【課題】交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１にて電力変換の効率を向上する。
【解決手段】制御装置５０が充電制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５のうち２つのスイッチング素子をオンし、１つのスイッチング素子に対してスイッチング制御を実施する。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。上述の特許文献１の電力変換装置では、ダイオードブリッジ回路が交流負荷の出力電圧を全波整流する際に、４つのＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、交流負荷２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。よって、電力変換の効率を向上することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力および直流電力のうち一方から他方に変換する電力変換装置および電動機用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置では、例えば特許文献１中の図１に示すように、４つのダイオードから構成されて交流電源の出力電圧を全波整流するダイオードブリッジ回路と、ダイオードブリッジ回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間に配置された直流負荷と、正極側出力端子と直流負荷との間に配置される直流リアクトルと、正極側出力端子と直流リアクトルとの間に配置された入力側トランジスタとを備えたものがある。
【０００３】
このものにおいて、入力側トランジスタの出力端子と直流リアクトルの入力端子との間の共通接続端子と、ダイオードブリッジ回路の負極側出力端子との間に接続された入力側短絡ダイオードと、直流リアクトルと直流負荷との間に配置される出力側ダイオードと、直流リアクトル７と出力側ダイオードの入力端子との間の共通接続端子とダイオードブリッジ回路の負極側出力端子との間に配置された出力側短絡トランジスタとが備えられている。
【０００４】
ここで、入力側トランジスタと出力側短絡トランジスタとをそれぞれ独立してオン、オフすることにより、ダイオードブリッジ回路からの出力電圧に基づいてエネルギーを直流リアクトルに蓄えるとともに、この直流リアクトルから直流負荷にエネルギー供給するようになっている。このことにより、交流電源の交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−１８２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１では、入力側トランジスタと出力側短絡トランジスタとをそれぞれ独立してオン、オフすることにより、交流電源からダイオードブリッジ回路および直流リアクトルを介して直流負荷にエネルギーを供給することができるものの、ダイオードブリッジ回路では、交流電源の出力電圧を全波整流する際に、２個のダイオードがオンする。これにより、２個のダイオードでＯＮ電圧が導通損として生じる。
【０００７】
このため、ダイオードブリッジ回路からの出力電圧に基づいてエネルギーを直流リアクトルに蓄えるために、入力側トランジスタと出力側短絡トランジスタとをそれぞれオンするときには、入力側トランジスタ、出力側短絡トランジスタおよび２個のダイオードといった４つの素子で導通損が生じることになる。このため、交流電力を直流電力に電力変換する際の効率の劣化を招くことになる。
【０００８】
さらに、発明者が上述の特許文献１に基づいて直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を検討したところ、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置（図４２参照）においても、ＯＮ電圧が原因で、電力変換する際の効率の劣化を招いていたことが分かった。
【０００９】
図４２の電力変換装置において、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングさせることにより、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換して交流負荷５に与える。
【００１０】
具体的には、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６をオンすることにより、バッテリ４の両電極間で、トランジスタＴｒ６、リアクトル３０、およびトランジスタＴｒ５を通して電流を流すことにより、リアクトル３０にエネルギーを蓄える。
【００１１】
その後、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６をオフした状態で、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のうちトランジスタＴｒ１、Ｔｒ４をオンする第１状態と、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のうちトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３をオンする第２状態とを交互に実施する。
【００１２】
第１状態では、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、リアクトル３０と交流負荷５との間でダイオードＤ６、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ４、およびダイオードＤ７を通して電流が流れる。第２状態では、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、リアクトル３０と交流負荷５との間でダイオードＤ６、トランジスタＴｒ３、トランジスタＴｒ２、およびダイオードＤ７を通して電流が流れる。
【００１３】
このため、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６、ダイオードＤ５、Ｄ７のうち４つの素子で導通損が生じることになる。このため、交流電力を直流電力に電力変換する際の効率の劣化を招くことになる。
【００１４】
以上により、交流電力から直流電力に変換する電力変換装置に限らず、直流電力から交流電力に変換する電力変換装置においても、導通損が原因で電力変換の効率の低下を招くことが分かった。
【００１５】
本発明は上記点に鑑みて、電力変換の効率を向上するようにした電力変換装置および電動機用制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
ブリッジ回路と直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
リアクトルと直流負荷のプラス電極との間に配置されて、直流負荷のプラス電極側からリアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
リアクトルと電流制限素子との間の共通接続端子と交流電源のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１３０、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１３３、Ｓ１５０、Ｓ１５１）とを備え、
充電制御手段は、第１〜第４のスイッチング素子のうち２つのスイッチング素子と第５のスイッチング素子とをオンさせることにより、交流電源の両電極の間で２つのスイッチング素子、第５のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
さらに充電制御手段は、第１〜第４のスイッチング素子のうち２つのスイッチング素子をオンすることにより、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、２つのスイッチング素子、電流制限素子（Ｄ１）、および直流負荷を通して電流を流すことを特徴とする。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、交流電源の両電極の間でリアクトルに電流を流し、このリアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて直流負荷に電流を流す際に、第１〜第５のスイッチング素子と電流制限素子とのうち、３つの素子を通電させることになる。
【００１８】
上述の特許文献１の電力変換装置では、ダイオードブリッジ回路が交流電源の出力電圧を整流する際に、２個のダイオードが常にオンする。このため、入力側トランジスタと出力側短絡トランジスタとがそれぞれオンするときには、４つのＯＮ電圧が損失として生じることなる。
【００１９】
これに対して、請求項１に記載の発明では、上述の如く、第１〜第５のスイッチング素子および電流制限素子のうち３つの素子が通電することになる。このため、３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じる。したがって、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明では、第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、交流電源のプラス電極とリアクトルとの間に配置され、
第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、交流電源のマイナス電極とリアクトルとの間に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）と、
直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）とを備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であって、かつ第１の電圧検出手段の検出電圧が第２の電圧検出手段の検出電圧よりも小さい場合に、充電制御手段（Ｓ１３０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第２、第５のスイッチング素子をオンしたとき、交流電源のプラス電極から電流を第１のスイッチング素子、リアクトル、第５、第２のスイッチング素子を通して交流電源のマイナス電極に流し、充電制御手段が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第２のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて電流を第１のスイッチング素子、リアクトル、電流制限素子、直流負荷、および第２のスイッチング素子を通して流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であって、かつ当該検出電圧の絶対値が第２の電圧検出手段の検出電圧よりも小さい場合に、充電制御手段（Ｓ１３２）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第３、第４、第５のスイッチング素子をオンしたとき、交流電源のマイナス電極から電流を第４のスイッチング素子、リアクトル、第５、第３のスイッチング素子を通して交流電源のプラス電極に流し、充電制御手段が第１〜第５のスイッチング素子のうち第３、第４のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて第４のスイッチング素子、リアクトル、電流制限素子、直流負荷、および第３のスイッチング素子を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であって、かつ第１の電圧検出手段の検出電圧が第２の電圧検出手段の検出電圧よりも大きい場合に、充電制御手段（Ｓ１３１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第２スイッチング素子をオンしたとき、交流電源のプラス電極から電流を第１のスイッチング素子、リアクトル、電流制限素子、直流負荷、および第２のスイッチング素子を通して交流電源のマイナス電極に流し、充電制御手段（Ｓ１３１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、電流制限素子、直流負荷、および第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であって、かつ第１の電圧検出手段の検出電圧の絶対値が第２の電圧検出手段の検出電圧よりも大きい場合に、充電制御手段（Ｓ１３３）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第３、第４のスイッチング素子をオンしたとき、交流電源のマイナス電極から電流を第４のスイッチング素子、リアクトル、電流制限素子、直流負荷、および第３のスイッチング素子を通して交流電源のプラス電極に流し、充電制御手段（Ｓ１３３）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第３のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、電流制限素子、直流負荷、および第３、第１のスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明では、充電制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、交流電源（２）からブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源の出力電圧と電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、交流電源から出力される交流電力の力率を１に近づけることができるので、交流電力から直流電力への電力変換を効率的に行うことができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合に、充電制御手段（Ｓ１５０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第２、第５のスイッチング素子をオンして、交流電源のプラス電極から電流を第１のスイッチング素子、リアクトル、第５、第２のスイッチング素子を通して交流電源のマイナス電極に流し、充電制御手段（Ｓ１５０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、電流制限素子（Ｄ１）、直流負荷、および第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合に、充電制御手段（Ｓ１５１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第３、第４、第５のスイッチング素子をオンして、交流電源のマイナス電極から電流を第４のスイッチング素子、リアクトル、第５、第３のスイッチング素子を通して交流電源のプラス電極に流し、充電制御手段（Ｓ１５１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて第４のスイッチング素子、リアクトル、電流制限素子（Ｄ１）、直流負荷、および第２のスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第２、第５のスイッチング素子をオンして、交流電源のプラス電極から電流を第１のスイッチング素子、リアクトル、第５、第２のスイッチング素子を通して交流電源のマイナス電極に流し、充電制御手段（Ｓ１５０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、電流制限素子（Ｄ１）、直流負荷、および第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、充電制御手段（Ｓ１５０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４、第５のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、および第５、第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第３、第４、第５のスイッチング素子をオンして、交流電源のマイナス電極から電流を第４のスイッチング素子、リアクトル、第５、第３のスイッチング素子を通して交流電源のプラス電極に流し、充電制御手段（Ｓ１５１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて第４のスイッチング素子、リアクトル、電流制限素子（Ｄ１）、直流負荷、および第２のスイッチング素子を通して電流を流し、充電制御手段（Ｓ１５１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４、第５のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて第４のスイッチング素子、リアクトル、第５、第２のスイッチング素子を通して電流を流すことを特徴とする。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第２、第５のスイッチング素子をオンして、交流電源のプラス電極から電流を第１のスイッチング素子、リアクトル、第５、第２のスイッチング素子を通して交流電源のマイナス電極に流し、充電制御手段（Ｓ１５０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、電流制限素子（Ｄ１）、直流負荷、および第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、充電制御手段（Ｓ１５０）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第２、第４、第５のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、および第５、第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、充電制御手段（Ｓ１５１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第３、第４、第５のスイッチング素子をオンして、交流電源のマイナス電極から電流を第４のスイッチング素子、リアクトル、第５、第３のスイッチング素子を通して交流電源のプラス電極に流し、充電制御手段（Ｓ１５１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第３のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて第１のスイッチング素子、リアクトル、電流制限素子（Ｄ１）、直流負荷、および第３のスイッチング素子を通して電流を流し、充電制御手段（Ｓ１５１）が第１〜第５のスイッチング素子のうち第１、第３、第５のスイッチング素子をオンして、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて第１のスイッチング素子、リアクトル、第５、第３のスイッチング素子を通して電流を流すことを特徴とする。
【００２７】
請求項８に記載の発明では、直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
充電制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、交流電源（２）からブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源の出力電圧と電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、交流電源から出力される交流電力の力率を１に近づけることができるので、交流電力から直流電力への電力変換を効率的に行うことができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、請求項２ないし８のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
電力変換装置の直流負荷（３）のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続される第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち直流負荷のプラス電極側の第７のスイッチング素子（Ｑ７）が電流制限素子を構成し、
第７、８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
電力変換装置のブリッジ回路と交流電源（２）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
電力変換装置の第２、４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）の間の共通接続素子（Ｔ２）とステータコイルの第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
電力変換装置の第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）の間の共通接続素子（Ｔ３）とステータコイルの第３の電極（１１０ｃ）との間を
接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と直流負荷のプラス電極との間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）とリアクトルとの間に配置される第５のスイッチ（ＳＷ５）と、
第１〜第５のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
スイッチ充電制御手段が第１〜第５のスイッチのうち第２、第３、第４のスイッチをオンしたときに、第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子を制御して、第１、第３のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）、第２、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、および第７、第８のスイッチング素子の共通接続端子（Ｔ１）から交流電流をステータコイルに流して三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
スイッチ制御手段が第１〜第５のスイッチのうち第１、第５のスイッチをオンしたときに、充電制御手段が第１〜第４のスイッチング素子を制御することを特徴とする。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様、交流電力を直流電力に変換する際に、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができるので、電力変換の効率を向上することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明では、交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて、交流電源の両電極間で直列接続される第１、第２のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ）と直流負荷の両電極間で直列接続される第３、第４のスイッチング素子（Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）とを備えるブリッジ回路（２０Ａ）を備え、
第１、第２のスイッチング素子のうち交流電源のプラス電極側の第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）と、第３、第４のスイッチング素子のうち直流負荷のプラス電極側の第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）との間には、第５のスイッチング素子（Ｑ５ｐ）が配置されており、
第１、第２のスイッチング素子のうち交流電源のマイナス電極側の第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）と第３、第４のスイッチング素子のうち交流負荷のマイナス電極側の第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）との間には、第６のスイッチング素子（Ｑ６ｐ）が配置されており、
第１、第２のスイッチング素子の共通接続端子と第３、第４のスイッチング素子の共通接続端子との間に配置されるリアクトル（３０）と、
第１〜第６のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１５０ａ、Ｓ１５１ａ）と、を備え、
充電制御手段が第１〜第６のスイッチング素子のうち３つのスイッチング素子をオンさせることにより、交流電源の両電極の間でリアクトルおよび３つのスイッチング素子を通して電流を流し、さらに充電制御手段が第１〜第６のスイッチング素子のうち３つのスイッチング素子をオンさせることにより、リアクトルと直流負荷との間で３つのスイッチング素子を通して電流を流すことを特徴とする。
【００３２】
