(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ第１および第２の直流送電線に接続され、直流電力を授受するための第１および第２の直流端子と、
前記第１および第２の直流端子間に並列接続された複数の相モジュールとを備え、
各相モジュールは、
交流電力を授受するための交流端子と、
前記第１の直流端子および前記交流端子間に直列接続された第１のアームおよび遮断器と、
前記交流端子および前記第２の直流端子間に接続された第２のアームとを含み、
前記遮断器は、通常動作時は導通状態にされ、前記第１および第２の直流送電線間で短絡事故が発生した場合は非導通状態にされ、
前記第１および第２のアームの各々はカスケード接続された複数の単位セルを含み、
各単位セルは、電圧源と、前記電圧源の電極間に直列接続された第１および第２のスイッチング素子と、それぞれ前記第１および第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第１および第２のダイオードとを有し、
前記第１および第２のアームの各々は、さらに、少なくとも１つのバイパススイッチを含み、
前記少なくとも１つのバイパススイッチは、前記短絡事故が発生した場合に導通状態にされて対応するアームの各単位セルの前記第１または第２のダイオードをバイパスし、
複数の前記遮断器のうちのいずれか１つの遮断器は前記短絡事故が発生した場合に直流電流を遮断する直流遮断器であり、他の各遮断器は前記短絡事故が発生した場合に交流電流を遮断する交流遮断器である、電力変換装置。
【請求項２】
前記短絡事故が発生した場合は、各交流遮断器が非導通状態にされた後に前記直流遮断器が非導通状態にされる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
さらに、前記直流遮断器を遮断させる遮断動作時に、前記直流電流と逆方向の電流を前記直流遮断器に流す逆電流発生回路を備える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
さらに、前記直流遮断器を遮断させたときに前記直流遮断器の端子間に発生する過電圧を減衰させるエネルギー吸収素子を備える、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
それぞれ第１および第２の直流送電線に接続され、直流電力を授受するための第１および第２の直流端子と、
前記第１および第２の直流端子間に並列接続された複数の相モジュールとを備え、
各相モジュールは、
交流電力を授受するための交流端子と、
前記第１の直流端子および前記交流端子間に直列接続された第１のアームおよび遮断器と、
前記交流端子および前記第２の直流端子間に接続された第２のアームとを含み、
前記遮断器は、通常動作時は導通状態にされ、前記第１および第２の直流送電線間で短絡事故が発生した場合は非導通状態にされ、
前記第１および第２のアームの各々はカスケード接続された複数の単位セルを含み、
各単位セルは、電圧源と、前記電圧源の電極間に直列接続された第１および第２のスイッチング素子と、それぞれ前記第１および第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第１および第２のダイオードとを有し、
前記第１および第２のアームの各々は、さらに、少なくとも１つのバイパススイッチを含み、
前記少なくとも１つのバイパススイッチは、前記通常動作時は非導通状態にされ、前記短絡事故が発生した場合は導通状態にされて対応するアームの各単位セルの前記第１または第２のダイオードをバイパスし、
前記短絡事故が発生した場合は、複数の前記遮断器のうちの直流電流を遮断する能力が最も大きな遮断器が最後に遮断される、電力変換装置。
【請求項６】
各相モジュールは、さらに、電流を制御するリアクトルを含み、
前記リアクトルおよび前記第２のアームは前記交流端子と前記第２の直流端子の間に直列接続される、請求項１または請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
各相モジュールは、さらに、電流を制御する第１および第２のリアクトルを含み、
前記第１のアーム、前記遮断器、および前記第１のリアクトルは前記第１の直流端子と前記交流端子の間に直列接続され、
前記第２のリアクトルおよび前記第２のアームは前記交流端子と前記第２の直流端子の間に直列接続される、請求項１または請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
さらに、それぞれ前記複数の相モジュールに対応して設けられ、各々が、対応の相モジュールの前記第１および第２のアームに流れる電流を検出する複数の電流検出器と、
前記複数の電流検出器の検出結果に基づいて前記短絡事故が発生したか否かを判別し、判別結果に基づいて各単位セル、各バイパススイッチ、および各遮断器を制御する制御装置とを備える、請求項１または請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記電力変換装置は、
複数の前記交流端子が受ける複数相の交流電力を直流電力に変換して前記第１および第２の直流端子に供給する第１の電力変換モードと、
前記第１および第２の直流端子が受ける直流電力を複数相の交流電力に変換して複数の前記交流端子に供給する第２の電力変換モードとを有する、請求項１または請求項５に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電力変換装置に関し、特に、交流と直流の間で電力の授受を行なう電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置であるハーフブリッジ型モジュラー・マルチレベル変換器（Modular  Multilevel  Converter）は、正電圧端子および負電圧端子間に並列接続された３つの相モジュールを備え、各相モジュールは、正電圧端子および交流端子間に接続された第１のアームと、交流端子および負電圧端子間に接続された第２のアームとを含み、第１および第２のアームの各々はカスケード接続された複数の単位セルを含む。【０００３】
