(57)【要約】【課題】並列多重変換器のいずれかの変換器が故障停止した場合であっても運転を継続でき、所望の容量を得ることができるようにすることである。【解決手段】並列多重変換器１１は、容量が同一のもの及び異なるものを含んだ複数個の電力変換器１２を組み合わせて三相各相にそれぞれ並列に接続して形成され、変換器制御装置１８は、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が平衡三相電流を保持するように、並列多重変換器１１の三相各相に接続された変換器１２の出力電流の位相または大きさを調整制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定格容量が同一のもの及び異なるものを含んだ複数個の電力変換器を組み合わせて三相各相にそれぞれ並列に接続して形成された並列多重変換器と、前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が平衡三相電流を保持するように前記並列多重変換器の三相各相に接続された変換器の出力電流の位相または大きさを調整制御する変換器制御装置とを備えたことを特徴とする並列多重型交直変換装置。
【請求項２】
前記変換器は、三相各相に対して同じ台数が並列接続されたことを特徴とする請求項１に記載の並列多重型交直変換装置。
【請求項３】
前記変換器は、三相各相の少なくともいずれか１相は異なる台数が並列接続されたことを特徴とする請求項１に記載の並列多重型交直変換装置。
【請求項４】
前記変換器制御装置は、変換器の運転台数を変更する際に、前記並列多重変換器の出力電流の位相または大きさを調整制御し、三相各相の出力線電流が平衡三相電流を保持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の並列多重型交直変換装置。
【請求項５】
前記変換器制御装置は、三相各相の変換器の運転台数を一定として、前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が平衡三相電流となるように、三相各相の変換器の出力電流の位相または大きさを調整制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の並列多重型交直変換装置。
【請求項６】
前記変換器制御装置は、三相各相の変換器の運転台数または変換器の出力電流の位相もしくは大きさを調整制御し前記平衡三相線電流の値を変更前の値と同じ値に保持することを特徴とする請求項４に記載の並列多重型交直変換装置。
【請求項７】
前記変換器制御装置は、三相各相の運転台数または変換器の出力電圧の位相もしくは大きさを調整制御し変換器の効率変動を極力抑制することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の並列多重型交直変換装置
【請求項８】
複数台の電力変換器が三相各相にそれぞれ並列に接続された並列多重変換器と、前記並列多重変換器のいずれかの変換器が故障停止したことを検出する故障検出器と、前記故障検出器が故障停止した変換器を検出したときは前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が故障前の電流を保持するように故障停止した変換器を除いた健全な変換器の出力電流の大きさまたは位相を調整制御する変換器制御装置とを備えたことを特徴とする並列多重型交直変換装置。
【請求項９】
前記変換器制御装置は、故障停止した変換器を除いた健全な変換器の各々の出力電流の大きさが所定の制限値を超えない範囲内で出力電流の位相または大きさを調整制御することを特徴とする請求項８に記載の並列多重型交直変換装置。
【請求項１０】
前記変換器制御装置は、故障停止した変換器を除いた健全な変換器の各々の出力電流の大きさを同一とし、故障停止した変換器が接続された相の位相を健全時と同一位相とすることを特徴とする請求項８または９に記載の並列多重型交直変換装置。
【請求項１１】
複数台の電力変換器が三相各相にそれぞれ並列に接続され三相交流電力を供給する並列多重型交直変換装置の制御方法において、前記並列多重型変換器の現在の出力電力を検出し、前記並列多重変換器のいずれかの変換器が故障停止したか否かを判定し、前記変換器のいずれも故障停止していないときは前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が所定電流となるように前記並列多重変換器の各々の変換器を制御し、前記変換器のいずれかが故障停止したときは前記並列多重型変換器の現在の出力電力が所定値を超えるか否かを判定し、前記並列多重型変換器の現在の出力電力が所定値以下であるときは前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が故障前の電流を保持するように故障停止した変換器を除いた健全な変換器の出力電流の大きさまたは位相を調整制御し、前記並列多重型変換器の現在の出力電力が所定値を超えるときは故障停止した変換器を除いた健全な変換器の各々の出力電流の大きさが所定の制限値を超えない範囲内で出力電流の大きさまたは位相を調整制御することを特徴とする並列多重型交直変換装置の制御方法。
【請求項１２】
前記健全な変換器が過負荷運転を許容するときは、所定の制限値を超えない範囲内で出力電流の大きさまたは位相を調整制御することに代えて、前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が故障前の電流を保持するように前記健全な変換器の出力電流の大きさまたは位相を調整制御することを特徴とする請求項１１に記載の並列多重型交直変換装置の制御方法。
【請求項１３】
前記変換器のいずれかが故障停止したとき、前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が故障前の所定電流を保持するように故障停止した変換器を除いた健全な変換器の出力電流の大きさまたは位相を調整制御するにあたり、健全な変換器の各々の出力電流の大きさを同一とし、故障停止した変換器が接続された相の位相を健全時と同一位相とすることを特徴とする請求項１１または１２に記載の並列多重型交直変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の電力変換器が三相各相にそれぞれ並列に接続された並列多重変換器を備えた並列多重型交直変換装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、直流を交流に変換する電力変換器として、三相各相に対して複数台の変換器を並列に接続して並列多重変換器を構成したものがある。通常、三相各相に並列接続される変換器は定格容量が同じものであり、通常運転時においては各相の変換器の出力電流は同じである。
【０００３】
このような並列多重変換器のいずれかの変換器に故障等が発生すると、並列多重変換器を停止させ、故障した変換器を健全な変換器と交換するようにしている。この交換作業には、健全な変換器への現地取替作業や確認試験等が必要であり、通常、半日以上の時間が掛かるので、その間は電力変換器は停止となっている。
【０００４】
電力用途の大容量の並列多重変換器では、並列多重変換器を構成する変換器の点検を各アーム単位または各相単位で行うので数日間に亘ってシステム停止することもある。特に、電力分野では、故障時の復旧時間をできるだけ短縮したいという要望があるので、そのような長期間に亘って連続で並列多重変換器を停止できない場合は、各アーム単位または各相単位ごとに時間をおいて順次点検を実施しているのが現状である。
【０００５】
また、産業用の並列多重変換器や分散型電源用の並列多重変換器では、点検時は並列多重変換器を停止したり、あるいは並列多重変換器を停止した際にバイパス回路で給電するなどしているが、バイパス回路で給電する場合には商用電源から給電することとなり、並列多重変換器本来のメリットを維持することができない。
