特許 6822110 電力変換装置および電力変換システム

(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】6822110

(24)【登録日】2021年1月12日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】電力変換装置および電力変換システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20210114BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/12 B

   H02M7/12 M

   H02M7/12 W

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-239222(P2016-239222)

(22)【出願日】2016年12月9日

(65)【公開番号】特開2018-98850(P2018-98850A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2019年11月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 貴之

【審査官】 山崎 雄司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２３０１３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ １／００−１／１６

Ｈ０２Ｍ ７／００−７／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷に接続されているとともに、互いに並列に接続される複数の電力変換装置のうちの一の電力変換装置であって、
交流を直流に変換する電力変換部と、
前記電力変換部に対する電流の指令値である有効電流指令値を生成する制御部とを備え、
前記制御部は、自身の前記電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される他の前記電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値に基づいた値に第１補正ゲインを乗算した補正値を、前記電力変換部に対する直流電圧の指令値に加算する制御を行うことにより、自身の前記電力変換部に対する次回の前記有効電流指令値を生成するように構成されている、電力変換装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される前記他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値を、前記他の電力変換装置が次回の有効電流指令値を生成するための情報として、前記他の電力変換装置に伝達するように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記電力変換部は、ＰＷＭ信号により制御されるように構成されており、
前記制御部は、前記他の電力変換装置に対して、前記ＰＷＭ信号を生成するためのキャリアの周期毎に通信を行うことにより、前記自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される前記他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値を、前記他の電力変換装置が次回の前記有効電流指令値を生成するための情報として、前記他の電力変換装置に伝達するように構成されている、請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記電力変換部に対する次回の前記有効電流指令値を生成する際に、前記自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値に対して第２補正ゲインを乗算した補正値に基づいて、次回の前記有効電流指令値を補正するフィードフォーワード制御を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項5】

負荷に接続されているとともに、互いに並列に接続されるマスター電力変換装置とスレーブ電力変換装置とを備える電力変換システムであって、
前記マスター電力変換装置は、自身から出力されている直流電流の検出値と、前記スレーブ電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値を算出するとともに、前記平均値に基づいた値に補正ゲインを乗算した補正値を、交流を直流に変換する自身の電力変換部に対する直流電圧の指令値に加算する制御を行うことにより、自身の次回の有効電流指令値を生成し、
前記スレーブ電力変換装置は、前記マスター電力変換装置から伝達される前記平均値の情報に基づいて、自身の次回の前記有効電流指令値を生成するように構成されている、電力変換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電力変換装置および電力変換システムに関し、特に、交流を直流に変換する電力変換部を備える電力変換装置および電力変換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、交流を直流に変換する電力変換部を備える電力変換装置および電力変換システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１では、複数の電力変換器（電力変換装置）が、き電線（電気鉄道などの架線に電力を供給するために、架線と並行して設けられる電力線）およびレールに互いに並列に接続されている。また、複数の電力変換器は、各々、交流系統に接続される変圧器、ＰＷＭコンバータ、コンデンサおよび直流リアクトルを含む。また、電力変換器のプラス側出力端子は、き電線に接続され、マイナス側出力端子は、レールに接続されている。そして、電力変換器は、出力電圧指令値に基づいて、直流電力（電圧）を出力する。

【0004】

ここで、複数の電力変換器は、き電線およびレールを介して接続されているため、複数の電力変換器の各々の出力電圧に電圧差がある場合には、き電線およびレールを介して、横流（接続された機器間に流れる電流）が流れる。たとえば、並列に接続された２つの電力変換器のうち、一方の電力変換器の出力電圧が、他方の電力変換器の出力電圧よりも高い場合、一方の電力変換器から他方の電力変換器に横流が流れる。

