特許 7568586 ＤＣ／ＤＣ変換装置

(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】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】ＤＣ／ＤＣ変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 H

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021099998

(22)【出願日】2021-06-16

(65)【公開番号】P2022191655

(43)【公開日】2022-12-28

【審査請求日】2023-08-28

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷内田 貴行

(72)【発明者】

【氏名】奥山 涼太

(72)【発明者】

【氏名】藤井 俊行

(72)【発明者】

【氏名】石原 浩毅

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】実開平０６－０４４３９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１８／０２１１７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１２１２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１６７２７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２６１１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０８９８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０５６５０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０５４５７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゲート信号によって制御され、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する電力変換器と、
前記第１の直流電圧を出力する第１の直流電源と前記電力変換器との間に設けられ、リアクトルおよびコンデンサを含む第１のフィルタ回路と、
前記第１の直流電圧が変動した場合における前記第２の直流電圧の変動が抑制されるように、前記第１の直流電圧の検出値に基づいて前記第２の直流電圧の指令値および検出値のうちの少なくともいずれか１つを補正する第１の補正部と、
前記第１の補正部によって少なくとも１つが補正された前記第２の直流電圧の指令値および検出値に基づいて電気量制御値を生成する制御部と、
前記電気量制御値に基づいて前記ゲート信号を生成するゲート信号生成部とを備え、
前記第１および第２の直流電圧の変動の位相は互いに１８０度ずれており、
前記第１の補正部は、前記第２の直流電圧の検出値を前記第１の直流電圧の検出値で除算して、前記第２の直流電圧の検出値を補正する、ＤＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第２の直流電圧の指令値と前記第１の補正部による前記第２の直流電圧の検出値の補正値との偏差に正極性のゲインを乗算して、前記電気量制御値を生成する、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項3】

前記第２の直流電圧の指令値はゼロに設定されており、
前記制御部は、前記第１の補正部による前記第２の直流電圧の検出値の補正値に負極性のゲインを乗算して、前記電気量制御値を生成する、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項4】

前記電力変換器と前記第２の直流電圧を出力する第２の直流電源との間に設けられ、リアクトルおよびコンデンサを含む第２のフィルタ回路と、
前記第２の直流電圧が変動した場合における前記第１の直流電圧の変動が抑制されるように、前記第２の直流電圧の検出値に基づいて前記第１の直流電圧の指令値および検出値のうちの少なくともいずれか１つを補正する第２の補正部とをさらに備え、
前記２の補正部は、前記第１の直流電圧の検出値を前記第２の直流電圧の検出値で除算して、前記第１の直流電圧の検出値を補正し、
前記制御部は、前記第１の補正部による前記第２の直流電圧の検出値の補正値と、前記第２の補正部による前記第１の直流電圧の検出値の補正値とに基づいて、前記電気量制御値を生成する、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記第１の補正部による前記第２の直流電圧の検出値の補正値に正極性の第１のゲインを乗算して、第１の電気量制御値を生成し、
前記第２の補正部による前記第１の直流電圧の検出値の補正値に正極性の第２のゲインを乗算して、第２の電気量制御値を生成し、
前記第２の電気量制御値から前記第１の電気量制御値を減算して、前記電気量制御値を生成する、請求項４に記載のＤＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項6】

ゲート信号によって制御され、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する電力変換器と、
前記第１の直流電圧を出力する第１の直流電源と前記電力変換器との間に設けられ、リアクトルおよびコンデンサを含む第１のフィルタ回路と、
前記第１の直流電圧が変動した場合における前記第２の直流電圧の変動が抑制されるように、前記第１の直流電圧の検出値に基づいて前記第２の直流電圧の指令値および検出値のうちの少なくともいずれか１つを補正する第１の補正部と、
前記第１の補正部によって少なくとも１つが補正された前記第２の直流電圧の指令値および検出値に基づいて電気量制御値を生成する制御部と、
前記電気量制御値に基づいて前記ゲート信号を生成するゲート信号生成部とを備え、
前記第１および第２の直流電圧の変動の位相は互いに１８０度ずれており、
前記第１の補正部は、前記第２の直流電圧の指令値に前記第１の直流電圧の検出値を乗算して、前記第２の直流電圧の指令値を補正し、
前記制御部は、前記第１の補正部による前記第２の直流電圧の指令値の補正値と、前記第２の直流電圧の検出値との偏差に正極性のゲインを乗算して、前記電気量制御値を生成する、ＤＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項7】

前記電力変換器は、
前記第１の直流電圧を第１の交流電圧に変換して第１の交流端子に出力する第１のＤＣ／ＡＣ変換器と、
前記第２の直流電圧を第２の交流電圧に変換して第２の交流端子に出力する第２のＤＣ／ＡＣ変換器と、
前記第１および第２の交流端子間に接続され、前記第１および第２のＤＣ／ＡＣ変換器間で交流電力を授受するリアクトル回路とを含み、
前記電気量制御値は電力制御値であり、
前記ゲート信号は、
前記第１のＤＣ／ＡＣ変換器を駆動させる第１の副ゲート信号と、
前記第２のＤＣ／ＡＣ変換器を駆動させる第２の副ゲート信号とを含み、
前記ゲート信号生成部は、前記電力制御値に基づいて前記第１および第２の交流電圧の位相差を求め、その位相差に基づいて前記第１および第２の副ゲート信号を生成する、請求項１から６のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項8】

前記電力変換器は、リアクトルを含み、前記第１の直流電圧を前記第２の直流電圧に変換するチョッパ回路を含み、
前記電気量制御値はデューティ比制御値であり、
前記制御部は、前記リアクトルに流れる電流の検出値に、前記第１の補正部による前記第２の直流電圧の検出値の補正値を乗算して電力制御値を生成し、前記電力制御値にゲインを乗算して前記デューティ比制御値を生成し、
前記ゲート信号生成部は、前記デューティ比制御値に基づいて前記ゲート信号を生成する、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＤＣ／ＤＣ変換装置に関し、特に、第１の直流電気量を第２の直流電気量に変換するＤＣ／ＤＣ変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば国際公開第２０１９／１６７２７１号（特許文献１）には、ゲート信号によって制御され、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する電力変換器と、第２の直流電圧の指令値および検出値に基づいて電圧制御値を生成する制御部と、電圧制御値に基づいてゲート信号を生成するゲート信号生成部とを備えるＤＣ／ＤＣ変換装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１９／１６７２７１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、このようなＤＣ／ＤＣ変換装置と直流電源の間には、直流電流を通過させ、高周波電流を遮断するフィルタ回路が設けられる。このフィルタ回路はリアクトルとコンデンサを含むので、共振現象（ＬＣ共振）が発生する恐れがある。従来のＤＣ／ＤＣ変換装置では、共振現象が発生して第１の直流電圧が変動すると、第２の直流電圧も変動し、その変動を減衰させることができないという問題があった。

【0005】

それゆえに、本開示の主たる目的は、第１の直流電気量が変動した場合における第２の直流電気量の変動を減衰させることが可能なＤＣ／ＤＣ変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係るＤＣ／ＤＣ変換装置は、ゲート信号によって制御され、第１の直流電気量を第２の直流電気量に変換する電力変換器と、第１の直流電気量が変動した場合における第２の直流電気量の変動が抑制されるように、第１の直流電気量の検出値に基づいて第２の直流電気量の指令値および検出値のうちの少なくともいずれか１つを補正する第１の補正部と、第１の補正部によって少なくとも１つが補正された第２の直流電気量の指令値および検出値に基づいて電気量制御値を生成する制御部と、電気量制御値に基づいてゲート信号を生成するゲート信号生成部とを備えたものである。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係るＤＣ／ＤＣ変換装置では、第１の直流電気量が変動した場合における第２の直流電気量の変動が抑制されるように、第１の直流電気量の検出値に基づいて第２の直流電気量の指令値および検出値のうちの少なくともいずれか１つを補正し、補正後の第２の直流電気量の指令値および検出値に基づいて電気量制御値を生成する。したがって、第１の直流電気量が変動した場合における第２の直流電気量の変動を減衰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図2】図１に示すＤＣ／ＡＣ変換器の構成を示す回路図である。

