特開 2024-176287 電力変換装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176287

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】電力変換装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 S

H02M7/48 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094739

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】嶋本 椋太

(72)【発明者】

【氏名】ラクスマン マハルジャン

(72)【発明者】

【氏名】田重田 稔久

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA01

5H770BA11

5H770CA01

5H770DA01

5H770DA24

5H770DA30

5H770DA41

(57)【要約】

【課題】絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータをそれぞれ有する複数の変換セルを備える電力変換装置全体の電力変換効率を向上させること。
【解決手段】絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルと、前記複数の変換セルを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、電力変換装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルと、
前記複数の変換セルを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、電力変換装置。

【請求項2】

前記複数の変換セルの個数をＮ，１台の前記コンバータの電力変換効率が所定値以上となるための伝送電力の最小値をＰｔｈとするとき、
前記所定の電力は、Ｎ×Ｐｔｈである、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記総伝送電力をＰ、ｎを１から（Ｎ－１）までの整数とするとき、
前記制御装置は、（Ｎ－ｎ）Ｐｔｈ≦Ｐ＜（Ｎ－ｎ＋１）Ｐｔｈのとき、１台目から（Ｎ－ｎ）台目までの前記インバータの出力電圧をＶ^＊・ｃｏｓφ／（Ｎ－ｎ）に調整し、（Ｎ－ｎ＋１）台目からＮ台目までの前記インバータの出力電圧をＶ^＊・ｓｉｎφ／ｎに調整する、請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記制御装置は、Ｐ＜Ｐｔｈのとき、１台目の前記インバータの出力電圧をＶ^＊・ｃｏｓφに調整し、２台目からＮ台目までの前記インバータの出力電圧を「Ｖ^＊・ｓｉｎφ／（Ｎ－１）」に調整する、請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記総伝送電力が前記所定の電力よりも高いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が均等になるように前記インバータを制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項6】

絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電力変換装置の一つとして、ＳＳＴ（Solid State Transformer）が知られている。ＳＳＴは、高周波トランスを搭載した絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、そのＤＣ／ＤＣコンバータの一方の直流側に接続されたインバータとをそれぞれ有する複数のセルを備える（例えば、非特許文献１参照）。各セルの直流出力端は、直流バスに並列に接続されている。ＳＳＴは、各セルの交流出力端が直列に接続されることで、昇圧トランスレスで高圧系統に連系できる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Voltage and Power Balance Control for a Cascaded H-Bridge Converter-Based Solid-State Transformer (IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.28, No.4, pp.1523-1532)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、伝送電力が定格電力に対して小さくなりすぎると、電力変換効率が低下する特性を持つ。そのため、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータをそれぞれ有する複数の変換セルを備える電力変換装置において、比較的小さな伝送電力を複数の変換セルで均等に分担すると、電力変換装置全体の電力変換効率が低下するおそれがある。

【0005】

本開示は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータをそれぞれ有する複数の変換セルを備える電力変換装置全体の電力変換効率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様は、
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルと、
前記複数の変換セルを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、電力変換装置である。

【0007】

第２態様は、第１態様の電力変換装置であって、
前記複数の変換セルの個数をＮ，１台の前記コンバータの電力変換効率が所定値以上となるための伝送電力の最小値をＰｔｈとするとき、
前記所定の電力は、Ｎ×Ｐｔｈである。

【0008】

第３態様は、第２態様の電力変換装置であって、
前記総伝送電力をＰ、ｎを１から（Ｎ－１）までの整数とするとき、
前記制御装置は、（Ｎ－ｎ）Ｐｔｈ≦Ｐ＜（Ｎ－ｎ＋１）Ｐｔｈのとき、１台目から（Ｎ－ｎ）台目までの前記インバータの出力電圧をＶ^＊・ｃｏｓφ／（Ｎ－ｎ）に調整し、（Ｎ－ｎ＋１）台目からＮ台目までの前記インバータの出力電圧をＶ^＊・ｓｉｎφ／ｎに調整する。

【0009】

第４態様は、第３態様の電力変換装置であって、
前記制御装置は、Ｐ＜Ｐｔｈのとき、１台目の前記インバータの出力電圧をＶ^＊・ｃｏｓφに調整し、２台目からＮ台目までの前記インバータの出力電圧を「Ｖ^＊・ｓｉｎφ／（Ｎ－１）」に調整する。

