串聯補償型電力傳輸系統的制作方法
【專利摘要】本發明的串聯補償型電力傳輸系統由在四個象限動作的隔離型DCDC轉換器構成，具備：轉換器(13)，直流輸入輸出端子(P1)連接于直流電壓源(11)的正側輸出端子，直流輸入輸出端子(P2)連接于直流電壓源(11)的負側輸出端子，直流輸入輸出端子(Q2)連接于直流電壓源(11)的正側輸出端子，且直流輸入輸出端子(Q1)連接于直流電壓源(12)的正側輸出端子；轉換器(13)具備：電力轉換部(21)，在直流輸入輸出端子(P1,P2)之間的直流(V1)與交流輸入輸出端子(A1,A2)之間的交流(V3)之間互相電力轉換；電力轉換部(22)，雙向開關(41～44)連接成全橋式并且在直流輸入輸出端子(Q1,Q2)之間的直流(V2)與交流輸入輸出端子(B1,B2)之間的交流(V4)之間互相電力轉換；隔離變壓器(23)，設于交流輸入輸出端子(A1,A2)之間及交流輸入輸出端子(B1,B2)之間。
【專利說明】
串聯補償型電力傳輸系統
技術領域
[0001 ]本發明是一種在第I直流電壓源與第2直流電壓源之間雙向傳輸電力的電力傳輸系統，并且涉及具備了輸出相當于各個直流電壓源之間的差分電壓的補償電壓的DCDC轉換器的串聯補償型電力傳輸系統。
【背景技術】
[0002]作為這種串聯補償型電力傳輸系統眾所周知在下述專利文獻I中公開有各種各樣的串聯補償型電力傳輸系統(在該專利文獻I中作為【背景技術】被公開的各種各樣串聯補償型電力傳輸系統、以及作為實施例被公開的各種各樣串聯補償型電力傳輸系統)。
[0003]這些串聯補償型電力傳輸系統101的基本結構如圖17所示是成為以下所述的結構，即具備:作為第I直流電壓源的初級側直流電壓源11[將其輸出電壓(直流電壓)設定為VI]、作為第2直流電壓源的次級側直流電壓源12[將其輸出電壓(直流電壓)設定為V2]、輸出端子被串聯連接于初級側直流電壓源11的正側電壓與次級側直流電壓源12的正電壓之間并輸出相當于輸出電壓Vl與輸出電壓V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv的DCDC轉換器(雙向DCDC轉換器)102。
[0004]在該串聯補償型電力傳輸系統101中連接有初級側直流電壓源11的負側輸出端子和次級側直流電壓源12的負側輸出端子。另外，DCDC轉換器102的一對第I直流側輸入輸出端子Pl，P2中的正側的第I直流側輸入輸出端子Pl被連接于初級側直流電壓源11的正側輸出端子，負側的第I直流側輸入輸出端子P2被連接于初級側直流電壓源11的負側輸出端子。另外，D⑶C轉換器102的一對第2直流側輸入輸出端子Ql，Q2中的第2直流側輸入輸出端子Ql被連接于次級側直流電壓源12的正側輸出端子，第2直流側輸入輸出端子Q2被連接于初級側直流電壓源11的正側輸出端子。
[0005]在專利文獻I所公開的各種各樣的串聯補償型電力傳輸系統101當中的作為實施例被公開的串聯補償型電力傳輸系統101中，DCDC轉換器102如圖18所示，具有被連接于初級側直流電壓源11的正側輸出端子以及負側輸出端子的一對第I直流側輸入輸出端子Pl，P2并且具備將輸出電壓Vl轉換成交流電壓并進行輸出的初級側電力轉換部111、輸入從初級側電力轉換部111被輸出的交流電壓并轉換成其他交流電壓從而進行輸出的高頻變壓器(隔離變壓器)112、基于從高頻變壓器112被輸出的其他交流電壓輸出補償電壓Vconv的次級側電力轉換部113，并且是作為隔離型DCDC轉換器來進行構成的。在該專利文獻I的實施例中，作為初級側電力轉換部111以及次級側電力轉換部113能夠使用全橋式的電力轉換器或半橋式的電力轉換器。
[0006]然而，在該實施例所公開的DCDC轉換器中102中，如圖18所示成為一種相對于構成上述那樣的橋式電力轉換器即次級側電力轉換部113的各個開關元件(在同圖中作為一個例子是場效應晶體管)進行并聯連接的2個二極管互相以正方向的狀態被串聯連接于一對第2直流側輸入輸出端子Ql, Q2之間(總之，輸出電壓VI，V2的兩正側輸出端子之間)的結構。為此，該DCDC轉換器102只是在所謂輸出電壓Vl為低于輸出電壓V2的低電壓的條件下能夠進行動作，在其動作的時候將各個輸出電壓V2，V1的差分電壓(V2-V1>0)作為補償電壓Vconv進行輸出。總之，在專利文獻I的實施例所公開的串聯補償型電力傳輸系統101中，DCDC轉換器102只是在所謂V2>V1的條件下進行動作，并且實行從初級側直流電壓源11到次級側直流電壓源12的電力供給動作(牽引動作)以及從次級側直流電壓源12到初級側直流電壓源11的電力供給動作(再生動作)。
[0007]另外，在專利文獻I所公開的各種各樣的串聯補償型電力傳輸系統101當中的作為【背景技術】進行公開的串聯補償型電力傳輸系統101(在該專利文獻I內是作為非專利文獻3進行公開的串聯補償型電力傳輸系統)中，作為DCDC轉換器102雖然沒有圖示但是使用了組合反激式轉換器(flyback converter)(轉換器主體)和H橋來進行構成的隔離型DCDC轉換器、或由無變壓器型極性反轉斬波電路(包含H橋的電路)構成的DCDC轉換器。
[0008]在如此結構的DCDC轉換器102中，隨著在對應于輸出電壓Vl與輸出電壓V2的差分電壓的極性切換升壓動作和降壓動作的近旁，通過使H橋進行四象限斬波動作，從而能夠進行在所謂輸出電壓Vl為低于輸出電壓V2的低電壓的條件下的從初級側直流電壓源11到次級側直流電壓源12的電力供給動作(在第一象限的牽引動作)、以及從次級側直流電壓源12到初級側直流電壓源11的電力供給動作(在第四象限的再生動作)，在文獻內雖然沒有包括控制方法且關于動作的記載，但是也能夠進行在所謂輸出電壓Vl高于輸出電壓V2的高電壓的條件下的從初級側直流電壓源11到次級側直流電壓源12的電力供給動作(在第二象限的牽引動作)、以及從次級側直流電壓源12到初級側直流電壓源11的電力供給動作(在第三象限的再生動作)。
[0009]現有技術文獻
[0010]專利文獻
[0011 ] 專利文獻I:日本專利申請公開2012-44801號公報(第3?15頁，第2?14圖)
【發明內容】
[0012]發明所要解決的技術問題
[0013]然而，在專利文獻I所公開的隔離型DCDC轉換器當中，在專利文獻I中作為【背景技術】進行公開的上述串聯補償型電力傳輸系統101的DCDC轉換器102雖然由控制能夠進行以上所述的在四個象限的動作，但是因為轉換器主體為反激式轉換器(flyback converter)與H橋的2級結構，所以存在有DCDC轉換器102的結構和控制復雜化且轉換器主體的轉化效率降低、或所謂大型化的應該加以改善的技術問題。
[0014]另外，就在專利文獻I中作為實施例進行公開的上述串聯補償型電力傳輸系統101的DCDC轉換器102而言因為只有轉換器主體尚可，所以雖然不會產生在【背景技術】中進行公開的DCDC轉換器102所涉及的技術問題，但是如以上所述會存在有只有在所謂輸出電壓Vl為低于輸出電壓V 2的低電壓的條件下才能夠傳輸電力的技術問題。
[0015]本發明就是為了解決以上所述的技術問題而做出的不懈努力之結果，其目的在于提供一種能夠在四個象限進行動作并且只是由一段的隔離型DCDC轉換器構成的串聯補償型電力傳輸系統。
[0016]解決技術問題之手段
