JP2024065969A - 電力変換装置、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】３相交流電源及び単相交流電源の双方に対応した電力変換装置及びプログラムを提供する。【解決手段】電力変換装置１０は、接続経路４４と、接続経路４４に設けられた単相充電スイッチ４５と、第１～第３コンデンサ１６１～１６３と、接続スイッチ１５１と、第１，第２直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂと、制御装置７０とを備えている。制御装置７０は、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４に単相交流電源が接続されていると判定した場合、単相充電スイッチ４５をオンするとともに接続スイッチ１５１をオフした状態において、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４と高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬとの間で電力変換を行うべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌのスイッチング制御を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、電力変換装置及びプログラムに関する。

従来、特許文献１に記載されているように、３相交流電源に接続可能な電力変換装置が知られている。この電力変換装置は、３相分の上，下アームスイッチの直列接続体を備えている。各上アームスイッチの高電位側端子は、高電位側直流端子に電気的に接続され、各下アームスイッチの低電位側端子は、低電位側直流端子に電気的に接続されている。

電力変換装置は、第１～第３インダクタを更に備えている。第１インダクタは、第１上，下アームスイッチの接続点と、第１交流端子とを電気的に接続し、第２インダクタは、第２上，下アームスイッチの接続点と、第２交流端子とを電気的に接続し、第３インダクタは、第３上，下アームスイッチの接続点と、第３交流端子とを電気的に接続する。

電力変換装置は、第１交流端子、第２交流端子及び第３交流端子に３相交流電源が接続されている場合、第１交流端子、第２交流端子及び第３交流端子から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子及び低電位側直流端子から出力すべく、各上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う。

電力変換装置は、Ｘコンデンサである第１～第３コンデンサを更に備えている。第１コンデンサの第１端には、前記第１交流端子が電気的に接続され、第２コンデンサの第１端には、第２交流端子が電気的に接続され、第３コンデンサの第１端には、第３交流端子が電気的に接続されている。第１，第２，第３コンデンサそれぞれの第２端同士は中性点において電気的に接続され、中性点は、高電位側直流端子と低電位側直流端子とを電気的に接続する直列接続された一対の直流側コンデンサの接続点に接続されている。これにより、上記スイッチング制御が行われる場合において、コモンモードノイズを低減することができる。

特許第６６３６２１９号公報

３相交流電源に加え、単相交流電源に対応した電力変換装置が望まれている。

本発明は、３相交流電源及び単相交流電源の双方に対応した電力変換装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。

本発明は、第１交流端子、第２交流端子、第３交流端子及び第４交流端子と、
高電位側直流端子及び低電位側直流端子と、
を備え、
前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に３相交流電源が接続可能に構成され、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に単相交流電源が接続可能に構成された電力変換装置において、
第１上アームスイッチ及び第１下アームスイッチの直列接続体と、
第２上アームスイッチ及び第２下アームスイッチの直列接続体と、
第３上アームスイッチ及び第３下アームスイッチの直列接続体と、
上アーム整流部及び下アーム整流部の直列接続体と、
前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と、前記第１交流端子とを電気的に接続する第１インダクタと、
前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と、前記第２交流端子とを電気的に接続する第２インダクタと、
前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と、前記第３交流端子とを電気的に接続する第３インダクタと、
前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とを電気的に接続する接続経路と、
前記接続経路に設けられた単相充電スイッチと、
第１コンデンサと、
第２コンデンサと、
第３コンデンサと、
接続スイッチと、
直流側接続部と、
制御部と、
を備え、
前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子と、前記上アーム整流部の高電位側端子とが、前記高電位側直流端子に電気的に接続されており、
前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子と、前記下アーム整流部の低電位側端子とが、前記低電位側直流端子に電気的に接続されており、
前記第１コンデンサの第１端に、前記第１インダクタの前記第１交流端子側が電気的に接続されており、
前記第２コンデンサの第１端に、前記第２インダクタの前記第２交流端子側が電気的に接続されており、
前記第３コンデンサの第１端に、前記第３インダクタの前記第３交流端子側が電気的に接続されており、
前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサそれぞれの第２端同士が電気的に接続されており、
前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサそれぞれの第２端が前記接続スイッチを介して前記直流側接続部に電気的に接続されており、
前記直流側接続部は、
前記高電位側直流端子と前記低電位側直流端子とを電気的に接続する直列接続された第１直流側コンデンサ及び第２直流側コンデンサの接続点、
前記高電位側直流端子、又は
前記低電位側直流端子
のいずれかであり、
前記制御部は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流電源が接続されていると判定した場合、前記単相充電スイッチをオンするとともに前記接続スイッチをオフした状態において、前記第１交流端子及び前記第４交流端子と前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子との間で電力変換を行うべく、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチのスイッチング制御を行う。

本発明では、上アーム整流部及び下アーム整流部の接続点と、第４交流端子とを電気的に接続する接続経路に単相充電スイッチが設けられている。制御部は、第１交流端子及び第４交流端子に単相交流電源が接続されていると判定した場合、単相充電スイッチをオンした状態において、第１交流端子及び第４交流端子と高電位側直流端子及び低電位側直流端子との間で電力変換を行うべく、第１上アームスイッチ及び第１下アームスイッチのスイッチング制御を行う。このように、本発明によれば、３相交流電源及び単相交流電源の双方に対応した電力変換装置を提供することができる。

また、本発明では、単相交流電源が接続された場合における上記スイッチング制御時において、第１～第３コンデンサそれぞれの第２端と直流側接続部とを電気的に接続する接続スイッチがオフされる。このため、上記スイッチング制御に伴い第１～第３コンデンサに過電流が流れる事態の発生を抑制することができる。

第１実施形態に係る車載充電器の全体構成図。 ３相交流電源が接続された車載充電器を示す図。 単相交流電源が接続された車載充電器を示す図。 蓄電池の充電制御の手順を示すフローチャート。 ３相充電制御処理のブロック図。 ３相充電制御時における電流，電圧の推移を示すタイムチャート。 比較例に係る３相充電制御時における電流，電圧の推移を示すタイムチャート。 単相充電制御処理のブロック図。 単相充電制御時における電流，電圧の推移を示すタイムチャート。 第１実施形態の過電流防止効果を示すタイムチャート。 比較例に係る過電流が流れる場合のタイムチャート。 第２実施形態に係る車載充電器の全体構成図。 第３実施形態に係る車載充電器の全体構成図。 蓄電池の充電制御の手順を示すフローチャート。 第４実施形態に係る車載充電器の全体構成図。 蓄電池の充電制御の手順を示すフローチャート。 その他の実施形態に係るインターリーブ駆動を示すタイムチャート。 インターリーブ駆動なしの場合のスイッチング態様等を示すタイムチャート。 その他の実施形態に係る車載充電器の全体構成図。 その他の実施形態に係る車載充電器の全体構成図。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分及び／又は関連付けられる部分には同一の参照符号、又は百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分及び／又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る電力変換装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電力変換装置は、電気自動車などの車両に備えられ、具体的には車載充電器を構成するＡＣ－ＤＣＤＣコンバータである。車載充電器は、オンボードチャージャとも呼ばれる。

