(57)【要約】【課題】本発明は、複数の電力変換モジュールの温度むらを抑制することができる制御装置及びそれを備える電力変換装置を提供することを目的とする。【解決手段】共通モジュール制御回路１５は、並列接続される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度差が小さくなるように電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力の割合を複数の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部１０２と、記憶部１０２に記憶された当該割合に基づいて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれに流れる電流を調整する電流指令値生成部１５０とを備えている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列接続される複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように前記複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を前記複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記割合に基づいて前記複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流を調整する調整部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記記憶部に記憶された前記割合は、前記複数の電力変換モジュールを冷却する冷却部に流入する冷却媒体の温度又は前記冷却媒体の温度を推定できる温度を検出する検出器で検出される前記冷却媒体の温度又は前記冷却媒体の温度を推定できる温度の検出値によって変化すること
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記割合は、少なくとも前記合計変換電力が所定の値以上の範囲で、前記複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように設定される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記所定の値は、前記割合を変化させずに前記複数の電力変換モジュールが合計変換電力を出力した場合において、前記複数の電力変換モジュールのうち少なくとも１つが上限温度に到達する変換電力に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
並列接続される複数の電力変換モジュールと、
前記複数の電力変換モジュールを冷却する冷却部と、
前記複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように前記複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を前記複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部、及び、前記記憶部に記憶された前記割合に基づいて前記複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流を調整する調整部を有する制御装置と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
前記冷却部は、前記複数の電力変換モジュールごとに個別に分割又は前記複数の電力変換モジュールの一部ごとに分割されていること
を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記冷却部に流入する冷却媒体の温度又は前記冷却媒体の温度を推定できる温度を検出する検出器を備え、
前記記憶部に記憶された前記割合は、前記検出器で検出される前記冷却媒体の温度又は前記冷却媒体の温度を推定できる温度の検出値によって変化すること
を特徴とする請求項５又は６に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器で冷却される複数の電力変換モジュールを制御する制御装置及びそれを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体デバイスを有する電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１から４）。このような電力変換装置は、その主要部品であるパワー半導体デバイスの技術革新により、より高速なスイッチング動作が実現されることで、パワー半導体デバイスから発する損失（例えば発熱）を低減させている。これにより、パワー半導体デバイスを冷却するために電力変換装置に設けられる冷却器を簡素化することが可能となっている。
【０００３】
また、電力変換装置は、パワー半導体デバイスで発生する発熱量を分散するために、複数のパワー半導体デバイスを有する電力変換回路を１つのモジュール（以下、「電力変換モジュール」と称する場合がある）として並列接続する構成がとられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６０９４６８７号
【特許文献２】特開２０１５−１５３７６６号公報
【特許文献３】特開２０１６−１７１６１０号公報
【特許文献４】特開平８−３３３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電力変換装置は、複数の電力変換モジュールを均一に冷却することができず、電力変換モジュール間で温度むらが生じる場合がある。複数の電力変換モジュールの間に温度むらが生じると、電力変換装置の出力電力は、冷却が不十分な電力変換モジュールに律速されてしまうという問題を有している。
【０００６】
本発明の目的は、複数の電力変換モジュールの温度むらを抑制することができる制御装置及びそれを備える電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様による制御装置は、並列接続される複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように前記複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を前記複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記割合に基づいて前記複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流を調整する調整部とを備える。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様による電力変換装置は、並列接続される複数の電力変換モジュールと、前記複数の電力変換モジュールを冷却する冷却部と、前記複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように前記複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を前記複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部、及び、前記記憶部に記憶された前記割合に基づいて前記複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流を調整する調整部を有する制御装置とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、複数の電力変換モジュールの温度むらを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換装置の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による電力変換装置に備えられた電力変換モジュールの概略構成を示す回路ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電力変換装置に備えられた冷却部の概略構造を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態による電力変換装置を説明する図であって、負荷率に対する電力変換モジュールの温度特性の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態による電力変換装置を説明する図であって、電力変換モジュールに設けられた記憶部に記憶された負荷率に対する分担係数の特性の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態による制御装置としての共通モジュール制御回路の要部の機能ブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態による電力変換装置の概略構成を示す回路ブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態による電力変換装置を説明する図であって、負荷率に対する電力変換モジュールの温度特性の一例を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態による電力変換装置を説明する図であって、電力変換モジュールに設けられた記憶部に記憶された負荷率に対する分担係数の特性の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による制御装置としての共通モジュール制御回路の要部の機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による電力変換装置を説明する図であって、周囲温度と最大出力電力との関係の一例を示すグラフである。
【図１２】本発明の第３実施形態による電力変換装置に備えられた冷却部の概略構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔第１実施形態〕
（電力変換装置）
本発明の第１実施形態による制御装置及びそれを備える電力変換装置について図１から図６を用いて説明する。まず、本実施形態による電力変換装置の概略構成について図１から図３を用いて説明する。以下、本実施形態による電力変換装置として、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置を例にとって説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態による電力変換装置１は、直流電源８と負荷９との間に接続されている。電力変換装置１は、直流電源８から供給される直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の交流電力に変換し、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の交流電力を負荷９に供給するように構成されている。
【００１３】
電力変換装置１は、並列接続される複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を備えている。電力変換モジュール１１，１２，１３，１４は、直流電源８と負荷９との間で並列に接続されている。
【００１４】
電力変換装置１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を制御する共通モジュール制御回路（制御装置の一例）１５を備えている。電力変換装置１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４と直流電源８との間に接続された電圧検出器１６と、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４と負荷との間に接続された電圧検出回路１７とを備えている。
【００１５】
電圧検出器１６は、電力変換装置１の入力電圧を検出するように構成されている。すなわち、電圧検出器１６は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４に入力される全体の電圧を検出するように構成されている。電圧検出器１６の一方の入力端子は、直流電源８の正極側と、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの正極側の入力端子に接続されている。電圧検出器１６の他方の入力端子は、直流電源８の負極側と、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの負極側の入力端子に接続されている。電圧検出器１６の出力端子は、共通モジュール制御回路１５に接続されている。これにより、電圧検出器１６は、直流電源８の正極側及び負極側の間の電圧であって電力変換装置１に入力される入力電圧を検出し、電圧検出信号Ｖｐｎを共通モジュール制御回路１５に出力することができる。
【００１６】
電圧検出回路１７は、電力変換装置１の出力電圧を検出するように構成されている。すなわち、電圧検出回路１７は、負荷９に出力されるＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流電圧を検出するように構成されている。電圧検出回路１７は、電力変換装置１から出力されるＵ相の交流出力電圧を検出する電圧検出器１７１と、電力変換装置１から出力されるＶ相の交流出力電圧を検出する電圧検出器１７２と、電力変換装置１から出力されるＷ相の交流出力電圧を検出する電圧検出器１７３とを有している。電圧検出器１７１の一方の入力端子は、Ｕ相の交流出力電圧が出力される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの出力端子に接続されている。電圧検出器１７２の一方の入力端子は、Ｖ相の交流出力電圧が出力される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの出力端子に接続されている。電圧検出器１７３の一方の入力端子は、Ｗ相の交流出力電圧が出力される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの出力端子に接続されている。電圧検出器１７１，１７２，１７３のそれぞれの他方の端子は互いに接続されている。電圧検出器１７１，１７２，１７３のそれぞれの出力端子は共通モジュール制御回路１５に接続されている。これにより、電圧検出回路１７は、Ｕ相の交流出力電圧、Ｖ相の交流出力電圧及びＷ相の交流出力電圧の和がゼロとなる仮想中性点を０点とする交流出力電圧を検出することができる。さらに、電圧検出回路１７は、Ｕ相の交流出力電圧の検出結果である電圧検出信号Ｖｕ、Ｖ相の交流出力電圧の検出結果である電圧検出信号Ｖｖ及びＷ相の交流出力電圧の検出結果である電圧検出信号Ｖｗを共通モジュール制御回路１５に出力することができる。
【００１７】
電力変換モジュール１１は、負荷９との間に流れるＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流出力電流をそれぞれ検出し、Ｕ相の電流検出信号Ｉｕ＿１１、Ｖ相の電流検出信号Ｉｖ＿１１及びＷ相の電流検出信号Ｉｗ＿１１を共通モジュール制御回路１５に出力するように構成されている。電力変換モジュール１２は、負荷９との間に流れるＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流出力電流をそれぞれ検出し、Ｕ相の電流検出信号Ｉｕ＿１２、Ｖ相の電流検出信号Ｉｖ＿１２及びＷ相の電流検出信号Ｉｗ＿１２を共通モジュール制御回路１５に出力するように構成されている。電力変換モジュール１３は、負荷９との間に流れるＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流出力電流をそれぞれ検出し、Ｕ相の電流検出信号Ｉｕ＿１３、Ｖ相の電流検出信号Ｉｖ＿１３及びＷ相の電流検出信号Ｉｗ＿１３を共通モジュール制御回路１５に出力するように構成されている。電力変換モジュール１４は、負荷９との間に流れるＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流出力電流をそれぞれ検出し、Ｕ相の電流検出信号Ｉｕ＿１４、Ｖ相の電流検出信号Ｉｖ＿１４及びＷ相の電流検出信号Ｉｗ＿１４を共通モジュール制御回路１５に出力するように構成されている。
