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技術 電力変換回路及び電力伝送システム

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 西本太樹山本温原翔一
出願日 2017年4月13日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2017-079932
公開日 2017年12月7日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-216865
状態 特許登録済
技術分野 電力変換一般 交流ー交流変換
主要キーワード 電力伝送路 基幹電源 商用電力網 ポート端子 絶縁電源 EV車両 電力送信装置 磁気部品
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

低コストかつ小型の電力変換回路を提供する。

解決手段

電力変換回路は、第1から第4のポート端子と、アノードが第1のポート端子に接続される第1のダイオードと、カソードが第2のポート端子に接続される第2のダイオードと、カソードが第1のポート端子に接続される第3のダイオードと、アノードが第2のポート端子に接続される第4のダイオードと、第1のダイオードのカソードと第2のダイオードのアノードの間においてブリッジ接続された第1から第4のスイッチと、第3のダイオードのアノードと第4のダイオードのカソードの間においてブリッジ接続された第5から第8のスイッチと、第1から第4のスイッチの制御端子に接続される第1のブートストラップ回路と、第5から第8のスイッチの制御端子に接続される第2のブートストラップ回路と、を備える。

概要

背景

近年、電力会社が提供する火力発電水力発電あるいは原子力発電等の従来からの電力供給に加え、太陽光発電風力発電バイオ燃料発電などに代表される再生可能エネルギー電源の導入が加速している。また、現在敷設されている大規模商用電力網とは別に、遠距離送電による損失を軽減させることを目的とし、電力の地産地消を実現する局所的な小規模電力網の導入が世界的に広がりつつある。

こうした局所的な小規模電力網に接続される再生可能エネルギー電源は、従来の大規模な商用電力網の基幹電源に比べて発電能力が乏しいことが多く、またその発電能力の変動が大きい。このため、小規模電力網を安定的に、かつ効率的に運用するためには、高い利用効率送受電できる伝送ルートを選択して電力融通を行うことができる技術が必要となる。

電力線を介して電源から負荷に電力を伝送するための電力変換回路として、例えば特許文献1及び2の発明がある。

概要

低コストかつ小型の電力変換回路を提供する。電力変換回路は、第1から第4のポート端子と、アノードが第1のポート端子に接続される第1のダイオードと、カソードが第2のポート端子に接続される第2のダイオードと、カソードが第1のポート端子に接続される第3のダイオードと、アノードが第2のポート端子に接続される第4のダイオードと、第1のダイオードのカソードと第2のダイオードのアノードの間においてブリッジ接続された第1から第4のスイッチと、第3のダイオードのアノードと第4のダイオードのカソードの間においてブリッジ接続された第5から第8のスイッチと、第1から第4のスイッチの制御端子に接続される第1のブートストラップ回路と、第5から第8のスイッチの制御端子に接続される第2のブートストラップ回路と、を備える。

目的

本開示は、従来技術の回路に比較して低コストかつ小型の電力変換回路を提供し、また、そのような電力変換回路を備えた電力伝送システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1のポート端子と、第2のポート端子と、第3のポート端子と、第4のポート端子と、第1のアノード及び第1のカソードを含み、前記第1のアノードは前記第1のポート端子に接続される、第1のダイオードと、第2のアノード及び第2のカソードを含み、前記第2のカソードは前記第2のポート端子に接続される、第2のダイオードと、第3のアノード及び第3のカソードを含み、前記第3のカソードは前記第1のポート端子に接続される、第3のダイオードと、第4のアノード及び第4のカソードを含み、前記第4のアノードは前記第2のポート端子に接続される、第4のダイオードと、第1の制御端子を含み、前記第1のカソード及び前記第3のポート端子の間に接続される、第1のスイッチと、第2の制御端子を含み、前記第3のポート端子及び前記第2のアノードの間に接続される、第2のスイッチと、第3の制御端子を含み、前記第1のカソード及び前記第4のポート端子の間に接続される、第3のスイッチと、第4の制御端子を含み、前記第4のポート端子及び前記第2のアノードの間に接続される、第4のスイッチと、第5の制御端子を含み、前記第3のアノード及び前記第3のポート端子の間に接続される、第5のスイッチと、第6の制御端子を含み、前記第3のポート端子及び前記第4のカソードの間に接続される、第6のスイッチと、第7の制御端子を含み、前記第3のアノード及び前記第4のポート端子の間に接続される、第7のスイッチと、第8の制御端子を含み、前記第4のポート端子及び前記第4のカソードの間に接続される、第8のスイッチと、第1の電圧源を含み、前記第1から第4の制御端子に接続される第1のブートストラップ回路と、第2の電圧源を含み、前記第5から第8の制御端子に接続される第2のブートストラップ回路と、を備える、電力変換回路

請求項2

前記第1のブートストラップ回路は、前記第1から第4の制御端子に第1から第4の制御電圧をそれぞれ印加することによって、前記第1から第4のスイッチをオンオフし、前記第2のブートストラップ回路は、前記第5から第8の制御端子に第5から第8の制御電圧をそれぞれ印加することによって、前記第5から第8のスイッチをオンオフする、請求項1に記載の電力変換回路。

請求項3

前記第2及び第4のスイッチのそれぞれは、前記第2のアノードと前記第1の電圧源の負極とに接続される端子をさらに含み、前記第1のブートストラップ回路は、第1のコンデンサと、第2のコンデンサと、前記第1の電圧源の正極から前記第1のコンデンサを介して前記第1の電圧源の前記負極に至る第1の経路上に配置された第5のダイオードと、前記第1の電圧源の前記正極から前記第2のコンデンサを介して前記第1の電圧源の前記負極に至る第2の経路上に配置された第6のダイオードと、を含む、請求項1又は2に記載の電力変換回路。

請求項4

前記第1の経路は前記第2のスイッチを通り、前記第2の経路は前記第4のスイッチを通り、前記第1の電圧源は、前記第2のスイッチがオンのときに、前記第1の経路を介して前記第1のコンデンサに第1の電源電圧を印加し、前記第4のスイッチがオンのときに、前記第2の経路を介して前記第2のコンデンサに前記第1の電源電圧を印加する、請求項3に記載の電力変換回路。

請求項5

前記第1から第4の制御電圧のそれぞれは、前記第1の電圧源の前記第1の電源電圧、前記第1のコンデンサに充電された第1の充電電圧、及び前記第2のコンデンサに充電された第2の充電電圧から選択される少なくとも1つから生成される、請求項4に記載の電力変換回路。