電力変換装置は、交流端子及び直流端子を備えている。電力変換装置は、車両外部の交流電源に接続された交流端子を介して入力された交流電力を直流電力に変換して直流端子から出力する機能を備えている。直流端子から出力された直流電力は、車両に備えられた蓄電池に供給される。また、電力変換装置は、直流端子から入力された直流電力を交流電力に変換して交流端子から出力する機能を備えている。交流端子から出力された交流電力は、外部の交流電源を介して外部の電力系統に供給される。電力変換装置は、３相交流電源又は単相交流電源に接続可能である。

図１に示すように、電力変換装置１０は、交流端子として第１交流端子Ｔａｃ１、第２交流端子Ｔａｃ２、第３交流端子Ｔａｃ３及び第４交流端子Ｔａｃ４を備えている。第１～第４交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ４のうち第１～第３交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ３は、図２に示すように、外部の３相交流電源２１に接続可能である。第１～第４交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ４のうち第１，第４交流端子Ｔａｃ１，Ｔａｃ４は、図３に示すように、外部の単相交流電源２２に接続可能である。

電力変換装置１０は、直流端子として高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬを備えている。高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬは、車載充電器を構成するＤＣＤＣコンバータ２４の入力部に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ２４の出力部は、車両に搭載された充放電可能な蓄電池２０に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ２４は、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから入力された直流電圧を変圧し、変圧した直流電圧を蓄電池２０に供給する。また、ＤＣＤＣコンバータ２４は、蓄電池２０から入力された直流電圧を変圧して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬに供給する。ＤＣＤＣコンバータ２４は、例えば、入力部と出力部とが電気的に絶縁された絶縁型ＤＣＤＣコンバータであり、入力部と出力部とを接続するトランスを備えている。

電力変換装置１０は、４相分の上，下アームスイッチとして、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌの直列接続体と、第２上アームスイッチＳ２Ｈ及び第２下アームスイッチＳ２Ｌの直列接続体と、第３上アームスイッチＳ３Ｈ及び第３下アームスイッチＳ３Ｌの直列接続体と、第４上アームスイッチＳ４Ｈ及び第４下アームスイッチＳ４Ｌの直列接続体とを備えている。本実施形態において、各上，下アームスイッチＳ１Ｈ～Ｓ４Ｌは、ボディダイオードを有するＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。このため、各上，下アームスイッチＳ１Ｈ～Ｓ４Ｌにおいて、高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。第１～第３相のうち、例えば、第１相がＵ相であり、第２相がＶ相であり、第３相がＷ相である。なお、第４上アームスイッチＳ４Ｈが「上アーム整流部」に相当し、第４下アームスイッチＳ４Ｌが「下アーム整流部」に相当する。

電力変換装置１０は、第１，第２，第３，第４上アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ，Ｓ４Ｈの高電位側端子と高電位側直流端子ＴｄｃＨとを接続する電気経路である高電位側経路３０Ｈと、第１，第２，第３，第４下アームスイッチＳ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌ，Ｓ４Ｌの低電位側端子と低電位側直流端子ＴｄｃＬとを接続する電気経路である低電位側経路３０Ｌとを備えている。高電位側経路３０Ｈ及び低電位側経路３０Ｌは、例えばバスバー等の導電部材である。

電力変換装置１０は、第１直流側コンデンサ３４Ａ及び第２直流側コンデンサ３４Ｂの直列接続体を備えている。この直列接続体は、高電位側経路３０Ｈと低電位側経路３０Ｌとを接続している。なお、本実施形態において、第１直流側コンデンサ３４Ａ及び第２直流側コンデンサ３４Ｂが「直流側接続部」に相当する。

電力変換装置１０は、第１経路４１、第２経路４２、第３経路４３を備えている。第１経路４１は、第１上アームスイッチＳ１Ｈの低電位側端子及び第１下アームスイッチＳ１Ｌの高電位側端子と、第１交流端子Ｔａｃ１とを接続する電気経路である。第２経路４２は、第２上アームスイッチＳ２Ｈの低電位側端子及び第２下アームスイッチＳ２Ｌの高電位側端子と、第２交流端子Ｔａｃ２とを接続する電気経路である。第３経路４３は、第３上アームスイッチＳ３Ｈの低電位側端子及び第３下アームスイッチＳ３Ｌの高電位側端子と、第３交流端子Ｔａｃ３とを接続する電気経路である。

電力変換装置１０は、第１経路４１に設けられた第１インダクタ３１、第２経路４２に設けられた第２インダクタ３２、及び第３経路４３に設けられた第３インダクタ３３を備えている。本実施形態において、各インダクタ３１～３３は、同一仕様である。このため、各インダクタ３１～３３のインダクタンス値が同じである。また、各インダクタ３１～３３の定格電流（具体的には、温度上昇定格電流）が同じである。

電力変換装置１０は、交流側フィルタ３５を備えている。交流側フィルタ３５は、各経路４１～４３のうち各インダクタ３１～３３よりも各交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ３側に設けられている。交流側フィルタ３５は、例えばコモンモードノイズを低減するために設けられている。

電力変換装置１０は、第４上アームスイッチＳ４Ｈの低電位側端子及び第４下アームスイッチＳ４Ｌの高電位側端子と、第４交流端子Ｔａｃ４とを接続する電気経路である接続経路４４を備えている。電力変換装置１０は、接続経路４４に設けられた単相充電スイッチ４５を備えている。単相充電スイッチ４５は、オンされている場合に双方向の電流の流通を許可し、オフされている場合に双方向の電流の流通を阻止する。

電力変換装置１０は、Ｘコンデンサとして、第１コンデンサ１６１、第２コンデンサ１６２、第３コンデンサ１６３及び接続スイッチ１５１を備えている。第１コンデンサ１６１の第１端は、第１経路４１のうち、第１インダクタ３１と交流側フィルタ３５との間の部分に接続されている。第２コンデンサ１６２の第１端は、第２経路４２のうち、第２インダクタ３２と交流側フィルタ３５との間の部分に接続されている。第３コンデンサ１６３の第１端は、第３経路４３のうち、第３インダクタ３３と交流側フィルタ３５との間の部分に接続されている。第１コンデンサ１６１、第２コンデンサ１６２及び第３コンデンサ１６３それぞれの第２端同士は中性点で接続されている。各コンデンサ１６１～１６３の中性点は、接続スイッチ１５１を介して、第１直流側コンデンサ３４Ａと第２直流側コンデンサ３４Ｂとの接続点に接続されている。接続スイッチ１５１は、オンされている場合に双方向の電流の流通を許可し、オフされている場合に双方向の電流の流通を阻止する。