各単位セルは、直流電圧に充電されるコンデンサと、コンデンサの正極および負極間に直列接続された第１および第２のスイッチング素子と、それぞれ第１および第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第１および第２のダイオードとを有する。各アームにおいて、複数の単位セルの第２のスイッチング素子は直列接続されている。各アームの複数の単位セルを制御することにより、直流電力および三相交流電力のうちのいずれか一方の電力を他方の電力に変換することができる（たとえば、特許文献１（特開２０１２−２２８０２５号公報）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２８０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなマルチレベル変換器を備えた直流送電システムにおいては、直流送電線で短絡事故が発生すると各単位セルの第１または第２のスイッチング素子に大きな線路直流電流が流れる（図１１参照）。【０００６】
短絡事故が発生した時に各単位セルの第１および第２のスイッチング素子を遮断すれば第１および第２のスイッチング素子を保護することができるが、各単位セルの第２のダイオードに線路直流電流が流れ続けるので、第２のダイオードを保護する方法が必要となる。【０００７】
第２のダイオードを保護する方法として、第２のダイオードに機械式バイパススイッチを並列接続し、短絡事故が発生した場合に、第１および第２のスイッチング素子を非導通状態にし、第２のダイオードが線路直流電流によって損傷される前に機械式バイパススイッチを導通させる方法が考えられる。この方法によれば、線路直流電流を機械式バイパススイッチに転流させ、第１および第２のスイッチング素子および第２のダイオードを保護することができる。【０００８】
しかし、全単位セルの機械式バイパススイッチが導通させると、３つの相モジュールの各々が導通状態になり、三相短絡電流が流れるとともに（図１２参照）、２組の第１および第２のアームを含む経路にアーム間直流電流が循環し始める（図１３参照）。直流送電システムを短絡事故から速やかに復帰させるには、三相短絡電流、線路直流電流、およびアーム間直流電流を含む短絡電流を速やかに除去する必要がある。【０００９】
それゆえに、この発明の主たる目的は、短絡事故時に発生する短絡電流を迅速に遮断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】
【００１０】
この発明に係る電力変換装置は、それぞれ第１および第２の直流送電線に接続され、直流電力を授受するための第１および第２の直流端子と、第１および第２の直流端子間に並列接続された複数の相モジュールとを備えたものである。各相モジュールは、交流電力を授受するための交流端子と、第１の直流端子および交流端子間に直列接続された第１のアームおよび遮断器と、交流端子および第２の直流端子間に接続された第２のアームとを含む。遮断器は、通常動作時は導通状態にされ、第１および第２の直流送電線間で短絡事故が発生した場合は非導通状態にされる。第１のアーム、第２のアーム、および遮断器は、第１および第２の直流端子間に直列接続されている。第１および第２のアームの各々はカスケード接続された複数の単位セルを含む。各単位セルは、電圧源と、電圧源の電極間に直列接続された第１および第２のスイッチング素子と、それぞれ第１および第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第１および第２のダイオードとを有する。第１および第２のアームの各々は、さらに、少なくとも１つのバイパススイッチを含む。少なくとも１つのバイパススイッチは、短絡事故が発生した場合に導通状態にされて対応するアームの各単位セルの第１または第２のダイオードをバイパスする。複数の遮断器のうちのいずれか１つの遮断器は短絡事故が発生した場合に直流電流を遮断する直流遮断器であり、他の各遮断器は短絡事故が発生した場合に交流電流を遮断する交流遮断器である。 
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る電力変換装置では、短絡事故が発生した場合は、各交流遮断器を非導通状態にした後に直流遮断器を非導通状態にすることにより、短絡電流を迅速に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施の形態による直流送電システムの構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示したマルチレベル変換器の要部を示す回路図である。
【図３】図２に示した単位セルの構成および制御装置を示す回路ブロック図である。
【図４】図２に示した単位セルの動作を示す回路図である。
【図５】図２に示したマルチレベル変換器の動作を示す図である。
【図６】図２に示したマルチレベル変換器の動作を示す他の図である。
【図７】図２に示した直流遮断装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図８】図２に示したアームＡ１〜Ａ３に流れる電流の通常動作時の波形を示すタイムチャートである。
【図９】図２に示したアームＡ１〜Ａ３に流れる電流の短絡故障時の波形を示すタイムチャートである。
【図１０】実施の形態の比較例となる直流送電システムに含まれるマルチレベル変換器の要部を示す回路図である。
【図１１】図１０に示したマルチレベル変換器を備えた直流送電システムにおいて短絡事故発生時に流れる線路直流電流を示す回路図である。
【図１２】図１０に示したマルチレベル変換器を備えた直流送電システムにおいて短絡事故発生時に流れる三相短絡電流を示す回路図である。
【図１３】図１０に示したマルチレベル変換器を備えた直流送電システムにおいて短絡事故発生時に流れるアーム間直流電流を示す回路図である。
【図１４】実施の形態と比較例のアーム間直流電流を示すタイムチャートである。
【図１５】実施の形態の変更例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、この発明の一実施の形態による直流送電システムの構成を示す回路ブロック図である。図１において、この直流送電システムは、直流送電線１，２、遮断器Ｂ１〜Ｂ６、リアクトルＬ１〜Ｌ４、ハーフブリッジ型モジュラー・マルチレベル変換器（ＭＭＣ）３，４、三相変圧器５，６、および交流電力系統１１，１２を備える。
