特開 2024-70006 電源装置及び電源装置の制御方法

(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】P2024070006

(43)【公開日】2024-05-22

(54)【発明の名称】電源装置及び電源装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20240515BHJP

   H02M 3/28 20060101ALI20240515BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 H

H02M3/155 W

H02M3/28 H

H02M3/28 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022180330

(22)【出願日】2022-11-10

(71)【出願人】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】郭 中為

(72)【発明者】

【氏名】鎌倉 輝男

(72)【発明者】

【氏名】小林 貴之

(72)【発明者】

【氏名】木下 孝志

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA14

5H730AS01

5H730AS04

5H730AS05

5H730AS08

5H730BB13

5H730BB14

5H730BB27

5H730BB37

5H730BB57

5H730BB84

5H730BB88

5H730DD03

5H730DD04

5H730DD16

5H730EE04

5H730EE07

5H730EE13

5H730FD01

5H730FF09

5H730FG05

5H730XX47

(57)【要約】      （修正有）

【課題】循環電流の発生を抑制する電源装置及び電源装置の制御方法を提供する。
【解決手段】電源装置は、直流電源１と負荷５との間に並列に電気的に接続された複数の双方向コンバータ１００－１、１００－２と、出力電圧指令信号に基づいて双方向コンバータの動作を制御する制御部と、を含む。制御部は、双方向コンバータからの出力電圧が出力される出力端子に仮想的な仮想双方向ダイオード１３１を含む仮想双方向ダイオード回路１３０－１、１３０－２を付加する制御を行うことで、並列接続された複数の双方向コンバータの動作により発生する循環電流を抑制する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源と負荷との間に並列に電気的に接続された複数の双方向コンバータと、
出力電圧指令信号に基づいて前記双方向コンバータの動作を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記双方向コンバータからの出力電圧が出力される出力端子に仮想的な仮想双方向ダイオードを含む仮想双方向ダイオード回路を付加する制御を行う、
電源装置。

【請求項2】

前記直流電源を複数含み、
複数の前記直流電源の各々は、対応する複数の前記直流電源に接続されている、
請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記出力端子に電気的に接続された外部装置を含み、
前記制御部は、前記出力電圧指令信号に基づいて前記仮想双方向ダイオード回路を制御して、前記外部装置からの入力電力を用いて前記直流電源を充電させる、
請求項１または２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記仮想双方向ダイオード回路にドループ制御を行うドループ制御部を付加する、
請求項１または２に記載の電源装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記双方向コンバータの出力電流または入力電流に基づいて、前記仮想双方向ダイオードおよび前記ドループ制御の電圧信号を算出する、
請求項４に記載の電源装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記双方向コンバータの通常運転時に検出される出力電圧信号の値から、前記負荷を前記双方向コンバータから切り離した状態で前記双方向コンバータを運転させた際に検出される前記仮想双方向ダイオードの出力電圧の値を減算する、
請求項１または２に記載の電源装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記双方向コンバータの通常運転時に検出される出力電圧信号の値から、前記ドループ制御を無効にした条件で前記双方向コンバータを運転させた際に検出される前記仮想双方向ダイオードの出力電圧の値を減算する、
請求項４に記載の電源装置。

【請求項8】

直流電源と負荷との間に並列に電気的に接続された複数の双方向コンバータを含む電源装置の制御方法であって、
出力電圧指令信号に基づいて前記双方向コンバータの動作を制御するステップと、
前記双方向コンバータから出力電圧が出力させる出力端子に仮想的な仮想双方向ダイオードを含む仮想双方向ダイオード回路を付加する制御を行うステップと、
を含む、電源装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源装置及び電源装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、出力電流が大きくなるにつれて出力電圧を低くするドループ制御に関する技術が記載されている。特許文献２には、並列接続された直流電源の一方を動作させて、測定治具により算出されたドループ特性値を補正してコンバータを制御することで、各直流電源の負荷率を揃える技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－１０３０３２号公報

【特許文献2】国際公開第２０１７／０９４４０３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

並列接続された双方向コンバータの動作は、無負荷や軽負荷の条件において、一方のコンバータが放電動作となり、他方のコンバータが充電動作となる。このため、双方のコンバータの動作により発生した循環電流の影響で無駄な電力損失が発生してしまう可能性がある。また、双方向コンバータの各々に直流電源や蓄電池が接続されている場合には、充電禁止状態にも関わらず、直流電源や蓄電池から電流が流入し充電動作となってしまう可能性がある。

【0005】

本開示は、循環電流の発生を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の電源装置は、直流電源と負荷との間に並列に電気的に接続された複数の双方向コンバータと、出力電圧指令信号に基づいて前記双方向コンバータの動作を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記双方向コンバータからの出力電圧が出力される出力端子に仮想的な仮想双方向ダイオードを含む仮想双方向ダイオード回路を付加する制御を行う。

【0007】

本開示の電源装置において、前記直流電源を複数含み、複数の前記直流電源の各々は、対応する複数の前記直流電源に接続されている。

【0008】

本開示の電源装置において、前記出力端子に電気的に接続された外部装置を含み、前記制御部は、前記出力電圧指令信号に基づいて前記仮想双方向ダイオード回路を制御して、前記外部装置からの入力電力を用いて前記直流電源を充電させる。

【0009】

本開示の電源装置において、前記制御部は、前記仮想双方向ダイオード回路にドループ制御を行うドループ制御部を付加する。

【0010】

本開示の電源装置において、前記制御部は、前記双方向コンバータの出力電流または入力電流に基づいて、前記仮想双方向ダイオードおよび前記ドループ制御の電圧信号を算出する。

【0011】

本開示の電源装置において、前記制御部は、前記双方向コンバータの通常運転時に検出される出力電圧信号の値から、前記負荷を前記双方向コンバータから切り離した状態で前記双方向コンバータを運転させた際に検出される前記仮想双方向ダイオードの出力電圧の値を減算する。

【0012】

本開示の電源装置において、前記制御部は、前記双方向コンバータの通常運転時に検出される出力電圧信号の値から、前記ドループ制御を無効にした条件で前記双方向コンバータを運転させた際に検出される前記仮想双方向ダイオードの出力電圧の値を減算する。