電力変換装置１０は、直流側電圧センサ５０及び交流側電圧センサ５１を備えている。直流側電圧センサ５０は、第１，第２直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂの直列接続体の端子電圧を検出し、交流側電圧センサ５１は、第１交流端子Ｔａｃ１と第４交流端子Ｔａｃ４との電圧差を検出する。

電力変換装置１０は、第１～第３電流センサ６１～６３を備えている。第１電流センサ６１は、第１インダクタ３１に流れる電流を検出し、第２電流センサ６２は、第２インダクタ３２に流れる電流を検出し、第３電流センサ６３は、第３インダクタ３３に流れる電流を検出する。各センサ５０，５１，６１～６３の検出値は、電力変換装置１０が備える制御部としての制御装置７０に入力される。

制御装置７０は、マイコン７１を主体として構成され、マイコン７１は、ＣＰＵを備えている。マイコン７１が提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン７１がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン７１は、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、後述する図４，５，８等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えばＯＴＡ（Over The Air）等、インターネット等の通信ネットワークを介して更新可能である。

制御装置７０は、３相充電制御又は単相充電制御を行う。以下、図４のフローチャートを用いて、充電制御について説明する。

ステップＳ１０では、３相充電制御の指示がなされているか否かを判定する。本実施形態では、図２に示すように、第１～第３交流端子Ｔａｃ１～Ｔａｃ３に３相交流電源２１が接続されていると判定した場合、３相充電制御の指示がなされていると判定する。３相交流電源２１において、３相の出力電圧の振幅及び周波数は同じであり、出力電圧及び出力電流の位相は各相で１２０°ずつずれている。なお、図２では、３相交流電源２１の中性点が第４交流端子Ｔａｃ４に接続されているが、中性点が第４交流端子Ｔａｃ４に接続されていなくてもよい。

ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１１，Ｓ１２において３相充電制御を行う。詳しくは、ステップＳ１１では、単相充電スイッチ４５、第４上アームスイッチＳ４Ｈ及び第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフにする。また、接続スイッチ１５１をオンにする。

ステップＳ１２では、第１交流端子Ｔａｃ１、第２交流端子Ｔａｃ２及び第３交流端子Ｔａｃ３から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１，第２，第３上アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ及び第１，第２，第３下アームスイッチＳ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチと下アームスイッチとはデッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。各相において、上，下アームスイッチの１スイッチング周期は同じである。

接続スイッチ１５１がオンされていることにより、３相交流電源２１の中性点の電圧（以下、グラウンド電圧）に対する各直流端子ＴｄｃＨ，ＴｄｃＬの電圧である対地電圧が安定する。その結果、高電位側経路３０Ｈ及び低電位側経路３０Ｌとグラウンドとの間の浮遊容量等に起因するコモンモードノイズを低減できる。

ステップＳ１０において否定判定した場合には、ステップＳ１３に進み、単相充電制御の指示がなされているか否かを判定する。本実施形態では、図３に示すように、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４に単相交流電源２２が接続されていると判定した場合、単相充電制御の指示がなされていると判定する。本実施形態において、単相交流電源２２の出力電圧の振幅は３相交流電源２１の出力電圧の振幅と同じである。また、単相交流電源２２の出力電圧の周波数は３相交流電源２１の出力電圧の周波数と同じである。

ステップＳ１３において肯定判定した場合には、ステップＳ１４，Ｓ１５において単相充電制御を行う。詳しくは、ステップＳ１４では、単相充電スイッチ４５をオンにする。また、接続スイッチ１５１をオフにする。

ステップＳ１５では、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ及び第１下アームスイッチＳ１Ｌのスイッチング制御を行う。第１上アームスイッチＳ１Ｈと第１下アームスイッチＳ１Ｌとは、デッドタイムを挟みつつ、同期して交互にオンされる。第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌの１スイッチング周期は同じであり、３相充電制御時の１スイッチング周期と同じである。接続スイッチ１５１をオフにするのは、第１～第３コンデンサ１６１～１６３に過電流が流れる事態の発生を抑制するためである。

また、ステップＳ１５では、第４交流端子Ｔａｃ４から単相交流電源２２を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に交流電流が流れている第１期間において、第４下アームスイッチＳ４Ｌをオンするとともに第４上アームスイッチＳ４Ｈをオフする。一方、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２２を介して第４交流端子Ｔａｃ４へと向かう方向に電流が流れている第２期間において、第４上アームスイッチＳ４Ｈをオンするとともに第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフする。現在のタイミングが第１期間及び第２期間のいずれに含まれているかは、例えば、第１電流センサ６１の検出値に基づいて判定されればよい。

なお、第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌの１スイッチング周期は、単相交流電源２２の出力電圧１周期と同じ周期であり、第１上、下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌの１スイッチング周期よりも長い。これは、第１相については、第１インダクタ３１に流れる電流のリプルを低減するための高周波数（例えば、数十ｋＨｚ～数百ｋＨｚ）のスイッチングが必要な一方、第４相については、単相交流電源２２の出力電圧の基本周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）と同等の周波数のスイッチングで足りるためである。このため、本実施形態において、第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌは、第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌよりもターンオン時間及びターンオフ時間が長い半導体スイッチング素子である。これにより、第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌとして高性能なスイッチを用いる必要がなく、電力変換装置１０のコストを削減できる。

ちなみに、単相充電制御時において、第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのスイッチング制御により各直流端子ＴｄｃＨ，ＴｄｃＬから入力された直流電力を交流電力に変換して交流端子Ｔａｃ１，Ｔａｃ４から出力する場合、ステップＳ１５において、第４交流端子Ｔａｃ４から単相交流電源２２を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に電流が流れている第１期間において、第４上アームスイッチＳ４Ｈをオンするとともに第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフする。一方、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２２を介して第４交流端子Ｔａｃ４へと向かう方向に電流が流れている第２期間において、第４下アームスイッチＳ４Ｌをオンするとともに第４上アームスイッチＳ４Ｈをオフする。

続いて、図５を用いて、３相充電制御について説明する。図５は、制御装置７０により実行される３相充電制御のブロック図である。

電圧制御部８０は、直流側電圧センサ５０により検出された端子電圧（以下、直流電圧検出値Ｖｄｃｒ）を目標直流電圧Ｖｄｃｒｅｆに制御するためのｄ軸目標電流Ｉｄｒｅｆを算出する。詳しくは、電圧制御部８０は、電圧偏差算出部８１と、電圧フィードバック制御部８２とを備えている。電圧偏差算出部８１は、目標直流電圧Ｖｄｃｒｅｆから直流電圧検出値Ｖｄｃｒを差し引くことにより、電圧偏差ΔＶを算出する。目標直流電圧Ｖｄｃｒｅｆは、例えば、各上，下アームスイッチＳ１Ｈ～Ｓ４Ｌ及びＤＣＤＣコンバータ２４の定格電圧に基づいて設定されればよい。

