(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極側から、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、及び第４のスイッチング素子の順に直列に接続される４つのスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される第１の抵抗値の２つの第１の抵抗と、
前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される前記第１の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値の２つの第２の抵抗と、
直列に接続される前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子と並列に接続される第１の直流コンデンサと、
直列に接続される前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子と並列に接続される第２の直流コンデンサと、
前記第１の直流コンデンサの正極側と前記第２のスイッチング素子のゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第２のスイッチング素子をオンする第１の非線形デバイスと、
前記第２の直流コンデンサの正極側と前記第３のスイッチング素子のゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第３のスイッチング素子をオンする第２の非線形デバイスと
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
正極側から、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、及び第４のスイッチング素子の順に直列に接続される４つのスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される第１の抵抗値の２つの第１の抵抗と、
前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される前記第１の抵抗値よりも大きい第２の抵抗値の２つの第２の抵抗と、
直列に接続される前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子と並列に接続される第１の直流コンデンサと、
直列に接続される前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子と並列に接続される第２の直流コンデンサと、
前記第２のスイッチング素子の正極側とゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第２のスイッチング素子をオンする第１の非線形デバイスと、
前記第２の直流コンデンサの正極側と前記第３のスイッチング素子のゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第３のスイッチング素子をオンする第２の非線形デバイスと
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記４つのスイッチング素子にそれぞれゲート信号を出力するゲート信号出力手段と、
前記第１の直流コンデンサ又は前記第２の直流コンデンサに印加される直流電力により、前記ゲート信号出力手段に電源を供給する電源供給手段と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
複数の単位モジュールで構成される電力変換装置であって、
前記単位モジュールは、
正極側から、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、及び第４のスイッチング素子の順に直列に接続される４つのスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される第１の抵抗値の２つの第１の抵抗と、
前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される前記第１の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値の２つの第２の抵抗と、
直列に接続される前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子と並列に接続される第１の直流コンデンサと、
直列に接続される前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子と並列に接続される第２の直流コンデンサと、
前記第１の直流コンデンサの正極側と前記第２のスイッチング素子のゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第２のスイッチング素子をオンする第１の非線形デバイスと、
前記第２の直流コンデンサの正極側と前記第３のスイッチング素子のゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第３のスイッチング素子をオンする第２の非線形デバイスと