【0013】

本開示の電源装置の制御方法は、直流電源と負荷との間に並列に電気的に接続された複数の双方向コンバータを含む電源装置の制御方法であって、出力電圧指令信号に基づいて前記双方向コンバータの動作を制御するステップと、前記双方向コンバータから出力電圧が出力させる出力端子に仮想的な仮想双方向ダイオードを含む仮想双方向ダイオード回路を付加する制御を行うステップと、を含む。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、循環電流の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、実施形態の第１の例に係るコンバータの構成例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態の第２の例に係るコンバータの構成例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態の第３の例に係るコンバータの構成例を示す図である。

【図4】図４は、比較例に係る電源装置の出力電圧特性を示す図である。

【図5】図５は、実施形態の第１の例に係る電源装置の構成例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態の第２の例に係る電源装置の構成例を示す図である。

【図7】図７は、実施形態の第３の例に係る電源装置の構成例を示す図である。

【図8】図８は、実施形態の第１の例に係る制御部の構成例を示す図である。

【図9】図９は、実施形態の第２、第３の例に係る制御部の構成例を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る制御部の処理内容を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、ドループ制御と仮想双方向ダイオード制御の両方を有効にした条件における実施形態の第１から第３の例に係る電源装置の出力電圧特性を示す図である。

【図12】図１２は、仮想双方向ダイオード制御のみを有効にした条件における実施形態の第１から第３の例に係る電源装置の出力電圧特性を示す図である。

【図13】図１３は、実施形態に係る出力電流特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して、本開示に係る実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

【0017】

［実施形態］
（第１の例のコンバータ）
図１を用いて、実施形態の第１の例に係るコンバータの構成例について説明する。図１は、実施形態の第１の例に係るコンバータの構成例を示す図である。実施形態の第１の例に係るコンバータ１００は、双方向のチョッパ回路である。コンバータ１００は、１次側の電源１から出力されコンデンサ３で平滑化後の出力電圧Ｖ１を受けて、出力電圧Ｖ２を２次側の電源２に出力するものとする。図１に示す例では、２次側には電源２が接続されているものとして示しているが、２次側には負荷が接続されていてもよい。また、２次側には電源２と負荷の両方が接続されていてもよい。

【0018】

コンデンサ３の一端は、電源１の高電位側に電気的に接続されている。コンデンサ３の他端は、低電位側に電気的に接続されている。

【0019】

コンバータ１００は、ブリッジ回路１０と、リアクトル２０と、制御部１１０と、を含む。

【0020】

ブリッジ回路１０は、トランジスタ１１と、トランジスタ１２と、を含む。トランジスタ１１は、降圧時に制御されるトランジスタである。トランジスタ１２は、昇圧時に制御されるトランジスタである。また、トランジスタ１１と、トランジスタ１２を交互にオン・オフさせることにより昇圧動作と降圧動作をシームレスに変化させることができる。

【0021】

実施形態では、各トランジスタがＭＯＳＦＥＴであることとしたが、本開示はこれに限定されない。各トランジスタは、シリコンパワーデバイス、ＧａＮパワーデバイス、ＳｉＣパワーデバイス（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor））などでも良い。

【0022】

各トランジスタは、積極的に電流を流すことができる寄生ダイオード（ボディダイオード）を有する、又は、逆並列にダイオードが接続されている。寄生ダイオードとは、ＭＯＳＦＥＴのバックゲートとソース及びドレインとの間のｐｎ接合である。

【0023】

各トランジスタが、本開示の「スイッチング素子」の一例に相当する。

【0024】

トランジスタ１１のドレインは、電源２の高電位側に電気的に接続されている。トランジスタ１１のソースは、トランジスタ１２のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ１２のソースは、電源１の低電位側及び電源２の低電位側に電気的に接続されている。

【0025】

リアクトル２０の一端は、コンデンサ３の一端に電気的に接続されている。リアクトル２０の他端は、トランジスタ１１のソースと、トランジスタ１２のドレインと電気的に接続されている。

【0026】

コンデンサ４の電圧が、出力電圧Ｖ２である。コンデンサ４の一端は、電源２の高電位側に電気的に接続されている。コンデンサ４の他端は、電源２の低電位側に電気的に接続されている。

【0027】

制御部１１０は、ブリッジ回路１０を制御する。制御部１１０は、例えば、ディジタルＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路を内蔵したＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの情報処理装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置とを有する。制御部１１０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路により実現されてもよい。制御部１１０は、ハードウェアと、ソフトウェアとの組み合わせで実現されてもよい。

【0028】

（第２の例のコンバータ）
図２を用いて、実施形態の第２の例に係るコンバータの構成例について説明する。図２は、実施形態の第２の例に係るコンバータの構成例を示す図である。実施形態の第２の例に係るコンバータ１００Ａは、ＤＡＢ（Dual Active Bridge）方式であり、双方向のＤＣ－ＤＣコンバータである。コンバータ１００Ａは、１次側の電源１から出力されコンデンサ３で平滑化後の出力電圧Ｖ１を受けて、出力電圧Ｖ２を２次側の電源２に出力するものとする。図１に示す例では、２次側には電源２が接続されているものとして示しているが、２次側には負荷が接続されていてもよい。また、２次側には電源２と負荷の両方が接続されていてもよい。

【0029】

コンバータ１００Ａは、第１ブリッジ回路１０Ａと、リアクトル２１と、トランス２２と、第２ブリッジ回路２０Ａと、制御部１１０Ａと、を含む。

【0030】

第１ブリッジ回路１０Ａは、第１アーム３１及び第２アーム３２を含む単相フルブリッジ回路である。第１アーム３１は、トランジスタ１１及びトランジスタ１２を含む。第２アーム３２は、トランジスタ１３及びトランジスタ１４を含む。

【0031】

トランジスタ１１のソースは、トランジスタ１２のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ１１のドレインは、トランジスタ１３のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ１３のソースは、トランジスタ１４のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ１２のソースは、トランジスタ１４のソースに電気的に接続されている。

【0032】

トランジスタ１１のドレイン及びトランジスタ１３のドレインは、電源１の高電位側に電気的に接続されている。トランジスタ１２のソース及びトランジスタ１４のソースは、電源１の低電位側に電気的に接続されている。

【0033】

トランジスタ１１のソース及びトランジスタ１２のドレインは、第１ブリッジ回路１０Ａの一方の出力端子１０ａに電気的に接続されている。トランジスタ１３のソース及びトランジスタ１４のドレインは、第１ブリッジ回路１０Ａの他方の出力端子１０ｂに電気的に接続されている。