【００１４】
マルチレベル変換器３は、正電圧端子３ａ（第１の直流端子）、負電圧端子３ｂ（第２の直流端子）、および３つの交流端子３ｃ〜３ｅを含み、直流電力と三相交流電力のうちのいずれか一方の電力を他方の電力に変換する双方向電力変換装置である。正電圧端子３ａおよび負電圧端子３ｂは直流電力を授受するために用いられ、３つの交流端子３ｃ〜３ｅは三相交流電力を授受するために用いられる。
【００１５】
すなわち、マルチレベル変換器３は、交流−直流変換モード（第１の電力変換モード）および直流−交流変換モード（第２の電力変換モード）を有する。マルチレベル変換器３は、交流−直流変換モード時は、交流端子３ｃ〜３ｅに与えられた三相交流電力を直流電力に変換して正電圧端子３ａおよび負電圧端子３ｂに出力し、直流−交流変換モード時は、正電圧端子３ａおよび負電圧端子３ｂに与えられた直流電力を三相交流電力に変換して交流端子３ｃ〜３ｅに出力する。
【００１６】
マルチレベル変換器４は、正電圧端子４ａ、負電圧端子４ｂ、および３つの交流端子４ｃ〜４ｅを含み、直流電力と三相交流電力のうちのいずれか一方の電力を他方の電力に変換する双方向電力変換装置である。正電圧端子４ａおよび負電圧端子４ｂは直流電力を授受するために用いられ、３つの交流端子４ｃ〜４ｅは三相交流電力を授受するために用いられる。
【００１７】
すなわち、マルチレベル変換器４は、交流−直流変換モードおよび直流−交流変換モードを有する。マルチレベル変換器４は、交流−直流変換モード時は、交流端子４ｃ〜４ｅに与えられた三相交流電力を直流電力に変換して正電圧端子４ａおよび負電圧端子４ｂに出力し、直流−交流変換モード時は、正電圧端子４ａおよび負電圧端子４ｂに与えられた直流電力を三相交流電力に変換して交流端子４ｃ〜４ｅに出力する。
【００１８】
直流送電線１の一方端はリアクトルＬ１を介してマルチレベル変換器３の正電圧端子３ａに接続され、その他方端はリアクトルＬ２を介してマルチレベル変換器４の正電圧端子４ａに接続される。直流送電線２の一方端はリアクトルＬ３を介してマルチレベル変換器３の負電圧端子３ｂに接続され、その他方端はリアクトルＬ４を介してマルチレベル変換器４の負電圧端子４ｂに接続される。
【００１９】
直流送電線１，２は、直流電力を伝送するために使用される。リアクトルＬ１，Ｌ３は、マルチレベル変換器３で発生するスイッチング周波数の信号が直流送電線１，２側に流れることを抑制する。リアクトルＬ２，Ｌ４は、マルチレベル変換器４で発生するスイッチング周波数の信号が直流送電線１，２側に流れることを抑制する。
【００２０】
マルチレベル変換器３の３つの交流端子３ｃ〜３ｅは、三相変圧器５の３つの２次側端子にそれぞれ接続される。三相変圧器５の３つの１次側端子は、それぞれ遮断器Ｂ１〜Ｂ３を介して交流電力系統１１の三相送電線に接続される。
【００２１】
マルチレベル変換器４の３つの交流端子４ｃ〜４ｅは、三相変圧器６の３つの２次側端子にそれぞれ接続される。三相変圧器６の３つの１次側端子は、それぞれ遮断器Ｂ４〜Ｂ６を介して交流電力系統１２の三相送電線に接続される。
【００２２】
三相変圧器５は、マルチレベル変換器３と交流電力系統１１の間で三相交流電力を授受する。三相変圧器６は、マルチレベル変換器４と交流電力系統１２の間で三相交流電力を授受する。遮断器Ｂ１〜Ｂ６は、通常動作時は導通状態にされ、たとえば、マルチレベル変換器３，４および三相変圧器５，６のメンテナンス時に非導通状態にされる。
【００２３】
次に、この直流送電システムの動作について説明する。交流電力系統１１から交流電力系統１２に三相交流電力を供給する場合は、交流電力系統１１の三相交流電力が遮断器Ｂ１〜Ｂ３および三相変圧器５を介してマルチレベル変換器３に供給され、マルチレベル変換器３で直流電力に変換される。マルチレベル変換器３で生成された直流電力は直流送電線１，２などを介してマルチレベル変換器４に供給され、マルチレベル変換器４で三相交流電力に変換される。マルチレベル変換器４で生成された三相交流電力は、三相変圧器６および遮断器Ｂ４〜Ｂ６を介して交流電力系統１２に供給される。
【００２４】
このとき、マルチレベル変換器３の端子３ａ，３ｂ間の直流電圧がマルチレベル変換器４の端子４ａ，４ｂ間の直流電圧よりも若干大きな電圧に設定され、マルチレベル変換器３から直流送電線１，２などを介してマルチレベル変換器４に直流電力が供給される。
【００２５】
マルチレベル変換器３は、交流電源（交流電力系統１１、遮断器Ｂ１〜Ｂ３、および三相変圧器５）からの交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換装置として動作する。マルチレベル変換器４は、直流電源（マルチレベル変換器３など）からの直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換装置として動作する。
【００２６】
逆に、交流電力系統１２から交流電力系統１１に三相交流電力を供給する場合は、交流電力系統１２の三相交流電力が遮断器Ｂ４〜Ｂ６および三相変圧器６を介してマルチレベル変換器４に供給され、マルチレベル変換器４で直流電力に変換される。マルチレベル変換器４で生成された直流電力は直流送電線１，２などを介してマルチレベル変換器３に供給され、マルチレベル変換器３で三相交流電力に変換される。マルチレベル変換器３で生成された三相交流電力は、三相変圧器５および遮断器Ｂ１〜Ｂ３を介して交流電力系統１１に供給される。
【００２７】
このとき、マルチレベル変換器４の端子４ａ，４ｂ間の直流電圧がマルチレベル変換器３の端子３ａ，３ｂ間の直流電圧よりも若干大きな電圧に設定され、マルチレベル変換器４から直流送電線１，２などを介してマルチレベル変換器３に直流電力が供給される。
【００２８】
マルチレベル変換器４は、交流電源（交流電力系統１２、遮断器Ｂ４〜Ｂ６、および三相変圧器６）からの交流電力を直流電力に変換する交流−直流変換装置として動作する。マルチレベル変換器３は、直流電源（マルチレベル変換器４など）からの直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換装置として動作する。直流送電線１，２間で短絡事故が発生した場合は、マルチレベル変換器３，４の運転が停止され、直流送電システムが保護される。