[0017]為了達到上述目的，本發明所涉及的串聯補償型電力傳輸系統的特征在于:具備:第I直流電壓源;第2直流電壓源;雙向DCDC轉換器，一對第I直流輸入輸出端子當中的正側端子被連接于所述第I直流電壓源的正側輸出端子并且該一對第I直流輸入輸出端子中的負側端子被連接于負側輸出端子，一對第2直流輸入輸出端子中的一方被連接于所述第I直流電壓源的正側輸出端子，并且所述一對第2直流輸入輸出端子當中的另一方被連接于所述第2直流電壓源的正側輸出端子;所述雙向DCDC轉換器是作為具備以下所述各個構件的轉換器來構成的，這些構件分別為:第I電力轉換部，具有所述一對第I直流輸入輸出端子以及一對第I交流輸入輸出端子并在產生于該第I直流輸入輸出端子之間的直流與產生于該第I交流輸入輸出端子之間的交流之間互相進行電力轉換;第2電力轉換部，具有所述一對第2直流輸入輸出端子以及至少一對第2交流輸入輸出端子并在產生于該第2直流輸入輸出端子之間的直流與產生于該第2交流輸入輸出端子之間的交流之間互相進行電力轉換；隔離變壓器，具有被連接于所述第I交流輸入輸出端子的初級側端子以及被連接于所述第2交流輸入輸出端子的次級側端子;所述第I電力轉換部其多個開關被連接成推挽式、半橋式以及全橋式任意一種形式，且所述第2電力轉換部其多個雙向開關被連接成推挽式以及全橋式任意一種形式并且對應于所述第I直流電壓源的電壓值以及所述第2直流電壓源的電壓值控制所述多個開關以及所述多個雙向開關的ON/OFF。
[0018]另外，本發明所涉及的串聯補償型電力傳輸系統其所述雙向開關是通過具備以互相逆向的狀態進行串聯連接的一對單向性開關元件、以互相逆向的狀態并以該一對單向性開關元件各自相反極性的狀態(導通方向與作為單向性開關的導通方向相反的狀態)被并聯連接的一對二極管來進行構成的。在此所說的單向性開關元件是指作為開關功能在ON狀態下電流的流動方向為單向，且在OFF狀態下相對于被施加于開關之間的電壓具有耐壓的元件。
[0019]發明效果
[0020]根據本發明的串聯補償型電力傳輸系統，通過第2電力轉換部作為使用了雙向開關的結構，從而就能夠以僅僅是具有第I電力轉換部、第2電力轉換部以及隔離變壓器的雙向DCDC轉換器的結構來實行在四個象限上的動作，并且在第I直流電壓源與第2直流電壓源之間不管電壓電平怎樣能夠以雙向傳輸電力。
[0021]另外，根據本發明的串聯補償型電力傳輸系統，通過具備以互相逆向的狀態進行串聯連接的一對單向性開關元件、以互相逆向的狀態分別并聯連接于一對單向性開關元件的一對二極管來構成雙向開關，從而就能夠使用一般的電子元件來簡易地構成雙向開關。
【附圖說明】
[0022]圖1是串聯補償型電力傳輸系統I以及轉換器13的結構圖。
[0023]圖2是為了說明轉換器13的四個象限的在各個形態下的動作的說明圖。
[0024]圖3是在輸出電壓Vl低于輸出電壓V2的時候被輸出到構成轉換器13的各個開關31?34,41 ?44的驅動信號Sa?Sd, Sel, Se2?Shl, Sh2的時序圖(timing chart)。
[0025]圖4是在輸出電壓Vl高于輸出電壓V2的時候被輸出到構成轉換器13的各個開關31?34,41 ?44的驅動信號Sa?Sd, Sel, Se2?Shl, Sh2的時序圖(timing chart)。
[0026]圖5是為了說明串聯補償型電力傳輸系統I的在第I象限上的動作的說明圖。
[0027]圖6是為了說明串聯補償型電力傳輸系統I的在第I象限上的動作的其他說明圖。
[0028]圖7是為了說明串聯補償型電力傳輸系統I的在第2象限上的動作的說明圖。
[0029]圖8是為了說明串聯補償型電力傳輸系統I的在第2象限上的動作的其他說明圖。
[0030]圖9是為了說明串聯補償型電力傳輸系統I的在第3象限上的動作的說明圖。
[0031]圖10是為了說明串聯補償型電力傳輸系統I的在第3象限上的動作的其他說明圖。
[0032]圖11是為了說明串聯補償型電力傳輸系統I的在第4象限上的動作的說明圖。
[0033]圖12是為了說明串聯補償型電力傳輸系統I的在第4象限上的動作的其他說明圖。
[0034]圖13是被用于串聯補償型電力傳輸系統I的其他轉換器13A的結構圖。
[0035]圖14是被用于串聯補償型電力傳輸系統I的其他轉換器13B的結構圖。
[0036]圖15是被用于串聯補償型電力傳輸系統I的其他轉換器13C的結構圖。
[0037]圖16是被用于串聯補償型電力傳輸系統I的其他轉換器13D的結構圖。
[0038]圖17是串聯補償型電力傳輸系統101的基本結構圖。
[0039]圖18是串聯補償型電力傳輸系統101、以及被配設于串聯補償型電力傳輸系統101的轉換器102的結構圖。
【具體實施方式】
[0040]以下是參照附圖并就串聯補償型電力傳輸系統的實施方式作如下說明。
[0041]作為圖1所表示的串聯補償型電力傳輸系統的串聯補償型電力傳輸系統1(以下也單稱作為“電力傳輸系統I”)就一個例子而言具備第I直流電壓源11(輸出作為直流的輸出電壓Vl的電壓源)、第2直流電壓源12 (輸出作為直流的輸出電壓V2的電壓源)、雙向DCDC轉換器13(以下也單稱為“轉換器13”)，轉換器13是以能夠實行圖2所表示的四個形態的動作(四象限斬波動作)的形式進行構成的。
[0042]具體地來說在轉換器13中，一對第I直流輸入輸出端子Pl，P2當中的作為正側端子的一方第I直流輸入輸出端子Pi被連接于第I直流電壓源11的正側輸出端子，作為負側端子的另一方第I直流輸入輸出端子P2被連接于第I直流電壓源11的負側輸出端子。另外，在轉換器13中，一對第2直流輸入輸出端子Ql，Q2當中的一方第2直流輸入輸出端子Q2被連接于第I直流電壓源11的正側輸出端子，并且另一方第2直流輸入輸出端子Ql被連接于第2直流電壓源12的正側輸出端子。
[0043]就這樣被連接于第I直流電壓源11與第2直流電壓源12之間的轉換器13，實行基于輸出電壓Vl補償輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓(總之，輸出為了補償差分電壓的補償電壓Vconv)的作為轉換器單體的牽引動作、基于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓使電力返回到輸出電壓Vl側的作為轉換器單體的再生動作。
[0044]具體地來說，如圖2所示在實行稱作為電力傳輸系統I從第I直流電壓源11將電力傳輸到第2直流電壓源12(提供電流)的牽引動作的第I象限以及第2象限當中的所謂輸出電壓VI，V2關系為Vl <V2的條件的第I象限，轉換器13實行基于輸出電壓Vl輸出補償電壓Vconv的牽引動作(在第I象限的動作)；在所謂輸出電壓Vl，V2關系為V1>V2的條件的第2象限，實行基于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓使電力返回到輸出電壓Vl側的再生動作(在第2象限的動作)。
[0045]另外，轉換器13如圖2所示在實行電力傳輸系統I從第2直流電壓源12將電力傳輸到第I直流電壓源11(提供電流)的再生動作的第3象限以及第4象限當中的所謂輸出電壓Vl，V2關系為V1>V2的條件的第3象限，實行基于輸出電壓Vl輸出補償電壓Vconv的牽引動作(在第3象限的動作)；在所謂輸出電壓Vl，V2關系為V1<V2的條件的第4象限，基于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓實行使電力返回到輸出電壓Vl側的再生動作(在第4象限的動作)。
