(57)【要約】【課題】廉価かつ小型で、信頼性の高い電力変換装置を提供する。【解決手段】絶縁通信を行う絶縁通信部１２０Ｃと電力変換を行う電力変換部１３０Ｐとを有して、前記電力変換部の出力端子を多段に接続された複数の電力変換セル１０１〜１０Ｎと、前記複数の電力変換セルを制御する電力変換セル制御部１００と、絶縁通信信号と電気信号とを互いに変換する複数の信号変換部１１０Ｃ１〜１１０ＣＮと、を備え、前記電力変換セル制御部は、並列接続された電気配線で前記複数の信号変換部に電気信号の制御信号を送信し、前記複数の信号変換部は、前記電力変換セル制御部から受信した電気信号を絶縁通信信号に変換して絶縁通信１１ＲＴ１〜１１ＲＴＮで前記複数の電力変換セルの前記絶縁通信部に送信する。【選択図】  図１
2019041556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁通信を行う絶縁通信部と電力変換を行う電力変換部とを有して、前記電力変換部の出力端子を多段に接続された複数の電力変換セルと、
前記複数の電力変換セルを制御する電力変換セル制御部と、
絶縁通信信号と電気信号とを互いに変換する複数の信号変換部と、
を備え、
前記電力変換セル制御部は、並列接続された電気配線で前記複数の信号変換部に電気信号の制御信号を送信し、
前記複数の信号変換部は、前記電力変換セル制御部から受信した電気信号を絶縁通信信号に変換して、絶縁通信で前記複数の電力変換セルの前記絶縁通信部に送信する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記絶縁通信部と前記信号変換部との間で絶縁通信が行われる絶縁通信の距離は、前記絶縁通信部と前記信号変換部との間の最大の電圧差に絶縁破壊しない耐圧を有する空間の絶縁距離より長く、前記電力変換セル制御部と前記信号変換部との間に配線された最短の電気配線の長さより短い、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記絶縁通信は、光通信である、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１において、
出力端子を多段に接続された複数の電力変換セルの構成は、直列に接続されている、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記複数の信号変換部が前記複数の電力変換セルにそれぞれ備えられる、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記絶縁通信部は、絶縁通信信号を受信する絶縁通信受信部と、絶縁通信信号を送信する絶縁通信送信部とを具備し、
前記信号変換部は、電気信号を絶縁通信信号に変換する電気信号・絶縁通信変換部と、絶縁通信信号を電気信号に変換する絶縁通信・電気信号変換部とを具備し、
前記電力変換セル制御部の制御信号は、前記電気信号・絶縁通信変換部と前記絶縁通信受信部とを介して、前記電力変換部に入力し、
前記電力変換部の状態信号は、前記絶縁通信送信部と前記絶縁通信・電気信号変換部とを介して、前記電力変換セル制御部に入力する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記電力変換部は、演算部とゲート部とスイッチング素子部とを具備し、
前記演算部は、前記絶縁通信受信部を介した前記電力変換セル制御部の制御信号によって、前記ゲート部を制御し、当該ゲート部がスイッチング信号によって前記スイッチング素子部を駆動して、前記電力変換セルの前記出力端子の開閉を行う、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記電力変換セル制御部が、前記電力変換セルの状態信号によって所定の電力変換セルが故障または故障が予見されると判定した場合に、前記電力変換セル制御部は、当該電力変換セルに対し、動作停止を指示する制御信号を送信する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項７において、
複数の電力変換セルにおける一つの前記電力変換セルの前記演算部が入力する信号は、
一つの前記電力変換セルの識別子を有するスイッチング信号と、
すべての前記電力変換セルが受信する識別子を有する同期信号と、
を備える、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記電力変換セルの識別子を有するスイッチング信号は、
データを受領する電力変換セルを識別する宛先通信データと、
当該電力変換セルが前記電力変換セル制御部に応答すべきか否かを指定する応答指令データと、
当該電力変換セルのスイッチング情報に関する制御通信データと、
を有する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電力変換セル制御部が生成した制御情報信号をバス回路に送り、
複数の電力変換セルは、前記バス回路から前記制御情報信号を入力し、
それぞれの電力変換セルは、前記制御情報信号が有する電力変換セルを識別する識別子に基づき、それぞれの電力変換セルのスイッチング情報を前記制御情報信号から抽出する、
ことを特徴とする電力変換装置の通信方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記制御情報信号は、同期信号を有し、
該同期信号をトリガーとして前記スイッチング情報を抽出する、
ことを特徴とする電力変換装置の通信方法。
【請求項１３】
請求項１１において、
前記制御情報信号が有する識別子は、
宛先が特定の一つの電力変換セルが受け取る情報に付加するユニキャスト用の識別子と、
宛先が特定の複数の電力変換セルが受け取る情報に付加するマルチキャスト用の識別子と、
すべての電力変換セルが受け取る情報に付加するブロードキャスト用の識別子と、
を有する、
ことを特徴とする電力変換装置の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、および電力変換装置の通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧または大容量の電力変換においては、複数の電力変換セルを直列または並列に接続した電力変換装置が用いられる。従来の多段の電力変換装置では、各セルの対地電圧が高いため、各セルと中央制御との間を、光ファイバを用いて接続し、絶縁通信を行っていた。
このような機能と構成を備えた電力変換装置として、例えば、特許文献１がある。
特許文献１の要約には、「［課題］本発明は、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において、制御・通信に用いる光ファイバのうち、複数セルの出力電圧に対する絶縁耐力を備えた高耐圧光ファイバケーブルの少なくとも大部分を削減し、１つのセルの出力電圧に対する絶縁耐力を備えた低耐圧光ファイバケーブルの使用を可能とする。また、光ファイバケーブルの必要な長さを短縮する。［解決手段］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１０３であって、該電力変換装置１０３の制御装置は、中央制御装置１０７と、各セルと同電位の近傍に設置したセル制御装置２０４とから構成されており、前記中央制御装置１０７と各セル制御装置２０４は光ファイバケーブル１１１〜１１４でデイジーチェーン接続されていることを特徴とする電力変換装置。」と記載され、電力変換装置の技術が開示されている。
また、前記の機能と構成を備えた電力変換装置として、送信部と受信部との間を長い光ファイバケーブルを用いて、１対１で接続し、通信を行う技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、通信経路が直列であるため、途中のセルが故障すると、その先のセルとは通信を行うことができない課題がある。
また、中央制御装置の送信部と電力変換セルの受信部との間を長い光ファイバケーブルを用いて、１対１で接続する技術では、電力変換装置内の光ファイバの長さが長くなり、価格が高くなる課題がある。さらに、光ファイバは鋭角に曲げることができないため、スペースが必要となり装置の筐体が大きくなる課題がある。
【０００５】
本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであって、廉価かつ小型で、信頼性の高い電力変換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
