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】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-22
(45)【発行日】2023-01-05
(54)【発明の名称】電力変換システム、及び仮想直流電圧生成回路
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20221223BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20221223BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 U
H02M7/48 R
H02M7/48 T
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2021507194
(86)(22)【出願日】2020-03-05
(86)【国際出願番号】 JP2020009526
(87)【国際公開番号】W WO2020189317
(87)【国際公開日】2020-09-24
【審査請求日】2021-09-08
(31)【優先権主張番号】P 2019050368
(32)【優先日】2019-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】草間 史人
(72)【発明者】
【氏名】則定 孝彰
【審査官】佐藤 匡
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１１２６８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２２１８９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０１７９１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０２５７１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／２８
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１内側端子及び第１外側端子を有し、前記第１外側端子に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される第１回路と、少なくとも第２内側端子を有する第２回路と、を備え、
前記第１回路の前記第１内側端子と前記第２回路の前記第２内側端子との間で電力の伝達を行う電力変換システムであって、
第３内側端子及び２つの第３外側端子を有する第３回路を更に備え、
前記第１内側端子と前記第２内側端子と前記第３内側端子とが同一の接続部に電気的に接続されており、
前記第３回路は、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子に電気的に接続されるトランスを有し、前記スイッチング素子及び前記トランスを介して前記トランスの二次巻線の両端間に出力電圧を出力するように構成されており、
前記２つの第３外側端子の少なくとも一方と、前記トランスの一次巻線の両端の少なくとも一方との間には、コイル及びコンデンサ以外の素子であって前記スイッチング素子としての一次側スイッチング素子を含む少なくとも１つの素子が電気的に直列に接続されており、
前記接続部と、前記トランスの二次巻線の両端の少なくとも一方との間には、コイル及びコンデンサ以外の素子であって前記スイッチング素子としての二次側スイッチング素子を含む少なくとも１つの素子が電気的に直列に接続されており、
前記出力電圧の波形は、
前記出力電圧が第１電位から前記第１電位よりも高い第２電位に変化する立ち上がり部と、
前記出力電圧が前記第２電位から前記第１電位に変化する立ち下がり部と、
前記出力電圧が前記第１電位又は前記第２電位に維持される平坦部と、を含む、
電力変換システム。
【請求項2】
第１内側端子及び第１外側端子を有し、前記第１外側端子に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される第１回路と、
少なくとも第２内側端子を有する第２回路と、を備え、
前記第１回路の前記第１内側端子と前記第２回路の前記第２内側端子との間で電力の伝達を行う電力変換システムであって、
第３内側端子及び第３外側端子を有する第３回路を更に備え、
前記第１内側端子と前記第２内側端子と前記第３内側端子とが同一の接続部に電気的に接続されており、
前記第３回路は、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子に電気的に接続されるトランスを有し、前記スイッチング素子及び前記トランスを介して前記トランスの二次巻線の両端間に出力電圧を出力するように構成されており、
前記出力電圧の波形は、
前記出力電圧が第１電位から前記第１電位よりも高い第２電位に変化する立ち上がり部と、
前記出力電圧が前記第２電位から前記第１電位に変化する立ち下がり部と、
前記出力電圧が前記第１電位又は前記第２電位に維持される平坦部と、を含み、
前記接続部は、平滑用のコンデンサを含まない、
電力変換システム。
【請求項3】
第１内側端子及び第１外側端子を有し、前記第１外側端子に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される第１回路と、
少なくとも第２内側端子を有する第２回路と、を備え、
前記第１回路の前記第１内側端子と前記第２回路の前記第２内側端子との間で電力の伝達を行う電力変換システムであって、
第３内側端子及び第３外側端子を有する第３回路を更に備え、
前記第１内側端子と前記第２内側端子と前記第３内側端子とが同一の接続部に電気的に接続されており、
前記第３回路は、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子に電気的に接続されるトランスを有し、前記スイッチング素子及び前記トランスを介して前記トランスの二次巻線の両端間に出力電圧を出力するように構成されており、
前記出力電圧の波形は、
前記出力電圧が第１電位から前記第１電位よりも高い第２電位に変化する立ち上がり部と、
前記出力電圧が前記第２電位から前記第１電位に変化する立ち下がり部と、
前記出力電圧が前記第１電位又は前記第２電位に維持される平坦部と、を含み、
前記第１回路は、前記スイッチング素子としての第３スイッチング素子とは異なる第１スイッチング素子を有し、
前記第２回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子とは異なる第２スイッチング素子を有し、
前記第１回路は、前記第１スイッチング素子のオン／オフを制御することによって矩形波状の第１出力電流を前記第１内側端子に出力するように構成され、
前記第２回路は、前記第２スイッチング素子のオン／オフを制御することによって矩形波状の第２出力電流を前記第２内側端子に出力するように構成されている、
電力変換システム。
【請求項4】
前記接続部は、平滑用のコンデンサを含まない、
請求項１又は３に記載の電力変換システム。
【請求項5】
前記第１回路は、前記スイッチング素子としての第３スイッチング素子とは異なる第１スイッチング素子を有し、
前記第２回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子とは異なる第２スイッチング素子を有し、
前記第１回路は、前記第１スイッチング素子のオン／オフを制御することによって矩形波状の第１出力電流を前記第１内側端子に出力するように構成され、
前記第２回路は、前記第２スイッチング素子のオン／オフを制御することによって矩形波状の第２出力電流を前記第２内側端子に出力するように構成されている、
請求項１又は２に記載の電力変換システム。
【請求項6】
前記第１スイッチング素子をオン／オフするための第１駆動信号、前記第２スイッチング素子をオン／オフするための第２駆動信号、及び前記第３スイッチング素子をオン／オフするための第３駆動信号が同期している、
請求項３又は５に記載の電力変換システム。
【請求項7】
前記第１スイッチング素子のオンタイミング及びオフタイミングの一方と、前記第２スイッチング素子のオンタイミング及びオフタイミングの一方と、が同期している、
請求項６に記載の電力変換システム。
【請求項8】
前記第１回路及び前記第２回路の各々は、前記トランスの一次巻線に印加される電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間に、前記第３回路との間で電力の伝達を行わないように構成されている、
請求項３、５～７のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項9】
前記第１期間の始点から前記反転期間の始点までの期間の長さである第１時間長は、前記反転期間の終点から前記第１期間の終点までの期間の長さである第２時間長以上である、
請求項８に記載の電力変換システム。
【請求項10】
前記第１回路と前記第２回路との一方において異常を検知した場合に、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の少なくとも一方をオフしてから所定時間が経過した後に前記第３スイッチング素子をオフする制御回路を更に備える、
請求項３、５～９のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項11】
前記接続部に電気的に接続されるスナバ回路を更に備える、
請求項１～１０のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項12】
前記第１回路及び前記第２回路の各々を複数備え、
前記複数の第１回路の各々の前記第１内側端子と前記複数の第２回路の各々の前記第２内側端子と前記第３回路の前記第３内側端子とが前記接続部に電気的に接続されている、
請求項１～１１のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項13】
請求項１～１２のいずれか１項に記載の電力変換システムに前記第３回路として用いられる、
仮想直流電圧生成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電力変換システム、及び仮想直流電圧生成回路に関する。より詳細には、本開示は、単方向又は双方向に電力の変換を行う電力変換システム、及び仮想直流電圧生成回路に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、太陽光発電パネルに接続可能な電力変換装置（電力変換システム）が記載されている。特許文献１に記載の電力変換装置は、直流から交流への電力変換を行うものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＡＣコンバータと、を備えている。ＤＣ／ＡＣコンバータは、中間バスを介してＤＣ／ＤＣコンバータに接続されている。中間バスには中間コンデンサが接続されている。
【0003】
特許文献１に記載の電力変換装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＡＣコンバータとを直流側で接続するために、平滑用のコンデンサ（中間コンデンサ）が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２０１７／０６８８１４号
【発明の概要】
【0005】
本開示の目的は、平滑用のコンデンサを用いることなく複数の回路を直流側で接続することができる電力変換システム、及び仮想直流電圧生成回路を提供することにある。
【0006】
本開示の一態様に係る電力変換システムは、第１回路と、第２回路と、を備え、前記第１回路の第１内側端子と前記第２回路の第２内側端子との間で電力の伝達を行う電力変換システムである。前記第１回路は、前記第１内側端子及び第１外側端子を有し、前記第１外側端子に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される。前記第２回路は、少なくとも前記第２内側端子を有する。前記電力変換システムは、第３回路を更に備える。前記第３回路は、第３内側端子及び２つの第３外側端子を有する。前記電力変換システムでは、前記第１内側端子と前記第２内側端子と前記第３内側端子とが同一の接続部に電気的に接続されている。前記第３回路は、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子に電気的に接続されるトランスを有する。前記第３回路は、前記スイッチング素子及び前記トランスを介して前記トランスの二次巻線の両端間に出力電圧を出力するように構成されている。前記２つの第３外側端子の少なくとも一方と、前記トランスの一次巻線の両端の少なくとも一方との間には、コイル及びコンデンサ以外の素子であって前記スイッチング素子としての一次側スイッチング素子を含む少なくとも１つの素子が電気的に直列に接続されている。前記接続部と、前記トランスの二次巻線の両端の少なくとも一方との間には、コイル及びコンデンサ以外の素子であって前記スイッチング素子としての二次側スイッチング素子を含む少なくとも１つの素子が電気的に直列に接続されている。前記出力電圧の波形は、立ち上がり部と、立ち下がり部と、平坦部と、を含む。前記立ち上がり部では、前記出力電圧が第１電位から前記第１電位よりも高い第２電位に変化する。前記立ち下がり部では、前記出力電圧が前記第２電位から前記第１電位に変化する。前記平坦部では、前記出力電圧が前記第１電位又は前記第２電位に維持される。
本開示の別の一態様に係る電力変換システムは、第１回路と、第２回路と、を備え、前記第１回路の第１内側端子と前記第２回路の第２内側端子との間で電力の伝達を行う電力変換システムである。前記第１回路は、前記第１内側端子及び第１外側端子を有し、前記第１外側端子に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される。前記第２回路は、少なくとも前記第２内側端子を有する。前記電力変換システムは、第３回路を更に備える。前記第３回路は、第３内側端子及び第３外側端子を有する。前記電力変換システムでは、前記第１内側端子と前記第２内側端子と前記第３内側端子とが同一の接続部に電気的に接続されている。前記第３回路は、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子に電気的に接続されるトランスを有する。前記第３回路は、前記スイッチング素子及び前記トランスを介して前記トランスの二次巻線の両端間に出力電圧を出力するように構成されている。前記出力電圧の波形は、立ち上がり部と、立ち下がり部と、平坦部と、を含む。前記立ち上がり部では、前記出力電圧が第１電位から前記第１電位よりも高い第２電位に変化する。前記立ち下がり部では、前記出力電圧が前記第２電位から前記第１電位に変化する。前記平坦部では、前記出力電圧が前記第１電位又は前記第２電位に維持される。前記接続部は、平滑用のコンデンサを含まない。
本開示の別の一態様に係る電力変換システムは、第１回路と、第２回路と、を備え、前記第１回路の第１内側端子と前記第２回路の第２内側端子との間で電力の伝達を行う電力変換システムである。前記第１回路は、前記第１内側端子及び第１外側端子を有し、前記第１外側端子に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される。前記第２回路は、少なくとも前記第２内側端子を有する。前記電力変換システムは、第３回路を更に備える。前記第３回路は、第３内側端子及び第３外側端子を有する。前記電力変換システムでは、前記第１内側端子と前記第２内側端子と前記第３内側端子とが同一の接続部に電気的に接続されている。前記第３回路は、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子に電気的に接続されるトランスを有する。前記第３回路は、前記スイッチング素子及び前記トランスを介して前記トランスの二次巻線の両端間に出力電圧を出力するように構成されている。前記出力電圧の波形は、立ち上がり部と、立ち下がり部と、平坦部と、を含む。前記立ち上がり部では、前記出力電圧が第１電位から前記第１電位よりも高い第２電位に変化する。前記立ち下がり部では、前記出力電圧が前記第２電位から前記第１電位に変化する。前記平坦部では、前記出力電圧が前記第１電位又は前記第２電位に維持される。前記第１回路は、前記スイッチング素子としての第３スイッチング素子とは異なる第１スイッチング素子を有する。前記第２回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子とは異なる第２スイッチング素子を有する。前記第１回路は、前記第１スイッチング素子のオン／オフを制御することによって矩形波状の第１出力電流を前記第１内側端子に出力するように構成されている。前記第２回路は、前記第２スイッチング素子のオン／オフを制御することによって矩形波状の第２出力電流を前記第２内側端子に出力するように構成されている。