請求項１０に記載の発明によれば、交流電源の両電極の間でリアクトルに電流を流し、このリアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて直流負荷を通して電流を流す際に、第１〜第６のスイッチング素子のうち、３つのスイッチング素子、を通電させることになる。したがって、請求項１に記載の発明と同様、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明では、交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であるときに、充電制御手段（１５０ａ）が第１〜第６のスイッチング素子のうち第１、第４、第６のスイッチング素子をオンして、交流電源のプラス電極から電流を第１のスイッチング素子、リアクトル、第４、第６のスイッチング素子を通して交流電源のマイナス電極に流し、充電制御手段（１５０ａ）が第２、第３、第６のスイッチング素子をオンして、リアクトルと直流負荷との間でリアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて電流を第３のスイッチング素子および第６、第２のスイッチング素子を通して流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であるときに、充電制御手段（１５１ａ）が第１〜第６のスイッチング素子のうち第２、第３、第５のスイッチング素子をオンして、交流電源のマイナス電極から電流を第２のスイッチング素子、リアクトル、第３、第５のスイッチング素子を通して交流電源のプラス電極に流し、充電制御手段（１５１ａ）が第２、第３、第６のスイッチング素子をオンして、記リアクトルと直流負荷との間でリアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて電流を第３、第６、第２のスイッチング素子を通して流すことを特徴とする。
【００３４】
請求項１２に記載の発明では、直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
充電制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、交流電源（２）からブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源の出力電圧と電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする。
【００３５】
請求項１１に記載の発明によれば、交流電源から出力される交流電力の力率を１に近づけることができるので、交流電力から直流電力への電力変換を効率的に行うことができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明では、請求項１０ないし１２のうちいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間で直列接続される第７、第８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
電力変換装置のブリッジ回路（２０Ｘ）と交流電源（２）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
ブリッジ回路（２０Ｘ）の第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）とステータコイル（１１０）の第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
ブリッジ回路（２０Ｘ）の第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）とステータコイル（１１０）の第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）とリアクトルとの間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
第１〜第４のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
スイッチ充電制御手段が第１〜第４のスイッチのうち第２、第３のスイッチをオンしたときに、第５、第６のスイッチング素子をオンし、かつ第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子をスイッチング制御して、第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）、第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）から交流電流をステータコイルに流して三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
スイッチ制御が第１〜第４のスイッチのうち第１、第４のスイッチをオンしたときに、充電制御手段が第１〜第６のスイッチング素子を制御することを特徴とする。
【００３７】
請求項１３に記載の発明によれば、請求項１０に記載の発明と同様、交流電力を直流電力に変換する際に、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができるので、電力変換の効率を向上することができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明では、直流電源（４）と交流負荷（５）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）から構成されるブリッジ回路（２０Ｂ）と、
ブリッジ回路と直流電源のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
リアクトルと直流電源のプラス電極との間に配置される第６のスイッチング素子（Ｑ６）と、
リアクトルと第６のスイッチング素子（Ｑ６）との間の共通接続端子と直流電源（４）のマイナス電極との間に配置されて、共通接続端子側から直流電源（４）のマイナス電極側に電流が流れることを妨げる電流制限素子（Ｄ２）と、
第１〜第４のスイッチング素子および第６のスイッチング素子を制御する逆潮流制御手段（Ｓ１３０ａ〜Ｓ１３３ａ、１５０ｂ、１５１ｂ）と、を備え、
逆潮流制御手段は、第１〜第４のスイッチング素子のうち２つのスイッチング素子と第６のスイッチング素子とをオンさせることにより、直流電源の両電極の間で２つのスイッチング素子、第６のスイッチング素子、およびリアクトルを通して電流を流してリアクトルにエネルギーを蓄え、
さらに逆潮流制御手段は、第１〜第４のスイッチング素子のうち２つのスイッチング素子をオンさせることにより、リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、２つのスイッチング素子、電流制限素子（Ｄ２）、および交流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。
【００３９】
請求項１４に記載の発明によれば、直流電源の両電極の間でリアクトルに電流を流し、このリアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて交流負荷に電流を流す際に、第１〜第４のスイッチング素子、第６のスイッチング素子、および電流制限素子とのうち、３つの素子を通電させることになる。このため、３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じる。したがって、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明では、第１のスイッチング素子（Ｑ１ｎ）は、交流負荷のプラス電極とリアクトルとの間に配置され、
第２のスイッチング素子（Ｑ２ｎ）は、交流負荷のマイナス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
第３のスイッチング素子（Ｑ３ｎ）は、交流負荷のプラス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
第４のスイッチング素子（Ｑ４ｎ）は、交流負荷のマイナス電極とリアクトルとの間に配置されていることを特徴とする。
【００４１】
請求項１６に記載の発明では、交流負荷の出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）と、
直流電源の出力電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）とを備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であって、かつ第１の電圧検出手段の検出電圧が第２の電圧検出手段の検出電圧よりも小さい場合に、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第１、第２、第６のスイッチング素子をオンしたとき、直流電源のプラス電極から電流を第６のスイッチング素子、リアクトル、第１のスイッチング素子、交流負荷、および第２のスイッチング素子を通して直流電源のマイナス電極に流し、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第１、第２のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、第１のスイッチング素子、交流負荷、第２のスイッチング素子、および電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であって、かつ第１の電圧検出手段の検出電圧の絶対値が第２の電圧検出手段の検出電圧よりも小さい場合に、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第３、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、直流電源のプラス電極から電流を第６のスイッチング素子、リアクトル、第４のスイッチング素子、交流負荷、および第３のスイッチング素子を通して直流電源のマイナス電極に流し、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第３、第４のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて、リアクトル、第４のスイッチング素子、交流負荷、第３のスイッチング素子および電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であって、かつ第１の電圧検出手段の検出電圧が第２の電圧検出手段の検出電圧よりも大きい場合に、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第２、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、直流電源のプラス電極から電流を第６のスイッチング素子、リアクトル、第４のスイッチング素子、および第２のスイッチング素子を通して直流電源のマイナス電極に流し、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第１、第２、第６のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて第６のスイッチング素子、リアクトル、および第１のスイッチング素子、交流負荷、第２のスイッチング素子、および直流電源（４）を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であって、かつ第１の電圧検出手段の検出電圧の絶対値が第２の電圧検出手段の検出電圧よりも大きい場合に、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第３、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、直流電源のプラス電極から電流を第６のスイッチング素子、リアクトル、および第４、第３のスイッチング素子を通して直流電源のマイナス電極に流し、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第１、第３、第６のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて第６のスイッチング素子、リアクトル、第１のスイッチング素子、直流負荷、および第３のスイッチング素子を通して直流電源に電流を流すようになっていることを特徴とする。
【００４２】
請求項１７に記載の発明では、逆潮流制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第４、第６のスイッチング素子を制御することにより、ブリッジ回路（２０）から交流負荷（５）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流負荷の両電極間電圧と電流との間の位相差を零に近づけるようになっていることを特徴とする。
【００４３】
請求項１８に記載の発明では、交流負荷の出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第２、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、直流電源のプラス電極から電流を第６のスイッチング素子、リアクトル、および第２、４のスイッチング素子を通して直流電源のマイナス電極に流し、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第１、第２のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、第１のスイッチング素子、交流負荷、第２のスイッチング素子、および電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第２、第４のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいてリアクトル、第４のスイッチング素子、交流負荷、第２のスイッチング素子、および電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第２、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、直流電源のプラス電極から電流を第６のスイッチング素子、リアクトル、第４のスイッチング素子、交流負荷、および第２のスイッチング素子を通して直流電源のマイナス電極に流し、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第３、第４のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて、リアクトル、第４のスイッチング素子、交流負荷、第３のスイッチング素子、および電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち第２、第４のスイッチング素子をオンしたとき、リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて、リアクトル、第４のスイッチング素子、交流負荷、第２のスイッチング素子、および電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。
【００４４】
請求項１９に記載の発明では、直流電源の出力電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
逆潮流制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第４、第６のスイッチング素子を制御することにより、ブリッジ回路（２０）から交流負荷（５）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流負荷の両電極間電圧と電流との間の位相差を零に近づけるようになっていることを特徴とする。
【００４５】
請求項２０に記載の発明では、請求項１６ないし１９のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
電力変換装置の直流電源（３）のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続される第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち直流電源のマイナス電極側の第８のスイッチング素子（Ｑ７）が電流制限素子を構成し、
第７、８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
電力変換装置のブリッジ回路と交流負荷（５）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
電力変換装置の第２、４のスイッチング素子（Ｑ２ｎ、Ｑ４ｎ）の間の共通接続素子（Ｔ２）とステータコイルの第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
電力変換装置の第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ３ｎ）の間の共通接続素子（Ｔ３）とステータコイルの第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と直流負荷のプラス電極との間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）とリアクトルとの間に配置される第５のスイッチ（ＳＷ５）と、
第１〜第５のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
スイッチ充電制御手段が第１〜第５のスイッチのうち第２、第３、第４のスイッチをオンしたときに、第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子を制御して、第１、第３のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）、第２、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、および第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）から交流電流をステータコイルに流して三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
スイッチ制御手段が第１〜第５のスイッチのうち第１、第５のスイッチをオンしたときに、逆潮流制御手段が第１〜第４、第６のスイッチング素子を制御することを特徴とする。
【００４６】
請求項２１に記載の発明では、直流電源（４）と交流負荷（５）との間に配置されて、交流負荷の両電極間で直列接続される第１、第２のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ）と直流電源（４）の両電極間で直列接続される第３、第４のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）とを備えるブリッジ回路（２０Ｃ）を備え、
第１、第２のスイッチング素子のうち交流負荷のプラス電極側の第１のスイッチング素子（Ｑ１ｎ）と、第３、第４のスイッチング素子のうち直流電源のプラス電極側の第３のスイッチング素子（Ｑ３ｎ）との間には、第５のスイッチング素子（Ｑ５ｎ）が配置されており、
第１、第２のスイッチング素子のうち交流負荷のマイナス電極側の第２のスイッチング素子（Ｑ２ｎ）と第３、第４のスイッチング素子のうち直流電源のマイナス電極側の第４のスイッチング素子（Ｑ４ｎ）との間には、第６のスイッチング素子（Ｑ６ｎ）が配置されており、
第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子と第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子との間に配置されるリアクトル（３０）と、
第１〜第６のスイッチング素子を制御する逆潮流制御手段（Ｓ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂ）と、を備え、
逆潮流制御手段が第１〜第６のスイッチング素子のうち３つのスイッチング素子をオンさせることにより、直流電源の両電極の間でリアクトルおよび３つのスイッチング素子を通して電流を流し、さらに逆潮流制御手段が第１〜第６のスイッチング素子のうち３つのスイッチング素子をオンさせることにより、リアクトルと交流負荷との間で３つのスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。
【００４７】
請求項２１に記載の発明によれば、直流電源の両電極の間でリアクトルを通して電流を流し、このリアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて交流負荷を通して電流を流す際に、第１〜第６のスイッチング素子のうち、３つのスイッチング素子を通電させることになる。したがって、請求項１に記載の発明と同様、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。
【００４８】
請求項２２に記載の発明では、交流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、逆潮流制御手段（１５０ｂ）が第１〜第６のスイッチング素子のうち第２、第３、第６のスイッチング素子をオンして、直流電源のプラス電極から電流を第３のスイッチング素子、リアクトル、第２、第６のスイッチング素子を通して直流電源のマイナス電極に流し、逆潮流制御手段（１５０ｂ）が第１〜第６のスイッチング素子のうち第１、第４、第６のスイッチング素子をオンして、リアクトルと交流負荷との間で第１、第４、第６のスイッチング素子を通して電流を流し、
第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、逆潮流制御手段（１５１ｂ）が第１〜第６のスイッチング素子のうち第２、第３、第６のスイッチング素子をオンして、直流電源のプラス電極から電流を第３のスイッチング素子、リアクトル、第２、第６のスイッチング素子を通して直流電源のマイナス電極に流し、逆潮流制御手段（１５１ｂ）が第１〜第６のスイッチング素子のうち第２、第３、第５のスイッチング素子をオンして、記リアクトルと交流負荷との間で第２、第６、第５のスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする。
【００４９】
請求項２３に記載の発明では、直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
逆潮流制御手段は、第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、第１〜第６のスイッチング素子を制御することにより、ブリッジ回路（２０）から交流負荷（２）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流負荷の出力電圧と電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする。
【００５０】
請求項２２に記載の発明によれば、交流負荷に与えられる交流電力の力率を１に近づけることができるので、直流電力から交流電力への電力変換を効率的に行うことができる。
【００５１】
請求項２４に記載の発明では、請求項２１または２２に記載の電力変換装置（１）と、
直流電源（３）のプラス電極とマイナス電極との間で直列接続される第７、第８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
電力変換装置のブリッジ回路（２０Ｘ）と交流負荷（５）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
ブリッジ回路（２０Ｘ）の第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）とステータコイル（１１０）の第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
ブリッジ回路（２０Ｘ）の第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）とステータコイル（１１０）の第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）とリアクトルとの間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
第１〜第４のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
スイッチ逆潮流制御手段が第１〜第４のスイッチのうち第２、第３のスイッチをオンしたときに、第５、第６のスイッチング素子をオンし、かつ第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子をスイッチング制御して、第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）、第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）から交流電流をステータコイルに流して三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
スイッチ制御が第１〜第４のスイッチのうち第１、第４のスイッチをオンしたときに、逆潮流制御手段が第１〜第６のスイッチング素子を制御することを特徴とする。
【００５２】
請求項２４に記載の発明によれば、請求項２２に記載の発明と同様、交流電力を直流電力に変換する際に、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができるので、電力変換の効率を向上することができる。
【００５３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態における電力変換装置の電気回路構成を示す図である。