【０００６】
ここで、複数台の電力変換器の直流側を接続して電力の融通を行うシステムにおいて、１台の電力変換器が系統事故や変換器の故障等で停止しても、残りの健全な電力変換器で運転を継続できるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−７４７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のものでは予備の電力変換器を設ける必要がある。複数台の変換器を並列に接続して構成された並列多重変換器の故障や点検時の対策として、予備の変換器（例えば１相分）を用意することも考えられる。例えば、並列多重変換器を構成する変換器の故障や点検時に予備の変換器に切り替え、運転を継続するようにすることも考えられるが、そうすると、１台あたりの稼働率が低下するとともに変換器１台分のシステム容量が増えることになり、設置スペース等の制約を受けることになる。
【０００８】
さらに、通常、三相各相に並列接続される変換器は定格容量が同一のものであるので、所望の容量の並列多重変換器を構成することができない場合がある。例えば、変換器の単体の定格容量が５０ｋＶＡである場合、３相分の定格容量として、各相１台の変換器を用いる場合は１５０ｋＶＡとなり、各相２台の変換器を用いる場合は３００ｋＶＡとなる。同様に、変換器の単体の定格容量が２００ｋＶＡである場合、３相分の定格容量として、各相１台の変換器を用いる場合は６００ｋＶＡとなり、各相２台の変換器を用いる場合は１２００ｋＶＡとなる。すなわち、設計の標準化、合理化から変換器の単体の定格容量の３の倍数の定格容量の製造が望まれており、変換器の単体の定格容量の３の倍数でない出力を得るには、部分負荷運転をすることになる。
【０００９】
変換器を部分負荷で運転すると、変換器の効率が低下するという課題があり、部分負荷でも効率が低下しない変換器が求められていた。例えば、風力発電、太陽光発電などに適用する変換器においては、部分負荷運転の頻度が高い。このため、出力が変動しても効率のよい発電が継続できれば、再生可能エネルギーを有効利用することになり、CO２排出削減につながる。その結果、地球温暖化を防ぐことも期待できる。
【００１０】
本発明の目的は、並列多重変換器のいずれかの変換器が故障停止した場合であっても運転を継続でき、また出力が変動しても効率を下げることなく運転できる並列多重型交直変換装置及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、定格容量が同一のもの及び異なるものを含んだ複数個の電力変換器を組み合わせて三相各相にそれぞれ並列に接続して形成された並列多重変換器と、前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が平衡三相電流を保持するように前記並列多重変換器の三相各相に接続された変換器の出力電流の位相または大きさを調整制御する変換器制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、請求項１の発明において、前記変換器は、三相各相に対して同じ台数が並列接続されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、請求項１の発明において、前記変換器は、三相各相の少なくともいずれか１相は異なる台数が並列接続されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記変換器制御装置は、変換器の運転台数を変更する際に、前記並列多重変換器の出力電流の位相または大きさを調整制御し、三相各相の出力線電流が平衡三相電流を保持することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記変換器制御装置は、三相各相の変換器の運転台数を一定として、前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が平衡三相電流となるように、三相各相の変換器の出力電流の位相または大きさを調整制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、請求項４の発明において、前記変換器制御装置は、三相各相の変換器の運転台数または変換器の出力電流の位相もしくは大きさを調整制御し前記平衡三相線電流の値を変更前の値と同じ値に保持することを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、請求項１ないし６のいずれか１項の発明において、前記変換器制御装置は、三相各相の運転台数または変換器の出力電圧の位相もしくは大きさを調整制御し変換器の効率変動を極力抑制することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、複数台の電力変換器が三相各相にそれぞれ並列に接続された並列多重変換器と、前記並列多重変換器のいずれかの変換器が故障停止したことを検出する故障検出器と、前記故障検出器が故障停止した変換器を検出したときは前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が故障前の電流を保持するように故障停止した変換器を除いた健全な変換器の出力電流の大きさまたは位相を調整制御する変換器制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、請求項８の発明において、前記変換器制御装置は、故障停止した変換器を除いた健全な変換器の各々の出力電流の大きさまたは位相が所定の制限値を超えない範囲内で出力電流の大きさを調整制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明に係わる並列多重型交直変換装置は、請求項８または９の発明において、前記変換器制御装置は、故障停止した変換器を除いた健全な変換器の各々の出力電流の大きさを同一とし、故障停止した変換器が接続された相の位相を健全時と同一位相とすることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の発明に係わる並列多重型交直変換装置の制御方法は、複数台の電力変換器が三相各相にそれぞれ並列に接続され三相交流電力を供給する並列多重型交直変換装置の制御方法において、前記並列多重型変換器の現在の出力電力を検出し、前記並列多重変換器のいずれかの変換器が故障停止したか否かを判定し、前記変換器のいずれも故障停止していないときは前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が所定電流となるように前記並列多重変換器の各々の変換器を制御し、前記変換器のいずれかが故障停止したときは前記並列多重型変換器の現在の出力電力が所定値を超えるか否かを判定し、前記並列多重型変換器の現在の出力電力が所定値以下であるときは前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が故障前の電流を保持するように故障停止した変換器を除いた健全な変換器の出力電流の大きさまたは位相を調整制御し、前記並列多重型変換器の現在の出力電力が所定値を超えるときは故障停止した変換器を除いた健全な変換器の各々の出力電流の大きさが所定の制限値を超えない範囲内で出力電流の大きさまたは位相を調整制御することを特徴とする並列多重型交直変換装置の制御方法。
【００２２】