を備えること
を特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
複数の単位モジュールで構成される電力変換装置であって、
前記単位モジュールは、
正極側から、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、及び第４のスイッチング素子の順に直列に接続される４つのスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される第１の抵抗値の２つの第１の抵抗と、
前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される前記第１の抵抗値よりも大きい第２の抵抗値の２つの第２の抵抗と、
直列に接続される前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子と並列に接続される第１の直流コンデンサと、
直列に接続される前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子と並列に接続される第２の直流コンデンサと、
前記第２のスイッチング素子の正極側とゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第２のスイッチング素子をオンする第１の非線形デバイスと、
前記第２の直流コンデンサの正極側と前記第３のスイッチング素子のゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第３のスイッチング素子をオンする第２の非線形デバイスと
を備えること
を特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力変換装置の回路として、複数の単位モジュールが直列に接続されるＭＭＣ(modular multilevel converter)回路が知られている。単位モジュールは、主に複数のスイッチング素子及び直流コンデンサで構成される電力変換回路である。例えば、直流コンデンサに印加される電圧に基づいて、スイッチング素子の駆動回路に電源を供給する主回路給電方式が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２１２８２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、スイッチング素子の駆動回路に電源を供給する回路が故障した場合、ゲート電源が消失するため、スイッチング素子がオフ継続となる。これにより、直流コンデンサに流入する電流をバイパスすることができなくなり、直流コンデンサの電圧上昇を抑制できなくなる。ＭＭＣ回路では、１つの単位モジュール異常となってもモジュールをバイパスできれば運転を継続できるが、本事象が発生すると電力変換装置の運転が継続できなくなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ゲート電源が消失しても、スイッチング素子をオンさせてバイパスさせ、直流コンデンサの過電圧を防止して運転を継続することのでき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】
【０００６】
本発明の観点に従った電力変換装置は、正極側から、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、及び第４のスイッチング素子の順に直列に接続される４つのスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される第１の抵抗値の２つの第１の抵抗と、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続される前記第１の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値の２つの第２の抵抗と、直列に接続される前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子と並列に接続される第１の直流コンデンサと、直列に接続される前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子と並列に接続される第２の直流コンデンサと、前記第１の直流コンデンサの正極側と前記第２のスイッチング素子のゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第２のスイッチング素子をオンする第１の非線形デバイスと、前記第２の直流コンデンサの正極側と前記第３のスイッチング素子のゲートとの間に接続され、電流が流れると、前記第３のスイッチング素子をオンする第２の非線形デバイスとを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ゲート電源が消失しても、スイッチング素子をオンさせてバイパスさせ、直流コンデンサの過電圧を防止して運転を継続することのできる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の実施形態に係るチョッパセルの構成を示す構成図。
