(57)【要約】【課題】簡素な構造の多相変圧器を有し、同一な仕様を有する複数のパワーセルで構成し、大電流の出力が可能で、交流電源および交流負荷への流出する高調波を低減した電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、多相交流電源に接続した少なくとも１個の１次巻線と少なくとも１個の２次巻線とを有する入力変圧器と、２次巻線に接続した多相自励式整流回路と、直流リンク回路を介して多相自励式整流回路に接続し、単相出力を出力する単相自励式インバータ回路とを有する複数のパワーユニットとを有し、パワーユニットの単相出力の一方を他のパワーユニットの単相出力の一方に接続して、複数のパワーユニットの出力を直列にカスケード接続し、さらに、直列に接続された出力を多相交流負荷に接続している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相交流電源に接続した少なくとも１個の１次巻線と少なくとも１個の２次巻線とを有する少なくとも１個の入力変圧器を含む入力変圧器群、上記２次巻線に接続した多相自励式整流回路、および直流リンク回路を介して上記多相自励式整流回路に接続し、単相出力を出力する単相自励式インバータ回路を有する複数のパワーユニットを有し、
各相において隣接する上記パワーユニットを順次直列にカスケード接続し、さらに一方の終端の上記パワーユニットを多相交流負荷に接続し、他方の終端の上記パワーユニットを中性点に接続し、上記多相交流電源から電力を入力し、上記多相交流負荷に電力を出力する、または上記多相交流負荷の電力を多相交流電源に回生することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
上記多相自励式整流回路は、互いに並列接続する上記多相交流電源の相数個のフェースモジュールを有し、
上記単相自励式インバータ回路は、２個のフェースモジュールを有したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記フェースモジュールは、自己消弧型半導体素子を有することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
上記単相自励式インバータ回路の上記フェースモジュールは、上記多相自励式整流回路の上記フェースモジュールより大きな電流定格を有することを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
上記直流リンク回路は、異なる電位に帯電した両極を含むフィルタコンデンサを有し、
上記単相自励式インバータ回路は、上記両極の異なる電位を選択的に単相出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
上記直流リンク回路は、直列に接続し、異なる電位に帯電した３極を含むフィルタコンデンサを有し、
上記単相自励式インバータ回路は、上記３極の異なる電位を選択的に単相出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
上記入力変圧器群は、１個の上記１次巻線と上記多相交流負荷の相数個の上記２次巻線とを有した上記入力変圧器を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
上記入力変圧器群は、１個の上記１次巻線と１個の上記２次巻線とを有する上記入力変圧器を上記多相交流負荷の相数個含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
上記入力変圧器群は、１個の上記１次巻線およびスター結線とデルタ結線とからなる２次巻線対とを有する上記入力変圧器を上記多相交流負荷の相数個含み、
上記多相自励式整流回路は、上記直流リンク回路の２個の上記フィルタコンデンサにおのおの並列に接続し、さらに上記２次巻線対の上記スター結線側とデルタ結線側におのおの接続した２個の多相ダイオード整流回路を有したことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
上記入力変圧器群は、１個の上記１次巻線およびスター結線とデルタ結線とからなる上記多相交流電源の相数個の２次巻線対とを有した１個の上記入力変圧器を含み、
上記多相自励式整流回路は、上記直流リンク回路の２個の上記フィルタコンデンサにおのおの並列に接続し、さらに上記２次巻線対の上記スター結線側と上記デルタ結線側におのおの接続した２個の多相ダイオード整流回路を有したことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
少なくとも１個の上記パワーユニットは、他の上記パワーユニットと異なる通過可能な入力容量を有することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
少なくとも１個の上記パワーユニットは、他の上記パワーユニットと異なる通過可能な出力容量を有することを特徴とする請求項１または１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
両方の終端の上記パワーユニットは、他の２つの多相交流電源と接続し、上記多相交流電源から電力を入力し、上記他の２つの多相交流電源に上記電力を供給する、または上記他の２つの多相交流電源の電力を上記多相交流電源に逆供給することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
複数の上記パワーユニットは、複数の群に分割し、群毎に各相において隣接する上記パワーユニットを順次直列にカスケード接続し、さらに一方の終端の上記パワーユニットと上記多相交流負荷および他方の終端の上記パワーユニットと上記中性点とを接続する、または両方の終端の上記パワーユニットと他の２つの多相交流電源とを接続することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
各上記パワーユニットにおける各パワーセル毎の上記フェースモジュールは、上記フィルタコンデンサに接続している電位の異なる複数の直流母線と、上記直流母線と平行に配設し、冷却媒体を流す冷却母管とを有することを特徴とする請求項５または６に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
上記単相自励式インバータ回路は、上記フェースモジュールに異常が発生したとき、上記フェースモジュールのスイッチング状態を強制固定し、上記直流リンク回路の上記フィルタコンデンサに電流を流さないようにすることを特徴とする請求項５または６に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
上記多相交流電源は、複数のタービン発電機群を備え、
