特開 2024-32393 電力変換装置

(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】P2024032393

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240305BHJP

   H02M 7/49 20070101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

H02M7/49

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136017

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【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】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】張 飛

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA29

5H770BA11

5H770DA11

5H770DA23

5H770GA03

5H770GA04

5H770LB05

5H770LB09

(57)【要約】

【課題】通信路に異常を生じた場合に、安全に運転を停止することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る電力変換装置は、直列接続の複数の単位変換器を含む電力変換器と、前記複数の単位変換器のそれぞれの状態である状態データにもとづいて前記複数の単位変換器のそれぞれのための制御データを含むシリアルデータを生成する制御装置と、を備える。前記シリアルデータは、前記制御装置が直前に送信したシリアルデータから区別する第１データを含む。前記複数の単位変換器は、前記直前に送信したシリアルデータの第１データの直前値を記憶し、前記現在送信したシリアルデータを受信して、前記現在送信した前記シリアルデータの第１データの現在値と前記直前値とにもとづいて、前記シリアルデータが異常か否かを判定する第１通信異常検出手段をそれぞれ有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に接続された複数の単位変換器を含む電力変換器と、
前記複数の単位変換器のそれぞれの状態にもとづいて更新された状態データを受信して前記複数の単位変換器のそれぞれの動作を制御するための制御データを含むシリアルデータを生成して送信する制御装置と、
を備え、
前記複数の単位変換器および前記制御装置は、デイジーチェーン接続された通信路を介して前記シリアルデータを転送し、
前記シリアルデータは、前記制御装置が現在送信した前記シリアルデータを、前記制御装置が直前に送信した前記シリアルデータから区別するための値を有する第１データを含み、
前記複数の単位変換器は、
前記直前に送信したシリアルデータの前記第１データの値である直前値を記憶し、
前記現在送信した前記シリアルデータを受信して、前記現在送信した前記シリアルデータの前記第１データの値である現在値と前記直前値とにもとづいて、現在送信した前記シリアルデータの転送が異常か否かを判定する第１通信異常検出手段をそれぞれ有し、
前記制御装置は、前記直前値を記憶し、前記現在値と前記直前値とにもとづいて、現在送信した前記シリアルデータの転送が異常か否かを判定する第２通信異常検出手段を有し、
前記第１通信異常検出手段および前記第２通信異常検出手段は、自己が受信した前記現在送信した前記シリアルデータの転送が異常であると判定した場合には、前記シリアルデータの転送が異常であると判定した回数をそれぞれ記憶し、
前記第１通信異常検出手段は、前記シリアルデータの転送が異常であると判定した前記回数が２以上の所定値に達した場合に、自己の変換器の動作を停止させる電力変換装置。

【請求項2】

前記第１通信異常検出手段は、
前記シリアルデータを一時的に格納し、前記シリアルデータが格納された場合にフラグビットを有するデータバッファと、
前記フラグビットが反転した場合に、前記シリアルデータの前記第１データの値を検査する通信異常検出回路と、
を含む請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記通信異常検出回路は、前記シリアルデータが異常であると判定された前記回数が所定値に達した場合に、ゲートブロック信号を生成して、自己の変換器の動作を停止させる請求項２記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

交流を直流に変換し、あるいは直流を交流に変換する電力変換装置がある。自己消弧形の半導体スイッチング素子を用いることによって小型化をはかりつつ、大容量化を実現することができる電力変換方式として、モジュラーマルチレベルコンバータ（Modular Multilevel Converter、ＭＭＣ）の実用化が進められている。

【0003】

ＭＭＣでは、電力変換器に多数の単位変換器が実装されており、それぞれが高電圧を取り扱うため、制御装置とのデータの伝送に光ファイバケーブルを用いる。制御装置と単位変換器との通信を１対多で行うと、単位変換器の台数分だけ光ファイバケーブルを必要となり、高コストとなる。これを回避するために、制御装置と各単位変換器とをループ状にデイジーチェーン接続とすることがある。

【0004】

デイジーチェーン接続された通信路では、通信路に異常が生じた場合には、データの転送が遮断されるため、電力変換装置の運転を継続することができない。

【0005】

データの転送が遮断されたシステムを放置すると、電力変換器の故障に至る場合もある。そのため、通信路の異常によりデータの転送が遮断された場合には、電力変換器の運転を強制的に停止する必要がある。