電圧フィードバック制御部８２は、電圧偏差ΔＶを０にフィードバック制御するための操作量としてｄ軸目標電流Ｉｄｒｅｆを算出する。電圧フィードバック制御部８２におけるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。

電気角算出部８３は、交流側電圧センサ５１により検出された電圧（以下、交流電圧検出値Ｖ１ｒ）に基づいて、電気角θｅを算出する。本実施形態では、交流電圧検出値Ｖ１ｒのゼロクロスタイミング（具体的には例えば、ゼロアップクロスタイミング）の電気角θｅを０°とし、次のゼロアップクロスタイミングにおける電気角θｅを３６０°とする。これにより、交流電圧検出値Ｖ１ｒの１周期が電気角１周期（０°～３６０°）に対応する。本実施形態において、交流電圧検出値Ｖ１ｒは、第４交流端子Ｔａｃ４の電圧よりも第１交流端子Ｔａｃ１の電圧が高い場合を正とする。

２相変換部８４は、第１，第２，第３電流センサ６１，６２，６３により検出された電流（以下、第１，第２，第３電流検出値ｉ１ｒ，ｉ２ｒ，ｉ３ｒ）と、電気角θｅとに基づいて、３相固定座標系における第１，第２，第３電流検出値ｉ１ｒ，ｉ２ｒ，ｉ３ｒを、２相回転座標系（ｄｑ軸座標系）におけるｄ，ｑ軸電流Ｉｄｒ，Ｉｑｒに変換する。本実施形態において、第１，第２，第３電流検出値ｉ１ｒ，ｉ２ｒ，ｉ３ｒは、第１，第２，第３交流端子Ｔａｃ１，Ｔａｃ２，Ｔａｃ３側から第１，第２，第３インダクタ３１，３２，３３側に向かって流れる場合を正とする。

電流制御部８５は、ｄ軸偏差算出部８６、ｄ軸フィードバック制御部８７、ｑ軸偏差算出部８８及びｑ軸フィードバック制御部８９を備えている。

ｄ軸偏差算出部８６は、ｄ軸目標電流Ｉｄｒｅｆからｄ軸電流Ｉｄｒを差し引くことにより、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを算出する。ｄ軸フィードバック制御部８７は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを０にフィードバック制御するための操作量としてｄ軸目標電圧Ｖｄｒｅｆを算出する。ｄ軸フィードバック制御部８７におけるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。

ｑ軸偏差算出部８８は、ｑ軸目標電流Ｉｑｒｅｆからｑ軸電流Ｉｑｒを差し引くことにより、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを算出する。ｑ軸目標電流Ｉｑｒｅｆは、無効電流の目標値であり、本実施形態では力率を１にするために０に設定されている。力率を１にするとは、３相交流電源２１の第１，第２，第３出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、第１，第２，第３電流検出値ｉ１ｒ，ｉ２ｒ，ｉ３ｒとの位相差を０にすることである。ｑ軸フィードバック制御部８９は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを０にフィードバック制御するための操作量としてｑ軸目標電圧Ｖｑｒｅｆを算出する。ｑ軸フィードバック制御部８９におけるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。

３相変換部９０は、ｄ，ｑ軸目標電圧Ｖｄｒｅｆ，Ｖｑｒｅｆ及び電気角θｅに基づいて、２相回転座標系におけるｄ，ｑ軸目標電圧Ｖｄｒｅｆ，Ｖｑｒｅｆを、３相固定座標系における第１，第２，第３目標電圧Ｖｌｅｇ１ｒｅｆ，Ｖｌｅｇ２ｒｅｆ，Ｖｌｅｇ３ｒｅｆに変換する。第１，第２，第３目標電圧Ｖｌｅｇ１ｒｅｆ，Ｖｌｅｇ２ｒｅｆ，Ｖｌｅｇ３ｒｅｆは、電気角で位相が１２０°ずつずれており、正弦波状の信号である。正弦波状の信号は、電気角１８０°毎に０となる信号である。

ＰＷＭ生成部９１は、第１，第２，第３目標電圧Ｖｌｅｇ１ｒｅｆ，Ｖｌｅｇ２ｒｅｆ，Ｖｌｅｇ３ｒｅｆと、キャリア信号との大小比較に基づくパルス幅変調（ＰＷＭ）により、第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのゲートに供給する第１上，下アーム駆動信号と、第２上，下アームスイッチＳ２Ｈ，Ｓ２Ｌのゲートに供給する第２上，下アーム駆動信号と、第３上，下アームスイッチＳ３Ｈ，Ｓ３Ｌのゲートに供給する第３上，下アーム駆動信号とを生成する。キャリア信号は、例えば三角波信号であり、キャリア信号の１周期は、電気角１周期（０°～３６０°）よりも十分に短い。電気角１周期において、第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのスイッチングパターン、第２上，下アームスイッチＳ２Ｈ，Ｓ２Ｌのスイッチングパターン、及び第３上，下アームスイッチＳ３Ｈ，Ｓ３Ｌのスイッチングパターンは、位相が１２０°ずつずれている。

図６に、３相充電制御時における３相交流電源２１の第１，第２、第３出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、第１，第２，第３電流検出値ｉ１ｒ，ｉ２ｒ，ｉ３ｒ、高電位側対地電圧Ｖｄｃｐ及び低電位側対地電圧Ｖｄｃｎの推移を示す。第１，第２、第３出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、３相交流電源２１の中性点の電圧よりも第１，第２，第３交流端子Ｔａｃ１，Ｔａｃ２，Ｔａｃ３の電圧が高い場合を正とする。高電位側対地電圧Ｖｄｃｐは、上記グラウンド電圧に対する高電位側直流端子ＴｄｃＨの電圧の差であり、低電位側対地電圧Ｖｄｃｎは、グラウンド電圧に対する低電位側直流端子ＴｄｃＬの電圧の差である。

図６に示す例では、３相交流電源２１の出力電圧Ｖ１～Ｖ３の周波数が５０Ｈｚであり、目標直流電圧Ｖｄｃｒｅｆが８００Ｖに設定されている。

図６に示すように、第１，第２，第３出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、第１，第２，第３電流検出値ｉ１ｒ，ｉ２ｒ，ｉ３ｒとの位相差が０（つまり、力率が１）になるような３相充電制御が実行されている。