【００２９】
図２は、マルチレベル変換器３の要部を示す回路図である。図２において、マルチレベル変換器３は、正電圧端子３ａ、負電圧端子３ｂ、交流端子３ｃ〜３ｅ、アームＡ１〜Ａ６、直流遮断装置３０、遮断器Ｂ１２，Ｂ１３、およびリアクトルＬ１１〜Ｌ１３を備える。直流遮断装置３０は遮断器Ｂ１１を含む。交流端子３ｃ、アームＡ１，Ａ４、遮断器Ｂ１１、およびリアクトルＬ１１は、Ｕ相モジュールを構成する。交流端子３ｄ、アームＡ２，Ａ５、遮断器Ｂ１２、およびリアクトルＬ１２は、Ｖ相モジュールを構成する。交流端子３ｅ、アームＡ３，Ａ６、遮断器Ｂ１３、およびリアクトルＬ１３は、Ｗ相モジュールを構成する。
【００３０】
正電圧端子３ａには、マルチレベル変換器３，４から正の直流電圧ＶＰが供給される。負電圧端子３ｂには、マルチレベル変換器３，４から負の直流電圧ＶＮが供給される。交流端子３ｃには、三相変圧器５およびマルチレベル変換器３からＵ相の交流電圧ＶＵが供給される。交流端子３ｄには、三相変圧器５およびマルチレベル変換器３からＶ相の交流電圧ＶＶが供給される。交流端子３ｅには、三相変圧器５およびマルチレベル変換器３からＷ相の交流電圧ＶＷが供給される。三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷの位相は１２０度ずつずれている。
【００３１】
アームＡ１および遮断器Ｂ１１は、正電圧端子３ａと交流端子３ｃとの間に直列接続される。アームＡ２および遮断器Ｂ１２は、正電圧端子３ａと交流端子３ｄとの間に直列接続される。アームＡ３および遮断器Ｂ１３は、正電圧端子３ａと交流端子３ｅとの間に直列接続される。
【００３２】
遮断器Ｂ１１は短絡事故時に直流電流を遮断する直流遮断器として使用され、遮断器Ｂ１２，Ｂ１３の各々は短絡事故時に交流電流を遮断する交流遮断器として使用される。マルチレベル変換器３の通常動作時は、遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３はともに導通状態にされる。直流送電線１，２間で短絡事故が発生した場合は、まず遮断器Ｂ１２，Ｂ１３が非導通状態にされて三相短絡電流（交流電流）が遮断された後に、直流電流を遮断する能力が最も高い遮断器Ｂ１１が最後に非導通状態にされて残留している直流電流が遮断される。遮断器Ｂ１１を含む直流遮断装置３０については後述する。
【００３３】
リアクトルＬ１１およびアームＡ４は、交流端子３ｃと負電圧端子３ｂとの間に直列接続される。リアクトルＬ１２およびアームＡ５は、交流端子３ｄと負電圧端子３ｂとの間に直列接続される。リアクトルＬ１３およびアームＡ６は、交流端子３ｅと負電圧端子３ｂとの間に直列接続される。リアクトルＬ１１〜Ｌ１３は、アームＡ１〜Ａ６で発生するスイッチング周波数の信号を減衰させるとともに、アームＡ１〜Ａ６に流れる三相交流電流を制御する。
【００３４】
アームＡ１〜Ａ６の各々は、カスケード接続された複数の単位セル２０を含む。各単位セル２０は、図３に示すように、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２、電流検出器２１、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、機械式バイパススイッチＢＳ、電圧源であるコンデンサＣ、および電圧検出器２２を含む。また、マルチレベル変換器３は、全単位セル２０、遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３、スイッチＳ１１〜Ｓ１３などを制御する制御装置２３を備える。直流遮断装置３０に含まれるスイッチＳ１１〜Ｓ１３については後述する。
【００３５】
スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の各々は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）で構成されている。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、コンデンサＣの正極と負極の間に直列接続されている。すなわち、スイッチング素子Ｓ１のコレクタはコンデンサＣの正極に接続され、スイッチング素子Ｓ１のエミッタは第１端子Ｔ１およびスイッチング素子Ｓ２のコレクタに接続され、スイッチング素子Ｓ２のエミッタは第２端子Ｔ２およびコンデンサＣの負極に接続されている。
【００３６】
ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に逆並列に接続されている。すなわち、ダイオードＤ１，Ｄ２のアノードはそれぞれスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のエミッタに接続され、それらのカソードはそれぞれスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のコレクタに接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２の各々は、フリーホイールダイオードである。機械式バイパススイッチＢＳは、ダイオードＤ２に並列接続されている。
【００３７】
電流検出器２１は、第１端子Ｔ１とスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２間のノードとの間に流れる電流の瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置２３に与える。電圧検出器２２は、コンデンサＣの電極間電圧ＶＣの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置２３に与える。
【００３８】
図２に示すように、アームＡ１〜Ａ３の一方端の単位セル２０の第１端子Ｔ１は、ともに正電圧端子３ａに接続されている。アームＡ１〜Ａ３において、各単位セル２０の第２端子Ｔ２は遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３側に隣接する単位セル２０の第１端子Ｔ１に接続されている。アームＡ１〜Ａ３の他方端の単位セル２０の第２端子Ｔ２は、それぞれ遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３の一方端子に接続されている。
