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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】P2024156362
(43)【公開日】2024-11-06
(54)【発明の名称】電力変換装置、プログラム
(51)【国際特許分類】
H02M 7/06 20060101AFI20241029BHJP
【ＦＩ】
H02M7/06 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023070762
(22)【出願日】2023-04-24
(71)【出願人】
【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】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100139480
【弁理士】
【氏名又は名称】日野 京子
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100175134
【弁理士】
【氏名又は名称】北 裕介
(74)【代理人】
【識別番号】100207859
【弁理士】
【氏名又は名称】塩谷 尚人
(72)【発明者】
【氏名】畠中 健太
(72)【発明者】
【氏名】越智 健次
(72)【発明者】
【氏名】田中 翔大
【テーマコード（参考）】
5H006
【Ｆターム（参考）】
5H006AA07
5H006CA02
5H006CB08
5H006CC02
5H006CC08
5H006DA04
5H006DB01
5H006DC02
5H006DC05
(57)【要約】
【課題】構成部品を有効利用できる電力変換装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】電力変換装置１０は、第１～第３上，下アームスイッチＳ１Ｈ～Ｓ３Ｌと、高電位側経路３０Ｈと、低電位側経路３０Ｌと、第１～第３経路４１～４３と、第１～第３インダクタ３１～３３と、第１直流側コンデンサ３４Ａと、第２直流側コンデンサ３４Ｂと、切替スイッチ５２とを備えている。切替スイッチ５２は、高電位側経路３０Ｈと低電位側経路３０Ｌとを接続する平滑コンデンサが、各コンデンサ３４Ａ，３４Ｂの直列接続体、又は第１直流側コンデンサ３４Ａとなるように切り替える。
【選択図】 図１
【解決手段】電力変換装置１０は、第１～第３上，下アームスイッチＳ１Ｈ～Ｓ３Ｌと、高電位側経路３０Ｈと、低電位側経路３０Ｌと、第１～第３経路４１～４３と、第１～第３インダクタ３１～３３と、第１直流側コンデンサ３４Ａと、第２直流側コンデンサ３４Ｂと、切替スイッチ５２とを備えている。切替スイッチ５２は、高電位側経路３０Ｈと低電位側経路３０Ｌとを接続する平滑コンデンサが、各コンデンサ３４Ａ，３４Ｂの直列接続体、又は第１直流側コンデンサ３４Ａとなるように切り替える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数相の交流端子（Ｔａｃ１～Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
複数相の交流電流を流す複数相交流部（２００）又は単相交流電流を流す単相交流部（２１０）が前記交流端子に電気的に接続可能に構成された電力変換装置（１０）において、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチ（Ｓ１Ｈ～Ｓ３Ｌ）と、
各相の前記上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（３０Ｈ）と、
各相の前記下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（３０Ｌ）と、
各相に対応して設けられ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と前記交流端子とを接続する電気経路（４１～４３）と、
各相の前記電気経路に設けられたインダクタ（３１～３３）と、
第１コンデンサ（３４Ａ，３４Ｃ）と、
第２コンデンサ（３４Ｂ，３４Ｄ）と、
前記高電位側経路と前記低電位側経路とを接続するコンデンサが、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの直列接続体、又は前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサのいずれかとなるように切り替える切替スイッチ（５２，５３，６２）と、
を備える、電力変換装置。
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
複数相の交流電流を流す複数相交流部（２００）又は単相交流電流を流す単相交流部（２１０）が前記交流端子に電気的に接続可能に構成された電力変換装置（１０）において、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチ（Ｓ１Ｈ～Ｓ３Ｌ）と、
各相の前記上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（３０Ｈ）と、
各相の前記下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（３０Ｌ）と、
各相に対応して設けられ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と前記交流端子とを接続する電気経路（４１～４３）と、
各相の前記電気経路に設けられたインダクタ（３１～３３）と、
第１コンデンサ（３４Ａ，３４Ｃ）と、
第２コンデンサ（３４Ｂ，３４Ｄ）と、
前記高電位側経路と前記低電位側経路とを接続するコンデンサが、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの直列接続体、又は前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサのいずれかとなるように切り替える切替スイッチ（５２，５３，６２）と、
を備える、電力変換装置。
【請求項2】
前記交流端子として、第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に、前記複数相交流部としての３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記上，下アームスイッチとして、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
を備え、
前記電気経路として、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
を備え、
前記インダクタとして、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
を備え、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
を備え、
前記上アーム整流部の高電位側端子は、前記高電位側経路に接続されており、
前記下アーム整流部の低電位側端子は、前記低電位側経路に接続されており、
前記第１コンデンサ（３４Ａ）の第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第２コンデンサ（３４Ｂ）の第１端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５２）は、前記第１コンデンサの第２端の接続先を、前記第２コンデンサの第１端又は前記低電位側経路のいずれかに切り替える、請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に、前記複数相交流部としての３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記上，下アームスイッチとして、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
を備え、
前記電気経路として、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
を備え、
前記インダクタとして、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
を備え、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
を備え、
前記上アーム整流部の高電位側端子は、前記高電位側経路に接続されており、
前記下アーム整流部の低電位側端子は、前記低電位側経路に接続されており、
前記第１コンデンサ（３４Ａ）の第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第２コンデンサ（３４Ｂ）の第１端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５２）は、前記第１コンデンサの第２端の接続先を、前記第２コンデンサの第１端又は前記低電位側経路のいずれかに切り替える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
制御装置（１００）を備え、
前記制御装置は、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記第２コンデンサの第１端とするように前記切替スイッチを制御する、請求項２に記載の電力変換装置。
前記制御装置は、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記第２コンデンサの第１端とするように前記切替スイッチを制御する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
制御装置（１００）を備え、
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオンするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記低電位側経路とするように前記切替スイッチを制御する、請求項２に記載の電力変換装置。
