特許 5904883 変圧器多重電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5904883

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月20日

(54)【発明の名称】変圧器多重電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/497 20070101AFI20160407BHJP

   H02M 7/515 20070101ALI20160407BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/497

   H02M7/515 D

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-133623(P2012-133623)

(22)【出願日】2012年6月13日

(65)【公開番号】特開2013-258841(P2013-258841A)

(43)【公開日】2013年12月26日

【審査請求日】2014年10月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094916

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 啓吾

(74)【代理人】

【識別番号】100073759

【弁理士】

【氏名又は名称】大岩 増雄

(74)【代理人】

【識別番号】100127672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 憲治

(74)【代理人】

【識別番号】100088199

【弁理士】

【氏名又は名称】竹中 岑生

(72)【発明者】

【氏名】椋木 香帆

(72)【発明者】

【氏名】藤井 俊行

(72)【発明者】

【氏名】森島 直樹

(72)【発明者】

【氏名】東 耕太郎

【審査官】 宮地 将斗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０３３０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２７０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１３９１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５４４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２７６７４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４２−７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多相交流電力と直流電力を相互に変換する複数台の相互に独立した変換器ユニットと、
複数台の変圧器と、
変換器制御部から構成され、
前記各変換器ユニットの交流電圧端子は前記各変圧器を介して直列接続されて電力系統に連系され、
前記各変換器ユニットの直流電圧端子は相互に独立し、
前記変換器制御部は、前記各変換器ユニットの直流電圧が所定の値になるように、前記各変換器ユニットを制御する変圧器多重電力変換装置。

【請求項2】

前記変換器ユニットの直流電圧端子に、電源または負荷が接続され、前記変換器ユニットの直流電圧端子は相互に独立しており、前記各変換器ユニットの通過電力はほぼ同じである請求項１に記載の変圧器多重電力変換装置。

【請求項3】

前記電源または負荷は、前記変圧器多重電力変換装置と同一構成の第２の変圧器多重電力変換装置であり、前記各変換器ユニットの直流電圧端子と前記第２の変圧器多重電力変換装置の各変換器ユニットの直流電圧端子とを接続する構成とした請求項２に記載の変圧器多重電力変換装置。

【請求項4】

前記変換器制御部は、前記各変換器ユニットの直流電圧を検出する直流電圧検出器と、
前記電力系統への連系線に設置した交流電圧検出器で検出した交流電圧から電圧位相基準を検出する電圧位相検出部と、
前記電力系統への連系線に設置した電流検出器で検出した交流電流から前記電圧位相基準に基づき前記電力系統へ出力される交流電流の有効電流および無効電流を検出する有効無効電流検出部と、
直流電圧検出値と直流電圧指令値に基づいて、有効電流指令値を演算する直流電圧制御部と、
前記有効電流と前記無効電流と前記直流電圧検出値に基づいて、前記各変換器ユニットの前記直流電圧が同一となるように前記直流電圧の直流電圧補正値を演算するユニット個別直流電圧制御部と、
前記無効電流が無効電流指令値に一致するように、無効電流に関する無効電圧基準値を演算する無効電流制御部と、
前記有効電流が有効電流指令値に一致するように、前記有効電流に関する有効電圧基準値を演算する有効電流制御部と、
前記無効電圧基準値と前記有効電圧基準値と前記直流電圧補正値と前記電圧位相基準に基づいて、前記各変換器ユニットの出力交流電圧基準値を演算する電圧基準値生成部と、
前記出力交流電圧基準値に基づいて、前記各変換器ユニットのスイッチング素子を駆動するためのゲートパルス信号を生成するゲートパルス信号生成部と、
から構成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の変圧器多重電力変換装置。

【請求項5】

前記直流電圧制御部は、前記直流電圧検出値から直流電圧代表値を算出し、前記直流電圧代表値が前記直流電圧指令値に一致するように、前記有効電流指令値を演算し、
前記ユニット個別直流電圧制御部は、前記直流電圧代表値と前記直流電圧検出値との偏差を零に制御する制御器を備え、前記制御器の出力である有効電力に関わる電圧補正値から前記有効電流に関する有効電圧補正値と前記無効電流に関する無効電圧補正値を演算する構成とした請求項４に記載の変圧器多重電力変換装置。

【請求項6】

前記直流電圧制御部は、前記直流電圧検出値から直流電圧代表値を算出し、前記直流電圧代表値が前記直流電圧指令値に一致するように、前記有効電流指令値を演算し、
前記ユニット個別直流電圧制御部は、前記直流電圧代表値と前記直流電圧検出値の偏差を零に制御する制御器を備え、前記制御器の出力である有効電力偏差から、前記有効電流に関する有効電圧補正値と前記無効電流に関する無効電圧補正値を演算する構成とした請求項４に記載の変圧器多重電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、変圧器で多重化された電力変換装置に関し、特に電力系統に連系される変圧器多重電力変換装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

大容量電力変換装置は、変換器出力が高電圧または大電流となるため、複数の変換器を直列または並列に多重化することで構成されていることが多い。変換器を多重化することは、変換器容量を大きくするのみでなく、出力を合成することにより、出力電圧波形に含まれる高調波を低減し、その結果系統に流出する高調波電流を低減することができることが知られている。
変換器を多重化する方法は様々存在し、リアクトル多重や変圧器多重などがあり、変圧器で多重化すると、交流側は変圧器で絶縁されるため各変換器の直流側を共通化できるという利点がある。しかし、大容量装置で変換器の多重数が増加する場合は、直流回路の配線インダクタンスと各変換器が持つ平滑コンデンサとの間で共振が発生することがあり、対策が必要となる。

【0003】

直流回路は共通で、交流側が変圧器で直列多重接続されている多重インバータ装置では、直流回路の配線インダクタンスおよびヒューズ溶断用リアクトルと各変換器が持つ平滑コンデンサとの間で共振が発生するため、この直流回路の共振を抑制するための手段について開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、インバータ入力電流に含まれる高調波成分のある成分が相殺し合って小さくなるようにインバータキャリア位相をずらし、直流回路の共振周波数を高調波成分の周波数にほぼ一致させることで共振を抑制している。また、従来技術として、配線に抵抗を挿入するなどの共振抑制対策が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６３−２１７９７８号公報（［（２）頁下段（発明の構成）］、図１、４）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