【0005】

そこで、上記特許文献１では、複数の電力変換器の各々に、自身の電力変換器から出力される電流を検出する出力電流検出器と、出力電流検出器により検出された値（具体的には、出力電流検出器により検出された値に定数が乗算された値）が入力されるリミッタとが設けられている。そして、リミッタに入力された値に基づいて、出力電圧指令値が制御される。たとえば、一方の電力変換器から他方の電力変換器に横流が流れた場合、この横流が出力電流検出器により検出される。そして、出力電流検出器により検出された値がリミッタに入力されることにより、出力電圧指令値が制御（補正）される。一方の電力変換器から他方の電力変換器に横流が流れた場合では、一方の電力変換器に対する出力電圧指令値が小さくされる。これにより、一方の電力変換器の出力電圧と、他方の電力変換器の出力電圧との電圧差が小さくなり、横流が流れるのが抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−５１８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献１に記載された電力変換装置（電力変換システム）では、一方の電力変換器から他方の電力変換器に（または、他方の電力変換器から一方の電力変換器に）流れた横流の大きさに基づいて出力電圧指令値が変動するので、出力電圧を高精度に制御することが困難であるという問題点がある。

【0008】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、横流が流れた場合でも、出力電圧を高精度に制御することが可能な電力変換装置および電力変換システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による電力変換装置は、負荷に接続されているとともに、互いに並列に接続される複数の電力変換装置のうちの一の電力変換装置であって、交流を直流に変換する電力変換部と、電力変換部に対する電流の指令値である有効電流指令値を生成する制御部とを備え、制御部は、自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値に基づいた値に第１補正ゲインを乗算した補正値を、電力変換部に対する直流電圧の指令値に加算する制御を行うことにより、自身の電力変換部に対する次回の有効電流指令値を生成するように構成されている。

【0010】

この発明の第１の局面による電力変換装置では、上記のように、制御部を、自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値とに基づいて、自身の電力変換部に対する次回の有効電流指令値を生成するように構成する。これにより、自身の電力変換装置に並列に接続される他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値に基づいて、自身の電力変換装置に対する次回の有効電流指令値が生成されるので、自身の電力変換装置と他の電力変換装置との間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流（出力電圧）のバランス化を図ることができる。したがって、他の電力変換装置から自身の電力変換装置に横流が流れる場合において、上記特許文献１のように、自身の電力変換装置と他の電力変換装置との間に流れる横流の大きさに基づいて出力電圧指令値を変動させる場合に比べて、出力電圧指令値の変動を抑制することができる。すなわち、横流が流れた場合でも、出力電圧を高精度に制御することができる。

【0011】

また、次回の有効電流指令値が、自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値に基づいて生成されるので、自身の電力変換装置と他の電力変換装置との間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流のバランス化を容易に図ることができる。
また、自身の電力変換装置は、他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値の情報に基づいて、自身の直流電圧の指令値を第１補正ゲインにより補正することができる。その結果、自身の電力変換装置と他の電力変換装置との間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流のバランス化を効果的に行うことができる。

【0012】

この場合、好ましくは、制御部は、自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値を、他の電力変換装置が次回の有効電流指令値を生成するための情報として、他の電力変換装置に伝達するように構成されている。このように構成すれば、自身の電力変換装置に対する次回の有効電流指令値を生成するための、自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値が、他の電力変換装置に伝達されるので、他の電力変換装置を自身の電力変換装置に追従するように制御することができる。これにより、自身の電力変換装置と他の電力変換装置との間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流のバランス化をさらに容易に行うことができる。

【0013】

上記次回の有効電流指令値を他の電力変換装置に伝達する電力変換装置において、好ましくは、電力変換部は、ＰＷＭ信号により制御されるように構成されており、制御部は、他の電力変換装置に対して、ＰＷＭ信号を生成するためのキャリアの周期毎に通信を行うことにより、自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値を、他の電力変換装置が次回の有効電流指令値を生成するための情報として、他の電力変換装置に伝達するように構成されている。このように構成すれば、キャリアの周期毎の通信が、他の通信（ＲＳ−４８５などの通信規格）に比べて、比較的高速に行われるので、他の電力変換装置の制御（自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、並列に接続される他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値によって、他の電力変換装置を制御すること）を高速に行うことができる。

【0015】

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、制御部は、電力変換部に対する次回の有効電流指令値を生成する際に、自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値に対して第２補正ゲインを乗算した補正値に基づいて、次回の有効電流指令値を補正するフィードフォーワード制御を行うように構成されている。このように構成すれば、制御を乱す外的要因（電力変換装置に接続される負荷の急激な変動など）が発生した場合でも、フィードフォーワード制御（第２補正ゲイン）により、外的要因による電力の変化を次回の有効電流指令値に迅速に反映させることができる。その結果、外的要因による出力電圧の変動を抑制することができる。