【００１８】
共通モジュール制御回路１５は、電圧検出器１６から入力される電圧検出信号Ｖｐｎ、電圧検出回路１７から入力される電圧検出信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ及び電力変換モジュール１１から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１１，Ｉｖ＿１１，Ｉｗ＿１１に基づいて、電力変換モジュール１１を制御する制御信号Ｓｃ＿１１を生成するように構成されている。共通モジュール制御回路１５は、電圧検出信号Ｖｐｎ、電圧検出回路１７から入力される電圧検出信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ及び電力変換モジュール１２から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１２，Ｉｖ＿１２，Ｉｗ＿１２に基づいて、電力変換モジュール１２を制御する制御信号Ｓｃ＿１２を生成するように構成されている。共通モジュール制御回路１５は、電圧検出信号Ｖｐｎ、電圧検出回路１７から入力される電圧検出信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ及び電力変換モジュール１３から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１３，Ｉｖ＿１３，Ｉｗ＿１３に基づいて、電力変換モジュール１３を制御する制御信号Ｓｃ＿１３を生成するように構成されている。共通モジュール制御回路１５は、電圧検出信号Ｖｐｎ、電圧検出回路１７から入力される電圧検出信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ及び電力変換モジュール１４から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１４，Ｉｖ＿１４，Ｉｗ＿１４に基づいて、電力変換モジュール１４を制御する制御信号Ｓｃ＿１４を生成するように構成されている。共通モジュール制御回路１５は、生成した制御信号Ｓｃ＿１１を電力変換モジュール１１に出力し、生成した制御信号Ｓｃ＿１２を電力変換モジュール１２に出力し、生成した制御信号Ｓｃ＿１３を電力変換モジュール１３に出力し、生成した制御信号Ｓｃ＿１４を電力変換モジュール１４に出力するように構成されている。
【００１９】
次に、本実施形態による電力変換装置１に備えられた電力変換モジュールの構成について図１を参照しつつ図２を用いて説明する。電力変換モジュール１１，１２，１３，１４は、同一の構成を有し、同一の機能を発揮するように構成されている。このため、以下、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の構成について、電力変換モジュール１１を例にとって説明する。
【００２０】
図２に示すように、電力変換モジュール１１は、直流電源８の正極側及び負極側の間に接続された直流コンデンサＣと、直流コンデンサＣに並列に接続されたインバータ部１１１とを有している。電力変換モジュール１１は、電力変換回路としてインバータ部１１１を有している。直流コンデンサＣは、直流電源８から出力される直流電圧（すなわち、電力変換モジュール１１に入力される入力電圧）を安定化するために設けられている。
【００２１】
インバータ部１１１は、直流電源８から入力される入力電圧の正極側に接続された半導体素子Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５と、入力電圧の負極側に接続された半導体素子Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６とを有している。半導体素子Ｍ１及び半導体素子Ｍ２は、直流電源８の正極側と負極側との間に直列に接続されている。半導体素子Ｍ３及び半導体素子Ｍ４は、直流電源８の正極側と負極側との間に直列に接続されている。半導体素子Ｍ５及び半導体素子Ｍ６は、直流電源８の正極側と負極側との間に直列に接続されている。半導体素子Ｍ１及び半導体素子Ｍ２、半導体素子Ｍ３及び半導体素子Ｍ４、半導体素子Ｍ５及び半導体素子Ｍ６並びに直流コンデンサＣは、並列に接続されている。
【００２２】
半導体素子Ｍ１及び半導体素子Ｍ２は、例えばＵ相アームを構成し、半導体素子Ｍ３及び半導体素子Ｍ４は、例えばＶ相アームを構成し、半導体素子Ｍ５及び半導体素子Ｍ６は、例えばＷ相アームを構成している。したがって、インバータ部１１１は、これらのＵ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームが並列接続された三相ブリッジ回路を有している。半導体素子Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５はハイサイドスイッチを構成し、半導体素子Ｍ２、Ｍ４，Ｍ６はローサイドスイッチを構成する。
【００２３】
半導体素子Ｍ１は、スイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１に逆並列接続された還流用ダイオードＤ１とを有している。半導体素子Ｍ２は、スイッチング素子Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ２に逆並列接続された還流用ダイオードＤ２とを有している。半導体素子Ｍ３は、スイッチング素子Ｑ３と、スイッチング素子Ｑ３に逆並列接続された還流用ダイオードＤ３とを有している。半導体素子Ｍ４は、スイッチング素子Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ４に逆並列接続された還流用ダイオードＤ４とを有している。半導体素子Ｍ５は、スイッチング素子Ｑ５と、スイッチング素子Ｑ５に逆並列接続された還流用ダイオードＤ５とを有している。半導体素子Ｍ６は、スイッチング素子Ｑ６と、スイッチング素子Ｑ６に逆並列接続された還流用ダイオードＤ６とを有している。
【００２４】
本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｓｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、例えば炭素ケイ素（ＳｉＣ）製の半導体素子である。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、炭素ケイ素に限らずワイドバンドギャップ半導体を含んでもよい。ワイドバンドギャップ半導体素子とは、シリコン半導体素子よりもバンドギャップが大きい半導体素子であり、例えばＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンド、窒化ガリウム系材料、酸化ガリウム系材料、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、または、ＺｎＯなどを含む半導体素子である。
【００２５】
電力変換モジュール１１は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を駆動するゲート駆動回路１１２を有している。ゲート駆動回路１１２は、６個の出力アンプ（不図示）を有している。当該６個の出力アンプはそれぞれ、信号出力端子及び基準電位端子を有している。当該６個の出力アンプの信号出力端子は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のゲート端子と１対１の関係で接続されている。当該６個の出力アンプの基準電位端子は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のソース端子と１対１の関係で接続されている。また、ゲート駆動回路１１２は、共通モジュール制御回路１５に接続されている。ゲート駆動回路１１２は、共通モジュール制御回路１５から制御信号Ｓｃ＿１１が入力されるように構成されている。ゲート駆動回路１１２は、共通モジュール制御回路１５から入力される制御信号Ｓｃ＿１１に基づいて、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６をそれぞれ駆動する駆動信号を生成する。ゲート駆動回路１１２は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のそれぞれのゲート端子及びソース端子間に、電圧レベルが高レベル又は低レベルの駆動信号を個別に出力する。これにより、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、別個独立してオン状態又はオフ状態に駆動される。
【００２６】
スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子は、還流用ダイオードＤ１のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ１のカソード端子は、直流コンデンサＣの一方の電極及び直流電源８の正極側にも接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、還流用ダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。
【００２７】
スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子は、還流用ダイオードＤ２のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ２のカソード端子は、スイッチング素子Ｑ１のソース端子及び還流用ダイオードＤ１のアノード端子にも接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース端子は、還流用ダイオードＤ２のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース端子及び還流用ダイオードＤ２のアノード端子は、直流コンデンサＣの他方の電極及び直流電源８の負極側にも接続されている。
【００２８】
スイッチング素子Ｑ１のソース端子及び還流用ダイオードＤ１のアノード端子と、スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ２のカソード端子との接続部は、電力変換モジュール１１に設けられた交流リアクトルＬｕを介して負荷９に接続されている。
【００２９】
スイッチング素子Ｑ３のドレイン端子は、還流用ダイオードＤ３のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ３のカソード端子は、直流コンデンサＣの一方の電極及び直流電源８の正極側にも接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソース端子は、還流用ダイオードＤ３のアノード端子に接続されている。
【００３０】
スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子は、還流用ダイオードＤ４のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ４のカソード端子は、スイッチング素子Ｑ３のソース端子及び還流用ダイオードＤ３のアノード端子にも接続されている。スイッチング素子Ｑ４のソース端子は、還流用ダイオードＤ４のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ４のソース端子及び還流用ダイオードＤ４のアノード端子は、直流コンデンサＣの他方の電極及び直流電源８の負極側にも接続されている。
【００３１】
スイッチング素子Ｑ３のソース端子及び還流用ダイオードＤ３のアノード端子と、スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ４のカソード端子との接続部は、電力変換モジュール１１に設けられた交流リアクトルＬｖを介して負荷９に接続されている。
【００３２】
スイッチング素子Ｑ５のドレイン端子は、還流用ダイオードＤ５のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ５のカソード端子は、直流コンデンサＣの一方の電極及び直流電源８の正極側にも接続されている。スイッチング素子Ｑ５のソース端子は、還流用ダイオードＤ５のアノード端子に接続されている。
【００３３】
スイッチング素子Ｑ６のソース端子は、還流用ダイオードＤ６のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ６のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ６のカソード端子は、スイッチング素子Ｑ５のソース端子及び還流用ダイオードＤ５のアノード端子にも接続されている。スイッチング素子Ｑ６のソース端子は、還流用ダイオードＤ６のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ６のソース端子及び還流用ダイオードＤ６のアノード端子は、直流コンデンサＣの他方の電極及び直流電源８の負極側にも接続されている。
【００３４】
スイッチング素子Ｑ５のソース端子及び還流用ダイオードＤ５のアノード端子と、スイッチング素子Ｑ６のドレイン端子及び還流用ダイオードＤ６のカソード端子との接続部は、電力変換モジュール１１に設けられた交流リアクトルＬｗを介して負荷９に接続されている。
【００３５】
電力変換モジュール１１は、半導体素子Ｍ１及び半導体素子Ｍ２の接続部と交流リアクトルＬｕとの間に設けられた電流検出器１１３ｕと、半導体素子Ｍ３及び半導体素子Ｍ４の接続部と交流リアクトルＬｖとの間に設けられた電流検出器１１３ｖと、半導体素子Ｍ５及び半導体素子Ｍ６の接続部と交流リアクトルＬｗとの間に設けられた電流検出器１１３ｗとを有している。電流検出器１１３ｕは、電力変換モジュール１１と負荷９との間に流れるＵ相の交流電流を検出し、当該交流電流の電流検出信号Ｉｕ＿１１を共通モジュール制御回路１５に出力するように構成されている。電流検出器１１３ｖは、電力変換モジュール１１と負荷９との間に流れるＶ相の交流電流を検出し、当該交流電流の電流検出信号Ｉｖ＿１１を共通モジュール制御回路１５に出力するように構成されている。電流検出器１１３ｗは、電力変換モジュール１１と負荷９との間に流れるＷ相の交流電流を検出し、当該交流電流の電流検出信号Ｉｗ＿１１を共通モジュール制御回路１５に出力するように構成されている。
【００３６】
図３に示すように、電力変換装置１は、複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を冷却する冷却部１８を備えている。冷却部１８は、例えば自然空冷方式のヒートシンクで構成されている。冷却部１８は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４で発生した損失（すなわち熱）を大気中に放熱することによって電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を冷却するようになっている。冷却部１８は、例えばアルミニウムや銅などの金属で形成されている。
【００３７】
冷却部１８は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が実装されるベース部１８１を有している。電力変換モジュール１１，１２，１３，１４は、ベース部１８１に熱的に接合されている。電力変換モジュール１１，１２，１３，１４は、互いにほぼ均等な間隔を保ってベース部１８１に実装されている。
