JPWO2018043367A1 - 電力変換システム - Google Patents

Abstract

本開示の目的は、スイッチングによる電力損失を低減することである。制御部（７）は、一次巻線（１９）に正及び負の電圧が交互に印加されるようにインバータ回路（５）を制御する。制御部７は、一次巻線１９の電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間において、サイクロコンバータ（１１）とインバータ回路（５）との間で電力の伝達が行われないようにサイクロコンバータ（１１）を制御する。制御部（７）は、第１期間とは異なる第２期間において、サイクロコンバータ（１１）からインバータ回路（５）に向かう第１方向又は第１方向とは逆の第２方向で電力の伝達が行われるようにサイクロコンバータ（１１）を制御する。

Description

本開示は、電力変換システムに関し、特に、電力を単方向又は双方向に伝達する電力変換システムに関する。

近年、直流電源と機器との間で双方向に電力を伝達する電力変換システムがあった（例えば特許文献１参照）。

特許文献１は、インバータ部と、高周波トランスと、サイクロコンバータ部と、交流フィルタと、を備えたＤＣ／ＡＣコンバータを開示する。

このＤＣ／ＡＣコンバータでは、インバータ部によって、高周波トランスの一次巻線に正及び負の電圧が交互に印加される。そして、サイクロコンバータ部が、高周波トランスを介して入力される高周波電力を商用周波数電力に変換し、商用周波数の交流電力を出力する。

このようなＤＣ／ＡＣコンバータでは、スイッチング素子（双方向スイッチ部）のスイッチングによる電力損失で、電力の変換効率が低下するという問題があった。

特開平８−２２８４８８号公報

本開示の目的は、スイッチングによる電力損失を低減できる電力変換システムを提供することにある。

本開示の一態様に係る電力変換システムは、第１接続端子と、第２接続端子と、一次巻線及び二次巻線と、インバータ回路と、コンバータ回路と、制御回路と、を有する。前記第１接続端子には第１接続対象が接続される。前記第２接続端子には第２接続対象が接続される。前記二次巻線は前記一次巻線に磁気結合される。前記インバータ回路は、前記第１接続端子と前記一次巻線との間に接続されて電力変換を行う。前記コンバータ回路は、前記二次巻線の両端間にブリッジ接続された複数の双方向スイッチ部を備える。前記制御回路は、前記一次巻線に正及び負の電圧が交互に印加されるように前記インバータ回路を制御する。前記制御回路は、前記一次巻線の電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間において、前記コンバータ回路と前記インバータ回路との間で電力の伝達が行われないように前記コンバータ回路を制御する。前記制御回路は、前記第１期間とは異なる第２期間において、前記コンバータ回路から前記インバータ回路に向かう第１方向又は前記第１方向とは逆の第２方向で電力の伝達が行われるように前記コンバータ回路を制御する。

図１は、本開示の実施形態１に係る電力変換システムの回路図である。 図２は、同上の電力変換システムが備える双方向スイッチ部の構成を示す回路図である。 図３は、同上の電力変換システムの動作を説明するタイムチャートである。 図４は、同上の電力変換システムにおいて、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の駆動信号、トランス電圧Ｖ１、及び、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号のタイムチャートである。 図５は、同上の電力変換システムにおいて、Ｕ相が正電流の場合に、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの動作を示すシーケンス図である。 図６は、同上の電力変換システムにおいて、Ｕ相が負電流の場合に、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの動作を示すシーケンス図である。 図７は、同上の電力変換システムの電力供給モードの一例のタイムチャートである。 図８は、同上の電力変換システムの電力回生モードの一例のタイムチャートである。 図９は、同上の電力変換システムの駆動信号のデューティを変化させるための操作量の第１例を示すグラフである。 図１０は、同上の電力変換システムの駆動信号のデューティを変化させるための操作量の第２例を示すグラフである。 図１１は、同上の電力変換システムの駆動信号のデューティを変化させるための操作量の第３例を示すグラフである。 図１２は、同上の電力変換システムの比較形態に係る電力変換装置の回路と循環電流との関係を説明する説明図である。 図１３は、同上の電力変換システムの比較形態において、トランスの一次巻線の電圧及び電流を示すグラフである。 図１４は、同上の電力変換システムの回路と循環電流との関係を説明する説明図である。 図１５は、同上の電力変換システムにおいて、トランスの一次巻線の電圧及び電流を示すグラフである。 図１６は、同上の電力変換システムの比較形態において、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の駆動信号と各種電圧との関係を示すグラフである。 図１７は、同上の電力変換システムにおいて、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の駆動信号と各種電圧との関係を示すグラフである。 図１８は、同上の電力変換システムの回路と戻り電流との関係の一例を説明する説明図である。 図１９は、同上の電力変換システムのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンの期間において、実施形態に係る電力変換装置の回路とトランス付近の電流との関係を説明する説明図である。 図２０は、本開示の実施形態２に係る電力変換システムの回路図である。 図２１は、同上の電力変換システムの動作を説明するタイムチャートである。 図２２Ａは、同上の電力変換システムの還流期間の動作を説明する回路図である。図２２Ｂは、同上の電力変換システムの回生切替期間の動作を説明する回路図である。 図２３Ａは、同上の電力変換システムの回生期間の動作を説明する回路図である。図２３Ｂは、同上の電力変換システムの還流切替期間の動作を説明する回路図である。 図２４Ａは、同上の電力変換システムの還流期間の動作を説明する回路図である。図２４Ｂは、同上の電力変換システムの回生切替期間の動作を説明する回路図である。 図２５Ａは、同上の電力変換システムの回生期間の動作を説明する回路図である。図２５Ｂは、同上の電力変換システムの還流切替期間の動作を説明する回路図である。

（１）概要
一態様の電力変換システム１は、第１接続端子である接続部３と、第２接続端子である接続部１５と、一次巻線１９及び二次巻線２１と、インバータ回路５と、コンバータ回路（サイクロコンバータ１１）と、制御回路である制御部７とを有する（図１参照）。接続部３には、第１接続対象である直流電源１７が接続される。接続部１５には、第２接続対象である商用電力系統２７が接続される。二次巻線２１は一次巻線１９に磁気結合される。インバータ回路５は、接続部３と一次巻線１９との間に接続されて電力変換を行う。サイクロコンバータ１１は、二次巻線２１の両端間にブリッジ接続された複数の双方向スイッチ部３５〜４０を備える。制御部７は、一次巻線１９に正及び負の電圧が交互に印加されるようにインバータ回路５を制御する。制御部７は、一次巻線１９の電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間において、サイクロコンバータ１１とインバータ回路５との間で電力の伝達が行われないようにサイクロコンバータ１１を制御する。制御部７は、第１期間とは異なる第２期間において、サイクロコンバータ１１からインバータ回路５に向かう第１方向又は第１方向とは逆の第２方向で電力の伝達が行われるようにサイクロコンバータ１１を制御する。

本態様の電力変換システム１では、一次巻線１９の電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間において、サイクロコンバータ１１とインバータ回路５との間で電力の伝達が行わないようにサイクロコンバータ１１が制御される。したがって、一次巻線１９にかかる電圧の極性の反転を安定的に行うことができ、双方向スイッチ部３５〜４０のスイッチングによる電力損失を低減できる。よって、電力変換システム１において電力の変換効率を向上できる。ここにおいて、「接続」とは、電気的に導通した状態の接続を意味し、直接的な接続だけではなく、例えば電線などの導体を介した間接的な接続も含む。

（２）実施形態１
以下、実施形態１に係る電力変換システム（電力変換装置）について説明する。

電力変換装置の一次側に配置されたインバータ回路が、フルブリッジ型の場合、四つのスイッチング素子のオンオフを切り替えるタイミングを制御することにより、電力変換装置の二次側から出力される電圧の振幅を制御することができる。しかし、この場合、電力変換装置の二次側から電力を出力しない期間に、インバータ回路において、循環電流が発生する。循環電流は電力のロスとなる。そこで、一次側のインバータ回路において、循環電流が発生しないようにするために、本開示を創作するに至った。

（２．１）概要
図１を参照して、本開示の一態様に係る電力変換システム（電力変換装置）１は、
トランス９と、インバータ回路５と、三相交流用の接続部１５（第２接続端子）と、第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５，３７，３９）と、第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６，３８，４０）と、制御部（制御回路）７と、を備える。

トランス９は、一次巻線１９と一次巻線１９と磁気結合される二次巻線２１とを含む。インバータ回路５は、直流電源１７からの直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を一次巻線１９に供給する。三相交流用の接続部１５は、商用電力系統２７又は負荷２９の少なくとも一方と電気的に接続可能な第１端１５ａ、第２端１５ｂ、及び、第３端１５ｃを含む。第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５，３７，３９）は、二次巻線２１の第１端２１ａと接続部１５の第１端１５ａとの間、二次巻線２１の第１端２１ａと接続部１５の第２端１５ｂとの間、及び、二次巻線２１の第１端２１ａと接続部１５の第３端１５ｃとの間に、それぞれ、挿入されている。第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６，３８，４０）は、二次巻線２１の第２端２１ｂと接続部１５の第１端１５ａとの間、二次巻線２１の第２端２１ｂと接続部１５の第２端１５ｂとの間、及び、二次巻線２１の第２端２１ｂと接続部１５の第３端１５ｃとの間に、それぞれ、挿入されている。第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６，３８，４０）は、第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５，３７，３９）と直列に接続されている。制御部７は、接続部１５から出力される出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。図１及び図３を参照して、制御部７は、第１タイミング及び第２タイミングをシフトさせることにより、出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。第１タイミングとは、二次巻線２１の電圧（トランス電圧Ｖ１）が正である正極性期間において、第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５，３７，３９）、及び、第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６，３８，４０）を含む回路（サイクロコンバータ１１）を流れる電流が、第２双方向スイッチ部を流れる状態から第１双方向スイッチ部に流れる状態に切り替わるタイミングである。第１タイミングは、例えば、図５の時間ｔ３から時間ｔ４に切り替わるタイミング、図６の時間ｔ２から時間ｔ３に切り替わるタイミングである。第２タイミングとは、正極性期間に続く二次巻線２１の電圧が負である負極性期間において、その回路（サイクロコンバータ１１）を流れる電流が、第１双方向スイッチ部を流れる状態から第２双方向スイッチ部に流れる状態に切り替わるタイミングである。第２タイミングは、例えば、図５の時間ｔ１１から時間ｔ１２、図６の時間ｔ１０から時間ｔ１１である。なお、二次巻線２１の電圧（トランス電圧Ｖ１）が正であるとは、二次巻線２１の第２端２１ｂに比べて第１端２１ａの電位が高い状態をいう。

本開示の一態様に係る電力変換システム１によれば、電力変換システム１の二次側に配置された、第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５，３７，３９）、及び、第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６，３８，４０）を制御することによって、接続部１５から出力される出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。このため、一次側のインバータ回路５では、出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御するための処理が不要となる（インバータ回路５を構成するスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を駆動させる信号の位相を固定できる）。制御部７は、一次側のインバータ回路５の上記位相を固定した状態で、第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５，３７，３９）、及び、第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６，３８，４０）を制御して上記振幅を制御するので、一次側のインバータ回路５に循環電流が発生しないようにすることができる。

以下では、双方向スイッチ部３５と双方向スイッチ部３６との組み合わせを例にして説明するが、双方向スイッチ部３７と双方向スイッチ部３８との組み合わせ、及び、双方向スイッチ部３９と双方向スイッチ部４０との組み合わせに対しても、同じことが言える。

第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５）、及び、第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６）の一例は、以下の通りである。図１を参照して、第１双方向スイッチ部、及び、第２双方向スイッチ部は、それぞれ、第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ６Ｐ）と、第１スイッチ部と直列に接続された第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｎ）と、を含む。

第１スイッチ部、及び、第２スイッチ部の一例は、以下の通りである。図１を参照して、第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ６Ｐ）がオン状態のとき、第１スイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５（第２接続端子）への方向、及び、接続部１５（第２接続端子）から二次巻線２１への方向に対して導通状態となる。第１スイッチ部がオフ状態のとき、第１スイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して非導通状態となり、かつ、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して導通状態となる。第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｎ）がオン状態のとき、第２スイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５への方向、及び、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して導通状態となる。第２スイッチ部がオフ状態のとき、第２スイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して導通状態となり、かつ、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して非導通状態となる。

第１タイミング、及び、第２タイミングをシフトさせる制御の一例は、以下の通りである。図１及び図４を参照して、制御部７は、第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ）をオンオフさせる駆動信号の位相、第１双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ）をオンオフさせる駆動信号の位相、第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｐ）をオンオフさせる駆動信号の位相、及び、第２双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｎ）をオンオフさせる駆動信号の位相をシフトさせることにより、第１タイミング、及び、第２タイミングをシフトさせる。

上記構成において、図１及び図４を参照して、制御部７は、正極性期間（トランス電圧Ｖ１が正の期間）において、第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ）をオフからオンに切り替えてから第１所定期間が経過した後、第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｐ）をオンからオフに切り替える。制御部７は、正極性期間において、第１双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ）をオフからオンに切り替えてから第２所定期間が経過した後、第２双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｎ）をオンからオフに切り替える。制御部７は、負極性期間（トランス電圧Ｖ１が負の期間）において、第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｐ）をオフからオンに切り替えてから第３所定期間が経過した後、第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ）をオンからオフに切り替える。制御部７は、負極性期間において、第２双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｎ）をオフからオンに切り替えてから第４所定期間が経過した後、第１双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ）をオンからオフに切り替える。

この構成は、電力変換システム１の二次側で発生した戻り電流の対策である。戻り電流は、断線などが原因で、電流が本来流れる向きに流れることができず、逆方向に流れる電流である。戻り電流が流れる経路が確保されなければ、回路が破壊するおそれがある。

この構成によれば、制御部７は、第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ）と第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｐ）とのオン期間の一部を重複させる制御をする。よって、これらの第１スイッチ部の両方がオフ状態の期間を回避できる。同様に、制御部７は、第１双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ）と第２双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｎ）とのオン期間の一部を重複させる制御をする。よって、これらの第２スイッチ部の両方がオフ状態の期間を回避できる。以上により、電力変換システム１の二次側において、トランス９の二次巻線２１への経路が常に確保できる。従って、電力変換システム１の二次側で戻り電流が発生したとき、その電流が正電流、負電流のいずれの場合でも、戻り電流が流れる経路を確保することができる。ここにおいて、二次巻線２１からコイル４１を通り、接続部１５へ流れる電流を正電流といい、接続部１５からコイル４１を通り、二次巻線２１へ流れる電流を負電流という。

上記構成において、図１及び図４を参照して、制御部７は、正極性期間（トランス電圧Ｖ１が正の期間）において、第２双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｎ）をオンからオフに切り替えてから第５所定期間が経過した後、第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ）をオフからオンに切り替える。制御部７は、負極性期間（トランス電圧Ｖ１が負の期間）において、第１双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ）をオンからオフに切り替えてから第６所定期間が経過した後、第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｐ）をオフからオンに切り替える。

正極性期間において、二次巻線２１を流れる電流の向きが、二次巻線２１の第１端２１ａから第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５）へ至る方向とする。第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ）と第２双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｎ）とが同時にオン状態であれば、二次巻線２１から接続部１５へ流すべき電流は、二次巻線２１の第１端２１ａから第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５）、第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６）を通り、二次巻線２１の第２端２１ｂへ流れてしまう。

同様に、負極性期間において、二次巻線２１を流れる電流の向きが、二次巻線２１の第２端２１ｂから第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６）へ至る方向とする。第１双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ）と第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｐ）とが同時にオン状態であれば、二次巻線２１から接続部１５へ流すべき電流は、二次巻線２１の第２端２１ｂから第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６）、第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５）を通り、二次巻線２１の第１端２１ａへ流れてしまう。

この構成によれば、正極性期間のとき、第２双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｎ）をオンからオフに切り替えてから第５所定期間が経過した後、第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ）をオフからオンに切り替える。よって、これらのスイッチ部が同時にオン状態となることを防止できる。同様に、この構成によれば、負極性期間のとき、第１双方向スイッチ部の第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ）をオンからオフに切り替えてから第６所定期間が経過した後、第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｐ）をオフからオンに切り替える。よって、これらのスイッチ部が同時にオン状態となることを防止できる。