【図２】第１の実施形態に係るチョッパセルを用いたＭＭＣの構成を示す構成図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るチョッパセルの構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るチョッパセル１０の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
【００１０】
チョッパセル１０は、ＭＭＣ(modular multilevel converter)を構成する単位モジュールの電力変換回路である。チョッパセル１０は、４つのスイッチング素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、４つの逆並列ダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、４つのバランス抵抗３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、２つの直流コンデンサ４ａ，４ｂ、４つのゲートドライブ回路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、給電回路６、２つのダイオード７ａ，７ｂ、及び、２つのツェナーダイオード８ａ，８ｂを備える。
【００１１】
４つのスイッチング素子１ａ〜１ｄは、全て直列に接続される。最も正極側に位置するスイッチング素子１ａのコレクタに正極の配線が接続される。最も負極側に位置するスイッチング素子１ｄのエミッタに負極の配線が接続される。正極側の２つのスイッチング素子１ａ，１ｂの接続点がチョッパセル１０の１つの出力端子Ｔ１となる。負極側の２つのスイッチング素子１ｃ，１ｄの接続点がチョッパセル１０のもう１つの出力端子Ｔ２となる。スイッチング素子１ａ〜１ｄは、例えば、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)又はＩＥＧＴ(injection enhanced gate transistor)などの半導体素子である。
【００１２】
逆並列ダイオード２ａ〜２ｄは、スイッチング素子１ａ〜１ｄにそれぞれ逆並列に接続される。
【００１３】
バランス抵抗３ａ〜３ｄは、スイッチング素子１ａ〜１ｄにそれぞれ並列に接続される。最も正極側にあるバランス抵抗３ａと正極側から３番目にあるバランス抵抗３ｃは、いずれも第１の抵抗値Ｒ１である。正極側から２番目にあるバランス抵抗３ｂと正極側から４番目（最も負極側）にあるバランス抵抗３ｄは、いずれも第２の抵抗値Ｒ２である。第１の抵抗値Ｒ１は、第２の抵抗値Ｒ２よりも大きい値であれば、どのような値でもよい。ここでは、第１の抵抗値Ｒ１と第２の抵抗値Ｒ２の比は、９：１とする。
【００１４】
１つの直流コンデンサ４ａは、２つの直列に接続されるスイッチング素子１ａ，１ｂと並列に接続される。もう１つの直流コンデンサ４ｂは、他方の２つの直列に接続されるスイッチング素子１ｃ，１ｄと並列に接続される。２つの直流コンデンサ４ａ，４ｂの静電容量は同じである。また、２つの直流コンデンサ４ａ，４ｂに印加される電圧は、常に同じである。
【００１５】
ゲートドライブ回路５ａ〜５ｄは、それぞれに対応するスイッチング素子１ａ〜１ｄに、ゲート信号を出力する。ゲートドライブ回路５ａ〜５ｄは、給電回路６から電源が供給される。
【００１６】
給電回路６は、チョッパセル１０の主回路からの電力により、ゲートドライブ回路５ａ〜５ｄに電源を供給する回路である。給電回路６は、２つの主回路給電回路６１ａ，６１ｂ及び２つのモジュール内電源６２ａ，６２ｂを備える。
【００１７】
主回路給電回路６１ａ，６１ｂは、それぞれ直流コンデンサ４ａ，４ｂに印加される直流電力を、２つのモジュール内電源６２ａ，６２ｂにそれぞれ供給する直流電力に変換する。モジュール内電源６２ａは、主回路給電回路６１ａから供給される直流電力により、２つのゲートドライブ回路５ａ，５ｂに電源を供給する。モジュール内電源６２ｂは、主回路給電回路６１ｂから供給される直流電力により、２つのゲートドライブ回路５ｃ，５ｄにそれぞれ電源を供給する。
【００１８】
ダイオード７ａ及びツェナーダイオード８ａは、最も正極側にあるスイッチング素子１ａの正極側（コレクタ）及び正極側の直流コンデンサ４ａの正極側と、正極側から２番目にあるスイッチング素子１ｂのゲートとの間に接続される。ダイオード７ａ及びツェナーダイオード８ａのそれぞれのカソード同士が接続される。即ち、ダイオード７ａとツェナーダイオード８ａは、互いに逆向きに直列接続される。ダイオード７ａ及びツェナーダイオード８ａを流れる電流は、スイッチング素子１ｂのゲートに入力される。ツェナーダイオード８ａのターンオン電圧（降伏電圧）は、直流コンデンサ４ａの過電圧保となる電圧と同じ電圧に設定される。これにより、直流コンデンサ４ａが過電圧になると、スイッチング素子１ｂがターンオンする。
【００１９】