【００３８】
冷却部１８は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が実装されるベース部１８１の実装面の裏面から延在する複数の放熱フィン１８２を有している。複数の放熱フィン１８２はそれぞれ、薄板直方体形状を有している。複数の放熱フィン１８２は、互いに所定の間隙を設けて配置されている。ベース部１８１と複数の放熱フィン１８２は、例えば一体に形成されている。
【００３９】
電力変換モジュール１１，１２，１３，１４及び冷却部１８は、複数の放熱フィン１８２が水平方向に並んだ状態で、電力変換装置１に設けられた筐体（不図示）の内部に設置される。冷却部１８は、自然空冷によって電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を冷却する。このため、図３に示すように、複数の放熱フィン１８２において生じる自然対流ＮＣの向きは、下方から上方に向かう方向となる。これにより、冷却部１８には、上部側の方が下部側よりも温度が高くなるという温度むらが生じる。
【００４０】
図３に示すように、電力変換モジュール１１，１３は例えばベース部１８１の上部側に実装され、電力変換モジュール１２，１４は例えばベース部１８１の下部側に実装されている。このため、電力変換装置１では、冷却部１８の温度むらによって、電力変換モジュール１２，１４よりも電力変換モジュール１１，１３の方が、温度が高くなりやすい傾向にある。
【００４１】
（制御装置）
次に、本実施形態による制御装置について図１から図３を参照しつつ図４から図６を用いて説明する。本実施形態による制御装置の一例に相当する共通モジュール制御回路１５（図１参照）は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４（図１参照）を制御するように構成されている。共通モジュール制御回路１５は、電圧検出器１６（図１参照）から入力される電圧検出信号Ｖｐｎ、電圧検出回路１７（図１参照）から入力される電圧検出信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、電力変換モジュール１１から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１１〜Ｉｗ＿１１、電力変換モジュール１２から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１２〜Ｉｗ＿１２、電力変換モジュール１３から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１３〜Ｉｗ＿１３及び電力変換モジュール１４から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１４〜Ｉｗ＿１４に基づいて演算した制御信号Ｓｃ＿１１，Ｓｃ＿１２，Ｓｃ＿１３，Ｓｃ＿１４を電力変換モジュール１１，１２，１３，１４に出力する機能を発揮するようになっている。これにより、共通モジュール制御回路１５は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力の割合を個別にリアルタイムで調整できるようになっている。
【００４２】
ここで、電力変換モジュール１１が負担する変換電力をＰ＿１１、電力変換モジュール１２が負担する変換電力をＰ＿１２、電力変換モジュール１３が負担する変換電力をＰ＿１３及び電力変換モジュール１４が負担する変換電力をＰ＿１４とすると、電力変換装置１が出力する変換電力Ｐｔｏｌは、次の式（１）として定義できる。
Ｐ＿ｔｏｌ＝Ｐ＿１１＋Ｐ＿１２＋Ｐ＿１３＋Ｐ＿１４  ・・・（１）
【００４３】
またここで、変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１２，Ｐ＿１３，Ｐ＿１４は、０から１の範囲をとる分担係数（複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例）α＿１１，α＿１２，α＿１３，α＿１４を導入すると、次の式（２）から式（５）で定義できる。
Ｐ＿１１＝（α＿１１／４）×Ｐ＿ｔｏｌ  ・・・（２）
Ｐ＿１２＝（α＿１２／４）×Ｐ＿ｔｏｌ  ・・・（３）
Ｐ＿１３＝（α＿１３／４）×Ｐ＿ｔｏｌ  ・・・（４）
Ｐ＿１４＝（α＿１４／４）×Ｐ＿ｔｏｌ  ・・・（５）
【００４４】
式（２）において、「α＿１１」は、電力変換モジュール１１が負担する変換電力Ｐ＿１１の分担係数を示している。式（３）において、「α＿１２」は、電力変換モジュール１２が負担する変換電力Ｐ＿１２の分担係数を示している。式（４）において、「α＿１３」は、電力変換モジュール１３が負担する変換電力Ｐ＿１３の分担係数を示している。式（５）において、「α＿１４」は、電力変換モジュール１４が負担する変換電力Ｐ＿１４の分担係数を示している。
【００４５】
電力変換装置１が出力する変換電力Ｐｔｏｌは、外部要因（例えば負荷９（図１参照））によって決定される要求値である。電力変換装置１が出力する変換電力Ｐｔｏｌは、外部要因（例えば負荷９）の状態に応じて変動する値であって固定値ではない。変換電力Ｐｔｏｌが変動値であるため、変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１２，Ｐ＿１３，Ｐ＿１４は、外部要因（例えば負荷９）の状態に応じて変更する必要がある。電力変換装置１は、分担係数α＿１１，α＿１２，α＿１３，α＿１４を適宜変更することによって変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１２，Ｐ＿１３，Ｐ＿１４の値を変更するように構成されている。
【００４６】
図４は、電力変換装置１における負荷率ＬＦに対する、４つの電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度（以下、電力変換モジュールの温度を「モジュール温度」と称する場合がある）の特性の一例を示している。負荷率は、外部要因（本実施形態では負荷９）によって決定される最大の要求値に対する所定時点における電力変換装置１が出力する変換電力Ｐｔｏｌの比率である。電力変換装置１が出力する変換電力Ｐｔｏｌは、電力変換モジュール１１が負担する変換電力Ｐ＿１１、電力変換モジュール１２が負担する変換電力Ｐ＿１２、電力変換モジュール１３が負担する変換電力Ｐ＿１３及び電力変換モジュール１４が負担する変換電力Ｐ＿１４の合計（以下、「合計変換電力」と称する場合がある）である（式（１）参照）。したがって、負荷率は、複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の合計変換電力に基づく値の一例に相当する。
【００４７】
図４中に示すグラフの横軸は負荷率ＬＦ［ｐ．ｕ．］を示し、当該グラフの縦軸は電力変換モジュールのモジュール温度Ｔｍ［℃］を示している。図４中に示す「ＴＣｕｐ」は、冷却部１８の上部側に実装された電力変換モジュール１１，１３の温度特性を示している。図４中に示す「ＴＣｂｏ」は、冷却部１８の下部側に実装された電力変換モジュール１２，１４の温度特性を示している。図４中に示す「ＴＲｕｐ」は、電力変換モジュールの温度特性の参考例であって、冷却部１８の上部側に実装され、かつ分担係数が一定（例えば「１」）の場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。図４中に示す「ＴＲｂｏ」は、電力変換モジュールの温度特性の参考例であって、冷却部１８の下部側に実装され、かつ分担係数が一定（例えば「１」）の場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。
【００４８】
冷却部１８の上部側に実装された電力変換モジュール１１，１３は、ほぼ同じ温度であるとみなすことができる。このため、図４では、電力変換モジュール１１，１３のいずれの温度特性も、温度特性ＴＣｕｐで表されている。同様に、冷却部１８の下部側に実装された電力変換モジュール１２，１４は、ほぼ同じ温度であるとみなすことができる。このため、図４では、電力変換モジュール１１，１３のいずれの温度特性も、温度特性ＴＣｂｏで表されている。
【００４９】
電力変換装置１に備えられた冷却部１８は、自然対流ＮＣにより熱を大気に放熱している。このため、風上側に相当する冷却部１８の下部側から風下側に相当する冷却部１８の上部側に近づくにつれ、冷却部１８内を流れる空気の温度は顕著に上昇してしまう。その結果、図４に示すように、電力変換装置１では、風上側に配置された電力変換モジュール１２、１４よりも風下側に配置された電力変換モジュール１１、１３の方が、モジュール温度が高くなる傾向にある。
【００５０】
負荷率ＬＦによらず電力変換モジュールのそれぞれが負担する変換電力の分担係数が全て一定（例えば「１」）の場合、図４中の温度特性ＴＲｕｐ及び温度特性ＴＲｂｏで示すように、電力変換モジュールの温度Ｔｍは、負荷率ＬＦが大きくなるに従って初期温度Ｔｍａから線形増加する。初期温度Ｔｍａは、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度として想定される最高の初期温度に設定される。冷却部１８の上部側（風下側）に配置された電力変換モジュールは、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールよりもモジュール温度Ｔｍが高い。このため、冷却部１８の上部側（風下側）に配置された電力変換モジュールは、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］よりも小さい値ＬＦａにおいてモジュール温度Ｔｍが上限値Ｔｍｌに達してしまう。このため、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Ｔｍは上限値Ｔｍｌよりも低い温度であるにもかかわらず、電力変換装置１の出力変換電力は、冷却部１８の上部側（風下側）に配置された電力変換モジュールに律速されて制限されてしまう。
【００５１】
図４中の温度特性ＴＲｂｏで示すように、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Ｔｍは、負荷率ＬＦの値がＬＦａにおいて上限値Ｔｍｌに達していない。このため、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールは、さらに負荷率ＬＦを上げる余地がある。
【００５２】
そこで、本実施形態による電力変換装置１は、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］よりも低い所定値ＬＦｂを境界値として、複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３の分担係数α＿１１，α＿１３を１よりも小さい値に減少させるように構成される。さらに、電力変換装置１は、負荷率ＬＦの所定値ＬＦｂを境界値として、複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち相対的にモジュール温度Ｔｍが低い電力変換モジュール１２，１４の分担係数α＿１２，α＿１４を１よりも大きな値に増加させるように構成される。ここで、所定値ＬＦｂは、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のいずれのモジュール温度Ｔｍが上限値Ｔｍｌとならない負荷率ＬＦの値（例えばＬＦａよりも小さい値）に設定される。
【００５３】
その結果、図４中に温度特性ＴＣｕｐで示すように、４個の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、冷却部１８の上部側に実装されて相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３は、負荷率ＬＦが０から所定値ＬＦｂの間よりも所定値ＬＦｂ以上の方がモジュール温度Ｔｍの上昇率が小さくなる。一方、図４中に温度特性ＴＣｂｏで示すように、４個の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、冷却部１８の下部側に実装されて相対的にモジュール温度Ｔｍが低い電力変換モジュール１２，１４は、負荷率が０から所定値ＬＦｂの間よりも所定値ＬＦｂ以上の方がモジュール温度Ｔｍの上昇率が大きくなる。これにより、電力変換装置１は、負荷率ＬＦが所定値ＬＦｂ以上において電力変換モジュール１１，１３及び電力変換モジュール１２，１４の間のモジュール温度Ｔｍの温度差を低減できる。
【００５４】
電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のモジュール温度Ｔｍはいずれも、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］において上限値Ｔｍｌに到達する。その結果、電力変換装置１の出力変換電力は、冷却部１８の上部側（風下側）に配置された電力変換モジュール１１，１３によって制限されることが防止され、電力変換装置１が出力可能な変換電力Ｐｔｏｌを１［ｐ．ｕ．］にまで増加させることが可能となる。
【００５５】
図５は、電力変換装置１の負荷率ＬＦに対する、４つの電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１２，Ｐ＿１３，Ｐ＿１４の分担係数α＿１１，α＿１２，α＿１３，α＿１４の特性の一例を示している。図５中に示すグラフの横軸は負荷率ＬＦ［ｐ．ｕ．］を示し、当該グラフの縦軸は分担係数を示している。図５中に示す「ＳＣｕｐ」は、冷却部１８の上部側に実装された電力変換モジュール１１，１３の分担係数の特性（以下、「分担係数特性」と称する場合がある）を示している。図５中に示す「ＳＣｂｏ」は、冷却部１８の下部側に実装された電力変換モジュール１２，１４の分担係数特性を示している。図５中に示す「ＳＲ」は、電力変換モジュールの分担係数特性の参考例であって、負荷率に対して分担係数が一定（例えば「１」）の場合の分担係数の特性を示している。
【００５６】
負荷率ＬＦが所定値ＬＦｂ（＜１）［ｐ．ｕ．］以上１［ｐ．ｕ．］以下の範囲で、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が非線形のモジュール温度Ｔｍの温度特性を有するために、図５に示すように、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４は、負荷率ＬＦが所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］以上１［ｐ．ｕ．］以下の範囲で分担係数が増加又は減少する特性を有する。より具体的に、負荷率ＬＦに対する分担係数特性は、４つの電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、冷却部１８の上部側に実装されて相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３と、冷却部１８の下部側に実装されて相対的にモジュール温度Ｔｍが低い電力変換モジュール１２，１４とで異なっている。電力変換モジュール１１，１３の分担係数α＿１１，α＿１３は、負荷率ＦＬが、０［ｐ．ｕ．］以上所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］よりも小さい範囲では一定値α１（例えば「１」）であり、所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］以上１［ｐ．ｕ．］以下の範囲で減少する分担係数特性ＳＣｕｐを有している。一方、電力変換モジュール１２，１４の分担係数α＿１２，α＿１４は、負荷率ＬＦが、０［ｐ．ｕ．］以上所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］よりも小さい範囲では一定値α１（例えば「１」）であり、所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］以上１［ｐ．ｕ．］以下の範囲で増加する分担係数特性ＳＣｂｏを有している。
