(57)【要約】      （修正有）【課題】変圧器間の励磁電流のばらつきを低減することを可能にする電力変換装置の制御装置を提供する。【解決手段】電力変換装置の制御装置１は、複数のコンバータ及び複数の変圧器を通じて直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の制御装置であって、前記複数のコンバータへ送るコンバータ出力電圧指令信号に重畳する補正信号として、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流の平均値に含まれる直流成分をゼロに収束させる第１の補正信号を生成する制御要素を含む全体偏磁抑制制御部６２と、前記第１の補正信号に対して更に重畳する補正信号として、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流を当該それぞれの励磁電流の平均値に収束させる第２の補正信号を生成する複数の制御要素を含む個別偏磁抑制制御部６３と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンバータ及び複数の変圧器を通じて直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の制御装置であって、
前記複数のコンバータへ送るコンバータ出力電圧指令信号に重畳する補正信号として、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流の平均値に含まれる直流成分をゼロに収束させる第１の補正信号を生成する制御要素を含む全体偏磁抑制制御部と、
前記第１の補正信号に対して更に重畳する補正信号として、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流を当該それぞれの励磁電流の平均値に収束させる第２の補正信号を生成する複数の制御要素を含む個別偏磁抑制制御部と、
を具備する、電力変換装置の制御装置。
【請求項２】
前記個別偏磁抑制制御部に含まれる複数の制御要素の各々は、前記全体偏磁抑制制御部に含まれる制御要素よりも、制御ゲインが大きく設定されている、
請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項３】
前記個別偏磁抑制制御部に含まれる複数の制御要素の各々は、ＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御を実施する、
請求項１又は２に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項４】
前記全体偏磁抑制制御部は、
ローパスフィルタを用いることにより、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流の平均値から直流成分を抽出する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項５】
前記全体偏磁抑制制御部は、
移動平均フィルタを用いることにより、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流の平均値から直流成分を抽出する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項６】
前記個別偏磁抑制制御部は、制御上のむだ時間を生じさせるフィルタを通過した信号は制御に使用せず、当該フィルタを通過しない信号のみを制御に使用する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項７】
複数のコンバータ及び複数の変圧器を通じて直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の制御方法であって、
第１の制御部により、前記複数のコンバータへ送るコンバータ出力電圧指令信号に重畳する補正信号として、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流の平均値に含まれる直流成分をゼロに収束させる第１の補正信号を生成し、
第２の制御部により、前記第１の補正信号に対して更に重畳する補正信号として、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流を当該それぞれの励磁電流の平均値に収束させる第２の補正信号を生成する、
を具備する、
