ホーム > 特許ランキング > 株式会社豊田中央研究所
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024090172
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20240627BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 C
H02M3/28 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022205888
(22)【出願日】2022-12-22
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】種村 恭佑
(72)【発明者】
【氏名】ゴー・テックチャン
(72)【発明者】
【氏名】戸村 修二
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA20
5H730AS01
5H730BB27
5H730DD03
5H730DD04
5H730DD16
5H730EE03
5H730EE07
5H730EE13
5H730EE57
5H730EE59
5H730FD01
5H730FD11
5H730FD21
5H730FG05
5H730XC09
5H730XX02
5H730XX15
5H730XX22
5H730XX35
5H730ZZ16
(57)【要約】
【課題】本発明は、電力変換装置に起動時に流れる電流を抑制することを目的とする。
【解決手段】第１スイッチング回路１０および第２スイッチング回路１２はトランス１８によって結合する。第１スイッチング回路１０は、スイッチングブリッジＸ１およびＹ１を備える。第２スイッチング回路１２は、スイッチングブリッジＸ２およびＹ２を備える。各スイッチングブリッジは、直列に接続された２つのスイッチング素子を備える。第２スイッチング回路１２は、スイッチングブリッジＸ２およびＹ２の両端に接続された中間コンデンサＣＭを備える。起動モードの動作では、各スイッチングブリッジが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れでスイッチングをする。定常モードの動作では、各スイッチングブリッジが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをする。
【選択図】図１
【解決手段】第１スイッチング回路１０および第２スイッチング回路１２はトランス１８によって結合する。第１スイッチング回路１０は、スイッチングブリッジＸ１およびＹ１を備える。第２スイッチング回路１２は、スイッチングブリッジＸ２およびＹ２を備える。各スイッチングブリッジは、直列に接続された２つのスイッチング素子を備える。第２スイッチング回路１２は、スイッチングブリッジＸ２およびＹ２の両端に接続された中間コンデンサＣＭを備える。起動モードの動作では、各スイッチングブリッジが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れでスイッチングをする。定常モードの動作では、各スイッチングブリッジが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランスによって結合するプライマリ回路およびセカンダリ回路を備え、
前記プライマリ回路は、
直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるプライマリブリッジを備え、
前記セカンダリ回路は、
直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるセカンダリブリッジと、
前記セカンダリブリッジの両端に接続された中間コンデンサと、を備え、
前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、起動時および定常状態時に、それぞれ、起動モードおよび定常モードで動作し、
前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れでスイッチングをし、
前記定常モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをすることを特徴とする電力変換装置。
前記プライマリ回路は、
直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるプライマリブリッジを備え、
前記セカンダリ回路は、
直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるセカンダリブリッジと、
前記セカンダリブリッジの両端に接続された中間コンデンサと、を備え、
前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、起動時および定常状態時に、それぞれ、起動モードおよび定常モードで動作し、
前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れでスイッチングをし、
前記定常モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項2】
請求項１に記載の電力変換装置であって、前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える各スイッチング素子は、オンとなる時間が時間経過と共に増加するスイッチングをすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項3】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記中間コンデンサの充電電圧が所定の目標値に達するまでの間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記起動モードの動作をし、
前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から所定の休止時間の間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、スイッチングを停止し、
前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から前記休止時間が経過した後に、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記定常モードの動作をすることを特徴とする電力変換装置。
前記中間コンデンサの充電電圧が所定の目標値に達するまでの間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記起動モードの動作をし、
前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から所定の休止時間の間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、スイッチングを停止し、
前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から前記休止時間が経過した後に、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記定常モードの動作をすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
前記プライマリ回路は、
前記プライマリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続されたプライマリ巻線を備え、
前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、
前記セカンダリ回路は、
前記セカンダリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、
前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
前記プライマリ回路は、
前記プライマリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続されたプライマリ巻線を備え、
前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、
前記セカンダリ回路は、
前記セカンダリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、
前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項5】
請求項４に記載の電力変換装置であって、
前記プライマリブリッジの両端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと前記プライマリブリッジの一端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、
前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されることを特徴とする電力変換装置。
前記プライマリブリッジの両端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと前記プライマリブリッジの一端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、
前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項6】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
前記プライマリ回路は、並列接続された複数の前記プライマリブリッジを備え、