【００３９】
アームＡ４〜Ａ６の一方端の単位セル２０の第１端子Ｔ１は、それぞれリアクトルＬ１１〜Ｌ１３の一方端子に接続されている。アームＡ４〜Ａ６において、各単位セル２０の第２端子Ｔ２は負電圧端子３ｂ側に隣接する単位セル２０の第１端子Ｔ１に接続されている。アームＡ４〜Ａ５の他方端の単位セル２０の第２端子Ｔ２は、ともに負電圧端子３ｂに接続されている。
【００４０】
図３の制御装置２３は、三相変圧器５からの三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷに同期して動作し、アームＡ１〜Ａ６の各単位セル２０のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を制御し、三相変圧器５からの三相交流電力を直流電力に変換して直流送電線１，２に供給するか、直流送電線１，２からの直流電力を三相交流電力に変換して三相変圧器５に供給する。このとき制御装置２３は、各単位セル２０の電圧検出器２２の検出結果に基づいてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を制御し、各単位セル２０のコンデンサＣを予め定められた直流電圧に充電する。
【００４１】
さらに制御装置２３は、各単位セル２０の電流検出器２１の検出結果に基づいて直流送電線１，２で短絡事故が発生したか否かを判別し、短絡事故が発生した場合は、各単位セル２０のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を非導通状態にする。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２が非導通状態にされると、スイッチング素子Ｓ２に流れる短絡電流がダイオードＤ２に転流され、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２が保護される。
【００４２】
次に制御装置２３は、機械式バイパススイッチＢＳを導通状態にさせる。機械式バイパススイッチＢＳが導通状態にされると、ダイオードＤ２に流れる短絡電流が機械式バイパススイッチＢＳに転流され、ダイオードＤ２が保護される。機械式バイパススイッチＢＳが導通状態にされると、アームＡ１〜Ａ６が導通状態になり、アームＡ１〜Ａ６に三相短絡電流（図１２参照）および直流電流（図１１、図１３参照）が流れる。制御装置２３は、遮断器Ｂ１２，Ｂ１３を非導通状態にさせて三相短絡電流を遮断した後に、遮断器Ｂ１１を非導通状態にさせてアームＡ１，Ａ４に残留している直流電流を遮断する。
【００４３】
次に、マルチレベル変換器３の通常動作について説明する。通常動作時には各単位セル２０はオン状態かオフ状態にされる。オン状態の単位セル２０では、スイッチング素子Ｓ１が導通状態にされるとともにスイッチング素子Ｓ２が非導通状態にされ、図４（ａ）に示すように、端子Ｔ１，Ｔ２がそれぞれコンデンサＣの正極および負極に接続される。コンデンサＣが直流電圧ＶＣに充電されている場合は、その直流電圧ＶＣが端子Ｔ１，Ｔ２間に出力される。
【００４４】
オフ状態の単位セル２０では、スイッチング素子Ｓ１が非導通状態にされるとともにスイッチング素子Ｓ２が導通状態にされ、図４（ｂ）に示すように、端子Ｔ１，Ｔ２が互いに接続され、端子Ｔ１，Ｔ２間には０Ｖが出力される。コンデンサＣが直流電圧ＶＣに充電されている場合は、その状態が維持される。
【００４５】
図５（ａ）〜（ｄ）および図６（ａ）〜（ｄ）は、マルチレベル変換器３の通常動作を示す図である。図５（ａ）〜（ｄ）および図６（ａ）〜（ｄ）では、図面および説明の簡単化のため、Ｕ相の交流電圧ＶＵに関連する部分のみを示している。アームＡ１は２つの単位セル２０Ａ，２０Ｂのみを含み、アームＡ４は２つの単位セル２０Ｃ，２０Ｄのみを含む。通常動作時には遮断器Ｂ１１は導通状態にされているので、遮断器Ｂ１１の図示は省略されている。
【００４６】
単位セル２０Ａ〜２０ＤのコンデンサＣは予め定められた直流電圧ＶＣに充電済みであるものとする。正電圧端子３ａには正の直流電圧ＶＰ＝＋ＶＣが印加され、負電圧端子３ｂには負の直流電圧ＶＮ＝−ＶＣが印加されている。マルチレベル変換器３は、＋ＶＣ，０Ｖ，−ＶＣを含む３レベルの交流電圧ＶＵを出力する。交流電圧ＶＵはωｔの関数で表されるものとし、交流電圧ＶＵの一周期を２πとする。
【００４７】
ωｔ＝０〜（π／２）の期間は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、単位セル２０Ａ，２０Ｂがオフ状態にされ、単位セル２０Ｃ，２０Ｄがオン状態にされる。これにより、正電圧端子３ａの直流電圧ＶＰ＝＋ＶＣが単位セル２０Ａ，２０Ｂを介して交流端子３ｃに出力され、交流端子３ｃの電圧ＶＵは＋ＶＣとなる。交流端子３ｃと負電圧端子３ｂの間にリアクトルＬ１１と単位セル２０Ｃ，２０ＤのコンデンサＣが直列接続され、交流端子３ｃの電圧ＶＵは＋ＶＣに維持される。
【００４８】
ωｔ＝（π／２）〜πの期間は、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、単位セル２０Ａ，２０Ｄがオフ状態にされ、単位セル２０Ｂ，２０Ｃがオン状態にされる。これにより、正電圧端子３ａと交流端子３ｃの間に単位セル２０ＢのコンデンサＣが接続されるとともに、交流端子３ｃと負電圧端子３ｂの間にリアクトルＬ１１と単位セル２０ＣのコンデンサＣが直列接続され、交流端子３ｃの電圧ＶＵは０Ｖにされる。
【００４９】
ωｔ＝π〜（３π／２）の期間は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、単位セル２０Ａ，２０Ｂがオン状態にされ、単位セル２０Ｃ，２０Ｄがオフ状態にされる。これにより、負電圧端子３ｂの直流電圧ＶＮ＝−ＶＣが単位セル２０Ｄ，２０ＣおよびリアクトルＬ１１を介して交流端子３ｃに出力され、交流端子３ｃの電圧ＶＵは−ＶＣとなる。正電圧端子３ａと交流端子３ｃとの間に単位セル２０Ａ，２０ＢのコンデンサＣが接続され、交流端子３ｃの電圧ＶＵは−ＶＣに維持される。
【００５０】
