JP7446932B2 - 電力変換装置およびスイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置およびスイッチ装置に関する。

例えば、スイッチングループに存在する寄生インダクタンスと、スイッチングにより生じるサージ電圧とを抑制するスナバ回路を備えた電力変換装置によれば、スナバ回路に吸収されたサージ電圧のエネルギーを直流電源に回生することにより、エネルギー効率を改善することが可能である。

また、近年、複数レベルの電圧出力が可能なマルチレベル電力変換装置が提案されている。マルチレベル電力変換装置では、出力電圧を多レベル化することにより、スイッチング速度を高速にすることなく、スイッチング損失を抑制することが可能である。

特開平７－２１３０７６号公報

しかしながら、上記のスナバ回路を備えた電力変換装置は、スイッチング速度を高速にしたことにより生じるサージ電圧のエネルギーをスナバ回路に吸収させるものであって、スイッチング速度が低速であるときにスイッチングによる損失を抑制することが困難であった。

また、ダイオードクランプ型のマルチレベル変換装置や、フライングキャパシタ型のマルチレベル変換装置においては、スイッチング素子の１素子当たりの印加電圧を下げることによりスイッチングスピードを高くせずにスイッチング損失を減らすことができる。ただし、ダイオードクランプ型およびフライングキャパシタ型のマルチレベル電力変換装置は、スイッチングループ内の寄生インダクタンスが従来の２レベルの電力変換装置よりも大きくなり、より大きなサージ電圧が発生することがある。この場合には、スイッチング速度を更に低くしてサージ電圧を抑制しなければならず、スイッチング損失の低減効果を十分に生かすことができなかった。

また、モジュラー型のマルチレベル変換装置は２直列のスイッチングデバイスに並列接続された直流コンデンサで構成される１モジュール内でスイッチングループが閉じた構成を備える。この構成により寄生インダクタンスが大きくなることはないため、サージ電圧を抑制するためにスイッチング速度を低くする必要はない。一方で、直流コンデンサに交流周波数の１次成分（基本波成分）、または、２次成分の電流が流れるため、直流コンデンサを大きくする必要があり、電力変換装置を小型化することが困難であった。

本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避することが可能な電力変換装置およびスイッチ装置を提供することを目的とする。

実施形態による電力変換装置は、高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、前記高電位端に一端が電気的に接続された第１蓄電部と、前記低電位端に一端が電気的に接続された第２蓄電部と、前記第１蓄電部の他端に接続された第１回生整流回路と、前記第２蓄電部の他端に接続された第２回生整流回路と、前記第１蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第１変換回路と、前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第２変換回路と、を備え、前記上アームは、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の低電位側端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、複数直列に接続して構成され、前記下アームは、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのアノードと前記第２スイッチング素子の高電位側端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、複数直列に接続して構成され、前記第１回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームの前記第１コンデンサの高電位側端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、前記第２回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記下アームの前記第２コンデンサの低電位側端と、前記第２蓄電部の他端とを接続し、直列に接続された複数の前記第１スイッチ回路の前記第１スイッチング素子は、同時にスイッチングしないように所定時間置いて順次スイッチングするように制御され、直列に接続された複数の前記第２スイッチ回路の前記第２スイッチング素子は、同時にスイッチングしないように所定時間置いて順次スイッチングするように制御される。

図１は、第１実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。 図２は、第１実施形態の電力変換装置のＤＣ／ＤＣコンバータおよび制御回路の一構成例を説明するための図である。 図３は、第１実施形態の電力変換装置のＤＣ／ＤＣコンバータおよび制御回路の他の構成例を説明するための図である。 図４は、第２実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。 図５は、第３実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。 図６は、第４実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。 図７は、第５実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。 図８は、第５実施形態の電力変換装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 図９は、第６実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。 図１０は、第６実施形態の電力変換装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 図１１は、図１０に示すタイミングチャートについて説明するための図である。 図１２は、第７実施形態のスイッチ装置の一構成例を概略的に示す図である。 図１３は、第８実施形態のスイッチ装置の一構成例を概略的に示す図である。 図１４は、第９実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。 図１５は、第１０実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。 図１６は、第１０実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。

以下、実施形態の電力変換装置および変電所用電源装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、例えば、直流電力と三相交流電力とを相互に変換可能な電力変換装置である。この電力変換装置は、三相レグ１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗと、高電位端と、低電位端と、交流端子Ｕ、Ｖ、Ｗと、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎと、制御回路ＣＰ、ＣＮと、を備えている。なお、本実施形態の電力変換装置には、高電位端と低電位端との間に直流コンデンサ（図示せず）が電気的に接続され得る。直流コンデンサは、電力変換装置に含まれていてもよく、電力変換装置の外部に取り付けられても構わない。

Ｕ相レグ１００Ｕは、上アームと、下アームと、ｎ個（ｎは２以上の整数）の第１回生整流回路（回生整流ダイオード６ＵＮおよび第１抵抗器５ＵＮ）と、ｍ個（ｍは２以上の整数）の第２回生整流回路（回生整流ダイオード６ＸＭおよび第２抵抗器５ＸＭ）と、を備えている。

Ｖ相レグ１００Ｖは、上アームと、下アームと、ｐ個（ｐは２以上の整数）の第３回生整流回路（回生整流ダイオード６ＶＰおよび第１抵抗器５ＶＰ）と、ｏ個（ｏは２以上の整数）の第４回生整流回路（回生整流ダイオード６ＹＯおよび第２抵抗器５ＹＯ）と、を備えている。

Ｗ相レグ１００Ｗは、上アームと、下アームと、ｑ個（ｑは２以上の整数）の第５回生整流回路（回生整流ダイオード６ＷＱおよび第１抵抗器５ＷＱ）と、ｒ個（ｒは２以上の整数）の第６回生整流回路（回生整流ダイオード６ＺＲおよび第２抵抗器５ＺＲ）と、を備えている。

ここで、ＮとＭはそれぞれＮ＝２～ｎ、Ｍ＝２～ｍである。また、ＰとＯとはそれぞれＰ＝２～ｐ、Ｏ＝２～ｏである。また、ＱとＲとはそれぞれＱ＝２～ｑ、Ｒ＝２～ｒである。以後、他の定義が示されていなければ同様とする。

蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎは、例えばコンデンサやバッテリーなどを用いることが出来る。本実施形態では、蓄電池Ｃｒｐ、Ｃｒｎはコンデンサを用いた場合について説明する。

高電位側の蓄電部Ｃｒｐは、一端が高電位端と電気的に接続され、他端が第１回生整流回路、第３回生整流回路および第５回生整流回路と接続されている。低電位側の蓄電部Ｃｒｎは、一端が低電位端と電気的に接続され、他端が第２回生整流回路、第４回生整流回路および第６回生整流回路と接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎは、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。
なお、電力変換装置は、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーを交流電力に変換して放電させるＤＣ／ＡＣコンバータを、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎに替えて備えていてもよい。

制御回路ＣＰ、ＣＮは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎの動作を制御することができる。制御回路ＣＰ、ＣＮは、例えば、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎの電圧が所定の値となるように制御してもよい。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎおよび制御回路ＣＰ、ＣＮの構成については、後に詳細に説明する。

Ｕ相レグ１００Ｕ、Ｖ相レグ１００ＶおよびＷ相レグ１００Ｗの構成は同じであるため、以下ではＵ相レグ１００Ｕの構成について説明し、Ｖ相レグ１００ＶおよびＷ相レグ１００Ｗの構成については説明を省略する。

Ｕ相レグ１００Ｕの上アームは、ｎ個のスイッチ回路（電圧型クランプ型スイッチ回路）１０１Ｎを備える。Ｕ相レグ１００Ｕの下アームは、ｍ個のスイッチ回路（電圧型クランプ型スイッチ回路）１０２Ｍを備える。

Ｕ相レグ１００Ｕのｎ個のスイッチ回路（第１スイッチ回路）１０１Ｎのそれぞれは、スイッチング素子（第１スイッチング素子）１ＵＮと、ダイオード(第１ダイオード)４ＵＮと、コンデンサ（第１コンデンサ）３ＵＮと、スナバ端子と、正側端子と、負側端子と、を備えている。

なお、正側端子と、負側端子と、スナバ端子とは、これらの端子の位置にて回路が電気的に接続可能な構成であればよく、端子を省略しても構わない。また、スイッチ回路１０１Ｎは、複数のスイッチング素子１ＵＮを備えていてもよい。その場合、複数のスイッチング素子１ＵＮは、正側端子と負側端子との間において、コンデンサ３ＵＮおよびダイオード４ＵＮに対して並列に接続される。複数のスイッチング素子１ＵＮは互いに直列に接続されてもよく、互いに並列に接続されてもよい。

スイッチング素子１ＵＮは、例えばＭＯＳＦＥＴ（半導体電界効果トランジスタ：Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）である。スイッチング素子１ＵＮのドレイン（高電位側端）は、正側端子と電気的に接続され、ソース（低電位側端）は負側端子と電気的に接続されている。

ダイオード４ＵＮは、アノードがスイッチング素子１ＵＮのドレインおよび正側端子と電気的に接続し、カソードがスナバ端子と電気的に接続している。なお、ダイオード４ＵＮは、リカバリ損失が低いファストリカバリ特性を備えることが望ましく、例えば、リカバリ特性のよいショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）やワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ、ＧａＮなど）を利用した素子を使用することが望ましい。

コンデンサ３ＵＮは、一端（低電位側端）がスイッチング素子１ＵＮのソースおよび負側端子と電気的に接続され、他端（高電位側端）がダイオード４ＵＮのカソードと電気的に接続されているとともにスナバ端子と電気的に接続している。

ｎ個のスイッチ回路１０１Ｎは、直列に接続している。すなわち、スイッチ回路１０１Ｎの正側端子は高電位側にて隣り合うスイッチ回路１０１Ｎの負側端子と電気的に接続されている。また、最も高電位側のスイッチ回路１０１Ｎの正側端子は、高電位端と電気的に接続されている。一方、スイッチ回路１０１Ｎの負側端子は低電位側にて隣り合うスイッチ回路１０１Ｎの正側端子と電気的に接続されている。また、最も低電位側のスイッチ回路１０１Ｎの負側端子（Ｎ＝１）は、交流端子Ｕおよび下アームと電気的に接続されている。

ｎ個の回生整流ダイオード（第１回生整流ダイオード）６ＵＮ（Ｎ＝１～ｎ）は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、第１スイッチ回路１０１Ｎのスナバ端子と高電位側の蓄電部Ｃｒｐの他端との間にそれぞれ接続されている。換言すると、第１スイッチ回路１０１Ｎのスナバ端子は、回生整流ダイオード６ＵＮのアノードと電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｐの他端は、複数の回生整流ダイオード６Ｕ１～６Ｕｎのカソードと電気的に接続されている。

抵抗器５ＵＮは、一端において、ダイオード４ＵＮとコンデンサ３ＵＮとの接続点（コンデンサ３ＵＮの他端（高電位側端）とダイオード４ＵＮのカソードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５ＵＮの他端は、スナバ端子と電気的に接続されている。

ｍ個のスイッチ回路（第２スイッチ回路）１０２Ｍのそれぞれは、スイッチング素子（第２スイッチング素子）１ＸＭと、ダイオード（第２ダイオード）４ＸＭと、コンデンサ（第２コンデンサ）３ＸＭと、スナバ端子と、正側端子と、負側端子と、を備えている。

なお、スナバ端子と、正側端子と、負側端子とは、これらの端子の位置において回路が電気的に接続可能な構成であればよく、端子を省略しても構わない。また、スイッチ回路１０２Ｍは、複数のスイッチング素子１ＸＭを備えていてもよい。その場合、複数のスイッチング素子１ＸＭは、正側端子と負側端子との間において、コンデンサ３ＸＭおよびダイオード４ＸＭに対して並列に接続される。複数のスイッチング素子１ＸＭは互いに直列に接続されてもよく、互いに並列に接続されてもよい。

スイッチング素子１ＸＭは、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子１ＸＭのドレイン（高電位側端）は正側端子と電気的に接続され、スイッチング素子１ＸＭのソース（低電位側端）は負側端子と電気的に接続されている。

ダイオード４ＸＭは、カソードがスイッチング素子１ＸＭのソースおよび負側端子と電気的に接続され、アノードがスナバ端子と電気的に接続されている。なお、ダイオード４ＸＭは、リカバリ損失が低いファストリカバリ特性を備えることが望ましく、例えば、リカバリ特性のよいショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）やワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ、ＧａＮなど）を利用した素子を使用することが望ましい。

コンデンサ３ＸＭは、一端（高電位側端）がスイッチング素子１ＸＭのドレインおよび正側端子と電気的に接続され、他端（低電位側端）がダイオード４ＸＭのアノードと電気的に接続するとともにスナバ端子と電気的に接続されている。

ｍ個のスイッチ回路１０２Ｍは、直列に接続されている。すなわち、スイッチ回路１０２Ｍの正側端子（高電位側端）は高電位側にて隣り合うスイッチ回路１０２Ｍの負側端子（低電位側端）と電気的に接続されている。また、スイッチ回路１０２Ｍの最も高電位側のスイッチ回路１０２Ｍの正側端子は、交流端子Ｕおよび上アームと電気的に接続されている。一方、スイッチ回路１０２Ｍの負側端子は低電位側にて隣り合うスイッチ回路１０２Ｍの正側端子と電気的に接続されている。また、最も低電位側のスイッチ回路１０２Ｍの負側端子は、低電位端と電気的に接続されている。

ｍ個の回生整流ダイオード６ＸＭ（Ｍ＝１～ｍ）は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、第２スイッチ回路１０２Ｍのスナバ端子と低電位側の蓄電部Ｃｒｎの他端との間にそれぞれ接続されている。換言すると、第２スイッチ回路１０２Ｍのスナバ端子は、回生整流ダイオード６ＸＭのカソードと電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｎの他端は、複数の回生整流ダイオード６Ｘ１～６Ｘｍのアノードと電気的に接続されている。

