特許 6825637 電力変換装置、電力変換システム及び電力変換方法

(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】6825637

(24)【登録日】2021年1月18日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】電力変換装置、電力変換システム及び電力変換方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/493 20070101AFI20210121BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20210121BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/493

   H02M7/48 E

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-35700(P2019-35700)

(22)【出願日】2019年2月28日

(65)【公開番号】特開2020-141491(P2020-141491A)

(43)【公開日】2020年9月3日

【審査請求日】2019年6月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 明

(72)【発明者】

【氏名】猪又 健太朗

(72)【発明者】

【氏名】樋口 雅人

【審査官】 山崎 雄司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１８４１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０３５２１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１４４５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５３３１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４２−７／９８

Ｈ０２Ｊ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

指令値に従って一次側電力を二次側電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部に対する指令値を生成する指令生成部と、
前記指令値を所定の上限値以下に制限するリミッタと、
前記電力変換部と並列に接続されたスレーブ電力変換部を備えるスレーブ装置に、前記リミッタにより制限された前記指令値を送信する指令送信部と、
前記スレーブ装置において前記指令値に加算された調節値であるスレーブ側調節値を示す情報を前記スレーブ装置から受信する補正情報受信部と、
前記電力変換部が追従し得る最大の指令値に対する前記上限値の余裕が前記スレーブ側調節値に近付くように前記上限値を変更する上限値変更部と、を備える電力変換装置。

【請求項2】

前記指令送信部は、複数のスレーブ装置に、前記リミッタにより制限された前記指令値を送信し、
前記補正情報受信部は、前記複数のスレーブ装置から前記スレーブ側調節値を示す情報を受信し、
前記上限値変更部は、前記補正情報受信部が受信した情報が示す最大の前記スレーブ側調節値に前記余裕が近付くように前記上限値を変更する、請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記上限値変更部は、前記余裕が前記スレーブ側調節値より大きい場合に、前記余裕と前記スレーブ側調節値との差が縮小するように前記上限値を大きくする、請求項１又は２記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記上限値変更部は、前記余裕が前記スレーブ側調節値より小さい場合に、前記スレーブ側調節値と前記余裕との差が縮小するように前記上限値を小さくする、請求項３記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記電力変換部の二次側に流れる電流に基づいてマスタ側調節値を算出するマスタ側調節値算出部と、
前記リミッタにより制限された前記指令値に前記マスタ側調節値を加算して、前記電力変換部に対する指令値を補正するマスタ側指令補正部と、を更に備え、
前記上限値変更部は、前記スレーブ側調節値が前記マスタ側調節値より大きい場合には前記余裕が前記スレーブ側調節値に近付くように前記上限値を変更し、前記マスタ側調節値が前記スレーブ側調節値より大きい場合には前記余裕が前記マスタ側調節値に近付くように前記上限値を変更する、請求項１〜４のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項6】

指令値に従って一次側電力を二次側電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部を制御するマスタモード制御部及びスレーブモード制御部と、
ユーザの入力に応じて前記マスタモード制御部による制御と前記スレーブモード制御部による制御とを切り替えるモード切替部と、を備え、
前記マスタモード制御部は、
前記電力変換部に対する指令値を生成する指令生成部と、
前記指令値を所定の上限値以下に制限するリミッタと、
前記電力変換部と並列に接続されたスレーブ電力変換部を備えるスレーブ装置に、前記リミッタにより制限された前記指令値を送信する指令送信部と、
前記スレーブ装置において前記指令値に加算された調節値であるスレーブ側調節値を示す情報を前記スレーブ装置から受信する補正情報受信部と、
前記電力変換部が追従し得る最大の指令値に対する前記上限値の余裕が前記スレーブ側調節値に近付くように前記上限値を変更する上限値変更部と、を有し、
前記スレーブモード制御部は、
前記電力変換部と並列に接続されたマスタ電力変換部を備えるマスタ装置から、前記電力変換部に対する指令値を受信する指令受信部と、
前記指令受信部が受信した前記指令値に自装置側調節値を加算して、前記電力変換部に対する指令値を補正するスレーブ側指令補正部と、
前記自装置側調節値を示す情報を前記マスタ装置に送信する補正情報送信部と、を有する電力変換装置。

【請求項7】

前記スレーブモード制御部は、
前記マスタ電力変換部の二次側に流れる電流の情報を前記マスタ装置から受信する電流情報受信部と、
前記電力変換部の二次側に流れる電流と、前記電流情報受信部が受信した情報が示す電流との差に基づいて循環電流を算出する循環電流算出部と、
前記循環電流算出部が算出した前記循環電流に基づいて前記自装置側調節値を算出するスレーブ側調節値算出部と、を更に有する、請求項６記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記マスタモード制御部は、
前記電力変換部の二次側に流れる電流に基づいてマスタ側調節値を算出するマスタ側調節値算出部と、
前記リミッタにより制限された前記指令値に前記マスタ側調節値を加算して、前記電力変換部に対する指令値を補正するマスタ側指令補正部と、を更に備え、
前記上限値変更部は、前記スレーブ側調節値が前記マスタ側調節値より大きい場合には前記余裕が前記スレーブ側調節値に近付くように前記上限値を変更し、前記マスタ側調節値が前記スレーブ側調節値より大きい場合には前記余裕が前記マスタ側調節値に近付くように前記上限値を変更する、請求項６又は７記載の電力変換装置。