[0046]該轉換器13作為一個例子如圖1所示具備第I電力轉換部21、第2電力轉換部22以及隔離變壓器23。另外，轉換器13具備沒有被圖示的控制部。該控制部接受來自外部的控制對象電壓和其目標電壓以及輸入輸出電流極限值的設定指示。另外，控制部按照其設定指示對應于第I直流電壓源11的輸出電力(電壓值)Vl以及第2直流電壓源12的輸出電壓(電壓值)V2的狀況，以將控制對象電壓穩定在目標電壓的形式控制第I電力轉換部21的后面所述的四個開關31，32，33，34以及第2電力轉換部22的后面所述的四個雙向開關41，42，43，44的0N/0FF(開啟/關閉)。具體地來說控制部對應于來自外部的設定指示、此時的第I直流電壓源11的輸出電壓(電壓值)Vl以及第2直流電壓源12的輸出電壓(電壓值)V2的狀況，生成并輸出為了相對于第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22實行上述四個象限的動作內容(電力傳輸系統I是作牽引動作或是作再生動作，DC/DC轉換器是作牽引動作或是作再生動作)的后述的驅動信號(圖3以及圖4所表示的驅動信號Sa,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2,Sfl, Sf2，Sgl,Sg2,Shl,Sh2)0
[0047]第I電力轉換部21作為一個例子具備:以全橋式進行連接的四個開關31，32，33，34、相對于各個開關31，32，33，34以相反極性的狀態進行并聯連接(所謂相反并聯連接)的二極管35,36,37,38、一對直流輸入輸出端子(在本例中因為是轉換器13的一對第I直流輸入輸出端子PI，P2，所以以下也稱作為“第I直流輸入輸出端子PI，P2”)、一對第I交流輸入輸出端子Al，A2。該第I電力轉換部21在生成于第I直流輸入輸出端子Pl，P2之間的直流(第I直流輸入輸出端子Pl的電壓是將第I直流輸入輸出端子P2的電壓作為基準而成為高電位的極性的輸出電壓VI)與產生于其一對第I交流輸入輸出端子Al，A2之間的交流(第I交流電壓V3)之間作互相電力轉換。在此，所謂相反極性的狀態是DCDC轉換器在牽引動作中將單向性開關為ON時的導通方向設定為單向，在此情況下所指的是與其相反的方向。
[0048]具體地來說各個開關31,32,33,34作為一個例子是由η溝道M0SFET(Metal-0xide_Semiconductor Field-Effect Transistor)構成。還有，因為寄生二極管存在于MOSFET，所以也能夠替代以獨立的二極管構成各個二極管35,36,37,38而做成使用該寄生二極管的結構。另外，作為開關31，32，33，34例如能夠使用npn型的雙極型晶體管和IGBT( InsulatedGate Bipolar Transistor)等其他半導體開關元件。
[0049]4個開關31，32，33，34被分成其中的2個開關被串聯連接而構成的2個開關組(開關31，32組、以及開關33，34組)，通過并聯連接各個開關組彼此從而被構成為全橋式電路。
[0050]在第I電力轉換部21上，開關31，32組與開關33，34組的2個連接點當中的一方連接點(導通時的電流流入側的連接點)被連接于一方第I直流輸入輸出端子Pl，并且該2個連接點當中的另一方連接點(導通時的電流流出側的連接點)被連接于另一方第I直流輸入輸出端子P2。另外，在第I電力轉換部21上，開關31，32組中的開關31，32彼此的連接點被連接于一方第I交流輸入輸出端子Al，而開關33，34組中的開關33，34彼此的連接點被連接于另一方第I交流輸入輸出端子A2。
[0051 ]該結構的第I電力轉換部21是通過開關31，32，33，34由分別被提供的驅動信號5&，Sb，Sc，Sd而被開關控制(進行斬波動作)從而實行上述那樣的電力轉換。
[0052]第2電力轉換部22作為一個例子具備:以全橋式被連接的4個雙向開關41，42，43，44、在構成各個雙向開關41，42，43，44的2個開關[構成雙向開關41的單向性開關元件41a，41b(以下也單單稱作為“開關41&，411/’)、構成雙向開關42的單向性開關元件42&，4213(以下也單單稱作為“開關42a，42b” )、構成雙向開關43的單向性開關元件43a，43b(以下也單單稱作為“開關43&，431/’)、構成雙向開關44的單向性開關元件44&，4413(以下也單單稱作為“開關44a，44b” )]上分別被逆向并聯連接的二極管45a，45b，46a，46b，47a，47b，48a，48b、線圈49a、線圈49b、一對直流輸入輸出端子(在本例中因為是轉換器13的一對第2直流輸入輸出端子Ql，Q2，所以以下也稱作為“第2直流輸入輸出端子Ql，Q2”)、至少一對第2交流輸入輸出端子(第2交流輸入輸出端子的數量是由隔離變壓器23的次級側的卷繞線的結構來決定的。在本例中因為次級側的卷繞線為I個，所以是一對第2交流輸入輸出端子BI，B2)。該第2電力轉換部22在產生于第2直流輸入輸出端子Ql，Q2之間的直流(輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓)與產生于一對第I交流輸入輸出端子BI，B2之間的交流(第2交流電壓V4)之間互相進行電力轉換。
[0053]具體地來說各個開關41a ,41b,42a,42b, 43a，43b，44a，44b作為單向性開關元件的一個例子是由η溝道MOSFET構成。還有，即使是在由MOSFET構成的各個開關41a?44b中也能夠替代以獨立了的二極管來構成各個二極管45a?48b的方法而采用使用被形成于MOSFET內的寄生二極管的結構。另外，作為開關41a，41b，……，44a，44b例如還能夠使用作為單向性開關元件的npn型的雙極型晶體管和IGBT等其他半導體開關元件。
[0054]開關41a，41b通過以互相相反極性的狀態被串聯連接(在本例中構成開關41a，41b的2個MOSFET通過連接雙方的源極端子彼此而被串聯連接)從而作為整體而構成I個雙向開關41。同樣，開關42a，42b通過以互相相反極性的狀態被串聯連接從而作為整體而構成I個雙向開關42，開關43a，43b通過以互相相反極性的狀態被串聯連接從而作為整體而構成I個雙向開關43，開關44a，44b通過以互相相反極性的狀態被串聯連接從而作為整體而構成I個雙向開關44。
[0055]4個雙向開關41,42,43,44被分成其中的2個雙向開關被串聯連接而構成的2個雙向開關組(雙向開關41，42組、以及雙向開關43，44組)，通過并聯連接各個雙向開關組彼此從而被構成為全橋式電路。
[0056]在第2電力轉換部22上，線圈49a的一端被連接于雙向開關41，42組與雙向開關43，44組的2個連接點當中的一方的連接點，線圈49a的另一端被連接于一方第2直流輸入輸出端子Ql。在此情況下，線圈49a的連接位置也可以是線圈49a的一端被連接于雙向開關41,42組與雙向開關43，44組的2個連接點當中的另一方的連接點，且線圈49a的另一端被連接于另一方的第2直流輸入輸出端子Q2。另外，在第2電力轉換部22上，2個雙向開關組的上述2個連接點當中的另一方連接點被連接于另一方第2直流輸入輸出端子Q2。另外，在第2電力轉換部22上，雙向開關41，42組上的雙向開關41，42彼此的連接點被連接于一方第2交流輸入輸出端子BI，并且雙向開關43，44組上的雙向開關43，44彼此的連接點被連接于另一方第2交流輸入輸出端子B2。另外，在第2電力轉換部22上，電容器49b被連接于一對第2直流輸入輸出端子Ql，Q2之間。
[0057]該結構的第2電力轉換部22通過開關41a ,41b,42a, 42b ,43a,, 43b，44a，44b由分別被提供的驅動信號Se I，Se2，Sfl，Sf2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2而被開關控制(進行斬波動作)從而實行上述那樣的電力轉換。