【００５７】
電力変換モジュール１１，１３は、負荷率が所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］から１［ｐ．ｕ．］に向かって増加するに従って徐々に減少し、負荷率が１［ｐ．ｕ．］において値がα−（α−＜１）となる分担係数特性ＳＣｕｐを有している。電力変換モジュール１２，１４は、負荷率が所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］から１［ｐ．ｕ．］に向かって増加するに従って徐々に増加し、負荷率が１［ｐ．ｕ．］において値がα＋（α＋＞１）となる分担係数特性ＳＣｂｏを有している。
【００５８】
図５中に示す電力変換モジュールの分担係数特性の参考例のように、負荷率ＬＦに対して分担係数が一定（例えば「１」）の場合、図４を用いて説明したように、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］よりも小さい値ＬＦａにおいて、複数の電力変換モジュールのうちのいずれかのモジュール温度Ｔｍが上限値Ｔｍｌとなってしまう。これに対し、本実施形態では、モジュール温度Ｔｍが相対的に高い電力変換モジュール１１，１３は、所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］以上１［ｐ．ｕ．］以下の範囲で分担係数α＿１１，α＿１３が例えば「１」よりも小さくなるように設定されている。このため、電力変換モジュール１１，１３が負担する変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１３は、分担係数α＿１１，α＿１３が例えば「１」の場合と比較して小さくなる（式（２）及び式（４）参照）。変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１３が低減することにより、電力変換モジュール１１，１３で発生する損失（熱）も低減するので、電力変換モジュール１１，１３のモジュール温度Ｔｍが抑制される。
【００５９】
一方、モジュール温度Ｔｍが相対的に低い電力変換モジュール１２，１４は、例えば負荷率の値がＬＰａにおけるモジュール温度Ｔｍが上限値Ｔｍｌよりも低い（図４参照）。このため、電力変換モジュール１２，１４は、分担係数α＿１２，α＿１４が例えば「１」の場合よりも変換電力Ｐ＿１２，Ｐ１４を増加できるだけの余裕がある。このため、本実施形態では、所定値ＬＦｂ［ｐ．ｕ．］以上１［ｐ．ｕ．］以下の範囲で分担係数α＿１２，α＿１４が例えば「１」よりも大きくなるように設定される。電力変換モジュール１２，１４が負担する変換電力Ｐ＿１２，Ｐ＿１４は、分担係数α＿１２，α＿１４が例えば「１」の場合と比較して大きくなる（式（３）及び式（５）参照）。これにより、電力変換モジュール１２，１４が負担する変換電力Ｐ＿１２，Ｐ＿１４は、増加するので、電力変換モジュール１１，１３が負担する変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１３の減少分を補うことができる。その結果、電力変換装置１は、負荷９の要求値を満たす変換電力Ｐｔａｌを負荷９に供給することができる。また、この場合、電力変換モジュール１２，１４で発生する損失（熱）が増加して、電力変換モジュール１２，１４のモジュール温度Ｔｍが上昇する。しかしながら、電力変換モジュール１２，１４のモジュール温度Ｔｍは、負荷率ＬＦが所定値ＬＦａ［ｐ．ｕ．］から１［ｐ．ｕ．］の範囲で上限値Ｔｍｌよりも低く余裕がある。このため、電力変換モジュール１２，１４が損失（熱）を発生しても、電力変換モジュール１２，１４のモジュール温度Ｔｍは、所定値ＬＦａ［ｐ．ｕ．］から１［ｐ．ｕ．］の範囲で上限値Ｔｍｌに到達しないため、電力変換装置１の出力変換電力は、電力変換モジュール１２，１４によって制限されない。
【００６０】
分担係数は、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例である。また、負荷率は、複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値の一例に相当する。したがって、分担係数を負荷率に対応させた特性である分担係数特性は、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を当該複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させた特性の一例に相当する。さらに、本実施形態における分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏは、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度差が小さくなるように設定されている。このため、分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏは、並列接続される複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を当該複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させた特性の一例に相当する。
【００６１】
図５に示す電力変換装置１の負荷率ＬＦに対する分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏは、電力変換装置１の実動作の前の測定又は電力変換装置１の動作シミュレーションによって得られる。負荷率の所定値ＬＦｂは、冷却部１８の構造（例えば、大きさや放熱フィン１８２の形状など）、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の実装状態（配置場所やベース部１８１との熱抵抗など）などによって決定される。また、負荷率ＬＦの所定値ＬＦｂは、相対的に高温になり易い電力変換モジュール（本実施形態では電力変換モジュール１１，１３）と、当該電力変換モジュールよりも低温になりやすい電力変換モジュール（本実施形態では電力変換モジュール１２，１４）とのモジュール温度Ｔｍの温度差が所定値以上になる値に設定されてもよい。負荷率の所定値ＬＦｂは、例えば０．９［ｐ．ｕ．］に設定されてもよい。分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏや負荷率の所定値ＬＦｂは、例えば共通モジュール制御回路１５（図１参照）に設けられた記憶部（詳細は後述する）に保存される。
【００６２】
次に、本実施形態による制御装置の要部の構成について図１から図５を参照しつつ図６を用いて説明する。図６は、電力変換装置１に備えられた共通モジュール制御回路（制御装置の一例）１５の要部の一例を示す機能ブロック図である。共通モジュール制御回路１５は、電力変換装置１の負荷率を分担係数α＿１１，α＿１２，α＿１３，α＿１４に応じて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４に分担させ、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの変換電力を個別に制御するように構成されている。共通モジュール制御回路１５は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれについて変換電力を制御する変換電力制御部を有している。当該変換電力制御部は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれで同一の構成を有し、同一の機能を発揮するようになっている。このため、以下、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの変換電力制御部の構成について、電力変換モジュール１１の変換電力制御部を例にとって説明する。なお、図６では、電力変換モジュール１１の変換電力制御部１００が図示されている。
【００６３】
図６に示すように、共通モジュール制御回路１５に設けられた変換電力制御部１００は、統括制御部１０１を有している。統括制御部１０１は、共通モジュール制御回路１５を統括的に制御する機能ブロックである。統括制御部１０１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの変換電力制御部で共有されている。統括制御部１０１には、例えば共通モジュール制御回路１５の外部から入力される外部要因（本実施形態では負荷９）の要求値であるｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ、ｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆ及び最大要求電流Ｉｄｑ＿ｒｅｆが入力される。ｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆは、例えば負荷９を駆動するために現時点で必要な電流である。ｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆは、電力変換装置１の負荷率の値が１［ｐ．ｕ．］以外のいずれかの値における要求値に相当する。最大要求電流Ｉｄｑ＿ｒｅｆは、負荷９を駆動するために必要な最大電流である。最大要求電流Ｉｄｑ＿ｒｅｆは、電力変換装置１の負荷率の値が１［ｐ．ｕ．］の値における要求値に相当する。詳細は後述するが、統括制御部１０１は、共通モジュール制御回路１５の外部から入力されるｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ、ｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆ及び最大要求電流Ｉｄｑ＿ｒｅｆに基づいて、現時点での電力変換装置１の負荷率を算出するように構成されている。
【００６４】
統括制御部１０１は、入力されるｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ、ｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆ及び最大要求電流Ｉｄｑ＿ｒｅｆに基づいて、現時点での負荷率ＬＦを以下の式（６）を用いて算出するように構成されている。なお、式（６）では、負荷率ＬＦ、ｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ、ｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆ及び最大要求電流Ｉｄｑ＿ｒｅｆが符号のみで表されている。
ＬＦ＝√（Ｉｄ＿ｒｅｆ２＋Ｉｑ＿ｒｅｆ２）／Ｉｄｑ＿ｒｅｆ  ・・・（６）
【００６５】
詳細は後述するが、記憶部１０２には、電力変換モジュール１１の分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏなどが記憶されている。統括制御部１０１は、算出した負荷率ＬＦに対応する電力変換モジュール１１の分担係数α＿１１を記憶部１０２から読み出すように構成されている。
【００６６】
変換電力制御部１００は、電圧検出回路１７（図２参照）に設けられた電圧検出器１７１，１７２，１７３（図２参照）で検出されたＵ相の電圧検出信号Ｖｕ、Ｖ相の電圧検出信号Ｖｖ及びＷ相の電圧検出信号Ｖｗをｄ−ｑ座標成分に変換してｄ軸系統電圧Ｖｄ及びｑ軸系統電圧Ｖｑを生成する座標変換部１５１を有している。座標変換部１５１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの変換電力制御部で共有されている。
【００６７】
変換電力制御部１００は、電力変換モジュール１１に設けられた電流検出器１１３ｕ，１１３ｖ，１１３ｗで検出されたＵ相の電流検出信号Ｉｕ＿１１、Ｖ相の電流検出信号Ｉｖ＿１１及びＷ相の電流検出信号Ｉｗ＿１１をｄ−ｑ座標成分に変換してｄ軸電流Ｉｄ＿１１及びｑ軸電流Ｉｑ＿１１を生成する座標変換部１５２を有している。
【００６８】
変換電力制御部１００は、外部から入力されるｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆと、ｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆに基づく電力変換モジュール１１の分担係数α＿１１との算術演算により、電力変換モジュール１１のｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆを生成する電流指令値生成部１５０を有している。
【００６９】
より具体的には、図６に示すように、電流指令値生成部１５０は、電力変換モジュール１１，１３の分担係数特性ＳＣｕｐ、電力変換モジュール１２，１４の分担係数特性ＳＣｂｏ（図５参照）及び電力変換装置１の負荷率の所定値ＬＦｂなどを記憶する記憶部１０２を有している。すなわち、分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏを記憶する記憶部１０２は、並列接続される複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を当該複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部の一例に相当する。記憶部１０２は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの変換電力制御部で共有されている。記憶部１０２は、統括制御部１０１に接続されている。これにより、統括制御部１０１は、記憶部１０２にアクセスして記憶部１０２に記憶された電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏなどを読み出すことができるようになっている。
【００７０】
電流指令値生成部１５０は、ｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆが入力される第一除算部１５０ａと、ｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆが入力される第二除算部１５０ｂとを有している。第一除算部１５０ａは、電力変換装置１に備えられた電力変換モジュールの個数（本実施形態では４個）でｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆを除算するように構成されている。第二除算部１５０ｂは、電力変換装置１に備えられた電力変換モジュールの個数（本実施形態では４個）でｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆを除算するように構成されている。
【００７１】
電流指令値生成部１５０は、第一除算部１５０ａから入力される除算信号と、統括制御部１０１から入力される分担係数α＿１１の情報を含む信号とを積算して、ｄ軸電流指令値ＩＤ＿１１＿ｒｅｆを出力する第一積算部１５０ｃを有している。また、電流指令値生成部１５０は、第二除算部１５０ｂから入力される除算信号と、統括制御部１０１から入力される分担係数α＿１１の情報を含む信号とを積算して、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆを出力する第二積算部１５０ｄを有している。このように、電流指令値生成部１５０は、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例に相当する分担係数α＿１１に基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆを生成するように構成されている。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆは、電力変換モジュール１１に流れる電流（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の交流出力電流）を調整するために用いられる。