請求項１２の発明に係わる並列多重型交直変換装置の制御方法は、請求項１１の発明において、前記健全な変換器が過負荷運転を許容するときは、所定の制限値を超えない範囲内で出力電流の大きさまたは位相を調整制御することに代えて、前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が故障前の電流を保持するように前記健全な変換器の出力電流の大きさまたは位相を調整制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項１３の発明に係わる並列多重型交直変換装置の制御方法は、請求項１１または１２の発明において、前記変換器のいずれかが故障停止したとき、前記並列多重変換器の三相各相の出力線電流が故障前の所定電流を保持するように故障停止した変換器を除いた健全な変換器の出力電流の大きさまたは位相を調整制御するにあたり、健全な変換器の各々の出力電流の大きさを同一とし、故障停止した変換器が接続された相の位相を健全時と同一位相とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、定格容量が同一または異なる変換器を三相各相に接続して並列多重変換器を形成し、並列多重変換器の三相各相の出力線電流が平衡三相電流を保持するように、三相各相に接続された変換器の出力電流の位相または大きさを調整制御するので、出力が変動しても効率を下げることなく運転できる並列多重変換器を構成することができる。
【００２５】
また、並列多重変換器の１台の変換器が故障停止になってもその他の健全な変換器で分担して運転するので、予備の変換器を設けることなく、並列多重変換器の出力電流を健全時の電流にほぼ維持できる。また、予備の変換器を設置する必要がなくなり設置スペースを縮小できる。さらに、並列多重変換器を停止することなく点検ができるので信頼性が向上し、設備の予防保全やシステム故障率を低下できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる並列多重型交直変換装置の構成図である。並列多重変換器１１は、三相各相に対してそれぞれ複数台の変換器１２が設けられる。三相各相に対して並列接続される変換器１２の台数は、同じ台数もしくは三相各相の少なくともいずれか１相は異なる台数が並列接続される。図１では三相各相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対して、それぞれ２台の変換器１２が設けられた場合を示している。すなわち、Ｕ相には変換器１２Ｕ１、１２Ｕ２が設けられ、Ｖ相には変換器１２Ｖ１、１２Ｖ２が設けられ、Ｗ相には変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２が設けられている。また、変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２は、定格容量が同一のものまたは異なるものが組み合わせて接続される。
【００２７】
図２は、変換器１２の一例を示す回路構成図である。変換器１２は、例えば絶縁ゲート形半導体素子である４個のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュール１３を直並列に接続して構成され、直流電源１４からの直流電力を交流電力に変換して巻線１５に出力するようになっている。
【００２８】
そして、図１に示すように、変換器１２の巻線１５を変圧器１６の一次巻線に磁気結合させ、三相各相に２個ずつ並列に配置する。これにより、変圧器１６の各々の一次巻線からは、各相につき並列接続された２個の変換器１２の出力電流が出力される。図１では、変圧器１６の一次巻線はΔ結線である場合を示している。
【００２９】
変換器制御装置１８は、各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２を制御するものであり、三相各相の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２の運転台数を一定または変更して、並列多重変換器の三相各相の出力線電流が平衡三相電流となるように、変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２の電流指令値及び位相指令値を演算する。
【００３０】
変換器制御装置１８には、出力電力検出器２３で時々刻々検出される並列多重型変換器１１の現在の出力電力が更新記憶され、並列多重型変換器１１の現在の出力電力と予め定められた所定値とを比較し、並列多重型変換器１１の現在の出力電力が所定値を超えるか否かを判定する。ここで、所定値は変換器１２が過負荷運転とならないときの並列多重型変換器１１の出力電力である。
【００３１】
一方、設定器２４には、過負荷運転を許容する旨、過負荷運転する際の変換器１２の出力電流の上限値、過負荷運転を許容しない場合の変換器１２の出力電流の上限値等が設定される。変換器制御装置１８は、過負荷運転を許容する場合には、変換器の各々の出力電流の大きさがその上限値を超えないように、また、過負荷運転を許容しない場合には、変換器の各々の出力電流の大きさがその過負荷運転時の上限値を超えないように、並列多重変換器１１の電流指令値及び位相指令値を演算する。
【００３２】
変換器制御装置１８で演算された変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２の電流指令値及び位相指令値はゲート制御回路２６に入力され、ゲート制御回路２６は、変換器制御装置１８からの電流指令値及び位相指令値を満たすように変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２にゲート信号を出力する。
【００３３】
このように、変換器制御装置１８は三相各相の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２の運転台数を一定または変更した場合の電流指令値及び位相指令値を出力するので、三相各相の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２の出力電流や位相は不平衡となることがあるが、変換器制御装置１８は並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗが平衡三相電流となるように調整制御するので、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗは平衡三相電流となる。
【００３４】
図３は本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器１１の三相各相の変換器１２の台数が同一で定格容量も同一である場合の並列多重変換器１１の出力電流の一例を示す出力電流ベクトル図である。図３（ａ）に示すように、変圧器１６の一次巻線はΔ結線されるので、並列多重変換器１１の各相の変換器出力電流はΔ電流であり、通常運転時においては、並列多重変換器１１のＵ相の変換器１２Ｕ１、１２Ｕ２の出力電流Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の変換器１２Ｖ１、１２Ｖ２の出力電流Ｖ１、Ｖ２、Ｗ相の変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の出力電流Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ大きさが同じであり、並列多重変換器１１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の変換器出力電流は、それぞれ１２０°の位相差を持つ三相平衡電流を維持している。
【００３５】
また、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力電流Ｕ、Ｖ、Ｗも、図３（ｂ）に示すように、それぞれ１２０°の位相差を持つ三相平衡電流を維持している。すなわち、Ｕ相の出力線電流は並列多重変換器１１のＵ相の変換器出力電流とＷ相の変換器出力電流とのベクトル差、Ｖ相の出力線電流はＶ相の変換器出力電流とＵ相の変換器出力電流とのベクトル差、Ｗ相の出力線電流はＷ相の変換器出力電流とＶ相の変換器出力電流とのベクトル差で示される。