ダイオード７ｂ及びツェナーダイオード８ｂは、正極側から３番目（負極側から２番目）にあるスイッチング素子１ｃの正極側（コレクタ）及び負極側の直流コンデンサ４ｂの正極側と、スイッチング素子１ｃのゲートとの間に接続される。ダイオード７ｂ及びツェナーダイオード８ｂのそれぞれのカソード同士が接続される。即ち、ダイオード７ｂとツェナーダイオード８ｂは、互いに逆向きに直列接続される。ダイオード７ｂ及びツェナーダイオード８ｂを流れる電流は、スイッチング素子１ｃのゲートに入力される。ツェナーダイオード８ｂのターンオン電圧（降伏電圧）は、直流コンデンサ４ｂの過電圧保護となる電圧よりも少し低い電圧に設定される。ツェナーダイオード８ｂのターンオン電圧は、第１の抵抗値Ｒ１と第２の抵抗値Ｒ２の比に基づいて、決定される。これにより、直流コンデンサ４ｂが過電圧になると、スイッチング素子１ｃがターンオンする。
【００２０】
例えば、直流コンデンサ４ａ，４ｂの過電圧保護となる電圧を３０００［Ｖ］とした場合、ツェナーダイオード８ａのターンオン電圧を３０００［Ｖ］とし、ツェナーダイオード８ｂのターンオン電圧を２７０３［Ｖ］とする。
【００２１】
なお、ツェナーダイオード８ａ，８ｂの代わりに、どのような非線形デバイスを設けてもよい。例えば、非線形デバイスは、アバランシェダイオード、ブレークオーバーダイオード、又は酸化亜鉛素子などである。また、ツェナーダイオード８ａ，８ｂに大電流を流さないようにするために、ツェナーダイオード８ａ，８ｂと直列に抵抗を設けてもよい。
【００２２】
次に、ツェナーダイオード８ｂのターンオン電圧の求め方について説明する。
【００２３】
チョッパセル１０では、次式が成り立つ。
【００２４】
Ｖａ  ＝  Ｖｚｄ                              …式（１）
Ｖｄｃ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）  ＝  Ｖａ        …式（２）
ここで、Ｖｄｃは、直流コンデンサ４ｂに印加される電圧である。Ｖａは、第１の抵抗値Ｒ１の抵抗３ａ，３ｃが並列に接続されるスイッチング素子１ａ，１ｃに印加される電圧である。Ｖｚｄは、ツェナーダイオード８ｂに印加される電圧である。
【００２５】
上式から、次式が成り立つ。
【００２６】
Ｖｄｃ  ＝  （Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１×Ｖｚｄ      …式（３）
Ｒ１：Ｒ２＝９：１とすると、式（３）より、直流コンデンサ４ｂの電圧Ｖｄｃがツェナーダイオード８ｂのターンオン電圧の約１．１１倍になると、ツェナーダイオード８ｂに電流が流れる。
【００２７】
次に、チョッパセル１０の動作について説明する。
【００２８】
まず、チョッパセル１０のゲートブロック時の状態（例えば、待機状態）について説明する。ゲートブロック時は、全てのスイッチング素子１ａ〜１ｄはオフされる。
【００２９】
２つの直流コンデンサ４ａ，４ｂに、それぞれ電圧Ｖｄｃが印加されると、正極側にある２つのバランス抵抗３ａ，３ｂ及び負極側にある２つのバランス抵抗３ｃ，３ｄにも、同じ電圧Ｖｄｃが印加される。また、出力端子Ｔ１，Ｔ２間にある２つのバランス抵抗３ｂ，３ｃの抵抗値Ｒ１，Ｒ２の合計は、正極側にある２つのバランス抵抗３ａ，３ｂ及び負極側にある２つのバランス抵抗３ｃ，３ｄと同じである。従って、ゲートブロック時は、２つの出力端子Ｔ１，Ｔ２から電圧Ｖｄｃが出力される。
【００３０】
次に、ゲート電源消失時について説明する。ゲート電源消失時とは、例えば、給電回路６が故障などにより、ゲートドライブ回路５ａ〜５ｄに電源を供給できない場合である。ゲート電源消失時では、ゲートドライブ回路５ａ〜５ｄは、スイッチング素子１ａ〜１ｄにゲート電圧を印加できないため、全てのスイッチング素子１ａ〜１ｄは、オフされる。
【００３１】
全てのスイッチング素子１ａ〜１ｄがオフされた状態では、直流コンデンサ４ａ，４ｂは放電できない。従って、直流コンデンサ４ａ，４ｂの電圧Ｖｄｃは、徐々に上昇する。
【００３２】
正極側のツェナーダイオード８ａには、正極側の直流コンデンサ４ａに印加される電圧Ｖｄｃと同じ電圧が印加される。正極側の直流コンデンサ４ａが過電圧になると、ツェナーダイオード８ａは、降伏状態となり、スイッチング素子１ｂにゲート電圧が印加される。これにより、スイッチング素子１ｂが、ターンオンされ、正極側の直流コンデンサ４ａが充電されなくなる。このようにして、正極側の直流コンデンサ４ａが過電圧になる度に、スイッチング素子１ｂがターンオンされる。
【００３３】
負極側のツェナーダイオード８ｂには、負極側の直流コンデンサ４ｂに印加される電圧Ｖｄｃのうちバランス抵抗３ｃに印加される電圧と同じ電圧が印加される。２つのバランス抵抗３ｃ，３ｄの抵抗値Ｒ１，Ｒ２の比が９：１であるとき、負極側のツェナーダイオード８ｂに印加される電圧は、負極側の直流コンデンサ４ｂの電圧Ｖｄｃの約１．１１分の１である。従って、負極側のツェナーダイオード８ｂのターンオン電圧が２７０３［Ｖ］であるとき、負極側の直流コンデンサ４ｂが３０００（＝２７０３×１．１１）［Ｖ］になると、ツェナーダイオード８ｂは、降伏状態となり、スイッチング素子１ｃにゲート電圧が印加される。これにより、スイッチング素子１ｃが、ターンオンされ、負極側の直流コンデンサ４ｂが充電されなくなる。このようにして、負極側の直流コンデンサ４ｂが過電圧になる度に、スイッチング素子１ｃがターンオンされる。