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオンするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記低電位側経路とするように前記切替スイッチを制御する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されているとともに、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチのスイッチング制御により前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子と前記第１交流端子及び前記第４交流端子との間で電力が伝達されると判定した場合、前記第１コンデンサの端子電圧の脈動を低減すべく、前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチのスイッチング制御を行う、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記交流端子として、第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に、前記複数相交流部としての３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記上，下アームスイッチとして、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
を備え、
前記電気経路として、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
を備え、
前記インダクタとして、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
を備え、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
を備え、
前記上アーム整流部の高電位側端子は、前記高電位側経路に接続されており、
前記下アーム整流部の低電位側端子は、前記低電位側経路に接続されており、
前記第１コンデンサ（３４Ａ）の第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第１コンデンサの第２端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端（３４Ｂ）は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５３）は、前記第２コンデンサの第１端の接続先を、前記第１コンデンサの第２端又は前記高電位側経路のいずれかに切り替える、請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に、前記複数相交流部としての３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記上，下アームスイッチとして、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
を備え、
前記電気経路として、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
を備え、
前記インダクタとして、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
を備え、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
を備え、
前記上アーム整流部の高電位側端子は、前記高電位側経路に接続されており、
前記下アーム整流部の低電位側端子は、前記低電位側経路に接続されており、
前記第１コンデンサ（３４Ａ）の第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第１コンデンサの第２端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端（３４Ｂ）は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５３）は、前記第２コンデンサの第１端の接続先を、前記第１コンデンサの第２端又は前記高電位側経路のいずれかに切り替える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項7】
制御装置（１００）を備え、
前記制御装置は、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第２コンデンサの第１端の接続先を前記第１コンデンサの第２端とするように前記切替スイッチを制御する、請求項６に記載の電力変換装置。
前記制御装置は、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第２コンデンサの第１端の接続先を前記第１コンデンサの第２端とするように前記切替スイッチを制御する、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項8】
制御装置（１００）を備え、
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオンするとともに、前記第２コンデンサの第１端の接続先を前記高電位側経路とするように前記切替スイッチを制御する、請求項６に記載の電力変換装置。
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオンするとともに、前記第２コンデンサの第１端の接続先を前記高電位側経路とするように前記切替スイッチを制御する、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記制御装置は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流部が電気的に接続されているとともに、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチのスイッチング制御により前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子と前記第１交流端子及び前記第４交流端子との間で電力が伝達されると判定した場合、前記第２コンデンサの端子電圧の脈動を低減すべく、前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチのスイッチング制御を行う、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項10】
電力変換装置（１０）に適用されるコンピュータ（１００ａ）により実行されるプログラムにおいて、
前記電力変換装置は、
第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記電力変換装置は、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子、前記上アーム整流部の高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（３０Ｈ）と、
前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子、前記下アーム整流部の低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（３０Ｌ）と、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
第１コンデンサ（３４Ａ）と、
第２コンデンサ（３４Ｂ）と、
切替スイッチ（５２）と、
を備え、
前記第１コンデンサの第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第２コンデンサの第１端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５２）は、前記第１コンデンサの第２端の接続先を、前記第２コンデンサの第１端又は前記低電位側経路のいずれかに切り替えるスイッチであり、
前記コンピュータに、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記第２コンデンサの第１端とするように前記切替スイッチを制御する処理を実行させる、プログラム。
前記電力変換装置は、
第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に３相交流部が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に単相交流部が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記電力変換装置は、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子、前記上アーム整流部の高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（３０Ｈ）と、
前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子、前記下アーム整流部の低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（３０Ｌ）と、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
第１コンデンサ（３４Ａ）と、
第２コンデンサ（３４Ｂ）と、
切替スイッチ（５２）と、
を備え、
前記第１コンデンサの第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第２コンデンサの第１端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５２）は、前記第１コンデンサの第２端の接続先を、前記第２コンデンサの第１端又は前記低電位側経路のいずれかに切り替えるスイッチであり、
前記コンピュータに、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第１コンデンサの第２端の接続先を前記第２コンデンサの第１端とするように前記切替スイッチを制御する処理を実行させる、プログラム。
【請求項11】
電力変換装置（１０）に適用されるコンピュータ（１００ａ）により実行されるプログラムにおいて、
前記電力変換装置は、
第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に３相の交流電流を流す３相交流部（２００）が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に単相交流電流を流す単相交流部（２１０）が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記電力変換装置は、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子、前記上アーム整流部の高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（３０Ｈ）と、
前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子、前記下アーム整流部の低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（３０Ｌ）と、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