３相充電制御時において、高電位側対地電圧Ｖｄｃｐ及び低電位側対地電圧Ｖｄｃｎが、第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌの高周波のスイッチング周波数成分で振動していない。これは、Ｘコンデンサである第１～第３コンデンサ１６１～１６３の第２端側の接続点が仮想的な中性点として機能するためである。これにより、高電位側経路３０Ｈ及び低電位側経路３０Ｌとグラウンドとの間の浮遊容量等に起因するコモンモードノイズを低減でき、ひいては交流側フィルタ３５の小型化が可能となる。

なお、図７には、比較例として、３相充電制御時において接続スイッチ１５１がオフされる場合を示す。この場合、第１～第３コンデンサ１６１～１６３の第２端側の接続点と各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂの接続点との間が電気的に遮断される。このため、高電位側対地電圧Ｖｄｃｐ及び低電位側対地電圧Ｖｄｃｎが、第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌの高周波のスイッチング周波数成分で振動する、その結果、交流側フィルタ３５を大型化する必要がある。

ちなみに、制御装置７０は、３相充電制御として、図５に示す制御に代えて、平均電流モード制御等に基づく第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのスイッチング制御を行ってもよい。

続いて、図８を用いて、単相充電制御について説明する。図８は、制御装置７０により実行される単相充電制御のブロック図である。

制御装置７０において、フィルタ部１１２は、直流電圧検出値Ｖｄｃｒにローパスフィルタ処理を施す。これにより、直流電圧検出値Ｖｄｃｒに含まれる、単相交流電源２２の出力電圧の高調波成分を除去する。高調波成分は、例えば、出力電圧の２次周波数（例えば、１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚ）の成分である。

電圧制御部１０１は、電圧偏差算出部１０２と、電圧フィードバック制御部１０３とを備えている。電圧偏差算出部１０２は、フィルタ部１１２において高調波成分が除去された目標直流電圧Ｖｄｃｒｅｆから、直流電圧検出値Ｖｄｃｒを差し引くことにより、電圧偏差ΔＶを算出する。電圧フィードバック制御部１０３は、電圧偏差ΔＶを０にフィードバック制御するための操作量として目標電流振幅Ｉａｍｐｒｅｆを算出する。電圧フィードバック制御部１０３におけるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。

電気角算出部８３は、交流電圧検出値Ｖ１ｒに基づいて、電気角θｅを算出する。正弦波生成部１０９は、電気角θｅに基づいて、正弦波信号「ｓｉｎ×θｅ」を生成する。

電流制御部１０５は、目標電流算出部１０６、電流偏差算出部１０７及び電流フィードバック制御部１０８を備えている。

目標電流算出部１０６は、目標電流振幅Ｉａｍｐｒｅｆに正弦波信号「ｓｉｎ×θｅ」を乗算することにより、目標電流Ｉａｃｒｅｆを算出する。目標電流Ｉａｃｒｅｆは、交流電圧検出値Ｖ１ｒと同じ周期で変動する。

電流偏差算出部１０７は、目標電流Ｉａｃｒｅｆから、第１電流検出値ｉ１ｒ及び第２電流検出値ｉ２ｒの加算値を差し引くことにより、電流偏差ΔＩを算出する。第１電流検出値ｉ１ｒ及び第２電流検出値ｉ２ｒの加算値は、電流加算部１１０において算出される。

電流フィードバック制御部１０８は、電流偏差ΔＩを０にフィードバック制御するための操作量として第１目標電圧Ｖｌｅｇ１ｒｅｆを算出する。電流フィードバック制御部１０８におけるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。

ＰＷＭ生成部１１１は、第１目標電圧Ｖｌｅｇ１ｒｅｆと、キャリア信号との大小比較に基づくパルス幅変調により、第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのゲートに供給する第１上，下アーム駆動信号を生成する。

図９に、単相充電制御時における単相交流電源２２の出力電圧Ｖａｃ，出力電流ｉａｃ、高電位側対地電圧Ｖｄｃｐ及び低電位側対地電圧Ｖｄｃｎの推移を示す。単相交流電源２２の出力電圧Ｖａｃは、第４交流端子Ｔａｃ４側の電圧よりも第１交流端子Ｔａｃ１側の電圧が高い場合を正とする。単相交流電源２２の出力電流ｉａｃは、第４交流端子Ｔａｃ４側から第１交流端子Ｔａｃ１側に向かって流れる場合を正とする。

図９に示す例では、単相交流電源２２の出力電圧Ｖａｃの周波数が５０Ｈｚであり、出力電圧Ｖａｃの実効値は２３０Ｖｒｍｓであり、目標直流電圧Ｖｄｃｒｅｆが８００Ｖに設定されている。

第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌの高周波スイッチング制御及び第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌの５０Ｈｚのスイッチング制御により、単相交流電源２２の出力電圧Ｖａｃと出力電流ｉａｃとの位相差が０（つまり、力率が１）になるような単相充電制御が実行されている。

図１０に、本実施形態に係る単相充電制御時における単相交流電源２２の出力電圧Ｖａｃ、高電位側対地電圧Ｖｄｃｐ、低電位側対地電圧Ｖｄｃｎ、第１上アームスイッチＳ１Ｈのスイッチング状態、第１コンデンサ１６１の端子電圧Ｖｃｘ１、及び第１コンデンサ１６１に流れる電流ｉｃｘ１の推移を示す。本実施形態では、単相充電制御時において接続スイッチ１５１がオフされているため、第１上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌのスイッチング制御に伴い第１コンデンサ１６１に過電流は流れない。

図１１に、比較例に係る単相充電制御時における図１０に対応するタイムチャートを示す。比較例では、単相充電制御時において接続スイッチ１５１がオンされたままである。

比較例では、第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌのスイッチング状態が切り替わるたびに、第１コンデンサ１６１の端子電圧が急変し、その急変に伴い第１コンデンサ１６１に共振電流が流れ、第１コンデンサ１６１に過電流が流れてしまう。図１１に示す例では、第１コンデンサ１６１に流れる電流が第１コンデンサ１６１の許容上限電流Ｉｌｉｍを超えている。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１～第３コンデンサ１６１～１６３によって３相充電制御時におけるコモンモードノイズを低減しつつ、単相充電制御時において第１～第３コンデンサ１６１～１６３に過電流が流れる事態の発生を抑制できる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１２に示すように、各コンデンサ１６１～１６３の中性点が、接続スイッチ１５１の一端に加え、接続経路４４のうち単相充電スイッチ４５よりも各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂ側の部分に接続されている。これは、第１～第３コンデンサ１６１～１６３を単相充電制御時においてもＸコンデンサとして機能させ、高電位側対地電圧Ｖｄｃｐ及び低電位側対地電圧Ｖｄｃｎの変動を低減するためである。

本実施形態における３相充電制御及び単相充電制御は、第１実施形態の図４，５，８に示した制御と同じである。単相充電制御時においては、第１コンデンサ１６１により第１経路４１と第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌの接続点とが電気的に接続される。これにより、ノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを低減するフィルタ効果を奏することができる。

