(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】P2024159306
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】ＤＣＤＣコンバータ及びその制御方法
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20241031BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 U
H02M3/155 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023075211
(22)【出願日】2023-04-28
(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】110002527
【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大堀 貴大
(72)【発明者】
【氏名】田村 秀樹
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA15
5H730AS04
5H730AS05
5H730AS08
5H730BB13
5H730BB14
5H730BB57
5H730BB86
5H730BB88
5H730DD04
5H730DD12
5H730DD16
5H730EE13
5H730EE59
5H730FD01
5H730FD11
5H730FF09
5H730FG05
(57)【要約】
【課題】リアクトルの小型化を可能にすること。
【解決手段】ＤＣＤＣコンバータ２０は、第１電圧変換部１１と、第２電圧変換部１２と、制御部１３と、を備える。第１電圧変換部１１は、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２と一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２との間に接続されて双方向の電圧変換を行う。第２電圧変換部１２は、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２と一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２との間に接続されて双方向の電圧変換を行う。制御部１３は、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に変更可能であり、第２電圧変換部１２の変換率を連続的に変更可能である。制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に設定することによって、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
【選択図】図１
【解決手段】ＤＣＤＣコンバータ２０は、第１電圧変換部１１と、第２電圧変換部１２と、制御部１３と、を備える。第１電圧変換部１１は、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２と一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２との間に接続されて双方向の電圧変換を行う。第２電圧変換部１２は、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２と一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２との間に接続されて双方向の電圧変換を行う。制御部１３は、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に変更可能であり、第２電圧変換部１２の変換率を連続的に変更可能である。制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に設定することによって、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の第１端子と一対の第２端子との間に接続され、前記一対の第１端子間の第１電圧と、前記一対の第２端子間の第２電圧との間で双方向の電圧変換を行う第１電圧変換部と、
前記一対の第２端子と一対の第３端子との間に接続され、前記一対の第２端子間の前記第２電圧と、前記一対の第３端子間の第３電圧との間で双方向の電圧変換を行う第２電圧変換部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に変更可能であり、前記第２電圧変換部の変換率を連続的に変更可能であり、
前記制御部は、前記第２電圧変換部の変換率が１倍に近づくように、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に設定することによって、前記第１電圧変換部と前記第２電圧変換部とを含めた全体の変換率を目標値に設定する、
ＤＣＤＣコンバータ。
前記一対の第２端子と一対の第３端子との間に接続され、前記一対の第２端子間の前記第２電圧と、前記一対の第３端子間の第３電圧との間で双方向の電圧変換を行う第２電圧変換部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に変更可能であり、前記第２電圧変換部の変換率を連続的に変更可能であり、
前記制御部は、前記第２電圧変換部の変換率が１倍に近づくように、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に設定することによって、前記第１電圧変換部と前記第２電圧変換部とを含めた全体の変換率を目標値に設定する、
ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項2】
前記第１電圧変換部が前記変換率を変化させる最小の変化分よりも、前記第２電圧変換部が前記変換率を変化させる最小の変化分の方が小さい、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項3】
前記第１電圧変換部は、前記第１電圧を電圧変換して前記第２電圧を出力するときの変換率が１倍以上に設定され、前記第２電圧を電圧変換して前記第１電圧を出力するときの変換率が１倍以下に設定される、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項4】
前記第１電圧変換部は、前記第１電圧を電圧変換して前記第２電圧を出力するときの変換率が正の整数倍又は１．５倍に設定され、前記第２電圧を電圧変換して前記第１電圧を出力するときの変換率が（正の整数分の１）倍又は（１．５分の１）倍に設定される、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項5】
前記第２電圧変換部は、前記第２電圧を電圧変換して前記第３電圧を出力するときの変換率が１倍以上に設定され、前記第３電圧を電圧変換して前記第２電圧を出力するときの変換率が１倍以下に設定される、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項6】
前記第２電圧変換部は、前記第２電圧を電圧変換して前記第３電圧を出力するときの変換率が１倍以上２倍以下に設定され、前記第３電圧を電圧変換して前記第２電圧を出力するときの変換率が（１／２）倍以上１倍以下に設定される、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項7】
前記第１電圧変換部は、マルチレベルフライングキャパシタコンバータを含み、
前記制御部は、前記第１電圧、又は、前記第３電圧、又はその両方の電圧値に応じて、前記マルチレベルフライングキャパシタコンバータの動作モードを、第１モード及び第２モードを含む複数のモードのいずれかに切り替え、
前記第１モードは、前記マルチレベルフライングキャパシタコンバータをＮレベルフライングキャパシタコンバータ（Ｎは３以上の整数）として動作させる動作モードであり、
前記第２モードは、前記マルチレベルフライングキャパシタコンバータをＭレベルフライングキャパシタコンバータ（ＭはＮよりも小さい整数）として動作させる動作モードである、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
前記制御部は、前記第１電圧、又は、前記第３電圧、又はその両方の電圧値に応じて、前記マルチレベルフライングキャパシタコンバータの動作モードを、第１モード及び第２モードを含む複数のモードのいずれかに切り替え、
前記第１モードは、前記マルチレベルフライングキャパシタコンバータをＮレベルフライングキャパシタコンバータ（Ｎは３以上の整数）として動作させる動作モードであり、
前記第２モードは、前記マルチレベルフライングキャパシタコンバータをＭレベルフライングキャパシタコンバータ（ＭはＮよりも小さい整数）として動作させる動作モードである、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項8】
前記第２電圧変換部は、
前記一対の第２端子のうち正極側の第２端子に第１端が接続されるリアクトルと、
前記リアクトルの第２端と、前記一対の第３端子のうち正極側の第３端子との間に接続される第１スイッチ素子と、
前記リアクトルの前記第２端と、前記一対の第３端子のうち負極側の第３端子との間に接続される第２スイッチ素子と、を備え、
前記一対の第２端子のうち負極側の第２端子と前記負極側の第３端子とは電気的に接続されており、
前記第２電圧変換部は、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子とが交互にターンオンすることで双方向の電圧変換を行う双方向チョッパ回路を含む、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
前記一対の第２端子のうち正極側の第２端子に第１端が接続されるリアクトルと、
前記リアクトルの第２端と、前記一対の第３端子のうち正極側の第３端子との間に接続される第１スイッチ素子と、
前記リアクトルの前記第２端と、前記一対の第３端子のうち負極側の第３端子との間に接続される第２スイッチ素子と、を備え、
前記一対の第２端子のうち負極側の第２端子と前記負極側の第３端子とは電気的に接続されており、
前記第２電圧変換部は、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子とが交互にターンオンすることで双方向の電圧変換を行う双方向チョッパ回路を含む、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項9】
前記第２電圧変換部は、前記第２電圧を電圧変換して前記第３電圧を出力するときは前記第２スイッチ素子がゼロ電圧スイッチング動作を行い、前記第３電圧を電圧変換して前記第２電圧を出力するときは前記第１スイッチ素子がゼロ電圧スイッチング動作を行う、
請求項８記載のＤＣＤＣコンバータ。
請求項８記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項10】
前記一対の第１端子には、蓄電池ユニットが接続可能であり、
前記一対の第３端子には、前記蓄電池ユニットを充電する電源、及び、負荷の少なくとも一方が接続可能である、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
前記一対の第３端子には、前記蓄電池ユニットを充電する電源、及び、負荷の少なくとも一方が接続可能である、
請求項１記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項11】
一対の第１端子と一対の第２端子との間に接続され、前記一対の第１端子間の第１電圧と、前記一対の第２端子間の第２電圧との間で双方向の電圧変換を行う第１電圧変換部と、
前記一対の第２端子と一対の第３端子との間に接続され、前記一対の第２端子間の前記第２電圧と、前記一対の第３端子間の第３電圧との間で双方向の電圧変換を行う第２電圧変換部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの制御方法であって、