電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバータ及び変圧器を多重化してなる多重電力変換装置は、複数のコンバータを複数の変圧器を介して直列に接続して構成され、数ｋＶ〜数百ｋＶの高電圧を出力できる。また、各コンバータのスイッチングタイミングをずらすことにより、出力高調波電圧を小さくし、リップルが小さくなめらかな電流を負荷に供給できる。このため、多重電力変換装置は、電力系統電圧安定化装置や、鉄道車両、産業用ドライブ装置など、各種の用途に用いられる。
【０００３】
このような多重電力変換装置においては、コンバータの出力電圧や負荷系統電圧に含まれる直流電圧成分に起因して、変圧器鉄心内の磁束が一方向に偏り、変圧器が磁気飽和する可能性がある。変圧器が磁気飽和すると、変圧器鉄心のインダクタンス成分がゼロに近くなるため、変圧器の励磁電流が増大し、コンバータに過大な電流が流れる。この電流は、コンバータを構成するスイッチングデバイスの破壊を招く可能性がある。そのため、電力変換装置には、一般に、過電流を検出してコンバータを停止される保護機能が備えられる。しかし、この保護機能による電力変換装置の頻繁な停止は装置稼働率を低下させ、経済的な損失を招く。
【０００４】
このような課題を解決する技術として、多重電力変換装置の変圧器の直流偏磁を抑制する直流偏磁抑制制御の技術がある。この技術により、各段の変圧器の励磁電流を検出し、当該励磁電流が低減する方向にコンバータ出力電圧を調整することにより、変圧器の磁気飽和を回避することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２８５３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７４６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
直流偏磁抑制制御の技術では、一般に、変圧器の励磁電流の直流成分を検出し、当該直流成分がゼロになるように直流偏磁補正量をコンバータ出力電圧指令値に重畳する。
【０００７】
しかしながら、励磁電流の直流成分を検出するためにフィルタを用いることから、制御上のむだ時間が存在し、制御応答に遅れが生じる。この場合、制御応答が大きくなるようにゲインを調整すると、当該制御応答が振動し、不安定になる可能性がある。このように直流偏磁抑制制御の制御応答の調整には限界があるため、コンバータ間で出力電圧にばらつきが生じることがあり、これに起因して変圧器間で励磁電流にばらつきが生じる場合がある。
【０００８】
また、定常状態では、励磁電流のばらつきは小さく、過電流に至るまで変圧器が磁気飽和するおそれはないが、例えば負荷系統電圧の突発的な不平衡の発生により各段の変圧器の励磁電流のばらつきが大きくなると、あるコンバータの励磁電流が過電流に達してしまう可能性がある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、変圧器間の励磁電流のばらつきを低減することを可能にする電力変換装置の制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によれば、複数のコンバータ及び複数の変圧器を通じて直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の制御装置であって、前記複数のコンバータへ送るコンバータ出力電圧指令信号に重畳する補正信号として、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流の平均値に含まれる直流成分をゼロに収束させる第１の補正信号を生成する制御要素を含む全体偏磁抑制制御部と、前記第１の補正信号に対して更に重畳する補正信号として、前記複数の変圧器のそれぞれの励磁電流を当該それぞれの励磁電流の平均値に収束させる第２の補正信号を生成する複数の制御要素を含む個別偏磁抑制制御部と、を具備する電力変換装置の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
実施形態によれば、変圧器間の励磁電流のばらつきを低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る制御装置が適用される電力変換装置の構成例を示す図。
【図２】同実施形態の制御装置の機能構成の一例を示す図。
【図３】同実施形態の制御装置による直流偏磁抑制制御を実現するための構成の一例を示す図。
【図４】Ｕ相の１段目の変圧器の二次電流と一次電流との関係、および、Ｕ相の２段目の変圧器の二次電流と一次電流との関係を示す波形グラフ。
【図５】Ｕ相の１段目の変圧器の励磁電流と、Ｕ相の２段目の変圧器の励磁電流と、Ｕ相の全変圧器の励磁電流の平均との関係を示す波形グラフ。
【図６】Ｕ相の１段目の変圧器の偏磁を抑制する補正電圧指令値と、Ｕ相の２段目の変圧器の偏磁を抑制する補正電圧指令値との関係を示す波形グラフ。