抵抗器５ＸＭは、一端において、ダイオード４ＸＭとコンデンサ３ＸＭとの接続点（コンデンサ３ＸＭの他端（低電位側端）とダイオード４ＸＭのアノードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５ＸＭの他端は、スナバ端子と電気的に接続されている。

本実施形態の電力変換装置のＵ相レグ１００Ｕは、第１スイッチ回路１０１Ｎの少なくとも１つが第１スイッチング素子１ＵＮの高電位側端にアノードが接続された第１ダイオード４ＵＮと、第１ダイオード４ＵＮのカソードと第１スイッチング素子１ＵＮの低電位側端との間に接続された第１コンデンサ３ＵＮと、を備えるとき、第１スイッチ回路１０１Ｕから高電位側の蓄電部Ｃｒｐへ向かう方向を順方向として、第１ダイオード４ＵＮのカソードそれぞれと高電位側の蓄電部Ｃｒｐの他端とを接続する第１回生整流回路を備えている。

また、本実施形態の電力変換装置は、第２スイッチ回路１０２Ｍの少なくとも１つが第２スイッチング素子１ＸＭの低電位側端にカソードが接続された第２ダイオード４ＸＭと、第２ダイオード４ＸＭのアノードと第２スイッチング素子１ＸＭの高電位側端との間に接続された第２コンデンサ３ＸＭと、を備えるとき、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、低電位側の蓄電部Ｃｒｎから第２スイッチ回路１０２Ｍへ向かう方向を順方向として、第２ダイオード４ＸＭのアノードそれぞれと低電位側の蓄電部Ｃｒｎの他端とを接続する第２回生整流回路を備えている。

また、本実施形態の電力変換装置において、スイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭは、ＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなく、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や接触器や、機械スイッチなどでも構わない。

また、電圧定格や電流定格が異なる素子をスイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭとして用いた場合であっても本実施形態の効果を得ることができるが、電圧定格や電流定格が同一である素子をスイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭとして用いることが望ましい。

本実施形態の電力変換装置では、高電位端と、低電位端と、直流コンデンサとを介して閉回路が構成される。この閉回路に寄生する寄生インダクタンス（図示せず）によりサージ電圧が発生するときがある。このとき、本実施形態の電力変換装置では、コンデンサ３ＵＮ、３ＸＭにて発生したサージ電圧を抑制することが可能である。

図２は、第１実施形態の電力変換装置のＤＣ／ＤＣコンバータおよび制御回路の一構成例を説明するための図である。
この例では、制御回路ＣＰ、ＣＮは、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎの電圧値を取得し、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎの電圧値と指令値との差がゼロとなるように、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎを放電させる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎは、スイッチング素子Ｂ４と、絶縁トランスＢ３と、ダイオードＢ２と、コンデンサＢ１とを備えた、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータである。

スイッチング素子Ｂ４は、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｂ４のソースは蓄電部Ｃｒｐの高電位側端（蓄電部Ｃｒｐの一端、蓄電部Ｃｒｎの他端）と電気的に接続され、スイッチング素子Ｂ４のドレインは絶縁トランスＢ３の一次側のコイルの一端と電気的に接続されている。スイッチング素子Ｂ４のゲート電位は、制御回路ＣＰ、ＣＮにより制御される。

絶縁トランスＢ３は、例えばフライバックトランス（２巻線リアクトル）である。絶縁トランスＢ３の一次側のコイルは、スイッチング素子Ｂ４のドレインと蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎの低電位側端（蓄電部Ｃｒｐの他端、蓄電部Ｃｒｎの一端）との間に接続されている。絶縁トランスＢ３の二次側のコイルは、高電位側の出力端と低電位側の出力端との間に接続されている。

コンデンサＢ１は、高電位側の出力端と低電位側の出力端との間に接続されている。
ダイオードＢ２は、絶縁トランスＢ３の二次側のコイルの高電位側端と高電位側の出力端との間に接続されている。

上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎでは、スイッチング素子Ｂ４がオン期間中に、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎから絶縁トランスＢ３にエネルギーが放電されて蓄えられる。その後、スイッチング素子Ｂ４がオフに切り替わると、絶縁トランスＢ３の逆起電力により、絶縁トランスＢ３に蓄えられたエネルギー二次側に出力される。

制御回路ＣＰ、ＣＮは、減算器Ａ１と、ゲイン乗算部Ａ２と、比較器Ａ３と、を備えている。
減算器Ａ１は、外部から入力された指令値から蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎの電圧値を減算した差を演算して出力する。

ゲイン乗算部Ａ２は、減算器Ａ１から出力された値に所定のゲインを乗じた積を演算して出力する。
比較器Ａ３は、ゲイン乗算部Ａ２から出力された積と、キャリア波とを比較して、スイッチング素子Ｂ４のゲート信号を生成して出力する。

上記制御回路ＣＰ、ＣＮによれば、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎの電圧の値が指令値に追従するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎの動作が制御される。

図３は、第１実施形態の電力変換装置のＤＣ／ＤＣコンバータおよび制御回路の他の構成例を説明するための図である。
この例では、制御回路ＣＰ、ＣＮは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎから所定の電力が出力されるように蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎを放電させる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎは、フルブリッジ回路Ｂ９と、コンデンサＢ８と、絶縁トランスＢ７と、ダイオードブリッジ回路Ｂ６と、コンデンサＢ５と、否定回路Ｂ１０と、を備えた絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータである。

コンデンサＣｒｐ、Ｃｒｎは、フルブリッジ回路Ｂ９の直流主回路間に接続されている。
フルブリッジ回路Ｂ９は、スイッチング素子として例えばＭＯＳＦＥＴを備えている。フルブリッジ回路Ｂ９は、例えば一方のレグの上側スイッチング素子と、他方のレグの下側スイッチング素子とを同時にオンオフし、同じレグの上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とが同時にオンしないように制御される。フルブリッジ回路Ｂ９は、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎの直流電圧を単相の交流電圧に変換することができる。

絶縁トランスＢ７の一次側のコイルは、コンデンサＢ８を介してフルブリッジ回路Ｂ９の交流端子に電気的に接続されている。絶縁トランスＢ７の二次側のコイルは、ダイオードブリッジ回路Ｂ６の入力端子に電気的に接続されている。
ダイオードブリッジ回路Ｂ６は、絶縁トランスＢ７を介してフルブリッジ回路Ｂ９から供給される交流電圧を直流電圧に変換して出力する。

コンデンサＢ５は、ダイオードブリッジ回路Ｂ６の出力端子間に接続されている。ダイオードブリッジ回路Ｂ６から出力された直流電圧は、コンデンサＢ５により平滑化されてＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎから出力される。

否定回路Ｂ１０は、制御回路ＣＰ、ＣＮから出力されたゲート信号波形を反転した信号を出力する。否定回路Ｂ１０から出力された信号は、フルブリッジ回路Ｂ９の一方のレグの上側スイッチング素子と、他方のレグの下側スイッチング素子とのゲート信号としてフルブリッジ回路Ｂ９に供給される。

制御回路ＣＰ、ＣＮは、パルス発生回路Ａ４を備えている。
パルス発生回路Ａ４は、例えばデューティ比５０％のパルスをゲート信号として出力する。パルス発生回路Ａ４から出力されたゲート信号は、否定回路Ｂ１０と、フルブリッジ回路Ｂ９の一方のレグの下側スイッチング素子のゲートと、他方のレグの上側スイッチング素子のゲートとに供給される。

次に、本実施形態の電力変換装置の動作の一例について説明する。
各相レグ１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの上アームと下アームは通常の三相インバータ回路と同様に動作する。

各相レグ１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗの上アームと下アームとのそれぞれの複数のスイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭは、同時にスイッチングしないように所定時間置いて順次スイッチングするように制御される。このとき、複数のスイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭのいずれか１つがオンしてから次の１つがオンするまでの時間（遅れ時間）にアーム内に負荷電流が流れる。負荷電流は、スイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭがオフしているスイッチ回路１０１Ｎ、１０２Ｍでは、スイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭに並列に接続されたダイオード（整流デバイス）４ＵＮ、４ＸＭ、もしくは、回生整流回路に流れる。回生整流回路に流れる電流は蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎにエネルギーとして蓄えられる。

各相レグ１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗにおいて、上アームのスイッチング素子１ＵＮ、１ＶＰ、１ＷＱのそれぞれは、自素子と自素子よりも高電位側に接続されている素子との全てがターンオンすることで、自素子に並列接続されているコンデンサ３ＵＮ、３ＶＰ、３ＷＱと蓄電部Ｃｒｐとが並列に接続される。負荷電流によるエネルギーが蓄えられることによりコンデンサ３ＵＮ、３ＶＰ、３ＷＱの電圧が高くなると、コンデンサ３ＵＮ、３ＶＰ、３ＷＱから蓄電部Ｃｒｐに対して電流が流れ、蓄電部Ｃｒｐにエネルギーが放電（回生）される。このときのエネルギーの回生効率は、コンデンサ３ＵＮ、３ＶＰ、３ＷＱと蓄電部Ｃｒｐとの電圧差に依存し、電圧差が小さければ小さいほど高効率となる。

上記のように、蓄電部Ｃｒｐには、上アームの全てのコンデンサ３ＵＮ、３ＶＰ、３ＷＱからエネルギーが集められる。蓄電部Ｃｒｐに蓄えられたエネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐにより放電されて、直流電源や制御電源などに用いることが出来る。また、蓄電部Ｃｒｐに蓄えられたエネルギーが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐにより放電されるため、蓄電部Ｃｒｐの電圧が高くなることを回避できる。

各相レグ１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗにおいて、下アームのスイッチング素子１ＸＭ、１ＹＯ、１ＺＲのそれぞれは、自素子と自素子よりも低電位側に接続されている素子との全てがターンオンすることで、自素子に並列接続されているコンデンサ３ＸＭ、３ＹＯ、３ＺＲと蓄電部Ｃｒｎとが並列に接続される。負荷電流によるエネルギーが蓄えられることによりコンデンサ３ＸＭ、３ＹＯ、３ＺＲの電圧が高くなると、コンデンサ３ＸＭ、３ＹＯ、３ＺＲから蓄電部Ｃｒｎに対して電流が流れ、蓄電部Ｃｒｎにエネルギーが放電（回生）される。このときのエネルギーの回生効率は、コンデンサ３ＸＭ、３ＹＯ、３ＺＲと蓄電部Ｃｒｎとの電圧差に依存し、電圧差が小さければ小さいほど高効率となる。

上記のように、蓄電部Ｃｒｎには、下アームの全てのコンデンサ３ＸＭ、３ＹＯ、３ＺＲからエネルギーが集められる。蓄電部Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎにより放電されて、直流電源や制御電源などに用いることが出来る。また、蓄電部Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎにより放電されるため、蓄電部Ｃｒｎの電圧が高くなることを回避できる。

次に、本実施形態の電力変換装置によるエネルギー損失の改善効果について説明する。
例えば、従来の２レベルインバータでは、スイッチング素子がターンオンするタイミングにて、スイッチング素子に流れる電流が上昇し、スイッチング素子に印加される電圧が降下する。スイッチング素子に流れる電流とスイッチング素子に印加される電圧によりスイッチング素子にて生じるエネルギーは他の素子にて吸収されることなく熱となり、スイッチング損失となる。

これに対し、本実施形態の電力変換装置では、スイッチング素子毎に見ると従来と同様にターンオン時にエネルギーが発生するが、アーム全体として見ると、スイッチング時に生じるエネルギーがコンデンサ３ＵＮ、３ＸＭを介して蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎに吸収される。蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎにより放電されて回生される。このため、スイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭがターンオンする際生じるエネルギーのうち、アーム全体としての損失となるのは一部であり、エネルギー効率が改善されることとなる。

また、例えば従来の２レベルインバータでは、スイッチング素子がターンオフするタイミングにて、スイッチング素子に印加される電圧が上昇し、スイッチング素子に流れる電流が降下する。このようにスイッチング素子に流れる電流とスイッチング素子に印加される電圧によりスイッチング素子にて生じるエネルギーは他の素子に吸収されることなく熱となり、スイッチング損失となる。

これに対し、本実施形態の電力変換装置では、スイッチング素子毎に見ると、従来と同様にターンオフ時にエネルギーが発生するが、アーム全体として見ると、スイッチング時に生じるエネルギーがコンデンサ３ＵＮ、３ＸＭを介して蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎに吸収される。蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎにより放電されて回生される。このため、スイッチング素子１ＵＮ、１ＸＭがターンオフする際生じるエネルギーのうち、アーム全体としての損失となるのは一部であり、エネルギー効率が改善されることとなる。

また、例えば従来の２レベルインバータにおいて、下アームのスイッチング素子がターンオンされるとき、上アームのスイッチング素子の寄生ダイオードのリカバリ時に寄生ダイオードに流れる電流と印加される電圧とによりリカバリ損失が発生する。

これに対し本実施形態の電力変換装置では、例えばスイッチング素子１ＸＭのいずれかがターンオンされると、複数のスイッチ回路１０２Ｍの１つに印加されていた電圧が、複数のスイッチ回路１０１Ｎの直列数（＝ｎ）に分圧されて、複数のスイッチ回路１０１Ｎのそれぞれに印加される。このため、複数のスイッチ回路１０１Ｎのスイッチング素子１ＵＮの寄生ダイオードのリカバリ時に印加される電圧が小さくなり、リカバリ時に発生する損失（リカバリ損失）が低減される。