上記構成において、図１及び図３を参照して、制御部７は、一次巻線１９に電流が流れていない状態（デッドタイムＴ１）のとき、それぞれの第１双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３５，３７，３９）の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）、及び、第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｎ）をオン状態にさせ、かつ、それぞれの第２双方向スイッチ部（双方向スイッチ部３６，３８，４０）の第１スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）、及び、第２スイッチ部（スイッチ部Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）をオフ状態にする制御をし、又は、それぞれの第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部、及び、第２スイッチ部をオフ状態にさせ、かつ、それぞれの第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部、及び、第２スイッチ部をオン状態にする制御をする。

それぞれの第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部、及び、第２スイッチ部がオン状態であり、かつ、それぞれの第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部、及び、第２スイッチ部がオフ状態である場合、又は、それぞれの第１双方向スイッチ部の第１スイッチ部、及び、第２スイッチ部がオフ状態であり、かつ、それぞれの第２双方向スイッチ部の第１スイッチ部、及び、第２スイッチ部がオン状態である場合、電力変換システム１の二次側で電流を循環させつつ、トランス９の二次巻線２１に電流が流れないようにすることができる。

トランス９の一次巻線１９に電流が流れていない状態（言い換えれば、一次側のデッドタイムＴ１）のとき、電力変換システム１の二次側の電流がトランス９の二次巻線２１に流れると、電流の損失が大きくなる。この構成によれば、一次巻線１９に電流が流れていない状態のとき、二次側で電流を循環させつつ、二次巻線２１に電流が流れないようにすることができる。

（２．２）詳細
以下、図面に基づいて実施形態１に係る電力変換システム１を詳細に説明する。図１は、実施形態１に係る電力変換システム１の回路図である。電力変換システム１は、接続部３、インバータ回路５、制御部７、トランス９、サイクロコンバータ１１、フィルタ回路１３、及び、接続部１５を備えるパワーコンディショナである。

第１接続端子である接続部３は、直流電源１７（第１接続対象）の正極と電気的に接続される第１端３ａと、直流電源１７の負極と電気的に接続される第２端３ｂとを備える。以下、「電気的に接続」を単に「接続」と記載する。直流電源１７として、蓄電池を例にしているが、他の直流電源（例えば、太陽電池、燃料電池）についても、実施形態に適用することができる。

直流電源１７の電力は、接続部３を介して、インバータ回路５に供給される。インバータ回路５は、高周波インバータであり、直流電源１７から供給された直流電圧を高周波電圧（交流電圧）に変換する。

インバータ回路５は、４個のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４がブリッジ接続された構成を有するフルブリッジ型の回路である。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４として、Ｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）を例にしているが、フルブリッジ型の回路を構成できるスイッチング素子であればよく、例えば、ｎｐｎ型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタが採用されてもよい。

制御部７は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４をオン制御しているときに、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３をオフ制御し、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４をオフ制御しているときに、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３をオン制御する。つまり、制御部７は、一次巻線１９に正及び負の電圧が交互に印加されるようにインバータ回路５を制御する。

インバータ回路５は、４個の還流ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を備える。還流ダイオードＤ１は、所定の向きの電流が流れるように、スイッチング素子Ｓ１のドレインとソースとに接続されている。所定の向きの電流とは、スイッチング素子Ｓ１がオン状態のときにスイッチング素子Ｓ１に流れる電流と逆向きの電流である。これと同様にして、還流ダイオードＤ２がスイッチング素子Ｓ２のドレインとソースとに接続され、還流ダイオードＤ３がスイッチング素子Ｓ３のドレインとソースとに接続され、還流ダイオードＤ４がスイッチング素子Ｓ４のドレインとソースとに接続されている。

インバータ回路５は、電解コンデンサ３１及びコンデンサ３３を備える。電解コンデンサ３１の一端は、接続部３の第１端３ａと接続され、電解コンデンサ３１の他端は、接続部３の第２端３ｂと接続されている。コンデンサ３３の一端は、スイッチング素子Ｓ１のソース、及び、スイッチング素子Ｓ２のドレインと接続され、コンデンサ３３の他端は、スイッチング素子Ｓ３のソース、及び、スイッチング素子Ｓ４のドレインと接続されている。コンデンサ３３は、インバータ回路５のソフトスイッチングを実現するために設けられている。ソフトスイッチングにより、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のスイッチング損失を低減できる。

トランス９は、高周波トランスである。トランス９は、一次巻線１９と、一次巻線１９と磁気結合される二次巻線２１とを備える。一次巻線１９の第１端１９ａと第２端１９ｂとは、インバータ回路５の出力端子と接続されている。二次巻線２１の第１端２１ａと第２端２１ｂとは、サイクロコンバータ１１の入力端子と接続されている。

トランス９は、インバータ回路５とサイクロコンバータ１１とを絶縁し、電力供給モードのとき、インバータ回路５から一次巻線１９に供給された高周波電圧を、サイクロコンバータ１１に供給し、電力回生モードのとき、サイクロコンバータ１１から二次巻線２１に供給された電圧を、インバータ回路５に供給する。

サイクロコンバータ１１は、トランス９から供給された高周波電圧を、直接、商用の三相交流電圧に変換する直接交流コンバータである。

サイクロコンバータ１１は、６個の双方向スイッチ部３５〜４０を備える。双方向スイッチ部３５の第１端３５ａ、双方向スイッチ部３７の第１端３７ａ、及び、双方向スイッチ部３９の第１端３９ａは、二次巻線２１の第１端２１ａと接続されている。

双方向スイッチ部３５の第２端３５ｂは、接続部１５の第１端１５ａと接続されている。双方向スイッチ部３７の第２端３７ｂは、接続部１５の第２端１５ｂと接続されている。双方向スイッチ部３９の第２端３９ｂは、接続部１５の第３端１５ｃと接続されている。

このように、二次巻線２１の第１端２１ａと接続部１５の第１端１５ａとの間に、双方向スイッチ部３５が挿入されている。二次巻線２１の第１端２１ａと接続部１５の第２端１５ｂとの間に、双方向スイッチ部３７が挿入されている。二次巻線２１の第１端２１ａと接続部１５の第３端１５ｃとの間に、双方向スイッチ部３９が挿入されている。

双方向スイッチ部３６の第１端３６ａ、双方向スイッチ部３８の第１端３８ａ、双方向スイッチ部４０の第１端４０ａは、二次巻線２１の第２端２１ｂと接続されている。

双方向スイッチ部３６の第２端３６ｂは、接続部１５の第１端１５ａと接続されている。双方向スイッチ部３８の第２端３８ｂは、接続部１５の第２端１５ｂと接続されている。双方向スイッチ部４０の第２端４０ｂは、接続部１５の第３端１５ｃと接続されている。

このように、二次巻線２１の第２端２１ｂと接続部１５の第１端１５ａとの間に、双方向スイッチ部３６が挿入されている。二次巻線２１の第２端２１ｂと接続部１５の第２端１５ｂとの間に、双方向スイッチ部３８が挿入されている。二次巻線２１の第２端２１ｂと接続部１５の第３端１５ｃとの間に、双方向スイッチ部４０が挿入されている。

双方向スイッチ部３５，３７，３９は、それぞれ、第１双方向スイッチ部として機能する。双方向スイッチ部３６，３８，４０は、それぞれ、第２双方向スイッチ部として機能する。換言すると、双方向スイッチ部は第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）と第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）とを含む。第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）は、二次巻線２１の第１端２１ａと、第２接続端子１５が有する複数の端子（第１端１５ａ、第２端１５ｂ、第３端１５ｃ）との間にそれぞれ挿入されている。第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）は、二次巻線２１の第２端２１ｂと、第２接続端子１５が有する複数の端子（第１端１５ａ、第２端１５ｂ、第３端１５ｃ）との間にそれぞれ挿入されている。ここにおいて、「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリードや、回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。

双方向スイッチ部３５の第２端３５ｂと双方向スイッチ部３６の第２端３６ｂとが接続されることにより、双方向スイッチ部３５と双方向スイッチ部３６とは、直列接続されている。双方向スイッチ部３７の第２端３７ｂと双方向スイッチ部３８の第２端３８ｂとが接続されることにより、双方向スイッチ部３７と双方向スイッチ部３８とは、直列接続されている。双方向スイッチ部３９の第２端３９ｂと双方向スイッチ部４０の第２端４０ｂとが接続されることにより、双方向スイッチ部３９と双方向スイッチ部４０とは、直列接続されている。

双方向スイッチ部３５の構成を詳しく説明する。図２は、この構成を示す回路図である。双方向スイッチ部３５は、スイッチ部Ｓ５Ｐとスイッチ部Ｓ５Ｎとを備える。スイッチ部Ｓ５Ｐは、スイッチング素子Ｓ５−１とダイオードＤ５−１とを備える。スイッチ部Ｓ５Ｎは、スイッチング素子Ｓ５−２とダイオードＤ５−２とを備える。スイッチング素子Ｓ５−１，Ｓ５−２として、Ｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタを例にしているが、双方向スイッチ部３５を構成できるスイッチング素子であればよく、例えば、ｎｐｎ型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタが採用されてもよい。

スイッチング素子Ｓ５−１のソースとダイオードＤ５−１のアノードとが接続されている。この接続箇所を双方向スイッチ部３５の第２端３５ｂとする。スイッチング素子Ｓ５−２のソースとダイオードＤ５−２のアノードとが接続されている。この接続箇所を双方向スイッチ部３５の第１端３５ａとする。

スイッチング素子Ｓ５−１のドレイン、ダイオードＤ５−１のカソード、スイッチング素子Ｓ５−２のドレイン、ダイオードＤ５−２のカソードとは、相互に接続されている。

図１を参照して、双方向スイッチ部３６は、スイッチ部Ｓ６Ｐとスイッチ部Ｓ６Ｎとを備える。双方向スイッチ部３７は、スイッチ部Ｓ７Ｐとスイッチ部Ｓ７Ｎとを備える。双方向スイッチ部３８は、スイッチ部Ｓ８Ｐとスイッチ部Ｓ８Ｎとを備える。双方向スイッチ部３９は、スイッチ部Ｓ９Ｐとスイッチ部Ｓ９Ｎとを備える。双方向スイッチ部４０は、スイッチ部Ｓ１０Ｐとスイッチ部Ｓ１０Ｎとを備える。双方向スイッチ部３６〜４０の構成は、双方向スイッチ部３５の構成と同じである。スイッチ部Ｓ６Ｐ〜Ｓ１０Ｐは、スイッチ部Ｓ５Ｐと対応する。スイッチ部Ｓ６Ｎ〜Ｓ１０Ｎは、スイッチ部Ｓ５Ｎと対応する。

スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ６Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ９Ｐ，Ｓ１０Ｐは、第１スイッチ部として機能する。第１スイッチ部がオン状態のとき、第１スイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５への方向、及び、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して導通状態となる。第１スイッチ部がオフ状態のとき、第１スイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して非導通状態となり、かつ、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して導通状態となる。

スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｎは、第２スイッチ部として機能する。第２スイッチ部がオン状態のとき、第２スイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５への方向、及び、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して導通状態となる。第２スイッチ部がオフ状態のとき、第２スイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して導通状態となり、かつ、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して非導通状態となる。

制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎ，Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎ，Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎのオンオフ制御をすることによって、接続部１５から出力される出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。詳しくは、後で説明する。

フィルタ回路１３は、サイクロコンバータ１１と接続部１５との間に挿入されている。フィルタ回路１３は、コイル４１，４３，４５とコンデンサ４７，４９，５１とを備える。コンデンサ４７の一端は、接続部１５の第１端１５ａと接続され、コンデンサ４７の他端は、接続部１５の第２端１５ｂと接続されている。コンデンサ４９の一端は、接続部１５の第２端１５ｂと接続され、コンデンサ４９の他端は、接続部１５の第３端１５ｃと接続されている。コンデンサ５１の一端は、接続部１５の第１端１５ａと接続され、コンデンサ５１の他端は、接続部１５の第３端１５ｃと接続されている。

コイル４１，４３，４５は、コンデンサ４７，４９，５１よりも、サイクロコンバータ１１側に配置されている。コイル４１，４３，４５は、交流リアクトルである。コイル４１の一端は、第１端１５ａと接続されており、コイル４１の他端は、双方向スイッチ部３５の第２端３５ｂ、及び、双方向スイッチ部３６の第２端３６ｂと接続されている。コイル４３の一端は、第２端１５ｂと接続されており、コイル４３の他端は、双方向スイッチ部３７の第２端３７ｂ、及び、双方向スイッチ部３８の第２端３８ｂと接続されている。コイル４５の一端は、第３端１５ｃと接続されており、コイル４５の他端は、双方向スイッチ部３９の第２端３９ｂ、及び、双方向スイッチ部４０の第２端４０ｂと接続されている。

フィルタ回路１３は、サイクロコンバータ１１から出力された交流信号（交流電圧又は交流電流）を平滑化する。これにより、サイクロコンバータ１１から出力された矩形波の交流信号（交流電圧又は交流電流）が、パルス幅に応じた振幅を持つ正弦波状の交流信号（交流電圧又は交流電流）に変換される。

接続部１５（第２接続端子）は、第２接続対象である商用電力系統２７又は負荷２９のいずれか一方と電気的に接続可能な第１端１５ａ、第２端１５ｂ、及び、第３端１５ｃを含むスイッチである。第１端１５ａは、Ｕ相用の端子となる。第２端１５ｂは、Ｖ相用の端子となる。第３端１５ｃは、Ｗ相用の端子となる。負荷２９は、力率が１となる抵抗負荷や、力率が１と異なる誘導性負荷や容量性負荷である。直流電源１７から商用電力系統２７に電力を供給するとき（売電）や、直流電源１７を充電するとき、接続部１５と商用電力系統２７とが接続される。直流電源１７から負荷２９（例えば、家電製品）に電力を供給するとき、接続部１５と負荷２９とが接続される。

実施形態に係る電力変換システム１の動作について説明する。図３は、この動作を説明するタイムチャートである。電力変換システム１の動作には、直流電源１７からの電力を、商用電力系統２７又は負荷２９に供給する電力供給モード（インバータモード）と、商用電力系統２７又は負荷２９からの電力を直流電源１７に回生する電力回生モード（コンバータモード）とがある。電力変換システム１が電力供給モードであるか、電力回生モードであるかは、負荷２９の力率や商用電力系統２７の電圧値に応じて決まる。従って、電力供給モード、電力回生モードのいずれのモードでも、電力変換システム１は、図３に示す動作をする。

図１及び図３を参照して、制御部７は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の駆動信号（一次側駆動信号）を生成する。スイッチング素子Ｓ１の駆動信号が立ち上がると、スイッチング素子Ｓ１がオンし、スイッチング素子Ｓ１の駆動信号が立ち下がると、スイッチング素子Ｓ１がオフする。同様に、スイッチング素子Ｓ２〜Ｓ４の駆動信号が立ち上がると、スイッチング素子Ｓ２〜Ｓ４がオンし、スイッチング素子Ｓ２〜Ｓ４の駆動信号が立ち下がると、スイッチング素子Ｓ２〜Ｓ４がオフする。

制御部７は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４の駆動信号の位相を同じにする。これにより、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンオフするタイミングは、常に同じとなる。制御部７は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３の駆動信号の位相を同じにする。これにより、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオンオフするタイミングは、常に同じとなる。

制御部７は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４の駆動信号が立ち下がるタイミングからスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３が立ち上がるタイミングまでに一定期間を設ける。制御部７は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３の駆動信号が立ち下がるタイミングからスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４が立ち上がるタイミングまでに一定期間を設ける。いわゆるデッドタイムＴ１が設けられる。これは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の両方がオン状態となれば、インバータ回路５でショートが発生するからである。スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の両方がオン状態となる場合も同様である。

トランス電圧Ｖ１は、トランス９の二次巻線２１の電圧を示す。

制御部７は、双方向スイッチ部３５、及び、双方向スイッチ部３６の組み合わせによって、Ｕ相を制御する。制御部７は、双方向スイッチ部３７、及び、双方向スイッチ部３８の組み合わせによって、Ｖ相を制御する。制御部７は、双方向スイッチ部３９、及び、双方向スイッチ部４０の組み合わせによって、Ｗ相を制御する。以下、詳しく説明する。