前記セカンダリ回路は、並列接続された複数の前記セカンダリブリッジを備え、
前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、
前記プライマリ回路は、
複数の前記プライマリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記プライマリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続されたプライマリ巻線を備え、
前記セカンダリ回路は、
複数の前記セカンダリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記セカンダリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、
前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
前記プライマリ回路は、並列接続された複数の前記プライマリブリッジを備え、
前記セカンダリ回路は、並列接続された複数の前記セカンダリブリッジを備え、
前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、
前記プライマリ回路は、
複数の前記プライマリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記プライマリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続されたプライマリ巻線を備え、
前記セカンダリ回路は、
複数の前記セカンダリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記セカンダリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、
前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項7】
請求項６に記載の電力変換装置であって、
各前記プライマリブリッジの両方の並列接続端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと各前記プライマリブリッジの一方の並列接続端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、
前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されることを特徴とする電力変換装置。
各前記プライマリブリッジの両方の並列接続端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと各前記プライマリブリッジの一方の並列接続端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、
前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置に関し、特に、起動時の動作に関する。
【背景技術】
【0002】
ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載されたバッテリから電力供給網を介して、一般家庭、オフィス等に電力を供給する技術につき研究が行われている。また、商用電源システムから独立した局所的な電力供給網についても研究が行われている。このような電力供給技術では、バッテリと電気機器との間の電力伝送経路に電力変換装置が用いられる。電力変換装置には、交流電力を直流電力に変換し、あるいは直流電力を交流電力に変換するＡＣ／ＤＣ電力変換装置や、直流電圧のレベルを変換するＤＣ／ＤＣ電力変換装置がある。
【0003】
電力変換装置には、特許文献１や非特許文献１に記載されているように、２つのスイッチング回路をトランスによって結合したものがある。これらの文献に記載の電力変換装置では、負荷に供給する電力を安定化させるためにコンデンサが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－６０２８５号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】「HVDC 用コンバータのディジタルソフトスタートについて」平成26年度電気・情報関係学会九州支部連合大会 12-2P-16 坂井努 丸田英徳 柴田裕一郎 黒川不二雄 廣瀬圭一
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一般に、電力変換装置には、負荷に供給する電力を安定させるためのコンデンサが用いられる。したがって、電力変換装置の動作が停止した状態から動作を開始する起動時には、コンデンサを充電するための電流が電力変換装置に流れる。この起動時電流が大きいと、電力変換装置に用いられている部品の寿命が短くなることがある。
【0007】
電力変換装置の起動時の制御については、従来から様々な方法が提案されている。例えば非特許文献１には、電力変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータについてソフトスタートを行うことが記載されている。しかし、電力変換装置の回路構成によっては、起動時電流を十分に抑制することが困難となることがある。
【0008】
本発明は、電力変換装置に起動時に流れる電流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】
【0009】
本発明は、トランスによって結合するプライマリ回路およびセカンダリ回路を備え、前記プライマリ回路は、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるプライマリブリッジを備え、前記セカンダリ回路は、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるセカンダリブリッジと、前記セカンダリブリッジの両端に接続された中間コンデンサと、を備え、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、起動時および定常状態時に、それぞれ、起動モードおよび定常モードで動作し、前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れでスイッチングをし、前記定常モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをすることを特徴とする。
【0010】
望ましくは、前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える各スイッチング素子は、オンとなる時間が時間経過と共に増加するスイッチングをする。
【0011】
望ましくは、前記中間コンデンサの充電電圧が所定の目標値に達するまでの間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記起動モードの動作をし、前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から所定の休止時間の間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、スイッチングを停止し、前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から前記休止時間が経過した後に、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記定常モードの動作をする。
【0012】
望ましくは、前記プライマリ回路は、前記プライマリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続されたプライマリ巻線を備え、前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、前記セカンダリ回路は、前記セカンダリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備える。
【0013】
望ましくは、前記プライマリブリッジの両端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと前記プライマリブリッジの一端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続される。
【0014】
望ましくは、前記プライマリ回路は、並列接続された複数の前記プライマリブリッジを備え、前記セカンダリ回路は、並列接続された複数の前記セカンダリブリッジを備え、前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、前記プライマリ回路は、複数の前記プライマリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記プライマリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続されたプライマリ巻線を備え、前記セカンダリ回路は、複数の前記セカンダリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記セカンダリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備える。
【0015】
望ましくは、各前記プライマリブリッジの両方の並列接続端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと各前記プライマリブリッジの一方の並列接続端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続される。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、電力変換装置に起動時に流れる電流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第１実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図2】定常モードおよび起動モードのそれぞれにおける制御信号を示す図である。