前記第１電圧変換部の変換率を段階的に変更可能とし、前記第２電圧変換部の変換率を連続的に変更可能とし、
前記第２電圧変換部の変換率が１倍に近づくように、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に設定することによって、前記第１電圧変換部と前記第２電圧変換部とを含めた全体の変換率を目標値に設定する、
制御方法。
前記一対の第２端子と一対の第３端子との間に接続され、前記一対の第２端子間の前記第２電圧と、前記一対の第３端子間の第３電圧との間で双方向の電圧変換を行う第２電圧変換部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの制御方法であって、
前記第１電圧変換部の変換率を段階的に変更可能とし、前記第２電圧変換部の変換率を連続的に変更可能とし、
前記第２電圧変換部の変換率が１倍に近づくように、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に設定することによって、前記第１電圧変換部と前記第２電圧変換部とを含めた全体の変換率を目標値に設定する、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ＤＣＤＣコンバータ及びその制御方法に関する。より詳細には、本開示は、双方向の電圧変換を行うＤＣＤＣコンバータ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、フライングキャパシタを備えるＤＣ／ＤＣ変換装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１９１１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
フライングキャパシタを用いたＤＣ／ＤＣ変換装置において、入力電圧の電圧変動範囲が広い場合、増幅率の調整範囲を広げる必要があるため、ＤＣ／ＤＣ変換装置が備えるリアクトルの正規化蓄積エネルギが増加し、リアクトルが大型化する可能性があった。
【0005】
本開示の目的は、リアクトルの小型化が可能なＤＣＤＣコンバータ及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様のＤＣＤＣコンバータは、第１電圧変換部と、第２電圧変換部と、制御部と、を備える。前記第１電圧変換部は、一対の第１端子と一対の第２端子との間に接続され、前記一対の第１端子間の第１電圧と、前記一対の第２端子間の第２電圧との間で双方向の電圧変換を行う。前記第２電圧変換部は、前記一対の第２端子と一対の第３端子との間に接続され、前記一対の第２端子間の前記第２電圧と、前記一対の第３端子間の第３電圧との間で双方向の電圧変換を行う。前記制御部は、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に変更可能であり、前記第２電圧変換部の変換率を連続的に変更可能である。前記制御部は、前記第２電圧変換部の変換率が１倍に近づくように、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に設定することによって、前記第１電圧変換部と前記第２電圧変換部とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
【0007】
本開示の一態様の制御方法は、第１電圧変換部と、第２電圧変換部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの制御方法である。前記第１電圧変換部は、一対の第１端子と一対の第２端子との間に接続され、前記一対の第１端子間の第１電圧と、前記一対の第２端子間の第２電圧との間で双方向の電圧変換を行う。前記第２電圧変換部は、前記一対の第２端子と一対の第３端子との間に接続され、前記一対の第２端子間の前記第２電圧と、前記一対の第３端子間の第３電圧との間で双方向の電圧変換を行う。前記制御方法では、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に変更可能とし、前記第２電圧変換部の変換率を連続的に変更可能とする。前記制御方法では、前記第２電圧変換部の変換率が１倍に近づくように、前記第１電圧変換部の変換率を段階的に設定することによって、前記第１電圧変換部と前記第２電圧変換部とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、リアクトルを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ及びその制御方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【0011】
【0012】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ２０は、図１に示すように、第１電圧変換部１１と、第２電圧変換部１２と、制御部１３と、を備える。
【0013】
第１電圧変換部１１は、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２と一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２との間に接続される。第１電圧変換部１１は、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２間の第１電圧Ｖａと、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２間の第２電圧Ｖｂとの間で双方向の電圧変換を行う。
【0014】
第２電圧変換部１２は、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２と一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２との間に接続される。第２電圧変換部１２は、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２間の第２電圧Ｖｂと、一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２間の第３電圧Ｖｃとの間で双方向の電圧変換を行う。
【0015】
制御部１３は、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に変更可能であり、第２電圧変換部１２の変換率を連続的に変更可能である。制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に設定することによって、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
【0016】
ここにおいて、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２、及び一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２は、それぞれ、電線などを接続するための部品（端子）でもよいが、例えば電子部品のリードや、回路基板に配線として形成された導電体の一部でもよい。また、本実施形態において「接続」とは、電気的に導通した状態の接続を意味し、直接的な接続だけではなく、例えば電線などの導体、又は、各種の回路部品を介した間接的な接続も含む。第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とは一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２を介して接続されているが、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２との間には各種の回路部品が接続されていてもよい。
【0017】
また、第２電圧変換部１２が「変換率を連続的に変更可能」であるとは、第２電圧変換部１２の変換率を、第２電圧変換部１２で実現可能な最小単位又は最小単位の数倍の変化幅で変化させることをいう。例えば、第２電圧変換部１２がスイッチング電源回路であり、制御部１３が、第２電圧変換部１２が備えるスイッチ素子のオンデューティ比を変化させることによって、第２電圧変換部１２の変換率を調整している場合、第２電圧変換部１２で実現可能な変換率の最小単位は、制御部１３が制御可能なオンデューティ比の最小の変化分によって発生する変換率の変化分に相当する。また、第１電圧変換部１１が「変換率を段階的に変更可能」であるとは、第２電圧変換部１２が変換率を変更可能な最小の変化分よりも大きな変化分で、第１電圧変換部１１が変換率を変化させることをいう。例えば、第１電圧変換部１１は、第２電圧変換部１２が変換率を変更可能な最小の変化分の数倍から数十倍の変化分で変換率を変化（増加又は減少）させる。すなわち、第１電圧変換部１１が変換率を変化させる最小の変化分よりも、第２電圧変換部１２が変換率を変化させる最小の変化分の方が小さくなる。
【0018】
なお、本実施形態では、第１電圧変換部１１が昇圧動作を行う場合、第１電圧変換部１１の変換率は、正の整数倍又は１．５倍に設定されるのが好ましく、１倍、１．５倍、２倍、３倍のように段階的に変更可能である。また、第１電圧変換部１１が降圧動作を行う場合、第１電圧変換部１１の変換率は、（正の整数分の１）倍又は（１／１．５）倍に設定されるのが好ましく、１倍、（１／１．５）倍、（１／２）倍、（１／３）倍のように段階的に変更可能である。また、第２電圧変換部１２が昇圧動作を行う場合、第２電圧変換部１２の変換率は１倍以上２倍以下の範囲で連続的に設定されるのが好ましく、第２電圧変換部１２が降圧動作を行う場合、第２電圧変換部１２の変換率は（１／２）倍以上１倍以下の範囲で連続的に設定されるのが好ましい。
【0019】
本実施形態によれば、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に設定しているので、第１電圧変換部１１が備えるリアクトルＬ１と、第２電圧変換部１２が備えるリアクトルＬ２の蓄積エネルギを低減することができ、リアクトルＬ１，Ｌ２の小型化を図ることができる。
【0020】
【0021】
（２．１）構成
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ２０は、例えば太陽光発電用のパワーコンバータ（以下、ＰＶパワコンと略称する）１６と共に、電力変換システム１を構成する（図１参照）。
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ２０は、例えば太陽光発電用のパワーコンバータ（以下、ＰＶパワコンと略称する）１６と共に、電力変換システム１を構成する（図１参照）。
【0022】
電力変換システム１は、例えば、住宅等の施設に設置されている。なお、電力変換システム１が設置される施設は住宅用に限定されず、非住宅用の施設でもよい。
【0023】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ２０は、上述のように、第１電圧変換部１１と、第２電圧変換部１２と、制御部１３とを備える。また、ＤＣＤＣコンバータ２０は、第１駆動回路１４Ａ、第２駆動回路１４Ｂ、及び操作受付部１５を更に備えている。
【0024】
ＤＣＤＣコンバータ２０は、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２と、一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２との間に接続されている。
【0025】
本実施形態では、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２には、電圧源２である蓄電池ユニットＢ１が接続されている。言い換えると、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２には、蓄電池ユニットＢ１が接続可能である。第１端子ｔ１１は、蓄電池ユニットＢ１の正極側の端子に接続され、第１端子ｔ１２は、蓄電池ユニットＢ１の負極側の端子に接続されている。
【0026】