制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号（二次側駆動信号）を生成する。スイッチ部Ｓ５Ｐの駆動信号が立ち上がると、スイッチ部Ｓ５Ｐがオンする（言い換えれば、図２のスイッチング素子Ｓ５−１がオンする）。スイッチ部Ｓ５Ｐの駆動信号が立ち下がると、スイッチ部Ｓ５Ｐがオフする（言い換えれば、図２のスイッチング素子Ｓ５−１がオフする）。

同様に、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号が立ち上がると、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオンする。スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号が立ち下がると、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオフする。

制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせることにより、接続部１５から出力されるＵ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。

制御部７は、スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎの駆動信号（二次側駆動信号）を生成する。スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎの駆動信号が立ち上がると、スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎがオンする。スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎの駆動信号が立ち下がると、スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎがオフする。

制御部７は、スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせることにより、接続部１５から出力されるＶ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。

制御部７は、スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号（二次側駆動信号）を生成する。スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号が立ち上がると、スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎがオンする。スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号が立ち下がると、スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎがオフする。

制御部７は、スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせることにより、接続部１５から出力されるＷ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。

三角波Ｗ１は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の駆動信号、及び、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎ，Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎ，Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号の生成に用いられる。制御部７は、三角波Ｗ１を基にして、所望の値のデューティを有する、これらの駆動信号を生成する。

Ｕ相の駆動信号群（スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号）の位相を遅らせたのが、Ｖ相の駆動信号群（スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎの駆動信号）である。Ｕ相の駆動信号群の位相をさらに遅らせたのが、Ｗ相の駆動信号群（スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号）である。従って、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎと、スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎと、スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎとは、同様の動作をする。スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎを例にして、これらのスイッチ部の動作を説明する。

図４は、本実施形態において、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の駆動信号、トランス電圧Ｖ１（二次巻線２１の電圧）、並びに、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号のタイムチャートである。図５は、Ｕ相が正電流の場合に、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの動作を示すシーケンス図である。正電流は、二次巻線２１からコイル４１を通り、接続部１５へ流れる。図５中の「＋」は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎによって構成される回路において、電位が高い側を示す。

図４及び図５を参照して、時間ｔ０は、三角波Ｗ１が立ち下がりから立ち上がりに切り替わるタイミングである。時間ｔ１は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンするタイミングである。時間ｔ１は、時間ｔ０を基準にすると、デッドタイムＴ１×（１／２）となる。

時間ｔ１において、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオン状態である。スイッチ部Ｓ６Ｐ（第１スイッチ部）、及び、スイッチ部Ｓ６Ｎ（第２スイッチ部）がオン状態のとき、これらのスイッチ部は、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して導通状態となる。スイッチ部Ｓ５Ｎ（第２スイッチ部）がオフ状態のとき、スイッチ部Ｓ５Ｎは、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して導通状態となる。スイッチ部Ｓ５Ｐ（第１スイッチ部）がオフ状態のとき、スイッチ部Ｓ５Ｐは、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して非導通状態となる。従って、正電流は、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ５Ｐを通らずに、スイッチ部Ｓ６Ｎ，Ｓ６Ｐを通り、コイル４１へ向かう。

時間ｔ２において、スイッチ部Ｓ５Ｎは、オンとなる。従って、時間ｔ２において、スイッチ部Ｓ５Ｐがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオン状態である。スイッチ部Ｓ５Ｐ（第１スイッチ部）がオフ状態なので、スイッチ部Ｓ５Ｐは、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して非導通状態である。このため、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ３において、スイッチ部Ｓ６Ｎは、オフとなる。従って、時間ｔ３において、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ６Ｎがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐがオン状態である。スイッチ部Ｓ６Ｎ（第２スイッチ部）がオフ状態のとき、スイッチ部Ｓ６Ｎは、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して導通状態となる。このため、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ４において、スイッチ部Ｓ５Ｐは、オンとなる。従って、時間ｔ４において、スイッチ部Ｓ６Ｎがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐがオン状態である。スイッチ部Ｓ５Ｐ（第１スイッチ部）がオン状態のとき、スイッチ部Ｓ５Ｐは、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して導通状態となる。スイッチ部Ｓ５Ｎ側の電位が高く、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐがオン状態である。このため、スイッチ部Ｓ６Ｎが逆バイアス状態となる。これにより、正電流が流れる経路が変化する。すなわち、正電流は、スイッチ部Ｓ６Ｎ，Ｓ６Ｐを通らずに、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ５Ｐを通り、コイル４１へ向かう。

時間ｔ５において、スイッチ部Ｓ６Ｐは、オフとなる。従って、時間ｔ５において、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎがオン状態である。スイッチ部Ｓ５Ｎ側の電位が高く、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎがオン状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ６Ｐが順バイアス状態である。このため、スイッチ部Ｓ６Ｎが逆バイアス状態となる。従って、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ６は、三角波Ｗ１のサイクルの四分の一である。時間ｔ６は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオン状態の期間の真ん中である。従って、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４が立ち上がるタイミングから時間ｔ６までの長さと、時間ｔ６からスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４が立ち下がるタイミングまでの長さとは、同じである。時間ｔ６でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、時間ｔ５でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。従って、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ７は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオフするタイミングである。時間ｔ７は、三角波Ｗ１のサイクル×（１／２）−デッドタイムＴ１×（１／２）となる。時間ｔ８は、三角波Ｗ１のサイクル×（１／２）となる。時間ｔ７，ｔ８でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、時間ｔ５でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。従って、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ９は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオンするタイミングである。時間ｔ７から時間ｔ９までの期間が、デッドタイムＴ１となる。時間ｔ９でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、時間ｔ５でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。従って、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ１０において、スイッチ部Ｓ６Ｎは、オンする。従って、時間ｔ１０において、スイッチ部Ｓ６Ｐがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｎがオン状態である。スイッチ部Ｓ６Ｐ（第１スイッチ部）がオフ状態なので、スイッチ部Ｓ６Ｐは、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して非導通状態である。従って、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ１１において、スイッチ部Ｓ５Ｎは、オフする。従って、時間ｔ１１において、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ６Ｎがオン状態である。スイッチ部Ｓ５Ｎ（第２スイッチ部）がオフ状態のとき、スイッチ部Ｓ５Ｎは、二次巻線２１から接続部１５への方向に対して導通状態である。従って、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ１２において、スイッチ部Ｓ６Ｐは、オンとなる。従って、時間ｔ１２において、スイッチ部Ｓ５Ｎがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオン状態である。スイッチ部Ｓ６Ｎ側の電位が高く、かつ、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオン状態である。このため、正電流が流れる経路が変化する。すなわち、正電流は、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ５Ｐを通らずに、スイッチ部Ｓ６Ｎ，Ｓ６Ｐを通り、コイル４１へ向かう。

時間ｔ１３において、スイッチ部Ｓ５Ｐは、オフとなる。従って、時間ｔ１３において、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎがオフ状態であり、かつ、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオン状態である。スイッチ部Ｓ６Ｎ側の電位が高く、かつ、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎがオン状態である。このため、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ１４は、三角波Ｗ１のサイクルの四分の三である。時間ｔ１４は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオン状態の期間の真ん中である。従って、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３が立ち上がるタイミングから時間ｔ１４までの長さと、時間ｔ１４からスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３が立ち下がるタイミングまでの長さとは、同じである。時間ｔ１４でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、時間ｔ１３でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。従って、正電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ１５は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフするタイミングである。時間ｔ１５は、三角波Ｗ１のサイクル−デッドタイムＴ１×（１／２）となる。時間ｔ１５でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、時間ｔ１３でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。従って、正電流が流れる経路は、変化しない。

以上が、Ｕ相が正電流の場合において、三角波Ｗ１が１サイクルでのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの動作である。

次に、Ｕ相が負電流の場合について説明する。図６は、Ｕ相が負電流の場合に、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの動作を示すシーケンス図である。負電流は、接続部１５からコイル４１を通り、二次巻線２１へ流れる。

図４及び図６を参照して、時間ｔ１でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ１でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ６Ｐ（第１スイッチ部）、及び、スイッチ部Ｓ６Ｎ（第２スイッチ部）がオン状態のとき、これらのスイッチ部は、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して導通状態となる。スイッチ部Ｓ５Ｎ（第２スイッチ部）がオフ状態のとき、スイッチ部Ｓ５Ｎは、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して非導通状態となる。スイッチ部Ｓ５Ｐ（第１スイッチ部）がオフ状態のとき、スイッチ部Ｓ５Ｐは、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して導通状態となる。従って、負電流は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎを通らずに、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎを通り、二次巻線２１へ向かう。

時間ｔ２でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ２でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。時間ｔ２では、スイッチ部Ｓ５Ｎ（第２スイッチ部）がオン状態であるが、スイッチ部Ｓ５Ｎ側の電位が高く、スイッチ部Ｓ６Ｎ側の電位が低い。負電流は、電位が低い側に流れるので、負電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ３でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ３でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ６Ｎ（第２スイッチ部）がオフ状態のとき、スイッチ部Ｓ６Ｎは、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して非導通状態となる。このため、負電流が流れる経路が変化する。すなわち、負電流は、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎを通らずに、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎを通り、二次巻線２１へ向かう。

時間ｔ４でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ４でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ６Ｎがオフ状態なので、負電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ５でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ５でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ６Ｎがオフ状態なので、負電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ９でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ９でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ６Ｎがオフ状態なので、負電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ１０でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ１０でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ６Ｎがオン状態であるが、スイッチ部Ｓ６Ｎ側の電位が高く、スイッチ部Ｓ５Ｎ側の電位が低い。負電流は、電位が低い側に流れるので、負電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ１１でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ１１でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ５Ｎ（第２スイッチ部）がオフ状態のとき、スイッチ部Ｓ５Ｎは、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して非導通状態となる。このため、負電流が流れる経路が変化する。すなわち、負電流は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎを通らずに、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎを通り、二次巻線２１へ向かう。

時間ｔ１２でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ１２でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ５Ｎ（第２スイッチ部）はオフ状態なので、スイッチ部Ｓ５Ｎは、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して非導通状態である。このため、負電流が流れる経路は、変化しない。

時間ｔ１３でのスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの状態は、図５の時間ｔ１３でのこれらのスイッチ部の状態と同じである。スイッチ部Ｓ５Ｎ（第２スイッチ部）はオフ状態なので、スイッチ部Ｓ５Ｎは、接続部１５から二次巻線２１への方向に対して非導通状態である。このため、負電流が流れる経路は、変化しない。

以上説明した、実施形態１に係る電力変換システム１の動作により、接続部１５から出力される出力電圧について説明する。図７は、実施形態１に係る電力変換システム１の電力供給モードの一例のタイムチャートであり、図８は、実施形態１に係る電力変換システム１の電力回生モードの一例のタイムチャートである。図７及び図８を参照して、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の駆動信号は、図３に示すスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の駆動信号と対応する。トランス電圧Ｖ１（二次巻線２１の電圧）は、図３に示すトランス電圧Ｖ１と対応する。トランス電流ｉ１は、二次巻線２１に流れる電流を示す。

スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号は、図３に示すスイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号と対応する。出力電圧（Ｕ）は、接続部１５から出力される、Ｕ相の出力電圧を示す。駆動信号を示す線のうち、横方向に延びる線は、複数の駆動信号の線が重なっているので、実線で示されている。

スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎの駆動信号は、図３に示すスイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎの駆動信号と対応する。出力電圧（Ｖ）は、接続部１５から出力される、Ｖ相の出力電圧を示す。駆動信号を示す線のうち、横方向に延びる線は、複数の駆動信号の線が重なっているので、実線で示されている。

スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号は、図３に示すスイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号と対応する。出力電圧（Ｗ）は、接続部１５から出力される、Ｗ相の出力電圧を示す。駆動信号を示す線のうち、横方向に延びる線は、複数の駆動信号の線が重なっているので、実線で示されている。

本実施形態の主な特徴について説明する。図４を参照して、制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせることにより、接続部１５から出力されるＵ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。図示はしていないが、制御部７は、スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせることにより、接続部１５から出力されるＶ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。制御部７は、スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせることにより、接続部１５から出力されるＷ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。

Ｕ相の駆動信号群（スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号）、Ｖ相の駆動信号群（スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎの駆動信号）、及び、Ｗ相の駆動信号群（スイッチ部Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号）群について、これらの駆動信号群のシフト量、及び、シフト方向は、同じであるので、Ｕ相の駆動信号群を例にして、駆動信号のシフト（すなわち、スイッチ部がオンするタイミングのシフト）について詳しく説明する。

図４を参照して、制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｐ（第１スイッチ部）、スイッチ部Ｓ５Ｎ（第２スイッチ部）、スイッチ部Ｓ６Ｐ（第１スイッチ部）、及び、スイッチ部Ｓ６Ｎ（第２スイッチ部）がオン状態の期間、及び、オフ状態の期間を一定にしている。従って、これらのスイッチ部がオンするタイミングがシフトすると、これらのスイッチ部がオフするタイミングが同じ方向にシフトする。シフト量は、同じでもよいし、異なっていてもよい。

制御部７は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンの期間において、スイッチ部Ｓ５Ｐをオンさせるタイミングをシフトさせるとき、このシフトと同じ方向、同じ量だけ、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせる。制御部７は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオンの期間において、スイッチ部Ｓ６Ｐをオンさせるタイミングをシフトさせるとき、このシフトと同じ方向、同じ量だけ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせる。

すなわち、制御部７は、トランス電圧Ｖ１が正のとき、時間ｔ６を基準として、スイッチ部Ｓ５Ｐをオンさせるタイミングをシフトさせ、かつ、このシフトと同じ方向、同じ量だけ、スイッチ部Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせる。制御部７は、正電流のとき、図４において左方向に、これらのスイッチ部をオンさせるタイミングをシフトさせ、負電流のとき、図４において右方向に、これらのスイッチ部をオンさせるタイミングをシフトさせる。シフト量が大きくなるに従って、接続部１５から出力されるＵ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅が大きくなる。

制御部７は、トランス電圧Ｖ１が負のとき、時間ｔ１４を基準として、スイッチ部Ｓ６Ｐをオンさせるタイミングをシフトさせ、かつ、このシフトと同じ方向、同じ量だけ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせる。制御部７は、正電流のとき、図４において左方向に、これらのスイッチ部をオンさせるタイミングをシフトさせ、負電流のとき、図４において右方向に、これらのスイッチ部をオンさせるタイミングをシフトさせる。シフト量が大きくなるに従って、接続部１５から出力されるＵ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅が大きくなる。

スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎをオンさせるタイミングのシフトは、操作量に応じて、これらのスイッチ部の駆動信号のデューティを変えることにより実現できる。

スイッチ部Ｓ５Ｐの駆動信号のデューティを変化させる操作量が１のとき、スイッチ部Ｓ５Ｐがオンになるタイミングは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンになるタイミングと同じとなる（時間ｔ１）。スイッチ部Ｓ５Ｐの駆動信号のデューティを変化させる操作量が０のとき、スイッチ部Ｓ５Ｐがオンになるタイミングは、時間ｔ６である。スイッチ部Ｓ５Ｐの駆動信号のデューティを変化させる操作量が−１のとき、スイッチ部Ｓ５Ｐがオンになるタイミングは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオフになるタイミングと同じとなる（時間ｔ７）。

スイッチ部Ｓ６Ｐの駆動信号のデューティを変化させる操作量が１のとき、スイッチ部Ｓ６Ｐがオンになるタイミングは、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオンになるタイミングと同じとなる（時間ｔ９）。スイッチ部Ｓ６Ｐの駆動信号のデューティを変化させる操作量が０のとき、スイッチ部Ｓ６Ｐがオンになるタイミングは、時間ｔ１４である。スイッチ部Ｓ６Ｐの駆動信号のデューティを変化させる操作量が−１のとき、スイッチ部Ｓ６Ｐがオンになるタイミングは、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフになるタイミングと同じとなる（時間ｔ１５）。