ωｔ＝（３π／２）〜２πの期間は、図６（ｃ）（ｄ）に示すように、単位セル２０Ａ，２０Ｄがオン状態にされ、単位セル２０Ｂ，２０Ｃがオフ状態にされる。これにより、正電圧端子３ａと交流端子３ｃの間に単位セル２０ＡのコンデンサＣが接続されるとともに、交流端子３ｃと負電圧端子３ｂの間にリアクトルＬ１１と単位セル２０ＤのコンデンサＣが直列接続され、交流端子３ｃの電圧ＶＵは０Ｖにされる。
【００５１】
このようにして直流電圧ＶＰ＝＋ＶＣ，ＶＮ＝−ＶＣは３レベルの交流電圧ＶＵに変換される。各アームにおける単位セル２０の数を増やすことにより、交流電圧ＶＵの波形を正弦波にすることができる。
【００５２】
マルチレベル変換器３で生成される三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷの位相を三相変圧器５から出力される三相交流電圧の位相よりも進ませれば、位相差に応じた値の交流電力がマルチレベル変換器３から三相変圧器５に流れる。この場合、マルチレベル変換器３は、直流送電線１，２からの直流電力を交流電力に変換して三相変圧器５に供給する直流−交流変換装置として動作する。
【００５３】
逆に、マルチレベル変換器３で生成される三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷの位相を三相変圧器５から出力される三相交流電圧の位相よりも遅らせれば、位相差に応じた値の交流電力が三相変圧器５からマルチレベル変換器３に流れる。この場合、マルチレベル変換器３は、三相変圧器５からの交流電力を直流電力に変換して直流送電線１，２に供給する交流−直流変換装置として動作する。マルチレベル変換器４の構成および動作は、マルチレベル変換器３と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００５４】
図７は、直流遮断装置３０の構成を示す回路ブロック図である。図７において、直流遮断装置３０は、端子３０ａ，３０ｂ、遮断器Ｂ１１、逆電流発生回路３１、およびエネルギー吸収素子３５を含む。遮断器Ｂ１１は、端子３０ａ，３０ｂ間に接続される。端子３０ａはリアクトルＬ１１およびアームＡ４を介して負電圧端子３ｂに接続され、端子３０ｂはアームＡ１を介して正電圧端子３ａに接続される。
【００５５】
遮断器Ｂ１１は、それぞれ端子３０ａ，３０ｂに接続された第１および第２の電極を含む。マルチレベル変換器３の通常動作時は、遮断器Ｂ１１の第１および第２の電極間が閉状態にされて遮断器Ｂ１１は導通状態にされる。直流送電線１，２間で短絡事故が発生した場合は、遮断器Ｂ１１は非導通状態にされる。
【００５６】
ただし、遮断器Ｂ１１に大きな電流が流れているときに第１および第２の電極間を開状態にしても第１および第２の電極間にアークが発生し、第１および第２の電極間に電流が流れ続け、遮断器Ｂ１１は非導通状態にならない。
【００５７】
遮断器Ｂ１１に交流電流が流れている場合は、交流電流が０Ａになった時点（ゼロクロス点）で第１および第２の電極間のアークが消弧され、遮断器Ｂ１１は非導通状態になる。遮断器Ｂ１１に直流電流が流れている場合は、その直流電流と逆方向の電流を流してゼロクロス点を形成し、アークを消弧する必要がある。逆電流発生回路３１は、直流電流と逆方向の電流を遮断器Ｂ１１に流して遮断器Ｂ１１を非導通状態にさせる回路である。
【００５８】
すなわち、逆電流発生回路３１は、充電器３２、スイッチＳ１１〜Ｓ１３、コンデンサ３３、およびリアクトル３４を含む。コンデンサ３３、リアクトル３４、およびスイッチＳ１３は、端子３０ａ，３０ｂ間に直列接続される。コンデンサ３３の第１端子（端子３０ａ）はスイッチＳ１１を介して充電器３２の負極に接続され、コンデンサ３３の第２端子はスイッチＳ１２を介して充電器３２の正極に接続される。エネルギー吸収素子３５は、端子３０ａ，３０ｂ間に接続される。
【００５９】
充電動作時は、スイッチＳ１１，Ｓ１２がオンされるとともにスイッチＳ１３がオフされ、充電器３２によってコンデンサ３３が予め定められた直流電圧に充電される。コンデンサ３３の充電が終了した後は、スイッチＳ１１，Ｓ１２がオフされる。
【００６０】
マルチレベル変換器３の通常動作時は、遮断器Ｂ１１が導通状態にされて端子３０ａ，３０ｂ間にＵ相電流Ｉｕが流れる。直流送電線１，２間で短絡事故が発生した場合は、アームＡ１〜Ａ６に三相短絡電流（交流電流）、線路直流電流、およびアーム間直流電流が流れる。アームＡ１〜Ａ６に三相短絡電流が流れているときに遮断器Ｂ１２，Ｂ１３が非導通状態にされる。遮断器Ｂ１２，Ｂ１３の各々の第１および第２の電極を開状態にすると、交流電流のゼロクロス点でアークが消弧し、遮断器Ｂ１２，Ｂ１３がともに非導通状態になる。これにより、三相短絡電流が遮断され、遮断器Ｂ１１には直流電流が流れる。
【００６１】
次に、スイッチＳ１３がオンされると、コンデンサ３３の第１端子からリアクトル３４、スイッチＳ１３、および遮断器Ｂ１１を介してコンデンサ３３の第２端子に至る経路で直流電流と逆方向の電流が流れ、遮断器Ｂ１１に流れる電流にゼロクロス点が発生して第１および第２の電極間のアークが消弧する。遮断器Ｂ１１が非導通状態にされた後に第１および第２の電極間に過電圧が現れる。エネルギー吸収素子３５は、第１および第２の電極間の電磁エネルギーを吸収し、過電圧を減衰される。これにより、遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３が非導通状態にされ、短絡事故時に発生する短絡電流が遮断される。
【００６２】
図８は、マルチレベル変換器３の通常動作時において遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの波形を示すタイムチャートである。Ｕ相電流Ｉｕは、交流端子３ｃから遮断器Ｂ１１およびアームＡ１を介して正電圧端子３ａに流れる電流である。Ｖ相電流Ｉｖは、交流端子３ｄから遮断器Ｂ１２およびアームＡ２を介して正電圧端子３ａに流れる電流である。Ｗ相電流Ｉｗは、交流端子３ｅから遮断器Ｂ１３およびアームＡ３を介して正電圧端子３ａに流れる電流である。
【００６３】
図８に示すように通常動作時では、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの波形は同じであり、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの位相は１２０度ずつずれている。電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの各々は、直流電流Ｉｄｃと正弦波状に変化する交流電流とを含む。直流電流Ｉｄｃは、たとえば３００Ａである。交流電流の振幅は、たとえば３５０Ａである。
