(57)【要約】  電力変換装置は、互いに直列接続された複数のサブモジュール（７）を含む電力変換回路部（２）と、複数のサブモジュール（７）を運転制御するための制御指令を生成する制御機器（３０）と、制御機器（３０）と複数のサブモジュール（７）との間の通信を中継する中継装置（７０）とを備える。中継装置（７０）は、複数のサブモジュール（７）の各々について、制御機器（３０）から当該サブモジュール（７）までの通信経路を示す経路情報を生成し、当該生成した経路情報を当該サブモジュール（７）に出力する。複数のサブモジュール（７）の各々は、当該サブモジュール（７）に対応する経路情報に基づいて、当該サブモジュール（７）の識別情報を生成する。
2019142361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路と交流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置であって、
互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、
前記複数のサブモジュールを運転制御するための制御指令を生成する制御機器と、
前記制御機器と前記複数のサブモジュールとの間の通信を中継する中継装置とを備え、
前記中継装置は、前記複数のサブモジュールの各々について、前記制御機器から当該サブモジュールまでの通信経路を示す経路情報を生成し、当該生成した経路情報を当該サブモジュールに出力し、
前記複数のサブモジュールの各々は、
当該サブモジュールに対応する経路情報に基づいて、当該サブモジュールの識別情報を生成する識別情報生成部を含む、電力変換装置。
【請求項２】
前記複数のサブモジュールの各々は、
前記識別情報と、前記複数のサブモジュールのうち制御対象となるサブモジュールの数とに基づいて、キャリア位相を生成する位相生成部と、
前記制御指令および前記キャリア位相に従って、スイッチング素子をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部とをさらに含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記中継装置は、
前記制御機器に接続された中継基板と、
前記中継基板に接続された少なくとも１つの中継機器とを含み、
前記中継機器は、前記複数のサブモジュールのうちの予め定められた数のサブモジュールと通信するための通信基板を有し、
前記経路情報は、前記中継機器を識別するための第１の情報と、前記通信基板を識別するための第２の情報とを含む、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記通信基板は、スター型のネットワークを介して、前記予め定められた数のサブモジュールと接続されており、
前記経路情報は、前記予め定められた数のサブモジュールの各々に接続される前記通信基板のチャネルを識別するための第３の情報をさらに含む、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記通信基板は、リング型のネットワークを介して、前記予め定められた数のサブモジュールと接続されており、
前記経路情報は、前記通信基板のチャネルを識別するための第３の情報をさらに含み、
前記複数のサブモジュールの各々の前記識別情報生成部は、経路情報に基づいて、他のサブモジュールとは異なる識別情報を生成する、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記経路情報は、前記中継基板を識別するための第４の情報をさらに含む、請求項４または請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記中継基板は、リング型のネットワークを介して、複数の前記中継機器に接続されている、請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記複数のサブモジュールの各々は、前記中継装置を介して、当該サブモジュールの異常の有無を示す異常判定情報を前記制御機器に送信する情報通信部をさらに含み、
前記制御機器は、各前記サブモジュールの異常判定情報に基づいて、前記複数のサブモジュールのうち正常なサブモジュールの数を算出し、当該正常なサブモジュールの数を前記中継装置を介して各前記サブモジュールに送信し、
前記制御対象となるサブモジュールの数は、前記正常なサブモジュールの数である、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記情報通信部は、各前記サブモジュールの初期設定期間において前記経路情報を含む通信フレームを受信し、各前記サブモジュールの運転制御期間において前記制御指令を含む通信フレームを受信する、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記電力変換回路部は、
前記直流回路と接続された高電位側直流端子および低電位側直流端子と、
前記交流回路の相にそれぞれ対応し、前記高電位側直流端子と前記低電位側直流端子との間に互いに並列に接続された複数のレグ回路とを含み、
各前記レグ回路は、
前記交流回路の対応する相と電気的に接続された接続部と、
前記接続部と前記高電位側直流端子との間に直列に接続された複数の前記サブモジュールを含む上アームと、
前記接続部と前記低電位側直流端子との間に直列に接続された複数の前記サブモジュールを含む下アームとを含み、
前記制御指令は、前記上アームの出力電圧指令値および前記下アームの出力電圧指令値を含む、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、交流と直流との間で電力変換を行なう電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流送電システムにおいて用いられる自励式の電力変換装置としてモジュラーマルチレベル変換器（ＭＭＣ：Modular  Multilevel  Converter）が知られている。モジュラーマルチレベル変換器は、交流の各相について、高電位側直流端子に接続された上アームと低電位側直流端子に接続された下アームとを有する。各アームは、複数のサブモジュールがカスケードに接続されることによって構成されている。【０００３】
例えば、国際公開第２０１１−０１０５７５号（特許文献１）は、カスケード接続された複数のセルから構成される電力変換装置を開示している。電力変換装置の制御装置は、中央制御装置と、各セルと同電位の近傍に設置したセル制御装置とから構成されている。中央制御装置および各セル制御装置は、光ファイバケーブルでデイジーチェーン接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１−０１０５７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＭＭＣにおける各サブモジュールの識別および個別制御を行なうためには、サブモジュールごとにユニークな（すなわち、他のサブモジュールと重複しない）識別番号を設けておく必要がある。【０００６】
特許文献１では、サブモジュールごとに予め定められたセル番号およびキャリア番号が与えられており、これらを用いて各種の制御を行なっている。しかしながら、特許文献１では、セル番号およびキャリア番号が固定である。そのため、例えば、サブモジュール数の変更等のシステム変更が行われるごとに、ユーザが再度適切な番号を設定しなければならない。特に、ＭＭＣでは多くのサブモジュールが用いられるため、上記番号の設定を手作業で行なう場合、系統運用者の作業時間が膨大となるとともに、番号の設定ミス等のヒューマンエラーも発生しやすくなる。【０００７】