【図２】図１の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態における交流電源の出力電圧の絶対値と直流負荷の両電極間電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。
【図４】第１実施形態における電流の流れを示す図である。
【図５】第１実施形態における電流の流れを示す図である。
【図６】第１実施形態における電流の流れを示す図である。
【図７】第１実施形態における電流の流れを示す図である。
【図８】第１実施形態の変形例の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態における交流電源の出力電圧の絶対値と直流負荷の両電極間電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。
【図１１】第２実施形態における電流の流れを示す図である。
【図１２】第２実施形態における電流の流れを示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態における交流電源の出力電圧の絶対値と直流負荷の両電極間電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。
【図１４】第３実施形態における電流の流れを示す図である。
【図１５】第３実施形態における電流の流れを示す図である。
【図１６】本発明の第４実施形態における電力変換装置の電気回路構成を示す図である。
【図１７】図１６の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。
【図１８】第４実施形態における交流電源の出力電圧の絶対値と直流負荷の両電極間電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。
【図１９】第４実施形態における電流の流れを示す図である。
【図２０】第４実施形態における電流の流れを示す図である。
【図２１】本発明の第５実施形態における電力変換装置の電気回路構成を示す図である。
【図２２】図２１の制御装置の充電制御を示すフローチャートである。
【図２３】第５実施形態における交流負荷の両電極間電圧の絶対値とバッテリの出力電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。
【図２４】第５実施形態における電流の流れを示す図である。
【図２５】第５実施形態における電流の流れを示す図である。
【図２６】第５実施形態における電流の流れを示す図である。
【図２７】第５実施形態における電流の流れを示す図である。
【図２８】本発明の第６実施形態における制御装置の逆潮流制御を示すフローチャートである。
【図２９】第６実施形態における交流負荷の両電極間電圧の絶対値とバッテリの出力電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。
【図３０】第６実施形態における電流の流れを示す図である。
【図３１】第６実施形態における電流の流れを示す図である。
【図３２】本発明の第７実施形態における電力変換装置の電気回路構成を示す図である。
【図３３】第７実施形態における制御装置の逆潮流制御を示すフローチャートである。
【図３４】第７実施形態における交流負荷の両電極間電圧の絶対値とバッテリの出力電圧の大小関係、および各スイッチング素子のオン、オフのタイミングを示す図である。
【図３５】第７実施形態における電流の流れを示す図である。
【図３６】第７実施形態における電流の流れを示す図である。
【図３７】本発明の第８実施形態の三相交流電動機用制御装置の回路構成図である。
【図３８】第８実施形態のリレーのオン、オフのタイミングを示す図表である。
【図３９】本発明の第９実施形態の三相交流電動機用制御装置の回路構成図である。
【図４０】第９実施形態のリレーのオン、オフのタイミングを示す図表である。
【図４１】本発明の第１０実施形態の三相交流電動機用制御装置の回路構成図である。
【図４２】本発明の課題を説明するための電力変換装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００５６】
（第１実施形態）
図１に本発明の電力変換装置の第１実施形態を示す。図１に本実施形態の電力変換装置１の電気回路構成を示す。
【００５７】
図１に示すように、電力変換装置１は、ローパスフィルタ１０、ブリッジ回路２０、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、ダイオードＤ１、Ｄ２、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３から構成されている。
【００５８】
ローパスフィルタ１０は、交流電源２のプラス電極とマイナス電極との間に配置されている。ブリッジ回路２０は、交流電源２と直流負荷３との間に配置されている。ブリッジ回路２０は、スイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐから構成されている。スイッチング素子Ｑ１ｐは、交流電源２のプラス電極と直流負荷３のプラス電極との間に配置されている。スイッチング素子Ｑ２ｐは、交流電源２のマイナス電極と直流負荷３のマイナス電極との間に配置されている。スイッチング素子Ｑ３ｐは、交流電源２のプラス電極と直流負荷３のマイナス電極との間に配置されている。スイッチング素子Ｑ４ｐは、交流電源２のマイナス電極と直流負荷３のプラス電極との間に配置されている。本実施形態の直流負荷３としてはバッテリが用いられている。
【００５９】
リアクトル３０は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐの間の共通接続端子と直流負荷３のプラス電極との間に配置されている。ダイオードＤ１は、リアクトル３０と直流負荷３のプラス電極との間に配置されている。ダイオードＤ１は、直流負荷３のプラス電極側からリアクトル３０側に電流が流れることを妨げる。
【００６０】
スイッチング素子Ｑ５は、リアクトル３０とダイオードＤ１との間の共通接続素子と直流負荷３のマイナス電極との間に配置されている。本実施形態のスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５としては、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐとしては、コレクタ端子とエミッタ端子との間で高い逆電圧が与えられても耐え得る素子が用いられている。
【００６１】
ダイオードＤ５は、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間でスイッチング素子Ｑ５に対して逆並列に配置されている。ダイオードＤ２は、リアクトル３０とダイオードＤ１との間の共通接続素子側から、直流負荷３のマイナス電極側に電流が流れることを妨げる。
【００６２】
平滑コンデンサ４０は、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間に配置されている。平滑コンデンサ４０は、直流負荷３の両電極の間の電圧を平滑化する。
【００６３】
制御装置５０は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成され、交流電源２の交流電力を直流電力に変換して直流負荷（バッテリ）３に与える充電処理を実施する。制御装置５０は、充電処理を実施する際に、電子制御装置６０からの要求電力とセンサ５１、５２、５３の出力信号とに基づいて、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５をスイッチング制御する。
【００６４】
電圧センサ５１は、交流電源２のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。電圧センサ５２は、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。電流センサ５３は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐの間の共通接続端子とリアクトル３０との間に流れる電流を検出する。
【００６５】
次に、本実施形態の制御装置５０の充電処理について説明する。
【００６６】
まず、制御装置５０が電子制御装置６０から要求電力Ｐ’を与えられると、充電処理の実行を開始する。要求電力Ｐ’は、交流電源２から直流負荷３に与えるように電子制御装置６０から要求された電力値である。
【００６７】
制御装置５０は、要求電力Ｐ’を電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃにより除算して要求電流Ｉａｃ’（＝Ｐ’／Ｖａｃ）を求める。要求電流Ｉａｃ’は、交流電源２から出力させるように電子制御装置６０から要求された要求値である。制御装置５０は、交流電源２からローパスフィルタ１０を通してブリッジ回路２０に出力される実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ１ｐ、・・Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御する。
【００６８】
以下、充電処理の詳細について図２〜図７を参照して説明する。図２は充電処理を示すフローチャートである。図３（ａ）は交流電源２の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷３の両電極間の電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図３（ｂ）〜（ｆ）は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図４〜図７は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。
【００６９】
まず、図２のステップＳ１００において、電圧センサ５１の検出電圧（すなわち、交流電源２の出力電圧）Ｖａｃが零以上であるか否かを判定する。電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃが零以上であるとしてＹＥＳと判定したときには、次のステップＳ１１０において、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧（すなわち、直流負荷３の両電極間の電圧）ＶＢよりも小さいか否かを判定する。
【００７０】
ここで、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧ＶＢよりも小さいとしてステップＳ１１０においてＹＥＳと判定したときには、ステップＳ１３０に進んで、昇圧制御を実施する。
【００７１】
具体的には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンしてスイッチング素子Ｑ３ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５に対してスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を実施する。
【００７２】
このスイッチング制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ５をオンするＯＮ期間とスイッチング素子Ｑ５をオフするＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定される。
【００７３】
まず、スイッチング素子Ｑ５をオンしたときには、図４中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【００７４】
また、スイッチング素子Ｑ５をオフしたときには、図４中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、交流電源２のプラス電極からローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。
【００７５】
ここで、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比｛＝（ＯＮ期間）／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）｝を１とし、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比を｛１−（｜Ｖａｃ｜／ＶＢ）｝としている。このため、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比は大きくなる。このため、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることにより、力率を１に近づけることになる。したがって、スイッチング素子Ｑ５が昇圧ＰＦＣ回路として動作することになる。
【００７６】
また、上述のステップＳ１００において、電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃが零未満であるとしてＮＯと判定したときには、次のステップＳ１２０において、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧ＶＢよりも小さいか否かを判定する。
【００７７】
ここで、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧ＶＢよりも小さいとして（｜Ｖａｃ｜＜ＶＢ）、ステップＳ１２０においてＹＥＳと判定したときには、ステップＳ１３２に進んで、昇圧制御を実施する。
【００７８】
具体的には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐをオンしてスイッチング素子Ｑ２ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５に対してスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を実施する。このスイッチング制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定される。
【００７９】
まず、スイッチング素子Ｑ５をオンしたときには、図５中のＭｏｄｅ５の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【００８０】
また、スイッチング素子Ｑ５をオフしたときには、図５中のＭｏｄｅ６の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、交流電源２のマイナス電極からローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。
【００８１】
ここで、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比｛＝（ＯＮ期間）／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）｝を１として、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比を｛１−（｜Ｖａｃ｜／ＶＢ）｝としている。このため、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比は大きくなる。このため、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることにより、力率を１に近づけることになる。したがって、スイッチング素子Ｑ５が昇圧ＰＦＣ回路として動作することになる。
【００８２】
また、ステップＳ１１０において、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５２の検出電圧ＶＢ以上であるとして（｜Ｖａｃ｜≧ＶＢ）、ＮＯと判定したときには、ステップＳ１３１に進んで、降圧制御を実施する。
【００８３】
具体的には、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンしてスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ１ｐに対してスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を実施する。このスイッチング制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ１ｐのＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定される。
【００８４】
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐをオンしたときには、図６中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷４０、スイッチング素子Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０および直流負荷４０にそれぞれエネルギーが蓄えられる。
【００８５】
また、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフしたときには、図６中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、およびスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４ｐを通して電流が流れる。
【００８６】
ここで、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比｛＝（ＯＮ期間）／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）｝としては、（ＶＢ／｜Ｖａｃ｜）が用いられる。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比が小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【００８７】
なお、降圧制御を実施する際には、スイッチング素子Ｑ１ｐが降圧チョッパ回路のスイッチング素子として動作し、スイッチング素子Ｑ４ｐが整流ダイオード（環流ダイオード）として動作する。
【００８８】
また、上述のテップＳ１２０において、電圧センサ５１の検出電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜が電圧センサ５１の検出電圧ＶＢよりも大きいとして（｜Ｖａｃ｜≧ＶＢ）、ＮＯと判定したときには、ステップＳ１３３に進んで、降圧制御を実施する。
【００８９】
具体的には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐをオンしてスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ４ｐに対してスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を実施する。このスイッチング制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ４ｐのＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定される。
【００９０】
まず、スイッチング素子Ｑ４ｐをオンしたときには、図７中のＭｏｄｅ７の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷４０、スイッチング素子Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０および直流負荷４０にそれぞれエネルギーが蓄えられる。
【００９１】
また、スイッチング素子Ｑ４ｐをオフしたときには、図７中のＭｏｄｅ８の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷４０、およびスイッチング素子Ｑ３ｐを通して電流が流れる。
【００９２】
ここで、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比｛＝（ＯＮ期間）／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）｝としては、（ＶＢ／｜Ｖａｃ｜）が用いられる。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比が小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【００９３】
なお、降圧制御を実施する際には、スイッチング素子Ｑ４ｐが降圧チョッパ回路のスイッチング素子として動作し、スイッチング素子Ｑ１ｐが整流ダイオード（環流ダイオード）として動作する。
【００９４】
このように｜Ｖａｃ｜が検出電圧ＶＢよりも大きい期間では、電源電圧が正極であるときにはスイッチング素子Ｑ１ｐが降圧チョッパ回路のスイッチング素子の役割を果たし、スイッチング素子Ｑ４ｐが整流ダイオードの役割を果たす。電源電圧が負極であるときにはスイッチング素子Ｑ４ｐが降圧チョッパ回路のスイッチング素子の役割を果たし、スイッチング素子Ｑ１ｐが整流ダイオードの役割を果たすことになる。
【００９５】
以上のように、ステップＳ１３０〜Ｓ１３３のうちいずれか１つステップに進んでスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御して交流電源２の出力電力を直流電力に変換してこの直流電力を直流負荷３に蓄えることになる。
【００９６】
その後、ステップＳ１４０において、電子制御装置６０から動作終了要求を受けているか否かを判定する。電子制御装置６０から動作終了要求を受けていないとしてＮＯと判定したときには、ステップＳ１００に戻る。
【００９７】
その後、電子制御装置６０から動作終了要求を受けるまで、ステップＳ１００、Ｓ１１０の処理或いは、ステップＳ１００、Ｓ１２０の処理を終えた後、ステップＳ１３０〜Ｓ１３３のうち１つステップにおいてスイッチング素子Ｑ１ｐ〜、Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御することになる。その後、ステップＳ１４０において、電子制御装置６０から動作終了要求を受けたとしてＹＥＳと判定すると、充電処理を停止することになる。
【００９８】
以上説明した本実施形態によれば、制御装置５０が充電制御を実施する際に、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５およびダイオードＤ１のうち３つの素子を通電させることになる。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つの素子でＯＮ電圧が損失して生じることなる。
【００９９】
上述の特許文献１の電力変換装置では、４つの素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。
【０１００】
これに対して、本実施形態によれば、上述の如く、３つの素子でＯＮ電圧が損失して生じることなる。したがって、交流電源２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧が生じる素子の個数を減らすことができる。このため、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１の電力変換の効率を向上することができる。
【０１０１】
本実施形態では、ステップＳ１３０〜Ｓ１３３では、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御して、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけている。これにより、交流電源２から出力される交流電力の力率を１に近づけることができるので、効率的に電力変換を実施することができる。
【０１０２】
上述の第１実施形態では、充電制御を実施する際に、図２のフローチャートを用いたが、これに代えて、図８のフローチャートを用いてもよい。
【０１０３】
具体的には、図２と図８との相違点について説明すると、図２中のステップＳ１３０では、スイッチング素子Ｑ４ｐがオンしているが、図８中のステップＳ１３０では、スイッチング素子Ｑ４ｐがオフしている。図２中のステップＳ１３２では、スイッチング素子Ｑ１ｐがオンしているが、図８中のステップＳ１３２では、スイッチング素子Ｑ１ｐがオフしている。
【０１０４】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、交流電源の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷の両電極間の電圧ＶＢとの大小関係に応じて、昇圧制御と降圧制御を切り替える例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、昇降圧制御を常時実施する例について説明する。
【０１０５】
本実施形態の電力変換装置１のハードウェア構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置１のハードウェア構成と同一である。このため、以下、本実施形態の充電制御について図９〜図１２を参照して説明する。
【０１０６】
図９は本実施形態の充電制御を示すフローチャートであり、図１０（ａ）は交流電源２の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷３の両電極間の電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図３（ｂ）〜（ｆ）は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図１１、図１２は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。
【０１０７】