【００７２】
図示は省略するが、電力変換モジュール１２，１３，１４用のそれぞれの変換電力制御部に設けられた電流指令値生成部も同様に、分担係数α＿１２，α＿１３，α＿１４に基づいてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値をそれぞれ生成するように構成されている。したがって、電力変換制御部に設けられた電流指令値生成部は、記憶部１０２に記憶された電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１２，Ｐ＿１３，Ｐ＿１４の割合に基づいて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれに流れる電流を調整する調整部の一例に相当する。
【００７３】
変換電力制御部１００は、電流指令値生成部１５０が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆと、座標変換部１５２が出力するｄ軸電流Ｉｄ＿１１及びｑ軸電流Ｉｑ＿１１との偏差をそれぞれ演算する偏差演算部１５３を有している。偏差演算部１５３は、電流指令値生成部１５０に設けられた第一積算部１５０ｃから入力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆから座標変換部１５２から入力されるｄ軸電流Ｉｄを減算する第一減算部１５３ａを有している。また、偏差演算部１５３は、第二積算部１５０ｄから入力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆから座標変換部１５２から入力されるｑ軸電流Ｉｑを減算する第二減算部１５３ｂを有している。このように、偏差演算部１５３は、電流指令値生成部１５０で生成された電流指令値と、電力変換モジュール１１に設けられた電流検出器１１３ｕ，１１３ｖ，１１３ｗで検出された電流検出信号Ｉｕ＿１１，Ｉｖ＿１１、Ｉｗ＿１１との差分を演算するようになっている。電流検出器１１３ｕ，１１３ｖ，１１３ｗで検出された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ、Ｉｗは、電力変換モジュール１１と負荷９との間に流れるＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流電流である。このため、変換電力制御部１００は、偏差演算部１５３において電流フィードバック制御を実行することにより、電流検出信号Ｉｕ＿１１，Ｉｖ＿１１、Ｉｗ＿１１（すなわち電力変換モジュール１１と負荷９との間に流れるＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流電流）の値がｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆ及びｑ軸Ｉｑ＿２１＿ｒｅｆの値になるように制御する。
【００７４】
変換電力制御部１００は、偏差演算部１５３が出力する信号に比例積分演算を施すＰＩ制御部１５４を有している。ＰＩ制御部１５４は、偏差演算部１５３に設けられた第一減算部１５３ａから入力される減算信号に比例積分制御を施す第一ＰＩ制御部１５４ａを有している。また、ＰＩ制御部１５４は、偏差演算部１５３の第二減算部１５３ｂから入力される減算信号に比例積分制御を施す第二ＰＩ制御部１５４ｂを有している。第一ＰＩ制御部１５４ａ及び第二ＰＩ制御部１５４ｂのそれぞれにおいて施される比例演算には、偏差演算部１５３での演算結果の単位を電流から電圧に変換するパラメータが含まれている。このため、第一ＰＩ制御部１５４ａ及び第二ＰＩ制御部１５４ｂから出力される信号は、電圧を単位とする信号との演算が可能になる。
【００７５】
変換電力制御部１００は、電力変換モジュール１１に設けられた交流リアクトルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ（図２参照）による電圧降下を演算する電圧降下演算部１５５を有している。電圧降下演算部１５５は、座標変換部１５２から入力されるｄ軸電流Ｉｄによる電圧降下を演算する第一演算部１５５ａと、座標変換部１５２から入力されるｑ軸電流Ｉｑによる電圧降下を演算する第二演算部１５５ｂとを有している。図６中に示す「Ｌ」は、交流リアクトルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの合成リアクトルを示し、「ω」は、電力変換モジュール１１が出力する三相交流電圧の角周波数を示している。
【００７６】
変換電力制御部１００は、ＰＩ制御部１５４が出力する電圧信号と、座標変換部１５１が出力するｄ軸系統電圧Ｖｄ及びｑ軸系統電圧Ｖｑとを加減算する電圧加算部１５６を有している。電圧加算部１５６は、ＰＩ制御部１５４に設けられた第一ＰＩ制御部１５４ａから入力されるｄ軸に関連する電圧信号と、座標変換部１５１から出力されるｄ軸系統電圧Ｖｄとを加算する第一加算部１５６ａを有している。電圧加算部１５６は、ＰＩ制御部１５４に設けられた第二ＰＩ制御部１５４ｂから入力されるｑ軸に関連する電圧信号と、座標変換部１５１から出力されるｑ軸系統電圧Ｖｑとを加算する第二加算部１５６ｂを有している。
【００７７】
ＰＩ制御部１５４から出力される電圧信号は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆと、ｄ軸電流Ｉｄ＿１１及びｑ軸電流Ｉｑ＿１１との偏差に基づく信号である。つまり、ＰＩ制御部１５４から出力される電圧信号は、電流指令値と電流検出値との偏差に基づく信号である。このため、第一ＰＩ制御部１５４ａから出力される電圧信号は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆの方がｄ軸電流Ｉｄ＿１１よりも大きい場合に正の値となり、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿１１＿ｒｅｆの方がｄ軸電流Ｉｄ＿１１よりも小さい場合に負の値となる。同様に、第二ＰＩ制御部１５４ｂから出力される電圧信号は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆの方がｑ軸電流Ｉｑ＿１１よりも大きい場合に正の値となり、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＿１１＿ｒｅｆの方がｑ軸電流Ｉｑ＿１１よりも小さい場合に負の値となる。
【００７８】
したがって、第一加算部１５６ａは、第一ＰＩ制御部１５４ａから出力される電圧信号が正の場合に当該電圧信号をｄ軸系統電圧Ｖｄに加算する。一方、第一加算部１５６ａは、第一ＰＩ制御部１５４ａから出力される電圧信号が負の場合には負の当該電圧信号をｄ軸系統電圧Ｖｄに加算するため、実質的にｄ軸系統電圧Ｖｄから当該電圧信号を減算することになる。同様に、第二加算部１５６ｂは、第二ＰＩ制御部１５４ｂから出力される電圧信号が正の場合に当該電圧信号をｑ軸系統電圧Ｖｑに加算する。一方、第二加算部１５６ｂは、第二ＰＩ制御部１５４ｂから出力される電圧信号が負の場合には負の当該電圧信号をｑ軸系統電圧Ｖｑに加算するため、実質的にｑ軸系統電圧Ｖｑから当該電圧信号を減算することになる。
【００７９】
変換電力制御部１００は、電圧加算部１５６が出力する信号と、電圧降下演算部１５５が出力する信号とを加減算する加減算部１５７を有している。加減算部１５７は、電圧加算部１５６に設けられた第一加算部１５７ａから入力される信号と、電圧降下演算部１５５の第二演算部１５５ｂから入力される信号とを加算する第一加算部１５７ａを有している。第一加算部１５７ａは、第一加算部１５７ａから入力される信号と、第二演算部１５５ｂから入力される信号とを加算してｄ−ｑ座標上のｑ軸電圧指令値を生成する。
【００８０】
加減算部１５７は、電圧加算部１５６に設けられた第二加算部１５６ｂから入力される信号と、電圧降下演算部１５５に設けられた第一演算部１５５ａから出力される信号の極性を反転させた反転信号とを加算する第二加算部１５７ｂを有している。第二加算部１５７ｂは、第二加算部１５６ｂから入力される信号と、第一演算部１５５ａから出力される信号の極性を反転させた反転信号とを加算することによって、第二加算部１５６ｂから入力される信号から第一演算部１５５ａから入力される信号を減算した演算と等価の演算を実行し、ｄ−ｑ座標上のｄ軸電圧指令値を生成する。
【００８１】
変換電力制御部１００は、加減算部１５７から入力されるｄ−ｑ座標上のｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を三相量に変換してＵ相、Ｖ相及びＷ相の出力電圧指令値を生成する座標変換部１５８を有している。すなわち、座標変換部１５８は、電力変換モジュール１１で生成されるＵ相の交流出力電圧を追従させる出力電圧指令値と、Ｖ相の交流出力電圧を追従させる出力電圧指令値と、Ｗ相の交流出力電圧を追従させる出力電圧指令値とを生成する。
【００８２】
変換電力制御部１００は、座標変換部１５８が出力する出力電圧指令値を基準化する電圧指令値基準化部１５９を有している。電圧指令値基準化部１５９は、電圧検出器１６（図２参照）から入力される電圧検出信号Ｖｐｎの信号レベルを１／２とする除算部１５９ａを有している。電圧指令値基準化部１５９は、座標変換部１５８から入力される出力電圧指令値を除算部１５９ａから入力される除算信号の電圧レベルで除して出力電圧指令値を基準化する基準化部１５９ｂを有している。基準化部１５９ｂは、座標変換部１５８から入力されるＵ相用の出力電圧指令値、Ｖ相用の出力電圧指令値及びＷ相用の出力電圧指令値のそれぞれを基準化する。
【００８３】
変換電力制御部１００は、電圧指令値基準化部１５９から入力されるＵ相用、Ｖ相用及びＷ相用のそれぞれの基準化された出力電圧指令値をパルス幅変調してゲート駆動回路１１２（図２参照）を制御するための制御信号Ｓｃ＿１１を生成するパルス幅変調部１０３を有している。パルス幅変調部１０３は、電力変換モジュール１１に設けられたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をそれぞれ駆動するためのゲートパルス信号に関する情報を含む制御信号Ｓｃ＿１１を生成し、生成した制御信号Ｓｃ＿１１をゲート駆動回路１１２に出力する。
【００８４】
共通モジュール制御回路１５は、電力変換モジュール１１，１３の分担係数特性ＳＣｕｐ及び電力変換モジュール１２，１４の分担係数特性ＳＣｂｏを記憶する記憶部１０２を備えている。また、共通モジュール制御回路１５は、記憶部１０２に記憶された分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏを参照して取得される分担係数α＿１１，α＿１２，α＿１３，α＿１４に基づいて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれに流れる電流を調整する調整部の一例に相当する電流指令値生成部１５０を備えている。分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏは、並列接続される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度差が小さくなるように設定されている。このため、共通モジュール制御回路１５は、分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏを参照して取得される分担係数α＿１１，α＿１２，α＿１３，α＿１４に基づいて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれに流れる電流を調整することによって、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度差を抑制することができる。共通モジュール制御回路１５を備える電力変換装置１も同様に、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度差を抑制することができる。
【００８５】
ところで、従来の電力変換装置の構成部品において、冷却器の強制空冷用ファンは、他の構成部品よりも寿命が短いため、定期交換が要求されたり、電力変換装置の信頼性が低下したりしてしまう。このため、従来の電力変換装置には、強制空冷用ファンを省略した自然空冷方式とすることによって、冷却器の保守作業を不要とすることが要求される場合がある。近年のパワー半導体デバイスの技術革新により、より小型な自然空冷方式の電力変換装置が実現されている。
【００８６】
変換容量が大きな電力変換装置において自然空冷方式を適用するには、パワー半導体デバイスで発生する発熱量を分散するために、パワー半導体デバイスを並列接続したり、複数の電力変換モジュールを並列接続したりする構成をとるのが現実的である。電力変換モジュールは小型であるため、同一の冷却器（例えばヒートシンク）に複数台の電力変換モジュールを実装する構造が単純かつ現実的である。
【００８７】
しかしながら、自然空冷方式は、自然対流によってヒートシンクの熱を放熱するため、同一のヒートシンク上での温度むらを無視できない。すなわち、自然対流は、風上と風下で自然対流している空気の温度の差が大きいため、ヒートシンクの表面温度も、風下に向かうほど上昇する傾向がある。そのため、自然空冷方式の冷却器は、各電力変換モジュールの配置場所によって、冷却性能に差が出てしまう。特に、電力変換装置が電力供給する負荷が重負荷である場合、一部の電力変換モジュールが温度上限値に達して、電力変換装置の出力電力が制限されてしまう場合がある。特許文献１および特許文献２には、各電力変換モジュールに与える冷却性能を均一化する方法が開示されている。
【００８８】
特許文献１には、第一の電力変換モジュールと、第一の電力変換モジュールよりヒートシンクと熱的に接続する面積が大きな第二の電力変換モジュールを備えている冷却装置が開示されている。さらに、特許文献１には、ヒートシンクの風上側に第一の電力変換モジュールを配置し、風下側に第二の電力変換モジュールを配置することで、第二の電力変換モジュールとヒートシンクの熱抵抗が、第一の電力変換モジュールとヒートシンクの熱抵抗よりも低くなり、冷却器自身による冷却性能のむらをなるべく相殺させることができることが開示されている。
【００８９】
特許文献２には、ヒートシンク上で各電力変換モジュールを千鳥配列にすることで、各電力変換モジュールに与える冷却性能をなるべく均一化させる冷却装置が開示されている。
【００９０】
特許文献１に記載された冷却装置は、複数種類の異なる構造を持つ電力変換モジュールが必要であるため、コストが高くなるという問題がある。特許文献２に記載された冷却装置は、ヒートシンク上に電力変換モジュールが実装できない無駄な空間が生じるため、冷却装置が大型化してしまうという問題がある。
【００９１】
これに対し、本実施形態による共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が冷却部１８上に配置されている場所に応じて分担係数を変更することにより、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４で発生する損失自体を調整するように構成されている。これにより、共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の間の温度ばらつきを抑制し、電力変換装置１の出力電力制限を防止できる。
【００９２】
