッチング素子（Ｑ４）と、前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）をターンオンさせ、
前記第６スイッチング素子（Ｑ６）または前記第７スイッチング素子（Ｑ７）のターンオフに同期して、前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオンさせ、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）または前記第４スイッチング素子（Ｑ４）をターンオフさせ、
前記第４スイッチング素子（Ｑ４）または前記第１スイッチング素子（Ｑ１）のターンオフに同期して前記第８スイッチング素子（Ｑ８）または前記第５スイッチング素子（Ｑ５）をターンオフさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオンに同期して、前記第３スイッチング素子（Ｑ３）と、前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）をターンオンさせ、
前記第５スイッチング素子（Ｑ５）または前記第８スイッチング素子（Ｑ８）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオンさせ、
前記第２スイッチング素子（Ｑ２）または前記第３スイッチング素子（Ｑ３）をターンオフさせ、
前記第３スイッチング素子（Ｑ３）または前記第２スイッチング素子（Ｑ２）のターンオフに同期して、前記第７スイッチング素子（Ｑ７）または前記第６スイッチング素子（Ｑ６）をターンオフさせる、
項目１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、降圧動作と昇圧動作の切り替わり時において、位相シフト方式を用いずにＰＷＭ方式で制御することで、全オフ状態のデッドタイムを容易に生成することができ、ダイオードのリカバリ損失を低減することができる。
［項目１１］
前記制御回路（１３）は、
前記第１パターンの期間と前記第２パターンの期間を同期させ、
前記第３パターンの期間と前記第４パターンの期間を同期させる、
項目２に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、正負対称な動作となり、直流偏磁の発生を抑制することができる。
［項目１２］
前記制御回路（１３）は、
前記第５パターンの期間と前記第６パターンの期間を同期させる、
項目３に記載の電力変換装置（１）。
これによれば、正負対称な動作となり、直流偏磁の発生を抑制することができる。
［項目１３］
前記制御回路（１３）は、
二次側から一次側に電力を伝送する場合、
前記第１スイッチング素子（Ｑ１）－前記第４スイッチング素子（Ｑ４）に供給する駆動信号と、前記第５スイッチング素子（Ｑ５）－前記第８スイッチング素子（Ｑ８）に供給する駆動信号を入れ替える、
項目１から１２のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）。
これにより、双方向に伝送可能なＤＣ／ＤＣコンバータを実現できる。
【符号の説明】
【0091】
Ｅ１ 第１直流電源、 Ｅ２ 第２直流電源、 １ 電力変換装置、 １１ 第１ブリッジ回路、 １２ 第２ブリッジ回路、 １３ 制御回路、 Ｑ１－Ｑ８ スイッチング素子、 Ｄ１－Ｄ８ ダイオード、 Ｃ１－Ｃ８ 容量、 Ｌ１ 第１インダクタンス、 Ｌ２ 第２インダクタンス、 ＴＲ１ 絶縁トランス、 ｎ１ 一次巻線、 ｎ２ 二次巻線、 Ｃａ 一次側コンデンサ、 Ｃｂ 二次側コンデンサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】