まず、図９のステップＳ１００において、電圧センサ５１の検出電圧（すなわち、交流電源２の出力電圧）Ｖａｃが零以上であるか否かを判定する。電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃが零以上であるとして（Ｖａｃ≧０）、ＹＥＳと判定したときには、ステップＳ１５０において後述する昇降圧制御を実施する。
【０１０８】
また、上述のステップＳ１００において、電圧センサ５１の検出電圧Ｖａｃが零未満であるとして（Ｖａｃ＜０）、ＮＯと判定したときには、ステップＳ１５１において後述する昇降圧制御を実施する。
【０１０９】
このようにステップＳ１５０或いはステップＳ１５１において昇降圧制御を実施すると、次のステップＳ１４０において、電子制御装置６０から動作終了要求を受けているか否かを判定する。電子制御装置６０から動作終了要求を受けていないとしてＮＯと判定したときには、ステップＳ１００に戻る。
【０１１０】
その後、電子制御装置６０から動作終了要求を受ける迄、ステップＳ１００の判定、ステップＳ１５０或いはステップＳ１５１における昇降圧制御、およびステップＳ１４０のＮＯ判定を繰り返しことになる。そして、電子制御装置６０から動作終了要求を受けるとステップＳ１４０でＹＥＳと判定して、充電制御を終了する。
【０１１１】
次に、ステップＳ１５０の昇降圧制御とステップＳ１５１の昇降圧制御とについて説明する。
（ステップＳ１５０）
まず、スイッチング素子Ｑ３ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５を同期してスイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Ｑ１ｐのオンとスイッチング素子Ｑ５のオンとを同一タイミングで実施し、スイッチング素子Ｑ１ｐのオフとスイッチング素子Ｑ５のオフと同一タイミングで実施する。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる際に、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とが設定される。
【０１１２】
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をオンしたときには、図１１中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１１３】
また、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をオフしたときには、図１１中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐおよび電流センサ３０を通して流れる。
【０１１４】
このようなスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のオンとスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のオフとを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のデューティ比としては、（ＶＢ／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
（ステップＳ１５１）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５を同期してスイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Ｑ３ｐのオンとスイッチング素子Ｑ５のオンとを同一タイミングで実施し、スイッチング素子Ｑ３ｐのオフとスイッチング素子Ｑ５のオフと同一タイミングで実施する。スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる際に、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とが設定される。
【０１１５】
まず、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオンしたときには、図１２中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１１６】
また、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオフしたときには、図１２中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。
【０１１７】
このようなスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のオンとスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のオフとを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のデューティ比としては、（ＶＢ／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のデューティ比としては、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のデューティ比が大きくなる。このため、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０１１８】
なお、ステップＳ１５０、Ｓ１５１では、スイッチング素子Ｑ２ｐは整流ダイオードの役割を果たす。
【０１１９】
以上説明した本実施形態では、制御装置５０が充電制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５およびダイオードＤ１のうち３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、上述の第１実施形態と同様、交流電源２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。
【０１２０】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御することにより実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。このため、交流電源２から出力される交流電力の力率を１に近づけることができる。
【０１２１】
（第３実施形態）
上述の第２実施形態では、図９のステップＳ１５０（Ｓ１５１）の昇降圧制御において、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５（Ｑ３ｐ、Ｑ５）を同期してスイッチングさせる例について説明したが、これに代えて、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５（Ｑ３ｐ、Ｑ５）を非同期でスイッチングさせて昇降圧制御を実施する例について説明する。
【０１２２】
以下、本実施形態のステップＳ１５０（Ｓ１５１）の昇降圧制御について図１３〜図１５を参照して説明する。
【０１２３】
図１３（ａ）は電源電圧２の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷３の両電極間の電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図１３（ｂ）〜（ｆ）は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図１４、図１５は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。
（ステップＳ１５０）
まず、スイッチング素子Ｑ３ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定されている。
【０１２４】
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をオンしたときには、図１４中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ２ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１２５】
その後、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５をオフしたときには、図１４中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。
【０１２６】
また、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５をオンすると、図１４中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５ｐ、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐおよび電流センサ５３を通して流れる。
【０１２７】
このようなスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ５のスイッチングにより直流負荷３に電流が流れ込んで直流電力が蓄えられる。
【０１２８】
ここで、スイッチング素子Ｑ１ｐのデューティ比を一定値Ｄとしている。一定値Ｄは、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。｜Ｖａｃ｜は、交流電源２の出力電圧Ｖａｃ（＝電圧センサ５１の検出電圧）の絶対値である。ＶＢは、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間の電圧である。 スイッチング素子Ｑ５のデューティ比は、｛１−（｜Ｖａｃ｜×Ｄ）／ＶＢ｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比を小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比を大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
（ステップＳ１５１）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる。スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定されている。
【０１２９】
まず、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオンしたときには、図１５中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１３０】
また、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をオフしたときには、図１５中のＭｏｄｅ５の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。
【０１３１】
その後、スイッチング素子Ｑ３ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５をオンしたときには、図１５中のＭｏｄｅ６の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。
【０１３２】
このようなスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のスイッチングにより直流負荷３に電流が流れ込んで直流電力が蓄えられる。
【０１３３】
ここで、スイッチング素子Ｑ３ｐのデューティ比を一定値Ｄとしている。一定値Ｄは、上記ステップＳ１５０の場合と同様、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。スイッチング素子Ｑ５のデューティ比は、｛１−（｜Ｖａｃ｜×Ｄ）／ＶＢ｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比が小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０１３４】
以上説明した本実施形態では、制御装置５０が充電制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５、およびダイオードＤ１のうち３つの素子が通電する。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つの素子でＯＮ電圧として損失が生じることなる。したがって、上述の第１実施形態と同様、交流電源２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。
【０１３５】
本実施形態では、上述の第２実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ４ｐ、Ｑ５を制御して、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。これにより、交流電源２から出力される交流電力の力率を１に近づけることができる。
【０１３６】
上記第３実施形態では、電源電圧２の出力電圧Ｖａｃが零未満のときに、ステップＳ１５１において、スイッチング素子Ｑ１ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５をスイッチングさせる例を示したが、これに代えて、ステップＳ１５１において、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐをオンし、スイッチング素子Ｑ２ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ５をスイッチングさせるようにしてもよい。
【０１３７】
この場合、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５のＯＮ期間とＯＦＦ期間とは、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるように設定されている。
【０１３８】
まず、スイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ５をオンしたときには、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ４ｐ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１３９】
また、スイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ５をオフしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、ダイオードＤ１、直流負荷３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ１ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。
【０１４０】
その後、スイッチング素子Ｑ４ｐをオフして、スイッチング素子Ｑ５をオンしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ３ｐ、Ｑ１ｐ、および電流センサ５３を通して流れる。
【０１４１】
このようなスイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ５のスイッチングにより直流負荷３に電流が流れ込んで直流電力が蓄えられる。
【０１４２】
ここで、スイッチング素子Ｑ４ｐのデューティ比を一定値Ｄとしている。一定値Ｄは、上記ステップＳ１５０の場合と同様、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。スイッチング素子Ｑ５のデューティ比は、｛１−（｜Ｖａｃ｜×Ｄ）／ＶＢ｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比が小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０１４３】
（第４実施形態）
上述の第１〜３実施形態では、４つのスイッチング素子からなるブリッジ回路を用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、６つのスイッチング素子からなるブリッジ回路を用いた例について説明する。
【０１４４】
図１６に本実施形態の電力変換装置１の回路構成を示す。
【０１４５】
本実施形態の電力変換装置１は、ローパスフィルタ１０、ブリッジ回路２０Ａ、リアクトル３０、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３から構成されている。図１６において図１と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。
【０１４６】
本実施形態の電力変換装置１では、図１中のスイッチング素子Ｑ５およびダイオードＤ１、Ｄ５が用いられていなく、図１中のブリッジ回路２０に代えてブリッジ回路２０Ａが用いられている。
【０１４７】
ブリッジ回路２０Ａは、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐから構成されている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐは、交流電源２のプラス電極とマイナス電極との間において、直列接続されている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐのうちスイッチング素子Ｑ１ｐは、交流電源２のプラス電極側に位置し、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐのうちスイッチング素子Ｑ２ｐは、交流電源２のマイナス電極側に位置する。
【０１４８】
スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐは、直流負荷３のプラス電極とマイナス電極との間において、直列接続されている。スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐのうちスイッチング素子Ｑ３ｐは、直流負荷３のプラス電極側に位置し、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐのうちスイッチング素子Ｑ４ｐは、直流負荷３のマイナス電極側に位置する。
【０１４９】
スイッチング素子Ｑ５ｐは、スイッチング素子Ｑ１ｐのコレクタ端子とスイッチング素子Ｑ３ｐのエミッタ端子との間に配置されている。スイッチング素子Ｑ６ｐは、スイッチング素子Ｑ２ｐのコレクタ端子とスイッチング素子Ｑ４ｐのエミッタ端子との間に配置されている。
【０１５０】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐとしては、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐとしては、コレクタ端子とエミッタ端子との間で高い逆電圧が与えられても耐え得る素子が用いられている。
【０１５１】
リアクトル３０は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐの間の共通接続端子とスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐの間の共通接続端子との間に配置されている。電流センサ５３は、リアクトル３０とスイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐの間の共通接続端子との間に配置されている。
【０１５２】
次に、本実施形態の制御装置５０の充電制御について説明する。
【０１５３】
図１７は制御装置５０の充電制御を示すフローチャートである。図１８（ａ）は交流電源２の出力電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜と直流負荷の出力電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図１８（ｂ）〜（ｇ）は、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐのオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図１９、図２０は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。
【０１５４】
図１７は、図９において、ステップ１５０に代わるステップ１５０ａ（昇降圧制御）と、ステップ１５１に代わるステップ１５１ａ（昇降圧制御）とが用いられている。以下、ステップ１５０ａ、１５１ａについて別々に説明する。
（ステップ１５０ａ）
まず、スイッチング素子Ｑ５ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐを同期してスイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Ｑ１ｐのオンとスイッチング素子Ｑ４ｐのオンとを同一タイミングで実施し、スイッチング素子Ｑ１ｐのオフとスイッチング素子Ｑ４ｐのオフと同一タイミングで実施する。
【０１５５】
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐをオンしたときには、図１９中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、交流電源２のプラス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ１ｐ、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｐ、Ｑ６ｐ、およびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０には、エネルギーが蓄えられる。
【０１５６】
また、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐをオフしたときには、図１９中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、直流負荷３、およびスイッチング素子Ｑ６ｐ、Ｑ２ｐを通して流れる。このとき、直流負荷３にエネルギーが蓄えられる。
【０１５７】
このようなスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのオンとスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのオフとを繰り返し実施する。このとき、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのＯＮ期間とＯＦＦ期間とが設定されている。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのデューティ比としては、（ＶＢ／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐのデューティ比が大きくなる。したがって、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化が正弦波状に近づいて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０１５８】
なお、ステップ１５０ａでは、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐが昇降圧ＰＦＣ回路のスイッチング制御を担い、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐは、整流ダイオードの役割を果たす。
（ステップ１５１ａ）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐをオンして、スイッチング素子Ｑ５ｐをスイッチングさせる。
【０１５９】
まず、スイッチング素子Ｑ５ｐをオンしたときには、図２０中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、交流電源２のマイナス電極からの電流が、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｐ、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ５ｐおよびローパスフィルタ１０を通して交流電源２のプラス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１６０】
また、スイッチング素子Ｑ５ｐをオフしたときには、図２０中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ３ｐ、直流負荷３、およびスイッチング素子Ｑ６ｐ、Ｑ２ｐを通して流れる。このとき、直流負荷３にエネルギーが蓄えられる。
【０１６１】
このようなスイッチング素子Ｑ５ｐのオン、オフを繰り返し実施する。このとき、実際の電流Ｉａｃを要求電流Ｉａｃ’に近づけるようにスイッチング素子Ｑ５ｐのＯＮ期間とＯＦＦ期間とが設定されている。スイッチング素子Ｑ５のデューティ比としては、（ＶＢ／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。したがって、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比は｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、小さくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ５ｐのデューティ比が大きくなる。このため、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化が正弦波状に近づいて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０１６２】