本開示のある局面における目的は、各サブモジュールが自律的に識別情報を生成することにより、系統運用者の作業負担を軽減することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施の形態に従うと、直流回路と交流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置が提供される。電力変換装置は、互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、複数のサブモジュールを運転制御するための制御指令を生成する制御機器と、制御機器と複数のサブモジュールとの間の通信を中継する中継装置とを備える。中継装置は、複数のサブモジュールの各々について、制御機器から当該サブモジュールまでの通信経路を示す経路情報を生成し、当該生成した経路情報を当該サブモジュールに出力する。複数のサブモジュールの各々は、当該サブモジュールに対応する経路情報に基づいて、当該サブモジュールの識別情報を生成する識別情報生成部を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によると、各サブモジュールが自律的に識別情報を生成することにより、系統運用者の作業負担を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電力変換装置の概略構成図である。
【図２】指令生成部の構成を示すブロック図である。
【図３】制御機器の構成例を示すブロック図である。
【図４】中継装置の具体的な構成および動作を説明するための図である。
【図５】初期設定用の通信フレームの構成を示す図である。
【図６】制御用の通信フレームの構成を示す図である。
【図７】図１の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。
【図８】ＰＷＭ制御部の具体的な構成を説明するためのブロック図である。
【図９】各サブモジュールのキャリア信号の一例を示す図である。
【図１０】電力変換装置の初期設定期間における処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】電力変換装置の運転制御期間における処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１２】
［電力変換装置の構成］
図１は、電力変換装置の概略構成図である。図１を参照して、電力変換装置１は、互いに直列接続された複数のサブモジュール（sub  module）（図１中の「ＳＭ」に対応）７を含むモジュラーマルチレベル変換器によって構成されている。なお、「サブモジュール」は、「変換器セル」あるいは「単位変換器」とも呼ばれる。電力変換装置１は、直流回路１４と交流回路１２との間で電力変換を行なう。具体的には、電力変換装置１は、電力変換回路部２と、指令生成部３とを含む。
【００１３】
電力変換回路部２は、正極直流端子（すなわち、高電位側直流端子）Ｎｐと、負極直流端子（すなわち、低電位側直流端子）Ｎｎとの間に互いに並列に接続された複数のレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗ（総称する場合または任意のものを示す場合、レグ回路４と記載する）を含む。
【００１４】
レグ回路４は、交流を構成する複数相の各々に設けられる。レグ回路４は、交流回路１２と直流回路１４との間に接続され、両回路間で電力変換を行なう。図１には、交流回路１２が３相交流系統の場合が示され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応して３個のレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗが設けられている。
【００１５】
レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ設けられた交流入力端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗは、連系変圧器１３を介して交流回路１２に接続される。交流回路１２は、例えば、交流電源などを含む交流電力系統である。図１では、図解を容易にするために、交流入力端子Ｎｖ，Ｎｗと連系変圧器１３との接続は図示していない。
【００１６】
各レグ回路４に共通に接続された高電位側直流端子Ｎｐおよび低電位側直流端子Ｎｎは、直流回路１４に接続される。直流回路１４は、例えば、直流送電網などを含む直流電力系統または他の電力変換装置の直流端子である。後者の場合、２台の電力変換装置を連結することによって定格周波数などが異なる交流電力系統間を接続するためのＢＴＢ（Back  To  Back）システムが構成される。
【００１７】
図１の連系変圧器１３を用いる代わりに、連系リアクトルを介して交流回路１２に接続した構成としてもよい。さらに、交流入力端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗに代えてレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ一次巻線を設け、この一次巻線と磁気結合する二次巻線を介してレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗが連系変圧器１３または連系リアクトルに交流的に接続するようにしてもよい。この場合、一次巻線を下記のリアクトル８Ａ，８Ｂとしてもよい。すなわち、レグ回路４は、交流入力端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗまたは上記の一次巻線など、各レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗに設けられた接続部を介して電気的に（すなわち直流的または交流的に）交流回路１２と接続される。
【００１８】
レグ回路４ｕは、高電位側直流端子Ｎｐから交流入力端子Ｎｕまでの上アーム５と、低電位側直流端子Ｎｎから交流入力端子Ｎｕまでの下アーム６とを含む。上アーム５と下アーム６との接続点である交流入力端子Ｎｕが連系変圧器１３と接続される。高電位側直流端子Ｎｐおよび低電位側直流端子Ｎｎが直流回路１４に接続される。レグ回路４ｖ，４ｗについても同様の構成を有しているので、以下、レグ回路４ｕを代表として説明する。
【００１９】
上アーム５は、カスケード接続された複数のサブモジュール７と、リアクトル８Ａとを含む。当該複数のサブモジュール７およびリアクトル８Ａは互いに直列接続されている。
【００２０】
同様に、下アーム６は、カスケード接続された複数のサブモジュール７と、リアクトル８Ｂとを含む。当該複数のサブモジュール７およびリアクトル８Ｂは互いに直列接続されている。
【００２１】
リアクトル８Ａが挿入される位置は、レグ回路４ｕの上アーム５のいずれの位置であってもよく、リアクトル８Ｂが挿入される位置は、レグ回路４ｕの下アーム６のいずれの位置であってもよい。リアクトル８Ａ，８Ｂはそれぞれ複数個あってもよい。各リアクトルのインダクタンス値は互いに異なっていてもよい。さらに、上アーム５のリアクトル８Ａのみ、もしくは、下アーム６のリアクトル８Ｂのみを設けてもよい。
【００２２】
リアクトル８Ａ，８Ｂは、交流回路１２または直流回路１４などの事故時に事故電流が急激に増大しないように設けられている。しかし、リアクトル８Ａ，８Ｂのインダクタンス値を過大なものにすると電力変換器の効率が低下するという問題が生じる。したがって、事故時においては、各サブモジュール７の全てのスイッチング素子をできるだけ短時間で停止（オフ）することが好ましい。
【００２３】
電力変換装置１は、さらに、制御に使用される電気量（電流、電圧など）を計測する各検出器として、交流電圧検出器１０と、交流電流検出器１６と、直流電圧検出器１１Ａ，１１Ｂと、各レグ回路４に設けられたアーム電流検出器９Ａ，９Ｂとを含む。