請求項6

前記第5及び第7のスイッチのそれぞれは、前記第3のアノードと前記第2の電圧源の負極とに接続される端子をさらに含み、前記第2のブートストラップ回路は、第3のコンデンサと、第4のコンデンサと、前記第2の電圧源の正極から前記第3のコンデンサを介して前記第2の電圧源の前記負極に至る第3の経路上に配置された第7のダイオードと、前記第2の電圧源の前記正極から前記第4のコンデンサを介して前記第2の電圧源の前記負極に至る第4の経路上に配置された第8のダイオードと、を含む、請求項3から5のいずれか一項に記載の電力変換回路。

請求項7

前記第3の経路は前記第7のスイッチを通り、前記第4の経路は前記第5のスイッチを通り、前記第2の電圧源は、前記第7のスイッチがオンのときに、前記第3の経路を介して前記第3のコンデンサに第2の電源電圧を印加し、前記第5のスイッチがオンのときに、前記第4の経路を介して前記第4のコンデンサに前記第2の電源電圧を印加する、請求項6に記載の電力変換回路。

請求項8

前記第5から第8の制御電圧のそれぞれは、前記第2の電圧源の前記第2の電源電圧、前記第3のコンデンサに充電された第3の充電電圧、及び、前記第4のコンデンサに充電された第4の充電電圧から選択される少なくとも1つから生成される、請求項7に記載の電力変換回路。

請求項9

前記第1から第8のスイッチのそれぞれは、NチャネルMOSFET又はバイポーラトランジスタである、請求項1から8のいずれか一項に記載の電力変換回路。

請求項10

前記第1及び第2の電圧源のそれぞれは、絶縁電源である、請求項1から9のいずれか一項に記載の電力変換回路。

請求項11

前記第1から第8の制御電圧は、それぞれ、第1から第8の符号系列に応じて変化し、前記第1から第8のスイッチは、前記第1から第8の符号系列に基づいて、前記第1及び第2のポート端子から入力された電力符号変調又は符号復調し、符号変調又は符号復調された前記電力を前記第3及び第4のポート端子から出力する、請求項2に記載の電力変換回路。

請求項12

前記第2のポート端子を基準として前記第1のポート端子に正の電流が入力されるとき、前記第1のブートストラップ回路は、前記第1及び第4のスイッチがオンであり、かつ、前記第2及び第3のスイッチがオフである第1の状態と、前記第1及び第4のスイッチがオフであり、かつ、前記第2及び第3のスイッチがオンである第2の状態とを切り替え、前記第2のポート端子を基準として前記第1のポート端子に負の電流が入力されるとき、前記第2のブートストラップ回路は、前記第5及び第8のスイッチがオンであり、かつ、前記第6及び第7のスイッチがオフである第3の状態と、前記第5及び第8のスイッチがオフであり、かつ、前記第6及び第7のスイッチがオンである第4の状態とを切り替える、請求項11に記載の電力変換回路。

請求項13

前記第1から第8の制御電圧は、それぞれ、第1から第8の符号系列に応じて変化し、前記第1から第8のスイッチは、前記第1から第8の符号系列に基づいて、前記第3及び第4のポート端子から入力された電力を符号変調又は符号復調し、符号変調又は符号復調された前記電力を前記第1及び第2のポート端子から出力する、請求項2又は11に記載の電力変換回路。

請求項14

前記第2のポート端子を基準として前記第1のポート端子から負の電流が出力されるとき、前記第1のブートストラップ回路は、前記第1及び第4のスイッチがオンであり、かつ、前記第2及び第3のスイッチがオフである第1の状態と、前記第1及び第4のスイッチがオフであり、かつ、前記第2及び第3のスイッチがオンである第2の状態とを切り替え、前記第2のポート端子を基準として前記第1のポート端子から正の電流が出力されるとき、前記第2のブートストラップ回路は、前記第5及び第8のスイッチがオンであり、かつ、前記第6及び第7のスイッチがオフである第3の状態と、前記第5及び第8のスイッチがオフであり、かつ、前記第6及び第7のスイッチがオンである第4の状態とを切り替える、請求項13記載の電力変換回路。

請求項15

前記第1から第8のスイッチのそれぞれは、逆方向阻止性スイッチである、請求項14に記載の電力変換回路。

請求項16

電源と、第1の電力変換回路と、電力伝送路と、第2の電力変換回路と、負荷とを備える電力伝送システムにおいて、前記第1及び第2の電力変換回路のそれぞれは、請求項11から15のいずれか一項に記載の電力変換回路であり、前記第1の電力変換回路は、前記電源から入力された電力を符号変調して前記電力伝送路に出力し、前記第2の電力変換回路は、符号変調された前記電力を符号復調して前記負荷に出力する、電力伝送システム。

技術分野

0001

本開示は、電力変換回路と、前記電力変換回路を電力送信装置あるいは電力受信装置として用いて電力線を介して電源から負荷電力伝送する電力伝送システムとに関する。

背景技術

0002

近年、電力会社が提供する火力発電水力発電あるいは原子力発電等の従来からの電力供給に加え、太陽光発電風力発電バイオ燃料発電などに代表される再生可能エネルギー電源の導入が加速している。また、現在敷設されている大規模商用電力網とは別に、遠距離送電による損失を軽減させることを目的とし、電力の地産地消を実現する局所的な小規模電力網の導入が世界的に広がりつつある。

0003

こうした局所的な小規模電力網に接続される再生可能エネルギー電源は、従来の大規模な商用電力網の基幹電源に比べて発電能力が乏しいことが多く、またその発電能力の変動が大きい。このため、小規模電力網を安定的に、かつ効率的に運用するためには、高い利用効率送受電できる伝送ルートを選択して電力融通を行うことができる技術が必要となる。

0004

電力線を介して電源から負荷に電力を伝送するための電力変換回路として、例えば特許文献1及び2の発明がある。

先行技術

0005

特開2010−035387号公報
特開2005−210894号公報

発明が解決しようとする課題

0006

電力送信装置と電力受信装置とを備えた電力伝送システムにおいて、電力を符号変調することにより任意の伝送ルートを選択して電力を融通することが知られている。しかしながら、電力送信装置と電力受信装置に多くのスイッチ(半導体スイッチ)が使用され、スイッチを駆動するために必要となる絶縁電源個数が多いという問題点がある。

0007

例えば特許文献1は、ブートストラップ回路を用いてハイサイド及びローサイドのスイッチを1つの絶縁電源により駆動する回路を開示している。特許文献1の回路に交流電圧が入力される場合、逆極性のスイッチを駆動するために同じブートストラップ回路を用いると、ドライブ回路過電圧印加されて壊れてしまうという問題点がある。

0008

また、例えば特許文献2は、トランスを用いてハイサイド及びローサイドのスイッチを1つの絶縁電源により駆動する回路を開示している。特許文献2の回路では、磁気部品であるトランスを用いるので、ドライブ回路が大型化してしまうという問題点がある。