なお、ステップ１５１ａでは、スイッチング素子Ｑ５ｐは昇降圧ＰＦＣ回路のスイッチング制御を担い、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐは、整流ダイオードの役割を果たす。
【０１６３】
以上説明した本実施形態では、制御装置５０が充電制御を実施する際に、ステップ１５０ａでは、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ６ｐ、或いはスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐが通電し、ステップ１５１ａでは、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ５ｐ、或いはスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ６ｐが通電する。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つのスイッチング素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、上述の第１実施形態と同様、交流電源２の交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。
【０１６４】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ６ｐを制御して、実際の電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と実際の電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。これにより、交流電源２から出力される交流電力の力率を１に近づけることができる。
【０１６５】
（第５実施形態）
上述の第１〜４実施形態では、交流電力を直流電力に変換する充電制御を実施する例について説明したが、これに代えて、本第５実施形態では、直流電力を交流電力に変換する逆潮流制御を実施する例について説明する。
【０１６６】
図２１に本実施形態の電力変換装置１の回路構成を示す。
【０１６７】
本実施形態の電力変換装置１は、ローパスフィルタ１０、ブリッジ回路２０Ｂ、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６、ダイオードＤ１、Ｄ２、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３から構成されている。図２１において、図１と同一符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。
【０１６８】
図２１の電力変換装置１では、図１において、ブリッジ回路２０に代わるブリッジ回路２０Ｂが用いられ、スイッチング素子Ｑ６が追加されている。
【０１６９】
ブリッジ回路２０Ｂは、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎから構成されている。
【０１７０】
ブリッジ回路２０Ｂのスイッチング素子Ｑ１ｎは、エミッタ端子およびコレクタ端子が、ブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ１ｐに対して互いに逆向きに配置されている。同様に、ブリッジ回路２０Ｂのスイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎは、エミッタ端子およびコレクタ端子が、ブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐに対してそれぞれ互いに逆向きに配置されている。
【０１７１】
なお、スイッチング素子Ｑ２ｎがスイッチング素子Ｑ２ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ３ｎがスイッチング素子Ｑ３ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ４ｎがスイッチング素子Ｑ４ｐに対応している。スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎとしては、コレクタ端子とエミッタ端子との間で高い逆電圧が与えられても耐え得る素子が用いられている。
【０１７２】
また、スイッチング素子Ｑ６は、リアクトル３０とコンデンサ３０（バッテリ４）のプラス電極との間でダイオードＤ１に対して逆並列に配置されている。
【０１７３】
また、図２１では、図１の交流電源２に代えて交流負荷５が用いられており、図１の直流負荷４に代えてバッテリ４が用いられている。電圧センサ５１は、交流負荷５のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。電圧センサ５２は、バッテリ４のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。
【０１７４】
制御装置５０は、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換して交流負荷５に付与するための逆潮流処理を実施する。制御装置５０は、逆潮流処理を実施する際に、センサ５１、５２、５３の出力信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６をスイッチング制御する。
【０１７５】
次に、本実施形態の制御装置５０の逆潮流制御について図２２〜図２７を参照して説明する。
【０１７６】
図２２は制御装置５０の逆潮流制御処理を示すフローチャートであり、図２３（ａ）は交流負荷５の両電極間の電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜とバッテリ４の両電極間電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図２３（ｂ）〜（ｇ）は、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図２４〜図２７は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。
【０１７７】
制御装置５０は、電子制御装置６０から逆潮流制御を開始させるように指令を受けると、図２２のフローチャートにしたがって、逆潮流制御処理の実行を開始する。
【０１７８】
図２２のフローチャートは、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１３０〜Ｓ１３３に代えて、ステップＳ１３０ａ〜Ｓ１３３ａが用いられている。ステップＳ１３０ａはステップＳ１３０に対応し、ステップＳ１３１ａはステップＳ１３１に対応し、ステップＳ１３２ａはステップＳ１３２に対応し、ステップＳ１３３ａはステップＳ１３３に対応している。
【０１７９】
以下、ステップＳ１３０ａ〜Ｓ１３３ａの処理について別々に説明する
（ステップＳ１３０ａ：降圧制御）
スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ４ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ６に対してスイッチング制御を実施する。
【０１８０】
まず、スイッチング素子Ｑ６をオンしたときには、図２４中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１８１】
次に、スイッチング素子Ｑ６をオフしたときには、図２４中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびダイオードＤ２を通して流れる。
【０１８２】
このようなスイッチング素子Ｑ６のオン、オフを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は、｜Ｖａｃ｜／ＶＢに設定されている。｜Ｖａｃ｜は、交流負荷５の両電極間の電圧Ｖａｃの絶対値である。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比が大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を小さくなっている。したがって、電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。この場合、電流Ｉａｃは、ブリッジ回路２０と交流負荷５との間でローパスフィルタ１０を通して流れる電流である。
（ステップＳ１３１ａ：昇圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ６をオンしてスイッチング素子Ｑ５ｎ、Ｑ３ｎをオフして、スイッチング素子Ｑ４ｎに対してスイッチング制御を実施する。
【０１８３】
まず、スイッチング素子Ｑ４をオフしたときには、図２５中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１８４】
また、スイッチング素子Ｑ４をオンしたときには、図２５中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびバッテリ４を通して流れる。
【０１８５】
このようなスイッチング素子Ｑ４をオン、オフを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ４のデューティ比は、（１−ＶＢ／｜Ｖａｃ｜）に設定されている。このため、スイッチング素子Ｑ１のデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ４のデューティ比が小さくなる。したがって、電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０１８６】
（ステップＳ１３２ａ：降圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ６に対してスイッチング制御を実施する。
【０１８７】
スイッチング素子Ｑ６をオンしたときには、図２６中のＭｏｄｅ５の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、およびスイッチング素子Ｑ３ｎを通してバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１８８】
また、スイッチング素子Ｑ６をオフしたときには、図２６中のＭｏｄｅ６の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、およびスイッチング素子Ｑ３ｎ、およびダイオードＤ２を通して流れる。
【０１８９】
ここで、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は、上記ステップＳ１３０ａと同様、｜Ｖａｃ｜／ＶＢに設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比が大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を小さくなっている。このため、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０１９０】
（ステップＳ１３３ａ：昇圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６をオンして、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ１に対してスイッチング制御を実施する。
【０１９１】
スイッチング素子Ｑ１をオンしたときには、図２７中のＭｏｄｅ７の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ３ｎを通してバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０１９２】
また、スイッチング素子Ｑ１をオフしたときには、図２７中のＭｏｄｅ８の矢印の如く、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、およびスイッチング素子Ｑ３ｎ、およびバッテリ４を通して流れる。
【０１９３】
ここで、スイッチング素子Ｑ１のデューティ比は、（１−ＶＢ／｜Ｖａｃ｜）に設定されている。このため、スイッチング素子Ｑ１のデューティ比は、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ４のデューティ比が小さくなる。したがって、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０１９４】
このようなステップＳ１３０ａ〜Ｓ１３３ａのステップの処理により交流負荷５に電流が流れる。このことにより、バッテリ４の直流電力が交流電力に変換されて交流負荷５に与えられることになる。
【０１９５】
以上説明した本実施形態では、制御装置５０が逆潮流制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｎ〜Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６のうち３つの素子が通電する。このため、制御装置５０が充電制御を実施する際に３つのスイッチング素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。
【０１９６】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６を制御して、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。このため、交流負荷５に与えられる交流電力の力率を１に近づけることにより、直流電力から交流電力への電力変換を効率的に実施することができる。
【０１９７】
（第６実施形態）
本第６実施形態では、図２１の電力変換装置１の回路構成において、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ６（或いはＱ３、Ｑ６）のスイッチング制御により逆潮流制御を実施する例について説明する。
【０１９８】
以下、本実施形態の制御装置５０の逆潮流制御について図２８〜図３１を参照して説明する。
【０１９９】
図２８は本実施形態の逆潮流制御を示すフローチャートであり、図２９（ａ）は交流負荷５の両電極間電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜とバッテリ４の両電極間電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図２９（ｂ）〜（ｇ）は、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６のオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図３０、図３１は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。
【０２００】
図２８のフローチャートは、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ１５０、Ｓ１５１に代わるステップＳ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂを用いたものである。ステップＳ１５０ｂは、ステップＳ１５０に対応し、ステップＳ１５１ｂは、ステップＳ１５０に対応している。以下、ステップＳ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂの処理について別々に説明する。
【０２０１】
（ステップＳ１５０ｂ）
スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎをオンしてスイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ５ｎをオフして、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ６に対してスイッチング制御を実施する。
【０２０２】
まず、スイッチング素子Ｑ１ｎをオフし、スイッチング素子Ｑ６をオンしたときには、図３０中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０２０３】
次に、スイッチング素子Ｑ１ｎをオンし、スイッチング素子Ｑ６をオフしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３０中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、およびダイオードＤ２を通して電流が流れる。
【０２０４】
その後、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ６をオフすると、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３０中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ２ｎ、およびダイオードＤ２を通して電流が流れる。
【０２０５】
スイッチング素子Ｑ４ｎのデューティ比は一定値Ｄに設定されている。一定値Ｄは、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。そして、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は、｛｜Ｖａｃ｜／（ＶＢ×（１−Ｄ））｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を小さくなる。このため、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０２０６】
（ステップＳ１５１ｂ）
スイッチング素子Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ５をオフして、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ６に対してスイッチング制御を実施する。
【０２０７】
まず、スイッチング素子Ｑ３ｎをオフし、スイッチング素子Ｑ６をオンしたときには、図３１中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０２０８】
次に、スイッチング素子Ｑ３ｎをオンし、スイッチング素子Ｑ６をオフしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３１中のＭｏｄｅ５の矢印の如く、電流がリアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ３ｎ、およびダイオードＤ２を通して電流が流れる。
【０２０９】
その後、スイッチング素子Ｑ３ｎをオフし、スイッチング素子Ｑ６をオンしたときには、図３１中のＭｏｄｅ６の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極からの電流が、スイッチング素子Ｑ６、リアクトル３０、電流センサ５３、スイッチング素子Ｑ４ｎ、Ｑ２ｎ、およびバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にはエネルギーが蓄えられる。
【０２１０】
スイッチング素子Ｑ２ｎのデューティ比は一定値Ｄに設定されている。一定値Ｄは、｜Ｖａｃ｜×ＤがＶＢよりも小さくなるように設定されている。そして、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比は、｛｜Ｖａｃ｜／（ＶＢ×（１−Ｄ））｝に設定されている。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほど、スイッチング素子Ｑ６のデューティ比を小さくなる。このため、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流電源２の出力電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０２１１】
以上説明した本実施形態によれば、制御装置５０が逆潮流制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｎ〜Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６およびダイオードＤ２のうち３つの素子でＯＮ電圧が損失として生じる。したがって、上記第５実施形態と同様、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。このため、電力変換の効率を向上することができる。
【０２１２】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５、Ｑ６を制御して、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の両電極間の電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。このため、上記第５実施形態と同様、交流負荷５に与えられる交流電力の力率を１に近づけることができる。
【０２１３】
（第７実施形態）
上記第５、６実施形態では、４つのスイッチング素子から構成されるブリッジ回路を備える電力変換装置１において逆潮流制御を実施した例について説明したが、これに代えて、本第７実施形態では、６つのスイッチング素子から構成されるブリッジ回路を備える電力変換装置１において逆潮流制御を実施する例について説明する。
【０２１４】
図３２に本実施形態の電力変換装置１の回路構成を示す。
【０２１５】
本実施形態の電力変換装置１は、ローパスフィルタ１０、ブリッジ回路２０Ｃ、リアクトル３０、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３から構成されている。
【０２１６】
図３２は、図１６において、同一符号は同一のものを示しており、図３７は、図１６において、ブリッジ回路２０Ａに代えてブリッジ回路２０Ｃを用いる構成になっている。このため、以下、ブリッジ回路２０Ｃ以外の説明を省略し、ブリッジ回路２０Ｃについて説明する。
【０２１７】
ブリッジ回路２０Ｃは、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎから構成されている。
【０２１８】
スイッチング素子Ｑ１ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ１ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ２ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ２ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ３ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ３ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ４ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ４ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ５ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ５ｐに対応し、スイッチング素子Ｑ６ｎは図１６のスイッチング素子Ｑ６ｐに対応している。
【０２１９】
スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ１ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆向きに配置されている。同様に、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ２ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆向きに配置されている。スイッチング素子Ｑ３ｎ…Ｑ６ｎとスイッチング素子Ｑ３ｐ…Ｑ６ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆向きに配置されている。
【０２２０】
本実施形態のスイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎとしては、コレクタ端子とエミッタ端子との間で高い逆電圧が与えられても耐え得る素子が用いられている。
【０２２１】
図３２では、図１６の直流負荷３に代えてバッテリ４が設けられ、図１６の交流電源２に代えて交流負荷５が設けられている。電圧センサ５１は交流負荷５のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。電圧センサ５２はバッテリ４のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する。
【０２２２】
制御装置５０は、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換して交流負荷５に与えるための逆潮流制御を実行する。制御装置５０は逆潮流制御の実行に際して、センサ５１、５２、５３の出力信号に応じて、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎをスイッチング制御する。
【０２２３】
次に、本実施形態の制御装置５０の逆潮流制御について図３２〜図３６を参照して説明する。
【０２２４】
