(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路と交流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置であって、
互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、
各前記サブモジュールを保護するための保護指令を生成する保護装置と、
前記保護指令を各前記サブモジュールに出力する少なくとも１つの中継装置とを備え、
前記保護指令は、各前記サブモジュールの動作を停止させるための停止指令を含み、
前記中継装置は、
前記保護装置と通信するための第１の通信回路と、
前記電力変換回路部と通信するための第２の通信回路とを含み、
前記第１の通信回路は、第１の通信路を介して、前記停止指令を前記第２の通信回路に送信し、第２の通信路を介して、前記停止指令とは異なる他の情報を前記第２の通信回路に送信し、
前記第１の通信回路および前記第２の通信回路間における、前記第１の通信路を介した通信の通信速度は、前記第１の通信回路および前記第２の通信回路間における、前記第２の通信路を介した通信の通信速度よりも速く、
前記第２の通信回路は、
前記第１の通信路を介して前記第１の通信回路から受信した前記停止指令と、前記第２の通信路を介して前記第１の通信回路から受信した前記他の情報とを内部メモリに格納し、
予め定められた周期で、前記内部メモリに格納された最新の前記停止指令および前記他の情報を含む通信フレームを各前記サブモジュールに送信する、電力変換装置。
【請求項２】
各前記サブモジュールを運転制御するための制御指令を生成する制御装置をさらに備え、
前記制御指令は、各前記サブモジュールの動作の同期をとるための同期指令を含み、
前記第１の通信回路は、前記制御装置と通信するようにさらに構成されており、
前記第１の通信回路は、前記第１の通信路を介して、前記同期指令を前記第２の通信回路に送信し、
前記第２の通信回路は、前記第１の通信路を介して前記第１の通信回路から受信した前記同期指令を前記内部メモリにさらに格納し、
前記通信フレームは、前記内部メモリに格納された最新の前記同期指令をさらに含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御装置および前記保護装置の各々は、リング型のネットワークを介して、複数の前記中継装置に接続されている、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記中継装置は、スター型のネットワークを介して、前記複数のサブモジュールのうち
の予め定められた数のサブモジュールと接続されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記制御指令のうちの前記同期指令以外の他の指令を含む第１の通信フレームと、前記制御指令のうちの前記同期指令を含む第２の通信フレームとを複数の前記中継装置に送信する、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換回路部は、
前記直流回路と接続された高電位側直流端子および低電位側直流端子と、
前記交流回路の相にそれぞれ対応し、前記高電位側直流端子と前記低電位側直流端子との間に互いに並列に接続された複数のレグ回路とを含み、
各前記レグ回路は、
前記交流回路の対応する相と電気的に接続された接続部と、
前記接続部と前記高電位側直流端子との間に直列に接続された複数の前記サブモジュールを含む上アームと、
前記接続部と前記低電位側直流端子との間に直列に接続された複数の前記サブモジュールを含む下アームとを含み、
前記他の指令は、前記上アームの出力電圧指令値および前記下アームの出力電圧指令値を含む、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第１の通信フレームを複数の前記中継装置に送信した後に、前記第２の通信フレームを複数の前記中継装置に送信する、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、
各前記サブモジュールを運転制御するための制御指令を生成する制御装置と、
各前記サブモジュールを保護するための保護指令を生成する保護装置と、
前記保護指令および前記制御指令を各前記サブモジュールに出力する複数の中継装置とを備え、
前記保護指令は、各前記サブモジュールの動作を停止させるための停止指令を含み、
前記制御指令は、各前記サブモジュールの動作の同期をとるための同期指令を含み、
前記制御装置は、リング型のネットワークを介して、前記複数の中継装置に接続されており、
各前記中継装置は、スター型のネットワークを介して、前記複数のサブモジュールのうちの予め定められた数のサブモジュールと接続されており、