0009

本開示は、従来技術の回路に比較して低コストかつ小型の電力変換回路を提供し、また、そのような電力変換回路を備えた電力伝送システムを提供する。

課題を解決するための手段

0010

本開示の一態様に係る電力変換回路は、第1のポート端子と、第2のポート端子と、第3のポート端子と、第4のポート端子と、第1のアノード及び第1のカソードを含み、前記第1のアノードは前記第1のポート端子に接続される、第1のダイオードと、第2のアノード及び第2のカソードを含み、前記第2のカソードは前記第2のポート端子に接続される、第2のダイオードと、第3のアノード及び第3のカソードを含み、前記第3のカソードは前記第1のポート端子に接続される、第3のダイオードと、第4のアノード及び第4のカソードを含み、前記第4のアノードは前記第2のポート端子に接続される、第4のダイオードと、第1の制御端子を含み、前記第1のカソード及び前記第3のポート端子の間に接続される、第1のスイッチと、第2の制御端子を含み、前記第3のポート端子及び前記第2のアノードの間に接続される、第2のスイッチと、第3の制御端子を含み、前記第1のカソード及び前記第4のポート端子の間に接続される、第3のスイッチと、第4の制御端子を含み、前記第4のポート端子及び前記第2のアノードの間に接続される、第4のスイッチと、第5の制御端子を含み、前記第3のアノード及び前記第3のポート端子の間に接続される、第5のスイッチと、第6の制御端子を含み、前記第3のポート端子及び前記第4のカソードの間に接続される、第6のスイッチと、第7の制御端子を含み、前記第3のアノード及び前記第4のポート端子の間に接続される、第7のスイッチと、第8の制御端子を含み、前記第4のポート端子及び前記第4のカソードの間に接続される、第8のスイッチと、第1の電圧源を含み、前記第1から第4の制御端子に接続される第1のブートストラップ回路と、第2の電圧源を含み、前記第5から第8の制御端子に接続される第2のブートストラップ回路と、を備える。

発明の効果

0011

本開示に係る電力変換回路によれば、従来技術に比較して低コストかつ小型の電力変換回路により、直流電力あるいは交流電力の単方向あるいは双方向の電力変換を行うことができる。

図面の簡単な説明

0012

図1は、実施形態1に係る電力変換回路の構成例を示す回路図である。
図2Aは、実施形態1に係る第1のブートストラップ回路の構成例を示す回路図である。
図2Bは、実施形態1に係る第2のブートストラップ回路の構成例を示す回路図である。
図3は、実施形態1に係る電力変換回路における第1の動作モードの電流経路を示す図である。
図4は、実施形態1に係る電力変換回路における第2の動作モードの電流経路を示す図である。
図5は、実施形態1に係る電力変換回路における第3の動作モードの電流経路を示す図である。
図6は、実施形態1に係る電力変換回路における第4の動作モードの電流経路を示す図である。
図7は、実施形態1に係る電力変換回路における第5の動作モードの電流経路を示す図である。
図8は、実施形態1に係る電力変換回路における第6の動作モードの電流経路を示す図である。
図9は、実施形態1に係る電力変換回路における第7の動作モードの電流経路を示す図である。
図10は、実施形態1に係る電力変換回路における第8の動作モードの電流経路を示す図である。
図11は、実施形態1に係る電流変換回路における第5の動作モードの別の電流経路を示す図である。
図12は、実施形態1に係る電流変換回路における第6の動作モードの別の電流経路を示す図である。
図13は、実施形態1に係る電流変換回路における第7の動作モードの別の電流経路を示す図である。
図14は、実施形態1に係る電流変換回路における第8の動作モードの別の電流経路を示す図である。
図15は、実施形態1に係る電力変換回路と電力負荷との接続例を示す図である。
図16は、実施形態2に係る電力伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
図17は、第1の比較例に係るインバータ回路の構成を示す回路図である。
図18は、第1の比較例に係るブートストラップ回路の構成を示す回路図である。
図19は、第2の比較例に係るインバータ回路の構成を示す回路図である。
図20は、第2の比較例に係るインバータ回路の理想的な動作を示す図である。
図21は、第2の比較例に係るインバータ回路の実際の動作を示す図である。
図22は、第3の比較例に係るインバータ回路の構成を示す回路図である。

実施例

0013

<本開示に至った経緯>
まず、本発明者が本開示に至った経緯を説明する。

0014

図17は、第1の比較例に係る、ポート端子N1、N2から入力された直流電力を交流電力に変換してポート端子N3、N4から出力するインバータ回路の構成を示す回路図である。図17のインバータ回路は、4つのダイオードD1〜D4と、4つのスイッチS1〜S4と、2つのブートストラップ回路B11、B12とを備える。スイッチS1〜S4はNチャネルMOSFETである。4つのスイッチS1〜S4はブートストラップ回路B11、B12によって駆動される。

0015

図18は、図17のブートストラップ回路B11、B12の構成を示す回路図である。ブートストラップ回路B11は、コンデンサC21、C22と、ダイオードD21と、スイッチsw21〜sw24とを備える。ブートストラップ回路B12は、コンデンサC22、C23と、ダイオードD22と、スイッチsw25〜sw28とを備える。ブートストラップ回路B11、B12の一方に絶縁電源Z1が設けられ、絶縁電源Z1の電圧がコンデンサC21〜C24に印加される。端子a21及びa22、端子a23及びa24、端子a25及びa26、端子a27及びa28はそれぞれ、ブートストラップ回路B11、B12の4組の出力端子を構成する。端子a21はスイッチS1のゲートに接続され、端子a22はスイッチS1のソースに接続される。スイッチsw21がオンされたとき、コンデンサC21の電圧がスイッチS1のゲートに印加される。スイッチsw22がオンされたとき、スイッチS1のゲートがリセットされる。ブートストラップ回路B11、B12の他の部分も同様にスイッチS2〜S4に接続され、コンデンサC22〜C24の電圧がスイッチS2〜S4のゲートに印加される。

0016

図17のインバータ回路は、4つのスイッチS1〜S4を1つの絶縁電源Z1で駆動する。このため、2組の出力端子を有する第1のブートストラップ回路B11により、第1のスイッチS1と第2のスイッチS2とを駆動する。また、2組の出力端子を有する第2のブートストラップ回路B12により、第3のスイッチS3と第4のスイッチS4とを駆動する。