一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２には双方向の電力変換が可能なＰＶパワコン１６が接続されている。ＰＶパワコン１６は、施設に設けられた分電盤３に接続されている。ＰＶパワコン１６には、太陽光発電システム等の発電システム４が接続されている。ＰＶパワコン１６は、発電システム４から入力される直流電圧を電圧変換し、さらに交流電圧に変換して分電盤３に出力することも可能であり、ＤＣＤＣコンバータ２０から入力される電圧を交流電圧に変換して分電盤３に出力することも可能である。また、ＰＶパワコン１６は、分電盤３から入力される交流電圧を直流電圧に変換してＤＣＤＣコンバータ２０に出力することも可能であり、発電システム４から入力される直流電圧を電圧変換してＤＣＤＣコンバータ２０に出力することも可能である。ＤＣＤＣコンバータ２０は、ＰＶパワコン１６から入力された直流電圧を電圧変換して電圧源２である蓄電池ユニットＢ１を充電することもできる。
【0027】
分電盤３には、分岐配線を介して負荷５が接続されている。また、分電盤３には、系統電源６が接続されている。分電盤３は、系統電源６又はＰＶパワコン１６、又はその両方から供給される交流電力を負荷５に供給する。なお、図１では分電盤３に１つの負荷５しか接続されていないが、分電盤３に複数の分岐配線を介して複数の負荷５が接続されていてもよい。つまり、一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２には、蓄電池ユニットＢ１を充電する電源（系統電源６又は発電システム４）、及び、負荷５の少なくとも一方が接続可能である。負荷５は、系統電源６又は電力変換システム１又はその両方から電力の供給を受けて動作する。
【0028】
第１電圧変換部１１及び第２電圧変換部１２は、それぞれ、双方向の電圧変換が可能である。
【0029】
例えば、系統電源６の停電時には、第１電圧変換部１１が、電圧源２である蓄電池ユニットＢ１から入力される第１電圧Ｖａを第２電圧Ｖｂに電圧変換して第２電圧変換部１２に出力する。第２電圧変換部１２が、第１電圧変換部１１から入力される第２電圧Ｖｂを第３電圧Ｖｃに電圧変換してＰＶパワコン１６に出力する。ＰＶパワコン１６は、第２電圧変換部１２から入力される第３電圧Ｖｃを交流電圧に変換して分電盤３に出力する。
【0030】
また、例えば系統電源６の通電時には、ＰＶパワコン１６が、分電盤３から入力される交流電圧を交流直流変換して得た直流電圧である第３電圧Ｖｃを、第２電圧変換部１２に出力する。第２電圧変換部１２は、ＰＶパワコン１６から入力される第３電圧Ｖｃを第２電圧Ｖｂに電圧変換して第１電圧変換部１１に出力する。第１電圧変換部１１は、第２電圧変換部１２から入力される第２電圧Ｖｂを第１電圧Ｖａに電圧変換して蓄電池ユニットＢ１に出力し、蓄電池ユニットＢ１を充電する。
【0031】
第１電圧変換部１１は、マルチレベルフライングキャパシタコンバータ１０を含む。なお、以下の説明では、マルチレベルフライングキャパシタコンバータ１０をＦＣコンバータ１０と略称する場合がある。
【0032】
マルチレベルフライングキャパシタコンバータ１０の動作モードは、制御部１３によって、第１モード及び第２モードを含む複数のモードのいずれかに切り替えられる。具体的には、制御部１３は、第１電圧Ｖａ、又は、第３電圧ＶＣ、又はその両方の電圧値に応じて、マルチレベルフライングキャパシタコンバータ１０の動作モードを、第１モード及び第２モードを含む複数のモードのいずれかに切り替える。第１モードは、マルチレベルフライングキャパシタコンバータ１０をＮレベルフライングキャパシタコンバータ（Ｎは３以上の整数）として動作させる動作モードである。第２モードは、マルチレベルフライングキャパシタコンバータをＭレベルフライングキャパシタコンバータ（ＭはＮよりも小さい整数）として動作させる動作モードである。ここで、ＦＣコンバータ１０が、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２間の第１電圧Ｖａを電圧変換して一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２に出力する場合、第１電圧Ｖａが入力側の電圧となる。一方、ＦＣコンバータ１０が、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２間の第２電圧Ｖｂを電圧変換して一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２に出力する場合、第２電圧Ｖｂが入力側の電圧となる。
【0033】
本実施形態では、ＦＣコンバータ１０は、例えば、４レベルフライングキャパシタコンバータの回路構成を有している。そして、制御部１３は、第１電圧Ｖａ、又は第３電圧ＶＣ、又はその両方の電圧値に応じて、ＦＣコンバータ１０の動作モードを、４レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させる第１モード、及び、３レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させる第２モードのいずれかに切り替える。すなわち、本実施形態はＮレベルフライングキャパシタコンバータが４レベルフライングキャパシタコンバータであり、Ｍレベルフライングキャパシタコンバータが３レベルフライングキャパシタコンバータである場合を例に説明を行う。なお、制御部１３による動作モードの切り替えは、制御部１３が自動的に行う形態と、ユーザによる動作モードの切替操作に応じて制御部１３が動作モードを切り替える形態の両方を含み得る。
【0034】
ＦＣコンバータ１０は、例えば、６つのスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６と、２つのキャパシタＣ１，Ｃ２と、リアクトルＬ１と、を備えている。
【0035】
６つのスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６の各々は、例えばＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２の間には６つのスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６が直列に接続されている。つまり、高電位側の第２端子ｔ２１と、低電位側の第２端子ｔ２２との間には、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の順番で、６つのスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６が直列に接続されている。各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のゲートには、第１駆動回路１４Ａからの駆動信号Ｓ１～Ｓ６が入力される。第１駆動回路１４Ａは、制御部１３から入力される制御信号に応じて、各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のゲートに駆動信号Ｓ１～Ｓ６を出力することによって、各スイッチ素子Ｑ１～Ｑ６をオン又はオフさせる。
【0036】
リアクトルＬ１の第１端は正極側の第１端子ｔ１１に接続されている。リアクトルＬ１の第２端は、スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４との間の経路上の節点に接続されている。
【0037】
キャパシタＣ１の第１端は、スイッチ素子Ｑ２とスイッチ素子Ｑ３との間の経路上の節点に接続されており、キャパシタＣ１の第２端は、スイッチ素子Ｑ４とスイッチ素子Ｑ５との間の経路上の節点に接続されている。
【0038】
キャパシタＣ２の第１端は、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２との間の経路上の節点に接続されており、キャパシタＣ２の第２端は、スイッチ素子Ｑ５とスイッチ素子Ｑ６との間の経路上の節点に接続されている。
【0039】
ここで、ＦＣコンバータ１０である第１電圧変換部１１は、第１電圧Ｖａを電圧変換して第２電圧Ｖｂを出力するときは昇圧動作を行い、第２電圧Ｖｂを電圧変換して第１電圧Ｖａを出力するときは降圧動作を行う。すなわち、第１電圧変換部１１は、第１電圧Ｖａを電圧変換して第２電圧Ｖｂを出力するときの変換率が１倍以上に設定され、第２電圧Ｖｂを電圧変換して第１電圧Ｖａを出力するときの変換率が１倍以下に設定される。なお、第１電圧変換部１１は、第１電圧Ｖａを電圧変換して第２電圧Ｖｂを出力するときの変換率が正の整数倍又は１．５倍に設定され、第２電圧Ｖｂを電圧変換して第１電圧Ｖａを出力するときの変換率が（正の整数分の１）倍又は（１．５分の１）倍に設定されるのが好ましい。
【0040】
図８は、ＦＣコンバータ１０の変換率と、ＦＣコンバータ１０が備えるリアクトルＬ１の正規化蓄積エネルギとの関係を示すグラフである。正規化蓄積エネルギとは、リアクトルＬ１の蓄積エネルギを、ＦＣコンバータ１０に入力された入力エネルギで正規化した値である。図８中のＡ１は３レベルフライングキャパシタコンバータの場合の特性、図８中のＡ２は４レベルフライングキャパシタコンバータの場合の特性である。また、図８中のＡ３は昇圧チョッパ回路の場合の特性である。
【0041】
図８より、変換率が２倍付近では４レベルフライングキャパシタコンバータに比べて３レベルフライングキャパシタコンバータの方がリアクトルＬ１の正規化蓄積エネルギが小さくなっている。また、変換率が１．５倍付近又は３倍付近では３レベルフライングキャパシタコンバータに比べて４レベルフライングキャパシタコンバータの方がリアクトルＬ１の正規化蓄積エネルギが小さくなっている。正規化蓄積エネルギは必要とされるリアクトルＬ１の大きさと相関があるので、変換率が２倍付近では３レベルフライングキャパシタコンバータの方が４レベルフライングキャパシタコンバータよりもリアクトルＬ１を小型化することができる。また、変換率が１．５倍付近又は３倍付近では４レベルフライングキャパシタコンバータの方が３レベルフライングキャパシタコンバータよりもリアクトルＬ１を小型化することができる。したがって、ＦＣコンバータ１０の変換率を１．５倍又は３倍に設定する場合は、ＦＣコンバータ１０を４レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させることによって、リアクトルＬ１の小形化を図ることができる。また、ＦＣコンバータ１０の変換率を２倍に設定する場合は、ＦＣコンバータ１０を３レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させることによって、リアクトルＬ１の小形化を図ることができる。
【0042】
第２電圧変換部１２は、リアクトルＬ２と、第１スイッチ素子Ｑ７と、第２スイッチ素子Ｑ８と、を備える。リアクトルＬ２は、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２のうち正極側の第２端子ｔ２１に第１端が接続される。第１スイッチ素子Ｑ７は、リアクトルＬ２の第２端と、一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２のうち正極側の第３端子ｔ３１との間に接続される。第２スイッチ素子Ｑ８は、リアクトルＬ２の第２端と、一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２のうち負極側の第３端子ｔ３２との間に接続される。一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２のうち負極側の第２端子ｔ２２と負極側の第３端子ｔ３２とは電気的に接続されている。第２電圧変換部１２は、第１スイッチ素子Ｑ７と第２スイッチ素子Ｑ８とが交互にターンオンすることで双方向の電圧変換を行う双方向チョッパ回路を含む。
【0043】