制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号のデューティを変化させる操作量を制御することにより、接続部１５から出力されるＵ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。図９は、駆動信号のデューティを変化させる操作量の第１例を示すグラフである。縦軸は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号のデューティを変化させる操作量を示し、横軸は、時間を示す。このグラフは、正弦波の形状を有する。制御部７は、接続部１５から出力されるＵ相の出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の波形を正弦波にする場合、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎの駆動信号のデューティを変化させる操作量を正弦波状に変化させる。Ｖ相及びＷ相についても同様であり、制御部７は、スイッチ部Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎ，Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号のデューティを変化させる操作量を正弦波状に変化させる。

図１０は、駆動信号のデューティを変化させる操作量の第２例を示すグラフである。図１１は、駆動信号のデューティを変化させる操作量の第３例を示すグラフである。図１０及び図１１のグラフの縦軸及び横軸は、図９のグラフの縦軸及び横軸と同じである。図１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相について、線間変調をするときに用いられる駆動信号のデューティを変化させる操作量を示している。制御部７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相について、線間変調をする場合、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎ，Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎ，Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号のデューティを変化させる操作量を、図１０に示すように変化させる。

図１１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相について、二相変調をするときに用いられる駆動信号のデューティを変化させる操作量を示している。制御部７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相について、二相変調をする場合、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎ，Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎ，Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎの駆動信号のデューティを変化させる操作量を、図１１に示すように変化させる。

図３を参照して、以上説明したように、制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎ，Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎ，Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎをオンさせるタイミングをシフトさせることにより、接続部１５から出力される出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。この効果について、比較形態と比較して説明する。

図１２は、比較形態に係る電力変換システム１００の回路と循環電流との関係を説明する説明図である。電力変換システム１００の回路構成は、図１に示す実施形態に係る電力変換システム１の回路構成と同じである。比較形態は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを切り替えるタイミングをシフトさせることにより、接続部１５から出力される出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。図１３は、比較形態において、トランス９の一次巻線１９の電圧及び電流を示すグラフである。電圧のグラフにおいて、グラフの縦軸が電圧を示し、グラフの横軸が、時間を示す。電流のグラフにおいて、グラフの縦軸が電流を示し、グラフの横軸が、時間を示す。

電力変換システム１，１００の電力供給モード（インバータモード）は、供給期間と循環期間とを含む。供給期間は、直流電源１７から商用電力系統２７又は負荷２９に電力が供給される期間である。循環期間は、この電力の供給が実行されずに、電流が循環する期間である。

比較形態は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを切り替えるタイミングをシフトさせているので、一次巻線１９には、常に、電流が流れる（すなわち、一次巻線１９に流れる電流が０となる期間がない）。従って、循環期間中に、一次巻線１９を流れる電流Ｉ１によって、二次巻線２１に電流Ｉ２が流れる。比較形態は、循環期間中に、トランス９に電流が流れるので、これによる損失が発生する。

図１４は、実施形態に係る電力変換システム１の回路と循環電流との関係を説明する説明図である。図１４は、図１に、電流Ｉ３が追加された図である。図１５は、実施形態において、トランスの一次巻線の電圧及び電流を示すグラフである。電圧のグラフにおいて、グラフの縦軸が電圧を示し、グラフの横軸が、時間を示す。電流のグラフにおいて、グラフの縦軸が電流を示し、グラフの横軸が、時間を示す。

実施形態では、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを切り替えるタイミングをシフトさせないので、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを切り替えるタイミングが、常に、同じとなる。制御部７は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを切り替えるタイミングを常に同じにした状態で、サイクロコンバータ１１を制御して、接続部１５から出力される出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。これにより、循環期間において、一次巻線１９に電流が流れない期間を設けることが可能となる（すなわち、一次巻線１９に流れる電流が０となる期間がある）。この期間は、一次巻線１９に電流が流れないので、二次巻線２１にも電流が流れない。よって、トランス９による損失をなくすことができる。

比較形態は、負荷２９の電流が大きくなると、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をソフトスイッチングさせることができない。これに対して、実施形態は、負荷２９の電流の大きさにかかわらず、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をソフトスイッチングさせることができる。これについて説明する。図１６は、比較形態において、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の駆動信号と各種電圧との関係を示すグラフである。図１７は、実施形態において、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の駆動信号と各種電圧との関係を示すグラフである。これらのグラフの横軸は、時間を示し、左側の縦軸は、Ｓ３電圧を示し、右側の縦軸は、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の駆動信号の電圧を示す。Ｓ３電圧とは、スイッチング素子Ｓ３のソースとドレインとの間の電圧である。

図１６及び図１７を参照して、デッドタイムＴ１の期間中に、Ｓ３電圧が０になると、スイッチング素子Ｓ３は、ソフトスイッチングをすることができる。図１６に示すように、比較形態において、負荷２９の電流（出力）が大きくなると、デッドタイムＴ１の期間中に、Ｓ３電圧が０にならない。これは、循環期間中に、トランス９の一次巻線１９に電流Ｉ１が流れており、負荷２９の電流（出力）が大きくなると、電流Ｉ１が大きくなり、この結果、Ｓ３電圧が０にならないのである。従って、比較形態は、負荷２９の電流（出力）が大きい場合、スイッチング素子Ｓ３をソフトスイッチングさせることができない。

図１４及び図１７を参照して、実施形態は、負荷２９の電流（出力）の大きさにかかわらず、Ｓ３電圧の変化がほぼ同じであり、デッドタイムＴ１の期間中で０になる。これは、循環期間中に、トランス９の一次巻線１９に電流が流れないからである。従って、実施形態は、負荷２９の電流（出力）の大きさにかかわらず、スイッチング素子Ｓ３をソフトスイッチングさせることができる。ここでは、スイッチング素子Ｓ３を例にして説明しているが、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４についても同様のことが言える。

次に、制御部７が、スイッチ部のオン期間の一部を重複させる制御について説明する。図４を参照して、スイッチ部Ｓ５Ｐのオン期間とスイッチ部Ｓ６Ｐのオン期間とは、一部重複している（時間ｔ４から時間ｔ５）。スイッチ部Ｓ５Ｎのオン期間とスイッチ部Ｓ６Ｎのオン期間とは、一部重複している（時間ｔ２から時間ｔ３）。これは、電力変換システム１の二次側で発生した戻り電流の対策である。

図１８は、実施形態に係る電力変換システム１の回路と戻り電流との関係の一例を説明する説明図である。例えば、接続部１５の第１端１５ａの手前で断線等が発生したとする。コイル４１を流れた電流Ｉ４は、第１端１５ａに到達できず、戻す必要ある。この電流が戻り電流である。このとき、電流Ｉ４（戻り電流）が流れる経路が確保されないと、電流Ｉ４がコンデンサ４７，４９，５１に流れ込む。これにより、コンデンサ４７，４９，５１の電圧が過大になるおそれがある。

そこで、制御部７は、経路を確保するために、以下の制御をする。図４を参照して、制御部７は、トランス電圧Ｖ１が正の期間（正極性期間）において、双方向スイッチ部３５のスイッチ部Ｓ５Ｐをオフからオンに切り替えてから所定期間が経過した後、双方向スイッチ部３６のスイッチ部Ｓ６Ｐをオンからオフに切り替え、トランス電圧Ｖ１が正の期間において、双方向スイッチ部３５のスイッチ部Ｓ５Ｎをオフからオンに切り替えてから所定期間が経過した後、双方向スイッチ部３６のスイッチ部Ｓ６Ｎをオンからオフに切り替える。

制御部７は、トランス電圧Ｖ１が負の期間（負極性期間）において、双方向スイッチ部３６のスイッチ部Ｓ６Ｐをオフからオンに切り替えてから所定期間が経過した後、双方向スイッチ部３５のスイッチ部Ｓ５Ｐをオンからオフに切り替える。また、制御部７は、トランス電圧Ｖ１が負の期間において、双方向スイッチ部３６のスイッチ部Ｓ６Ｎをオフからオンに切り替えてから所定期間が経過した後、双方向スイッチ部３５のスイッチ部Ｓ５Ｎをオンからオフに切り替える。

このように、制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｐとスイッチ部Ｓ６Ｐとのオン期間の一部を重複させる制御をする。よって、これらのスイッチ部の両方がオフ状態の期間を回避できる。同様に、制御部７は、スイッチ部Ｓ５Ｎとスイッチ部Ｓ６Ｎとのオン期間の一部を重複させる制御をする。よって、これらのスイッチ部の両方がオフ状態の期間を回避できる。以上により、電力変換システム１の二次側において、トランス９の二次巻線２１への経路が常に確保できる。従って、電力変換システム１の二次側で戻り電流が発生したとき、戻り電流が流れる経路を確保することができる。

なお、制御部７が、スイッチ部Ｓ５Ｐのオンとスイッチ部Ｓ６Ｐのオフとを同時にする制御をし、スイッチ部Ｓ５Ｐのオフとスイッチ部Ｓ６Ｐのオンとを同時にする制御をし、スイッチ部Ｓ５Ｎのオンとスイッチ部Ｓ６Ｎのオフとを同時にする制御をし、スイッチ部Ｓ５Ｎのオフとスイッチ部Ｓ６Ｎのオンとを同時にする制御をすれば、コイル４１からトランス９の二次巻線２１までの経路は、常に確保することができる。しかし、このような制御は困難なので、制御部７は上記一部重複させる制御をする。

同様の理由で、図３に示すように、スイッチ部Ｓ７Ｐのオン期間とスイッチ部Ｓ８Ｐのオン期間とは、一部重複しており、スイッチ部Ｓ７Ｎのオン期間とスイッチ部Ｓ８Ｎのオン期間とは、一部重複している。また、スイッチ部Ｓ９Ｐのオン期間とスイッチ部Ｓ１０Ｐのオン期間とは、一部重複しており、スイッチ部Ｓ９Ｎのオン期間とスイッチ部Ｓ１０Ｎのオン期間とは、一部重複している。

次に、制御部７が、スイッチ部のオン期間を重複させない制御について説明する。図４を参照して、トランス電圧Ｖ１が正の期間（スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のオン期間）において、スイッチ部Ｓ５Ｐのオン期間とスイッチ部Ｓ６Ｎのオン期間とは、重複していない（言い換えれば、スイッチ部Ｓ５Ｐとスイッチ部Ｓ６Ｎとが同時にオン状態である期間がない）。トランス電圧Ｖ１が負の期間（スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のオン期間）において、スイッチ部Ｓ５Ｎのオン期間とスイッチ部Ｓ６Ｐのオン期間とは、重複しない（言い換えれば、スイッチ部Ｓ５Ｎとスイッチ部Ｓ６Ｐとが同時にオン状態である期間がない）。これは、二次巻線２１から接続部１５へ流すべき電流が、二次巻線２１の第１端２１ａから双方向スイッチ部３５、双方向スイッチ部３６を通り、二次巻線２１の第２端２１ｂへ流れたり、又は、二次巻線２１の第２端２１ｂから双方向スイッチ部３６、双方向スイッチ部３５を通り、二次巻線２１の第１端２１ａへ流れたりすることを防止するためである。スイッチ部Ｓ５Ｐとスイッチ部Ｓ６Ｎとの組み合わせを例にして説明する。

図１９は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンの期間において、実施形態１に係る電力変換システム１の回路とトランス９付近の電流Ｉ５，Ｉ６との関係を説明する説明図である。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のオン期間において、一次巻線１９には、電流Ｉ５が流れる。これにより、二次巻線２１に電流Ｉ６が流れる。スイッチ部Ｓ５Ｐのオン期間とスイッチ部Ｓ６Ｎのオン期間とが重複すれば、二次巻線２１から接続部１５へ流すべき電流は、二次巻線２１の第１端２１ａから双方向スイッチ部３５、双方向スイッチ部３６を通り、二次巻線２１の第２端２１ｂへ流れてしまう。

そこで、制御部７は、上記のような重複が生じないようにする。図４を参照して、制御部７は、トランス電圧Ｖ１が正の期間のとき、スイッチ部Ｓ６Ｎをオンからオフに切り替えてから所定期間が経過した後、スイッチ部Ｓ５Ｐをオフからオンに切り替える。

同様の理由で、図３に示すように、トランス電圧Ｖ１が正の期間（スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のオン期間）において、スイッチ部Ｓ７Ｐのオン期間とスイッチ部Ｓ８Ｎのオン期間とは、重複していない（言い換えれば、スイッチ部Ｓ７Ｐとスイッチ部Ｓ８Ｎとが同時にオン状態である期間がない）。また、トランス電圧Ｖ１が正の期間において、スイッチ部Ｓ９Ｐのオン期間とスイッチ部Ｓ１０Ｎのオン期間とは、重複していない（言い換えれば、スイッチ部Ｓ９Ｐとスイッチ部Ｓ１０Ｎとが同時にオン状態である期間がない）。トランス電圧Ｖ１が負の期間（スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のオン期間）において、スイッチ部Ｓ７Ｎのオン期間とスイッチ部Ｓ８Ｐのオン期間とは、重複していない（言い換えれば、スイッチ部Ｓ７Ｎとスイッチ部Ｓ８Ｐとが同時にオン状態である期間がない）。また、トランス電圧Ｖ１が負の期間において、スイッチ部Ｓ９Ｎのオン期間とスイッチ部Ｓ１０Ｐのオン期間とは、重複していない（言い換えれば、スイッチ部Ｓ９Ｎとスイッチ部Ｓ１０Ｐとが同時にオン状態である期間がない）。

次に、デッドタイムＴ１時に、二次側の電流が循環する経路について説明する。図１４を参照して、上述したように、実施形態は、電流Ｉ３がトランス９の二次巻線２１に流れないで、循環することができる。これは、以下の制御によって実現できる。

図３を参照して、制御部７は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオフのタイミングからスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオンするタイミングまでの期間（デッドタイムＴ１）において、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎをオン状態にさせ、かつ、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎをオフ状態にする制御をする。

制御部７は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフのタイミングからスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンするタイミングまでの期間（デッドタイムＴ１）において、スイッチ部Ｓ６Ｐ，Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｐ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｐ，Ｓ１０Ｎをオン状態にさせ、かつ、スイッチ部Ｓ５Ｐ，Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｐ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｐ，Ｓ９Ｎをオフ状態にする制御をする。

ここにおいて、制御部７は、デッドタイムＴ１において、一次巻線１９の電圧の極性が反転するようにインバータ回路５を制御する。すなわち、デッドタイムＴ１を含む循環期間が、一次巻線１９の電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間に相当し、供給期間が第２期間に相当する。そして、制御部７は、循環期間（第１期間）において、インバータ回路５とサイクロコンバータ１１との間で電力の伝達が行われないようにサイクロコンバータ１１を制御する。また、制御部７は、供給期間（第２期間）において、インバータ回路５からサイクロコンバータ１１に向かう第１方向又は第１方向とは逆の第２方向で電力の伝達が行われるようにサイクロコンバータ１１を制御する。

デッドタイムＴ１（一次巻線１９に電流が流れていない状態）のとき、二次側の電流がトランス９の二次巻線２１に流れると、電流の損失が大きくなる。実施形態によれば、デッドタイムＴ１のとき、二次側で電流を循環させつつ、二次巻線２１に電流が流れないようにすることができる。よって、実施形態１の電力変換システム１では、スイッチングによる電力損失を低減して、電力変換の効率を向上することができる。

尚、実施形態１のコンバータ回路（サイクロコンバータ１１）は、直流電力と三相交流電力との間で電力変換を行うものであるが、直流電力と単相交流電力との間で電力変換を行うものでもよい。また、コンバータ回路（サイクロコンバータ１１）は、直流電力と、四相以上の多相交流電力との間で電力変換を行うものでもよい。

（３）実施形態２
ところで、サイクロコンバータの停止時（出力停止時）に双方向スイッチ部が全てオフになると、電流の流れる経路がなくなり、双方向スイッチ部に過大なストレスが加わる可能性がある。実施形態２に係る電力変換システムでは、出力停止時に双方向スイッチ部に加わるストレスを低減するように構成されている。