直流回路を共通とする変圧器多重電力変換装置における直流回路の共振の問題を解決するために、特許文献１開示発明の方法では、変換器数の増加により複数の共振周波数が存在すると、その周波数を避けられない場合がある。またダンピング抵抗を挿入すると、ダンピング抵抗により損失が増加するという問題がある。
さらに、直流回路を共通とする変圧器多重電力変換装置の問題点として、無効電力補償装置のように直流回路に負荷および電源を持たない場合は有効電力が殆ど流れないため、平均的な直流電流はほぼ零となるが、各段の高調波成分の大きさ、位相のずれによる横流が生じる。変換器多重数が増加すると直流回路の共振特性によりその変換器間の横流電流が増加し、直流回路のケーブルやブスバーなどの配線の電流責務が増大するという問題点がある。また直流回路の平滑コンデンサ容量にばらつきがあり配線インピーダンスがある場合、過渡変動時にコンデンサ電圧にばらつきが発生し、コンデンサ電圧が高い変換器から低い変換器へと直流の横流が生じる。

【0006】

またＢＴＢ（Ｂａｃｋ ｔｏ Ｂａｃｋ）（非同期連系装置）または電力融通装置のように、直流回路に有効電力が通過して直流回路に大きな直流電流が流れる場合は、変換器多重数が増加すると、直流回路を通過する電流が増加し、電流責務が増大する。このため、直流回路のケーブルやブスバーが占める体積が増加し、構造設計が困難になるという問題が生じる。

【0007】

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、直流回路の共振による系統に流出する高調波を抑制するとともに、直流回路電流責務を減少させて、直流回路の小型化、簡素化を図ることができる変圧器多重電力変換装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明に係る変圧器多重電力変換装置は、多相交流電力と直流電力を相互に変換する複数台の相互に独立した変換器ユニットと、複数台の変圧器と、変換器制御部から構成され、各変換器ユニットの交流電圧端子は各変圧器を介して直列接続されて電力系統に連系され、各変換器ユニットの直流電圧端子は相互に独立し、変換器制御部は各変換器ユニットの直流電圧が所定の値になるように各変換器ユニットを制御するものである。

【発明の効果】

【0009】

この発明に係る変圧器多重電力変換装置は、多相交流電力と直流電力を相互に変換する複数台の相互に独立した変換器ユニットと、複数台の変圧器と、変換器制御部から構成され、各変換器ユニットの交流電圧端子は各変圧器を介して直列接続されて電力系統に連系され、各変換器ユニットの直流電圧端子は相互に独立し、変換器制御部は各変換器ユニットの直流電圧が所定の値になるように各変換器ユニットを制御するものであるため、直流回路の共振による系統に流出する高調波を抑制するとともに、直流回路電流責務を減少させて、直流回路の小型化、簡素化を図り、装置容量を増加させることができる変圧器多重電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】この発明の実施の形態１の変圧器多重電力変換装置に係るシステム構成図である。

【図2】この発明の実施の形態１の変圧器多重電力変換装置に係る電力変換器の構成図である。

【図3】この発明の実施の形態１の変圧器多重電力変換装置に係る変換器ユニットの回路図例である。

【図4】この発明の実施の形態１の変圧器多重電力変換装置に係る変換器ユニットの回路図例である。

【図5】この発明の実施の形態２の変圧器多重電力変換装置に係る変換器制御部の主要部の構成図である。

【図6】この発明の実施の形態３の変圧器多重電力変換装置に係るシステム構成図である。

【図7】この発明の実施の形態４の変圧器多重電力変換装置に係るシステム構成図である。

【図8】この発明の実施の形態５の変圧器多重電力変換装置に係る変換器制御部の主要部の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施の形態１．
実施の形態１は、多重化する変換器ユニット毎に直流回路を設けて分離するとともに、各変換器ユニットの直流電圧を制御する手段を設ける構成とした変圧器多重電力変換装置に関するものである。
以下、本願発明の実施の形態１の構成、動作について、変圧器多重電力変換装置のシステム構成図である図１、電力変換器の構成図である図２、変換器ユニットの回路図例である図３、４に基づいて説明する。

【0012】

図１は、本発明の実施の形態１の変圧器多重電力変換装置１に関するシステム構成を示す。
図１の変圧器多重電力変換装置１は、電力系統２に接続されており、電力変換器１０、変換器制御部１１、交流電圧検出器１２、電流検出器１３、および直流電圧検出器１４で構成される。
以下、順次電力変換器１０、さらに電力変換器１０の構成機器である変換器ユニット２５〜２８および変換器制御部１１の構成、機能について説明する。

【0013】

まず、電力変換器１０の構成、機能について、図２に基づき説明する。
図２は、電力変換器を単独で変圧器多重電力変換装置を構成した場合の構成図である。説明の都合上、図１の変圧器多重電力変換装置１と区別するため、変圧器多重電力変換装置１０１としている。

【0014】

図２の構成図に示すように、変圧器多重電力変換装置１０１は、複数の相を有する電力系統２に接続され、変圧器２１〜２４、変換器ユニット２５〜２８、平滑コンデンサ２９〜３２で構成される電力変換器１０を含む。
各変換器ユニット２５〜２８は、ＧＣＴ（Ｇａｔｅ Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの自己消弧形素子を使用した電力変換機器で構成されている。直流電圧を保持する平滑コンデンサ２９〜３２は、変換器ユニット２５〜２８の直流電圧端子に接続されている。平滑コンデンサ２９〜３２が保持する直流電圧を、所望の交流電圧に変換する各変換器ユニット２５〜２８の交流電圧端子は、各変圧器２１〜２４の二次巻線に接続されている。各変圧器２１〜２４の一次巻線は、電力系統２に接続される。
各変圧器２１〜２４の電力系統２側の一次巻線は、各相直列接続されて星型結線され、各変換器ユニット２５〜２８の交流電圧が、各相直列合成された電圧が電力系統２に出力される。
各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧端子に接続された各平滑コンデンサ２９〜３２は、それぞれ独立しており、相互に接続されていない。