第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８は、例えばＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２の間には、第１スイッチ素子Ｑ７と第２スイッチ素子Ｑ８とが直列に接続されている。第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８のゲートには、第２駆動回路１４Ｂからの駆動信号がそれぞれ入力される。第２駆動回路１４Ｂは、制御部１３から入力される制御信号に応じて、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８のゲートに駆動信号を出力することによって、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８を個別にオン又はオフさせる。制御部１３は、第２駆動回路１４Ｂを制御して、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８を交互にターンオンさせることで、双方向の電圧変換を行う。
【0044】
第２電圧変換部１２は、双方向チョッパ回路であり、第２電圧Ｖｂを第３電圧Ｖｃに電圧変換するときは昇圧動作を行い、第３電圧Ｖｃを第２電圧Ｖｂに電圧変換するときは降圧動作を行う。言い換えると、第２電圧変換部１２は、第２電圧Ｖｂを電圧変換して第３電圧Ｖｃを出力するときの変換率が１倍以上に設定され、第３電圧Ｖｃを電圧変換して第２電圧Ｖｂを出力するときの変換率が１倍以下に設定される。なお、第２電圧変換部１２は、第２電圧Ｖｂを電圧変換して第３電圧Ｖｃを出力するときの変換率が１倍以上２倍以下に設定され、第３電圧Ｖｃを電圧変換して第２電圧Ｖｂを出力するときの変換率が（１／２）倍以上１倍以下に設定されるのが好ましい。このように変換率の制限を設けることで、リアクトルＬ２の正規化蓄積エネルギを低く抑えることができ、リアクトルＬ２の小型化が可能となる。
【0045】
操作受付部１５は、動作モードの切替操作を受け付ける。操作受付部１５は、例えば、ディップスイッチ等の切替スイッチを有する。ユーザが動作モードを切り替えるために操作受付部１５を操作すると、操作受付部１５は、ユーザの切替操作に応じた設定信号を制御部１３に出力する。
【0046】
制御部１３は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、制御部１３の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
【0047】
制御部１３は、操作受付部１５が受け付けた切替操作に応じて、動作モードを第１モード及び第２モードを含む複数のモードのいずれかに切り替える。本実施形態では、制御部１３は、操作受付部１５から入力される設定信号に基づいて、ＦＣコンバータ１０を第１モード及び第２モードのいずれかで動作させる。
【0048】
また、制御部１３は、第１端子ｔ１１，ｔ１２間の第１電圧（つまり電圧源２からの入力電圧）Ｖａに基づいて、第３電圧Ｖｃが所定の電圧範囲に収まるように、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率の目標値を決定する。そして、制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に設定することによって、全体の変換率を目標値に設定する。
【0049】
例えば、ＤＣＤＣコンバータ２０が第１電圧Ｖａを電圧変換して第３電圧Ｖｃを出力するときは、制御部１３は、ＦＣコンバータ１０の変換率を正の整数倍又は１．５倍に設定する。この場合、制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に最も近づくように、ＦＣコンバータ１０の変換率を正の整数倍又は１．５倍に設定した後、第２電圧変換部１２の変換率を調整して、全体の変換率を目標値に設定する。例えば、ＦＣコンバータ１０を４レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させている状態で、全体の変換率を３．３倍に設定する場合、制御部１３は、ＦＣコンバータ１０の変換率を３倍に設定するとともに、第２電圧変換部１２の変換率を１．１倍に設定すればよい。
【0050】
また、ＤＣＤＣコンバータ２０が第３電圧Ｖｃを電圧変換して第１電圧Ｖａを出力するときは、制御部１３は、ＦＣコンバータ１０の変換率を（正の整数分の１）倍又は（１．５分の１）倍に設定する。この場合、制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に最も近づくように、ＦＣコンバータ１０の変換率を（正の整数分の１）倍又は（１．５分の１）倍に設定した後、第２電圧変換部１２の変換率を調整して、全体の変換率を目標値に設定する。例えば、全体の変換率を（１／３．３）倍に設定する場合、制御部１３は、ＦＣコンバータ１０の変換率を（１／３）倍に設定するとともに、第２電圧変換部１２の変換率を（１／１．１）倍に設定すればよい。
【0051】
制御部１３は、ＦＣコンバータ１０の変換率を設定すると、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のうち少なくとも一部のスイッチ素子のオンデューティ比を決定する。そして、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のオン／オフを制御する制御信号を第１駆動回路１４Ａに出力し、第１駆動回路１４Ａが、制御部１３からの制御信号に基づいて、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のゲートに駆動信号Ｓ１～Ｓ６を出力し、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ６をオン又はオフさせる。制御部１３がＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モードに設定している状態では、制御部１３は６つのスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のオン／オフを制御して、ＦＣコンバータ１０を４レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させる。また、制御部１３がＦＣコンバータ１０の動作モードを第２モードに設定している状態では、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ６を常時オンに制御し、残りの４つのスイッチ素子Ｑ２～Ｑ５のオン／オフを制御することによって、ＦＣコンバータ１０を３レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させる。
【0052】
また、制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率を決定すると、変換率に応じたオンデューティ比で、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８を交互にターンオンすることによって、第２電圧変換部１２に電圧変換動作（昇圧動作又は降圧動作）を行わせる。
【0053】
なお、第１電圧変換部１１（ＦＣコンバータ１０）及び第２電圧変換部１２の動作については、「（２．２）動作説明」においてより詳細に説明する。
【0054】
ＰＶパワコン１６は、発電システム４から入力される直流電圧を第３電圧Ｖｃに電圧変換する機能と、分電盤３とＤＣＤＣコンバータ２０との間で双方向に交流直流変換を行う機能を有している。ＰＶパワコン１６は、ＤＣＤＣコンバータ２０又は発電システム４から入力される直流電圧を、例えばＡＣ２００Ｖの交流電圧に変換して分電盤３に出力する。また、ＰＶパワコン１６は、分電盤３から入力される交流電圧を直流電圧に変換してＤＣＤＣコンバータ２０に出力する。なお、ＰＶパワコン１６は、例えば発電システム４から入力される直流電圧を電圧変換するための昇圧チョッパ回路と、分電盤３との双方向な交流直流変換を行うフルブリッジ型のインバータ回路を備えているが、回路構成は適宜変更が可能である。
【0055】
【0056】
電力変換システム１に電圧源２として接続される蓄電池ユニットＢ１には、複数種類の蓄電池ユニットＢ１がある。複数種類の蓄電池ユニットＢ１は、出力電圧の許容変動範囲が互いに異なる。複数種類の蓄電池ユニットＢ１は、例えば、１００Ｖ系、１５０Ｖ系、及び２００Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１を含む。１００Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１の出力電圧の許容変動範囲は例えば８０～１２０Ｖである。１５０Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１の出力電圧の許容変動範囲は例えば１２０～１８０Ｖである。２００Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１の出力電圧の許容変動範囲は例えば１６０Ｖ～２４０Ｖである。
【0057】
ここで、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧である第３電圧Ｖｃが４００Ｖに設定されている場合に、電圧源２が１００Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１であれば、ＤＣＤＣコンバータ２０の変換率は例えば３．３倍以上５．０倍以下の範囲で設定される。この場合、図８の特性から、ＦＣコンバータ１０のリアクトルＬ１をより小型化するためには、ＦＣコンバータ１０を４レベルフライングキャパシタコンバータで動作させて、その変換率を３倍に設定することが好ましい。ここで、ユーザが、操作受付部１５を操作してＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モードに設定すると、制御部１３が、操作受付部１５からの設定信号に基づいてＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モードに切り替える。このとき、制御部１３は、第１電圧Ｖａと第３電圧Ｖｃの電圧値から全体の変換率を推定し、ＦＣコンバータ１０の変換率を３倍に設定する。そして、制御部１３は、第３電圧Ｖｃが４００Ｖとなるように、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８のオンデューティ比を調整して、第２電圧変換部１２の変換率を調整する。なお、ＤＣＤＣコンバータ２０の変換率を例えば３．３倍以上５．０倍以下の範囲で設定する場合、ＦＣコンバータ１０の変換率が３倍であれば、第２電圧変換部１２の変換率は例えば１．１倍以上１．７倍以下の範囲で調整されるのが好ましい。ＦＣコンバータ１０を４レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させ、その変換率を３倍に設定することで、リアクトルＬ１の小型化を図ることができ、また第２電圧変換部１２の変換率を１倍に近付けることで、リアクトルＬ２の小型化を図ることができる。
【0058】
また、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧である第３電圧Ｖｃが４００Ｖに設定されている場合に、電圧源２が１５０Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１であれば、ＤＣＤＣコンバータ２０の変換率は例えば２．２倍以上３．３倍以下の範囲で設定される。この場合、図８の特性から、ＦＣコンバータ１０のリアクトルＬ１をより小型化するためには、ＦＣコンバータ１０を３レベルフライングキャパシタコンバータで動作させて、その変換率を２倍に設定することが好ましい。ここで、ユーザが、操作受付部１５を操作してＦＣコンバータ１０の動作モードを第２モードに設定すると、制御部１３が、操作受付部１５からの設定信号に基づいてＦＣコンバータ１０の動作モードを第２モードに切り替える。このとき、制御部１３は、第１電圧Ｖａと第３電圧Ｖｃの電圧値から全体の変換率を推定し、ＦＣコンバータ１０の変換率を２倍に設定する。そして、制御部１３は、第３電圧Ｖｃが４００Ｖとなるように、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８のオンデューティ比を調整して、第２電圧変換部１２の変換率を調整する。なお、ＤＣＤＣコンバータ２０の変換率を例えば２．２倍以上３．３倍以下の範囲で設定する場合、ＦＣコンバータ１０の変換率が２倍であれば、第２電圧変換部１２の変換率は例えば１．１倍以上１．７倍以下の範囲で調整されるのが好ましい。ＦＣコンバータ１０を３レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させ、その変換率を２倍に設定することで、リアクトルＬ１の小型化を図ることができ、また第２電圧変換部１２の変換率を１倍に近付けることで、リアクトルＬ２の小型化を図ることができる。