上記のように、本実施形態の電力変換装置では、従来の２レベルインバータでは損失となるエネルギーを回生して利用可能とすることで、高効率なスイッチングを実現している。また、本実施形態の電力変換装置では、スイッチング素子１ＵＮ、１ＶＰ、１ＷＱ、１ＸＭ、１ＹＯ、１ＺＲのスイッチングスピードは、従来の２レベルインバータと同じであるため、スイッチングスピードを高くせずに損失を減らすことができる。

また、蓄電部Ｃｒｐ、ＣｒｎおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎは各相に設ける必要がない。仮に、電力変換装置が多相（４相以上）であったとしても、高電位側と低電位側とのそれぞれに１つの蓄電部と１つのＤＣ／ＤＣコンバータを用いることで実現することができる。このことにより、電力変換装置の小型化および低コスト化を実現することができる。

すなわち、本実施形態によれば、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

次に、第２実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図４は、第２実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、高電位側の蓄電部Ｃｒｐと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐと、制御回路ＣＰとを備えていない点が上述の第１実施形態と異なっている。このことに伴い、上アームのスイッチ回路１０１Ｎ、１０１Ｐ、１０１Ｑの構成と、回生整流回路の構成とが上述の第１実施形態の電力変換装置とは異なる。

本実施形態の電力変換装置では、上アームのスイッチ回路１０１Ｎ、１０１Ｐ、１０１Ｑは、下アームのスイッチ回路１０２Ｍ、１０２Ｏ、１０２Ｒと同様の構成である。
以下に、Ｕ相の上アームのスイッチ回路１０１Ｎの構成について説明する。なお、Ｖ相とＷ相との構成はＵ相と同様の構成であるため、ここでは説明は省略する。

スイッチング素子１ＵＮは、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子１ＵＮのドレイン（高電位側端）は正側端子と電気的に接続され、スイッチング素子１ＵＮのソース（低電位側端）は負側端子と電気的に接続されている。

ダイオード４ＵＮは、カソードがスイッチング素子１ＵＮのソースおよび負側端子と電気的に接続され、アノードがスナバ端子と電気的に接続されている。なお、ダイオード４ＵＮは、リカバリ損失が低いファストリカバリ特性を備えることが望ましく、例えば、リカバリ特性のよいショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）やワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ、ＧａＮなど）を利用した素子を使用することが望ましい。

コンデンサ３ＵＮは、一端（高電位側端）がスイッチング素子１ＵＮのドレインおよび正側端子と電気的に接続され、他端（低電位側端）がダイオード４ＵＮのアノードと電気的に接続するとともにスナバ端子と電気的に接続されている。

ｎ個のスイッチ回路１０１Ｎは、直列に接続されている。すなわち、スイッチ回路１０１Ｎの正側端子（高電位側端）は高電位側にて隣り合うスイッチ回路１０１Ｎの負側端子（低電位側端）と電気的に接続されている。また、スイッチ回路１０１Ｎの最も高電位側のスイッチ回路１０１Ｎの正側端子（Ｎ＝ｎ）は、高電位端と電気的に接続されている。一方、スイッチ回路１０１Ｎの負側端子は低電位側にて隣り合うスイッチ回路１０１Ｎの正側端子と電気的に接続されている。また、最も低電位側のスイッチ回路１０１Ｎの負側端子（Ｎ＝１）は、交流端子Ｕおよび下アームと電気的に接続されている。

ｎ個の回生整流ダイオード６ＵＮ（Ｎ＝１～ｎ）は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、第１スイッチ回路１０１Ｎのスナバ端子と回生整流ダイオード６Ｘ１のカソードとの間にそれぞれ接続されている。換言すると、第１スイッチ回路１０１Ｎのスナバ端子は、回生整流ダイオード６ＵＮのカソードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６Ｘ１のカソードは、複数の回生整流ダイオード６Ｕ１～６Ｕｎのアノードと電気的に接続されている。

抵抗器５ＵＮは、一端において、ダイオード４ＵＮとコンデンサ３ＵＮとの接続点（コンデンサ３ＵＮの他端（低電位側端）とダイオード４ＵＮのアノードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５ＵＮの他端は、スナバ端子と電気的に接続されている。

本実施形態の電力変換装置では、上記のように第１回生整流回路は、第２回生整流回路の回生整流ダイオード６Ｘ１を介して蓄電部Ｃｒｎと電気的に接続されている。したがって、上アームの動作により生じるエネルギーの一部は、低電位側の蓄電部Ｃｒｎに集められる。

すなわち、蓄電部Ｃｒｎには、電力変換装置に含まれるスイッチ回路１０１Ｎ、１０１Ｐ、１０１Ｑ、１０２Ｍ、１０２Ｏ、１０２Ｒの全てからエネルギーが集まることとなる。このため、本実施形態の電力変換装置では、第１実施形態の電力変換装置よりも蓄電部Ｃｒｎの容量を増加させることが望ましい。

上記構成によれば、上述の第１実施形態と同様に、従来の２レベルインバータでは損失となるエネルギーを回生して利用可能とすることで、高効率なスイッチングを実現している。また、本実施形態の電力変換装置では、スイッチング素子１ＵＮ、１ＶＰ、１ＷＱ、１ＸＭ、１ＹＯ、１ＺＲのスイッチングスピードは、従来の２レベルインバータと同じであるため、スイッチングスピードを高くせずに損失を減らすことができる。

また、蓄電部ＣｒｎおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは各相に設ける必要がない。仮に、電力変換装置が多相（４相以上）であったとしても、低電位側に１つの蓄電部と１つのＤＣ／ＤＣコンバータとを用いることで実現することができる。このことにより、電力変換装置の小型化および低コスト化を実現することができる。

すなわち、本実施形態によれば、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

なお、図４に示す電力変換装置の例では高電位側の蓄電部Ｃｒｐを省略し、低電位側の蓄電部Ｃｒｎに全てのスイッチ回路１０１Ｎ、１０１Ｐ、１０１Ｑ、１０２Ｍ、１０２Ｏ、１０２Ｒからエネルギーを集めるよう構成されていたが、低電位側の蓄電部Ｃｒｎを省略して高電位側の蓄電部Ｃｒｐを備えるように電力変換装置を構成しても構わない。その場合には、例えば、各相の下アームのスイッチ回路１０２Ｍ、１０２Ｏ、１０２Ｒを第１実施形態の電力変換装置の上アームのスイッチ回路１０１Ｎ、１０１Ｐ、１０１Ｑと同様の構成とし、第２回生整流回路、第４回生整流回路および第６回生整流回路を、回生整流ダイオード６Ｕ１を介して蓄電部Ｃｒｐと接続するように電力変換装置を構成する。例えばＵ相の下アームについて説明すると、回生整流ダイオード６Ｕ１のアノードに複数の回生整流ダイオード６Ｘ１～６Ｘｍのカソードが電気的に接続される。複数の回生整流ダイオード６Ｘ１～６Ｘｍのアノードは、スイッチ回路１０２Ｍのスナバ端子と電気的に接続される。Ｖ相およびＷ相の下アームも同様の構成となる。

上記構成によれば、蓄電部Ｃｒｐには、電力変換装置に含まれるスイッチ回路１０１Ｎ、１０１Ｐ、１０１Ｑ、１０２Ｍ、１０２Ｏ、１０２Ｒの全てからエネルギーが集まることとなるため、第１実施形態の電力変換装置よりも蓄電部Ｃｒｐの容量を増加させることが望ましい。

上記構成によれば、図４に示す例と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

次に、第３実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図５は、第３実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、昇圧型の電力変換器である。

本実施形態の電力変換器は、リアクトルＬＡと、ダイオードＤＡと、複数のスイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４と、回生整流回路（複数の回生整流ダイオード６Ａ１－６Ａ４および複数の抵抗器５Ａ１－５Ａ４）、蓄電部Ｃｒｎと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎと、制御回路ＣＮとを備えている。

本実施形態の電力変換装置では、入力端と高電位端との間に、リアクトルＬＡとダイオードＤＡとが直列に接続されている。

蓄電部Ｃｒｎは、一端が低電位端と電気的に接続され、他端が回生整流回路と電気的に接続されている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは、蓄電部Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路ＣＮは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎの動作を制御することができる。制御回路ＣＮは、例えば、蓄電部Ｃｒｎの電圧が所定の値となるように制御してもよい。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎおよび制御回路ＣＮの構成は、第１実施形態の電力変換装置と同様である。

ダイオードＤＡは、アノードにてリアクトルＬＡと電気的に接続し、カソードにて高電位端と電気的に接続している。
複数のスイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４は、リアクトルＬＡとダイオードＤＡとの接続点と低電位端との間に、直列に接続されている。
スイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４は、第１実施形態の電力変換装置の下アームのスイッチ回路１０２Ｍと同様の構成である。

スイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４のそれぞれは、スイッチング素子１Ａ１－１Ａ４と、ダイオード４Ａ１－４Ａ４と、コンデンサ３Ａ１－３Ａ４と、を備えている。なお、ここではスナバ端子と、正側端子と、負側端子とを図示していないが、スイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４がこれらの端子を備えていてもよい。

スイッチング素子１Ａ１－１Ａ４は、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子１Ａ１－１Ａ４は、ドレインを高電位側としソースを低電位側として、ダイオードＤＡのアノードと低電位端との間に直列に接続されている。

ダイオード４Ａ１－４Ａ４は、カソードがスイッチング素子１Ａ１－１Ａ４のソースと電気的に接続され、アノードがコンデンサ３Ａ１－３Ａ４の低電位側端および回生整流回路と電気的に接続されている。

コンデンサ３Ａ１－３Ａ４は、一端（高電位側端）がスイッチング素子１Ａ１－１Ａ４のドレインと電気的に接続され、他端（低電位側端）がダイオード４Ａ１－４Ａ４のアノードと電気的に接続するとともに回生整流回路と電気的に接続されている。

回生整流ダイオード６Ａ１－６Ａ４は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、スイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４のコンデンサ３Ａ１－３Ａ４の低電位側端と蓄電部Ｃｒｎの他端との間にそれぞれ接続されている。換言すると、コンデンサ３Ａ１－３Ａ４の低電位側端は、抵抗器５Ａ１－５Ａ４を介して、回生整流ダイオード６Ａ１－６Ａ４のカソードと電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｎの他端は、回生整流ダイオード６Ａ１－６Ａ４のアノードと電気的に接続されている。

抵抗器５Ａ１－５Ａ４は、一端において、ダイオード４Ａ１－４Ａ４とコンデンサ３Ａ１－３Ａ４との接続点（コンデンサ３Ａ１－３Ａ４の低電位側端とダイオード４Ａ１－４Ａ４のアノードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５Ａ１－５Ａ４の他端は、回生整流ダイオード６Ａ１－６Ａ４のカソードと電気的に接続されている。

上記構成によれば、上述の第１実施形態と同様に、蓄電部Ｃｒｎには電力変換装置に含まれるスイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４の動作により生じるエネルギーの一部が蓄積される。蓄電部Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎにより、直流電源や制御電源として利用可能となる。

本実施形態の電力変換装置によれば、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

なお、例えば図５に示すダイオードＤＡおよびスイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４の構成を利用してブリッジレスＰＦＣ回路を構成することができる。その場合には、ダイオードＤＡおよびスイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４を備えたレグを高電位端と低電位端との間に２つ接続し、一方のレグの上アームと下アームとの間と、他方のレグの上アームと下アームとの間とに、リアクトルＬＡを介して交流電源を接続する。ブリッジレスＰＦＣ回路を構成する場合であっても、２つのレグのスイッチ回路ＳＡ１－ＳＡ４に回生整流回路を接続し、蓄電部Ｃｒｎの一端を低電位端に接続し、蓄電部Ｃｒｎの他端を２つの回生整流回路に接続させることにより、上述の電力変換装置と同様の効果を得ることが出来る。
なお、本実施形態において、整流デバイスはＭＯＳＦＥＴなどに置き換えて同期整流としてもよい。

次に、第４実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図６は、第４実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、降圧型の電力変換器である。

本実施形態の電力変換器は、リアクトルＬＢと、ダイオードＤＢと、複数のスイッチ回路ＳＢ１－ＳＢ４と、回生整流回路（複数の回生整流ダイオード６Ｂ１－６Ｂ４および複数の抵抗器５Ｂ１－５Ｂ４）、蓄電部Ｃｒｐと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐと、制御回路ＣＰとを備えている。

本実施形態の電力変換装置では、低電位端と出力端との間に、ダイオードＤＢとリアクトルＬＢとが直列に接続されている。

蓄電部Ｃｒｐは、一端が高電位端と電気的に接続され、他端が回生整流回路と電気的に接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐは、蓄電部Ｃｒｐに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路ＣＰは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐの動作を制御することができる。制御回路ＣＰは、例えば、蓄電部Ｃｒｐの電圧が所定の値となるように制御してもよい。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐおよび制御回路ＣＰの構成は、第１実施形態の電力変換装置と同様である。

ダイオードＤＢは、アノードにて低電位端と電気的に接続し、カソードにてリアクトルＬＢと電気的に接続している。
複数のスイッチ回路ＳＢ１－ＳＢ４は、リアクトルＬＢとダイオードＤＢとの接続点と高電位端との間に、直列に接続されている。
スイッチ回路ＳＢ１－ＳＢ４は、第１実施形態の電力変換装置の上アームのスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成である。

スイッチ回路ＳＢ１－ＳＢ４のそれぞれは、スイッチング素子１Ｂ１－１Ｂ４と、ダイオード４Ｂ１－４Ｂ４と、コンデンサ３Ｂ１－３Ｂ４と、を備えている。なお、ここではスナバ端子と、正側端子と、負側端子とを図示していないが、スイッチ回路ＳＢ１－ＳＢ４がこれらの端子を備えていてもよい。

スイッチング素子１Ｂ１－１Ｂ４は、例えばＭＯＳＦＥＴ（半導体電界効果トランジスタ：Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）である。スイッチング素子１Ｂ１－１Ｂ４は、ドレインを高電位側としソースを低電位側として、ダイオードＤＢのカソードと高電位端との間に直列に接続されている。