すなわち、本発明の電力変換装置は、絶縁通信を行う絶縁通信部と電力変換を行う電力変換部とを有して、前記電力変換部の出力端子を多段に接続された複数の電力変換セルと、前記複数の電力変換セルを制御する電力変換セル制御部と、絶縁通信信号と電気信号とを互いに変換する複数の信号変換部と、を備え、前記電力変換セル制御部は、並列接続された電気配線で前記複数の信号変換部に電気信号の制御信号を送信し、前記複数の信号変換部は、前記電力変換セル制御部から受信した電気信号を絶縁通信信号に変換して、絶縁通信で前記複数の電力変換セルの前記絶縁通信部に送信する、ことを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、廉価かつ小型で、信頼性の高い電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置を構成する複数の電力変換セルと、これらの電力変換セルを制御する電力変換セル制御部と、信号を変換する複数の信号変換部の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成の第１例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成の第２例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成の第３例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成の第４例を示す図である。
【図６】比較例１の中央制御装置と電力変換セルとにおける光通信の構成を示す図である。
【図７】比較例２の中央制御装置と電力変換セルとにおける光通信の構成を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る絶縁通信部と信号変換部と電力変換セル制御部における通信の構成を、送信部と受信部とによる通信の構成に簡略化して表記し、比較例３として示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の通信方法の概要を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の複数の電力変換セルにおいて、通信に用いられる識別子付のスイッチング情報の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る複数の電力変換セルの通信において、ユニキャストで送られた電力変換セル宛の運転に関する情報と、同期信号の時刻の関係の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る電力変換装置を構成する複数の電力変換セルと、これらの電力変換セルを制御する電力変換セル制御部との構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。
【００１０】
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置を構成する複数（Ｎ個）の電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎと、これらの電力変換セルを制御する電力変換セル制御部１００と、信号を変換する複数の信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮの構成例を示す図である。ただし、１＜Ｋ＜Ｎとする。
【００１１】
《電力変換セルの概要》
図１において、例えば電力変換セル１０１は、電力変換部１３０Ｐと絶縁通信部１２０Ｃを備えている。
電力変換部１３０Ｐは、演算部２３０と、ゲート部２３１と、スイッチング素子部２３２とを備えている。
また、スイッチング素子部２３２において、出力端子ＳＡ１０１と出力端子ＳＢ１０１を有している。
絶縁通信部１２０Ｃは、絶縁通信送信部２２０Ｔと絶縁通信受信部２２０Ｒを備えている。
なお、電力変換セル１０Ｋ（１＜Ｋ＜Ｎ），１０Ｎについても同様の構成である。ただし、電力変換セル１０Ｋの出力端子は、出力端子ＳＡ１０Ｋと出力端子ＳＢ１０Ｋであり、電力変換セル１０Ｎの出力端子は、出力端子ＳＡ１０Ｎと出力端子ＳＢ１０Ｎである。
【００１２】
絶縁通信受信部２２０Ｒは、後記する電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔの絶縁通信１１ＲＴ１の信号を受信して電気信号に変換し、演算部２３０に送る。
演算部２３０は、演算部２３０に内蔵されたゲート処理プログラムと、電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔから入力した信号の指令とに基づきゲート部２３１を制御する。
ゲート部２３１は、スイッチング素子部２３２に、開閉を行う駆動信号を供給する。
スイッチング素子部２３２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を備えて構成され、出力端子ＳＡ１０１と出力端子ＳＢ１０１との間の開閉を行う。
また、演算部２３０は、電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔから絶縁通信受信部２２０Ｒを介して入力した信号の指令（応答指令データ）に基づき、適宜、応答データを絶縁通信送信部２２０Ｔに送る。なお、応答データの具体的な内容については後記する。
絶縁通信送信部２２０Ｔは、演算部２３０からの信号（データ）を電気信号から絶縁通信１１ＴＲ１の信号に変換して、後記する絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒに送る。
なお、以上の電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎの動作の詳細は、後記する。
【００１３】
《電力変換セル制御部と信号変換部》
図１において、電力変換セル制御部１００と複数の信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮとは、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎの外部に設けられている。
例えば信号変換部１１０Ｃ１は、絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒと電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔとを備えている。
絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒは、電力変換セル１０１の絶縁通信送信部２２０Ｔから絶縁通信１１ＴＲ１の信号を受けて、電気信号に変換して、後記する電力変換セル制御部１００に電気信号を送信する。
電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔは、電力変換セル制御部１００の電気信号を受けて、絶縁通信１１ＲＴ１の信号に変換し、電力変換セル１０１の絶縁通信受信部２２０Ｒに送信する。
【００１４】
なお、絶縁通信とは、例えば光ファイバを用いた光通信である。光通信であるので、電力変換セル１０１が高電圧を扱う場合でも、絶縁耐圧に関する問題は起こらない。また、同じ電力変換セル１０１と信号変換部１１０Ｃ１とは、隣接して配置することができるので、光通信の経路は短距離である。
ただし、絶縁通信部１２０Ｃと信号変換部１１０Ｃ１との間で絶縁通信が行われる絶縁通信の距離は、絶縁通信部１２０Ｃと信号変換部１１０Ｃ１との間の最大の電圧差に絶縁破壊しない耐圧を有する空間の絶縁距離より長く、電力変換セル制御部１００と信号変換部１１０Ｃ１との間に配線された最短の電気配線の長さより短く設定する。
また、信号変換部１１０ＣＫ（１＜Ｋ＜Ｎ），１１０ＣＮについても、電力変換セル１０Ｋ，１０Ｎに対して、信号変換部１１０Ｃ１と同様の構成と接続関係を有する。
【００１５】
電力変換セル制御部１００から、複数の信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮのそれぞれの電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔへの送信は、電気信号でバス（通信線、バス回路）１０００Ｔが用いられる。バス１０００Ｔと複数の電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔの入力端子との接続は、並列接続である。
また、複数の信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮのそれぞれの絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒから電力変換セル制御部１００への送信は、電気信号でバス１０００Ｒが用いられる。バス１０００Ｒと複数の絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒの出力端子との接続は、並列接続である。