【0016】

この発明の第２の局面による電力変換システムは、負荷に接続されているとともに、互いに並列に接続されるマスター電力変換装置とスレーブ電力変換装置とを備える電力変換システムであって、マスター電力変換装置は、自身から出力されている直流電流の検出値と、スレーブ電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値を算出するとともに、平均値に基づいた値に補正ゲインを乗算した補正値を、交流を直流に変換する自身の電力変換部に対する直流電圧の指令値に加算する制御を行うことにより、自身の次回の有効電流指令値を生成し、スレーブ電力変換装置は、マスター電力変換装置から伝達される平均値の情報に基づいて、自身の次回の有効電流指令値を生成するように構成されている。

【0017】

この発明の第２の局面による電力変換システムでは、上記のように、マスター電力変換装置およびスレーブ電力変換装置の各々が、マスター電力変換装置から出力されている直流電流の検出値と、スレーブ電力変換装置から出力されている直流電流の検出値との平均値に基づいて、自身の次回の有効電流指令値を生成する。これにより、マスター電力変換装置とスレーブ電力変換装置との間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流のバランス化を図ることができる。これにより、マスター電力変換装置とスレーブ電力変換装置との間において、横流が流れた場合でも、出力電圧を高精度に制御することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、上記のように、横流が流れた場合でも、出力電圧を高精度に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態による電力変換装置の構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態によるマスター電力変換装置の制御部の構成を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態による電力変換装置のＰＷＭ変換制御を説明するための図である。

【図4】本発明の一実施形態によるスレーブ電力変換装置の制御部の構成を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態による電力変換装置において負荷を電力変換装置間の中央に配置した構成を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態および比較例による電力変換装置の出力電流のシミュレーション結果である。

【図7】本発明の一実施形態および比較例による電力変換装置の出力電圧のシミュレーション結果である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0021】

図１〜図７を参照して、本実施形態によるＰＷＭ整流器１０および電力変換システム１００の構成について説明する。なお、ＰＷＭ整流器１０は、特許請求の範囲の「電力変換装置」の一例である。

【0022】

本実施形態では、図１に示すように、電力変換システム１００は、マスター（電力変換装置）であるＰＷＭ整流器１０ａと、スレーブ（電力変換装置）であるＰＷＭ整流器１０ｂとを備える。なお、ＰＷＭ整流器１０ａは、特許請求の範囲の「自身の電力変換装置」および「マスター電力変換装置」の一例である。また、ＰＷＭ整流器１０ｂは、特許請求の範囲の「他の電力変換装置」および「スレーブ電力変換装置」の一例である。

【0023】

ＰＷＭ整流器１０ａと、ＰＷＭ整流器１０ｂとは、互いに並列に接続されている。また、ＰＷＭ整流器１０ａおよびＰＷＭ整流器１０ｂは、電力系統１（３相交流電源）に接続されている。具体的には、２つのＰＷＭ整流器１０は、各々、トランス２を介して電力系統１に接続されている。

【0024】

（マスターのＰＷＭ整流器）
次に、マスターのＰＷＭ整流器１０ａの構成について説明する。

【0025】

ＰＷＭ整流器１０ａは、フィルタコンデンサ１１を備えている。フィルタコンデンサ１１は、トランス２を介して入力される電力系統１の交流電力のノイズを除去する機能を有する。また、フィルタコンデンサ１１は、複数の相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）に対応するように、複数（本実施形態では、３つ）設けられている。

【0026】

また、ＰＷＭ整流器１０ａは、フィルタリアクトル１２を備えている。フィルタリアクトル１２は、後述するコンバータ１３に含まれるスイッチのスイッチング動作などに起因する高周波などの電気的なノイズを除去する機能を有する。また、フィルタリアクトル１２は、複数の相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）に対応するように、複数（本実施形態では、３つ）設けられている。なお、コンバータ１３は、特許請求の範囲の「電力変換部」の一例である。

【0027】

また、ＰＷＭ整流器１０ａは、コンバータ１３を備えている。コンバータ１３は、トランス２を介して入力される電力系統１の交流電力を、直流電力に変換する機能を有する。コンバータ１３は、たとえば、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子で構成されている。そして、後述する制御部１５からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子がオンオフされることにより、所望の直流電力（直流電圧）が出力される。