【0006】

一方で、電力変換器を停止させるための信号を異常が生じた通信路を介して送信しても、すべての単位変換器に停止のための信号を送信することが困難である。異常時用の通信路を別途用意したのでは、装置のコストの増大、装置の設置期間の長期化、さらにはメンテナンスの工数も増大するとの問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２－１００３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

実施形態は、通信路に異常を生じた場合に、安全に運転を停止することができる電力変換装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態に係る電力変換装置は、直列に接続された複数の単位変換器を含む電力変換器と、前記複数の単位変換器のそれぞれの状態にもとづいて更新された状態データを受信して前記複数の単位変換器のそれぞれの動作を制御するための制御データを含むシリアルデータを生成して送信する制御装置と、を備える。前記複数の単位変換器および前記制御装置は、デイジーチェーン接続された通信路を介して前記シリアルデータを転送する。前記シリアルデータは、前記制御装置が現在送信した前記シリアルデータを、前記制御装置が直前に送信した前記シリアルデータから区別するための値を有する第１データを含む。前記複数の単位変換器は、前記直前に送信したシリアルデータの前記第１データの値である直前値を記憶し、前記現在送信した前記シリアルデータを受信して、前記現在送信した前記シリアルデータの前記第１データの値である現在値と前記直前値とにもとづいて、現在送信した前記シリアルデータの転送が異常か否かを判定する第１通信異常検出手段をそれぞれ有する。前記制御装置は、前記直前値を記憶し、前記現在値と前記直前値とにもとづいて、現在送信した前記シリアルデータの転送が異常か否かを判定する第２通信異常検出手段を有する。前記第１通信異常検出手段および前記第２通信異常検出手段は、自己が受信した前記現在送信した前記シリアルデータの転送が異常であると判定した場合には、前記シリアルデータの転送が異常であると判定した回数をそれぞれ記憶する。前記第１通信異常検出手段は、前記シリアルデータの転送が異常であると判定した前記回数が２以上の所定値に達した場合に、自己の変換器の動作を停止させる。

【発明の効果】

【0010】

本実施形態では、通信路に異常を生じた場合に、安全に運転を停止することができる電力変換装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。

【図2】実施形態に係る電力変換装置の一部である単位変換器を例示するブロック図である。

【図3】実施形態に係る電力変換装置の通信路を転送されるシリアルデータを例示する模式図である。

【図4】実施形態に係る電力変換装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。

【図5】比較例の電力変換装置の動作を説明するための模式的なブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

【0013】

図１は、実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
図１に示すように、実施形態の電力変換装置１０は、電力変換器２０と、制御装置５０と、を備える。電力変換装置１０は、交流端子２１ａ～２１ｃを介して、交流回路１に接続される。この例のように、電力変換装置１０は、変圧器２を介して、交流回路１に接続されてもよい。たとえば、交流回路１は、三相または単相の５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの交流電源、交流負荷および交流の送電線を備える電力系統とすることができる。

【0014】

電力変換装置１０は、直流端子２１ｄ、２１ｅを介して、直流回路に接続される。直流回路は、たとえば直流送電線等を含む直流の電力系統である。

【0015】

電力変換装置１０は、交流回路１と直流回路との間に接続され、交流電圧を直流電圧に変換する。また、電力変換装置１０は、直流電圧を交流電圧に変換する。電力変換装置１０は、一方向の電力変換を行ってもよいし、双方向の電力変換を行うようにしてもよい。

【0016】

電力変換器２０は、交流の各相に対応したアーム２２を含む。この例のように、交流回路１が三相交流の場合には、電力変換器２０は、６つのアーム２２を含む。相ごとに設けられた２つのアーム２２は、直流端子２１ｄ、２１ｅ間で直列に接続されている。