【図3】図２に示す交流電圧の波形を例示するタイムチャートである。

【図4】図１に示す制御装置の要部を示すブロック図である。

【図5】実施の形態１の変更例を示す回路図である。

【図6】実施の形態２に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の要部を示すブロック図である。

【図7】実施の形態３に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の要部を示すブロック図である。

【図8】実施の形態４に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の要部を示すブロック図である。

【図9】実施の形態５に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図10】図９に示す制御装置の要部を示すブロック図である。

【図11】図１０に示す補正部を設けた理由を説明するための波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の構成を示す回路ブロック図である。図１において、このＤＣ／ＤＣ変換装置は、ＤＣ／ＡＣ変換器１，２、変圧器３、リアクトルＬ１，Ｌ２、コンデンサＣ１，Ｃ２、操作部４、および制御装置５を備える。このＤＣ／ＤＣ変換装置は、ＤＡＢ（Dual Active Ｂridge）方式のＤＣ／ＤＣ変換装置であり、直流電源ＰＳ１，ＰＳ２間で直流電力を授受するものである。

【0010】

直流電源ＰＳ１，ＰＳ２のうちのいずれか一方から他方に直流電力が供給され、他方は一方からの直流電力を蓄える。たとえば、直流電源ＰＳ１，ＰＳ２のうちのいずれか一方は太陽電池のような直流電力発生装置であり、他方はバッテリ、コンデンサ等の電力貯蔵装置である。あるいは、直流電源ＰＳ１，ＰＳ２は、ともに電力貯蔵装置である。

【0011】

直流電源ＰＳ１の正極はリアクトルＬ１を介してＤＣ／ＡＣ変換器１の正側直流端子１ａに接続され、その負極はＤＣ／ＡＣ変換器１の負側直流端子１ｂに接続される。リアクトルＬ１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１で短絡事故が発生した場合に流れる故障電流を抑制する。コンデンサＣ１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１の直流端子１ａ，１ｂ間に接続され、直流端子１ａ，１ｂ間の直流電圧ＶＤ１を平滑化させる。直流電圧ＶＤ１は、制御装置５によって検出される。

【0012】

また、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ１は、フィルタ回路Ｆ１を構成する。フィルタ回路Ｆ１は、低域通過フィルタであって、直流電流を通過させ、ＤＣ／ＡＣ変換器１で発生する高周波信号が直流電源ＰＳ１に流れることを防止する。

【0013】

同様に、直流電源ＰＳ２の正極はリアクトルＬ２を介してＤＣ／ＡＣ変換器２の正側直流端子２ａに接続され、その負極はＤＣ／ＡＣ変換器２の負側直流端子２ｂに接続される。リアクトルＬ２は、ＤＣ／ＡＣ変換器２で短絡事故が発生した場合に流れる故障電流を抑制する。コンデンサＣ２は、ＤＣ／ＡＣ変換器２の直流端子２ａ，２ｂ間に接続され、直流端子２ａ，２ｂ間の直流電圧ＶＤ２を平滑化させる。直流電圧ＶＤ２は、制御装置５によって検出される。

【0014】

また、リアクトルＬ２およびコンデンサＣ２は、フィルタ回路Ｆ２を構成する。フィルタ回路Ｆ２は、低域通過フィルタであって、直流電流を通過させ、ＤＣ／ＡＣ変換器２で発生する高周波信号が直流電源ＰＳ２に流れることを防止する。

【0015】

ＤＣ／ＡＣ変換器１は、制御装置５からのゲート信号Ｇ１～Ｇ４によって駆動され、直流電圧ＶＤ１（第１の直流電気量）を交流電圧ＶＡ１に変換して交流端子１ｃ，１ｄ間に出力する。ＤＣ／ＡＣ変換器１は、交流端子１ｃ，１ｄ間に正電圧（＋ＶＤ１）と負電圧（－ＶＤ１）を一定時間（半周期）ずつ交互に出力することによって交流電圧ＶＡ１を生成する。交流電圧ＶＡ１の位相θ１は、制御装置５によって制御される。

【0016】

ＤＣ／ＡＣ変換器２は、制御装置５からのゲート信号Ｇ５～Ｇ８によって駆動され、直流電圧ＶＤ２（第２の直流電気量）を交流電圧ＶＡ２に変換して交流端子２ｃ，２ｄ間に出力する。ＤＣ／ＡＣ変換器２は、交流端子２ｃ，２ｄ間に正電圧（＋ＶＤ２）と負電圧（－ＶＤ２）を一定時間（半周期）ずつ交互に出力することによって交流電圧ＶＡ２を生成する。交流電圧ＶＡ２の位相θ２は、制御装置５によって制御される。

【0017】

図２は、ＤＣ／ＡＣ変換器１，２の構成を示す回路図である。図２において、ＤＣ／ＡＣ変換器１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）Ｑ１～Ｑ４、ダイオードＤ１～Ｄ４、およびコンデンサＣ１１～Ｃ１４を含む。

【0018】

ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２のコレクタはともに正側直流端子１ａに接続され、それらのエミッタはそれぞれ交流端子１ｃ，１ｄに接続される。ＩＧＢＴＱ３，Ｑ４のコレクタはそれぞれ交流端子１ｃ，１ｄに接続され、それらのエミッタはともに負側直流端子１ｂに接続される。ＩＧＢＴＱ１～Ｑ４のゲートは、それぞれゲート信号Ｇ１～Ｇ４を受ける。ダイオードＤ１～Ｄ４は、それぞれＩＧＢＴＱ１～Ｑ４に逆並列に接続される。コンデンサＣ１１～Ｃ１４は、それぞれダイオードＤ１～Ｄ４に並列接続される。

【0019】

ＩＧＢＴＱ１，Ｑ４とＩＧＢＴＱ２，Ｑ３とが一定周期で交互にオンされる。ＩＧＢＴＱ１，Ｑ４がオンされ、ＩＧＢＴＱ２，Ｑ３がオフされると、直流端子１ａ，１ｂがそれぞれ交流端子１ｃ，１ｄに接続され、交流電圧ＶＡ１は正電圧ＶＤ１となる。逆に、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ４がオフされ、ＩＧＢＴＱ２，Ｑ３がオンされると、直流端子１ａ，１ｂがそれぞれ交流端子１ｄ，１ｃに接続され、交流電圧ＶＡ１は負電圧（－ＶＤ１）となる。したがって、交流電圧ＶＡ１は、一定周期で交互に正電圧ＶＤ１および負電圧（－ＶＤ１）となる。

【0020】

同様に、ＤＣ／ＡＣ変換器２は、ＩＧＢＴＱ５～Ｑ８、ダイオードＤ５～Ｄ８、およびコンデンサＣ１５～Ｃ１８を含む。ＩＧＢＴＱ５，Ｑ６のコレクタはともに正側直流端子２ａに接続され、それらのエミッタはそれぞれ交流端子２ｃ，２ｄに接続される。ＩＧＢＴＱ７，Ｑ８のコレクタはそれぞれ交流端子２ｃ，２ｄに接続され、それらのエミッタはともに負側直流端子２ｂに接続される。ＩＧＢＴＱ５～Ｑ８のゲートは、それぞれゲート信号Ｇ５～Ｇ８を受ける。ダイオードＤ５～Ｄ８は、それぞれＩＧＢＴＱ５～Ｑ８に逆並列に接続される。コンデンサＣ１５～Ｃ１８は、それぞれダイオードＤ５～Ｄ８に並列接続される。