【0028】

また、ＰＷＭ整流器１０ａは、直流中間コンデンサ１４を備えている。直流中間コンデンサ１４は、コンバータ１３の出力側に接続されている。また、ＰＷＭ整流器１０ａの直流中間コンデンサ１４は、他のＰＷＭ整流器１０ｂの直流中間コンデンサ１４に並列に接続されている。また、直流中間コンデンサ１４には、負荷３が接続されている。すなわち、ＰＷＭ整流器１０ａおよびＰＷＭ整流器１０ｂと、負荷３とは接続されている。

【0029】

また、ＰＷＭ整流器１０ａは、制御部１５を備えている。制御部１５は、コンバータ１３に対する電流の指令値である有効電流指令値Ｉｄ^*２（図２参照）を生成するように構成されている。

【0030】

（マスターのＰＷＭ整流器の制御部）
次に、図２を参照して、マスターのＰＷＭ整流器１０ａの制御部１５の構成（制御動作）について説明する。

【0031】

まず、通常（従来）のＰＷＭ整流器１０ａでは、直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１と、図示しない電圧検出部により検出されたＰＷＭ整流器１０ａの直流電圧検出値Ｅｄｃ１とが、減算器１５ａに入力される。そして、直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１と直流電圧検出値Ｅｄｃ１との差分が直流電圧制御部１５ｂに入力される。そして、直流電圧制御部１５ｂから、有効電流指令値Ｉｄ^*１が、コンバータ１３に出力される。なお、直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１は、特許請求の範囲の「直流電圧の指令値」の一例である。

【0032】

ここで、本実施形態では、制御部１５は、自身（マスター）のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他方（スレーブ）のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２とに基づいて、自身のＰＷＭ整流器１０ａに対する次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成するように構成されている。具体的には、制御部１５は、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１との平均値（＝（Ｉｄｃ１＋Ｉｄｃ２）／２）に基づいて、自身のコンバータ１３に対する次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成する。なお、直流電流検出値Ｉｄｃ１、および、直流電流検出値Ｉｄｃ２は、それぞれ、特許請求の範囲の「自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値」および「他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値」の一例である。

【0033】

詳細には、自身（マスター）のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他方（スレーブ）のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２とが、加算器１５ｃに入力されて加算される。そして、加算器１５ｃからの出力（＝Ｉｄｃ１＋Ｉｄｃ２）が、除算器１５ｄに入力されて、２で除算（＝（Ｉｄｃ１＋Ｉｄｃ２）／２）される。これにより、直流電流検出値Ｉｄｃ１と直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値（直流電流指令値Ｉｄｃ^*１）が算出される。

【0034】

また、本実施形態では、制御部１５は、除算器１５ｄにより算出された、直流電流検出値Ｉｄｃ１と直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値（直流電流指令値Ｉｄｃ^*１）に基づいた値に補正ゲイン（Ｋ１）を乗算した補正値を、コンバータ１３に対する直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１に加算する制御を行う。具体的には、除算器１５ｄからの出力である直流電流指令値Ｉｄｃ^*１と、自身（マスター）のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１とが減算器１５ｅに入力される。そして、減算器１５ｅからの出力（直流電流指令値Ｉｄｃ^*１と直流電流検出値Ｉｄｃ１との差分）が、ゲイン乗算器１５ｆに入力されて、ゲインＫ１が乗算される。そして、ゲイン乗算器１５ｆからの出力と、直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１とが加算器１５ｇに入力されて加算され、直流電圧指令値Ｅｄｃ^*２が生成される。なお、ゲインＫ１は、特許請求の範囲の「第１補正ゲイン」の一例である。

【0035】

次に、加算器１５ｇからの直流電圧指令値Ｅｄｃ^*２と、自身（マスター）のＰＷＭ整流器１０ａの直流電圧検出値Ｅｄｃ１とが、減算器１５ａに入力される。そして、直流電圧指令値Ｅｄｃ^*２と直流電圧検出値Ｅｄｃ１との差分が直流電圧制御部１５ｂに入力され、有効電流指令値Ｉｄ^*１が生成される。