【0015】

変圧器２１〜２４の二次巻線各相の一端には、平滑コンデンサ２９〜３２の直流電圧を所望の交流電圧に変換する変換器ユニット２５〜２８の各相電力変換回路交流出力端子が接続される。変圧器２１〜２４の二次巻線のもう一端には、平滑コンデンサ２９〜３２に接続された別の電力変換回路の各相交流出力端子が接続されて、多相フルブリッジ回路を構成している。
例えば、後で具体的に説明するように、変圧器２１の二次巻線各相の一端３３には、平滑コンデンサ２９の直流電圧を交流に変換する電力変換回路が接続され、二次巻線のもう一端３４には、平滑コンデンサ２９の直流電圧を交流に変換する電力変換回路が接続される。変圧器二次巻線に接続される二つの電力変換回路の直流回路は共通である。

【0016】

次に、三相の場合について、変換器ユニット２５〜２８の具体的回路例を、図３、図４に基づいて説明する。
まず、図３に基づいて、変換器ユニット２５の具体例を説明する。
変換器ユニット２５は、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ２２と、ダイオードＤ１１〜Ｄ２２から構成される。スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ２２は、例えばＧＣＴであるが、自己消弧型のスイッチング素子であればこれに限定されるものではない。ダイオードＤ１１〜Ｄ２２はスイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ２２にそれぞれ逆並列接続される。
図３の例では、平滑コンデンサ２９は、直流回路にコンデンサＣ１を１個直列に接続することで構成されており、直流電圧を平滑化する。
三相の場合、平滑コンデンサ２９には６つの電力変換回路（例えば、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｄ１１、Ｄ１２で一つの電力変換回路を構成する）が並列に接続されて、そのうち３つの交流出力端子が変圧器２１の各相二次巻線の一端３３に接続され、残りの３つの交流出力端子が各相二次巻き線のもう一端３４に接続される。すなわち、各相二次巻線の両端それぞれに電力変換回路の交流出力端子が接続されて、２つの電力変換回路により二次巻線に交流電圧が出力される。ここで、図３の変換器ユニット２５〜２８の出力相電圧は、２レベルである。

【0017】

次に、図４に基づいて、変換器ユニット２５の他の具体例を説明する。
図４において、変換器ユニット２５は、スイッチング素子Ｓ３１〜Ｓ５４と、ダイオードＤ３１〜Ｄ５４とＤ６０〜Ｄ７１から構成される。スイッチング素子Ｓ３１〜Ｓ５４は、例えばＧＣＴであるが自己消弧型のスイッチング素子であればこれに限定されるものではない。ダイオードＤ３１〜Ｄ５４はスイッチング素子Ｓ３１〜Ｓ５４にそれぞれ逆並列接続される。Ｄ６０〜Ｄ７１は中性点クランプダイオードである。
図４の例では平滑コンデンサ２９（Ｃ３、Ｃ４）は、直流回路にコンデンサＣ３、Ｃ４を２個直列に接続することで構成されており、直流電圧を平滑化する。
図３と同様に、変圧器２１の各相二次巻線の両端には、それぞれ一つの電力変換回路（例えば、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、Ｄ３４、Ｄ６０、Ｄ６１で一つの電力変換回路を構成する）の交流出力端子が接続されて、三相の場合６つの電力変換回路が平滑コンデンサ２９に並列に接続される。ここで、図４の変換器ユニット２５〜２８の出力相電圧は、３レベルである。

【0018】

図３、図４に示すように、変換器ユニット２５〜２８の出力相電圧は、２レベル、マルチレベルのいずれの方式でも適用可能である。

【0019】

図３、図４に具体的回路例として示したように、変換器ユニット２５〜２８は、各平滑コンデンサ２９〜３２の直流電圧から所望の交流電圧を出力するが、その変換過程で各変圧器２１〜２４の二次巻線に流れる交流電流が直流電流に変換されて、各平滑コンデンサ２９〜３２に流れる。このとき、変換器ユニット２５の直流電流は平滑コンデンサ２９のみに流れる構成であり、それ以外の平滑コンデンサに直接流れ込む横流は発生しない。他の変換器ユニット２６〜２８も同様で、各直流電流はそれぞれに接続された平滑コンデンサ３０〜３２のみに流れる構成である。

【0020】

次に、図１に基づき、変換器制御部１１の構成、機能について説明する。
変換器制御部１１は、電圧位相検出部４１、有効無効電流検出部４２、直流電圧制御部４３、ユニット個別直流電圧制御部４４、無効電流制御部４５、有効電流制御部４６、電圧基準値生成部４７、およびゲートパルス信号生成部４８〜５１とから構成される。
変換器制御部１１の機能概要は、次の通りである。変換器制御部１１は、電力系統２への接続線に設けられた交流電圧検出器１２、電流検出器１３によって検出された交流電圧、電流および各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧端子の直流電圧を直流電圧検出器１４によって検出された直流電圧に基づいて、電力変換器１０における各変換器ユニット２５〜２８内のスイッチング素子をスイッチングさせることにより、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧を同一になるように制御するとともに、電力変換器１０から電力系統２へ出力される電流を制御する。

【0021】

以下順次、変換器制御部１１を構成する各部の構成、機能を説明する。
電圧位相検出部４１は、交流電圧検出器１２により検出された電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから電圧位相を検出する。検出した電圧位相を電圧位相基準として、変換器制御部１１は以下に説明するように制御を行う。
有効無効電流検出部４２は、電流検出器１３により検出された電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと電圧位相検出部４１から出力される電圧位相基準に基づいて、電力変換器１０から電力系統２へ出力される有効無効電流Ｉｑ、Ｉｄを検出する。

【0022】

直流電圧制御部４３は、直流電圧検出器１４により検出された変換器ユニット２５〜２８の直流電圧Ｖｄｃと直流電圧指令値Ｖｄｃ^＊から、直流電圧代表値Ｖｄｃ＿ｓと有効電流指令値Ｉｑ^＊を演算する。
ユニット個別直流電圧制御部４４は、直流電圧検出器１４により検出された変換器ユニット２５〜２８の直流電圧Ｖｄｃと、有効無効電流検出部４２で検出される有効電流Ｉｑ、無効電流Ｉｄと、直流電圧制御部４３で演算された直流電圧代表値Ｖｄｃ＿ｓとから、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧が同一となるように各変換器ユニット２５〜２８の電圧補正値ΔＶｄｃ１ｄ〜ΔＶｄｃ４ｄ、ΔＶｄｃ１ｑ〜ΔＶｄｃ４ｑを求める。