本開示の別の一態様に係る電力変換システムは、第１回路と、第２回路と、を備え、前記第１回路の第１内側端子と前記第２回路の第２内側端子との間で電力の伝達を行う電力変換システムである。前記第１回路は、前記第１内側端子及び第１外側端子を有し、前記第１外側端子に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される。前記第２回路は、少なくとも前記第２内側端子を有する。前記電力変換システムは、第３回路を更に備える。前記第３回路は、第３内側端子及び第３外側端子を有する。前記電力変換システムでは、前記第１内側端子と前記第２内側端子と前記第３内側端子とが同一の接続部に電気的に接続されている。前記第３回路は、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子に電気的に接続されるトランスを有する。前記第３回路は、前記スイッチング素子及び前記トランスを介して前記トランスの二次巻線の両端間に出力電圧を出力するように構成されている。前記出力電圧の波形は、立ち上がり部と、立ち下がり部と、平坦部と、を含む。前記立ち上がり部では、前記出力電圧が第１電位から前記第１電位よりも高い第２電位に変化する。前記立ち下がり部では、前記出力電圧が前記第２電位から前記第１電位に変化する。前記平坦部では、前記出力電圧が前記第１電位又は前記第２電位に維持される。前記接続部は、平滑用のコンデンサを含まない。
本開示の別の一態様に係る電力変換システムは、第１回路と、第２回路と、を備え、前記第１回路の第１内側端子と前記第２回路の第２内側端子との間で電力の伝達を行う電力変換システムである。前記第１回路は、前記第１内側端子及び第１外側端子を有し、前記第１外側端子に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される。前記第２回路は、少なくとも前記第２内側端子を有する。前記電力変換システムは、第３回路を更に備える。前記第３回路は、第３内側端子及び第３外側端子を有する。前記電力変換システムでは、前記第１内側端子と前記第２内側端子と前記第３内側端子とが同一の接続部に電気的に接続されている。前記第３回路は、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子に電気的に接続されるトランスを有する。前記第３回路は、前記スイッチング素子及び前記トランスを介して前記トランスの二次巻線の両端間に出力電圧を出力するように構成されている。前記出力電圧の波形は、立ち上がり部と、立ち下がり部と、平坦部と、を含む。前記立ち上がり部では、前記出力電圧が第１電位から前記第１電位よりも高い第２電位に変化する。前記立ち下がり部では、前記出力電圧が前記第２電位から前記第１電位に変化する。前記平坦部では、前記出力電圧が前記第１電位又は前記第２電位に維持される。前記第１回路は、前記スイッチング素子としての第３スイッチング素子とは異なる第１スイッチング素子を有する。前記第２回路は、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子とは異なる第２スイッチング素子を有する。前記第１回路は、前記第１スイッチング素子のオン／オフを制御することによって矩形波状の第１出力電流を前記第１内側端子に出力するように構成されている。前記第２回路は、前記第２スイッチング素子のオン／オフを制御することによって矩形波状の第２出力電流を前記第２内側端子に出力するように構成されている。
【0007】
本開示の一態様に係る仮想直流電圧生成回路は、上述の電力変換システムに前記第３回路として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
【0010】
本実施形態に係る電力変換システム１０は、図１に示すように、第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２と、第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２と、交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３との間で電力変換を行うシステムである。第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２には、太陽電池７０が電気的に接続される。第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２には、蓄電池８０が電気的に接続される。交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３には、電力系統９０が電気的に接続される。本開示でいう「電力系統」は、電力会社等の電気事業者が需要家の受電設備に電力を供給するためのシステム全体を意味する。
【0011】
本実施形態に係る電力変換システム１０は、太陽電池７０及び蓄電池８０の少なくとも一方から入力される直流電力をＵ相、Ｖ相及びＷ相を有する三相の交流電力に変換し、この交流電力を電力系統９０に出力（伝達）する。また、電力変換システム１０は、電力系統９０から入力される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を蓄電池８０に出力する。
【0012】
言い換えると、電力変換システム１０は、太陽電池７０の発電時及び蓄電池８０の放電時には、太陽電池７０及び蓄電池８０から入力される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を電力系統９０に出力する。このとき、太陽電池７０及び蓄電池８０の各々は「直流電源」として機能し、電力系統９０はＵ相、Ｖ相及びＷ相を有する「三相交流負荷（交流負荷）」として機能する。また、電力変換システム１０は、蓄電池８０の充電時には、電力系統９０から入力される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を蓄電池８０に出力する。このとき、蓄電池８０は「直流負荷」として機能し、電力系統９０はＵ相、Ｖ相及びＷ相を有する「三相交流電源（交流電源）」として機能する。
【0013】
本実施形態に係る電力変換システム１０は、図１に示すように、第１回路１と、第２回路２と、を備え、第１回路１の第１内側端子１１１，１１２と第２回路２の第２内側端子２１１，２１２との間で電力の伝達を行う。第１回路１は、第１内側端子１１１，１１２及び第１外側端子１１３～１１５を有し、第１外側端子１１３～１１５に電力系統９０が電気的に接続される。第２回路２は、少なくとも第２内側端子２１１，２１２を有する。本実施形態では、第２回路２は、第２内側端子２１１，２１２及び第２外側端子２１３，２１４を有する。
【0014】
電力変換システム１０は、第３回路３を更に備える。第３回路３は、第３内側端子３４１，３４２及び第３外側端子３４３，３４４を有する。電力変換システム１０では、第１内側端子１１１，１１２と第２内側端子２１１，２１２と第３内側端子３４１，３４２とが同一の接続部７に電気的に接続されている。第３回路３は、スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４、及びスイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４に電気的に接続されるトランス３３を有する。第３回路３は、スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４及びトランス３３を介してトランス３３の二次巻線３３２の両端間に出力電圧ＶＴを出力する。二次巻線３３２は第３内側端子３４１，３４２に電気的に接続されている。出力電圧ＶＴの波形Ｗ１（図２参照）は、立ち上がり部Ｗ１１（図２参照）と、立ち下がり部Ｗ１３（図２参照）と、平坦部Ｗ１２（図２参照）と、を含む。立ち上がり部Ｗ１１では、出力電圧ＶＴが第１電位ＶＴ１（図２参照）から第１電位ＶＴ１よりも高い第２電位ＶＴ２（図２参照）に変化する。立ち下がり部Ｗ１３では、出力電圧ＶＴが第２電位ＶＴ２から第１電位ＶＴ１に変化する。平坦部Ｗ１２では、出力電圧ＶＴが第１電位ＶＴ１又は第２電位ＶＴ２に維持される。本開示でいう「平坦」とは、全体に亘って平らな場合だけでなく、少なくとも一部において微少な変動を有している場合を含む。したがって、出力電圧ＶＴの波形Ｗ１の平坦部Ｗ１２のように微少な変動が含まれている場合でも、平坦であるといえる。
【0015】
また、本実施形態に係る仮想直流電圧生成回路３は、上述の電力変換システム１０に第３回路３として用いられる。
【0016】
上述したように、本実施形態に係る電力変換システム１０では、第３回路３は、トランス３３の二次巻線３３２の両端間に出力電圧ＶＴを出力している。そのため、出力電圧ＶＴのうち平坦部Ｗ１２に相当する直流電圧を接続部７に発生させることができる。これにより、平滑用のコンデンサを用いることなく第１回路１と第２回路２とを直流側で接続することができる。
【0017】
また、従来の電力変換システムでは、交流側の電源又は負荷による商用周波数等の交流成分によって直流側に生じる脈動（リップル）を平滑するために、接続部７に大容量のコンデンサを設けている。これに対して、本実施形態に係る電力変換システム１０では、上記脈動を平滑する役目をコンデンサＣ１、Ｃ２、もしくは蓄電池８０に担わせることができ、接続部７の平滑コンデンサを省略することができる。
【0018】
本実施形態では一例として、電力変換システム１０が、オフィスビル、病院、商業施設及び学校等の、非住宅施設に導入される場合を想定して説明する。
【0019】
特に近年、法人又は個人が、分散型電源（例えば、太陽電池７０、蓄電池８０又は燃料電池）から得た電力を商用電力系統に逆潮流する「売電」が拡大している。売電は、分散型電源を商用電力系統と接続する系統連系によって実現される。系統連系では、パワーコンディショナと称される電力変換システム１０を用いて、分散型電源の電力を、商用電力系統に適応した電力に変換する。本実施形態に係る電力変換システム１０は、一例として、パワーコンディショナとして用いられ、分散型電源としての太陽電池７０及び蓄電池８０と、電力系統９０との間において、直流電力と三相交流電力とを相互に変換する。
【0020】
（２）構成
次に、本実施形態に係る電力変換システム１０の構成について、図１を参照して説明する。
次に、本実施形態に係る電力変換システム１０の構成について、図１を参照して説明する。
【0021】
本実施形態に係る電力変換システム１０は、図１に示すように、第１回路１と、第２回路２と、第３回路３と、を備えている。電力変換システム１０は、２つの第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２と、２つの第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２と、３つの交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３と、の間で電力変換を行うシステムである。第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２には、直流電源として機能する太陽電池７０が電気的に接続される。第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２には、直流電源又は直流負荷として機能する蓄電池８０が電気的に接続される。交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３には、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を有する三相交流電源又は三相交流負荷として機能する電力系統９０が電気的に接続される。
【0022】
電力変換システム１０は、フィルタ回路４と、スナバ回路５と、制御回路６と、接続部７と、を更に備えている。また、電力変換システム１０は、２つの第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２と、２つの第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２と、３つの交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３と、を更に備えている。ただし、２つの第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２、２つの第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２、及び３つの交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３は、電力変換システム１０の構成要素に含まれなくてもよい。また、本開示でいう「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部等であってもよい。
【0023】
（２．１）第１回路
第１回路１は、例えば、ＤＣ／ＡＣコンバータである。具体的には、第１回路１は、後述する端子Ｐ１，Ｎ１間の直流電圧を矩形波状の交流電圧に変換する三相インバータ回路である。第１回路１は、図１に示すように、ブリッジ接続された６つの第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６を備えている。また、第１回路１は、２つの第１内側端子１１１，１１２と、３つの第１外側端子１１３～１１５と、を更に備えている。
第１回路１は、例えば、ＤＣ／ＡＣコンバータである。具体的には、第１回路１は、後述する端子Ｐ１，Ｎ１間の直流電圧を矩形波状の交流電圧に変換する三相インバータ回路である。第１回路１は、図１に示すように、ブリッジ接続された６つの第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６を備えている。また、第１回路１は、２つの第１内側端子１１１，１１２と、３つの第１外側端子１１３～１１５と、を更に備えている。
【0024】
第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６の各々は、例えば、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）である。高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１１は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１２と電気的に直列に接続されている。高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１３は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１４と電気的に直列に接続されている。高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１５は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１６と電気的に直列に接続されている。つまり、端子Ｐ１，Ｎ１間には、第１スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の直列回路と、第１スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の直列回路と、第１スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６の直列回路と、が電気的に並列に接続されている。
【0025】
第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６の寄生ダイオードは、アノードが対応する第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６のソースに電気的に接続され、カソードが対応する第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６のドレインに電気的に接続されている。
【0026】