【００３６】
この状態で、並列多重変換器１１の変換器１２Ｕ１〜Ｗ２の運転台数を一定としたままで並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを小さく変更する場合を考える。
【００３７】
図４は、変換器１２の運転台数を一定としたままで並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が小さな平衡三相電流となるように並列多重変換器１１の相電流を調整した場合の一例を示す出力電流ベクトル図であり、図４（ａ）は変換器１２の運転台数を一定としたままで並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が小さな平衡三相電流となるように変換器１２の出力電流の大きさを調整制御した場合の出力電流ベクトル図、図４（ｂ）は変換器１２の運転台数を一定としたままで並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が小さな平衡三相電流となるように変換器１２の出力電流及び位相を調整制御した場合の出力電流ベクトル図である。
【００３８】
図４（ａ）では、図３（ｂ）に示す並列多重変換器１１の三相各相の各々の変換器１２のいずれか一つの変換器１２の出力電流の大きさを調整して、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを変更した場合を示している。すなわち、並列多重変換器１１のＵ相については変換器１２Ｕ２の出力電流をＵ２からｕ２とし、Ｖ相については変換器１２Ｖ２の出力電流をＶ２からｖ２とし、Ｗ相については変換器１２Ｗ２の出力電流をＷ２からｗ２として、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを変更する。
【００３９】
一方、図４（ｂ）は、図３（ｂ）に示す並列多重変換器１１の三相各相のいずれか一相の変換器１２の出力電流の大きさを調整するとともに、二相の変換器１２の出力電流の大きさは一定のままで位相を調整して、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを変更した場合を示している。すなわち、並列多重変換器１１のＷ相については変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の出力電流を小さく変更し、Ｕ相及びＶ相については変換器１２Ｕ１（１２Ｖ１）、１２Ｕ２（１２Ｖ２）の出力電流は一定とし、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗが三相平衡電流を維持するように、Ｕ相及びＶ相の位相を変更する。
【００４０】
この場合、図４（ｂ）に示すように、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流や位相は不平衡となっているが、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗは平衡三相電流となる。このように、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗが平衡三相電流となる限りは、並列多重変換器１１の三相各相の変換器出力電流や位相が不平衡となる運転を許容し、並列多重変換器１１の三相の出力電流Ｕ、Ｖ、Ｗの変更を可能としている。これにより、所望の容量の並列多重変換器を構成することができる。
【００４１】
図５は本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器１１の三相各相の変換器の台数が同じで定格容量が異なる場合の並列多重変換器１１の出力電流の一例を示す出力電流ベクトル図である。図５（ａ）は通常運転時の出力電流ベクトル図、図５（ｂ）は変換器１２の運転台数を変更して並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流を小さな平衡三相電流となるように変換器の出力電流の大きさを調整制御した場合の出力電流ベクトル図である。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、三相各相の変換器１２の台数はそれぞれ２台で同じであるが、Ｗ相の２台の変換器の定格容量は、Ｕ相及びＶ相の変換器の定格容量の１／２であるものを用いている。従って、通常運転時においては、並列多重変換器１１のＵ相の変換器１２Ｕ１、１２Ｕ２の出力電流Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の変換器１２Ｖ１、１２Ｖ２の出力電流Ｖ１、Ｖ２はそれぞれ同じであるが、Ｗ相の変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の出力電流Ｗ１、Ｗ２は、Ｕ相及びＶ相の変換器の出力電流の１／２となっている。このため、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流や位相は不平衡となっている。
【００４３】
なお、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流や位相は不平衡であるが、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗは平衡三相電流となるように調整されている。従って、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力電流Ｕ、Ｖ、Ｗはそれぞれ１２０°の位相差を持つ三相平衡電流を維持している。このように、通常運転時においても、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗが平衡三相電流となる限りは、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流や位相が不平衡となる運転を許容している。
【００４４】
この状態で、並列多重変換器１１の変換器１２Ｕ１〜Ｗ２の運転台数を変更して、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを小さく変更する場合を考える。図５（ｂ）は、並列多重変換器１１のＵ相及びＶ相の変換器Ｕ２、Ｖ２を停止または出力電流を０として、並列多重変換器１１のＵ相及びＶ相出力電流の大きさを調整し、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを変更した場合を示している。すなわち、並列多重変換器１１のＷ相については変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の出力電流をそのままとし、Ｕ相及びＶ相については変換器１２Ｕ２（１２Ｖ２）の出力電流が０となるようにし、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗが三相平衡電流を維持するように、Ｕ相及びＶ相の位相を変更する。これにより、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを小さく変更できる。
【００４５】
以上の説明では、三相各相に対して同じ台数の変換器１２が並列接続された場合について説明したが、三相各相の少なくともいずれか１相は異なる台数の変換器１２が並列接続された場合に同様である。
【００４６】