また、共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を互いに同一の構造（大きさや形状など）とすることができる。これにより、共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１の低コスト化を図ることができる。さらに、共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１は、無駄な空間を作らずに電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を冷却部１８に実装できるので、小型化を図ることができる。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態による共通モジュール制御回路１５は、並列接続される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度差が小さくなるように電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力の割合を複数の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部１０２と、記憶部１０２に記憶された当該割合に基づいて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれに流れる電流を調整する電流指令値生成部１５０とを備えている。
【００９４】
また、本実施形態による電力変換装置１は、並列接続される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４と、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を冷却する冷却部１８と、共通モジュール制御回路１５とを備えている。
【００９５】
このような構成を備える共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度差が小さくなるように設定された、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力の割合（すなわち分担係数）に基づいて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれに流れる電流を調整することができる。これにより、共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１は、相対的に温度が高くなりやすい電力変換モジュールの出力電力を低減して損失（すなわち発熱）の発生を抑制するとともに、相対的に温度が高くなりやすい電力変換モジュールの出力電力を増加させて電力変換装置１全体の出力電力量を維持できる。その結果、共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度むらを抑制することができる。これにより、共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のいずれかによって全体の出力電力が律速されてしまうことを防止できる。
【００９６】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態による制御装置及びそれを備える電力変換装置について図７から図１１を用いて説明する。本実施形態による制御装置及びそれを備える電力変換装置について、上記第１実施形態による共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９７】
（電力変換装置）
まず、本実施形態による電力変換装置の概略構成について図２及び図３を参照しつつ図７を用いて説明する。
【００９８】
図７に示すように、本実施形態による電力変換装置３は、冷却部１８（図３参照）に流入する空気の温度又は当該空気の温度を推定できる温度を検出する周囲温度検出器（検出器の一例）２８を備えている。周囲温度検出器３０は、検出した温度の情報を含む信号である温度検出信号Ｔａを共通モジュール制御回路３５に出力するように構成されている。ここで、冷却部１８に流入する空気は、例えば冷却部１８における自然対流ＮＣによって流入する空気である。冷却部１８に流入する空気の温度を検出する周囲温度検出器３０として、例えば温度検出部に熱電対が採用された構成の検出器が例示される。また、冷却部１８に流入する空気の温度を推定できる温度を検出する周囲温度検出器３０として、例えば温度検出部に抵抗温度デバイスが採用された構成の検出器が例示される。
【００９９】
共通モジュール制御回路３５は、周囲温度検出器３０から入力される温度検出信号Ｔａに基づいて、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例に相当する分担係数を変化させることができるように構成されている点を除いて、上記第１実施形態による共通モジュール制御回路１５と同様の構成を有し、同様の機能を発揮するようになっている。
【０１００】
本実施形態における電力変換モジュール１１，１２，１３，１４、電圧検出器１６及び電圧検出回路１７は、上記第１実施形態における電力変換モジュール１１，１２，１３，１４、電圧検出器１６及び電圧検出回路１７と同一の構成を有し、同一の機能を発揮するようになっているため、説明は省略する。
【０１０１】
（制御装置）
次に、本実施形態による制御装置について図２、図３及び図７を参照しつつ図８から図１１を用いて説明する。本実施形態による制御装置の一例に相当する共通モジュール制御回路３５（図７参照）は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４（図１参照）を制御するように構成されている。共通モジュール制御回路１５は、電圧検出器１６（図１参照）から入力される電圧検出信号Ｖｐｎ、電圧検出回路１７（図１参照）から入力される電圧検出信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、電力変換モジュール１１から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１１〜Ｉｗ＿１１、電力変換モジュール１２から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１２〜Ｉｗ＿１２、電力変換モジュール１３から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１３〜Ｉｗ＿１３、電力変換モジュール１４から入力される電流検出信号Ｉｕ＿１４〜Ｉｗ＿１４及び周囲温度検出器３０から入力される温度検出信号Ｔａに基づいて演算した制御信号Ｓｃ＿１１，Ｓｃ＿１２，Ｓｃ＿１３，Ｓｃ＿１４を電力変換モジュール１１，１２，１３，１４に出力する機能を発揮するようになっている。これにより、共通モジュール制御回路３５は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力の割合を、周囲温度を加味した上で個別にリアルタイムで調整できるようになっている。
【０１０２】
図８は、電力変換装置３における負荷率ＬＦに対する、４つの電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のモジュール温度の特性の一例を示している。図８中に示すグラフの横軸は負荷率ＬＦ［ｐ．ｕ．］を示し、当該グラフの縦軸は電力変換モジュールのモジュール温度Ｔｍ［℃］を示している。図８中に示す「ＴＣｕｐ１」及び「ＴＣｕｐ２」は、冷却部１８の上部側に実装された電力変換モジュール１１，１３の温度特性を示している。「ＴＣｕｐ１」は、負荷率ＬＦの値が０におけるモジュール温度Ｔｍ（初期温度）の値がＴｍａ１（例えば４０℃）の場合の特性を示し、「ＴＣｕｐ２」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ２（例えば６０℃）の場合の特性を示している。図８中に示す「ＴＣｂｏ１」及び「ＴＣｂｏ２」は、冷却部１８の下部側に実装された電力変換モジュール１２，１４の温度特性を示している。「ＴＣｂｏ１」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ１（例えば４０℃）の場合の特性を示し、「ＴＣｂｏ２」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ２（例えば６０℃）の場合の特性を示している。図８中に示す「ＴＲｕｐ１」及び「ＴＲｕｐ２」は、電力変換モジュールの温度特性の参考例であって、冷却部１８の上部側に実装され、かつ分担係数が一定（例えば「１」）の場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。「ＴＲｕｐ１」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ１（例えば４０℃）の場合の特性を示し、「ＴＲｕｐ２」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ２（例えば６０℃）の場合の特性を示している。図８中に示す「ＴＲｂｏ１」及び「ＴＲｂｏ２」は、電力変換モジュールの温度特性の参考例であって、冷却部１８の下部側に実装され、かつ分担係数が一定（例えば「１」）である場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。「ＴＲｂｏ１」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ１（例えば４０℃）の場合の電力変換モジュールの温度特性を示し、「ＴＲｂｏ１」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ２（例えば６０℃）の場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。
【０１０３】
図８に示すように、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ１（例えば４０℃）の場合の温度特性ＴＣｕｐ１，ＴＣｂｏ１，ＴＲｕｐ１，ＴＲｂｏ１は、上記第１実施形態における温度特性ＴＣｕｐ，ＴＣｂｏ，ＴＲｕｐ，ＴＲｂｏと同様の特性を有している。このため、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍ１の場合、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］よりも低い所定値ＬＦｂ１を境界値として、複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３の分担係数α＿１１，α＿１３は、１よりも小さい値に減少させるように設定される。さらに、負荷率ＬＦの所定値ＬＦｂ１を境界値として、複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち相対的にモジュール温度Ｔｍが低い電力変換モジュール１２，１４の分担係数α＿１２，α＿１４は、１よりも大きな値に増加させるように設定される。ここで、所定値ＬＦｂ１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のいずれのモジュール温度Ｔｍｐも上限値Ｔｍｌとならない負荷率ＬＦの値に設定される。所定値ＬＦｂ１は例えば、分担係数を一定値にした場合に、相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３が上限値Ｔｍｌに到達する負荷率ＬＦの値ＬＦａ１よりも小さい値に設定される。
【０１０４】
これにより、図８中に温度特性ＴＣｕｐ１で示すように、４個の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、冷却部１８の上部側に実装されて相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３は、負荷率ＬＦが０から所定値ＬＦｂ１の間よりも所定値ＬＦｂ１以上の方がモジュール温度Ｔｍの上昇率が小さくなる。一方、図８中に温度特性ＴＣｂｏ１で示すように、４個の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、冷却部１８の下部側に実装されて相対的にモジュール温度Ｔｍが低い電力変換モジュール１２，１４は、負荷率が０から所定値ＬＦｂ１の間よりも所定値ＬＦｂ１以上の方がモジュール温度Ｔｍの上昇率が大きくなる。これにより、電力変換装置３は、負荷率ＬＦが所定値ＬＦｂ１以上において電力変換モジュール１１，１３及び電力変換モジュール１２，１４の間のモジュール温度Ｔｍの温度差を低減できる。
【０１０５】
図８に示すように、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍ２（＞Ｔｍ１）の場合、負荷率ＬＦによらず電力変換モジュールのそれぞれが負担する変換電力の分担係数が全て一定（例えば「１」）の場合、図８中の温度特性ＴＲｕｐ２及び温度特性ＴＲｂｏ２で示すように、電力変換モジュールの温度Ｔｍは、負荷率ＬＦが大きくなるに従って初期温度Ｔｍａ２から線形増加する。初期温度Ｔｍａ２は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも高い温度である。冷却部１８の上部側（風下側）に配置された電力変換モジュールは、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールよりもモジュール温度Ｔｍが高い。このため、冷却部１８の上部側（風下側）に配置された電力変換モジュールは、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］よりも小さい値ＬＦａ２（＜ＬＦａ１）においてモジュール温度Ｔｍが上限値Ｔｍｌに達してしまう。このため、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Ｔｍは上限値Ｔｍｌよりも低い温度であるにもかかわらず、電力変換装置３の出力変換電力は、冷却部１８の上部側（風下側）に配置された電力変換モジュールに律速されて制限されてしまう。
【０１０６】
図８中の温度特性ＴＲｂｏ２で示すように、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Ｔｍは、負荷率ＬＦの値がＬＦａ２において上限値Ｔｍｌに達していない。このため、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールは、さらに負荷率ＬＦを上げる余地がある。しかしながら、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍ２（＞Ｔｍ１）の場合、冷却部１８の下部側（風上側）に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Ｔｍも、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］よりも小さい値ＬＦａ３（＞ＬＦａ２）においてモジュール温度Ｔｍが上限値Ｔｍｌに達してしまう。
【０１０７】
そこで、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍ１の場合と同様に、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍ２の場合も、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］よりも低い所定値ＬＦｂ２を境界値として、複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３の分担係数α＿１１，α＿１３は、１よりも小さい値に減少させるように設定される。さらに、負荷率ＬＦの所定値ＬＦｂ２を境界値として、複数（本実施形態では４個）の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち相対的にモジュール温度Ｔｍが低い電力変換モジュール１２，１４の分担係数α＿１２，α＿１４は、１よりも大きな値に増加させるように設定される。ここで、所定値ＬＦｂ２は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のいずれのモジュール温度Ｔｍも上限値Ｔｍｌとならない負荷率ＬＦの値に設定される。所定値ＬＦｂ２は例えば、分担係数を一定値にした場合に、相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３が上限値Ｔｍｌに到達する負荷率ＬＦの値ＬＦａ２よりも小さい値に設定される。