【0059】
また、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧である第３電圧Ｖｃが４００Ｖに設定されている場合に、電圧源２が２００Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１であれば、ＤＣＤＣコンバータ２０の変換率は例えば１．７倍以上２．５倍以下の範囲で設定される。この場合、図８の特性から、リアクトルＬ１をより小型化するためには、ＦＣコンバータ１０を４レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させ、その変換率を１．５倍に設定することが好ましい。ここで、ユーザが、操作受付部１５を操作してＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モードに設定すると、制御部１３が、操作受付部１５からの設定信号に基づいてＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モードに切り替える。このとき、制御部１３は、第１電圧Ｖａと第３電圧Ｖｃの電圧値から全体の変換率を推定し、ＦＣコンバータ１０の変換率を１．５倍に設定する。そして、制御部１３は、第３電圧Ｖｃが４００Ｖとなるように、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８のオンデューティ比を調整して、第２電圧変換部１２の変換率を調整する。なお、ＤＣＤＣコンバータ２０の変換率を例えば１．７倍以上２．５倍以下の範囲で設定する場合、ＦＣコンバータ１０の変換率が１．５倍であれば、第２電圧変換部１２の変換率は例えば１．１倍以上１．７倍以下の範囲で調整されるのが好ましい。ＦＣコンバータ１０を４レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させ、その変換率を１．５倍に設定することで、リアクトルＬ１の小型化を図ることができ、また第２電圧変換部１２の変換率を１倍に近付けることで、リアクトルＬ２の小型化を図ることができる。
【0060】
（２．２．１）第１モード
制御部１３が、ＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モードに切り替えた場合の動作を図１及び図２に基づいて説明する。上述のように、電圧源２が、１００Ｖ系又は２００Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１である場合、制御部１３は、操作受付部１５が受け付けたユーザの切替操作に応じて、ＦＣコンバータ１０を第１モードで動作させる。
制御部１３が、ＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モードに切り替えた場合の動作を図１及び図２に基づいて説明する。上述のように、電圧源２が、１００Ｖ系又は２００Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１である場合、制御部１３は、操作受付部１５が受け付けたユーザの切替操作に応じて、ＦＣコンバータ１０を第１モードで動作させる。
【0061】
ＤＣＤＣコンバータ２０は、ＰＶパワコン１６から入力される第３電圧Ｖｃを変換して蓄電池ユニットＢ１を充電する充電動作を行う。また、ＤＣＤＣコンバータ２０は、蓄電池ユニットＢ１からの第１電圧Ｖａを第３電圧Ｖｃに変換して、ＰＶパワコン１６に出力する放電動作を行う。
【0062】
まず、制御部１３がＦＣコンバータ１０を第１モードで動作させた状態で、ＤＣＤＣコンバータ２０が放電動作を行う場合のＤＣＤＣコンバータ２０の動作について説明する。放電動作では、制御部１３は、図２に示すように、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ６を相補的に動作させ、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ５を相補的に動作させ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４を相補的に動作させる。なお、制御部１３が２つのスイッチ素子を相補的に動作させるとは、制御部１３が、２つのスイッチ素子のうちの一方をオン、２つのスイッチ素子のうちの他方をオフにするような動作のことをいう。また、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１をオンに制御する期間と、スイッチ素子Ｑ２をオンに制御する期間と、スイッチ素子Ｑ３をオンに制御する期間とを１２０度ずつ位相がずれるように制御する。制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１、スイッチ素子Ｑ２、スイッチ素子Ｑ３の順番でオフからオンに切り替える。また、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比を同じ値に制御し、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオンデューティ比を同じ値に制御する。
【0063】
制御部１３は、図２のタイムチャートに示すようなタイミングでスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のオン／オフを制御することによって、ＦＣコンバータ１０は蓄電池ユニットＢ１からの第１電圧Ｖａを昇圧した第２電圧Ｖｂを生成し、第２電圧Ｖｂを第２電圧変換部１２に出力する。図２の期間Ｔ１～Ｔ６におけるスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のオン／オフは表１の通りである。
【0064】
【表1】
【0065】
制御部１３は、期間Ｔ１～期間Ｔ６のスイッチング動作を繰り返し行っており、ＦＣコンバータ１０が昇圧動作を行う場合はスイッチ素子Ｑ４～Ｑ６のオンデューティ比を変化させることによって、ＦＣコンバータ１０の変換率が設定される。オンデューティ比の設定値によっては期間Ｔ１～Ｔ６の各スイッチングパターンの中で、出現しない期間も発生し得る。
【0066】
ここにおいて、ＦＣコンバータ１０が昇圧動作を行う場合は、スイッチ素子Ｑ４～Ｑ６のオンデューティ比をＤａとすると、第２電圧Ｖｂは数式“Ｖｂ＝Ｖａ／（１－Ｄａ／１００）”で求まる電圧値となる。例えば、ＦＣコンバータ１０の変換率を３倍に設定する場合、スイッチ素子Ｑ４～Ｑ６のオンデューティ比が例えば６７％に設定され、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ３のオンデューティ比が例えば３３％に設定される。また、ＦＣコンバータ１０の変換率を１．５倍に設定する場合、スイッチ素子Ｑ４～Ｑ６のオンデューティ比が例えば３３％に設定され、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ３のオンデューティ比が例えば６７％に設定される。
【0067】
また、制御部１３は、第１電圧変換部１１（ＦＣコンバータ１０）の変換率を設定すると、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率が目標値となるように、第２電圧変換部１２の変換率を設定する。第２電圧変換部１２の変換率は連続的に調整可能であるので、制御部１３は、第１電圧変換部１１の変換率を３倍又は１．５倍に設定した状態で、第２電圧変換部１２の変換率を調整することによって、全体の変換率を目標値に設定できる。制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率に応じて第２スイッチ素子Ｑ８のオンデューティ比を設定し、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８を交互にターンオンすることによって、第２電圧変換部１２に昇圧動作を行わせる。
【0068】
なお、図６は、第２電圧変換部１２が昇圧動作を行う場合の、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８のオン／オフの状態、及びリアクトルＬ２に流れるリアクトル電流ＩＬの波形図である。リアクトル電流ＩＬは、第２端子ｔ２１から第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８の間の節点に電流が流れる向きを正とする。制御部１３は、第１スイッチ素子Ｑ７をターンオン、第２スイッチ素子Ｑ８をターンオフした後、リアクトル電流ＩＬの向きが正から負に切り替わった後に、第２スイッチ素子Ｑ８をターンオンしており、第２スイッチ素子Ｑ８のゼロ電圧スイッチング動作（ＺＶＳ）を実現できる。つまり、第２電圧変換部１２は、第２電圧Ｖｂを電圧変換して第３電圧Ｖｃを出力するときは第２スイッチ素子Ｑ８がゼロ電圧スイッチング動作を行う。これにより、第２スイッチ素子Ｑ８のスイッチング損失を低減できる。
【0069】
次に、制御部１３がＦＣコンバータ１０を第１モードで動作させた状態で、ＤＣＤＣコンバータ２０が充電動作を行う場合のＤＣＤＣコンバータ２０の動作について説明する。充電動作においても、制御部１３は、図２に示すように、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ６を相補的に動作させ、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ５を相補的に動作させ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４を相補的に動作させる。また、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１をオンに制御する期間と、スイッチ素子Ｑ２をオンに制御する期間と、スイッチ素子Ｑ３をオンに制御する期間とを１２０度ずつ位相がずれるように制御する。制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１、スイッチ素子Ｑ２、スイッチ素子Ｑ３の順番でオフからオンに切り替える。また、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比を同じ値に制御し、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオンデューティ比を同じ値に制御する。
【0070】
制御部１３が、図２のタイムチャートに示すようなタイミングでスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のオン／オフを制御することによって、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２の間には、第２電圧Ｖｂをスイッチ素子Ｑ１～Ｑ３のオンデューティ比に応じた変換率で降圧した第１電圧Ｖａが発生する。なお、充電動作時のＦＣコンバータ１０の動作については説明を省略する。
【0071】
ここにおいて、ＦＣコンバータ１０が降圧動作を行う場合は、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ３のオンデューティ比をＤｂとすると、第１電圧Ｖａは数式“Ｖａ＝Ｖｂ×（Ｄｂ／１００）”で求まる電圧値となる。例えば、ＦＣコンバータ１０の変換率を（１／３）倍に設定する場合、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ３のオンデューティ比が例えば３３％に設定され、スイッチ素子Ｑ４～Ｑ６のオンデューティ比が例えば６７％に設定される。また、ＦＣコンバータ１０の変換率を（１／１．５）倍に設定する場合、スイッチ素子Ｑ１～Ｑ３のオンデューティ比が例えば６７％に設定され、スイッチ素子Ｑ４～Ｑ６のオンデューティ比が例えば３３％に設定される。