0017

図19は、第2の比較例に係る、ポート端子N1、N2とポート端子N3、N4との間で双方向に直流電力又は交流電力を変換して伝送するインバータ回路の構成を示す回路図である。図19のインバータ回路は、8つのダイオードD1〜D8と、8つのスイッチS1〜S8と、4つのブートストラップ回路B11〜B14とを備える。スイッチS1〜S8はNチャネルMOSFETである。8つのスイッチS1〜S8はブートストラップ回路B11〜B14によって駆動される。スイッチS1、S5及びダイオードD1、D5は、ポート端子N1、N3の間で双方向に電力を伝送するように接続される。スイッチS2、S6及びダイオードD2、D6は、ポート端子N2、N3の間で双方向に電力を伝送するように接続される。スイッチS3、S7及びダイオードD3、D7は、ポート端子N1、N4の間で双方向に電力を伝送するように接続される。スイッチS4、S8及びダイオードD4、D8は、ポート端子N2、N4の間で双方向に電力を伝送するように接続される。これにより、図19のインバータ回路は、双方向に電力を変換して伝送する。

0018

図19のブートストラップ回路B11、B12は、図17のブートストラップ回路B11、B12と同様に構成される。図19のブートストラップ回路B13、B14は、図17のブートストラップ回路B11、B12と同様に構成され、絶縁電源Z1に代えて絶縁電源Z2を備える。

0019

図19のインバータ回路は、8つのスイッチS1〜S8を2つの絶縁電源Z1、Z2で駆動する。このため、2組の出力端子を有する第1のブートストラップ回路B11により、第1のスイッチS1と第2のスイッチS2とを駆動する。また、2組の出力端子を有する第2のブートストラップ回路B12により、第3のスイッチS3と第4のスイッチS4とを駆動する。また、2組の出力端子を有する第3のブートストラップ回路B13により、第5のスイッチS5と第6のスイッチS6とを駆動する。また、2組の出力端子を有する第4のブートストラップ回路B14により、第7のスイッチS7と第8のスイッチS8とを駆動する。

0020

図20は、図19のインバータ回路の理想的な動作を示す図である。図21は、図19のインバータ回路の実際の動作を示す図である。図19のインバータ回路のポート端子N1、N2から交流電力を入力し、ポート端子N2の電位を基準としてポート端子N1に正の電圧が印加されている場合を考える。第1のスイッチS1と第4のスイッチS4とがオンされているとき、本来の意図としては、図20の矢印で示した経路電流を流したい。しかしながら、図21に矢印で示した経路にも電流が流れ、ブートストラップ回路B14のハイサイド側のコンデンサに入力電圧が印加される。すると、ブートストラップ回路B14内に用いられるスイッチの耐圧は一般的に低いので、故障する。

0021

図22は、第3の比較例に係る、ポート端子N1、N2とポート端子N3、N4との間で双方向に直流電力又は交流電力を変換して伝送するインバータ回路の構成を示す回路図である。図22のインバータ回路は、図21の問題を避けるために、6つの絶縁電源Z1〜Z6を備える。図22に示すように6つの絶縁電源Z1〜Z6を用いると、本来の意図の通り、8つのスイッチS1〜S8を駆動することができる。しかしながら、絶縁電源の個数が多いので、電力変換回路が大型化し、コストも増大する。

0022

従って、比較例の回路に比較して低コストかつ小型の電力変換回路が求められる。

0023

本発明者は、以上の着眼点に基づいて、本開示の回路構成を創作するに至った。

0024

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

0025

本開示において、「第1の」「第2の」などの序数は、時間的又は空間的な順番記述するためではなく、類似の構成要素を区別するために使用されている。これらの序数は、適宜交換可能である。

0026

<実施形態1>
図1は、実施形態1に係る電力変換回路の構成を示す回路図である。図1の電力変換回路は、ポート端子N1〜N4と、ダイオードD1〜D4と、スイッチS1〜S8と、ブートストラップ回路B1〜B4と、制御回路10とを備える。

0027

ポート端子N1〜N4は、それぞれ、本開示における「第1から第4のポート端子」の一例である。ダイオードD1〜D4は、それぞれ、本開示における「第1から第4のダイオード」の一例である。スイッチS1〜S8は、それぞれ、本開示における「第1から第8のスイッチ」の一例である。ブートストラップ回路B1、B2からなる回路は、本開示における「第1のブートストラップ回路」の一例である。ブートストラップ回路B3、B4からなる回路は、本開示における「第2のブートストラップ回路」の一例である。

0028

図1の電力変換回路は、ポート端子N1、N2とポート端子N3、N4との間で双方向に直流電力又は交流電力を変換して伝送する。ポート端子N1、N2は、電力が入出力される第1のポートP1を構成し、ポート端子N3、N4は、電力が入出力される第2のポートP2を構成する。

0029

スイッチS1〜S8はNチャネルMOSFETである。スイッチS1〜S8は、ドレイン(第1の端子)、ソース(第2の端子)、及びゲート(制御端子)をそれぞれ有する。

0030

ダイオードD1のアノードはポート端子N1に接続され、ダイオードD1のカソードはスイッチS1を介してポート端子N3に接続され、かつ、ダイオードD1のカソードはスイッチS3を介してポート端子N4に接続される。ダイオードD1のカソードはスイッチS1のドレイン及びスイッチS3のドレインに接続され、スイッチS1のソースはポート端子N3に接続され、スイッチS3のソースはポート端子N4に接続される。

0031

ダイオードD2のカソードはポート端子N2に接続され、ダイオードD2のアノードはスイッチS2を介してポート端子N3に接続され、かつ、ダイオードD2のアノードはスイッチS4を介してポート端子N4に接続される。ダイオードD2のアノードはスイッチS2のソース及びスイッチS4のソースに接続され、スイッチS2のドレインはポート端子N3に接続され、スイッチS4のドレインはポート端子N4に接続される。

0032

ダイオードD3のカソードはポート端子N1に接続され、ダイオードD3のアノードはスイッチS5を介してポート端子N3に接続され、かつ、ダイオードD3のアノードはスイッチS7を介してポート端子N4に接続される。ダイオードD3のアノードはスイッチS5のソース及びスイッチS7のソースに接続され、スイッチS5のドレインはポート端子N3に接続され、スイッチS7のドレインはポート端子N4に接続される。

0033

ダイオードD4のアノードはポート端子N2に接続され、ダイオードD4のカソードはスイッチS6を介してポート端子N3に接続され、かつ、ダイオードD4のカソードはスイッチS8を介してポート端子N4に接続される。ダイオードD4のカソードはスイッチS6のドレイン及びスイッチS8のドレインに接続され、スイッチS6のソースはポート端子N3に接続され、スイッチS8のソースはポート端子N4に接続される。