【０１０８】
これにより、図８中に温度特性ＴＣｕｐ２で示すように、４個の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、冷却部１８の上部側に実装されて相対的にモジュール温度Ｔｍが高い電力変換モジュール１１，１３は、負荷率ＬＦが０から所定値ＬＦｂ２の間よりも所定値ＬＦｂ２以上の方がモジュール温度Ｔｍの上昇率が小さくなる。一方、図８中に温度特性ＴＣｂｏ２で示すように、４個の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、冷却部１８の下部側に実装されて相対的にモジュール温度Ｔｍが低い電力変換モジュール１２，１４は、負荷率が０から所定値ＬＦｂ２の間よりも所定値ＬＦｂ２以上の方がモジュール温度Ｔｍの上昇率が大きくなる。これにより、電力変換装置３は、負荷率ＬＦが所定値ＬＦｂ２以上において電力変換モジュール１１，１３及び電力変換モジュール１２，１４の間のモジュール温度Ｔｍの温度差を低減できる。
【０１０９】
このように、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値が、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも高い初期温度Ｔｍ２である場合も、電力変換モジュール１１，１３及び電力変換モジュール１２，１４の間のモジュール温度Ｔｍの温度差を低減できる。しかしながら、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のモジュール温度Ｔｍは、負荷率ＬＦの値が１［ｐ．ｕ．］よりも小さい値の制限値ＬＦｃ（例えば０．７）において上限値Ｔｍｌに到達する。このため、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値が電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも高い場合に電力変換装置３は、動作可能な負荷率ＬＦの範囲を制限するようになっている。
【０１１０】
図９は、電力変換装置３の負荷率ＬＦに対する、４つの電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力Ｐ＿１１，Ｐ＿１２，Ｐ＿１３，Ｐ＿１４の分担係数α＿１１，α＿１２，α＿１３，α＿１４の特性の一例を示している。図９中に示すグラフの横軸は負荷率ＬＦ［ｐ．ｕ．］を示し、当該グラフの縦軸は分担係数を示している。図９中に示す「ＳＣｕｐ１」及び「ＳＣｕｐ２」は、冷却部１８の上部側に実装された電力変換モジュール１１，１３の分担係数特性を示している。「ＳＣｕｐ１」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ１（例えば４０℃）の場合の特性を示し、「ＳＣｕｐ２」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ２（例えば６０℃）の場合の特性を示している。図９中に示す「ＳＣｂｏ１」及び「ＳＣｂｏ２」は、冷却部１８の下部側に実装された電力変換モジュール１２，１４の分担係数特性を示している。「ＳＣｂｏ１」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ１（例えば４０℃）の場合の特性を示し、「ＳＣｂｏ２」は、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ２（例えば６０℃）の場合の特性を示している。
【０１１１】
図９に示すように、モジュール温度Ｔｍの初期温度が電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度として想定される最高の初期温度以下の初期温度Ｔｍａ１（例えば４０℃）の場合、分担係数特性ＳＣｕｐ１，ＳＣｂｏ１は、上記第１実施形態における分担係数特性ＳＣｕｐ，ＳＣｂｏと同様の特性を有している。このため、モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ１の場合、電力変換モジュール１１，１３の分担係数α＿１１，α＿１３は、負荷率ＦＬが、０［ｐ．ｕ．］以上所定値ＬＦｂ１［ｐ．ｕ．］よりも小さい範囲では一定値α１（例えば「１」）であり、所定値ＬＦｂ１［ｐ．ｕ．］以上１［ｐ．ｕ．］以下の範囲で減少する分担係数特性ＳＣｕｐ１を有している。一方、電力変換モジュール１２，１４の分担係数α＿１２，α＿１４は、負荷率ＬＦが、０［ｐ．ｕ．］以上所定値ＬＦｂ１［ｐ．ｕ．］よりも小さい範囲では一定値α１（例えば「１」）であり、所定値ＬＦｂ１［ｐ．ｕ．］以上１［ｐ．ｕ．］以下の範囲で増加する分担係数特性ＳＣｂｏ１を有している。
【０１１２】
電力変換モジュール１１，１３は、負荷率が所定値ＬＦｂ１［ｐ．ｕ．］から１［ｐ．ｕ．］に向かって増加するに従って徐々に減少し、負荷率が１［ｐ．ｕ．］において値がα−（α−＜１）となる分担係数特性ＳＣｕｐ１を有している。電力変換モジュール１２，１４は、負荷率が所定値ＬＦｂ１［ｐ．ｕ．］から１［ｐ．ｕ．］に向かって増加するに従って徐々に増加し、負荷率が１［ｐ．ｕ．］において値がα＋（α＋＞１）となる分担係数特性ＳＣｂｏ１を有している。
【０１１３】
図９に示すように、モジュール温度Ｔｍの初期温度が電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも高い初期温度Ｔｍａ２（例えば６０℃）の場合、分担係数特性ＳＣｕｐ２，ＳＣｂｏ２は、負荷率ＬＦの最大値が１［ｐ．ｕ．］に満たない特性を有している。モジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ２の場合、電力変換モジュール１１，１３の分担係数α＿１１，α＿１３は、負荷率ＦＬが、０［ｐ．ｕ．］以上所定値ＬＦｂ２［ｐ．ｕ．］よりも小さい範囲では一定値α１（例えば「１」）であり、所定値ＬＦｂ２［ｐ．ｕ．］以上かつ制限値ＬＦｃ（＜１）［ｐ．ｕ．］以下の範囲で減少する分担係数特性ＳＣｕｐ２を有している。一方、電力変換モジュール１２，１４の分担係数α＿１２，α＿１４は、負荷率ＬＦが、０［ｐ．ｕ．］以上所定値ＬＦｂ２［ｐ．ｕ．］よりも小さい範囲では一定値α１（例えば「１」）であり、所定値ＬＦｂ２［ｐ．ｕ．］以上かつ制限値ＬＦｃ［ｐ．ｕ．］以下の範囲で増加する分担係数特性ＳＣｂｏ２を有している。
【０１１４】
電力変換モジュール１１，１３は、負荷率ＬＦが所定値ＬＦｂ２［ｐ．ｕ．］から制限値ＬＦｃ［ｐ．ｕ．］に向かって増加するに従って徐々に減少し、制限値ＬＦｃ［ｐ．ｕ．］において値がα−（α−＜１）となる分担係数特性ＳＣｕｐ２を有している。電力変換モジュール１２，１４は、負荷率ＬＦが所定値ＬＦｂ２［ｐ．ｕ．］から制限値ＬＦｃ［ｐ．ｕ．］に向かって増加するに従って徐々に増加し、負荷率ＬＦが制限値ＬＦｃ［ｐ．ｕ．］において値がα＋（α＋＞１）となる分担係数特性ＳＣｂｏ２を有している。
【０１１５】
このように、モジュール温度Ｔｍの初期温度が電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度として想定される最高の初期温度を超える条件では、最大負荷率は１［ｐ．ｕ．］よりも低い値となってしまうため、分担係数の推移が異なってくる。分担係数特性ＳＣｕｐ２は、負荷率ＬＦが小さくなる方向に分担係数特性ＳＣｕｐ１がシフトしたような特性を有している。分担係数特性ＳＣｂｏ２は、負荷率ＬＦが小さくなる方向に分担係数特性ＳＣｂｏ１がシフトしたような特性を有している。このため、モジュール温度Ｔｍの初期温度が異なる場合には、同じ負荷率であっても負荷率ＬＦの値が所定値Ｆｂ２から制限値ＬＦｃの間では分担係数が変化する。つまり、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例に相当する分担係数は、周囲温度検出器３０で検出される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度（空気の温度の一例）又は当該周囲温度を推定できる温度の検出値によって変化する。図９に示す電力変換装置３の負荷率ＬＦ及び周囲温度に対する電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の分担係数特性は、電力変換装置３を実働させる前に測定したり電力変換装置３の動作シミュレーションによって算出したりして得られる。
【０１１６】
負荷率ＬＦの所定値ＦＬｂ１は、負荷率ＬＦの値がＬＦａ１以下の任意値に設定されてもよい。負荷率ＬＦの所定値ＦＬｂ１は、例えば負荷率ＬＦの値ＬＦａ１より１０％低い値に設定されてもよい。負荷率ＬＦの所定値ＦＬｂ２は、負荷率ＬＦの値がＬＦａ２以下の任意値に設定されてもよい。負荷率ＬＦの所定値ＦＬｂ２は、例えば負荷率ＬＦの値ＬＦａ２より１０％低い値に設定されてもよい。また、負荷率ＬＦの最大値の１［ｐ．ｕ．］は、分担係数及び負荷率をパラメータとして、負荷率が最も大きくとれる一意の値である。負荷率ＬＦの最大値の１［ｐ．ｕ．］は、電力変換装置３を実働させる前に測定したり電力変換装置３の動作シミュレーションによって分担係数及び負荷率をパラメータとして探索したりして得られる。
【０１１７】
分担係数特性ＳＣｕｐ１，ＳＣｂｏ１，ＳＣｕｐ２，ＳＣｂｏ２、負荷率ＬＦの所定値ＬＦｂ１，ＬＦｂ２、負荷率ＬＦの制限値ＬＦｃは、例えば共通モジュール制御回路３５（図７参照）に設けられた記憶部（詳細は後述する）に保存される。
【０１１８】
次に、本実施形態による制御装置の要部の構成について図７から図９を参照しつつ図１０を用いて説明する。図１０は、電力変換装置３に備えられた共通モジュール制御回路（制御装置の一例）３５の要部の一例を示す機能ブロック図である。共通モジュール制御回路３５は、電力変換装置３の負荷率ＬＦを分担係数α＿１１，α＿１２，α＿１３，α＿１４に応じて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４に分担させ、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの変換電力を個別に制御するように構成されている。共通モジュール制御回路３５は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれについて変換電力を制御する変換電力制御部を有している。当該変換電力制御部は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれで同一の構成を有し、同一の機能を発揮するようになっている。このため、以下、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれの変換電力制御部の構成について、電力変換モジュール１１の変換電力制御部を例にとって説明する。なお、図１０では、電力変換モジュール１１の変換電力制御部３００が図示されている。
【０１１９】
図１０に示すように、共通モジュール制御回路３５に設けられた変換電力制御部３００は、統括制御部３０１及び記憶部３０２の構成が異なる点を除いて、上記第１実施形態による共通モジュール制御回路１５に設けられた変換電力制御部１００と同様の構成を有し、同様の機能を発揮するようになっている。
【０１２０】
図１０に示すように、統括制御部３０１には、共通モジュール制御回路３５の外部から入力される外部要因（本実施形態では負荷９（図７参照））の要求値であるｄ軸電流Ｉｄ＿ｒｅｆ、ｑ軸電流Ｉｑ＿ｒｅｆ及び最大要求電流Ｉｄｑ＿ｒｅｆに加えて、周囲温度検出器３０（図７参照）が出力する温度検出信号Ｔａが入力されるように構成されている。
【０１２１】
共通モジュール制御回路３５に備えられた記憶部３０２には、分担係数特性ＳＣｕｐ１，ＳＣｂｏ１，ＳＣｕｐ２，ＳＣｂｏ２などが記憶されている。したがって、記憶部３０２に記憶された、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例に相当する分担係数は、周囲温度検出器３０で検出される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度（空気の温度の一例）又は当該周囲温度の温度を推定できる温度の検出値によって変化する。
【０１２２】
統括制御部３０１は例えば、周囲温度検出器３０から入力された温度検出信号Ｔａに対応するモジュール温度Ｔｍの初期温度に基づく分担係数特性を参照し、上述の式（６）を用いて算出した現時点での負荷率ＬＦに対応する分担係数α＿１１を記憶部３０２から読み出す。例えば、周囲温度検出器３０から入力された温度検出信号Ｔａに対応するモジュール温度Ｔｍの初期温度の値がＴｍａ２であった場合、統括制御部３０１は、記憶部３０２に記憶された分担係数特性ＳＣｕｐ２を参照し、上述の式（６）を用いて算出した現時点での負荷率ＬＦに対応する分担係数α＿１１を読み出す。
【０１２３】
このように、本実施形態では、統括制御部３０１が読み出す分担係数には、周囲温度検出器３０から入力された温度検出信号Ｔａ、すなわち電力変換モジュール１１の周囲温度が反映される。このため、変換電力制御部３００は、電流指令値生成部１５０からパルス幅変調部１０３まで、上記第１実施形態における変換電力制御部１００と同様に動作することにより、電力変換モジュール１１の周囲温度が反映された制御信号Ｓｃ＿１１を生成してゲート駆動回路１１２（図２参照）に出力できる。
【０１２４】
次に、本実施形態による電力変換装置の周囲温度と最大出力電力との関係について図１１を用いて説明する。ここで、電力変換装置の最大出力電力は、最大の負荷率に相当する。図１１は、電力変換装置３の周囲温度と最大出力電力との関係の一例を示すグラフである。図１１に示すグラフの横軸は周囲温度［℃］を示し、当該グラフの縦軸は最大出力電力［％］を示している。図１１中に示す電力特性ＭＰ１は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の分担係数を変更する場合の電力変換装置３の最大出力電力の特性を示している。図１１中に示す電力特性ＭＰ２は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の分担係数を変更しない場合（分担係数が固定値の場合）の電力変換装置の最大出力電力の特性を示している。
【０１２５】
図１１中に電力特性ＭＰ１で示すように、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の分担係数を変更する場合に周囲温度が４０℃までは、電力変換装置３の運転範囲は、最大出力電力１００％となる。なお、電力特性ＭＰ１は、上記第１実施形態による電力変換装置１の運転範囲にも相当する。
【０１２６】
図１１中に電力特性ＭＰ１で示すように、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の分担係数を変更する場合に周囲温度が６０℃では、電力変換装置３の運転範囲は、最大出力電力の７０％までになる。このように、電力変換装置３は、運転範囲を制限することによって周囲温度に対するディレーティングに対応させることができる。電力変換装置３は、最大出力電力の７０％の運転範囲で周囲温度に応じて、適切な分担係数を連続的又は断続的に更新する。これにより、電力変換装置３は、分担係数が固定値である場合（電力特性ＭＰ２参照）よりも、より大きな最大出力電力を得ることが可能となる。
【０１２７】
以上説明したように、本実施形態による共通モジュール制御回路３５は、並列接続される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度差が小さくなるように電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が負担する変換電力の割合を複数の電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部３０２と、記憶部３０２に記憶された当該割合に基づいて電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のそれぞれに流れる電流を調整する電流指令値生成部１５０とを備えている。