ダイオード４Ｂ１－４Ｂ４は、アノードがスイッチング素子１Ｂ１－１Ｂ４のドレインと電気的に接続し、カソードがコンデンサ３Ｂ１－３Ｂ４の高電位側端および回生整流回路と電気的に接続している。

コンデンサ３Ｂ１－３Ｂ４は、一端（低電位側端）がスイッチング素子１Ｂ１－１Ｂ４のソースと電気的に接続され、他端（高電位側端）がダイオード４Ｂ１－４Ｂ４のカソードと電気的に接続されているとともに回生整流回路と電気的に接続している。

回生整流ダイオード６Ｂ１－６Ｂ４は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、スイッチ回路ＳＢ１－ＳＢ４のコンデンサ３Ｂ１－３Ｂ４の高電位側端と蓄電部Ｃｒｐの他端との間にそれぞれ接続されている。換言すると、コンデンサ３Ｂ１－３Ｂ４の高電位側端は、抵抗器５Ｂ１－５Ｂ４を介して、回生整流ダイオード６Ｂ１－６Ｂ４のアノードと電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｐの他端は、回生整流ダイオード６Ｂ１－６Ｂ４のカソードと電気的に接続されている。

抵抗器５Ｂ１－５Ｂ４は、一端において、ダイオード４Ｂ１－４Ｂ４とコンデンサ３Ｂ１－３Ｂ４との接続点（コンデンサ３Ｂ１－３Ｂ４の他端（高電位側端）とダイオード４Ｂ１－４Ｂ４のカソードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５Ｂ１－５Ｂ４の他端は、回生整流ダイオード６Ｂ１－６Ｂ４のアノードと電気的に接続されている。

上記構成によれば、上述の第１実施形態と同様に、蓄電部Ｃｒｐには電力変換装置に含まれるスイッチ回路ＳＢ１－ＳＢ４の動作により生じるエネルギーの一部が蓄積される。蓄電部Ｃｒｐに蓄えられたエネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐにより、直流電源や制御電源として利用可能となる。

本実施形態の電力変換装置によれば、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

次に、第５実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図７は、第５実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、中性点クランプ（ＮＰＣ：Neutral Point Clamped）型の電力変換装置である。なお、ＮＰＣ型の電力変換装置の中間電位端に接続されるデバイスは、整流デバイスであってもよい。

本実施形態の電力変換装置は、第１乃至第６アームＵ１－Ｕ６と、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎ、Ｃｒｐｐ、Ｃｒｎｎと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎと、制御回路ＣＰ、ＣＮと、第１乃至第３高電位側回生整流回路と、第１乃至第３低電位側回生整流回路と、回生整流ダイオード６ＰＰ、６ＮＮと、を備えている。

第１アームＵ１と第２アームＵ２とは、高電位端と中間電位端との間に直列に接続されている。第１アームＵ１は、第２アームＵ２の高電位側に配置されている。
第３アームＵ３と第４アームＵ４とは、中間電位端と低電位端との間に直列に接続されている。第４アームＵ４は、第３アームＵ３の低電位側に配置されている。

第５アームＵ５は、第１アームＵ１と第２アームＵ２との接続点と、出力電位端との間に接続されている。
第６アームＵ６は、出力電位端と、第３アームＵ３と第４アームＵ４との接続点との間に接続されている。

第１アームＵ１は、複数のスイッチ回路ＰＵＩ（Ｉ＝１～ｉ）を備えている。
スイッチ回路ＰＵＩの構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成である。複数のスイッチ回路１０１Ｎは、高電位端と第２アームＵ２との間において直列に接続されている。

第２アームＵ１は、複数のスイッチ回路ＰＸＪ（Ｊ＝１～ｊ）を備えている。
スイッチ回路ＰＸＪの構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成である。複数のスイッチ回路ＰＸＪは、第１アームＵ１と中間電位端との間において直列に接続されている。

第３アームＵ３は、複数のスイッチ回路ＮＵＫ（Ｋ＝１～ｋ）を備えている。
スイッチ回路ＮＵＫの構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０２Ｍと同様の構成である。複数のスイッチ回路ＮＵＫは、中間電位端と第４アームＵ４との間において直列に接続されている。

第４アームＵ４は、複数のスイッチ回路ＮＸＨ（Ｈ＝１～ｈ）を備えている。
スイッチ回路ＮＸＨの構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０２Ｍと同様の構成である。複数のスイッチ回路ＮＸＨは、第３アームＵ３と、低電位端との間において直列に接続されている。

第５アームＵ５は、複数のスイッチ回路ＰＣＥ（Ｅ＝１～ｅ）を備えている。
スイッチ回路ＰＣＥの構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０２Ｍと同様の構成である。複数のスイッチ回路ＰＣＥは、第１アームＵ１と第２アームＵ２との接続点と、出力電位端との間において直列に接続されている。

第６アームＵ６は、複数のスイッチ回路ＮＣＦ（Ｆ＝１～ｆ）を備えている。
スイッチ回路ＮＣＦの構成は、上述の第２実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成である。複数のスイッチ回路ＮＣＦは、出力電位端と、第３アームＵ３と第４アームＵ４との接続点との間において直列に接続されている。

第１高電位側回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＰＵＩ（Ｉ＝１～ｉ）と、６ＰＰと、複数の抵抗器５ＰＵＩと、を備えている。

複数の回生整流ダイオード６ＰＵＩは、蓄電部Ｃｒｐの他端と蓄電部Ｃｒｐｐの他端との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、互いに直列に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＵＩそれぞれのアノードは、スイッチ回路ＰＵＩのスナバ端子および低電位側にて隣接する回生整流ダイオード６ＰＵＩのカソードと電気的に接続されている。例えば、回生整流ダイオード６ＰＵ２のアノードは、スイッチ回路ＰＵ２のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＰＵ１のカソードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＵ１のアノードは、スイッチ回路ＰＵ１のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＰＰを介して蓄電部Ｃｒｐの他端と電気的に接続されている。

回生整流ダイオード６ＰＰは、蓄電部Ｃｒｐの他端から蓄電部Ｃｒｐｐの他端に向かう方向を順方向として、蓄電部Ｃｒｐｐの他端と蓄電部Ｃｒｐの他端との間に接続されている。

抵抗器５ＰＵＩは、一端において、ダイオード４ＰＵＩとコンデンサ３ＰＵＩとに直列に接続されている。抵抗器５ＵＮの他端は、低電位側に接続されたスイッチ回路ＰＵＩのコンデンサ３ＰＵＩと抵抗器５ＰＵＩとが直列に接続された回路と、回生整流ダイオード６ＰＵＩを介して電気的に接続される。最も低電位側に配置されたスイッチ回路ＰＵＩ（Ｉ＝１）の抵抗器５ＰＵＩの他端は、回生整流ダイオード６ＰＰを介して蓄電部Ｃｒｐの他端と電気的に接続されている。最も高電位側に配置されたスイッチ回路ＰＵＩ（Ｉ＝ｉ）の抵抗器５ＰＵＩの他端は、回生整流ダイオード６ＰＵＩを介して蓄電部Ｃｒｐｐの他端と電気的に接続されている。

第２高電位側回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＰＸＪ（Ｊ＝１～ｊ）と、複数の抵抗器５ＰＸＪとを備えている。
複数の回生整流ダイオード６ＰＸＪは、蓄電部Ｃｒｐの他端とスイッチ回路ＰＸｊのスナバ端子との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、互いに直列に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＸＪそれぞれのアノードは、スイッチ回路ＰＸＪのスナバ端子および低電位側にて隣接する回生整流ダイオード６ＰＸＪのカソードと電気的に接続されている。例えば、回生整流ダイオード６ＰＸ２のアノードは、スイッチ回路ＰＸ２のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＰＸ１のカソードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＸ１のアノードは、スイッチ回路ＰＸ１のスナバ端子と電気的に接続されている。最も高電位側に配置される回生整流ダイオード６ＰＸＪ（Ｊ＝１）のカソードは、蓄電部Ｃｒｐの他端と電気的に接続されている。

抵抗器５ＰＸＪは、一端において、ダイオード４ＰＸＪとコンデンサ３ＰＸＪとに直列に接続されている。抵抗器５ＰＸＪの他端は、低電位側に接続されたスイッチ回路ＰＸＪのコンデンサ３ＰＸＪと抵抗器５ＰＸＪとが直列に接続された回路と、回生整流ダイオード６ＰＸＪを介して電気的に接続される。最も高電位側に配置されたスイッチ回路ＰＸＪ（Ｊ＝ｊ）の抵抗器５ＰＸＪの他端は、回生整流ダイオード６ＰＸＪを介して蓄電部Ｃｒｐの他端と電気的に接続されている。

第３高電位側回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＮＣＦ（Ｆ＝１～ｆ）と、複数の抵抗器５ＮＣＦとを備えている。
複数の回生整流ダイオード６ＮＣＦは、蓄電部Ｃｒｐの他端とスイッチ回路ＮＣｆのスナバ端子との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、互いに直列に接続されている。回生整流ダイオード６ＮＣＦそれぞれのアノードは、スイッチ回路ＮＣＦのスナバ端子および低電位側にて隣接する回生整流ダイオード６ＮＣＦのカソードと電気的に接続されている。例えば、回生整流ダイオード６ＮＣ２のアノードは、スイッチ回路ＮＣ２のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＮＣ１のカソードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＮＣ１のアノードは、スイッチ回路ＮＣ１のスナバ端子と電気的に接続されている。最も高電位側に配置される回生整流ダイオード６ＮＣＦ（Ｆ＝１）のカソードは、蓄電部Ｃｒｐの他端と電気的に接続されている。

抵抗器５ＮＣＦは、一端において、ダイオード４ＮＣＦとコンデンサ３ＮＣＦとに直列に接続されている。抵抗器５ＮＣＦの他端は、低電位側に接続されたスイッチ回路ＮＣＦのコンデンサ３ＮＣＦと抵抗器５ＮＣＦとが直列に接続された回路と、回生整流ダイオード６ＮＣＦを介して電気的に接続される。最も高電位側に配置されたスイッチ回路ＮＣＦ（Ｆ＝１）の抵抗器５ＮＣＦの他端は、回生整流ダイオード６ＮＣＦを介して蓄電部Ｃｒｐの他端と電気的に接続されている。

第１低電位側回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＮＸＨ（Ｈ＝１～ｈ）と、回生整流ダイオード６ＮＮと、複数の抵抗器５ＮＸＨと、を備えている。

複数の回生整流ダイオード６ＮＸＨは、蓄電部Ｃｒｎｎの他端と蓄電部Ｃｒｎの他端との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、互いに直列に接続されている。回生整流ダイオード６ＮＸＨそれぞれのカソードは、スイッチ回路ＮＸＨのスナバ端子および高電位側にて隣接する回生整流ダイオード６ＮＸＨのアノードと電気的に接続されている。例えば、回生整流ダイオード６ＮＸ２のカソードは、スイッチ回路ＰＵ２のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＮＸ１のアノードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＮＸ１のカソードは、スイッチ回路ＮＸ１のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＮＮを介して蓄電部Ｃｒｎの他端と電気的に接続されている。

回生整流ダイオード６ＮＮは、蓄電部Ｃｒｎｎの他端から蓄電部Ｃｒｎの他端へ向かう方向を順方向として、蓄電部Ｃｒｎｎの他端と蓄電部Ｃｒｎの他端との間に接続されている。
抵抗器５ＮＸＨは、一端において、ダイオード４ＮＸＨとコンデンサ３ＮＸＨとに直列に接続されている。抵抗器５ＮＸＨの他端は、低電位側に接続されたスイッチ回路ＮＸＨのコンデンサ３ＮＸＨと抵抗器５ＮＸＨとが直列に接続された回路と、回生整流ダイオード６ＮＸＨを介して電気的に接続される。最も高電位側に配置されたスイッチ回路ＮＸＨの抵抗器５ＮＸＨ（Ｈ＝１）の他端は、回生整流ダイオード６ＮＮを介して蓄電部Ｃｒｎの他端と電気的に接続されている。最も低電位側に配置されたスイッチ回路ＮＸＨの抵抗器５ＮＸＨ（Ｈ＝ｈ）の他端は、回生整流ダイオード６ＮＸＨを介して蓄電部Ｃｒｎｎの他端と電気的に接続されている。

第２低電位側回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＮＵＫ（Ｋ＝１～ｋ）と、複数の抵抗器５ＮＵＫとを備えている。
複数の回生整流ダイオード６ＮＵＫは、蓄電部Ｃｒｎの他端とスイッチ回路ＮＵｋのスナバ端子との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、互いに直列に接続されている。回生整流ダイオード６ＮＵＫそれぞれのカソードは、スイッチ回路ＮＵＫのスナバ端子および高電位側にて隣接する回生整流ダイオード６ＮＵＫのカソードと電気的に接続されている。例えば、回生整流ダイオード６ＮＵ１のカソードは、スイッチ回路ＮＵ１のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＰＸ２のアノードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＸｈのカソードは、スイッチ回路ＮＵｈのスナバ端子と電気的に接続されている。最も低電位側に配置される回生整流ダイオード６ＮＵＫ（Ｋ＝１）のアノードは、蓄電部Ｃｒｎの他端と電気的に接続されている。

抵抗器５ＮＵＫは、一端において、ダイオード４ＮＵＫとコンデンサ３ＮＵＫとに直列に接続されている。抵抗器５ＮＵＫの他端は、低電位側に接続されたスイッチ回路ＮＵＫのコンデンサ３ＮＵＫと抵抗器５ＮＵＫとが直列に接続された回路と、回生整流ダイオード６ＮＵＫを介して電気的に接続される。最も低電位側に配置されたスイッチ回路ＮＵＫ（Ｋ＝１）の抵抗器５ＮＵＫの他端は、回生整流ダイオード６ＮＵＫを介して蓄電部Ｃｒｎの他端と電気的に接続されている。