【請求項9】

請求項１〜４のいずれか一項記載の電力変換装置と、
前記スレーブ装置と、を備え、
前記スレーブ装置は、
前記スレーブ電力変換部に対する指令値として、前記電力変換装置の前記指令送信部が送信した前記指令値を受信する指令受信部と、
前記指令受信部が受信した前記指令値に前記スレーブ側調節値を加算して、前記スレーブ電力変換部に対する指令値を補正するスレーブ側指令補正部と、
前記スレーブ側調節値を示す情報を前記電力変換装置に送信する補正情報送信部と、を更に有する電力変換システム。

【請求項10】

前記スレーブ装置は、
前記電力変換部の二次側に流れる電流の情報を前記電力変換装置から受信する電流情報受信部と、
前記スレーブ電力変換部の二次側に流れる電流と、前記電流情報受信部が受信した情報が示す電流との差に基づいて循環電流を算出する循環電流算出部と、
前記循環電流算出部が算出した前記循環電流に基づいて前記スレーブ側調節値を算出するスレーブ側調節値算出部と、を更に備える、請求項９記載の電力変換システム。

【請求項11】

前記電力変換装置は、
前記電力変換部の二次側に流れる電流に基づいてマスタ側調節値を算出するマスタ側調節値算出部と、
前記リミッタにより制限された前記指令値に前記マスタ側調節値を加算して、前記電力変換部に対する指令値を補正するマスタ側指令補正部と、を更に備え、
前記上限値変更部は、前記スレーブ側調節値が前記マスタ側調節値より大きい場合には前記余裕が前記スレーブ側調節値に近付くように前記上限値を変更し、前記マスタ側調節値が前記スレーブ側調節値より大きい場合には前記余裕が前記マスタ側調節値に近付くように前記上限値を変更する、請求項９又は１０記載の電力変換システム。

【請求項12】

指令生成部が、一次側電力を二次側電力に変換する電力変換部に対する指令値を生成することと、
リミッタが、前記指令値を所定の上限値以下に制限することと、
指令送信部が、前記電力変換部と並列に接続されたスレーブ電力変換部を備えるスレーブ装置に、前記上限値以下に制限した前記指令値を送信することと、
補正情報受信部が、前記スレーブ装置において前記指令値に加算された調節値であるスレーブ側調節値を示す情報を前記スレーブ装置から受信することと、
上限値変更部が、前記電力変換部が追従し得る最大の指令値に対する前記上限値の余裕が前記スレーブ側調節値に近付くように前記上限値を変更することと、を含む電力変換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置、電力変換システム及び電力変換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数台の交流出力変換器を並列運転する並列変換器システムにおいて、変換器相互間に流れる電流の横流分（循環電流）が抑制されるように変換器の出力電圧を制御する並列運転制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−１８４１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、並列運転における複数の電力変換装置の出力の安定性と、各電力変換装置における電圧利用率の向上との両立に有効な電力変換システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る電力変換装置は、指令値に従って一次側電力を二次側電力に変換する電力変換部と、電力変換部に対する指令値を生成する指令生成部と、指令値を所定の上限値以下に制限するリミッタと、自装置の電力変換部と並列に接続された電力変換部を備える他装置に、リミッタにより制限された指令値を送信する指令送信部と、他装置において指令値に加算された指令調節値を示す情報を他装置から受信する補正情報受信部と、電力変換部が追従し得る最大の指令値に対する上限値の余裕が指令調節値に近付くように上限値を変更する上限値変更部と、を備える。

【0006】

本開示の他の側面に係る電力変換システムは、上記の電力変換装置である第１電力変換装置と、他装置である第２電力変換装置と、を備え、第２電力変換装置は、第１電力変換装置の電力変換部である第１電力変換部に並列に接続された第２電力変換部と、第２電力変換部に対する指令値として、第１電力変換装置の指令送信部が送信した指令値を受信する指令受信部と、指令受信部が受信した指令値に指令調節値を加算して、第２電力変換部に対する指令値を補正する指令補正部と、指令調節値を示す情報を第１電力変換装置に送信する補正情報送信部と、を有する。

【0007】

本開示の更に他の側面に係る電力変換方法は、一次側電力を二次側電力に変換する電力変換部に対する指令値を生成することと、指令値を所定の上限値以下に制限することと、電力変換部と並列に接続された電力変換部を備える他装置に、上限値以下に制限した指令値を送信することと、自装置の電力変換部と他装置の電力変換部との間の循環電流を抑制するために他装置において指令値に加算された指令調節値を示す補正情報を他装置から受信することと、電力変換部が追従し得る最大の指令値に対する上限値の余裕が指令調節値に近付くように上限値を変更することと、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、並列運転における複数の電力変換装置の出力の安定性と、各電力変換装置における電圧利用率の向上との両立に有効な電力変換システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】電力変換システムの概略構成を示す模式図である。