0034

スイッチS1〜S8のそれぞれは、オンされたとき、当該スイッチのドレインからソースに電流を流すように接続される。

0035

制御回路10は、スイッチS1〜S8をそれぞれオン又はオフするための制御信号を生成し、ブートストラップ回路B1、B2に送る。

0036

ブートストラップ回路B1〜B4は、2組の出力端子をそれぞれ有する。ブートストラップ回路B1、B2は共通の絶縁電源Z1を備える。ブートストラップ回路B1は、制御信号に従って、スイッチS1、S2のソースの電位を基準として当該スイッチのゲートに所定電圧をそれぞれ印加する。ブートストラップ回路B2は、制御信号に従って、スイッチS3、S4のソースの電位を基準として当該スイッチのゲートに所定電圧をそれぞれ印加する。ブートストラップ回路B3、B4は共通の絶縁電源Z2を備える。ブートストラップ回路B3は、制御信号に従って、スイッチS7、S8のソースの電位を基準として当該スイッチのゲートに所定電圧をそれぞれ印加する。ブートストラップ回路B4は、制御信号に従って、スイッチS5、S6のソースの電位を基準として当該スイッチのゲートに所定電圧をそれぞれ印加する。絶縁電源Z1、Z2のそれぞれは、絶縁電源Z1、Z2自体の電力源から電気的に絶縁されている。

0037

図2Aは、図1のブートストラップ回路B1、B2の構成を示す回路図である。ブートストラップ回路B1、B2は、絶縁電源Z1と、コンデンサC1〜C4と、スイッチsw1〜sw8と、ダイオードD5、D6とを備える。

0038

絶縁電源Z1は、本開示における「第1の電圧源」の一例である。コンデンサC2、C4は、それぞれ、本開示における「第1及び第2のコンデンサ」の一例である。ダイオードD5、D6は、それぞれ、本開示における「第5及び第6のダイオード」の一例である。

0039

スイッチsw1〜sw8は、制御回路10からの制御信号に従ってそれぞれオン又はオフする。絶縁電源Z1の負極は、コンデンサC1、C3の一端に接続され、また、スイッチS2、S4のソースに接続される。コンデンサC1、C3には絶縁電源Z1の電圧がそのまま印加され、コンデンサC2、C4には、絶縁電源Z1の電圧がダイオードD5、D6を介してそれぞれ印加される。ブートストラップ回路B1、B2は、制御信号に従って、絶縁電源Z1又はコンデンサC1〜C4の電圧を、スイッチS1〜S4のソースの電位を基準として当該スイッチのゲートにそれぞれ印加する。

0040

端子a1及びa2、端子a3及びa4、端子a5及びa6、端子a7及びa8はそれぞれ、ブートストラップ回路B1、B2の4組の出力端子を構成する。

0041

端子a1はスイッチS2のゲートに接続され、端子a2はスイッチS2のソースに接続される。スイッチsw1がオンされたとき、コンデンサC1の電圧がスイッチS2のゲートに印加される。スイッチsw2がオンされたとき、スイッチS2のゲートがリセットされる。

0042

端子a3はスイッチS1のゲートに接続され、端子a4はスイッチS1のソースに接続される。スイッチsw3がオンされたとき、コンデンサC2の電圧がスイッチS1のゲートに印加される。スイッチsw4がオンされたとき、スイッチS1のゲートがリセットされる。

0043

端子a5はスイッチS4のゲートに接続され、端子a6はスイッチS4のソースに接続される。スイッチsw5がオンされたとき、コンデンサC3の電圧がスイッチS4のゲートに印加される。スイッチsw6がオンされたとき、スイッチS4のゲートがリセットされる。

0044

端子a7はスイッチS3のゲートに接続され、端子a8はスイッチS3のソースに接続される。スイッチsw7がオンされたとき、コンデンサC4の電圧がスイッチS3のゲートに印加される。スイッチsw8がオンされたとき、スイッチS3のゲートがリセットされる。

0045

図2Bは、図1のブートストラップ回路B3、B4の構成を示す回路図である。ブートストラップ回路B3、B4は、絶縁電源Z2と、コンデンサC5〜C8と、スイッチsw9〜sw16と、ダイオードD7、D8とを備える。

0046

絶縁電源Z2は、本開示における「第2の電圧源」の一例である。コンデンサC6、C8は、それぞれ、本開示における「第3及び第4のコンデンサ」の一例である。ダイオードD7、D8は、それぞれ、本開示における「第7及び第8のダイオード」の一例である。

0047

スイッチsw9〜sw16は、制御回路10からの制御信号に従ってそれぞれオン又はオフする。絶縁電源Z2の負極は、コンデンサC5、C7の一端に接続され、また、スイッチS5、S7のソースに接続される。コンデンサC5、C7には絶縁電源Z2の電圧がそのまま印加され、コンデンサC6、C8には、絶縁電源Z2の電圧がダイオードD7、D8を介してそれぞれ印加される。ブートストラップ回路B3、B4は、制御信号に従って、絶縁電源Z2又はコンデンサC5〜C8の電圧を、スイッチS5〜S8のソースの電位を基準として当該スイッチのゲートにそれぞれ印加する。

0048

端子a9及びa10、端子a11及びa12、端子a13及びa14、端子a15及びa16はそれぞれ、ブートストラップ回路B3、B4の4組の出力端子を構成する。

0049

端子a9はスイッチS7のゲートに接続され、端子a10はスイッチS7のソースに接続される。スイッチsw9がオンされたとき、コンデンサC5の電圧がスイッチS7のゲートに印加される。スイッチsw10がオンされたとき、スイッチS7のゲートがリセットされる。

0050

端子a11はスイッチS8のゲートに接続され、端子a12はスイッチS8のソースに接続される。スイッチsw11がオンされたとき、コンデンサC6の電圧がスイッチS8のゲートに印加される。スイッチsw12がオンされたとき、スイッチS8のゲートがリセットされる。

0051

端子a13はスイッチS5のゲートに接続され、端子a14はスイッチS5のソースに接続される。スイッチsw13がオンされたとき、コンデンサC7の電圧がスイッチS5のゲートに印加される。スイッチsw14がオンされたとき、スイッチS5のゲートがリセットされる。

0052

端子a15はスイッチS6のゲートに接続され、端子a16はスイッチS6のソースに接続される。スイッチsw15がオンされたとき、コンデンサC8の電圧がスイッチS6のゲートに印加される。スイッチsw16がオンされたとき、スイッチS6のゲートがリセットされる。

0053

ブートストラップ回路B1、B2は、コンデンサC1、C3を省略しても、コンデンサC1、C3を備えている場合と同様に動作可能である。ブートストラップ回路B3、B4は、コンデンサC5、C7を省略しても、コンデンサC5、C7を備えている場合と同様に動作可能である。

0054

スイッチS1〜S8は、NチャネルMOSFETに代えて、IGBTなどのバイポーラトランジスタであってもよい。この場合、本明細書の説明でスイッチの「ドレイン」又は「第1の端子」と述べた箇所は「コレクタ」になり、スイッチの「ソース」又は「第2の端子」と述べた箇所は「エミッタ」になる。