【0034】

第２ブリッジ回路２０Ａは、第１アーム４１及び第２アーム４２を含む単相フルブリッジ回路である。第１アーム４１は、トランジスタ５１及びトランジスタ５２を含む。第２アーム４２は、トランジスタ５３及びトランジスタ５４を含む。

【0035】

トランジスタ５１のソースは、トランジスタ５２のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ５１のドレインは、トランジスタ５３のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ５３のソースは、トランジスタ５４のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ５２のソースは、トランジスタ５４のソースに電気的に接続されている。

【0036】

トランジスタ５１のドレイン及びトランジスタ５３のドレインは、電源２の高電位側に電気的に接続されている。トランジスタ５２のソース及びトランジスタ５４のソースは、電源２の低電位側に電気的に接続されている。

【0037】

トランジスタ５１のソース及びトランジスタ５２のドレインは、第２ブリッジ回路２０Ａの一方の出力端子２０ａに電気的に接続されている。トランジスタ５３のソース及びトランジスタ５４のドレインは、第２ブリッジ回路２０Ａの他方の出力端子２０ｂに電気的に接続されている。

【0038】

リアクトル２１の一端は、出力端子２０ａに電気的に接続されている。リアクトル２１は、２次側に配置したが、本開示はこれに限定されない。リアクトル２１は、１次側に配置してもよいし、１次側及び２次側の両方に配置してもよい。

【0039】

トランス２２は、第１巻線２２ａと、第２巻線２２ｂと、コア２２ｃと、を含む。第１巻線２２ａ及び第２巻線２２ｂは、コア２２ｃに巻回されている。

【0040】

トランス２２が、本開示の「変圧器」の一例に該当する。

【0041】

第１巻線２２ａと第２巻線２２ｂとの巻き数比は、１：１が例示されるが、本開示はこれに限定されない。

【0042】

第１巻線２２ａの一端は、出力端子１０ａに電気的に接続されている。第１巻線２２ａの他端は、出力端子１０ｂに電気的に接続されている。

【0043】

第２巻線２２ｂの一端は、リアクトル２１の他端に電気的に接続されている。第２巻線２２ｂの他端は、出力端子２０ｂに電気的に接続されている。

【0044】

制御部１１０Ａは、第１ブリッジ回路１０Ａおよび第２ブリッジ回路２０Ａを制御する。制御部１１０Ａは、例えば、ディジタルＰＷＭ回路を内蔵したＤＳＰ、ＣＰＵやＭＰＵなどの情報処理装置と、ＲＡＭ又はＲＯＭなどの記憶装置とを有する。制御部１１０Ａは、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの集積回路により実現されてもよい。制御部１１０Ａは、ハードウェアと、ソフトウェアとの組み合わせで実現されてもよい。

【0045】

制御部１１０Ａは、第１ブリッジ回路１０Ａに制御信号を出力し、第１アーム３１及び第２アーム３２を制御する。具体的には、制御部１１０Ａは、トランジスタ１１からトランジスタ１４のオン状態と、オフ状態とを制御する。

【0046】

制御部１１０Ａは、第２ブリッジ回路２０Ａに制御信号を出力し、第１アーム４１及び第２アーム４２を制御する。具体的には、制御部１１０Ａは、トランジスタ５１からトランジスタ５４のオン状態と、オフ状態とを制御する。

【0047】

（第３の例のコンバータ）
図３を用いて、実施形態の第３の例に係るコンバータの構成例について説明する。図３は、実施形態の第３の例に係るコンバータの構成例を示す図である。実施形態の第３の例に係るコンバータ１００Ｂは、ＤＡＢ方式であり、双方向のＤＣ－ＤＣコンバータである。

【0048】

コンバータ１００Ｂは、第１ブリッジ回路１０Ｂと、第２ブリッジ回路２０Ｂと、リアクトル６１と、リアクトル６２と、リアクトル６３と、トランス７０と、制御部１１０Ｂと、を含む。

【0049】

第１ブリッジ回路１０Ｂは、第１アーム３１と、第２アーム３２と、第３アーム３３と、を含む。第１ブリッジ回路１０Ｂは、３個のアームを含む３相のブリッジ回路である。第１アーム３１は、Ｕ相のアームである。第２アーム３２は、Ｖ相のアームである。第３アーム３３は、Ｗ相のアームである。第１アーム３１と、第２アーム３２との間の位相差は、１２０度である。第２アーム３２と、第３アーム３３との間の位相差は、１２０度である。第３アーム３３と、第１アーム３１との間の位相差は、１２０度である。

【0050】

第１アーム３１は、トランジスタ１１と、トランジスタ１２と、を含む。第２アーム３２は、トランジスタ１３と、トランジスタ１４と、を含む。第３アーム３３は、トランジスタ１５と、トランジスタ１６と、を含む。

【0051】

トランジスタ１１と、トランジスタ１３と、トランジスタ１５とは、ハイサイドのトランジスタである。トランジスタ１２と、トランジスタ１４と、トランジスタ１６とは、ローサイドのトランジスタである。

【0052】

トランジスタ１１のソースは、トランジスタ１２のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ１１のドレインは、トランジスタ１３のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ１２のソースは、トランジスタ１４のソースに電気的に接続されている。

【0053】

トランジスタ１３のソースは、トランジスタ１４のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ１３のドレインは、トランジスタ１５のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ１４のソースは、トランジスタ１６のソースに電気的に接続されている。

【0054】

トランジスタ１５のソースは、トランジスタ１６のドレインに電気的に接続されている。

【0055】

トランジスタ１１のドレインと、トランジスタ１３のドレインと、トランジスタ１５のドレインとは、電源１の高電位側に電気的に接続されている。トランジスタ１２のソースと、トランジスタ１４のソースと、トランジスタ１６のソースとは、電源１の低電位側に電気的に接続されている。

【0056】

トランジスタ１１のソースと、トランジスタ１２のドレインとは、第１ブリッジ回路１０Ｂの１個目の出力端子１０ａに電気的に接続されている。トランジスタ１３のソースと、トランジスタ１４のドレインとは、第１ブリッジ回路１０Ｂの２個目の出力端子１０ｂに電気的に接続されている。トランジスタ１５のソースと、トランジスタ１６のドレインとは、第１ブリッジ回路１０Ｂの３個目の出力端子１０ｃに電気的に接続されている。