第１コンデンサ（３４Ａ）と、
第２コンデンサ（３４Ｂ）と、
切替スイッチ（５２）と、
を備え、
前記第１コンデンサの第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第１コンデンサの第２端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５３）は、前記第２コンデンサの第１端の接続先を、前記第１コンデンサの第２端又は前記高電位側経路のいずれかに切り替えるスイッチであり、
前記コンピュータに、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第２コンデンサの第１端の接続先を前記第１コンデンサの第２端とするように前記切替スイッチを制御する処理を実行させる、プログラム。
前記電力変換装置は、
第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）と、
高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に３相の交流電流を流す３相交流部（２００）が電気的に接続可能であり、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に単相交流電流を流す単相交流部（２１０）が電気的に接続可能なように前記電力変換装置が構成されており、
前記電力変換装置は、
第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）と、
第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）と、
第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）と、
上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）と、
前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子、前記上アーム整流部の高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路（３０Ｈ）と、
前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子、前記下アーム整流部の低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路（３０Ｌ）と、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と前記第１交流端子とを接続する第１経路（４１）と、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と前記第２交流端子とを接続する第２経路（４２）と、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と前記第３交流端子とを接続する第３経路（４３）と、
前記第１経路に設けられた第１インダクタ（３１）と、
前記第２経路に設けられた第２インダクタ（３２）と、
前記第３経路に設けられた第３インダクタ（３３）と、
接続経路（４４）と、
切替経路（５０）と、
前記切替経路に設けられた開閉スイッチ（５１）と、
第１コンデンサ（３４Ａ）と、
第２コンデンサ（３４Ｂ）と、
切替スイッチ（５２）と、
を備え、
前記第１コンデンサの第１端は、前記高電位側経路に接続されており、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とは、前記接続経路によって接続されており、
前記第３経路のうち前記第３インダクタよりも前記第３交流端子側の部分又は前記第３交流端子と、前記第１コンデンサの第２端とは、前記切替経路によって接続されており、
前記第２コンデンサの第２端は、前記低電位側経路に接続されており、
前記切替スイッチ（５３）は、前記第２コンデンサの第１端の接続先を、前記第１コンデンサの第２端又は前記高電位側経路のいずれかに切り替えるスイッチであり、
前記コンピュータに、前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流部が電気的に接続されていると判定した場合、前記開閉スイッチをオフするとともに、前記第２コンデンサの第１端の接続先を前記第１コンデンサの第２端とするように前記切替スイッチを制御する処理を実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電力変換装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、３相交流電源及び単相交流電源の双方に対応した電力変換装置が知られている。なお、このような電力変換装置の例として、特許文献１に開示された電力変換装置が挙げられる。
【0003】
電力変換装置は、３相それぞれに対応して設けられた上，下アームスイッチを備えている。各相の上アームスイッチの高電位側端子は、高電位側直流端子に接続され、各相の下アームスイッチの低電位側端子は、低電位側直流端子に接続されている。高電位側経路及び低電位側経路は平滑コンデンサによって接続されている。
【0004】
電力変換装置は、各相に対応して設けられたインダクタと、各相のうちいずれか１相に対応して設けられた補償用コンデンサ及び切替スイッチとを備えている。切替スイッチの操作により、補償用コンデンサは、１相分のインダクタ及び下アームスイッチの直列接続体に並列接続されたり、この直列接続体から切り離されたりする。
【0005】
入力側となる交流端子に単相交流電源が電気的に接続される場合、インダクタ及び下アームスイッチの直列接続体に補償用コンデンサが並列接続されるように切替スイッチが操作される。この操作状態において、補償用コンデンサが接続された相の上，下アームスイッチのスイッチング制御が行われる。これにより、交流端子から入力された交流電力を直流電力に変換して直流端子から出力する場合において、直流端子から出力される直流電力の脈動を低減できる。これにより、平滑コンデンサの静電容量を低減でき、平滑コンデンサの小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許第８５０３２０８明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
交流端子に３相交流電源が電気的に接続される場合、インダクタ及び下アームスイッチの直列接続体から補償用コンデンサが切り離されるように切替スイッチが操作される。この場合、補償用コンデンサが用いられなくなる。このため、電力変換装置の構成部品を有効利用することについては、未だ改善の余地を残すものとなっている。
【0008】
本開示は、構成部品を有効利用できる電力変換装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示は、複数相の交流端子と、
高電位側直流端子及び低電位側直流端子と、
を備え、
複数相の交流電流を流す複数相交流部又は単相交流電流を流す単相交流部が前記交流端子に電気的に接続可能に構成された電力変換装置において、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチと、
各相の前記上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路と、
各相の前記下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路と、
各相に対応して設けられ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と前記交流端子とを接続する電気経路と、
各相の前記電気経路に設けられたインダクタと、
第１コンデンサと、
第２コンデンサと、
前記高電位側経路と前記低電位側経路とを接続するコンデンサが、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの直列接続体、又は前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサのいずれかとなるように切り替える切替スイッチと、
を備える。
高電位側直流端子及び低電位側直流端子と、
を備え、
複数相の交流電流を流す複数相交流部又は単相交流電流を流す単相交流部が前記交流端子に電気的に接続可能に構成された電力変換装置において、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチと、
各相の前記上アームスイッチの高電位側端子及び前記高電位側直流端子を接続する高電位側経路と、
各相の前記下アームスイッチの低電位側端子及び前記低電位側直流端子を接続する低電位側経路と、
各相に対応して設けられ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と前記交流端子とを接続する電気経路と、
各相の前記電気経路に設けられたインダクタと、
第１コンデンサと、
第２コンデンサと、
前記高電位側経路と前記低電位側経路とを接続するコンデンサが、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの直列接続体、又は前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサのいずれかとなるように切り替える切替スイッチと、
を備える。
【0010】
交流端子に単相交流部が電気的に接続される場合、切替スイッチの操作により、高電位側経路と低電位側経路とを接続するコンデンサが、第１，第２コンデンサのいずれかとなるようにすることができる。この場合、第１，第２コンデンサのうち、高電位側経路及び低電位側経路の間を接続する平滑コンデンサとして用いられないコンデンサを、各直流端子の直流電力の脈動を低減するための補償用コンデンサとして用いることができる。つまり、電力変換装置の構成部品を有効利用することができる。
【0011】
また、交流端子に３相交流部が電気的に接続される場合、切替スイッチの操作により、高電位側経路と低電位側経路とを接続するコンデンサが、第１コンデンサ及び第２コンデンサの直列接続体となるようにすることができる。この場合、第１，第２コンデンサの直列接続体が平滑コンデンサとして機能するため、第１，第２コンデンサとして耐電圧の低いコンデンサを用いることができる。その結果、第１，第２コンデンサを小型化することができ、ひいては電力変換装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
【図2】３相充放電時における車載充電器を示す図。
【図3】単相充放電時における車載充電器を示す図。
【図4】蓄電池の充放電制御の手順を示すフローチャート。
【図5】単相充電制御時における脈動補償制御処理のブロック図。
【図6】単相充電制御時における電流，電圧等の推移を示すタイムチャート。