[0058]隔離變壓器23作為一個例子如圖1所示具備互相被電絕緣的2個卷繞線(初級線圈和次級線圈)。另外，隔離變壓器23的初級線圈被連接于第I交流輸入輸出端子Al，A2，隔離變壓器23的次級線圈被連接于第2交流輸入輸出端子BI，B2。為此，在以下的敘述中也會將初級線圈的各個端部也稱作為第I交流輸入輸出端子Al，A2，次級線圈的各個端部也稱作為第2交流輸入輸出端子BI，B2。另外，在該隔離變壓器23中，初級線圈和次級線圈的極性以成為以下極性的方式被卷繞，在將高于第I交流輸入輸出端子A2的電壓施加于第I交流輸入輸出端子Al側的情況下，以在第2交流輸入輸出端子BI側產生高于第2交流輸入輸出端子B2的電壓。
[0059]接著，在圖2所表示的每個象限都舉例來就電力傳輸系統I的動作作如下說明。還有，為了容易理解本發明而將DCDC轉換器的轉換效率設定為100 % (沒有內部損失)，第2直流電壓源12作為一個例子是一種充放電自如的二次電池，電力傳輸系統I是一種如以下所述的電力傳輸系統，即，將控制對象電壓設定為第2直流電壓源12的輸出電壓V2，在第2直流電壓源12的輸出電壓V2低于其額定電壓Vr的時候從第I直流電壓源11將電力提供給第2直流電壓源12(實行牽引動作)并對第2直流電壓源12實施充電，另外，在第2直流電壓源12的輸出電壓V2高于其額定電壓Vr的時候通過使第2直流電壓源12放電從而從第2直流電壓源12將電力提供給第I直流電壓源11(實行再生動作)。
[0060]第一，在輸出電壓V2低于額定電壓Vr的時候(例如在將額定電壓Vr設定為100V的時候也就是在輸出電壓V2為98V的時候)，電力傳輸系統I實行牽引動作并從第I直流電壓源11將電力提供給第2直流電壓源12 ο在此情況下，在輸出電壓V2高于輸出電壓Vl的時候(例如輸出電壓Vl為90V的時候)電力傳輸系統I實行在第I象限上的動作，并將電力提供給第2直流電壓源12。為此，將動作象限設定為第I象限的指示被輸入到控制部。由此，控制部以圖3所表示的時序生成驅動信號Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2，并輸出至第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22。
[0061 ]在該電力傳輸系統I中，轉換器13的第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22通過以該驅動信號Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序實行斬波動作，從而在控制充電電流值的狀態下的充電成為可能。另外，從第I直流電壓源11被輸出的電力成為與第2直流電壓源12進行受電的電力相一致。
[0062]具體地來說關于在該第I象限上的動作，因為V2-V1>0，所以在第2直流輸入輸出端子Ql，Q2之間如圖2所示將第2直流輸入輸出端子Q2的電壓(輸出電壓VI)作為基準而產生第2直流輸入輸出端子Ql的電壓(輸出電壓V2)成為高電位的差分電壓(V2-V1)。
[0063]由此，在圖3中的關于各個驅動信號Sa?Sh2的I個周期T中的電力傳輸被實行的2個時間段TI，T2當中的時間段Tl，在第I電力轉換部21中由驅動信號Sa，Sd僅使開關31，34轉移到ON的狀態。另外，在第2電力轉換部22上由驅動信號Sel，Se2，Shl，Sh2僅使雙向開關41，44轉移到ON的狀態。
[0064]由此，如圖5所示在第I電力轉換部21上基于輸出電壓Vl和串聯補償電壓[差分電壓(V2-V1) X (向第2直流電壓源12的充電電流)]的電流從高電位側的第I直流輸入輸出端子Pl經由ON狀態的開關31、隔離變壓器23的初級線圈以及ON狀態的開關34流到到達低電位側的第I直流輸入輸出端子Pl的路徑(用虛線進行表示的路徑)。另外，在第2電力轉換部22上基于在隔離變壓器23的次級線圈感應的電壓(交流電壓V4中的在同圖所表示的極性上的電壓)的電流從隔離變壓器23的次級線圈的第2交流輸入輸出端子BI經由由驅動信號Sel，Se2而成為ON狀態的雙向開關41、線圈49a、電容器49b流到到達由驅動信號Shl，Sh2而成為ON狀態的雙向開關44、隔離變壓器23的次級線圈的第2交流輸入輸出端子B2的路徑(用虛線進行表示的路徑)。即，轉換器13在該時間段Tl以與輸出電壓Vl相同的極性將相當于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv(該差分電壓即對于電流流動來說足夠的電壓值的補償電壓Vconv)輸出至電容器49b的兩端之間，作為轉換器13自身實行牽引動作，將從第I直流電壓源11被直接提供給第2直流電壓源12的電力的一部分提供給第2直流電壓源12。
[0065]另外，在圖3所表示的上述時間段T2，在第I電力轉換部21中由驅動信號Sb,Sc僅使開關32，33轉移至ON狀態。另外，在第2電力轉換部22中由驅動信號Sfl，Sf2，Sgl，Sg2僅使雙向開關42，43轉移至ON狀態。
[0066]由此，即使是在時間段T2也如圖6所示在第I電力轉換部21上基于輸出電壓Vl和串聯補償電力[差分電壓(V2-V1) X (向第2直流電壓源12的充電電流)]的電流從高電位側的第I直流輸入輸出端子Pl經由ON狀態的開關33、隔離變壓器23的初級線圈以及ON狀態的開關32流到到達低電位側的第I直流輸入輸出端子Pl的路徑(用虛線進行表示的路徑)。另外，在第2電力轉換部22上基于在隔離變壓器23的次級線圈感應的電壓(交流電壓V4中的在同圖所表示的極性上的電壓)的電流從隔離變壓器23的次級線圈的第2交流輸入輸出端子B2經由由驅動信號Sg I，Sg2而成為ON狀態的雙向開關43、線圈49a、電容器49b流到到達由驅動信號Sfl，Sf2而成為ON狀態的雙向開關42、隔離變壓器23的次級線圈的第2交流輸入輸出端子BI的路徑(用虛線進行表示的路徑)。總之，轉換器13即使是在這個時間段T2也與時間段Tl的時候相同，以與輸出電壓Vl相同的極性將相當于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv(該差分電壓即對于電流流動來說足夠的電壓值的補償電壓Vconv)輸出至電容器49b的兩端之間，作為轉換器13自身實行牽引動作，將從第I直流電壓源11被直接提供給第2直流電壓源12的電力的一部分提供給第2直流電壓源12。
[0067]就這樣在該電力傳輸系統I中，通過轉換器13也實行牽引動作且經由轉換器13將從第I直流電壓源11被提供給第2直流電壓源12的電力的一部分重疊于第I直流電壓源11，并且通過在圖3所表示的上述各個時間段Tl，T2控制這個進行重疊的部分，從而從第I直流電壓源11被提供給第2直流電壓源12的充電電流的電流值被控制(例如被控制成恒定的電流值)。因此，在各個周期T中的兩個時間段Tl，Τ2，充電電流從第I直流電壓源11經由轉換器13流到第2直流電壓源12 (電力被提供給第2直流電壓源12)，并且第2直流電壓源12被充電。