【0017】

直流端子２１ｄ、２１ｅ間で直列に接続されるアーム２２には、バッファリアクトル２４がそれぞれ直列に接続されている。

【0018】

各相に対応した高電位側および低電位側のアーム２２に接続されたバッファリアクトル２４の接続ノードは、交流端子２１ａ～２１ｃに接続されている。

【0019】

アーム２２は、直列の接続された複数の単位変換器３０を含む。単位変換器３０は、アーム２２当たりｎ台直列接続されているものとする。ｎは２以上の整数である。

【0020】

この例では、Ｕ相の高電位側のアーム２２には、高電位側から低電位側に向かって、ＵＰ１、ＵＰ２、…ＵＰｎのように、ｎ台の単位変換器３０が直列に接続されている。Ｕ相の低電位側のアーム２２にも高電位側から低電位側に向かって、ＵＮ１、ＵＮ２、…ＵＮｎのように、ｎ台の単位変換器３０が直列に接続されている。Ｖ相およびＷ相についても同様に、それぞれの高電位側のアームおよび低電位側のアーム２２には、ｎ台の単位変換器３０が直列に接続されている。

【0021】

各単位変換器３０は、通信異常検出部３２を含む。制御装置５０は、通信異常検出部５２を含む。各単位変換器３０および制御装置は、通信異常検出部３２、５２を介して、ループ状にデイジーチェーン接続されている。

【0022】

この例では、Ｕ相～Ｗ相に光ファイバケーブル６０ｕ～６０ｗがそれぞれ設けられている。たとえば、Ｕ相では、光ファイバケーブル６０ｕは、制御装置５０、単位変換器ＵＰ１、ＵＰ２、…ＵＰｎ、ＵＮ１、ＵＮ２、…ＵＮｎおよび制御装置５０の順にデイジーチェーン接続のループを形成し、この順にデータが転送される。Ｖ相およびＷ相についても同様に、光ファイバケーブル６０ｖ，６０ｗによって、制御装置５０と各単位変換器３０とがデイジーチェーン接続され、データが転送される。

【0023】

デイジーチェーンのループは、上述に限らず、すべての相を１つのデイジーチェーンのループで接続してもよいし、アーム２２ごとにデイジーチェーンのループを形成するようにしてもよい。また、アーム２２をいくつかに分割して、分割された部分ごとにデイジーチェーンのループを形成するようにしてもよい。このように、デイジーチェーンの構成は、アーム２２内の単位変換器３０の台数等に応じて、適切かつ任意に設定することができる。

【0024】

制御装置５０は、光ファイバケーブルを介して、単位変換器３０からシリアルデータＤＳを受信する。シリアルデータＤＳは、後述するように、単位変換器３０ごとに、単位変換器３０の状態を表す状態データを格納している。制御装置５０は、各単位変換器３０の状態データにもとづいて、各単位変換器３０のための制御データを生成し、生成した単位変換器ごとの制御データを格納する新たなシリアルデータＤＳを生成して、単位変換器３０に送信する。

【0025】

制御装置５０から送信されたシリアルデータＤＳは、デイジーチェーン接続のループを介して、各単位変換器３０を転送される。

【0026】

単位変換器（以下、セルともいう）３０の構成について説明する。
図２は、電力変換装置の一部である単位変換器を例示するブロック図である。
図２に示すように、単位変換器３０は、端子３１ａ、３１ｂを含む。単位変換器３０は、端子３１ａ，３１ｂによって、他の単位変換器３０等と電気的に接続される。

【0027】

セル３０は、通信異常検出部３２と、ゲート駆動回路３４ａ、３４ｂと、スイッチング素子３６ａ、３６ｂと、コンデンサ３８と、を含む。セル３０は、上述のほか、受信した光信号のシリアルデータを電気信号のシリアルデータＤＳに変換し、セル３０において処理され更新されたシリアルデータＤＳを光信号に変換する光電変換回路を含んでいる。以下では、煩雑さを避けるため、電気信号のシリアルデータＤＳを受信し、処理し、転送するものとして説明する。

【0028】

また、セル３０は、制御回路を含んでいる。制御回路は、セル３０が受信したシリアルデータＤＳから自己のための制御データを抽出し、処理し、自己の状態を表す状態データを書き込んでシリアルデータＤＳを更新する。制御データは、たとえば、スイッチング素子３６ａ、３６ｂを駆動するためのゲート信号データ等を含んでいる。状態データは、たとえば、コンデンサ３８の両端の直流電圧データ等を含んでいる。さらに、セル３０は、通信異常検出部３２、ゲート駆動回路３４ａ，３４ｂ、光電変換回路および制御回路を含む各種回路機能に電力を供給する電源回路も含んでいる。ただし、光電変換回路、制御回路および電源回路等は、図２には示されていない。