（３．１）概要
実施形態２に係る電力変換システム１Ａの概要について、図２０を参照して説明する。

電力変換システム１Ａは、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２と、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３とを備える。また、電力変換システム１Ａは、インバータ回路１１０と、一次巻線１２１及び二次巻線１２２と、コンバータ回路１３０と、リアクトル（ＡＣリアクトル）Ｌ１１〜Ｌ１３と、制御回路１４０と、を備える。第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２には、第１接続対象として例えば蓄電池のような直流電源２００が接続される。第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３には、第２接続対象として例えば交流電力系統３００が接続される。インバータ回路１１０は、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２と一次巻線１２１との間に接続されて電力変換を行う。コンバータ回路１３０は、二次巻線１２２の両端間にブリッジ接続された複数の双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０を備える。リアクトルＬ１１〜Ｌ１３は、コンバータ回路１３０と第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３との間にそれぞれ接続される。制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３が開放状態となるときに、リアクトルＬ１１〜Ｌ１３に蓄積されたエネルギが一次巻線１２１側に回生されるようにコンバータ回路１３０を制御する。

このように、リアクトルＬ１１〜Ｌ１３に蓄積されたエネルギを、回生経路を介して一次巻線１２１側に回生させることで、コンバータ回路１３０が備える双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０にかかるストレスを低減できる。ここにおいて、「回生経路」は、リアクトルＬ１１〜Ｌ１３に蓄積されたエネルギを、一次巻線１２１側に回生させるための電流経路である。「一次巻線１２１側に回生」とは、一次巻線１２１に電気的に接続された一次側の回路に回生することを意味し、図２０の回路では直流電源２００又はコンデンサＣ１に回生することを意味する。

電力変換システム１Ａは、一例として、図２０に示すように、第１接続対象としての直流電源２００と、第２接続対象としての交流電力系統３００との間における電力変換に用いられる。ここでいう「電力系統」は、電力会社等の電気事業者が需要家の受電設備に電力を供給するためのシステム全体を意味する。電力変換システム１Ａは、直流電源２００である蓄電池の放電時には、直流電源２００から入力される直流電力を交流電力に変換し、交流電力を交流電力系統３００に出力する。電力変換システム１Ａは、直流電源２００である蓄電池の充電時には、交流電力系統３００から入力される交流電力を直流電力に変換し、直流電力を直流電源２００に供給する。

本実施形態の電力変換システム１Ａでは、直流電源２００である蓄電池の充電及び放電の両方に対応できるよう、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２と第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３との間で、双方向に電力の変換を行うように構成されている。これにより、電力変換システム１Ａは、直流電源２００を交流電力系統３００に接続して系統連系させ、交流電力系統３００から供給される電力にて直流電源２００を充電したり、直流電源２００の放電電力を交流電力系統３００に接続された負荷に供給したりすることができる。本実施形態では一例として、このような電力変換システム１Ａが、オフィスビル、病院、商業施設及び学校等の、非住宅施設に導入される場合を想定して説明する。

（３．２）回路構成
本実施形態の電力変換システム１Ａの構成について図２０を参照して説明する。

電力変換システム１Ａは、上述のように、蓄電池からなる直流電源２００が接続される第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２と、交流電力系統３００が接続される第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３とを備える。また、電力変換システム１Ａは、インバータ回路１１０と、一次巻線（第１の巻線）１２１及び二次巻線（第２の巻線）１２２を有するトランス１２０と、コンバータ回路１３０と、リアクトルＬ１１〜Ｌ１３と、制御回路１４０と、コンデンサＣ１，Ｃ１１〜Ｃ１３と、を備える。

図２０の例では、第１接続端子Ｔ１１が高電位（正極）側となるように、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２の間に直流電源２００が接続されている。第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３には、三相交流電源である交流電力系統３００が接続されている。電力変換システム１Ａは、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２と第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３との間で双方向の電力変換を行う。すなわち、電力変換システム１Ａは、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２から入力される直流電力を三相交流電力に変換して第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３から出力する動作、及び、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３から入力される三相交流電力を直流電力に変換して第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する動作の少なくとも一方を行えばよい。

コンデンサＣ１は例えば電解コンデンサであり、コンデンサＣ１は第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２の間に電気的に接続されている。コンデンサＣ１は第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２間の電圧を安定化する機能を有しており、コンデンサＣ１の両端電圧を「＋Ｅ１」とする。

インバータ回路１１０は、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２と、トランス１２０の一次巻線１２１との間に電気的に接続されている。インバータ回路１１０は、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、コンデンサＣ２とを備えている。インバータ回路１１０は、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２から入力される直流電力を交流電力に変換して一次巻線１２１に出力する機能、及び、一次巻線１２１から入力される交流電力を直流電力に変換して第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２に出力する機能を有している。

本実施形態では、一例として、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の各々は、デプレッション型のｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタからなる。４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２の間、つまりコンデンサＣ１の両端間にフルブリッジ接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、コンデンサＣ１の両端間において、スイッチング素子Ｑ２と電気的に直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ３は、コンデンサＣ１の両端間において、スイッチング素子Ｑ４と電気的に直列に接続されている。具体的には、スイッチング素子Ｑ１のドレイン、及びスイッチング素子Ｑ３のドレインは、いずれも、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２のうち高電位側の第１接続端子Ｔ１１に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース、及びスイッチング素子Ｑ４のソースは、いずれも、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２のうち低電位側の第１接続端子Ｔ１２に電気的に接続されている。

トランス１２０は、互いに磁気的に結合される一次巻線１２１及び二次巻線１２２を有する高周波絶縁トランスである。一次巻線１２１は、スイッチング素子Ｑ１のソース及びスイッチング素子Ｑ２のドレインの接続点と、スイッチング素子Ｑ３のソース及びスイッチング素子Ｑ４のドレインの接続点との間に、電気的に接続されている。また、一次巻線１２１の両端間には、コンデンサＣ２が電気的に接続されている。

コンバータ回路１３０は例えばサイクロコンバータ回路である。コンバータ回路１３０は、トランス１２０の二次巻線１２２と、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３との間に電気的に接続されている。コンバータ回路１３０は、二次巻線１２２の両端間にブリッジ接続される複数の双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０を備えている。コンバータ回路１３０は、二次巻線１２２の両端と第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３との間において、直流電圧から交流電圧、又は交流電圧から直流電圧への変換を行うＤＣ／ＡＣコンバータを構成する。

本実施形態では、双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０の各々は、ドレイン同士が接続された２個のデプレッション型のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成されており、双方向において電流の導通／遮断が可能である。一例として、双方向スイッチ部Ｑ５は、ドレイン同士が接続されるように直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５Ｎ，Ｑ５Ｐのペアからなる。同様に、双方向スイッチ部Ｑ６は、ドレイン同士が接続されるように直列に接続されたスイッチング素子Ｑ６Ｎ，Ｑ６Ｐのペアからなる。双方向スイッチ部Ｑ７は、ドレイン同士が接続されるように直列に接続されたスイッチング素子Ｑ７Ｎ，Ｑ７Ｐのペアからなる。双方向スイッチ部Ｑ８は、ドレイン同士が接続されるように直列に接続されたスイッチング素子Ｑ８Ｎ，Ｑ８Ｐのペアからなる。双方向スイッチ部Ｑ９は、ドレイン同士が接続されるように直列に接続されたスイッチング素子Ｑ９Ｎ，Ｑ９Ｐのペアからなる。双方向スイッチ部Ｑ１０は、ドレイン同士が接続されるように直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１０Ｎ，Ｑ１０Ｐのペアからなる。

そして、本実施形態では、二次巻線１２２の両端間に、スイッチング素子Ｑ５Ｎ，Ｑ５Ｐのペアと、スイッチング素子Ｑ６Ｎ，Ｑ６Ｐのペアとが電気的に直列に接続されている。同様に、二次巻線１２２の両端間に、スイッチング素子Ｑ７Ｎ，Ｑ７Ｐのペアと、スイッチング素子Ｑ８Ｎ，Ｑ８Ｐのペアとが電気的に直列に接続されている。また、二次巻線１２２の両端間に、スイッチング素子Ｑ９Ｎ，Ｑ９Ｐのペアと、スイッチング素子Ｑ１０Ｎ，Ｑ１０Ｐのペアとが電気的に直列に接続されている。ここで、スイッチング素子Ｑ５Ｎ，Ｑ７Ｎ，Ｑ９Ｎのソースが二次巻線１２２の一端に電気的に接続され、スイッチング素子Ｑ６Ｎ，Ｑ８Ｎ，Ｑ１０Ｎのソースが二次巻線１２２の他端に電気的に接続されている。

双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ６の接続点と第２接続端子Ｔ２１との間にはリアクトルＬ１１が接続されている。双方向スイッチ部Ｑ７，Ｑ８の接続点と第２接続端子Ｔ２２との間にはリアクトルＬ１２が接続されている。双方向スイッチ部Ｑ９，Ｑ１０の接続点と第２接続端子Ｔ２３との間にはリアクトルＬ１３が接続されている。ここで、コンバータ回路１３０から交流電力系統３００に電流が流れる場合に電流が流れる向きを正とすると、スイッチング素子Ｑ５Ｐ〜Ｑ１０Ｐのオン時には正の電流を流すことができ、スイッチング素子Ｑ５Ｎ〜Ｑ１０Ｎのオン時には負の電流が流すことができる。

また、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２間にはコンデンサＣ１１が接続され、第２接続端子Ｔ２２，Ｔ２３間にはコンデンサＣ１２が接続され、第２接続端子Ｔ２３，Ｔ２１間にはコンデンサＣ１３が接続されている。ここにおいて、リアクトルＬ１１〜Ｌ１３とコンデンサＣ１１〜Ｃ１３とで、コンバータ回路１３０の出力を三相の交流電圧に変換するフィルタ回路が構成されている。

第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３は、例えば、三相交流方式（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力系統３００にそれぞれ接続される。ここにおいて、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３と三相交流方式の交流電力系統３００との間にはそれぞれ解列リレー４００の接点４１０，４２０，４３０が接続されている。

制御回路１４０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、Ｑ５Ｐ〜Ｑ１０Ｐ、Ｑ５Ｎ〜Ｑ１０Ｎをそれぞれ制御するための制御信号ａ１〜ａ１０Ｎを、直接的に、又は駆動回路を介してスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、Ｑ５Ｐ〜Ｑ１０Ｐ、Ｑ５Ｎ〜Ｑ１０Ｎのゲートに印加する。これにより、制御回路１４０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、Ｑ５Ｐ〜Ｑ１０Ｐ、Ｑ５Ｎ〜Ｑ１０Ｎをそれぞれオン／オフすることができる。本実施形態の制御回路１４０は、デューティ比を調節可能なＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式によって、インバータ回路１１０のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、及びコンバータ回路１３０のスイッチング素子Ｑ５Ｐ〜Ｑ１０Ｐ、Ｑ５Ｎ〜Ｑ１０Ｎをそれぞれ制御する。

また、制御回路１４０は、解列リレー４００を制御するための制御信号を、駆動回路を介して解列リレー４００に出力し、解列リレー４００のオン／オフを制御する。制御回路１４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で構成される。

（３．３）動作
本実施形態の電力変換システム１Ａは、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２と第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３との間で、双方向に電力の変換を行うように構成されている。そのため、電力変換システム１Ａは、「インバータモード」と、「コンバータモード」との２つの動作モードを有している。

インバータモードは、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２に入力される直流電力を交流電力に変換して第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３から出力する動作モードである。コンバータモードは、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３に入力される交流電力を直流電力に変換して第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する動作モードである。つまり、コンバータモードでは、電力変換システム１Ａは、交流電力系統３００から供給される電力を直流電源２００に供給する。

電力変換システム１Ａが電力の変換を行う動作を図２０に基づいて説明する。

制御回路１４０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の組み合わせと、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の組み合わせとが交互にオンするように、インバータ回路１１０のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御する。本実施形態では、一例として、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がオン／オフする駆動周波数は２０ｋＨｚであり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のデューティ比、及びスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のデューティ比はそれぞれ５０％である。これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオンのときには、トランス１２０の一次巻線１２１の両端電圧が「＋Ｅ１」となり、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「＋Ｅ１」となる。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオンのときには、トランス１２０の一次巻線１２１の両端電圧が「−Ｅ１」となり、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「−Ｅ１」となる。すなわち、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０は、「＋Ｅ１」及び「−Ｅ１」に交互に変化する。言い換えれば、制御回路１４０は、一次巻線１２１に正及び負の電圧が交互に印加されるようにインバータ回路１１０を制御する。

二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「＋Ｅ１」又は「−Ｅ１」に固定されている期間において、制御回路１４０は、双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０をＰＷＭ制御することによって、二次巻線１２２から電力が供給される期間を調整し、コンバータ回路１３０の出力電圧を制御する。ここで、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９は、それぞれ双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０に対して、オン／オフが反転するように制御される。

制御回路１４０が、双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０を全てオフ、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９を全てオンにすると、コンバータ回路１３０で電流が循環する循環モードになる。また、制御回路１４０が、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９が全てオフ、双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０を全てオンにすると、コンバータ回路１３０で電流が循環する循環モードになる。制御回路１４０は、コンバータ回路１３０を循環モードで動作させた状態で二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の正負が反転するようにインバータ回路１１０を制御しており、コンバータ回路１３０を流れる電流の影響を受けずに、両端電圧Ｖ１０の正負を反転させることができる。つまり、循環モードで動作する期間が、反転期間を含む第１期間となる。

一方、制御回路１４０が、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「＋Ｅ１」又は「−Ｅ１」に固定されている期間で、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９のうちの１つ又は２つをオンにすると、インバータ回路１１０からコンバータ回路１３０に電力が供給される電力伝達モードとなる。つまり、電力伝達モードで動作する期間が、第２期間となる。

以下、電力変換システム１Ａの動作を具体的に説明する。

例えば、制御回路１４０は、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９を全てオフ、双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０を全てオンにして、コンバータ回路１３０を循環モードとした状態で、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「−Ｅ１」から「＋Ｅ１」に反転するようにインバータ回路１１０を制御する。

二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「＋Ｅ１」に固定された後に、制御回路１４０は、例えば双方向スイッチ部Ｑ７をオンにする。これにより、コンバータ回路１３０は電力伝達モードで動作する。その後、制御回路１４０は、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ９の順番で双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ９をオンにする。このように、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「＋Ｅ１」の状態で、双方向スイッチ部Ｑ７，Ｑ５，Ｑ９を順番にオンにすることによって、三相交流の各相の電流が変化する。

制御回路１４０が、双方向スイッチ部Ｑ７，Ｑ５，Ｑ９を全てオンにすると、コンバータ回路１３０は循環モードで動作する。制御回路１４０は、コンバータ回路１３０を循環モードで動作させている状態で、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「＋Ｅ１」から「−Ｅ１」に反転するようにインバータ回路１１０を制御する。

二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「−Ｅ１」になると、制御回路１４０は、例えば双方向スイッチ部Ｑ９をオフにする。これにより、コンバータ回路１３０は電力伝達モードで動作する。その後、制御回路１４０は、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７の順番で双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７をオフにする。このように、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「−Ｅ１」の状態で、双方向スイッチ部Ｑ９，Ｑ５，Ｑ７を順番にオフにすることによって、三相交流の各相の電流が変化する。

制御回路１４０が、双方向スイッチ部Ｑ９，Ｑ５，Ｑ７を全てオフにすると、コンバータ回路１３０は循環モードで動作する。制御回路１４０は、コンバータ回路１３０を循環モードで動作させている状態で、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が「−Ｅ１」から「＋Ｅ１」に反転するようにインバータ回路１１０を制御する。

電力変換システム１Ａは、上記の動作を繰り返すことによって、直流電源２００と交流電力系統３００との間で電力の変換を行う。ここで、電力変換システム１Ａは、双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０のＰＷＭ制御により、交流電圧波形の１周期内で電力伝達モードで動作する期間の割合を変化させることで、出力電圧を所望の値に制御する。電力変換システム１Ａにおいて、コンバータ回路１３０の出力電圧が交流電力系統３００の電圧を上回っていれば、コンバータ回路１３０の出力が交流電力系統３００に供給される。コンバータ回路１３０の出力電圧が交流電力系統３００の電圧を下回っていれば、電力変換システム１Ａは、交流電力系統３００からの交流電力を直流電力に変換して、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２から直流電源２００に出力する。