【0057】

第２ブリッジ回路２０Ｂは、第１アーム４１と、第２アーム４２と、第３アーム４３と、を含む。第２ブリッジ回路２０Ｂは、３個のアームを含む３相のブリッジ回路である。第１アーム４１は、Ｕ相のアームである。第２アーム４２は、Ｖ相のアームである。第３アーム４３は、Ｗ相のアームである。第１アーム４１と、第２アーム４２との位相差は、１２０度である。第２アーム４２と、第３アーム４３との位相差は、１２０度である。第３アーム４３と、第１アーム４１との位相差は、１２０度である。

【0058】

第１アーム４１は、トランジスタ５１と、トランジスタ５２と、を含む。第２アーム４２は、トランジスタ５３と、トランジスタ５４と、を含む。第３アーム４３は、トランジスタ５５と、トランジスタ５６と、を含む。

【0059】

トランジスタ５１と、トランジスタ５３と、トランジスタ５５とは、ハイサイドのスイッチ素子である。トランジスタ５２と、トランジスタ５４と、トランジスタ５６とは、ローサイドのスイッチ素子である。

【0060】

トランジスタ５１のソースは、トランジスタ５２のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ５１のドレインは、トランジスタ５３のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ５２のソースは、トランジスタ５４のソースに電気的に接続されている。

【0061】

トランジスタ５３のソースは、トランジスタ５４のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ５３のドレインは、トランジスタ５５のドレインに電気的に接続されている。トランジスタ５４のソースは、トランジスタ５６のソースに電気的に接続されている。

【0062】

トランジスタ５５のソースは、トランジスタ５６のドレインに電気的に接続されている。

【0063】

トランジスタ５１のドレインと、トランジスタ５３のドレインと、トランジスタ５５のドレインとは、電源２の高電位側に電気的に接続されている。トランジスタ５２のソースと、トランジスタ５４のソースと、トランジスタ５６のソースとは、電源２の低電位側に電気的に接続されている。

【0064】

トランジスタ５１のソースと、トランジスタ５２のドレインとは、第２ブリッジ回路２０Ｂの１個目の出力端子２０ａに電気的に接続されている。トランジスタ５３のソースと、トランジスタ５４のドレインとは、第２ブリッジ回路２０Ｂの２個目の出力端子２０ｂに電気的に接続されている。トランジスタ５５のソースと、トランジスタ５６のドレインとは、第２ブリッジ回路２０Ｂの３個目の出力端子２０ｃに電気的に接続されている。

【0065】

リアクトル６１の一端は、出力端子１０ａに電気的に接続されている。リアクトル６１の他端は、トランス７０に電気的に接続されている。

【0066】

リアクトル６２の一端は、出力端子１０ｂに電気的に接続されている。リアクトル６２の他端は、トランス７０に電気的に接続されている。

【0067】

リアクトル６３の一端は、出力端子１０ｃに電気的に接続されている。リアクトル６３の他端は、トランス７０に電気的に接続されている。

【0068】

トランス７０は、出力端子２０ａと電気的に接続されている。トランス７０は、出力端子２０ｂと電気的に接続されている。トランス７０は、出力端子２０ｃと電気的に接続されている。トランス７０は、変圧器の一種である。

【0069】

実施形態において、トランス７０は、３相変圧器である。トランス７０は、例えば、Ｙ結線方式の３相変圧器や、デルタ結線方式の３相変圧器であってよい。

【0070】

制御部１１０Ｂは、第１ブリッジ回路１０Ｂおよび第２ブリッジ回路２０Ｂを制御する。制御部１１０Ｂは、例えば、ディジタルＰＷＭ回路を内蔵したＤＳＰ、ＣＰＵやＭＰＵなどの情報処理装置と、ＲＡＭ又はＲＯＭなどの記憶装置とを有する。制御部１１０Ａは、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの集積回路により実現されてもよい。制御部１１０Ａは、ハードウェアと、ソフトウェアとの組み合わせで実現されてもよい。

【0071】

制御部１１０Ｂは、第１ブリッジ回路１０Ｂに制御信号を出力し、第１アーム３１から第３アーム３３を制御する。具体的には、制御部１１０Ｂは、トランジスタ１１からトランジスタ１６のオン状態と、オフ状態とを制御する。

【0072】

制御部１１０Ｂは、第２ブリッジ回路２０Ｂに制御信号を出力し、第１アーム４１から第３アーム４３を制御する。具体的には、制御部１１０Ｂは、トランジスタ５１からトランジスタ５６のオン状態と、オフ状態とを制御する。

【0073】

本実施形態では、コンバータ１００、コンバータ１００Ａ、およびコンバータ１００Ｂのいずれかが並列に接続して使用される。以下では、コンバータ１００が並列に接続されているものとして説明する。コンバータ１００Ａまたはコンバータ１００Ｂが並列に接続されている場合も、コンバータ１００が並列に接続されている場合と同様であるので、説明を省略する。

【0074】

（比較例）
図４を用いて、比較例に係る電源装置の出力電圧特性について説明する。図４は、比較例に係る電源装置の出力電圧特性を示す図である。

【0075】

図４は、２台のコンバータ１００が並列に接続されて運転した場合の、各コンバータ１００の出力電圧特性を示す。図４は、横軸が出力電流を示し、縦軸が出力電圧を示す。波形２０１は、一方のコンバータ１００の出力電圧特性を示す。波形２０２は、他方のコンバータ１００の出力電圧特性を示す。

【0076】

図４に示すように、コンバータ１００を並列に接続して運転させる場合には、出力電流が大きくなるにつれて出力電圧を小さくするドループ制御を行っている。ここで、波形２０１および波形２０２に示すように、各コンバータ１００の出力電圧特性にはばらつきがある。

【0077】

例えば、一方のコンバータ１００の出力電流の絶対値がｉ_ｍ１、他方のコンバータ１００の出力電流の絶対値がｉ_ｍ２の場合に、出力電圧はＶ１に制御される。この場合、一方のコンバータ１００および他方のコンバータ１００は、充電動作となる。

【0078】

例えば、一方のコンバータ１００の出力電流の絶対値がｉ_ｐ１、他方のコンバータ１００の出力電流の絶対値がｉ_ｐ２の場合に、出力電圧はＶ３に制御される。この場合、一方のコンバータ１００および他方のコンバータ１００は、放電動作となる。