【００２４】
これらの検出器によって検出された信号は、指令生成部３に入力される。指令生成部３は、これらの検出信号に基づいて各サブモジュール７の運転状態を制御するための制御指令１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗを出力する。また、指令生成部３は、各サブモジュール７から信号１７を受信する。信号１７は、キャパシタ電圧（後述の図７中の直流コンデンサ２４の電圧）の検出値と、サブモジュール７の異常の有無を示す異常判定情報とを含む。
【００２５】
本実施の形態の場合、制御指令１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗは、Ｕ相上アーム、Ｕ相下アーム、Ｖ相上アーム、Ｖ相下アーム、Ｗ相上アーム、およびＷ相下アームにそれぞれ対応して生成されている。以下の説明では、制御指令１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗについて、総称する場合または任意のものを示す場合、制御指令１５と記載する。
【００２６】
なお、図１では図解を容易にするために、各検出器から指令生成部３に入力される信号の信号線と、指令生成部３および各サブモジュール７間で入出力される信号の信号線とは、一部まとめて記載されているが、実際には検出器ごとおよびサブモジュール７ごとに設けられている。各サブモジュール７と指令生成部３との間の信号線は、送信用と受信用とが別個に設けられていてもよい。また、本実施の形態の場合、これらの信号は耐ノイズ性の観点から光ファイバを介して伝送される。
【００２７】
以下、各検出器について具体的に説明する。交流電圧検出器１０は、交流回路１２のＵ相の交流電圧値Ｖａｃｕ、Ｖ相の交流電圧値Ｖａｃｖ、およびＷ相の交流電圧値Ｖａｃｗを検出する。交流電流検出器１６は、交流回路１２のＵ相の交流電流値Ｉａｃｕ、Ｖ相の交流電流値Ｉａｃｖ、およびＷ相の交流電流値Ｉａｃｗを検出する。直流電圧検出器１１Ａは、直流回路１４に接続された高電位側直流端子Ｎｐの直流電圧値Ｖｄｃｐを検出する。直流電圧検出器１１Ｂは、直流回路１４に接続された低電位側直流端子Ｎｎの直流電圧値Ｖｄｃｎを検出する。
【００２８】
Ｕ相用のレグ回路４ｕに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム５に流れる上アーム電流Ｉｐｕおよび下アーム６に流れる下アーム電流Ｉｎｕをそれぞれ検出する。同様に、Ｖ相用のレグ回路４ｖに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム電流Ｉｐｖおよび下アーム電流Ｉｎｖをそれぞれ検出する。Ｗ相用のレグ回路４ｗに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム電流Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｗをそれぞれ検出する。
【００２９】
［指令生成部の構成］
図２は、指令生成部の構成を示すブロック図である。図２を参照して、指令生成部３は、制御機器３０と、中継装置７０とを含む。中継装置７０は、制御機器３０と複数のサブモジュール７との間の通信を中継する。具体的には、中継装置７０は、中継基板３１と、複数の中継機器３２＿１〜３２＿Ｎとを含む。図２では、図１の電力変換回路部２のうちＵ相用のレグ回路４ｕのみが代表的に示されているが、他のレグ回路４ｖ，４ｗについても同様である。例えば、中継基板３１は、相ごとに設けられている。中継機器３２＿１〜３２＿Ｎについて、総称する場合または不特定のものを示す場合、中継機器３２と記載する。
【００３０】
制御機器３０は、図１の各検出器で検出された交流電圧値Ｖａｃｕ，Ｖａｃｖ，Ｖａｃｗ（総称する場合、交流電圧値Ｖａｃと記載する）、交流電流値Ｉａｃｕ，Ｉａｃｖ，Ｉａｃｗ（総称する場合、交流電流値Ｉａｃと記載する）、直流電圧値Ｖｄｃｐ，Ｖｄｃｎ、上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗ、下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗ、およびキャパシタ電圧Ｖｃａｐの入力を受け付ける。
【００３１】
制御機器３０は、当該受け付けた各検出値に基づいて、周期Ｔｓ１（例えば、１００μｓ）ごとに、通常の運転制御期間において各サブモジュール７を運転制御するための制御指令１５を生成し、当該生成した制御指令１５を中継装置７０に出力する。キャパシタ電圧Ｖｃａｐは、各サブモジュール７において検出された直流コンデンサ２４の電圧値がアーム回路ごとに平均化されたものである。
【００３２】
制御指令１５は、電圧指令（例えば、各レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにおける上アーム５の出力電圧指令値および下アーム６の出力電圧指令値）と、各サブモジュール７の動作の同期をとるための同期指令とを含む。例えば、同期指令は、通常運転時の交流電圧値Ｖａｃの位相を基準とした同期パルス信号である。
【００３３】
制御機器３０は、典型的には、ハードウェア構成として、補助変成器、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換部、演算部等を含む。演算部は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）およびＲＯＭ（Read  Only  Memory）を含む。ＡＤ変換部は、アナログフィルタ、サンプルホールド回路、マルチプレクサ等を含む。制御機器３０は、例えば、ディジタル保護継電器で構成されていてもよい。
【００３４】
電力変換装置１では、制御機器３０によって、多数（例えば、２０００台程度）のサブモジュール７の動作が制御される。典型的には、制御機器３０に直接接続できる通信ケーブルの数には限界がある。そのため、制御機器３０と、すべてのサブモジュール７とを直接接続するのが困難な場合も多い。また、制御機器３０とすべてのサブモジュール７とを接続できたとしても、通信ケーブルの数が膨大となりコストが増大する。
【００３５】
そこで、本実施の形態に係る電力変換装置１では、制御機器３０と各サブモジュール７との間に中継装置７０が設けられる。中継装置７０の中継基板３１は、制御機器３０とバス４１を介して電気的に接続されている。中継基板３１は、リング型のネットワーク４２を介して、複数の中継機器３２に接続される。各中継機器３２は、スター型のネットワーク４３を介して、予め定められた数のサブモジュール７に接続される。各中継機器３２は、例えば、１つのアームを構成する複数のサブモジュール７にスター接続される。このように、リング型のネットワークトポロジと、スター型のネットワークトポロジとを組み合わせることにより、制御機器３０と、各サブモジュール７との間のネットワークが構築される。
【００３６】
中継装置７０は、運転制御期間において、周期Ｔｓ１ごとに制御機器３０により生成された制御指令１５を各サブモジュール７に送信する。中継装置７０は、周期Ｔｓ１よりも短い周期ごとに制御指令１５を各サブモジュール７に送信してもよい。また、中継装置７０は、各サブモジュール７を動作させるために必要な設定が行われる初期設定期間において、複数のサブモジュール７の各々について、制御機器３０から当該サブモジュール７までの通信経路を示す経路情報を生成し、当該生成した経路情報を当該サブモジュール７に出力するように構成されている。
【００３７】
中継装置７０は、典型的には、専用回路によって構成され、その一部または全部をＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）によって構成してもよい。中継装置７０のより詳細な構成例については後述する。