高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３，Ｑ１５のドレインは、それぞれ第１内側端子１１１を介して端子Ｐ１に電気的に接続されている。低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ１６のソースは、それぞれ第１内側端子１１２を介して端子Ｎ１に電気的に接続されている。また、高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１１のソースは、低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１２のドレインに電気的に接続されている。高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１３のソースは、低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１４のドレインに電気的に接続されている。高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１５のソースは、低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１６のドレインに電気的に接続されている。
【0027】
第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６の各々は、制御回路６から出力される第１駆動信号Ｓｉｇ５～Ｓｉｇ１０に従ってオン／オフする。
【0028】
（２．２）第２回路
第２回路２は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータである。具体的には、第２回路２は、太陽電池７０から入力される直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路である。第２回路２は、図１に示すように、コンデンサＣ２と、インダクタＬ１と、２つの第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２と、を備えている。また、第２回路２は、２つの第２内側端子２１１，２１２と、２つの第２外側端子２１３，２１４と、を更に備えている。
第２回路２は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータである。具体的には、第２回路２は、太陽電池７０から入力される直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路である。第２回路２は、図１に示すように、コンデンサＣ２と、インダクタＬ１と、２つの第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２と、を備えている。また、第２回路２は、２つの第２内側端子２１１，２１２と、２つの第２外側端子２１３，２１４と、を更に備えている。
【0029】
コンデンサＣ２は、２つの第２外側端子２１３，２１４を介して、２つの第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２間に電気的に接続されている。言い換えると、コンデンサＣ２は、２つの第２外側端子２１３，２１４及び２つの第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２を介して太陽電池７０に接続されている。コンデンサＣ２は、例えば、電解コンデンサである。コンデンサＣ２は、第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２間の電圧を安定させる機能を有している。ただし、コンデンサＣ２は、第２回路２の構成要素に含まれなくてもよい。
【0030】
第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の各々は、例えば、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。高電位側の第２スイッチング素子Ｑ２１は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、低電位側の第２スイッチング素子Ｑ２２に電気的に直列に接続されている。つまり、端子Ｐ１，Ｎ１間には、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の直列回路が電気的に接続されている。
【0031】
第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の寄生ダイオードは、アノードが対応する第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のソースに電気的に接続され、カソードが対応する第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のドレインに電気的に接続されている。
【0032】
高電位側の第２スイッチング素子Ｑ２１のドレインは、第２内側端子２１１を介して端子Ｐ１に電気的に接続されている。低電位側の第２スイッチング素子Ｑ２２のソースは、第２内側端子２１２を介して端子Ｎ１に電気的に接続されている。また、高電位側の第２スイッチング素子Ｑ２１のソースは、低電位側の第２スイッチング素子Ｑ２２のドレインに電気的に接続されている。
【0033】
第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の各々は、制御回路６から出力される第２駆動信号Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１２に従ってオン／オフする。
【0034】
インダクタＬ１の第１端は、第２外側端子２１３に電気的に接続されており、インダクタＬ１の第２端は、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の接続点に電気的に接続されている。
【0035】
（２．３）第３回路
第３回路（仮想直流電圧生成回路）３は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータである。第３回路３は、図１に示すように、コンデンサＣ１と、トランス３３と、４つの第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４と、を備えている。また、第３回路３は、２つの第３内側端子３４１，３４２と、２つの第３外側端子３４３，３４４と、を更に備えている。
第３回路（仮想直流電圧生成回路）３は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータである。第３回路３は、図１に示すように、コンデンサＣ１と、トランス３３と、４つの第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４と、を備えている。また、第３回路３は、２つの第３内側端子３４１，３４２と、２つの第３外側端子３４３，３４４と、を更に備えている。
【0036】
コンデンサＣ１は、２つの第３外側端子３４３，３４４を介して、２つの第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２間に電気的に接続されている。言い換えると、コンデンサＣ１は、２つの第３外側端子３４３，３４４及び２つの第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２を介して蓄電池８０に接続されている。コンデンサＣ１は、例えば、電解コンデンサである。コンデンサＣ１は、第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２間の電圧を安定させる機能を有している。ただし、コンデンサＣ１は、第３回路３の構成要素に含まれなくてもよい。
【0037】
第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の各々は、例えば、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の寄生ダイオードは、アノードが対応する第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のソースに電気的に接続され、カソードが対応する第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のドレインに電気的に接続されている。
【0038】
第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の各々は、制御回路６から出力される第３駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４に従ってオン／オフする。なお、以下の説明において、第１駆動信号Ｓｉｇ５～Ｓｉｇ１０、第２駆動信号Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１２、及び第３駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４を特に区別しない場合、「駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ１２」ともいう。
【0039】
トランス３３は、互いに磁気結合された一次巻線３３１及び二次巻線３３２を有している。一次巻線３３１は、第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２を介してコンデンサＣ１に電気的に接続されている。二次巻線３３２は、第３スイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４を介して第３内側端子３４１，３４２間に電気的に接続されている。
【0040】
トランス３３は、一例として、センタータップ付きの高周波絶縁トランスである。トランス３３の一次巻線３３１は、一次側センタータップＣＴ１を接続点とする、２つの巻線Ｌ３１，Ｌ３２の直列回路にて構成されている。同様に、トランス３３の二次巻線３３２は、二次側センタータップＣＴ２を接続点とする、２つの巻線Ｌ３３，Ｌ３４の直列回路にて構成されている。つまり、２つの巻線Ｌ３１，Ｌ３２が電気的に直列に接続され、一次巻線３３１を構成する。同様に、２つの巻線Ｌ３３，Ｌ３４が電気的に直列に接続され、二次巻線３３２を構成する。一次側センタータップＣＴ１は、コンデンサＣ１の正極側（第２直流端子Ｔ２１側）の端子に電気的に接続されている。二次側センタータップＣＴ２は、一方の第３内側端子３４１に電気的に接続されている。巻線Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４の巻数比は、例えば、１：１：１：１である。巻線Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４の巻数比は、電力変換システム１０の仕様等に応じて任意に変更することができる。以下では、第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２及びトランス３３の一次巻線３３１を含む回路を「一次側回路３１」ともいい、第３スイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４及びトランス３３の二次巻線３３２を含む回路を「二次側回路３２」ともいう。
【0041】
第３回路３は、第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２を介して、蓄電池８０の両端電圧が入力電圧として印加される。
【0042】
第３回路３では、一次側回路３１の第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２がオン／オフすることにより、入力電圧を、例えば、２０ｋＨｚの矩形波状の高周波の交流電圧に変換し、一次巻線３３１（巻線Ｌ３１，Ｌ３２）に印加（供給）する。
【0043】
第３スイッチング素子Ｑ３１は、コンデンサＣ１の両端間において、巻線Ｌ３１と電気的に直列に接続されている。第３スイッチング素子Ｑ３２は、コンデンサＣ１の両端間において、巻線Ｌ３２と電気的に直列に接続されている。言い換えると、第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２間には、第３スイッチング素子Ｑ３１及び巻線Ｌ３１の直列回路と、第３スイッチング素子Ｑ３２及び巻線Ｌ３２の直列回路と、が電気的に並列に接続されている。
【0044】
第３スイッチング素子Ｑ３１のドレインは、巻線Ｌ３１を介して一次側センタータップＣＴ１に電気的に接続されている。第３スイッチング素子Ｑ３２のドレインは、巻線Ｌ３２を介して一次側センタータップＣＴ１に電気的に接続されている。第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２のソースは、それぞれ低電位（負極）側の第２直流端子Ｔ２２に電気的に接続されている。
【0045】
第３回路３では、二次側回路３２の第３スイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４がオン／オフすることにより、二次巻線３３２（巻線Ｌ３３，Ｌ３４）に生じる正及び負の極性を持つ矩形波状の交流電圧を、正の極性を持つ直流電圧に変換し、接続部７の２つの端子Ｐ１，Ｎ１間に出力する。ここでは、２つの端子Ｐ１，Ｎ１のうち、相対的に、端子Ｐ１が高電位（正極）、端子Ｎ１が低電位（負極）となるように、端子Ｐ１，Ｎ１間に電圧が供給される。
【0046】
第３スイッチング素子Ｑ３３は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、巻線Ｌ３３と電気的に直列に接続されている。第３スイッチング素子Ｑ３４は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、巻線Ｌ３４と電気的に直列に接続されている。つまり、端子Ｐ１，Ｎ１間には、第３スイッチング素子Ｑ３３及び巻線Ｌ３３の直列回路と、第３スイッチング素子Ｑ３４及び巻線Ｌ３４の直列回路と、が電気的に並列に接続されている。
【0047】
第３スイッチング素子Ｑ３３のドレインは、巻線Ｌ３３を介して二次側センタータップＣＴ２に電気的に接続されている。第３スイッチング素子Ｑ３４のドレインは、巻線Ｌ３４を介して二次側センタータップＣＴ２に電気的に接続されている。第３スイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４のソースは、それぞれ低電位（負極）側の端子Ｎ１に電気的に接続されている。
【0048】
なお、第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の各々のドレイン及びソース間には、コンデンサが電気的に接続されていてもよい。この場合、コンデンサが一次巻線３３１と共振することで、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のソフトスイッチングを実現する。コンデンサは、第３スイッチング素子Ｑ３１のドレイン及び第３スイッチング素子Ｑ３２のドレイン間に電気的に接続されてもよいし、巻線Ｌ３１，Ｌ３２の各々に電気的に並列に接続されてもよい。
【0049】
（２．４）フィルタ回路
フィルタ回路４は、第１回路１から出力された矩形波状の交流電圧を平滑化する。これにより、第１回路１から出力された矩形波状の交流電圧は、パルス幅に応じた振幅を持つ正弦波状の交流電圧に変換される。
フィルタ回路４は、第１回路１から出力された矩形波状の交流電圧を平滑化する。これにより、第１回路１から出力された矩形波状の交流電圧は、パルス幅に応じた振幅を持つ正弦波状の交流電圧に変換される。
【0050】
具体的には、フィルタ回路４は、複数（図１では３つ）のインダクタＬ４１，Ｌ４２，Ｌ４３と、複数（図１では３つ）のコンデンサＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３と、を有している。インダクタＬ４１の第１端は、第１外側端子１１３を介して第１スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続点に電気的に接続され、インダクタＬ４１の第２端は、交流端子Ｔ３１に電気的に接続されている。インダクタＬ４２の第１端は、第１外側端子１１４を介して第１スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続点に電気的に接続され、インダクタＬ４２の第２端は、交流端子Ｔ３２に電気的に接続されている。インダクタＬ４３の第１端は、第１外側端子１１５を介して第１スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６の接続点に電気的に接続され、インダクタＬ４３の第２端は、交流端子Ｔ３３に電気的に接続されている。コンデンサＣ４１は、交流端子Ｔ３１，Ｔ３２間に電気的に接続されている。コンデンサＣ４２は、交流端子Ｔ３２，Ｔ３３間に電気的に接続されている。コンデンサＣ４３は、交流端子Ｔ３１，Ｔ３３間に電気的に接続されている。