【０１２８】
また、本実施形態による電力変換装置３は、並列接続される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４と、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を冷却する冷却部１８と、共通モジュール制御回路３５とを備えている。
【０１２９】
このような構成を備える共通モジュール制御回路３５及び電力変換装置３は、上記第１実施形態による共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１と同様の効果が得られる。
【０１３０】
また、本実施形態による電力変換装置３は、冷却部１８（図３参照）に流入する空気（冷却媒体の一例）の温度又は当該空気の温度を推定できる温度を検出する周囲温度検出器（検出器の一例）２８を備えている。共通モジュール制御回路３５及び電力変換装置３は、周囲温度検出器３０で検出される電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度の検出値によって分担係数を変化させることができる。これにより、共通モジュール制御回路３５及び電力変換装置３は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲の初期温度に応じて、運転範囲を調整することにより周囲温度に対するディレーティングに対応することができる。
【０１３１】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態による制御装置及び電力変換装置について図１２を用いて説明する。本実施形態による電力変換装置は、冷却部が、複数の電力変換モジュールごとに個別に分割又は複数の電力変換モジュールの一部ごとに分割されている点に特徴を有している。本実施形態による制御装置及びそれを備える電力変換装置について、上記第１実施形態による共通モジュール制御回路１５及び電力変換装置１と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１３２】
図１２に示すように、本実施形態による電力変換装置は、４分割された冷却部１８を備えている。本実施形態では、冷却部１８は、冷却部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとして電力変換モジュール１１，１２，１３，１４ごとに個別に分割されている。
【０１３３】
冷却部１８ａには、電力変換モジュール１１が実装され、冷却部１８ｂには、電力変換モジュール１２が実装され、冷却部１８ｃには、電力変換モジュール１３が実装され、冷却部１８ｄには、電力変換モジュール１４が実装されている。
【０１３４】
冷却部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が実装されるベース部１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄを有している。電力変換モジュール１１，１２，１３，１４は、ベース部１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄに熱的に接合されている。冷却部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４が実装されるベース部１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄの実装面の裏面から延在する複数の放熱フィン１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，１８２ｄを有している。複数の放熱フィン１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，１８２ｄはそれぞれ、薄板直方体形状を有している。複数の放熱フィン１８２ａは、互いに所定の間隙を設けて配置されている。複数の放熱フィン１８２ｂは、互いに所定の間隙を設けて配置されている。複数の放熱フィン１８２ｃは、互いに所定の間隙を設けて配置されている。複数の放熱フィン１８２ｄは、互いに所定の間隙を設けて配置されている。ベース部１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄと複数の放熱フィン１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，１８２ｄは、例えば一体に形成されている。
【０１３５】
冷却部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、互いにほぼ均等な間隔を保って配置されている。冷却部１８ａ及び冷却部１８ｂは、上下方向に並んで配置され、冷却部１８ｃ及び冷却部１８ｄは、上下方向に並んで配置されている。冷却部１８ａ及び冷却部１８ｃは、左右方向に並んで配置され、冷却部１８ｂ及び冷却部１８ｄは、左右方向に並んで配置されている。冷却部１８ａ，１８ｃは、複数の放熱フィン１８２ａ，１８２ｃが水平方向に並んだ状態で、電力変換装置に設けられた筐体（不図示）の内部に設置される。冷却部１８ｂ，１８ｄは、複数の放熱フィン１８２ｂ，１８２ｄが水平方向に並んだ状態で、電力変換装置３に設けられた筐体（不図示）の内部に設置される。冷却部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、自然空冷によって電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を冷却する。このため、図１２に示すように、複数の放熱フィン１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，１８２ｄにおいて生じる自然対流ＮＣの向きは、下方から上方に向かう方向となる。これにより、冷却部１８ａ，１８ｃの方が冷却部１８ｂ，１８ｄよりも温度が高くなるという温度むらが生じる。
【０１３６】
しかしながら、本実施形態による制御装置及び電力変換装置には、上記第１実施形態及び上記第２実施形態による共通モジュール制御回路１５，３５及び電力変換装置１，３を適用することができる。これにより、本実施形態による制御装置及び電力変換装置は、上記第１実施形態又は上記第２実施形態による共通モジュール制御回路１５，３５及び電力変換装置１，３と同様の方法によって電力変換モジュール１１，１２，１３，１４を制御することにより、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の温度むらを抑制することができる。
【０１３７】
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
上記第１実施形態から上記第３実施形態による制御装置及び電力変換装置は、電流指令値生成部を有し、出力電流指令値を介して複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流（すなわち負荷率）を調整するように構成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、制御装置及び電力変換装置は、出力電流指令値を調整する方法に限らず、電源装置の制御目的に応じて、適宜、トルク指令値や入力電流指令値といった他の物理量を介して複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流（すなわち負荷率）を調整してももちろんよい。さらに、制御装置及び電力変換装置は、複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流の電流量を調整するのではなく、電流を流す時間を調整してももちろんよい。
【０１３８】
上記第１実施形態から上記第３実施形態では、電力変換装置として直流−交流変換器（２レベルインバータ）を例にとって説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明に係る電力変換装置として直流−直流変換器や交流−直流変換器という他の変換器も適用できる。これらの変換器に設けられた複数の電力変換モジュールが負担する負荷率を、負荷率と因果関係のある値を介して調整することで、上記第１実施形態から上記第３実施形態による制御装置及び電力変換装置と同様の効果が得られる。
【０１３９】
上記第１実施形態及び上記第２実施形態では、冷却部１８の上部側に配置された電力変換モジュール１１，１３は、同じ温度特性及び分担係数特性を有し、冷却部１８の下部側に配置された電力変換モジュール１２，１３は、同じ温度特性及び分担係数特性を有しているとみなして説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、電力変換モジュール１１、１２，１３，１４は、それぞれ異なる温度特性及び分担係数特性を有し、上述の方法によって分担係数や各電力変換モジュールに流れる電流（すなわち負荷率）が個別に制御されてももちろんよい。
【０１４０】
上記第１実施形態における分担係数特性は、急激な温度変化を緩和するために、負荷率の値が所定値ＬＦｂから１までの間で、曲線的に変化するように設定されている。また、上記第２実施形態における分担系通特性は、急激な温度変化を緩和するために、負荷率の値が所定値ＬＦｂ１から１までの間又は所定値ＬＦｂ２から制限値ＬＦｃまでの間で、曲線的に変化するように設定されている。しかしながら、本発明はこれに限られない。例えば、分担係数特性は、これらの間において直線的又は段階的に増加又は減少するように設定されてもよい。あるいは、分担係数特性は、負荷率のこれらの間において曲線的、直線的及び段階的な変化の少なくとも２つを組み合わせて増加又は減少するように設定されてもよい。
【０１４１】
本発明に係る制御装置及び電力変換装置は、モジュール温度Ｔｍの初期温度が、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも低い場合には、負荷率に応じて分担係数を変更するか否かを選択できるように構成されていてもよい。モジュール温度Ｔｍの初期温度が、複数の電力変換モジュールの周囲温度として想定される最高の初期温度よりも低い場合、複数の電力変換モジュールのうちの相対的に高温となる電力変換モジュールのモジュール温度が、負荷率の値が１．０［ｐ．ｕ．］まで上限値に到達しない場合もある。このため、本発明に係る制御装置及び電力変換装置は、相対的に高温となる電力変換モジュールのモジュール温度が、負荷率の値が１．０［ｐ．ｕ．］でも上限値に到達するか否かを判断するための初期温度の閾値が設定されていてもよい。本発明に係る制御装置及び電力変換装置は、初期温度が当該閾値を超えた場合は負荷率に応じて分担係数を変更し、初期温度が当該閾値以下であれば分担係数を一定とするように、切り替え可能に構成されていてもよい。
【０１４２】
上記第３実施形態では、冷却部１８は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４ごとに冷却部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとして個別に分割されているが、本発明はこれに限られない。例えば、冷却部１８は、複数の電力変換モジュールの一部ごとに分割されていてもよい。具体的に例えば、冷却部１８は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、上部に配置される電力変換モジュール１１，１３を組みとし、下部に配置される電力変換モジュール１２，１４を組として上下方向に２分割されていてもよい。また、冷却部１８は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうち、左側部に配置される電力変換モジュール１１，１２を組みとし、右側部に配置される電力変換モジュール１３，１４を組として左右方向に２分割されていてもよい。また、冷却部１８は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうちのいずれか１個及び残余の３個で２分割されていてもよい。さらに、冷却部１８は、電力変換モジュール１１，１２，１３，１４のうちのいずれか１個、残余の１個及びさらに残余の２個で３分割されていてもよい。
【０１４３】
上記第１実施形態から上記第３実施形態では、冷却方式として自然空冷方式を例にとって説明しているが、本発明はこれに限られない。例えば、強制空冷方式や水冷方式でも本発明を適用することができる。水冷方式の場合、周囲温度検出器３０は、冷却媒体として用いられる水の温度又は冷却媒体として用いられる水の温度を推定できる温度を検出するように構成される。
【０１４４】
上記第１実施形態から上記第３実施形態では、電力変換装置に備えられる電力変換モジュールの個数は４個を例にとって説明したが、本発明はこれに限られない。電力変換モジュールの個数は、２個、３個又は５個以上であっても同様の効果が得られる。
【０１４５】
上記第１実施形態から上記第３実施形態では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴで構成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの、他のパワー半導体デバイスでもよい。
【０１４６】
本発明の技術的範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の技術的範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
【符号の説明】
【０１４７】
１，３  電力変換装置
８  直流電源
９  負荷
１１，１２，１３，１４  電力変換モジュール
１５，３５  共通モジュール制御回路
１６，１７１，１７２，１７３  電圧検出器
１７  電圧検出回路
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ  冷却部
３０  周囲温度検出器
１００，３００  変換電力制御部
１０１，３１０  統括制御部
１０２，３０２  記憶部
１０３  パルス幅変調部
１１１  インバータ部
１１２  ゲート駆動回路
１１３ｕ，１１３ｖ，１１３ｗ  電流検出器
１５０  電流指令値生成部
１５０ａ  第一除算部
１５０ｂ  第二除算部
１５０ｃ  第一積算部
１５０ｄ  第二積算部
１５１，１５２，１５８  座標変換部
１５３  偏差演算部
１５３ａ  第一減算部
１５３ｂ  第二減算部
１５４  ＰＩ制御部
１５４ａ  第一ＰＩ制御部
１５４ｂ  第二ＰＩ制御部
１５５  電圧降下演算部
１５５ａ  第一演算部
１５５ｂ  第二演算部
１５６  電圧加算部
１５６ａ，１５７ａ  第一加算部
１５６ｂ，１５７ｂ  第二加算部
１５７  加減算部
１５９  電圧指令値基準化部
１５９ａ  除算部
１５９ｂ  基準化部
１８１，１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄ  ベース部
１８２，１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，１８２ｄ  放熱フィン
Ｃ  直流コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６  還流用ダイオード
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ  交流リアクトル
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６  半導体素子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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