【0023】

無効電流制御部４５は、有効無効電流検出部４２により検出される無効電流Ｉｄが指令値Ｉｄ^＊と一致するように、電力変換器１０から出力される電圧のうち無効電流と同位相成分である無効電圧基準値Ｖｄ^＊を演算する。つまり無効電流制御部４５では、電力変換器１０から出力される交流電圧のうち無効電流にかかわる成分の制御を行なう。
有効電流制御部４６は、有効無効電流検出部４２により検出される有効電流Ｉｑが指令値Ｉｑ^＊と一致するように、電力変換器１０から出力される電圧のうち有効電流と同位相成分である有効電圧基準値Ｖｑ^＊を演算する。つまり有効電流制御部４６は、電力変換器１０から出力される交流電圧のうち有効電流にかかわる成分の制御を行なう。

【0024】

電圧基準値生成部４７は、無効電流制御部４５にて算出される無効電圧基準値Ｖｄ^＊と、有効電圧基準値Ｖｑ^＊と、ユニット個別直流電圧制御部４４にて算出される電圧補正値ΔＶｄｃ１ｄ〜ΔＶｄｃ４ｄ、ΔＶｄｃ１ｑ〜ΔＶｄｃ４ｑと、電圧位相検出部４１から出力される電圧位相基準とから、各変換器ユニット２５〜２８より出力される電圧である出力交流電圧基準値Ｖ１ｕ^＊〜Ｖ４ｕ^＊、Ｖ１ｖ^＊〜Ｖ４ｖ^＊、Ｖ１ｗ^＊〜Ｖ４ｗ^＊を演算する。

【0025】

変換器ユニット２５への出力を例として、電圧基準値生成部４７の機能をさらに詳しく説明する。
電圧基準値生成部４７にて、無効電流制御部４５で算出された無効電圧基準値Ｖｄ^＊と、有効電流制御部４６で算出された有効電圧基準値Ｖｑ^＊に、ユニット個別直流電圧制御部４４で算出された変換器ユニット２５の電圧補正値ΔＶｄ１、ΔＶｑ１を加算し、系統電圧と同位相であるＶ１ｄ^＊とＶ１ｄ^＊から位相が９０度異なる成分であるＶ１ｑ^＊を、静止座標系の三相（ある相に対し、他の相が１２０度進んだ成分および１２０度遅れた成分）に変換することで、変換器ユニット２５から出力される出力交流電圧基準値Ｖ１ｕ^＊、Ｖ１ｖ^＊、Ｖ１ｗ^＊を演算する。

【0026】

ゲートパルス信号生成部４８〜５１は、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって、電力変換器１０が出力交流電圧基準値Ｖ１ｕ^＊〜Ｖ４ｕ^＊、Ｖ１ｖ^＊〜Ｖ４ｖ^＊、Ｖ１ｗ^＊〜Ｖ４ｗ^＊に相当する電圧を出力するために、ゲートパルス信号を変換器ユニット２５〜２８の電力変換回路を構成するスイッチング素子に出力する。

【0027】

実施の形態１の変圧器多重電力変換装置１に係る電力変換器１０は、同じ構成である変換器ユニット２５〜２８を変圧器２１〜２４で直列多重接続し、系統２に連系している。 直列接続であるため出力電流は共通であり、さらにすべての変換器ユニット２５〜２８は同じ構成でかつ各変換器ユニット２５〜２８に接続されている変圧器２１〜２４の変圧比は同じであるため、各変換器ユニット２５〜２８の出力電流はほぼ同じ値となる。さらに各変換器ユニット２５〜２８の出力電圧に関して、各変換器ユニット２５〜２８の電圧基準値は共通の信号Ｖｄ^＊、Ｖｑ^＊であるため、各変換器ユニット２５〜２８の出力電圧もほぼ同じ値となる。したがって、すべての変換器ユニット２５〜２８で出力電圧、出力電流がほぼ同じ値となるので、変換器ユニット２５〜２８の出力有効電力はほぼ同じ値となる。

【0028】

次に、実施の形態１の重要構成部である直流電圧制御部４３とユニット個別直流電圧制御部４４について、さらに説明する。
まず直流電圧制御部４３について説明する。一般的に、コンデンサの充放電により直流電圧を制御するには、コンデンサに流入流出する直流電流を変化させる。直流電流が変化することは有効電力が変化することとなるので、実施の形態１の変換器制御部１１においては、有効電流指令値を変化させる。したがって、直流電圧制御部４３では、直流電圧指令値Ｖｄｃ^＊と、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧から算出される直流電圧代表値Ｖｄｃ＿ｓの偏差を小さくするような有効電流指令値Ｉｑ^＊を求める。

【0029】

先に説明したとおり、各変換器ユニット２５〜２８の出力電力はほぼ同じ値であるので、直流電圧もほぼ同じ値である。したがって直流電圧指令値Ｖｄｃ^＊と比較する直流電圧代表値Ｖｄｃ＿ｓは、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧の合計値でもよいし、直流電圧の平均値でもよい。また各変換器ユニット２５〜２８の内から選択した任意の変換器ユニットの直流電圧でもよい。

【0030】

次に、ユニット個別直流電圧制御部４４について説明する。各変換器ユニット２５〜２８に接続されている平滑コンデンサ２９〜３２の電圧はほぼ同じ値であるが、変換器の損失や電圧検出器、電流検出器の検出誤差、ＰＷＭによるスイッチングタイミングのばらつき等の要因により、実際には同じ値ではない。したがって、変換器ユニット２５〜２８毎に各々の変換器ユニット２５〜２８の直流電圧と電圧代表値Ｖｄｃ＿ｓとの偏差を補正する。

【0031】

直流電圧の制御を行うには、先に説明したとおり有効電力を変化させる。有効電力を変化させるには電圧を変化させる方法、電流を変化させる方法の２つの方法が考えられるが、実施の形態１の電力変換器１０は直列多重構成であり、変換器ユニット２５〜２８毎に出力電流を変化させることはできないため、出力電圧を変化させる。つまり変換器ユニット２５〜２８共通の出力電圧Ｖｄ^＊、Ｖｑ^＊に変換器ユニット個別の電圧補正値ΔＶｄｃ１ｄ〜ΔＶｄｃ４ｄ、ΔＶｄｃ１ｑ〜ΔＶｄｃ４ｑを加算し、出力電圧基準値を調整し、出力電圧を変化させる。