【図７】Ｕ相の基準となるコンバータ出力電圧指令値と、Ｕ相の１段目のコンバータ向けのコンバータ出力電圧指令値と、Ｕ相の２段目のコンバータ向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u2との関係を示す波形グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態に係る制御装置が適用される電力変換装置の構成例を示す図である。
【００１５】
本実施形態に係る電力変換装置は、三相交流のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相について複数段に構成されたコンバータ及び複数の変圧器の組みを備え、これらを通じて直流電力を交流電力に変換する。ここでは、三相交流のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相につき、コンバータ及び複数の変圧器の組みが二段に構成されている場合を例示する。
【００１６】
より具体的には、例えば図１に示されるように、多重電力変換装置は、Ｕ相の負荷３１（l_u）に対応して設けられるコンバータ１１，１２（cnv_u2, cnv_u1）及び変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）と、Ｖ相の負荷３２（l_v）に対応して設けられるコンバータ１３，１４（cnv_v2, cnv_v1）及び変圧器２３，２４（tr_v2, tr_v1）と、Ｗ相の負荷３３（l_w）に対応して設けられるコンバータ１５，１６（cnv_w2, cnv_w1）とを備え、これらにより、直流電源１０から供給される直流電圧v_dcを三相交流電圧に変換して、負荷３１〜３３（l_u ，l_v, l_w）へ交流電力を供給する。
【００１７】
図１に示されるように、直流電圧v_dcを供給する直流電源１０は、Ｕ相のコンバータ１１，１２（cnv_u2, cnv_u1）の各入力端子、Ｖ相のコンバータ１３，１４（cnv_v2, cnv_v1）の各入力端子、およびＷ相のコンバータ１５，１６（cnv_w2, cnv_w1）の各入力端子にそれぞれ接続される。
【００１８】
Ｕ相のコンバータ１１（u2）の出力端子は、Ｕ相の変圧器２１（tr_u2）の二次側に接続され、Ｕ相のコンバータ１２（u1）の出力端子は、Ｕ相の変圧器２２（tr_u1）の二次側に接続される。変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）のうち、低電圧側にある変圧器２２（tr_u1）の一次側の負端子は、基準電位点に接続され、変圧器２２（tr_u1）の一次側の正端子は、変圧器２１（tr_u2）の一次側の負端子に接続され、変圧器２１（tr_u2）の一次側の正端子は、負荷３１（l_u）に接続される。
【００１９】
このように各段の変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）を直列接続することで、コンバータ１１（cnv_u2）の電圧とコンバータ１２（cnv_u1）の電圧とが加算された高い交流電圧が負荷３１（l_u）に供給される。
【００２０】
Ｖ相およびＷ相についても、上述したＵ相と同様の構成であり、出力交流電圧の位相が１２０度ずつずれている点だけが異なる。
【００２１】
なお、ここでは、多重数（段数）が２である場合を例示しているが、多重数（段数）を３以上にすることで、直列数をさらに増やし、交流電圧出力をさらに高くするように構成してもよい。
【００２２】
上記多重電力変換装置には、さらに、変圧器２１〜２６（tr_u2, tr_u1, tr_v2, tr_v1, tr_w2, tr_w1）の二次電流i_u2, i_u1, i_v2, i_v1, i_w2, i_w1の値をそれぞれ検出する電流検出器４１〜４６、および、変圧器２１，２３，２５（r_u2, tr_v2, tr_w2）の一次電流i_u, i_v, i_wの値をそれぞれ検出する電流検出器５１〜５３が設置される。
【００２３】
各電流検出器により検出される電流値は、当該多重電力変換装置に備えられる制御装置１へ伝えられる。
【００２４】
制御装置１は、上位システムからの電力指令に従って、各段のコンバータ１１〜１６（cnv_u2, cnv_u1, cnv_v2, cnv_v1, cnv_w2, cnv_w1）に対してそれぞれコンバータ出力電圧指令値Vref_u2, Vref_u1, Vref_v2, Vref_v1, Vref_w2, Vref_w1を供給するとともに、電流検出器４１〜４６、５１〜５３によりそれぞれ検出される電流値に基づき、変圧器２１〜２６（tr_u2, tr_u1, tr_v2, tr_v1, tr_w2, tr_w1）で発生し得る直流偏磁が抑制され且つ各相の変圧器間の励磁電流のばらつきが抑制されるように、コンバータ出力電圧指令値Vref_u1, Vref_u2, Vref_v1, Vref_v2, Vref_w1, Vref_w2を調整するものである。