【0072】
また、制御部１３は、第１電圧変換部１１（ＦＣコンバータ１０）の変換率を設定すると、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率が目標値となるように、第２電圧変換部１２の変換率を設定する。第２電圧変換部１２の変換率は連続的に調整可能であるので、制御部１３は、第１電圧変換部１１の変換率を（１／３）倍又は（１／１．５）倍に設定した状態で、第２電圧変換部１２の変換率を調整することによって、全体の変換率を目標値に設定できる。制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率に応じて第１スイッチ素子Ｑ７のオンデューティ比を設定し、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８を交互にターンオンすることによって、第２電圧変換部１２に降圧動作を行わせる。
【0073】
なお、図７は、第２電圧変換部１２が降圧動作を行う場合の、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８のオン／オフの状態、及びリアクトル電流ＩＬの波形図である。リアクトル電流ＩＬは、第２端子ｔ２１から第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８の間の節点に電流が流れる向きを正とする。制御部１３は、第１スイッチ素子Ｑ７をターンオフ、第２スイッチ素子Ｑ８をターンオンした後、リアクトル電流ＩＬの向きが負から正に切り替わった後に、第１スイッチ素子Ｑ７をターンオンしており、第１スイッチ素子Ｑ７のゼロ電圧スイッチング動作（ＺＶＳ）を実現できる。つまり、第２電圧変換部１２は、第３電圧Ｖｃを電圧変換して第２電圧Ｖｂを出力するときは第１スイッチ素子Ｑ７がゼロ電圧スイッチング動作を行う。これにより、第１スイッチ素子Ｑ７でのスイッチング損失を低減できる。
【0074】
（２．２．２）第２モード
制御部１３が、ＦＣコンバータ１０を第２モードで動作させる場合の動作を図３、図４及び図５に基づいて説明する。上述のように、電圧源２が、１５０Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１である場合、制御部１３は、操作受付部１５が受け付けたユーザの切替操作に応じて、ＦＣコンバータ１０を第２モードで動作させる。
制御部１３が、ＦＣコンバータ１０を第２モードで動作させる場合の動作を図３、図４及び図５に基づいて説明する。上述のように、電圧源２が、１５０Ｖ系の蓄電池ユニットＢ１である場合、制御部１３は、操作受付部１５が受け付けたユーザの切替操作に応じて、ＦＣコンバータ１０を第２モードで動作させる。
【0075】
制御部１３は、ＦＣコンバータ１０を第２モード、すなわち３レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させる場合、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ６を常時オンに制御する。図３では、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ６が常時オンになっている状態を模式的に図示している。
【0076】
まず、制御部１３がＦＣコンバータ１０を第２モードで動作させた状態で、ＤＣＤＣコンバータ２０が放電動作を行う場合のＤＣＤＣコンバータ２０の動作について説明する。放電動作では、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ６を常時オンに制御した状態で、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ５を相補的に動作させ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４を相補的に動作させる。また、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ２をオンに制御する期間と、スイッチ素子Ｑ３をオンに制御する期間とが１８０度位相がずれるように制御し、スイッチ素子Ｑ４をオンに制御する期間と、スイッチ素子Ｑ５をオンに制御する期間とが１８０度位相がずれるように制御する。また、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比を同じ値に制御し、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５のオンデューティ比を同じ値に制御する。
【0077】
制御部１３は、図４又は図５のタイムチャートに示すようなタイミングでスイッチ素子Ｑ２～Ｑ５のオン／オフを制御する。なお、図４の期間Ｔ１１～Ｔ１４におけるスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のオン／オフは表２の通りであり、図５の期間Ｔ１１～Ｔ１４におけるスイッチ素子Ｑ１～Ｑ６のオン／オフは表３の通りである。
【0078】
【表2】
【0079】
【表3】
【0080】
制御部１３は、期間Ｔ１１～Ｔ１４のスイッチング動作を繰り返し行っており、ＦＣコンバータ１０が昇圧動作を行う場合はスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５のオンデューティ比を変化させることによって、ＦＣコンバータ１０の変換率が設定される。オンデューティ比の設定値によっては期間Ｔ１１～Ｔ１４の各スイッチングパターンの中で、出現しない期間も発生し得る。一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２の間には、第１電圧Ｖａをスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５のオンデューティ比に応じた変換率で昇圧した第２電圧Ｖｂが発生する。
【0081】
ここにおいて、ＦＣコンバータ１０が昇圧動作を行う場合、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５のオンデューティ比をＤａとすると、第２電圧Ｖｂは、数式“Ｖｂ＝Ｖａ／（１－Ｄａ／１００）”で求まる電圧値となる。例えば、ＦＣコンバータ１０の変換率を２倍に設定する場合、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５のオンデューティ比が例えば５０％に設定され、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比が例えば５０％に設定される。
【0082】
また、制御部１３は、第１電圧変換部１１（ＦＣコンバータ１０）の変換率を設定すると、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率が目標値となるように、第２電圧変換部１２の変換率を設定する。第２電圧変換部１２の変換率は連続的に調整可能であるので、制御部１３は、第１電圧変換部１１の変換率を２倍に設定した状態で、第２電圧変換部１２の変換率を調整することによって、全体の変換率を目標値に設定できる。制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率に応じて第２スイッチ素子Ｑ８のオンデューティ比を設定し、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８を交互にターンオンすることによって、第２電圧変換部１２に昇圧動作を行わせる。
【0083】
次に、制御部１３がＦＣコンバータ１０を第２モードで動作させた状態で、ＤＣＤＣコンバータ２０が充電動作を行う場合のＤＣＤＣコンバータ２０の動作について説明する。充電動作においても、制御部１３は、図４及び図５に示すように、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ６を常時オンに制御した状態で、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ５を相補的に動作させ、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４を相補的に動作させる。また、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ２をオンに制御する期間と、スイッチ素子Ｑ３をオンに制御する期間とを１８０度位相がずれるように制御し、スイッチ素子Ｑ４をオンに制御する期間と、スイッチ素子Ｑ５をオンに制御する期間とが１８０度位相がずれるように制御する。また、制御部１３は、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比を同じ値に制御し、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５のオンデューティ比を同じ値に制御する。
【0084】
制御部１３は、期間Ｔ１１～Ｔ１４のスイッチング動作を繰り返し行っており、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比を変化させることによって、ＦＣコンバータ１０の変換率が設定される。一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２の間には、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２に入力された第２電圧Ｖｂを降圧した第１電圧Ｖａが発生する。ここで、制御部１３が、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比を変化させることによって、ＦＣコンバータ１０の変換率が設定される。一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２の間には、第２電圧Ｖｂをスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比に応じた変換率で降圧した第１電圧Ｖａが発生する。
【0085】
ここにおいて、ＦＣコンバータ１０が降圧動作を行う場合、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比をＤｂとすると、第１電圧Ｖａは、数式“Ｖａ＝Ｖｂ×（Ｄｂ／１００）”によって決定される電圧値となる。例えば、ＦＣコンバータ１０の変換率を（１／２）倍に設定する場合、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティ比が５０％に設定され、スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５のオンデューティ比が５０％に設定される。
【0086】
また、制御部１３は、第１電圧変換部１１（ＦＣコンバータ１０）の変換率を設定すると、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率が目標値となるように、第２電圧変換部１２の変換率を設定する。第２電圧変換部１２の変換率は連続的に調整可能であるので、制御部１３は、第１電圧変換部１１の変換率を（１／２）倍に設定した状態で、第２電圧変換部１２の変換率を調整することによって、全体の変換率を目標値に設定できる。制御部１３は、第２電圧変換部１２の変換率に応じて第１スイッチ素子Ｑ７のオンデューティ比を設定し、第１スイッチ素子Ｑ７及び第２スイッチ素子Ｑ８を交互にターンオンすることによって、第２電圧変換部１２に降圧動作を行わせる。
【0087】