[0068]此時，第2直流電壓源12的輸出電壓V2由充電而漸漸上升，其結果為差分電壓(V2-Vl)也漸漸上升，但是控制部控制驅動信號Sa，Sb，Sc，Sd，Sel，Se2，Sfl，Sf2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序并且對應于輸出電壓V2的上升來使補償電壓Vconv上升。由此，在電力傳輸系統I中，輸出電壓V2上升直至到達額定電壓Vr，控制轉換器13的輸出電力(補償電壓)Vconv，通過調整重疊于第I直流電壓源11的電力從而以充電電流值被間接性地控制的恒定電流控制模式使第2直流電壓源12被充電。充電電力，其一部分經由轉換器13—與第I直流電壓源11疊加(作加法)，并且繼續從第I直流電壓源11提供給第2直流電壓源12的動作(電力傳輸系統I的牽引動作)。
[0069]還有，在輸出電壓V2接近于額定電壓Vr之后，控制部通過控制驅動信號Sa，Sb，Sc，Sd，Sel，Se2，Sn，Sf2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序并且從恒定電流控制切換到恒定電壓控制來控制轉換器13的輸出電壓(補償電壓)Vconv，從而將第2直流電壓源12的輸出電壓V2維持在額定電壓Vr。
[0070]第二，在輸出電壓V2低于額定電壓Vr的時候(例如在將額定電壓Vr設定為100V的時候也就是在輸出電壓V2為98V的時候)，電力傳輸系統I實行牽引動作并從第I直流電壓源11將電力提供給第2直流電壓源12。在此情況下，在輸出電壓V2低于輸出電壓Vl的時候(例如輸出電壓Vl為IlOV的時候)電力傳輸系統I實行在第2象限上的動作，并將電力提供給第2直流電壓源12。為此，將動作象限設定為第2象限的指示被輸入到控制部。由此，控制部以圖4所表示的時序生成驅動信號Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2，并輸出至第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22。
[0071]在該電力傳輸系統I中，轉換器13的第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22通過以該驅動信號Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序實行斬波動作，從而能夠在控制充電電流值的狀態下進行充電。另外，從第I直流電壓源11被輸出的電力成為與第2直流電壓源12接受的電力相一致。
[0072]具體地來說關于在該第2象限上的動作，因為V2-V1<0，所以在第2直流輸入輸出端子Ql，Q2之間如圖2所示將第2直流輸入輸出端子Ql的電壓(輸出電壓V2)作為基準而產生第2直流輸入輸出端子Q2的電壓(輸出電壓Vl)成為高電位的差分電壓(Vl-V2)。
[0073]由此，在圖4中的關于各個驅動信號Sa?Sh2的I個周期T中的電力傳輸被實行的2個時間段Tl，T2當中的時間段Tl，在第2電力轉換部22中雙向開關42，43由驅動信號Si!，3^，581，582而轉移到(^的狀態。另外，雙向開關41，44被控制到0??狀態。在該第2電力轉換部22中因為是由所有雙向開關41，42，43，44構成，所以雙向開關41，42，43，44在0??狀態下無論什么樣的極性的電壓被施加于其兩端之間都能夠阻止電流通過。在第I電力轉換部21中，由驅動信號Sa，Sd僅使開關31，34轉移至ON狀態。因為具有二極管35，38所以開關31，34的ON并不是必須的，但是通過使其成為ON從而能夠減少內部損失。
[0074]由此，如圖7所示在第2電力轉換部22中基于輸出電壓V2和串聯補償電壓[差分電壓(Vl-V2) X (向第2直流電壓源12的充電電流)]的電流從高電位側的第2直流輸入輸出端子Q2經由ON狀態的雙向開關42、隔離變壓器23的次級線圈、ON狀態的雙向開關43以及線圈49a流到到達低電位側的第2直流輸入輸出端子Ql的路徑(用虛線進行表示的路徑)。另外，在第I電力轉換部21中基于被隔離變壓器23的初級線圈感應的電壓(交流電壓V3中的在同圖所表示的極性上的電壓)的電流從隔離變壓器23的初級線圈的第I交流輸入輸出端子Al經由由驅動信號Sa而成為ON狀態的開關31、第I直流電壓源11，并且流到到達由驅動信號Sd而成為ON狀態的開關34、隔離變壓器23的初級線圈的第I交流輸入輸出端子A2的路徑(用虛線進行表示的路徑)。總之，轉換器13在該時間段Tl以與輸出電壓V2相同的極性將相當于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv(該差分電壓，即對于電流流動來說足夠的電壓值的補償電壓Vconv)施加于電容器49b的兩端之間，作為轉換器13自身實行再生動作，使從第I直流電壓源11被直接提供給第2直流電壓源12的電力的一部分返回到第I直流電壓源11。
[0075]另外，在圖4所表示的上述時間段T2，在第2電力轉換部22中，雙向開關41，44由驅動信號361，562，5111，5112而轉移至(^狀態。另外，雙向開關41，44被控制到0??狀態。在第1電力轉換部21上只有開關32，33由驅動信號Sb，Sc而轉移至ON狀態。因為具有二極管36，37所以開關32，33的ON并不是必須的，但是通過使其成為ON從而能夠減少內部損失。
[0076]由此，即使是在時間段T2也如圖8所示在第2電力轉換部22中基于輸出電壓V2和串聯補償電力[差分電壓(V1-V2) X (向第2直流電壓源12的充電電流)]的電流從高電位側的第2直流輸入輸出端子Q2經由ON狀態的雙向開關44、隔離變壓器23的次級線圈、ON狀態的雙向開關41以及線圈49a流到到達低電位側的第2直流輸入輸出端子Ql的路徑(用虛線進行表示的路徑)。另外，在第I電力轉換部21上基于在隔離變壓器23的初級線圈感應的電壓(交流電壓V3中的在同圖所表示的極性上的電壓)的電流從隔離變壓器23的初級線圈的第I交流輸入輸出端子A2經由由驅動信號Sc而成為ON狀態的開關33、第I直流電壓源11，并且流到到達由驅動信號Sb而成為ON狀態的開關32、隔離變壓器23的初級線圈的第I交流輸入輸出端子Al的路徑(用虛線進行表示的路徑)。總之，轉換器13在這個時間段T2也與時間段Tl的時候相同，以與輸出電壓V2相同的極性將相當于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv(該差分電壓即對于電流流動來說足夠的電壓值的補償電壓Vconv)施加于電容器49b的兩端之間，作為轉換器13自身實行再生動作，使從第I直流電壓源11被直接提供給第2直流電壓源12的電力的一部分返回到第I直流電壓源11。
[0077]就這樣在該電力傳輸系統I中，通過轉換器13實行再生動作且經由轉換器13使從第I直流電壓源11被提供給第2直流電壓源12的電力的一部分返回到第I直流電壓源11，并且通過在圖4所表示的上述各個時間段Tl，T2控制這個返回的部分，從而從第I直流電壓源11被提供給第2直流電壓源12的充電電流的電流值被控制(例如被控制成恒定的電流值)。因此，電力傳輸系統I通過在該兩個時間段Tl，Τ2從第I直流電壓源11經由轉換器13將電流值被控制的充電電流提供給第2直流電壓源12，從而對第2直流電壓源12實施充電。
[0078]此時，第2直流電壓源12的輸出電壓V2由充電而漸漸上升，其結果為差分電壓(V1-V2)反而漸漸下降，但是控制部控制驅動信號Sa，Sb，Sc，Sd，Sel，Se2，Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序并且對應于輸出電壓V2的上升來使補償電壓Vconv下降。由此，在電力傳輸系統I中，輸出電壓V2上升直至到達額定電壓Vr，控制轉換器13的輸出電力(補償電壓)Vconv，通過調整返回到第I直流電壓源11的電力從而以充電電流值被間接性地控制的恒定電流控制模式使第2直流電壓源12被充電。該充電電力，其一部分經由轉換器13使該充電電力返回(減去)到第I直流電壓源11，并且繼續所謂從第I直流電壓源11提供給第2直流電壓源12的動作(電力傳輸系統I的牽引動作)。