【００６４】
図９は、短絡事故時において遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３に流れる電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓの波形を示すタイムチャートである。電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓの流れる経路および方向は、それぞれ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと同じである。
【００６５】
図９に示すように短絡事故時には、遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３に正弦波状の三相短絡電流が流れる。電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓのうちの交流電流の振幅はほぼ同じであり、それらの交流電流の位相は１２０度ずつずれている。交流電流の振幅は、たとえば２０ｋＡである。
【００６６】
短絡事故時には、三相のうちの１つの相に大きな直流電流が流れる。図９では、図面および説明の簡単化のため、Ｕ相に大きな直流電流Ｉｄｃｓが流れた場合が示されている。電流Ｉｕｓのうちの直流電流Ｉｄｃｓは、たとえば１５ｋＡである。電流Ｉｖｓのうちの直流電流は、たとえば１ｋＡである。電流Ｉｗｓのうちの直流電流は、たとえば２ｋＡである。
【００６７】
ある時刻ｔ１において遮断器Ｂ１２，Ｂ１３の第１および第２の電極を開状態にさせると、第１および第２の電極間にアークが発生し、電流Ｉｖｓ，Ｉｗｓは流れ続ける。電流Ｉｖｓがゼロクロス点に達すると遮断器Ｂ１２のアークが消弧して遮断器Ｂ１２が非導通状態になり、電流Ｉｖｓは０Ａになる。次に、電流Ｉｗｓがゼロクロス点に達すると遮断器Ｂ１３のアークが消弧して遮断器Ｂ１３が非導通状態になり、電流Ｉｗｓは０Ａになる。これにより三相短絡電流は遮断され、電流Ｉｕｓのうちの交流電流は減衰する。
【００６８】
その後の時刻ｔ２において、遮断器Ｂ１１の第１および第２の電極を開状態にするとともに、逆電流発生回路３１のスイッチＳ１３をオンさせる。遮断器Ｂ１１に直流電流Ｉｄｃｓが流れている場合は、第１および第２の電極間にアークが発生し、直流電流Ｉｄｃｓが流れ続ける。スイッチＳ１３がオンされると、コンデンサ３３からリアクトル３４、スイッチＳ１３、および遮断器Ｂ１１の経路で直流電流Ｉｄｃｓと逆方向の電流が流れ、電流Ｉｕｓが０Ａになった時点でアークが消去し、遮断器Ｂ１１が非導通状態になって短絡電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓが０Ａとなる。
【００６９】
なお、短絡事故時にＵ相以外の相（たとえばＶ相）に大きな直流電流Ｉｄｃｓが発生した場合は、遮断器Ｂ１２，Ｂ１３が非導通状態にされた時点で直流電流ＩｄｃｓがＵ相に転流される。したがって、この場合でも、交流用の遮断器Ｂ１２，Ｂ１３を非導通状態にした後に直流用の遮断器Ｂ１１を非導通状態にすることにより、短絡電流を遮断することができる。
【００７０】
図１０は、本実施の形態の比較例となる直流送電システムに含まれるマルチレベル変換器４０の要部を示す回路図であって、図２と対比される図である。図１０を参照して、マルチレベル変換器４０が図２のマルチレベル変換器３と異なる点は、遮断器Ｂ１１を含む直流遮断装置３０と、遮断器Ｂ１２，Ｂ１３とが除去されている点である。アームＡ１は正電圧端子３ａおよび交流端子３ｃ間に接続され、アームＡ２は正電圧端子３ａおよび交流端子３ｄ間に接続され、アームＡ３は正電圧端子３ａおよび交流端子３ｅ間に接続されている。
【００７１】
このようなマルチレベル変換器４０を備えた直流送電システムにおいて直流送電線１，２で短絡事故が発生すると、たとえば図１１に示すような経路Ｐ１で線路直流電流が流れる。すなわち、線路直流電流は、直流送電線１、短絡部(図示せず)、直流送電線２、リアクトルＬ３、アームＡ４、リアクトルＬ１１、アームＡ１、リアクトルＬ１、および直流送電線１の経路Ｐ１で流れる。線路直流電流は、アームＡ５，Ａ６、リアクトルＬ１２，Ｌ１３、およびアームＡ２，Ａ３にも流れ得る。このような三相短絡電流については、遮断器Ｂ１〜Ｂ６を非導通状態にすることにより遮断することができる。遮断器Ｂ１〜Ｂ６を非導通状態にすると、電力の供給が遮断され、線路直流電流は直流送電線１，２間のアークの抵抗成分で消費されて減衰される。
【００７２】
また、各単位セル２０の機械式バイパススイッチＢＳを導通させると、三相変圧器５の３つの２次端子が短絡され、たとえば図１２に示すような経路Ｐ２で三相短絡電流が流れる。三相短絡電流は、たとえば、三相変圧器５のＵ相用２次端子、アームＡ１，Ａ２、および三相変圧器５のＶ相用２次端子の経路Ｐ２で流れる。三相短絡電流は、さらに、三相変圧器５のＵ相用２次端子、アームＡ１，Ａ３、および三相変圧器５のＷ相用２次端子の経路でも流れ得る。このような三相短絡電流については、遮断器Ｂ１〜Ｂ６を非導通状態にすることにより遮断することができる。
【００７３】
さらに、各単位セル２０の機械式バイパススイッチＢＳを導通させると、リアクトルＬ１１〜Ｌ１３に蓄積された電磁エネルギーが放出され、たとえば図１３に示すような経路Ｐ３，Ｐ４でアーム間直流電流が循環する。すなわちアーム間直流電流は、リアクトルＬ１１、アームＡ１，Ａ２、リアクトルＬ１２、およびアームＡ５，Ａ４の経路Ｐ３で流れる。アーム間直流電流は、リアクトルＬ１２、アームＡ２，Ａ３、リアクトルＬ１３、およびアームＡ６，Ａ５の経路Ｐ４で流れる。
【００７４】
比較例のマルチレベル変換器４０では、図１３で示したアーム間直流電流を遮断することはできず、回路の抵抗成分によってアーム間直流電流が減衰されるの待つ必要がある。アーム間直流電流は、たとえば電流経路Ｐ３のインダクタンスと抵抗値の比で決まる時定数により減衰しながら電流経路Ｐ３を流れ続ける。このような直流送電システムでは、損失を低減するために抵抗成分を小さくしているので、アーム間直流電流の減衰時定数が長い。したがって、短絡事故が発生した場合に直流送電システムを高速に再起動させることはできない。