【図7】単相放電制御時における脈動補償制御処理のブロック図。
【図8】第２実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
【図9】蓄電池の充放電制御の手順を示すフローチャート。
【図10】第３実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
【図11】３相充放電時における車載充電器を示す図。
【図12】単相充放電時における車載充電器を示す図。
【図13】第４実施形態に係る３相充放電時における車載充電器を示す図。
【図14】単相充放電時における車載充電器を示す図。
【図15】蓄電池の充放電制御の手順を示すフローチャート。
【図16】第５実施形態に係る３相充放電時における車載充電器を示す図。
【図17】単相充放電時における車載充電器を示す図。
【図18】第６実施形態に係る３相充放電時における車載充電器を示す図。
【図19】単相充放電時における車載充電器を示す図。
【図20】その他の実施形態に係る３相充放電時における車載充電器を示す図。
【図21】その他の実施形態に係る単相充放電時における車載充電器を示す図。
【図22】その他の実施形態に係る車載充電器の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分及び／又は関連付けられる部分には同一の参照符号、又は百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分及び／又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【0014】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る電力変換装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電力変換装置は、電気自動車などの車両に備えられ、具体的には車載充電器を構成するＡＣ－ＤＣコンバータである。車載充電器は、オンボードチャージャとも呼ばれる。
以下、本発明に係る電力変換装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電力変換装置は、電気自動車などの車両に備えられ、具体的には車載充電器を構成するＡＣ－ＤＣコンバータである。車載充電器は、オンボードチャージャとも呼ばれる。
【0015】
電力変換装置は、交流端子及び直流端子を備えている。電力変換装置は、車両外部の交流電源に接続された交流端子を介して入力された交流電力を直流電力に変換して直流端子から出力する機能を備えている。直流端子から出力された直流電力は、車両に備えられた蓄電池に供給される。また、電力変換装置は、直流端子から入力された直流電力を交流電力に変換して交流端子から出力する機能を備えている。交流端子から出力された交流電力は、外部の交流電源を介して外部の電力系統に供給される。電力変換装置は、３相交流電源又は単相交流電源に接続可能である。
【0016】
図１に示すように、電力変換装置１０は、交流端子として第１交流端子Ｔａｃ１、第２交流端子Ｔａｃ２、第３交流端子Ｔａｃ３及び第４交流端子Ｔａｃ４を備えている。第１～第４交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ４のうち第１～第３交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ３は、図２に示すように、外部の３相交流電源２００に接続可能である。第１～第４交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ４のうち第１，第４交流端子Ｔａｃ１，Ｔａｃ４は、図３に示すように、外部の単相交流電源２１０に接続可能である。
【0017】
電力変換装置１０は、直流端子として高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬを備えている。高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬは、車載充電器を構成するＤＣＤＣコンバータ２４の入力部に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ２４の出力部は、車両に搭載された充放電可能な蓄電池２０に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ２４は、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから入力された直流電圧を変圧し、変圧した直流電圧を蓄電池２０に供給する。また、ＤＣＤＣコンバータ２４は、蓄電池２０から入力された直流電圧を変圧して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬに供給する。ＤＣＤＣコンバータ２４は、例えば、入力部と出力部とが電気的に絶縁された絶縁型ＤＣＤＣコンバータであり、入力部と出力部とを接続するトランスを備えている。
【0018】
電力変換装置１０は、４相分の上，下アームスイッチとして、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌの直列接続体と、第２上アームスイッチＳ２Ｈ及び第２下アームスイッチＳ２Ｌの直列接続体と、第３上アームスイッチＳ３Ｈ及び第３下アームスイッチＳ３Ｌの直列接続体と、第４上アームスイッチＳ４Ｈ（「上アーム整流部」に相当）及び第４下アームスイッチＳ４Ｌ（「下アーム整流部」に相当）の直列接続体とを備えている。本実施形態において、各上，下アームスイッチＳ１Ｈ～Ｓ４Ｌは、ボディダイオードを有するＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。このため、各上，下アームスイッチＳ１Ｈ～Ｓ４Ｌにおいて、高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。第１～第３相のうち、例えば、第１相がＵ相であり、第２相がＶ相であり、第３相がＷ相である。
【0019】
電力変換装置１０は、第１，第２，第３，第４上アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ，Ｓ４Ｈの高電位側端子と高電位側直流端子ＴｄｃＨとを接続する電気経路である高電位側経路３０Ｈと、第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌ，Ｓ４Ｌの低電位側端子と低電位側直流端子ＴｄｃＬとを接続する電気経路である低電位側経路３０Ｌとを備えている。高電位側経路３０Ｈ及び低電位側経路３０Ｌは、例えばバスバー等の導電部材である。
【0020】
電力変換装置１０は、第１経路４１、第２経路４２及び第３経路４３を備えている。第１経路４１は、第１相に対応する電気経路であり、第１上アームスイッチＳ１Ｈの低電位側端子及び第１下アームスイッチＳ１Ｌの高電位側端子と、第１交流端子Ｔａｃ１とを接続する。第２経路４２は、第２相に対応する電気経路であり、第２上アームスイッチＳ２Ｈの低電位側端子及び第２下アームスイッチＳ２Ｌの高電位側端子と、第２交流端子Ｔａｃ２とを接続する。第３経路４３は、第３相に対応する電気経路であり、第３上アームスイッチＳ３Ｈの低電位側端子及び第３下アームスイッチＳ３Ｌの高電位側端子と、第３交流端子Ｔａｃ３とを接続する。
【0021】
電力変換装置１０は、第１経路４１に設けられた第１インダクタ３１、第２経路４２に設けられた第２インダクタ３２、及び第３経路４３に設けられた第３インダクタ３３を備えている。なお、各インダクタ３１～３３のインダクタンス値が同じ値であってもよく、各インダクタ３１～３３の定格電流（具体的には、温度上昇定格電流）が同じ値であってもよい。
【0022】
電力変換装置１０は、第４上アームスイッチＳ４Ｈの低電位側端子及び第４下アームスイッチＳ４Ｌの高電位側端子と、第４交流端子Ｔａｃ４とを接続する電気経路である接続経路４４を備えている。
【0023】
電力変換装置１０は、第１直流側コンデンサ３４Ａ（「第１コンデンサ」に相当）及び第２直流側コンデンサ３４Ｂ（「第２コンデンサ」に相当）を備えている。第１直流側コンデンサ３４Ａ及び第２直流側コンデンサ３４Ｂは、例えば電解コンデンサである。第１直流側コンデンサ３４Ａの第１端には、高電位側経路３０Ｈが接続されている。
【0024】
電力変換装置１０は、切替経路５０を備えている。切替経路５０は、第３経路４３のうち第３インダクタ３３よりも第３交流端子Ｔａｃ３側の部分と、第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端とを接続する電気経路である。なお、切替経路５０は、第３交流端子Ｔａｃ３と第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端とを接続していてもよい。
【0025】
第２直流側コンデンサ３４Ｂの第２端には、低電位側経路３０Ｌが接続されている。電力変換装置１０は、切替経路５０に設けられた開閉スイッチ５１を備えている。開閉スイッチ５１は、オンされている場合に双方向の電流の流通を許可し、オフされている場合に双方向の電流の流通を阻止する。
【0026】
電力変換装置１０は、第１直流側コンデンサ３４Ａ及び第２直流側コンデンサ３４Ｂの接続状態を切り替えるための切替スイッチ５２を備えている。切替スイッチ５２は、第１直流側コンデンサ３４Ａの第２端を、第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端又は低電位側経路３０Ｌに選択的に接続する。切替スイッチ５２が第１状態に制御されることにより、第１直流側コンデンサ３４Ａの第２端と、第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端とが直列接続される。一方、切替スイッチ５２が第２状態に制御されることにより、第２直流側コンデンサ３４Ｂを介すことなく、高電位側経路３０Ｈと低電位側経路３０Ｌとが第１直流側コンデンサ３４Ａにより接続される。
【0027】
電力変換装置１０は、第１～第３電流センサ７１～７３を備えている。第１電流センサ７１は、第１インダクタ３１に流れる電流を検出し、第２電流センサ７２は、第２インダクタ３２に流れる電流を検出し、第３電流センサ７３は、第３インダクタ３３に流れる電流を検出する。本実施形態において、第１，第２，第３電流センサ７１，７２，７３により検出された電流（以下、第１，第２，第３電流検出値ｉ１ｒ，ｉ２ｒ，ｉ３ｒ）は、第１，第２，第３交流端子Ｔａｃ１，Ｔａｃ２，Ｔａｃ３側から第１，第２，第３インダクタ３１，３２，３３側に向かって流れる場合を正とする。
【0028】
電力変換装置１０は、第１直流側電圧センサ８１、第２直流側電圧センサ８２及び交流側電圧センサ８３を備えている。第１直流側電圧センサ８１は、高電位側経路３０Ｈ及び低電位側経路３０Ｌの間の電圧差を検出する。第２直流側電圧センサ８２は、第２直流側コンデンサ３４Ｂの端子電圧を検出する。交流側電圧センサ８３は、第１交流端子Ｔａｃ１と第４交流端子Ｔａｃ４との電圧差を検出する。各センサ７１～７３，８１～８３の検出値は、電力変換装置１０が備える制御装置１００に入力される。