【図3】スタート時における各制御信号、各電圧および各電流の時間波形の概形を示す図である。
【図4】第２実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図5】起動モードにおいて制御部が出力する制御信号を示す図である。
【図6】第３実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図7】第２実施形態に係る電力変換装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図8】第２実施形態に係る電力変換装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図9】第２実施形態に係る電力変換装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図10】第２実施形態に係る電力変換装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図11】第２実施形態に係る電力変換装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図12】第２実施形態に係る電力変換装置についての実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示された同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。本明細書における「上」「下」等の方向を示す用語は、回路図における方向を示す。これらの方向を示す用語は、各構成要素を配置する際の姿勢を限定するものではない。
【0019】
図１には、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置１００の構成が示されている。電力変換装置１００は、第１スイッチング回路１０、第２スイッチング回路１２および制御部３０を備えている。第１スイッチング回路１０は、２つの入出力ポート（２対の端子）として、正極端子ＴＰ１および負極端子ＴＮ１と、正極端子ＴＰ２および負極端子ＴＮ２を備えている。第２スイッチング回路１２は、１つの入出力ポートとして、正極端子ＴＰ３および負極端子ＴＮ３を備えている。第１スイッチング回路１０および第２スイッチング回路１２は、それぞれ、トランス１８を構成するプライマリ巻線１４およびセカンダリ巻線１６を備えており、トランス１８によって結合している。
【0020】
制御部３０は、第１スイッチング回路１０および第２スイッチング回路１２のスイッチングを制御する。第１スイッチング回路１０および第２スイッチング回路１２がスイッチングをすることで、正極端子ＴＰ１と負極端子ＴＮ１との間、正極端子ＴＰ２と負極端子ＴＮ２との間、正極端子ＴＰ３と負極端子ＴＮ３との間の相互間で、電力の受け渡しが行われる。
【0021】
第１スイッチング回路１０は、スイッチングブリッジＸ１、スイッチングブリッジＹ１、プライマリ巻線１４、リアクトルＬ１、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２を備えている。スイッチングブリッジＸ１は、直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１１およびＳ１２を備え、スイッチングブリッジＹ１は、直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１３およびＳ１４を備えている。
【0022】
本願明細書および図面に示される各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であってよい。２つのＩＧＢＴが直列接続されるとは、一方のＩＧＢＴのエミッタ端子と他方のＩＧＢＴのコレクタ端子とが接続されることをいう。２つのＭＯＳＦＥＴが直列接続されるとは、一方のＭＯＳＦＥＴのソース端子が、他方のＭＯＳＦＥＴのドレイン端子に接続されることをいう。なお、各スイッチング素子は、所定の駆動回路（図示せず）を介して制御信号によって制御されてよい。
【0023】
スイッチングブリッジＸ１、スイッチングブリッジＹ１および第２コンデンサＣ２は、並列接続されている。スイッチングブリッジＸ１、スイッチングブリッジＹ１および第２コンデンサＣ２の上側の並列接続端には正極端子ＴＰ２が接続され、下側の並列接続端には負極端子ＴＮ１およびＴＮ２が接続されている。
【0024】
プライマリ巻線１４の一端は、スイッチングブリッジＸ１が備えるスイッチング素子Ｓ１１およびＳ１２の接続点に接続され、プライマリ巻線１４の他端は、スイッチングブリッジＹ１が備えるスイッチング素子Ｓ１３およびＳ１４の接続点に接続されている。リアクトルＬ１の一端はプライマリ巻線１４の中途点に接続され、他端は正極端子ＴＰ１に接続されている。ここで、巻線の中途点はタップとも称される。中途点は、巻線を構成する導線の中途の点をいい、巻線から引き出されてもよい。正極端子ＴＰ１と負極端子ＴＮ１との間には第１コンデンサＣ１が接続されている。
【0025】
第２スイッチング回路１２は、スイッチングブリッジＸ２、スイッチングブリッジＹ２、セカンダリ巻線１６、リアクトルＬ２、および中間コンデンサＣＭを備えている。スイッチングブリッジＸ２は、直列に接続されたスイッチング素子Ｓ２１およびＳ２２を備え、スイッチングブリッジＹ２は、直列に接続されたスイッチング素子Ｓ２３およびＳ２４を備えている。中間コンデンサＣＭは、直列に接続された第１分割コンデンサＣＭ１および第２分割コンデンサＣＭ２を備えている。
【0026】
スイッチングブリッジＸ２、スイッチングブリッジＹ２および中間コンデンサＣＭは、並列接続されている。スイッチングブリッジＸ１、スイッチングブリッジＹ１および中間コンデンサＣＭの上側の並列接続端には正極端子ＴＰ３が接続され、下側の並列接続端には負極端子ＴＮ３が接続されている。
【0027】
セカンダリ巻線１６の一端は、スイッチング素子Ｓ２１およびＳ２２の接続点に接続され、セカンダリ巻線１６の他端は、スイッチング素子Ｓ２３およびＳ２４の接続点に接続されている。リアクトルＬ２の一端はセカンダリ巻線１６の中途点に接続され、他端は第１分割コンデンサＣＭ１と第２分割コンデンサＣＭ２の接続端に接続されている。
【0028】
このように、電力変換装置１００は、トランス１８によって結合するプライマリ回路およびセカンダリ回路として、第１スイッチング回路１０および第２スイッチング回路１２を備えている。第１スイッチング回路１０は、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるプライマリブリッジとして、スイッチングブリッジＸ１およびＹ１を備えている。第２スイッチング回路１２は、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるセカンダリブリッジとして、スイッチングブリッジＸ２およびＹ２を備えている。また、第２スイッチング回路１２は、スイッチングブリッジＸ２およびＹ２の両端に接続された中間コンデンサＣＭを備えている。
【0029】
電力変換装置１００は、起動モードまたは定常モードのいずれかのモードで動作する。起動モードは、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２の両端の電圧が０でない一方で、中間コンデンサＣＭの両端の電圧が０である初期状態から起動するときの動作モードである。定常モードは、中間コンデンサＣＭ、第１コンデンサＣ１および第２コンデンサＣ２のそれぞれの両端の電圧が収束し、電力変換装置１００が定常状態で動作しているときの動作モードである。定常モードの動作では、正極端子ＴＰ１と負極端子ＴＮ１との間、正極端子ＴＰ２と負極端子ＴＮ２との間、および正極端子ＴＰ３と負極端子ＴＮ３との間の相互間で、電力の受け渡しが行われるようなスイッチングが行われる。
【0030】
以下に説明するように、起動モードの動作では、スイッチングブリッジＸ１、Ｙ１、Ｘ２およびＹ２のそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れ（本実施形態では１８０°）でスイッチングをする。定常モードの動作では、スイッチングブリッジＸ１、Ｙ１、Ｘ２およびＹ２のそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをする。
【0031】
起動モードおよび定常モードのいずれにおいても、第１スイッチング回路１０が備えるスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１４は、それぞれ、第２スイッチング回路１２が備えるスイッチング素子Ｓ２１～Ｓ２４と同期してスイッチングする。すなわち、スイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３およびＳ１４がオンであるときは、それぞれ、スイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３およびＳ２４もまたオンになり、スイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３およびＳ１４がオフであるときは、それぞれ、スイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３およびＳ２４もまたオフになる。
【0032】