【0032】

実施の形態１では、変換器ユニット２５〜２８は４直列多重となっているが、多重数はこれに限定されるものではない。また、各変圧器２１〜２４の二次巻線の一端を接続して星型結線とし、二次巻線のもう一端には電力変換回路の交流出力端子を接続して相数と同じ数の電力変換回路で構成しても良い。
さらに、三相の場合、各変圧器２１〜２４の二次巻線をデルタ結線して、三相の電力変換回路で変換器ユニット２５〜２８を構成することもできる。

【0033】

実施の形態１では、以上のように構成しているので、変圧器多重電力変換装置１の各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧に接続された平滑コンデンサ２９〜３２の電圧のばらつきを抑えつつ、所望の交流出力電流を出力することができる。さらに各変換器ユニット２５〜２８の直流電流は、自らが接続されている平滑コンデンサ２９〜３２にのみ流れる構成のため、直流回路では他の変換器ユニットへの横流が流れない。よって直流回路を簡素にすることができ、多重数を変えても直流回路設計への影響が無く、容易に容量を増加できる。

【0034】

以上説明したように、実施の形態１に係る変圧器多重電力変換装置は、多重化する変換器ユニット毎に直流回路を設けて分離するとともに、各変換器ユニットの直流電圧を制御する手段を設ける構成としたので、直流回路の共振による系統に流出する高調波を抑制するとともに、直流回路電流責務を減少させて、直流回路の小型化、簡素化を図り、装置容量を増加させることができる。

【0035】

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１の変圧器多重電力変換装置１の変換器制御部１１の直流電圧制御部４３とユニット個別直流電圧制御部４４について、さらに具体的回路に展開したものである。
実施の形態２の変圧器多重電力変換装置の構成は、実施の形態１の図１と同じであり、図５は図１の中の直流電圧制御部４３とユニット個別直流電圧制御部４４について詳細を示したものである。
以下、実施の形態２の直流電圧制御部２４３とユニット個別直流電圧制御部２４４の構成、動作について、主要部の詳細構成図である図５に基づいて説明する。
図５において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。

【0036】

実施の形態２では、例として、直流電圧代表値を各変換器ユニットの直流電圧の平均値とした場合について説明する。なお、直流電圧代表値を各変換器ユニットの直流電圧の平均値とするため、実施の形態１で説明した直流電圧制御部４３の出力Ｖｄｃ＿ｓは、Ｖｄｃ＿ａｖｅとなる。

【0037】

まず、直流電圧制御部２４３について説明する。
直流電圧制御部２４３は、加算器２５１、演算器２５２、加減算器２５３、制御器２５４から構成される。
次に、直流電圧制御部２４３の機能について説明する。
直流電圧制御部２４３は、直流電圧指令値Ｖｄｃ^＊と平滑コンデンサ２９〜３２の直流電圧から加算器２５１と演算器２５２で算出した直流電圧の平均値Ｖｄｃ＿ａｖｅとの偏差を加減算器２５３で算出し、この偏差を零にするように制御器２５４で制御を行い有効電流指令値Ｉｑ^＊を算出する。
これにより、変換器ユニット２５〜２８毎に接続されている平滑コンデンサ２９〜３２の直流電圧平均値Ｖｄｃ＿ａｖｅを直流電圧指令値Ｖｄｃ^＊に制御することが可能となる。

【0038】

次に、各変換器ユニット２５〜２８で個別に直流電圧を制御するユニット個別直流電圧制御部２４４について説明する。
ユニット個別直流電圧制御部２４４は、加減算器２６１〜２６４、制御器２６５〜２６８、乗算器２６９〜２７６、演算器２７７、割算器２７８、２７９、符号変換器２８０、２８１から構成される。
ユニット個別直流電圧制御部２４４の機能について説明する。
前述のように各変換器ユニット２５〜２８に接続されている平滑コンデンサ２９〜３２の電圧は、変換器の損失や各検出器、制御のばらつき等の要因により、実際にはアンバランスが生じる。よってユニット個別直流電圧制御部２４４では、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧のばらつきを補正する。

【0039】

前述のように直流電圧制御部２４３により、平滑コンデンサ２９〜３２の直流電圧平均値は電圧指令値となるよう制御されるので、ユニット個別直流電圧制御部２４４では、ユニット毎に平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧との偏差に基づき、この偏差を零にするように制御する。このため、各変換器ユニット２５〜２８への電圧補正値ΔＶｄｃ１ｄ〜ΔＶｄｃ４ｄ、ΔＶｄｃ１ｑ〜ΔＶｄｃ４ｑを算出する。

【0040】

前述のとおり平滑コンデンサ２９〜３２の直流電圧を制御するためには、有効電力を制御しなくてはならない。つまり、変換器ユニット２５〜２８の出力電流と同じ位相の電圧を指令値に重畳する。
以下に、詳細を説明する。変換器ユニット２５〜２８はすべて同じであり、ここでは例として変換器ユニット２５について説明する。

【0041】

平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと変換器ユニット２５の検出した直流電圧Ｖｄｃ１の偏差を零とするように制御器２６５で制御する。平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと直流電圧Ｖｄｃ１の偏差を零とするよう制御された制御器２６５の出力ΔＶｄｃ１は、有効電力に関わる電圧指令値の補正値である。つまり電圧補正値ΔＶｄｃ１は、出力電流と同じ位相の成分となる。そこで、この電圧補正値ΔＶｄｃ１を無効電流にかかる成分と有効電流にかかる成分に配分する。
無効電流にかかる配分係数（以降、無効配分係数という）と有効電流にかかる配分係数（以降、有効配分係数という）は、無効配分係数の二乗と有効配分係数の二乗の和の平方根で計算される大きさが１となるように設定し、電圧補正値ΔＶｄｃ１にそれぞれ乗算（乗算器２６９〜２７６）して、変換器ユニット２５の無効電圧補正値ΔＶｄ１と有効電圧補正値ΔＶｑ１を算出する。
具体的には、無効配分係数は検出された無効電流ＩｄをＩｄの二乗とＩｑの二乗和の平方根で計算される（演算器２７７）出力電流の大きさで除算（割算器２７８）して算出する。有効配分係数は、有効電流ＩｑをＩｄの二乗とＩｑの二乗和の平方根で計算される（演算器２７７）出力電流の大きさで除算（割算器２７９）して演算する。