【0029】
制御装置１００は、マイコン１００ａを主体として構成される電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置１００は、制御装置１００よりも上位の上位制御装置１０１と情報のやり取りが可能になっている。上位制御装置１０１は、マイコン１０１ａを主体として構成される電子制御装置（Electronic Control Unit）であり、電力変換装置１０の外部に設けられている。
【0030】
各マイコン１００ａ，１０１ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。各マイコン１００ａ，１０１ａが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコンがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコンは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、後述する図４等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムを構成するインストラクションのセットが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えばＯＴＡ（Over The Air）等、インターネット等の通信ネットワークを介して更新可能である。
【0031】
制御装置１００は、交流端子からの入力電力を電力変換装置１０及びＤＣＤＣコンバータ２４を介して蓄電池２０に供給する充電制御、又は蓄電池２０からの入力電力をＤＣＤＣコンバータ２４及び電力変換装置１０を介して交流端子から出力する放電制御を行う。この際、ＤＣＤＣコンバータ２４は、制御装置１００によりスイッチング制御される。なお、電力変換装置１０及びＤＣＤＣコンバータ２４のそれぞれは、個別の制御装置により制御され得る。ただし、個別に制御されることは要部ではないため、図１には、電力変換装置１０及びＤＣＤＣコンバータ２４を制御する制御装置１００が１つ示されている。
【0032】
電力変換装置１０の外部には、第１遮断スイッチ９２Ａ、第２遮断スイッチ９２Ｂ、第３遮断スイッチ９２Ｃ及び第４遮断スイッチ９２Ｄが備えられている。本実施形態において、各遮断スイッチ９２Ａ～９２Ｄはリレーである。各遮断スイッチ９２Ａ～９２Ｄは、オンされている場合に双方向の電流の流通を許可し、オフされている場合に双方向の電流の流通を阻止する。第１～第４遮断スイッチ９２Ａ～９２Ｄは、第１～第４交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ４に接続されている。
【0033】
図２に示すように、第１～第３交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ３には、第１～第３遮断スイッチ９２Ａ～９２Ｃを介して３相交流電源２００（「複数相交流部，３相交流部」に相当）が電気的に接続可能である。３相交流電源２００は、例えば系統電源である。３相交流電源２００において、３相の出力電圧の振幅及び周波数は同じであり、出力電圧及び出力電流の位相は各相で１２０°ずつずれている。図示しないが、第１～第３交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ３には、第１～第３遮断スイッチ９２Ａ～９２Ｃを介して３相交流負荷（「３相交流部」に相当）が電気的に接続可能である。
【0034】
図３に示すように、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４には、第１，第４遮断スイッチ９２Ａ，９２Ｄを介して単相交流電源２１０（「単相交流部」に相当）が電気的に接続可能である。本実施形態において、単相交流電源２１０の出力電圧の振幅は３相交流電源２００の出力電圧の振幅と同じである。また、単相交流電源２１０の出力電圧の周波数は３相交流電源２００の出力電圧の周波数と同じである。図示しないが、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４には、第１，第４遮断スイッチ９２Ａ，９２Ｄを介して単相交流負荷（「単相交流部」に相当）が電気的に接続可能である。
【0035】
制御装置１００は、３相／単相充電制御又は３相／単相放電制御を行う。以下、図４のフローチャートを用いて、この制御について説明する。
【0036】
ステップＳ１０では、３相充電制御又は３相放電制御の指示がなされているか否かを判定する。本実施形態では、上位制御装置１０１からＣＡＮ通信等を介して送信される指示を受信し、受信した指示に基づいて、３相充電制御又は３相放電制御の指示がなされているか否かを判定する。
【0037】
３相充電制御は、電力変換装置１０及びＤＣＤＣコンバータ２４それぞれのスイッチング制御により、３相交流電源２００からの電力を蓄電池２０に充電する制御である。
【0038】
３相放電制御は、ＤＣＤＣコンバータ２４及び電力変換装置１０それぞれのスイッチング制御により、蓄電池２０からの電力を車両外部の系統電源である３相交流電源２００に供給する制御である。この制御は、Ｖ２Ｇ（Vehicle to Grid）とも呼ばれる。また、３相放電制御は、ＤＣＤＣコンバータ２４及び電力変換装置１０それぞれのスイッチング制御により、蓄電池２０からの電力を３相交流負荷に供給する制御である。３相交流負荷が住居等の建物の電気機器の場合、この制御は、Ｖ２Ｈ（Vehicle to Home）とも呼ばれる。
【0039】
３相充放電指示がなされている場合、図２に示すように、第１遮断スイッチ９２Ａ、第２遮断スイッチ９２Ｂ及び第３遮断スイッチ９２Ｃが上位制御装置１０１によってオンされ、第４遮断スイッチ９２Ｄが上位制御装置１０１によってオフされる。
【0040】
ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１１に進み、開閉スイッチ５１をオフする。なお、第４上アームスイッチＳ４Ｈ及び第４下アームスイッチＳ４Ｌもオフにする。
【0041】
ステップＳ１２では、第１直流側コンデンサ３４Ａと第２直流側コンデンサ３４Ｂとが直列接続されるように切替スイッチ５２を制御する（図２参照）。これにより、第１直流側コンデンサ３４Ａ及び第２直流側コンデンサ３４Ｂの直列接続体が電力変換装置１０の平滑コンデンサとして機能する。
【0042】
ステップＳ１３では、３相充電制御又は３相放電制御を行う。まず、３相充電制御について説明すると、第１交流端子Ｔａｃ１、第２交流端子Ｔａｃ２及び第３交流端子Ｔａｃ３から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１，第２，第３上アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ及び第１，第２，第３下アームスイッチＳ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌのスイッチング制御を行う。この際、第１直流側電圧センサ８１により検出された電圧Ｖｄｃｒを目標直流電圧ＶｄｃｒｅｆＨ（例えば８００Ｖ）にフィードバック制御するように、各スイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ，Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチと下アームスイッチとはデッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。各相において、上，下アームスイッチの１スイッチング周期は同じである。
【0043】
続いて、３相放電制御について説明すると、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから入力された直流電力を交流電力に変換して第１交流端子Ｔａｃ１、第２交流端子Ｔａｃ２及び第３交流端子Ｔａｃ３から出力すべく、第１，第２，第３上アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ及び第１，第２，第３下アームスイッチＳ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチと下アームスイッチとはデッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。各相において、上，下アームスイッチの１スイッチング周期は同じである。
【0044】
ステップＳ１０において否定判定した場合には、ステップＳ１４に進み、上位制御装置１０１から受信した指示に基づいて、単相充電制御又は単相放電制御の指示がなされているか否かを判定する。
【0045】
単相充電制御は、電力変換装置１０及びＤＣＤＣコンバータ２４それぞれのスイッチング制御により、単相交流電源２１０からの電力を蓄電池２０に充電する制御である。
【0046】
単相放電制御は、ＤＣＤＣコンバータ２４及び電力変換装置１０それぞれのスイッチング制御により、蓄電池２０からの電力を単相交流負荷に供給する制御である。単相交流負荷が住居等の建物の電気機器の場合、この制御は、Ｖ２Ｈとも呼ばれる。
【0047】
単相充放電指示がなされている場合、図３に示すように、第１遮断スイッチ９２Ａ及び第４遮断スイッチ９２Ｄが上位制御装置１０１によってオンされ、第２遮断スイッチ９２Ｂ及び第３遮断スイッチ９２Ｃが上位制御装置１０１によってオフされる。
【0048】
ステップＳ１４において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進み、開閉スイッチ５１をオンする。なお、第２上アームスイッチＳ２Ｈ及び第２下アームスイッチＳ２Ｌをオフする。
【0049】
ステップＳ１６では、第１直流側コンデンサ３４Ａの第２端と低電位側経路３０Ｌとが電気的に接続されるように切替スイッチ５２を制御する（図３参照）。これにより、第１直流側コンデンサ３４Ａが電力変換装置１０の平滑コンデンサとして機能する。一方、第２直流側コンデンサ３４Ｂは、後述する脈動補償制御に用いられる補償用コンデンサとなる。
【0050】
ステップＳ１７では、単相充電制御又は単相放電制御を行う。まず、単相充電制御について説明すると、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌのスイッチング制御を行う。この際、第１直流側電圧センサ８１により検出された電圧Ｖｄｃｒを目標直流電圧ＶｄｃｒｅｆＬ（例えば、ＶｄｃｒｅｆＨよりも低い４００Ｖ）にフィードバック制御するように、各スイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのスイッチング制御を行う。第１上アームスイッチＳ１Ｈと第１下アームスイッチＳ１Ｌとは、デッドタイムを挟みつつ、同期して交互にオンされる。第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌの１スイッチング周期は同じであり、３相充電制御時の１スイッチング周期と同じである。