前記制御装置は、前記制御指令のうちの前記同期指令以外の他の指令を含む第１の通信フレームと、前記制御指令のうちの前記同期指令を含む第２の通信フレームとを複数の前記中継装置に送信し、
前記各前記中継装置は、
前記制御装置および前記保護装置と通信するための第１の通信回路と、
前記電力変換回路部と通信するための第２の通信回路とを含み、
前記第１の通信回路は、第１の通信路を介して、前記停止指令および前記同期指令を前記第２の通信回路に送信し、第２の通信路を介して、前記他の指令を前記第２の通信回路に送信し、
前記第１の通信回路および前記第２の通信回路間における、前記第１の通信路を介した通信の通信速度は、前記第１の通信回路および前記第２の通信回路間における、前記第２の通信路を介した通信の通信速度よりも速く、
前記第２の通信回路は、
前記第１の通信路を介して前記第１の通信回路から受信した前記停止指令および前記同期指令と、前記第２の通信路を介して前記第１の通信回路から受信した前記他の指令とを内部メモリに格納し、
予め定められた周期で、前記内部メモリに格納された最新の前記停止指令、前記同期指令および前記他の指令を含む通信フレームを各前記サブモジュールに送信する、電力変換装置。
【請求項９】
直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置において用いられる通信方法であって、
前記電力変換装置は、互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、各前記サブモジュールを保護するための保護指令を生成する保護装置と、前記保護指令を各前記サブモジュールに出力する少なくとも１つの中継装置とを備え、
前記保護指令は、各前記サブモジュールの動作を停止させるための停止指令を含み、
前記中継装置は、前記保護装置と通信するための第１の通信回路と、前記電力変換回路部と通信するための第２の通信回路とを含み、
前記通信方法は、
前記第１の通信回路が、第１の通信路を介して、前記停止指令を前記第２の通信回路に送信するステップと、
前記第１の通信回路が、第２の通信路を介して、前記停止指令とは異なる他の情報を前記第２の通信回路に送信するステップとを含み、
前記第１の通信回路および前記第２の通信回路間における、前記第１の通信路を介した通信の通信速度は、前記第１の通信回路および前記第２の通信回路間における、前記第２の通信路を介した通信の通信速度よりも速く、
前記第２の通信回路が、前記第１の通信路を介して前記第１の通信回路から受信した前記停止指令と、前記第２の通信路を介して前記第１の通信回路から受信した前記他の情報とを内部メモリに格納するステップと、
前記第２の通信回路が、予め定められた周期で、前記内部メモリに格納された最新の前記停止指令および前記他の情報を含む通信フレームを各前記サブモジュールに送信するステップとをさらに含む、通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、交流と直流との間で電力変換を行なう電力変換装置、および電力変換装置に用いられる通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に接続される大容量の電力変換装置としてモジュラーマルチレベル変換器（ＭＭＣ：Modular  Multilevel  Converter）が知られている。モジュラーマルチレベル変換器は、交流の各相について、高電位側直流端子に接続された上アームと低電位側直流端子に接続された下アームとを有する。各アームは、複数のサブモジュールがカスケードに接続されることによって構成されている。【０００３】
例えば、特開２０１５−１３０７４６号公報（特許文献１）は、交流を直流に、または、直流を交流に変換可能な電力変換回路を含む電力変換装置を開示している。電力変換回路は、複数の単位変換器を直列に接続して構成したアームを有する。電力変換装置は、各単位変換器を統括して制御する第１の制御装置と、第１の制御装置にデイジーチェーン接続される複数の第２の制御装置と、第２の制御装置に接続されて、各単位変換器をそれぞれ制御する第３の制御装置とをさらに含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３０７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力系統の事故などによっていずれかのアームに過電流が流れたことが検出された場合には、回路故障を防ぐために、各サブモジュールを構成する半導体スイッチングをオフするための停止指令をできるだけ早く各サブモジュールに送信する必要がある。特許文献１では、中央制御装置が、各中間制御装置に対して、１種類の通信フレームに集約した共通指令を送信し、各中間制御装置が各セル制御装置を分散制御することにより、通信フレーム長を短くして通信伝送遅延を減らすことを検討している。しかしながら、特許文献１には、当該停止指令をできるだけ早く各サブモジュールに送信するための構成については何ら教示されていない。【０００６】