第３低電位側回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＰＣＥ（Ｅ＝１～ｅ）と、複数の抵抗器５ＰＣＥとを備えている。
複数の回生整流ダイオード６ＰＣＥは、蓄電部Ｃｒｎの他端とスイッチ回路ＰＣｅのスナバ端子との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、互いに直列に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＣＥそれぞれのカソードは、スイッチ回路ＰＣＥのスナバ端子および高電位側にて隣接する回生整流ダイオード６ＰＣＥのアノードと電気的に接続されている。例えば、回生整流ダイオード６ＰＣ１のカソードは、スイッチ回路ＰＣ１のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＰＣ２のアノードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＣｅのカソードは、スイッチ回路ＰＣｅのスナバ端子と電気的に接続されている。最も低電位側に配置される回生整流ダイオード６ＰＣＥ（Ｅ＝１）のアノードは、蓄電部Ｃｒｎの他端と電気的に接続されている。

抵抗器５ＰＣＥは、一端において、ダイオード４ＰＣＥとコンデンサ３ＰＣＥとに直列に接続されている。抵抗器５ＰＣＥの他端は、低電位側に接続されたスイッチ回路ＰＣＥのコンデンサ３ＰＣＥと抵抗器５ＰＣＥとが直列に接続された回路と、回生整流ダイオード６ＰＣＥを介して電気的に接続される。最も低電位側に配置されたスイッチ回路ＰＣＥ（Ｅ＝１）の抵抗器５ＰＣＥの他端は、回生整流ダイオード６ＰＣＥを介して蓄電部Ｃｒｎの他端と電気的に接続されている。

なお、本実施形態の電力変換装置では、第５アームＵ５と蓄電部Ｃｒｎとの間に接続している第３低電位側回生整流回路に含まれる回生整流ダイオード６ＰＣＥは、第６アームＵ６のスイッチ回路ＮＣＦの直列数に応じた耐圧を備えることが望ましい。また、第６アームＵ６と蓄電部Ｃｒｐとの間に接続している第３高電位側回生整流回路に含まれる回生整流ダイオード６ＮＣＦは、第５アームＵ５のスイッチ回路ＰＣＥの直列数に応じた耐圧を備えることが望ましい。

蓄電部Ｃｒｐの一端は、第５アームＵ５の高電位端と電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｐの他端は、第３高電位側回生整流回路の高電位端と、第２高電位側回生整流回路の高電位端と、第１高電位側回生整流回路の低電位端と、に電気的に接続されている。

蓄電部Ｃｒｎの一端は、第６アームＵ６の低電位端と電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｎの他端は、第３低電位側回生整流回路の低電位端と、第２低電位側回生整流回路の低電位端と、第１低電位側回生整流回路の高電位端と、に電気的に接続されている。

蓄電部Ｃｒｐｐの一端は、第１アームＵ１の高電位端と電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｐｐの他端は、第１高電位側回生整流回路の高電位端と電気的に接続されている。

蓄電部Ｃｒｎｎの一端は、第４アームＵ４の低電位端と電気的に接続されている。蓄電ツＣｒｎｎの他端は、第１低電位側回生整流回路の低電位端と電気的に接続されている。

本実施形態の電力変換装置では、第１アームＵ１、第２アームＵ２、および、第６アームＵ６のスイッチング動作により生じるエネルギーの一部は蓄電部Ｃｒｐｐに蓄積され、第３アームＵ３、第４アームＵ４、および、第５アームＵ５のスイッチング動作により生じるエネルギーの一部は蓄電部Ｃｒｎｎに蓄積される。

第１アームＵ１のスイッチングにより生じるエネルギーは、蓄電部Ｃｒｐｐに直接回生し、第２アームＵ２と第６アームＵ６とのスイッチングにより生じるエネルギーは、蓄電部Ｃｒｐに蓄えられた後、第１アームＵ１がターンオンすることにより蓄電部Ｃｒｐから蓄電部Ｃｒｐｐへ回生する。

第４アームＵ４のスイッチングにより生じるエネルギーは、蓄電部Ｃｒｎｎに直接回生し、第３アームＵ３と第５アームＵ５とのスイッチングにより生じるエネルギーは、蓄電部Ｃｒｎに蓄えられた後、第４アームＵ４がターンオンすることにより蓄電部Ｃｒｎから蓄電部Ｃｒｎｎへ回生する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐは、蓄電部Ｃｒｐｐに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路ＣＰは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐの動作を制御することができる。制御回路ＣＰは、例えば、蓄電部Ｃｒｐｐの電圧が所定の値となるように制御してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは、蓄電部Ｃｒｎｎに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路ＣＮは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎの動作を制御することができる。制御回路ＣＮは、例えば、蓄電部Ｃｒｎｎの電圧が所定の値となるように制御してもよい。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎおよび制御回路ＣＰ、ＣＮの構成は、第１実施形態の電力変換装置と同様である。

上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、従来のＮＰＣ型電力変換装置において損失であったエネルギーの一部を高効率に回生することができ、エネルギー損失の低減を実現することができる。

次に、本実施形態の電力変換装置の動作の一例について説明する。
図８は、第５実施形態の電力変換装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。
ここでは、第１乃至第６アームＵ１－Ｕ６のスイッチングタイミングの一例を示しているが、実際に必要なデッドタイム時間は図示していない。また、同一アームの複数のスイッチング素子は時間間隔を置いて順次オンまたはオフされるが、図８では、個々のスイッチング素子のスイッチングタイミングを図示せずに、アームのスイッチングタイミングを示している。

例えば、第２アームＵ２と第６アームＵ６とは、略同一のゲート信号で駆動され得るが、第６アームＵ６のゲート信号は、第２アームＵ２がオンしている間のみオンするように調整される。また、例えば、第３アームＵ３と第５アームＵ５とは、略同一のゲート信号で駆動され得るが、第５アームＵ５のゲート信号は、第３アームＵ３がオンしている間のみオンするように調整される。

このことにより、第５アームＵ５および第６アームＵ６のスイッチング損失を低減することが出来る。この結果、第３高電位側回生整流回路および第３低電位側回生整流回路に流れる電流を小さくすることができ、回生整流ダイオード６ＰＣＥ、６ＮＣＦの定格電圧を下げることができ、電力変換装置の低コスト化および小型化を実現することができる。

第１アームＵ２と第４アームＵ４とのゲート信号、第２アームＵ２と第３アームＵ３とのゲート信号、および、第６アームＵ６と第５アームＵ５とのゲート信号を入れ替えても同様である。

上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

次に、第６実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図９は、第６実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、三相インバータ回路の高電位端および低電位端のそれぞれに、複数のスイッチ回路を直列接続して構成される。

本実施形態の電力変換装置は、三相インバータ回路と、Ｐスイッチ回路と、Ｎスイッチ回路と、Ｐ側回生整流回路と、Ｎ側回生整流回路と、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎと、制御回路ＣＰ、ＣＮと、を備えている。

三相インバータ回路は、Ｕ相レグと、Ｖ相レグと、Ｗ相レグとを備えている。Ｕ相レグは、上アームのスイッチング素子ＳＵと、下アームのスイッチング素子ＳＸとを備えている。Ｖ相レグは、上アームのスイッチング素子ＳＶと、下アームのスイッチング素子ＳＹとを備えている。Ｗ相レグは、上アームのスイッチング素子ＳＷと、下アームのスイッチング素子ＳＺと、を備えている。

Ｐスイッチ回路は、複数のスイッチ回路ＰＵＩ（Ｉ＝１～ｉ）を備えている。スイッチ回路ＰＵＩの構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成である。複数のスイッチ回路ＰＵＩは、三相インバータ回路の高電位端と、電力変換装置の高電位端とを接続する経路において、互いに直列に接続されている。

Ｐ側回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＰＵＩと、複数の抵抗器５ＰＵＩと、を備えている。

複数の回生整流ダイオード６ＰＵＩは、蓄電部Ｃｒｐの他端とスイッチ回路ＰＵ１のスナバ端子との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、互いに直列に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＵＩそれぞれのアノードは、スイッチ回路ＰＵＩのスナバ端子および低電位側にて隣接する回生整流ダイオード６ＰＵＩのカソードと電気的に接続されている。例えば、回生整流ダイオード６ＰＵ２のアノードは、スイッチ回路ＰＵ２のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＰＵ１のカソードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＵ１のアノードは、スイッチ回路ＰＵ１のスナバ端子と電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＰＵｉのカソードは、蓄電部Ｃｒｐの他端と電気的に接続されている。

抵抗器５ＰＵＩは、一端において、ダイオード４ＰＵＩとコンデンサ３ＰＵＩとに直列に接続されている。抵抗器５ＰＵＩの他端は、低電位側に接続されたスイッチ回路ＰＵＩのコンデンサ３ＰＵＩと抵抗器５ＰＵＩとが直列に接続された回路と、回生整流ダイオード６ＰＵＩを介して電気的に接続される。最も高電位側に配置されたスイッチ回路ＰＵＩ（Ｉ＝ｉ）の抵抗器５ＰＵＩの他端は、回生整流ダイオード６ＰＵＩを介して蓄電部Ｃｒｐの他端と電気的に接続されている。

蓄電部Ｃｒｐの一端は、電力変換装置の高電位端と電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｐの他端は、Ｐ側回生整流回路の回生整流ダイオード６ＰＵｉのカソードと電気的に接続されている。

Ｎスイッチ回路は、複数のスイッチ回路ＮＸＨ（Ｈ＝１～ｈ）を備えている。スイッチ回路ＮＸＨの構成は、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０２Ｍと同様の構成である。複数のスイッチ回路ＮＸＨは、三相インバータ回路の低電位端と、電力変換装置の低電位端とを接続する経路において、互いに直列に接続されている。

Ｎ側回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＮＸＨと、複数の抵抗器５ＮＸＨと、を備えている。

複数の回生整流ダイオード６ＮＸＨは、蓄電部Ｃｒｎの他端とスイッチ回路ＮＸ１のスナバ端子との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、互いに直列に接続されている。回生整流ダイオード６ＮＸＨそれぞれのカソードは、スイッチ回路ＮＸＨのスナバ端子および高電位側にて隣接する回生整流ダイオード６ＮＸＨのアノードと電気的に接続されている。例えば、回生整流ダイオード６ＮＸ２のカソードは、スイッチ回路ＮＸ２のスナバ端子および回生整流ダイオード６ＮＸ１のアノードと電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＮＸ１のカソードは、スイッチ回路ＮＸ１のスナバ端子と電気的に接続されている。回生整流ダイオード６ＮＸｈのアノードは、蓄電部Ｃｒｎの他端と電気的に接続されている。

抵抗器５ＮＸＨは、一端において、ダイオード４ＮＸＨとコンデンサ３ＮＸＨとに直列に接続されている。抵抗器５ＮＸＨの他端は、低電位側に接続されたスイッチ回路ＮＸＨのコンデンサ３ＮＸＨと抵抗器５ＮＸＨとが直列に接続された回路と、回生整流ダイオード６ＮＸＨを介して電気的に接続される。最も低電位側に配置されたスイッチ回路ＮＸＨ（Ｈ＝ｈ）の抵抗器５ＮＸＨの他端は、回生整流ダイオード６ＮＸｈを介して蓄電部Ｃｒｎの他端と電気的に接続されている。

蓄電部Ｃｒｎの一端は、電力変換装置の低電位端と電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｎの他端は、Ｎ側回生整流回路の回生整流ダイオード６ＮＸｈのアノードと電気的に接続されている。

本実施形態の電力変換装置では、Ｐスイッチ回路のスイッチング動作により生じるエネルギーの一部は蓄電部Ｃｒｐに蓄積され、Ｎスイッチ回路のスイッチング動作により生じるエネルギーの一部は蓄電部Ｃｒｎに蓄積される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐは、蓄電部Ｃｒｐに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路ＣＰは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐの動作を制御することができる。制御回路ＣＰは、例えば、蓄電部Ｃｒｐの電圧が所定の値となるように制御してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは、蓄電部Ｃｒｎに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路ＣＮは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎの動作を制御することができる。制御回路ＣＮは、例えば、蓄電部Ｃｒｎの電圧が所定の値となるように制御してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎおよび制御回路ＣＰ、ＣＮの構成は、第１実施形態の電力変換装置と同様である。

上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、従来の電力変換装置において損失であったエネルギーの一部を高効率に回生することができ、エネルギー損失の低減を実現することができる。

なお、図９では三相インバータ回路にＰスイッチ回路およびＮスイッチ回路を組み合わせる例を示しているが、インバータ回路は単相インバータ回路でもよく、多相インバータ回路でもよい。いずれの場合でも三相インバータ回路の場合と同様の効果を得ることができる。

次に、本実施形態の電力変換装置の動作の一例について説明する。
三相インバータ回路は、４ステップのコモンモード電圧を出力することができる。直流電圧をＶＤＣとし、直流電圧ＶＤＣの中間電位を仮想中性点とすると、三相インバータ回路の各レグの出力電圧は、＋ＶＤＣ／２と、－ＶＤＣ／２となる。コモンモード電圧は、三相インバータ回路の各レグの出力電圧の合計の１／３となり、各レグの出力状態によって、－ＶＤＣ／２、－ＶＤＣ／６、＋ＶＤＣ／６、＋ＶＤＣ／２の４ステップの電圧となる。このうち、＋ＶＤＣ／２と－ＶＤＣ／２となる場合の各レグの出力電圧は、全て＋ＶＤＣ／２、もしくは、－ＶＤＣ／２である。このときの三相インバータ回路の出力電圧は各相打ち消しあい、出力電圧は全てゼロとなる。