【0051】
単相充電制御において、第４交流端子Ｔａｃ４から単相交流電源２１０を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に電流が流れている第１期間において、第４下アームスイッチＳ４Ｌをオンするとともに第４上アームスイッチＳ４Ｈをオフする。一方、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２１０を介して第４交流端子Ｔａｃ４へと向かう方向に電流が流れている第２期間において、第４上アームスイッチＳ４Ｈをオンするとともに第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフする。現在のタイミングが第１期間及び第２期間のいずれに含まれているかは、例えば、第１電流センサ７１の検出値に基づいて判定されればよい。
【0052】
続いて、単相放電制御について説明すると、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから入力された直流電力を交流電力に変換して第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４から出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌのスイッチング制御を行う。第１上アームスイッチＳ１Ｈと第１下アームスイッチＳ１Ｌとは、デッドタイムを挟みつつ、同期して交互にオンされる。第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌの１スイッチング周期は同じであり、３相放電制御時の１スイッチング周期と同じである。
【0053】
単相放電制御において、第４交流端子Ｔａｃ４から単相交流電源２１０を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に電流が流れている第３期間において、第４上アームスイッチＳ４Ｈをオンするとともに第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフする。一方、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２１０を介して第４交流端子Ｔａｃ４へと向かう方向に電流が流れている第４期間において、第４下アームスイッチＳ４Ｌをオンするとともに第４上アームスイッチＳ４Ｈをオフする。現在のタイミングが第３期間及び第４期間のいずれに含まれているかは、例えば、第１電流センサ７１の検出値に基づいて判定されればよい。
【0054】
なお、第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌの１スイッチング周期は、単相交流電源２１０の出力電圧１周期と同じ周期であり、第１，第２，第３上、下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｈ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｈ，Ｓ３Ｌの１スイッチング周期よりも長い。これは、第１～第３相については、インダクタ３１～３３に流れる電流のリプルを低減するための高周波数（例えば、数十ｋＨｚ～数百ｋＨｚ）のスイッチングが必要な一方、第４相については、単相交流電源２１０の出力電圧の基本周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）と同等の周波数のスイッチングで足りるためである。
【0055】
単相充電制御又は単相放電制御時においては、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬを伝達される直流電力の脈動を低減するための第３上アームスイッチＳ３Ｈ及び第３下アームスイッチＳ３Ｌのスイッチング制御として、脈動補償制御を行う。第３上アームスイッチＳ３Ｈと第３下アームスイッチＳ３Ｌとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。第３上，下アームスイッチＳ３Ｈ，Ｓ３Ｌの１スイッチング周期は同じであり、第１，第２上、下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｈ，Ｓ２Ｌの１スイッチング周期と同じである。
【0056】
続いて、単相充電／放電制御における脈動補償制御について説明する。脈動補償制御は、電力変換装置１０の直流電力Ｐｄｃの脈動を低減するための制御である。この制御により、平滑コンデンサである第１直流側コンデンサ３４Ａの端子電圧の脈動を低減する。図５は、単相充電制御における脈動補償制御の一例を示すブロック図である。
【0057】
目標補償電圧算出部１１０は、直流電力Ｐｄｃの脈動を低減するための第２直流側コンデンサ３４Ｂの端子電圧の目標値である目標補償電圧Ｖｃｐｒｅｆを算出する。具体的には例えば、目標補償電圧算出部１１０は、脈動補償振幅Ｐｐｅａｋと、電気角θｅと、下式（ｅｑ１）とに基づいて、目標補償電圧Ｖｃｐｒｅｆを算出する。
【0058】
【数1】
【0059】
電圧制御部１１１は、補償電圧偏差算出部１１２と、補償電圧フィードバック制御部１１３とを備えている。補償電圧偏差算出部１１２は、目標補償電圧Ｖｃｐｒｅｆから、第２直流側電圧センサ８２により検出された第２直流側コンデンサ３４Ｂの端子電圧（以下、補償電圧検出値Ｖｃｐｒ）を差し引くことにより、補償電圧偏差ΔＶｐを算出する。補償電圧フィードバック制御部１１３は、補償電圧偏差ΔＶｐを０にフィードバック制御するための操作量として目標フィードバック電流Ｉ３ｆｂを算出する。補償電圧フィードバック制御部１１３におけるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。
【0060】
フィードフォワード電流算出部１１４は、脈動補償振幅Ｐｐｅａｋと、電気角θｅと、下式（ｅｑ２）とに基づいて、目標フィードフォワード電流Ｉ３ｆｆを算出する。
【0061】
【数2】
【0062】
電流制御部１１５は、加算部１１６と、補償電流偏差算出部１１７と、補償電流フィードバック制御部１１８とを備えている。加算部１１６は、目標フィードバック電流Ｉ３ｆｂに目標フィードフォワード電流Ｉ３ｆｆを加えることにより、目標補償電流Ｉ３ｒｅｆを算出する。なお、フィードフォワード電流算出部１１４は必須ではない。この場合、「Ｉ３ｒｅｆ＝Ｉ３ｆｂ」となる。
【0063】
補償電流偏差算出部１１７は、目標補償電流Ｉ３ｒｅｆから、第３電流センサ７３により検出された第３電流検出値ｉ３ｒを差し引くことにより、補償電流偏差ΔＩｐを算出する。補償電流フィードバック制御部１１８は、補償電流偏差ΔＩｐを０にフィードバック制御するための操作量として第３目標電圧Ｖｌｅｇ１ｒｅｆ３を算出する。補償電流フィードバック制御部１１８におけるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。
【0064】
ＰＷＭ生成部１１９は、第３目標電圧Ｖｌｅｇ３ｒｅｆと、キャリア信号との大小比較に基づくパルス幅変調により、第３上，下アームスイッチＳ３Ｈ，Ｓ３Ｌのゲートに供給する第３上，下アーム駆動信号を生成する。第３上，下アームスイッチＳ３Ｈ，Ｓ３Ｌのゲートに第３上，下アーム駆動信号が供給されることにより、脈動低減制御が行われる。
【0065】
図６に、単相充電制御時における補償電圧検出値Ｖｃｐｒ、単相交流電源２１０の出力電圧Ｖａｃ，出力電流ｉａｃ、第２直流側コンデンサ３４Ｂに流れる電流ｉｃｐｒ、第１電流検出値ｉ１ｒ、単相交流電源２１０の出力電力Ｐａｃ、第２直流側コンデンサ３４Ｂの電力Ｐｃｐｒ（＝Ｖｃｐｒ×ｉｃｐｒ）、及び各直流端子ＴｄｃＨ，ＴｄｃＬから出力された直流電力Ｐｄｃの推移を示す。補償電圧検出値Ｖｃｐｒは、第２直流側コンデンサ３４Ｂの両端のうち、切替経路５０側の電圧よりも低電位側経路３０Ｌ側の電圧が高い場合を正とする。単相交流電源２１０の出力電圧Ｖａｃは、第４交流端子Ｔａｃ４側の電圧よりも第１交流端子Ｔａｃ１側の電圧が高い場合を正とする。単相交流電源２１０の出力電流ｉａｃは、第４交流端子Ｔａｃ４側から第１交流端子Ｔａｃ１側に向かって流れる場合を正とする。第２直流側コンデンサ３４Ｂに流れる電流ｉｃｐｒは、第２直流側コンデンサ３４Ｂの両端のうち、切替経路５０側から低電位側経路３０Ｌ側に向かって流れる場合を正とする。
【0066】
第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌの高周波スイッチング制御及び第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌの低周波のスイッチング制御により、図６に示すように、単相交流電源２１０の出力電圧Ｖａｃと、第１電流検出値ｉ１ｒとの位相差が０（つまり、力率が１）になるような単相充電制御が実行されている。
【0067】
図６に示す例では、単相交流電源２１０の出力電力Ｐａｃ（つまり、電力変換装置１０の入力電力）は、単相交流電源２１０の出力電圧Ｖａｃの基本周波数の２倍の周波数で脈動する。この脈動成分を低減するための目標補償電圧Ｖｃｐｒｅｆに補償電圧検出値Ｖｃｐｒが制御されるように、第３上，下アームスイッチＳ３Ｈ，Ｓ３Ｌがスイッチング制御される。これにより、入力電力の脈動成分が第２直流側コンデンサ３４Ｂに無効電力として吸収され、各直流端子ＴｄｃＨ，ＴｄｃＬへ伝達される直流電力Ｐｄｃは、概ね一定となる。その結果、第１直流側コンデンサ３４Ａの静電容量を低減でき、第１直流側コンデンサ３４Ａを小型化できる。
【0068】
続いて、図７を用いて、単相放電制御における脈動補償制御について説明する。単相放電制御の脈動低減制御においては、目標補償電圧算出部１１０に入力される電気角に関するパラメータは、θに代えて「θ＋９０°」となる。これは、第２直流側コンデンサ３４Ｂの電力Ｐｃｐｒ（＝Ｖｃｐｒ×ｉｃｐｒ、図６参照）の正負を反転させるためである。
【0069】
以上説明した本実施形態によれば、第１，第４交流端子Ｔａｃ１，Ｔａｃ４に単相交流電源２１０が電気的に接続される場合、切替スイッチ５２の操作により、高電位側経路３０Ｈと低電位側経路３０Ｌとを接続する平滑コンデンサが第１直流側コンデンサ３４Ａとなるようにすることができる。この場合、平滑コンデンサとして用いられない第２直流側コンデンサ３４Ｂを脈動補償制御用の補償用コンデンサとして用いることができる。つまり、電力変換装置１０の構成部品を有効利用することができる。
【0070】