バス１０００Ｔとバス１０００Ｒにおける信号の管理は、電力変換セル制御部１００によって行われる。
【００１６】
《電力変換装置の第１例》
以上の複数の電力変換セルが、電力変換装置として、どのように用いられるかを説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１０の構成の第１例を示す図である。
ただし、図２は、電力変換装置１０において電力変換セルが如何に用いられるかを例示するためのものであり、簡略化して表記している。
例えば、図２においては、バス１０００とは、図１におけるバス１０００Ｔとバス１０００Ｒとを合わせて１本とし、簡略化して表記している。また、図１における電力変換セル制御部１００と、信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮは、図２において図示を省略している。
【００１７】
図２において、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎにおける、それぞれの電力変換セルの構成は、電力変換セル１０１の構成と同一である。
また、図２において、電力変換セル１０１の一方の出力端子は、正極性配線１２０１ｐに接続されている。電力変換セル１１Ｎの一方の出力端子は、負極性配線１２０１ｎに接続されている。
また、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎは、それぞれの二つの出力端子が電気的に直列に接続され、前記の複数の電力変換セルが多段の構成となっている。
【００１８】
正極性配線１２０１ｐと負極性配線１２０１ｎとの間に負荷３０１が接続されている。
電力変換セル１０Ｎの一方の出力端子と電力変換セル１１１の一方の出力端子は、互いに接続され、かつ交流電源３１１からこの接続点と負極性配線１２０１ｎとの間に交流電力を入力している。
電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎは、バス１０００を共有している。すなわち、前記の複数の電力変換セルの通信線がバス１０００に対して並列に接続されている。
【００１９】
電力変換装置１０は、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎを用い、前記のようにバス１０００を共有している。電力変換セル制御部（１００：図１）が、バス１０００を介して、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎを統合的に制御する。そして、交流電源３１１から入力した交流電力（電圧）を直流電力（電圧）に変換して、負荷３０１に供給する。
なお、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎの動作の詳細については、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎを代表して、後記する。
【００２０】
《電力変換装置の第２例》
図３は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成の第２例を示す図である。
ただし、図３も電力変換装置２０において電力変換セルが如何に用いられるかを例示するためのものであり、簡略化して表記している。例えば、図３においては、バス１０００Ｕ，１０００Ｖ，１０００Ｗとは、図１におけるバス１０００Ｔとバス１０００Ｒとを合わせて１本とし、簡略化して表記している。また、図１における電力変換セル制御部１００と、信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮは、図３において図示を省略している。
【００２１】
図３において、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎにおける、それぞれの電力変換セルの構成は、電力変換セル１０１の構成と同一である。
また、図３において、電力変換セル１０１の一方の出力端子は、正極性配線１３０１ｐに接続されている。電力変換セル１１Ｎの一方の出力端子は、負極性配線１３０１ｎに接続されている。
また、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎは、それぞれの二つの出力端子が電気的に直列に接続され、前記の複数の電力変換セルが多段の構成となっている。
【００２２】
正極性配線１３０１ｐと負極性配線１３０１ｎとの間に負荷３０２が接続されている。
電力変換セル１０Ｎの一方の出力端子と電力変換セル１１１の一方の出力端子は、互いに接続され、かつ三相交流電源３１２のＵ端子からこの接続点にＵ相の交流電力（電圧）を入力している。
電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎは、バス１０００Ｕを共有している。すなわち、前記の電力変換セルの通信線が、バス１０００Ｕに対して並列に接続されている。
【００２３】
図３において、電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎにおける、それぞれの電力変換セルの構成は、電力変換セル１０１の構成と同一である。
また、図３において、電力変換セル１２１の一方の出力端子は、正極性配線１３０１ｐに接続されている。電力変換セル１３Ｎの一方の出力端子は、負極性配線１３０１ｎに接続されている。
また、電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎは、それぞれの二つの出力端子が電気的に直列に接続され、前記の複数の電力変換セルが多段の構成となっている。
【００２４】
電力変換セル１２Ｎの一方の出力端子と電力変換セル１３１の一方の出力端子は、互いに接続され、かつ三相交流電源３１２のＶ端子からこの接続点にＶ相の交流電力（電圧）を入力している。
電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎは、バス１０００Ｖを共有している。すなわち、前記の電力変換セルの通信線が、バス１０００Ｖに対して並列に接続されている。
【００２５】
また、図３において、電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎにおける、それぞれの電力変換セルの構成は、電力変換セル１０１の構成と同一である。
また、図３において、電力変換セル１４１の一方の出力端子は、正極性配線１３０１ｐに接続されている。電力変換セル１５Ｎの一方の出力端子は、負極性配線１３０１ｎに接続されている。
また、電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎは、それぞれの二つの出力端子が電気的に直列に接続され、前記の複数の電力変換セルが多段の構成となっている。
【００２６】
電力変換セル１４Ｎの一方の出力端子と電力変換セル１５１の一方の出力端子は、互いに接続され、かつ三相交流電源３１２のＷ端子からこの接続点にＷ相の交流電力（電圧）を入力している。
電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎは、バス１０００Ｗを共有している。すなわち、前記の電力変換セルの通信線がバス１０００Ｗに対して並列に接続されている。
【００２７】
電力変換装置２０は、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎを用い、バス１０００Ｕを共有している。電力変換セル制御部（１００：図１）が、バス１０００Ｕを介して、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎを統合的に制御する。そして、三相交流電源３１２から入力したＵ相の交流電力（電圧）を直流電力（電圧）に変換して、負荷３０２に供給する。
【００２８】
また、電力変換装置２０は、電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎを用い、バス１０００Ｖを共有している。電力変換セル制御部（１００：図１）が、バス１０００Ｖを介して、電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎを統合的に制御する。そして、三相交流電源３１２から入力したＶ相の交流電力（電圧）を直流電力（電圧）に変換して、負荷３０２に供給する。
【００２９】
また、電力変換装置２０は、電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎを用い、バス１０００Ｗを共有している。電力変換セル制御部（１００：図１）が、バス１０００Ｗを介して、電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎを統合的に制御する。そして、三相交流電源３１２から入力したＷ相の交流電力（電圧）を直流電力（電圧）に変換して、負荷３０２に供給する。