電力変換システム１Ａでは、例えば、解列リレー４００の接点４１０〜４３０がオフになることで、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が開放状態になるとき、双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０が全てオフになっていると、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを放出させる電流経路がなくなるため、双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０に過大なストレスが加わる可能性がある。そこで、本実施形態の電力変換システム１Ａでは、制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が開放状態となるときに、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを一次巻線１２１側に回生させるための回生経路を形成するようにコンバータ回路１３０を制御する。以下、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が開放状態となるときの電力変換システム１Ａの動作について図２１〜図２５Ｂを参照して説明する。

制御回路１４０は、電力変換システム１Ａが直流電源２００と交流電力系統３００との間で電力を変換する動作を行っている状態で、コンバータ回路１３０から交流電力系統３００への出力を停止する場合、解列リレー４００を制御して接点４１０〜４３０をオフにする。接点４１０〜４３０がオフすることで第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３が開放状態になると、制御回路１４０は、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを一次巻線１２１側に回生させる回生動作を行うように、コンバータ回路１３０を制御する。

制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が開放状態となるときに、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギが一次巻線１２１側に回生されるようにコンバータ回路１３０を制御する。ここで、制御回路１４０は、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを一次巻線１２１側に回生し終わるまでの回生動作期間において回生期間を断続的に設けている。そして、制御回路１４０は、回生動作期間中に断続的に設けた回生期間において、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを一次巻線１２１側に回生させるようにコンバータ回路１３０を制御する。

図２１は、回生動作期間における電力変換システム１Ａの動作を示すタイムチャートである。制御回路１４０は、解列リレー４００の接点４１０〜４３０をオフにした後も、インバータ回路１１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のペアとスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のペアとが５０％のデューティ比で交互にオンするようにインバータ回路１１０を制御する。これにより、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０は「＋Ｅ１」と「−Ｅ１」とに交互に変化する。

制御回路１４０は、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０が正の一定電圧（＋Ｅ１）に固定されている期間Ｔａ１と、両端電圧Ｖ１０が負の一定電圧（−Ｅ１）に固定されている期間Ｔａ３とのそれぞれで、回生期間ＴＡ３，ＴＡ７を設けるようにコンバータ回路１３０を制御する。回生期間ＴＡ３，ＴＡ７は、リアクトルＬ１１〜Ｌ１３に蓄積されたエネルギによる電流が、コンバータ回路１３０を介して二次巻線１２２に流れる期間である。この期間では、リアクトル１１〜Ｌ１３に蓄積されたエネルギが、インバータ回路１１０に（つまり、直流電源２００側、すなわち一次巻線１２１側に）回生される。

また、制御回路１４０は、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の正負が反転する期間Ｔａ２，Ｔａ４のそれぞれで、還流期間ＴＡ５，ＴＡ１を設けるようにコンバータ回路１３０を制御する。還流期間ＴＡ１，ＴＡ５は、リアクトルＬ１１〜Ｌ１３に蓄積されたエネルギによる電流が、二次巻線１２２を通らずにコンバータ回路１３０を介して流れる期間である。

また、制御回路１４０は、回生期間ＴＡ３，ＴＡ７から還流期間ＴＡ５，ＴＡ１に切り替わる間に、還流切替期間ＴＡ４，ＴＡ８をそれぞれ設けるようにコンバータ回路１３０を制御する。また、制御回路１４０は、還流期間ＴＡ５，ＴＡ１から回生期間ＴＡ７，ＴＡ３に切り替わる間に、回生切替期間ＴＡ６，ＴＡ２をそれぞれ設けるようにコンバータ回路１３０を制御する。

これにより、コンバータ回路１３０は、還流期間ＴＡ１→回生切替期間ＴＡ２→回生期間ＴＡ３→還流切替期間ＴＡ４→還流期間ＴＡ５→回生切替期間ＴＡ６→回生期間ＴＡ７→還流切替期間ＴＡ８→還流期間ＴＡ１の動作を順番に繰り返す。

以下に、各期間におけるコンバータ回路１３０の動作を図２２Ａ〜図２５Ｂに基づいて説明する。図２２Ａ〜図２５Ｂにおいて、矢印Ａ１は二次巻線１２２に発生する両端電圧Ｖ１０の極性を示し、矢印Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３はそれぞれリアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流の向きを示している。リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流の向きは一例であり、解列リレー４００の接点４１０〜４３０がオフするときのコンバータ回路１３０の出力電圧の位相、又は接点４１０〜４３０がオフするときにリアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に流れている電流の極性などに応じて変化する。解列リレー４００の接点４１０〜４３０がオフするとき、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギにより、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３のうち少なくとも１つには正の電流が流れ、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３のうち少なくとも１つには負の電流が流れる。また、図２２Ａ〜図２５Ｂにおいて、スイッチング素子Ｑ５Ｎ〜Ｑ１０Ｎ，Ｑ５Ｐ〜Ｑ１０Ｐのうち、対応する回路記号が点線で囲まれているスイッチング素子はオンであり、対応する回路記号が点線で囲まれていないスイッチング素子はオフである。

図２２Ａは、還流期間ＴＡ１における電力変換システム１Ａの動作を示している。還流期間ＴＡ１は、上述した期間Ｔａ３から期間Ｔａ１に切り替わる途中の期間Ｔａ４であり、還流期間ＴＡ１において二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性が負から正に反転する。

制御回路１４０は、還流期間ＴＡ１においては、スイッチング素子Ｑ６Ｐ，Ｑ６Ｎ，Ｑ８Ｐ，Ｑ８Ｎ，Ｑ１０Ｐ，Ｑ１０Ｎをオンにして、双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０を双方向オンの状態とする。また、制御回路１４０は、還流期間ＴＡ１においては、スイッチング素子Ｑ５Ｐ，Ｑ５Ｎ，Ｑ７Ｐ，Ｑ７Ｎ，Ｑ９Ｐ，Ｑ９Ｎを全てオフにしており、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９を双方向オフの状態とする。ここで、双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０が「双方向オン」の状態とは双方向の電流を流すことができる状態であり、「双方向オフ」の状態とは双方向の電流を遮断する状態である。

これにより、第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３が開放されたときにリアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流は、二次巻線１２２に流れることができず、コンバータ回路１３０を介して流れる。例えば、コンバータ回路１３０では、リアクトルＬ１１→双方向スイッチ部Ｑ６→双方向スイッチ部Ｑ１０→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１３→リアクトルＬ１１の還流経路で電流が流れる。また、リアクトルＬ１２→双方向スイッチ部Ｑ８→双方向スイッチ部Ｑ１０→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１２→リアクトルＬ１２の還流経路で電流が流れる。また、還流期間ＴＡ１では双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０が双方向オンの状態であるが、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９が双方向オフの状態であるので、二次巻線１２２の両端間が短絡されるのを防止できる。

制御回路１４０は、期間Ｔａ４から期間Ｔａ１に移行して、インバータ回路１１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオンにすると、コンバータ回路１３０の動作を還流期間ＴＡ１から回生切替期間ＴＡ２に移行させる。図２２Ｂは、回生切替期間ＴＡ２における電力変換システム１Ａの動作を示している。回生切替期間ＴＡ２では、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性は正に固定されている。

制御回路１４０は、回生切替期間ＴＡ２においては、双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０を継続して双方向オンの状態にして、スイッチング素子Ｑ５Ｎ，Ｑ７Ｎ，Ｑ９Ｎをオンにする。また、制御回路１４０は、スイッチング素子Ｑ５Ｐ，Ｑ７Ｐ，Ｑ９Ｐをオフにする。

これにより、コンバータ回路１３０では、リアクトルＬ１１→スイッチング素子Ｑ５Ｎ→二次巻線１２２→双方向スイッチ部Ｑ１０→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１３→リアクトルＬ１１の回生経路で電流を流すことができる。また、リアクトルＬ１２→スイッチング素子Ｑ７Ｎ→二次巻線１２２→双方向スイッチ部Ｑ１０→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１２→リアクトルＬ１２の回生経路で電流を流すことができる。したがって、コンバータ回路１３０では、回生切替期間ＴＡ２において、還流期間ＴＡ１での還流経路を維持した状態で、回生経路が形成される。これにより、回生切替期間ＴＡ２においても、還流期間ＴＡ１において還流経路で流れていた電流が流れ続けることができ、還流経路で流れている電流の流れる経路がなくなって、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９にストレスが加わるのを防止できる。

回生切替期間ＴＡ２が所定時間継続すると、制御回路１４０は、コンバータ回路１３０の動作を回生切替期間ＴＡ２から回生期間ＴＡ３に移行させる。図２３Ａは、回生期間ＴＡ３における電力変換システム１Ａの動作を示している。回生期間ＴＡ３では、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性は正に固定されている。

制御回路１４０は、回生期間ＴＡ３においては、スイッチング素子Ｑ５Ｎ，Ｑ７Ｎ，Ｑ９Ｎ，Ｑ６Ｐ，Ｑ８Ｐ，Ｑ１０Ｐを継続してオンにした状態で、スイッチング素子Ｑ６Ｎ，Ｑ８Ｎ，Ｑ１０Ｎをオフにする。また、制御回路１４０は、回生期間ＴＡ３において、スイッチング素子Ｑ５Ｐ，Ｑ７Ｐ，Ｑ９Ｐを継続してオフにする。

これにより、回生期間ＴＡ３では、回生切替期間ＴＡ２で形成された回生経路で電流が流れる。ここで、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流は、二次巻線１２２の両端のうち二次巻線１２２に発生する電圧の正極側の端部に流れ込むように、コンバータ回路１３０は制御される。リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流がコンバータ回路１３０を介して二次巻線１２２に流れることで、トランス１２０の一次巻線１２１に電流が流れ、インバータ回路１１０を介してコンデンサＣ１又は直流電源２００に電流が流れるので、一次巻線１２１側に電流が回生される。回生期間ＴＡ３では、回生切替期間ＴＡ２で維持されていた還流経路は遮断されている。

制御回路１４０は、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性が反転する前に、回生期間ＴＡ３から還流切替期間ＴＡ４へと移行するように、コンバータ回路１３０を制御する。図２３Ｂは、還流切替期間ＴＡ４における電力変換システム１Ａの動作を示している。還流切替期間ＴＡ４では、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性は正に固定されている。

制御回路１４０は、還流切替期間ＴＡ４において、回生期間ＴＡ３でオンのスイッチング素子Ｑ５Ｎ，Ｑ７Ｎ，Ｑ９Ｎ，Ｑ６Ｐ，Ｑ８Ｐ，Ｑ１０Ｐを継続してオンにし、さらにスイッチング素子Ｑ５Ｐ，Ｑ７Ｐ，Ｑ９Ｐをオンにする。これにより、双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９が双方向オンの状態になり、二次巻線１２２を通らずにコンバータ回路１３０を介して電流が流れる還流経路が形成される。すなわち、還流切替期間ＴＡ４では、回生期間ＴＡ３での回生経路が維持されている状態で、還流経路が形成される。

その後、制御回路１４０は、期間Ｔａ１から期間Ｔａ２に移行して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を全てオフにすると、還流切替期間ＴＡ４から還流期間ＴＡ５に移行するようにコンバータ回路１３０を制御する。図２４Ａは、還流期間ＴＡ５における電力変換システム１Ａの動作を示している。還流期間ＴＡ５では、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性が正から負に反転する。

制御回路１４０は、還流期間ＴＡ５において、還流切替期間ＴＡ４で双方向オンの状態であった双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９を継続して双方向オンの状態にし、スイッチング素子Ｑ６Ｐ，Ｑ８Ｐ，Ｑ１０Ｐをオフにする。これにより、還流切替期間ＴＡ４で維持されていた回生経路が遮断され、還流切替期間ＴＡ４で形成された還流経路のみで電流が流れるようになる。

すなわち、コンバータ回路１３０では、リアクトルＬ１１→スイッチング素子Ｑ５Ｎ→スイッチング素子Ｑ９Ｐ→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１３→リアクトルＬ１１の還流経路で電流を流すことができる。また、リアクトルＬ１２→スイッチング素子Ｑ７Ｎ→スイッチング素子Ｑ９Ｐ→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１２→リアクトルＬ１２の還流経路で電流を流すことができる。このように、二次巻線１２２を通らずにコンバータ回路１３０を介して電流が流れるので、制御回路１４０は、還流期間ＴＡ５（期間Ｔａ２）においてインバータ回路１１０の出力電圧の極性を正から負に反転させることができる。

制御回路１４０は、期間Ｔａ２から期間Ｔａ３に移行して、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンにすると、コンバータ回路１３０を還流期間ＴＡ５から回生切替期間ＴＡ６に移行させる。図２４Ｂは、回生切替期間ＴＡ６における電力変換システム１Ａの動作を示している。回生切替期間ＴＡ６では、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性は負に固定されている。

制御回路１４０は、回生切替期間ＴＡ６において、還流期間ＴＡ５で双方向オンの状態であった双方向スイッチ部Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９を継続して双方向オンの状態にして、スイッチング素子Ｑ６Ｎ，Ｑ８Ｎ，Ｑ１０Ｎをオンにする。これにより、回生切替期間ＴＡ６では、還流期間ＴＡ５で形成された還流経路が維持された状態で、回生経路が形成される。

すなわち、コンバータ回路１３０では、リアクトルＬ１１→スイッチング素子Ｑ６Ｎ→二次巻線１２２→スイッチング素子Ｑ９Ｐ→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１３→リアクトルＬ１１の回生経路で電流を流すことができる。また、リアクトルＬ１２→スイッチング素子Ｑ８Ｎ→二次巻線１２２→スイッチング素子Ｑ９Ｐ→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１２→リアクトルＬ１２の回生経路で電流を流すことができる。

回生切替期間ＴＡ６が所定時間継続すると、制御回路１４０は、コンバータ回路１３０の動作を回生切替期間ＴＡ６から回生期間ＴＡ７に移行させる。図２５Ａは、回生期間ＴＡ７における電力変換システム１Ａの動作を示している。回生期間ＴＡ７では、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性が負に固定されている。

制御回路１４０は、回生期間ＴＡ７において、回生切替期間ＴＡ６でオン状態であったスイッチング素子Ｑ５Ｐ，Ｑ７Ｐ，Ｑ９Ｐ，Ｑ６Ｎ，Ｑ８Ｎ，Ｑ１０Ｎを継続してオン状態にする。また、制御回路１４０は、回生期間ＴＡ７において、回生切替期間ＴＡ６でオン状態であったスイッチング素子Ｑ５Ｎ，Ｑ７Ｎ，Ｑ９Ｎをオフにする。制御回路１４０は、回生期間ＴＡ７において、スイッチング素子Ｑ６Ｐ，Ｑ８Ｐ，Ｑ１０Ｐを継続してオフにする。これにより、回生期間ＴＡ７では、回生切替期間ＴＡ６で維持されていた還流経路が遮断され、回生切替期間ＴＡ６で形成された回線経路で電流が流れるようになる。

すなわち、コンバータ回路１３０では、リアクトルＬ１１→スイッチング素子Ｑ６Ｎ→二次巻線１２２→スイッチング素子Ｑ９Ｐ→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１３→リアクトルＬ１１の回生経路で電流が流れる。また、リアクトルＬ１２→スイッチング素子Ｑ８Ｎ→二次巻線１２２→スイッチング素子Ｑ９Ｐ→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１２→リアクトルＬ１２の回生経路で電流が流れる。このとき、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流は、二次巻線１２２の両端のうち二次巻線１２２に発生する電圧の正極側の端部に流れ込むように、コンバータ回路１３０は制御される。したがって、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流が、コンバータ回路１３０を介して二次巻線１２２に流れることによって、トランス１２０及びインバータ回路１１０を介してコンデンサＣ１又は直流電源２００に電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１又は直流電源２００が充電されるので、一次巻線１２１側に電流が回生される。

その後、制御回路１４０は、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性が負から正に反転する前に、回生期間ＴＡ７から還流切替期間ＴＡ８へと移行するように、コンバータ回路１３０を制御する。図２５Ｂは、還流切替期間ＴＡ８における電力変換システム１Ａの動作を示している。還流切替期間ＴＡ８では、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性は負に固定されている。