また、第１～第３交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ３に３相交流電源２００が電気的に接続される場合、切替スイッチ５２の操作により、高電位側経路３０Ｈと低電位側経路３０Ｌとを接続する平滑コンデンサが、第１直流側コンデンサ３４Ａ及び第２直流側コンデンサ３４Ｂの直列接続体となるようにすることができる。この場合、各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂとして耐電圧の低いコンデンサを用いることができる。その結果、各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂを小型化することができ、ひいては電力変換装置１０の小型化を図ることができる。
【0071】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、制御装置１００における３相／単相充放電制御指示の判定方法が変更されている。
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、制御装置１００における３相／単相充放電制御指示の判定方法が変更されている。
【0072】
図８に、本実施形態に係る車載充電器の全体構成を示す。
【0073】
電力変換装置１０は、電圧検出回路８４を備えている。電圧検出回路８４は、接続経路４４の電圧を基準とした第１～第３経路４１～４３の電圧を検出する。電圧検出回路８４の検出値は、制御装置１００に入力される。
【0074】
図９に、制御装置１００によって実行される３相／単相充放電制御のフローチャートを示す。
【0075】
ステップＳ１８では、各遮断スイッチ９２Ａ～９２Ｄがオンされている場合における電圧検出回路８４の検出値を取得する。
【0076】
ステップＳ１９では、電圧検出回路８４の検出値に基づいて、３相充電制御又は３相放電制御の指示がなされているか否かを判定する。具体的には、第１～第３相のうち２相以上について交流電圧を検出したと判定した場合、３相充電制御又は３相放電制御の指示がなされていると判定する。
【0077】
ステップＳ２０では、電圧検出回路８４の検出値に基づいて、単相充電制御又は単相放電制御の指示がなされているか否かを判定する。具体的には、第１～第３相のうち第１相のみについて交流電圧を検出したと判定した場合、単相充電制御又は単相放電制御の指示がなされていると判定する。
【0078】
ちなみに、ステップＳ１９，Ｓ２０において、充電制御又は放電制御のいずれを行うかの指示は、例えば、上位制御装置１０１からＣＡＮ通信等を介して送信される準備指令を受信し、受信した準備指令に基づいて判定すればよい。放電制御が行われない仕様の電力変換装置１０の場合、この準備指令に基づいて充電制御又は放電制御のいずれを行うかの判定処理は不要となり、制御装置１００自身で充電制御が指示されているか否かを判定できる。
【0079】
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１０に示すように、切替スイッチ５３及び切替経路５０等の接続関係が変更されている。
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１０に示すように、切替スイッチ５３及び切替経路５０等の接続関係が変更されている。
【0080】
切替経路５０は、第３経路４３のうち第３インダクタ３３よりも第３交流端子Ｔａｃ３側の部分と、第１直流側コンデンサ３４Ａの第２端とを接続する。
【0081】
切替スイッチ５３は、第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端を、第１直流側コンデンサ３４Ａの第２端又は高低電位側経路３０Ｈに選択的に接続する。切替スイッチ５３が第１状態に制御されることにより、第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端と、第１直流側コンデンサ３４Ａの第２端とが直列接続される。一方、切替スイッチ５３が第２状態に制御されることにより、第１直流側コンデンサ３４Ａを介すことなく、高電位側経路３０Ｈと低電位側経路３０Ｌとが第２直流側コンデンサ３４Ｂにより接続される。
【0082】
制御装置１００は、３相／単相充放電制御を行う。ただし、図４の処理のうち、以下に説明する点が変更されている。
【0083】
ステップＳ１２では、図１１に示すように、第１直流側コンデンサ３４Ａと第２直流側コンデンサ３４Ｂとが直列接続されるように切替スイッチ５３を制御する。ステップＳ１６では、図１２に示すように、第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端と高電位側経路３０Ｈとが電気的に接続されるように切替スイッチ５３を制御する。
【0084】
本実施形態の第２直流側電圧センサ８２は、第１直流側コンデンサ３４Ａの端子電圧を検出する。第２直流側電圧センサ８２の検出値は、脈動補償制御において補償電圧検出値Ｖｃｐｒとして用いられる。
【0085】
以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0086】
＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、第４上アームスイッチＳ４Ｈ及び第４下アームスイッチＳ４Ｌと、第４交流端子Ｔａｃ４と、接続経路４４とが電力変換装置１０に備えられていない。第４遮断スイッチ９２Ｄは、第２交流端子Ｔａｃ２と３相交流電源２００の中性点とを電気的に接続する。
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、第４上アームスイッチＳ４Ｈ及び第４下アームスイッチＳ４Ｌと、第４交流端子Ｔａｃ４と、接続経路４４とが電力変換装置１０に備えられていない。第４遮断スイッチ９２Ｄは、第２交流端子Ｔａｃ２と３相交流電源２００の中性点とを電気的に接続する。
【0087】
図１５に、制御装置１００によって実行される３相／単相充放電制御のフローチャートを示す。
【0088】
ステップＳ１３では、図１３に示すように、３相充電制御又は３相放電制御を行う。
【0089】
一方、ステップＳ２１では、図１４に示すように、単相充電制御又は単相放電制御を行う。この場合、第１遮断スイッチ９２Ａ及び第４遮断スイッチ９２Ｄがオンされ、第２遮断スイッチ９２Ｂ及び第３遮断スイッチ９２Ｃがオフされる。
【0090】
まず、単相充電制御について説明すると、第１交流端子Ｔａｃ１及び第２交流端子Ｔａｃ２から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌのスイッチング制御を行う。この際、第１直流側電圧センサ８１により検出された電圧Ｖｄｃｒを目標直流電圧ＶｄｃｒｅｆＬにフィードバック制御するように、各スイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのスイッチング制御を行う。
【0091】
単相充電制御において、第２交流端子Ｔａｃ２から単相交流電源２１０を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に電流が流れている第１期間において、第２下アームスイッチＳ２Ｌをオンするとともに第２上アームスイッチＳ２Ｈをオフする。一方、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２１０を介して第２交流端子Ｔａｃ２へと向かう方向に電流が流れている第２期間において、第２上アームスイッチＳ２Ｈをオンするとともに第２下アームスイッチＳ２Ｌをオフする。
【0092】
続いて、単相放電制御について説明すると、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから入力された直流電力を交流電力に変換して第１交流端子Ｔａｃ１及び第２交流端子Ｔａｃ２から出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌのスイッチング制御を行う。
【0093】
単相放電制御において、第２交流端子Ｔａｃ２から単相交流電源２１０を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に電流が流れている第３期間において、第２上アームスイッチＳ２Ｈをオンするとともに第２下アームスイッチＳ２Ｌをオフする。一方、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２１０を介して第２交流端子Ｔａｃ２へと向かう方向に電流が流れている第４期間において、第２下アームスイッチＳ２Ｌをオンするとともに第２上アームスイッチＳ２Ｈをオフする。
【0094】
単相充電制御又は単相放電制御時においては、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬを伝達される直流電力の脈動を低減するための第３上アームスイッチＳ３Ｈ及び第３下アームスイッチＳ３Ｌのスイッチング制御として、脈動補償制御を行う。
【0095】
以上説明した本実施形態によれば、電力変換装置１０を構成する脈動補償制御用の部品を削減することができる。
【0096】
＜第４実施形態の変形例＞
切替経路５０は、第３経路４３のうち第３インダクタ３３よりも第３交流端子Ｔａｃ３側の部分と、第１直流側コンデンサ３４Ａの第２端とを接続していてもよい。この場合、切替スイッチ５２は、第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端を、第１直流側コンデンサ３４Ａの第１端又は高電位側経路３０Ｈに選択的に接続するスイッチであればよい。なお、この場合、脈動補償制御は、第３実施形態と同様の方法で実施されればよい。
切替経路５０は、第３経路４３のうち第３インダクタ３３よりも第３交流端子Ｔａｃ３側の部分と、第１直流側コンデンサ３４Ａの第２端とを接続していてもよい。この場合、切替スイッチ５２は、第２直流側コンデンサ３４Ｂの第１端を、第１直流側コンデンサ３４Ａの第１端又は高電位側経路３０Ｈに選択的に接続するスイッチであればよい。なお、この場合、脈動補償制御は、第３実施形態と同様の方法で実施されればよい。
【0097】
＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１６に示すように、第４交流端子Ｔａｃ４、接続経路４４、切替経路５０及び開閉スイッチ５１が電力変換装置１０に備えられていない。第４遮断スイッチ９２Ｄは、第３交流端子Ｔａｃ３と３相交流電源２００の中性点とを電気的に接続する。
以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１６に示すように、第４交流端子Ｔａｃ４、接続経路４４、切替経路５０及び開閉スイッチ５１が電力変換装置１０に備えられていない。第４遮断スイッチ９２Ｄは、第３交流端子Ｔａｃ３と３相交流電源２００の中性点とを電気的に接続する。
【0098】