図３３は本実施形態の逆潮流制御を示すフローチャートであり、図３４（ａ）は交流負荷５の両電極間電圧の絶対値｜Ｖａｃ｜とバッテリ４の両電極間電圧ＶＢの関係を示すタイミングチャート、図３４（ｂ）〜（ｇ）は、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎのオン、オフのタイミングを示すタイミングチャートである。図３５、図３６は電力変換装置１において電流の流れを示す回路図である。
【０２２５】
図３３のフローチャートは、図１７のフローチャートにおいて、ステップＳ１５０ａ、Ｓ１５１ａに代えてステップＳ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂを用いる構成になっている。ステップＳ１５０ｂは、ステップＳ１５０ａに対応し、ステップＳ１５１ｂはステップＳ１５１ａに対応している。以下、ステップＳ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂの処理について別々に説明する。
【０２２６】
（ステップＳ１５０ｂ：昇降圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ５ｎをオフし、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎを同期してスイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Ｑ２ｎのオンとスイッチング素子Ｑ３ｎのオンとを同一タイミングで実施し、スイッチング素子Ｑ２ｎのオフとスイッチング素子Ｑ３ｎのオフと同一タイミングで実施する。
【０２２７】
まず、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎをオンしたときには、図３５中のＭｏｄｅ２の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極から電流がスイッチング素子Ｑ３ｎ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ６ｎを通してバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にエネルギーが蓄えられる。
【０２２８】
次に、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎをオフしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３５中のＭｏｄｅ１の矢印の如く、電流がスイッチング素子Ｑ１ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ６ｎ、Ｑ４ｎ、および電流センサ５３を通して流れる。
【０２２９】
このようなスイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎのオンとオフとを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｎのデューティ比としては、（｜Ｖａｃ｜／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｎのデューティ比が大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほどスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｎのデューティ比が大きくなる。したがって、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の出力電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
（ステップＳ１５１ｂ：昇降圧制御）
まず、スイッチング素子Ｑ１ｎをオフし、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎをオンして、スイッチング素子Ｑ６ｎに対してスイッチング制御を実施する。
【０２３０】
まず、スイッチング素子Ｑ６ｎをオフしたときには、図３６中のＭｏｄｅ４の矢印の如く、バッテリ４のプラス電極から電流がスイッチング素子Ｑ３ｎ、電流センサ５３、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ２ｎ、Ｑ６ｎを通してバッテリ４のマイナス電極に流れる。このとき、リアクトル３０にエネルギーが蓄えられる。
【０２３１】
次に、スイッチング素子Ｑ６ｎをオンしたときには、リアクトル３０に蓄えられたエネルギーに基づいて、図３６中のＭｏｄｅ３の矢印の如く、電流がスイッチング素子Ｑ２ｎ、ローパスフィルタ１０、交流負荷５、ローパスフィルタ１０、スイッチング素子Ｑ５ｎ、Ｑ３ｎ、および電流センサ５３を通して流れる。
【０２３２】
このようなスイッチング素子Ｑ６ｎのオンとオフとを繰り返し実施する。このとき、スイッチング素子Ｑ６ｎのデューティ比としては、（｜Ｖａｃ｜／（｜Ｖａｃ｜＋ＶＢ））が用いられる。このため、｜Ｖａｃ｜が大きくなるほど、スイッチング素子Ｑ６ｐのデューティ比が大きくなり、｜Ｖａｃ｜が小さくなるほどスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ３ｎのデューティ比が小さくなる。したがって、交流負荷５に流れる電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の出力電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。
【０２３３】
以上説明した説明した本実施形態によれば、制御装置５０が逆潮流制御を実施する際にスイッチング素子Ｑ１ｐ〜Ｑ６ｎのうち３つのスイッチング素子が通電することになる。このため、制御装置５０が逆潮流制御を実施する際に３つのスイッチング素子でＯＮ電圧が損失として生じることなる。したがって、バッテリ４の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１において、ＯＮ電圧として生じる損失を低減することができる。
【０２３４】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎをスイッチング制御して、電流Ｉａｃにおける時間軸に対する電流値の変化を正弦波状に近づけて、かつ交流負荷５の出力電圧と電流Ｉａｃとの間の位相差を零に近づけることになる。これにより、交流負荷５に与えられる交流電力の力率を１に近づけることができるので、直流電力を交流電力に効率的に変換することができる。
【０２３５】
（第８実施形態）
本第８実施形態では、図１６の電力変換装置１と図３２の電力変換装置１とを組み合わせて三相交流電動機用制御装置６Ａを構成した例について図３７、図３８を参照して説明する。
【０２３６】
図３７に本実施形態の三相交流電動機用制御装置６Ａの回路構成を示す。
【０２３７】
三相交流電動機用制御装置６Ａは、三相交流モータ１００を駆動するものであって、ブリッジ回路２０Ｘ、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８、ダイオードＤ７、Ｄ８、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、電流センサ５３、およびリレーＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４から構成されている。図３７において、図１６、図３２と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。
【０２３８】
ブリッジ回路２０Ｘは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６から構成されている。
【０２３９】
スイッチング素子Ｑ１は、図１６のスイッチング素子Ｑ１ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ１ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ２は、図１６のスイッチング素子Ｑ２ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ２ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ３は、図１６のスイッチング素子Ｑ３ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ３ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ４は、図１６のスイッチング素子Ｑ４ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ４ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ５は、図１６のスイッチング素子Ｑ５ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ５ｎから構成されている。スイッチング素子Ｑ６は、図１６のスイッチング素子Ｑ６ｐと図３２のスイッチング素子Ｑ６ｎから構成されている。
【０２４０】
スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、バッテリ３のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続されている。スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちスイッチング素子Ｑ７は、バッテリ３のプラス電極側に位置し、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちスイッチング素子Ｑ８は、バッテリ３のマイナス電極側に位置する。
【０２４１】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８としては、スイッチング素子Ｑ１ｎ…Ｑ６ｎ、Ｑ１ｐ…Ｑ６ｐと同様、絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。
【０２４２】
ダイオードＤ７は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１とバッテリ３のプラス電極との間でスイッチング素子Ｑ７に対して逆並列に配置されている。ダイオードＤ８は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１とバッテリ３のマイナス電極との間でスイッチング素子Ｑ８に対して逆並列に配置されている。
【０２４３】
リレーＳＷ１は、交流電源２とブリッジ回路２０Ｘとの間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ１は、交流電源２とブリッジ回路２０Ｘとの間を接続、或いは開放する。スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１は、三相交流モータ１００のステータコイル１１０の第１の電極１１０ａに接続されている。
【０２４４】
リレーＳＷ２は、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ２は、共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間を接続、或いは開放する。
【０２４５】
リレーＳＷ３は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の間の共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間に接続されているスイッチである。リレーＳＷ３は、共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間を接続、或いは開放する。
【０２４６】
リレーＳＷ４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の間の共通接続端子Ｔ３とリアクトル３０との間に配置されている。リレーＳＷ４は、共通接続端子Ｔ３とリアクトル３０とを接続、或いは開放する。
【０２４７】
制御装置５０は、リレーＳＷ１〜ＳＷ４を制御して、モータ制御、充電制御、逆潮流制御のうちいずれかを実行する。
【０２４８】
図３８はモータ制御、充電制御、逆潮流制御においてリレーＳＷ１〜ＳＷ４のオン、オフの切替を示す図表である。
【０２４９】
制御装置５０は、リレーＳＷ１、ＳＷ４をオフし、リレーＳＷ２、ＳＷ３をオンし、かつスイッチング素子Ｑ５ｐ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｐ、Ｑ６ｎをそれぞれオンしたときに、モータ制御を実行する。
【０２５０】
モータ制御は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ７、Ｑ８をスイッチング制御することにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から交流電流をステータコイル１１０に出力することにより、ステータコイル１１０に回転磁界を発生させてロータを回転させるものである。この場合、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎは整流ダイオードの役割を果たす。
【０２５１】
制御装置５０は、リレーＳＷ１、ＳＷ４をオンし、リレーＳＷ２、ＳＷ３をオフしたときに、充電制御、或いは逆潮流制御を実行する。
【０２５２】
制御装置５０は、充電制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎをそれぞれオフした状態で、上述の第４実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐをそれぞれ制御する。これにより、交流電源２の交流電力が直流電力に変換されて直流負荷としてのバッテリ３に与えられる。
【０２５３】
制御装置５０は、逆潮流制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐ、Ｑ７、Ｑ８をそれぞれオフした状態で、上述の第７実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎをそれぞれ制御する。この場合、図３９において交流電源２に代えて交流負荷を接続しておくことが必要である。
【０２５４】
（第９実施形態）
本第９実施形態では、図１の電力変換装置１と図２１の電力変換装置１とを組み合わせて三相交流電動機用制御装置６Ｂを構成した例について図３９、図４０を参照して説明する。
【０２５５】
図３９に本実施形態の三相交流電動機用制御装置６Ｂの回路構成を示す。
【０２５６】
三相交流電動機用制御装置６Ｂは、ブリッジ回路２０Ｙ、リアクトル３０、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８、ダイオードＤ７、Ｄ８、平滑コンデンサ４０、制御装置５０、電圧センサ５１、５２、および電流センサ５３、リレーＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４から構成されている。図３９において、図１、図２１と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。
【０２５７】
ブリッジ回路２０Ｙは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４から構成されている。
【０２５８】
スイッチング素子Ｑ１は、図１のスイッチング素子Ｑ１ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ１ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ２は、図１のスイッチング素子Ｑ２ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ２ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ３は、図１のスイッチング素子Ｑ３ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ３ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ４は、図１のスイッチング素子Ｑ４ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ４ｎから構成され、スイッチング素子Ｑ５は、図１のスイッチング素子Ｑ５ｐと図２１のスイッチング素子Ｑ５ｎから構成されている。
【０２５９】
スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、バッテリ３のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続されている。スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちスイッチング素子Ｑ７は、バッテリ３のプラス電極側に位置し、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちスイッチング素子Ｑ８は、バッテリ３のマイナス電極側に位置する。
【０２６０】
スイッチング素子Ｑ７は、スイッチング素子Ｑ７ｐ、Ｑ７ｎから構成されている。スイッチング素子Ｑ７ｐ、Ｑ７ｎは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆方向に配置されている。
【０２６１】
スイッチング素子Ｑ８は、スイッチング素子Ｑ８ｐ、Ｑ８ｎから構成されている。スイッチング素子Ｑ８ｐ、Ｑ８ｎは、エミッタ端子およびコレクタ端子が互いに逆方向に配置されている。
【０２６２】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ７ｎ、Ｑ７ｐ、Ｑ８ｐ、Ｑ８ｎとしては、Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎと同様、絶縁ゲートバイポーラトランジスタが用いられている。
【０２６３】
スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４とともに、後述するように三相交流モータ１００のステータコイル１１０に交流電流を出力するインバータ回路を構成する。
【０２６４】
リレーＳＷ１は、交流電源２とブリッジ回路２０Ｙとの間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ１は、交流電源２とブリッジ回路２０Ｙとの間を接続、或いは開放する。
【０２６５】
スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１は、三相交流モータ１００のステータコイル１１０の第１の電極１１０ａに接続されている。
【０２６６】
リレーＳＷ２は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間に接続されているスイッチである。リレーＳＷ２は、共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間を接続、或いは開放する。
【０２６７】
リレーＳＷ３は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３の間の共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間に接続されているスイッチである。リレーＳＷ３は、共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間を接続、或いは開放する。
【０２６８】
リレーＳＷ４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ４とバッテリ３のプラス電極との間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ４は、共通接続端子Ｔ４とバッテリ３のプラス電極との間を接続、或いは開放する。
【０２６９】
リレーＳＷ５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ４とリアクトル３０との間に配置されているスイッチである。リレーＳＷ５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ４とリアクトル３０との間を接続、或いは開放する。
【０２７０】
制御装置５０は、リレーＳＷ１〜ＳＷ５を制御して、モータ制御、充電制御、逆潮流制御のうちいずれかを実行する。
【０２７１】
図４０はモータ制御、充電制御、逆潮流制御においてリレーＳＷ１〜ＳＷ５のオン、オフの切替を示す図表である。
【０２７２】
制御装置５０は、リレーＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオンし、リレーＳＷ１、ＳＷ５をオフしたときに、モータ制御を実行する。
【０２７３】
モータ制御は、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐ、Ｑ８ｐをスイッチング制御することにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から交流電流をステータコイル１１０に出力してステータコイル１１０に回転磁界を発生させる。この場合、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ７ｎ、Ｑ８ｎは整流ダイオードの役割を果たす。
【０２７４】
制御装置５０は、リレーＳＷ１、ＳＷ５をオンし、リレーＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオフしたときに、充電制御、或いは逆潮流制御を実行する。
【０２７５】
制御装置５０は、充電制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐをそれぞれオフした状態で、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ７ｎ、Ｑ８ｐ、Ｑ８ｎをそれぞれ制御する。スイッチング素子Ｑ８ｐが図１中のスイッチング素子Ｑ５に対応している。スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ８ｐの制御は、上述の第１実施形態の充電制御と同様である。そして、スイッチング素子Ｑ７ｎが図１中のダイオードＤ１に対応し、スイッチング素子Ｑ８ｎが図１中のダイオードＤ２に対応している。
【０２７６】
制御装置５０は、逆潮流制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ８ｐをそれぞれオフした状態で、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐ、Ｑ８ｎをそれぞれ制御する。スイッチング素子Ｑ７ｎが図１中のダイオードＤ１に対応し、スイッチング素子Ｑ７ｐは、図２１中のスイッチング素子Ｑ６に対応している。スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐの制御は、上述の第５実施形態の逆潮流制御と同様である。
【０２７７】
上述の第９実施形態では、制御装置５０が充電制御を実行する際には、上述の第１実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ８ｐをそれぞれ制御した例について説明したが、これに代えて、上述の第２実施形態、或いは上述の第３実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ８ｐをそれぞれ制御してもよい。
【０２７８】
上述の第９実施形態では、制御装置５０が逆潮流制御を実行する際には、上述の第５実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐをそれぞれ制御した例について説明したが、これに代えて、上述の第６実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ７ｐをそれぞれ制御してもよい。
【０２７９】
（第１０実施形態）
上述の第９実施形態では、図３９に示すように、ブリッジ回路２０Ｙとスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８とからインバータ回路を構成した例について説明したが、これに限らず、図４１に示すように、ブリッジ回路２０Ｙとスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８とからインバータ回路を構成してもよい。
【０２８０】
図４１に示す三相交流電動機用制御装置６Ｃは、図３９の三相交流電動機用制御装置６Ｂにスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を追加して構成されている。図４１において、図３９と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。
【０２８１】
スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、バッテリ３のプラス電極とプラス電極との間で直列接続されている。スイッチング素子Ｑ５は、スイッチング素子Ｑ５ｎ、Ｑ５ｐから構成されている。スイッチング素子Ｑ５ｎ、Ｑ５ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が逆方向に配置されている。
【０２８２】
スイッチング素子Ｑ６は、スイッチング素子Ｑ６ｎ、Ｑ６ｐから構成されている。スイッチング素子Ｑ６ｎ、Ｑ６ｐは、エミッタ端子およびコレクタ端子が逆方向に配置されている。