【図2】制御回路の機能上の構成を例示するブロック図である。

【図3】マスタモード制御部の機能上の構成を例示するブロック図である。

【図4】スレーブモード制御部の機能上の構成を例示するブロック図である。

【図5】制御回路のハードウェア構成を例示するブロック図である。

【図6】マスタモード制御手順を例示するフローチャートである。

【図7】スレーブモード制御手順を例示するフローチャートである。

【図8】制御モード切替手順を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0011】

〔電力変換システム〕
図１に示す電力変換システム１は、複数の電力変換装置により同一の負荷に電力を供給する並列運転型のシステムである。電力変換システム１は、自装置で生成した指令値に基づいて一次側（例えば電源側）電力を二次側（例えば負荷側）電力に変換するマスタ装置２Ａ（第１電力変換装置）と、マスタ装置２Ａが生成した指令値に基づいて一次側電力を二次側電力に変換するスレーブ装置２Ｂ（第２電力変換装置）とを備える。図１に例示するように、電力変換システム１は、複数のスレーブ装置２Ｂを備えていてもよい。

【0012】

マスタ装置２Ａ及びスレーブ装置２Ｂは、いずれも電力変換回路１０（電力変換部）を備える。マスタ装置２Ａの電力変換回路１０（第１電力変換部）は、電源ＰＳ側の電力を負荷ＬＤ側の電力に変換する。スレーブ装置２Ｂの電力変換回路１０（第２電力変換部）は、マスタ装置２Ａの電力変換回路１０に対して並列に接続され、電源ＰＳ側の電力を負荷ＬＤ側の電力に変換する。電源ＰＳ側の電力形態及び負荷ＬＤ側の電力形態に特に制限はない。電源ＰＳ側の電力形態及び負荷ＬＤ側の電力形態は、直流電力であってもよいし、交流電力であってもよい。一例として、図１は、電源ＰＳ側の電力形態及び負荷ＬＤ側の電力形態がいずれも三相交流電力である場合の構成を示している。電源ＰＳの具体例としては、電力系統又は発電機等が挙げられる。負荷ＬＤの具体例としては、電動モータ、ヒータ、又は光源等が挙げられる。マスタ装置２Ａ及びスレーブ装置２Ｂは、ユーザの設定によりマスタ装置２Ａ及びスレーブ装置２Ｂのいずれとしても利用可能な電力変換装置２により構成されていてもよい。

【0013】

以下、電力変換装置２の具体的な構成を例示する。電力変換装置２は、上記電力変換回路１０と、制御回路１００と、電流センサ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗと、インダクタ１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗとを備える。電力変換回路１０は、整流回路１１と、コンデンサ１２と、インバータ回路１３とを有する。整流回路１１は、例えばダイオードブリッジ回路であり、電源ＰＳ側の三相交流電力を直流電力に変換する。コンデンサ１２は、上記直流電力の電圧（以下、「直流母線電圧」という。）を平滑化する。

【0014】

インバータ回路１３は、上記直流電力を負荷ＬＤ側の三相交流電力に変換する。インバータ回路１３は、複数（例えば六つ）のスイッチング素子を有し、スイッチング素子のオン・オフを切り替えることにより、直流電力を三相交流電力に変換する。スイッチング素子は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であり、ゲート駆動信号に応じてオン・オフを切り替える。

【0015】

なお、電力変換回路１０の構成はあくまで一例である。電力変換回路１０は、電源ＰＳ側の電力を負荷ＬＤ側の電力に変換し得る限りいかようにも構成可能である。例えば整流回路１１は、ＰＷＭコンバータであってもよい。また、互いに並列な電力変換回路１０の直流母線同士が接続されていてもよい。更に、電力変換回路１０は、電力の直流化を経ることなく電源ＰＳ側の交流電力を負荷ＬＤ側の交流電力に変換するマトリクスコンバータであってもよい。

【0016】

電流センサ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗは、インバータ回路１３と負荷ＬＤとの間に流れる電流を検出する。例えば電流センサ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電流をそれぞれ検出する。電流センサ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗの検出値は、制御回路１００による電力変換回路１０の制御に用いられる。インダクタ１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗは、互いに並列に接続された電力変換回路１０同士の間の循環電流を抑制する。インバータ回路１３と負荷ＬＤとの間の配線自体のインダクタンス成分を利用することでインダクタ１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗを省略してもよい。

【0017】

制御回路１００は、電力変換装置２をマスタ装置２Ａとして動作させるマスタモードで電力変換回路１０を制御することと、電力変換装置２をスレーブ装置２Ｂとして動作させるスレーブモードで電力変換回路１０を制御することと、ユーザの入力に応じてマスタモードとスレーブモードとを切り替えることとを実行するように構成されている。

【0018】

マスタモードで電力変換回路１０を制御する際に、制御回路１００は、電力変換回路１０への指令値を生成することと、指令値を所定の上限値以下に制限することと、上限値以下に制限した指令値をスレーブ装置２Ｂ（他装置）に送信することと、自装置の電力変換回路１０とスレーブ装置２Ｂの電力変換回路１０との間の循環電流を抑制するためにスレーブ装置２Ｂにおいて指令値に加算された調節値である他装置側調節値を示す補正情報をスレーブ装置２Ｂから受信することと、電力変換回路１０が追従し得る最大の指令値に対する上限値の余裕が他装置側調節値に近付くように上限値を変更することと、を実行する。

【0019】

スレーブモードで電力変換回路１０を制御する際に、制御回路１００は、自装置の電力変換回路１０に対する指令値として、マスタ装置２Ａが送信した指令値を受信することと、受信した指令値に自装置用の調節値である自装置側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正することと、自装置側調節値を示す情報をマスタ装置２Ａに送信することと、を実行する。

【0020】

図２に示すように、制御回路１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、電力変換制御部１１４と、マスタモード制御部１２０と、スレーブモード制御部１３０と、モード切替部１１１と、モード記憶部１１２とを備える。