【0021】

ＩＧＢＴＱ５，Ｑ８とＩＧＢＴＱ６，Ｑ７とが一定周期で交互にオンされる。ＩＧＢＴＱ５，Ｑ８がオンされ、ＩＧＢＴＱ６，Ｑ７がオフされると、直流端子２ａ，２ｂがそれぞれ交流端子２ｃ，２ｄに接続され、交流電圧ＶＡ２は正電圧ＶＤ２となる。逆に、ＩＧＢＴＱ５，Ｑ８がオフされ、ＩＧＢＴＱ６，Ｑ７がオンされると、直流端子２ａ，２ｂがそれぞれ交流端子２ｄ，２ｃに接続され、交流電圧ＶＡ２は負電圧（－ＶＤ２）となる。したがって、交流電圧ＶＡ２は、一定周期で交互に正電圧ＶＤ２および負電圧（－ＶＤ２）となる。

【0022】

変圧器３（リアクトル回路）は、１次巻線３ａ，３ｂを含む。１次巻線３ａは、ＤＣ／ＡＣ変換器１の交流端子１ｃと交流端子１ｄとの間に接続される。２次巻線３ｂは、ＤＣ／ＡＣ変換器２の交流端子２ｃと交流端子２ｄとの間に接続される。１次巻線３ａの巻数と２次巻線３ｂの巻数との比は、たとえば１：１である。変圧器３は、ＤＣ／ＡＣ変換器１，２間で交流電力を授受する。

【0023】

図３は、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の波形を例示するタイムチャートである。図３において、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２は、それぞれＤＣ／ＡＣ変換器１，２の交流出力電圧である。交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の振幅は、それぞれ直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２である。図３では、直流電圧ＶＤ１が直流電圧ＶＤ２よりも大きく、交流電圧ＶＡ１の位相が交流電圧ＶＡ２の位相よりもΔθだけ遅れている場合が示されている。位相差Δθは、制御装置５によって制御される。

【0024】

ＶＤ１＝ＶＤ２であり、かつ交流電圧ＶＡ１の位相θ１が交流電圧ＶＡ２の位相θ２よりも進んでいる場合には（Δθ＝θ１－θ２＞０）、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθ＝θ１－θ２に応じた値の直流電力が直流電源ＰＳ１から直流電源ＰＳ２に供給される。この場合、ＤＣ／ＡＣ変換器２は、交流電圧ＶＡ２を直流電圧ＶＤ２に変換するＡＣ／ＤＣ変換器として動作する。また、ＤＣ／ＡＣ変換器１、変圧器３、およびＤＣ／ＡＣ変換器２は、直流電圧ＶＤ１を直流電圧ＶＤ２に変換するＤＣ／ＤＣ変換器として動作する。

【0025】

また、ＶＤ１＝ＶＤ２であり、かつ交流電圧ＶＡ２の位相θ２が交流電圧ＶＡ１の位相θ１よりも進んでいる場合には（Δθ＝θ１－θ２＜０）、交流電圧ＶＡ２，ＶＡ１の位相差Δθ＝θ２－θ１に応じた値の直流電力が直流電源ＰＳ２から直流電源ＰＳ１に供給される。この場合、ＤＣ／ＡＣ変換器１は、交流電圧ＶＡ１を直流電圧ＶＤ１に変換するＡＣ／ＤＣ変換器として動作する。また、ＤＣ／ＡＣ変換器２、変圧器３、およびＤＣ／ＡＣ変換器１は、直流電圧ＶＤ２を直流電圧ＶＤ１に変換するＤＣ／ＤＣ変換器として動作する。

【0026】

図３では、ＶＤ１＞ＶＤ２であるので、交流電圧ＶＡ１の位相θ１と交流電圧ＶＡ２の位相θ２が同じである場合には（Δθ＝０）、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２の差（ＶＤ１－ＶＤ２）に応じた値の直流電力が直流電源ＰＳ１から直流電源ＰＳ２に供給される。ＶＤ１＞ＶＤ２であり、交流電圧ＶＡ１の位相θ１が交流電圧ＶＡ２の位相θ２よりも所定値θｐだけ遅れている場合には（Δθ＝－θｐ）、直流電源ＰＳ１，ＰＳ２間で電力は移動しない。

【0027】

再び図１を参照して、操作部４は、複数のボタン、複数のスイッチ、画像表示部などを含み、ＤＣ／ＤＣ変換装置のユーザーによって操作される。ユーザーは、操作部４を操作して、直流電力を供給する側の直流電源（たとえばＰＳ１）、直流電力を蓄える側の直流電源（たとえばＰＳ２）、直流電圧指令値などを設定する。

【0028】

操作部４は、ユーザーによって設定された情報を示す信号を制御装置５に出力する。制御装置５は、操作部４からの信号、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２などに基づいて、ゲート信号Ｇ１～Ｇ８を生成することにより、ＤＣ／ＡＣ変換器１，２を制御する。

【0029】

次に、このようなＤＣ／ＤＣ変換装置の問題点について説明する。上述の通り、このＤＣ／ＤＣ変換装置では、直流電源ＰＳ１から直流電源ＰＳ２に直流電力を供給する動作と、直流電源ＰＳ２から直流電源ＰＳ１に直流電力を供給する動作との両方が可能となっているが、ここでは図面および説明の簡単化のため、直流電源ＰＳ１から直流電源ＰＳ２に直流電力を供給する場合について説明する。

【0030】

直流電源ＰＳ１とＤＣ／ＡＣ変換器１の間のフィルタ回路Ｆ１は、リアクトルＬ１およびコンデンサＣ１を含むのでＬＣ共振回路を構成する。このため、フィルタ回路Ｆ１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１が共振周波数で変動する場合がある。

【0031】

直流電圧ＶＤ１が変動すると、交流電圧ＶＡ１の振幅ＶＤ１が変動し、直流電圧ＶＤ２も共振周波数で変動してしまう。従来のＤＣ／ＤＣ変換装置では、共振現象によって直流電圧ＶＤ１が変動した場合における直流電圧ＶＤ２の変動を減衰させることができなかった。本実施の形態１では、この問題の解決が図られる。

【0032】

図４は、制御装置５の要部を示すブロック図である。図４において、制御装置５は、電圧検出器１１，１２、補正部１３、制御部１４、加算器１７、およびゲート信号生成部２０を含む。

【0033】

電圧検出器１１は、直流電圧ＶＤ２を検出し、その検出値を示す信号を出力する。電圧検出器１２は、直流電圧ＶＤ１を検出し、その検出値を示す信号を出力する。補正部１３（第１の補正部）は、電圧検出器１１の出力信号によって示される直流電圧ＶＤ２を、電圧検出器１２の出力信号によって示される直流電圧ＶＤ１で除算して、直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａ＝ＶＤ２／ＶＤ１を生成する。

【0034】

ここで、補正部１３を設けた理由について説明する。フィルタ回路Ｆ１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が共振周波数で変動しているとき、直流電圧ＶＤ１に発生する共振周波数の交流電圧をＶＲ１とし、ＤＣ／ＡＣ変換器１から変圧器３を介してＤＣ／ＡＣ変換器２に流れる共振周波数の交流電流をＩＲ１とし、直流電圧ＶＤ２に発生する共振周波数の交流電圧をＶＲ２とする。