本開示のある局面における目的は、過電流検出時に各サブモジュールに停止指令をできるだけ短時間で伝送することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある実施の形態に従うと、直流回路と交流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置が提供される。電力変換装置は、互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、各サブモジュールを保護するための保護指令を生成する保護装置と、保護指令を各サブモジュールに出力する少なくとも１つの中継装置とを備える。保護指令は、各サブモジュールの動作を停止させるための停止指令を含む。中継装置は、保護装置と通信するための第１の通信回路と、電力変換回路部と通信するための第２の通信回路とを含む。第１の通信回路は、第１の通信路を介して、停止指令を第２の通信回路に送信し、第２の通信路を介して、停止指令とは異なる他の情報を第２の通信回路に送信する。第１の通信回路および第２の通信回路間における、第１の通信路を介した通信の通信速度は、第１の通信回路および第２の通信回路間における、第２の通信路を介した通信の通信速度よりも速い。【０００８】
他の実施の形態に従うと、直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置が提供される。電力変換装置は、互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、各サブモジュールを運転制御するための制御指令を生成する制御装置と、制御指令を各サブモジュールに出力する複数の中継装置とを備える。制御指令は、各サブモジュールの動作の同期をとるための同期指令を含む。制御装置は、リング型のネットワークを介して、複数の中継装置に接続されている。各中継装置は、スター型のネットワークを介して、複数のサブモジュールのうちの予め定められた数のサブモジュールと接続されている。制御装置は、制御指令のうちの同期指令以外の他の指令を含む第１の通信フレームと、制御指令のうちの同期指令を含む第２の通信フレームとを複数の中継装置に送信する。【０００９】
さらに他の実施の形態に従うと、直流回路と交流回路との間で電力変換を行う電力変換装置において用いられる通信方法が提供される。電力変換装置は、互いに直列接続された複数のサブモジュールを含む電力変換回路部と、各サブモジュールを保護するための保護指令を生成する保護装置と、保護指令を各サブモジュールに出力する少なくとも１つの中継装置とを備える。保護指令は、各サブモジュールの動作を停止させるための停止指令を含む。中継装置は、保護装置と通信するための第１の通信回路と、電力変換回路部と通信するための第２の通信回路とを含む。通信方法は、第１の通信回路が、第１の通信路を介して、停止指令を第２の通信回路に送信するステップと、第１の通信回路が、第２の通信路を介して、停止指令とは異なる他の情報を第２の通信回路に送信するステップとを含む。第１の通信回路および第２の通信回路間における、第１の通信路を介した通信の通信速度は、第１の通信回路および第２の通信回路間における、第２の通信路を介した通信の通信速度よりも速い。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によると、過電流検出時に各サブモジュールに停止指令をできるだけ短時間で伝送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に従う電力変換装置の概略構成図である。
【図２】図１の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。
【図３】実施の形態１に従う指令生成部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に従う制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１に従う中継装置の構成および動作を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に従う通信フレーム構成を模式的に示す図である。
【図７】実施の形態２に従う通信方式およびその利点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１３】
実施の形態１．
［電力変換装置の構成］