【００３８】
複数のサブモジュール７の各々は、中継装置７０により生成された経路情報を用いて、当該サブモジュール７を一意に識別する識別情報を生成する。各サブモジュール７は、識別情報と、サブモジュール数とに基づいて、キャリア位相を生成する。そして、各サブモジュール７は、制御指令１５およびキャリア位相に従って、各スイッチング素子をＰＷＭ（pulse  width  modulation）制御する。サブモジュール７のより詳細な構成例については後述する。
【００３９】
［制御機器の構成例］
図３は、制御機器３０の構成例を示すブロック図である。図３を参照して、制御機器３０は、直流電圧指令生成部６０と、交流電圧指令生成部６１と、循環電流指令生成部６２と、コンデンサ電圧指令生成部６３と、アーム電圧指令生成部６４とを含む。
【００４０】
直流電圧指令生成部６０は、各相の上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗに基づいて直流電流値Ｉｄｃを演算する。具体的には、上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗの和をＩｄｃ＿ｐとし、下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗの和をＩｄｃ＿ｎとすれば、直流電流値Ｉｄｃは、以下の式（１）によって計算できる。
【００４１】
Ｉｄｃ＝（Ｉｄｃ＿ｐ＋Ｉｄｃ＿ｎ）／２    ・・・（１）
直流電圧指令生成部６０は、直流電圧検出器１１Ａ，１１Ｂで検出された直流電圧値Ｖｄｃｐ，Ｖｄｃｎと、算出した直流電流値Ｉｄｃとに基づいて、直流電圧指令値を生成する。直流電圧指令生成部６０は、例えば、ＰＩＤ制御器（Proportional-Integral-Differential  Controller）などのフィードバック制御器によって構成される。
【００４２】
交流電圧指令生成部６１は、交流電圧検出器１０によって検出されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電圧値Ｖａｃｕ，Ｖａｃｖ，Ｖａｃｗと、交流電流検出器１６によって検出されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電流値Ｉａｃｕ，Ｉａｃｖ，Ｉａｃｗとに基づいて、各相の交流電圧指令値を生成する。交流電圧指令生成部６１は、例えば、ＰＩＤ制御器などのフィードバック制御器によって構成される。
【００４３】
循環電流指令生成部６２は、まず、レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ流れる循環電流Ｉｃｃｕ，Ｉｃｃｖ，Ｉｃｃｗを各相の上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗに基づいて計算する。循環電流は、複数のレグ回路４の間を循環する電流である。例えば、Ｕ相レグ回路４ｕを流れる循環電流Ｉｃｃｕは、以下の式（２）によって計算できる。
【００４４】
Ｉｃｃｕ＝（Ｉｐｕ＋Ｉｎｕ）／２−Ｉｄｃ／３    ・・・（２）
式（２）の第１項はレグ回路４ｕの上アーム５および下アーム６に共通に流れる電流を表す。式（２）の第２項は、直流電流値Ｉｄｃが各レグ回路に均等に流れると仮定したときのＵ相レグ回路４ｕの分担分を表す。循環電流Ｉｃｃｖ，Ｉｃｃｗについても同様に計算することができる。
【００４５】
循環電流指令生成部６２は、算出された各相の循環電流Ｉｃｃｕ，Ｉｃｃｖ，Ｉｃｃｗと、アーム回路ごとに平均化されたキャパシタ電圧Ｖｃａｐとに基づいて各相の循環電流の指令値を算出する。循環電流指令生成部６２は、例えば、ＰＩＤ制御器などのフィードバック制御器によって構成される。
【００４６】
コンデンサ電圧指令生成部６３は、アーム回路ごとに平均化されたキャパシタ電圧Ｖｃａｐと、各相の上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗに基づいて、各サブモジュール７の直流コンデンサの電圧指令値を生成する。コンデンサ電圧指令生成部６３は、例えば、ＰＩＤ制御器などのフィードバック制御器によって構成される。
【００４７】
アーム電圧指令生成部６４は、上記の各指令生成部を合成することによって、各相の上アーム５および下アーム６用のアーム電圧指令値Ｖｐｒｅｆｕ，Ｖｎｒｅｆｕ，Ｖｐｒｅｆｖ，Ｖｎｒｅｆｖ，Ｖｐｒｅｆｗ，Ｖｎｒｅｆｗを生成する。各相のアーム電圧指令値Ｖｐｒｅｆｕ，Ｖｎｒｅｆｕ，Ｖｐｒｅｆｖ，Ｖｎｒｅｆｖ，Ｖｐｒｅｆｗ，Ｖｎｒｅｆｗは、電圧指令として中継装置７０に伝送される。以下の説明において、いずれの相であるかを特定しない場合には、単にアーム電圧指令値Ｖｐｒｅｆ，Ｖｎｒｅｆと記載する場合がある。
【００４８】
なお、上記で説明した制御機器３０の構成は一例であって、他の構成の制御機器を本実施の形態に適用することができる。
【００４９】
［中継装置の構成および動作］
図４は、中継装置７０の具体的な構成および動作を説明するための図である。図４では、Ｕ相用のレグ回路４ｕに含まれるサブモジュール７のみが代表的に示されているが、他のレグ回路４ｖ，４ｗのサブモジュール７についても同様である。
【００５０】
図４を参照して、中継基板３１は、ＬＳＩ（Large-Scale  Integration）等の専用回路によって構成されており、複数の通信用のチャネルＣＨ１〜ＣＨｋを含む。中継基板３１は、中継機器３２とリング型のネットワークを介して接続されており、制御機器３０により生成された制御指令等を、複数のチャネルＣＨ１〜ＣＨｋを用いて各中継機器３２に送信する。
【００５１】
図４の例では、中継基板３１は、チャネルＣＨ１を介して、複数の中継機器３２＿１〜３２＿３と通信する。また、中継基板３１は、チャネルＣＨ２を介して、中継機器３２＿４を含む複数の中継機器３２と通信し、チャネルＣＨｋを介して、複数の中継機器３２＿（Ｎ−２）〜３２＿Ｎと通信する。本実施の形態では、各チャネルに３つの中継機器３２が接続されている構成について説明するが、当該構成に限られない。例えば、各チャネルに、１つ、２つまたは４つ以上の中継機器３２が接続される構成であってもよい。
【００５２】
中継機器３２＿１は、通信基板３３と、通信基板３４Ａ，３４Ｂ（以下、「通信基板３４」とも総称する。）とを含む。通信基板３３，３４Ａ，３４Ｂは、ＬＳＩ等の専用回路によって構成されている。通信基板３３は、通信基板３４Ａおよび通信基板３４Ｂと通信可能に接続されている。通信基板３４Ａ，３４Ｂは、複数のチャネルＣＨ１〜ＣＨｍを含む。本実施の形態では、中継機器３２が２つの通信基板３４を含む構成について説明するが、当該構成に限られない。例えば、中継機器３２は、１つの通信基板３４を含む構成であってもよいし、３つ以上の通信基板３４を含む構成であってもよい。
【００５３】
通信基板３４Ａは、スター型のネットワークを介して、予め定められた数のサブモジュール７＿１〜７＿ｍと通信可能に構成されている。より具体的には、通信基板３４Ａは、チャネルＣＨ１を介してサブモジュール７＿１と通信し、チャネルＣＨ２を介してサブモジュール７＿２と通信し、チャネルＣＨｍを介してサブモジュール７＿ｍと通信する。同様に、通信基板３４Ｂは、スター型のネットワークを介して、サブモジュール７＿（ｍ＋１）〜７＿２ｍと通信する。
【００５４】
ここで、中継装置７０は、各サブモジュール７を通常運転制御する運転制御期間より前の初期設定期間において、初期設定用の通信フレーム５１を各サブモジュール７に送信する。また、中継装置７０は、運転制御期間において、制御用の通信フレーム５２を各サブモジュール７に送信する。初期設定期間は、各サブモジュール７を駆動するために必要な初期設定を行なうための期間である。
【００５５】