図２（ａ）には、定常モードにおいて制御部３０が各スイッチング素子に出力する制御信号が示されている。横軸は時間を示し、縦軸は制御信号の値を示す。ここで、制御信号ｇ１１、ｇ１２、ｇ１３、ｇ２１、ｇ２２、ｇ２３およびｇ２４は、それぞれ、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３およびＳ２４を制御する信号である。制御信号の値がハイであるときは、その制御信号に対応するスイッチング素子はオンである。また、制御信号の値がローであるときは、その制御信号に対応するスイッチング素子はオフである。
【0033】
制御信号ｇ１１およびｇ１４は同一のタイミングでローからハイになり、ハイからローになる。制御信号ｇ１２およびｇ１３は同一のタイミングでローからハイになり、ハイからローになる。制御信号ｇ２１、ｇ２２、ｇ２３およびｇ２４は、それぞれ、制御信号ｇ１１、ｇ１２、ｇ１３およびｇ１４と同一のタイミングでローからハイになり、ハイからローになる。
【0034】
異なる観点から各制御信号を説明すると、次のようになる。制御信号ｇ１１およびｇ１２は交互にハイ、ローが切り替わる。すなわち、制御信号ｇ１１がハイであるときは、制御信号ｇ１２はローになり、制御信号ｇ１１がローであるときは、制御信号ｇ１２はハイになる。同様に、制御信号ｇ１３およびｇ１４は交互にハイ、ローが切り替わる。制御信号ｇ２１およびｇ２２は交互にハイ、ローが切り替わり、制御信号ｇ２３およびｇ２４は、交互にハイ、ローが切り替わる。
【0035】
したがって、定常モードにおいて各スイッチング素子は、次のように動作する。スイッチングブリッジＸ１を構成するスイッチング素子Ｓ１１およびＳ１２は、交互にオンオフする。すなわち、スイッチング素子Ｓ１１がオンであるときは、スイッチング素子Ｓ１２はオフになり、スイッチング素子Ｓ１１がオフであるときは、スイッチング素子Ｓ１２はオンになる。同様に、スイッチングブリッジＹ１を構成するスイッチング素子Ｓ１３およびＳ１４は交互にオンオフする。スイッチングブリッジＸ２を構成するスイッチング素子Ｓ２１およびＳ２２は交互にオンオフし、スイッチングブリッジＹ２を構成するスイッチング素子Ｓ２３およびＳ２４は交互にオンオフする。
【0036】
定常モードにおける電力変換装置１００の動作について説明する。ここでは、正極端子ＴＰ１および負極端子ＴＮ１と、正極端子ＴＰ２および負極端子ＴＮ２に電圧源が接続され、正極端子ＴＰ３および負極端子ＴＮ３に負荷回路が接続されているものとする。
【0037】
スイッチングブリッジＸ１およびＹ１がスイッチングすることで、リアクトルＬ１に誘導起電力が発生し、第１コンデンサＣ１の両端の電圧に誘導起電力が加えられた電圧が、第２コンデンサＣ２に印加される。あるいは、第２コンデンサＣ２の両端の電圧から誘導起電力が差し引かれた電圧が、第１コンデンサＣ１に印加される。第１コンデンサＣ１の両端の電圧は、正極端子ＴＰ１と負極端子ＴＮ１との間の第１電圧Ｖ１となり、第２コンデンサＣ２の両端の電圧は、正極端子ＴＰ２と負極端子ＴＮ２との間の第２電圧Ｖ２となる。第１電圧Ｖ１に対する第２電圧Ｖ２の比率は、スイッチング素子Ｓ１１およびＳ１４のオンデューティ比で定まる。ここで、オンデューティ比とは、スイッチング周期に対するオンになる時間の比率をいう。
【0038】
スイッチングブリッジＸ１およびＹ１のスイッチングによって、第２電圧Ｖ２に基づく交流電圧がプライマリ巻線１４に印加され、プライマリ巻線１４に印加された交流電圧に応じた交流電圧がセカンダリ巻線１６に現れる。スイッチング素子Ｓ２１～Ｓ２４は、それぞれ、スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１４と同期してスイッチングする。これによって、セカンダリ巻線１６の両端に現れた交流電圧は、スイッチングブリッジＸ２およびＹ２によって直流電圧に変換されて中間コンデンサＣＭの両端に印加される。
【0039】
リアクトルＬ２には、スイッチング素子Ｓ２１およびＳ２４のオンデューティ比に応じた誘導起電力が発生する。セカンダリ巻線１６の中途点よりも上側の部分に発生した電圧、リアクトルＬ２の誘導起電力、およびセカンダリ巻線１６の中途点よりも下側の部分に発生した電圧によって、第１分割コンデンサＣＭ１および第２分割コンデンサＣＭ２が充電され、あるいは負荷回路に電流が流れる。
【0040】
定常モードでは、各スイッチング素子のオンデューティ比、トランス１８の巻線比等に応じた電圧が、正極端子ＴＰ３および負極端子ＴＮ３に現れる。ここで、巻線比とは、プライマリ巻線１４の巻き数に対するセカンダリ巻線１６の巻き数の比率をいう。
【0041】
図２（ｂ）には、起動モードにおいて制御部３０が各スイッチング素子に出力する制御信号が示されている。定常モードと同様、制御信号ｇ１１およびｇ１４は同一のタイミングでローからハイになり、ハイからローになる。制御信号ｇ１２およびｇ１３は同一のタイミングでローからハイになり、ハイからローになる。制御信号ｇ２１～ｇ２４は、それぞれ、制御信号ｇ１１～ｇ１４と同一のタイミングでローからハイになり、ハイからローになる。
【0042】
制御信号ｇ１２は、制御信号ｇ１１に対して１８０°だけ位相が遅れている。また、制御信号ｇ１３は、制御信号ｇ１４に対して１８０°だけ位相が遅れている。これによって、スイッチング素子Ｓ１１およびＳ１４がオンであり、スイッチング素子Ｓ１２およびＳ１３がオフである第１状態、スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１４がオフである第２状態、スイッチング素子Ｓ１１およびＳ１４がオフであり、スイッチング素子Ｓ１２およびＳ１３がオンである第３状態、スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１４がオフである第２状態を動作の一巡として、この動作が巡回的に繰り返される。すなわち、第１状態、第２状態、第３状態、第２状態、第１状態、第２状態、・・・・・のように、第１状態と第３状態との間、および第３状態と第１状態との間に第２状態が介在するように、第１状態および第３状態が交互に繰り返される。
【0043】
起動モードにおける電力変換装置１００の動作について説明する。ここでは、正極端子ＴＰ１および負極端子ＴＮ１に第１電圧源が接続され、正極端子ＴＰ２および負極端子ＴＮ２に第２電圧源が接続され、正極端子ＴＰ３および負極端子ＴＮ３に負荷回路が接続されているものとする。第１コンデンサＣ１の両端の電圧は、第１電圧源の出力電圧に至っており、第２コンデンサＣ２の両端の電圧は、第２電圧源の出力電圧に至っているものとする。また、第１分割コンデンサＣＭ１および第２分割コンデンサＣＭ２の両端の電圧は０であるものとする。
【0044】
第１状態では、第１スイッチング回路１０におけるスイッチング素子Ｓ１１およびＳ１４と、第２スイッチング回路１２におけるスイッチング素子Ｓ２１およびＳ２４がオンになり、その他のスイッチング素子がオフになる。これによって、正極端子ＴＰ２、スイッチング素子Ｓ１１、プライマリ巻線１４およびスイッチング素子Ｓ１４を通って負極端子ＴＮ２に至る経路に電流Ｊ１が流れる。これと共に、プライマリ巻線１４には、第２電圧Ｖ２が印加される。また、セカンダリ巻線１６の上端から、スイッチング素子Ｓ２１、中間コンデンサＣＭおよびスイッチング素子Ｓ２４を通ってセカンダリ巻線１６の下端に戻る電流Ｊ２が流れる。電流Ｊ２によって、中間コンデンサＣＭを構成する第１分割コンデンサＣＭ１および第２分割コンデンサＣＭ２が充電される。
【0045】
第２状態では、スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１４およびＳ２１～Ｓ２２がオフになる。 第３状態では、第１スイッチング回路１０におけるスイッチング素子Ｓ１２およびＳ１３と、第２スイッチング回路１２におけるスイッチング素子Ｓ２２およびＳ２３がオンになり、その他のスイッチング素子がオフになる。これによって、正極端子ＴＰ２、スイッチング素子Ｓ１３、プライマリ巻線１４およびスイッチング素子Ｓ１２を通って負極端子ＴＮ２に至る経路に電流Ｊ３が流れる。これと共に、プライマリ巻線１４には、第２電圧Ｖ２が印加される。ただし、プライマリ巻線１４に印加される電圧の極性は、第１状態とは逆となる。また、セカンダリ巻線１６の下端から、スイッチング素子Ｓ２３、中間コンデンサＣＭおよびスイッチング素子Ｓ２２を通ってセカンダリ巻線１６の上端に戻る電流Ｊ４が流れる。電流Ｊ４によって、中間コンデンサＣＭを構成する第１分割コンデンサＣＭ１および第２分割コンデンサＣＭ２が充電される。
【0046】
制御部３０は、各スイッチング素子のオンデューティ比を一定としてもよいし、各スイッチング素子のオンデューティ比を、時間経過と共に増加させる制御を行ってもよい。オンデューティ比の最大値は０．５であってよい。正極端子ＴＰ３と負極端子ＴＮ３との間には電圧計（図示せず）が接続されており、電圧計が正極端子ＴＰ３と負極端子ＴＮ３との間の第３電圧Ｖ３の測定値を制御部３０に出力する。制御部３０は、中間コンデンサＣＭの両端の電圧、すなわち第３電圧Ｖ３が増加し、第３電圧Ｖ３が目標値に達したときに起動モードでの制御を停止する。
【0047】
本実施形態に係る電力変換装置１００は、第１スイッチング回路１０および第２スイッチング回路１２のスイッチングが停止した停止状態から、定常モードで動作する状態に至るまでのスタート時に、最初に起動モードで動作し、停止状態を経て定常モードの動作を開始する。図３には、スタート時における各制御信号ｇ１１、ｇ２１、ｇ１２、ｇ２２、ｇ１３、ｇ２３、ｇ１４およびｇ２４の時間波形と、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２、第１電流Ｉ１および第２電流Ｉ２の時間波形の概形が示されている。ここで、第１電流Ｉ１は、正極端子ＴＰ１から流入する電流であり、第２電流Ｉ２は、正極端子ＴＰ２から流入する電流である。
【0048】