図１は、実施の形態１に従う電力変換装置の概略構成図である。図１を参照して、電力変換装置１は、互いに直列接続された複数のサブモジュール（図１中の「セル」に対応）７を含むモジュラーマルチレベル変換器によって構成されている。なお、「サブモジュール」は、「変換器セル」とも呼ばれる。電力変換装置１は、直流回路１４と交流回路１２との間で電力変換を行なう。具体的には、電力変換装置１は、電力変換回路部２と、指令生成部３とを含む。
【００１４】
電力変換回路部２は、正極直流端子（すなわち、高電位側直流端子）Ｎｐと、負極直流端子（すなわち、低電位側直流端子）Ｎｎとの間に互いに並列に接続された複数のレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗ（不特定のものを示す場合、レグ回路４と記載する）を含む。
【００１５】
レグ回路４は、交流を構成する複数相の各々に設けられる。レグ回路４は、交流回路１２と直流回路１４との間に接続され、両回路間で電力変換を行なう。図１には、交流回路１２が３相交流系統の場合が示され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応して３個のレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗが設けられている。
【００１６】
レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ設けられた交流入力端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗは、連系変圧器１３を介して交流回路１２に接続される。交流回路１２は、例えば、交流電源などを含む交流電力系統である。図１では、図解を容易にするために、交流入力端子Ｎｖ，Ｎｗと連系変圧器１３との接続は図示していない。
【００１７】
各レグ回路４に共通に接続された高電位側直流端子Ｎｐおよび低電位側直流端子Ｎｎは、直流回路１４に接続される。直流回路１４は、例えば、直流送電網などを含む直流電力系統または他の電力変換装置の直流端子である。後者の場合、２台の電力変換装置を連結することによって定格周波数などが異なる交流電力系統間を接続するためのＢＴＢ（Back  To  Back）システムが構成される。
【００１８】
図１の連系変圧器１３を用いる代わりに、連系リアクトルを介して交流回路１２に接続した構成としても良い。さらに、交流入力端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗに代えてレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ一次巻線を設け、この一次巻線と磁気結合する二次巻線を介してレグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗが連系変圧器１３または連系リアクトルに交流的に接続するようにしてもよい。この場合、一次巻線を下記のリアクトル８Ａ，８Ｂとしてもよい。すなわち、レグ回路４は、交流入力端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗまたは上記の一次巻線など、各レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗに設けられた接続部を介して電気的に（すなわち直流的または交流的に）交流回路１２と接続される。
【００１９】
レグ回路４ｕは、高電位側直流端子Ｎｐから交流入力端子Ｎｕまでの上アーム５と、低電位側直流端子Ｎｎから交流入力端子Ｎｕまでの下アーム６とを含む。上アーム５と下アーム６との接続点である交流入力端子Ｎｕが連系変圧器１３と接続される。高電位側直流端子Ｎｐおよび低電位側直流端子Ｎｎが直流回路１４に接続される。レグ回路４ｖ，４ｗについても同様の構成を有しているので、以下、レグ回路４ｕを代表として説明する。
【００２０】
上アーム５は、カスケード接続された複数のサブモジュール７と、リアクトル８Ａとを含む。当該複数のサブモジュール７およびリアクトル８Ａは互いに直列接続されている。
【００２１】
同様に、下アーム６は、カスケード接続された複数のサブモジュール７と、リアクトル８Ｂとを含む。当該複数のサブモジュール７およびリアクトル８Ｂは互いに直列接続されている。
【００２２】
リアクトル８Ａが挿入される位置は、レグ回路４ｕの上アーム５のいずれの位置であってもよく、リアクトル８Ｂが挿入される位置は、レグ回路４ｕの下アーム６のいずれの位置であってもよい。リアクトル８Ａ，８Ｂはそれぞれ複数個あってもよい。各リアクトルのインダクタンス値は互いに異なっていてもよい。さらに、上アーム５のリアクトル８Ａのみ、もしくは、下アーム６のリアクトル８Ｂのみを設けてもよい。
【００２３】
リアクトル８Ａ，８Ｂは、交流回路１２または直流回路１４などの事故時に事故電流が急激に増大しないように設けられている。しかし、リアクトル８Ａ，８Ｂのインダクタンス値を過大なものにすると電力変換器の効率が低下するという問題が生じる。したがって、事故時においては、各サブモジュール７の全てのスイッチング素子をできるだけ短時間でオフすることが好ましい。