制御回路１４０は、還流切替期間ＴＡ８において、回生期間ＴＡ３でオンのスイッチング素子Ｑ５Ｐ，Ｑ７Ｐ，Ｑ９Ｐ，Ｑ６Ｎ，Ｑ８Ｎ，Ｑ１０Ｎを継続してオンにし、さらにスイッチング素子Ｑ６Ｐ，Ｑ８Ｐ，Ｑ１０Ｐをオンにする。これにより、双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０が双方向オンの状態になり、二次巻線１２２を通らずにコンバータ回路１３０を介して電流が流れる還流経路が形成される。すなわち、還流切替期間ＴＡ８では、回生期間ＴＡ７で形成された回生経路が維持されている状態で、還流経路が形成される。

これにより、コンバータ回路１３０では、リアクトルＬ１１→双方向スイッチ部Ｑ６→双方向スイッチ部Ｑ１０→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１３→リアクトルＬ１１の経路で電流が流れる回生経路が形成される。また、リアクトルＬ１２→双方向スイッチ部Ｑ８→双方向スイッチ部Ｑ１０→リアクトルＬ１３→コンデンサＣ１２→リアクトルＬ１２の経路で電流が流れる回生経路が形成される。

その後、制御回路１４０は、期間Ｔａ３から期間Ｔａ４に移行して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を全てオフにすると、還流切替期間ＴＡ８から還流期間ＴＡ１へ移行するように、コンバータ回路１３０を制御する。図２２Ａは還流期間ＴＡ１における電力変換システム１Ａの動作を示している。還流期間ＴＡ１では、二次巻線１２２の両端電圧Ｖ１０の極性は負から正に反転する。

制御回路１４０は、還流期間ＴＡ１において、還流切替期間ＴＡ８で双方向オンの状態であった双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０を継続して双方向オンの状態にし、還流切替期間ＴＡ８でオンであったスイッチング素子Ｑ５Ｐ，Ｑ７Ｐ，Ｑ９Ｐをオフにする。これにより、還流期間ＴＡ１では、還流切替期間ＴＡ８で維持されていた回生経路が遮断される。また、還流期間ＴＡ１では双方向スイッチ部Ｑ６，Ｑ８，Ｑ１０が双方向オンの状態になり、二次巻線１２２を通らずにコンバータ回路１３０で電流が流れる還流経路が継続して形成される。したがって、コンバータ回路１３０では二次巻線１２２を介さない還流経路で電流が流れるので、この間にインバータ回路１１０の出力電圧の極性を負から正に反転させることができる。

制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３が開放状態となった後、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流が、コンバータ回路１３０を介して二次巻線１２２に流れる回生経路を形成するようにコンバータ回路１３０を制御している。したがって、第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３が開放状態となった後に、コンバータ回路１３０を介して二次巻線１２２に電流を流すことで、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギをインバータ回路１１０を介してコンデンサＣ１又は直流電源２００に回生することができる。よって、コンデンサＣ１又は直流電源２００が充電され、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを一次巻線１２１側に回生させることができる。

制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３が開放状態となった後に、予め設定された一定時間以上、上述した期間ＴＡ１〜ＴＡ８を繰り返すようにコンバータ回路１３０を制御する。これにより、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを一次巻線１２１側に回生させた後に、コンバータ回路１３０及びインバータ回路１１０の動作を停止させることができ、コンバータ回路１３０のスイッチング素子に加わるストレスを低減できる。ここにおいて、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを一次巻線１２１側に回生し終わるまでの期間が回生動作期間であり、上記の一定時間は、回生動作期間よりも長い時間に設定されていればよい。

（４）変形例
以下に、上記実施形態の変形例を列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。

電力変換システム１Ａでは、第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３が開放状態となった時点から一定時間が経過すると、インバータ回路１１０及びコンバータ回路１３０の動作を停止しているが、インバータ回路１１０及びコンバータ回路１３０を停止するタイミングはこれに限定されない。制御回路１４０は、一次巻線１２１側に回生させる電流の電流値を直接的又は間接的に計測し、電流の計測値が所定の閾値以下になると、インバータ回路１１０及びコンバータ回路１３０の動作を停止させてもよい。例えば、制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３が開放状態となった後にリアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流を電流センサ（カレントトランス、ホール素子など）で直接的に計測し、電流の計測値が閾値以下になると、インバータ回路１１０及びコンバータ回路１３０の動作を停止させればよい。なお、制御回路１４０は、電流センサの代わりに、リアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に直列に接続された電流検出用の抵抗器を用い、電流検出用の抵抗器の両端電圧からリアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３を流れる電流を間接的に計測してもよい。

また、電力変換システム１Ａでは、制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が開放状態となった直後に回生動作期間を設けてもよいが、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が開放状態となった時点と回生動作期間との間に時間差があってもよい。つまり、制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が開放状態となった時点から、インバータ回路１１０及びコンバータ回路１３０を停止させるまでの間に、回生動作期間を設ければよい。これにより、制御回路１４０は、回生動作期間においてリアクトルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に蓄積されたエネルギを一次巻線１２１側に回生させた後に、インバータ回路１１０及びコンバータ回路１３０を停止させることができる。したがって、コンバータ回路１３０を停止させる際にコンバータ回路１３０の双方向スイッチ部Ｑ５〜Ｑ１０に加わるストレスを低減できる。

また、電力変換システム１Ａでは、例えば第２接続端子Ｔ２１〜Ｔ２３に接続された電線が断線するなどして、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が開放状態となった場合でも、回生動作期間を設けた後にインバータ回路１１０及びコンバータ回路１３０を停止させればよい。ここで、制御回路１４０は、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の端子間電圧などから、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の開放状態を検出すればよい。

また、電力変換システム１，１Ａは、双方向に電力の変換を行う構成に限らず、例えば、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２から第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３への一方向にのみ、電力の変換を行う構成であってもよい。換言すれば、コンバータ回路（１１，１３０）からインバータ回路（５，１１０）に向かう第１方向で電力の伝達が行われてもよいし、インバータ回路（５，１１０）からコンバータ回路（１１，１３０）に向かう第２方向で電力の伝達が行われてもよい。

また、実施形態１，２では、第１接続対象が直流電源２００である場合を例として説明したが、第１接続対象は直流電源に限らず、直流電力を動作電源とする直流負荷であってもよいし、双方向に電力変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

また、実施形態１，２では、第２接続対象が交流電力系統３００である場合を例として説明したが、第２接続対象は交流電力系統３００に限らず、例えば交流電力を動作電源とする負荷２９（図１参照）、交流負荷３１０（図２０参照）であってもよい。

電力変換システム１，１Ａは、非住宅施設に限らず、例えば、住宅に導入されてもよいし、電気自動車等、施設以外に適用されてもよい。

また、インバータ回路５，１１０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４，Ｑ１〜Ｑ４は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などでもよい。同様に、サイクロコンバータ１１のスイッチ部Ｓ５Ｐ〜Ｓ１０Ｐ，Ｓ５Ｎ〜Ｓ１０Ｎ、コンバータ回路１３０のスイッチング素子Ｑ５Ｐ〜Ｑ１０Ｐ、Ｑ５Ｎ〜Ｑ１０Ｎも、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴなどでもよい。その場合、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードと同じ向きに還流用のダイオードが接続されていればよい。

また、実施形態１、２では、第２接続対象である商用電力系統２７及び交流電力系統３００が三相交流であるが、この構成に限らず、第２接続対象は、例えば、単相交流であってもよい。電力変換システム１Ａは、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２と第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３との間で双方向の電力変換を行う。すなわち、電力変換システム１Ａは、第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２から入力される直流電力を単相交流電力に変換して第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３から出力してもよいし、第２接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３から入力される単相交流電力を直流電力に変換して第１接続端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力してもよい。

（５）まとめ
以上説明したように、第１の態様の電力変換システム（１，１Ａ）は、第１接続端子（３，Ｔ１１〜Ｔ１２）と、第２接続端子（１５，Ｔ２１〜Ｔ２３）と、一次巻線（１９，１２１）及び二次巻線（２１，１２２）と、インバータ回路（５，１１０）と、コンバータ回路（１１，１３０）と、制御回路（７，１４０）と、を有する。第１接続端子（３，Ｔ１１〜Ｔ１２）には第１接続対象（１７，２００）が接続される。第２接続端子（１５，Ｔ２１〜Ｔ２３）には第２接続対象（２７，２９，３００，３１０）が接続される。二次巻線（２１，１２２）は一次巻線（１９，１２１）に磁気結合される。インバータ回路（５，１１０）は、第１接続端子（３，Ｔ１１〜Ｔ１２）と一次巻線（１９，１２１）との間に接続されて電力変換を行う。コンバータ回路（１１，１３０）は、二次巻線（２１，１２２）の両端間にブリッジ接続された複数の双方向スイッチ部（３５〜４０，Ｑ５〜Ｑ１０）を備える。制御回路（７，１４０）は、一次巻線（１９，１２１）に正及び負の電圧が交互に印加されるようにインバータ回路（５，１１０）を制御する。制御回路（７，１４０）は、一次巻線（１９，１２１）の電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間において、コンバータ回路（１１，１３０）とインバータ回路（５，１１０）との間で電力の伝達が行われないようにコンバータ回路（１１，１３０）を制御する。制御回路（７，１４０）は、第１期間とは異なる第２期間において、コンバータ回路（１１，１３０）からインバータ回路（５，１１０）に向かう第１方向又は第１方向とは逆の第２方向で電力の伝達が行われるようにコンバータ回路（１１，１３０）を制御する。

これにより、一次巻線（１９，１２１）の電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間において、コンバータ回路（１１，１３０）とインバータ回路（５，１１０）との間で電力の伝達が行わないようにコンバータ回路（１１，１３０）が制御される。したがって、一次巻線（１９，１２１）にかかる電圧の極性の反転を安定的に行うことができ、双方向スイッチ部（３５〜４０，Ｑ５〜Ｑ１０）のスイッチングによる電力損失を低減できる。よって、電力変換システム（１，１Ａ）において電力の変換効率を向上できる。

第２の態様の電力変換システム（１）では、第１の態様において、第２接続端子（１５）は複数の端子（１５ａ〜１５ｃ）を含む。双方向スイッチ部（３５〜４０）は、二次巻線（２１）の第１端（２１ａ）と複数の端子（１５ａ〜１５ｃ）との間にそれぞれ挿入されている第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）と、二次巻線（２１）の第２端（２１ｂ）と複数の端子（１５ａ〜１５ｃ）との間にそれぞれ挿入されている第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）とを含む。第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）と第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）とは直列に接続されている。制御回路（７）は、第１タイミング及び第２タイミングをシフトさせることにより、第２接続端子（１５）から出力される出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する。第１タイミングは、二次巻線（２１）の電圧が正である正極性期間において、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）、及び、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）を含む回路を流れる電流が、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）を流れる状態から第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）に流れる状態に切り替わるタイミングである。第２タイミングは、正極性期間に続く二次巻線（２１）の電圧が負である負極性期間において、上記の回路を流れる電流が、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）を流れる状態から第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）に流れる状態に切り替わるタイミングである。

これにより、一次側のインバータ回路（５）では、出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御するための処理が不要となる。つまり、インバータ回路（５）を構成するスイッチング素子を駆動させる信号の位相を固定できる。制御回路（７）は、一次側のインバータ回路（５）の上記位相を固定した状態で、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）、及び、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）を制御して上記振幅を制御するので、一次側のインバータ回路（５）に循環電流が発生しないようにすることができる。

第３の態様の電力変換システム（１）では、第２の態様において、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）、及び、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）は、それぞれ、第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ〜Ｓ１０Ｎ）と、第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ〜Ｓ１０Ｎ）と直列に接続された第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ〜Ｓ１０Ｐ）と、を含む。

第４の態様の電力変換システム（１）では、第３の態様において、第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ〜Ｓ１０Ｎ）がオン状態のとき、第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ〜Ｓ１０Ｎ）は、二次巻線（２１）から第２接続端子（１５）への方向、及び、第２接続端子（１５）から二次巻線（２１）への方向に対して導通状態となる。第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ〜Ｓ１０Ｎ）がオフ状態のとき、第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ〜Ｓ１０Ｎ）は、二次巻線（２１）から第２接続端子（１５）への方向に対して非導通状態となり、かつ、第２接続端子（１５）から二次巻線（２１）への方向に対して導通状態となる。第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ〜Ｓ１０Ｐ）がオン状態のとき、第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ〜Ｓ１０Ｐ）は、二次巻線（２１）から第２接続端子（１５）への方向、及び、第２接続端子（１５）から二次巻線（２１）への方向に対して導通状態となる。第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ〜Ｓ１０Ｐ）がオフ状態のとき、第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ〜Ｓ１０Ｐ）は、二次巻線（２１）から第２接続端子（１５）への方向に対して導通状態となり、かつ、第２接続端子（１５）から二次巻線（２１）への方向に対して非導通状態となる。

第５の態様の電力変換システム（１）では、第３又は第４の態様において、制御回路（７）は、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｎ）をオンオフさせる駆動信号の位相、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）をオンオフさせる駆動信号の位相、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）をオンオフさせる駆動信号の位相、及び、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）をオンオフさせる駆動信号の位相をシフトさせることにより、第１タイミング、及び、第２タイミングをシフトさせる。

これにより、駆動信号のデューティは変えず、駆動信号の位相をシフトさせることで、第１タイミング、及び、第２タイミングをシフトさせることができる。

第６の態様の電力変換システム（１）では、第３〜第５のいずれかの態様において、制御回路（７）は、正極性期間において、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｎ）をオフからオンに切り替えてから第１所定期間が経過した後、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）をオンからオフに切り替える。制御回路（７）は、正極性期間において、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）をオフからオンに切り替えてから第２所定期間が経過した後、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）をオンからオフに切り替える。制御回路（７）は、負極性期間において、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）をオフからオンに切り替えてから第３所定期間が経過した後、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｎ）をオンからオフに切り替える。制御回路（７）は、負極性期間において、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）をオフからオンに切り替えてから第４所定期間が経過した後、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）をオンからオフに切り替える。

制御回路（７）は、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）と第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）とのオン期間の一部を重複させる制御をする。よって、第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）と第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）との両方がオフ状態の期間を回避できる。同様に、制御回路（７）は、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）と第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）とのオン期間の一部を重複させる制御をする。よって、第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）と第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）との両方がオフ状態の期間を回避できる。これにより、電力変換システム（１）の二次側において、二次巻線（２１）への経路が常に確保できる。従って、電力変換システム（１）の二次側で戻り電流が発生したとき、その電流が正電流、負電流のいずれの場合でも、戻り電流が流れる経路を確保することができるので、回路を保護することができる。

第７の態様の電力変換システム（１）では、第３〜第６のいずれかの態様において、制御回路（７）は、正極性期間において、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）をオンからオフに切り替えてから第５所定期間が経過した後、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｎ）をオフからオンに切り替える。制御回路（７）は、負極性期間において、第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）をオンからオフに切り替えてから第６所定期間が経過した後、第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）をオフからオンに切り替える。

これにより、正極性期間において、第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）と第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｎ）とが同時にオン状態になることを回避できる。また、負極性期間において、第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）と第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）とが同時にオン状態になることを回避できる。

第８の態様の電力変換システム（１）では、第３〜第７のいずれかの態様において、制御回路（７）は、一次巻線に電流が流れていない状態のとき、それぞれの第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｎ）、及び、第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）をオン状態にさせ、かつ、それぞれの第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）、及び、第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）をオフ状態にする制御をし、又は、それぞれの第１双方向スイッチ部（３５，３７，３９）の第１スイッチ部（Ｓ５Ｎ，Ｓ７Ｎ，Ｓ９Ｎ）、及び、第２スイッチ部（Ｓ５Ｐ，Ｓ７Ｐ，Ｓ９Ｐ）をオフ状態にさせ、かつ、それぞれの第２双方向スイッチ部（３６，３８，４０）の第１スイッチ部（Ｓ６Ｎ，Ｓ８Ｎ，Ｓ１０Ｎ）、及び、第２スイッチ部（Ｓ６Ｐ，Ｓ８Ｐ，Ｓ１０Ｐ）をオン状態にする制御をする。