【0029】

通信異常検出部３２は、他のセル３０または制御装置５０から転送されてきたシリアルデータＤＳを入力し、転送されたシリアルデータＤＳに異常があると判断した場合には、ゲートブロック（ＧＢ）信号を生成して出力する。通信異常検出部３２は、シリアルデータＤＳの転送に異常がないと判断した場合には、シリアルデータＤＳをそのまま制御回路に出力する。制御回路は、シリアルデータＤＳ中の各種データにもとづいて、所定の処理を実行し、処理の終了により更新されたシリアルデータＤＳを他のセルまたは制御装置５０に転送する。

【0030】

ゲート駆動回路３４ａ、３４ｂは、スイッチング素子３６ａ、３６ｂにそれぞれ接続されている。スイッチング素子３６ａ、３６ｂは、直列に接続されている。ゲート駆動回路３４ａは、高電位側のスイッチング素子３６ａを駆動するように設けられている。ゲート駆動回路３４ｂは、低電位側のスイッチング素子３６ｂを駆動するように設けられている。

【0031】

コンデンサ３８は、スイッチング素子３６ａ、３６ｂの直列回路に並列に接続されている。高電位側の端子３１ａは、スイッチング素子３６ａ、３６ｂの直列回路の接続ノードに接続されている。低電位側の端子３１ｂは、スイッチング素子３６ｂの低電位側の主端子に接続されている。スイッチング素子３６ａ、３６ｂは、自己消弧型の半導体スイッチング素子であり、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等である。したがって、端子３１ａは、スイッチング素子３６ａのエミッタ端子およびスイッチング素子３６ｂのコレクタ端子に接続され、端子３１ｂは、スイッチング素子３６ｂのエミッタ端子に接続されている。

【0032】

通信異常検出部３２の構成について説明する。
通信異常検出部３２は、データバッファ３２２および通信異常検出回路３２６を含んでいる。データバッファ３２２は、転送されてきたシリアルデータＤＳを一時的に格納する。データバッファ３２２は、フラグビット３２４を含んでおり、データバッファ３２２に新たなシリアルデータＤＳが格納されると、フラグビット３２４はアクティブとなる。

【0033】

通信異常検出回路３２６は、データバッファ３２２に接続されている。通信異常検出回路３２６は、フラグビット３２４の状態を監視する。通信異常検出回路３２６は、フラグビット３２４がアクティブとなったことを検出すると、データバッファ３２２に格納されたシリアルデータＤＳの特定の領域のデータを確認する。通信異常検出回路３２６は、直前にデータバッファに格納されていたシリアルデータＤＳの特定の領域のデータの値と、フラグビット３２４の反転によりデータバッファ３２２に格納されたシリアルデータＤＳの特定の領域のデータの値とを比較する。

【0034】

通信異常検出回路３２６は、シリアルデータＤＳの特定の領域のデータについて、直前のデータの値と現在のデータの値とが同一または所定の条件を満たしていない場合には、シリアルデータＤＳの通信異常と判定し、ＧＢ信号を生成して、ゲート駆動回路３４ａ、３４ｂに出力する。

【0035】

通信異常検出回路３２６は、直前のデータと現在のデータが所定の条件を満たしている場合には、制御回路にデータ処理許可指令を出力する。制御回路は、データ処理許可指令にもとづいて、現在、データバッファ３２２に格納されているシリアルデータＤＳの処理を開始する。制御回路は、シリアルデータＤＳの所定の処理の終了後、シリアルデータＤＳを他のセル３０または制御装置５０に送信する。

【0036】

制御装置５０は、セル３０と同様に、通信異常検出部５２を有している。通信異常検出部５２は、セル３０の通信異常検出部３２と同様に構成されており、同様に動作する。すなわち、シリアルデータＤＳの特定の領域について、現在のデータの値と直前のデータの値とを比較して、所定の条件を満たしている場合には、現在のデータを有するシリアルデータＤＳの処理を実行する。通信異常検出部５２は、シリアルデータＤＳの特定の領域について、現在のデータの値と直前のデータの値との比較の結果、所定の条件を満たしていない場合には、シリアルデータＤＳの処理を中止して、次のシリアルデータＤＳを送信しない。