図５は、初期設定用の通信フレーム５１の構成を示す図である。図５を参照して、通信フレーム５１は、フラグ領域８１と、ヘッダ領域８２と、データ本体が格納されるペイロード領域８３と、誤り検出情報が格納されるＦＣＳ（Frame  Check  Sequence）領域８４とを含む。ヘッダ領域８２は、通信コマンド、シーケンス番号、データ長等の情報が格納される。ペイロード領域８３は、共通位相オフセットＯＳと、サブモジュール数Ｓｎと、経路情報Ｒとを含む。経路情報Ｒは、中継基板３１の識別情報である基板番号と、中継基板３１のチャネルの識別情報であるチャネル番号と、中継機器３２の識別情報である機器番号と、中継機器３２に含まれる通信基板３４の識別情報である基板番号と、通信基板３４のチャネルの識別情報であるチャネル番号とを含む。
【００５６】
経路情報Ｒは、制御機器３０から各サブモジュール７までの通信経路を示す情報であり、中継装置７０により生成される。図４の例では、サブモジュール７＿１は、中継基板３１のチャネルＣＨ１と、中継機器３２＿１に含まれる通信基板３４ＡのチャネルＣＨ１とを介して、通信フレーム５１を受信する。この場合、中継基板３１は、通信フレーム５１の経路情報のフィールドに、中継基板３１の基板番号（例えば、「１」）と、チャネルＣＨ１の番号（例えば、「１」）とを格納する。次に、中継機器３２＿１（例えば、通信基板３３）は、通信フレーム５１の経路情報のフィールドに、中継機器３２＿１の機器番号（例えば、「１」）を格納する。また、通信基板３４Ａは、通信基板３４Ａの基板番号（例えば、「１」）と、チャネルＣＨ１の番号（例えば、「１」）とを格納する。
【００５７】
これにより、サブモジュール７＿１は、経路情報「１１１１１１」を含む通信フレーム５１を受信する。また、サブモジュール７＿２は、中継基板３１のチャネルＣＨ１と、中継機器３２＿１に含まれる通信基板３４ＡのチャネルＣＨ２とを介して、通信フレーム５１を受信しているため、例えば、経路情報「１１１１１２」を含む通信フレーム５１を受信する。このように、各サブモジュール７は、中継装置７０によって生成された一意の経路情報を受信する。そのため、各サブモジュール７は、このような経路情報に基づいて、一意の識別情報を生成することができる。
【００５８】
サブモジュール数Ｓｎは、典型的には、各アーム（例えば、上アーム５，下アーム６等）を構成する複数のサブモジュール７のうちの制御対象となるサブモジュール７の数である。典型的には、サブモジュール数Ｓｎは、各アームを構成するすべてのサブモジュール７の数である。ただし、各アームを構成するサブモジュール７の数に冗長性を持たせている場合には、サブモジュール数Ｓｎは、実際に制御対象とするサブモジュール７の数であってもよい。
【００５９】
共通位相オフセットＯＳは、各アームを構成するすべてのサブモジュール７に対して共通してオフセットされる位相である。共通位相オフセットＯＳは、系統管理者により任意に定められる。なお、共通位相オフセットＯＳが不要な場合には、通信フレーム５１に共通位相オフセットＯＳが含まれない構成であってもよい。
【００６０】
図６は、制御用の通信フレーム５２の構成を示す図である。図６を参照して、通信フレーム５２は、フラグ領域９１と、ヘッダ領域９２と、データ本体が格納されるペイロード領域９３と、誤り検出情報が格納されるＦＣＳ領域９４とを含む。ヘッダ領域９２には、通信コマンド、シーケンス番号、データ長等の情報が格納される。ペイロード領域９３は、同期指令（例えば、同期パルス信号）と、電圧指令（例えば、各レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗの上アーム５の出力電圧指令値および下アーム６の出力電圧指令値）とを含む。
【００６１】
［サブモジュールの構成例］
（全体構成）
図７は、図１の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。図７に示すサブモジュール７は、ハーフブリッジ型の変換回路２０ＨＢと、ＰＷＭ制御部２１と、エネルギー蓄積器としての直流コンデンサ２４と、電圧検出部２７と、情報通信部２８とを含む。ＰＷＭ制御部２１、電圧検出部２７、情報通信部２８の一連の処理は、制御機器３０の演算周期である周期Ｔｓ１よりも非常に短い周期Ｔｓ２（例えば、数μｓ）ごとに実行される。
【００６２】
ハーフブリッジ型の変換回路２０ＨＢは、互いに直列接続されたスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂと、ダイオード２３Ａ，２３Ｂとを含む。ダイオード２３Ａ，２３Ｂは、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂとそれぞれ逆並列（すなわち、並列かつ逆バイアス方向）に接続される。直流コンデンサ２４は、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの直列接続回路と並列に接続され、直流電圧を保持する。スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの接続ノードは高電位側の入出力端子２６Ｐと接続される。スイッチング素子２２Ｂと直流コンデンサ２４の接続ノードは低電位側の入出力端子２６Ｎと接続される。
【００６３】
典型的には、入出力端子２６Ｐは、正極側に隣接するサブモジュール７の入出力端子２６Ｎと接続される。入出力端子２６Ｎは、負極側に隣接するサブモジュール７の入出力端子２６Ｐと接続される。
【００６４】
各スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂには、オン動作とオフ動作の両方を制御可能な自己消弧型のスイッチング素子が用いられる。スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）またはＧＣＴ（Gate  Commutated  Turn-off  thyristor）である。
【００６５】
バイパススイッチＳＷは、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間に接続される。バイパススイッチＳＷは、接点を閉じることによりスイッチング素子２２Ｂの両端を短絡可能に構成されるスイッチであり、事故電流の通電が可能である。すなわち、バイパススイッチＳＷは、サブモジュール７を短絡することにより、サブモジュール７に含まれる各素子（スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂ、ダイオード２３Ａ，２３Ｂおよび直流コンデンサ２４）を事故時に発生する過電流から保護する。
【００６６】
また、バイパススイッチＳＷは、サブモジュール７の各素子が故障した場合に、当該サブモジュール７を短絡させる際にも利用される。これにより、複数のサブモジュール７のうちの任意のサブモジュール７が故障しても、他のサブモジュール７を利用することにより電力変換装置１の運転継続が可能となる。
【００６７】
電圧検出部２７は、直流コンデンサ２４の両端２４Ｐ，２４Ｎの間の電圧（すなわち、キャパシタ電圧）を検出する。情報通信部２８は、中継機器３２から受信した通信フレーム５１，５２をＰＷＭ制御部２１に伝達するとともに、サブモジュール７の異常判定情報と、電圧検出部２７によって検出されたキャパシタ電圧とを含む信号１７を指令生成部３に送信する。
【００６８】
ＰＷＭ制御部２１は、情報通信部２８により受信された通信フレーム５１に含まれる経路情報、および通信フレーム５２に含まれる制御指令（すなわち、電圧指令および同期指令）を用いて、各スイッチング素子２２Ａ，２２ＢをＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御部２１の具体的な構成については後述する。
【００６９】