一方、３相充電制御時においては、第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌがオフに維持されているため、第１コンデンサ１６１により第１経路４１と第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌの接続点とが電気的に接続されていても、第１～第３コンデンサ１６１～１６３によるフィルタ性能に悪影響を及ぼすことはない。

以上説明した本実施形態によれば、３相充電制御時及び単相充電制御時においてＸコンデンサを共用することができる。このため、単相充電制御において専用のＸコンデンサを新たに設ける必要がなく、電力変換装置１０の小型化が可能となる。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、電力変換装置１０は、第２単相充電スイッチ４６を備えている。第２単相充電スイッチ４６は、第１経路４１のうち第１インダクタ３１よりも第１交流端子Ｔａｃ１側の部分と、第２経路４２のうち第２インダクタ３２よりも第２交流端子Ｔａｃ２側の部分とを接続する。第２単相充電スイッチ４６は、オンされている場合に双方向の電流の流通を許可し、オフされている場合に双方向の電流の流通を阻止する。なお、第２単相充電スイッチ４６は、例えば、第１交流端子Ｔａｃ１と第２交流端子Ｔａｃ２とを接続していてもよい。また、本実施形態では、単相充電スイッチ４５を第１単相充電スイッチ４５と称すこととする。

図１４を用いて、制御装置７０により実行される３相充電制御又は単相充電制御について説明する。

ステップＳ２０では、ステップＳ１０と同様に、３相充電制御の指示がなされているか否かを判定する。

ステップＳ２０において肯定判定した場合には、ステップＳ２１，Ｓ２２において３相充電制御を行う。詳しくは、ステップＳ２１では、第１単相充電スイッチ４５、第２単相充電スイッチ４６、第４上アームスイッチＳ４Ｈ及び第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフにする。また、接続スイッチ１５１をオンにする。

ステップＳ２２では、ステップＳ１２と同様に、第１交流端子Ｔａｃ１、第２交流端子Ｔａｃ２及び第３交流端子Ｔａｃ３から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１，第２，第３上アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ及び第１，第２，第３下アームスイッチＳ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌのスイッチング制御を行う。

ステップＳ２０において否定判定した場合には、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、ステップＳ１３と同様に、単相充電制御の指示がなされているか否かを判定する。

ステップＳ２３において肯定判定した場合には、ステップＳ２４，Ｓ２５において単相充電制御を行う。詳しくは、ステップＳ２４では、第１単相充電スイッチ４５及び第２単相充電スイッチ４６をオンにする。また、接続スイッチ１５１をオフにする。

ステップＳ２５では、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ、第１下アームスイッチＳ１Ｌ、第２上アームスイッチＳ２Ｈ及び第２下アームスイッチＳ２Ｌのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチと下アームスイッチとは、デッドタイムを挟みつつ、同期して交互にオンされる。各相において、上，下アームスイッチの１スイッチング周期は同じであり、３相充電制御時の１スイッチング周期と同じである。

また、ステップＳ２５では、第４交流端子Ｔａｃ４から単相交流電源２２を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に交流電流が流れている第１期間において、第４下アームスイッチＳ４Ｌをオンするとともに第４上アームスイッチＳ４Ｈをオフする。一方、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２２を介して第４交流端子Ｔａｃ４へと向かう方向に電流が流れている第２期間において、第４上アームスイッチＳ４Ｈをオンするとともに第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフする。

以上説明した本実施形態によれば、単相充電制御時において第２単相充電スイッチ４６がオンされるため、第１，第２インダクタ３１，３２を電力伝達経路として用いることができる。これにより、高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力される直流電力を増加させることができる。

また、本実施形態によれば、単相充電制御時において第２コンデンサ１６２もフィルタ性能を発揮することができ、コモンモードノイズの低減効果を向上できる。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１５に示すように、電力変換装置１０は、各直流端子ＴｄｃＨ，ＴｄｃＬから出力される直流電力の脈動を低減するための構成として、補償用コンデンサ４７及び補償用スイッチ４８の直列接続体を備えている。補償用コンデンサ４７及び補償用スイッチ４８の直列接続体は、高電位側経路３０Ｈと、第３経路４３のうち第３インダクタ３３よりも第３交流端子Ｔａｃ３側の部分とを接続する。補償用コンデンサ４７は、例えばフィルムコンデンサである。補償用スイッチ４８は、オンされている場合に双方向の電流の流通を許可し、オフされている場合に双方向の電流の流通を阻止する。なお、補償用コンデンサ４７及び補償用スイッチ４８の直列接続体は、高電位側経路３０Ｈと第３交流端子Ｔａｃ３とを接続してもよい。また、補償用コンデンサ４７が補償用スイッチ４８よりも高電位側経路３０Ｈ側に設けられていてもよい。

電力変換装置１０は、補償用電圧センサ５２を備えている。補償用電圧センサ５２は、補償用コンデンサ４７の端子電圧を検出する。補償用コンデンサ４７の検出値は、制御装置７０に入力される。

図１６を用いて、制御装置７０により実行される３相充電制御又は単相充電制御について説明する。

ステップＳ３０では、ステップＳ２０と同様に、３相充電制御の指示がなされているか否かを判定する。

ステップＳ３０において肯定判定した場合には、ステップＳ３１，Ｓ３２において３相充電制御を行う。詳しくは、ステップＳ３１では、第１単相充電スイッチ４５、第２単相充電スイッチ４６、補償用スイッチ４８、第４上アームスイッチＳ４Ｈ及び第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフにする。また、接続スイッチ１５１をオンにする。

ステップＳ３２では、ステップＳ２２と同様に、第１交流端子Ｔａｃ１、第２交流端子Ｔａｃ２及び第３交流端子Ｔａｃ３から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１，第２，第３上アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ及び第１，第２，第３下アームスイッチＳ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌのスイッチング制御を行う。

ステップＳ３０において否定判定した場合には、ステップＳ３３に進み、ステップＳ２３と同様に、単相充電制御の指示がなされているか否かを判定する。

ステップＳ３３において肯定判定した場合には、ステップＳ３４，Ｓ３５において単相充電制御を行う。詳しくは、ステップＳ３４では、第１単相充電スイッチ４５、第２単相充電スイッチ４６及び補償用スイッチ４８をオンにする。また、接続スイッチ１５１をオフにする。

ステップＳ３５では、第１交流端子Ｔａｃ１及び第４交流端子Ｔａｃ４から入力された交流電力を直流電力に変換して高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力すべく、第１上アームスイッチＳ１Ｈ、第１下アームスイッチＳ１Ｌ、第２上アームスイッチＳ２Ｈ及び第２下アームスイッチＳ２Ｌのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチと下アームスイッチとは、デッドタイムを挟みつつ、同期して交互にオンされる。各相において、上，下アームスイッチの１スイッチング周期は同じであり、３相充電制御時の１スイッチング周期と同じである。