[0079]還有，在輸出電壓V2接近于額定電壓Vr之后，控制部通過控制驅動信號Sa，Sb，Sc，Sd，Sel，Se2，Sn，Sf2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序并且從恒定電流控制切換到恒定電壓控制來控制對轉換器13的施加電壓(補償電壓)Vconv，從而將第2直流電壓源12的輸出電壓V2維持在額定電壓Vr。
[0080]第三，在輸出電壓V2高于額定電壓Vr的時候(例如在將額定電壓Vr設定為100V時并且在輸出電壓V2為102V時)，電力傳輸系統I實行再生動作并從第2直流電壓源12將電力提供給第I直流電壓源11(返回)。在此情況下，在輸出電壓Vl高于輸出電壓V2的時候(例如輸出電壓Vl為IlOV的時候)電力傳輸系統I實行在第3象限上的動作，并將電力提供給第I直流電壓源U。為此，將動作象限設定為第3象限的指示被輸入到控制部。由此，控制部以圖4所表示的時序生成驅動信號Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2，并輸出至第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22。
[0081 ]在該電力傳輸系統I中，轉換器13的第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22通過以該驅動信號Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序實行斬波動作，從而在控制放電電流值的狀態下的放電成為可能。另外，從第2直流電壓源12被輸出的電力成為與第I直流電壓源11接受的電力相一致。
[0082]具體地來說關于在該第3象限上的動作，因為V2-V1<0，所以在第2直流輸入輸出端子Ql，Q2之間如圖2所示將第2直流輸入輸出端子Ql的電壓(輸出電壓V2)作為基準而產生第2直流輸入輸出端子Q2的電壓(輸出電壓Vl)成為高電位的差分電壓(Vl-V2)。
[0083]由此，在圖4中的關于各個驅動信號Sa?Sh2的I個周期T中的電力傳輸被實行的2個時間段TI，T2當中的時間段Tl，在第I電力轉換部21中由驅動信號Sa，Sd僅使開關31，34轉移到ON的狀態。另外，在第2電力轉換部22上，只有雙向開關42，43由驅動信號Sfl，Sf2，Sgl，Sg2而轉移到ON狀態。
[0084]由此，如圖9所示在第I電力轉換部21上基于輸出電壓Vl和串聯補償電壓[差分電壓(V1-V2) X (來自第2直流電壓源12的再生電流)]的電流從高電位側的第I直流輸入輸出端子Pl經由ON狀態的開關31、隔離變壓器23的初級線圈以及ON狀態的開關34流到到達低電位側的第I直流輸入輸出端子Pl的路徑(用虛線進行表示的路徑)。另外，在第2電力轉換部22上基于在隔離變壓器23的次級線圈感應的電壓(交流電壓V4中的在同圖所表示的極性上的電壓)的電流從隔離變壓器23的次級線圈的第2交流輸入輸出端子BI經由由驅動信號Si!，Sf2而成為ON狀態的雙向開關42、電容器49b流到到達由驅動信號Sgl，Sg2而成為ON狀態的雙向開關43、隔離變壓器23的次級線圈的第2交流輸入輸出端子B2的路徑(用虛線進行表示的路徑)。總之，轉換器13在該時間段Tl以與輸出電壓V2相同的極性將相當于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv(該差分電壓即對于電流流動來說足夠的電壓值的補償電壓Vconv)輸出至電容器49b的兩端之間，作為轉換器13自身實行牽引動作，將從第2直流電壓源12被直接提供給第I直流電壓源11的電力的一部分提供給第I直流電壓源11。
[0085]另外，在圖4所表示的上述時間段T2，在第I電力轉換部21中由驅動信號Sb,Sc僅使開關32，33轉移至ON狀態。另外，在第2電力轉換部22中，由驅動信號Sel, Se2，Shl，Sh2僅使雙向開關41，44轉移至ON狀態。
[0086]由此，即使是在時間段T2也如圖10所示在第I電力轉換部21上基于輸出電壓Vl和串聯補償電力[差分電壓(Vl-V2) X (來自第2直流電壓源12的再生電流)]的電流從高電位側的第I直流輸入輸出端子PI經由ON狀態的開關33、隔離變壓器23的初級線圈以及ON狀態的開關32流到到達低電位側的第I直流輸入輸出端子Pl的路徑(用虛線進行表示的路徑)。另外，在第2電力轉換部22上基于在隔離變壓器23的次級線圈感應的電壓(交流電壓V4中的在同圖所表示的極性上的電壓)的電流從隔離變壓器23的次級線圈的第2交流輸入輸出端子B2經由由驅動信號Shl，Sh2而成為ON狀態的雙向開關44、電容器49b流到到達線圈49a、由驅動信號Sel，Se2而成為ON狀態的雙向開關41、隔離變壓器23的次級線圈的第2交流輸入輸出端子BI的路徑(用虛線進行表示的路徑)。總之，轉換器13在這個時間段T2也與時間段Tl的時候相同，以與輸出電壓V2相同的極性將相當于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv(該差分電壓即對于電流流動來說足夠的電壓值的補償電壓Vconv)輸出到電容器49b的兩端之間，作為轉換器13自身實行牽引動作，將從第2直流電壓源12被直接提供給第I直流電壓源11的電力的一部分提供給第I直流電壓源11。
[0087]就這樣在該電力傳輸系統I中，通過轉換器13實行牽引動作且經由轉換器13將從第2直流電壓源12被提供給第I直流電壓源11的電力的一部分重疊于第2直流電壓源12，并且通過在圖4所表示的上述各個時間段Tl，T2控制該重疊的部分，從而從第2直流電壓源12被提供給第I直流電壓源11的再生電流的電流值被控制(例如被控制成恒定的電流值)ο因此，因為在各個周期T中的兩個時間段Tl，Τ2補償電壓Vconv被累積于輸出電壓V2的電壓(V2+Vconv)成為高于輸出電壓Vl，所以從第2直流電壓源12被放電的電力經由轉換器13被提供給(被返回到)第I直流電壓源11。
[0088]此時，第2直流電壓源12的輸出電壓V2由放電而漸漸下降，其結果為差分電壓(V2-VI)相反漸漸上升，但是控制部控制驅動信號Sa，Sb，Sc，Sd，Sel，Se2，Sfl，Sf2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序并且對應于輸出電壓V2的下降來使補償電壓Vconv上升。由此，在電力傳輸系統I中，輸出電壓V2下降直至到達額定電壓Vr，控制轉換器13的輸出電力(補償電壓)Vconv，通過調整重疊于第2直流電壓源12的電力從而以充電電流值被間接性地控制的恒定電流控制模式從第2直流電壓源12使電力放電。該放電電力，其一部分經由轉換器13將該放電電力重疊(作加法)于第2直流電壓源12，并且繼續從第2直流電壓源12提供給第I直流電壓源11的動作(電力傳輸系統I的再生動作)。