（３）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つにすぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、ＤＣＤＣコンバータ２０と同様の機能は、ＤＣＤＣコンバータ２０の制御方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る制御方法は、第１電圧変換部１１と、第２電圧変換部１２と、を備えるＤＣＤＣコンバータ２０の制御方法である。第１電圧変換部１１は、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２と一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２との間に接続され、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２間の第１電圧Ｖａと、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２間の第２電圧Ｖｂとの間で双方向の電圧変換を行う。第２電圧変換部１２は、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２と一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２との間に接続され、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２間の第２電圧Ｖｂと、一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２間の第３電圧Ｖｃとの間で双方向の電圧変換を行う。上記制御方法では、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に変更可能とし、第２電圧変換部１２の変換率を連続的に変更可能とする。上記制御方法では、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に設定することによって、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つにすぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、ＤＣＤＣコンバータ２０と同様の機能は、ＤＣＤＣコンバータ２０の制御方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る制御方法は、第１電圧変換部１１と、第２電圧変換部１２と、を備えるＤＣＤＣコンバータ２０の制御方法である。第１電圧変換部１１は、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２と一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２との間に接続され、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２間の第１電圧Ｖａと、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２間の第２電圧Ｖｂとの間で双方向の電圧変換を行う。第２電圧変換部１２は、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２と一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２との間に接続され、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２間の第２電圧Ｖｂと、一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２間の第３電圧Ｖｃとの間で双方向の電圧変換を行う。上記制御方法では、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に変更可能とし、第２電圧変換部１２の変換率を連続的に変更可能とする。上記制御方法では、第２電圧変換部１２の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部１１の変換率を段階的に設定することによって、第１電圧変換部１１と第２電圧変換部１２とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
【0088】
以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。また、上記の実施形態を基本構成という場合もある。
【0089】
本開示におけるＤＣＤＣコンバータ２０及びその制御方法の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示におけるＤＣＤＣコンバータ２０及びその制御方法の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１又は複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（VERY LARGE SCALE INTEGRATION）、又はＵＬＳＩ（ULTRA LARGE SCALE INTEGRATION）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（FIELD-PROGRAMMABLE GATE ARRAY）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１又は複数の電子回路で構成される。
【0090】
また、ＤＣＤＣコンバータ２０における複数の機能が、１つの筐体内に集約されていることはＤＣＤＣコンバータ２０に必須の構成ではなく、ＤＣＤＣコンバータ２０の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。
【0091】
（３．１）変形例１
基本構成で説明したＦＣコンバータ１０の回路構成及び動作シーケンスは一例であり、適宜変更が可能である。
基本構成で説明したＦＣコンバータ１０の回路構成及び動作シーケンスは一例であり、適宜変更が可能である。
【0092】
図９は、変型例１のＤＣＤＣコンバータ２０が備える第１電圧変換部１１Ａの概略的な回路図である。第１電圧変換部１１ＡはＦＣコンバータ１０Ａを含み、ＦＣコンバータ１０Ａは、リアクトルＬ１と、８個のスイッチ素子Ｑ１１～Ｑ１８と、キャパシタＣ１１～Ｃ１４と、を備える。なお、第１電圧変換部１１Ａ以外の構成は基本構成と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、図示及び説明を省略する。
【0093】
一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２の間には、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴのスイッチ素子Ｑ１１～Ｑ１８が直列に接続されている。
【0094】
リアクトルＬ１の第１端は正極側の第１端子ｔ１１に接続されている。リアクトルＬ１の第２端は、スイッチ素子Ｑ１２とスイッチ素子Ｑ１３との間の経路上の節点に接続されている。負極側の第１端子ｔ１２は、スイッチ素子Ｑ１６とスイッチ素子Ｑ１７との間の経路上の節点に接続されている。
【0095】
キャパシタＣ１１の第１端は、スイッチ素子Ｑ１１とスイッチ素子Ｑ１２との間の経路上の節点に接続されており、キャパシタＣ１１の第２端は、スイッチ素子Ｑ１３とスイッチ素子Ｑ１４との間の経路上の節点に接続されている。
【0096】
キャパシタＣ１２の第１端は、スイッチ素子Ｑ１５とスイッチ素子Ｑ１６との間の経路上の節点に接続されており、キャパシタＣ１２の第２端は、スイッチ素子Ｑ１７とスイッチ素子Ｑ１８との間の経路上の節点に接続されている。
【0097】
また、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２の間には、キャパシタＣ１３，Ｃ１４が直列に接続されており、キャパシタＣ１３とキャパシタＣ１４との間の経路上の節点は、スイッチ素子Ｑ１４とスイッチ素子Ｑ１５との間の経路上の節点に接続されている。
【0098】
制御部１３は、スイッチ素子Ｑ１１～Ｑ１８のオン／オフを制御する制御信号を第１駆動回路１４Ａに出力する。第１駆動回路１４Ａは、制御部１３からの制御信号に基づいて、スイッチ素子Ｑ１１～Ｑ１８のゲートに駆動信号を入力することによって、スイッチ素子Ｑ１１～Ｑ１８をオン又はオフに切り替える。
【0099】
ここで、制御部１３は、例えば表４に示すようなシーケンスでスイッチ素子Ｑ１１～Ｑ１８のオン／オフを制御する。期間Ｔ２１～Ｔ２４におけるスイッチ素子Ｑ１１～Ｑ１８のオン／オフを周期的に繰り返すことによって、ＦＣコンバータ１０Ａは、一対の第１端子ｔ１１，ｔ１２間の第１電圧Ｖａと、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２間の第２電圧Ｖｂとの間で双方向に電圧変換を行うことができる。
【0100】
【表4】
【0101】
（３．２）その他の変形例
基本構成では、ＦＣコンバータ１０が４レベルフライングキャパシタコンバータの回路構成を有しているが、ＦＣコンバータ１０は、５レベル以上のマルチレベルフライングキャパシタコンバータの回路構成を有していてもよい。
基本構成では、ＦＣコンバータ１０が４レベルフライングキャパシタコンバータの回路構成を有しているが、ＦＣコンバータ１０は、５レベル以上のマルチレベルフライングキャパシタコンバータの回路構成を有していてもよい。
【0102】
また基本構成では、第１モードでのＮレベルが４レベルであり、第２モードでのＭレベルが３レベルであるが、第１モードでのＮレベル、及び、第２モードでのＭレベルは適宜変更が可能である。例えば、ＦＣコンバータ１０が５レベルフライングキャパシタコンバータの回路構成を有している場合、第１モードでのＮレベルが５レベル、第２モードでのＭレベルが４レベル又は３レベルに設定されていてもよい。第２モードでのＭレベルは、第１モードでのＮレベルよりも小さければよく、適宜変更が可能である。
【0103】
また基本構成では、ＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モード及び第２モードのいずれかに切り替えているが、３つ以上の複数のモードのいずれかに切り替えてもよい。例えば、ＦＣコンバータ１０が５レベルフライングキャパシタコンバータの回路構成を備える場合に、制御部１３が、ＦＣコンバータ１０を、５レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させる第１モード、４レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させる第２モード、３レベルフライングキャパシタコンバータとして動作させる第３モードのいずれかに切り替えてもよい。
【0104】
また、基本構成で説明した第２電圧変換部１２の回路構成は一例であり、適宜変更が可能である。
【0105】
また、基本構成では、制御部１３が、操作受付部１５が受け付けたユーザの切替操作に応じてＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モード及び第２モードのいずれかに切り替えているが、動作モードの切り替えを自動的に行ってもよい。
【0106】
例えば、制御部１３は、第１電圧Ｖａ、又は第３電圧Ｖｃ、又はその両方の電圧値に応じて、動作モードを第１モード、及び、第２モードを含む複数のモードのいずれかに自動的に切り替えてもよい。具体的には、制御部１３は、第１電圧Ｖａ、又は第３電圧Ｖｃ、又はその両方の電圧値に基づいてＦＣコンバータ１０の変換率を推定し、この変換率において第２電圧変換部１２の変換率が１に近づくように、ＦＣコンバータ１０の動作モードを第１モード及び第２モードを含む複数のモードのいずれかに切り替えればよい。このように、制御部１３は、第１電圧Ｖａ、又は第３電圧Ｖｃ、又はその両方の電圧値に応じて、動作モードの切り替えを自動的に行うので、ユーザによる動作モードの切替操作を不要にできるという利点がある。なお、制御部１３は、ＦＣコンバータ１０の動作モードを切り替える場合、ＦＣコンバータ１０が電力変換動作を停止している状態で、動作モードの切り替えを行うことが好ましい。
【0107】