時刻ｔ＝ｔ０以降に制御部３０は、電力変換装置１００を起動モードで動作させるための各制御信号を、各スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１４および各スイッチング素子Ｓ２１～Ｓ２４に出力する。すなわち、制御部３０は、図２（ｂ）に示された各制御信号を、各スイッチング素子に出力する。これによって、電力変換装置１００は起動モードで動作する。制御部３０は、第３電圧Ｖ３が目標値ＶＴに達したか否かを判定し、第３電圧Ｖ３が目標値ＶＴに達していないときは、電力変換装置１００を起動モードで動作させるための各制御信号を引き続き出力する。制御部３０は、第３電圧Ｖ３が目標値ＶＴに達したときは、各制御信号をローにし、各スイッチング素子をオフにする。図３では、時刻ｔ＝ｔ１に第３電圧Ｖ３が目標値ＶＴに達し、制御部３０は、各スイッチング素子をオフにする。このように、電力変換装置１００は、時刻ｔ＝ｔ０～ｔ＝ｔ１の起動モード期間に、起動モードで動作する。
【0049】
時刻ｔ＝ｔ１から休止時間Ｔ２が経過する休止期間の間、制御部３０は、各スイッチング素子をオフに維持する。時刻ｔ＝ｔ１から休止時間Ｔ２が経過した時刻ｔ＝ｔ２以降に、制御部３０は、電力変換装置１００を定常モードで動作させるための各制御信号を各スイッチング素子に出力する。すなわち、制御部３０は、図２（ａ）に示された各制御信号と同様の各制御信号を、各スイッチング素子に出力する。これによって、時刻ｔ＝ｔ２以降の定常モード期間に、電力変換装置１００は定常モードで動作する。
【0050】
電力変換装置１００の起動時に、図２（ａ）に示される定常モードのスイッチングを行ってしまうと、各スイッチング素子のオンデューティ比が０．５から離れた値になる程、プライマリ巻線１４およびセカンダリ巻線１６に流れる電流が大きくなる。これによって、中間コンデンサＣＭに流れる電流が大きくなってしまう。そこで、図２（ｂ）に示される起動モードのスイッチングを行うことで、スタート時において中間コンデンサＣＭに流れる電流が抑制される。その原理は、第１状態と第３状態との間に第２状態を介在させると共に、１周期における第１状態および第３状態に対応する時間を短くすることで、第１状態および第３状態において、プライマリ巻線１４およびセカンダリ巻線１６に流れる電流が抑制されることにある。
【0051】
図３に示されているように、第３電圧Ｖ３が０から目標値ＶＴに達するまでの間、電力変換装置１００は起動モードで動作し、第３電圧Ｖ３が目標値ＶＴに達してから休止時間Ｔ２が経過するまでの間、電力変換装置１００はスイッチングを停止する。その後に、電力変換装置１００が定常モードで動作することで、中間コンデンサＣＭに流れる電流が抑制される。
【0052】
なお、上記では、正極端子ＴＰ１および負極端子ＴＮ１に電力源として第１電圧源が接続され、正極端子ＴＰ２および負極端子ＴＮ２に電力源として第２電圧源が接続され、正極端子ＴＰ３および負極端子ＴＮ３に負荷回路が接続された場合の動作が示された。電力源は、正極端子ＴＰ１と負極端子ＴＮ１との間、正極端子ＴＰ２と負極端子ＴＮ２との間、および正極端子ＴＰ３と負極端子ＴＮ３との間のうち少なくとも１つの端子対（入出力ポート）に接続されていればよい。電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されてよい。電力源は二次電池や、商用電源システムとの間で電力を受け渡しする電源装置であってよい。
【0053】
図４には、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置１０１の構成が示されている。電力変換装置１０１は、３相スイッチング回路１０ａ、ＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２、ＺＸ相スイッチング回路１２３および制御部３２を備えている。３相スイッチング回路１０ａは、２つの入出力ポートとして、正極端子ＴＰａおよび負極端子ＴＮａと、正極端子ＴＰｂおよび負極端子ＴＮｂを備えている。ＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２およびＺＸ相スイッチング回路１２３のそれぞれは、１つの入出力ポートとして、正極端子ＴＰｃおよび負極端子ＴＮｃを備えている。
【0054】
ＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２およびＺＸ相スイッチング回路１２３のそれぞれは、第１実施形態における第２スイッチング回路１２と同様の構成を有している。ＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２およびＺＸ相スイッチング回路１２３は、それぞれセカンダリ巻線１６１、１６２および１６３を備えている。３相スイッチング回路１０ａは３つのプライマリ巻線１４１～１４３を備えている。プライマリ巻線１４１、１４２および１４３は、それぞれ、ＸＹ相スイッチング回路１２１が備えるセカンダリ巻線１６１、ＹＺ相スイッチング回路１２２が備えるセカンダリ巻線１６２、およびＺＸ相スイッチング回路１２３が備えるセカンダリ巻線１６３に結合する。プライマリ巻線１４１とセカンダリ巻線１６１はトランス１８１を構成する。プライマリ巻線１４２とセカンダリ巻線１６２はトランス１８２を構成し、プライマリ巻線１４２とセカンダリ巻線１６２はトランス１８３を構成する。
【0055】
制御部３２は、３相スイッチング回路１０ａ、ＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２およびＺＸ相スイッチング回路１２３のスイッチングを制御する。制御部３２が各スイッチング回路を制御することにより、正極端子ＴＰａと負極端子ＴＮａとの間、正極端子ＴＰｂと負極端子ＴＮｂとの間、ＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２およびＺＸ相スイッチング回路１２３のそれぞれにおける正極端子ＴＰｃと負極端子ＴＮｃとの間の相互間で、電力の受け渡しが行われる。
【0056】
３相スイッチング回路１０ａは、スイッチングブリッジＸａ、スイッチングブリッジＹａ、スイッチングブリッジＺａ、プライマリ巻線１４１～１４３、リアクトルＬａ１～Ｌａ３、第１コンデンサＣａおよび第２コンデンサＣｂを備えている。スイッチングブリッジＸａは、直列に接続されたスイッチング素子Ｓａ１およびＳａ２を備えている。スイッチングブリッジＹａは、直列に接続されたスイッチング素子Ｓａ３およびＳａ４を備え、スイッチングブリッジＺａは、直列に接続されたスイッチング素子Ｓａ５およびＳａ６を備えている。
【0057】
スイッチングブリッジＸａ、スイッチングブリッジＹａ、スイッチングブリッジＺａおよび第２コンデンサＣｂは並列接続されている。スイッチングブリッジＸａ、スイッチングブリッジＹａ、スイッチングブリッジＺａおよび第２コンデンサＣｂの上側の並列接続端には正極端子ＴＰｂが接続され、下側の並列接続端には負極端子ＴＮａおよびＴＮｂが接続されている。
【0058】
スイッチング素子Ｓａ１およびＳａ２の接続点と、スイッチング素子Ｓａ３およびＳａ４の接続点との間にはプライマリ巻線１４１が接続されている。スイッチング素子Ｓａ３およびＳａ４の接続点と、スイッチング素子Ｓａ５およびＳａ６の接続点との間にはプライマリ巻線１４２が接続されている。スイッチング素子Ｓａ５およびＳａ６の接続点と、スイッチング素子Ｓａ１およびＳａ２の接続点との間にはプライマリ巻線１４３が接続されている。リアクトルＬａ１の一端は、プライマリ巻線１４１の中途点に接続されている。リアクトルＬａ２の一端は、プライマリ巻線１４２の中途点に接続され、リアクトルＬａ３の一端は、プライマリ巻線１４３の中途点に接続されている。リアクトルＬａ１～Ｌａ３のそれぞれの他端は、正極端子Ｔｐａに共通に接続されている。正極端子ＴＰａと負極端子ＴＮａとの間には第１コンデンサＣａが接続されている。
【0059】
ＸＹ相スイッチング回路１２１は、スイッチングブリッジＡ、スイッチングブリッジＢ、セカンダリ巻線１６１、リアクトルＬｂ１、および中間コンデンサＣｃを備えている。スイッチングブリッジＡは、直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１およびＳ２を備え、スイッチングブリッジＢは、直列に接続されたスイッチング素子Ｗ３およびＷ４を備えている。中間コンデンサＣｃは、直列に接続された第１分割コンデンサＣｃ１および第２分割コンデンサＣｃ２を備えている。
【0060】
スイッチングブリッジＡ、スイッチングブリッジＢおよび中間コンデンサＣｃは、並列接続されている。スイッチングブリッジＡ、スイッチングブリッジＢおよび中間コンデンサＣｃの上側の並列接続端には正極端子ＴＰｃが接続され、下側の並列接続端には負極端子ＴＮｃが接続されている。
【0061】
セカンダリ巻線１６１の一端は、スイッチングブリッジＡが備えるスイッチング素子Ｓ１およびＳ２の接続点に接続され、セカンダリ巻線１６の他端は、スイッチングブリッジＢが備えるスイッチング素子Ｗ３およびＷ４の接続点に接続されている。リアクトルＬｂ１の一端はセカンダリ巻線１６１の中途点に接続され、他端は第１分割コンデンサＣｃ１と第２分割コンデンサＣｃ２の接続端に接続されている。
【0062】
ＹＺ相スイッチング回路１２２は、ＸＹ相スイッチング回路１２１と同様の構成を有している。ただし、説明の便宜上、ＸＹ相スイッチング回路１２１におけるスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｗ３およびＷ４に対応するスイッチング素子は、それぞれ、スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４、Ｗ５およびＷ６と表記されている。また、ＸＹ相スイッチング回路１２１におけるリアクトルＬｂ１に対応するリアクトルは、リアクトルＬｂ２と表記され、セカンダリ巻線１６１に対応する巻線は、セカンダリ巻線１６２と表記されている。
【0063】