【0010】

第５態様は、第１から第４のいずれか一の態様の電力変換装置であって、
前記制御装置は、前記総伝送電力が前記所定の電力よりも高いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が均等になるように前記インバータを制御する。

【0011】

第６態様は、
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、直流リンクと、前記コンバータに前記直流リンクを介して接続されたインバータとをそれぞれ有し、前記インバータの交流出力端を介して直列に接続された複数の変換セルを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記複数の変換セルの総伝送電力が所定の電力よりも低いとき、前記複数の変換セルの各々の伝送電力が不均等になるように前記インバータを制御する、制御方法である。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、電力変換装置全体の電力変換効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態の電力変換装置の構成例を示す図である。

【図2】絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの電力変換効率と、一次側と二次側との間で伝送される電力との関係の一例を示す特性図である。

【図3】一実施形態の電力変換装置から出力される電圧と電流のベクトル図である。

【図4】制御装置の一例を示す機能ブロック図である。

【図5】系統への伝送電力を、各変換セルが均等に負担する場合の、各変換セルの電圧ベクトル図である。

【図6】系統への伝送電力を、一部の変換セルで負担する場合の、各変換セルの電圧ベクトル図である。

【図7】系統への伝送電力を、一つの変換セルのみで負担する場合の、各変換セルの電圧ベクトル図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、実施形態について説明する。なお、"ＤＣ"，"ＡＣ"は、それぞれ、"Direct Current"，"Alternative Current"の略語である。

【0015】

図１は、一実施形態の電力変換装置の構成例を示す図である。図１に示す電力変換装置１は、３直列の変換セルを備えるＳＳＴである。直流バス２は、電力変換装置１の直流出力端に接続される。電力変換装置１は、直流バス２の直流を交流に変換して出力する。電力変換装置１の交流出力端は、連系リアクトル３を介して、系統４に接続される。

【0016】

電力変換装置１は、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、これらの変換セルのそれぞれの電力変換動作を制御する制御装置２０と、を備える。なお、変換セルの個数は、三つに限られず、二つ又は四つ以上の数でもよい。また、複数の変換セルは、同一構成でよい。図１は、代表して、変換セルＵ１の構成を明示している。

【0017】

複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、それぞれ、直流出力端ｒ，ｓ、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、直流リンク１１、インバータ１２及び交流出力端ｐ，ｑを有する。

【0018】

直流出力端ｒ，ｓは、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一方の直流出力端に接続される出力端子である。高電位側の直流出力端ｒは、直流バス２の高電位側の第１バス２ｐに接続され、低電位側の直流出力端ｓは、直流バス２の低電位側の第２バス２ｎに接続される。

【0019】

交流出力端ｐ，ｑは、例えば、インバータ１２の交流出力端に接続される出力端子である。

【0020】

複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、交流出力端ｐ，ｑをそれぞれ有し、交流出力端ｐ，ｑを介して直列に接続される。複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、それぞれ、自身の第１交流出力端ｐが自身に隣接する一方の変換セルの第２交流出力端ｑに接続され、自身の第２交流出力端ｑが自身に隣接する他方の変換セルの第１交流出力端ｐに接続される。交流出力端ｐ，ｑを介して直列に接続される複数の変換セルのうち、最も高電位側に位置する変換セル（この例では、変換セルＵ１）の第１交流出力端ｐと、最も低電位側の変換セル（この例では、変換セルＵ３）の第２交流出力端ｑは、連系リアクトル３を介して系統４に接続される。

【0021】

絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、直流バス２から入力される直流電圧を昇圧又は降圧して、直流リンク１１が所定の直流電圧Ｖｄｃで一定となるように制御する。

【0022】

例えば、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、トランス１３の一次側に設けられた一次側フルブリッジ回路１４とトランス１３の二次側に設けられた二次側フルブリッジ回路１５とを有するＤＡＢ（Dual Active Bridge）コンバータである。ＤＡＢコンバータは、トランス１３の漏れインダクタンス又はトランス１３に直列に接続された外付けリアクトルに電圧が印加されることで、一次側と二次側との間で電力を伝送する。

【0023】

図２は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの電力変換効率と、一次側と二次側との間で伝送される電力Ｐａとの関係の一例を示す特性図である。絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、一次側と二次側との間で伝送される電力Ｐａが所定の電力値Ｐｔｈを超える場合、スイッチング損失を低減可能なＺＶＳ（Zero Voltage Switching）を適用できるので、高い電力変換効率で運転できる。Ｐｒａｔｅは、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の定格電力値を表す。