【0042】

電流検出器１３は、電力変換器１０から系統２へ出力する方向を正に検出している。したがって、電圧補正値が正の場合、平滑コンデンサ２９が放電し、電圧補正値が負の場合、平滑コンデンサ２９が充電される方向である。しかし、平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと直流電圧Ｖｄｃ１の偏差を零とするよう制御する制御器２６５は、平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅから直流電圧Ｖｄｃ１を減じた偏差に正のゲインを乗じて電圧補正値ΔＶｄｃ１を演算する。したがって、直流電圧を充電したい場合には、電圧補正値ΔＶｄｃ１が正、放電したい場合にはΔＶｄｃ１が負となる。つまり充放電方向が異なるため、Ｉｄ、Ｉｑをそれぞれ出力電流の絶対値で除算後、符号変換器２８０、２８１で−１を乗算して充放電方向を合わせている。

【0043】

変換器ユニット２６〜２８についても同様であり、変換器ユニット２６は平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと変換器ユニット２６の直流電圧Ｖｄｃ２より電圧基準値Ｖ２ｕ^＊、Ｖ２ｖ^＊、Ｖ２ｗ^＊を算出する。
変換器ユニット２７は平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと変換器ユニット２７の直流電圧Ｖｄｃ３より電圧基準値Ｖ３ｕ^＊、Ｖ３ｖ^＊、Ｖ３ｗ^＊を算出する。
変換器ユニット２８は平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと変換器ユニット２８の直流電圧Ｖｄｃ４より電圧基準値Ｖ４ｕ^＊、Ｖ４ｖ^＊、Ｖ４ｗ^＊を算出する。

【0044】

実施の形態２では、例として直流電圧代表値を各変換器ユニットの直流電圧平均値としたが、直流電圧代表値は、例えば各変換器ユニットの直流電圧の合計値でもよい。また各変換器ユニット２５〜２８の内から選択した任意の変換器ユニットの直流電圧を直流電圧代表値としてもよく、これに限るものではない。

【0045】

実施の形態２に係る変圧器多重電力変換装置は、以上のように構成しているので、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧に接続された平滑コンデンサ２９〜３２の電圧のばらつきを抑えつつ、所望の交流出力電流を出力することができる。さらに、各変換器ユニット２５〜２８の直流電流は自らが接続されている平滑コンデンサ２９〜３２にのみ流れる構成のため、他の変換器ユニット２５〜２８への横流が流れず、直流回路を簡素にすることができ、多重数を変えても直流回路設計への影響が無く、容易に容量を増加することができる。

【0046】

以上説明したように、実施の形態２に係る変圧器多重電力変換装置は、実施の形態１の変圧器多重電力変換装置の変換器制御部の直流電圧制御部とユニット個別直流電圧制御部について、さらに具体的回路に展開したものであるため、直流回路の共振による系統に流出する高調波を抑制するとともに、直流回路電流責務を減少させて、直流回路の小型化、簡素化を図り、装置容量を増加させることができる。

【0047】

実施の形態３．
実施の形態３の変圧器多重電力変換装置は、実施の形態１の変圧器多重電力変換装置（以下、第１の変圧器多重電力変換装置）の変換器ユニットの直流電圧端子に接続された電源または負荷が、実施の形態１の変圧器多重電力変換装置と同一構成の第２の変圧器多重電力変換装置の場合である。具体的には、第１の変圧器多重電力変換装置の各変換器ユニットの直流電圧端子と第２の変圧器多重電力変換装置の各変換器ユニットの直流電圧端子とを接続した構成としたものである。

【0048】

以下、実施の形態３の構成、動作について、変圧器多重電力変換装置３０１のシステム構成図である図６に基づいて説明する。
図６において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
なお、図６において、第１の変圧器多重電力変換装置および第２の変圧器多重電力変換装置の基本的な構成、機能は実施の形態１と同じであるため、説明は省略し、差異部を中心に説明する。

【0049】

第１の変圧器多重電力変換装置は、変圧器２１〜２４、変換器ユニット２５〜２８、平滑コンデンサ２９〜３２、変換器制御部１１、交流電圧検出器１２、電流検出器１３、および直流電圧検出器１４から構成される。また、第２の変圧器多重電力変換装置は、変圧器５９〜６２、変換器ユニット５５〜５８、平滑コンデンサ２９〜３２、変換器制御部３１１、交流電圧検出器３１２、電流検出器３１３、および直流電圧検出器１４で構成される。ただし、平滑コンデンサ２９〜３２および直流電圧検出器１４は共通である。

【0050】

図６では、システム全体としての変圧器多重電力変換装置３０１は、電力系統２に変圧器２１〜２４を介して連系され、もう一方の電力系統３０２に変圧器５９〜６２を介して連系されている。電力系統２から供給された交流電圧を所望の直流電圧に変換する各変換器ユニット２５〜２８と、平滑コンデンサ２９〜３２により保持された直流電圧を所望の交流電圧に変換するもう一方の変換器ユニット５５〜５８と、変換された交流電圧を電力系統３０２に供給するための変圧器５９〜６２とから構成される。
すなわち、２つの変圧器多重電力変換装置である第１の変圧器多重電力変換装置と第２の変圧器多重電力変換装置を、各変換器ユニットの直流部を接続した構成となっている。
変圧器多重電力変換装置３０１は、１方の系統から他の系統へと電力を融通する回路構成であり、直流回路には融通電力による大きな直流電流が流れる。

【0051】

変換器ユニット２５〜２８の直流回路に接続されている変換器ユニット５５〜５８は、それぞれ個別であり、各変換器ユニット５５〜５８の通過電力はほぼ同じであり、各変換器ユニット５５〜５８の変換器容量はほぼ同容量でよい。

【0052】

なお、本実施の形態３は各変換器ユニット２５〜２８の直流回路通過電力がほぼ同じであればよいので、直流回路にほぼ同じ電力の負荷および電源が接続されていてもよく、直流回路に接続されている変換器ユニット５５〜５８および変圧器５９〜６２および電力系統６３の構成は、これに限るものではない。

【0053】

さらに、実施の形態３では、直流電圧検出器１４によって検出された直流電圧を第２の変圧器多重電力変換装置の変換器制御部３１１にも入力し、各変換器ユニット５５〜５８の直流出力電圧の制御に使用する構成とした。しかし、必ずしもその必要はなく、第１の変圧器多重電力変換装置の変換器ユニット２５〜２８の直流出力電圧を制御するのみで、直流出力電圧のアンバランスを解消することができる。このため、直流電圧検出器１４によって検出された直流電圧を変換器制御部に入力せず、構成を簡素化することができる。