【0036】

ここで、本実施形態では、制御部１５は、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１に対して、補正ゲイン（Ｋ２）を乗算した補正値に基づいて、次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を補正するフィードフォーワード制御を行うように構成されている。具体的には、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１が、ゲイン乗算器１５ｈに入力されて、ゲインＫ２が乗算される。ゲインＫ２は、たとえば、１よりも小さい値である。これにより、ゲイン乗算器１５ｈからの出力（ゲインＫ２が乗算された直流電流検出値Ｉｄｃ１）が、過度に大きくならないので、ＰＷＭ整流器１０ａ（制御部１５による制御）のロバスト性（制御を乱す外的要因によって変化することを阻止する性質）を向上させることが可能になる。なお、ゲインＫ２は、特許請求の範囲の「第２補正ゲイン」の一例である。

【0037】

そして、ゲイン乗算器１５ｈからの出力と、直流電流指令値Ｉｄｃ^*１とが加算器１５ｉに入力されて加算され、有効電流指令値Ｉｄ^*２が生成される。

【0038】

また、本実施形態では、制御部１５は、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値（直流電流指令値Ｉｄｃ^*１）を、他のＰＷＭ整流器１０ｂが次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成するための情報として、他のＰＷＭ整流器１０ｂに伝達するように構成されている。具体的には、制御部１５は、他のＰＷＭ整流器１０ｂに対して、コンバータ１３を制御するＰＷＭ信号を生成するためのキャリアの周期毎に通信を行うことにより、直流電流指令値Ｉｄｃ^*１を、他のＰＷＭ整流器１０ｂに伝達するように構成されている。

【0039】

図３に示すように、ＰＷＭ制御では、キャリア波と呼ばれる三角波（ｗ１）と、基本波に使用する信号波（ｗ２）とを比較して、スイッチング素子のオンオフ信号が得られる。つまり、信号波（ｗ２）が三角波（ｗ１）よりも大きい場合、スイッチング素子をオンする信号が得られ、信号波（ｗ２）が三角波（ｗ１）よりも小さい場合、スイッチング素子をオフする信号が得られる。スイッチング素子がオンされている間に、パルス波であるＰＷＭ信号が出力される。そして、制御部１５は、このキャリア波（三角波）の１周期Ｔ毎に、ＰＷＭ整流器１０ｂと通信を行うように構成されている。

【0040】

（スレーブのＰＷＭ整流器）
次に、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの構成について説明する。

【0041】

図１に示すように、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの構成は、制御部２５の構成を除き、マスターのＰＷＭ整流器１０ａと同様である。すなわち、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂは、フィルタコンデンサ１１、フィルタリアクトル１２、コンバータ１３、および、直流中間コンデンサ１４を備えている。

【0042】

（スレーブのＰＷＭ整流器の制御部）
次に、図４を参照して、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの制御部２５の構成（制御動作）について説明する。

【0043】

図４に示すように、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの制御部２５は、減算器２５ａ、直流電圧制御器２５ｂ、減算器２５ｅ、ゲイン乗算器２５ｆ、加算器２５ｇ、ゲイン乗算器２５ｈ、および、加算器２５ｉを備えている。一方、制御部２５は、マスターのＰＷＭ整流器１０ａの制御部１５と異なり、直流電流検出値Ｉｄｃ１と直流電流検出値Ｉｄｃ２とを加算する加算器１５ｃ（図２参照）と、加算器１５ｃからの出力を除算する除算器１５ｄとが設けられていない。そこで、制御部２５では、減算器２５ｅには、ＰＷＭ整流器１０ａの制御部１５によって生成された直流電流指令値Ｉｄｃ^*１が入力される。

【0044】

また、減算器２５ｅには、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの直流電流検出値Ｉｄｃ２が入力される。また、加算器２５ｇには、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１１が入力される。また、減算器２５ａには、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの直流電圧検出値Ｅｄｃ２が入力される。また、ゲイン乗算器２５ｈには、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの直流電流検出値Ｉｄｃ２が入力される。

【0045】

なお、制御部２５のその他の構成および動作は、上記制御部１５と同様である。

【0046】

次に、図１および図５を参照して、ＰＷＭ整流器１０ａおよびＰＷＭ整流器１０ｂの動作について説明する。

【0047】

図５に示すように、ＰＷＭ整流器１０ａと負荷３との間の距離（配線の長さ）と、ＰＷＭ整流器１０ｂと負荷３との間の距離（配線の長さ）とが略等しい場合、ＰＷＭ整流器１０ａと負荷３との間の配線インピーダンスと、ＰＷＭ整流器１０ｂと負荷３との間の配線インピーダンスとは、略等しい。