これにより、電力変換システム（１）の二次側で電流を循環させつつ、二次巻線（２１）に電流が流れないようにすることができる。

第９の態様に係る電力変換システム（１Ａ）は、第１の態様において、第１接続端子（Ｔ１１，Ｔ１２）と、第２接続端子（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）と、を備える。電力変換システム（１Ａ）は、一次巻線（１２１）及び二次巻線（１２２）と、インバータ回路（１１０）と、コンバータ回路（１３０）と、リアクトル（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）と、制御回路（１４０）と、を備える。第１接続端子（Ｔ１１，Ｔ１２）には第１接続対象（２００）が接続される。第２接続端子（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）には第２接続対象（３００，３１０）が接続される。二次巻線（１２２）は一次巻線（１２１）に磁気結合される。インバータ回路（１１０）は、第１接続端子（Ｔ１１，Ｔ１２）と一次巻線（１２１）との間に接続されて電力変換を行う。コンバータ回路（１３０）は、二次巻線（１２２）の両端間にブリッジ接続された複数の双方向スイッチ部（Ｑ５〜Ｑ１０）を備える。リアクトル（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）は、コンバータ回路（１３０）と第２接続端子（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）との間に接続される。制御回路（１４０）は、第２接続端子（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）が開放状態となるときに、リアクトル（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）に蓄積されたエネルギが一次巻線（１２１）側に回生されるようにコンバータ回路（１３０）を制御する。

この構成によれば、第２接続端子（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）が開放状態となるときに、リアクトル（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）に蓄積されたエネルギを一次巻線（１２１）側に回生することができる。したがって、コンバータ回路（１３０）が回生動作を行わない場合に比べて、インバータ回路（１１０）及びコンバータ回路（１３０）の動作を停止させる際に双方向スイッチ部に加わるストレスを低減できる。

第１０の態様に係る電力変換システム（１Ａ）では、第９の態様において、制御回路（１４０）は、第２接続端子（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）が開放状態となるときに、回生動作期間において回生期間を断続的に設けるようにコンバータ回路（１３０）を制御する。回生動作期間は、リアクトル（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）に蓄積されたエネルギを一次巻線（１２１）側に回生し終わるまでの期間である。回生期間は、リアクトル（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）に蓄積されたエネルギを一次巻線（１２１）側に回生する期間である。

この構成によれば、回生動作期間中に断続的に設けた回生期間において、リアクトル（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）に蓄積されたエネルギを一次巻線（１２１）側に回生することができる。

第１１の態様に係る電力変換システム（１Ａ）では、第１０の態様において、制御回路（１４０）は、回生動作期間が終わると、インバータ回路（１１０）及びコンバータ回路（１３０）の動作を停止する。

この構成によれば、回生動作期間が終わった後に、インバータ回路（１１０）及びコンバータ回路（１３０）の動作を停止することができる。ここで、第２接続端子（Ｔ２１〜Ｔ２３）が開放状態となった直後に回生動作期間を設けることは必須ではなく、第２接続端子（Ｔ２１〜Ｔ２３）が開放状態となった時点からインバータ回路（１１０）及びコンバータ回路（１３０）の動作を停止するまでの間に回生動作期間が設けられればよい。したがって、回生動作期間がない場合に比べて、インバータ回路（１１０）及びコンバータ回路（１３０）の動作を停止させる際に双方向スイッチ部に加わるストレスが低減される。

第１２の態様に係る電力変換システム（１Ａ）では、第１０又は第１１の態様において、制御回路（１４０）は、回生期間において、二次巻線（１２２）の両端のうち、インバータ回路（１１０）の動作により二次巻線（１２２）に発生する電圧（Ｖ１０）の正極側の端部に、コンバータ回路（１３０）から電流が流れ込むようにコンバータ回路（１３０）を制御する。

この構成によれば、リアクトル（Ｌ１１〜Ｌ１３）に蓄積されたエネルギによる電流が二次巻線（１２２）の正極側の端部に流れ込むことで、二次巻線（１２２）の両端電圧が増加するので、インバータ回路（１１０）を介して一次巻線（１２１）側にエネルギを回生できる。

第１３の態様に係る電力変換システム（１Ａ）では、第１０〜第１２のいずれかの態様において、制御回路（１４０）は、回生動作期間において、二次巻線（１２２）に発生する電圧の極性が反転する期間に、還流期間を設けるようにコンバータ回路（１３０）を制御する。還流期間は、二次巻線（１２２）を通らずにコンバータ回路（１３０）で電流が流れる還流経路を形成する期間である。

この構成によれば、還流期間では、二次巻線（１２２）を通らずにコンバータ回路（１３０）を介して電流が流れるので、コンバータ回路（１３０）に流れる電流の影響を受けずに、二次巻線（１２２）に発生する電圧の極性を反転させることができる。

第１４の態様に係る電力変換システム（１Ａ）では、第１３の態様において、制御回路（１４０）は、回生期間から還流期間に切り替わる間に、回生期間において電流が流れていた回生経路を維持した状態で還流経路を形成するようにコンバータ回路（１３０）を制御する還流切替期間を設けている。

この構成によれば、還流切替期間では、回生経路と還流経路の両方で電流を流すことができる。したがって、回生期間において回生経路を通っていた電流が還流切替期間においても流れつづけていた場合に、電流が流れる経路がなくなって双方向スイッチ部にストレスがかかるのを抑制できる。

第１５の態様に係る電力変換システム（１Ａ）では、第１３又は第１４の態様において、制御回路（１４０）は、還流期間から回生期間に切り替わる間に、還流経路を維持した状態で、リアクトル（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）に蓄積されたエネルギを一次巻線（１２１）側に回生するようにコンバータ回路（１３０）を制御する回生切替期間を設けている。

第１６の態様に係る電力変換システム（１，１Ａ）では、第１〜第１５の態様において、コンバータ回路（１１，１３０）が、二次巻線（２１，１２２）と第２接続端子（１５，Ｔ２１〜Ｔ２３）との間で、単相交流電力を三相交流電力に変換する動作、又は、三相交流電力を単相交流電力に変換する動作の少なくとも一方を行う。

この構成によれば、電力変換システム（１，１Ａ）を三相交流方式の交流電力系統に適用できる。

第１７の態様に係る電力変換システム（１，１Ａ）では、第１〜第１５の態様において、コンバータ回路（１１，１３０）が、二次巻線（２１，１２２）と第２接続端子（１５，Ｔ２１〜Ｔ２３）との間で、単相交流電力の変換動作を行う。

この構成によれば、電力変換システム（１，１Ａ）を単相交流方式の交流電力系統に適用できる。

ただし、第２〜第１５この構成は電力変換システム（１，１Ａ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

第９の態様については、それ単独でも実施し得る態様であって、第１〜８のいずれかの態様を前提とすることは必須ではない。同様に、第２の態様についても、それ単独でも実施し得る態様であって、第９〜１５のいずれかの態様を前提とすることは必須ではない。

本開示は、例えば、定置用蓄電池のパワーコンディショナや、ＥＶ／ＰＨＶ用のＶ２Ｈ（Vehicle to Home）パワーコンディショナに利用することができる。

１，１Ａ 電力変換システム
３ 接続部（第１接続端子）
５ インバータ回路
７ 制御部（制御回路）
９ トランス
１１ サイクロコンバータ（コンバータ回路）
１３ フィルタ回路
１５ 接続部（第２接続端子）
１５ａ 第１端（端子）
１５ｂ 第２端（端子）
１５ｃ 第３端（端子）
１７ 直流電源（第１接続対象）
１９ 一次巻線
２１ 二次巻線
２１ａ 第１端
２１ｂ 第２端
２７ 商用電力系統（第２接続対象）
２９ 負荷（第２接続対象）
３５〜４０ 双方向スイッチ部
３５，３７，３９ 第１双方向スイッチ部
３６，３８，４０ 第２双方向スイッチ部
４１，４３，４５ コイル（リアクトル）
１１０ インバータ回路
１２１ 一次巻線
１２２ 二次巻線
１３０ コンバータ回路
１４０ 制御回路
２００ 直流電源（第１接続対象）
３００ 交流電力系統（第２接続対象）
３１０ 交流負荷（第２接続対象）
Ｌ１１〜Ｌ１３リアクトル
Ｓ５Ｐ〜Ｓ１０Ｐ スイッチ部（第１スイッチ部の一例）
Ｓ５Ｎ〜Ｓ１０Ｎ スイッチ部（第２スイッチ部の一例）
Ｔ１１〜Ｔ１３ 第１接続端子
Ｔ２１〜Ｔ２３ 第２接続端子
ＴＡ１，ＴＡ５ 還流期間
ＴＡ２，ＴＡ６ 回生切替期間
ＴＡ３，ＴＡ７ 回生期間
ＴＡ４，ＴＡ８ 還流切替期間

Claims (15)

1. 第１接続対象が接続される第１接続端子と、
   第２接続対象が接続される第２接続端子と、
   一次巻線及び前記一次巻線に磁気結合される二次巻線と、
   前記第１接続端子と前記一次巻線との間に接続されて電力変換を行うインバータ回路と、
   前記二次巻線の両端間にブリッジ接続された複数の双方向スイッチ部を備えるコンバータ回路と、
   前記一次巻線に正及び負の電圧が交互に印加されるように前記インバータ回路を制御する制御回路と、を有し、
   前記制御回路は、前記一次巻線の電圧の極性が反転する反転期間を含む第１期間において、前記コンバータ回路と前記インバータ回路との間で電力の伝達が行われないように前記コンバータ回路を制御し、
   前記制御回路は、前記第１期間とは異なる第２期間において、前記コンバータ回路から前記インバータ回路に向かう第１方向又は前記第１方向とは逆の第２方向で電力の伝達が行われるように前記コンバータ回路を制御する
   電力変換システム。
2. 前記第２接続端子は複数の端子を含み、
   前記双方向スイッチ部は、前記二次巻線の第１端と前記複数の端子との間にそれぞれ挿入されている第１双方向スイッチ部と、前記二次巻線の第２端と前記複数の端子との間にそれぞれ挿入されている第２双方向スイッチ部とを含み、
   前記第１双方向スイッチ部と前記第２双方向スイッチ部とは直列に接続されており、
   前記制御回路は、前記二次巻線の電圧が正である正極性期間において、前記第１双方向スイッチ部、及び、前記第２双方向スイッチ部を含む回路を流れる電流が、前記第２双方向スイッチ部を流れる状態から前記第１双方向スイッチ部に流れる状態に切り替わる第１タイミング、及び、前記正極性期間に続く前記二次巻線の電圧が負である負極性期間において、前記回路を流れる電流が、前記第１双方向スイッチ部を流れる状態から前記第２双方向スイッチ部に流れる状態に切り替わる第２タイミングをシフトさせることにより、前記第２接続端子から出力される出力電圧又は出力電流の少なくとも一方の振幅を制御する
   請求項１に記載の電力変換システム。
3. 前記第１双方向スイッチ部、及び、前記第２双方向スイッチ部は、それぞれ、第１スイッチ部と、前記第１スイッチ部と直列に接続された第２スイッチ部と、を含む
   請求項２に記載の電力変換システム。
4. 前記第１スイッチ部がオン状態のとき、前記第１スイッチ部は、前記二次巻線から前記第２接続端子への方向、及び、前記第２接続端子から前記二次巻線への方向に対して導通状態となり、
   前記第１スイッチ部がオフ状態のとき、前記第１スイッチ部は、前記二次巻線から前記第２接続端子への方向に対して非導通状態となり、かつ、前記第２接続端子から前記二次巻線への方向に対して導通状態となり、
   前記第２スイッチ部がオン状態のとき、前記第２スイッチ部は、前記二次巻線から前記第２接続端子への方向、及び、前記第２接続端子から前記二次巻線への方向に対して導通状態となり、
   前記第２スイッチ部がオフ状態のとき、前記第２スイッチ部は、前記二次巻線から前記第２接続端子への方向に対して導通状態となり、かつ、前記第２接続端子から前記二次巻線への方向に対して非導通状態となる
   請求項３に記載の電力変換システム。
5. 前記制御回路は、前記第１双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部をオンオフさせる駆動信号の位相、前記第１双方向スイッチ部の前記第２スイッチ部をオンオフさせる駆動信号の位相、前記第２双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部をオンオフさせる駆動信号の位相、及び、前記第２双方向スイッチ部の前記第２スイッチ部をオンオフさせる駆動信号の位相をシフトさせることにより、前記第１タイミング、及び、前記第２タイミングをシフトさせる
   請求項３又は４に記載の電力変換システム。
6. 前記制御回路は、前記正極性期間において、前記第１双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部をオフからオンに切り替えてから第１所定期間が経過した後、前記第２双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部をオンからオフに切り替え、前記正極性期間において、前記第１双方向スイッチ部の前記第２スイッチ部をオフからオンに切り替えてから第２所定期間が経過した後、前記第２双方向スイッチ部の前記第２スイッチ部をオンからオフに切り替え、前記負極性期間において、前記第２双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部をオフからオンに切り替えてから第３所定期間が経過した後、前記第１双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部をオンからオフに切り替え、前記負極性期間において、前記第２双方向スイッチ部の前記第２スイッチ部をオフからオンに切り替えてから第４所定期間が経過した後、前記第１双方向スイッチ部の前記第２スイッチ部をオンからオフに切り替える
   請求項３〜５のいずれか１項に記載の電力変換システム。
7. 前記制御回路は、前記正極性期間において、前記第２双方向スイッチ部の前記第２スイッチ部をオンからオフに切り替えてから第５所定期間が経過した後、前記第１双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部をオフからオンに切り替え、前記負極性期間において、前記第１双方向スイッチ部の前記第２スイッチ部をオンからオフに切り替えてから第６所定期間が経過した後、前記第２双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部をオフからオンに切り替える
   請求項３〜６のいずれか１項に記載の電力変換システム。
8. 前記制御回路は、前記一次巻線に電流が流れていない状態のとき、それぞれの前記第１双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部、及び、前記第２スイッチ部をオン状態にさせ、かつ、それぞれの前記第２双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部、及び、前記第２スイッチ部をオフ状態にする制御をし、又は、それぞれの前記第１双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部、及び、前記第２スイッチ部をオフ状態にさせ、かつ、それぞれの前記第２双方向スイッチ部の前記第１スイッチ部、及び、前記第２スイッチ部をオン状態にする制御をする
   請求項３〜７のいずれか１項に記載の電力変換システム。
9. 前記コンバータ回路と前記第２接続端子との間に接続されるリアクトルを、更に有し、
   前記制御回路は、前記第２接続端子が開放状態となるときに、前記リアクトルに蓄積されたエネルギが前記一次巻線側に回生されるように前記コンバータ回路を制御する
   請求項１に記載の電力変換システム。
10. 前記制御回路は、前記第２接続端子が開放状態となるときに、前記リアクトルに蓄積されたエネルギを前記一次巻線側に回生し終わるまでの回生動作期間において、前記リアクトルに蓄積されたエネルギを前記一次巻線側に回生する回生期間を断続的に設けるように前記コンバータ回路を制御する
    請求項９に記載の電力変換システム。
11. 前記制御回路は、前記回生動作期間が終わると、前記インバータ回路及び前記コンバータ回路の動作を停止する
    請求項１０に記載の電力変換システム。
12. 前記制御回路は、前記回生期間において、前記二次巻線の両端のうち、前記インバータ回路の動作により前記二次巻線に生成される電圧の正極側の端部に、前記コンバータ回路から電流が流れ込むように前記コンバータ回路を制御する
    請求項１０又は１１に記載の電力変換システム。
13. 前記制御回路は、前記回生動作期間において、前記反転期間に、前記二次巻線を通らずに前記コンバータ回路で電流が流れる還流経路を形成する還流期間を設けるように前記コンバータ回路を制御する
    請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電力変換システム。
14. 前記制御回路は、前記回生期間から前記還流期間に切り替わる間に、前記回生期間において電流が流れていた回生経路を維持した状態で前記還流経路を形成するように前記コンバータ回路を制御する還流切替期間を設ける
    請求項１３に記載の電力変換システム。
15. 前記制御回路は、前記還流期間から前記回生期間に切り替わる間に、前記還流経路を維持した状態で、前記リアクトルに蓄積されたエネルギを前記一次巻線側に回生するように前記コンバータ回路を制御する回生切替期間を設ける
    請求項１３又は１４に記載の電力変換システム。

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