【0021】

電力変換制御部１１４は、指令値に従って電源ＰＳ側の電力を負荷ＬＤ側の電力に変換するように電力変換回路１０を制御する。例えば電力変換制御部１１４は、電源ＰＳ側の電力を指令値に従った負荷ＬＤ側の電力に変換するように電力変換回路１０を制御する。指令値は、負荷ＬＤ側の電力の目標値となり得る値であればいかなる値であってもよい。指令値の具体例としては、電力変換回路１０の空間ベクトル制御用の電圧指令値が挙げられる。指令値は、電圧指令値の大きさを変調率で表した変調率指令値であってもよい。
変調率とは、上記直流母線電圧に対する電圧指令値の比率である。例えば電力変換制御部１１４は、インバータ回路１３の出力電圧を指令値に追従させるようにインバータ回路１３のスイッチング素子のオン・オフを切り替える。

【0022】

マスタモード制御部１２０は、電力変換回路１０をマスタモードで制御するための指令値（すなわち電力変換装置２をマスタ装置２Ａとして動作させるための指令値）を生成して電力変換制御部１１４に出力する。換言すると、マスタモード制御部１２０は、電力変換制御部１１４を介して電力変換回路１０をマスタモードで制御する。

【0023】

例えばマスタモード制御部１２０は、上位コントローラ等から取得した制御目標値に負荷ＬＤを追従させるための目標電流値を算出し、目標電流値と電流検出値（例えば電流センサ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗによる検出値）との偏差を縮小させるための指令値を比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等により算出する。制御目標値の具体例としては、負荷ＬＤの一例である電動モータに対する速度指令値が挙げられる。

【0024】

更に、マスタモード制御部１２０は、指令値を所定の上限値以下に制限することと、上限値以下に制限した指令値をスレーブ装置２Ｂに送信することと、自装置の電力変換回路１０とスレーブ装置２Ｂの電力変換回路１０との間の循環電流を抑制するためにスレーブ装置２Ｂにおいて指令値に加算された調節値である他装置側調節値を示す補正情報をスレーブ装置２Ｂから受信することと、電力変換回路１０が追従し得る最大の指令値に対する上限値の余裕が他装置側調節値に近付くように上限値を変更することとを実行する。

【0025】

スレーブモード制御部１３０は、電力変換回路１０をスレーブモードで制御するための指令値（すなわち電力変換装置２をスレーブ装置２Ｂとして動作させるための指令値）を生成して電力変換制御部１１４に出力する。換言すると、スレーブモード制御部１３０は、電力変換制御部１１４を介して電力変換回路１０をスレーブモードで制御する。

【0026】

スレーブモード制御部１３０は、自装置の電力変換回路１０に対する指令値として、マスタ装置２Ａのマスタモード制御部１２０が送信した指令値を受信することと、受信した指令値に自装置側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正することとを実行する。更に、スレーブモード制御部１３０は、自装置側調節値を示す情報をマスタ装置２Ａのマスタモード制御部１２０に送信する。

【0027】

モード切替部１１１は、ユーザの入力に応じてマスタモード制御部１２０による制御とスレーブモード制御部１３０による制御とを切り替える。例えばモード切替部１１１は、電力変換回路１０の制御モードを、ユーザの入力に応じて上記マスタモード及びスレーブモードのいずれかに設定し、設定結果をモード記憶部１１２に保存する。モード記憶部１１２が記憶する制御モードがマスタモードである場合には、マスタモード制御部１２０が指令値を生成して電力変換制御部１１４に出力する。モード記憶部１１２が記憶する制御モードがスレーブモードである場合には、スレーブモード制御部１３０が指令値を生成して電力変換制御部１１４に出力する。

【0028】

以下、マスタモード制御部１２０及びスレーブモード制御部１３０の構成をより詳細に説明する。図３に示すように、マスタモード制御部１２０は、より細分化された機能モジュールとして、指令生成部１２１と、上限値記憶部１２２と、リミッタ１２３と、調節値算出部１４１と、指令補正部１４２と、指令送信部１２４と、補正情報受信部１２６と、上限値変更部１２７と、電流情報送信部１２８とを有する。換言すると、マスタモード制御部１２０は、これらの機能モジュールを用いて自装置の電力変換回路１０を制御する。

【0029】

指令生成部１２１は、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を生成する。上限値記憶部１２２は、上記指令値に対し予め設定された上限値を記憶する。リミッタ１２３は、上記指令値を上限値記憶部１２２が記憶する上限値以下に制限して指令補正部１４２に出力する。例えばリミッタ１２３は、指令生成部１２１が生成した指令値のうち、上限値を超える部分をカットする。リミッタ１２３は、上限値を指令生成部１２１に出力し、指令生成部１２１に指令値を制限させてもよい。この場合は、指令生成部１２１が指令補正部１４２に指令値を出力する。

【0030】

調節値算出部１４１は、自装置の電力変換回路１０の二次側に流れる電流（以下、「自装置電流」という。）に基づいて自装置側調節値（以下、「マスタ側調節値」という。）を算出する。例えば調節値算出部１４１は、デッドタイム補償用の補正成分、コモンモード（零相）電流抑制用の補正成分等を含むマスタ側調節値を算出する。指令補正部１４２は、リミッタ１２３により制限された指令値に調節値算出部１４１が算出したマスタ側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正し、電力変換制御部１１４に出力する。なお、ここでの加算は、負の値の加算（すなわち絶対値の減算）も含む。