【0051】
言い換えると、第１スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続点は、インダクタＬ４１を介して、Ｕ相に対応する交流端子Ｔ３１に電気的に接続される。第１スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続点は、インダクタＬ４２を介して、Ｖ相に対応する交流端子Ｔ３２に電気的に接続される。第１スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６の接続点は、インダクタＬ４３を介して、Ｗ相に対応する交流端子Ｔ３３に電気的に接続される。
【0052】
（２．５）スナバ回路
スナバ回路５は、端子Ｐ１，Ｎ１に電気的に接続されている。つまり、スナバ回路５は、第３回路３のトランス３３に電気的に接続されている。
スナバ回路５は、端子Ｐ１，Ｎ１に電気的に接続されている。つまり、スナバ回路５は、第３回路３のトランス３３に電気的に接続されている。
【0053】
スナバ回路５は、接続部７の端子Ｐ１，Ｎ１から電気エネルギを吸収し、かつ電気エネルギを端子Ｐ１，Ｎ１に注入（回生）する回生スナバ回路である。スナバ回路５は、端子Ｐ１，Ｎ１間のバス電圧Ｖｂｕｓが第１クランプ値Ｖｃｌｐ１（図２参照）を超える場合には、端子Ｐ１，Ｎ１から第１クランプ値Ｖｃｌｐ１を超える分の電気エネルギを吸収することにより、バス電圧Ｖｂｕｓの上限値を第１クランプ値Ｖｃｌｐ１にクランプする。また、スナバ回路５は、バス電圧Ｖｂｕｓが第２クランプ値Ｖｃｌｐ２（＜Ｖｃｌｐ１）を下回る場合には、端子Ｐ１，Ｎ１に電気エネルギを注入（回生）することにより、バス電圧Ｖｂｕｓの下限値を第２クランプ値Ｖｃｌｐ２にクランプする。
【0054】
スナバ回路５は、図１に示すように、複数（図１では２つ）のダイオードＤ１，Ｄ２と、抵抗Ｒ１と、複数（図１では２つ）のコンデンサＣ５１，Ｃ５２と、を有している。ダイオードＤ１は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、コンデンサＣ５１と電気的に直列に接続されている。ダイオードＤ２は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、コンデンサＣ５２と電気的に直列に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、端子Ｐ１に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ５１を介して端子Ｎ１に電気的に接続されている。ダイオードＤ２のアノードは、コンデンサＣ５２を介して端子Ｎ１に電気的に接続され、ダイオードＤ２のカソードは、端子Ｐ１に電気的に接続されている。つまり、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とは、端子Ｐ１，Ｎ１間において互いに逆向きに接続されている。抵抗Ｒ１は、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ５１の接続点と、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ５２の接続点との間に電気的に接続されている。
【0055】
スナバ回路５では、バス電圧Ｖｂｕｓが第１クランプ値Ｖｃｌｐ１を超えると、端子Ｐ１，Ｎ１から吸収した電気エネルギがコンデンサＣ５１に蓄積される。コンデンサＣ５１に蓄積された電気エネルギは、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ５２に伝達される。コンデンサＣ５２に蓄積された電気エネルギは、バス電圧Ｖｂｕｓが第２クランプ値Ｖｃｌｐ２を下回る場合に、ダイオードＤ２を介して端子Ｐ１，Ｎ１に回生される。
【0056】
（２．６）制御回路
制御回路６は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、制御回路６は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御回路６として機能する。プログラムは、メモリに予め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じて、又は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。
制御回路６は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、制御回路６は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御回路６として機能する。プログラムは、メモリに予め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じて、又は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。
【0057】
制御回路６は、第１回路１、第２回路２及び第３回路３の各々を制御するように構成されている。制御回路６は、第１回路１に対しては、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６をそれぞれ駆動するための第１駆動信号Ｓｉｇ５～Ｓｉｇ１０を出力する。制御回路６は、第２回路２に対しては、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２をそれぞれ駆動するための第２駆動信号Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１２を出力する。制御回路６は、第３回路３に対しては、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４をそれぞれ駆動するための第３駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４を出力する。駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ１２の各々は、ハイレベル（アクティブ値の一例）とローレベル（非アクティブ値の一例）とで切り替わる二値信号からなるＰＷＭ信号である。
【0058】
（２．７）接続部
接続部７には、図１に示すように、第１内側端子１１１，１１２を介して第１回路１が電気的に接続されている。さらに、接続部７には、第２内側端子２１１，２１２を介して第２回路２が電気的に接続されている。さらに、接続部７には、第３内側端子３４１，３４２を介して第３回路３が電気的に接続されている。言い換えると、第１回路１の第１内側端子１１１，１１２と第２回路２の第２内側端子２１１，２１２と第３回路３の第３内側端子３４１，３４２とが同一の接続部７に電気的に接続されている。つまり、本実施形態に係る電力変換システム１０では、第１回路１と第２回路２と第３回路３とが直流側で電気的に接続されている。
接続部７には、図１に示すように、第１内側端子１１１，１１２を介して第１回路１が電気的に接続されている。さらに、接続部７には、第２内側端子２１１，２１２を介して第２回路２が電気的に接続されている。さらに、接続部７には、第３内側端子３４１，３４２を介して第３回路３が電気的に接続されている。言い換えると、第１回路１の第１内側端子１１１，１１２と第２回路２の第２内側端子２１１，２１２と第３回路３の第３内側端子３４１，３４２とが同一の接続部７に電気的に接続されている。つまり、本実施形態に係る電力変換システム１０では、第１回路１と第２回路２と第３回路３とが直流側で電気的に接続されている。
【0059】
接続部７は、図１に示すように、端子Ｐ１，Ｎ１を含む。そして、端子Ｎ１に対する端子Ｐ１の電圧が正となるように、つまり端子Ｎ１に対する端子Ｐ１の電位が相対的に高電位となるように、第３回路３の二次側回路３２が動作する。接続部７には、上述したスナバ回路５が電気的に接続されている。
【0060】
【0061】
本実施形態に係る電力変換システム１０では、第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２及び第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２と交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３との間で、双方向に電力の変換（伝達）を行う。つまり、電力変換システム１０は、インバータモードと、コンバータモードとの２つの動作モードを有している。インバータモードは、第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２及び第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２に入力される直流電力を三相の交流電力に変換し、この交流電力を交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３から出力するモードである。コンバータモードは、交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３に入力される三相の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力するモードである。
【0062】
言い換えると、インバータモードは、交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３の間において、電力系統９０を介して電流が流れる向きと同じ向きに電圧降下が発生するモード、つまり、同極性の電圧と電流とが発生するモードである。コンバータモードは、交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３の間において、電力系統９０を介して電流が流れる向きと逆の向きに電圧降下が発生するモード、つまり、異極性の電圧と電流とが発生するモードである。
【0063】
以下では、電力変換システム１０の動作モードがインバータモードであって、電力変換システム１０が、直流電力を周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの三相の交流電力に変換する場合を例に説明する。また、以下では、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の駆動周波数が４０ｋＨｚ、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の駆動周波数が２０ｋＨｚである場合を例示する。
【0064】
図２は、本実施形態に係る電力変換システム１０のインバータモードの一例を示す波形図である。図２の横軸は時間軸である。図２では、上段から、第３駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４、第１駆動信号Ｓｉｇ５，Ｓｉｇ６、第１駆動信号Ｓｉｇ７，Ｓｉｇ８、第１駆動信号Ｓｉｇ９，Ｓｉｇ１０、第２駆動信号Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１２を示す。さらに、図２では、出力電圧ＶＴ及び第３出力電流Ｉ３、両端電圧Ｖｏ及び第２出力電流Ｉ２、第１出力電流Ｉ１、ダイオードＤ１，Ｄ２を流れる電流Ｉｄ１，Ｉｄ２、バス電圧Ｖｂｕｓ、第１クランプ値Ｖｃｌｐ１及び第２クランプ値Ｖｃｌｐ２を示す。
【0065】
駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ１２については、ハイレベルを図中「Ｈ」と表記し、ローレベルを図中「Ｌ」と表記する。第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２、及び第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の各々は、対応する駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ１２がハイレベルのときにオンになり、ローレベルのときにオフになる。
【0066】
また、出力電圧ＶＴは、二次巻線３３２の両端に発生する電圧であって、第３出力電流Ｉ３は、二次側センタータップＣＴ２から端子Ｐ１に流れる電流である。さらに、電圧Ｖｏは、第２スイッチング素子Ｑ２２の両端電圧であって、第２出力電流Ｉ２は、第２スイッチング素子Ｑ２１を通って端子Ｐ１に流れる電流である。また、第１出力電流Ｉ１は、第１回路１から端子Ｐ１に流れる電流である。インバータモードでは、第１出力電流Ｉ１は、端子Ｐ１から第１回路１に流れるため、「－Ｉ１」となる。
【0067】
制御回路６は、第２回路２においては、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２を交互にオン／オフする。第２スイッチング素子Ｑ２１がオンし、かつ第２スイッチング素子Ｑ２２がオフしているときには、端子Ｐ１，Ｎ１に正の極性を持つ電圧が印加（供給）される。一方、第２スイッチング素子Ｑ２１がオフし、かつ第２スイッチング素子Ｑ２２がオンしているときには、太陽電池７０の電気エネルギが第２スイッチング素子Ｑ２２を介してインダクタＬ１に蓄積される。
【0068】
制御回路６は、第３回路３においては、一次巻線３３１に正及び負の電圧が交互に印加されるように第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２を制御する。さらに、制御回路６は、端子Ｎ１対する端子Ｐ１の電圧が正となるように第３スイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４を制御する。
【0069】
具体的には、制御回路６は、第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３３をオンしているときに第３スイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３４をオフし、第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３３をオフしているときに第３スイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３４をオンする。ここで、制御回路６は、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４を同じデューティ比で制御する。本実施形態では、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のデューティ比は、「０．５」（実質的に５０％）である。
【0070】
そして、制御回路６は、一次巻線３３１及び二次巻線３３２に高周波の交流電圧が供給されるように第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２を制御し、かつ端子Ｐ１，Ｎ１に正の極性を持つ電圧が供給されるように第３スイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４を制御する。
【0071】
制御回路６は、第１回路１においては、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６の各々をオン又はオフすることによって、交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３から出力される電圧又は電流の少なくとも一方の振幅もしくは位相を制御する。
【0072】
そして、制御回路６は、一次巻線３３１に印加される電圧の極性が反転する反転期間Ｔｄ１を含む期間Ｔ１ａには、第１回路１と第３回路３との間で電力の伝達が行われないように第１回路１を制御する。また、制御回路６は、反転期間Ｔｄ１を含む期間Ｔ１ｂには、第２回路２と第３回路３との間で電力の伝達が行われないように第２回路２を制御する。また、制御回路６は、期間Ｔ１ａとは異なる期間Ｔ２ａには、第１回路１と第３回路３との間で電力の伝達が行われるように第１回路１を制御する。また、制御回路６は、期間Ｔ１ｂとは異なる期間Ｔ２ｂには、第２回路２と第３回路３との間で電力の伝達が行われるように第２回路２を制御する。