上記多相交流負荷は、コンプレッサを駆動する電動機であることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多相交流電源と多相交流負荷との間の電力変換を行う電力変換装置に関し、特にマルチレベルの入力電圧と出力電圧とを生成する電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力変換装置は、１次巻線と位相の異なる複数の２次巻線とを持つ１個の多相入力変圧器を有している。多相入力変圧器の１次巻線は、多相交流電源に接続し、受電する。さらに、多相入力変圧器のそれぞれの２次巻線は、それぞれパワーセルに接続する。パワーセルは、６個のダイオードからなる１個のダイオード整流回路と、１個のフィルタ回路と、１個の単相インバータ回路とを有している。パワーセルの入力端子は、ダイオード整流回路に接続し、出力端子は単相インバータ回路に接続する。パワーセルの出力端子は、カスケード直列に接続し、その両端に位置するパワーセルの出力端子は、それぞれ１個の中性点と多相交流負荷の１相毎とに接続する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５６２５５４５号明細書（第１図、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換装置では、多相入力変圧器の１次巻線に含有する高調波を低減するために、多相入力変圧器は、複数の２次巻線を用いて、位相を異ならせている。このため、多相入力変圧器の構造は複雑になるという問題がある。
【０００５】
また、従来の電力変換装置は、多相交流負荷の定格電圧が高圧のとき、カスケード直列接続するパワーセルの個数を増加することにより対応できる。しかしながらパワーセルの個数の増加に伴って、多相入力変圧器の２次巻線の数が増加することから、更に多相入力変圧器の構造は複雑になる。
【０００６】
また、大きな電力容量の多相入力変圧器では、一次巻線を通過する電流が大きくなるので、１次巻線を１個に集約することは難しくなる。
【０００７】
また、従来の電力変換装置では、装置容量に基づいて１個の多相変圧器を個別設計しているので、小型に設計することができる。しかし、様々に異なる装置容量を有する多相変圧器はその都度設計しなければならない。
【０００８】
また、従来の電力変換装置では、電力容量を大きくするためには、パワーセルの個数を増加しなければならないので、多相変圧器とパワーセルとを接続するケーブルの本数が増加し、それに応じて電力変換装置の施工コストも増加する。
【０００９】
また、従来の電力変換装置の駆動対象となる交流負荷の定格電流が大電流になれば、パワーセルのダイオード整流回路を構成するダイオードを複数並列接続すると同時に単相インバータ回路を構成する自己消弧形半導体素子およびダイオードを複数並列接続することによって大電流に対応することが同業者レベルでは容易に考えられる。しかしながら、様々な交流負荷の容量に対応するためには、並列接続数が様々に異なるパワーセルを複数用意する必要が生じる。これは、パワーセルの標準化を念頭においた場合には、自己消弧形半導体素子およびダイオードの並列接続数が異なる複数のパワーセルを標準セルとして持つ必要があるため、製造コストが高くなる。
【００１０】
この発明の目的は、簡素な構造の多相変圧器を有し、同一な仕様を有する複数のパワーセルで構成し、大電流の出力が可能で、交流電源および交流負荷への流出する高調波を低減した電力変換装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の電力変換装置は、多相交流電源に接続した少なくとも１個の１次巻線と少なくとも１個の２次巻線とを有する少なくとも１個の入力変圧器を含む入力変圧器群と、２次巻線に接続した多相自励式整流回路と、直流リンク回路を介して多相自励式整流回路に接続し、単相出力を出力する単相自励式インバータ回路とを有する複数のパワーユニットとを有し、パワーユニットの単相出力の一方を他のパワーユニットの単相出力の一方に接続して、複数のパワーユニットの単相出力を直列にカスケード接続し、さらに、直列に接続した単相出力を多相交流負荷に接続し、多相交流電源から電力を入力し、多相交流負荷に電力を力行する、または多相交流負荷の電力を多相交流電源に回生する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の電力変換装置の回路構成図である。パワーユニットの個数は４個である電力変換装置の回路構成を示す。図２は、図１の電力変換装置を構成するパワーユニットの回路構成である。図３は、図２のパワーユニットのパワーセルの回路構成図である。図４は、図３のパワーセルの詳細な回路構成図である。図５は、図４のフェースモジュールの回路構成図である。
【００１３】
図１に示すように、電力変換装置１は、多相交流電源２から多相交流負荷３に電力を力行し、あるいは多相交流負荷３から多相交流電源２に電力を回生するように多相交流電源２および多相交流負荷３とを連結する。この説明では、相数を３として三相電力変換装置について説明するが、相数は３に限ったものではない。また、多相交流負荷３は、三相電動機であり、三相電動機は、コンプレッサを駆動する。
【００１４】
三相電力変換装置１は、すべて同じ回路構成を有する４個のパワーユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有している。各パワーユニットの第１の入力端子群５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、各々多相交流電源２に接続する。パワーユニット４ａの第１の出力端子群６ａは、中性点８に接続する。パワーユニット４ｄの第２の出力端子群７ｄは、多相交流負荷３の各相に接続する。また、パワーユニット４ａの第２の出力端子群７ａは、パワーユニット４ｂの第１の出力端子群６ｂに接続し、パワーユニット４ｂの第２の出力端子群７ｂは、パワーユニット４ｃの第１の出力端子群６ｃに接続し、パワーユニット４ｃの第２の出力端子群７ｃは、パワーユニット４ｄの第１の出力端子群６ｄに接続する。
【００１５】
図１に示すように、パワーユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの出力電圧は、第１の出力端子群６ａと第２の出力端子群７ａとの間に出力される。定格出力電圧を３．３ｋＶと仮定する。１３．２ｋＶの電圧の多相交流負荷３に電力を供給するとき、パワーユニットを４個必要となり、三相電力変換装置１は、４個のパワーユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有している。この場合には、多相交流電源２とパワーユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとを接続するケーブルの本数は少なくとも１２本必要である。
【００１６】