【0031】

指令送信部１２４は、リミッタ１２３により制限された指令値（指令補正部１４２による補正前の指令値）をスレーブ装置２Ｂに送信する。電力変換システム１が複数のスレーブ装置２Ｂを備える場合、指令送信部１２４は、リミッタ１２３により制限された指令値を複数のスレーブ装置２Ｂに送信してもよい。

【0032】

補正情報受信部１２６は、指令送信部１２４が送信した指令値に対しスレーブ装置２Ｂにおいて加算された他装置側調節値（以下、「スレーブ側調節値」という。）を示す情報をスレーブ装置２Ｂから受信する。電力変換システム１が複数のスレーブ装置２Ｂを備える場合、補正情報受信部１２６は、複数のスレーブ装置２Ｂからスレーブ側調節値を示す情報を受信してもよい。スレーブ側調節値を示す情報は、スレーブ側調節値の特定を可能にする情報であればいかなる情報であってもよい。例えば、スレーブ側調節値を示す情報は、スレーブ側調節値自体の大きさを示す数値情報であってもよい。スレーブ側調節値を示す情報は、スレーブ側調節値の加算後の指令値（以下、「補正後の指令値」という。）の大きさを示す数値情報であってもよい。この場合、補正後の指令値から、補正前の指令値（指令生成部１２１が生成した指令値）を減算することによって、スレーブ側調節値を特定することが可能である。

【0033】

上限値変更部１２７は、電力変換回路１０が追従し得る最大の指令値（以下、「最大指令値」という。）に対する上限値の余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を変更する。例えば指令値が電圧指令値である場合、最大指令値は直流母線電圧値である。指令値が変調率指令値である場合、最大指令値は１である。なお、電力変換装置２が使用される条件（負荷ＬＤの駆動にて許容される電圧、電流の歪の条件）に応じた制約により、最大指令値は、直流母線電圧値（指令値が変調率指令値である場合の１）よりも小さい場合もある。

【0034】

例えば上限値変更部１２７は、最大指令値に対する上限値の余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を算出し、算出結果を上限値記憶部１２２が記憶する上限値に上書きする。例えば上限値変更部１２７は、上記余裕がスレーブ側調節値より大きい場合に、上記余裕とスレーブ側調節値との差が縮小するように上限値を大きくする。一方、上限値変更部１２７は、上記余裕がスレーブ側調節値より小さい場合に、スレーブ側調節値と上記余裕との差が縮小するように上限値を小さくする。

【0035】

一例として、上限値変更部１２７は、最大指令値に対する上限値の余裕がスレーブ側調節値に一致するように上限値を算出してもよい。上限値変更部１２７は、最大値指令値に対する上限値の余裕が、スレーブ側調節値に所定のマージンを加算した値に一致するように上限値を算出してもよい。上限値変更部１２７は、マスタ側調節値がスレーブ側調節値よりも大きい場合には上記余裕がマスタ側調節値に近付くように上限値を算出し、スレーブ側調節値がマスタ側調節値よりも大きい場合には上記余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を算出してもよい。このように、上記余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を算出することは、スレーブ側調節値がマスタ側調節値よりも大きい場合に限定して、上記余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を算出することを含む。

【0036】

補正情報受信部１２６が複数のスレーブ装置２Ｂからスレーブ側調節値を示す情報を受信する場合、上限値変更部１２７は、補正情報受信部１２６が受信した情報が示す最大のスレーブ側調節値に上記余裕が近付くように上限値を変更してもよい。

【0037】

上限値変更部１２７は、スレーブ側調節値に基づく上限値の変更を開始する前に、上限値の初期値を上限値記憶部１２２に保存するように構成されていてもよい。例えば上限値の初期値は、過去のデータ等に基づき想定されるスレーブ側調節値の最大値に対し上記余裕が大きくなるように予め定められている。

【0038】

電流情報送信部１２８は、自装置の電力変換回路１０の負荷ＬＤ側に流れる電流の情報をスレーブ装置２Ｂに送信する。例えば電流情報送信部１２８は、自装置の電力変換制御部１１４が電流センサ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗから取得した電流検出値をスレーブ装置２Ｂに送信する。

【0039】

図４に示すように、スレーブモード制御部１３０は、より細分化された機能モジュールとして、指令受信部１３１と、電流情報受信部１３２と、循環電流算出部１３３と、調節値算出部１３４と、指令補正部１３５と、補正情報送信部１３６とを有する。換言すると、スレーブモード制御部１３０は、これらの機能モジュールを用いて自装置の電力変換回路１０を制御する。

【0040】

指令受信部１３１は、自装置の電力変換回路１０に対する指令値として、マスタ装置２Ａの指令送信部１２４から指令値を受信する。電流情報受信部１３２は、マスタ装置２Ａの電力変換回路１０の二次側に流れる電流の情報をマスタ装置２Ａの電流情報送信部１２８から受信する。