図６は本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器１１の三相各相の変換器の台数が異なり定格容量も異なる場合の並列多重変換器１１の出力電流の一例を示す出力電流ベクトル図である。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、三相各相の変換器１２の台数が異なり、Ｕ相及びＶ相には３台の変換器１２Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３（１２Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）が接続され、Ｗ相には２台の変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２が接続されている。また、Ｗ相の２台の変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の定格容量は、Ｕ相の変換器１２Ｕ３及びＶ相の変換器１２Ｖ３の定格容量と同じであり、Ｕ相の変換器１２Ｕ１、１２Ｕ２及びＶ相の変換器１２Ｖ１、１２Ｖ２の定格容量は、Ｗ相の変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の定格容量の１／２であるものを用いている。通常運転時においては、並列多重変換器１１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の変換器出力電流は、それぞれ１２０°の位相差を持つ三相平衡電流を維持している。
【００４８】
また、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流Ｕ、Ｖ、Ｗも、図６（ｂ）に示すように、それぞれ１２０°の位相差を持つ三相平衡電流を維持している。すなわち、Ｕ相の出力電流は並列多重変換器１１のＵ相の変換器出力電流とＷ相の変換器出力電流とのベクトル差、Ｖ相の出力電流はＶ相の変換器出力電流とＵ相の変換器出力電流とのベクトル差、Ｗ相の出力電流はＷ相の変換器出力電流とＶ相の変換器出力電流とのベクトル差で示される。
【００４９】
この状態で、並列多重変換器１１の変換器１２の運転台数を一定としたままで並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを小さく変更する場合を考える。
【００５０】
図７は、変換器１２の運転台数を一定としたままで並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が小さな平衡三相電流となるように並列多重変換器１１の変換器出力電流を調整した場合の他の一例の出力電流ベクトル図であり、図７（ａ）は変換器１２の運転台数を一定としたままで並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が小さな平衡三相電流となるように変換器の出力電流の大きさを調整制御した場合の出力電流ベクトル図、図７（ｂ）は変換器１２の運転台数を一定としたままで並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が小さな平衡三相電流となるように変換器の出力電流及び位相を調整制御した場合の出力電流ベクトル図である。
【００５１】
図７（ａ）では、図６（ｂ）に示す並列多重変換器１１の三相各相の各々の変換器１２のいずれか一つの変換器１２の出力電流の大きさを調整して、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを変更した場合を示している。すなわち、並列多重変換器１１のＵ相については変換器１２Ｕ３の出力電流をＵ３からｕ３とし、Ｖ相については変換器１２Ｖ３の出力電流をＶ３からｖ３とし、Ｗ相については変換器１２Ｗ２の出力電流をＷ２からｗ２として、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを変更する。
【００５２】
一方、図６（ｂ）に示す図７（ｂ）は、並列多重変換器１１の三相各相のいずれか一相の変換器１２の出力電流の大きさを調整するとともに、二相の変換器１２の出力電流の大きさは一定のままで位相を調整して、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを変更した場合を示している。すなわち、並列多重変換器１１のＷ相については変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の出力電流を小さく変更し、Ｕ相及びＶ相については変換器１２Ｕ１（１２Ｖ１）、１２Ｕ２（１２Ｖ２）、１２Ｕ３（１２Ｖ３）の出力電流は一定とし、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗが三相平衡電流を維持するように、Ｕ相及びＶ相の位相を変更する。
【００５３】
図８は本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器１１の三相各相の変換器の台数が異なり定格容量も異なる場合の並列多重変換器１１の出力電流の他の一例を示す出力電流ベクトル図である。図８（ａ）は通常運転時の出力電流ベクトル図、図８（ｂ）は変換器１２の運転台数を変更して並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流を小さな平衡三相電流となるように変換器の出力電流の大きさを調整制御した場合の出力電流ベクトル図である。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、三相各相の変換器１２の台数が異なり、Ｕ相及びＶ相には３台の変換器１２Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３（１２Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）が接続され、Ｗ相には２台の変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２が接続されている。また、Ｗ相の２台の変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の定格容量は、Ｕ相の変換器１２Ｕ１、１２Ｕ２及びＶ相の変換器１２Ｖ１、１２Ｖ２の定格容量と同じであり、Ｕ相の変換器１２Ｕ３及びＶ相の変換器１２Ｖ３の定格容量の１／２であるものを用いている。
【００５５】
通常運転時においては、並列多重変換器１１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の変換器出力電流は、三相不平衡電流であるが、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力電流Ｕ、Ｖ、Ｗはそれぞれ１２０°の位相差を持つ三相平衡電流を維持している。このように、通常運転時においても、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗが平衡三相電流となる限りは、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流や位相が不平衡となる運転を許容している。
【００５６】
この状態で、並列多重変換器１１の変換器１２の運転台数を変更して、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを小さく変更する場合を考える。図８（ｂ）は、並列多重変換器１１のＵ相及びＶ相の変換器Ｕ３、Ｖ３を停止または出力電流を０として、並列多重変換器１１のＵ相及びＶ相出力電流の大きさを調整し、並列多重変換器１１の三相の出力電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを変更した場合を示している。すなわち、並列多重変換器１１のＷ相については変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の出力電流をそのままとし、Ｕ相及びＶ相については変換器１２Ｕ３（１２Ｖ３）の出力電流が０となるようにし、並列多重変換器１１の三相の出力電流Ｕ、Ｖ、Ｗが三相平衡電流を維持するように、Ｕ相及びＶ相の位相を変更する。これにより、並列多重変換器１１の三相の出力電流Ｕ、Ｖ、Ｗの大きさを小さく変更できる。