図２に示すように、パワーユニット４は、１個の一次巻線１０と３個の２次巻線１１ａ、１１ｂ、１１ｃとを有する１個の入力変圧器９と３個のパワーセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを有する。多相交流負荷３は、三相電動機であり、３個の単相出力を必要とする。入力変圧器９の１次巻線１０は、第１の入力端子群５に接続する。２次巻線１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、各パワーセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃの第１の入力端子群１３ａ、１３ｂ、１３ｃに各々接続する。図２のパワーユニット４の入力変圧器群３４は、１個の入力変圧器９からなっている。
【００１７】
またパワーセル１２ａの第１の出力端子１４ａは、第１の出力端子群６の１個の端子に接続し、パワーセル１２ａの第２の出力端子１５ａは、第２の出力端子群７の１個の端子と接続する。他のパワーセルについても第１の出力端子群６と第２の出力端子群７と同様に接続する。４個のパワーユニットの入力変圧器９の２次巻線１１ａ、１１ｂ、１１ｃと各パワーセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを接続するケーブル本数は少なくとも３６本必要である。
【００１８】
図３に示すように、パワーセル１２は、三相自励式整流回路１６と、直流リンク回路１７と、単相自励式インバータ回路１８とを有している。三相自励式整流回路１６は、第１の入力端子群１３に入力する電圧を整流し、かつ入力力率を調整し、直流リンク回路１７のフィルタコンデンサ３６の電圧を制御する。また単相自励式インバータ回路１８は、所定の期間の間直流リンク回路１７の電圧を第１の出力端子１４と第２の出力端子１５との間に単相出力する。
【００１９】
図４で詳細に示すように、パワーセル１２の多相自励式整流回路１６は、３個のフェースモジュール１９ａ、１９ｂ、１９ｃを有する。また、単相自励式インバータ回路１８は、２個のフェースモジュール１９ｄ、１９ｅを有する。すべてのフェースモジュールは同じ回路構成である。なお。パワーユニット、パワーセルに関して、入力、出力の定義は、多相交流電源から多相交流負荷に力行するときを基準とする。逆に、フェースモジュールに関し、三相自励式整流回路と単相自励式インバータ回路とも直流から交流に変換する方向を入力とする。
【００２０】
図５に具体的に示すように、フェースモジュール１９は、自己消弧形半導体素子２３ａ、２３ｂと、それらに逆並列接続したダイオード２４ａ、２４ｂとを有する。フェースモジュール１９の第１の入力端子２０は、直流リンク回路１７の正極３７ａに接続し、第２の入力端子２１は負極３７ｂに接続する。また、フェースモジュール１９ａ、１９ｂ、１９ｃの第１の出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、第１の入力端子群１３と接続する。フェースモジュール１９ｄの第１の出力端子２２ｄは第２の出力端子１５と接続する。またフェースモジュール１９ｅの第１の出力端子２２ｅは、第１の出力端子１４と接続する。
【００２１】
このような三相電力変換装置１は、図２のパワーセル１２ａのフェースモジュール１９ａ、１９ｂ、１９ｃの自己消弧形半導体素子２３ａ、２３ｂをオンオフ制御することによって、第１の入力端子群５の電圧に対する入力変圧器９の２次巻線１１に流れる電流の位相、すなわち力率を制御することができる。
【００２２】
さらに、１次巻線１０への高調波の流出を抑制することが可能である。従って、多相交流電源２の電圧に対する第１の入力端子群５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに流れる電流の位相、すなわち力率を制御することができ、多相交流電源２に流出する高調波を抑制することが可能である。
【００２３】
さらに、パワーセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃを構成する各フェースモジュール１９ａ〜１９ｅの自己消弧形半導体素子２３ａ、２３ｂをオンオフ制御することによって、第１の出力端子群６と第２の出力端子群７との間に電圧を出力する。従って、パワーユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの各々の第１の出力端子群６ａ〜６ｄと第２の出力端子群７ａ〜７ｄとの間の電圧の和に相当する電圧を多相交流負荷３に印加することができる。
【００２４】
三相自励式整流回路１６ではなくダイオード整流器を用いたとき、そのダイオード整流回路のスイッチング回数は６回相当に固定され、かつスイッチングの位相も固定される。一方、三相自励式整流回路１６では、それを構成するフェースモジュール１９の自己消弧形半導体素子２３ａ、２３ｂのスイッチング回数は６回を超えて任意に設定でき、かつスイッチングの位相も制御することが可能であるので、図２の入力変圧器９の２次巻線１０における高調波は、より効果的に抑制できる。
【００２５】
さらに、分散しかつ独立した複数の発電機によって多相交流電源２の電圧を供給するとき、多相交流電源２の電圧振幅は不安定になる。従来のダイオード整流回路では、多相交流電源２の電圧変動がパワーセル１２内のフィルタコンデンサ３６の電圧に影響する。しかしながら、三相自励式整流回路１６では、多相交流電源２の電圧変動に応じてフィルタコンデンサ３６の電圧を制御できるので、多相交流電源２の電圧変動の影響をフィルタコンデンサ３６の電圧は受けない。
【００２６】
従って、例えば多相交流電源２の電圧が低くなったとき、三相自励式整流回路１６の昇圧運転によって三相電力変換装置１は運転継続が可能である。更に多相交流電源２の電圧が高くなったとき、三相自励式整流回路１６の降圧運転によってフィルタコンデンサ３６の過電圧を効果的に防止できる。
【００２７】
またフェースモジュール１９を構成する自己消弧形半導体素子２３ａ、２３ｂ及びダイオード２４ａ、２４ｂの過電圧による破壊を未然に防止できる。
【００２８】
このような電力変換装置は、全く同一のパワーユニットを複数個用いて構成するので、多相交流負荷の要求電圧が変わってもパワーユニットの個数だけ変更することで対応は可能である。従って、入力変圧器などを変更することがないので、装置の信頼性を高めることができる。
【００２９】
さらに、標準的なフェースモジュールをそれぞれ組み合わせることにより、多相自励式整流回路と単相自励式インバータ回路とを構成することができるので、安価な電力変換装置を得る。
【００３０】
さらに、自己消弧型半導体素子は、スイッチング回数を６回を超えて任意に設定でき、かつスイッチングの位相も制御することが可能であるので、高調波をより効果的に抑制できる。
【００３１】
さらに、自励式整流回路を有したパワーセルを用いているので、多相交流電源を安定化することができる。