典型的には、ＰＷＭ制御部２１は、通常動作時（すなわち、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間に零電圧または正電圧を出力する場合）には、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの一方をオン状態とし、他方をオフ状態となるように制御を行なう。スイッチング素子２２Ａがオン状態であり、スイッチング素子２２Ｂがオフ状態のとき、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間には直流コンデンサ２４の両端間の電圧が印加される。逆に、スイッチング素子２２Ａがオフ状態であり、スイッチング素子２２Ｂがオン状態のとき、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間は０Ｖとなる。
【００７０】
サブモジュール７は、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂを交互にオン状態とすることによって、零電圧または直流コンデンサ２４の電圧に依存した正電圧を出力することができる。ダイオード２３Ａ，２３Ｂは、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂに逆方向電圧が印加されたときの保護のために設けられている。
【００７１】
上記のＰＷＭ制御部２１、電圧検出部２７、および情報通信部２８は、専用回路によって構成してもよいし、ＦＰＧＡなどを利用して構成してもよい。
【００７２】
上記では、サブモジュール７の変換回路がハーフブリッジ型の変換回路である構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、サブモジュール７は、フルブリッジ型の変換回路、またはスリークオーターブリッジ型の変換回路を用いて構成されていてもよい。
【００７３】
（ＰＷＭ制御部の構成）
図８は、ＰＷＭ制御部の具体的な構成を説明するためのブロック図である。ＰＷＭ制御部２１は、識別情報生成部１０２と、位相生成部１０４と、信号生成部１０６と、ＰＷＭ信号生成部１０８と、ゲートドライバ１１０とを含む。
【００７４】
図８を参照して、識別情報生成部１０２は、通信フレーム５１に含まれる経路情報に基づいて、サブモジュール７の識別情報を生成する。識別情報生成部１０２は、例えば、予め定められた式を用いて、経路情報「１１１１１１」を識別情報「１」に変換したり、経路情報「１１１１１２」を識別情報「２」に変換したりする。上述したように、経路情報は、サブモジュール７ごとに一意に定められている。そのため、サブモジュール７において生成される識別情報は、他のサブモジュール７において生成される識別情報と重複することはなく一意に定まる。
【００７５】
位相生成部１０４は、識別情報生成部１０２により生成された識別情報と、通信フレーム５１に含まれるサブモジュール数Ｓｎおよび共通位相オフセットＯＳとに基づいて、キャリア位相を生成する。
【００７６】
具体的には、位相生成部１０４は、サブモジュール数Ｓｎを用いてキャリア間隔Ｄ（＝３６０°／（キャリア信号倍率×サブモジュール数Ｓｎ））を算出する。ここで、キャリア信号倍率は、交流系統周波数に対するキャリア信号周波数の倍率を示し、１．０以上である。位相生成部１０４は、共通位相オフセットＯＳと、識別情報に対応するキャリア間隔Ｄとに基づいて、キャリア位相を生成する。キャリア位相は、基準位相に対して「共通位相オフセットＯＳ＋識別情報に対応するキャリア間隔Ｄ」だけシフトした位相であり、サブモジュール７ごとに一意に定められる。位相生成部１０４は、生成したキャリア位相をサブモジュール７の内部メモリに格納する。
【００７７】
信号生成部１０６は、位相生成部１０４により生成されたキャリア位相と、通信フレーム５２に含まれる同期指令（すなわち、基準位相に対応する同期パルス信号）とに基づいて、キャリア信号を生成する。
【００７８】
図９は、各サブモジュール７のキャリア信号の一例を示す図である。図９の例では、説明の容易化のため、サブモジュール７＿１が識別情報「１」を有し、サブモジュール７＿２が識別情報「２」を有し、サブモジュール７＿３が識別情報「３」を有するものとする。また、識別情報が示す番号を「Ｍ」とすると、キャリア位相Ｔは、キャリア間隔Ｄ、共通位相オフセットＯＳを用いて以下の式（３）で表される。
【００７９】
キャリア位相Ｔ＝（Ｍ−１）×キャリア間隔Ｄ＋共通位相オフセットＯＳ・・・（３）
図９を参照して、サブモジュール７＿１において生成されたキャリア信号は、同期パルス信号（すなわち、基準位相）から、キャリア位相Ｔ１だけシフトした三角波信号である。ここで、式（３）に基づくと、キャリア位相Ｔ１は、「共通位相オフセットＯＳ」に対応する。
【００８０】
サブモジュール７＿２において生成されたキャリア信号は、同期パルス信号から、キャリア位相Ｔ２だけシフトした三角波信号である。式（３）に基づくと、キャリア位相Ｔ２は、「キャリア間隔Ｄ＋共通位相オフセットＯＳ」に対応する。
【００８１】
サブモジュール７＿３において生成されたキャリア信号は、同期パルス信号から、キャリア位相Ｔ３だけシフトした三角波信号である。式（３）に基づくと、キャリア位相Ｔ３は、「２×キャリア間隔Ｄ＋共通位相オフセットＯＳ」に対応する。
【００８２】
このように、信号生成部１０６は、サブモジュール７ごとに異なるキャリア信号を生成することができる。
【００８３】
再び、図８を参照して、ＰＷＭ信号生成部１０８は、通信フレーム５２に含まれる電圧指令と、信号生成部１０６により生成されたキャリア信号とを比較することによりパルス波形のＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部１０８は、生成したＰＷＭ信号をゲートドライバ１１０に出力する。
【００８４】
ゲートドライバ１１０は、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの導通制御端子（例えば、ゲート端子）に対して、ＰＷＭ信号生成部１０８により生成されたＰＷＭ信号に基づく駆動電圧を出力する。また、他の局面において、ゲートドライバ１１０は、自身の異常の有無を示す異常判定情報を情報通信部２８に出力する。
【００８５】
情報通信部２８は、例えば、サブモジュール７の異常判定情報として、ゲートドライバ１１０の異常判定情報を中継機器３２を介して制御機器３０に送信する。なお、異常判定情報は、ゲートドライバ１１０の異常の有無に限られず、サブモジュール７の各素子の異常の有無を示す情報であってもよい。情報通信部２８は、電圧検出部２７によって検出されたキャパシタ電圧を中継機器３２に送信する。制御機器３０は、中継基板３１を介して、異常判定情報およびキャパシタ電圧を受信する。
【００８６】
この異常判定情報は、制御機器３０が制御対象とするサブモジュール７の数を把握するために用いられる。具体的には、制御機器３０は、初期設定期間において、各サブモジュール７から受信した異常判定情報に基づいて、各サブモジュール７のうち正常なサブモジュールの数を算出する。制御機器３０は、例えば、上アーム５を構成するＸ個のサブモジュール７のうちＬ個のサブモジュール７に異常が発生している判断したとする。この場合、制御機器３０は、通信フレーム５１に含まれるサブモジュール数Ｓｎを、正常なサブモジュールの数である（Ｘ−Ｌ）個に設定してもよい。これにより、ＰＷＭ制御部２１は、制御対象となる各サブモジュール７のキャリア信号を適切に生成できる。
【００８７】
［処理手順］
図１０は、電力変換装置１の初期設定期間における処理手順を示すフローチャートである。図１０に示す処理は、初期設定期間において繰り返し実行される。
【００８８】
図１０を参照して、制御機器３０は、初期設定用の通信フレーム５１を中継装置７０に送信する（ステップＳ１０）。中継装置７０は、制御機器３０から各サブモジュール７までの経路情報Ｒを生成して、生成した経路情報Ｒを含む通信フレーム５１を各サブモジュール７に送信する（ステップＳ１２）。