【００２５】
ここで、制御装置１の機能構成の一例を図２に示す。
【００２６】
制御装置１は、信号受信部６１、全体偏磁抑制制御部６２、個別偏磁抑制制御部６３、信号送信部６４等の機能を含む。
この制御装置１は、上記多重電力変換装置の各変圧器の直流偏磁を抑制する直流偏磁抑制制御を実施する。直流偏磁抑制制御は、全体偏磁抑制制御と個別偏磁抑制制御とに分けられる。全体偏磁抑制制御は、全体偏磁抑制制御部６２により実施され、個別偏磁抑制制御は、個別偏磁抑制制御部６３により実施される。
【００２７】
信号受信部６１は、電流検出器４１〜４６により検出される変圧器２１〜２６（tr_u2, tr_u1, tr_v2, tr_v1, tr_w2, tr_w1）の二次電流i_u2, i_u1, i_v2, i_v1, i_w2, i_w1値を示す信号を受信するとともに、電流検出器５１〜５３により検出される変圧器２１，２３，２５（r_u2, tr_v2, tr_w2）の一次電流i_u, i_v, i_wの値を示す信号を取得する機能である。
【００２８】
全体偏磁抑制制御部６２は、電流検出器４１〜４６により検出される電流値および電流検出器５１〜５３により検出される電流値から求められる各変圧器の励磁電流の値に基づき、Ｕ相の変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）全体の直流偏磁、Ｖ相の変圧器２３，２４（tr_v2, tr_v1）全体の直流偏磁、および、Ｗ相の変圧器２５，２６（tr_w2, tr_w1）全体の直流偏磁、をそれぞれ抑制する制御（全体偏磁抑制制御）を行う機能である。
【００２９】
例えば、全体偏磁抑制制御部６２は、Ｕ相の変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）の直流偏磁を抑制するため、Ｕ相のコンバータ１１，１２（cnv_u2, cnv_u1）へ送るコンバータ出力電圧指令信号に重畳する補正信号として、Ｕ相の変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）のそれぞれの励磁電流の平均値に含まれる直流成分をゼロに収束させる第１の補正信号（Ｕ相用）を生成する制御要素を有する。
【００３０】
同様に、全体偏磁抑制制御部６２は、Ｖ相の変圧器２３，２４（tr_v2, tr_v1）の直流偏磁を抑制するため、Ｖ相のコンバータ１３，１４（cnv_v2, cnv_v1）へ送るコンバータ出力電圧指令信号に重畳する補正信号として、Ｖ相の変圧器２３，２４（tr_v2, tr_v1）のそれぞれの励磁電流の平均値に含まれる直流成分をゼロに収束させる第１の補正信号（Ｖ相用）を生成する制御要素を有する。
【００３１】
同様に、全体偏磁抑制制御部６２は、Ｗ相の変圧器２５，２６（tr_w2, tr_w1）の直流偏磁を抑制するため、Ｗ相のコンバータ１５，１６（cnv_w2, cnv_w1）へ送るコンバータ出力電圧指令信号に重畳する補正信号として、Ｗ相の変圧器２５，２６（tr_w2, tr_w1）のそれぞれの励磁電流の平均値に含まれる直流成分をゼロに収束させる第１の補正信号（Ｗ相用）を生成する制御要素を有する。
【００３２】
個別偏磁抑制制御部６３は、電流検出器４１〜４６により検出される電流値および電流検出器５１〜５３により検出される電流値から求められる各変圧器の励磁電流の値に基づき、Ｕ相の変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）間の直流偏磁のばらつき、Ｖ相の変圧器２３，２４（tr_v2, tr_v1）間の直流偏磁のばらつき、および、Ｗ相の変圧器２５，２６（tr_w2, tr_w1）間の直流偏磁のばらつき、をそれぞれ抑制する制御（個別偏磁抑制制御）を行う機能である。この個別偏磁抑制制御部６３は、制御上のむだ時間を生じさせるフィルタを通過した信号は制御に使用せず、当該フィルタを通過しない信号のみを制御に使用する。
【００３３】
例えば、個別偏磁抑制制御部６３は、Ｕ相の変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）間の直流偏磁のばらつきを抑制するため、第１の補正信号（Ｕ相用）に対して更に重畳する補正信号として、Ｕ相の変圧器２１，２２（tr_u2, tr_u1）のそれぞれの励磁電流を当該それぞれの励磁電流の平均値に収束させる第２の補正信号（Ｕ相用）を当該それぞれの励磁電流毎に生成する２つの制御要素を含む。