【0073】
具体的には、制御回路６は、以下に説明する第１～５モードを繰り返すように動作する。
【0074】
第１モードにおいて、制御回路６は、高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３，Ｑ１５がオン、もしくは低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ１６がオンとなるように、第１回路１に第１駆動信号Ｓｉｇ５～Ｓｉｇ１０を出力する。これにより、第１回路１内で電流が循環する第１循環モードとなる（第１循環期間）。
【0075】
第２モードにおいて、制御回路６は、第１回路１を第１モードとした状態で、高電位側の第２スイッチング素子Ｑ２１がオフ、低電位側の第２スイッチング素子Ｑ２２がオンとなるように、第２回路２に第２駆動信号Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１２を出力する。これにより、第２回路２内で電流が循環する第２循環モードとなる（第２循環期間）。なお、第１モードと第２モードの順番が入れ替わってもよい。
【0076】
第３モードにおいて、制御回路６は、第１回路１を第１モードとし、かつ第２回路２を第２モードとした状態で、４つの第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４がオフとなるように、第３回路３に第３駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４を出力する。このとき、出力電圧ＶＴは、トランス３３の励磁電流によって上昇もしくは低下する（図２参照）。またこのとき、第１出力電流Ｉ１がゼロになっているため、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４は、負荷電流によらず常に安定したスイッチングが行えるゼロ電流スイッチング（ソフトスイッチング）が可能である（反転期間）。
【0077】
第４モードにおいて、制御回路６は、第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３３がオン、もしくは第３スイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３４がオンとなるように、第３回路３に第３駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４を出力する。これにより、端子Ｐ１，Ｎ１間に正極性の電圧が印加（供給）される。また、第４モードにおいて、制御回路６は、高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１１がオンで、かつ低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１４，Ｑ１６がオンとなるように、もしくは高電位側の第１スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１５がオンで、低電位側の第１スイッチング素子Ｑ１４がオンとなるように、第１回路１に第１駆動信号Ｓｉｇ５～Ｓｉｇ１０を出力する。これにより、第１回路１と第３回路３との間で電力の伝達が行われる（伝達期間）。ここでは、各スイッチング素子の状態（オン・オフ）を図２の例で説明しているが、要は第１回路１が第１モードと排他的な関係であればよく、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の状態（オン・オフ）はこの例の限りではない。
【0078】
第５モードにおいて、制御回路６は、第３スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３３がオン、もしくは第３スイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３４がオンとなるように、第３回路３に第３駆動信号Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４を出力する。これにより、端子Ｐ１，Ｎ１間に正極性の電圧が印加（供給）される。また、第４モードにおいて、制御回路６は、高電位側の第２スイッチング素子Ｑ２１がオン、低電位側の第２スイッチング素子Ｑ２２がオフとなるように、第２回路２に第２駆動信号Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１２を出力する。これにより、第２回路２と第３回路３との間で電力の変換が行われる（伝達期間）。なお、第４モードと第５モードの順番が入れ替わってもよい。
【0079】
第１回路１は、上述の第１モードと第４モードとを繰り返し、第２回路２は、上述の第２モードと第５モードとを繰り返す。そして、第３回路３は、第１回路１が第１モードで、かつ第２回路２が第２モードのときに第３モードを実行する。
【0080】
ここで、第３回路３の４つの第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４が全てオフになる反転期間Ｔｄ１と第１回路１の第１モードとを合わせる必要があるため、第１回路１は、第３回路３のキャリアと同期させる必要がある。また、第３回路３の４つの第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４が全てオフになる反転期間Ｔｄ１と第２回路２の第２モードとを合わせる必要があるため、第２回路２は、第３回路３のキャリアの２倍の周波数で同期させる必要がある。言い換えると、第３回路３のキャリアと、第１回路１及び第２回路２のキャリアとを同期させることにより、第３回路３の４つの第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４が全てオフになる反転期間Ｔｄ１と、第１モード及び第２モードとを合わせることができる。
【0081】
ところで、第３回路３のトランス３３の二次巻線３３２の両端間に発生する出力電圧ＶＴの波形Ｗ１は、図２に示すように、矩形波状である。具体的には、出力電圧ＶＴの波形Ｗ１は、立ち上がり部Ｗ１１と、立ち下がり部Ｗ１３と、平坦部Ｗ１２と、を含む。立ち上がり部Ｗ１１では、図２に示すように、出力電圧ＶＴが第１電位ＶＴ１から第１電位ＶＴ１よりも大きい第２電位ＶＴ２（＞ＶＴ１）に比例的に増加（変化）している。立ち下がり部Ｗ１３では、図２に示すように、出力電圧ＶＴが第２電位ＶＴ２から第１電位ＶＴ１に比例的に減少（変化）している。平坦部Ｗ１２では、図２に示すように、出力電圧ＶＴが第１電位ＶＴ１又は第２電位ＶＴ２に維持されている。そして、本実施形態に係る電力変換システム１０では、二次巻線３３２の両端間に発生する出力電圧ＶＴのうち平坦部Ｗ１２に相当する直流電圧が、接続部７の端子Ｐ１，Ｎ１に供給（印加）される。つまり、本実施形態に係る電力変換システム１０によれば、出力電圧ＶＴのうち平坦部Ｗ１２に相当する直流電圧を接続部７に発生させることができ、これにより第１回路１と第２回路２とを直流側で接続することができる。
【0082】
また、第３回路３のコンデンサＣ１から接続部７への経路上にはインダクタ（トランス３３を除く）が接続されていないことが好ましい。例えば、第２回路２の高電位側の第２スイッチング素子Ｑ２１がオンで、かつ低電位側の第２スイッチング素子Ｑ２２がオフの場合、低インピーダンスであるコンデンサＣ２と接続部７とがインダクタＬ１を介して接続されるため、比較的高インピーダンスになる。また、第２回路２の高電位側の第２スイッチング素子Ｑ２１がオフで、かつ低電位側の第２スイッチング素子Ｑ２２がオンの場合、コンデンサＣ２から接続部７への経路が遮断されるため、さらに高インピーダンスとなる。そのため、負荷電流によって接続部７の電圧変動が大きくなり、その結果、交流変換を行えない可能性がある。
【0083】
これに対して、本実施形態に係る電力変換システム１０では、第３回路３の４つの第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のいずれかがオンとなっている期間において、端子Ｐ１，Ｎ１間のインピーダンスは低インピーダンスであるコンデンサＣ１と等価となり、接続部７に平滑用のコンデンサを用いなくても低インピーダンスとなる。
【0084】
ここにおいて、第３回路３は、低インピーダンスの期間しか電圧源として利用できないため、低インピーダンスであることが好ましい。言い換えると、第３回路３のコンデンサＣ１から接続部７への経路上にインダクタ（トランス３３を除く）が接続されていないことが好ましい。なお、この場合においても、リンギング等のキャリア周波数よりも十分に高い周波数によって高インピーダンスになる可能性はあるが、スナバ回路５によって上記周波数成分を除去することができるため、低インピーダンスを維持することができる。
【0085】
また、時比率（スイッチング素子のオン時間と周期との比）が低いと電圧利用率が悪くなり、第３回路３から接続部７への出力電圧の電圧値を高くする必要がある。そのため、第３回路３の４つの第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のいずれかがオンとなる期間の時比率は５０％以上であることが好ましい。より好ましくは、上記期間の時比率は９０％以上であるのがよい。本実施形態に係る電力変換システム１０では、第３回路３のトランス３３の反転期間Ｔｄ１を短くすることによって、時比率を５０％以上にすることができる。
【0086】
ところで、図２に示す例では、例えば、第１スイッチング素子Ｑ１１のオンタイミングと第２スイッチング素子Ｑ２１のオンタイミングとがずれている。これにより、第２スイッチング素子Ｑ２１をオンする際に、第３出力電流Ｉ３の変化（ｄＩ３／ｄｔ）が大きくなっている。また、図２に示す例では、例えば、第１スイッチング素子Ｑ１３のオンタイミングと第２スイッチング素子Ｑ２２のオンタイミングとがずれている。これにより、第２スイッチング素子Ｑ２２をオンする際にも、第３出力電流Ｉ３の変化が大きくなっている。そして、第３出力電流Ｉ３の変化が大きくなると、トランス３３の漏れインダクタンスに起因するリンギング電圧も大きくなる。したがって、リンギング電圧を小さくするためには、第３出力電流Ｉ３の変化を小さくすることが好ましい。具体的には、第３出力電流Ｉ３の変化を小さくするために、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６のオンタイミング及びオフタイミングの一方と、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のオンタイミング及びオフタイミングの一方と、を同期（一致）させることが好ましい。
【0087】
図３に示す例では、第１スイッチング素子Ｑ１１及び第２スイッチング素子Ｑ２１のオンタイミングを同期させている。さらに、図３に示す例では、第１スイッチング素子Ｑ１３及び第２スイッチング素子Ｑ２２のオンタイミングを同期させている。さらに、図３に示す例では、第１スイッチング素子Ｑ１４及び第２スイッチング素子Ｑ２１のオンタイミングを同期させている。さらに、図３に示す例では、第１スイッチング素子Ｑ１２及び第２スイッチング素子Ｑ２２のオンタイミングを同期させている。これにより、上記のタイミングで発生する第３出力電流Ｉ３の変化を小さくすることができ、さらに第３出力電流Ｉ３の実効値についても小さくすることができる。また、第３出力電流Ｉ３の変化を小さくすることにより、リンギング電圧についても小さくすることができる。さらに、リンギング電圧が小さくなることにより、スナバ回路５の第１クランプ値Ｖｃｌｐ１及び第２クランプ値Ｖｃｌｐ２も小さくなる（図２及び図３参照）。
【0088】
また、図２と比べて、スナバ回路５のダイオードＤ１，Ｄ２を流れる電流Ｉｄ１，Ｉｄ２が減少し、これによりスナバ回路５への流入電力も減少する。そして、スナバ回路５からの出力電力が減少することにより、リンギングの発生エネルギも抑えることができる。
【0089】
ここで、図３に示す例では、第１スイッチング素子Ｑ１１及び第２スイッチング素子Ｑ２１のオンタイミング、第１スイッチング素子Ｑ１３及び第２スイッチング素子Ｑ２２のオンタイミング、第１スイッチング素子Ｑ１４及び第２スイッチング素子Ｑ２１のオンタイミング、並びに、第１スイッチング素子Ｑ１２及び第２スイッチング素子Ｑ２２のオンタイミングを同期（一致）させているが、Ｉ３＝－Ｉ１－Ｉ２であるため、ｄＩ３／ｄｔを小さくするためにはｄ（Ｉ１＋Ｉ２）／ｄｔを小さくすればよい。そのため、ｄ（Ｉ１＋Ｉ２）／ｄｔが小さくなるように、第１回路１の第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６の少なくとも１つのオンタイミング及びオフタイミングの一方と、第２回路２の第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の少なくとも１つのオンタイミング及びオフタイミングの一方と、を同期（一致）させればよい。例えば、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６の少なくとも１つのオフタイミングと第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の少なくとも１つのオフタイミングとを同期させてもよいし、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６の少なくとも１つのオンタイミングと第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の少なくとも１つのオフタイミングとを同期させてもよいし、その逆でもよい。
【0090】
ところで、制御回路６は、上述したように、トランス３３の一次巻線３３１に印加される電圧の極性が反転する反転期間Ｔｄ１を含む第１期間Ｔ１（図４参照）には、第１回路１と第３回路３との間で電力の伝達が行われないように第１回路１を制御し、かつ第２回路２と第３回路３との間で電力の伝達が行われないように第２回路２を制御する。また、制御回路６は、第１期間Ｔ１とは異なる第２期間Ｔ２（図４参照）において、第１回路１と第３回路３との間で電力の伝達が行われるように第１回路１を制御し、第２回路２と第３回路３との間で電力の伝達が行われるように第２回路２を制御する。
【0091】
より詳細には、電力変換システム１０では、図４に示すように、ＰＷＭ信号の半キャリアに相当する単位時間内に、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２が割り当てられる。さらに、第１期間Ｔ１には、反転期間Ｔｄ１と循環期間とが割り当てられ、第２期間Ｔ２に供給期間が割り当てられる。ただし、電力変換システム１０の動作モードがインバータモードであれば、第２期間Ｔ２に供給期間が割り当てられるが、電力変換システム１０の動作モードがコンバータモードであれば、第２期間Ｔ２には回生期間が割り当てられる。
【0092】
そして、制御回路６は、第１回路１をＰＷＭ制御して各単位期間（半キャリア）に占める第２期間Ｔ２の割合を変更することで、目標とする電圧又は電流を生成する。目標とする電圧又は電流とは、例えば、ＰＷＭ制御で用いられる変調波信号と同じ波形を持つ電圧又は電流である。
【0093】
ここにおいて、第１期間Ｔ１の始点から反転期間Ｔｄ１の始点までの期間Ｔ４の長さである第１時間長は、反転期間Ｔｄ１の終点から第１期間Ｔ１の終点までの期間Ｔ３の長さである第２時間長以上である。つまり、第１期間Ｔ１において反転期間Ｔｄ１の前後に設定される期間Ｔ４及び期間Ｔ３の時間長を比較すると、反転期間Ｔｄ１前の期間Ｔ４の時間長は、反転期間Ｔｄ１後の期間Ｔ３の時間長以上である。図４に示す例では、期間Ｔ４の時間長（第１時間長）は、期間Ｔ３の時間長（第２時間長）より長い。
【0094】
特に、本実施形態では、少なくとも第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２に印加される直流電圧が定格動作範囲の最大値であるときにおいても、第１時間長（期間Ｔ４の時間長）が第２時間長（期間Ｔ３の時間長）以上となる。
【0095】