また、補償用コンデンサ４７の充放電によって高電位側直流端子ＴｄｃＨ及び低電位側直流端子ＴｄｃＬから出力される直流電力の脈動を低減すべく、補償用電圧センサ５２の検出値に基づいて、第３上アームスイッチＳ３Ｈ及び第３下アームスイッチＳ３Ｌのスイッチング制御を行う。第３上アームスイッチＳ３Ｈと第３下アームスイッチＳ３Ｌとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。第３上，下アームスイッチＳ３Ｈ，Ｓ３Ｌの１スイッチング周期は同じであり、第１，第２上、下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｈ，Ｓ２Ｌの１スイッチング周期と同じである。

また、ステップＳ３５では、ステップＳ２５と同様に、第４交流端子Ｔａｃ４から単相交流電源２２を介して第１交流端子Ｔａｃ１へと向かう方向に交流電流が流れている第１期間において、第４下アームスイッチＳ４Ｌをオンするとともに第４上アームスイッチＳ４Ｈをオフする。一方、第１交流端子Ｔａｃ１から単相交流電源２２を介して第４交流端子Ｔａｃ４へと向かう方向に電流が流れている第２期間において、第４上アームスイッチＳ４Ｈをオンするとともに第４下アームスイッチＳ４Ｌをオフする。

以上詳述した本実施形態によれば、単相充電制御時において、電力変換装置１０から出力される直流電力を増加させつつ、直流電力の脈動を低減することができる。これにより、各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂの静電容量を低減でき、各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂを小型化できる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第３，第４実施形態で説明した構成を第２実施形態に適用してもよい。

・第４実施形態の図１５に示す構成において、高電位側経路３０Ｈに代えて、低電位側経路３０Ｌが、補償用コンデンサ４７及び補償用スイッチ４８の直列接続体を介して第３経路４３に接続されていてもよい。

・第４実施形態において、補償用コンデンサ４７に代えて、例えば、充放電可能な小容量の蓄電池が備えられていてもよい。

・第３，第４実施形態において、制御装置７０は、単相充電制御時において、図１７に示すように、第１，第２上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌ、Ｓ２Ｈ，Ｓ２Ｌをインターリーブ駆動してもよい。インターリーブ駆動は、第１上アームスイッチＳ１Ｈのオンへの切り替えタイミングと、第２上アームスイッチＳ２Ｈのオンへの切り替えタイミングとを電気角で１８０°ずらすスイッチング制御である。図１７には、インターリーブ駆動する場合における第１，第２電流検出値ｉ１ｒ，ｉ２ｒ及び各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂに流れる電流の推移も示す。図１８には、インターリーブ駆動しないスイッチング制御を比較例として示す。図１７，図１８に示すＴｓｗ１，Ｔｓｗ２は、第１，第２上アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ２Ｈの１スイッチング周期を示す。

インターリーブ駆動する場合、第１インダクタ３１に流れる電流と第２インダクタ３２に流れる電流とが互いの電流リプルを打ち消し合うように流れる。これにより、各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂに流出入する、第１，第２上，下アームスイッチＳ１Ｈ，Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｈ，Ｓ２Ｌのスイッチング周波数で変動する電流リプル成分が低減する。その結果、各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂのリプル電流の定格値を低減でき、ひいては各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂの静電容量を低減するとともに各直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂを小型化できる。

・単相充電制御時において、双方向の電力変換を行わず、交流電力から直流電力へと単方向の電力変換のみ行う場合、第４上，下アームスイッチＳ４Ｈ，Ｓ４Ｌに代えて、図１９に示すように、上，下アームダイオードＤ４Ｈ，Ｄ４Ｌが設けられていてもよい。この場合、各ダイオードＤ４Ｈ，Ｄ４Ｌのカソードが高電位側端子に相当し、アノードが低電位側端子に相当する。

・図２０に示すように、電力変換装置１０は、第１，第２直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂの直列接続体に代えて、直流側コンデンサ３４を備えていてもよい。この場合、接続スイッチ１５１は、第１～第３コンデンサ１６１～１６３の第２端側の接続点と、高電位側経路３０Ｈとを接続してもよい。この場合、接続スイッチ１５１により、第１～第３コンデンサ１６１～１６３の第２端側の接続点と高電位側直流端子ＴｄｃＨ（「直流側接続部」に相当）とが電気的に接続される。

また、接続スイッチ１５１は、第１～第３コンデンサ１６１～１６３の第２端側の接続点と、低電位側経路３０Ｌとを接続してもよい。この場合、接続スイッチ１５１により、第１～第３コンデンサ１６１～１６３の第２端側の接続点と低電位側直流端子ＴｄｃＬ（「直流側接続部」に相当）とが電気的に接続される。

・電力変換装置１０は、外部の交流電源に接続された交流端子を介して入力された交流電力を直流電力に変換して直流端子から出力する第１機能、及び直流端子から入力された直流電力を交流電力に変換して交流端子から出力する第２機能のうち、第２機能のみ備えていてもよい。

・交流側フィルタ３５が設けられていなくてもよい。

・第１上アームスイッチが複数のＮチャネルＭＯＳＦＥＴの並列接続体で構成されていてもよい。第１下アームスイッチ及び第２～第４上，下アームスイッチについても同様である。

・上，下アームスイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴであってもよい。この場合、ＩＧＢＴのコレクタが高電位側端子に相当し、エミッタが低電位側端子に相当する。

・第１，第２直流側コンデンサ３４Ａ，３４Ｂや直流側コンデンサ３４に代えて、例えば、充放電可能な小容量の蓄電池が備えられていてもよい。

・ＤＣＤＣコンバータ２４の出力部に接続される蓄電部としては、蓄電池に限らず、例えば、大容量の電気二重層キャパシタ、又は蓄電池及び電気二重層キャパシタの双方であってもよい。

・電力変換装置が搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。また、電力変換装置の搭載先は、移動体に限らず、定置式の装置であってもよい。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０…電力変換装置、２１…３相交流電源、２２…単相交流電源、３１～３３…第１～第３インダクタ、４４…接続経路、４５…単相充電スイッチ、７０…制御装置、１５１…接続スイッチ、１６１～１６３…第１～第３コンデンサ、Ｓ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈ，Ｓ４Ｈ…第１～第４上アームスイッチ、Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌ，Ｓ４Ｌ…第１～第４下アームスイッチ。

Claims (5)