【0048】

また、ＰＷＭ整流器１０ａの直流電流指令値Ｉｄｃ^*１（図２参照）は、ＰＷＭ整流器１０ｂに伝達されているので、ＰＷＭ整流器１０ａの出力電流（直流電流検出値Ｉｄｃ１）とＰＷＭ整流器１０ｂの出力電流（直流電流検出値Ｉｄｃ２）とは略等しくなるように調整される。

【0049】

したがって、ＰＷＭ整流器１０ａと負荷３との間における電圧降下量と、ＰＷＭ整流器１０ｂと負荷３との間における電圧降下量とは略等しくなる。この場合、ＰＷＭ整流器１０ａの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ１）と、ＰＷＭ整流器１０ｂの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ２）とは、略等しくなるように調整されている。これにより、ＰＷＭ整流器１０ａの負荷３の負荷端における出力電圧と、ＰＷＭ整流器１０ｂの負荷３の負荷端における出力電圧とは略等しくなる。

【0050】

一方、図１に示すように、ＰＷＭ整流器１０ａと負荷３との間の距離（配線の長さ）と、ＰＷＭ整流器１０ｂと負荷３との間の距離（配線の長さ）とが異なる（ＰＷＭ整流器１０ａと負荷３との間の距離の方が大きい）場合、ＰＷＭ整流器１０ａと負荷３との間の配線インピーダンスは、ＰＷＭ整流器１０ｂと負荷３との間の配線インピーダンスよりも大きくなる。

【0051】

ここで、ＰＷＭ整流器１０ａの出力電流（直流電流検出値Ｉｄｃ１）とＰＷＭ整流器１０ｂの出力電流（直流電流検出値Ｉｄｃ２）とは略等しくなるように制御されているので、ＰＷＭ整流器１０ａと負荷３との間における電圧降下量は、ＰＷＭ整流器１０ｂと負荷３との間における電圧降下量よりも大きい。この場合、ＰＷＭ整流器１０ａの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ１）は、ＰＷＭ整流器１０ｂの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ２）よりも、電圧降下量の差の分だけ大きくなるように調整されている。これにより、ＰＷＭ整流器１０ａの負荷３の負荷端における出力電圧と、ＰＷＭ整流器１０ｂの負荷３の負荷端における出力電圧とは略等しくなる。

【0052】

ここで、上記のＰＷＭ整流器１０ａの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ１）、および、ＰＷＭ整流器１０ｂの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ２）の調整方法について、ＰＷＭ整流器１０ａと負荷３との間の距離の方が大きい場合（図１参照）を例にして以下に説明する。

【0053】

たとえば、ＰＷＭ整流器１０ａの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ１）が、ＰＷＭ整流器１０ｂの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ２）と略同等であるとすると、ＰＷＭ整流器１０ａの負荷端における出力電圧は、ＰＷＭ整流器１０ｂの負荷端における出力電圧よりも（電圧降下量の差の分だけ）小さくなる。その結果、ＰＷＭ整流器１０ｂからの出力電流（直流電流検出値Ｉｄｃ２）が、ＰＷＭ整流器１０ａからの出力電流（直流電流検出値Ｉｄｃ１）よりも大きくなる。このため、ＰＷＭ整流器１０ａからの出力電流（直流電流検出値Ｉｄｃ１）が小さくなる。その結果、減算器１５ｅ（図２参照）の出力が正になり、ＰＷＭ整流器１０ａの直流電圧指令値Ｅｄｃ^*２（図２参照）が直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１（図２参照）に対して大きくなる。この制御により、ＰＷＭ整流器１０ａの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ１）が、ＰＷＭ整流器１０ｂの出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ２）よりも、電圧降下量の差の分だけ大きくなるように調整される。

【0054】

（シミュレーション）
次に、図６および図７を参照して、本実施形態の制御部１５（制御部２５）による制御（直流電流制御）を行った場合のシミュレーションについて説明する。

【0055】

（比較例）
（直流電流制御なし）
図６（ａ）に示すように、従来のように直流電流制御を行わない場合では、自身（マスター）のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、他（スレーブ）のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２とは、時間の経過とともに互いに異なる値で安定する。