【００３０】
以上のようにして、電力変換装置２０は、三相交流電源３１２から入力した三相交流電力を直流電力に変換し、負荷３０２に供給する。
なお、図３において、バス１０００Ｕ，１０００Ｖ，１０００Ｗを、それぞれ独立に表記したが、バス１０００Ｕ，１０００Ｖ，１０００Ｗを一つのバスとして、統合的に、すべての電力変換セルを制御してもよい。
【００３１】
《電力変換装置の第３例》
図４は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成の第３例を示す図である。
ただし、図４も電力変換装置３０において電力変換セルが如何に用いられるかを例示するためのものであり、簡略化して表記している。例えば、図４においては、バス１０００とは、図１におけるバス１０００Ｔとバス１０００Ｒとを合わせて１本とし、簡略化して表記している。また、図１における電力変換セル制御部１００と、信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮは、図４において図示を省略している。
【００３２】
図４において、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎは、それぞれの二つの出力端子が電気的に直列に接続され、前記の複数の電力変換セルが多段の構成となっている。
電力変換セル１０１の一方の出力端子は、正極性配線１４０１ｐに接続されている。
電力変換セル１１Ｎの一方の出力端子は、負極性配線１４０１ｎに接続されている。
また、正極性配線１４０１ｐと負極性配線１４０１ｎとの間に直流電力（電圧）が供給されている（図示省略）。
【００３３】
電力変換セル１０Ｎの一方の出力端子と電力変換セル１１１の一方の出力端子は、互いに接続され、この接続点と負極性配線１４０１ｎとの間に負荷３０３が接続されている。
電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎは、バス１０００を共有している。前記の電力変換セルの通信線がバス１０００に対して並列に接続されている。
【００３４】
電力変換装置３０は、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎを用い、前記したようにバス１０００を共有している。電力変換セル制御部（１００：図１）が、バス１０００を介して、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎを統合的に制御する。
そして、正極性配線１４０１ｐと負極性配線１４０１ｎとの間から供給された直流電力（電圧）を、交流電力（電圧）に変換して、負荷３０３に供給する。
なお、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎの動作の詳細については、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎを代表して、後記する。
【００３５】
《電力変換装置の第４例》
図５は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成の第４例を示す図である。
ただし、図５も電力変換装置４０において電力変換セルが如何に用いられるかを例示するためのものであり、簡略化して表記している。例えば、図５においては、バス１０００Ｕ，１０００Ｖ，１０００Ｗとは、図１におけるバス１０００Ｔとバス１０００Ｒとを合わせて１本とし、簡略化して表記している。また、図１における電力変換セル制御部１００と、信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮは、図５において図示を省略している。
【００３６】
図５において、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎは、それぞれの二つの出力端子が電気的に直列に接続され、前記の複数の電力変換セルが多段の構成となっている。
電力変換セル１０１の一方の出力端子は、正極性配線１５０１ｐに接続されている。
電力変換セル１１Ｎの一方の出力端子は、負極性配線１５０１ｎに接続されている。
また、正極性配線１５０１ｐと負極性配線１５０１ｎとの間に直流電力（電圧）が供給されている（図示省略）。
【００３７】
電力変換セル１０Ｎの一方の出力端子と電力変換セル１１１の一方の出力端子は、互いに接続され、かつ、この接続点（Ｕ）から三相モータ３１３へ三相交流電圧（電力）のＵ相の電圧が供給される。
電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎは、バス１０００Ｕを共有している。前記の電力変換セルの通信線がバス１０００Ｕに対して並列に接続されている。
【００３８】
また、図５において、電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎは、それぞれの二つの出力端子が電気的に直列に接続され、前記の複数の電力変換セルが多段の構成となっている。
電力変換セル１２１の一方の出力端子は、正極性配線１５０１ｐに接続されている。
電力変換セル１３Ｎの一方の出力端子は、負極性配線１５０１ｎに接続されている。
【００３９】
電力変換セル１２Ｎの一方の出力端子と電力変換セル１３１の一方の出力端子は、互いに接続され、かつ、この接続点（Ｖ）から三相モータ３１３へ三相交流電圧（電力）のＶ相の電圧が供給される。
電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎは、バス１０００Ｖを共有している。前記の電力変換セルの通信線がバス１０００Ｖに対して並列に接続されている。
【００４０】
また、図５において、電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎは、それぞれの二つの出力端子が電気的に直列に接続され、前記の複数の電力変換セルが多段の構成となっている。
電力変換セル１４１の一方の出力端子は、正極性配線１５０１ｐに接続されている。
電力変換セル１５Ｎの一方の出力端子は、負極性配線１５０１ｎに接続されている。
【００４１】
電力変換セル１４Ｎの一方の出力端子と電力変換セル１５１の一方の出力端子は、互いに接続され、かつ、この接続点（Ｗ）から三相モータ３１３へ三相交流電圧（電力）のＷ相の電圧が供給される。
電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎは、バス１０００Ｗを共有している。前記の電力変換セルの通信線がバス１０００Ｗに対して並列に接続されている。
【００４２】
電力変換装置４０は、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎを用い、バス１０００Ｕを共有している。電力変換セル制御部（１００：図１）が、バス１０００Ｕを介して、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎ、および電力変換セル１１１，・・・，１１Ｋ，・・・，１１Ｎを統合的に制御する。
そして、正極性配線１５０１ｐと負極性配線１５０１ｎとの間から供給された直流電力（電圧）を、三相交流電力のＵ相の交流電圧に変換して、三相モータ３１３に供給する。
【００４３】
また、電力変換装置４０は、電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎを用い、バス１０００Ｖを共有している。電力変換セル制御部（１００：図１）が、バス１０００Ｖを介して、電力変換セル１２１，・・・，１２Ｋ，・・・，１２Ｎ、および電力変換セル１３１，・・・，１３Ｋ，・・・，１３Ｎを統合的に制御する。
そして、正極性配線１５０１ｐと負極性配線１５０１ｎとの間から供給された直流電力（電圧）を、三相交流電力のＶ相の交流電圧に変換して、三相モータ３１３に供給する。
【００４４】
また、電力変換装置４０は、電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎを用い、バス１０００Ｗを共有している。電力変換セル制御部（１００：図１）が、バス１０００Ｗを介して、電力変換セル１４１，・・・，１４Ｋ，・・・，１４Ｎ、および電力変換セル１５１，・・・，１５Ｋ，・・・，１５Ｎを統合的に制御する。
そして、正極性配線１５０１ｐと負極性配線１５０１ｎとの間から供給された直流電力（電圧）を、三相交流電力のＷ相の交流電圧に変換して、三相モータ３１３に供給する。
【００４５】