一方、本実施形態の電力変換装置は、三相インバータ回路の高電位端と電力変換装置の高電位端との間に接続されたＰスイッチ回路と、三相インバータ回路の低電位端と電力変換装置の高電位端との間に接続されたＮスイッチ回路と、を備えている。この構成によれば、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とを共にオフすることで、電力変換装置の出力電圧を全てゼロにできる。すなわち、電力変換装置の出力電圧を全てゼロにするときに、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とを共にオフすることで、直流電源と三相インバータ回路とが電気的に切り離されるため、三相インバータ回路に印加される直流電圧がゼロとなる。このことにより、三相インバータ回路のコモンモード電圧をゼロにすることができる。

この回路動作を利用することで、本実施形態の電力変換装置のコモンモード電圧は－ＶＤＣ／６、０、＋ＶＤＣ／６の３ステップとなり、３ステップのコモンモード電圧間の差もＶＤＣ／３となるため、三相インバータ回路のコモンモード電圧を１／３にできる。

なお、例えば従来の２相変調においては、出力電圧を全てゼロにするとき、各レグの出力電圧を全て＋ＶＤＣ／２、もしくは－ＶＤＣ／２のどちらか一方でのみ出力する方式によって、コモンモード電圧の差を２ＶＤＣ／３にすることが可能である。本実施形態の電力変換装置によれば、２相変調を行う場合と比較してコモンモード電圧を１／２にすることができる。

図１０は、第６実施形態の電力変換装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。
ここでは、三相インバータ回路のスイッチング素子と、Ｐスイッチ回路と、Ｎスイッチ回路とのスイッチングタイミングの一例を示している。なお、実際に必要なデッドタイム時間は図示していない。また、図１０では、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ：Zero Voltage Switching）を行うタイミングを示している。

信号Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは、三相インバータ回路のスイッチング素子ＳＵ、ＳＶ、ＳＷ、ＳＸ、ＳＹ、ＳＺのゲート信号の一例である。信号Ｐ、Ｎは、Ｐスイッチ回路およびＮスイッチ回路のゲート信号の一例である。なお、Ｐスイッチ回路およびＮスイッチ回路の複数のスイッチング素子は時間間隔を置いて順次オンまたはオフされるが、図１０では、個々のスイッチング素子のスイッチングタイミングを図示せずに、スイッチ回路全体のスイッチングタイミング（例えばスイッチ回路に含まれる複数のスイッチング素子全てのスイッチ状態が完了するタイミング）を示している。

本実施形態の電力変換装置では、電力変換装置の出力電圧を全てゼロにするときに、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とをオフにした後、三相インバータ回路のスイッチを全てオンすることで、三相インバータ回路の上アームと下アームとのスイッチング素子の両方に電流が通流し、損失および発熱を分散させることが可能である。このことにより、三相インバータ回路の小型化を実現することができる。

図１１は、図１０に示すタイミングチャートについて説明するための図である。
信号Ｕ０、Ｖ０、Ｗ０は、三相インバータ回路のスイッチング素子ＳＵ－ＳＺのゲート信号の元となる信号である。信号Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０（図示せず）は、信号Ｕ０、Ｖ０、Ｗ０を反転した信号である。

ＰスイッチとＮスイッチとは、スイッチング素子ＳＵとスイッチング素子ＳＸ、スイッチング素子ＳＶとスイッチング素子ＳＹ、および、スイッチング素子ＳＷとスイッチング素子ＳＺのすべての組合せが同時にオンしていない状態のときのみオンする。また、信号Ｕ０、Ｖ０、Ｗ０が変化したときに、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とを一定時間オフする。ここでＰスイッチ回路とＮスイッチ回路とがオフする時間を直流電圧ゼロ時間とする。

具体的には、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とは、信号Ｕ０、Ｖ０、Ｗ０、もしくは、信号Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０が、同時にオンすると直流電圧ゼロ時間に関係なくオフし、信号Ｕ０、Ｖ０、Ｗ０、もしくは、信号Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０が変化した時に直流電圧ゼロ時間分だけオフし、それ以外の時にオンする。

信号Ｕ０、Ｖ０、Ｗ０にディレイ時間Ｔｄを考慮して、信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１を生成する。ディレイ時間Ｔｄは、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とがオフしている直流電圧ゼロ時間のよりも短くする。

信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、もしくは、これらの反転信号Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１（図示せず）が、同時にオンである状態に加え、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とがオフしている状態となったときに全てのスイッチング素子ＳＵ－ＳＺの全てを同時にオンする。

なお、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とがオフしている期間分だけパルスが出力されないため、補償する必要がある。補償する量はデューティが一番長いパルスは、直流電圧ゼロ時間の５倍、次に長いパルスは３倍、最も短いパルスは１倍に相当するデューティである。

上記で説明した通り、本実施形態の電力変換装置では、全ての出力電圧をゼロとする場合、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とをオフし、三相インバータ回路のスイッチング素子ＳＵ－ＳＺを全てオンしている。また、電流が三相インバータ回路の直流側から交流側に流れているとき（例えば車両などの力行時）には、三相インバータ回路のスイッチング素子ＳＵ－ＳＺがスイッチングするタイミングで、Ｐスイッチ回路とＮスイッチ回路とをオフすることにより、三相インバータ回路の直流電圧をゼロにでき、スイッチング素子ＳＵ－ＳＺの全てをゼロ電圧スイッチングすることができる。このことにより、三相インバータ回路のスイッチング損失を大幅に低減できる。

また、例えば、Ｐスイッチ回路およびＮスイッチ回路から蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎへエネルギーを改正する回生整流回路を設けない場合、スイッチングループに存在する寄生インダクタンスが大きくなることにより、スイッチング損失が増大する。これに対し、本実施形態の電力変換装置では、寄生インダクタンスのエネルギーを回生整流回路により蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎに回生して蓄えることができるため、Ｐスイッチ回路およびＮスイッチ回路のスイッチング損失を低減することができ、高効率なスイッチングを実現できる。

上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

次に、第７実施形態のスイッチ装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図１２は、第７実施形態のスイッチ装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態のスイッチ装置は、逆直列に接続された２つのスイッチ回路を含む双方向スイッチ回路である。

本実施形態のスイッチ装置は、複数のスイッチ回路ＮＴ（Ｔ＝１～ｔ）と、複数のスイッチ回路ＰＳ（Ｓ＝１～ｓ）と、回生整流回路と、蓄電部Ｃｒｏ、Ｃｒｍと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎと、制御回路ＣＰ、ＣＮと、を備えている。

複数のスイッチ回路ＮＴと複数のスイッチ回路ＰＳとは、スイッチ回路の第１端と第２端との間において、互いに逆直列に接続されている。

スイッチ回路ＮＴおよびスイッチ回路ＰＳは、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成である。

スイッチ回路ＮＴは、スイッチング素子１ＮＴと、コンデンサ３ＮＴと、ダイオード４ＮＴと、を備えている。スイッチング素子１ＮＴは、例えばＭＯＳＦＥＴである。

複数のスイッチ回路ＮＴは、スイッチング素子１ＮＴのドレインを第１端側とし、ソースを第２端側として、互いに直列に接続されている。最も第１端側に接続されたスイッチ回路ＮＴのスイッチング素子１ＮＴ（Ｔ＝ｔ）は、ドレインにて蓄電部Ｃｒｍの一端および第１端と電気的に接続されている。最も第２端側に接続されたスイッチ回路ＮＴのスイッチング素子１ＮＴ（Ｔ＝１）は、ソースにて、スイッチ回路ＰＳのスイッチング素子１ＰＳ（Ｓ＝１）のソースと電気的に接続されている。

スイッチ回路ＰＳは、スイッチング素子１ＰＳと、コンデンサ３ＰＳと、ダイオード４ＰＳと、を備えている。スイッチング素子１ＰＳは、例えばＭＯＳＦＥＴである。

複数のスイッチ回路ＰＳは、スイッチング素子１ＰＳのドレインを第２端側とし、ソースを第１端側として、互いに直列に接続されている。最も第２端側に接続されたスイッチ回路ＰＳのスイッチング素子１ＰＳ（Ｓ＝ｓ）は、ドレインにて蓄電部Ｃｒｏの一端および第２端と電気的に接続されている。最も第１端側に接続されたスイッチ回路ＰＳのスイッチング素子１ＰＳ（Ｓ＝１）は、ソースにて、スイッチ回路ＮＴのスイッチング素子１ＮＴ（Ｔ＝１）のソースと電気的に接続されている。

回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＮＴ、６ＰＳと、複数の抵抗器５ＮＴ、５ＰＳと、を備えている。
ｔ個の回生整流ダイオード６ＮＴは、第２端側から第１端側へ向かう方向を順方向として、スイッチ回路ＮＴのスナバ端子と第１端側の蓄電部Ｃｒｍの他端との間にそれぞれ接続されている。換言すると、スイッチ回路ＮＴのスナバ端子は、回生整流ダイオード６ＮＴのアノードと電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｍの他端は、複数の回生整流ダイオード６ＮＴのカソードと電気的に接続されている。

抵抗器５ＮＴは、一端において、ダイオード４ＮＴとコンデンサ３ＮＴとの接続点（コンデンサ３ＮＴの低電位側端とダイオード４ＮＴのカソードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５ＮＴの他端は、スナバ端子を介して回生整流ダイオード６ＮＴのアノードと電気的に接続されている。

ｓ個の回生整流ダイオード６ＰＳは、第１端側から第２端側へ向かう方向を順方向として、スイッチ回路ＰＳのスナバ端子と第２端側の蓄電部Ｃｒｏの他端との間にそれぞれ接続されている。換言すると、スイッチ回路ＰＳのスナバ端子は、回生整流ダイオード６ＰＳのアノードと電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｏの他端は、複数の回生整流ダイオード６ＰＳのカソードと電気的に接続されている。

抵抗器５ＰＳは、一端において、ダイオード４ＰＳとコンデンサ３ＰＳとの接続点（コンデンサ３ＰＳの高電位側端とダイオード４ＰＳのカソードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５ＰＳの他端は、スナバ端子を介して回生整流ダイオード６ＰＳのアノードと電気的に接続されている。

蓄電部Ｃｒｍは、一端にてスイッチ回路の第１端と電気的に接続され、他端にてｔ個の回生整流ダイオード６ＮＴのカソードと電気的に接続されている。

蓄電部Ｃｒｏは、一端いてスイッチ回路の第２端と電気的に接続され、他端にてｓ個の回生整流ダイオード６ＰＳのカソードと電気的に接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐは、蓄電部Ｃｒｏに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路ＣＰは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐの動作を制御することができる。制御回路ＣＰは、例えば、蓄電部Ｃｒｏの電圧が所定の値となるように制御してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは、蓄電部Ｃｒｍに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路ＣＮは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎの動作を制御することができる。制御回路ＣＮは、例えば、蓄電部Ｃｒｍの電圧が所定の値となるように制御してもよい。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎおよび制御回路ＣＰ、ＣＮの構成は、第１実施形態の電力変換装置と同様である。

上記構成によれば、複数のスイッチング素子１ＮＴのスイッチングにより生じるエネルギーの一部は蓄電部Ｃｒｍに蓄積され、複数のスイッチング素子１ＰＳのスイッチングにより生じるエネルギーの一部は蓄電部Ｃｒｏに蓄積される。蓄電部Ｃｒｍ、Ｃｒｏに蓄積されたエネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｎ、１０Ｐにより直流電源や制御電源に回生することができる。

上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、従来の電力変換装置において損失であったエネルギーの一部を高効率に回生することができ、エネルギー損失の低減を実現することができる。

すなわち、本実施形態のスイッチ装置によれば、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、本実施形態によれば、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

なお、上述の実施形態では、スイッチ回路ＮＴおよびスイッチ回路ＰＳは、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成であったが、スイッチ回路１０２Ｍと同様の構成としても構わない。すなわち、図１２に示す例では、スイッチング素子のドレイン側（高電位側）から回生整流ダイオードに電流が流れるように構成されていたが、回生整流ダイオードからスイッチング素子のソース側（低電位側）に電流が流れるように構成されても構わない。その場合であっても、スイッチ回路ＮＴとスイッチ回路ＰＳとを逆接続し、第１端側と第２端側とのそれぞれに設けられた蓄電部Ｃｒｏ、Ｃｒｍにスイッチングによるエネルギーの一部を蓄積することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。

次に、第８実施形態のスイッチ装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図１３は、第８実施形態のスイッチ装置の一構成例を概略的に示す図である。

本実施形態のスイッチ装置は、上述の第７実施形態と同様に、逆直列に接続された２つのスイッチ回路を含む双方向スイッチ回路であるが、蓄電部が２つのスイッチ回路間に配置されている点において上述の第７実施形態と相違している。

なお、本実施形態の説明において、第７実施形態のスイッチ装置と同様の構成については同一の符号を付している。

本実施形態のスイッチ装置は、複数のスイッチ回路ＮＴ（Ｔ＝１～ｔ）と、複数のスイッチ回路ＰＳ（Ｓ＝１～ｓ）と、回生整流回路と、蓄電部Ｃｒｍと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、制御回路Ｃと、を備えている。

複数のスイッチ回路ＮＴと複数のスイッチ回路ＰＳとは、スイッチ回路の第１端と第２端との間において、互いに逆直列に接続されている。本実施形態では、複数のスイッチ回路ＮＴが第２端側に配置され、複数のスイッチ回路ＰＳが第１端側に配置されている。

スイッチ回路ＮＴおよびスイッチ回路ＰＳは、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成である。
スイッチ回路ＮＴは、スイッチング素子１ＮＴと、コンデンサ３ＮＴと、ダイオード４ＮＴと、を備えている。スイッチング素子１ＮＴは、例えばＭＯＳＦＥＴである。