【0054】

実施の形態３に係る変圧器多重電力変換装置は、直流回路に負荷および電源が連系されて、直流回路に大きな直流電流が流れる場合においても、変圧器多重電力変換装置の直流回路、具体的には、第１の変圧器多重電力変換装置の直流回路、および第２の変圧器多重電力変換装置の直流回路には横流が流れず、直流回路に流れる直流電流は融通電流のみとなる。
これにより、変圧器多重電力変換装置の直流回路の横流が流れず、直流回路を簡素にすることができ、多重数を増加することができる。

【0055】

以上説明したように、実施の形態３に係る変圧器多重電力変換装置は、実施の形態１の変圧器多重電力変換装置の各変換器ユニットの直流電圧端子に、第２の変圧器多重電力変換装置の各変換器ユニットの直流電圧端子を接続した構成としたものであるため、直流回路の共振による系統に流出する高調波を抑制するとともに、直流回路電流責務を減少させて、直流回路の小型化、簡素化を図り、装置容量を増加させることができる。

【0056】

実施の形態４．
実施の形態４の変圧器多重電力変換装置は、実施の形態１の変圧器多重電力変換装置の各変換器ユニットの直流電圧端子を高インピーダンス機器で相互接続した構成であり、具体的には、各変換器ユニットの直流電圧端子に接続された各平滑コンデンサを、共通のコンデンサで相互に接続した構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態４の構成、動作について、変圧器多重電力変換装置４０１のシステム構成図である図７に基づいて、実施の形態１との差異部を中心に説明する。
図７において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。

【0057】

図７に示す変圧器多重電力変換装置４０１は、電力系統２に接続された電力変換器４１０と変換器制御部４１１、交流電圧検出器１２、電流検出器１３から構成される。電力変換器４１０は、変圧器２１〜２４、変換器ユニット２５〜２８、平滑コンデンサ７０〜７３、共通のコンデンサ７４および直流電圧検出器１４から構成されている。

【0058】

変換器制御部４１１は、図１と同様であり、図１と異なるのは電力変換器４１０の以下に示す点である。
変換器ユニット２５〜２８にて変換された直流電圧を保持する平滑コンデンサは、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧端子に接続された各平滑コンデンサ７０〜７３と各変換器ユニット共通のコンデンサ７４とで構成されている。つまり実施の形態４では、各変換器ユニットの直流部はコンデンサ７４で相互に接続されているという特徴を持つ。
さらに、平滑コンデンサ７０〜７３とコンデンサ７４の間にはインピーダンスが存在し、直流回路の共振は発生しない。このインピーダンスの例としては、装置が大型で直流回路が長くなることにより抵抗が大きくなる場合や、回路に挿入されたダンピング抵抗がある。

【0059】

図７に示す変圧器多重電力変換装置４０１は、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧端子部はコンデンサ７４で共通となっているが、変換器制御部４１１は実施の形態１と同様であり直流電圧制御部４３とユニット個別直流電圧制御部４４が設けられている。変換ユニット個別に平均値制御を行わない場合は、直流回路の平滑コンデンサ容量にばらつきがあるため配線インピーダンスがあると、過渡変動時にコンデンサ電圧にばらつきが発生し、コンデンサ電圧が高い変換器ユニットから低い変換器ユニットへと直流の横流が生じる。

【0060】

しかし、実施の形態４のように変換器ユニット個別に平均値制御を行う場合、各変換器ユニット２５〜２８の平滑コンデンサ電圧が平均値となるように制御されるため、各ユニット間の横流電流を小さくすることが可能となり、直流回路の負担が小さくなり直流回路を簡素にすることができ、多重数を増加することができる。
また、各変換器ユニット２５〜２８の平滑コンデンサ７０〜７３を相互に接続することで、平滑コンデンサ７０〜７３の対地電圧がほぼ同電位となる。直流回路がほぼ同電位となることにより、変換器の絶縁設計の簡素化、および直流回路に設けられている地絡保護検出を共通化が可能となる。

【0061】

実施の形態４に係る変圧器多重電力変換装置は、以上のように構成しているので、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧端子に接続された平滑コンデンサ２９〜３２の電圧のばらつきを抑えつつ、所望の交流出力電流を出力することができる。さらに各変換器ユニット２５〜２８の直流電流は自らが接続されている平滑コンデンサ２９〜３２にのみ流れる構成のため、他の変換器ユニット２５〜２８への横流が流れず、直流回路を簡素にすることができ、多重数を変えても直流回路設計への影響が無く、容易に容量を増加することができる。
さらに、各変換器ユニット２５〜２８の各平滑コンデンサ２９〜３２を相互に接続することで、各平滑コンデンサ２９〜３２の対地電圧がほぼ同電位、すなわち直流回路がほぼ同電位となることにより、変換器ユニットの絶縁設計の簡素化、および直流回路に設けられている地絡保護検出を共通化が可能となる。

【0062】

以上説明したように、実施の形態４に係る変圧器多重電力変換装置は、各変換器ユニットの直流電圧端子を高インピーダンス機器で相互接続した構成、具体的には、各変換器ユニットの直流電圧端子に接続された各平滑コンデンサを、共通のコンデンサで相互に接続した構成としたものであるため、直流回路の共振による系統に流出する高調波を抑制するとともに、直流回路電流責務を減少させて、直流回路の小型化、簡素化を図り、装置容量を増加させることができる。

【0063】

実施の形態５．
実施の形態５の変圧器多重電力変換装置は、実施の形態１の変圧器多重電力変換装置１の変換器制御部１１のユニット個別直流電圧制御部４４について、別の具体的回路に展開したものである。
実施の形態５の変圧器多重電力変換装置の構成は、実施の形態１の図１と同じであり、図８は図１の中の直流電圧制御部４３とユニット個別直流電圧制御部４４について詳細を示したものであり、実施の形態２の図５とはユニット個別直流電圧制御部が異なる。
以下、実施の形態５の直流電圧制御部２４３とユニット個別直流電圧制御部５４４の構成、動作について、主要部の詳細構成図である図８に基づいて説明する。実施の形態２と同一の構成要素の説明は省略する。
図８において、図１あるいは図５と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。