【0037】

シリアルデータＤＳの構成について説明する。
図３は、実施形態に係る電力変換装置の通信路を転送されるシリアルデータを例示する模式図である。
図３に示すように、シリアルデータＤＳは、複数の領域に所定のデータが格納されている。シリアルデータＤＳは、ハートビートデータ（ＨＢデータ）Ｄ０および複数のデータセットＤ１、Ｄ２、…を含んでいる。ＨＢデータＤ０は、ＨＢデータ領域に格納され、各データセットＤ１、Ｄ２、…は、所定のデータ領域にそれぞれ格納される。

【0038】

ＨＢデータＤ０は、たとえば１ビットのデータである。ＨＢデータＤ０は、制御装置５０がシリアルデータＤＳを生成するたびに異なる値が設定される。たとえば、最初のシリアルデータＤＳ（１）には、ＨＢデータＤ０に“１”が設定され、２番目に生成されたシリアルデータＤＳ（２）には、ＨＢデータＤ０に“０”が設定される。以降、ＨＢデータＤ０には、“１”および“０”が交互に設定される。制御装置５０は、ＨＢデータ領域に“１”および“０”が交互に設定されたシリアルデータＤＳを順次最初のセル３０に送信する。

【0039】

ＨＢデータＤ０は、現在の値と直前の値との間で所定の条件を満たすことをシリアルデータＤＳの転送の正常であることの条件とすることにより、上述に限らず、任意に適切なデータとすることができる。たとえば、ＨＢデータＤ０には、上述のような１ビットのデータのほか、複数ビットによるデータを適用し、ＨＢデータＤ０を、セル３０を識別するためのセル番号のデータとしてもよい。いずれの場合の所定の条件は、現在のデータの値と直前のデータの値との差分が“１”である。現在のデータの値と直前のデータの値との差分を“１０”（２進数の“２”）となるようにしてもよい。制御装置５０は、セル番号の順に生成されたＨＢデータＤ０を有するシリアルデータＤＳを、セル番号の順に最初のセルに順次送信する。

【0040】

複数のデータセットＤ１、Ｄ２、…は、デイジーチェーン接続された通信路を介して接続されたセル３０の台数分だけ設定される。図１に示したように、２×ｎ台のセル３０が光ファイバケーブル６０でデイジーチェーン接続されている場合には、シリアルデータＤＳは、２×ｎ組のデータセットを含んでおり、たとえば、データセットＤ１は、セルＵＰ１のためのデータを含み、データセットＤ２は、セルＵＰ２のためのデータを含んでいる等である。

【0041】

各データセットは、セル番号データ、ゲート信号データおよび直流電圧データ等を含むむことができる。この例のように、最初のデータセットＤ１は、最初のセル番号Ｄ１１、最初のセルのためのゲート信号データＤ１２および最初のセルで検出される直流電圧データＤ１３を含んでいる。２番目のデータセットＤ２は、２番目のセル番号Ｄ２１、２番目のセル番号のためのゲート信号データＤ２２および２番目のセルで検出される直流電圧データＤ２３を含んでいる。なお、ゲート信号データは、制御装置５０によりあらかじめ設定され、直流電圧データは、対応するセルにおいて検出されたデータで更新される。

【0042】

実施形態に係る電力変換装置１０の動作について説明する。
図４は、実施形態に係る電力変換装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
以下では、制御装置５０がｉ番目に生成したシリアルデータＤＳ（ｉ）を送信し、ｊ番目のセル（ｊ）が受信し、また、セル（ｊ）が受信できない場合について説明する。シリアルデータＤＳ（ｉ）は、１ビットのＨＢデータＤ０（ｉ）を含むものとする。図１の示した例では、ｉ＝１～２×ｎ、ｊ＝１～２×ｎである。