【００３４】
同様に、個別偏磁抑制制御部６３は、Ｖ相の変圧器２３，２４（tr_v2, tr_v1）間の直流偏磁のばらつきを抑制するため、第１の補正信号（Ｖ相用）に対して更に重畳する補正信号として、Ｖ相の変圧器２３，２４（tr_v2, tr_v1）のそれぞれの励磁電流を当該それぞれの励磁電流の平均値に収束させる第２の補正信号（Ｖ相用）を当該それぞれの励磁電流毎に生成する２つの制御要素を含む。
【００３５】
同様に、個別偏磁抑制制御部６３は、Ｗ相の変圧器２５，２６（tr_w2, tr_w1）間の直流偏磁のばらつきを抑制するため、第１の補正信号（Ｗ相用）に対して更に重畳する補正信号として、Ｗ相の変圧器２５，２６（tr_w2, tr_w1）のそれぞれの励磁電流を当該それぞれの励磁電流の平均値に収束させる第２の補正信号（Ｗ相用）を当該それぞれの励磁電流毎に生成する２つの制御要素を含む。
【００３６】
信号送信部６４は、上位システムからの電力指令に基づく各コンバータ向けのコンバータ出力電圧指令（基準値）に対して上記第１の補正信号および上記第２の補正信号を重畳して得られるコンバータ出力電圧指令値Vref_u1, Vref_u2, Vref_v1, Vref_v2, Vref_w1, Vref_w2を、コンバータ１１〜１６（cnv_u2, cnv_u1, cnv_v2, cnv_v1, cnv_w2, cnv_w1）にそれぞれ送信する機能である。
【００３７】
図３は、制御装置１による直流偏磁抑制制御を実現するための構成の一例を示す図である。ここでは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちの、Ｕ相に関わる構成のみを図示している。
【００３８】
制御装置１は、例えば、減算部７１，７２、加算部７３、乗算部７４、ローパスフィルタ７５、比例積分制御部７６、減算部８１，９１、比例積分制御部８２，９２、減算部８３，９３、減算部８４，９４を含む。
【００３９】
減算部７１は、変圧器tr_u1の二次電流の値i_u1から一次電流の値i_uを減算し、変圧器tr_u1の励磁電流（Ｕ相１段励磁電流）の値i_m_u1を算出する。同様に、減算部７２は、変圧器tr_u2の二次電流の値i_u2から一次電流の値i_uを減算し、変圧器tr_u2の励磁電流（Ｕ相２段励磁電流）の値i_m_u2を算出する。
【００４０】
加算部７３は、Ｕ相１段励磁電流の値i_m_u1と、Ｕ相２段励磁電流の値i_m_u2とを加算して、加算結果を出力する。乗算部７４は、その加算結果に対して0.5を乗算し（あるいは２で割り算し）、Ｕ相励磁電流の値i_m_uを出力する。すなわち、加算部７３と乗算部７４との組合せは、Ｕ相の変圧器tr_u1，tr_u2の励磁電流の平均値を算出するものである。
【００４１】
ここでは、多重数（段数）が２である場合を例示しているが、多重数（段数）をｎ（ｎ：３以上の整数）にする場合は、加算部７３がｎ個の励磁電流の値を加算するものとし、乗算部７４が当該加算結果に対して１／ｎを乗算する（あるいはｎで割り算する）ものとする。
【００４２】
フィルタ７５は、加算部７３から出力されるＵ相励磁電流の値i_m_uから、変圧器tr_u1，tr_u2の励磁電流直流成分（Ｕ相励磁電流直流成分）i_m_u_dcを抽出する。このフィルタ７５には、一般的なローパスフィルタ（ある周波数よりも低い周波数の信号を通過させるフィルタ）を適用してもよいが、当該直流成分をより精度よく検出するため、例えば信号の一定期間の移動平均（例えば交流出力電圧周期の移動平均）を順次出力する移動平均フィルタに置き換えてもよい。
【００４３】
比例積分制御部７６は、上述した全体偏磁抑制制御部６２の少なくとも一部を構成する。この比例積分制御部７６は、全体偏磁抑制制御を実現する制御要素であり、Ｕ相励磁電流直流成分i_m_u_dcをゼロに収束させるために例えば比例積分演算ＰＩを実施し、Ｕ相のコンバータ向けのＵ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uに対する補正値としてのＵ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_u（上述した第１の補正信号（Ｕ相用）に相当）を生成する。なお、比例積分演算ＰＩに使用する比例積分ゲインは、ローパスフィルタ７５（または移動平均フィルタ）の位相遅れ分を考慮し、制御系が安定する範囲内に設定する。
【００４４】
減算部８１、比例積分制御部８２、減算部８３、減算部８４は、上述した個別偏磁抑制制御部６３の一部を構成する。同様に、減算部９１、比例積分制御部９２、減算部９３、減算部９４も、上述した個別偏磁抑制制御部６３の一部を構成する。
【００４５】