【００５７】
以上の説明では、平衡三相電流を小さくする場合について説明したが、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流や位相が不平衡となる調整操作を行い、過負荷運転の上限値を超えない範囲で平衡三相電流の値を三相各相の変換器の運転台数の変更前の値と同じ値に保持するようにしてもよい。
【００５８】
また、並列多重型交直変換装置に接続される負荷や系統が不平衡三相電流を必要とする場合には、不平衡三相電流を発生させることも可能である。この場合、不平衡三相電流を発生させるのに必要とする最小限の台数の変換器のみを用いて行うことにより、高効率運転を維持しながら不平衡三相電流を発生できる。
【００５９】
以上の説明では、三相各相の出力電流の大きさを下げた場合について説明したが、三相各相の出力線電流を変えずに各変換器の台数や位相などを変更することにより、定格出力を維持することもできる。
【００６０】
また、出力線電流を平衡三相状態に維持する条件の中で、三相各相の変換器の出力電流ベクトルの位相と大きさを自由自在に変えることもできる。さらに、三相各相の変換器の出力電流ベクトルの位相と大きさを自由自在に変えることで、三相各相の出力線電流の電流ベクトルの位相と大きさを自由自在に変えることもできる。これにより、高効率運転を維持しながら所望の三相平衡あるいは三相不平衡の出力線電流を得ることができる。
【００６１】
次に、各相の変換器１２の運転台数を変更した場合の損失について説明する。図９は、各相の各々の変換器１２が４台ずつ設けられ、合計１２台の変換器１２を有した並列多重型交直変換装置１１の出力電力（p.u.）と損失（％）との関係を示すグラフである。折れ線Ｌ１は従来方式（運転台数を３の倍数のみ選んで出力電流を調整する方式）の場合の特性、折れ線Ｌ２は本発明の場合の特性を表している。図９中の折れ点での数値は変換器の運転台数を示している。
【００６２】
表１は従来方式での折れ線Ｌ１の各折れ点における変換器の運転台数、出力電力（p.u.）及び損失（％）を示す表である。
【表１】
2008141808.tif 000003
【００６３】
また、表２は本発明の方式での折れ線Ｌ２の各折れ点における変換器の運転台数、出力電力（p.u.）及び損失（％）を示す表である。
【表２】
2008141808.tif 000004
【００６４】
いま、各相の４台の変換器１２（１２台運転の場合）が４台とも最大出力（出力電力が１．００p.u.）であるとし、変換器１２を最大出力で運転した場合の並列多重型交直変換装置１１の変換器１２の損失は、表１及び表２に示すように約１．０８％であるとする。
【００６５】
そうすると、各相の変換器１２が同じ台数でしかも最大出力で運転されている場合は、並列多重型交直変換装置１１の変換器１２の損失は、従来方式のときも本発明のときもいずれの場合も約１．０８％で同じある。
【００６６】
すなわち、各相の１台の変換器１２（３台運転の場合）が最大出力で運転されている場合、各相の２台の変換器１２（６台運転の場合が最大出力で運転されている場合）、各相の３台の変換器１２（９台運転の場合）が最大出力で運転されている場合は、並列多重型交直変換装置１１の変換器１２の損失はいずれの場合も約１．０８で同じある。
【００６７】
次に、例えば、出力電力を０．８２ p.u.としたい場合、従来方式では各相の４台(１２台運転)の出力を最大出力の０．８２倍に下げて運転することになり、損失は約１．２４％に増加する。一方、本発明方式では合計が３の倍数以外の台数でも運転できるので、Ｕ相の４台、Ｖ相の３台、W相の３台（１０台運転）を最大出力を１ p.u.に保ちながら運転すれば、損失は約１．０８％からほとんど変動しない約１．１０％となる。このように、三相各相の運転台数または変換器の出力電流の位相もしくは大きさを変更しても変換器の効率変動を極力抑制することができる。
【００６８】
本発明の第１の実施の形態によれば、定格容量が同一または異なる変成器１２を三相各相に接続して並列多重変換器１１を形成し、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が平衡三相電流を保持するように、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流や位相が不平衡となる運転を許容して、三相各相に接続された変換器１２の出力電流の位相または大きさを調整制御するので、並列多重変換器１１は、変換器１２の定格容量の制約を受けることなく所望の容量とすることができる。また、経年変化等により容量が低下した変換器１２に対して、他の健全な変換器１２により出力電流の一部を肩代わりすることも可能である。
【００６９】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図１０は本発明の第２の実施の形態に係わる並列多重型交直変換装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、故障検出器１７を設け、変換器制御装置１８は、故障検出器１７が故障停止した変換器１２を検出したときは並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が故障前の電流を保持するように故障停止した変換器１２を除いた健全な変換器１２の出力電流の大きさまたは位相を調整制御するようにしたものである。
【００７０】
図１０において、並列多重変換器１１は、三相各相に対してそれぞれ複数台の変換器１２が設けられる。図１０では三相各相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対して、それぞれ２台の変換器１２が設けられた場合を示している。すなわち、Ｕ相には変換器１２Ｕ１、１２Ｕ２が設けられ、Ｖ相には変換器１２Ｖ１、１２Ｖ２が設けられ、Ｗ相には変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２が設けられている。なお、変換器１２は第１の実施の形態と同様に図２に示したものである。
【００７１】
そして、図１０に示すように、変換器１２の巻線１５を変圧器１６の一次巻線に磁気結合させ、三相各相に２個ずつ並列に配置する。これにより、変圧器１６の各々の一次巻線からは、各相につき並列接続された２個の変換器１２の出力電流が出力される。図１０では、変圧器１６の一次巻線はΔ結線である場合を示している。
【００７２】
また、並列多重変換器１１の各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２のいずれかが故障停止したことを検出する故障検出器１７が設けられており、この故障検出器１７で検出された変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２の故障停止信号は変換器制御装置１８に入力される。
【００７３】
変換器制御装置１８は、各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２を制御するものであり、正常時指令値演算手段１９及び故障停止時指令値演算手段２０を有する。正常時指令値演算手段１９は、各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２が三相交流の所定電流を出力するように電流指令値及び位相指令値を演算する。
【００７４】