【0043】

図４に示すように、ステップＳ１において、セル（ｊ）の通信異常検出回路３２６は、フラグビット３２４の反転の有無を監視する。セル（ｊ）の通信異常検出回路３２６がフラグビット３２４の反転を検出した場合には、シリアルデータＤＳ（ｉ）を適正に受信したものとして、通信異常検出回路３２６は、処理を次のステップＳ２に移行させる。あらかじめ設定された所定時間が経過してもフラグビット３２４の反転が検出されない場合には、通信異常検出回路３２６は、処理をステップＳ３に遷移させる。

【0044】

ステップＳ２において、通信異常検出回路３２６は、データバッファ３２２中のシリアルデータＤＳ（ｉ）のＨＢデータＤ０（ｉ）をチェックする。

【0045】

ステップＳ３において、通信異常検出回路３２６は、フラグビット３２４の反転を検出できなかった回数を記憶する。通信異常検出回路３２６は、記憶した回数があらかじめ設定された回数Ｎに達していない場合には、処理をステップＳ２に遷移させる。通信異常検出回路３２６は、記憶した回数があらかじめ設定された回数Ｎに達した場合には、処理をステップＳ８に遷移させる。回数Ｎは、シリアルデータ不達の誤検出等により、電力変換器２０が頻繁に停止することを防止するため、２以上に設定され、たとえばＮ＝１０である。

【0046】

ステップＳ４において、通信異常検出回路３２６は、ＨＢデータＤ０（ｉ）の値と、制御装置５０がシリアルデータＤＳ（ｉ）の１つ前に送信されたシリアルデータＤＳ（ｉ－１）のＨＢデータＤ０（ｉ－１）の値とを比較する。通信異常検出回路３２６は、現在のＨＢデータＤ０（ｉ）の値と１つ前のＨＢデータＤ０（ｉ－１）の値との差分が“１”の場合には、セル（ｊ）は、適正なシリアルデータＤＳ（ｉ）を受信したものとして、処理を次のステップＳ５に遷移させる。通信異常検出回路３２６は、現在のＨＢデータＤ０（ｉ）の値と１つ前のＨＢデータＤ０（ｉ－１）の値との差分が“０”の場合には、受信したシリアルデータは適正ではない可能性があるとして、処理をステップＳ６に遷移させる。

【0047】

ステップＳ５において、通信異常検出回路３２６は、シリアルデータＤＳ（ｉ）を制御回路に出力する。制御回路は、シリアルデータＤＳ（ｉ）からセル番号データが“ｊ”に一致するデータセットＤｊを抽出し、データセットＤｊからゲート信号データを抽出して設定する。通信異常検出回路３２６は、データセットＤｊの直流電圧データの領域に自己で検出した直流電圧データを書き込む。

【0048】

ステップＳ６において、通信異常検出回路３２６は、ＨＢデータの値の差分が“０”の回数を記憶する。通信異常検出回路３２６は、記憶した回数があらかじめ設定された回数Ｎに達していない場合には、処理をステップＳ５に遷移させる。通信異常検出回路３２６は、記憶した回数が回数Ｎに達した場合には、処理をステップＳ８に遷移させる。

【0049】

ステップＳ５を処理した制御回路は、ステップＳ７において、更新されたシリアルデータＤＳ（ｉ）を次のセル（ｊ＋１）に転送する。

【0050】

ステップＳ３またはステップＳ６において記憶した回数が回数Ｎに達した通信異常検出回路３２６はステップＳ８において、ＧＢ信号を生成し、ゲート駆動回路３４ａ、３４ｂに出力する。これによって、セル（ｊ）のスイッチング素子３６ａ、３６ｂは、オフされ、セル（ｊ）はＧＢ状態となり、停止する。

【0051】

セル（ｊ）に後続するセル（ｊ＋１）、…には、シリアルデータＤＳ（ｉ）は転送されない。そのため、セル（ｊ＋１）以降のセルは、上述した各ステップを経由して順次ＧＢ状態となり、停止する。

【0052】

最後のセル（２×ｎ）は、シリアルデータＤＳ（ｉ）を制御装置５０に転送しないので、制御装置５０の通信異常検出部５２は、通信異常と判定し、最初のセル（１）に次のシリアルデータＤＳ（ｉ＋１）を送信しない。そのためセル（１）以降のセルでは、シリアルデータＤＳ（ｉ＋１）の転送がされず、電力変換器２０は、順次ＧＢ状態となり、停止する。