【００３２】
さらに、パワーセルに接続される複数の２次巻線を有することから、移相巻線変圧器を用いる必要がないことから、入力変圧器のコストを低減することができる。
【００３３】
なお、パワーセル４の個数は、多相交流負荷３に応じて任意に選定することができる。
【００３４】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２の電力変換装置の回路構成図である。パワーユニットは、図２と同様であり、同様な部分の説明は省略する。
【００３５】
図６に示すように、多相交流負荷３が実施の形態１よりも大きな電流を必要とするときの、三相電力変換装置１の回路構成図である。多相交流負荷３として例えば三相多重巻線モータに例にとって説明する。
【００３６】
第１と第２の中性点８ａ、８ｂを設けて、第１の中性点８ａに対してパワーユニット４ａの第１の出力端子群６ａを直列に接続し、パワーユニット４ｄの第２の出力端子群７ｄを多相交流負荷３に接続する。また、第２の中性点８ｂに対してパワーユニット４ｅの第１の出力端子群６ｅを直列に接続し、パワーユニット４ｈの第２の出力端子群７ｈを多相交流負荷３に接続する。更に、パワーユニット４ａ〜４ｈの第１の入力端子群５ａ〜５ｈはすべて多相交流電源２に接続する。このように、図２と電気的定格が同じパワーユニットを図６のように２倍接続すれば、図１に示した三相電力変換装置１の２倍の電流容量を得ることができる。但し、電圧定格は同じ１３．２ｋＶである。
【００３７】
このような電力変換装置は、全く同一のパワーユニットを複数個用いて構成するので、多相交流負荷の要求電流が変更されてもパワーユニットの個数を変更することで対応が可能である。従って、入力変圧器などを設計変更しないので装置の信頼性を高めることができる。
【００３８】
なお、ここでは三相多重巻線モータを仮定したが、図６の三相電力変換装置１は駆動可能な多相交流負荷３を限定するものではないことは明らかである。
【００３９】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３の電力変換装置に用いるパワーユニット４の回路構成を示す図である。図２のパワーユニットと異なるのはパワーセル毎に入力変圧器を有していることである。その他は同一なので説明は省略する。
パワーユニット４の入力変圧器群３４は、三相分に対応する３個の入力変圧器９ａ、９ｂ、９ｃを有している。これらの入力変圧器９ａ、９ｂ、９ｃはパワーセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対応している。入力変圧器９ａ、９ｂ、９ｃは、それぞれ１次巻線１０ａ、１０ｂ、１０ｃと２次巻線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを１個ずつ有している。１次巻線１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、第１の入力端子群５に接続して多相交流電源２から受電する。さらに、２次巻線１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、各パワーセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃの第１の入力端子群１３ａ、１３ｂ、１３ｃにそれぞれ接続する。パワーセル１２ａの第１の出力端子１４ａは第１の出力端子群６の１個の端子と接続し、第２の出力端子１５ａは第２の出力端子群７の１個の端子と接続する。他のパワーセルについても同様である。
【００４０】
このような電力変換装置は、パワーセル毎に入力変圧器を有することから、移相巻線変圧器を用いる必要がない。従って、入力変圧器のコストを低減できるのみならず、入力変圧器を通過する電力（電流）を低減できるので、小型化することができる。
【００４１】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４の電力変換装置のパワーセルの回路構成図である。図９は、図８に用いられるフェースモジュールの回路構成図である。図１０は、図８のパワーユニットを用いた電力変換装置の回路構成図である。
【００４２】
この発明の実施の形態４の三相電力変換装置１は、図２のパワーユニット４とパワーセル１２とだけ異なっていて、その他は同様であるので、同様な部分の説明は省略する。図８に示すように、パワーセル１２は、３レベル形三相自励式整流回路１６と、２個のフィルタコンデンサ３６ａ、３６ｂを有した３レベル形直流リンク回路１７と、３レベル形単相自励式インバータ回路１８とを有している。パワーセル１２の第１の出力端子１４、第２の出力端子１５および第１の入力端子群１３は図４のパワーセル１２と接続関係は同一である。
【００４３】
図９に示すように、フェースモジュール１９は、直列に接続した自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄと、それらに逆並列接続したダイオード２４ａ〜２４ｄと、直列に接続したダイオード２４ｂ、２４ｃと並列に接続したダイオード２４ｅ、２４ｆとを有する。このフェースモジュール１９は、自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄのオンオフ制御により、第１の出力端子２２に第１の入力端子２０（電位Ｐ）、第３の入力端子２５（電位Ｃ）、第２の入力端子２１（電位Ｎ）の異なる３個の電圧から選択して一つの電圧を出力することができる。
【００４４】
図９のフェースモジュール１９に使用する自己消弧形半導体素子２３およびダイオード２４の電気的仕様は、図５のフェースモジュールと同じである場合には、パワーユニット４の出力電圧は６．６ｋＶとなる。多相交流負荷３に１３．２ｋＶの電圧を供給する場合には、パワーユニットの個数は、図１０の如く２個となり、三相電力変換装置１として２個のパワーユニット４ａ、４ｂを用いることになる。これによって、多相交流電源２とパワーユニット４ａ、４ｂを接続するケーブルの本数は６本、入力変圧器９の２次巻線１１ａ〜１１ｃと各パワーセル１２ａ〜１２ｃとを接続するケーブル本数は１８本と大幅に低減可能となる。
【００４５】
このような電力変換装置は、３レベル形自励式整流回路を備えたパワーセルを用いるので、多相交流電源を安定化することができるのみならず、多相交流電源に流出する高調波を低減することができる。更に、電気的接続に用いる電力ケーブルの本数を低減できることから、装置の施工コストを低減することができる。
【００４６】
さらに、三相電力変換装置１自体のコスト低減に留まらず、その施工コストも低減できる。この場合に、好ましくは３レベル形フィルタコンデンサ３６ａ、３６ｂの電圧バランス調整は３レベル形三相自励式整流回路１６によって行う。
【００４７】