電力変換装置１０は、インダクタ６０、開閉スイッチ６１、切替スイッチ６２、第１直流側コンデンサ３４Ｃ及び第２直流側コンデンサ３４Ｄを備えている。第１直流側コンデンサ３４Ｃの第１端は、高電位側経路３０Ｈに接続されている。インダクタ６０の第１端は、第４上アームスイッチＳ４Ｈのソース及び第４下アームスイッチＳ４Ｌのドレインに接続されている。開閉スイッチ６１は、インダクタ６０の第２端を第２直流側コンデンサ３４Ｄの第１端に接続したり、インダクタ６０の第２端を第２直流側コンデンサ３４Ｄの第１端から切り離したりする。第２直流側コンデンサ３４Ｄの第２端は、低電位側経路３０Ｌに接続されている。
【0099】
切替スイッチ６２は、第１直流側コンデンサ３４Ｃの第１端を、第２直流側コンデンサ３４Ｄの第１端又は低電位側経路３０Ｌに選択的に接続する。
【0100】
続いて、制御装置１００によって実行される３相／単相充放電制御について説明する。
【0101】
制御装置１００は、３相充電制御又は３相放電制御を行う場合、図１６に示すように、インダクタ６０の第２端が第２直流側コンデンサ３４Ｄの第１端から切り離されるように開閉スイッチ６１を制御する。また、制御装置１００は、３相充電制御又は３相放電制御を行う場合、第１直流側コンデンサ３４Ｃ及び第２直流側コンデンサ３４Ｄが直列接続されるように切替スイッチ６２を制御する。
【0102】
単相充電制御又は単相放電制御を行われる場合、図１７に示すように、第１遮断スイッチ９２Ａ及び第４遮断スイッチ９２Ｄがオンされ、第２遮断スイッチ９２Ｂ及び第３遮断スイッチ９２Ｃがオフされる。
【0103】
制御装置１００は、単相充電制御又は単相放電制御を行う場合、図１７に示すように、インダクタ６０の第２端が第２直流側コンデンサ３４Ｄの第１端に接続されるように開閉スイッチ６１を制御する。また、制御装置１００は、単相充電制御又は単相放電制御を行う場合、第１直流側コンデンサ３４Ｃの第２端が低電位側経路３０Ｌに接続されるように切替スイッチ６２を制御する。
【0104】
まず、単相充電制御について説明すると、制御装置１００は、第１交流端子Ｔａｃ１及び第３交流端子Ｔａｃ３から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌのスイッチング制御を行う。この際、第１直流側電圧センサ８１により検出された電圧Ｖｄｃｒを目標直流電圧ＶｄｃｒｅｆＬにフィードバック制御するように、各スイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのスイッチング制御を行う。
【0105】
制御装置１００は、単相充電制御において、第３交流端子Ｔａｃ３から単相交流電源２１０を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に電流が流れている第１期間において、第３下アームスイッチＳ３Ｌをオンするとともに第３上アームスイッチＳ３Ｈをオフする。一方、制御装置１００は、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２１０を介して第３交流端子Ｔａｃ３へと向かう方向に電流が流れている第２期間において、第３上アームスイッチＳ３Ｈをオンするとともに第３下アームスイッチＳ３Ｌをオフする。
【0106】
続いて、単相放電制御について説明すると、制御装置１００は、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから入力された直流電力を交流電力に変換して第１交流端子Ｔａｃ１及び第３交流端子Ｔａｃ３から出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌのスイッチング制御を行う。
【0107】
制御装置１００は、単相放電制御において、第３交流端子Ｔａｃ３から単相交流電源２１０を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に電流が流れている第３期間において、第３上アームスイッチＳ３Ｈをオンするとともに第３下アームスイッチＳ３Ｌをオフする。一方、制御装置１００は、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２１０を介して第３交流端子Ｔａｃ３へと向かう方向に電流が流れている第４期間において、第３下アームスイッチＳ３Ｌをオンするとともに第３上アームスイッチＳ３Ｈをオフする。
【0108】
なお、制御装置１００は、単相充電制御又は単相放電制御において、第２上アームスイッチＳ２Ｈ及び第２下アームスイッチＳ２Ｌをオフする。
【0109】
制御装置１００は、単相充電制御又は単相放電制御時において、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬを伝達される直流電力の脈動を低減するための第４上アームスイッチＳ４Ｈ及び第４下アームスイッチＳ４Ｌのスイッチング制御として、脈動補償制御を行う。
【0110】
本実施形態の第２直流側電圧センサ８２は、第２直流側コンデンサ３４Ｄの端子電圧を検出する。第２直流側電圧センサ８２の検出値は、脈動補償制御において補償電圧検出値Ｖｃｐｒとして用いられる。
【0111】
以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態の効果に準じた効果を奏することができる。
【0112】
＜第６実施形態＞
以下、第６実施形態について、第５実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１８に示すように、開閉スイッチ６１及び切替スイッチ６２等の接続関係が変更されている。
以下、第６実施形態について、第５実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１８に示すように、開閉スイッチ６１及び切替スイッチ６２等の接続関係が変更されている。
【0113】
開閉スイッチ６１は、インダクタ６０の第２端を第１直流側コンデンサ３４Ｃの第１端に接続したり、インダクタ６０の第２端を第１直流側コンデンサ３４Ｃの第１端から切り離したりする。切替スイッチ６２は、第２直流側コンデンサ３４Ｄの第１端を、第１直流側コンデンサ３４Ｃの第１端又は高電位側経路３０Ｈに選択的に接続する。
【0114】
制御装置１００は、３相充電制御又は３相放電制御を行う場合、図１８に示すように、インダクタ６０の第２端が第１直流側コンデンサ３４Ｃの第２端から切り離されるように開閉スイッチ６１を制御する。また、制御装置１００は、３相充電制御又は３相放電制御を行う場合、第１直流側コンデンサ３４Ｃ及び第２直流側コンデンサ３４Ｄが直列接続されるように切替スイッチ６２を制御する。
【0115】
制御装置１００は、単相充電制御又は単相放電制御を行う場合、図１９に示すように、インダクタ６０の第２端が第１直流側コンデンサ３４Ｃの第２端に接続されるように開閉スイッチ６１を制御する。また、制御装置１００は、単相充電制御又は単相放電制御を行う場合、第２直流側コンデンサ３４Ｄの第１端が高電位側経路３０Ｈに接続されるように切替スイッチ６２を制御する。
【0116】
本実施形態の第２直流側電圧センサ８２は、第１直流側コンデンサ３４Ｃの端子電圧を検出する。第２直流側電圧センサ８２の検出値は、脈動補償制御において補償電圧検出値Ｖｃｐｒとして用いられる。
【0117】
以上説明した本実施形態によれば、第５実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0118】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【0119】
・第１実施形態の電力変換装置１０は、図２０及び図２１に示すように、単相スイッチ６３を備えていてもよい。単相スイッチ６３は、単相充電制御時において、電力変換装置１０の直流電力Ｐｄｃを増加させるために用いられるスイッチである。単相スイッチ６３は、第１経路４１のうち第１インダクタ３１よりも第１交流端子Ｔａｃ１側の部分と、第２経路４２のうち第２インダクタ３２よりも第２交流端子Ｔａｃ２側の部分とを接続する。
【0120】
制御装置１００は、３相充放電制御の指示がなされていると判定した場合、単相スイッチ６３をオフにする。一方、制御装置１００は、単相充放電制御の指示がなされていると判定した場合、単相スイッチ６３をオンにする。制御装置１００は、図４のステップＳ１７の単相充放電制御において、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌに加え、第２上アームスイッチＳ２Ｈ及び第２下アームスイッチＳ２Ｌのスイッチング制御を行う。なお、単相スイッチ６３を備える構成は、第１実施形態以外の実施形態においても適宜採用されればよい。
【0121】
・第１上アームスイッチが複数のＮチャネルＭＯＳＦＥＴの並列接続体で構成されていてもよい。第１下アームスイッチ及び第２～第４上，下アームスイッチについても同様である。
【0122】
・上，下アームスイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴであってもよい。この場合、ＩＧＢＴのコレクタが高電位側端子に相当し、エミッタが低電位側端子に相当する。
【0123】
・直流側コンデンサに代えて、例えば、充放電可能な小容量の蓄電池が備えられていてもよい。
【0124】
・各直流側コンデンサは、図１等に示したように１つのコンデンサで構成されるものに限らず、複数のコンデンサの直列接続体で構成されるものであってもよい。
【0125】
・単相充電制御時において、双方向の電力変換を行わず、交流電力から直流電力へと単方向の電力変換のみ行う場合、第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌに代えて、図２２に示すように、上，下アームダイオードＤ４Ｈ，Ｄ４Ｌ（「上，下アーム整流部」に相当）が設けられていてもよい。この場合、各ダイオードＤ４Ｈ，Ｄ４Ｌのカソードが高電位側端子に相当し、アノードが低電位側端子に相当する。
【0126】
・電力変換装置が搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。また、電力変換装置の搭載先は、移動体に限らず、定置式の装置であってもよい。
【0127】
・電力変換装置としては、３相の交流電源及び交流負荷に対応可能なものに限らず、４相以上の交流電源及び交流負荷に対応可能なものであってもよい。
【0128】
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【0129】
１０…電力変換装置、３１～３３…第１～第３インダクタ、３４Ａ，３４Ｂ…第１，第２直流側コンデンサ、５１…開閉スイッチ、５２…切替スイッチ、１００…制御装置、Ｓ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ，Ｓ４Ｈ…第１～第４上アームスイッチ、Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌ，Ｓ４Ｌ…第１～第４下アームスイッチ。
【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】