以上のようにして、電力変換装置４０は、正極性配線１５０１ｐと負極性配線１５０１ｎとの間から供給された直流電力（電圧）を、三相交流電力（電圧）に変換し、三相モータ３１３に供給する。
なお、図５において、バス１０００Ｕ，１０００Ｖ，１０００Ｗを、それぞれ独立に表記したが、バス１０００Ｕ，１０００Ｖ，１０００Ｗを一つのバスとして、図示していない電力変換セル制御部が、統合的に、すべての電力変換セルを制御してもよい。
【００４６】
《電力変換セルの機能と動作》
本発明の第１実施形態に係る電力変換セルの機能と動作の詳細を、図１を参照して説明する。
図１における電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎは、ハードウェアとしての構成は、同一である。
電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎの演算部２３０は、例えばマイコンで構成されている。各電力変換セルのそれぞれの演算部２３０は、ゲート部２３１を介して、スイッチング素子部２３２を制御する基本機能を有している。
ただし、電力変換装置（例えば電力変換装置１０）は、電力変換装置としての機能を発揮するために、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎを統合的に制御する必要がある。すなわち、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎのスイッチング動作を協調させる必要がある。
【００４７】
電力変換セル制御部１００は、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎを統合的に制御する。すなわち、電力変換セル制御部１００が、運転開始、運転停止、セル間同期用の同期信号やデューティ情報の更新など運転に関する情報を指令して、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎのスイッチング動作を協調させる。
また、電力変換セル制御部１００は、バス（通信線、バス回路）１０００Ｔ，１０００Ｒの管理も取り仕切り、バス１０００Ｔ，１０００Ｒにおけるデータの衝突を防止する。
【００４８】
電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎは、バス１０００Ｔと、それぞれの信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮを介して、電力変換セル制御部１００の制御情報信号を受信する。
電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎに付随する信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮのそれぞれの電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔは、バス１０００Ｔに並列に接続されているため、同時刻の通信となる。
そして、信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮのそれぞれの電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔは、絶縁通信（例えば光通信）で前記の制御情報信号を、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎのそれぞれの絶縁通信受信部２２０Ｒに送信する。
絶縁通信を介して、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎのそれぞれの絶縁通信受信部２２０Ｒは、前記の制御情報信号を受信する。この間の絶縁通信は同じ構成と特性のハードウェアを用いているため、電力変換セル１０１〜１０Ｎの通信の遅延時間は同一となる。
【００４９】
それぞれの絶縁通信受信部２２０Ｒは、前記の制御情報信号を電気信号に変換して、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎのそれぞれの演算部２３０に送る。
各演算部２３０は、受信した信号に自分宛の識別子か、ブロードキャスト用の識別子か、自グループ宛のマルチキャスト用の識別子がある場合に情報を取得し、いずれの識別子もない場合は情報を無視または廃棄する。なお、前記の識別子および信号の詳細については、後記する。
各演算部２３０は、取得した情報に基づいて各ゲート部２３１を制御する。そして各ゲート部２３１は、スイッチング素子部２３２を駆動する。
【００５０】
また、各演算部２３０は、後記するデータを各絶縁通信送信部２２０Ｔに送る。
各絶縁通信送信部２２０Ｔは、データの電気信号を絶縁通信（例えば光通信）の信号に変換する。そして、各絶縁通信送信部２２０Ｔは、変換した信号を信号変換部１１０Ｃ１，・・・，１１０ＣＫ，・・・，１１０ＣＮのそれぞれの絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒに送る。
各絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒは、受信した絶縁通信の信号を電気信号に変換する。そして、各絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒは、それぞれの変換した電気信号をバス１０００Ｒに送る。
バス１０００Ｒに送られた、電力変換セル１０１，・・・，１０Ｋ，・・・，１０Ｎの各演算部２３０の出力したデータに関するそれぞれの電気信号は、電力変換セル制御部１００に入力する。
なお、各演算部２３０が各絶縁通信送信部２２０Ｔへ、それぞれ出力するデータ（応答データ）の詳細については、後記する。
【００５１】
《絶縁通信（光通信）》
絶縁通信部１２０Ｃと信号変換部１１０ＣＫ（１≦Ｋ≦Ｎ）との間で行う絶縁通信（光通信）について説明する。
電力変換セル１０Ｋ（１≦Ｋ≦Ｎ）内は、高圧（高電圧）であるため電気的な絶縁が必須となると共に、高圧の電力をスイッチングするため電磁波によるノイズが大きい特徴がある。
このため、絶縁通信の距離は、高圧に耐えるようにその空間の絶縁距離より長くする必要がある。一方、電磁波のノイズの影響を抑えるため、絶縁通信は距離を必要以上に長くすることは望ましくない。
また、電磁波のノイズに強い光通信を用いる場合においては、光ファイバを鋭角に曲げることはできないため、光ファイバを多用して長くすると筐体の大きさに影響が及ぶ。
【００５２】
《バスの電気配線》
また、電力変換セル制御部１００と信号変換部１１０ＣＫ（１≦Ｋ≦Ｎ）との間のバス１０００Ｔ，１０００Ｒは、電気配線を用いる。この電気配線はシールドを使用することや、電線をツイストすることで、電磁波によるノイズによる影響を安価に低減させることができる。
【００５３】
《絶縁通信の距離とバスの電気配線の長さ》
以上より、絶縁通信部１２０Ｃと信号変換部１１０ＣＫとの間で絶縁通信が行われる絶縁通信の距離は、絶縁通信部と信号変換部との間の最大の電圧差に絶縁破壊しない耐圧を有する空間の絶縁距離より長く、電力変換セル制御部と前記信号変換部との間に配線（バスの電気配線）された最短の電気配線の長さより短く設定する。
なお、絶縁通信部と信号変換部との間の最大の電圧差に絶縁破壊しない耐圧を有する空間の絶縁距離の算出にあたっては、温度や湿度などの諸要素の最悪条件も考慮して算出し、設計する。
【００５４】
＜本発明と比較例について＞
本発明の第１実施形態は、光通信による絶縁通信の距離を短く設定し、かつ電気信号を伝送するバス（バス回路）と各絶縁通信に信号を伝達する回路とを並列接続することにより、通信の信頼性を向上させ、かつ光ファイバの量を削減して、筺体の小型化に寄与することにある。
以上の本発明の第１実施形態の特徴を具体的に説明するために、比較例をあげて、その構成や効果の差異を示す。
【００５５】
＜比較例１＞
比較例１について説明する。なお、比較例１の技術は、従来技術である前記した特許文献１にも用いられている。
図６は、比較例１の中央制御装置４００と電力変換セル４０１，・・・，４０Ｋ，・・・，４０Ｎとにおける光通信の構成を示す図である。なお、電力変換セルはＮ（Ｎは正の整数）個であるが、接続関係を示す都合から３個として図示している。
図６において、電力変換装置４４は、多段の電力変換セル４０１，・・・，４０Ｋ，・・・，４０Ｎと、中央制御装置４００を備えて構成されている。
中央制御装置４００は、光通信の送信部４１１Ｔと受信部４１１Ｒを備えている。
電力変換セル４０１は、光通信の送信部４１０Ｔと受信部４１０Ｒを備えている。
電力変換セル４０Ｋは、光通信の送信部４Ｋ０Ｔと受信部４Ｋ０Ｒを備えている。
電力変換セル４０Ｎは、光通信の送信部４Ｎ０Ｔと受信部４Ｎ０Ｒを備えている。
【００５６】