減算部８１は、乗算部７４により算出されたＵ相励磁電流の値i_m_uから、減算部７１により算出されたＵ相１段励磁電流の値i_m_u1を減算し、Ｕ相励磁電流の値i_m_uとＵ相１段励磁電流の値i_m_u1との差分を出力する。
【００４６】
比例積分制御部８２は、Ｕ相励磁電流の値i_m_uとＵ相１段励磁電流の値i_m_u1との差分をゼロに収束させるために例えば比例積分演算ＰＩ１を実施し、上述したＵ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uに対する補正値（上述した第２の補正信号（Ｕ相用）の一つに相当）を生成する。減算部８３は、この生成された補正値を、Ｕ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uから減算し、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）ref_uに対する補正値（Ｕ相１段偏磁抑制補正電圧指令値）vref_m_u1を生成する。
【００４７】
減算部８４は、生成された補正値（Ｕ相１段偏磁抑制補正電圧指令値）vref_m_u1を、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uから減算し、Ｕ相の１段コンバータcnv_u1向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u1を生成する。
【００４８】
同様に、減算部９１は、乗算部７４により算出されたＵ相励磁電流の値i_m_uから、減算部７２により算出されたＵ相２段励磁電流i_m_u2を減算し、Ｕ相励磁電流の値i_m_uとＵ相２段励磁電流の値i_m_u2との差分を出力する。
【００４９】
比例積分制御部９２は、Ｕ相励磁電流の値i_m_uとＵ相２段励磁電流の値i_m_u2との差分をゼロに収束させるために例えば比例積分演算ＰＩ２を実施し、上述したＵ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uに対する補正値（上述した第２の補正信号（Ｕ相用）の一つに相当）を生成する。なお、この比例積分制御部９２は、上述した比例積分制御部７６よりも、制御ゲインが大きく設定される。減算部９３は、この生成された補正値を、Ｕ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uから減算し、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uに対する補正値（Ｕ相２段偏磁抑制補正電圧指令値）vref_m_u2を生成する。
【００５０】
減算部９４は、生成された補正値（Ｕ相２段偏磁抑制補正電圧指令値）vref_m_u2を、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uから減算し、Ｕ相の２段コンバータcnv_u2向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u2を生成する。
【００５１】
上述した比例積分制御部８２，９２は、制御上のむだ時間を生じさせるローパスフィルタ等を通過した信号は制御に使用しない。そのため、比例積分制御部８２，９２は、制御応答に大きな遅れは生じず、制御応答が大きくなるようにゲインを調整しても、当該制御応答が振動して不安定になる可能性は低い。比例積分制御部８２，９２のそれぞれの制御ゲインを、例えば比例積分制御部７６の制御ゲインに比してより大きく設定することにより、制御応答を早くし、Ｕ相の変圧器間の励磁電流のばらつきをより一層精度よく抑えることが可能となる。
【００５２】
なお、Ｖ相およびＷ相についても、上述したＵ相と同様の構成となる。
【００５３】
このように構成された多重電力変換装置の運転中においては、図１に示した電流検出器４１〜４６および電流検出器５１〜５３により検出される個々の電流値が連続的に制御装置１へ伝送される。制御装置１においては、これらの電流検出器４１〜４６および電流検出器５１〜５３により検出される個々の電流値に基づき、変圧器２１〜２６（tr_u2, tr_u1, tr_v2, tr_v1, tr_w2, tr_w1）で発生し得る直流偏磁が抑制され且つ各相の変圧器間の励磁電流のばらつきが抑制されるように、コンバータ１１〜１６（cnv_u2, cnv_u1, cnv_v2, cnv_v1, cnv_w2, cnv_w1）へ供給されるコンバータ出力電圧指令値Vref_u1, Vref_u2, Vref_v1, Vref_v2, Vref_w1, Vref_w2が調整される。
【００５４】