【0079】

例えば、一方のコンバータ１００の出力電流の絶対値がｉ_ｚ１、他方のコンバータ１００の出力電流の絶対値がｉ_ｚ２の場合に、出力電圧はＶ２に制御される。この場合、一方のコンバータ１００は放電動作となるが、他方のコンバータ１００は充電動作となる。

【0080】

すなわち、コンバータ１００を並列に接続して運転させた場合、出力電圧特性にばらつきがあるので、一方が放電動作となり、他方が充電動作となることがあり得る。この場合、コンバータ１００間で循環電流が流れ、電力損失が発生してしまう可能性がある。また、比較例では、各コンバータ１００に直流電源や蓄電池が接続されている場合には、充電禁止状態にもかかわらず、循環電流により充電動作となってしまう可能性がある。

【0081】

そこで、本実施形態では、循環電流の発生を抑制するように、コンバータ１００の出力動作を制御する。具体的には、本実施形態では、コンバータ１００の出力に双方向ダイオード特性を持たせる制御を行うことにより、循環電流の発生を抑制する。

【0082】

（第１の例の電源装置）
図５を用いて、実施形態の第１の例に係る電源装置の構成例について説明する。図５は、実施形態の第１の例に係る電源装置の構成例を示す図である。

【0083】

図５に示すように、電源装置２００は、電源１と、コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２と、電圧計測回路１２０－１と、電圧計測回路１２０－２と、仮想双方向ダイオード回路１３０－１と、仮想双方向ダイオード回路１３０－２と、負荷５とを、を含む。電源１は、コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２との両方に電力を供給するように構成されている。

【0084】

電源１は、入力電流ｉ_ｉｎ１をコンバータ１００－１に出力する。電源１は、入力電流ｉ_ｉｎ２をコンバータ１００－２に出力する。

【0085】

コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２とは、並列に接続されている。コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２とは、図１に示すコンバータ１００と同様の構成を備える。図５に示す例では、コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２との２台のコンバータが並列に接続されているが、本開示はこれに限定されない。本開示では、並列に接続されているコンバータの数に制限はない。コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２とを区別する必要のない場合には、コンバータ１００と総称することもある。

【0086】

コンバータ１００－１は、出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ１＿０}を仮想双方向ダイオード回路１３０－１に印加する。コンバータ１００－２は、出力電圧Ｖ_{ｏｕｔ２＿０}を仮想双方向ダイオード回路１３０－２に印加する。

【0087】

電圧計測回路１２０－１は、コンバータ１００－１からの出力電圧を検出する。電圧計測回路１２０－１は、コンバータ１００－１の出力電圧を示す信号をコンバータ１００－１の制御部１１０に出力する。

【0088】

電圧計測回路１２０－２は、コンバータ１００－２からの出力電圧を検出する。電圧計測回路１２０－２は、コンバータ１００－２の出力電圧を示す信号をコンバータ１００－２の制御部１１０に出力する。

【0089】

電圧計測回路１２０－１と、電圧計測回路１２０－２とを区別する必要のない場合には、電圧計測回路１２０と総称することもある。

【0090】

仮想双方向ダイオード回路１３０－１は、コンバータ１００－１の出力端に接続されているとみなされる仮想的な回路である。仮想双方向ダイオード回路１３０－１は、コンバータ１００－１の制御部１１０の処理により実現される。コンバータ１００－１の制御部１１０は、電圧計測回路１２０－１から受けたコンバータ１００－１の出力電圧を示す信号に基づいて、仮想双方向ダイオード回路１３０－１を実現させる。具体的には、コンバータ１００－１の制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０－１がコンバータ１００－１の出力端に接続されているかのように、コンバータ１００－１の動作を制御する。仮想双方向ダイオード回路１３０－１は、出力電流ｉ_ｏｕｔ１を出力する。

【0091】

仮想双方向ダイオード回路１３０－２は、コンバータ１００－２の出力端に接続されているとみなされる仮想的な回路である。仮想双方向ダイオード回路１３０－２は、コンバータ１００－２の制御部１１０の処理により実現される。コンバータ１００－２の制御部１１０は、電圧計測回路１２０－２から受けたコンバータ１００－２の出力電圧を示す信号に基づいて、仮想双方向ダイオード回路１３０－２を実現させる。具体的には、コンバータ１００－２の制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０－２がコンバータ１００－２の出力端に接続されているかのように、コンバータ１００－２の動作を制御する。仮想双方向ダイオード回路１３０－２は、出力電流ｉ_ｏｕｔ２を出力する。

【0092】

仮想双方向ダイオード回路１３０－１と、仮想双方向ダイオード回路１３０－２とは、同じ構成の等価回路として表現することができる。仮想双方向ダイオード回路１３０－１と、仮想双方向ダイオード回路１３０－２とを区別する必要のない場合には、仮想双方向ダイオード回路１３０と総称することもある。

【0093】

仮想双方向ダイオード回路１３０は、仮想抵抗素子Ｒ１と、仮想双方向ダイオード１３１とを含む。仮想双方向ダイオード１３１は、仮想抵抗素子Ｒ２と、仮想ダイオードＤ１と、仮想ダイオードＤ２と、を含む。

【0094】

仮想抵抗素子Ｒ１の一端は、コンバータ１００の出力端に電気的に接続されている。仮想抵抗素子Ｒ１は、ドループ制御部とも呼ばれる。制御部１１０は、電圧計測回路１２０から受けたコンバータ１００の出力電圧を示す信号に基づいて、ドループ制御部を制御することで、ドループ制御を実現させる。

【0095】

仮想ダイオードＤ１のアノードと、仮想ダイオードＤ２のカソードと、仮想抵抗素子Ｒ２の一端とは、電気的に接続されている。仮想ダイオードＤ１のアノードと、仮想ダイオードＤ２のカソードと、仮想抵抗素子Ｒ２の一端とは、仮想抵抗素子Ｒ１の他端と電気的に接続されている。

【0096】

仮想ダイオードＤ１のカソードと、仮想ダイオードＤ２のアノードと、仮想抵抗素子Ｒ２の他端とは、電気的に接続されている。仮想ダイオードＤ１のカソードと、仮想ダイオードＤ２のアノードと、仮想抵抗素子Ｒ２の他端とは、負荷５に電気的に接続されている。