0055

次に、図3図6を参照して、図1の電力変換回路にポートP1から電力が入力されるときの動作について説明する。

0056

図3は、図1の電力変換回路にポートP1から電力が入力されるときの第1の動作モードを示す図である。図4は、図1の電力変換回路にポートP1から電力が入力されるときの第2の動作モードを示す図である。図5は、図1の電力変換回路にポートP1から電力が入力されるときの第3の動作モードを示す図である。図6は、図1の電力変換回路にポートP1から電力が入力されるときの第4の動作モードを示す図である。

0057

制御信号は所定の符号系列である。電力変換回路は、ポート端子N1、N2から入力された電力を符号系列に従って符号変調あるいは符号復調し、ポート端子N3、N4から符号変調あるいは符号復調された電力を出力する。

0058

図3に示す第1の動作モードでは、第1のスイッチS1と第4のスイッチS4とがオンされる。図4に示す第2の動作モードでは、第2のスイッチS2と第3のスイッチS3とがオンされる。図5に示す第3の動作モードでは、第5のスイッチS5と第8のスイッチS8とがオンされる。図6に示す第4の動作モードでは、第6のスイッチS6と第7のスイッチS7とがオンされる。ポート端子N1から正の電流が入力されるとき、第1の動作モードと第2の動作モードとを反復し、ポート端子N1から負の電流が入力されるとき、第3の動作モードと第4の動作モードとを反復する。これにより、図1の電力変換回路は、ポート端子N3、N4から符号変調あるいは符号復調された電力を出力する。

0059

次に、図7図10を参照して、図1の電力変換回路にポートP2から電力が入力されるときの動作について説明する。

0060

図1の電力変換回路は、第1のポートP1から入力された電力を変換して第2のポートP2から出力するだけでなく、逆に、第2のポートP2から入力された電力を変換して第1のポートP1から出力することもできる。ただし、この方向の動作を実現するためには、スイッチS1〜S8として、例えばリバースブロック型のIGBTなど、逆方向阻止性のデバイスを使用する必要がある。以下において、第2のポートP2から電力が入力された場合の動作を説明する。

0061

図7は、図1の電力変換回路にポートP2から電力が入力されるときの第5の動作モードを示す図である。図8は、図1の電力変換回路にポートP2から電力が入力されるときの第6の動作モードを示す図である。図9は、図1の電力変換回路にポートP2から電力が入力されるときの第7の動作モードを示す図である。図10は、図1の電力変換回路にポートP2から電力が入力されるときの第8の動作モードを示す図である。

0062

制御信号は所定の符号系列である。電力変換回路は、ポート端子N3、N4から入力された電力を符号系列に従って変調又は復調し、ポート端子N1、N2から符号変調又は符号復調された電力を出力する。

0063

図7に示す第5の動作モードでは、第5のスイッチS5と第8のスイッチS8とがオンされる。図8に示す第6の動作モードでは、第6のスイッチS6と第7のスイッチS7とがオンされる。図9に示す第7の動作モードでは、第2のスイッチS2と第3のスイッチS3とがオンされる。図10に示す第8の動作モードでは、第1のスイッチS1と第4のスイッチS4とがオンされる。ポート端子N1から正の電流を出力するとき、第5の動作モードと第6の動作モードとを反復し、ポート端子N1から負の電流を出力するとき、第7の動作モードと第8の動作モードとを反復する。これにより、図1の電力変換回路は、ポート端子N1、N2から符号変調あるいは符号復調された電力を出力する。

0064

スイッチS6、S7はIGBTであってもよい。これにより、図11に示される電流経路に電流が流れることを阻止することができる。スイッチS5、S8はIGBTであってもよい。これにより、図12に示される電流経路に電流が流れることを阻止することができる。スイッチS1、S4はIGBTであってもよい。これにより、図13に示される電流経路に電流が流れることを阻止することができる。スイッチS2、S3はIGBTであってもよい。これにより、図14に示される電流経路に電流が流れることを阻止することができる。

0065

ブートストラップ回路B1、B2により複数のスイッチS1〜S4を駆動するためには、絶縁電源Z1の負極に直接に接続されたスイッチのソースと、それ以外のスイッチのソースとが等電位になる動作モードが必要である。また、ブートストラップ回路B3、B4により複数のスイッチS5〜S8を駆動するためには、絶縁電源Z2の負極に直接に接続されたスイッチのソースと、それ以外のスイッチのソースとが等電位になる動作モードが必要である。

0066

図1及び2Aの例において、スイッチS2がオンになると、スイッチS2のソースとスイッチS1のソースとが等電位になる。このとき、コンデンサC2の一方の端子は、端子a4、スイッチS1のソースノード、スイッチS2、スイッチS2のソースノード、及び端子a2を介して、絶縁電源Z1の負極と等電位になる。また、コンデンサC2の他方の端子は、ダイオードD5を介して、絶縁電源Z1の正極と等電位になる。これにより、絶縁電源Z1の電圧がコンデンサC2の両端子間に印加され、絶縁電源Z1からコンデンサC2に電荷が蓄えられる。

0067

スイッチsw3とスイッチsw4は、相補的オンオフされる。スイッチsw3がオンのとき、コンデンサC2の電圧が、端子a3、a4の間に印加され、これにより、スイッチS1はオンとなる。スイッチsw4がオンのとき、端子a3、a4の間が短絡され、これにより、スイッチS1はオフとなる。

0068

図1及び2Aの例において、スイッチS4がオンになると、スイッチS2、S4のソースとスイッチS3のソースとが等電位になる。このとき、コンデンサC4の一方の端子は、端子a8、スイッチS3のソースノード、スイッチS4、スイッチS2のソースノード、及び端子a2を介して、絶縁電源Z1の負極と等電位になる。また、コンデンサC2の他方の端子は、ダイオードD6を介して、絶縁電源Z1の正極と等電位になる。これにより、絶縁電源Z1の電圧がコンデンサC4の両端子間に印加され、絶縁電源Z1からコンデンサC4に電荷が蓄えられる。

0069

スイッチsw7とスイッチsw8は、相補的にオンオフされる。スイッチsw7がオンのとき、コンデンサC4の電圧が、端子a7、a8の間に印加され、これにより、スイッチS3はオンとなる。スイッチsw8がオンのとき、端子a7、a8の間が短絡され、これにより、スイッチS3はオフとなる。

0070

図1及び2Bの例において、スイッチS7がオンになると、スイッチS7のソースとスイッチS8のソースとが等電位になる。このとき、コンデンサC6の一方の端子は、端子a12、スイッチS8のソースノード、スイッチS7、スイッチS7のソースノード、及び端子a10を介して、絶縁電源Z2の負極と等電位になる。また、コンデンサC6の他方の端子は、ダイオードD7を介して、絶縁電源Z2の正極と等電位になる。これにより、絶縁電源Z2の電圧がコンデンサC6の両端子間に印加され、絶縁電源Z2からコンデンサC6に電荷が蓄えられる。