【0024】

図１において、インバータ１２は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に直流リンク１１を介して接続された回路である。インバータ１２は、直流リンク１１の直流を交流に変換して交流出力端ｐ，ｑに出力し、又は、交流出力端ｐ，ｑから入力される交流を直流に変換して直流リンク１１に出力する。インバータ１２は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる方式によって、交流の電流Ｉとの間に位相差θを持つ交流の電圧Ｖを任意の振幅で出力できる。

【0025】

インバータ１２は、複数のスイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を含むブリッジ回路を有する。スイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４として、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチング素子が挙げられる。

【0026】

制御装置２０は、電力変換装置１の各相の複数の変換セルを制御する。制御装置２０は、例えば、メモリとプロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit））を有し、制御装置２０の各機能は、メモリに記憶されたプログラムによって、プロセッサが動作することにより実現される。制御装置２０の各機能は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によって実現されてもよい。

【0027】

制御装置２０は、直流リンク１１の電圧が一定の直流電圧Ｖｄｃとなるように絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御する。一方、制御装置２０は、以下の制御方法によってインバータ１２を制御する。

【0028】

図３は、一実施形態の電力変換装置から出力される電圧Ｖと電流Ｉのベクトル図である。電力変換装置１が系統４に伝送する電力Ｐは、電力変換装置１から出力される電圧Ｖと、電力変換装置１から系統４に出力される電流Ｉと、電圧Ｖと電流Ｉとの位相差φとを用いて、
Ｐ＝Ｖ・Ｉ・ｃｏｓφ
で決まる。電力Ｐは、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３が系統４に伝送する総伝送電力を表す。電圧Ｖｓは、系統４の電圧を表す。電圧ＶＬは、連系リアクトル３の両端電圧を表す。電圧Ｖは、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各々のインバータ１２から出力される電圧の和に相当する（Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）。

【0029】

図４は、制御装置の一例を示す機能ブロック図である。制御装置２０は、電流制御部２１、電圧指令部２２及び信号生成部２３を有する。

【0030】

電流制御部２１は、比例制御又は比例積分制御などのフィードバック制御によって、電力変換装置１から系統４に流れる電流Ｉを所定の電流指令値Ｉ^＊に収束させる電圧指令Ｖ^＊を生成する。電圧指令Ｖ^＊は、電力変換装置１から出力される電圧Ｖの指令値である。

【0031】

電圧指令部２２は、電圧指令Ｖ^＊を、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各々の個別電圧指令Ｖ_１ ^＊，Ｖ_２ ^＊，Ｖ_３ ^＊に分配する。個別電圧指令Ｖ_１ ^＊は、変換セルＵ１のインバータ１２から出力される電圧Ｖ１の指令値である。個別電圧指令Ｖ_２ ^＊は、変換セルＵ２のインバータ１２から出力される電圧Ｖ２の指令値である。個別電圧指令Ｖ_３ ^＊は、変換セルＵ３のインバータ１２から出力される電圧Ｖ３の指令値である。

【0032】

信号生成部２３は、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各々の交流出力端ｐ，ｑに出力される電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が個別電圧指令Ｖ_１ ^＊，Ｖ_２ ^＊，Ｖ_３ ^＊にそれぞれ一致するように、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各々のインバータ１２のゲート信号を出力する。各々のインバータ１２内のスイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４は、信号生成部２３により生成されるゲート信号に従ってオン又はオフする。

【0033】

【表1】

表１は、電圧指令部２２による個別電圧指令の演算方法を示す。演算方法は、下記の三つのケースに分類される。なお、以下の説明では、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０をＤＡＢと略称する場合がある。

【0034】

ケースIは、系統４に伝送する電力ＰがＮ×Ｐｔｈ以上の場合（Ｐ≧Ｎ×Ｐｔｈ）の個別電圧指令の演算を示す。ここで、Ｐｔｈは、１台の絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が、電力変換効率が所定値以上の高効率運転となるための伝送電力の最小値である。Ｎは、電力変換装置１が持つ変換セルの個数であり、ここでは、Ｎ＝３である。θ_ｎは、Ｖ_ｎ ^＊と電流指令値Ｉ^＊との位相差である。ｎは、２からＮまでの整数を表す。