また、付加的な効果としては、３レベル形三相自励式整流回路１６の入力、ひいては第１の入力端子群５に含まれて多相交流電源２に流出する高調波をより低減することが可能となる。
【００４８】
なお、パワーユニット４の出力電圧を６．６ｋＶに限定する必要はないことは言うまでもない。
【００４９】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５の電力変換装置のパワーセルの回路構成を示す図である。図１２は、図１１のパワーセルのフェースモジュールの回路構成図である。図１３は、図１１のパワーセルを用いた電力変換装置の回路構成を示す図である。
【００５０】
図８のパワーセル１２は、３レベル形三相自励式整流回路１６を有するので、力行、回生の双方向の電力の流れに対応できる。しかしながら、多相交流負荷３の種類によっては電力の流れが一方向で構わない電力変換装置でもよい。このような電力の流れが力行だけの三相電力変換装置１のパワーセル１２の回路構成を図１１に示す。
【００５１】
図１１のパワーセル１２は第１の入力端子群１３と第２の入力端子群３０とを有する。第１の入力端子群１３は、図１２に示すフェースモジュール１９ａ〜１９ｃを用いる多相ダイオード整流回路２６ａと、また第２の入力端子群３０は、フェースモジュール１９ｆ〜１９ｈを用いる多相ダイオード整流回路２６ｂと接続される。これら２個の多相ダイオード整流回路２６ａ、２６ｂによって、３レベル形フィルタコンデンサ３６ａ、３６ｂの充電電圧を均衡に保つ。この場合に考慮すべき事項としては、第１の入力端子群５における高調波である。図１３に示すように、パワーユニット４の入力変圧器群３４は、３個の入力変圧器９ａ、９ｂ、９ｃを有している。入力変圧器９ａ、９ｂ、９ｃは、１個の１次巻線１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよびデルタ結線とスター結線とからなる２次巻線対３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを有する巻線型の変圧器である。２次巻線１１ａ、１１ｃ、１１ｅはデルタ結線し、２次巻線１１ｂ、１１ｄ、１１ｆはスター結線している。そして各々の２次巻線は、パワーセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれ異なる第１の入力端子群１３ａ、１３ｂ、１３ｃと第２の入力端子群３０ａ、３０ｂ、３０ｃに接続する。この構成によって入力変圧器９ａ、９ｂ、９ｃの１次巻線１０ａ、１０ｂ、１０ｃ側の高調波は多相自励式整流回路１６のスイッチング回数の１２回相当になる。従って、入力変圧器９ａ、９ｂ、９ｃとして複雑な構成となる多相巻線変圧器を用いなくても効果的に高調波を抑制することが可能である。
【００５２】
このような電力変換装置は、スター結線とデルタ結線からなる２個の２次巻線を持つ入力変圧器を用いるので、入力変圧器の１次巻線において高調波を抑制することができる。
【００５３】
また、入力変圧器群３４は、３個の入力変圧器の替わりに、図１４に示すように１個の１次巻線９と３個の２次巻線対３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを有する１個の入力変圧器を有する。その入力変圧器９は、１個の１次巻線１０と６個の２次巻線とを有しても同様な効果が得られる。
【００５４】
実施の形態６．
図１５は、この発明の実施の形態６の電力変換装置のパワーセルの配置図である。図１６は、この発明の実施の形態６の異なる電力変換装置のパワーセルの配置図である。図１５では、図４と同様なパワーセルを用いており、同様な部分の説明は省略する。図１６では、図８と同様なパワーセルを用いている。
【００５５】
図１５に示すように、各パワーセル１２ａ〜１２ｃは各々５個のフェースモジュール１９ａ〜１９ｅから構成し、それを横方向に配列する。また、フェースモジュール１９ａ〜１９ｅに共通の直流リンク回路１７（図４参照）の２個の極３７ａ、３７ｂに接続し、横方向に延在した直流母線３１ａ、３１ｂは、各フェースモジュール１９ａ〜１９ｅに電位Ｐ、Ｎを分配する。また、図４に示すようなフェースモジュール１９を構成する自己消弧形半導体素子２３ａ、２３ｂ及びダイオード２４ａ、２４ｂあるいは他の冷媒による強制冷却が必要な部品は、冷却水などの冷媒を用いて冷却する必要がある。フェースモジュール１９ａ〜１９ｅに冷却媒体を共通に利用するように冷媒を流す少なくとも入側と出側の冷却母管３２ａ〜３２ｃを直流母線３１ａ、３１ｂに平行に配置し、各フェースモジュール１９ａ〜１９ｅに冷却母管３２ａ〜３２ｃから冷媒を分配する。更に、線間電圧を絶縁する碍子などの絶縁部品を介してパワーセル１２ａ、１２ｂ、１２ｃを例えば３段に積み上げると、図２のパワーユニット４のパワーセル部分、すなわちパワーセルラック３３が構築される。図１５のようにパワーセル１２を構成する５個のフェースモジュール１９ａ〜１９ｅを横方向に配置する場合には、使用する全てのフェースモジュール１９に使われる電気部材、水冷部材に関して同じ絶縁設計を適用できる。例えば、図１の三相電力変換装置１は、図１５に示すパワーセルラック３３を４個用意することによって実現できる。直流リンク回路１７の構成要素であるフィルタコンデンサ３６は、例えば直流母線３１ａ、３１ｂに分布定数回路的に並列配置することが直流母線３１ａ、３１ｂの浮遊インダクタンスによる電圧振動の影響を小さくする上で好ましい。
【００５６】
このような電力変換装置は直流母線と冷却母管との延長方向を複数のフェースモジュールが配列される方向と同一とすることから、複数のフェースモジュールから構成されるパワーセルの絶縁基準を直流母線の電圧とすることができるので、パワーセルを小型化でき、ひいては装置の小型化を可能とする。
【００５７】
なお、パワーセル１２が図８のように３レベル形となる場合には、図１６に示すようにフェースモジュール１９ａ〜１９ｅに共通の直流リンク回路１７の３個の極３７ａ、３７ｂ、３７ｃに接続し、横方向に延在した直流母線３１ａ〜３１ｃは、各フェースモジュール１９ａ〜１９ｅに電位Ｐ、Ｃ、Ｎを分配することになる。その他の冷却母線３２ａ〜３２ｃやフィルタコンデンサ３６ａ、３６ｂについての考え方、またそれらから得られる効果については、図１５と図１６の間で差異はない。
【００５８】
実施の形態７．
図１７は、この発明の実施の形態７の電力変換装置の構成図である。図１７のパワーユニットは図１のパワーユニットと同様であり、同様な部分の説明は省略する。
三相電力変換装置１は、パワーユニット４ａの第１の出力端子群６ａを第２の多相交流電源２ｂに接続し、またパワーユニット４ｄの出力端子群７ｄを第３の多相交流電源２ｃに接続する。またパワーユニット４ａ〜４ｄの第１の入力端子群５ａ〜５ｄをすべて第１の多相交流電源２ａに接続する。このように接続した場合には、第２の多相交流電源２ｂと第３の多相交流電源２ｃとの間の電力融通、即ち潮流を三相電力変換装置１によって制御可能となる。この制御において必要な電力は第１の多相交流電源２ａから受電することができる。