0071

スイッチsw11とスイッチsw12は、相補的にオンオフされる。スイッチsw11がオンのとき、コンデンサC6の電圧が、端子a11、a12の間に印加され、これにより、スイッチS8はオンとなる。スイッチsw12がオンのとき、端子a11、a12の間が短絡され、これにより、スイッチS8はオフとなる。

0072

図1及び2Bの例において、スイッチS5がオンになると、スイッチS5、S7のソースとスイッチS6のソースとが等電位になる。このとき、コンデンサC8の一方の端子は、端子a16、スイッチS6のソースノード、スイッチS5、スイッチS7のソースノード、及び端子a10を介して、絶縁電源Z2の負極と等電位になる。また、コンデンサC8の他方の端子は、ダイオードD8を介して、絶縁電源Z2の正極と等電位になる。これにより、絶縁電源Z2の電圧がコンデンサC8の両端子間に印加され、絶縁電源Z2からコンデンサC8に電荷が蓄えられる。

0073

スイッチsw15とスイッチsw16は、相補的にオンオフされる。スイッチsw15がオンのとき、コンデンサC8の電圧が、端子a15、a16の間に印加され、これにより、スイッチS6はオンとなる。スイッチsw16がオンのとき、端子a15、a16の間が短絡され、これにより、スイッチS6はオフとなる。

0074

スイッチS2、S4のソースの電位は互いに等しい。スイッチS2がオンであるとき、スイッチS1のソースは、スイッチS2のソースと等電位になる。スイッチS4がオンであるとき、スイッチS3のソースは、スイッチS4のソースと等電位になる。従って、スイッチS1〜S4は、共通の絶縁電源Z1を有するブートストラップ回路B1、B2により駆動することができる。

0075

スイッチS5、S7のソースの電位は互いに等しい。スイッチS7がオンであるとき、スイッチS8のソースは、スイッチS7のソースと等電位になる。スイッチS5がオンであるとき、スイッチS6のソースは、スイッチS5のソースと等電位になる。従って、スイッチS5〜S8は、共通の絶縁電源Z2を有するブートストラップ回路B3、B4により駆動することができる。

0076

上記に拠れば、8つのスイッチS1〜S8を2つの絶縁電源Z1、Z2により駆動することができる。絶縁電源の個数が図22の比較例の場合よりも削減されるので、回路の小型化と低コスト化を実現できる。

0077

上記に拠れば、8つの半導体スイッチと8つのダイオードとにより構成される図19及び図20の比較例の電力変換回路に対し、8つの半導体スイッチと4つのダイオードとにより構成できるので、回路の小型化と低コスト化を実現できる。

0078

スイッチS2、S4の第2の端子が短絡されているので、ブートストラップ回路B1、B2は共通の絶縁電源Z1を使用することができる。スイッチS5、S7の第2の端子が短絡されているので、ブートストラップ回路B3、B4は共通の絶縁電源Z2を使用することができる。

0079

絶縁電源Z2の負極に直接に接続されたスイッチS5、S7の第2の端子は、第1のポート端子N1に直接に接続されず、第3のダイオードD3を介して第1のポート端子N1に接続される。これにより、第1のポート端子N1と第2のポート端子N2との間に正の電圧が印加された場合に、ブートストラップ回路B3、B4に入力電圧が印加されて故障するのを防ぐことができる。絶縁電源Z1の負極に直接に接続されたスイッチS2、S4の第2の端子は、第2のポート端子N2に直接に接続されず、第2のダイオードD2を介して第2のポート端子N2に接続される。これにより、第1のポート端子N1と第2のポート端子N2との間に負の電圧が印加された場合に、ブートストラップ回路B1、B2に入力電圧が印加されて故障するのを防ぐことができる。

0080

上記で説明した電力変換回路の動作モードには、全ての半導体スイッチがオンあるいはオフとなる動作モード等が加えられてもよい。例えば、全ての半導体スイッチがオンになる動作モードは、電力変換回路に電流型の発電機が接続された場合に、発電機が開放となるのを回避し、急峻な電圧上昇を抑えることができる。また、全ての半導体スイッチがオフになる動作モードは、電力変換回路に電圧型の発電機が接続された場合に、発電機が短絡となるのを回避し、急峻な電流増加を抑えることができる。

0081

図15は、図1の電力変換回路の接続例を示す図である。図15の電力変換回路M2は図1の電力変換回路を示す。上記で説明した電力変換回路は、リアクトル及びコンデンサと組み合わせて用いられても良い。例えば、図15に示すように、第1のポートP1からリアクトルL10とコンデンサC10を介して電力負荷2に接続すると、出力電流及び出力電圧平滑化することができる。

0082

実施形態1に係る電力変換回路によれば、従来技術に比較して低コストかつ小型の電力変換回路により、直流電力あるいは交流電力の単方向あるいは双方向の電力変換を行うことができる。

0083

<実施形態2>
図16は、実施形態2に係る電力伝送システムの概略構成を示すブロック図である。図16の電力伝送システムは、少なくとも1つの電源である発電機1と、少なくとも1つの負荷である電力負荷2と、電力線3と、実施形態1に係る電力変換回路M1、M2とを備える。電力線3は、電力を伝送する架線などを含む。電力変換回路M1は、少なくとも1つの発電機1のうちの指定された1つと電力線3との間に設けられ、少なくとも1つの電力送信装置として用いられる。電力変換回路M2は、電力線3と少なくとも1つの負荷のうちの指定された1つとの間に設けられ、少なくとも1つの電力受信装置として用いられる。

0084

電力送信装置として用いられる電力変換回路M1と、電力受信装置として用いられる電力変換回路M2とに同一の符号系列を与える。電力変換回路M1は、符号系列に従って、発電機1から入力された電力を符号変調して電力線3に出力し、電力変換回路M2は、与えられた符号系列に従って、電力線3から入力された電力を符号復調して電力負荷2に出力する。これにより、特定の発電機1から特定の電力負荷2に電力を伝送することができる。従って、電力伝送システムに用いる絶縁電源の個数を削減し、低コストで電力伝送システムを導入することができる。

0085

なお、上記実施形態では、電力変換回路が符号系列に従って電力を符号変調又は符号復調する例について説明されたが、電力変換回路の動作はこれに限定されない。例えば、電力変換回路は、PWM信号に従って電力をパルス幅変調してもよい。