【0097】

仮想ダイオードＤ１と、仮想ダイオードＤ２と、仮想抵抗素子Ｒ２とは、双方向ダイオードとしての機能を持つ。制御部１１０は、仮想双方向ダイオード１３１を制御することで、外部からの電流がコンバータ１００に流入してしまうことを防止することができる。

【0098】

負荷５には、コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２とから出力電圧Ｖ_ｏｕｔが印加される。

【0099】

（第２の例の電源装置）
図６を用いて、実施形態の第２の例に係る電源装置の構成例について説明する。図６は、実施形態の第２の例に係る電源装置の構成例を示す図である。

【0100】

図６に示す電源装置２００Ａは、電源１－１と、電源１－２とを備える点で、図５に示す電源装置２００と異なる。

【0101】

電源１－１は、入力電流ｉ_ｉｎ１をコンバータ１００－１に出力する。電源１－２は、入力電流ｉ_ｉｎ２をコンバータ１００－２に出力する。すなわち、本開示においては、コンバータ１００ごとに電源１が設けられていてもよい。

【0102】

（第３の例の電源装置）
図７を用いて、実施形態の第３の例に係る電源装置の構成例について説明する。図７は、実施形態の第３の例に係る電源装置の構成例を示す図である。

【0103】

図７に示す電源装置２００Ｂは、電源２を備える点で、図６に示す電源装置２００Ａと異なる。

【0104】

電源２は、コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２との出力端に電気的に接続されている。電源２は、電源装置２００Ｂの２次側の電源である。電源２は、出力電流ｉ_ｉｎａを電源装置２００Ｂの２次側に出力する。すなわち、本開示においては、２次側には、負荷５および電源２との両方が電気的に接続されていてもよい。また、本開示においては、２次側には、電源２のみが電気的に接続されていてもよい。

【0105】

（第１の例の制御部）
図８を用いて、実施形態の第１の例に係る制御部の構成例について説明する。図８は、実施形態の第１の例に係る制御部の構成例を示す図である。

【0106】

図８は、図１に示すコンバータ１００の制御部１１０の構成例を示す。

【0107】

図８に示すように、制御部１１０は、並列運転制御部１４０と、減算器１５２と、フィードバック制御部１５３と、駆動パルス生成部１５４と、パルス駆動部１５５と、を備える。

【0108】

並列運転制御部１４０は、ローパスフィルタ１４１と、ドループ制御部１４２と、仮想双方向ダイオード制御部１４３と、減算器１５０と、減算器１５１と、を備える。並列運転制御部１４０は、コンバータ１００の出力端に、仮想双方向ダイオード回路１３０を接続する処理を実行する。

【0109】

ローパスフィルタ１４１は、コンバータ１００からの出力電流ｉ_ｏｕｔ又はコンバータ１００への入力電流ｉ_ｉｎを受ける。ローパスフィルタ１４１は、出力電流ｉ_ｏｕｔ又は入力電流ｉ_ｉｎの高周波成分を除去し、電流ｉ_ｌｐｆをドループ制御部１４２及び仮想双方向ダイオード制御部１４３に出力する。

【0110】

ドループ制御部１４２は、並列に接続されたコンバータ１００に対してドループ制御を実行する。ドループ制御部１４２は、ローパスフィルタ１４１から受けた電流ｉ_ｌｐｆに基づいて、ドループ制御の電圧信号Ｖ_ｄｒｐを算出する。具体的には、ドループ制御部１４２は、電流ｉ_ｌｐｆと、仮想抵抗素子Ｒ１（図５等参照）の抵抗値とに基づいて、電圧信号Ｖ_ｄｒｐを算出する。ドループ制御部１４２は、算出した電圧信号Ｖ_ｄｒｐを減算器１５０に出力する。

【0111】

仮想双方向ダイオード制御部１４３は、仮想双方向ダイオード１３１を制御する。仮想双方向ダイオード制御部１４３は、ローパスフィルタ１４１から受けた電流ｉ_ｌｐｆに基づいて、仮想双方向ダイオード１３１に生じた電圧信号Ｖ_ｂｉｄを算出する。仮想双方向ダイオード制御部１４３は、算出した電圧信号Ｖ_ｂｉｄを減算器１５１に出力する。

【0112】

減算器１５０は、電圧制御指令値Ｖ_ｒｅｆから電圧信号Ｖ_ｄｒｐを減算し、電圧制御指令値Ｖ_ｒｅｆと電圧信号Ｖ_ｄｒｐとの差を示す信号Ｓ１１を減算器１５１に出力する。

【0113】

減算器１５１は、信号Ｓ１１から電圧信号Ｖ_ｂｉｄを減算し、信号Ｓ１１と電圧信号Ｖ_ｂｉｄとの差を示す信号Ｓ１２を減算器１５２に出力する。

【0114】

減算器１５２は、信号Ｓ１２からコンバータ１００の出力電圧Ｖ２を減算し、信号Ｓ１２と出力電圧Ｖ２との差を示す信号Ｓ１３をフィードバック制御部１５３に出力する。

【0115】

フィードバック制御部１５３は、信号Ｓ１３に基づいて、フィードバック制御を行う。フィードバック制御部１５３は、信号Ｓ１３に基づいて、デューティ比を算出する。フィードバック制御部１５３は、例えば、ＰＩＤ（比例積分微分）演算などを実行して、デューティ比を算出する。フィードバック制御部１５３は、算出したデューティ比を示すデューティ比指令信号Ｓ１４を駆動パルス生成部１５４に出力する。

【0116】

駆動パルス生成部１５４は、デューティ比指令信号Ｓ１４に基づいて、トランジスタ１１およびトランジスタ１２のゲートに入力されるパルスを含むパルス信号Ｓ１５を生成する。駆動パルス生成部１５４は、パルス信号Ｓ１５をパルス駆動部１５５に出力する。

【0117】

パルス駆動部１５５は、パルス信号Ｓ１５の電圧レベルを変換し、トランジスタ１１およびトランジスタ１２のオン状態とオフ状態とを切り替えるための駆動パルスＳ１６を生成する。パルス駆動部１５５は、トランジスタ１１およびトランジスタ１２のゲートに駆動パルスＳ１６を出力する。