【０２８３】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の間の共通接続端子Ｔ１が三相交流モータ１００のステータコイル１１０の第１の電極１１０ａに接続されている。
【０２８４】
リレーＳＷ２は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の間の共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間に接続されている。リレーＳＷ２は、共通接続端子Ｔ２とステータコイル１１０の第２の電極１１０ｂとの間を接続、或いは開放する。
【０２８５】
リレーＳＷ３は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間に接続されている。リレーＳＷ３は共通接続端子Ｔ３とステータコイル１１０の第３の電極１１０ｃとの間を接続、或いは開放する。
【０２８６】
リレーＳＷ４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３の間の共通接続端子Ｔ３とバッテリ３のプラス電極との間に配置されるスイッチであって、共通接続端子Ｔ３とバッテリ３のプラス電極との間を接続、或いは開放する。
【０２８７】
リレーＳＷ５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４の間の共通接続端子Ｔ４とリアクトル３０との間に配置されているスイッチであって、共通接続端子Ｔ４とリアクトル３０との間を接続、或いは開放する。
【０２８８】
制御装置５０は、上述の第９実施形態と同様、リレーＳＷ１〜ＳＷ５を制御して、モータ制御、充電制御、逆潮流制御のうちいずれかを実行する。
【０２８９】
制御装置５０は、リレーＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオンし、リレーＳＷ１、ＳＷ５をオフしたときに、モータ制御を実行する。
【０２９０】
モータ制御は、スイッチング素子Ｑ３ｐ、Ｑ３ｎをオフしてスイッチング素子Ｑ２ｐ、Ｑ２ｎをオンした状態で、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｎ、Ｑ６ｎ、Ｑ７、Ｑ８をスイッチング制御することにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から交流電流をステータコイル１１０に出力する。この場合、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐは整流ダイオードの役割を果たす。
【０２９１】
制御装置５０は、リレーＳＷ１、ＳＷ５をオンし、リレーＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオフしたときに、充電制御、或いは逆潮流制御を実行する。
【０２９２】
制御装置５０は、充電制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎ、Ｑ７、Ｑ８をそれぞれオフしてスイッチング素子Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐをオンした状態で、上述の第１実施形態と同様、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｎをそれぞれ制御する。図４１中のスイッチング素子Ｑ５ｎは、図１中のスイッチング素子Ｑ５に相当し、図４１中のスイッチング素子Ｑ６ｐは図１中のダイオードＤ１に相当し、図４１中のスイッチング素子Ｑ５ｐは、図１中のダイオードＤ２に相当する。
【０２９３】
制御装置５０は、逆潮流制御を実行する際には、スイッチング素子Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ、Ｑ５ｎ、Ｑ７ｐ、Ｑ８ｐをそれぞれオフしてスイッチング素子Ｑ５ｐ、Ｑ６ｐをオンした状態で、上述の第５実施形態と同様に、スイッチング素子Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ、Ｑ６ｎをそれぞれ制御する。図４１中のスイッチング素子Ｑ６ｎは、図１中のスイッチング素子Ｑ６に相当する。
【符号の説明】
【０２９４】
１ 電力変換装置、
２ 交流電源
３ 直流負荷
４ バッテリ
５ 交流負荷
６Ａ 三相交流電動機用制御装置
６Ｂ 三相交流電動機用制御装置
６Ｃ 三相交流電動機用制御装置
１０ ローパスフィルタ
２０ ブリッジ回路
２０Ａ ブリッジ回路
２０Ｂ ブリッジ回路
２０Ｃ ブリッジ回路
２０Ｘ ブリッジ回路
２０Ｙ ブリッジ回路
３０ リアクトル
Ｑ１ｐ スイッチング素子
Ｑ２ｐ スイッチング素子
Ｑ３ｐ スイッチング素子
Ｑ４ｐ スイッチング素子
Ｑ５ スイッチング素子
Ｑ１ｎ スイッチング素子
Ｑ２ｎ スイッチング素子
Ｑ３ｎ スイッチング素子
Ｑ４ｎ スイッチング素子
Ｑ５ｎ スイッチング素子
Ｑ６ｎ スイッチング素子
Ｄ１ ダイオード
Ｄ５ ダイオード
４０ 平滑コンデンサ
５０ 制御装置
５１ 電圧センサ
５２ 電圧センサ
５３ 電流センサ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ、Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）から構成されるブリッジ回路（２０）と、
前記ブリッジ回路と前記直流負荷のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記リアクトルと前記直流負荷のプラス電極との間に配置されて、前記直流負荷のプラス電極側から前記リアクトル側に電流が流れることを制限する電流制限素子（Ｄ１）と、
前記リアクトルと前記電流制限素子との間の共通接続端子と前記交流電源のマイナス電極と間に配置される第５のスイッチング素子（Ｑ５）と、
前記第１〜第５のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１３０、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１３３、Ｓ１５０、Ｓ１５１）とを備え、
前記充電制御手段は、前記第１〜第４のスイッチング素子のうち２つのスイッチング素子と前記第５のスイッチング素子とをオンさせることにより、前記交流電源の両電極の間で前記２つのスイッチング素子、前記第５のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
さらに前記充電制御手段は、前記第１〜第４のスイッチング素子のうち２つのスイッチング素子をオンすることにより、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記２つのスイッチング素子、前記電流制限素子（Ｄ１）、および前記直流負荷を通して電流を流すことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と前記リアクトルとの間に配置され、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）は、前記交流電源のプラス電極と直流負荷のマイナス電極との間に配置され、
前記第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）は、前記交流電源のマイナス電極と前記リアクトルとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）と、
前記直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）とを備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であって、かつ前記第１の電圧検出手段の検出電圧が前記第２の電圧検出手段の検出電圧よりも小さい場合に、前記充電制御手段（Ｓ１３０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第２、第５のスイッチング素子をオンしたとき、前記交流電源のプラス電極から電流を前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第２のスイッチング素子を通して前記交流電源のマイナス電極に流し、前記充電制御手段が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第２のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて電流を前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記電流制限素子、前記直流負荷、および前記第２のスイッチング素子を通して流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であって、かつ当該検出電圧の絶対値が前記第２の電圧検出手段の検出電圧よりも小さい場合に、前記充電制御手段（Ｓ１３２）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第３、第４、第５のスイッチング素子をオンしたとき、前記交流電源のマイナス電極から電流を前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第３のスイッチング素子を通して前記交流電源のプラス電極に流し、前記充電制御手段が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第３、第４のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記電流制限素子、前記直流負荷、および前記第３のスイッチング素子を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であって、かつ前記第１の電圧検出手段の検出電圧が前記第２の電圧検出手段の検出電圧よりも大きい場合に、前記充電制御手段（Ｓ１３１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第２スイッチング素子をオンしたとき、前記交流電源のプラス電極から電流を前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記電流制限素子、前記直流負荷、および前記第２のスイッチング素子を通して前記交流電源のマイナス電極に流し、前記充電制御手段（Ｓ１３１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、前記電流制限素子、前記直流負荷、および前記第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であって、かつ前記第１の電圧検出手段の検出電圧の絶対値が前記第２の電圧検出手段の検出電圧よりも大きい場合に、前記充電制御手段（Ｓ１３３）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第３、第４のスイッチング素子をオンしたとき、前記交流電源のマイナス電極から電流を前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記電流制限素子、前記直流負荷、および前記第３のスイッチング素子を通して前記交流電源のプラス電極に流し、前記充電制御手段（Ｓ１３３）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第３のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、前記電流制限素子、前記直流負荷、および前記第３、第１のスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記充電制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、前記交流電源（２）から前記ブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流電源の出力電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合に、前記充電制御手段（Ｓ１５０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第２、第５のスイッチング素子をオンして、前記交流電源のプラス電極から電流を前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第２のスイッチング素子を通して前記交流電源のマイナス電極に流し、前記充電制御手段（Ｓ１５０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、前記電流制限素子（Ｄ１）、前記直流負荷、および前記第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合に、前記充電制御手段（Ｓ１５１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第３、第４、第５のスイッチング素子をオンして、前記交流電源のマイナス電極から電流を前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第３のスイッチング素子を通して前記交流電源のプラス電極に流し、前記充電制御手段（Ｓ１５１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記電流制限素子（Ｄ１）、前記直流負荷、および前記第２のスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、前記充電制御手段（Ｓ１５０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第２、第５のスイッチング素子をオンして、前記交流電源のプラス電極から電流を前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第２のスイッチング素子を通して前記交流電源のマイナス電極に流し、前記充電制御手段（Ｓ１５０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、前記電流制限素子（Ｄ１）、前記直流負荷、および前記第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、前記充電制御手段（Ｓ１５０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４、第５のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、および前記第５、第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、前記充電制御手段（Ｓ１５１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第３、第４、第５のスイッチング素子をオンして、前記交流電源のマイナス電極から電流を前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第３のスイッチング素子を通して前記交流電源のプラス電極に流し、前記充電制御手段（Ｓ１５１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記電流制限素子（Ｄ１）、前記直流負荷、および前記第２のスイッチング素子を通して電流を流し、前記充電制御手段（Ｓ１５１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４、第５のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第２のスイッチング素子を通して電流を流すことを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、前記充電制御手段（Ｓ１５０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第２、第５のスイッチング素子をオンして、前記交流電源のプラス電極から電流を前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第２のスイッチング素子を通して前記交流電源のマイナス電極に流し、前記充電制御手段（Ｓ１５０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、前記電流制限素子（Ｄ１）、前記直流負荷、および前記第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、前記充電制御手段（Ｓ１５０）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第２、第４、第５のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、および前記第５、第２、第４のスイッチング素子を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、前記充電制御手段（Ｓ１５１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第３、第４、第５のスイッチング素子をオンして、前記交流電源のマイナス電極から電流を前記第４のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第３のスイッチング素子を通して前記交流電源のプラス電極に流し、前記充電制御手段（Ｓ１５１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第３のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記電流制限素子（Ｄ１）、前記直流負荷、および前記第３のスイッチング素子を通して電流を流し、前記充電制御手段（Ｓ１５１）が前記第１〜第５のスイッチング素子のうち前記第１、第３、第５のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第５、第３のスイッチング素子を通して電流を流すことを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
前記充電制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、前記交流電源（２）から前記ブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流電源の出力電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項９】
請求項２ないし８のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
前記電力変換装置の直流負荷（３）のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続される第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
前記第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち前記直流負荷のプラス電極側の前記第７のスイッチング素子（Ｑ７）が前記電流制限素子を構成し、
前記第７、８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
前記電力変換装置のブリッジ回路と交流電源（２）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
前記電力変換装置の第２、４のスイッチング素子（Ｑ２ｐ、Ｑ４ｐ）の間の共通接続素子（Ｔ２）と前記ステータコイルの第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
前記電力変換装置の第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ３ｐ）の間の共通接続素子（Ｔ３）と前記ステータコイルの第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
前記第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と前記直流負荷のプラス電極との間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
前記第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と前記リアクトルとの間に配置される第５のスイッチ（ＳＷ５）と、
前記第１〜第５のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
前記スイッチ充電制御手段が前記第１〜第５のスイッチのうち前記第２、第３、第４のスイッチをオンしたときに、前記第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子を制御して、前記第１、第３のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）、前記第２、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、および前記第７、第８のスイッチング素子の共通接続端子（Ｔ１）から交流電流をステータコイルに流して前記三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
前記スイッチ制御手段が前記第１〜第５のスイッチのうち前記第１、第５のスイッチをオンしたときに、前記充電制御手段が前記第１〜第４のスイッチング素子を制御することを特徴とする電動機用制御装置。
【請求項１０】
交流電源（２）と直流負荷（３）との間に配置されて、前記交流電源の両電極間で直列接続される第１、第２のスイッチング素子（Ｑ１ｐ、Ｑ２ｐ）と前記直流負荷の両電極間で直列接続される第３、第４のスイッチング素子（Ｑ３ｐ、Ｑ４ｐ）とを備えるブリッジ回路（２０Ａ）を備え、
前記第１、第２のスイッチング素子のうち前記交流電源のプラス電極側の第１のスイッチング素子（Ｑ１ｐ）と、前記第３、第４のスイッチング素子のうち前記直流負荷のプラス電極側の第３のスイッチング素子（Ｑ３ｐ）との間には、第５のスイッチング素子（Ｑ５ｐ）が配置されており、
前記第１、第２のスイッチング素子のうち前記交流電源のマイナス電極側の第２のスイッチング素子（Ｑ２ｐ）と前記第３、第４のスイッチング素子のうち前記交流負荷のマイナス電極側の第４のスイッチング素子（Ｑ４ｐ）との間には、第６のスイッチング素子（Ｑ６ｐ）が配置されており、
前記第１、第２のスイッチング素子の共通接続端子と前記第３、第４のスイッチング素子の共通接続端子との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記第１〜第６のスイッチング素子を制御する充電制御手段（Ｓ１５０ａ、Ｓ１５１ａ）と、を備え、
前記充電制御手段が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち３つのスイッチング素子をオンさせることにより、前記交流電源の両電極の間で前記リアクトルおよび前記３つのスイッチング素子を通して電流を流し、さらに前記充電制御手段が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち３つのスイッチング素子をオンさせることにより、前記リアクトルと前記直流負荷との間で前記３つのスイッチング素子を通して電流を流すことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
前記交流電源のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であるときに、前記充電制御手段（１５０ａ）が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち第１、第４、第６のスイッチング素子をオンして、前記交流電源のプラス電極から電流を前記第１のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第４、第６のスイッチング素子を通して前記交流電源のマイナス電極に流し、前記充電制御手段（１５０ａ）が前記第２、第３、第６のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルと前記直流負荷との間で前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて電流を前記第３のスイッチング素子および前記第６、第２のスイッチング素子を通して流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であるときに、前記充電制御手段（１５１ａ）が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち前記第２、第３、第５のスイッチング素子をオンして、前記交流電源のマイナス電極から電流を前記第２のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第３、第５のスイッチング素子を通して前記交流電源のプラス電極に流し、前記充電制御手段（１５１ａ）が前記第２、第３、第６のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルと前記直流負荷との間で前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて電流を前記第３、第６、第２のスイッチング素子を通して流すことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