【0064】

ユニット個別直流電圧制御部５４４の構成および機能について、順次説明する。
ユニット個別直流電圧制御部５４４は、加減算器５６１〜５６４、制御器５６５〜５６８、乗算器５６９〜５７６、演算器５７７、割算器５７８、５７９、符号変換器５８０、５８１から構成される。
ユニット個別直流電圧制御部５４４の機能について説明する。
ユニット個別直流電圧制御部５４４は、直流電圧検出器１４により検出された変換器ユニット２５〜２８の直流電圧と有効無効電流検出部４２で検出される有効電流Ｉｑと無効電流Ｉｄとから、各変換器ユニット２５〜２８の電圧補正値ΔＶｄｃ１ｄ〜ΔＶｄｃ４ｄ、ΔＶｄｃ１ｑ〜ΔＶｄｃ４ｑを求める。
変換器ユニット２５〜２８はすべて同じであり、ここでは、例えば変換器ユニット２５について説明する。また例として、直流電圧代表値Ｖｄｃ＿ｓを、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧の平均値Ｖｄｃ＿ａｖｅとした場合を説明する。

【0065】

ユニット個別直流電圧制御部５４４では、平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと直流電圧検出器１４により検出される変換器ユニット２５の直流電圧Ｖｄｃ１との偏差を零とするよう制御器５６５で制御する。この制御器５６５の出力を有効電力偏差ΔＰ１とする。
電圧は電力を電流で除すことで計算できるので、有効電力偏差ΔＰ１を有効電流で除算し、電圧偏差ΔＶｄｃ１を求める。電圧偏差ΔＶｄｃ１から無効電圧補正値ΔＶｄ１と有効電圧補正値ΔＶｑ１の演算方法は、実施の形態２と同様のため詳細な説明は省略する。
上記より有効電力偏差ΔＰ１をＩｄの二乗とＩｑの二乗の和（演算器５７７）で除算（割算器５７８、５７９）し、検出された無効電流Ｉｄと有効電流Ｉｑをそれぞれ乗算（乗算器５６９、５７９）することで、無効電圧補正値ΔＶｄ１および有効電圧補正値ΔＶｑ１が演算できる。

【0066】

本実施の形態５では、直流電圧偏差（有効電力偏差ΔＰ）を出力電流の振幅で除算しているため、変換器が出力する有効電力が小さい場合は、直流電圧偏差のゲインが大きくなる。つまり出力有効電力量により制御ゲインが可変となる構成となっている。

【0067】

変換器ユニット２６〜２８についても同様であり、変換器ユニット２６は平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと変換器ユニット２６の直流電圧Ｖｄｃ２とＶｄ^＊、Ｖｑ^＊、Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊より、電圧基準値Ｖ２ｕ^＊、Ｖ２ｖ^＊、Ｖ２ｗ^＊を算出する。
変換器ユニット２７は平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと変換器ユニット２７の直流電圧Ｖｄｃ３とＶｄ^＊、Ｖｑ^＊、Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊より、電圧基準値Ｖ３ｕ^＊、Ｖ３ｖ^＊、Ｖ３ｗ^＊を算出する。
変換器ユニット２８は平均直流電圧Ｖｄｃ＿ａｖｅと変換器ユニット２８の直流電圧Ｖｄｃ４とＶｄ^＊、Ｖｑ^＊、Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊より、電圧基準値Ｖ４ｕ^＊、Ｖ４ｖ^＊、Ｖ４ｗ^＊を算出する。

【0068】

本実施の形態５に係る変圧器多重電力変換装置は、以上のように構成しているので、各変換器ユニット２５〜２８の直流電圧に接続された平滑コンデンサ２９〜３２の電圧のばらつきを抑えつつ、所望の交流出力電流を出力することができる。平滑コンデンサ２９〜３２の電圧のばらつきはユニット個別直流電圧制御部により抑制されるが、ユニット個別直流電圧制御のゲインは出力有効電力に反比例するため、出力有効電力が小さい時にはゲインが大きくなり直流電圧の制御性が良くなる。さらに各変換器ユニット２５〜２８の直流電流は自らが接続されている平滑コンデンサ２９〜３２にのみ流れる構成のため、他の変換器ユニット２５〜２８への横流が流れず、直流回路を簡素にすることができ、多重数を変えても直流回路設計への影響が無く、容易に容量を増加することができる。

【0069】

図８では、実施の形態２の図５における変換器制御部２１１のユニット個別直流電圧制御部２４４に替えて、変換器制御部５１１のユニット個別直流電圧制御部５４４としたが、実施の形態３の図６および実施の形態４の図７における変換器制御部を変換器制御部５１１とすることも可能である。

【0070】

ここでは例として、直流電圧代表値を各変換器ユニットの直流電圧平均値としたが、直流電圧代表値は、例えば各変換器ユニットの直流電圧の合計値でもよい。また各変換器ユニット２５〜２８の内から選択した任意の変換器ユニットの直流電圧でもよい。

【0071】

以上説明したように、実施の形態５に係る変圧器多重電力変換装置は、実施の形態１の変圧器多重電力変換装置の変換器制御部の直流電圧制御部とユニット個別直流電圧制御部について、さらに具体的回路に展開したものであるため、直流回路の共振による系統に流出する高調波を抑制するとともに、直流回路電流責務を減少させて、直流回路の小型化、簡素化を図り、装置容量を増加させることができる。

【0072】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0073】

なお、変圧器多重電力変換装置に係る本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

【符号の説明】

【0074】

１，１０１，３０１，４０１ 変圧器多重電力変換装置、２，３０２ 電力系統、
１０，３１０，４１０ 電力変換器、
１１，２１１，３１１，４１１，５１１ 変換器制御部、１２，３１２ 交流電圧検出器、１３，３１３ 電流検出器、１４ 直流電圧検出器、
２１，２２，２３，２４，５９，６０，６１，６２ 変圧器、
２５，２６，２７，２８，５５，５６，５７，５８ 変換器ユニット、
２９，３０，３１，３２ 平滑コンデンサ、４１ 電圧位相検出部、
４２ 有効無効電流検出部、４３，２４３ 直流電圧制御部
４４，２４４，５４４ ユニット個別直流電圧制御部、４５ 無効電流制御部、
４６ 有効電流制御部、４７ 電圧基準値生成部、
４８，４９，５０，５１ ゲートパルス信号生成部、７４ コンデンサ、
２５４，２６５，２６６，２６７，２６８，５６５，５６６，５６７，５６８ 制御器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】