中央制御装置４００の光通信の送信部４１１Ｔから電力変換セル４０Ｎの受信部４Ｎ０Ｒに光ファイバ４０００Ｓが接続され、光通信が行われる。
電力変換セル４０Ｎの送信部４Ｎ０Ｔから電力変換セル４０Ｋの受信部４Ｋ０Ｒに光ファイバ４０００Ｓが接続され、光通信が行われる。
電力変換セル４０Ｋの送信部４Ｋ０Ｔから電力変換セル４０１の受信部４１０Ｒに光ファイバ４０００Ｓが接続され、光通信が行われる。
電力変換セル４０１の送信部４１０Ｔから中央制御装置４００の光通信の受信部４１１Ｒに光ファイバ４０００Ｓが接続され、光通信が行われる。
【００５７】
すなわち、中央制御装置４００と多段の電力変換セル４０１，・・・，４０Ｋ，・・・，４０Ｎの電力変換装置４４とにおいて、直列に光ファイバでデイジーチェーン接続して光通信（絶縁通信）を行っている。
このように通信を直列の構成で行うと、途中の電力変換セルが故障した場合に、その先の電力変換セルに通信が行えず、通信の信頼性に課題がある。
【００５８】
＜比較例２＞
比較例２について説明する。
図７は、比較例２の中央制御装置５００と電力変換セル５０１，・・・，５０Ｋ，・・・，５０Ｎとにおける光通信の構成を示す図である。なお、電力変換セルはＮ（Ｎは正の整数）個であるが、接続関係を示す都合から３個として図示している。
図７において、電力変換装置５５は、多段の電力変換セル５０１，・・・，５０Ｋ，・・・，５０Ｎと、中央制御装置５００を備えて構成されている。
中央制御装置５００は、光通信の送信部５１１Ｔ，５１ＫＴ，５１ＮＴと、受信部５１１Ｒ，５１ＫＲ，５１ＮＲを備えている。
電力変換セル５０１は、光通信の送信部５１０Ｔと受信部５１０Ｒを備えている。
電力変換セル５０Ｋは、光通信の送信部５Ｋ０Ｔと受信部５Ｋ０Ｒを備えている。
電力変換セル５０Ｎは、光通信の送信部５Ｎ０Ｔと受信部５Ｎ０Ｒを備えている。
【００５９】
中央制御装置５００の光通信の送信部５１１Ｔから電力変換セル５０１の受信部５１０Ｒに光ファイバ５０００Ｐが接続され、光通信が行われる。
電力変換セル５０１の光通信の送信部５１０Ｔから中央制御装置５００の受信部５１１Ｒに光ファイバ５０００Ｐが接続され、光通信が行われる。
中央制御装置５００の光通信の送信部５１ＫＴから電力変換セル５０Ｋの受信部５Ｋ０Ｒに光ファイバ５０００Ｐが接続され、光通信が行われる。
電力変換セル５０Ｋの光通信の送信部５Ｋ０Ｔから中央制御装置５００の受信部５１ＫＲに光ファイバ５０００Ｐが接続され、光通信が行われる。
中央制御装置５００の光通信の送信部５１ＮＴから電力変換セル５０Ｎの受信部５Ｎ０Ｒに光ファイバ５０００Ｐが接続され、光通信が行われる。
電力変換セル５０Ｎの光通信の送信部５Ｎ０Ｔから中央制御装置５００の受信部５１ＮＲに光ファイバ５０００Ｐが接続され、光通信が行われる。
【００６０】
すなわち、中央制御装置５００と多段の電力変換セル５０１，・・・，５０Ｋ，・・・，５０Ｎの電力変換装置５５とにおいて、中央制御装置５００の送信部と電力変換セルの受信部との間、および中央制御装置５００の受信部と電力変換セルの送信部との間を、それぞれ長い光ファイバケーブルを用いて１対１で接続している。
この場合には、電力変換装置５５内の光ファイバが長くなる。また、光ファイバを鋭角に曲げることができないことから、電力変換装置５５の筺体の大きさへの影響を与え、かつ光ファイバの価格が高くなるという課題がある。
【００６１】
＜比較例３＞
本発明の第１実施形態の構成を簡略化したものを比較例３として示し、比較例１および比較例２と構成の相違を比較する。
図８は、本発明の第１実施形態に係る絶縁通信部と信号変換部と電力変換セル制御部における通信の構成を、送信部と受信部とによる通信の構成と簡略化して表記し、比較例３として示す図である。
また、比較例３においては、本発明の第１実施形態における各部の名称を、比較例１および比較例２における名称にあわせて変更して、比較しやすくしている。
すなわち、図８において、電力変換セル１０１，１０Ｋ，１０Ｎにおける送信部（２２０Ｔ）と受信部（２２０Ｒ）は、図１の電力変換セル１０１，１０Ｋ，１０Ｎにおける絶縁通信送信部２２０Ｔと絶縁通信受信部２２０Ｒにそれぞれ相当する。
【００６２】
また、図８の電力変換セル１０１の送信部２２０Ｔから光通信（絶縁通信）をする先の受信部２１０Ｒは、図１の信号変換部１１０Ｃ１の絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒに相当する。
また、図８の電力変換セル１０１の受信部２２０Ｒが光通信（絶縁通信）で信号を受信する先の送信部２１０Ｔは、図１の信号変換部１１０Ｃ１の電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔに相当する。
同様に、図８の電力変換セル１０Ｋと電力変換セル１０Ｎの送信部と受信部のそれぞれの光通信先である受信部２１０Ｒ、送信部２１０Ｔは、図１の電力変換セル１０Ｋと電力変換セル１０Ｎの信号変換部１１０ＣＫ、信号変換部１１０ＣＮにおける絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒと電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔにそれぞれ相当する
【００６３】
また、図８における中央制御装置１００Ｂは、図１における電力変換セル制御部１００に相当する。
また、図８におけるバス１０００Ｒとバス１０００Ｔは、図１におけるバス１０００Ｒとバス１０００Ｔにそれぞれ相当する。
【００６４】
図８において、電力変換セル１０１，１０Ｋ，１０Ｎにおける送信部（２２０Ｔ）と受信部２２０Ｒは、それぞれ光ファイバ１０００Ｌを用いた光通信（絶縁通信）を行う受信部２１０Ｒと送信部２１０Ｔに隣接して配置されている。
また、中央制御装置１００Ｂからの信号線は、バス１０００Ｒとバス１０００Ｔを介して、各受信部２１０Ｒの入力端子と各送信部２１０Ｔの出力端子とにおいて、それぞれ接続されている。
【００６５】
本発明の第１実施形態に対応する比較例３は、図８に示すように、隣接して光通信（絶縁通信）を行う送信部と受信部を配置することができる。したがって、図６の比較例１、および図７の比較例２に比較して、光通信を行う光ファイバの距離を短く設定できる。そして、光ファイバを鋭角に曲げる可能性を低減できる。
すなわち、光ファイバのコストを低減できる。また、光ファイバを鋭角に曲げる必要がないので、電力変換装置の筺体を小型化できる。
また、本発明の第１実施形態に対応する比較例３は、図８に示すように、中央制御装置（電力変換セル制御部）と各電力変換セルとの信号の送受信を並列に行うので、図６に示すデイジーチェーン接続の比較例１に対して、通信の信頼性（冗長性）が高いという特徴がある。
【００６６】
＜通信方法のフローチャート＞
次に、本発明の第１実施形態における通信方法の概要をフローチャートで説明する。
図９は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の通信方法の概要を示すフローチャートである。
図９における各ステップを順に説明する。
【００６７】
《ステップＳ６０１》
通信を開始（ステップＳ６００）すると、ステップＳ６０１において、電力変換セル制御部１００（図１）は、宛先の識別子を付加したスイッチング情報を生成する。
なお、識別子としては、ユニキャスト用、マルチキャスト用、ブロードキャスト用がある。特定の電力変換セルへの宛先の場合には、ユニキャスト（１対１）用の識別子を用いる。特定の複数の電力変換セルが受け取る情報はマルチキャスト（１対複数）用の識別子を用いる。全電力変換セルが受け取る情報はブロードキャスト（１対不特定多数）用の識別子を用いる。
そして、ステップＳ６０２に進む。
【００６８】
《ステップＳ６０２》
ステップＳ６０２において、電力変換セル制御部１００は、前記の識別子付のスイッチング情報を、電気信号でバス１０００Ｔ（図１）を用いて各電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔ（図１）に、例えば、時分割で並列に送信する。
そして、ステップＳ６０３に進む。
【００６９】
《ステップＳ６０３》
ステップＳ６０３において、各電気信号・絶縁通信変換部２１０Ｔは、バス１０００Ｔからの電気信号を受信して、例えば光信号に変換する。この光信号を、光ファイバ（絶縁通信）を用いて絶縁通信受信部２２０Ｒ（図１）に送信する。
そして、ステップＳ６０４に進む。
【００７０】
《ステップＳ６０４》
ステップＳ６０４において、絶縁通信受信部２２０Ｒは、スイッチング情報を受信し、その光信号を電気信号に変換して電力変換部１３０Ｐ（図１）の演算部２３０（図１）に送信する。
そして、ステップＳ６０５に進む。
【００７１】
《ステップＳ６０５》
ステップＳ６０５において、演算部２３０は、送られてきた前記の識別子付のスイッチング情報における識別子を検出して、演算部２３０の属する電力変換セル宛か否かを判定する。