複数のスイッチ回路ＮＴは、スイッチング素子１ＮＴのドレインを第１端側とし、ソースを第２端側として、互いに直列に接続されている。最も第１端側に接続されたスイッチ回路ＮＴのスイッチング素子１ＮＴ（Ｔ＝ｔ）は、ドレインにて、スイッチ回路ＰＳのスイッチング素子１ＰＳ（Ｓ＝ｓ）のドレインおよび蓄電部Ｃｒｍの一端と電気的に接続されている。最も第２端側に接続されたスイッチ回路ＮＴのスイッチング素子１ＮＴ（Ｔ＝１）は、ソースにて第２端と電気的に接続されている。

スイッチ回路ＰＳは、スイッチング素子１ＰＳと、コンデンサ３ＰＳと、ダイオード４ＰＳと、を備えている。スイッチング素子１ＰＳは、例えばＭＯＳＦＥＴである。
複数のスイッチ回路ＰＳは、スイッチング素子１ＰＳのドレインを第２端側とし、ソースを第１端側として、互いに直列に接続されている。最も第２端側に接続されたスイッチ回路ＰＳのスイッチング素子１ＰＳ（Ｓ＝ｓ）は、ドレインにて、スイッチ回路ＮＴのスイッチング素子１ＮＴ（Ｔ＝ｔ）のドレインおよび蓄電部Ｃｒｍの一端と電気的に接続されている。最も第１端側に接続されたスイッチ回路ＰＳのスイッチング素子１ＰＳ（Ｓ＝１）は、ソースにて第１端と電気的に接続されている。

回生整流回路は、複数の回生整流ダイオード６ＮＴ、６ＰＳと、複数の抵抗器５ＮＴ、５ＰＳと、を備えている。
ｔ個の回生整流ダイオード６ＮＴは、第２端側から第１端側へ向かう方向を順方向として、スイッチ回路ＮＴのスナバ端子と蓄電部Ｃｒｍの他端との間にそれぞれ接続されている。換言すると、スイッチ回路ＮＴのスナバ端子は、回生整流ダイオード６ＮＴのアノードと電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｍの他端は、複数の回生整流ダイオード６ＮＴのカソードと電気的に接続されている。

抵抗器５ＮＴは、一端において、ダイオード４ＮＴとコンデンサ３ＮＴとの接続点（コンデンサ３ＮＴの低電位側端とダイオード４ＮＴのカソードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５ＮＴの他端は、スナバ端子を介して回生整流ダイオード６ＮＴのアノードと電気的に接続されている。

ｓ個の回生整流ダイオード６ＰＳは、第１端側から第２端側へ向かう方向を順方向として、スイッチ回路ＰＳのスナバ端子と蓄電部Ｃｒｍの他端との間にそれぞれ接続されている。換言すると、スイッチ回路ＰＳのスナバ端子は、回生整流ダイオード６ＰＳのアノードと電気的に接続されている。蓄電部Ｃｒｍの他端は、複数の回生整流ダイオード６ＰＳのカソードと電気的に接続されている。

抵抗器５ＰＳは、一端において、ダイオード４ＰＳとコンデンサ３ＰＳとの接続点（コンデンサ３ＰＳの高電位側端とダイオード４ＰＳのカソードとの間を電気的に接続する構成の一部）に直列に接続されている。抵抗器５ＰＳの他端は、スナバ端子を介して回生整流ダイオード６ＰＳのアノードと電気的に接続されている。

蓄電部Ｃｒｍは、一端にて、スイッチング素子１Ｎ１のドレインおよびスイッチング素子１Ｐｓのドレインと電気的に接続され、他端にてｔ個の回生整流ダイオード６ＮＴのカソードおよびｓ個の回生整流ダイオード６ＰＳのカソードと電気的に接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、蓄電部Ｃｒｍに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路Ｃは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作を制御することができる。制御回路Ｃは、例えば、蓄電部Ｃｒｍの電圧が所定の値となるように制御してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０および制御回路Ｃの構成は、第１実施形態の電力変換装置と同様である。

上記構成によれば、複数のスイッチング素子１ＮＴおよび複数のスイッチング素子１ＰＳのスイッチングにより生じるエネルギーの一部は蓄電部Ｃｒｍに蓄積される。蓄電部Ｃｒｍに蓄積されたエネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０により直流電源や制御電源に回生することができる。

上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、従来の電力変換装置において損失であったエネルギーの一部を高効率に回生することができ、エネルギー損失の低減を実現することができる。

本実施形態のスイッチ装置によれば、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、本実施形態によれば、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

なお、上述の実施形態では、スイッチ回路ＮＴおよびスイッチ回路ＰＳは、上述の第１実施形態の電力変換装置のスイッチ回路１０１Ｎと同様の構成であったが、スイッチ回路１０２Ｍと同様の構成としても構わない。すなわち、図１３に示す例では、スイッチング素子のドレイン側（高電位側）から回生整流ダイオードに電流が流れるように構成されていたが、回生整流ダイオードからスイッチング素子のソース側（低電位側）に電流が流れるように構成されても構わない。その場合であっても、スイッチ回路ＮＴとスイッチ回路ＰＳとを逆接続し、スイッチ回路ＮＴとスイッチ回路ＰＳとの間に配置された蓄電部Ｃｒｍにスイッチングによるエネルギーの一部を蓄積することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。

次に、第９実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図１４は、第９実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。

本実施形態の電力変換装置は、上述の第１実施形態の電力変換装置の１のレグと、上述の第８実施形態のスイッチ装置と、を組み合わせたＴ型のＮＰＣ電力変換装置である。すなわち、本実施形態の電力変換装置は、１つのレグの上アームと下アームとの間の中性点に、第８実施形態のスイッチ装置の第２端を接続して構成されている。

したがって、本実施形態の電力変換装置では、上述の第１実施形態および第８実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、本実施形態によれば、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

また、Ｔ型のＮＰＣ電力変換装置では、第８実施形態のスイッチ装置を双方向スイッチとして採用することにより、蓄電部Ｃｒｐ、Ｃｒｎ、ＣｒｍおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１０、１０Ｐ、１０Ｎを最小の構成とすることができる。例えば、三相のＴ型ＮＰＣ電力変換装置とした場合、三相のレグに共通の高電位側の蓄電部と低電位側の蓄電部とを設け、三相レグのそれぞれに接続されるスイッチ回路のそれぞれに蓄電部を設けることとなり、電力変換装置は合計５つのＤＣ／ＤＣコンバータを備えていればよい。

次に、第１０実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の電力変換装置は、例えば第７実施形態のスイッチ装置を９つ用いた交流交流変換器（マトリックスコンバータ）である。
図１５および図１６は、第１０実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。

図１５に示す電力変換装置は、例えばＲ相、Ｓ相、Ｔ相の三相交流電力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電力に変換する電力変換装置であって、９つのスイッチ回路２００と、蓄電部Ｃｒ、Ｃｓ、Ｃｔ、Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔ、１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗと、制御回路Ｃ_ＲＳＴ、Ｃ_ＵＶＷと、を備えている。

９つのスイッチ回路２００は、Ｒ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｒ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｒ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｓ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｓ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｓ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｔ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｔ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｔ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、を含む。

スイッチ回路２００は、図１６に示すように、第７実施形態のスイッチ装置の蓄電部Ｃｒｏ、Ｃｒｍ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｐ、１０Ｎ、および制御回路ＣＰ、ＣＮ以外の構成である。

蓄電部Ｃｒは、Ｒ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｒ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｒ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、の第１端側に共通に設けられる蓄電部である。

蓄電部Ｃｓは、Ｓ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｓ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｓ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、の第１端側に共通に設けられる蓄電部である。

蓄電部Ｃｔは、Ｔ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｔ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｔ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、の第１端側に共通に設けられる蓄電部である。

蓄電部Ｃｕは、Ｒ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｓ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｔ相端子とＵ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、の第２端側に共通に設けられる蓄電部である。

蓄電部Ｃｖは、Ｒ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｓ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｔ相端子とＶ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、の第２端側に共通に設けられる蓄電部である。

蓄電部Ｃｗは、Ｒ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｓ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、Ｔ相端子とＷ相端子との間の接続を切り替えるスイッチ回路と、の第２端側に共通に設けられる蓄電部である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｒは、蓄電部Ｃｒに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｓは、蓄電部Ｃｓに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｔは、蓄電部Ｃｔに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路Ｃ_ＲＳＴは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔの動作を制御することができる。制御回路Ｃ_ＲＳＴは、例えば、蓄電部Ｃｒ、Ｃｓ、Ｃｔの電圧が所定の値となるように制御してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｕは、蓄電部Ｃｕに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｖは、蓄電部Ｃｖに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｗは、蓄電部Ｃｗに蓄えられたエネルギーを所定電圧に変換して放電させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗは、例えば、図示しない制御電源や、電力変換装置の直流電源や、その他の回路と接続され得る。

制御回路Ｃ_ＵＶＷは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗの動作を制御することができる。制御回路Ｃ_ＵＶＷは、例えば、蓄電部Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗの電圧が所定の値となるように制御してもよい。

本実施形態の電力変換装置では、上述の第７実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、本実施形態によれば、エネルギー損失を低く抑え、かつ、大型化を回避する電力変換装置およびスイッチ装置を提供することができる。

また、マトリックスコンバータでは、第７実施形態のスイッチ装置の構成を採用することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータを最小構成とすることができる。例えば、第８実施形態のスイッチ装置を用いたマトリックスコンバータでは、蓄電部Ｃｒｍを複数のスイッチ回路２００で共有することが出来ず、スイッチ回路２００と同数である９つのＤＣ／ＤＣコンバータを用意する必要がある。これに対し、図１５に示すマトリックスコンバータでは、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の蓄電部に対応する６つのＤＣ／ＤＣコンバータで足りるため、電力変化装置の大型化を回避することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
［付記１］
高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
前記高電位端に一端が電気的に接続された第１蓄電部と、
前記低電位端に一端が電気的に接続された第２蓄電部と、
前記第１蓄電部の他端に接続された第１回生整流回路と、
前記第２蓄電部の他端に接続された第２回生整流回路と、
前記第１蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第１変換回路と、
前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第２変換回路と、を備え、
前記上アームは、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の低電位側端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記下アームは、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのアノードと前記第２スイッチング素子の高電位側端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記第１回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームの前記第１コンデンサの高電位側端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、
前記第２回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記下アームの前記第２コンデンサの低電位側端と、前記第２蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
［付記２］
高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
前記高電位端に一端が電気的に接続された蓄電部と、
前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
前記上アームおよび前記下アームの各々は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードと前記スイッチング素子の低電位側端との間に接続されたコンデンサと、を備えたスイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームおよび前記下アームの前記コンデンサの高電位側端と、前記蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
［付記３］
高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
前記低電位端に一端が電気的に接続された蓄電部と、
前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
前記上アームおよび下アームの各々は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのアノードと前記スイッチング素子の高電位側端との間に接続されたコンデンサと、を備えたスイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームおよび下アームの前記コンデンサの低電位側端と、前記蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
［付記４］
高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
前記上アームと前記下アームとの接続点に接続されたリアクトルと、
前記低電位端に一端が電気的に接続された蓄電部と、
前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
前記上アームは、前記低電位端から前記高電位端に向かう方向を順方向とした第３ダイオードを備え、
前記下アームは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのアノードと前記スイッチング素子の高電位側端との間に接続されたコンデンサと、を備えたスイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記下アームの前記コンデンサの低電位側端と、前記蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
［付記５］
高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
前記上アームと前記下アームとの接続点に接続されたリアクトルと、
前記高電位端に一端が電気的に接続された蓄電部と、
前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
前記上アームは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードと前記スイッチング素子の低電位側端との間に接続されたコンデンサと、を備えたスイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記下アームは、前記低電位端から前記高電位端に向かう方向を順方向とした第４ダイオードを備え、
前記回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームの前記コンデンサの高電位側端と、前記蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
［付記６］
高電位端と中間電位端との間に接続された第１アームおよび第２アームと、
前記中間電位端と低電位端との間に接続された第３アームおよび第４アームと、
前記第１アームと前記第２アームとの接続点と出力電位端との間に接続された第５アームと、
前記第３アームと前記第４アームとの接続点と前記出力電位端との間に接続された第６アームと、
前記高電位端に一端が接続された第１蓄電部と、
前記低電位端に一端が接続された第２蓄電部と、
前記第１アーム、前記第２アーム、および、前記第６アームのスイッチングにより生じるエネルギーの少なくとも一部を前記第１蓄電部へ回生させる高電位側回生整流回路と、
前記第３アーム、前記第４アーム、および、前記第５アームのスイッチングにより生じるエネルギーの少なくとも一部を前記第２蓄電部へ回生させる低電位側回生整流回路と、
前記第１蓄電部および前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
前記第１アーム、前記第２アーム、および、前記第６アームのそれぞれは、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の低電位側端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記第３アーム、前記第４アーム、および、前記第５アームは、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのアノードと前記第２スイッチング素子の高電位側端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記高電位側回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記第１コンデンサの高電位側端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、
前記低電位側回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記第２コンデンサの低電位側端と、前記第２蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。［付記７］
インバータ回路と、
前記インバータ回路の高電位側の直流端と高電位端との間に接続されたＰスイッチ回路と、
前記インバータ回路の低電位側の直流端と低電位端との間に接続されたＮスイッチ回路と、
前記高電位端に一端が接続された第１蓄電部と、
前記低電位端に一端が接続された第２蓄電部と、
前記第１蓄電部の他端に接続された第１回生整流回路と、
前記第２蓄電部の他端に接続された第２回生整流回路と、
前記第１蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第１変換回路と、
前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第２変換回路と、を備え、
前記Ｐスイッチ回路は、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の前記高電位端側の端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の前記直流端側の端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記Ｎスイッチ回路は、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の前記低電位端側の端にカソードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのアノードと前記第２スイッチング素子の前記直流端側の端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記第１回生整流回路は、前記高電位側の直流端から前記高電位端へ向かう方向を順方向として、前記第１コンデンサの高電位側端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、
前記第２回生整流回路は、前記低電位側の直流端から前記低電位端へ向かう方向を順方向として、前記第２コンデンサの低電位側端と、前記第２蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
［付記８］
第１端と第２端との間において互いに逆直列された２つのスイッチ回路と、
前記第１端に一端が接続された第１蓄電部と、
前記第２端に一端が接続された第２蓄電部と、
前記第１蓄電部の他端に接続された第１回生整流回路と、
前記第２蓄電部の他端に接続された第２回生整流回路と、
前記第１蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第１変換回路と、
前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第２変換回路と、を備え、
一方の前記スイッチ回路は、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の前記第１端側の端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の前記第２端側の端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
他方の前記スイッチ回路は、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の前記第２端側の端にアノードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのカソードと前記第２スイッチング素子の前記第１端側の端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記第１回生整流回路は、前記第２端から前記第１端へ向かう方向を順方向として、前記第１コンデンサの前記第１端側の端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、
前記第２回生整流回路は、前記第１端から前記第２端へ向かう方向を順方向として、前記第２コンデンサの前記第２端側の端と、前記第２蓄電部の他端とを接続する、スイッチ装置。
［付記９］
第１端と第２端との間において互いに逆直列された２つのスイッチ回路と、
２つの前記スイッチ回路の接続点に一端が接続された蓄電部と、
前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
一方の前記スイッチ回路は、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の前記第１端側の端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の前記第２端側の端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
他方の前記スイッチ回路は、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の前記第２端側の端にアノードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのカソードと前記第２スイッチング素子の前記第１端側の端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
前記回生整流回路は、前記第２端から前記第１端へ向かう方向を順方向として、前記第１コンデンサの前記第１端側の端と、前記蓄電部の他端とを接続するとともに、前記第１端から前記第２端へ向かう方向を順方向として、前記第２コンデンサの前記第２端側の端と、前記蓄電部の他端とを接続する、スイッチ装置。
［付記１０］
［付記１］記載の電力変換装置と、
［付記８］記載のスイッチ装置と、を備え、
前記スイッチ装置は、前記第２端において前記電力変換装置の前記上アームと前記下アームとの接続点と電気的に接続している、電力変換装置。
［付記１１］
三相交流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であって、
一方の３相交流端子と他方の３相交流端子との間に接続される［付記７］記載のスイッチ装置を９つ備え、
前記第１蓄電部は、共通の一方の交流端子に接続される３つの前記スイッチ装置に共通であり、
前記第２蓄電部は、共通の他方の交流端子に接続される３つの前記スイッチ装置に共通である、電力変換装置。