【００５９】
更にこの性能を拡張すれば、第１の多相交流電源２ａと第２の多相交流電源２ｂ、第３の多相交流電源２ｃとの間の電力融通を実現できる。また、第２の多相交流電源２ｂあるいは第３の多相交流電源２ｃの電圧変動を補償する場合やそれらの電源の事故などによって流れる過電流を抑制するためには、比較的大きな有効電力が必要となる。この場合に、有効電力を第１の多相交流電源２ａから得ることによって、電圧変動を補償できる期間や過電流を抑制できる期間に制約を設ける必要性から開放される。もしも第１の多相交流電源２と接続されていない場合に同じ機能を実現するとなると、パワーセル１２にあるフィルタコンデンサ３６の静電容量の増加によって補償あるいは抑制期間を制限しなければならない。
【００６０】
このような電力変換装置は全く同一のパワーユニットを複数個用いて構成するので、第１の多相交流電源の電圧と第２と第３の多相交流電源の電圧が異なる場合にもパワーユニットの個数を変更することで対応が可能である。従って、入力変圧器などを変更することがないことから装置の信頼性を高めることができる。
また、第１の多相交流電源と第２及び第３の多相交流電源との間において電力融通が可能となることから、多相交流電源の安定度を向上できる。
【００６１】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８の電力変換装置は、図１に示すようなタービン発電機群３８に接続していることが異なり、その他は実施の形態１から７と同様であるので、同様な部分の説明は省略する。
【００６２】
このような三相電力変換装置１は、多相交流電源２の電圧がタービン発電機群３８によって維持される場合には、ダイオード整流回路を適用する場合に比べて、三相自励式整流回路１６を接続した場合には電源力率をより高く維持することができるので、新規タービン発電機を導入する場合には定格容量の低いタービン発電機を適用できる。
【００６３】
また既設タービン発電機である場合には、タービン発電機の運転条件を定格より低い出力に設定することができるので、より信頼性の高い運転が可能になるという効果がある。
【００６４】
実施の形態９．
図１８は、この発明の実施の形態９の電力変換装置のパワーユニットの保護手段を説明する図である。図１９は、図１８とは異なったフェースモジュールの自己消弧形半導体素子が故障したときの図である。図３のパワーセルと異なるのは、制御手段に保護手段を有していることであり、その他は同じである。同様な部分の説明は省略する。
【００６５】
三相電力変換装置１の直列接続したパワーユニット４ａ〜４ｄのうち、パワーユニット４ａ内のパワーセル１２ａにある単相自励式インバータ回路１８に故障が発生したときの保護について説明する。図１８には、図４にあるパワーセル１２ａのフェースモジュール１９ｄ、１９ｅを示している。単相自励式インバータ回路１８のフェースモジュール１９ｅの自己消弧形半導体素子２３ｂが故障した場合には、故障した自己消弧形半導体素子２３ｂと同じ配置にある他の健全なフェースモジュール１９ｄの自己消弧形半導体素子２３ｂを強制点弧させるとともにその他の自己消弧形半導体素子２３ａは強制消弧する。このようにフェースモジュールの該当する自己消弧形半導体素子をそれぞれ点弧および消弧することにより、フェースモジュールのスイッチング状態を強制的に固定する。これによって図１８に示すように、双方向の電流を直流リンク回路１７からバイパスする経路を確保することができるので、故障が発生したパワーセル１２ａに過電圧が印加されることのないように保護できる。
【００６６】
同様に、図１９に示すように単相自励式インバータ回路１８のフェースモジュール１９ｄの自己消弧形半導体素子２３ｂが故障した場合には、故障した自己消弧形半導体素子２３ｂと同じ配置にある他の健全なフェースモジュール１９ｅの自己消弧形半導体素子２３ｂを強制点弧させるとともにその他の自己消弧形半導体素子２３ａは強制消弧する。このようにして同様に保護することができる。
【００６７】
また各フェースモジュール１９のＰ極またはＮ極に１個のヒューズが接続されている場合には、ヒューズを有していない自己消弧形半導体素子２３ａ、２３ｂをすべて強制点弧させるとともにその他の自己消弧形半導体素子２３ｂ、２３ａは強制消弧する。これによっても図１８および図１９に示すように、双方向の電流を直流リンク回路１７からバイパスする経路を確保することができるので、故障が発生したパワーセル１２ａに過電圧が印加されることのないように保護できる。
【００６８】
つまり、図１８または図１９に示すように、フェースモジュール１９ｄ、１９ｅの自己消弧形半導体素子２３ａあるいは２３ｂのどちらかを強制点弧して、他は強制消弧する。これによって該当するパワーセル１２の電流がフィルタコンデンサ３６を通らずにバイパスされる電流経路を確保できるので、三相電力変換装置１を構成する他のパワーユニット４ｂ〜４ｄへの故障の拡大を防ぐことができる。
【００６９】
このような電力変換装置は、故障したパワーセルに流れる電流を、ある選択された自己消弧型半導体素子の強制点弧によりフィルタコンデンサに流すこと無くバイパスすることができる。従って、故障したパワーセルの出力電圧は、自己消弧型半導体素子とダイオードのオン電圧で決まるフィルタコンデンサの充電電圧に比較して非常に小さな電圧とすることができ、装置として定格容量は下がるけれども運転を継続することができる。
【００７０】
実施の形態１０．
本発明の三相電力変換装置１において、例えば図１の直列接続されたパワーユニット４ａ〜４ｄのうち、パワーユニット４ａ内のパワーセル１２ａにある単相自励式インバータ回路１８に故障が発生した場合の保護方式を示す。図２０と図２１には、図８にあるパワーセル１２のフェースモジュール１９ｄ、１９ｅを示している。３レベル形単相自励式インバータ回路１８を構成するフェースモジュール１９ｅの自己消弧形半導体素子２３ｂが故障した場合には、直列に接続されている自己消弧形半導体素子２３ｃと他の健全なフェースモジュール１９ｄの自己消弧形半導体素子２３ｂと２３ｃとを強制点弧させるとともにその他の自己消弧形半導体素子２３ａ、２３ｄは強制消弧する。これによって図２０や図２１に示すように、双方向の電流を直流リンク回路１７からバイパスする経路を確保することができるので、故障が発生したパワーセル１２ａに過電圧が印加されることのないように保護できる。自己消弧形半導体素子２３ａが故障した場合には自己消弧形半導体素子２３ａと２３ｂを、また自己消弧形半導体素子２３ｂが故障した場合には自己消弧形半導体素子２３ｂと２３ｃを、また自己消弧形半導体素子２３ｃが故障した場合には自己消弧形半導体素子２３ｂと２３ｃを、また自己消弧形半導体素子２３ｄが故障した場合には自己消弧形半導体素子２３ｃと２３ｄを強制点弧する。このようにすべての故障に対して保護することができる。
【００７１】