一方、故障停止時指令値演算手段２０は故障停止判定手段２１により起動され、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が健全時の電流を極力維持するように、故障停止した変換器１２を除いた健全な変換器１２の電流指令値及び位相指令値を演算する。この場合、故障停止時指令値演算手段２０は、健全な変換器１２の運転が過負荷運転となるかどうかを判定し、過負荷運転を許容しているときは、三相各相の出力線電流が健全時の電流となるような電流指令値及び位相指令値を出力し、過負荷運転を許容していないときは、健全な変換器１２の各々の出力電流の大きさが所定の制限値を超えない範囲内での電流指令値及び位相指令値を出力する。
【００７５】
すなわち、変換器制御装置１８の記憶部２２には、出力電力検出器２３で時々刻々検出される並列多重型変換器１１の現在の出力電力が更新記憶され、故障停止時指令値演算手段２０は、並列多重型変換器１１の現在の出力電力と予め定められた所定値とを比較し、並列多重型変換器１１の現在の出力電力が所定値以下であるときは、並列多重変換器１１の三相各相の出力線電流が故障前の電流を保持するように健全な変換器１２の電流指令値及び位相指令値を出力する。ここで所定値は、健全な変換器１２が過負荷運転とならないときの並列多重型変換器１１の出力電力である。
【００７６】
設定器２４には、過負荷運転を許容する旨、過負荷運転する際の健全な変換器１２の出力電流の上限値、過負荷運転を許容しない場合の健全な変換器１２の出力電流の上限値等が設定される。
【００７７】
故障停止判定手段２１は、故障検出器１７により故障停止した変換器１２が検出されたときは、故障停止した変換器１２を識別し、故障停止時指令値演算手段２０を起動するとともに切換手段２５を起動する。切換手段２５は、正常時においては、正常時指令値演算手段１９の出力を選択してゲート制御回路２６に出力し、故障検出器１７により故障停止した変換器１２が検出されたときは、故障停止時指令値演算手段２０の出力を選択する。ゲート制御回路２６は、切換手段２５からの電流指令値及び位相指令値を満たすように変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２にゲート信号を出力する。
【００７８】
これにより、並列多重変換器１１の各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２が正常であるときは、正常時指令値演算手段１９からの電流指令値及び位相指令値により各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２は制御され、一方、並列多重変換器１１の各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２のいずれかが故障停止したときは、故障停止時指令値演算手段２０からの電流指令値及び位相指令値により各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２は制御される。
【００７９】
図１１は、並列多重変換器１１のいずれか１台の変換器１２が故障停止したときの並列多重変換器１１の出力電流ベクトル図であり、図１１（ａ）は並列多重変換器１１の各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２が正常である場合の各相の変換器出力電流の出力電流ベクトル図、図１１（ｂ）は並列多重変換器１１の変換器１２Ｗ２が故障停止し、残りの健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ１で出力を分担した場合の各相の変換器出力電流の出力電流ベクトル図である。
【００８０】
また、図１２は、並列多重変換器１１のいずれか１台の変換器１２が故障停止したときの変圧器１６の一次巻線の出力線電流ベクトル図であり、図１２（ａ）は並列多重変換器１１の各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２が正常である場合の各相の出力電流の出力電流ベクトル図、図１２（ｂ）は並列多重変換器１１の変換器１２Ｗ２が故障停止し、残りの健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ１で出力を分担した場合の各相の出力電流の出力電流ベクトル図である。
【００８１】
図１２（ａ）に示すように、並列多重変換器１１の各々の変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２が正常である場合には、Ｕ相の変換器１２Ｕ１、１２Ｕ２の出力電流Ｕ１、Ｕ２、Ｖ相の変換器１２Ｖ１、１２Ｖ２の出力電流Ｖ１、Ｖ２、Ｗ相の変換器１２Ｗ１、１２Ｗ２の出力電流Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ大きさが同じであり、１２０°の位相差を持つ三相平衡電流を維持している。また、図１２（ａ）に示すように、変圧器１６の一次巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線電流もそれぞれ１２０°の位相差を持つ三相平衡電流を維持している。
【００８２】
この状態で、並列多重変換器１１の変換器１２Ｗ２が故障停止したとすると、Ｗ相の変換器１２Ｗ２の出力電流が零となる。そこで、故障停止したＷ相の変換器１２Ｗ２を除いた健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ１の出力電流Ｕ１〜Ｗ１の位相または大きさを調整制御して、三相各相の出力線電流が健全時の電流を保持するように制御する。
【００８３】
図１２（ｂ）に示すように、残りの健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ１で出力を分担した場合、変換器出力電流は不平衡状態であるが、図１２（ｂ）に示すように、変圧器１６の一次巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線電流は三相平衡電流となる。図１２（ｂ）では、健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ１の各々の出力電流ｕ１〜ｗ１の大きさを同一とし、故障停止した変換器１２Ｗ２が接続されたＷ相の位相を健全時と同一位相とした場合を示している。
【００８４】
図１３は、健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２の出力電流Ｕ１〜Ｗ２の位相または大きさの調整制御についての説明図である。いま、図１３に示すように、健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ２の分担前の各々の出力電流をＵ１〜Ｗ２、並列多重変換器１１の三相の出力電流の出力端をＡ、Ｂ、Ｃ、分担後の健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ１の各々の出力電流をｕ１〜ｗ１、並列多重変換器１１の三相の出力電流の出力端をＡ、Ｂ’、Ｃ’とする。そして、Ｕ１＝Ｕ２＝Ｖ１＝Ｖ２＝Ｗ１＝１、∠ＢＡＢ’＝θ、ＡＢ＝ＢＣ＝ＣＡ＝ａ、ｕ１＝ｕ２＝ｖ１＝ｖ２＝ｗ１＝ｂとする。そうすると、△ＢＣＣ’に対する余弦定理より下記の（１）式が成立する。
【００８５】
（２ｂ）２＝（２−ｂ）２＋２２−４（２−ｂ）ｃｏｓ（１２０°）    …（１）
（１）式からｂを求めると、ｂ＞０であるから（２）式が得られる。
【００８６】
ｂ＝√５−１＝１．２４  …（２）
また、△ＣＢＣ’に対する余弦定理より下記の（３）式が成立する。
【００８７】
（２−ｂ）２＝２２＋４ｂ２−８ｂｃｏｓθ    …（３）
（３）式に（２）式を代入してθを求めると（４）式が得られる。
【００８８】
θ＝±１５．５°  …（４）