ＺＸ相スイッチング回路１２３もまた、ＸＹ相スイッチング回路１２１と同様の構成を有している。ただし、説明の便宜上、ＸＹ相スイッチング回路１２１におけるスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｗ３およびＷ４に対応するスイッチング素子は、それぞれ、スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６、Ｗ１およびＷ２と表記されている。また、ＸＹ相スイッチング回路１２１におけるリアクトルＬｂ１に対応するリアクトルは、リアクトルＬｂ３と表記され、セカンダリ巻線１６１に対応する巻線は、セカンダリ巻線１６３と表記されている。
【0064】
制御部３２は、スイッチング素子Ｓａ１～Ｓａ６をそれぞれ制御する制御信号ｇａ１～ｇａ６を出力する。また、制御部３２は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６をそれぞれ制御する制御信号ｇ１～ｇ６を出力し、スイッチング素子Ｗ１～Ｗ６をそれぞれ制御する制御信号ｇＷ１～ｇＷ６を出力する。
【0065】
このように、電力変換装置１０１は、プライマリ回路として３相スイッチング回路１０ａを備えている。また、電力変換装置１０１は、プライマリ回路にトランスによって結合するセカンダリ回路として、ＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２およびＺＸ相スイッチング回路１２３を備えている。
【0066】
３相スイッチング回路１０ａは、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるプライマリブリッジとして、スイッチングブリッジＸａ、ＹａおよびＺａを備えている。 ＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２およびＺＸ相スイッチング回路１２３のそれぞれは、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるセカンダリブリッジとして、スイッチングブリッジＡおよびＢを備えている。また、各相のスイッチング回路１２１～１２３は、スイッチングブリッジＡおよびＢの両端に接続された中間コンデンサＣｃを備えている。
【0067】
以下に説明するように、起動モードの動作では、スイッチングブリッジＸａ、Ｙａ、Ｚａ、ＡおよびＢのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れ（本実施形態では１８０°）でスイッチングをする。定常モードの動作では、スイッチングブリッジＸａ、Ｙａ、Ｚａ、ＡおよびＢのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをする。
【0068】
電力変換装置１０２の動作について説明する。ここでは、正極端子ＴＰａおよび負極端子ＴＮａに第１電圧源が接続され、正極端子ＴＰｂおよび負極端子ＴＮｂに第２電圧源が接続され、正極端子ＴＰｃおよび負極端子ＴＮｃに負荷回路が接続されているものとする。起動前において第１コンデンサＣａの両端の電圧は、第１電圧源の出力電圧に至っており、第２コンデンサＣｂの両端の電圧は、第２電圧源の出力電圧に至っているものとする。また、起動前において第１分割コンデンサＣｃ１および第２分割コンデンサＣｃ２の両端の電圧は０であるものとする。
【0069】
起動モードおよび定常モードのいずれにおいても、ＸＹ相スイッチング回路１２１が備えるスイッチングブリッジＡおよびＢは、それぞれ、３相スイッチング回路１０ａが備えるスイッチングブリッジＸａおよびＹａと同期してスイッチングする。すなわち、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｗ３およびＷ４は、それぞれ、スイッチング素子Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓａ３およびＳａ４と同期してスイッチングをする。同様に、ＹＺ相スイッチング回路１２２が備えるスイッチングブリッジＡおよびＢは、それぞれ、３相スイッチング回路１０ａが備えるスイッチングブリッジＹａおよびＺａと同期してスイッチングする。ＺＸ相スイッチング回路１２３が備えるスイッチングブリッジＡおよびＢは、それぞれ、３相スイッチング回路１０ａが備えるスイッチングブリッジＺａおよびＸａと同期してスイッチングする。
【0070】
電力変換装置１０１の定常モードの動作について説明する。定常モードでは、３相スイッチング回路１０ａが備えるスイッチングブリッジＸａ、ＹａおよびＺａのそれぞれにおいて、上下のスイッチング素子が交互にオンオフする。スイッチング素子Ｓａ３のスイッチング位相は、スイッチング素子Ｓａ１に対して１２０°遅れる。スイッチング素子Ｓａ５のスイッチング位相は、スイッチング素子Ｓａ３に対して１２０°遅れ、スイッチング素子Ｓａ１のスイッチング位相は、スイッチング素子Ｓａ５に対して１２０°遅れる。すなわち、スイッチングブリッジＹａのスイッチング位相は、スイッチングブリッジＸａに対して１２０°遅れる。スイッチングブリッジＺａのスイッチング位相は、スイッチングブリッジＹａに対して１２０°遅れる。スイッチングブリッジＸａのスイッチング位相は、スイッチングブリッジＺａに対して１２０°遅れる。
【0071】
定常モードでは、トランス１８１～１８３の巻線比、各スイッチング素子のオンデューティ比等に応じた電圧が、および正極端子ＴＰｃと負極端子ＴＮｃとの間に現れる。
【0072】
次に、電力変換装置１０１の起動モードの動作について説明する。図５には、起動モードにおいて制御部３２が各スイッチング素子に出力する制御信号ｇａ１～ｇａ６が示されている。横軸は時間を示し、縦軸は制御信号の値を示す。ここで、制御信号ｇａ１～ｇａ６は、それぞれ、Ｓａ１～Ｓａ６を制御する信号である。
【0073】
制御信号ｇａ１～ｇａ６のそれぞれは、スイッチング周期ごとにローからハイに立ち上がって、所定のオン時間だけハイとなった後、ローに立ち下がる。制御信号ｇａ３の位相は、制御信号ｇａ１に対して１８０°遅れる。制御信号ｇａ５の位相は、制御信号ｇａ３に対して１２０°遅れ、制御信号ｇａ１は、制御信号ｇａ５に対して１２０°遅れる。
【0074】
制御信号ｇａ２の位相は、制御信号ｇａ１に対して１８０°遅れる。制御信号ｇａ４の位相は、制御信号ｇａ３に対して１８０°遅れる。制御信号ｇａ６の位相は、制御信号ｇａ５に対して１８０°遅れる。
【0075】
これによって、スイッチング素子Ｓａ３は、スイッチング素子Ｓａ１に対して１２０°遅れた位相でスイッチングする。スイッチング素子Ｓａ５は、スイッチング素子Ｓａ３に対して１２０°遅れた位相でスイッチングする。スイッチング素子Ｓａ１は、スイッチング素子Ｓａ５に対して１２０°遅れた位相でスイッチングする。
【0076】
スイッチング素子Ｓａ２は、スイッチング素子Ｓａ１に対して１８０°遅れた位相でスイッチングする。スイッチング素子Ｓａ４は、スイッチング素子Ｓａ３に対して１２０°遅れた位相でスイッチングする。スイッチング素子Ｓａ６は、スイッチング素子Ｓａ５に対して１８０°遅れた位相でスイッチングする。
【0077】
定常モードでは、各スイッチングブリッジにおける上下のスイッチング素子は、互いにオンオフを反転したスイッチングをする。これに対し、起動モードでは、各スイッチングブリッジにおける下側のスイッチング素子は、上側のスイッチング素子に対して１８０°遅れた位相でスイッチングする。
【0078】
電力変換装置１０１の起動時に定常モードのスイッチングを行うと、各スイッチング素子のオンデューティ比が０．５から離れた値になる程、プライマリ巻線１４ｉおよびセカンダリ巻線１６ｉ（ｉ＝１～３）に流れる電流が大きくなり、各相のスイッチング回路１２ｉの中間コンデンサＣｃに流れる電流が大きくなってしまう。そこで、起動モードのスイッチングを行うことで、起動時において中間コンデンサＣｃに流れる電流が抑制される。その原理は、各スイッチングブリッジにおける上下のスイッチング素子を別々にオンまたはオフにすると共に各スイッチング素子をオンにする時間を短くすることで、プライマリ巻線１４ｉおよびセカンダリ巻線１６ｉに流れる電流が抑制されることにある。
【0079】
図６には、第３実施形態に係る電力変換装置１０２の構成が示されている。電力変換装置１０２は、３相スイッチング回路１０ａ、コンデンサ分割型３相スイッチング回路１０ｂおよび制御部３４を備えている。電力変換装置１０２は、第２実施形態に係る電力変換装置１０１が備えるＸＹ相スイッチング回路１２１、ＹＺ相スイッチング回路１２２およびＺＸ相スイッチング回路１２３を、コンデンサ分割型３相スイッチング回路１０ｂに置き換えたものである。
【0080】
コンデンサ分割型３相スイッチング回路１０ｂはセカンダリ巻線１６１～１６３を備えている。セカンダリ巻線１６１～１６３は、それぞれ、３相スイッチング回路１０ａが備えるプライマリ巻線１４１～１４３に結合し、それぞれ、トランス１８１～１８３を構成する。
【0081】
制御部３４は、スイッチング回路１０ａおよびコンデンサ分割型スイッチング回路１０ｂのスイッチングを制御する。制御部３４が各スイッチング回路を制御することにより、正極端子ＴＰａと負極端子ＴＮａとの間、正極端子ＴＰｂと負極端子ＴＮｂとの間、コンデンサ分割型３相スイッチング回路１０ｂにおける正極端子ＴＰｃと負極端子ＴＮｃとの間の相互間で、電力の受け渡しが行われる。
【0082】
コンデンサ分割型３相スイッチング回路１０ｂは、スイッチングブリッジＸｂ、スイッチングブリッジＹｂ、スイッチングブリッジＺｂ、セカンダリ巻線１６１～１６３、リアクトルＬｂ１～Ｌｂ３、中間コンデンサＣｃを備えている。中間コンデンサＣｃは、直列に接続された第１分割コンデンサＣｃ１および第２分割コンデンサＣｃ２を備えている。スイッチングブリッジＸｂは、直列に接続されたスイッチング素子Ｓｂ１およびＳｂ２を備えている。スイッチングブリッジＹｂは、直列に接続されたスイッチング素子Ｓｂ３およびＳｂ４を備え、スイッチングブリッジＺｂは、直列に接続されたスイッチング素子Ｓｂ５およびＳｂ６を備えている。
【0083】
スイッチングブリッジＸｂ、スイッチングブリッジＹｂ、スイッチングブリッジＺｂおよび中間コンデンサＣｃは並列接続されている。スイッチングブリッジＸｂ、スイッチングブリッジＹｂ、スイッチングブリッジＺｂおよび中間コンデンサＣｃの上側の並列接続端には正極端子ＴＰｃが接続され、下側の並列接続端には負極端子ＴＮｃが接続されている。