すなわち、電力系統９０に印加される電圧は仕様上決まった値であるが、蓄電池８０の電圧はある程度の範囲を仕様として持つ。例えば、蓄電池８０の電圧が高くなるとトランス３３の励磁電流は大きくなるが、電圧利用率は低下する。すなわち、余剰の時間が多くなる。これにより、定常時では発生し得ない過電流が生じたとしても、第１時間長（期間Ｔ４の時間長）を第２時間長（期間Ｔ３の時間長）よりも大きくすることで、残留電流が減衰する時間をより多く確保できる。その結果、残留電流（裾引き電流）が反転期間Ｔｄ１に当たりにくく、トランス３３の偏磁が起こりにくくなる。ここでいう「残留電流」とは、第１回路１及び第２回路２を遮断した後に、第３回路３のトランス３３の漏れインダクタンスに残っている電流をいう。
【0096】
これとは逆に、蓄電池８０の電圧が比較的低い場合は、電圧利用率が上昇し余剰の時間が少なくなる。この場合、第１時間長（期間Ｔ４の時間長）を第２時間長（期間Ｔ３の時間長）よりも大きくしても、残留電流が減衰する時間を十分に確保できない可能性がある。このときは、トランス３３の電圧の急反転が起こり、偏磁が起こる可能性がある。一般に偏磁が起こるとトランス３３の励磁電流が増加することになり、より高い直流重畳特性が必要になる。本実施形態においても蓄電池８０の電圧が低い場合は、偏磁が起こる可能性があるが、もともとの励磁電流が低いため、問題となり難い。
【0097】
ここで、第２時間長（期間Ｔ３の時間長）を必要最小値にし、第１時間長（期間Ｔ４の時間長）をとり得る範囲内の最大値とすることが好ましい。
【0098】
また、期間Ｔ３，Ｔ４は、以下のように定義することもできる。すなわち、電力変換システム１０がインバータモードで動作中においては、供給期間である第２期間Ｔ２の終点から反転期間Ｔｄ１の始点までが期間Ｔ４であり、反転期間Ｔｄ１の終点から供給期間である第２期間Ｔ２の始点までが期間Ｔ３となる。同様に、電力変換システム１０がコンバータモードで動作中においては、回生期間である第２期間Ｔ２の終点から反転期間Ｔｄ１の始点までが期間Ｔ４であり、反転期間Ｔｄ１の終点から回生期間である第２期間Ｔ２の始点までが期間Ｔ３となる。
【0099】
ところで、制御回路６は、第１回路１及び第２回路２の各々における過電流又は過電圧等の異常を検出する検出部を有していることが好ましい。そして、制御回路６は、検出部により第１回路１又は第２回路２における異常を検出した場合に、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６及び第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の少なくとも一方のオフタイミングと、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のオフタイミングとを異ならせることが好ましい。
【0100】
具体的には、制御回路６は、例えば、検出部により第１回路１の過電圧又は過電流を検出した場合、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６をオフする。このとき、第２回路２の第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２についてはオフしてもよいし、オフしなくてもよい。またこのとき、制御回路６は、第３回路３の第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のＰＷＭ制御を継続する。
【0101】
また、制御回路６は、例えば、検出部により第２回路２の過電圧又は過電流を検出した場合、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２をオフする。このとき、第１回路１の第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６についてはオフしてもよいし、オフしなくてもよい。またこのとき、制御回路６は、第３回路３の第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４のＰＷＭ制御を継続する。
【0102】
そして、制御回路６は、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６、及び第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の少なくとも一方をオフしてから所定時間が経過した後に、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４をオフする。
【0103】
この場合、第１回路１又は第２回路２からの回生エネルギをコンデンサＣ１に回生させることができ、その結果、回生エネルギによって第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４にかかるストレスを低減することができる。
【0104】
【0105】
図５Ａ～図５Ｃは、第２回路２の出力電力が５ｋＷ、第３回路３の出力電力（放電電力）が５ｋＷ、第１回路１の出力電力（放電電力）が１０ｋＷの場合のシミュレーション結果である。図５Ａは電流の波形図であり、図５Ｂは電圧の波形図であり、図５Ｃは電力の波形図である。ここで、蓄電池８０の両端電圧Ｖｂａｔが３２０Ｖ、太陽電池７０の両端電圧Ｖｐｖが３００Ｖ、端子Ｐ１，Ｎ１間の電圧Ｖｌｉｎｋが３８０Ｖである。また、トランス３３の一次巻線３３１と二次巻線３３２との巻数比は１：１．２である。なお、図５Ｂにおける端子Ｐ１，Ｎ１間の電圧Ｖｌｉｎｋは平均値である。図５Ｃによれば、第１回路１の出力電力（放電電力）は１０ｋＷであり、第２回路２の出力電力は５ｋＷであり、第３回路３の出力電力（放電電力）は５ｋＷであり、設定通りに電力の伝達が行われている。
【0106】
図６Ａ～図６Ｃは、第２回路２の出力電力が５ｋＷ、第３回路３の出力電力（充電電力）が－１０ｋＷ、第１回路１の出力電力（充電電力）が－５ｋＷの場合のシミュレーション結果である。図６Ａは電流の波形図であり、図６Ｂは電圧の波形図であり、図６Ｃは電力の波形図である。ここで、蓄電池８０の両端電圧Ｖｂａｔが３２０Ｖ、太陽電池７０の両端電圧Ｖｐｖが３００Ｖ、端子Ｐ１，Ｎ１間の電圧Ｖｌｉｎｋが３８０Ｖである。また、トランス３３の一次巻線３３１と二次巻線３３２との巻数比は１：１．２である。なお、図６Ｂにおける端子Ｐ１，Ｎ１間の電圧Ｖｌｉｎｋは平均値である。図６Ｃによれば、第１回路１の出力電力（充電電力）は－５ｋＷであり、第２回路２の出力電力は５ｋＷであり、第３回路３の出力電力（放電電力）は－１０ｋＷであり、設定通りに電力の伝達が行われている。
【0107】
図７は、図８Ａ～図８Ｃに示す、本実施形態に係る電力変換システム１０のインバータモードにおける一部分の動作拡大波形図である。図８Ａ～図８Ｃは、第２回路２の出力電力が１０ｋＷ、第３回路３の出力電力が０ｋＷ、第１回路１の出力電力（放電電力）が１０ｋＷの場合のシミュレーション結果である。図８Ａは電流の波形図であり、図８Ｂは電圧の波形図であり、図８Ｃは電力の波形図である。ここで、蓄電池８０の両端電圧Ｖｂａｔが３２０Ｖ、太陽電池７０の両端電圧Ｖｐｖが３００Ｖ、端子Ｐ１，Ｎ１間の電圧Ｖｌｉｎｋが３８０Ｖである。また、トランス３３の一次巻線３３１と二次巻線３３２との巻数比は１：１．２である。なお、図８Ｂにおける端子Ｐ１，Ｎ１間の電圧Ｖｌｉｎｋは平均値である。図８Ｃによれば、第１回路１の出力電力（放電電力）は１０ｋＷであり、第２回路２の出力電力は１０ｋＷであり、第３回路３の出力電力は０ｋＷであり、設定通りに電力の伝達が行われている。ここで着目すべき点は、図７によれば、第３回路３の出力電流Ｉ３の時間平均値は０Ａであり、第３回路３の出力電力は０ｋＷとなっている。このように、第３回路３の出力が０ｋＷの状態でも、矩形波状の出力電圧ＶＴを出力することができ、接続部７に平滑用のコンデンサが設けられてなくても、第１回路１と第２回路２との間で電力の伝達を行うことができる。
【0108】
（４）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１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。以下、実施形態１の変形例を列挙する。
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１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。以下、実施形態１の変形例を列挙する。
【0109】
本開示における電力変換システム１０は、例えば、制御回路６に、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、本開示における電力変換システム１０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ないし複数の電子回路で構成される。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。
【0110】
また、電力変換システム１０の複数の構成要素が、１つの筐体内に収容されていることは電力変換システム１０に必須の構成ではなく、電力変換システム１０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。電力変換システム１０の一部の機能、例えば、制御回路６の機能は、サーバシステム又はクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。
【0111】
（４．１）変形例１
実施形態１では、第３回路３がセンタータップ方式のコンバータ回路であるが、第３回路３は、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、一次側回路３１の代わりに、一次側回路３１Ａ又は一次側回路３１Ｂを有していてもよい。さらに、第３回路３は、図１０に示すように、二次側回路３２の代わりに、二次側回路３２Ａを有していてもよい。つまり、第３回路３は、一次側回路３１，３１Ａ，３１Ｂのいずれかと、二次側回路３２，３２Ａのいずれかと、を有していればよい。言い換えると、第３回路３は、一次側回路３１，３１Ａ，３１Ｂのいずれかと、二次側回路３２，３２Ａのいずれかと、を組み合わせることができる。以下、変形例１に係る電力変換システム１０について、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０を参照して説明する。なお、変形例１に係る電力変換システム１０は、第３回路３以外の構成については実施形態１に係る電力変換システム１０と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態１では、第３回路３がセンタータップ方式のコンバータ回路であるが、第３回路３は、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、一次側回路３１の代わりに、一次側回路３１Ａ又は一次側回路３１Ｂを有していてもよい。さらに、第３回路３は、図１０に示すように、二次側回路３２の代わりに、二次側回路３２Ａを有していてもよい。つまり、第３回路３は、一次側回路３１，３１Ａ，３１Ｂのいずれかと、二次側回路３２，３２Ａのいずれかと、を有していればよい。言い換えると、第３回路３は、一次側回路３１，３１Ａ，３１Ｂのいずれかと、二次側回路３２，３２Ａのいずれかと、を組み合わせることができる。以下、変形例１に係る電力変換システム１０について、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０を参照して説明する。なお、変形例１に係る電力変換システム１０は、第３回路３以外の構成については実施形態１に係る電力変換システム１０と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0112】
変形例１に係る電力変換システム１０は、第１回路１と、第２回路２と、第３回路３と、を備えている。また、電力変換システム１０は、フィルタ回路４と、スナバ回路５と、制御回路６と、接続部７と、を更に備えている。また、電力変換システム１０は、２つの第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２と、２つの第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２と、３つの交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３と、を更に備えている。
【0113】
第３回路３の一次側回路３１Ａは、図９Ａに示すように、４つの第３スイッチング素子Ｑ３５～Ｑ３８と、巻線Ｌ３５と、を有している。
【0114】
第３スイッチング素子Ｑ３５～Ｑ３８の各々は、例えば、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ３５は、コンデンサＣ１の両端間において、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ３６と電気的に直列に接続されている。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ３７は、コンデンサＣ１の両端間において、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ３８と電気的に直列に接続されている。つまり、コンデンサＣ１の両端間には、第３スイッチング素子Ｑ３５，Ｑ３６の直列回路と、第３スイッチング素子Ｑ３７，Ｑ３８の直列回路とが、電気的に並列に接続されている。
【0115】
第３スイッチング素子Ｑ３５～Ｑ３８の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各第３スイッチング素子Ｑ３５～Ｑ３８の寄生ダイオードは、アノードが対応する第３スイッチング素子Ｑ３５～Ｑ３８のソースに電気的に接続され、カソードが対応する第３スイッチング素子Ｑ３５～Ｑ３８のドレインに電気的に接続されている。
【0116】
高電位側の第３スイッチング素子Ｑ３５，Ｑ３７のドレインは、高電位側の第２直流端子Ｔ２１に電気的に接続されている。低電位側の第３スイッチング素子Ｑ３６，Ｑ３８のソースは、低電位側の第２直流端子Ｔ２２に電気的に接続されている。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ３５のソースは、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ３６のドレインに電気的に接続されている。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ３７のソースは、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ３８のドレインに電気的に接続されている。
【0117】
巻線Ｌ３５の第１端は、第３スイッチング素子Ｑ３５，Ｑ３６の接続点に電気的に接続され、巻線Ｌ３５の第２端は、第３スイッチング素子Ｑ３７，Ｑ３８の接続点に電気的に接続されている。
【0118】
また、第３回路３の一次側回路３１Ｂは、図９Ｂに示すように、２つの第３スイッチング素子Ｑ３９，Ｑ４０と、コンデンサＣ３１と、巻線Ｌ３５と、を有している。
【0119】
第３スイッチング素子Ｑ３９，Ｑ４０の各々は、例えば、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ３９は、コンデンサＣ１の両端間において、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ４０と電気的に直列に接続されている。つまり、コンデンサＣ１の両端間には、第３スイッチング素子Ｑ３９，Ｑ４０の直列回路が電気的に接続されている。
【0120】
第３スイッチング素子Ｑ３９，Ｑ４０の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各第３スイッチング素子Ｑ３９，Ｑ４０の寄生ダイオードは、アノードが対応する第３スイッチング素子Ｑ３９，Ｑ４０のソースに電気的に接続され、カソードが対応する第３スイッチング素子Ｑ３９，Ｑ４０のドレインに電気的に接続されている。
【0121】
高電位側の第３スイッチング素子Ｑ３９のドレインは、高電位側の第２直流端子Ｔ２１に電気的に接続されている。低電位側の第３スイッチング素子Ｑ４０のソースは、低電位側の第２直流端子Ｔ２２に電気的に接続されている。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ３９のソースは、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ４０のドレインに電気的に接続されている。
【0122】