【００８９】
各サブモジュール７は、中継装置７０から受信した通信フレーム５１に含まれる経路情報に基づいて、各サブモジュール７の識別情報を生成する（ステップＳ１４）。各サブモジュール７は、識別情報およびサブモジュール数に基づいてキャリア位相を生成する（ステップＳ１６）。各サブモジュール７は、キャリア位相を内部メモリに格納する（ステップＳ１８）。
【００９０】
なお、各サブモジュール７は、予め定められた周期で、中継装置７０を介して、異常判定情報を制御機器３０に送信している。制御機器３０は、異常判定情報に基づいて各サブモジュール７のうち正常なサブモジュール数を算出し、サブモジュール数Ｓｎとして当該正常なサブモジュール数を含む通信フレーム５１を送信してもよい。
【００９１】
図１１は、電力変換装置１の運転制御期間における処理手順を示すフローチャートである。図１１に示す処理は、運転制御期間において繰り返し実行される。初期設定期間から運転制御期間への切り替えは、典型的には、系統運用者の指示によって行われる。ただし、初期設定期間が開始されてから予め定められた時間を経過した場合に、運転制御期間へ自動的に切り替えられる構成であってもよい。
【００９２】
図１１を参照して、制御機器３０は、中継装置７０を介して、制御用の通信フレーム５２を各サブモジュール７に送信する（ステップＳ５０）。各サブモジュール７は、制御機器３０から受信した通信フレーム５２含まれる同期指令と、内部メモリに格納しているキャリア位相とに基づいてキャリア信号を生成する（ステップＳ５２）。
【００９３】
各サブモジュール７は、電圧指令とキャリア信号とを比較して、ＰＷＭ信号を生成する（ステップＳ５４）。各サブモジュール７は、ＰＷＭ信号に基づく駆動電圧により各スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂを動作させる（ステップＳ５６）。
【００９４】
［利点］
本実施の形態によると、制御機器３０から各サブモジュール７までの経路情報Ｒを用いて、各サブモジュール７が識別情報を自律的に生成することができる。そのため、系統運用者が各サブモジュール７の識別情報を設定する手間を省くことができるとともに、設定ミス等のヒューマンエラーを防ぐこともできる。
【００９５】
本実施の形態によると、中継装置７０を介して、制御機器３０から各サブモジュール７へ送信される通信フレーム５１に、経路情報Ｒを格納するフィールドが設けられる。これにより、通信フレーム５１が中継装置７０内を通過する際に、経路情報Ｒが自動的に生成される。
【００９６】
本実施の形態によると、各サブモジュール７は、識別情報を用いて生成したキャリア位相と、制御用の通信フレーム５２に含まれる同期指令とを用いてキャリア信号を生成することができる。このように、各サブモジュール７は、通信フレーム５２を受信することにより、同時に位相調整を行うことができる。このことから、制御機器３０から各サブモジュール７へキャリア信号の位相情報を個別に通知する必要がないため、通信のデータ量および頻度を抑えることができる。
【００９７】
本実施の形態によると、初期設定用の通信フレームと制御用の通信フレームとが別々に送信されるため、各通信フレームのサイズを小さく（すなわち、通信フレーム長を短く）することができる。これにより、各通信フレームの送信に要する時間を短縮でき、制御機器３０および各サブモジュール７間の伝送遅延を小さくすることができる。特に、運転制御期間中においては、電圧指令および同期指令のみを送信すればよいため、データサイズを非常に小さくできる。したがって、運転制御期間中に通信に要する時間を削減でき、制御周期を短くすることができる。
【００９８】
その他の実施の形態．
（１）上述した実施の形態では、電力変換装置１が複数の中継機器３２を含む構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、電力変換装置１が１つの中継機器３２を含む構成であってもよい。この場合、中継基板３１と中継機器３２とは、ポイントツーポイント型のネットワークを介して接続される。
【００９９】
（２）上述した実施の形態では、サブモジュール数Ｓｎおよび共通位相オフセットＯＳを通信フレーム５１に含めて送信する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、サブモジュール数Ｓｎおよび共通位相オフセットＯＳが、各サブモジュール７の内部メモリに予め格納されている場合には、通信フレーム５１は、サブモジュール数Ｓｎおよび共通位相オフセットＯＳを含まない構成であってもよい。
【０１００】
（３）上述した実施の形態では、経路情報Ｒが、中継基板３１の基板番号と、中継基板３１のチャネル番号と、中継機器３２の機器番号と、中継機器３２に含まれる通信基板３４の基板番号と、通信基板３４のチャネル番号とを含む構成について説明したが、当該構成に限られず、これらのうちのいくつかを用いて各サブモジュール７に対して一意の経路情報Ｒを生成できればよい。例えば、経路情報Ｒは、中継基板３１の情報を用いずに、中継機器３２の機器番号と、通信基板３４の基板番号と、通信基板３４のチャネル番号とを用いて経路情報Ｒを生成してもよい。
【０１０１】
（４）上述した実施の形態では、制御機器３０から初期設定用の通信フレーム５１を送信する構成について説明したが当該構成に限られない。例えば、制御機器３０とは別の外部機器を中継基板３１に接続し、当該外部機器から入力された信号に基づいて、通信フレーム５１が中継基板３１から各サブモジュール７へ送信される構成であってもよい。
【０１０２】
（５）上述した実施の形態では、初期設定用の通信フレーム５１と制御用の通信フレーム５２とを別々に設ける構成について説明したが当該構成に限られず、共通の通信フレームを設ける構成であってもよい。この場合、共通の通信フレームのペイロード領域には、共通位相オフセットＯＳと、サブモジュール数Ｓｎと、経路情報Ｒと、同期指令および電圧指令等が格納される。
【０１０３】
（６）上述した実施の形態では、中継機器３２とサブモジュール７とをスター型のネットワークで接続する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、中継機器３２の通信基板３４が、リング型のネットワークを介して、複数のサブモジュール７と接続される構成であってもよい。
【０１０４】
ここで、中継機器３２＿１の通信基板３４Ａの各チャネルに、Ｊ個のサブモジュール７がリング型のネットワークで接続されているとする。この場合、通信基板３４ＡのチャネルＣＨ１に接続される１番目〜Ｊ番目のサブモジュール７は、同一の経路情報Ｒ１を受信する。同様に、チャネルＣＨ２に接続される（Ｊ＋１）番目〜２Ｊ番目のサブモジュール７は、同一の経路情報Ｒ２を受信する。そのため、例えば、以下のように各サブモジュール７の識別情報が生成される。
【０１０５】
通信基板３４ＡのチャネルＣＨ１を介して、通信フレーム５１を最初に受信する１番目のサブモジュール７は、経路情報Ｒ１に基づいて識別情報「１」を生成する。１番目のサブモジュール７は、識別情報「１」を通信フレーム５１の予め定められたフィールドに格納して、当該通信フレーム５１を２番目のサブモジュール７に送信する。２番目のサブモジュール７は、経路情報Ｒ１に基づいて、通信フレーム５１に付加された識別情報「１」とは異なる識別情報「２」を生成する。２番目のサブモジュール７は、識別情報「２」を通信フレーム５１の予め定められたフィールドに格納して、当該通信フレーム５１を３番目のサブモジュール７に送信する。このように、Ｊ番目のサブモジュール７に対応する識別情報生成部１０２は、経路情報に基づいて、他のサブモジュール７とは異なる識別情報「Ｊ」を生成する。
【０１０６】