【0035】

ケースIの条件が成立する場合、電圧指令部２２は、１台目から（Ｎ－１）台目の変換セルについては、各々の個別電圧指令を「Ｖ^＊／Ｎ」に調整し、各々の位相差θをφに調整する。このように、制御装置２０は、電力ＰがＮ×Ｐｔｈ以上のケースIでは、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各々の伝送電力が均等になるように、変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各々のインバータ１２を制御する。

【0036】

図５は、ケースIにおける電圧指令Ｖ^＊と、個別電圧指令Ｖ_１ ^＊，Ｖ_２ ^＊，Ｖ_３ ^＊のベクトル図を示す。ケースIでは、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３が電力Ｐを均等に負担する個別電圧指令が演算される。電圧指令部２２は、変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の全てについて、各々の個別電圧指令Ｖ_１ ^＊，Ｖ_２ ^＊，Ｖ_３ ^＊を「Ｖ^＊／３」に調整し、各々の位相差θ_１，θ_２，θ_３をφに調整する。

【0037】

ケースIIは、電力ＰがＰｔｈ以上Ｎ×Ｐｔｈ未満の場合（Ｐｔｈ≦Ｐ＜Ｎ×Ｐｔｈ）の個別電圧指令の演算を示す。ケースIIでは、電圧指令部２２は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの最大数が、高効率運転となる伝送電力条件を負担するように、電力Ｐを各変換セルに不均等に負担させる個別電圧指令を演算する。つまり、ケースIIでは、電圧指令部２２は、高効率運転させるＤＡＢ（例えば、ＺＶＳさせるＤＡＢ）の台数が最大となるようにＮ台の変換セルの各々の伝送電力を調整する。

【0038】

ケースIIの条件1『（Ｎ－１）Ｐｔｈ≦Ｐ＜Ｎ・Ｐｔｈ』は、電力ＰをＮ台の変換セルで均等に分担するとＮ台のＤＡＢ全ては高効率運転できないが、電力Ｐを（Ｎ－１）台の変換セルで均等に分担すると（Ｎ－１）台のＤＡＢ全ては高効率運転できることを示す。ケースIIの条件1が成立する場合、電圧指令部２２は、１台目から（Ｎ－１）台目の変換セルについては、各々の個別電圧指令を「Ｖ^＊・ｃｏｓφ／（Ｎ－１）」に調整し、各々の位相差θを零に調整する。一方、ケースIIの条件1が成立する場合、電圧指令部２２は、Ｎ台目の変換セルについては、個別電圧指令を「Ｖ^＊・ｓｉｎφ」に調整し、位相差θをπ／２に調整する。この場合、制御装置２０は、１台目から（Ｎ－１）台目のＤＡＢをＺＶＳで動作させることで、電力変換装置１全体の電力変換効率が向上する。

【0039】

ケースIIの条件2『（Ｎ－２）Ｐｔｈ≦Ｐ＜（Ｎ－１）Ｐｔｈ』は、電力Ｐを（Ｎ－１）台の変換セルで均等に分担すると（Ｎ－１）台のＤＡＢ全ては高効率運転できないが、電力Ｐを（Ｎ－２）台の変換セルで均等に分担すると（Ｎ－２）台のＤＡＢ全ては高効率運転できることを示す。ケースIIの条件2が成立する場合、電圧指令部２２は、１台目から（Ｎ－2）台目の変換セルについては、各々の個別電圧指令を「Ｖ^＊・ｃｏｓφ／（Ｎ－２）」に調整し、各々の位相差θを零に調整する。一方、ケースIIの条件2が成立する場合、電圧指令部２２は、（Ｎ－１）台目とＮ台目の変換セルについては、各々の個別電圧指令を「Ｖ^＊・ｓｉｎφ／２」に調整し、各々の位相差θをπ／２に調整する。この場合、制御装置２０は、１台目から（Ｎ－２）台目のＤＡＢをＺＶＳで動作させることで、電力変換装置１全体の電力変換効率が向上する。