1. 第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）と、
   高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
   を備え、
   前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に３相交流電源（２１）が接続可能に構成され、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に単相交流電源（２２）が接続可能に構成された電力変換装置（１０）において、
   第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）の直列接続体と、
   第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）の直列接続体と、
   第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）の直列接続体と、
   上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）の直列接続体と、
   前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と、前記第１交流端子とを電気的に接続する第１インダクタ（３１）と、
   前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と、前記第２交流端子とを電気的に接続する第２インダクタ（３２）と、
   前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と、前記第３交流端子とを電気的に接続する第３インダクタ（３３）と、
   前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とを電気的に接続する接続経路（４４）と、
   前記接続経路に設けられた単相充電スイッチ（４５）と、
   第１コンデンサ（１６１）と、
   第２コンデンサ（１６２）と、
   第３コンデンサ（１６３）と、
   接続スイッチ（１５１）と、
   直流側接続部（３４Ａ，３４Ｂ，３４）と、
   制御部（７０）と、
   を備え、
   前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子と、前記上アーム整流部の高電位側端子とが、前記高電位側直流端子に電気的に接続されており、
   前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子と、前記下アーム整流部の低電位側端子とが、前記低電位側直流端子に電気的に接続されており、
   前記第１コンデンサの第１端に、前記第１インダクタの前記第１交流端子側が電気的に接続されており、
   前記第２コンデンサの第１端に、前記第２インダクタの前記第２交流端子側が電気的に接続されており、
   前記第３コンデンサの第１端に、前記第３インダクタの前記第３交流端子側が電気的に接続されており、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサそれぞれの第２端同士が電気的に接続されており、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサそれぞれの第２端が前記接続スイッチを介して前記直流側接続部に電気的に接続されており、
   前記直流側接続部は、
   前記高電位側直流端子と前記低電位側直流端子とを電気的に接続する直列接続された第１直流側コンデンサ（３４Ａ）及び第２直流側コンデンサ（３４Ｂ）の接続点、
   前記高電位側直流端子、又は
   前記低電位側直流端子
   のいずれかであり、
   前記制御部は、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流電源が接続されていると判定した場合、前記単相充電スイッチをオンするとともに前記接続スイッチをオフした状態において、前記第１交流端子及び前記第４交流端子と前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子との間で電力変換を行うべく、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチのスイッチング制御を行う、電力変換装置。
2. 前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサそれぞれの第２端が、前記接続経路のうち前記単相充電スイッチよりも前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点側に電気的に接続されている、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部は、自身の低電位側端子から高電位側端子への電流の流通を許容する、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 前記上アーム整流部は、逆並列接続されたダイオードを有する第４上アームスイッチ（Ｓ４Ｈ）であり、
   前記下アーム整流部は、逆並列接続されたダイオードを有する第４下アームスイッチ（Ｓ４Ｌ）であり、
   前記制御部は、
   前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に前記３相交流電源が接続されていると判定した場合、前記第４上アームスイッチ及び前記第４下アームスイッチをオフし、
   前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流電源が接続されていると判定した場合、前記第４上アームスイッチ及び前記第４下アームスイッチを交互にオンするスイッチング制御を行う、請求項３に記載の電力変換装置。
5. 第１交流端子（Ｔａｃ１）、第２交流端子（Ｔａｃ２）、第３交流端子（Ｔａｃ３）及び第４交流端子（Ｔａｃ４）と、
   高電位側直流端子（ＴｄｃＨ）及び低電位側直流端子（ＴｄｃＬ）と、
   コンピュータ（７１）と、
   を備える電力変換装置（１０）であって、
   前記第１交流端子、前記第２交流端子及び前記第３交流端子に３相交流電源（２１）が接続可能に構成され、前記第１交流端子及び前記第４交流端子に単相交流電源（２２）が接続可能に構成された電力変換装置に適用されるプログラムにおいて、
   前記電力変換装置は、
   第１上アームスイッチ（Ｓ１Ｈ）及び第１下アームスイッチ（Ｓ１Ｌ）の直列接続体と、
   第２上アームスイッチ（Ｓ２Ｈ）及び第２下アームスイッチ（Ｓ２Ｌ）の直列接続体と、
   第３上アームスイッチ（Ｓ３Ｈ）及び第３下アームスイッチ（Ｓ３Ｌ）の直列接続体と、
   上アーム整流部（Ｓ４Ｈ，Ｄ４Ｈ）及び下アーム整流部（Ｓ４Ｌ，Ｄ４Ｌ）の直列接続体と、
   前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの接続点と、前記第１交流端子とを電気的に接続する第１インダクタ（３１）と、
   前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの接続点と、前記第２交流端子とを電気的に接続する第２インダクタ（３２）と、
   前記第３上アームスイッチ及び前記第３下アームスイッチの接続点と、前記第３交流端子とを電気的に接続する第３インダクタ（３３）と、
   前記上アーム整流部及び前記下アーム整流部の接続点と、前記第４交流端子とを電気的に接続する接続経路（４４）と、
   前記接続経路に設けられた単相充電スイッチ（４５）と、
   第１コンデンサ（１６１）と、
   第２コンデンサ（１６２）と、
   第３コンデンサ（１６３）と、
   接続スイッチ（１５１）と、
   直流側接続部（３４Ａ，３４Ｂ，３４）と、
   を備え、
   前記第１，第２，第３上アームスイッチの高電位側端子と、前記上アーム整流部の高電位側端子とが、前記高電位側直流端子に電気的に接続されており、
   前記第１，第２，第３下アームスイッチの低電位側端子と、前記下アーム整流部の低電位側端子とが、前記低電位側直流端子に電気的に接続されており、
   前記第１コンデンサの第１端に、前記第１インダクタの前記第１交流端子側が電気的に接続されており、
   前記第２コンデンサの第１端に、前記第２インダクタの前記第２交流端子側が電気的に接続されており、
   前記第３コンデンサの第１端に、前記第３インダクタの前記第３交流端子側が電気的に接続されており、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサそれぞれの第２端同士が電気的に接続されており、
   前記第１コンデンサ、前記第２コンデンサ及び前記第３コンデンサそれぞれの第２端が前記接続スイッチを介して前記直流側接続部に電気的に接続されており、
   前記直流側接続部は、
   前記高電位側直流端子と前記低電位側直流端子とを電気的に接続する直列接続された第１直流側コンデンサ（３４Ａ）及び第２直流側コンデンサ（３４Ｂ）の接続点、
   前記高電位側直流端子、又は
   前記低電位側直流端子
   のいずれかであり、
   前記コンピュータに
   前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流電源が接続されているか否かを判定する処理と、
   前記第１交流端子及び前記第４交流端子に前記単相交流電源が接続されていると判定した場合、前記単相充電スイッチをオンするとともに前記接続スイッチをオフした状態において、前記第１交流端子及び前記第４交流端子と前記高電位側直流端子及び前記低電位側直流端子との間で電力変換を行うべく、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチのスイッチング制御を行う処理と、
   を実行させる、プログラム。

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