前記充電制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第５のスイッチング素子を制御することにより、前記交流電源（２）から前記ブリッジ回路（２０）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流電源の出力電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１０ないし１２のうちいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
前記直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間で直列接続される第７、第８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
前記第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
前記電力変換装置のブリッジ回路（２０Ｘ）と交流電源（２）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
前記ブリッジ回路（２０Ｘ）の第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）と前記ステータコイル（１１０）の第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
前記ブリッジ回路（２０Ｘ）の第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）と前記ステータコイル（１１０）の第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
前記第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）と前記リアクトルとの間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
前記第１〜第４のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
前記スイッチ充電制御手段が前記第１〜第４のスイッチのうち第２、第３のスイッチをオンしたときに、前記第５、第６のスイッチング素子をオンし、かつ前記第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子をスイッチング制御して、前記第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）、前記第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、前記第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）から交流電流を前記ステータコイルに流して前記三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
前記スイッチ制御が前記第１〜第４のスイッチのうち第１、第４のスイッチをオンしたときに、前記充電制御手段が前記第１〜第６のスイッチング素子を制御することを特徴とする電動機用制御装置。
【請求項１４】
直流電源（４）と交流負荷（５）との間に配置されて第１〜第４のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ、Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）から構成されるブリッジ回路（２０Ｂ）と、
前記ブリッジ回路と前記直流電源のプラス電極との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記リアクトルと前記直流電源のプラス電極との間に配置される第６のスイッチング素子（Ｑ６）と、
前記リアクトルと前記第６のスイッチング素子（Ｑ６）との間の共通接続端子と前記直流電源（４）のマイナス電極との間に配置されて、前記共通接続端子側から前記直流電源（４）のマイナス電極側に電流が流れることを妨げる電流制限素子（Ｄ２）と、
前記第１〜第４のスイッチング素子および前記第６のスイッチング素子を制御する逆潮流制御手段（Ｓ１３０ａ〜Ｓ１３３ａ、１５０ｂ、１５１ｂ）と、を備え、
前記逆潮流制御手段は、前記第１〜第４のスイッチング素子のうち２つのスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンさせることにより、前記直流電源の両電極の間で前記２つのスイッチング素子、前記第６のスイッチング素子、および前記リアクトルを通して電流を流して前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
さらに前記逆潮流制御手段は、前記第１〜第４のスイッチング素子のうち２つのスイッチング素子をオンさせることにより、前記リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、前記２つのスイッチング素子、前記電流制限素子（Ｄ２）、および前記交流負荷を通して電流を流すようになっていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
前記第１のスイッチング素子（Ｑ１ｎ）は、前記交流負荷のプラス電極と前記リアクトルとの間に配置され、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ２ｎ）は、前記交流負荷のマイナス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
前記第３のスイッチング素子（Ｑ３ｎ）は、前記交流負荷のプラス電極と直流電源のマイナス電極との間に配置され、
前記第４のスイッチング素子（Ｑ４ｎ）は、前記交流負荷のマイナス電極と前記リアクトルとの間に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記交流負荷の出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）と、
前記直流電源の出力電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）とを備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であって、かつ前記第１の電圧検出手段の検出電圧が前記第２の電圧検出手段の検出電圧よりも小さい場合に、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第１、第２、第６のスイッチング素子をオンしたとき、前記直流電源のプラス電極から電流を前記第６のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第１のスイッチング素子、前記交流負荷、および前記第２のスイッチング素子を通して前記直流電源のマイナス電極に流し、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第１、第２のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、前記第１のスイッチング素子、前記交流負荷、前記第２のスイッチング素子、および前記電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であって、かつ前記第１の電圧検出手段の検出電圧の絶対値が前記第２の電圧検出手段の検出電圧よりも小さい場合に、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第３、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、前記直流電源のプラス電極から電流を前記第６のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第４のスイッチング素子、前記交流負荷、および前記第３のスイッチング素子を通して前記直流電源のマイナス電極に流し、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第３、第４のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて、前記リアクトル、前記第４のスイッチング素子、前記交流負荷、前記第３のスイッチング素子および前記電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧であって、かつ前記第１の電圧検出手段の検出電圧が前記第２の電圧検出手段の検出電圧よりも大きい場合に、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第２、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、前記直流電源のプラス電極から電流を前記第６のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第４のスイッチング素子、および前記第２のスイッチング素子を通して前記直流電源のマイナス電極に流し、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第１、第２、第６のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記第６のスイッチング素子、前記リアクトル、および前記第１のスイッチング素子、前記交流負荷、前記第２のスイッチング素子、および前記直流電源（４）を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧であって、かつ前記第１の電圧検出手段の検出電圧の絶対値が前記第２の電圧検出手段の検出電圧よりも大きい場合に、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第３、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、前記直流電源のプラス電極から電流を前記第６のスイッチング素子、前記リアクトル、および前記第４、第３のスイッチング素子を通して前記直流電源のマイナス電極に流し、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第１、第３、第６のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記第６のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第１のスイッチング素子、前記直流負荷、および前記第３のスイッチング素子を通して前記直流電源に電流を流すようになっていることを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記逆潮流制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第４、第６のスイッチング素子を制御することにより、前記ブリッジ回路（２０）から前記交流負荷（５）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流負荷の両電極間電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけるようになっていることを特徴とする請求項１６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記交流負荷の出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第２、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、前記直流電源のプラス電極から電流を前記第６のスイッチング素子、前記リアクトル、および前記第２、４のスイッチング素子を通して前記直流電源のマイナス電極に流し、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第１、第２のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、前記第１のスイッチング素子、前記交流負荷、前記第２のスイッチング素子、および前記電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第２、第４のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて前記リアクトル、前記第４のスイッチング素子、前記交流負荷、前記第２のスイッチング素子、および前記電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第２、第４、第６のスイッチング素子をオンしたとき、前記直流電源のプラス電極から電流を前記第６のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第４のスイッチング素子、前記交流負荷、および前記第２のスイッチング素子を通して前記直流電源のマイナス電極に流し、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第３、第４のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて、前記リアクトル、前記第４のスイッチング素子、前記交流負荷、前記第３のスイッチング素子、および前記電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流し、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子のうち前記第２、第４のスイッチング素子をオンしたとき、前記リアクトルに蓄えられるエネルギーに基づいて、前記リアクトル、前記第４のスイッチング素子、前記交流負荷、前記第２のスイッチング素子、および前記電流制限素子（Ｄ２）を通して電流を流すようになっていることを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記直流電源の出力電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
前記逆潮流制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第４、第６のスイッチング素子を制御することにより、前記ブリッジ回路（２０）から前記交流負荷（５）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流負荷の両電極間電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけるようになっていることを特徴とする請求項１８に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
請求項１６ないし１９のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
前記電力変換装置の直流電源（３）のプラス電極とマイナス電極との間に直列接続される第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
前記第７、８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）のうち前記直流電源のマイナス電極側の前記第８のスイッチング素子（Ｑ７）が前記電流制限素子を構成し、
前記第７、８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
前記電力変換装置のブリッジ回路と交流負荷（５）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
前記電力変換装置の第２、４のスイッチング素子（Ｑ２ｎ、Ｑ４ｎ）の間の共通接続素子（Ｔ２）と前記ステータコイルの第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
前記電力変換装置の第１、第３のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ３ｎ）の間の共通接続素子（Ｔ３）と前記ステータコイルの第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
前記第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と前記直流負荷のプラス電極との間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
前記第１、第４のスイッチング素子の間の共通接続素子（Ｔ４）と前記リアクトルとの間に配置される第５のスイッチ（ＳＷ５）と、
前記第１〜第５のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
前記スイッチ充電制御手段が前記第１〜第５のスイッチのうち前記第２、第３、第４のスイッチをオンしたときに、前記第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子を制御して、前記第１、第３のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）、前記第２、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、および前記第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）から交流電流をステータコイルに流して前記三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
前記スイッチ制御手段が前記第１〜第５のスイッチのうち前記第１、第５のスイッチをオンしたときに、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第４、第６のスイッチング素子を制御することを特徴とする電動機用制御装置。
【請求項２１】
直流電源（４）と交流負荷（５）との間に配置されて、前記交流負荷の両電極間で直列接続される第１、第２のスイッチング素子（Ｑ１ｎ、Ｑ２ｎ）と前記直流電源（４）の両電極間で直列接続される第３、第４のスイッチング素子（Ｑ３ｎ、Ｑ４ｎ）とを備えるブリッジ回路（２０Ｃ）を備え、
前記第１、第２のスイッチング素子のうち前記交流負荷のプラス電極側の第１のスイッチング素子（Ｑ１ｎ）と、前記第３、第４のスイッチング素子のうち前記直流電源のプラス電極側の第３のスイッチング素子（Ｑ３ｎ）との間には、第５のスイッチング素子（Ｑ５ｎ）が配置されており、
前記第１、第２のスイッチング素子のうち前記交流負荷のマイナス電極側の第２のスイッチング素子（Ｑ２ｎ）と前記第３、第４のスイッチング素子のうち前記直流電源のマイナス電極側の第４のスイッチング素子（Ｑ４ｎ）との間には、第６のスイッチング素子（Ｑ６ｎ）が配置されており、
前記第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子と前記第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子との間に配置されるリアクトル（３０）と、
前記第１〜第６のスイッチング素子を制御する逆潮流制御手段（Ｓ１５０ｂ、Ｓ１５１ｂ）と、を備え、
前記逆潮流制御手段が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち３つのスイッチング素子をオンさせることにより、前記直流電源の両電極の間で前記リアクトルおよび前記３つのスイッチング素子を通して電流を流し、さらに前記逆潮流制御手段が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち３つのスイッチング素子をオンさせることにより、前記リアクトルと前記交流負荷との間で前記３つのスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２２】
前記交流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第１の電圧検出手段（５１）を備え、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が正電圧である場合において、前記逆潮流制御手段（１５０ｂ）が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち第２、第３、第６のスイッチング素子をオンして、前記直流電源のプラス電極から電流を前記第３のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第２、第６のスイッチング素子を通して前記直流電源のマイナス電極に流し、前記逆潮流制御手段（１５０ｂ）が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち前記第１、第４、第６のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルと前記交流負荷との間で前記第１、第４、第６のスイッチング素子を通して電流を流し、
前記第１の電圧検出手段の検出電圧が負電圧である場合において、前記逆潮流制御手段（１５１ｂ）が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち前記第２、第３、第６のスイッチング素子をオンして、前記直流電源のプラス電極から電流を前記第３のスイッチング素子、前記リアクトル、前記第２、第６のスイッチング素子を通して前記直流電源のマイナス電極に流し、前記逆潮流制御手段（１５１ｂ）が前記第１〜第６のスイッチング素子のうち前記第２、第３、第５のスイッチング素子をオンして、前記リアクトルと前記交流負荷との間で前記第２、第６、第５のスイッチング素子を通して電流を流すようになっていることを特徴とする請求項２１に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記直流負荷のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出する第２の電圧検出手段（５２）を備え、
前記逆潮流制御手段は、前記第１、第２の電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記第１〜第６のスイッチング素子を制御することにより、前記ブリッジ回路（２０）から前記交流負荷（２）に流れる電流（Ｉａｃ）の時間軸に対する電流値の変化を正弦波状とし、かつ前記交流負荷の出力電圧と前記電流との間の位相差を零に近づけることを特徴とする請求項２１に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
請求項２１ないし２３のいずれか１つに記載の電力変換装置（１）と、
前記直流電源（３）のプラス電極とマイナス電極との間で直列接続される第７、第８のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）とを備え、
前記第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）と三相交流電動機を構成するステータコイル（１１０）の第１の電極（１１０ａ）との間が接続され、
前記電力変換装置のブリッジ回路（２０Ｘ）と交流負荷（５）との間を接続、或いは開放する第１のスイッチ（ＳＷ１）と、
前記ブリッジ回路（２０Ｘ）の第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）と前記ステータコイル（１１０）の第２の電極（１１０ｂ）との間を接続、或いは開放する第２のスイッチ（ＳＷ２）と、
前記ブリッジ回路（２０Ｘ）の第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）と前記ステータコイル（１１０）の第３の電極（１１０ｃ）との間を接続、或いは開放する第３のスイッチ（ＳＷ３）と、
前記第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）と前記リアクトルとの間に配置される第４のスイッチ（ＳＷ４）と、
前記第１〜第４のスイッチを制御するスイッチ制御手段（５０）と、
前記スイッチ逆潮流制御手段が前記第１〜第４のスイッチのうち第２、第３のスイッチをオンしたときに、前記第５、第６のスイッチング素子をオンし、かつ前記第１、第２、第３、第４、第７、第８のスイッチング素子をスイッチング制御して、前記第７、第８のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ１）、前記第３、第４のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ２）、前記第１、第２のスイッチング素子の間の共通接続端子（Ｔ３）から交流電流を前記ステータコイルに流して前記三相交流電動機を駆動させるインバータ制御手段（５０）とを備え、
前記スイッチ制御が前記第１〜第４のスイッチのうち第１、第４のスイッチをオンしたときに、前記逆潮流制御手段が前記第１〜第６のスイッチング素子を制御することを特徴とする電動機用制御装置。

【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】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【図３９】

【図４０】

【図４１】

【図４２】

【公開番号】特開２０１２−２１７２９４（Ｐ２０１２−２１７２９４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１９１９（Ｐ２０１１−８１９１９）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】