巻線Ｌ３５の第１端は、第３スイッチング素子Ｑ３９，Ｑ４０の接続点に電気的に接続され、巻線Ｌ３５の第２端は、コンデンサＣ３１を介して低電位側の第２直流端子Ｔ２２に電気的に接続されている。
【0123】
第３回路３の二次側回路３２Ａは、図１０に示すように、４つの第３スイッチング素子Ｑ４１～Ｑ４４と、巻線Ｌ３６と、を有している。
【0124】
第３スイッチング素子Ｑ４１～Ｑ４４の各々は、例えば、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ４１は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ４２と電気的に直列に接続されている。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ４３は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ４４と電気的に直列に接続されている。つまり、端子Ｐ１，Ｎ１間には、第３スイッチング素子Ｑ４１，Ｑ４２の直列回路と、第３スイッチング素子Ｑ４３，Ｑ４４の直列回路とが、電気的に並列に接続されている。
【0125】
第３スイッチング素子Ｑ４１～Ｑ４４の各々は、寄生ダイオードを含んでいる。各第３スイッチング素子Ｑ４１～Ｑ４４の寄生ダイオードは、アノードが対応する第３スイッチング素子Ｑ４１～Ｑ４４のソースに電気的に接続され、カソードが対応する第３スイッチング素子Ｑ４１～Ｑ４４のドレインに電気的に接続されている。
【0126】
高電位側の第３スイッチング素子Ｑ４１，Ｑ４３のドレインは、高電位側の端子Ｐ１に電気的に接続されている。低電位側の第３スイッチング素子Ｑ４２，Ｑ４４のソースは、低電位側の端子Ｎ１に電気的に接続されている。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ４１のソースは、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ４２のドレインに電気的に接続されている。高電位側の第３スイッチング素子Ｑ４３のソースは、低電位側の第３スイッチング素子Ｑ４４のドレインに電気的に接続されている。
【0127】
巻線Ｌ３６の第１端は、第３スイッチング素子Ｑ４１，Ｑ４２の接続点に電気的に接続され、巻線Ｌ３６の第２端は、第３スイッチング素子Ｑ４３，Ｑ４４の接続点に電気的に接続されている。
【0128】
これらの一次側回路３１Ａ，３１Ｂ、及び二次側回路３２Ａを用いた場合でも、平坦部Ｗ１２に相当する直流電圧を端子Ｐ１，Ｎ１間に発生させることができる。したがって、この場合においても、平滑用のコンデンサを用いることなく第１回路１と第２回路２とを直流側で電気的に接続することができる。
【0129】
（４．２）変形例２
電力変換システム１０は、スナバ回路５の代わりに、スナバ回路５Ａ～５Ｄのいずれかを備えていてもよい。以下、変形例２に係る電力変換システム１０について、図１１Ａ～図１１Ｄを参照して説明する。なお、変形例２に係る電力変換システム１０は、スナバ回路５Ａ～５Ｄ以外の構成については実施形態１に係る電力変換システム１０と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
電力変換システム１０は、スナバ回路５の代わりに、スナバ回路５Ａ～５Ｄのいずれかを備えていてもよい。以下、変形例２に係る電力変換システム１０について、図１１Ａ～図１１Ｄを参照して説明する。なお、変形例２に係る電力変換システム１０は、スナバ回路５Ａ～５Ｄ以外の構成については実施形態１に係る電力変換システム１０と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0130】
変形例２に係る電力変換システム１０は、第１回路１と、第２回路２と、第３回路３と、を備えている。また、電力変換システム１０は、フィルタ回路４と、スナバ回路５Ａ～５Ｄのいずれかと、制御回路６と、接続部７と、を更に備えている。また、電力変換システム１０は、２つの第１直流端子Ｔ１１，Ｔ１２と、２つの第２直流端子Ｔ２１，Ｔ２２と、３つの交流端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３と、を更に備えている。
【0131】
スナバ回路５Ａは、図１１Ａに示すように、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ５１と、を有している。ダイオードＤ１は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、コンデンサＣ５１と電気的に直列に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、端子Ｐ１に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ５１を介して端子Ｎ１に電気的に接続されている。抵抗Ｒ１は、ダイオードＤ１のアノードとカソードとの間に電気的に接続されている。スナバ回路５Ａでは、コンデンサＣ５１に蓄積された電気エネルギが抵抗Ｒ１で消費される。
【0132】
スナバ回路５Ｂは、図１１Ｂに示すように、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ５１と、スイッチング素子Ｑ５１と、を有している。ダイオードＤ１は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、コンデンサＣ５１と電気的に直列に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、端子Ｐ１に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ５１を介して端子Ｎ１に電気的に接続されている。抵抗Ｒ１の第１端は、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ５１の接続点に電気的に接続され、抵抗Ｒ１の第２端は、スイッチング素子Ｑ５１を介して端子Ｎ１に電気的に接続されている。スナバ回路５Ｂでは、スイッチング素子Ｑ５１をオンすることによって、コンデンサＣ５１に蓄積された電気エネルギが抵抗Ｒ１で消費される。
【0133】
スナバ回路５Ｃは、図１１Ｃに示すように、複数（図１１Ｃでは２つ）のダイオードＤ１，Ｄ２と、インダクタＬ５１と、複数（図１１Ｃでは２つ）のコンデンサＣ５１，Ｃ５２と、複数（図１１Ｃでは２つ）のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２と、を有している。ダイオードＤ１は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、コンデンサＣ５１と電気的に直列に接続されている。ダイオードＤ２は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、コンデンサＣ５２と電気的に直列に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、端子Ｐ１に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ５１を介して端子Ｎ１に電気的に接続されている。ダイオードＤ２のアノードは、コンデンサＣ５２を介して端子Ｎ１に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、端子Ｐ１に電気的に接続されている。つまり、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とは、端子Ｐ１，Ｎ１間において互いに逆向きに接続されている。インダクタＬ５１の第１端は、スイッチング素子Ｑ５１を介してダイオードＤ１及びコンデンサＣ５１の接続点に電気的に接続され、インダクタＬ５１の第２端は、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ５２の接続点に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ５２は、スイッチング素子Ｑ５１及びインダクタＬ５１の接続点と端子Ｎ１との間に電気的に接続されている。スナバ回路５Ｃでは、スイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２及びインダクタＬ５１により降圧チョッパ回路を構成している。スナバ回路５Ｃでは、スイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２をオン／オフすることによってコンデンサＣ１の両端電圧を降圧し、降圧後の両端電圧に相当する電気エネルギがコンデンサＣ５２に蓄積される。
【0134】
スナバ回路５Ｄは、図１１Ｄに示すように、複数（図１１Ｄでは２つ）のダイオードＤ１，Ｄ２と、抵抗Ｒ１と、複数（図１１Ｄでは２つ）のコンデンサＣ５１，Ｃ５２と、スイッチング素子Ｑ５１と、を有している。ダイオードＤ１は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、コンデンサＣ５１と電気的に直列に接続されている。ダイオードＤ２は、端子Ｐ１，Ｎ１間において、コンデンサＣ５２と電気的に直列に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、端子Ｐ１に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ５１を介して端子Ｎ１に電気的に接続されている。ダイオードＤ２のアノードは、コンデンサＣ５２を介して端子Ｎ１に電気的に接続され、ダイオードＤ１のカソードは、端子Ｐ１に電気的に接続されている。つまり、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とは、端子Ｐ１，Ｎ１間において互いに逆向きに接続されている。抵抗Ｒ１の第１端は、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ５１の接続点に電気的に接続され、抵抗Ｒ１の第２端は、スイッチング素子Ｑ５１を介してダイオードＤ２及びコンデンサＣ５２の接続点に電気的に接続されている。スナバ回路５Ｄでは、スイッチング素子Ｑ５１をオンすることによって、コンデンサＣ５１に蓄積された電気エネルギが抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ５２に蓄積される。
【0135】
スナバ回路５Ａ～５Ｄの場合でも、端子Ｐ１，Ｎ１間のバス電圧Ｖｂｕｓが第１クランプ値Ｖｃｌｐ１を超えると、端子Ｐ１，Ｎ１から第１クランプ値Ｖｃｌｐ１を超える分の電気エネルギを吸収し、バス電圧Ｖｂｕｓの上限値を第１クランプ値Ｖｃｌｐ１にクランプする。また、スナバ回路５Ｃ，５Ｄの場合には、バス電圧Ｖｂｕｓが第２クランプ値Ｖｃｌｐ２（＜Ｖｃｌｐ１）を下回ると、端子Ｐ１，Ｎ１に電気エネルギを注入（回生）することにより、バス電圧Ｖｂｕｓの下限値を第２クランプ値Ｖｃｌｐ２にクランプする。
【0136】
したがって、電力変換システム１０が、スナバ回路５の代わりに、スナバ回路５Ａ～５Ｄのいずれかを備えている場合には、電力変換システム１０に発生するリンギング又はサージ電圧を抑制することができる。
【0137】
（４．３）変形例３
以下、実施形態１のその他の変形例を列挙する。
以下、実施形態１のその他の変形例を列挙する。
【0138】
実施形態１では、主にインバータモードでの動作について説明したが、コンバータモードでの動作についても同様に対応することができる。
【0139】
また、実施形態１では、電力変換システム１０がインバータモードとコンバータモードとの２つの動作モードを有しているが、この構成は電力変換システム１０に必須の構成ではない。電力変換システム１０は、動作モードとしてインバータモードのみを有していてもよいし、コンバータモードのみを有していてもよい。つまり、電力変換システム１０は、双方向に電力の変換を行う構成に限らず、単方向に電力の変換を行う構成であってもよい。
【0140】
また、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２、及び第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の各々は、寄生ダイオードに代えて、外付けのダイオードが接続されていてもよい。また、第１スイッチング素子Ｑ１１～Ｑ１６、第２スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２、及び第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４の各々は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、ｎｐｎ型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等であってもよい。この場合、ダイオードは、スイッチング素子がオンされているときにスイッチング素子に流れる電流とは逆向きの電流を流す向きで、エミッタ及びコレクタ間に電気的に接続される。
【0141】
また、制御回路６は、マイクロコンピュータに限らず、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実現されてもよい。
【0142】
また、第１期間Ｔ１の始点から反転期間Ｔｄ１の始点までの期間Ｔ４の長さである第１時間長は、反転期間Ｔｄ１の終点から第１期間Ｔ１の終点までの期間Ｔ３の長さである第２時間長と等しくてもよい。
【0143】
また、スナバ回路５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄについては省略してもよい。さらに、実施形態１では、スナバ回路５が端子Ｐ１，Ｎ１と第１回路１との間に接続されているが、スナバ回路５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、例えば、第２回路２と端子Ｐ１，Ｎ１との間に接続されてもよいし、第３回路３と端子Ｐ１，Ｎ１との間に接続されてもよい。
【0144】
また、実施形態１では、第２回路２は、同期整流型の昇圧チョッパ回路であるが、非同期整流型の昇圧チョッパ回路であってもよい。さらに、第２回路２は、絶縁型の昇圧チョッパ回路であってもよい。
【0145】
また、接続部７は、平滑用のコンデンサを含んでいてもよい。
【0146】
また、第１回路１の第１外側端子に電気的に接続される交流電源又は交流負荷は単相であってもよい。この場合、第１回路１は、ブリッジ接続された４つの第１スイッチング素子にて構成される。
【0147】
（実施形態２）
実施形態１に係る電力変換システム１０では、１つの第１回路１及び１つの第２回路２に対して１つの第３回路３が接続されているが、例えば、図１２及び図１３に示すように、２つの第１回路１Ａ，１Ｂ及び２つの第２回路２Ａ，２Ｂに対して１つの第３回路３が接続されてもよい。以下、実施形態２に係る電力変換システム１０Ａについて、図１２及び図１３を参照して説明する。なお、実施形態２に係る電力変換システム１０Ａの第１回路１Ａ，１Ｂ、第２回路２Ａ，２Ｂ及び第３回路３の各々については、実施形態１に係る電力変換システム１０の第１回路１、第２回路２及び第３回路３の各々と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図１２及び図１３では、図示を簡略化するために、スナバ回路５及び制御回路６の図示を省略している。
実施形態１に係る電力変換システム１０では、１つの第１回路１及び１つの第２回路２に対して１つの第３回路３が接続されているが、例えば、図１２及び図１３に示すように、２つの第１回路１Ａ，１Ｂ及び２つの第２回路２Ａ，２Ｂに対して１つの第３回路３が接続されてもよい。以下、実施形態２に係る電力変換システム１０Ａについて、図１２及び図１３を参照して説明する。なお、実施形態２に係る電力変換システム１０Ａの第１回路１Ａ，１Ｂ、第２回路２Ａ，２Ｂ及び第３回路３の各々については、実施形態１に係る電力変換システム１０の第１回路１、第２回路２及び第３回路３の各々と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図１２及び図１３では、図示を簡略化するために、スナバ回路５及び制御回路６の図示を省略している。
【0148】
実施形態２に係る電力変換システム１０Ａは、図１２及び図１３に示すように、複数（ここでは２つ）の第１回路１Ａ，１Ｂと、複数（ここでは２つ）の第２回路２Ａ，２Ｂと、１つの第３回路３と、を備えている。また、電力変換システム１０Ａは、複数（ここでは２つ）のフィルタ回路４Ａ，４Ｂと、複数のスナバ回路５と、制御回路６と、接続部７と、を更に備えている。複数の第１回路１Ａ，１Ｂと複数の第２回路２Ａ，２Ｂと複数のフィルタ回路４Ａ，４Ｂと複数のスナバ回路５とは一対一に対応している。