１Ａ１－１Ａ４、１Ｂ１－１Ｂ４、１ＮＴ、１ＰＳ、１ＵＮ、１ＶＰ、１ＷＱ、１ＸＭ、１ＹＯ、１ＺＲ…スイッチング素子
３Ａ１－３Ａ４、３Ｂ１－３Ｂ４、３ＮＣＦ、３ＮＴ、３ＮＵＫ、３ＮＸＨ、３ＰＣＥ、３ＰＳ、３ＰＵＩ、３ＰＸＪ、３ＵＮ、３ＶＰ、３ＷＱ、３ＸＭ、３ＹＯ、３ＺＲ…コンデンサ
４Ａ１－４Ａ４、４Ｂ１－４Ｂ４、４ＮＣＦ、４ＮＴ、４ＮＵＫ、４ＮＸＨ、４ＰＣＥ、４ＰＳ、４ＰＵＩ、４ＰＸＪ、４ＵＮ、４ＸＭ…ダイオード
５Ａ１－５Ａ４、５Ｂ１－５Ｂ４、５ＮＣＦ、５ＮＴ、５ＮＵＫ、５ＮＸＨ、５ＰＣＥ、５ＰＳ、５ＰＵＩ、５ＰＸＪ、５ＵＮ、５ＸＭ…抵抗器
６Ａ１－６Ａ４、６Ｂ１－６Ｂ４、６ＮＣ１、６ＮＣ２、６ＮＣＦ、６ＮＮ、６ＮＴ、６ＮＵＫ、６ＮＸＨ、６ＰＣＥ、６ＰＰ、６ＰＳ、６ＰＵＩ、６ＰＸＪ、６ＵＮ、６ＸＭ…回生整流ダイオード
１０、１０Ｎ、１０Ｐ、１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔ、１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗ…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００Ｕ…Ｕ相レグ、１００Ｖ…Ｖ相レグ、１００Ｗ…Ｗ相レグ、
１０１Ｎ、１０１Ｐ、１０１Ｑ、１０２Ｍ、１０２Ｏ、１０２Ｒ、ＳＡ１－ＳＡ４、ＳＢ１－ＳＢ４、ＮＣＦ、ＮＴ、ＮＵＫ、ＮＸＨ、ＰＣＥ、ＰＳ、ＰＵＩ、ＰＸＪ…スイッチ回路
Ａ１…減算器、Ａ２…ゲイン乗算部、Ａ３…比較器、Ａ４…パルス発生回路、Ｂ１…コンデンサ、Ｂ１０…否定回路、Ｂ２…ダイオード、Ｂ３…絶縁トランス、Ｂ４…スイッチング素子、Ｂ５…コンデンサ、Ｂ６…ダイオードブリッジ回路、Ｂ７…絶縁トランス、Ｂ８…コンデンサ、Ｂ９…フルブリッジ回路、ＳＵ－ＳＺ…スイッチング素子、Ｕ１－Ｕ６…アーム

Claims (11)

1. 高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
   前記高電位端に一端が電気的に接続された第１蓄電部と、
   前記低電位端に一端が電気的に接続された第２蓄電部と、
   前記第１蓄電部の他端に接続された第１回生整流回路と、
   前記第２蓄電部の他端に接続された第２回生整流回路と、
   前記第１蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第１変換回路と、
   前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第２変換回路と、を備え、
   前記上アームは、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の低電位側端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、複数直列に接続して構成され、
   前記下アームは、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのアノードと前記第２スイッチング素子の高電位側端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、複数直列に接続して構成され、
   前記第１回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームの前記第１コンデンサの高電位側端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、
   前記第２回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記下アームの前記第２コンデンサの低電位側端と、前記第２蓄電部の他端とを接続し、
   直列に接続された複数の前記第１スイッチ回路の前記第１スイッチング素子は、同時にスイッチングしないように所定時間置いて順次スイッチングするように制御され、
   直列に接続された複数の前記第２スイッチ回路の前記第２スイッチング素子は、同時にスイッチングしないように所定時間置いて順次スイッチングするように制御される、電力変換装置。
2. 高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
   前記高電位端に一端が電気的に接続された蓄電部と、
   前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
   前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
   前記上アームおよび前記下アームの各々は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードと前記スイッチング素子の低電位側端との間に接続されたコンデンサと、を備えたスイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームおよび前記下アームの前記コンデンサの高電位側端と、前記蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
3. 高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
   前記低電位端に一端が電気的に接続された蓄電部と、
   前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
   前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
   前記上アームおよび下アームの各々は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのアノードと前記スイッチング素子の高電位側端との間に接続されたコンデンサと、を備えたスイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームおよび下アームの前記コンデンサの低電位側端と、前記蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
4. 高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
   前記上アームと前記下アームとの接続点に接続されたリアクトルと、
   前記低電位端に一端が電気的に接続された蓄電部と、
   前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
   前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
   前記上アームは、前記低電位端から前記高電位端に向かう方向を順方向とした第３ダイオードを備え、
   前記下アームは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのアノードと前記スイッチング素子の高電位側端との間に接続されたコンデンサと、を備えたスイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記下アームの前記コンデンサの低電位側端と、前記蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
5. 高電位端と低電位端との間に接続された上アームおよび下アームと、
   前記上アームと前記下アームとの接続点に接続されたリアクトルと、
   前記高電位端に一端が電気的に接続された蓄電部と、
   前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
   前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
   前記上アームは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードと前記スイッチング素子の低電位側端との間に接続されたコンデンサと、を備えたスイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記下アームは、前記低電位端から前記高電位端に向かう方向を順方向とした第４ダイオードを備え、
   前記回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記上アームの前記コンデンサの高電位側端と、前記蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
6. 高電位端と中間電位端との間に接続された第１アームおよび第２アームと、
   前記中間電位端と低電位端との間に接続された第３アームおよび第４アームと、
   前記第１アームと前記第２アームとの接続点と出力電位端との間に接続された第５アームと、
   前記第３アームと前記第４アームとの接続点と前記出力電位端との間に接続された第６アームと、
   前記高電位端に一端が接続された第１蓄電部と、
   前記低電位端に一端が接続された第２蓄電部と、
   前記第１アーム、前記第２アーム、および、前記第６アームのスイッチングにより生じるエネルギーの少なくとも一部を前記第１蓄電部へ回生させる高電位側回生整流回路と、
   前記第３アーム、前記第４アーム、および、前記第５アームのスイッチングにより生じるエネルギーの少なくとも一部を前記第２蓄電部へ回生させる低電位側回生整流回路と、
   前記第１蓄電部および前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
   前記第１アーム、前記第２アーム、および、前記第６アームのそれぞれは、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の高電位側端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の低電位側端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記第３アーム、前記第４アーム、および、前記第５アームは、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の低電位側端にカソードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのアノードと前記第２スイッチング素子の高電位側端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記高電位側回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記第１コンデンサの高電位側端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、
   前記低電位側回生整流回路は、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として、前記第２コンデンサの低電位側端と、前記第２蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
7. インバータ回路と、
   前記インバータ回路の高電位側の直流端と高電位端との間に接続されたＰスイッチ回路と、
   前記インバータ回路の低電位側の直流端と低電位端との間に接続されたＮスイッチ回路と、
   前記高電位端に一端が接続された第１蓄電部と、
   前記低電位端に一端が接続された第２蓄電部と、
   前記第１蓄電部の他端に接続された第１回生整流回路と、
   前記第２蓄電部の他端に接続された第２回生整流回路と、
   前記第１蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第１変換回路と、
   前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第２変換回路と、を備え、
   前記Ｐスイッチ回路は、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の前記高電位端側の端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の前記直流端側の端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記Ｎスイッチ回路は、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の前記低電位端側の端にカソードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのアノードと前記第２スイッチング素子の前記直流端側の端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記第１回生整流回路は、前記高電位側の直流端から前記高電位端へ向かう方向を順方向として、前記第１コンデンサの高電位側端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、
   前記第２回生整流回路は、前記低電位側の直流端から前記低電位端へ向かう方向を順方向として、前記第２コンデンサの低電位側端と、前記第２蓄電部の他端とを接続する、電力変換装置。
8. 第１端と第２端との間において互いに逆直列された２つのスイッチ回路と、
   前記第１端に一端が接続された第１蓄電部と、
   前記第２端に一端が接続された第２蓄電部と、
   前記第１蓄電部の他端に接続された第１回生整流回路と、
   前記第２蓄電部の他端に接続された第２回生整流回路と、
   前記第１蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第１変換回路と、
   前記第２蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる第２変換回路と、を備え、
   一方の前記スイッチ回路は、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の前記第１端側の端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の前記第２端側の端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   他方の前記スイッチ回路は、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の前記第２端側の端にアノードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのカソードと前記第２スイッチング素子の前記第１端側の端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記第１回生整流回路は、前記第２端から前記第１端へ向かう方向を順方向として、前記第１コンデンサの前記第１端側の端と、前記第１蓄電部の他端とを接続し、
   前記第２回生整流回路は、前記第１端から前記第２端へ向かう方向を順方向として、前記第２コンデンサの前記第２端側の端と、前記第２蓄電部の他端とを接続する、スイッチ装置。
9. 第１端と第２端との間において互いに逆直列された２つのスイッチ回路と、
   ２つの前記スイッチ回路の接続点に一端が接続された蓄電部と、
   前記蓄電部の他端に接続された回生整流回路と、
   前記蓄電部に蓄えられたエネルギーを放電させる変換回路と、を備え、
   一方の前記スイッチ回路は、第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子の前記第１端側の端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子の前記第２端側の端との間に接続された第１コンデンサと、を備えた第１スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   他方の前記スイッチ回路は、第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の前記第２端側の端にアノードが接続された第２ダイオードと、前記第２ダイオードのカソードと前記第２スイッチング素子の前記第１端側の端との間に接続された第２コンデンサと、を備えた第２スイッチ回路を、一または複数直列に接続して構成され、
   前記回生整流回路は、前記第２端から前記第１端へ向かう方向を順方向として、前記第１コンデンサの前記第１端側の端と、前記蓄電部の他端とを接続するとともに、前記第１端から前記第２端へ向かう方向を順方向として、前記第２コンデンサの前記第２端側の端と、前記蓄電部の他端とを接続する、スイッチ装置。
10. 請求項１記載の電力変換装置と、
    請求項９記載のスイッチ装置と、を備え、
    前記スイッチ装置は、前記第２端において前記電力変換装置の前記上アームと前記下アームとの接続点と電気的に接続している、電力変換装置。
11. 三相交流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であって、
    一方の３相交流端子と他方の３相交流端子との間に接続される請求項８記載のスイッチ装置を９つ備え、
    前記第１蓄電部は、共通の一方の交流端子に接続される３つの前記スイッチ装置に共通であり、
    前記第２蓄電部は、共通の他方の交流端子に接続される３つの前記スイッチ装置に共通である、電力変換装置。