【0041】

循環電流算出部１３３は、自装置の電力変換回路１０の二次側に流れる電流（以下、「スレーブ電流」という。）と、電流情報受信部１３２が受信した情報が示す電流（以下、「マスタ電流」という。）との差に基づいて循環電流を算出する。マスタ装置２Ａからスレーブ装置２Ｂに流れる方向を循環電流の正方向とする場合、循環電流算出部１３３は、マスタ電流からスレーブ電流を減算して循環電流を算出する。反対に、スレーブ装置２Ｂからマスタ装置２Ａに流れる方向を循環電流の正方向とする場合、循環電流算出部１３３は、スレーブ電流からマスタ電流を減算して循環電流を算出する。

【0042】

調節値算出部１３４は、循環電流算出部１３３が算出した循環電流に基づいてスレーブ側調節値を算出する。例えば調節値算出部１３４は、循環電流を縮小するようにスレーブ側調節値を算出する。一例として、マスタ装置２Ａからスレーブ装置２Ｂに向かう循環電流が生じている場合、調節値算出部１３４は、当該循環電流の値に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施してスレーブ側調節値を算出する。このように算出されたスレーブ側調節値が、自装置の電力変換回路１０に対する指令値に加算されることによって、マスタ装置２Ａからスレーブ装置２Ｂに向かう循環電流が縮小される。

【0043】

なお、調節値算出部１３４は、循環電流の他の情報に更に基づいてスレーブ側調節値を算出してもよい。例えば調節値算出部１３４は、循環電流の値に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施した値に、スレーブ電流に基づく補正成分（例えば、デッドタイム補償用の補正成分、コモンモード（零相）電流抑制用の補正成分）等を加算してスレーブ側調節値を算出してもよい。

【0044】

指令補正部１３５は、指令受信部１３１が受信した指令値に調節値算出部１３４が算出したスレーブ側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正し、電力変換制御部１１４に出力する。なお、ここでの加算は、負の値の加算（すなわち絶対値の減算）も含む。

【0045】

補正情報送信部１３６は、調節値算出部１３４が算出したスレーブ側調節値を示す情報をマスタ装置２Ａの補正情報受信部１２６に送信する。上述したように、スレーブ側調節値を示す情報は、スレーブ側調節値の特定を可能にする情報であればいかなる情報であってもよい。

【0046】

図５は、制御回路１００のハードウェア構成を例示する図である。図５に示すように、制御回路１００は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、入出力ポート１９４と、通信ポート１９５と、表示デバイス１９６と、入力デバイス１９７とを有する。

【0047】

ストレージ１９３は、電力変換装置２をマスタ装置２Ａとして動作させるマスタモードで電力変換回路１０を制御することと、電力変換装置２をスレーブ装置２Ｂとして動作させるスレーブモードで電力変換回路１０を制御することと、ユーザの入力に応じてマスタモードとスレーブモードとを切り替えることとを制御回路１００に実行させるためのプログラムを記憶している。

【0048】

このプログラムは、マスタモードで電力変換回路１０を制御する際に、電力変換回路１０への指令値を生成することと、指令値を所定の上限値以下に制限することと、上限値以下に制限した指令値をスレーブ装置２Ｂに送信することと、自装置の電力変換回路１０とスレーブ装置２Ｂの電力変換回路１０との間の循環電流を抑制するためにスレーブ装置２Ｂにおいて指令値に加算されたスレーブ側調節値を示す補正情報をスレーブ装置２Ｂから受信することと、電力変換回路１０が追従し得る最大の指令値に対する上限値の余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を変更することと、を制御回路１００に実行させるように構成されていてもよい。

【0049】

また、このプログラムは、スレーブモードで電力変換回路１０を制御する際に、自装置の電力変換回路１０に対する指令値として、マスタ装置２Ａが送信した指令値を受信することと、受信した指令値にスレーブ側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正することと、スレーブ側調節値を示す情報をマスタ装置２Ａに送信することと、を制御回路１００に実行させるように構成されていてもよい。

【0050】

例えばストレージ１９３は、少なくとも一つのハードディスク又は不揮発性メモリ等の記憶媒体であり、上述した制御回路１００の機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。

【0051】

メモリ１９２は、ストレージ１９３からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行する。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電力変換回路１０及び電流センサ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗとの間で電気信号の入出力を行う。通信ポート１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、有線又は無線の通信経路を介して他の制御回路１００の通信ポート１９５との情報通信を行う。表示デバイス１９６は、例えば液晶モニタ等を含み、ユーザに対する情報表示に用いられる。入力デバイス１９７は、例えばキーボード等であり、ユーザによる入力情報を取得する。表示デバイス１９６及び入力デバイス１９７は、所謂タッチパネルのように一体化されていてもよい。

【0052】

〔電力変換方法〕
続いて、電力変換方法の一例として、制御回路１００が実行する電力変換制御手順を例示する。この手順は、電力変換装置２をマスタ装置２Ａとして動作させるマスタモードで電力変換回路１０を制御するマスタモード制御手順と、電力変換装置２をスレーブ装置２Ｂとして動作させるスレーブモードで電力変換回路１０を制御するスレーブモード制御手順と、ユーザの入力に応じてマスタモードとスレーブモードとを切り替える制御モードの切替手順とを含む。以下、各手順を例示する。

【0053】

（マスタモード制御手順）
マスタモード制御手順は、電力変換回路１０に対する指令値を生成することと、指令値を所定の上限値以下に制限することと、スレーブ装置２Ｂに、上限値以下に制限した指令値を送信することと、自装置の電力変換回路１０とスレーブ装置２Ｂの電力変換回路１０との間の循環電流を抑制するためにスレーブ装置２Ｂにおいて指令値に加算されたスレーブ側調節値を示す補正情報をスレーブ装置２Ｂから受信することと、上記最大指令値に対する上限値の余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を変更することと、を含む。