【００７５】
これに対して本実施の形態では、図２の遮断器Ｂ１１〜Ｂ１３を非導通にすることにより、アーム間直流電流を迅速に遮断することができる。したがって、短絡事故時に流れる短絡電流を迅速に遮断し、直流送電システムを高速に再起動させることができる。
【００７６】
図１４は、実施の形態および比較例におけるアーム間直流電流Ｉの時刻変化を示すタイムチャートである。図１４において、比較例では、短絡事故が発生してから０．５秒経過した後でもアーム間直流電流Ｉはピーク値の半分程度の値にしか低下しない。これに対して本実施の形態では、短絡事故が発生してから０．５秒経過した後にはアーム間直流電流Ｉは０Ａに低下している。したがって、本実施の形態によれば、短絡事故の発生時に流れるアーム間直流電流を迅速に遮断することができ、短絡事故が発生しても直流送電システムを高速に再起動させることができる。
【００７７】
なお、この実施の形態では、遮断器Ｂ１１をアームＡ１とリアクトルＬ１１の間に設けたが、これに限るものではなく、正電圧端子３ａと負電圧端子３ｂの間のどの位置に設けても構わない。たとえば、遮断器Ｂ１１を、リアクトルＬ１１とアームＡ４の間に接続してもよい。また、交流端子３ｃがアームＡ１と遮断器Ｂ１１の間に接続されていてもよい。これは、遮断器Ｂ１２，Ｂ１３についても同様である。
【００７８】
この実施の形態では、単位セル２０の第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２をそれぞれスイッチング素子Ｓ２のコレクタおよびエミッタに接続し、機械式バイパススイッチＢＳをダイオードＤ２に並列接続したが、これに限るものではなく、単位セル２０の第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２をそれぞれスイッチング素子Ｓ１のコレクタおよびエミッタに接続し、機械式バイパススイッチＢＳをダイオードＤ１に並列接続しても同じ結果が得られることは言うまでもない。
【００７９】
この実施の形態では、２つのアームＡ１，Ａ４（またはＡ２，Ａ５、またはＡ３，Ａ６）間に交流端子３ｃ（または３ｄ、または３ｅ）を接続し、交流端子３ｃ（または３ｄ、または３ｅ）に交流送電線を直接接続したが、これに限るものではなく、アームＡ１〜Ａ６から交流電力を取り出せれば、どのような構成であってもよい。たとえば、２つのアームＡ１，Ａ４（またはＡ２，Ａ５、またはＡ３，Ａ６）間に接続される一方巻線と、その一方巻線と磁気的に結合される他方巻線と有する変圧器を設け、アームＡ１〜Ａ６から３つの変圧器を介して交流電力を取り出すように構成しても構わない。
【００８０】
さらに、この実施の形態では、各単位セル２０毎に機械式バイパススイッチＢＳを設けたが、これに限るものではなく、各アームＡの複数の単位セル２０のダイオードＤ１またはＤ２をバイパスすることができるのであれば、各アームＡに１以上の任意の数の機械式バイパススイッチＢＳを設けてもよい。たとえば、各アームに含まれる直列接続された複数の単位セル２０に対して１つの機械式バイパススイッチＢＳを並列接続しても構わない。
【００８１】
図１５は、実施の形態の変更例となるマルチレベル変換器４５の構成を示す回路図であって、図２と対比される図である。図１５を参照して、このマルチレベル変換器４５は図２のマルチレベル変換器３にリアクトルＬ２１〜Ｌ２３を追加したものである。アームＡ１、遮断器Ｂ１１、およびリアクトルＬ２１は、正電圧端子３ａと交流端子３ｃの間に直列接続される。アームＡ２、遮断器Ｂ１２、およびリアクトルＬ２２は、正電圧端子３ａと交流端子３ｄの間に直列接続される。アームＡ３、遮断器Ｂ１３、およびリアクトルＬ２３は、正電圧端子３ａと交流端子３ｅの間に直列接続される。リアクトルＬ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１〜Ｌ２３は、アームＡ１〜Ａ６で発生するスイッチング周波数の信号を減衰させるとともに、アームＡ１〜Ａ６に流れる三相交流電流を制御する。この変更例でも、実施の形態と同じ効果が得られる。
【００８２】
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なくて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】
【００８３】
１，２  直流送電線、Ｂ１〜Ｂ６，Ｂ１１〜Ｂ１３  遮断器、Ｌ１〜Ｌ４，Ｌ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１〜Ｌ２３，３４  リアクトル、３，４，４０，４５  ハーフブリッジ型モジュラー・マルチレベル変換器、３ａ，４ａ  正電圧端子、３ｂ，４ｂ  負電圧端子、３ｃ〜３ｅ，４ｃ〜４ｅ  交流端子、５，６  三相変圧器、１１，１２  交流電力系統、Ａ１〜Ａ６  アーム、２０  単位セル、Ｔ１  第１端子、Ｔ２  第２端子、２１  電流検出器、Ｓ１，Ｓ２  スイッチング素子、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、ＢＳ  機械式バイパススイッチ、Ｃ，３３  コンデンサ、２２  電圧検出器、２３  制御装置、３０  直流遮断装置、３０ａ，３０ｂ  端子、３１  逆電流発生回路、３２  充電器、Ｓ１１〜Ｓ１３  スイッチ。
【要約】
マルチレベル変換器（３）では、３つのアーム（Ａ１〜Ａ３）と３つのリアクトル（Ｌ１１〜Ｌ１３）の間にそれぞれ３つの遮断器（Ｂ１１〜Ｂ１３）が接続される。１つの遮断器（Ｂ１１）は、２つの直流送電線（１，２）間で短絡事故が発生した場合に直流電流を遮断する直流遮断器である。２つの遮断器（Ｂ１２，Ｂ１３）の各々は、短絡事故が発生した場合に交流電流を遮断する交流遮断器である。短絡事故が発生した場合は、２つの交流遮断器（Ｂ１２，Ｂ１３）を非導通状態にした後に直流遮断器（Ｂ１１）を非導通状態にすることにより、短絡電流を遮断することができる。【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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