【0118】

（第２の例の制御部）
図９を用いて、実施形態の第２の例に係る制御部の構成例について説明する。図９は、実施形態の第２の例に係る制御部の構成例を示す図である。

【0119】

図９は、図２に示すコンバータ１００Ａの制御部１１０Ａの構成例を示す。図３に示すコンバータ１００Ｂの制御部１１０Ｂは、制御部１１０Ａと同様の構成を有する。

【0120】

図９に示すように、制御部１１０Ａは、並列運転制御部１４０と、減算器１５２と、フィードバック制御部１５３Ａと、駆動パルス生成部１５４Ａと、１次側パルス駆動部１５６と、２次側パルス駆動部１５７と、を有する。

【0121】

制御部１１０Ａは、パルス駆動部１５５の代わりに、１次側パルス駆動部１５６と、２次側パルス駆動部１５７とを備える点で、図８に示す制御部１１０と異なる。

【0122】

フィードバック制御部１５３Ａは、信号Ｓ１３に基づいて、フィードバック制御を実行する。フィードバック制御部１５３Ａは、信号Ｓ１３に基づいて、第１ブリッジ回路１０Ａと、第２ブリッジ回路２０Ａとの間の位相差を算出する。フィードバック制御部１５３Ａは、例えば、ＰＩＤ演算などにより、第１ブリッジ回路１０Ａと、第２ブリッジ回路２０Ａとの間の位相差を算出する。フィードバック制御部１５３Ａは、算出した位相差を示す位相差指令信号Ｓ１７を駆動パルス生成部１５４Ａに出力する。

【0123】

駆動パルス生成部１５４Ａは、位相差指令信号Ｓ１７に基づいて、トランジスタ１１からトランジスタ１４に入力されるパルスを含む１次側パルス信号Ｓ１８を出力する。駆動パルス生成部１５４Ａは、１次側パルス信号Ｓ１８を１次側パルス駆動部１５６に出力する。

【0124】

駆動パルス生成部１５４Ａは、位相差指令信号Ｓ１７に基づいて、トランジスタ５１からトランジスタ５４に入力されるパルスを含む２次側パルス信号Ｓ１９を出力する。駆動パルス生成部１５４Ａは、２次側パルス信号Ｓ１９を２次側パルス駆動部１５７に出力する。

【0125】

１次側パルス駆動部１５６は、１次側パルス信号Ｓ１８の電圧レベルを変換し、トランジスタ１１からトランジスタ１４のオン状態とオフ状態とを切り替えるための１次側駆動パルスＳ２０を生成する。１次側パルス駆動部１５６は、トランジスタ１１からトランジスタ１４のゲートに１次側駆動パルスＳ２０を出力する。

【0126】

２次側パルス駆動部１５７は、２次側パルス信号Ｓ１９の電圧レベルを変換し、トランジスタ５１からトランジスタ５４のオン状態とオフ状態とを切り替えるための２次側駆動パルスＳ２１を生成する。２次側パルス駆動部１５７は、トランジスタ５１からトランジスタ５４のゲートに２次側駆動パルスＳ２１を出力する。

【0127】

（処理内容）
図１０を用いて、実施形態に係る制御部の処理内容について説明する。図１０は、実施形態に係る制御部の処理内容を示すフローチャートである。

【0128】

以下では、図１に示すコンバータ１００の制御部１１０が処理を実行するものとして説明する。図２および図３に示すコンバータ１００Ａの制御部１１０Ａおよびコンバータ１００Ｂの制御部１１０Ｂの処理も同様なので、説明を省略する。

【0129】

制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０の電圧の初期値を算出する（ステップＳ１０１）。そして、ステップＳ１０２に進む。

【0130】

制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０の放電方向の電圧が第１閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。第１閾値は、例えば、電源装置２００（図５参照）の設計や使用環境などに応じて、設定してよい。放電方向の電圧が第１閾値以上であると判定された場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。放電方向の電圧が第１閾値以上であると判定されない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１０４に進む。

【0131】

ステップＳ１０２でＹｅｓと判定された場合、制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０の電圧を第１閾値に設定する（ステップＳ１０３）。そして、図１０の処理を終了する。

【0132】

ステップＳ１０２でＮｏと判定された場合、制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０の充電方向の電圧が第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。第２閾値は、電源装置２００の設計や使用環境などに応じて、設定してよい。充電方向の電圧が第２閾値以下であると判定された場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進む。充電方向の電圧が第２閾値以下であると判定されない場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ１０６に進む。

【0133】

ステップＳ１０４でＹｅｓと判定された場合、制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０の電圧を第２閾値に設定する（ステップＳ１０５）。そして、図１０の処理を終了する。

【0134】

ステップＳ１０４でＮｏと判定された場合、制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０の電圧を初期値に設定する（ステップＳ１０６）。そして、図１０の処理を終了する。

【0135】

（出力電圧特性）
図１１を用いて、ドループ制御と仮想双方向ダイオード制御の両方を有効にした条件における実施形態の第１から第３の例に係る電源装置の出力電圧特性について説明する。図１１は、ドループ制御と仮想双方向ダイオード制御の両方を有効にした条件における実施形態の第１から第３の例に係る電源装置の出力電圧特性を示す図である。

【0136】

図１１は、横軸が出力電流を示し、縦軸が出力電圧を示す。波形２１１は、コンバータ１００－１（図５参照）の出力電圧特性を示す。波形２１２は、コンバータ１００－２の出力電圧特性を示す。具体的には、図１１は、図５において、負荷５を電源装置２００から切り離した場合の、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の出力電圧特性を示す。

【0137】

図１１に示すように、コンバータ１００－１とコンバータ１００－２とを並列に接続して運転させる場合には、出力電流が大きくなるにつれて出力電圧を小さくするドループ制御を行っている。ここで、波形２１１および波形２１２に示すように、コンバータ１００－１と、コンバータ１００－２と、の出力電圧特性にはばらつきがある。

【0138】

例えば、コンバータ１００－１の出力電流の絶対値がｉ_ｍ３、コンバータ１００－２の出力電流の絶対値がｉ_ｍ４の場合に、出力電圧はＶ４に制御される。この場合、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２は、充電動作となる。

【0139】

例えば、コンバータ１００－１の出力電流の絶対値がｉ_ｐ３、コンバータ１００－２の出力電流の絶対値がｉ_ｐ４の場合、出力電圧はＶ６に制御される。この場合、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２は、放電動作となる。