【0054】

図６に例示するように、制御回路１００は、ステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５，Ｓ０６，Ｓ０７，Ｓ０８，Ｓ０９，Ｓ１０を実行する。ステップＳ０１では、上限値変更部１２７が、上限値の初期値を上限値記憶部１２２に保存する。ステップＳ０２では、指令生成部１２１が、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を生成する。ステップＳ０３では、リミッタ１２３が、指令生成部１２１が生成した指令値を上限値記憶部１２２が記憶する上限値以下に制限する。ステップＳ０４では、調節値算出部１４１が上記マスタ側調節値を算出する。ステップＳ０５では、指令補正部１４２が、リミッタ１２３により制限された指令値に調節値算出部１４１が算出したマスタ側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正する。ステップＳ０６では、指令送信部１２４が、リミッタ１２３により制限された指令値をスレーブ装置２Ｂの指令受信部１３１に送信する。ステップＳ０７では、電流情報送信部１２８が、自装置の電力変換制御部１１４が電流センサ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗから取得した電流検出値をスレーブ装置２Ｂに送信する。

【0055】

ステップＳ０８では、指令補正部１４２が、補正した指令値を自装置の電力変換制御部１１４に出力する。これに応じ、電力変換制御部１１４が、指令値に従って電源ＰＳ側の電力を負荷ＬＤ側の電力に変換するように電力変換回路１０を制御する。ステップＳ０９では、補正情報受信部１２６が、指令送信部１２４が送信した指令値に対しスレーブ装置２Ｂにおいて加算されたスレーブ側調節値を示す情報をスレーブ装置２Ｂから受信する。

【0056】

ステップＳ１０では、上限値変更部１２７が、最大指令値に対する上限値の余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を算出し、算出結果を上限値記憶部１２２が記憶する上限値に上書きする。その後、制御回路１００は処理をステップＳ０２に戻す。以後、変更後の上限値により制限した指令値による電力変換回路１０の制御と、スレーブ装置２Ｂにおけるスレーブ側調節値に基づく上限値の更なる変更とが繰り返される。

【0057】

なお、この手順はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば、ステップＳ０６における指令値の送信は、少なくとも、ステップＳ０３における指令値の制限とステップＳ０９における補正情報（スレーブ側調節値を示す情報）の受信との間に行われればよく、ステップＳ０７の後に実行されてもよいし、ステップＳ０８の後に実行されてもよい。また、ステップＳ０８における自装置の電流情報送信は、少なくともステップＳ０９における補正情報の受信前に行われればよく、ステップＳ０３における指令値の制限の前に実行されてもよく、ステップＳ０２の指令生成前に実行されてもよい。

【0058】

（スレーブモード制御手順）
スレーブモード制御手順は、自装置の電力変換回路１０に対する指令値として、マスタ装置２Ａが送信した指令値を受信することと、受信した指令値にスレーブ側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正することと、スレーブ側調節値を示す情報をマスタ装置２Ａに送信することと、を含む。

【0059】

図７に例示するように、制御回路１００は、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ１８を実行する。ステップＳ１１では、指令受信部１３１が、マスタ装置２Ａの指令送信部１２４から指令値を受信するのを待機する。ステップＳ１２では、電流情報受信部１３２が、マスタ装置２Ａの電力変換回路１０の二次側に流れる電流の情報をマスタ装置２Ａの電流情報送信部１２８から受信するのを待機する。

【0060】

ステップＳ１３では、循環電流算出部１３３が、自装置の電力変換回路１０の二次側に流れる電流（上記スレーブ電流）の情報を自装置の電力変換制御部１１４から取得する。ステップＳ１４では、循環電流算出部１３３が、スレーブ電流と、電流情報受信部１３２が受信した情報が示す電流（上記マスタ電流）との差に基づいて循環電流を算出する。ステップＳ１５では、調節値算出部１３４が、循環電流算出部１３３が算出した循環電流に基づいてスレーブ側調節値を算出する。

【0061】

ステップＳ１６では、指令補正部１３５が、指令受信部１３１が受信した指令値に調節値算出部１３４が算出したスレーブ側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正する。ステップＳ１７では、指令補正部１３５が、補正した指令値を自装置の電力変換制御部１１４に出力する。これに応じ、電力変換制御部１１４が、指令値に従って電源ＰＳ側の電力を負荷ＬＤ側の電力に変換するように電力変換回路１０を制御する。

【0062】

ステップＳ１８では、補正情報送信部１３６が、調節値算出部１３４が算出したスレーブ側調節値を示す情報をマスタ装置２Ａの補正情報受信部１２６に送信する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ１１に戻す。以後、マスタ装置２Ａからの指令値の受信と、受信した指令値の補正及び補正後の指令値による電力変換回路１０の制御と、補正情報（スレーブ側調節値を示す情報）のマスタ装置２Ａへの送信とが繰り返される。

【0063】

（制御モードの切替手順）
図８に例示するように、制御回路１００は、ステップＳ２１，Ｓ２２を実行する。ステップＳ２１では、モード切替部１１１が、ユーザによる制御モード設定用の入力を待機する。ステップＳ２２では、モード切替部１１１が、電力変換回路１０の制御モードを、ユーザの入力に応じて上記マスタモード及びスレーブモードのいずれかに設定し、設定結果をモード記憶部１１２に保存する。制御回路１００は、以上の処理を繰り返す。