【0084】
スイッチング素子Ｓｂ１およびＳｂ２の接続点と、スイッチング素子Ｓｂ３およびＳｂ４の接続点との間にはセカンダリ巻線１６１が接続されている。スイッチング素子Ｓｂ３およびＳｂ４の接続点と、スイッチング素子Ｓｂ５およびＳｂ６の接続点との間にはセカンダリ巻線１６２が接続されている。スイッチング素子Ｓｂ５およびＳｂ６の接続点と、スイッチング素子Ｓｂ１およびＳｂ２の接続点との間にはセカンダリ巻線１６３が接続されている。リアクトルＬｂ１の一端は、セカンダリ巻線１６１の中途点に接続されている。リアクトルＬｂ２の一端は、セカンダリ巻線１６２の中途点に接続され、リアクトルＬｂ３の一端は、セカンダリ巻線１６３の中途点に接続されている。リアクトルＬｂ１～Ｌｂ３のそれぞれの他端は、第１分割コンデンサＣｃ１および第２分割コンデンサＣｃ２の接続点に共通に接続されている。
【0085】
制御部３４は、スイッチング素子Ｓａ１～Ｓａ６をそれぞれ制御する制御信号ｇａ１～ｇａ６を出力する。また、制御部３４は、スイッチング素子Ｓｂ１～Ｓｂ６をそれぞれ制御する制御信号ｇｂ１～ｇｂ６を出力する。
【0086】
このように、電力変換装置１０２は、プライマリ回路として３相スイッチング回路１０ａを備えている。また、電力変換装置１０２は、プライマリ回路にトランスによって結合するセカンダリ回路として、コンデンサ分割型３相スイッチング回路１０ｂを備えている。
【0087】
３相スイッチング回路１０ａは、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるプライマリブリッジとして、スイッチングブリッジＸａ、ＹａおよびＺａを備えている。コンデンサ分割型３相スイッチング回路１０ｂは、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるセカンダリブリッジとして、スイッチングブリッジＸｂ、ＹｂおよびＺｂを備えている。また、コンデンサ分割型３相スイッチング回路１０ｂは、スイッチングブリッジＸｂ、ＹｂおよびＺｂの両端に接続された中間コンデンサＣｃを備えている。
【0088】
以下に説明するように、起動モードの動作では、スイッチングブリッジＸａ、Ｙａ、Ｚａ、Ｘｂ、ＹｂおよびＺｂのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れ（本実施形態では１８０°）でスイッチングをする。定常モードの動作では、スイッチングブリッジＸａ、Ｙａ、Ｚａ、Ｘｂ、ＹｂおよびＺｂのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをする。
【0089】
ここでは、正極端子ＴＰａおよび負極端子ＴＮａに第１電圧源が接続され、正極端子ＴＰｂおよび負極端子ＴＮｂに第２電圧源が接続され、正極端子ＴＰｃおよび負極端子ＴＮｃに負荷回路が接続されているものとする。起動前において第１コンデンサＣａの両端の電圧は、第１電圧源の出力電圧に至っており、第２コンデンサＣｂの両端の電圧は、第２電圧源の出力電圧に至っているものとする。また、起動前において第１分割コンデンサＣｃ１および第２分割コンデンサＣｃ２の両端の電圧は０であるものとする。
【0090】
起動モードおよび定常モードのいずれにおいても、本実施形態における３相スイッチング回路１０ａは、第２実施形態における３相スイッチング回路１０ａと同様のスイッチングをする。定常モードでは、トランス１８１～１８３の巻線比、各スイッチング素子のオンデューティ比等に応じた電圧が、および正極端子ＴＰｃとＴＮｃとの間に現れる。
【0091】
起動モードおよび定常モードのいずれにおいても、コンデンサ分割型スイッチング回路１０ｂが備えるスイッチングブリッジＸｂ、ＹｂおよびＺｂは、３相スイッチング回路１０ａが備えるスイッチングブリッジＸａ、ＹａおよびＺａと同期してスイッチングする。すなわち、スイッチング素子Ｓｂ１～Ｓｂ６は、それぞれ、スイッチング素子Ｓａ１～Ｓａ６と同期したスイッチングをする。スイッチング素子Ｓａｊ（ｊ＝１～６）がオンであるときは、スイッチング素子Ｓｂｊもオンであり、スイッチング素子Ｓａｊがオフであるときは、スイッチング素子Ｓｂｊもオフである。
【0092】
本実施形態に係る電力変換装置１０２においても、起動モードのスイッチングを行うことで、起動時において中間コンデンサＣｃに流れる電流が抑制される。その原理は、各スイッチングブリッジにおける上下のスイッチング素子を別々にオンまたはオフにすると共に各スイッチング素子をオンにする時間を短くすることで、プライマリ巻線１４ｉおよびセカンダリ巻線１６ｉに流れる電流と、第１分割コンデンサＣｃ１および第２分割コンデンサＣｃ２に流れる電流が抑制されることにある。
【0093】
なお、第２および第３実施形態については、正極端子ＴＰａおよび負極端子ＴＮａに電力源として第１電圧源が接続され、正極端子ＴＰｂおよび負極端子ＴＮｂに電力源として第２電圧源が接続され、正極端子ＴＰｃおよび負極端子ＴＮｃに負荷回路が接続された場合の動作が示された。電力源は、正極端子ＴＰａと負極端子ＴＮａとの間、正極端子ＴＰｂと負極端子ＴＮｂとの間、および正極端子ＴＰｃと負極端子ＴＮｃとの間のうち少なくとも１つの入出力ポートに接続されていればよい。電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されてよい。
【0094】
図７～図１１には第２実施形態に係る電力変換装置１０１についてのシミュレーション結果が示されている。各図の横軸は時間を示す。図７の上段には、正極端子ＴＰａと負極端子ＴＮａとの間の電圧Ｖａ、正極端子ＴＰｂと負極端子ＴＮｂとの間の電圧Ｖｂ、および正極端子ＴＰｃと負極端子ＴＮｃとの間の電圧Ｖｃが示されている。図７の中段には、正極端子ＴＰａに流入する電流Ｉａおよび正極端子ＴＰｂに流入する電流Ｉｂが示されている。図１１の下段には、制御信号ｇ１１～ｇ１６が示されている。上段に示されているように、電圧ＶａおよびＶｂは、それぞれ、第１電圧源および第２電圧源によって一定に保たれている。電圧Ｖｃ、すなわち、中間コンデンサＣｃの両端の電圧は、０から時間経過と共に増加し、電圧Ｖａよりも大きく電圧Ｖｂよりも小さい値に漸近的に収束している。
【0095】
図８には、図７において「拡大１」と示された時間帯の時間軸を引き延ばしたものが示されている。図８には、電力変換装置１０２が停止している状態から、起動モードで動作を開始したときの電圧Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、電流ＩａおよびＩｂ、ならびに制御信号ｇ１１～ｇ１６が示されている。
【0096】
図９には、図７において「拡大２」と示された時間帯の時間軸を引き延ばしたものが示されている。図１０には、図７において「拡大３」と示された時間帯の時間軸を引き延ばしたものが示されている。すなわち、図９および図１０には、電力変換装置１０２が起動モードで動作しているときの電圧Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、電流ＩａおよびＩｂ、ならびに制御信号ｇ１１～ｇ１６が示されている。起動モードでは、時間経過と共にオンデューティ比が増加する。制御信号ｇ１１～ｇ１６が示すオンデューティ比は、拡大２で示された時間帯よりも、拡大３で示された時間帯の方が大きくなる。
【0097】
図１１には、図７において「拡大４」と示された時間帯の時間軸を引き延ばしたものが示されている。すなわち、図１１には、電力変換装置１０２が停止している状態から、定常モードで動作を開始したときの電圧Ｖａ、ＶｂおよびＶｃ、電流ＩａおよびＩｂ、ならびに制御信号ｇ１１～ｇ１６が示されている。
【0098】
図１２には、電力変換装置１０１について、電圧Ｖａ、ＶｂおよびＶｃと電流Ｉａを測定した実験結果が示されている。電圧ＶａおよびＶｂは、それぞれ、第１電圧源および第２電圧源によって一定に保たれている。電圧Ｖｃ、すなわち、中間コンデンサＣｃの両端の電圧は、０から時間経過と共に増加し、電圧Ｖａよりも大きく電圧Ｖｂよりも小さい値に漸近的に収束している。
【0099】
【0100】
［本発明の構成］
構成１：
トランスによって結合するプライマリ回路およびセカンダリ回路を備え、
前記プライマリ回路は、
直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるプライマリブリッジを備え、
前記セカンダリ回路は、
直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるセカンダリブリッジと、
前記セカンダリブリッジの両端に接続された中間コンデンサと、を備え、
前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、起動時および定常状態時に、それぞれ、起動モードおよび定常モードで動作し、
前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れでスイッチングをし、
前記定常モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをすることを特徴とする電力変換装置。
構成２：
構成１に記載の電力変換装置であって、前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える各スイッチング素子は、オンとなる時間が時間経過と共に増加するスイッチングをすることを特徴とする電力変換装置。
構成３：
構成１または２に記載の電力変換装置であって、
前記中間コンデンサの充電電圧が所定の目標値に達するまでの間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記起動モードの動作をし、
前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から所定の休止時間の間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、スイッチングを停止し、