例えばＵ相については、図３に示されるように、減算部７１において、変圧器tr_u1の二次電流の値i_u1から一次電流の値i_uが減算され、Ｕ相１段励磁電流の値i_m_u1が算出される。同様に、減算部７２において、変圧器tr_u2の二次電流の値i_u2から一次電流の値i_uが減算され、Ｕ相２段励磁電流の値i_m_u2を算出される。
【００５５】
ここで、変圧器tr_u1の二次電流の値i_u1と一次電流の値i_uとの関係、および、変圧器tr_u2の二次電流の値i_u2と一次電流の値i_uとの関係を、図４の波形グラフに示す。
【００５６】
図４の波形グラフに示される変圧器tr_u1の二次電流の値i_u1と一次電流の値i_uとの差分は、変圧器tr_u1の励磁電流（Ｕ相１段励磁電流）の値i_m_u1に相当する。また、変圧器tr_u2の二次電流の値i_u2と一次電流の値i_uとの差分は、変圧器tr_u2の励磁電流（Ｕ相２段励磁電流）の値i_m_u2に相当する。
【００５７】
次に、加算部７３において、Ｕ相１段励磁電流の値i_m_u1と、Ｕ相２段励磁電流の値i_m_u2とが加算され、加算結果が出力される。また、乗算部７４において、その加算結果に対して0.5が乗算され、Ｕ相励磁電流の値i_m_uが出力される。すなわち、ここではＵ相の変圧器tr_u1，tr_u2の励磁電流の平均値が算出される。
【００５８】
ここで、Ｕ相１段励磁電流の値i_m_u1と、Ｕ相２段励磁電流の値i_m_u2と、Ｕ相励磁電流の値i_m_uとの関係を、図５の波形グラフに示す。
【００５９】
図５の波形グラフから、Ｕ相１段励磁電流の値i_m_u1とＵ相２段励磁電流の値i_m_u2との平均値がＵ相励磁電流の値i_m_uに相当することがわかる。
【００６０】
次に、フィルタ７５において、加算部７３から出力されるＵ相励磁電流の値i_m_uから、変圧器tr_u1，tr_u2の励磁電流直流成分（Ｕ相励磁電流直流成分）i_m_u_dcが抽出される。また、比例積分制御部７６において、このＵ相励磁電流直流成分i_m_u_dcをゼロに収束させるために例えば比例積分演算ＰＩが実施され、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uに対する補正値としてのＵ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uが生成される。
【００６１】
一方で、減算部８１において、乗算部７４により算出されたＵ相励磁電流の値i_m_uから、減算部７１により算出されたＵ相１段励磁電流の値i_m_u1が減算され、Ｕ相励磁電流の値i_m_uとＵ相１段励磁電流の値i_m_u1との差分が出力される。また、比例積分制御部８２において、その差分をゼロに収束させるために例えば比例積分演算ＰＩ１が実施され、上述したＵ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uに対する補正値が生成される。さらに、減算部８３において、Ｕ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uから、この生成された補正値が減算され、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）ref_uに対する補正値（Ｕ相１段偏磁抑制補正電圧指令値）vref_m_u1が生成される。
【００６２】
同様に、減算部９１においても、乗算部７４により算出されたＵ相励磁電流の値i_m_uから、減算部７２により算出されたＵ相２段励磁電流i_m_u2が減算され、Ｕ相励磁電流の値i_m_uとＵ相２段励磁電流の値i_m_u2との差分が出力される。また、比例積分制御部９２において、その差分をゼロに収束させるために例えば比例積分演算ＰＩ２が実施され、上述したＵ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uに対する補正値が生成される。さらに、減算部９３において、Ｕ相偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_uから、この生成された補正値が減算され、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uに対する補正値（Ｕ相２段偏磁抑制補正電圧指令値）vref_m_u2が生成される。
【００６３】
ここで、Ｕ相１段偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_u1と、Ｕ相２段偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_u2との関係を、図６の波形グラフに示す。
【００６４】