【0035】

変圧器３は誘導性負荷であるので、交流電流ＩＲ１の位相は交流電圧ＶＲ１の位相よりも９０度遅れる。また、ＬＣ共振では電圧の位相は電流の位相よりも９０度遅れるので、交流電圧ＶＲ２の位相は交流電流ＩＲ１の位相よりも９０度遅れる。したがって、交流電圧ＶＲ２の位相は交流電圧ＶＲ１の位相よりも１８０度遅れる。

【0036】

交流電圧ＶＲ２を減衰させるためには、交流電圧ＶＲ１，ＶＲ２がそれぞれ上昇および下降している場合には交流電圧ＶＲ２を上昇させ、交流電圧ＶＲ１，ＶＲ２がそれぞれ下降および上昇している場合には交流電圧ＶＲ２を下降させるように、ＤＣ／ＡＣ変換器１，２を制御すればよい。

【0037】

そこで本実施の形態１では、補正部１３を設け、直流電圧ＶＤ１が上昇した場合には直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａ＝ＶＤ２／ＶＤ１を下降させることによって直流電圧ＶＤ２を上昇させ、直流電圧ＶＤ１が下降した場合には直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａを上昇させることによって直流電圧ＶＤ２を下降させる。

【0038】

制御部１４は、減算器１５およびゲイン乗算器１６を含む。減算器１５は、直流電圧ＶＤ２の指令値ＶＤ２^＊と直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａとの偏差ΔＶＤ２＝ＶＤ２^＊－ＶＤ２を求める。ゲイン乗算器１６は、偏差ΔＶＤ２にゲインＫ１を乗算して電力制御値Ｐｃ（電気量制御値）を生成する。加算器１７は、基準電力制御値Ｐ０に電力制御値Ｐｃを加算して電力指令値Ｐ^＊を生成する。なお、加算器１７がゲート信号生成部２０に含まれていても構わない。

【0039】

ゲート信号生成部２０は、位相差演算部２１、加算器２２、キャリア信号生成部２３、および比較器２４，２５を含む。位相差演算部２１は、次式（１）に基づいて、電力指令値Ｐ^＊に基づいて位相差指令値Δθ^＊を求める。なお、式（１）中の関数ｓｉｇｎは符号関数（シグナム関数）であり、引数の符号に応じて「＋１」、「０」、「－１」の何れかを返す関数である。

【0040】

【数1】

【0041】

加算器２２は、基準位相制御値θ０に位相差指令値Δθ^＊を加算して位相制御値θｃを生成する。キャリア信号生成部２３は、三角波状のキャリア信号φ１～φ４を生成する。比較器２４は、位相制御値θｃとキャリア信号φ１～φ４との高低を比較し、比較結果を示すゲート信号Ｇ５～Ｇ８を出力する。比較器２５は、位相制御値θｃとキャリア信号φ１～φ４との高低を比較し、比較結果を示すゲート信号Ｇ１～Ｇ４を出力する。ゲート信号Ｇ１～Ｇ４およびゲート信号Ｇ５～Ｇ８は、それぞれＤＣ／ＡＣ変換器１，２に与えられる。

【0042】

ＤＣ／ＡＣ変換器１は、ゲート信号Ｇ１～Ｇ４によって駆動され、位相制御値θｃ＝θ０＋Δθ^＊に応じた値の位相θ１を有する交流電圧ＶＡ１を出力する。ＤＣ／ＡＣ変換器２は、ゲート信号Ｇ５～Ｇ８によって駆動され、基準位相制御値θ０に応じた値の位相θ２を有する交流電圧ＶＡ２を出力する。したがって、交流電圧ＶＡ１の位相θ１は、交流電圧ＶＡ２の位相θ２よりも位相差指令値θ^＊に応じた値の位相差Δθだけ進む。

【0043】

次に、このＤＣ／ＤＣ変換装置の動作について説明する。まずフィルタ回路Ｆ１で共振現象が発生せず、直流電圧ＶＤ１が一定の定格値である場合について説明する。この場合は、直流電圧ＶＤ２が下降して直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａが電圧指令値ＶＤ２＊よりも低下すると、正極性の偏差ΔＶＤ２が増大する。正極性の偏差ΔＶＤ２が増大すると、電力制御値Ｐｃおよび電力指令値Ｐ＊が増大し、位相差指令値Δθ＊および位相差制御値θｃが増大し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが増大して直流電圧ＶＤ２が上昇する。

【0044】

逆に、直流電圧ＶＤ２が上昇して直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａが電圧指令値ＶＤ２＊よりも上昇すると、負極性の偏差ΔＶＤ２が増大する。負極性の偏差ΔＶＤ２が増大すると、負極性の電力制御値Ｐｃが増大して電力指令値Ｐ＊が減少し、位相差指令値Δθ＊および位相差制御値θｃが減少し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが減少して直流電圧ＶＤ２が減少する。したがって、直流電圧ＶＤ２は一定値に維持される。

【0045】

次に、フィルタ回路Ｆ１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が共振周波数で変動した場合について説明する。上述したように、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２の変動の位相は互いに１８０度ずれている。

【0046】

直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ上昇および下降して直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２＝ＶＤ２／ＶＤ１が電圧指令値ＶＤ２^＊よりも低下すると、正極性の偏差ΔＶＤ２が増大する。正極性の偏差ΔＶＤ２が増大すると、電力制御値Ｐｃおよび電力指令値Ｐ^＊が増大し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが増大し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが増大して直流電圧ＶＤ２が上昇する。

【0047】

逆に、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ下降および上昇して直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２＝ＶＤ２／ＶＤ１が電圧指令値ＶＤ２^＊よりも上昇すると、負極性の偏差ΔＶＤ２が増大する。負極性の偏差ΔＶＤ２が増大すると、負極性の電力制御値Ｐｃが増大して電力指令値Ｐ^＊が減少し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが減少し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが減少して直流電圧ＶＤ２が下降する。

【0048】

したがって、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ上昇および下降すると直流電圧ＶＤ２が上昇し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ下降および上昇すると直流電圧ＶＤ２が下降するので、直流電圧ＶＤ２の変動は減衰する。

【0049】

以上のように、この実施の形態１では、共振現象によって直流電圧ＶＤ１が変動した場合における直流電圧ＶＤ２の変動が抑制されるように、直流電圧ＶＤ１の検出値に基づいて直流電圧ＶＤ２の検出値を補正し、その補正値ＶＤ２Ａに基づいて電力制御値Ｐｃを生成する。したがって、共振現象が発生して直流電圧ＶＤ１が変動した場合における直流電圧ＶＤ２の変動を減衰させることができる。

【0050】

図５は、実施の形態１の変更例を示す回路図であって、図２と対比される図である。図５を参照して、この変更例は実施の形態１の変圧器３をリアクトル回路２６で置換したものである。リアクトル回路２６は、リアクトル２６ａ，２６ｂを含む。リアクトル２６ａ，２６ｂの一方端子はそれぞれＤＣ／ＡＣ変換器１の交流端子１ｃ，１ｄに接続され、それらの他方端子はそれぞれＤＣ／ＡＣ変換器２の交流端子２ｃ，２ｄに接続される。リアクトル回路２６は、ＤＣ／ＡＣ変換器１，２間で交流電力を授受する。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

【0051】

［実施の形態２］
図６は、この発明の実施の形態２に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の要部を示す回路ブロック図であって、図４と対比される図である。図６を参照して、このＤＣ／ＤＣ変換装置が実施の形態１のＤＣ／ＤＣ変換装置と異なる点は、制御部１４が制御部３０で置換されている点である。