また、通信基板３４ＡのチャネルＣＨ２を介して、通信フレーム５１を最初に受信する（Ｊ＋１）番目のサブモジュール７は、経路情報Ｒ２に基づいて識別情報「Ｊ＋１」を生成する。以下同様に、（Ｊ＋２）番目〜２Ｊ番目のサブモジュール７は、経路情報Ｒ２に基づいて、それぞれ識別情報「Ｊ＋２」〜「２Ｊ」を生成する。なお、各チャネルに接続されるサブモジュール数は、同一であってもよいし異なっていてもよい。
【０１０７】
通信基板３４Ａの他のチャネル、他の通信基板３４Ｂ、他の中継機器３２についても同様に識別情報が生成される。そのため、複数のサブモジュール７が、リング型のネットワークを介して、中継機器３２から同一の経路情報を受信する構成であっても、当該複数のサブモジュール７は、当該経路情報を用いて自律的に一意の識別情報を生成することができる。
【０１０８】
（７）上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
【０１０９】
また、上述した実施の形態において、その他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
【０１１０】
今回開示された実施の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、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、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が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１１】
１  電力変換装置、２  電力変換回路部、３  指令生成部、４ｕ，４ｖ，４ｗ  レグ回路、５  上アーム、６  下アーム、７  サブモジュール、８Ａ，８Ｂ  リアクトル、９Ａ，９Ｂ  アーム電流検出器、１０  交流電圧検出器、１１Ａ，１１Ｂ  直流電圧検出器、１２  交流回路、１３  連系変圧器、１４  直流回路、１５  制御指令、１６  交流電流検出器、１７  信号、２０ＨＢ  変換回路、２１  ＰＷＭ制御部、２２Ａ，２２Ｂ  スイッチング素子、２３Ａ，２３Ｂ  ダイオード、２４  直流コンデンサ、２７  電圧検出部、２８  情報通信部、３０  制御機器、３１  中継基板、３２  中継機器、３３，３４  通信基板、４１  バス、４２，４３  ネットワーク、５１，５２  通信フレーム、６０  直流電圧指令生成部、６１  交流電圧指令生成部、６２  循環電流指令生成部、６３  コンデンサ電圧指令生成部、６４  アーム電圧指令生成部、７０  中継装置、１０２  識別情報生成部、１０４  位相生成部、１０６  信号生成部、１０８  ＰＷＭ信号生成部、１１０  ゲートドライバ。
【図１】
2019142361.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月5日(2018.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路と交流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置であって、
互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、
前記複数のサブモジュールを運転制御するための制御指令を生成する制御機器と、
前記制御機器と前記複数のサブモジュールとの間の通信を中継する中継装置とを備え、
前記中継装置は、前記複数のサブモジュールの各々について、前記制御機器から当該サブモジュールまでの通信経路を示す経路情報を生成し、当該生成した経路情報を当該サブモジュールに出力し、
前記複数のサブモジュールの各々は、
当該サブモジュールに対応する経路情報に基づいて、当該サブモジュールの識別情報を生成する識別情報生成部と、
前記識別情報と、前記複数のサブモジュールのうち制御対象となるサブモジュールの数とに基づいて、キャリア位相を生成する位相生成部と、
前記制御指令および前記キャリア位相に従って、スイッチング素子をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部とを含む、電力変換装置。
【請求項２】
前記中継装置は、
前記制御機器に接続された中継基板と、
前記中継基板に接続された少なくとも１つの中継機器とを含み、
前記中継機器は、前記複数のサブモジュールのうちの予め定められた数のサブモジュールと通信するための通信基板を有し、
前記経路情報は、前記中継機器を識別するための第１の情報と、前記通信基板を識別するための第２の情報とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記通信基板は、スター型のネットワークを介して、前記予め定められた数のサブモジュールと接続されており、
前記経路情報は、前記予め定められた数のサブモジュールの各々に接続される前記通信基板のチャネルを識別するための第３の情報をさらに含む、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記通信基板は、リング型のネットワークを介して、前記予め定められた数のサブモジュールと接続されており、
前記経路情報は、前記通信基板のチャネルを識別するための第３の情報をさらに含み、
前記複数のサブモジュールの各々の前記識別情報生成部は、経路情報に基づいて、他のサブモジュールとは異なる識別情報を生成する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記経路情報は、前記中継基板を識別するための第４の情報をさらに含む、請求項３または請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記中継基板は、リング型のネットワークを介して、複数の前記中継機器に接続されている、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記複数のサブモジュールの各々は、前記中継装置を介して、当該サブモジュールの異常の有無を示す異常判定情報を前記制御機器に送信する情報通信部をさらに含み、
前記制御機器は、各前記サブモジュールの異常判定情報に基づいて、前記複数のサブモジュールのうち正常なサブモジュールの数を算出し、当該正常なサブモジュールの数を前記中継装置を介して各前記サブモジュールに送信し、
前記制御対象となるサブモジュールの数は、前記正常なサブモジュールの数である、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記情報通信部は、各前記サブモジュールの初期設定期間において前記経路情報を含む通信フレームを受信し、各前記サブモジュールの運転制御期間において前記制御指令を含む通信フレームを受信する、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記電力変換回路部は、
前記直流回路と接続された高電位側直流端子および低電位側直流端子と、
前記交流回路の相にそれぞれ対応し、前記高電位側直流端子と前記低電位側直流端子との間に互いに並列に接続された複数のレグ回路とを含み、
各前記レグ回路は、
前記交流回路の対応する相と電気的に接続された接続部と、
前記接続部と前記高電位側直流端子との間に直列に接続された複数の前記サブモジュールを含む上アームと、
前記接続部と前記低電位側直流端子との間に直列に接続された複数の前記サブモジュールを含む下アームとを含み、
前記制御指令は、前記上アームの出力電圧指令値および前記下アームの出力電圧指令値を含む、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【国際調査報告】
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