【００３４】
図２は、本実施形態に係るチョッパセル１０を用いたＭＭＣ３０の構成を示す構成図である。
【００３５】
ＭＭＣ３０は、制御装置２０による制御により、電力変換動作を行う。制御装置２０は、例えば、上位制御系にある装置である。制御装置２０は、出力する指令により、各チョッパセル１０の各スイッチング素子１ａ〜１ｄをオン又はオフして、各チョッパセル１０から出力される直流電圧を制御する。
【００３６】
ＭＭＣ３０は、６つのアーム２１ｕｐ，２１ｕｍ，２１ｖｐ，２１ｖｍ，２１ｗｐ，２１ｗｍと、６つのバッファリアクトル２２ｕｐ，２２ｕｍ，２２ｖｐ，２２ｖｍ，２２ｗｐ，２２ｗｍと、直流電源２３とを備える。直流電源２３は、直流電力を出力するものであれば、発電機、コンバータ、又は蓄電池等、なんでもよい。
【００３７】
ＭＭＣ３０の交流側は、変圧器２４を介して、交流電力系統と接続される。ＭＭＣ３０の直流側は、直流電源２３と接続される。ＭＭＣ３０は、直流電源２３から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。
【００３８】
各アーム２１ｕｐ〜２１ｗｍは、複数のチョッパセル１０が直列に接続された構成である。Ｕ相正極側アーム２１ｕｐとＵ相負極側アーム２１ｕｍは、三相交流のＵ相についての構成である。Ｖ相正極側アーム２１ｖｐとＶ相負極側アーム２１ｖｍは、三相交流のＶ相についての構成である。Ｗ相正極側アーム２１ｗｐとＷ相負極側アーム２１ｗｍは、三相交流のＷ相についての構成である。
【００３９】
バッファリアクトル２２ｕｐ〜２２ｗｍは、ＭＭＣ３０の回路に一定の直流電流を流すためのインピーダンスである。Ｕ相正極側バッファリアクトル２２ｕｐとＵ相負極側バッファリアクトル２２ｕｍは、直列に接続される。Ｕ相正極側バッファリアクトル２２ｕｐとＵ相負極側バッファリアクトル２２ｕｍとの接続点は、三相交流のＵ相と接続される。Ｕ相正極側バッファリアクトル２２ｕｐの正極側には、Ｕ相正極側アーム２１ｕｐが接続される。Ｕ相負極側バッファリアクトル２２ｕｍの負極側には、Ｕ相負極側アーム２１ｕｍが接続される。Ｖ相バッファリアクトル２２ｖｐ，２２ｖｍ及びＷ相バッファリアクトル２２ｗｐ，２２ｗｍの構成についても、Ｕ相バッファリアクトル２２ｕｐ，２２ｕｍと同様である。
【００４０】
本実施形態によれば、バランス抵抗３ａ〜３ｄを設けて、負極側のチョッパセルの正極側のスイッチング素子１ｃに分圧される電圧を大きくすることで、負極側の直流コンデンサ４ｂが過電圧になると、ツェナーダイオード８ｂにより、スイッチング素子１ｃをターンオンすることができる。これにより、ゲート電源消失時でも、チョッパセル１０の内側の２つのスイッチング素子１ｂ，１ｃをターンオンすることができる。従って、ゲート電源消失時に直流コンデンサ４ａ，４ｂが過電圧になるのを防止して、ＭＭＣ３０の運転を継続することができる。
【００４１】
また、直流コンデンサ４ａ，４ｂが繰り返し過電圧になり、ツェナーダイオード８ａ，８ｂにより、内側のスイッチング素子１ｂ，１ｃが繰り返しターンオンされ、破壊して短絡状態になれば、チョッパセル１０の出力電圧はゼロになる。これにより、自己のチョッパセル１０を除いた他のチョッパセル１０で、ＭＭＣ３０の運転を継続することができる。
【００４２】
さらに、正極側のチョッパセルを構成するスイッチング素子１ａ，１ｂにそれぞれ並列に接続される抵抗３ａ，３ｂと、負極側のチョッパセルを構成するスイッチング素子１ｃ，１ｄにそれぞれ並列に接続される抵抗３ｃ，３ｄのそれぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２の比率を同じにしている。これにより、特別な制御しなくても、チョッパセル１０の出力電圧を直流コンデンサ４ａ，４ｂにそれぞれ印加される電圧Ｖｄｃと同じにすることができる。
【００４３】
本実施形態では、第１の抵抗値Ｒ１と第２の抵抗値Ｒ２の比を９：１としたが、第１の抵抗値Ｒ１の比率をより大きくすることで、ツェナーダイオード８ｂに印加される電圧を、直流コンデンサ４ｂに印加される電圧Ｖｄｃにより近づけることができる。例えば、第１の抵抗値Ｒ１と第２の抵抗値Ｒ２の比を９９：１とすれば、ツェナーダイオード８ｂに印加される電圧を直流コンデンサ４ｂに印加される電圧Ｖｄｃの約１．０１倍になる。これにより、ツェナーダイオード８ｂのターンオン電圧を高くして、スイッチング素子１ｃの誤オンをより防止することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るチョッパセル１０Ａの構成を示す構成図である。
【００４５】
チョッパセル１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係るチョッパセル１０において、ダイオード７ａ及びツェナーダイオード８ａをそれぞれダイオード７ａＡ及びツェナーダイオード８ａＡに代え、４つのバランス抵抗３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄをそれぞれ４つのバランス抵抗３ａＡ，３ｂＡ，３ｃＡ，３ｄＡに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４６】