【0052】

制御部３０は、ゲイン乗算器３１を含む。ゲイン乗算器３１は、補正部１３で生成された直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａに負極性のゲイン（－Ｋ１）を乗算して電力制御値Ｐｃ＝－Ｋ１×ＶＤ２Ａを生成する。すなわち、制御部３０は、制御部１４において電圧指令値ＶＤ２^＊を０にしたものと等価である。

【0053】

次に、フィルタ回路Ｆ１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が共振周波数で変動した場合について説明する。上述したように、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２の変動の位相は互いに１８０度ずれている。

【0054】

直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ上昇および下降して直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２＝ＶＤ２／ＶＤ１が減少すると、負極性の電力制御値Ｐｃが減少して電力指令値Ｐ^＊が増大し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが増大し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが増大して直流電圧ＶＤ２が上昇する。

【0055】

逆に、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ下降および上昇して直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２が増大すると、負極性の電力制御値Ｐｃが増大して電力指令値Ｐ^＊が減少し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが減少し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが減少して直流電圧ＶＤ２が減少する。

【0056】

したがって、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ上昇および下降すると直流電圧ＶＤ２が上昇し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ下降および上昇すると直流電圧ＶＤ２が下降するので、直流電圧ＶＤ２の変動は減衰する。

【0057】

他の構成および動作は実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態２でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

【0058】

［実施の形態３］
図７は、実施の形態３に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の要部を示す回路ブロック図であって、図６と対比される図である。図７を参照して、このＤＣ／ＤＣ変換装置が実施の形態２のＤＣ／ＤＣ変換装置と異なる点は、補正部３５が追加され、制御部３０が制御部３６で置換されている点である。

【0059】

補正部３５（第２の補正部）は、電圧検出器１２の出力信号によって示される直流電圧ＶＤ１を、電圧検出器１１の出力信号によって示される直流電圧ＶＤ２で除算して、直流電圧ＶＤ１の補正値ＶＤ１Ａ＝ＶＤ１／ＶＤ２を生成する。

【0060】

ここで、補正部３５を設けた理由について説明する。フィルタ回路Ｆ２で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が共振周波数で変動しているとき、直流電圧ＶＤ２に発生する共振周波数の交流電圧をＶＲ２とし、ＤＣ／ＡＣ変換器２から変圧器３を介してＤＣ／ＡＣ変換器１に流れる共振周波数の交流電流をＩＲ２とし、直流電圧ＶＤ１に発生する共振周波数の交流電圧をＶＲ１とする。

【0061】

変圧器３は誘導性負荷であるので、交流電流ＩＲ２の位相は交流電圧ＶＲ２の位相よりも９０度遅れる。また、ＬＣ共振では電圧の位相は電流の位相よりも９０度遅れるので、交流電圧ＶＲ１の位相は交流電流ＩＲ２の位相よりも９０度遅れる。したがって、交流電圧ＶＲ１の位相は交流電圧ＶＲ２の位相よりも１８０度遅れる。

【0062】

交流電圧ＶＲ１を減衰させるためには、交流電圧ＶＲ２，ＶＲ１がそれぞれ上昇および下降している場合には交流電圧ＶＲ１を上昇させ、交流電圧ＶＲ２，ＶＲ１がそれぞれ下降および上昇している場合には交流電圧ＶＲ１が下降させるように、ＤＣ／ＡＣ変換器１，２を制御すればよい。

【0063】

そこで本実施の形態３では、補正部３５を設け、直流電圧ＶＤ２が上昇した場合には直流電圧ＶＤ１の補正値ＶＤ１Ａを下降させることによって直流電圧ＶＤ１を上昇させ、直流電圧ＶＤ２が下降した場合には直流電圧ＶＤ１の補正値ＶＤ１Ａを上昇させることによって直流電圧ＶＤ１を下降させる。

【0064】

制御部３６は、ゲイン乗算器３７，３８および減算器３９を含む。ゲイン乗算器３７は、補正部１３で生成された直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２ＡにゲインＫ１を乗算して電力制御値Ｐｃ１＝Ｋ１×ＶＤ２Ａを生成する。ゲイン乗算器３８は、補正部３５で生成された直流電圧ＶＤ１の補正値ＶＤ１ＡにゲインＫ２を乗算して電力制御値Ｐｃ２＝Ｋ２×ＶＤ１Ａを生成する。減算器３９は、電力制御値Ｐｃ２から電力制御値Ｐｃ１を減算して電力制御値Ｐｃ＝Ｐｃ２－Ｐｃ１を生成する。

【0065】

次に、フィルタ回路Ｆ１，Ｆ２のうちの少なくともいずれか一方で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が共振周波数で変動した場合について説明する。上述したように、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２の変動の位相は互いに１８０度ずれている。

【0066】

直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ上昇および下降して、直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａ＝ＶＤ２／ＶＤ１が減少するとともに直流電圧ＶＤ１の補正値ＶＤ１Ａ＝ＶＤ１／ＶＤ２が増大すると、電力制御値Ｐｃ１＝Ｋ１×ＶＤ２Ａが減少するとともに電力制御値Ｐｃ２＝Ｋ２×ＶＤ１Ａが増大する。

【0067】

これにより、電力制御値Ｐｃ＝Ｐｃ２－Ｐｃ１が増大して電力指令値Ｐ^＊が増大し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが増大し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが増大し、直流電圧ＶＤ１が下降するとともに直流電圧ＶＤ２が上昇する。

【0068】

逆に、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ下降および上昇して、直流電圧ＶＤ２の補正値ＶＤ２Ａ＝ＶＤ２／ＶＤ１が増大するとともに直流電圧ＶＤ１の補正値ＶＤ１Ａ＝ＶＤ１／ＶＤ２が減少すると、電力制御値Ｐｃ１＝Ｋ１×ＶＤ２Ａが増大するとともに電力制御値Ｐｃ２＝Ｋ２×ＶＤ１Ａが減少する。

【0069】

これにより、電力制御値Ｐｃ＝Ｐｃ２－Ｐｃ１が減少して電力指令値Ｐ^＊が減少し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが減少し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが減少し、直流電圧ＶＤ１が上昇するとともに直流電圧ＶＤ２が下降する。

【0070】

したがって、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ上昇および下降すると直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２をそれぞれ下降および上昇させ、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ下降および上昇すると直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２をそれぞれ上昇および下降させるので、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２の変動は減衰する。他の構成および動作は実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

【0071】

以上のように、この実施の形態３では、共振現象によって直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が変動した場合における直流電圧ＶＤ２，ＶＤ１の変動が抑制されるように、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２の検出値に基づいて直流電圧ＶＤ２，ＶＤ１の検出値を補正し、直流電圧ＶＤ２，ＶＤ１の補正値ＶＤ２Ａ，ＶＤ１Ａに基づいて電力制御値Ｐｃを生成する。したがって、共振現象が発生して直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が変動した場合における直流電圧ＶＤ２，ＶＤ１の変動を減衰させることができる。

【0072】

［実施の形態４］
図８は、実施の形態４に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の要部を示す回路ブロック図であって、図４と対比される図である。図８を参照して、このＤＣ／ＤＣ変換装置が実施の形態１のＤＣ／ＤＣ変換装置と異なる点は、補正部１３が補正部４０で置換され、電圧検出器１１の出力信号が制御部１４の減算器１５に直接与えられる点である。