0086

<実施形態の概要
第1の態様に係る電力変換回路は、第1〜第4のポート端子と、第1〜第4のダイオードと、第1の端子、第2の端子、及び制御端子をそれぞれ有し、制御信号に従ってそれぞれオン又はオフする第1〜第8のスイッチとを備えた電力変換回路であって、前記第1のダイオードのアノードは前記第1のポート端子に接続され、前記第1のダイオードのカソードは前記第1のスイッチを介して前記第3のポート端子に接続され、かつ前記第1のダイオードのカソードは前記第3のスイッチを介して前記第4のポート端子に接続され、前記第2のダイオードのカソードは前記第2のポート端子に接続され、前記第2のダイオードのアノードは前記第2のスイッチを介して前記第3のポート端子に接続され、かつ前記第2のダイオードのアノードは前記第4のスイッチを介して前記第4のポート端子に接続され、前記第3のダイオードのカソードは前記第1のポート端子に接続され、前記第3のダイオードのアノードは前記第5のスイッチを介して前記第3のポート端子に接続され、かつ前記第3のダイオードのアノードは前記第7のスイッチを介して前記第4のポート端子に接続され、前記第4のダイオードのアノードは前記第2のポート端子に接続され、前記第4のダイオードのカソードは前記第6のスイッチを介して前記第3のポート端子に接続され、かつ前記第4のダイオードのカソードは前記第8のスイッチを介して前記第4のポート端子に接続され、前記第1〜第8のスイッチのそれぞれは、オンされたとき、当該スイッチの第1の端子から第2の端子に電流を流すように接続され、前記電力変換回路は、第1の電圧源を備え、前記制御信号に従って前記第1〜第4のスイッチの制御端子に所定電圧をそれぞれ印加する第1のブートストラップ回路と、第2の電圧源を備え、前記制御信号に従って前記第5〜第8のスイッチの制御端子に所定電圧をそれぞれ印加する第2のブートストラップ回路とをさらに備える。

0087

第2の態様に係る電力変換回路は、第1の態様に係る電力変換回路において、前記第2及び第4のスイッチの第2の端子は前記第1の電圧源の負極に接続され、前記第1のブートストラップ回路は、前記第1の電圧源の電圧が少なくとも2つの第5のダイオードを介してそれぞれ印加される少なくとも2つの第1のコンデンサを備え、前記第1のブートストラップ回路は、前記制御信号に従って、前記第1の電圧源又は前記第1のコンデンサの電圧を、前記第1〜第4のスイッチの第2の端子の電位を基準として当該スイッチの制御端子にそれぞれ印加し、前記第5及び第7のスイッチの第2の端子は前記第2の電圧源の負極に接続され、前記第2のブートストラップ回路は、前記第2の電圧源の電圧が少なくとも2つの第6のダイオードを介してそれぞれ印加される少なくとも2つの第2のコンデンサを備え、前記第2のブートストラップ回路は、前記制御信号に従って、前記第2の電圧源又は前記第2のコンデンサの電圧を、前記第5〜第8のスイッチの第2の端子の電位を基準として当該スイッチの制御端子にそれぞれ印加する。

0088

第3の態様に係る電力変換回路は、第1又は第2の態様に係る電力変換回路において、前記第1〜第8のスイッチはNチャネルMOSFETであり、前記第1の端子はドレインであり、前記第2の端子はソースである。

0089

第4の態様に係る電力変換回路は、第1又は第2の態様に係る電力変換回路において、前記第1〜第8のスイッチはバイポーラトランジスタであり、前記第1の端子はコレクタであり、前記第2の端子はエミッタである。

0090

第5の態様に係る電力変換回路は、第1〜第4のうちの1つの態様に係る電力変換回路において、前記第1及び第2の電圧源のそれぞれは絶縁電源である。

0091

第6の態様に係る電力変換回路は、第1〜第5のうちの1つの態様に係る電力変換回路において、前記制御信号は所定の符号系列であり、前記第1及び第2のポート端子から入力された電力を前記符号系列に従って符号変調あるいは符号復調し、前記第3及び第4のポート端子から符号変調あるいは符号復調された電力を出力する。

0092

第7の態様に係る電力変換回路は、第6の態様に係る電力変換回路において、前記第1のポート端子から正の電流が入力されるとき、前記第1及び第4のスイッチがオンされる状態と、前記第2及び第3のスイッチがオンされる状態とを反復し、前記第1のポート端子から負の電流が入力されるとき、前記第5及び第8のスイッチがオンされる状態と、前記第6及び第7のスイッチがオンされる状態とを反復する。

0093

第8の態様に係る電力変換回路は、第1〜第7のうちの1つの態様に係る電力変換回路において、前記制御信号は所定の符号系列であり、前記第3及び第4のポート端子から入力された電力を前記符号系列に従って変調又は復調し、前記第1及び第2のポート端子から符号変調又は符号復調された電力を出力する。

0094

第9の態様に係る電力変換回路は、第8の態様に係る電力変換回路において、前記第1のポート端子から正の電流を出力するとき、前記第5及び第8のスイッチがオンされる状態と、前記第6及び第7のスイッチがオンされる状態とを反復し、前記第1のポート端子から負の電流を出力するとき、前記第2及び第3のスイッチがオンされる状態と、前記第1及び第4のスイッチがオンされる状態とを反復する。

0095

第10の態様に係る電力伝送システムは、少なくとも1つの電源と、少なくとも1つの負荷と、電力線とを備えた電力伝送システムにおいて、前記電力伝送システムは、前記少なくとも1つの電源のうちの指定された1つと前記電力線との間に設けられた、第6〜第9のうちの1つの態様に係る電力変換回路からなる第1の電力変換回路と、前記電力線と前記少なくとも1つの負荷のうちの指定された1つとの間に設けられた、第6〜第9のうちの1つの態様に係る電力変換回路からなる第2の電力変換回路とをさらに備え、前記第1の電力変換回路は、前記符号系列に従って、前記電源から入力された電力を符号変調して前記電力線に出力し、前記第2の電力変換回路は、前記符号系列に従って、前記電力線から入力された電力を符号復調して前記負荷に出力し、これにより、前記指定された電源から前記指定された負荷へ電力を伝送する。

0096

本開示に係る電力変換回路は、交流電源系統、あるいは直流と交流が混在する電源系統において、電力を変換することに有用である。また、本開示に係る電力伝送システムは、太陽光発電、風力発電、水力発電等の発電機から鉄道EV車両等へ電力を伝送することに有用である。

0097

S1〜S8 スイッチ
D1〜D8ダイオード
N1〜N4ポート端子
P1、P2ポート
B1〜B4ブートストラップ回路
Z1〜Z2絶縁電源
1発電機
2電力負荷
3電力線
10制御回路
M1、M2電力変換回路
L10リアクトル
C1〜C8、C10コンデンサ
sw1〜sw8 スイッチ
a1〜a16 端子

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