またフェースモジュール１９毎にＰ側とＮ側に２個のヒューズが接続されている場合には、自己消弧形半導体素子２３ｂと２３ｃをすべて強制点弧させるとともにその他の自己消弧形半導体素子２３ａと２３ｄは強制消弧する。これによっても図２０や図２１に示すように、双方向の電流を直流リンク回路１７からバイパスする経路を確保することができるので、故障が発生したパワーセル１２ａに過電圧が印加されることのないように保護できる。
【００７２】
つまり、図２０や図２１に示すように、フェースモジュール１９ｄ、１９ｅにある自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄの直列接続関係にある２個を選択、強制点弧して、他は強制消弧する。これによって該当するパワーセル１２に流れていた電流がフィルタコンデンサ３６ａ、３６ｂを通らずにバイパスする経路を確保して、三相電力変換装置１を構成する他のパワーユニット４ｂ〜４ｄへの故障の拡大を防ぐことができる。
【００７３】
実施の形態１１．
図４もしくは図８におけるパワーセル１２の三相自励式整流回路１６と単相自励式インバータ回路１８とに用いているフェースモジュール１９の回路構成は全て同じである。従って、全てのフェースモジュール１９に用いられる自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄとダイオード２４ａ〜２４ｆとの電圧定格を同じくする必要がある。
【００７４】
この発明の実施の形態１１の電力変換装置は、三相自励式整流回路１６に用いるフェースモジュール１９の自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄとダイオード２４ａ〜２４ｆの電流定格を単相自励式インバータ回路１８に用いるフェースモジュール１９の自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄとダイオード２４ａ〜２４ｆの電流定格よりも小さいものを用いる。このようにすると、三相自励式整流回路１６の自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄとダイオード２４ａ〜２４ｆとの電流利用率を向上することができる。なぜなら、三相自励式整流回路１６に用いられるフェースモジュール１９の個数が３個であるのに対して単相自励式インバータ回路１８に用いられるフェースモジュール１９の個数は２個に設定していることに起因する。
【００７５】
この実施の形態１１では、電圧定格は同じく、電流定格の異なる自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄおよびダイオード２４ａ〜２４ｆを用いる。
【００７６】
また、電圧定格と電流定格とは共に等しいけれども並列接続数が異なる自己消弧形半導体素子２３ａ〜２３ｄおよびダイオード２４ａ〜２４ｆを用いることによっても実現できる。
【００７７】
このような電力変換装置は、フェースモジュールの電流利用率を向上することができるので、三相自励式整流回路に用いられるフェースモジュールを安価にできる。従って、装置のコストを低減することができる。
【００７８】
実施の形態１２．
実施の形態１１の電力変換装置は、電圧定格は同じく、電流定格は異なるフェースモジュール１９を用いている。例えば図９に示すフェースモジュール１９の電流定格の小さなフェースモジュールと、電流定格の大きなフェースモジュールとを用いる。これら２種類のフェースモジュールを用いて、図８に示すパワーセル１２を構成することについて説明する。フェースモジュール１９ａ〜１９ｅに電流定格の小さなフェースモジュールを用いたときのパワーセル１２の単相通過可能出力容量Ｘ１、三相通過可能入力容量Ｙ１とする。また図８に示すパワーセル１２を構成するフェースモジュール１９ａ〜１９ｃに電流定格の大きなフェースモジュールを用いたときのパワーセル１２の単相通過可能出力容量Ｘ２、三相通過可能入力容量Ｙ２とする。また図８に示すパワーセル１２のフェースモジュール１９ａ〜１９ｃに電流定格の小さなフェースモジュールを、またフェースモジュール１９ｄ、１９ｅに電流定格の大きなフェースモジュールを用いたときのパワーセル１２の単相通過可能出力容量Ｘ１、三相通過可能入力容量Ｙ２とする。更に図８に示すパワーセル１２を構成するフェースモジュール１９ａ〜１９ｃに電流定格の大きなフェースモジュールを、またフェースモジュール１９ｄ、１９ｅに電流定格の小さなフェースモジュールを用いたときのパワーセル１２の単相通過可能出力容量Ｘ２、三相通過可能入力容量Ｙ１とする。このようにして、４通りの入通過可能出力容量を有するパワーセル１２を構成することができる。つまり、三相電力変換装置１のパワーユニット４の個数が１の場合には４通りの三相電力変換装置１が実現できる。
【００７９】
実施の形態１１に示すような適用を考えると、多相交流電源２を安定化するために必要な電力容量はタービン発電機の容量や電圧制御性能によって様々である。パワーユニット４の通過可能入力容量を異ならせることができると、その安定度に応じて最適なパワーセル４を選定することができる。
【００８０】
また、図１０のようにパワーユニットが２個のとき、入通過可能出力容量として（入力、出力）＝（２Ｘ１、２Ｙ１）、（２Ｘ１、２Ｙ２）、（２Ｘ１、Ｙ１＋Ｙ２）、（２Ｘ２、２Ｙ１）、（２Ｘ２、２Ｙ２）、（２Ｘ２、Ｙ１＋Ｙ２）、（Ｘ１＋Ｘ２、２Ｙ１）、（Ｘ１＋Ｘ２、２Ｙ２）、（Ｘ１＋Ｘ２、Ｙ１＋Ｙ２）の合計９通りが構成可能となる。つまり、三相電力変換装置１のパワーユニット４の個数が２個の場合には９通りの三相電力変換装置１が実現できる。
【００８１】
このようにパワーユニット４の個数を増加すると、より様々な容量の三相電力変換装置１が構成できるので、様々な定格の多相交流負荷３や様々な安定度の多相交流電源２に最適な三相電力変換装置１を提供できる。
【００８２】
さらに出力容量の異なるパワーユニットを組み合わせることにより、さらに様々な通過可能入力容量と通過可能出力容量とを有し、多相交流電源を安定化することができる。
【００８３】
また、異なる電流定格のフェースモジュールを３個以上用意してもよいが、ここでは可能な限り少ない数の標準フェースモジュール１９を用いることを念頭においたので、大小２個の異なる電流定格をもつフェースモジュールを用いて説明した。
【００８４】
なお、入力変圧器群の構成としては、１個の１次巻線に対して２次巻線の数は１個、２個、３個、６個を有する入力変圧器について説明したが、１次巻線の数および２次巻線の数はこれに限らずに、電力容量に従って増やすことができ、同様な効果が得られる。また入力変圧器の数も１個と３個について説明したが、巻線数と同様に電力容量に従って増やすことができる。
【００８５】
【発明の効果】