【0056】

（直流電流制御あり）
図６（ｂ）に示すように、直流電流制御を行う場合では、自身（マスター）のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、他（スレーブ）のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２とは、時間の経過とともに略同等の値で安定する。この結果、自身（マスター）のＰＷＭ整流器１０ａと、他（スレーブ）のＰＷＭ整流器１０ｂとの偏差は略ゼロになるので、直流電圧指令値Ｅｄｃ^*２の変動が比較的小さくなることを確認した。

【0057】

（比較例）
（フィードフォワード制御なし）
図７（ａ）に示すように、従来のようにフィードフォワード制御を行わない場合（ＰＩ制御のみが行われる場合）では、急峻な負荷変動等が生じた場合、直流電圧検出値ＥｄｃはＶ１だけ降下し、その後、元の電圧値に戻る。この結果、外的要因による出力電圧の変動が比較的大きいことが確認された。

【0058】

（フィードフォワード制御あり）
図７（ｂ）に示すように、フィードフォワード制御を行う場合では、急峻な負荷変動等が生じた場合、直流電圧検出値Ｅｄｃは、Ｖ１よりも小さいＶ２だけ降下し、その後、元の電圧値に戻る。この結果、外的要因による出力電圧の変動が抑制され、出力電圧の変動が比較的小さいことが確認された。

【0059】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0060】

本実施形態では、上記のように、制御部１５が、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２とに基づいて、自身のコンバータ１３に対する次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成するように、ＰＷＭ整流器１０を構成する。これにより、自身のＰＷＭ整流器１０ａに並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２に基づいて、自身のＰＷＭ整流器１０ａに対する次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２が生成されるので、自身のＰＷＭ整流器１０ａと他のＰＷＭ整流器１０ｂとの間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流（出力電圧）のバランス化を図ることができる。したがって、他のＰＷＭ整流器１０ｂから自身のＰＷＭ整流器１０ａに横流が流れる場合において、自身のＰＷＭ整流器１０ａと他のＰＷＭ整流器１０ｂとの間に流れる横流の大きさに基づいて直流電圧指令値Ｅｄｃ^*２を変動させる場合に比べて、直流電圧指令値Ｅｄｃ^*２の変動を抑制することができる。すなわち、横流が流れた場合でも、出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ１）を高精度に制御することができる。

【0061】

また、本実施形態では、上記のように、制御部１５が、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値に基づいて、自身のコンバータ１３に対する次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成するように、ＰＷＭ整流器１０を構成する。これにより、次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２が、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値に基づいて生成されるので、自身のＰＷＭ整流器１０ａと他のＰＷＭ整流器１０ｂとの間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流のバランス化を容易に図ることができる。

【0062】

また、本実施形態では、上記のように、制御部１５が、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値を、他のＰＷＭ整流器１０ｂが次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成するための情報として、他のＰＷＭ整流器１０ｂに伝達するように、ＰＷＭ整流器１０を構成する。これにより、自身のＰＷＭ整流器１０ａに対する次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成するための、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値が、他のＰＷＭ整流器１０ｂに伝達されるので、他のＰＷＭ整流器１０ｂを自身のＰＷＭ整流器１０ａに追従するように制御することができる。その結果、自身のＰＷＭ整流器１０ａと他のＰＷＭ整流器１０ｂとの間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流のバランス化をさらに容易に行うことができる。

【0063】

また、本実施形態では、上記のように、制御部１５が、他のＰＷＭ整流器１０ｂに対して、ＰＷＭ信号を生成するためのキャリアの周期毎に通信を行うことにより、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値を、他のＰＷＭ整流器１０ｂが次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成するための情報として、他のＰＷＭ整流器１０ｂに伝達するように、ＰＷＭ整流器１０を構成する。これにより、キャリアの周期毎の通信が、他の通信（ＲＳ−４８５などの通信規格）に比べて、比較的高速に行われるので、他のＰＷＭ整流器１０ｂの制御（自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値によって、他のＰＷＭ整流器１０ｂを制御すること）を高速に行うことができる。