図６の波形グラフから、Ｕ相の１段コンバータcnv_u1向けのＵ相１段偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_u1と、Ｕ相のコンバータcnv_u2向けのＵ相２段偏磁抑制補正電圧指令値vref_m_u2とが、それぞれ異なる値であり、コンバータ毎に個別に生成された値であることがわかる。
【００６５】
次に、減算部８４において、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uから、減算部８３により生成された補正値（Ｕ相１段偏磁抑制補正電圧指令値）vref_m_u1が減算され、Ｕ相の１段コンバータcnv_u1向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u1が生成される。同様に、減算部９４においても、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uから、減算部９３により生成された補正値（Ｕ相２段偏磁抑制補正電圧指令値）vref_m_u2が減算され、Ｕ相の２段コンバータcnv_u2向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u2が生成される。
【００６６】
ここで、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uと、Ｕ相の１段コンバータcnv_u1向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u1と、Ｕ相の２段コンバータcnv_u2向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u2との関係を、図７の波形グラフに示す。
【００６７】
図７の波形グラフから、Ｕ相の１段コンバータcnv_u1向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u1と、Ｕ相の２段コンバータcnv_u2向けのコンバータ出力電圧指令値vref_u2とが、Ｕ相コンバータ出力電圧指令値（基準値）vref_uに対してそれぞれ異なる値であり、コンバータ毎に個別に生成された値であることがわかる。
【００６８】
このようにして生成されたコンバータ出力電圧指令値vref_u1, vref_u2は、それぞれ、コンバータ１１，１２（cnv_u2, cnv_u1）へ個別に供給される。
【００６９】
これにより、コンバータ１１，１２（cnv_u2, cnv_u1）は、それぞれ、コンバータ出力電圧指令値vref_u1, vref_u2に応じた出力電圧を生成する。このコンバータ出力電圧指令値vref_u1, vref_u2により、コンバータ１１，１２（cnv_u2, cnv_u1）間の出力電圧のばらつきは抑制されるため、変圧器間の励磁電流のばらつきも抑制されることになる。
【００７０】
なお、Ｖ相およびＷ相についても、上述したＵ相と同様の動作となる。
【００７１】
このように本実施形態によれば、全体偏磁抑制制御のほか、個別偏磁抑制制御を実施することにより、三相交流の各相における変圧器間の直流偏磁のばらつきを抑制することができ、各変圧器の磁気飽和を回避することができる。
【００７２】
また、本実施形態の個別偏磁抑制制御においては、制御上のむだ時間を生じさせるフィルタを通過した信号は制御に使用しない。例えば、三相交流の各相について個別偏磁抑制制御を実施する個々の制御要素は、制御上のむだ時間を生じさせるローパスフィルタ等を通過した信号は制御に使用しない。そのため、個別偏磁抑制制御を実施する個々の制御要素は、制御応答に大きな遅れは生じず、制御応答が大きくなるようにゲインを調整しても、当該制御応答が振動して不安定になる可能性は低く、当該制御要素のそれぞれの制御ゲインを、例えば全体偏磁抑制制御を実施する制御要素の制御ゲインに比してより大きく設定することにより、制御応答を早くし、スイッチング等に起因する変圧器間の励磁電流のばらつきをより一層精度よく抑えることが可能となる。
【００７３】
以上詳述したように、実施形態によれば、変圧器間の励磁電流のばらつきを低減することが可能になる。
【００７４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１…制御装置、１０…直流電源、１１〜１６…コンバータ、２１〜２６…変圧器、３１〜３３…負荷、４１〜４６，５１〜５３…電流検出器、６１…信号受信部、６２…全体偏磁抑制制御部、６３…個別偏磁抑制制御部、６４…信号送信部。
【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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