前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から前記休止時間が経過した後に、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記定常モードの動作をすることを特徴とする電力変換装置。
構成４：
構成１から構成３のいずれか１つに記載の電力変換装置であって、
前記プライマリ回路は、
前記プライマリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続されたプライマリ巻線を備え、
前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、
前記セカンダリ回路は、
前記セカンダリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、
前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
構成５：
構成４に記載の電力変換装置であって、
前記プライマリブリッジの両端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと前記プライマリブリッジの一端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、
前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されることを特徴とする電力変換装置。
構成６：
構成１から構成３のいずれか１つに記載の電力変換装置であって、
前記プライマリ回路は、並列接続された複数の前記プライマリブリッジを備え、
前記セカンダリ回路は、並列接続された複数の前記セカンダリブリッジを備え、
前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、
前記プライマリ回路は、
複数の前記プライマリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記プライマリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続されたプライマリ巻線を備え、
前記セカンダリ回路は、
複数の前記セカンダリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記セカンダリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、
前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
構成７：
構成６に記載の電力変換装置であって、
各前記プライマリブリッジの両方の並列接続端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと各前記プライマリブリッジの一方の並列接続端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、
前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されることを特徴とする電力変換装置。
構成１：
トランスによって結合するプライマリ回路およびセカンダリ回路を備え、
前記プライマリ回路は、
直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるプライマリブリッジを備え、
前記セカンダリ回路は、
直列に接続された２つのスイッチング素子を備えるセカンダリブリッジと、
前記セカンダリブリッジの両端に接続された中間コンデンサと、を備え、
前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、起動時および定常状態時に、それぞれ、起動モードおよび定常モードで動作し、
前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対して所定の位相遅れでスイッチングをし、
前記定常モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える一方のスイッチング素子は、他方のスイッチング素子に対してオンとオフを反転したスイッチングをすることを特徴とする電力変換装置。
構成２：
構成１に記載の電力変換装置であって、前記起動モードの動作では、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジのそれぞれが備える各スイッチング素子は、オンとなる時間が時間経過と共に増加するスイッチングをすることを特徴とする電力変換装置。
構成３：
構成１または２に記載の電力変換装置であって、
前記中間コンデンサの充電電圧が所定の目標値に達するまでの間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記起動モードの動作をし、
前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から所定の休止時間の間、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、スイッチングを停止し、
前記中間コンデンサの充電電圧が前記目標値に達した時から前記休止時間が経過した後に、前記プライマリブリッジおよび前記セカンダリブリッジは、前記定常モードの動作をすることを特徴とする電力変換装置。
構成４：
構成１から構成３のいずれか１つに記載の電力変換装置であって、
前記プライマリ回路は、
前記プライマリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続されたプライマリ巻線を備え、
前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、
前記セカンダリ回路は、
前記セカンダリブリッジが備える２つのスイッチング素子の接続点に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、
前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
構成５：
構成４に記載の電力変換装置であって、
前記プライマリブリッジの両端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと前記プライマリブリッジの一端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、
前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されることを特徴とする電力変換装置。
構成６：
構成１から構成３のいずれか１つに記載の電力変換装置であって、
前記プライマリ回路は、並列接続された複数の前記プライマリブリッジを備え、
前記セカンダリ回路は、並列接続された複数の前記セカンダリブリッジを備え、
前記中間コンデンサは、直列接続された第１分割コンデンサおよび第２分割コンデンサを備え、
前記プライマリ回路は、
複数の前記プライマリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記プライマリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続されたプライマリ巻線を備え、
前記セカンダリ回路は、
複数の前記セカンダリブリッジのうちの１つにおける２つのスイッチング素子の接続点と、複数の前記セカンダリブリッジのうちの他の１つにおける２つのスイッチング素子の接続点との間に接続され、前記プライマリ巻線と共に前記トランスを構成するセカンダリ巻線と、
前記セカンダリ巻線のタップと、前記第１分割コンデンサおよび前記第２分割コンデンサの接続点との間に接続されたリアクトルと、を備えることを特徴とする電力変換装置。
構成７：
構成６に記載の電力変換装置であって、
各前記プライマリブリッジの両方の並列接続端における入出力ポート、前記プライマリ巻線のタップと各前記プライマリブリッジの一方の並列接続端との間における入出力ポート、および、前記中間コンデンサの両端における入出力ポートのうち少なくとも１つに電力源が接続され、
前記電力源が接続されていない入出力ポートがある場合には、その入出力ポートに負荷回路が接続されることを特徴とする電力変換装置。
【符号の説明】
【0101】
１０ 第１スイッチング回路、１０ａ ３相スイッチング回路、１０ｂ コンデンサ分割型３相スイッチング回路、１２ 第２スイッチング回路、１４，１４１～１４３ プライマリ巻線、１６，１６１～１６３ セカンダリ巻線、１８，１８１～１８３ トランス、３０，３２，３４ 制御部、１００，１０１,１０２ 電力変換装置、１２１ ＸＹ相スイッチング回路、１２２ ＹＺ相スイッチング回路、１２３ ＺＸ相スイッチング回路、Ａ、Ｂ、Ｘ１，Ｘ２，Ｘａ，Ｘｂ、Ｙ１，Ｙ２，Ｙａ、Ｙｂ，Ｚａ，Ｚｂ スイッチングブリッジ、ＣＭ，Ｃｃ 中間コンデンサ、ＣＭ１，Ｃｃ１ 第１分割コンデンサ、ＣＭ２，Ｃｃ２ 第２分割コンデンサ、Ｃ１，Ｃａ 第１コンデンサ、Ｃ２，Ｃｂ 第２コンデンサ、ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰａ，ＴＰｂ，ＴＰｃ 正極端子、ＴＮ１，ＴＮ２，ＴＮ３，ＴＮａ，ＴＮｂ，ＴＮｃ 負極端子、Ｓ１１～Ｓ１４，Ｓ２１～Ｓ２４，Ｓａ１～Ｓａ６，Ｓ１～Ｓ６，Ｗ１～Ｗ６，Ｓｂ１～Ｓｂ６ スイッチング素子、Ｌ１，Ｌ２，Ｌａ１～Ｌａ３，Ｌｂ１～Ｌｂ３ リアクトル、ｇ１１～ｇ１４，ｇ２１～ｇ２４，ｇａ１～ｇａ６，ｇ１～ｇ６，ｇＷ１～ｇＷ６，ｇｂ１～ｇｂ６ 制御信号、Ｖ１ 第１電圧，Ｖ２ 第２電圧、Ｖ３ 第３電圧。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