【００２４】
図１の電力変換装置１は、さらに、制御に使用される電気量（電流、電圧など）を計測する検出器として、交流電圧検出器１０と、交流電流検出器１６と、直流電圧検出器１１Ａ，１１Ｂと、各レグ回路４に設けられたアーム電流検出器９Ａ，９Ｂとを含む。
【００２５】
これらの検出器によって検出された信号は、指令生成部３に入力される。指令生成部３はこれらの検出信号に基づいて各サブモジュールの運転状態を制御するための運転指令１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗを出力する。また、指令生成部３は、各サブモジュールからセルキャパシタ電圧の検出値を表す信号１７を受信する。
【００２６】
本実施の形態の場合、運転指令１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗは、Ｕ相上アーム、Ｕ相下アーム、Ｖ相上アーム、Ｖ相下アーム、Ｗ相上アーム、およびＷ相下アームにそれぞれ対応して生成されている。以下の説明では、運転指令１５ｐｕ，１５ｎｕ，１５ｐｖ，１５ｎｖ，１５ｐｗ，１５ｎｗについて、総称する場合または不特定のものを示す場合、運転指令１５と記載する。
【００２７】
なお、図１では図解を容易にするために、各検出器から指令生成部３に入力される信号の信号線と、指令生成部３および各サブモジュール間で入出力される信号の信号線とは、一部まとめて記載されているが、実際には検出器ごとおよびサブモジュール７ごとに設けられている。各サブモジュールと指令生成部３との間の信号線は、送信用と受信用とが別個に設けられていてもよい。また、本実施の形態の場合、これらの信号は耐ノイズ性の観点から光ファイバを介して伝送される。
【００２８】
以下、各検出器について具体的に説明する。交流電圧検出器１０は、交流回路１２のＵ相の交流電圧値Ｖａｃｕ、Ｖ相の交流電圧値Ｖａｃｖ、およびＷ相の交流電圧値Ｖａｃｗを検出する。交流電流検出器１６は、交流回路１２のＵ相の交流電流値Ｉａｃｕ、Ｖ相の交流電流値Ｉａｃｖ、およびＷ相の交流電流値Ｉａｃｗを検出する。直流電圧検出器１１Ａは、直流回路１４に接続された高電位側直流端子Ｎｐの直流電圧値Ｖｄｃｐを検出する。直流電圧検出器１１Ｂは、直流回路１４に接続された低電位側直流端子Ｎｎの直流電圧値Ｖｄｃｎを検出する。
【００２９】
Ｕ相用のレグ回路４ｕに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム５に流れる上アーム電流Ｉｐｕおよび下アーム６に流れる下アーム電流Ｉｎｕをそれぞれ検出する。同様に、Ｖ相用のレグ回路４ｖに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム電流Ｉｐｖおよび下アーム電流Ｉｎｖをそれぞれ検出する。Ｗ相用のレグ回路４ｗに設けられたアーム電流検出器９Ａおよび９Ｂは、上アーム電流Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｗをそれぞれ検出する。
【００３０】
［サブモジュールの構成例］
図２は、図１の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。図２に示すサブモジュール７は、ハーフブリッジ型の変換回路２０ＨＢと、エネルギー蓄積器としての直流コンデンサ２４と、ゲート制御部２１と、電圧検出部２７と、送受信部２８とを含む。
【００３１】
ハーフブリッジ型の変換回路２０ＨＢは、互いに直列接続されたスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂと、ダイオード２３Ａ，２３Ｂとを含む。ダイオード２３Ａ，２３Ｂは、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂとそれぞれ逆並列（すなわち、並列かつ逆バイアス方向）に接続される。直流コンデンサ２４は、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの直列接続回路と並列に接続され、直流電圧を保持する。スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの接続ノードは高電位側の入出力端子２６Ｐと接続される。スイッチング素子２２Ｂと直流コンデンサ２４の接続ノードは低電位側の入出力端子２６Ｎと接続される。
【００３２】