この発明に係わる電力変換装置の効果は、多相交流電源に接続した少なくとも１個の１次巻線と少なくとも１個の２次巻線とを有する少なくとも１個の入力変圧器を含む入力変圧器群と、２次巻線に接続した多相自励式整流回路と、直流リンク回路を介して多相自励式整流回路に接続し、単相出力を出力する単相自励式インバータ回路とを有する複数のパワーユニットとを有し、パワーユニットの単相出力の一方を他のパワーユニットの単相出力の一方に接続して、複数のパワーユニットの単相出力を直列にカスケード接続し、さらに、直列に接続した単相出力を多相交流負荷に接続し、多相交流電源から電力を入力し、多相交流負荷に電力を力行する、または多相交流負荷の電力を多相交流電源に回生するので、多相交流負荷の要求電圧が変更されてもパワーユニットの個数を変更することで対応が可能である。従って、入力変圧器などを変更することがないことから装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図２】図１の電力変換装置に適用するパワーユニットの回路構成を示す図である。
【図３】図１の電力変換装置に適用するパワーセルの回路構成を示す図である。
【図４】図３のパワーセルの詳細な回路構成を示す図である。
【図５】図４のパワーセルに適用するフェースモジュールを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２による電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３の電力変換装置に用いるパワーユニットの構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４の電力変換装置のパワーセルの詳細な回路構成を示す図である。
【図９】図８のパワーセルのフェースモジュールの回路構成図である。
【図１０】図８の電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態５の電力変換装置のパワーセルの回路構成を示す図である。
【図１２】図１１のパワーセルのフェースモジュールの回路構成図である。
【図１３】図１１の電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図１４】図１１の電力変換装置の異なった回路構成を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態６の電力変換装置のパワーセルの配置図である。
【図１６】この発明の実施の形態６の電力変換装置のパワーセルの他の配置図である。
【図１７】この発明の実施の形態７の電力変換装置の回路構成を示す図である。
【図１８】図４のパワーセルの電流バイパス経路を示す図である。
【図１９】図４のパワーセルの他の電流バイパス経路を示す図である。
【図２０】図８のパワーセルの電流バイパス経路を示す図である。
【図２１】図８のパワーセルの他の電流バイパス経路を示す図である。
【符号の説明】
１  電力変換装置、２、２ａ、２ｂ、２ｃ  多相交流電源、３  多相交流負荷、４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ  パワーユニット、５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ  （パワーユニットの）第１の入力端子群、６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ  （パワーユニットの）第１の出力端子群、７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ  （パワーユニットの）第２の出力端子群、８、８ａ、８ｂ  中性点、９、９ａ、９ｂ、９ｃ  入力変圧器、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  （入力変圧器の）１次巻線、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  （入力変圧器の）２次巻線、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  パワーセル、１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  （パワーセルの）第１の入力端子群、１４ａ、１４ｂａ、１４ｃ  （パワーセルの）第１の出力端子、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  （パワーセルの）第２の出力端子、１６  多相自励式整流回路、１７  直流リンク回路、１８  単相自励式インバータ回路、１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ、１９ｇ、１９ｈ  フェースモジュール、２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆ  （フェースモジュールの）第１の入力端子、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ  （フェースモジュールの）第２の入力端子、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、２９ｆ  （フェースモジュールの）第１の出力端子、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  自己消弧形半導体素子、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ  ダイオード、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ  （フェースモジュールの）第２の入力端子、２６ａ、２６ｂ  多相ダイオード整流回路、３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  （パワーセルの）第２の入力端子群、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  直流母線、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  冷却母管、３３  パワーセルラック、３４  入力変圧器群、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ２次巻線対、３６、３６ａ、３６ｂ  フィルタコンデンサ、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ  （フィルタコンデンサの）極、３８  タービン発電機群。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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