【0073】

補正部４０は、電圧指令値ＶＤ２^＊に、電圧検出器１１の出力信号によって示される直流電圧ＶＤ１を乗算して、電圧指令補正値ＶＤ２Ａ^＊＝ＶＤ２^＊×ＶＤ１を生成する。減算器１５は、電圧指令補正値ＶＤ２Ａ^＊から、電圧検出器１１の出力信号によって示される直流電圧ＶＤ２を減算して偏差ΔＶＤ２＝ＶＤ２Ａ^＊－ＶＤ２を生成する。ゲイン乗算器１６は、偏差ΔＶＤ２にゲインＫ１を乗算して電力制御値Ｐｃ＝Ｋ１×ΔＶＤ２を求める。

【0074】

ここで、補正部４０を設けた理由について説明する。実施の形態１で説明したように、フィルタ回路Ｆ１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が共振周波数で変動しているとき、直流電圧ＶＤ１が上昇している場合には直流電圧ＶＤ２が上昇し、直流電圧ＶＤ１が下降している場合には直流電圧ＶＤ２が下降するように、ＤＣ／ＡＣ変換器１，２を制御すればよい。

【0075】

そこで本実施の形態４では、補正部４０を設け、直流電圧ＶＤ１が上昇した場合には電圧指令値ＶＤ２^＊の補正値ＶＤ２Ａ^＊を上昇させることによって直流電圧ＶＤ２を上昇させ、直流電圧ＶＤ１が下降した場合には電圧指令値ＶＤ２^＊の補正値ＶＤ２Ａ^＊を下降させることによって直流電圧ＶＤ２を下降させる。

【0076】

次に、このＤＣ／ＤＣ変換装置の動作について説明する。まずフィルタ回路Ｆ１で共振現象が発生せず、直流電圧ＶＤ１が一定の定格値である場合について説明する。この場合は、直流電圧ＶＤ２が下降して電圧指令値ＶＤ２^＊の補正値ＶＤ２Ａ^＊よりも低下すると、正極性の偏差ΔＶＤ２が増大する。正極性の偏差ΔＶＤ２が増大すると、電力制御値Ｐｃおよび電力指令値Ｐ^＊が増大し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが増大し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが増大して直流電圧ＶＤ２が上昇する。

【0077】

逆に、直流電圧ＶＤ２が上昇して電圧指令値ＶＤ２^＊の補正値ＶＤ２Ａ^＊よりも上昇すると、負極性の偏差ΔＶＤ２が増大する。負極性の偏差ΔＶＤ２が増大すると、負極性の電力制御値Ｐｃが増大して電力指令値Ｐ^＊が減少し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが減少し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが減少して直流電圧ＶＤ２が減少する。したがって、直流電圧ＶＤ２は一定値に維持される。

【0078】

次に、フィルタ回路Ｆ１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２が共振周波数で変動した場合について説明する。上述したように、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２の変動の位相は互いに１８０度ずれている。

【0079】

直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ上昇および下降して直流電圧ＶＤ２が電圧指令値ＶＤ２^＊の補正値ＶＤ２Ａ^＊よりも低下すると、正極性の偏差ΔＶＤ２が増大する。正極性の偏差ΔＶＤ２が増大すると、電力制御値Ｐｃおよび電力指令値Ｐ^＊が増大し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが増大し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが増大して直流電圧ＶＤ２が上昇する。

【0080】

逆に、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ下降および上昇して直流電圧ＶＤ２が電圧指令値ＶＤ２^＊の補正値ＶＤ２Ａ^＊よりも上昇すると、負極性の偏差ΔＶＤ２が増大する。負極性の偏差ΔＶＤ２が増大すると、負極性の電力制御値Ｐｃが増大して電力指令値Ｐ^＊が減少し、位相差指令値Δθ^＊および位相差制御値θｃが減少し、交流電圧ＶＡ１，ＶＡ２の位相差Δθが減少して直流電圧ＶＤ２が下降する。

【0081】

したがって、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ上昇および下降すると直流電圧ＶＤ２を上昇させ、直流電圧ＶＤ１，ＶＤ２がそれぞれ下降および上昇すると直流電圧ＶＤ２を下降させるので、直流電圧ＶＤ２の変動は減衰する。

【0082】

以上のように、この実施の形態４では、共振現象によって直流電圧ＶＤ１が変動した場合における直流電圧ＶＤ２の変動が抑制されるように、直流電圧ＶＤ１の検出値に基づいて電圧指令値ＶＤ２^＊を補正し、電圧指令値ＶＤ２^＊の補正値ＶＤ２Ａ^＊に基づいて電力制御値Ｐｃを生成する。したがって、共振現象が発生して直流電圧ＶＤ１が変動した場合における直流電圧ＶＤ２の変動を減衰させることができる。

【0083】

［実施の形態５］
図９は、実施の形態５に従うＤＣ／ＤＣ変換装置の構成を示す回路ブロック図である。図９において、このＤＣ／ＤＣ変換装置は、リアクトルＬ２１、コンデンサＣ２１，Ｃ２２、チョッパ回路４１、配線４３、操作部４４、および制御装置４５を備える。このＤＣ／ＤＣ変換装置は、直流電源ＰＳ１１，ＰＳ１２間で直流電力を授受するものである。

【0084】

直流電源ＰＳ１１，ＰＳ１２のうちのいずれか一方から他方に直流電力が供給され、他方は一方からの直流電力を蓄える。たとえば、直流電源ＰＳ１１，ＰＳ１２のうちのいずれか一方は太陽電池のような直流電力発生装置であり、他方はバッテリ、コンデンサ等の電力貯蔵装置である。あるいは、直流電源ＰＳ１１，ＰＳ１２は、ともに電力貯蔵装置である。

【0085】

直流電源ＰＳ１１の正極はリアクトルＬ２１を介してチョッパ回路４１の高圧側直流端子４１ａに接続され、その負極はチョッパ回路４１の負側直流端子４１ｂに接続される。リアクトルＬ２１は、チョッパ回路４１で短絡事故が発生した場合に流れる故障電流を抑制する。コンデンサＣ２１は、チョッパ回路４１の直流端子４１ａ，４１ｂ間に接続され、直流端子４１ａ，４１ｂ間の直流電圧ＶＤ１１を平滑化させる。直流電圧ＶＤ１１は、制御装置４５によって検出される。

【0086】

また、リアクトルＬ２１およびコンデンサＣ２１は、フィルタ回路Ｆ２１を構成する。フィルタ回路Ｆ２１は、低域通過フィルタであって、直流電流を通過させ、チョッパ回路４１で発生する高周波信号が直流電源ＰＳ１１に流れることを防止する。

【0087】

直流電源ＰＳ１２の正極は配線４３を介してチョッパ回路４１の低圧側直流端子４１ｃに接続され、その負極はチョッパ回路４１の負側直流端子４１ｄに接続される。コンデンサＣ２２は、チョッパ回路４１の直流端子４１ｃ，４１ｄ間に接続され、直流端子４１ｃ，４１ｄ間の直流電圧ＶＤ１２を平滑化させる。直流電圧ＶＤ１２は、制御装置４５によって検出される。

【0088】

また、配線４３は、所定のインダクタンスを有する。配線４３およびコンデンサＣ２２は、フィルタ回路Ｆ２２を構成する。フィルタ回路Ｆ２２は、低域通過フィルタであって、直流電流を通過させ、チョッパ回路４１で発生する高周波信号が直流電源ＰＳ１２に流れることを防止する。

【0089】

チョッパ回路４１は、ＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１２、ダイオードＤ１１，Ｄ１２、およびリアクトルＬ２２を含む。ＩＧＢＴＱ１１のコレクタは高圧側直流端子４１ａに接続され、そのエミッタはノードＮ１に接続される。ＩＧＢＴＱ１２のコレクタはノードＮ１に接続され、そのエミッタは負側直流端子４１ｂ，４１ｄに接続される。