[0089]還有，在輸出電壓V2接近于額定電壓Vr之后，控制部通過控制驅動信號Sa，Sb，Sc，Sd1Sel, Se2，Sfl，Sf2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序并且從恒定電流控制切換到恒定電壓控制來控制轉換器13的輸出電壓(補償電壓Vconv)，從而將第2直流電壓源12的輸出電壓V2維持在額定電壓Vr。
[0090]第四，在輸出電壓V2高于額定電壓Vr的時候(例如在將額定電壓Vr設定為10V的時候并在輸出電壓V2為102V的時候)，電力傳輸系統I實行再生動作并從第2直流電壓源12將電力能提供給(返回到)第I直流電壓源11(返回)。在此情況下，在輸出電壓V2高于輸出電壓Vl的時候(例如輸出電壓Vl為90V的時候)電力傳輸系統I實行在第4象限上的動作，并將電力提供給第I直流電壓源11。為此，將動作象限設定為第4象限的指示被輸入到控制部。由此，控制部以圖3所表示的時序生成驅動信號Sa,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2,Sfl, Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2，并輸出至第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22。
[0091]在該電力傳輸系統I中，轉換器13的第I電力轉換部21以及第2電力轉換部22通過以該驅動信號Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序實行斬波動作，從而在控制放電電流值的狀態下的放電成為可能。另外，從第2直流電壓源12被輸出的電力成為與第I直流電壓源11進行受電的電力相一致。
[0092]具體地來說關于在該第4象限上的動作，因為V2-V1>0，所以在第2直流輸入輸出端子Ql，Q2之間如圖2所示將第2直流輸入輸出端子Q2的電壓(輸出電壓VI)作為基準而產生第2直流輸入輸出端子Ql的電壓(輸出電壓V2)成為高電位的差分電壓(V2-V1)。
[0093]由此，在圖3中的關于各個驅動信號Sa?Sh2的I個周期T中的電力傳輸被實行的2個時間段Tl，T2當中的時間段Tl，在第2電力轉換部22上雙向開關41，44由驅動信號Sel，Se2，Shl，Sh2而轉移到ON的狀態。另外，雙向開關42，43被控制成OFF狀態。在該第2電力轉換部22上因為是全部由雙向開關41，42，43，44構成，所以雙向開關41，42，43，44在0??狀態下無論什么樣的極性的電壓被施加于其兩端之間都能夠阻止電流通過。在第I電力轉換部21中，由驅動信號Sa，Sd僅使開關31，34轉移至ON狀態。因為具有二極管35，38所以開關31，34的ON并不是必須的，但是通過使其成為ON從而能夠減少內部損失。
[0094]由此，如圖11所示在第2電力轉換部22上基于輸出電壓V2和串聯補償電壓[差分電壓(V2-VI) X (來自第2直流電壓源12的再生電流)]的電流從高電位側的第2直流輸入輸出端子Ql經由線圈49a、0N狀態的雙向開關41、隔離變壓器23的次級線圈以及ON狀態的雙向開關44流到到達低電位側的第2直流輸入輸出端子Q2的路徑(用虛線進行表示的路徑)。另夕卜，在第I電力轉換部21中基于在隔離變壓器23的初級線圈誘發的電壓(交流電壓V3中的在同圖所表示的極性上的電壓)的電流從隔離變壓器23的初級線圈的第I交流輸入輸出端子Al經由由驅動信號Sa而成為ON狀態的開關31、第I直流電壓源11流到到達由驅動信號Sd而成為ON狀態的開關34、隔離變壓器23的初級線圈的第I交流輸入輸出端子A2的路徑(用虛線進行表示的路徑)。總之，轉換器13在該時間段Tl以與輸出電壓Vl相同的極性將相當于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv(該差分電壓即對于電流流動來說足夠的電壓值的補償電壓Vconv)施加于電容器49b的兩端之間，作為轉換器13自身實行再生動作，將從第2直流電壓源12被輸出的電力的一部分提供給第I直流電壓源11。
[0095]另外，在圖3所表示的上述時間段T2，在第2電力轉換部22中雙向開關42，43由驅動信號3€1，5€2，581，582而轉移至(^狀態。另外，雙向開關41，44被控制成0??狀態。在第1電力轉換部21上只有開關32，33由驅動信號Sb ,Sc而轉移至ON狀態。因為具有二極管36，37所以開關32，33的ON并不是必須的，但是通過使其成為ON從而能夠減少內部損失。
[0096]因此，在時間段T2也如圖12所示在第2電力轉換部22上基于輸出電壓V2和串聯補償電力[差分電壓(V2-V1) X (來自第2直流電壓源12的再生電流)]的電流從高電位側的第2直流輸入輸出端子Ql經由線圈49a、0N狀態的雙向開關43、隔離變壓器23的次級線圈以及ON狀態的雙向開關42流到到達低電位側的第2直流輸入輸出端子Q2的路徑(用虛線進行表示的路徑)。另外，在第I電力轉換部21上基于在隔離變壓器23的初級線圈感應的電壓(交流電壓V3中的在同圖所表示的極性上的電壓)的電流從隔離變壓器23的初級線圈的第I交流輸入輸出端子A2經由由驅動信號Sc而成為ON狀態的開關33、第I直流電壓源11流到到達由驅動信號Sb而成為ON狀態的開關32、隔離變壓器23的初級線圈的第I交流輸入輸出端子Al的路徑(用虛線進行表示的路徑)。即，轉換器13在這個時間段T2也與時間段Tl的時候相同，以與輸出電壓Vl相同的極性將相當于輸出電壓Vl，V2之間的差分電壓的補償電壓Vconv(該差分電壓即對于電流流動來說足夠的電壓值的補償電壓Vconv)施加于電容器49b的兩端之間，作為轉換器13自身實行再生動作，將從第2直流電壓源12被輸出的電力的一部分提供給第I直流電壓源11。
[0097]就這樣在該電力傳輸系統I中，通過轉換器13實行再生動作且將從第2直流電壓源12被返回到第I直流電壓源11的電力的一部分經由轉換器13返回到第I直流電壓源11，并且通過在圖3所表示的上述各個時間段Tl，T2控制該返回的部分，從而從第2直流電壓源12被提供給第I直流電壓源11的再生電流的電流值被控制(例如被控制成恒定的電流值)。因此，因為在各個周期T中的兩個時間段Tl，Τ2，從輸出電壓V2減去補償電壓Vconv的電壓(V2-Vconv)成為高于輸出電壓VI，所以從第2直流電壓源12被放電的電力經由轉換器13被提供給(被返回到)第I直流電壓源11。
[0098]此時，第2直流電壓源12的輸出電壓V2由放電而漸漸下降，其結果為差分電壓(V2-Vl)漸漸下降，但是控制部控制驅動信號 Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序并且對應于輸出電壓V2的下降來使補償電壓Vconv下降。由此，在電力傳輸系統I中，輸出電壓V2下降直至到達額定電壓Vr，控制轉換器13的輸出電力(補償電壓)Vconv，通過調整返回到第I直流電壓源11的電力從而以充電電流值被間接性地控制的恒定電流控制模式從第2直流電壓源12使電力放電。該放電電力，其一部分經由轉換器13將該放電電力返回(減去)到第I直流電壓源11，并且繼續所謂提供給第I直流電壓源11的動作(電力傳輸系統I的再生動作)。
[0099]還有，在輸出電壓V2接近于額定電壓Vr之后，控制部通過控制驅動信號Sa，Sb，Sc，Sd，Sel，Se2，Sn，Sf2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序并且從恒定電流控制切換到恒定電壓控制來控制施加到轉換器13的施加電壓(補償電壓)Vconv，從而維持在第2直流電壓源12的輸出電壓V2的電壓值。