【0053】

このようにして、実施形態に係る電力変換装置１０は、各セルと制御装置５０との間で通信路を構成する光ファイバケーブルに切断等の異常が生じた場合に、すべてのセルをＧＢ状態とし、電力変換器２０を安全に停止させることができる。

【0054】

実施形態に係る電力変換装置１０の効果について、比較例の電力変換装置と比較しつつ説明する。
図５は、比較例の電力変換装置の動作を説明するための模式的なブロック図である。
まず、比較例の電力変換装置の構成について説明する。
図５に示すように、比較例の電力変換装置は、電力変換器１０２０と、制御装置１０５０とを備えている。電力変換器１０２０は、直列に接続されたセル１０３０を有する。図５では、１つのアームの構成が記載されており、他のアームの記載は省略されている。比較例の電力変換装置は、図１に示した実施形態に係る電力変換装置１０と同様に、接続される交流回路の相数に応じたアームが設けられる。

【0055】

セル１０３０は、実施形態の場合のセル３０の通信異常検出部３２を有していないほかは、実施形態の場合のセル３０と同様の構成である。各セル１０３０および制御装置１０５０は、光ファイバケーブル６０で、デイジーチェーン接続されている。制御装置１０５０が生成したシリアルデータは、光ファイバケーブル６０を介して、セル１０３０間を転送される。

【0056】

制御装置１０５０は、通信異常検出部１０５２を有している。通信異常検出部１０５２は、最後のセル１０３０からのシリアルデータを受信できない場合に、ＧＢ信号を生成する。通信異常検出部１０５２が最後のセル１０３０からシリアルデータを受信できない場合とは、たとえば、ｋ番目のセル１０３０とｋ＋１番目のセル１０３０との間を接続する光ファイバケーブル６０が切断等されている場合である。そのため、ｋ＋１番目以降のセル１０３０は、シリアルデータを受信できず、転送することもできない。そのため、制御装置１０５０は、シリアルデータを受信することがない。

【0057】

一方、途中の光ファイバケーブル６０の不具合により、データの送受信ができないため、そのままの状態に放置すると、セル１０３０間の直流電圧バランスが崩れて、電力変換器１０２０全体の不具合となるおそれがある。そのため、比較例の電力変換装置では、電力変換器１０２０を構成するすべてのセル１０３０とＧＢ信号送信用の光ファイバケーブル１０６２を別途備える必要がある。

【0058】

セル１０３０は、接続する交流回路および直流回路の電圧値により直列接続される個数が決定される。セル１０３０の台数が増大すれば、ＧＢ信号送信用の光ファイバケーブル１０６２の本数も増大する。そのため、光ファイバケーブル１０６２のための費用や、これらの設置のための工数、費用がかさむおそれがある。

【0059】

実施形態に係る電力変換装置１０では、電力変換器２０を構成するすべてのセル３０に通信異常検出部３２を有している。そのため、光ファイバケーブル６０の不具合に起因する通信異常によりシリアルデータＤＳの転送ができない場合であっても、ＧＢ信号送信用の光ファイバケーブルを別途設けることなく、安全かつ確実に電力変換器２０を停止させることができる。

【0060】

実施形態に係る電力変換装置１０では、複数回の通信異常を検出した場合に、ＧＢ信号を生成して、電力変換器２０を停止させるので、誤検出等による不必要な停止を回避することができる。

【0061】

上述の具体例では、交流電圧と直流電圧との電力変換を行う電力変換装置について説明したが、これに限らず、交流系統等に接続されて交流系統の無効電力を調整する無効電力補償装置に適用することができる。

【0062】

以上説明した実施形態によれば、通信経路に異常を生じた場合に、安全に運転を停止することができる電力変換装置を実現することが可能となる。

【0063】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざま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、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。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ともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0064】

１…交流回路、２…変圧器、１０…電力変換装置、２０…電力変換器、３０…単位変換器（セル）、３２…通信異常検出部、３４ａ、３４ｂ…ゲート駆動回路、３６ａ、３６ｂ…スイッチング素子、３８…コンデンサ、３２２…データバッファ、３２４…フラグビット、３２６…通信異常検出回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】