【0149】
複数の第２回路２の各々の一端側には、第１機器７１又は第２機器７２が電気的に接続されている。第１機器７１及び第２機器７２の各々は、例えば、太陽電池、蓄電池、及び燃料電池のいずれかである。また、第１機器７１及び第２機器７２の各々は、例えば、直流電圧源となり得るコンバータ回路等で構成されてもよい。さらに、第１機器７１及び第２機器７２の各々は、直流を入力とする電気回路、負荷機器、電動機等であってもよい。
【0150】
複数の第２回路２の他端側には、接続部７を介して複数の第１回路１が電気的に接続されている。つまり、実施形態２に係る電力変換システム１０Ａでは、複数の第２回路２と複数の第１回路１とが同一の接続部７に電気的に接続されている。複数の第１回路１における第２回路２と反対側の端部には、複数のフィルタ回路４が電気的に接続されている。複数のフィルタ回路４の各々には、第３機器９１又は第４機器９２が電気的に接続されている。第３機器９１及び第４機器９２の各々は、例えば、交流系統である。また、第３機器９１及び第４機器９２の各々は、交流を入力とする電気回路、負荷機器、電動機等であってもよい。
【0151】
第３回路３の一端側には、直流電圧源８１が電気的に接続されている。直流電圧源８１は、例えば、太陽電池、蓄電池、及び燃料電池のいずれかである。また、直流電圧源８１は、例えば、直流電圧源となり得るコンバータ回路等で構成されてもよい。第３回路３の他端側は、接続部７に電気的に接続されている。つまり、実施形態２に係る電力変換システム１０Ａでは、複数の第１回路１と複数の第２回路２と１つの第３回路３とが同一の接続部７に電気的に接続されている。
【0152】
実施形態２に係る電力変換システム１０Ａでは、上述のように、２つの第１回路１Ａ，１Ｂと２つの第２回路２Ａ，２Ｂと１つの第３回路３とが同一の接続部７に電気的に接続されている。第３回路３は、出力電圧ＶＴのうち平坦部Ｗ１２に相当する直流電圧を接続部７（端子Ｐ１，Ｎ１）に発生させることができる。これにより、平滑用のコンデンサを用いることなく複数の第１回路１Ａ，１Ｂと複数の第２回路２Ａ，２Ｂとを直流側で電気的に接続することができる。
【0153】
なお、実施形態２では、第１回路１Ａ，１Ｂ及び第２回路２Ａ，２Ｂの各々の個数が２つであるが、第１回路及び第２回路の各々の個数は３つ以上であってもよい。
【0154】
（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）は、第１回路（１）と、第２回路（２）と、を備え、第１回路（１）の第１内側端子（１１１，１１２）と第２回路（２）の第２内側端子（２１１，２１２）との間で直流電力の伝達を行う。第１回路（１）は、第１内側端子（１１１，１１２）及び第１外側端子（１１３～１１５）を有し、第１外側端子（１１３～１１５）に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される。第２回路（２）は、少なくとも第２内側端子（２１１，２１２）を有する。電力変換システム（１０；１０Ａ）は、第３回路（３）を更に備える。第３回路（３）は、第３内側端子（３４１，３４２）及び第３外側端子（３４３，３４４）を有する。電力変換システム（１０；１０Ａ）では、第１内側端子（１１１，１１２）と第２内側端子（２１１，２１２）と第３内側端子（３４１，３４２）とが同一の接続部（７）に電気的に接続されている。第３回路（３）は、スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）、及びスイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）に電気的に接続されるトランス（３３）を有する。第３回路（３）は、スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）及びトランス（３３）を介してトランス（３３）の二次巻線（３３２）の両端間に出力電圧（ＶＴ）を出力する。二次巻線（３３２）は第３内側端子（３４１，３４２）に電気的に接続されている。出力電圧（ＶＴ）の波形（Ｗ１）は、立ち上がり部（Ｗ１１）と、立ち下がり部（Ｗ１３）と、平坦部（Ｗ１２）と、を含む。立ち上がり部（Ｗ１１）では、出力電圧（ＶＴ）が第１電位（ＶＴ１）から第１電位（ＶＴ１）よりも高い第２電位（ＶＴ２）に変化する。立ち下がり部（Ｗ１３）では、出力電圧（ＶＴ）が第２電位（ＶＴ２）から第１電位（ＶＴ１）に変化する。平坦部（Ｗ１２）では、出力電圧（ＶＴ）が第１電位（ＶＴ１）又は第２電位（ＶＴ２）に維持される。
以上説明したように、第１の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）は、第１回路（１）と、第２回路（２）と、を備え、第１回路（１）の第１内側端子（１１１，１１２）と第２回路（２）の第２内側端子（２１１，２１２）との間で直流電力の伝達を行う。第１回路（１）は、第１内側端子（１１１，１１２）及び第１外側端子（１１３～１１５）を有し、第１外側端子（１１３～１１５）に交流電源又は交流負荷が電気的に接続される。第２回路（２）は、少なくとも第２内側端子（２１１，２１２）を有する。電力変換システム（１０；１０Ａ）は、第３回路（３）を更に備える。第３回路（３）は、第３内側端子（３４１，３４２）及び第３外側端子（３４３，３４４）を有する。電力変換システム（１０；１０Ａ）では、第１内側端子（１１１，１１２）と第２内側端子（２１１，２１２）と第３内側端子（３４１，３４２）とが同一の接続部（７）に電気的に接続されている。第３回路（３）は、スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）、及びスイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）に電気的に接続されるトランス（３３）を有する。第３回路（３）は、スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）及びトランス（３３）を介してトランス（３３）の二次巻線（３３２）の両端間に出力電圧（ＶＴ）を出力する。二次巻線（３３２）は第３内側端子（３４１，３４２）に電気的に接続されている。出力電圧（ＶＴ）の波形（Ｗ１）は、立ち上がり部（Ｗ１１）と、立ち下がり部（Ｗ１３）と、平坦部（Ｗ１２）と、を含む。立ち上がり部（Ｗ１１）では、出力電圧（ＶＴ）が第１電位（ＶＴ１）から第１電位（ＶＴ１）よりも高い第２電位（ＶＴ２）に変化する。立ち下がり部（Ｗ１３）では、出力電圧（ＶＴ）が第２電位（ＶＴ２）から第１電位（ＶＴ１）に変化する。平坦部（Ｗ１２）では、出力電圧（ＶＴ）が第１電位（ＶＴ１）又は第２電位（ＶＴ２）に維持される。
【0155】
この態様によれば、第３回路（３）のトランス（３３）の二次巻線（３３２）の両端間に発生する出力電圧（ＶＴ）のうち平坦部（Ｗ１２）に相当する直流電圧を接続部（７）に発生させることができる。そのため、平滑用のコンデンサを用いることなく複数の回路（第１回路１及び第２回路２）を直流側で接続することができる。
【0156】
第２の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）では、第１の態様において、接続部（７）は、平滑用のコンデンサを含まない。
【0157】
この態様によれば、接続部（７）が平滑用のコンデンサを含む場合に比べて電力変換システム（１０；１０Ａ）の小型化が可能である。
【0158】
第３の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）は、第１又は２の態様において、接続部（７）に電気的に接続されるスナバ回路（５；５Ａ；５Ｂ；５Ｃ；５Ｄ）を更に備える。
【0159】
この態様によれば、電力変換システム（１０；１０Ａ）に発生するリンギング又はサージ電圧を抑制することができる。
【0160】
第４の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）では、第１～３のいずれかの態様において、第１回路（１）は、スイッチング素子としての第３スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）とは異なる第１スイッチング素子（Ｑ１１～Ｑ１６）を有する。第２回路（２）は、第１スイッチング素子（Ｑ１１～Ｑ１６）及び第３スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）とは異なる第２スイッチング素子（Ｑ２１，Ｑ２２）を有する。第１回路（１）は、第１スイッチング素子（Ｑ１１～Ｑ１６）のオン／オフを制御することによって矩形波状の第１出力電流（Ｉ１）を第１内側端子（１１１）に出力するように構成されている。第２回路（２）は、第２スイッチング素子（Ｑ２１，Ｑ２２）のオン／オフを制御することによって矩形波状の第２出力電流（Ｉ２）を第２内側端子（２１１）に出力するように構成されている。
【0161】
この態様によれば、トランス（３３）の漏れインダクタンスに伴う残留電流を低減することができる。
【0162】
第５の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）では、第４の態様において、第１駆動信号（Ｓｉｇ５～Ｓｉｇ１０）、第２駆動信号（Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１２）、及び第３駆動信号（Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４）が同期している。第１駆動信号（Ｓｉｇ５～Ｓｉｇ１０）は、第１スイッチング素子（Ｑ１１～Ｑ１６）をオン／オフするための信号である。第２駆動信号（Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１２）は、第２スイッチング素子（Ｑ２１，Ｑ２２）をオン／オフするための信号である。第３駆動信号（Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ４）は、第３スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）をオン／オフするための信号である。
【0163】
この態様によれば、第３スイッチング素子Ｑ３１～Ｑ３４は、負荷電流によらず常に安定したスイッチングが行えるゼロ電流スイッチング（ソフトスイッチング）が可能である。
【0164】
第６の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）では、第５の態様において、第１スイッチング素子（Ｑ１１～Ｑ１６）のオンタイミング及びオフタイミングの一方と、第２スイッチング素子（Ｑ２１，Ｑ２２）のオンタイミング及びオフタイミングの一方と、が同期している。
【0165】
この態様によれば、トランス（３３）の漏れインダクタンスによって発生するリンギング電圧を小さくすることができる。その結果、電力損失が抑制される。
【0166】
第７の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）では、第４～６のいずれかの態様において、第１回路（１）及び第２回路（２）の各々は、トランス（３３）の一次巻線（３３１）に印加される電圧の極性が反転する反転期間（Ｔｄ１）を含む第１期間（Ｔ１；Ｔ１ａ；Ｔ１ｂ）に、第３回路（３）との間で電力の伝達を行わないように構成されている。
【0167】
この態様によれば、第３回路（３）が負荷電流によらず常に安定したスイッチングを行える、ゼロ電流スイッチングを行うことができ、スイッチング損失を低減することができる。
【0168】
第８の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）では、第７の態様において、第１時間長は、第２時間長以上である。第１時間長は、第１期間（Ｔ１）の始点から反転期間（Ｔｄ１）の始点までの期間の長さである。第２時間長は、反転期間（Ｔｄ１）の終点から第１期間（Ｔ１）の終点までの期間の長さである。
【0169】
この態様によれば、第１時間長を長くすることができるので、残留電流（裾引き電流）が反転期間（Ｔｄ１）に当たりにくく、トランス（３３）の偏磁が起こりにくくなる。
【0170】
第９の態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）は、第４～８のいずれかの態様において、制御回路（６）を更に備える。制御回路（６）は、第１回路（１）と第２回路（２）との一方において異常を検知した場合に、第１スイッチング素子（Ｑ１１～Ｑ１６）及び第２スイッチング素子（Ｑ２１，Ｑ２２）の少なくとも一方をオフしてから所定時間が経過した後に第３スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）をオフする。
【0171】
この態様によれば、第１スイッチング素子（Ｑ１１～Ｑ１６）及び第２スイッチング素子（Ｑ２１，Ｑ２２）をオフするタイミングで第３スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）をオフする場合に比べて、回生エネルギによって第３スイッチング素子（Ｑ３１～Ｑ３４）にかかるストレスを低減することができる。
【0172】
第１０の態様に係る電力変換システム（１０Ａ）は、第１～９のいずれかの態様において、第１回路（１Ａ，１Ｂ）及び第２回路（２Ａ，２Ｂ）の各々を複数備える。複数の第１回路（１Ａ，１Ｂ）の各々の第１内側端子（１１１，１１２）と複数の第２回路（２Ａ，２Ｂ）の各々の第２内側端子（２１１，２１２）と第３回路（３）の第３内側端子（３４１，３４２）とが接続部（７）に電気的に接続されている。
【0173】
この態様によれば、平滑用のコンデンサを用いることなく複数の第１回路（１Ａ，１Ｂ）と複数の第２回路（２Ａ，２Ｂ）とを直流側で電気的に接続することができる。
【0174】
第１１の態様に係る仮想直流電圧生成回路（３）は、第１～１０のいずれかの態様に係る電力変換システム（１０；１０Ａ）に第３回路として用いられる。
【0175】
この態様によれば、仮想直流電圧生成回路（３）のトランス（３３）の二次巻線（３３２）の両端間に発生する出力電圧（ＶＴ）のうち平坦部（Ｗ１２）に相当する直流電圧を接続部（７）に発生させることができる。そのため、平滑用のコンデンサを用いることなく複数の回路（第１回路１及び第２回路２）を直流側で接続することができる。
【0176】
第２～１０の態様に係る構成については、電力変換システム（１０；１０Ａ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【0177】
１ 第１回路
１１１，１１２ 第１内側端子
１１３～１１５ 第１外側端子
Ｑ１１～Ｑ１６ 第１スイッチング素子
２ 第２回路
２１１，２１２ 第２内側端子
２１３，２１４ 第２外側端子
Ｑ２１，Ｑ２２ 第２スイッチング素子
３ 第３回路（直流電圧生成回路）
３３ トランス
３４１，３４２ 第３内側端子
３４３，３４４ 第３外側端子
Ｑ３１～Ｑ３４ 第３スイッチング素子（スイッチング素子）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ スナバ回路
６ 制御回路
７ 接続部
１０，１０Ａ 電力変換システム
Ｉ１ 第１出力電流
Ｉ２ 第２出力電流
Ｔ１ 第１期間
Ｔｄ１ 反転期間
ＶＴ 出力電圧
ＶＴ１ 第１電位
ＶＴ２ 第２電位
Ｗ１ 出力電圧の波形
Ｗ１１ 立ち上がり部
Ｗ１２ 平坦部
Ｗ１３ 立ち下がり部
１１１，１１２ 第１内側端子
１１３～１１５ 第１外側端子
Ｑ１１～Ｑ１６ 第１スイッチング素子
２ 第２回路
２１１，２１２ 第２内側端子
２１３，２１４ 第２外側端子
Ｑ２１，Ｑ２２ 第２スイッチング素子
３ 第３回路（直流電圧生成回路）
３３ トランス
３４１，３４２ 第３内側端子
３４３，３４４ 第３外側端子
Ｑ３１～Ｑ３４ 第３スイッチング素子（スイッチング素子）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ スナバ回路
６ 制御回路
７ 接続部
１０，１０Ａ 電力変換システム
Ｉ１ 第１出力電流
Ｉ２ 第２出力電流
Ｔ１ 第１期間
Ｔｄ１ 反転期間
ＶＴ 出力電圧
ＶＴ１ 第１電位
ＶＴ２ 第２電位
Ｗ１ 出力電圧の波形
Ｗ１１ 立ち上がり部
Ｗ１２ 平坦部
Ｗ１３ 立ち下がり部
【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】