【0090】

ＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１２のゲートは、それぞれ制御装置４５からのゲート信号Ｇ１１，Ｇ１２を受ける。ダイオードＤ１１，Ｄ１２は、それぞれＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１２に逆並列に接続される。リアクトルＬ２２は、ノードＮ１と低圧側直流端子４１ｃとの間に接続され、電磁エネルギーを蓄える。

【0091】

降圧動作時には、ゲート信号Ｇ１１が一定周期で「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされてＩＧＢＴＱ１１が一定周期でオンおよびオフされ、ゲート信号Ｇ１２は「Ｌ」レベルに維持されてＩＧＢＴＱ１２はオフ状態に維持される。

【0092】

ＩＧＢＴＱ１１がオンされると、直流電源ＰＳ１１の正極からリアクトルＬ２１、ＩＧＢＴＱ１１、リアクトルＬ２２、配線４３、および直流電源ＰＳ１２を介して直流電源ＰＳ１１の負極に電流が流れ、直流電源ＰＳ１１から直流電源ＰＳ１２に直流電力が供給されるとともに、リアクトルＬ２２に電磁エネルギーが蓄えられる。

【0093】

ＩＧＢＴＱ１１がオフされると、リアクトルＬ２２の一方端子から配線４３、直流電源ＰＳ１２、およびダイオードＤ１２を介してリアクトルＬ２２の他方端子に電流が流れ、直流電源ＰＳ１２が充電されるとともに、リアクトルＬ２２の電磁エネルギーが放出される。

【0094】

コンデンサＣ２２の端子間電圧ＶＤ１２は、リアクトルＬ２２の端子間電圧分だけ直流電源ＰＳ１１の直流出力電圧ＶＤ１１よりも低くなる。ゲート信号Ｇ１１の一周期Ｔ１内におけるゲート信号Ｇ１１が「Ｈ」レベルにされる時間Ｔ２の割合Ｔ２／Ｔ１は、デューティ比Ｄｄと呼ばれる。ゲート信号Ｇ１１のデューティ比Ｄｄを増大させると直流電圧ＶＤ１２が上昇し、ゲート信号Ｇ１１のデューティ比Ｄｄを減少させると直流電圧ＶＤ１２が低下する。したがって、ゲート信号Ｇ１１のデューティ比Ｄｄを調整することにより、直流電圧ＶＤ１２を所望の目標電圧ＶＤ１２ｒに調整することが可能となっている。

【0095】

昇圧動作時には、ゲート信号Ｇ１２が一定周期で「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされてＩＧＢＴＱ１２が一定周期でオンおよびオフされ、ゲート信号Ｇ１１は「Ｌ」レベルに維持されてＩＧＢＴＱ１１はオフ状態に維持される。

【0096】

ＩＧＢＴＱ１２がオンされると、直流電源ＰＳ１２の正極から配線４３、リアクトルＬ２２、およびＩＧＢＴＱ１２を介して直流電源ＰＳ１２の負極に電流が流れ、リアクトルＬ２２に電磁エネルギーが蓄えられる。

【0097】

ＩＧＢＴＱ１２がオフされると、直流電源ＰＳ１２の正極から配線４３、リアクトルＬ２２、ダイオードＤ１１、リアクトルＬ２１、および直流電源ＰＳ１１を介して直流電源ＰＳ１２の負極に電流が流れ、直流電源ＰＳ１１が充電されるとともに、リアクトルＬ２２の電磁エネルギーが放出される。

【0098】

コンデンサＣ２１の端子間電圧ＶＤ１１は、リアクトルＬ２２の端子間電圧分だけ直流電源ＰＳ１２の直流出力電圧ＶＤ１２よりも高くなる。ゲート信号Ｇ１２の一周期Ｔ３内におけるゲート信号Ｇ１２が「Ｈ」レベルにされる時間Ｔ４の割合Ｔ４／Ｔ３は、デューティ比Ｄｕと呼ばれる。ゲート信号Ｇ１２のデューティ比Ｄｕを増大させると直流電圧ＶＤ１１が上昇し、ゲート信号Ｇ１２のデューティ比Ｄｕを減少させると直流電圧ＶＤ１１が低下する。したがって、ゲート信号Ｇ１２のデューティ比Ｄｕを調整することにより、直流電圧ＶＤ１１を所望の目標電圧ＶＤ１１ｒに調整することが可能となっている。

【0099】

電流検出器４２は、リアクトルＬ２２に流れる電流Ｉ１２を検出し、その検出値を示す信号を制御装置４５に与える。

【0100】

操作部４４は、複数のボタン、複数のスイッチ、画像表示部などを含み、ＤＣ／ＤＣ変換装置のユーザーによって操作される。ユーザーは、操作部４４を操作して、直流電力を供給する側の直流電源（たとえばＰＳ１１）、直流電力を蓄える側の直流電源（たとえばＰＳ１２）、直流電圧指令値などを設定する。操作部４４は、ユーザーによって設定された情報を示す信号を制御装置４５に出力する。

【0101】

制御装置４５は、操作部４４からの信号、直流電圧ＶＤ１１，ＶＤ１２、電流検出器４２の出力信号などに基づいて、ゲート信号Ｇ１１，Ｇ１２を生成することにより、チョッパ回路４１を制御する。

【0102】

次に、このようなＤＣ／ＤＣ変換装置の問題点について説明する。上述の通り、このＤＣ／ＤＣ変換装置では、直流電源ＰＳ１１から直流電源ＰＳ１２に直流電力を供給する降圧動作と、直流電源ＰＳ１２から直流電源ＰＳ１１に直流電力を供給する昇圧動作との両方が可能となっているが、本実施の形態５では、図面および説明の簡単化のため降圧動作について説明する。

【0103】

直流電源ＰＳ１１とチョッパ回路４１の間のフィルタ回路Ｆ２１は、リアクトルＬ２１およびコンデンサＣ２１を含むのでＬＣ共振回路を構成する。このため、フィルタ回路Ｆ２１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１１が共振周波数で変動する場合がある。

【0104】

直流電圧ＶＤ１１が変動すると、直流電流Ｉ１２が変動し、直流電圧ＶＤ１２も共振周波数で変動してしまう。従来のＤＣ／ＤＣ変換装置では、共振現象によって直流電圧ＶＤ１１が変動した場合における直流電圧ＶＤ１２の変動を減衰させることができなかった。本実施の形態５では、この問題の解決が図られる。

【0105】

図１０は、制御装置４５の要部を示すブロック図である。図１０において、制御装置４５は、電圧検出器５１，５２、補正部５３、制御部５４、加算器５７、およびゲート信号生成部６０を含む。

【0106】

電圧検出器５１は、直流電圧ＶＤ１２を検出し、その検出値を示す信号を出力する。電圧検出器５２は、直流電圧ＶＤ１１を検出し、その検出値を示す信号を出力する。補正部５３は、電圧検出器５１の出力信号によって示される直流電圧ＶＤ１２を、電圧検出器５２の出力信号によって示される直流電圧ＶＤ１１で除算して、直流電圧ＶＤ１２の補正値ＶＤ１２Ａ＝ＶＤ１２／ＶＤ１１を生成する。

【0107】

ここで、補正部５３を設けた理由について説明する。フィルタ回路Ｆ２１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１１，ＶＤ１２が共振周波数で変動しているとき、直流電圧ＶＤ１１に発生する共振周波数の交流電圧をＶＲ１１とし、リアクトルＬ２２に流れる共振周波数の交流電流をＩＲ１２とし、直流電圧ＶＤ１２に発生する共振周波数の交流電圧をＶＲ１２とする。