バランス抵抗３ａＡ〜３ｄＡは、スイッチング素子１ａ〜１ｄにそれぞれ並列に接続される。外側にある２つのバランス抵抗３ａＡ，３ｄＡは、いずれも第３の抵抗値Ｒ３である。内側にある２つのバランス抵抗３ｂＡ，３ｃＡは、いずれも第４の抵抗値Ｒ４である。第４の抵抗値Ｒ４は、第３の抵抗値Ｒ３よりも大きい値であれば、どのような値でもよい。ここでは、第３の抵抗値Ｒ３と第４の抵抗値Ｒ４の比は、１：９とする。その他の点については、バランス抵抗３ａＡ〜３ｄＡは、第１の実施形態に係るバランス抵抗３ａ〜３ｄと同様である。
【００４７】
ダイオード７ａＡ及びツェナーダイオード８ａＡは、正極側から２番目にあるスイッチング素子１ｂの正極側（コレクタ）とゲートの間に接続される。ダイオード７ａＡ及びツェナーダイオード８ａＡのそれぞれのカソード同士が接続される。即ち、ダイオード７ａＡとツェナーダイオード８ａＡは、互いに逆向きに直列接続される。ダイオード７ａＡ及びツェナーダイオード８ａＡを流れる電流は、スイッチング素子１ｂのゲートに入力される。ツェナーダイオード８ａＡのターンオン電圧（降伏電圧）は、直流コンデンサ４ａの過電圧保護となる電圧よりも少し低い電圧に設定される。ツェナーダイオード８ａＡのターンオン電圧は、第３の抵抗値Ｒ３と第４の抵抗値Ｒ４の比に基づいて、決定される。これにより、直流コンデンサ４ａが過電圧になると、スイッチング素子１ｂがターンオンする。その他の点については、ダイオード７ａＡ及びツェナーダイオード８ａＡは、第１の実施形態に係るダイオード７ａ及びツェナーダイオード８ａと同様である。
【００４８】
次に、チョッパセル１０Ａの動作について説明する。チョッパセル１０Ａの動作については、第１の実施形態に係るチョッパセル１０と同様であるため、ここでは、異なる部分について主に説明する。
【００４９】
まず、チョッパセル１０Ａのゲートブロック時の状態について説明する。
【００５０】
２つの直流コンデンサ４ａ，４ｂに、それぞれ電圧Ｖｄｃが印加されると、第３の抵抗値Ｒ３と第４の抵抗値Ｒ４の比が１：９であるため、内側にある２つのバランス抵抗３ｂＡ，３ｃＡには、電圧Ｖｄｃの約１．１１分の１の電圧がそれぞれに印加される。従って、ゲートブロック時では、２つの出力端子Ｔ１，Ｔ２からは、電圧Ｖｄｃの約１．１１分の１の電圧の２倍の電圧が出力される。
【００５１】
次に、ゲート電源消失時について説明する。
【００５２】
負極側のツェナーダイオード８ｂは、第１の実施形態と同様に、第３の抵抗値Ｒ３と第４の抵抗値Ｒ４の比が１：９であるときは、負極側の直流コンデンサ４ｂがターンオン電圧の約１．１１倍の電圧になると、スイッチング素子１ｃにゲート電圧が印加される。これにより、スイッチング素子１ｃは、ターンオンし、負極側の直流コンデンサ４ｂが放電される。
【００５３】
正極側のツェナーダイオード８ａについても、負極側のツェナーダイオード８ｂと同様に、正極側の直流コンデンサ４ａがターンオン電圧の約１．１１倍の電圧になると、スイッチング素子１ｂにゲート電圧が印加される。これにより、スイッチング素子１ｂは、ターンオンし、正極側の直流コンデンサ４ａが放電される。
【００５４】
本実施形態に係るチョッパセル１０Ａを用いたＭＭＣの構成は、図２に示す第１の実施形態に係るＭＭＣ３０において、チョッパセル１０をチョッパセル１０Ａに代えたものと同様である。従って、ここでは、第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００５５】
本実施形態に係るチョッパセル１０Ａでは、ＭＭＣの停止時（例えば、ゲートブロック時）の出力電圧は、各直流コンデンサ４ａ，４ｂの電圧Ｖｄｃよりも少し大きくなる。従って、全てのチョッパセル１０Ａが、運転時と同様に、各直流コンデンサ４ａ，４ｂの定格電圧と同じ電圧を出力すると、ＭＭＣ全体から出力される合計直流電圧が定格電圧を超えることになる。従って、制御装置２０は、ＭＭＣの合計直流電圧が定格電圧となるように、各チョッパセル１０Ａの直流電圧をそれぞれ変化させて制御をする。
【００５６】
本実施形態によれば、バランス抵抗３ａＡ〜３ｄＡを設けて、内側の２つのスイッチング素子１ｂ，１ｃに分圧される電圧を大きくすることで、ゲート電源が消失しても、ツェナーダイオード８ａ，８ｂにより、内側の２つのスイッチング素子１ｂ，１ｃをターンオンすることができる。これにより、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…スイッチング素子、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…逆並列ダイオード、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…バランス抵抗、４ａ，４ｂ…直流コンデンサ、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…ゲートドライブ回路、６…給電回路、７ａ，７ｂ…ダイオード、８ａ，８ｂ…ツェナーダイオード、１０…チョッパセル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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