【0140】

例えば、コンバータ１００－１の出力電流の絶対値がｉ_ｚ３、コンバータ１００－２の出力電流の絶対値がｉ_ｚ4の場合に、出力電圧はＶ５に制御される。ｉ_ｚ4は、略０Ａである。波形２１１および波形２１２が示すように、本実施形態では、仮想双方向ダイオード回路１３０を制御することにより、出力電流の向きが変わる０Ａを境に、出力電圧を急激に変化させている。図１１に示す例では、出力電圧がＶ５の時に、コンバータ１００－１のみが放電動作を実行し、コンバータ１００－２の充放電電流がほぼゼロとなるように制御されている。すなわち、各コンバータ１００の制御部１１０は、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の一方が充電動作となり、他方が放電動作となることにより循環電流が発生しないように、仮想双方向ダイオード回路１３０のダイオード特性を変化させている。これにより、循環電流の発生を抑制することができるので、電力損失の発生を抑制することができる。

【0141】

負荷５が電源装置２００に接続されていない状態において、制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０を制御した後、仮想双方向ダイオード制御結果の電圧値、ΔＶ１を記憶する。コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の制御部１１０は、負荷５が電源装置２００に接続された通常稼働において、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の出力電圧をΔＶに基づいて、補正する。例えば、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の一方の制御部１１０は、コンバータ１００－１またはコンバータ１００－２の出力電圧値からΔＶ１だけ減算または加算する。これにより、各コンバータ１００間の出力電圧のばらつきを抑制することができる。

【0142】

図１２を用いて、仮想双方向ダイオード制御のみを有効にした条件における実施形態の第１から第３の例に係る電源装置の出力電圧特性について説明する。図１２は、仮想双方向ダイオード制御のみを有効にした条件における実施形態の第１から第３の例に係る電源装置の出力電圧特性を示す図である。

【0143】

図１２は、縦軸が出力電圧を示し、横軸が出力電流を示す。波形２２１は、ドループ制御を無効にした場合のコンバータ１００－１の出力電圧特性を示す。波形２２２は、ドループ制御を無効にした場合のコンバータ１００－２の出力電圧特性を示す。具体的には、図１２は、図５において、ドループ制御を無効にした場合の、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の出力電圧特性を示す。ドループ制御を無効とは、仮想双方向ダイオード回路１３０の仮想抵抗素子Ｒ１の抵抗値を０に制御した状態をいう。

【0144】

波形２２１に示すように、コンバータ１００－１の出力電圧は、出力電流がマイナスの領域ではＶ７に制御されている。波形２２２に示すように、コンバータ１００－２の出力電圧は、出力電流がマイナスの領域ではＶ８に制御されている。

【0145】

本実施形態では、ドループ制御を無効にする場合においても、仮想双方向ダイオード回路１３０を制御することにより、出力電流の向きが変わる０Ａを境に、出力電圧を急激に変化させている。波形２２１に示すように、コンバータ１００－１の出力電圧は、出力電流がプラスの領域ではＶ９に制御されている。波形２２２に示すように、コンバータ１００－２の出力電流がプラスの領域ではＶ１０に制御されている。

【0146】

制御部１１０は、仮想双方向ダイオード回路１３０を制御した後、仮想双方向ダイオード制御結果の電圧値、ΔＶ２を記憶する。コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の制御部１１０は、ドループ制御を有効した状態において、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の出力電圧をΔＶ２に基づいて、補正する。例えば、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２の一方の制御部１１０は、コンバータ１００－１またはコンバータ１００－２の出力電圧値からΔＶ２だけ減算または加算する。これにより、各コンバータ１００間の出力電圧のばらつきを抑制することができる。

【0147】

図１３を用いて、実施形態に係る電源装置の出力電流特性について説明する。図１３は、実施形態に係る出力電流特性を示す図である。

【0148】

図１３は、縦軸が各コンバータの出力電流を示し、横軸が負荷電流を示す。波形２３１は、実施形態に係るコンバータ１００－１の出力電流特性を示す。波形２３２は、実施形態に係るコンバータ１００－２の出力電流特性を示す。波形２４１は、比較例に係るコンバータ１００－１の出力電流特性を示す。波形２４２は、比較例に係るコンバータ１００－２の出力電流特性を示す。

【0149】

比較例では、波形２４１および波形２４２が示すように、領域３００において、コンバータ１００－１は放電動作となり、コンバータ１００－２は充電動作となり得る。そのため、比較例では、領域３００内において、循環電流が発生し、発生した循環電流に起因する電力損失が発生してしまう可能性がある。

【0150】

それに対し、本実施形態では、波形２３１および波形２３２が示すように、出力電流がプラスの領域では、コンバータ１００－１のみが放電動作を実行し、出力電流がマイナスの領域ではコンバータ１００－２のみが充電動作を実行している。すなわち、本実施形態では、領域３００においては、コンバータ１００－１およびコンバータ１００－２のいずれか一方のみが動作するように制御されている。これにより、循環電流の発生が抑制されるので、電力損失を抑制することができる。

【0151】

図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。なお、この分散・統合による構成は動的に行われてもよい。

【0152】

以上、本開示の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により本開示が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0153】

１，２ 電源
３，４ コンデンサ
１０ ブリッジ回路
１０Ａ，１０Ｂ 第１ブリッジ回路
１１から１６，５１から５６ トランジスタ
２０Ａ，２０Ｂ 第２ブリッジ回路
２０，２１，６１，６２，６３ リアクトル
２２，７０ トランス
２２ａ 第１巻線
２２ｂ 第２巻線
２２ｃ コア
３１，４１ 第１アーム
３２，４２ 第２アーム
３３，４３ 第３アーム
１００，１００Ａ，１００Ｂ コンバータ
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ 制御部
１２０ 電圧計測回路
１３０ 仮想双方向ダイオード回路
１３１ 仮想双方向ダイオード
１４０ 並列運転制御部
１４１ ローパスフィルタ
１４２ ドループ制御部
１４３ 仮想双方向ダイオード制御部
１５０，１５１，１５２ 減算器
１５３，１５３Ａ フィードバック制御部
１５４，１５４Ａ 駆動パルス生成部
１５５ パルス駆動部
１５６ １次側パルス駆動部
１５７ ２次側パルス駆動部

【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】