【0064】

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、電力変換装置２は、指令値に従って一次側電力を二次側電力に変換する電力変換回路１０と、電力変換回路１０に対する指令値を生成する指令生成部１２１と、指令値を所定の上限値以下に制限するリミッタ１２３と、自装置の電力変換回路１０と並列に接続された電力変換回路１０を備える他装置に、リミッタ１２３により制限された指令値を送信する指令送信部１２４と、他装置において指令値に加算されたスレーブ側調節値を示す情報を他装置から受信する補正情報受信部１２６と、電力変換回路１０が追従し得る最大の指令値に対する上限値の余裕がスレーブ側調節値に近付くように上限値を変更する上限値変更部１２７と、を備える。上限値変更部１２７は、余裕がスレーブ側調節値より大きい場合に、余裕とスレーブ側調節値との差が縮小するように上限値を大きくしてもよい。上限値変更部１２７は、余裕がスレーブ側調節値より小さい場合に、スレーブ側調節値と余裕との差が縮小するように上限値を小さくしてもよい。

【0065】

並列運転における複数の電力変換装置２の出力の安定性を向上させるためには、他装置においてスレーブ側調節値の加算代を確保する必要がある。一方、加算代を確保するために、最大指令値と上限値との間に過大な余裕を設けてしまうと、各電力変換装置２における電圧利用率が過小となる。これに対し、本電力変換装置２によれば、他装置において指令値に加算されたスレーブ側調節値に基づいて余裕が設定される。これにより、スレーブ側調節値の加算代を保ち得る範囲で電圧利用率が最大化される。従って、並列運転における複数の電力変換装置２の出力の安定性と、各電力変換装置２における電圧利用率の向上との両立に有効である。

【0066】

指令送信部１２４は、複数の他装置に、リミッタ１２３により制限された指令値を送信し、補正情報受信部１２６は、複数の他装置からスレーブ側調節値を示す情報を受信し、上限値変更部は、補正情報受信部１２６が受信した情報が示す最大のスレーブ側調節値に余裕が近付くように上限値を変更してもよい。この場合、電力変換装置２が他の複数の電力変換装置２と並列運転されるシステムにおいて、並列運転における複数の電力変換装置２の出力の安定性と、電圧利用率の向上との両立をより確実に図ることができる。

【0067】

電力変換装置２は、自装置の電力変換回路１０に対する指令値として、他装置から指令値を受信する指令受信部１３１と、指令受信部１３１が受信した指令値にスレーブ側調節値を加算して、自装置の電力変換回路１０に対する指令値を補正する指令補正部１３５と、スレーブ側調節値を示す情報を他装置に送信する補正情報送信部１３６と、指令生成部１２１、リミッタ１２３、指令送信部１２４、補正情報受信部１２６、及び上限値変更部１２７を用いて自装置の電力変換回路１０を制御するマスタモード制御部１２０と、指令受信部１３１、指令補正部１３５、及び補正情報送信部１３６を用いて自装置の電力変換回路１０を制御するスレーブモード制御部１３０と、ユーザの入力に応じてマスタモード制御部１２０による制御とスレーブモード制御部１３０による制御とを切り替えるモード切替部１１１と、を更に備えていてもよい。この場合、マスタ側及びスレーブ側の装置構成の共通化によって、電力変換装置２の製造効率を向上させることができる。

【0068】

電力変換装置２は、他装置の電力変換回路１０の二次側に流れる電流の情報を他装置から受信する電流情報受信部１３２と、自装置の電力変換回路１０の二次側に流れる電流と、電流情報受信部１３２が受信した情報が示す電流との差に基づいて循環電流を算出する循環電流算出部１３３と、循環電流算出部１３３が算出した循環電流に基づいてスレーブ側調節値を算出する調節値算出部１３４と、を更に備え、スレーブモード制御部１３０は、電流情報受信部１３２、循環電流算出部１３３及び調節値算出部１３４を更に用いて自装置の電力変換回路１０を制御してもよい。この場合、循環電流の抑制と、電圧利用率の向上との両立を図ることができる。

【0069】

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。上述した実施形態では、共通の電力変換装置２を設定によりマスタ装置２Ａ及びスレーブ装置２Ｂに使い分ける例を示したが、これに限られない。例えば、電力変換システム１は、上記マスタモード専用のマスタ装置２Ａと、上記スレーブモード専用のスレーブ装置２Ｂとを備えていてもよい。この場合、マスタ装置２Ａはスレーブモード制御部１３０を有さず、スレーブ装置２Ｂはマスタモード制御部１２０を有しない。

【符号の説明】

【0070】

１…電力変換システム、２…電力変換装置、２Ａ…マスタ装置（第１電力変換装置）、２Ｂ…スレーブ装置（第２電力変換装置）、１０…電力変換回路（電力変換部、第１電力変換部、第２電力変換部）、１１１…モード切替部、１２０…マスタモード制御部、１２１…指令生成部、１２３…リミッタ、１２４…指令送信部、１２６…補正情報受信部、１２７…上限値変更部、１３０…スレーブモード制御部、１３１…指令受信部、１３２…電流情報受信部、１３３…循環電流算出部、１３４…調節値算出部、１３５…指令補正部、１３６…補正情報送信部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】