【0064】

また、本実施形態では、上記のように、制御部１５が、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値に基づいた値にゲインＫ１を乗算した補正値を、コンバータ１３に対する直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１に加算する制御を行うように、ＰＷＭ整流器１０を構成する。これにより、自身のＰＷＭ整流器１０ａは、他のＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２の情報に基づいて、自身の直流電圧指令値Ｅｄｃ^*１をゲインＫ１により補正することができる。その結果、自身のＰＷＭ整流器１０ａと他のＰＷＭ整流器１０ｂとの間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流のバランス化を効果的に行うことができる。

【0065】

また、本実施形態では、上記のように、制御部１５が、自身のＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１に対してゲインＫ２を乗算した補正値に基づいて、次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を補正するフィードフォーワード制御を行うように、ＰＷＭ整流器１０を構成する。これにより、制御を乱す外的要因（ＰＷＭ整流器１０に接続される負荷３の急激な変動など）が発生した場合でも、フィードフォーワード制御（ゲインＫ２）により、外的要因による電力の変化を次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２に迅速に反映させることができる。その結果、外的要因による出力電圧の変動を抑制することができる。

【0066】

また、本実施形態では、上記のように、マスターのＰＷＭ整流器１０ａが、自身から出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値を算出するとともに、平均値に基づいて、自身の次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成し、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂが、マスターのＰＷＭ整流器１０ａから伝達される平均値の情報に基づいて、自身の次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成するように、電力変換システム１００を構成する。これにより、マスターのＰＷＭ整流器１０ａおよびスレーブのＰＷＭ整流器１０ｂの各々が、マスターのＰＷＭ整流器１０ａから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、スレーブのＰＷＭ整流器１０ｂから出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値に基づいて、自身の次回の有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成する。その結果、マスターのＰＷＭ整流器１０ａとスレーブのＰＷＭ整流器１０ｂとの間において、電流分担のアンバランス化を抑制して、出力電流のバランス化を図ることができる。これにより、マスターのＰＷＭ整流器１０ａとスレーブのＰＷＭ整流器１０ｂとの間において、横流が流れた場合でも、出力電圧（直流電圧検出値Ｅｄｃ１および直流電圧検出値Ｅｄｃ２）をより高精度に制御することができる。

【0067】

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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（変形例）が含まれる。

【0068】

たとえば、上記実施形態では、他の電力変換装置（ＰＷＭ整流器１０ｂ）が１台だけ設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、他の電力変換装置（ＰＷＭ整流器１０ｂ）が２台以上設けられていてもよい。

【0069】

また、上記実施形態では、自身の電力変換装置（ＰＷＭ整流器１０ａ）から出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ１と、並列に接続される他の電力変換装置（ＰＷＭ整流器１０ｂ）から出力されている直流電流検出値Ｉｄｃ２との平均値に基づいて、有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流電流検出値Ｉｄｃ１と直流電流検出値Ｉｄｃ２とに基づいて、平均値以外（たとえば、比率）の値を算出し、有効電流指令値Ｉｄ^*２を生成してもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、自身の電力変換装置（ＰＷＭ整流器１０ａ）の制御部１５によって算出された平均値を、他の電力変換装置（ＰＷＭ整流器１０ｂ）に伝達する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、他の電力変換装置（ＰＷＭ整流器１０ｂ）の制御部２５自身が平均値を算出してもよい。

【0071】

また、上記実施形態では、電力変換システム１００は、電力変換装置として、ＰＷＭ整流器１０を備えている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換システム１００が、ＰＷＭ整流器１０以外の電力変換装置を備えていてもよい。

【符号の説明】

【0072】

３ 負荷
１０ ＰＷＭ整流器（電力変換装置）
１０ａ ＰＷＭ整流器（自身の電力変換装置）（マスター電力変換装置）
１０ｂ ＰＷＭ整流器（他の電力変換装置）（スレーブ電力変換装置）
１３ コンバータ（電力変換部）
１５ 制御部
Ｅｄｃ^*１ 直流電圧指令値（直流電圧の指令値）
Ｋ１ ゲイン（第１補正ゲイン）
Ｋ２ ゲイン（第２補正ゲイン）
Ｉｄｃ１ 直流電流検出値（自身の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値）
Ｉｄｃ２ 直流電流検出値（他の電力変換装置から出力されている直流電流の検出値）
Ｉｄ^*２ 有効電流指令値
Ｔ 周期

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】