[0100]根據該電力傳輸系統I，通過使用雙向開關41，42，43，44來構成第2電力轉換部22，從而就能夠以僅具有第I電力轉換部21和第2電力轉換部22以及隔離變壓器23的轉換器13的結構來實行在4個象限上的動作，并且能夠在第I直流電壓源11與第2直流電壓源12之間以雙向傳輸電力。
[0101]另外，如果由電力傳輸系統I的話則因為隨著能夠如圖3所示對在第I，4象限上的驅動信號Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2的時序實施共通化而能夠如圖4所示對在第 2，3 象限上的驅動信號 Sa ,Sb,Sc,Sd,Sel,Se2, Sfl，Sf 2，Sgl，Sg2，Shl，Sh2 的時序實施共通化，所以能夠簡化轉換器13的控制。
[0102]另外，根據該電力傳輸系統I，通過具備以互相相反方向的狀態被串聯連接的作為一對單向性開關元件的開關(就雙向開關41而言有開關41a，41b，對于雙向開關42來說有開關42a，42b，對于雙向開關43來說有開關43a，43b，對于雙向開關44來說有開關44a，44b)、以互相相反方向的狀態分別并聯連接作為一對單向性開關元件的開關的各個的一對二極管(分別在開關41a，41b上為二極管45a, 45b，分別在開關42a, 42b上為二極管46a, 46b，分別在開關43a，43b上為二極管47a，47b，分別在開關44a，44b上為二極管48a，48b)來構成各個雙向開關41，42，43，44，從而使用一般的電子元件就能夠簡單地構成各個雙向開關41，42，43，44 ο
[0103]還有，在被用于上述電力傳輸系統I的轉換器13中是采用如圖3、4所示以同步方式驅動第2電力轉換部22的各個雙向開關41，42，43，44的結構(以相同的時序ON.0FF驅動構成各個雙向開關41，42，43，44的一對開關的結構)，雖然沒有圖示但是也能夠采用以非同步方式驅動各個雙向開關41，42，43，44的結構(例如關于在第1，4象限上的動作，就開關4113，42b，43b，44b而言既在常時ON狀態下進行驅動又以圖3所表示的時序僅ON.0FF驅動開關41a，42a，43a，44a ；關于在第2，3象限上的動作，相反地，就開關41a，42a，43a，44a而言既在常時ON狀態下進彳丁驅動又以圖4所表不的時序僅ON.0FF驅動開關41b，42b，43b，44b的結構)。
[0104]另外，被用于上述電力傳輸系統I的轉換器13并不限定于上述結構，也能夠使用隔離式的各種各樣的雙向轉換器。例如，也能夠使用圖13所表示的轉換器13A。在該轉換器13A中的隔離變壓器23A在初級線圈配設有中間抽頭從而成為初級線圈具有3個端子的結構。為此，在該轉換器13A中的第I電力轉換部21A是通過具有被連接于該初級線圈的3個端子的3個第I交流輸入輸出端子Al，A2，A3并作為推挽式的電力轉換電路來進行構成的。還有，對于與轉換器13相同的結構來說標注相同的符號并省略重復的說明。
[0105]即使是使用了該轉換器13A的電力傳輸系統I也能夠取得與使用了轉換器13的電力傳輸系統I相同的效果。
[0106]另外，還能夠使用圖14所表示的轉換器13B。該轉換器13B是通過具備第I電力轉換部21B、第2電力轉換部22A、隔離變壓器23B來構成的。還有，對于與轉換器13，13A相同的結構來說標注相同的符號并省略重復的說明。
[0107]在該轉換器13B中的第I電力轉換部21B是通過將第I電力轉換部21中的開關33，34置換成電容器從而作為半橋式的電力轉換電路來進行構成的。另外，在該轉換器13B中的隔離變壓器23B在次級線圈配設有中間抽頭從而成為次級線圈具有3個端子的結構。為此，第2電力轉換部22B是具有被連接于該次級線圈的3個端子的3個第2交流輸入輸出端子BI，B2，B3并作為推挽式的電力轉換電路(具備雙向開關42,44的電力轉換電路)來進行構成的。
[0108]另外，還能夠使用圖15所表示的轉換器13C。該轉換器13C是通過具備與轉換器13相同的第I電力轉換部21、與轉換器13B相同的第2電力轉換部22A、隔離變壓器23B來構成的。還有，對于與轉換器13，13A，13B相同的結構來說標注相同的符號并省略重復的說明。
[0109]另外，還能夠使用圖16所表示的轉換器13D。該轉換器13D具備與轉換器13相同的第I電力轉換部21以及隔離變壓器23并且具備第2電力轉換部22B(從第2電力轉換部22省去了線圈49a的電路結構)并作為雙有源橋(dual active bridge)式來構成的。還有，對于與轉換器13相同的結構來說標注相同的符號并省略重復的說明。
[0110]使用了這些轉換器13B，13C，13D當中任一個的電力傳輸系統I都能夠取得與使用了轉換器13的電力傳輸系統I相同的效果。
[0111]符號說明
[0112]1.電力傳輸系統
[0113]11.第I直流電壓源
[0114]12.第2直流電壓源
[0115]13，13A，13B，13C，13D.轉換器
[0116]21，21Α，21Β.第I電力轉換部
[0117]22，22Α，22Β.第2電力轉換部
[0118]23，23Α，23Β.隔離變壓器
[0119]41，42，43，44.雙向開關
[0120]41a，41b，42a，42b，43a，43b，44a，44b.開關
[0121]Pl，P2.第I直流輸入輸出端子
[0122]Ql，Q2.第2直流輸入輸出端子。
【主權項】
1.一種串聯補償型電力傳輸系統，其特征在于: 具備:第I直流電壓源;第2直流電壓源;雙向DCDC轉換器，一對第I直流輸入輸出端子中的正側端子被連接于所述第I直流電壓源的正側輸出端子，并且該一對第I直流輸入輸出端子中的負側端子被連接于負側輸出端子，一對第2直流輸入輸出端子中的一方被連接于所述第I直流電壓源的正側輸出端子并且所述一對第2直流輸入輸出端子中的另一方被連接于所述第2直流電壓源的正側輸出端子； 所述雙向DCDC轉換器是作為具備以下構件的轉換器來構成的，這些構件分別為:第I電力轉換部，具有所述一對第I直流輸入輸出端子以及一對第I交流輸入輸出端子并在產生于該第I直流輸入輸出端子之間的直流與產生于該第I交流輸入輸出端子之間的交流之間互相進行電力轉換;第2電力轉換部，具有所述一對第2直流輸入輸出端子以及至少一對第2交流輸入輸出端子并在產生于該第2直流輸入輸出端子之間的直流與產生于該第2交流輸入輸出端子之間的交流之間互相進行電力轉換;隔離變壓器，具有連接于所述第I交流輸入輸出端子的初級側端子以及連接于所述第2交流輸入輸出端子的次級側端子； 所述第I電力轉換部中，多個開關被連接成推挽式、半橋式以及全橋式中的任意一種形式， 所述第2電力轉換部其多個雙向開關被連接成推挽式以及全橋式中的任意一種形式，并且對應于所述第I直流電壓源的電壓值以及所述第2直流電壓源的電壓值來控制所述多個開關以及所述多個雙向開關的開啟/關閉。2.如權利要求1所述的串聯補償型電力傳輸系統，其特征在于: 所述雙向開關通過具備以互相相反方向的狀態進行串聯連接的一對單向性開關元件、以及以互相相反方向的狀態并以與該一對單向性開關元件的各個相反極性的狀態被并聯連接的一對二極管而構成。
【文檔編號】H02J7/00GK105990877SQ201610158181
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】巖谷生, 巖谷一生, 宮崎敏昌, 東海林和
【申請人】Tdk株式會社