以上のことから、健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ１で故障した変換器Ｗ１の出力を分担するには、健全な変換器１２Ｕ１〜１２Ｗ１の出力電流の大きさを１．２４倍にし、故障相であるＷ相以外のＵ相、Ｖ相の位相を１５．５°ずらせばよいことになる。以上の説明では、各相の変換器１２が２台の場合について説明したが、各相の変換器１２が３台の場合も同様に適用できる。この場合、各相の変換器１２の多重数を増やすことにより、１台の変換器１２の故障停止時に残りの健全な変換器１２が負担する電流が緩和できる。
【００８９】
ここで、故障停止した変換器１２を除いた健全な変換器１２の各々の出力電流の大きさを同一とし、故障停止した変換器１２が接続された相の位相を健全時と同一位相としたが、健全な変換器１２の各々の出力電流が確保でき、三相各相の出力線電流が健全時の電流を確保できる限りは、その範囲内で、健全な変換器１２の各々の出力電流の大きさを任意の値とするようにしてもよい。
【００９０】
図１４は本発明の第２の実施の形態に係わる並列多重型交直変換装置の制御方法を示すフローチャートである。出力電力検出器２３で検出された並列多重変換器１１の出力電力を入力し、記憶部２２に更新記憶する（Ｓ１）。そして、並列多重変換器１１のいずれかの変換器１２は故障停止したか否かを判定し（Ｓ２）、いずれの変換器１２も故障停止していないときは、正常時指令値演算手段１９で正常時の電流指令値及び位相指令値を演算し（Ｓ３）、その正常時の電流指令値及び位相指令値に基づいて並列多重変換器１１を制御する（Ｓ４）。
【００９１】
一方、ステップＳ２の判定で、並列多重変換器１１のいずれかの変換器１２が故障停止していると判定されたときは、更新記憶している現在の並列多重変換器１１の出力電力が所定値以上か否かを判定する（Ｓ５）。そして、所定値以上であるときは、故障停止した変換器１２を除く健全な変換器１２の過負荷運転が許容されているか否かを判定し（Ｓ６）、過負荷運転が許容されているときは、故障停止時指令値演算手段２０は、故障停止前の出力電力を維持する電流指令値及び位相指令値を演算する（Ｓ７）。そして、ステップＳ７で求めた電流指令値及び位相指令値に基づいて並列多重変換器１１を制御する（Ｓ８）。
【００９２】
ステップＳ６の判定で、過負荷運転が許容されていないときは、健全な変換器１２が過負荷運転とならない範囲で出力電力を下げた故障停止時の電流指令値及び位相指令値を演算し（Ｓ９）、ステップＳ９で求めた電流指令値及び位相指令値に基づいて並列多重変換器１１を制御する（Ｓ８）。また、ステップＳ５の判定で、現在の並列多重変換器１１の出力電力が所定値以上でないときは、故障停止前の出力電力を維持する電流指令値及び位相指令値を演算し（Ｓ７）、その電流指令値及び位相指令値に基づいて並列多重変換器１１を制御する（Ｓ８）。
【００９３】
本発明の第２の実施の形態によれば、並列多重変換器１１の１台の変換器１２が故障停止になってもその他の健全な変換器１２で出力を分担するので、健全時の電流をほぼ維持した運転の継続ができる。従って、直流送電系統に適用した場合には送電停止に伴う系統への影響を与えることがなく信頼性を確保できる。また、産業用のインバータに適用した場合には、インバータ停止に伴う製造不良の発生を防止でき、原子力発電所等の補機で使用した場合には、インバータ停止に伴う発電機の不要な停止を防止できる。
【００９４】
また、予備の変換器を設置することなく運転継続することができるので、並列多重変換器の設置スペースを縮小できる。なお、事故前と同じ定格出力する場合には、半導体素子に多少の冗長が必要であるが、設置スペースに影響を与えるほどではない。また、変換器を停止することなく点検ができるため信頼性が向上し、設備の予防保全だけでなく、システムの故障率も低下させることができる。
【００９５】
以上のとおり、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態において、任意の台数、任意の容量を組み合わせても、三相各相の出力線電流を平衡三相にすることができるため、変換器設計の標準化や合理化の制約を打破することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる並列多重型交直変換装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における単位変換器の一例を示す回路構成図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器の三相各相の変換器の台数が同一で定格容量も同一である場合の並列多重変換器の出力電流の一例を示す出力電流ベクトル図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器の三相各相の変換器の運転台数を一定としたままで並列多重変換器の三相各相の出力線電流が小さな平衡三相電流となるように並列多重変換器の変換器出力電流を調整した場合の出力電流ベクトル図。
【図５】本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器の三相各相の変換器の台数が同じで定格容量が異なる場合の並列多重変換器の出力電流の一例を示す出力電流ベクトル図。
【図６】本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器の三相各相の変換器の台数が異なり定格容量も異なる場合の並列多重変換器の出力電流の一例を示す出力電流ベクトル図。
【図７】本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器の三相各相の変換器の運転台数を一定としたままで並列多重変換器の三相各相の出力線電流が小さな平衡三相電流となるように並列多重変換器の変換器出力電流を調整した場合の他の一例を示す出力電流ベクトル図。
【図８】本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器の三相各相の変換器の台数が異なり定格容量も異なる場合の並列多重変換器の出力電流の他の一例を示す出力電流ベクトル図。
【図９】本発明の第１の実施の形態における並列多重変換器の各相の各々の変換器が４台ずつ設けられ、合計１２台の変換器を有した並列多重型交直変換装置の出力電力（p.u.）と損失（％）との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わる並列多重型交直変換装置の構成図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における並列多重変換器のいずれか１台の変換器が故障停止したときの並列多重変換器の出力電流ベクトル図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における並列多重変換器のいずれか１台の変換器が故障停止したときの変圧器の一次巻線の出力電流ベクトル図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における健全な変換器の出力電流の位相または大きさの調整制御についての説明図。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係わる並列多重型交直変換装置の制御方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００９７】
１１…並列多重変換器、１２…変換器、１３…ＩＧＢＴモジュール、１４…直流電源、１５…巻線、１６…変圧器、１７…故障検出器、１８…変換器制御装置、１９…正常時指令値演算手段、２０…故障停止時指令値演算手段、２１…故障停止判定手段、２２…記憶部、２３…出力電力検出器、２４…設定器、２５…切換手段、２６…ゲート制御回路
【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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