演算部２３０の属する（自己の）電力変換セル宛である場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ６０６に進む。
演算部２３０の属する（自己の）電力変換セル宛でない場合（Ｎｏ）、ステップＳ６０７に移る。
なお、識別子の宛先が自己の電力変換セルに該当すると判断するのは、ユニキャストの場合のみならず、マルチキャスト、ブロードキャストの場合も含まれる。
【００７２】
《ステップＳ６０６》
ステップＳ６０６では、ステップＳ６０５において演算部２３０が自己の属する電力変換セル宛のスイッチング情報として判定した（Ｙｅｓ）ので、宛先の対象となる電力変換セル（演算部２３０）は、このスイッチング情報を有効なものとして、受信する。
そして、ステップＳ６９９に進む。
【００７３】
《ステップＳ６０７》
ステップＳ６０７では、ステップＳ６０５において演算部２３０が自己の属する電力変換セル宛のスイッチング情報ではないとして判定した（Ｎｏ）ので、宛先の対象とならない（該当しない）電力変換セル（演算部２３０）は、このスイッチング情報を無視して、破棄する。
そして、ステップＳ６９９に進む。
【００７４】
《ステップＳ６９９》
ステップＳ６９９において、通信を、暫時、終了する。
【００７５】
＜識別子と情報の構成＞
識別子付のスイッチング情報の構成について説明する。
図１０は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の複数の電力変換セルにおいて、通信に用いられる識別子付のスイッチング情報の構成例を示す図である。
複数の電力変換セルにおける通信の際に送られるデータは、図１０に示すように、宛先通信データ７０１と応答指令データ７０２と制御通信データ７０３とを有して構成されている。
【００７６】
《宛先通信データ７０１》
通信の宛先通信データ７０１は、７ビット（ｂｉｔ）で構成されている。
宛先通信データ７０１の最初（１番目）のビットが「１」のときは、すべての電力変換セルが受け取るブロードキャストとしている。
また、宛先通信データ７０１の最初（１番目）のビットが「０」で、２番目のビットが「１」のときは、３番目のビット以降で指定されるグループ番号のマルチキャストとしている。
また、宛先通信データ７０１の最初（１番目）のビットと２番目のビットが共に「０」のときは、ユニキャストとし、３番目のビット以降で指定される番号の電力変換セルに情報を送る。
【００７７】
《応答指令データ７０２》
応答指令データ７０２は、１ビットで構成される。応答指令データ７０２は、各電力変換セルがデータを受信するのみならず、電力変換セル制御部１００に応答すべきか否かを指定するものである。
応答指令データ７０２の１ビットが０のとき、該当する電力変換セルは、制御通信データ７０３を受信するだけである。また、前記の１ビットが１のとき、該当する電力変換セルは、制御通信データ７０３を受信するのみならず、応答指令にしたがって、所定の時間内に応答データを電力変換セル制御部１００に送る。
なお、電力変換セル制御部１００に送る応答データとは、電力変換セルに関わる電圧や温度などの故障を検出または予見するために情報であって、電力変換セルの状態を示す状態信号である。電力変換セルの故障や故障を予見する診断技術については、後記する。
【００７８】
《制御通信データ７０３》
スイッチング情報に関する制御通信データ７０３は、８ビット（ｂｉｔ）で構成されている。制御通信データ７０３の１番目から３番目までの３ビットは、運転制御に用いられる。
例えば、１番目から３番目までビットの構成が「１，０，０」のときは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）を同期させる同期信号とし、「０，１，０」のときは、運転開始とし、「０，０，０」のときは、４番目以降のビットをスイッチングのデューティ情報としている。
【００７９】
＜電力変換セル１０Ｋ宛の運転に関する情報と、同期信号の時刻の関係＞
図１１は、本発明の第１実施形態に係る複数の電力変換セルの通信において、ユニキャストで送られた電力変換セル１０Ｋ（１≦Ｋ≦Ｎ）宛の運転に関する情報と、同期信号の時刻（時間、時間の推移）の関係例を示す図である。なお、横軸が時刻を表している。
図１１において、電力変換セル制御部１００（図１）が、電力変換セル１０Ｋ（図１）のスイッチングに関する情報（例えばデューティ比）を送信する。
バス１０００Ｔ（図１）には、制御情報信号として、図１１に示す電力変換セル１０Ｋ宛ての自セル宛情報８０１と、他の電力変換セル宛ての他セル宛情報（識別子付のスイッチング情報）８０２が伝送されている。
【００８０】
電力変換セル１０Ｋは、バス１０００Ｔに伝送されている情報データ、すなわち自セル宛情報８０１や他セル宛情報８０２において、その情報データの宛先を示す識別子を、演算部２３０で検出する。
そして、識別子から自セル（電力変換セル１０Ｋ）宛てと判定した場合には、電力変換セル１０Ｋ宛ての自セル宛情報８０１を取り込み（受信）、電力変換セル１０Ｋの演算部２３０が保持する。
【００８１】
なお、電力変換セル１０Ｋは、他の電力変換セル宛ての他セル宛情報８０２に対しては、他セル（他の電力変換セル）宛てと判定する。
そして、電力変換セル１０Ｋの演算部２３０は、他セル宛情報８０２を無視する、あるいはデータを破棄する。
【００８２】
その後、電力変換セル制御部１００が、同期信号８０４をすべての電力変換セル宛にブロードキャストで送信する。
電力変換セル１０Ｋは、同期信号８０４がブロードキャストで送られてきているので、この同期信号８０４を受信する。
そして、電力変換セル１０Ｋは、同期信号８０４を受信後、この同期信号８０４をトリガーとして、直ちに、電力変換セル１０Ｋのゲート部２３１（図１）に、ゲートのオン・オフとその割合に関するデューティ情報８０６を反映し、デューティを更新する。
この自セル宛情報８０１を演算部２３０が保持して、ゲート部２３１にデューティ情報８０６を反映する工程を、図１１では、データ保持反映工程８０３として表記している。
【００８３】
なお、前記の同期信号８０４の送信間隔は、定期的でも不定期的でもよい。
また、電力変換セル１０Ｋがスイッチングに関する情報を受け取った後、所定の時間（例えば電力変換セル１０Ｋの制御周期）に同期信号８０４がない場合、電力変換セル１０Ｋが作成する制御周期８０５の間隔で、ゲート部２３１のデューティ情報を更新する。
また、前記のように、同期信号８０４がブロードキャストで送られているので、電力変換セル１０Ｋについて説明したが、他の電力変換セルについても、同期信号８０４は、取り込まれる。
【００８４】
なお、前記したように、電力変換セル制御部１００から各電力変換セル１０Ｋ（１≦Ｋ≦Ｎ）への通信は電気的に並列に接続されている。このため、絶縁通信を介して各電力変換セルが受け取る情報は同じとなる。各電力変換セルは自セル宛または全セル宛の情報を選択する。
【００８５】
＜電力変換セルが故障した、または故障する可能性がある場合＞
ここで、1台の電力変換セルが故障した、または故障する可能性があると診断されたケースを想定する。
故障するか否かの予兆診断は、電力変換セル内におけるコンデンサ（不図示）の電圧のリップルやスイッチング素子を有するモジュール（不図示）の発熱などの情報を用いた公知の技術を用いる。
なお、前記コンデンサの電圧リップルの電圧検出器（不図示）やスイッチング素子のモジュールの発熱を検出する温度検出器（不図示）は、各電力変換セルに設けてもよいし、また複数の電力変換セルが占める所定の領域ごとに設けてもよい。
これらの電圧検出器や温度検出器で得られたデータは、各電力変換セルのそれぞれの演算部２３０（図１）に送られる。
【００８６】
各演算部２３０は、絶縁通信送信部２２０Ｔ（図１）、絶縁通信・電気信号変換部２１０Ｒ（図１）を介して、バス１０００Ｒ（図１）から電力変換セル制御部１００（図１）に前記の電圧検出器や温度検出器で得られたデータを、適宜、送る。
電力変換セル制御部１００は、これらのデータを基に各電力変換セルの故障を検知、あるいは予見する。
また、例えばスイッチング素子の温度上昇が所定の範囲から上昇した場合に、電力変換装置を冷却するためのファンの回転数（回転速度）を増加させるためのデータを各電力変換セルから電力変換セル制御部１００に送る方法もある。
【００８７】
故障については、電力変換セル制御部１００が各電力変換セルに問い合わせを行った際に、所定の時間内の応答がなかった場合も故障と判定する。
電力変換セル制御部１００は、故障または故障を予見した場合、まず該当する電力変換セルに停止するよう指示を出す。停止とは該当する電力変換セルの出力端子を短絡して、電力変換セルの出力電圧を０とすることである。
電力変換セル制御部１００は、各電力変換セルから正常な応答（例えば、信号受信確認）があるまでの間、停止信号を送る。