【0040】

よって、ケースIIの条件は、『（Ｎ－ｎ）Ｐｔｈ≦Ｐ＜（Ｎ－ｎ＋１）Ｐｔｈ』と一般化できる（ｎは、１から（Ｎ－１）までの整数）。つまり、ケースIIの一般化条件が成立する場合、電圧指令部２２は、１台目から（Ｎ－ｎ）台目の変換セルについては、各々の個別電圧指令を「Ｖ^＊・ｃｏｓφ／（Ｎ－ｎ）」に調整し、各々の位相差θを零に調整する。一方、ケースIIの一般化条件が成立する場合、電圧指令部２２は、（Ｎ－ｎ＋１）台目からＮ台目までの変換セルについては、各々の個別電圧指令を「Ｖ^＊・ｓｉｎφ／ｎ」に調整し、各々の位相差θをπ／２に調整する。この場合、制御装置２０は、１台目から（Ｎ－ｎ）台目のＤＡＢをＺＶＳで動作させることで、電力変換装置１全体の電力変換効率が向上する。

【0041】

このように、制御装置２０は、電力ＰがＰｔｈ以上３×Ｐｔｈ未満のケースIIでは、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各々の伝送電力が不均等になるように、変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３の各々のインバータ１２を制御する。

【0042】

図６は、ケースIIにおける電圧指令Ｖ^＊と、個別電圧指令Ｖ_１ ^＊，Ｖ_２ ^＊，Ｖ_３ ^＊のベクトル図を示す。ケースIIでは、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３が電力Ｐを不均等に負担する個別電圧指令が演算される。電圧指令部２２は、１台目と２台目の変換セルＵ１，Ｕ２については、各々の個別電圧指令Ｖ_１ ^＊，Ｖ_２ ^＊を「Ｖ^＊・ｃｏｓφ／２」に調整し、各々の位相差θ_１，θ_２を零に調整する。一方、電圧指令部２２は、３台目の変換セルＵ３については、個別電圧指令Ｖ_３ ^＊を「Ｖ^＊・ｓｉｎφ」に調整し、位相差θ_３をπ／２に調整する。

【0043】

ケースIIIは、電力ＰがＰｔｈ未満の場合（Ｐ＜Ｐｔｈ）の個別電力指令の演算を示す。ケースIIIでは、伝送する電力Ｐが小さく、どの変換セルも高効率運転できないため、電圧指令部２２は、１台の変換セルが電力Ｐの全てを負担するように、個別電圧指令を演算する。つまり、ケースIIIの条件が成立する場合、電圧指令部２２は、１台目の変換セルについて、個別電圧指令を「Ｖ^＊・ｃｏｓφ」に調整し、位相差θを零に調整する。一方、ケースIIIの条件が成立する場合、電圧指令部２２は、２台目からＮ台目までの変換セルについては、各々の個別電圧指令を「Ｖ^＊・ｓｉｎφ／（Ｎ－１）」に調整し、各々の位相差θをπ／２に調整する。

【0044】

図７は、ケースIIIにおける電圧指令Ｖ^＊と、個別電圧指令Ｖ_１ ^＊，Ｖ_２ ^＊，Ｖ_３ ^＊のベクトル図を示す。ケースIIIでは、複数の変換セルＵ１，Ｕ２，Ｕ３が電力Ｐを不均等に負担する個別電圧指令が演算される。電圧指令部２２は、１台目の変換セルＵ１について、個別電圧指令Ｖ_１ ^＊を「Ｖ^＊・ｃｏｓφ」に調整し、位相差θ_１を零に調整する。一方、電圧指令部２２は、２台目と３台目の変換セルＵ２，Ｕ３については、個別電圧指令Ｖ_２ ^＊，Ｖ_３ ^＊を「Ｖ^＊・ｓｉｎφ／２」に調整し、位相差θ_２，θ_３をπ／２に調整する。

【0045】

したがって、本開示の技術によれば、高効率運転となる伝送電力を負担する変換セルの台数が最大になるように、各変換セルが電力変換装置の総伝送電力を不均等に負担するので、電力変換装置全体の電力変換効率が向上する。

【0046】

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、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、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。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共に、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。

【0047】

例えば、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの一次側ブリッジ回路または二次側ブリッジ回路は、フルブリッジ回路に限られず、ハーフブリッジ回路でもよい。

【符号の説明】

【0048】

１ 電力変換装置
２ 直流バス
３ 連系リアクトル
４ 系統
１０ 絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ 直流リンク
１２ インバータ
１３ トランス
１４ 一次側フルブリッジ回路
１５ 二次側フルブリッジ回路
２０ 制御装置
２１ 電流制御部
２２ 電圧指令部
２３ 信号生成部
ｐ，ｑ 交流出力端
ｒ，ｓ 直流出力端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】