また、基本構成では、第２電圧変換部１２は、一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２から一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２の方向へは昇圧動作、一対の第３端子ｔ３１，ｔ３２から一対の第２端子ｔ２１，ｔ２２の方向へは降圧動作を行うものとして説明したが、いずれの方向においても昇降圧動作が可能な回路としてもよい。第２電圧変換部１２を双方向で昇降圧動作が可能な回路とすることで、第２電圧変換部１２の電圧変換率を、より１に近づけるように第１電圧変換部１１の動作モード及び変換率を選択することができるようになる。これにより、更なるリアクトルの小型化が期待できる。
【0108】
（まとめ）
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
【0109】
第１の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）は、第１電圧変換部（１１）と、第２電圧変換部（１２）と、制御部（１３）と、を備える。第１電圧変換部（１１）は、一対の第１端子（ｔ１１，ｔ１２）と一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）との間に接続され、一対の第１端子（ｔ１１，ｔ１２）間の第１電圧（Ｖａ）と、一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）間の第２電圧（Ｖｂ）との間で双方向の電圧変換を行う。第２電圧変換部（１２）は、一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）と一対の第３端子（ｔ３１，ｔ３２）との間に接続され、一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）間の第２電圧（Ｖｂ）と、一対の第３端子（ｔ３１，ｔ３２）間の第３電圧（Ｖｃ）との間で双方向の電圧変換を行う。制御部（１３）は、第１電圧変換部（１１）の変換率を段階的に変更可能であり、第２電圧変換部（１２）の変換率を連続的に変更可能である。制御部（１３）は、第２電圧変換部（１２）の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部（１１）の変換率を段階的に設定することによって、第１電圧変換部（１１）と第２電圧変換部（１２）とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
【0110】
この態様によれば、第１電圧変換部（１１）が備えるリアクトル（Ｌ１）と、第２電圧変換部（１２）が備えるリアクトル（Ｌ２）の正規化蓄積エネルギを低減して、リアクトルの小型化を図ることができる。
【0111】
第２の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１の態様において、第１電圧変換部（１１）が変換率を変化させる最小の変化分よりも、第２電圧変換部（１２）が変換率を変化させる最小の変化分の方が小さい。
【0112】
この態様によれば、リアクトルの小型化を図りつつ、第２電圧変換部（１２）の変換率を調整することで、全体の変換率を目標値に設定することができる。
【0113】
第３の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１又は第２の態様において、第１電圧変換部（１１）は、第１電圧（Ｖａ）を電圧変換して第２電圧（Ｖｂ）を出力するときの変換率が１倍以上に設定され、第２電圧（Ｖｂ）を電圧変換して第１電圧（Ｖａ）を出力するときの変換率が１倍以下に設定される。
【0114】
この態様によれば、第１電圧変換部（１１）が第１電圧（Ｖａ）を電圧変換して第２電圧（Ｖｂ）を出力するときは昇圧動作を行い、第１電圧変換部（１１）が第２電圧（Ｖｂ）を電圧変換して第１電圧（Ｖａ）を出力するときは降圧動作を行うことができる。
【0115】
第４の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１～第３のいずれかの態様において、第１電圧変換部（１１）は、第１電圧（Ｖａ）を電圧変換して第２電圧（Ｖｂ）を出力するときの変換率が正の整数倍又は１．５倍に設定され、第２電圧（Ｖｂ）を電圧変換して第１電圧（Ｖａ）を出力するときの変換率が（正の整数分の１）倍又は（１．５分の１）倍に設定される。
【0116】
この態様によれば、第１電圧変換部（１１）の変化率を段階的に設定した状態で、第２電圧変換部（１２）の変換率を調整することで、全体の変換率を目標値に設定することができる。
【0117】
第５の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１～第４のいずれかの態様において、第２電圧変換部（１２）は、第２電圧（Ｖｂ）を電圧変換して第３電圧（Ｖｃ）を出力するときの変換率が１倍以上に設定され、第３電圧（Ｖｃ）を電圧変換して第２電圧（Ｖｂ）を出力するときの変換率が１倍以下に設定される。
【0118】
この態様によれば、第２電圧変換部（１２）が第２電圧（Ｖｂ）を電圧変換して第３電圧（Ｖｃ）を出力するときは昇圧動作を行い、第２電圧変換部（１２）が第３電圧（Ｖｃ）を電圧変換して第２電圧（Ｖｂ）を出力するときは降圧動作を行うことができる。
【0119】
第６の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１～第５のいずれかの態様において、第２電圧変換部（１２）は、第２電圧（Ｖｂ）を電圧変換して第３電圧（Ｖｃ）を出力するときの変換率が１倍以上２倍以下に設定され、第３電圧（Ｖｃ）を電圧変換して第２電圧（Ｖｂ）を出力するときの変換率が（１／２）倍以上１倍以下に設定される。
【0120】
この態様によれば、第２電圧変換部（１２）が備えるリアクトル（Ｌ２）の正規化蓄積エネルギを低減して、リアクトルの小型化を図ることができる。
【0121】
第７の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１～第６のいずれかの態様において、第１電圧変換部（１１）は、マルチレベルフライングキャパシタコンバータを含む。制御部（１３）は、第１電圧（Ｖａ）、又は、第３電圧（ＶＣ）、又はその両方の電圧値に応じて、マルチレベルフライングキャパシタコンバータの動作モードを、第１モード及び第２モードを含む複数のモードのいずれかに切り替える。第１モードは、マルチレベルフライングキャパシタコンバータをＮレベルフライングキャパシタコンバータ（Ｎは３以上の整数）として動作させる動作モードである。第２モードは、マルチレベルフライングキャパシタコンバータをＭレベルフライングキャパシタコンバータ（ＭはＮよりも小さい整数）として動作させる動作モードである。
【0122】
この態様によれば、マルチレベルフライングキャパシタコンバータが備えるリアクトルの正規化蓄積エネルギが減少するように、動作モードを複数のモードのいずれかに設定することで、マルチレベルフライングキャパシタコンバータが備えるリアクトルの小型化を図ることができる。
【0123】
第８の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１～第７のいずれかの態様において、第２電圧変換部（１２）は、リアクトル（Ｌ２）と、第１スイッチ素子（Ｑ７）と、第２スイッチ素子（Ｑ８）と、を備える。リアクトル（Ｌ２）は、一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）のうち正極側の第２端子（ｔ２１）に第１端が接続される。第１スイッチ素子（Ｑ７）は、リアクトル（Ｌ２）の第２端と、一対の第３端子（ｔ３１，ｔ３２）のうち正極側の第３端子（ｔ３１）との間に接続される。第２スイッチ素子（Ｑ８）は、リアクトル（Ｌ２）の第２端と、一対の第３端子（ｔ３１，ｔ３２）のうち負極側の第３端子（ｔ３２）との間に接続される。一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）のうち負極側の第２端子（ｔ２２）と負極側の第３端子（ｔ３２）とは電気的に接続されている。第２電圧変換部（１２）は、第１スイッチ素子（Ｑ７）と第２スイッチ素子（Ｑ８）とが交互にターンオンすることで双方向の電圧変換を行う双方向チョッパ回路を含む。
【0124】
この態様によれば、第２電圧変換部（１２）が備えるリアクトル（Ｌ２）の小型化を図ることができる。
【0125】
第９の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１～第８のいずれかの態様において、第２電圧変換部（１２）は、第２電圧（Ｖｂ）を電圧変換して第３電圧（Ｖｃ）を出力するときは第２スイッチ素子（Ｑ８）がゼロ電圧スイッチング動作を行い、第３電圧（Ｖｃ）を電圧変換して第２電圧（Ｖｂ）を出力するときは第１スイッチ素子（Ｑ７）がゼロ電圧スイッチング動作を行う。
【0126】
この態様によれば、第１スイッチ素子（Ｑ７）及び第２スイッチ素子（Ｑ８）でのスイッチング損失を低減することができる。
【0127】
第１０の態様のＤＣＤＣコンバータ（２０）では、第１～第９のいずれかの態様において、一対の第１端子（ｔ１１，ｔ１２）には、蓄電池ユニット（Ｂ１）が接続可能である。一対の第３端子（ｔ３１，ｔ３２）には、蓄電池ユニット（Ｂ１）を充電する電源（６）、及び、負荷（５）の少なくとも一方が接続可能である。
【0128】
この態様によれば、蓄電池ユニット（Ｂ１）の充放電を行うＤＣＤＣコンバータ（２０）においてリアクトルの小型化を図ることができる。
【0129】
第１１の態様の制御方法は、第１電圧変換部（１１）と、第２電圧変換部（１２）と、を備えるＤＣＤＣコンバータの制御方法である。第１電圧変換部（１１）は、一対の第１端子（ｔ１１，ｔ１２）と一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）との間に接続され、一対の第１端子（ｔ１１，ｔ１２）間の第１電圧（Ｖａ）と、一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）間の第２電圧（Ｖｂ）との間で双方向の電圧変換を行う。第２電圧変換部（１２）は、一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）と一対の第３端子（ｔ３１，ｔ３２）との間に接続され、一対の第２端子（ｔ２１，ｔ２２）間の第２電圧（Ｖｂ）と、一対の第３端子（ｔ３１，ｔ３２）間の第３電圧（Ｖｃ）との間で双方向の電圧変換を行う。制御方法では、第１電圧変換部（１１）の変換率を段階的に変更可能とし、第２電圧変換部（１２）の変換率を連続的に変更可能とする。制御方法では、第２電圧変換部（１２）の変換率が１倍に近づくように、第１電圧変換部（１１）の変換率を段階的に設定することによって、第１電圧変換部（１１）と第２電圧変換部（１２）とを含めた全体の変換率を目標値に設定する。
【0130】
この態様によれば、第１電圧変換部（１１）が備えるリアクトル（Ｌ１）と、第２電圧変換部（１２）が備えるリアクトル（Ｌ２）の小型化を図ることができる。
【0131】
上記態様に限らず、上記の実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ（２０）の種々の構成（変形例を含む）は、ＤＣＤＣコンバータ（２０）の制御方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化可能である。
【0132】
第２～第１０の態様に係る構成については、ＤＣＤＣコンバータ（２０）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【0133】
５ 負荷
６ 系統電源（電源）
１１ 第１電圧変換部
１２ 第２電圧変換部
１３ 制御部
２０ ＤＣＤＣコンバータ
Ｂ１ 蓄電池ユニット
Ｌ１，Ｌ２ リアクトル
Ｑ７ 第１スイッチ素子
Ｑ８ 第２スイッチ素子
ｔ１１，ｔ１２ 第１端子
ｔ２１，ｔ２２ 第２端子
ｔ３１，ｔ３２ 第３端子
Ｖａ 第１電圧
Ｖｂ 第２電圧
Ｖｃ 第３電圧
６ 系統電源（電源）
１１ 第１電圧変換部
１２ 第２電圧変換部
１３ 制御部
２０ ＤＣＤＣコンバータ
Ｂ１ 蓄電池ユニット
Ｌ１，Ｌ２ リアクトル
Ｑ７ 第１スイッチ素子
Ｑ８ 第２スイッチ素子
ｔ１１，ｔ１２ 第１端子
ｔ２１，ｔ２２ 第２端子
ｔ３１，ｔ３２ 第３端子
Ｖａ 第１電圧
Ｖｂ 第２電圧
Ｖｃ 第３電圧
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】