電力変換セル制御部１００が所定の電力変換セルの故障を検出した場合には、複数の対処方法がある。例えば、電力変換セル制御部１００が所定の電力変換セルの出力端子を短絡させ停止させると共に、他の電力変換セルのデューティ情報を変更して、停止した電力変換セルの能力を補い、引き続き電力変換装置を動作させる。
また、故障した電力変換セルが複数にわたり、深刻な場合には、電力変換装置そのものを停止させる。
【００８８】
＜第１実施形態の効果＞
本発明の第１実施形態では、複数の電力変換セル内で短距離の光通信（絶縁通信）を行うことで、絶縁通信の価格（コスト）を下げる効果がある。
また、電力変換セル内で絶縁を取っているため、信号の対地電圧を低く抑え、信号線の絶縁耐圧を小さくできる。すなわち絶縁対策のコストを低減できる効果がある。
また、複数の電力変換セルの通信をバスによる電気信号によって、並列に行うので、直列の光通信に比較して、通信の信頼性、冗長性が高い。
また、光通信に用いる光ファイバの距離が短いので低コストとなる。
また、光ファイバを鋭角に曲げる必要がないので、電力変換装置の筺体を小型化できる。
以上より、廉価かつ小型で、信頼性の高い電力変換装置を提供できる。
【００８９】
≪第２実施形態≫
図１２は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置を構成する複数（Ｎ個）の電力変換セル１０１Ｂ，・・・，１０ＫＢ，・・・，１０ＮＢと、これらの電力変換セルを制御する電力変換セル制御部１００との構成例を示す図である。ただし、１＜Ｋ＜Ｎとする。
図１２における第２実施形態の電力変換セル１０１Ｂは、図１に示した第１実施形態の電力変換セル１０１と、信号変換部１１０Ｃ１とを一体化したものである。
また、同様に、図１２における第２実施形態の電力変換セル１０ＫＢは、図１に示した第１実施形態の電力変換セル１０Ｋと、信号変換部１１０ＣＫとを一体化したものである。
また、同様に、図１２における第２実施形態の電力変換セル１０ＮＢは、図１に示した第１実施形態の電力変換セル１０Ｎと、信号変換部１１０ＣＮとを一体化したものである。
これら図１２における電力変換セルの構成が、図１における電力変換セルと信号変換部を一体化した以外は、図１２と図１は同じ構成と機能であるので、重複する説明は省略する。
【００９０】
＜第２実施形態の効果＞
図１２に示す本発明の第２実施形態に係る電力変換装置は、図１に示した第１実施形態の電力変換装置と同様の効果を有する。
さらに、図１２に示す第２実施形態に係る電力変換セル１０１Ｂ，・・・，１０ＫＢ，・・・，１０ＮＢにおいては、前記したように、信号変換部１１０Ｃが各電力変換セルに取り込まれているので、絶縁通信部１２０Ｃと信号変換部１１０Ｃとの配置を、より密接に安定して配置でき、光ファイバの距離を短縮できる。
したがって、さらに、廉価かつ小型で、信頼性の高い電力変換装置を提供できる。
【００９１】
≪その他の実施形態≫
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
【００９２】
《電力変換セル内の電力変換部からの出力部の接続方法》
図１、および図２〜図５で示した本実施形態の例では、電力変換セル内の電力変換部からの出力部（出力端子）の接続については、直列接続として例示し、説明した。
しかし、直列接続には、限定されない。出力する電流を多くする必要がある負荷を接続する場合は、出力部を並列に接続してもよい。また、直列と並列を、組み合わせる場合もある。
【００９３】
《電力変換セル制御部と演算部との機能の配分》
図１で示した第１実施形態の例では、電力変換装置全体の統括を電力変換セル制御部１００が行い、受信した情報の取捨選択、ゲート部への反映などの機能を各電力変換セルが行っていると説明したが、これに限定されない。これら各種の機能の分担・配分については、用途や実態に応じて変えてもよい。
また、絶縁通信部１２０Ｃに演算部２３０の機能を分担させてもよい。例えば絶縁通信部１２０Ｃの絶縁通信受信部２２０Ｒに、情報の取捨選択機能を持たせる方法もある。この場合は電力変換セルの処理の負荷が軽くなる効果がある。
【００９４】
《識別子の情報の構成》
図１０においては、宛先通信データ７０１と制御通信データ７０３について、それぞれビット数と、具体的な構成を説明した。しかし、図１０で示した例に限定されない。
目的、用途に応じて、それぞれのビット数を増減することは可能であり、かつそれぞれのデータが意味する構成、配置は、様々に設定することが可能である。
また、応答指令データ７０２については１ビットで説明したが、２ビット以上でもよい。また、０ビットとして、応答指令データ７０２を削除する方法もある。
【００９５】
《絶縁通信》
図１で示した第１実施形態における絶縁通信部１２０Ｃと信号変換部１１０ＣＫ（１≦Ｋ≦Ｎ）とにおける絶縁通信は、光通信を例として説明したが、これに限定されない。
例えば、トランス（磁気）を介する方法もある。また、光以外の電磁波（電波）を用いる方法もある。
【００９６】
《電力変換セル制御部と信号変換部における通信方法》
図１で示した第１実施形態における電力変換セル制御部１００と信号変換部１１０ＣＫ（１≦Ｋ≦Ｎ）とにおける通信方法は、バス１０００Ｒとバス１０００Ｔとを介して並列に行っているため、例えば一つの電力変換セルが送信をしている間は他の電力変換セルは送信できない。つまりバス１０００Ｒで複数の電力変換セルの送信情報が衝突しないように、電力変換セル制御部１００が時分割でバスの管理をする必要がある。
ただし、モデムを用いて周波数で分割する方法を用いる方法もある。この場合には、同時刻に複数の電力変換セルの送信が可能となる。
【００９７】
《スイッチング素子》
第１実施形態において、スイッチング素子部２３２を、ＩＧＢＴを備えてなる場合で説明した。しかし、スイッチング素子はＩＧＢＴに限定されない。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor）やバイポーラトランジスタやスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴなど他のスイッチング素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０，２０，３０，４０，４４，５５，１０Ｂ    電力変換装置
１００    電力変換セル制御部
１００Ｂ，４００，５００    中央制御装置
１０１〜１０Ｎ，１０１Ｂ〜１０ＮＢ，１１１〜１１Ｎ，１２１〜１２Ｎ，１３１〜１３Ｎ，１４１〜１４Ｎ，１５１〜１５Ｎ，４０１〜４０Ｎ，５０１〜５０Ｎ    電力変換セル
１１０Ｃ１〜１１０ＣＮ    信号変換部
１２０Ｃ    絶縁通信部
１３０Ｐ    電力変換部
１０００，１０００Ｒ，１０００Ｔ，１０００Ｕ，１０００Ｖ，１０００Ｗ    バス（通信線、バス回路）
１０００Ｌ，４０００Ｓ，５０００Ｐ    光ファイバ
１１ＲＴ１〜１１ＲＴＮ，１１ＴＲ１〜１１ＴＲＮ    絶縁通信
１２０１ｐ，１３０１ｐ，１４０１ｐ，１５０１ｐ    正極性配線
１２０１ｎ，１３０１ｎ，１４０１ｎ，１５０１ｎ    負極性配線
２１０Ｒ    絶縁通信・電気信号変換部
２１０Ｔ    電気信号・絶縁通信変換部
２２０Ｒ    絶縁通信受信部、受信部
２２０Ｔ    絶縁通信送信部、送信部
２３０    演算部
２３１    ゲート部
２３２    スイッチング素子部
３０１，３０２，３０３    負荷
３１１    交流電源
３１２    三相交流電源
３１３    三相モータ
４１０Ｒ，４Ｋ０Ｒ，４Ｎ０Ｒ，４１１Ｒ，５１０Ｒ，５Ｋ０Ｒ，５Ｎ０Ｒ，５１１Ｒ，５１ＫＲ，５１ＮＲ    受信部
４１０Ｔ，４Ｋ０Ｔ，４Ｎ０Ｔ，４１１Ｔ，５１０Ｔ，５Ｋ０Ｔ，５Ｎ０Ｔ，５１１Ｔ，５１ＫＴ，５１ＮＴ    送信部
７０１    宛先通信データ
７０２    応答指令データ
７０３    制御通信データ
８０１    自セル宛情報
８０２    他セル宛情報
８０３    データ保持反映工程
８０４    同期信号
８０５    制御周期
８０６    デューティ情報
ＳＡ１０１，ＳＡ１０Ｋ，ＳＡ１０Ｎ，ＳＢ１０１，ＳＢ１０Ｋ，ＳＢ１０Ｎ    出力端子
【図１】
2019041556.tif 000003
【図２】
2019041556.tif 000004
【図３】
2019041556.tif 000005
【図４】
2019041556.tif 000006
【図５】
2019041556.tif 000007
【図６】
2019041556.tif 000008
【図７】
2019041556.tif 000009
【図８】
2019041556.tif 000010
【図９】
2019041556.tif 000011
【図１０】
2019041556.tif 000012
【図１１】
2019041556.tif 000013
【図１２】
2019041556.tif 000014