【0108】

図１１は、補正部５３を設けた理由を説明するための波形図である。図１１において、（Ａ）は交流電圧ＶＲ１１の一周期分の波形を示し、（Ｂ）は交流電流ＩＲ１２の一周期分の波形を示し、（Ｃ）は交流電圧ＶＲ１２の一周期分の波形を示している。

【0109】

リアクトルＬ２２に流れる交流電流ＩＲ１の位相は、交流電圧ＶＲ１の位相よりも９０度遅れる。また、ＬＣ共振では電圧の位相は電流の位相よりも９０度遅れるので、交流電圧ＶＲ１２の位相は交流電流ＩＲ１２の位相よりも９０度遅れる。したがって、交流電圧ＶＲ１２の位相は交流電圧ＶＲ１１の位相よりも１８０度遅れる。

【0110】

交流電圧ＶＲ１２を減衰させるためには、交流電圧ＶＲ１１，ＶＲ１２がそれぞれ上昇および下降している場合には交流電圧ＶＲ１２を上昇させ、交流電圧ＶＲ１１，ＶＲ１２がそれぞれ下降および上昇している場合には交流電圧ＶＲ１２を下降させるように、チョッパ回路４１を制御すればよい。

【0111】

そこで本実施の形態５では、補正部５３を設け、直流電圧ＶＤ１１が上昇した場合には直流電圧ＶＤ１２の補正値ＶＤ１２Ａを下降させることによって直流電圧ＶＤ１２を上昇させ、直流電圧ＶＤ１１が下降した場合には直流電圧ＶＤ１２の補正値ＶＤ１２Ａを上昇させることによって直流電圧ＶＤ１２を下降させる。

【0112】

制御部５４は、乗算器５５およびゲイン乗算器５６を含む。乗算器５５は、電流検出器４２の出力信号によって示される電流Ｉ１２の検出値に直流電圧ＶＤ１２の補正値ＶＤ１２Ａを乗算して電力制御値Ｐｃを生成する。

【0113】

ゲイン乗算器５６は、電力制御値ＰｃにゲインＫ３を乗算してデューティ比制御値Ｄｃを生成する。減算器５７は、基準デューティ比制御値Ｄ０からデューティ比制御値Ｄｃを減算してデューティ比指令値Ｄ^＊を生成する。なお、減算器５７がゲート信号生成部６０に含まれていても構わない。

【0114】

ゲート信号生成部６０は、キャリア信号生成部６１および比較器６２を含む。キャリア信号生成部６１は、三角波状のキャリア信号φ１１，φ１２を生成する。比較器６２は、デューティ比指令値Ｄ^＊とキャリア信号φ１１，φ１２との高低を比較し、比較結果を示すゲート信号Ｇ１１，Ｇ１２を出力する。

【0115】

降圧動作時には、ゲート信号Ｇ１１はデューティ比指令値Ｄ^＊に応じた値のデューティ比を有し、ゲート信号Ｇ１２は「Ｌ」レベルに維持される。チョッパ回路４１は、ゲート信号Ｇ１１によって駆動され、直流電圧ＶＤ１１を直流電圧ＶＤ１２に変換する。

【0116】

昇圧動作時には、ゲート信号Ｇ１２はデューティ比指令値Ｄ^＊に応じた値のデューティ比を有し、ゲート信号Ｇ１１は「Ｌ」レベルに維持される。チョッパ回路４１は、ゲート信号Ｇ１２によって駆動され、直流電圧ＶＤ１２を直流電圧ＶＤ１１に変換する。

【0117】

次に、このＤＣ／ＤＣ変換装置の動作について説明する。まずフィルタ回路Ｆ２１で共振現象が発生せず、直流電圧ＶＤ１１が一定の定格値である場合について説明する。直流電圧ＶＤ１２が低下して補正値ＶＤ１２Ａが低下すると、電力制御値Ｐｃおよびデューティ比制御値Ｄｃが減少し、デューティ比指令値Ｄ＊が増大して直流電圧ＶＤ１２が上昇する。

【0118】

逆に、直流電圧ＶＤ１２が上昇して補正値ＶＤ１２Ａが上昇すると、電力制御値Ｐｃおよびデューティ比制御値Ｄｃが増大し、デューティ比指令値Ｄ^＊が減少して直流電圧ＶＤ１２が低下する。したがって、直流電圧ＶＤ１２は一定値に維持される。

【0119】

次に、フィルタ回路Ｆ２１で共振現象が発生し、直流電圧ＶＤ１１，ＶＤ１２が共振周波数で変動した場合について説明する。上述したように、直流電圧ＶＤ１１，ＶＤ１２の変動の位相は互いに１８０度ずれている。

【0120】

直流電圧ＶＤ１１，ＶＤ１２がそれぞれ上昇および下降して直流電圧ＶＤ１２の補正値ＶＤ１２Ａ＝ＶＤ１２／ＶＤ１１が低下すると、電力制御値Ｐｃおよびデューティ比制御値Ｄｃが減少し、デューティ比指令値Ｄ^＊が増大して直流電圧ＶＤ１２が上昇する。

【0121】

逆に、直流電圧ＶＤ１１，ＶＤ１２がそれぞれ下降および上昇して直流電圧ＶＤ１２の補正値ＶＤ１２＝ＶＤ１２／ＶＤ１１が上昇すると、電力制御値Ｐｃおよびデューティ比制御値Ｄｃが増大し、デューティ比指令値Ｄ^＊が減少して直流電圧ＶＤ１２が低下する。

【0122】

したがって、直流電圧ＶＤ１１，ＶＤ１２がそれぞれ上昇および下降すると直流電圧ＶＤ１２を上昇させ、直流電圧ＶＤ１１，ＶＤ１２がそれぞれ下降および上昇すると直流電圧ＶＤ１２を下降させるので、直流電圧ＶＤ１２の変動は減衰する。

【0123】

以上のように、この実施の形態５では、共振現象によって直流電圧ＶＤ１１が変動した場合における直流電圧ＶＤ１２の変動が抑制されるように、直流電圧ＶＤ１１の検出値に基づいて直流電圧ＶＤ１２の検出値を補正し、直流電圧ＶＤ１２の補正値ＶＤ１２Ａに基づいてデューティ比制御値Ｄｃを生成する。したがって、共振現象が発生して直流電圧ＶＤ１１が変動した場合における直流電圧ＶＤ１２の変動を減衰させることができる。

【0124】

なお、上記実施の形態１～５を適宜組み合わせてよいことはいうまでもない。たとえば、実施の形態１，４を組み合わせ、補正部１３，１４の両方を設けても構わない。

【0125】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0126】

１，２ ＤＣ／ＡＣ変換器、３ 変圧器、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ２２ リアクトル、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１～Ｃ１８，Ｃ２１，Ｃ２２ コンデンサ、４，４４ 操作部、５，４５ 制御装置、ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ１１，ＰＳ１２ 直流電源、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２ フィルタ回路、Ｑ１～Ｑ８，Ｑ１１，Ｑ１２ ＩＧＢＴ、Ｄ１～Ｄ８，Ｄ１１，Ｄ１２ ダイオード、１１，１２，５１，５２ 電圧検出器、１３，３５，４０，５３ 補正部、１４，３０，３６，５４ 制御部、１５，３９，５７ 減算器、１６，３１，３７，３８，５６ ゲイン乗算器、１７，２２ 加算器、２０，６０ ゲート信号生成部、２１ 位相差演算部、２３，６１ キャリア信号生成部、２４，２５，６２ 比較器、２６ リアクトル回路、５５ 乗算器、４１ チョッパ回路、４２ 電流検出器、４３ 配線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】