ゲート制御部２１は、図１の指令生成部３から受信した運転指令１５に従って動作する。ゲート制御部２１は、通常動作時（すなわち、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間に零電圧または正電圧を出力する場合）には、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの一方をオン状態とし、他方をオフ状態となるように制御を行なう。スイッチング素子２２Ａがオン状態であり、スイッチング素子２２Ｂがオフ状態のとき、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間には直流コンデンサ２４の両端間の電圧が印加される。逆に、スイッチング素子２２Ａがオフ状態であり、スイッチング素子２２Ｂがオン状態のとき、入出力端子２６Ｐ，２６Ｎ間は０Ｖとなる。
【００３３】
したがって、図２に示すサブモジュール７は、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂを交互にオン状態とすることによって、零電圧または直流コンデンサ２４の電圧に依存した正電圧を出力することができる。ダイオード２３Ａ，２３Ｂは、スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂに逆方向電圧が印加されたときの保護のために設けられている。
【００３４】
一方、図１の指令生成部３によってアーム電流の過電流が検出された場合には、ゲート制御部２１は、回路保護のためにスイッチング素子２２Ａ，２２Ｂの両方をオフにする。この結果、たとえば、直流回路１４の地絡事故の場合には、事故電流がダイオード２３Ｂを流れる。
【００３５】
電圧検出部２７は、直流コンデンサ２４の両端２４Ｐ，２４Ｎの間の電圧を検出する。以下の説明では、直流コンデンサ２４の電圧をセルキャパシタ電圧とも称する。送受信部２８は、図１の指令生成部３から受信した運転指令１５をゲート制御部２１に伝達するとともに、電圧検出部２７によって検出されたセルキャパシタ電圧を表す信号１７を指令生成部３に送信する。
【００３６】
上記のゲート制御部２１、電圧検出部２７、および送受信部２８は、専用回路によって構成してもよいし、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）などを利用して構成してもよい。
【００３７】
各スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄには、オン動作とオフ動作の両方を制御可能な自己消弧型のスイッチング素子が用いられる。スイッチング素子２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）またはＧＣＴ（Gate  Commutated  Turn-off  thyristor）である。
【００３８】
なお、上記で説明したサブモジュール７の構成は一例であって、他の構成のサブモジュール７を本実施の形態に適用してもよい。例えば、サブモジュール７は、フルブリッジ型の変換回路、またはスリークオーターブリッジ型の変換回路を用いて構成されていてもよい。
【００３９】
［指令生成部の構成］
図３は、実施の形態１に従う指令生成部の具体的な構成を示すブロック図である。図３を参照して、指令生成部３は、制御装置３０と、保護装置３１Ａ，３１Ｂと、複数の中継装置３２＿１〜３２＿Ｎとを含む。図３では、図１の電力変換回路部２のうちＵ相用のレグ回路４ｕのみが代表的に示されているが、他のレグ回路４ｖ，４ｗについても同様である。保護装置３１Ａ，３１Ｂについて、総称する場合または不特定のものを示す場合、保護装置３１と記載する。中継装置３２＿１〜３２＿Ｎについて、総称する場合または不特定のものを示す場合、中継装置３２と記載する。
【００４０】
電力変換装置１では、制御装置３０および保護装置３１によって、多数（例えば、２０００台程度）のサブモジュール７の動作が制御される。典型的には、制御装置３０および保護装置３１に直接接続できる通信ケーブルの数には限界がある。そのため、制御装置３０および保護装置３１の各々と、すべてのサブモジュール７とを直接接続するのが困難な場合も多い。また、制御装置３０および保護装置３１の各々と、すべてのサブモジュール７とを接続できたとしても、通信ケーブルの数が膨大となりコストが増大する。
【００４１】
そこで、本実施の形態に係る電力変換装置１では、制御装置３０と各サブモジュール７との間、および保護装置３１と各サブモジュール７との間に複数の中継装置３２を設ける。制御装置３０および保護装置３１の各々は、リング型のネットワークを介して、複数の中継装置３２に接続される。各中継装置３２は、予め定められた数のサブモジュール７にスター接続される。各中継装置３２は、例えば、１つのアームを構成する複数のサブモジュール７にスター接続される。このように、リング型のネットワークトポロジと、スター型のネットワークトポロジとを組み合わせることにより、制御装置３０および保護装置３１と、各サブモジュール７との間のネットワークが構築される。
【００４２】
制御装置３０は、図１の各検出器で検出された交流電圧値Ｖａｃｕ，Ｖａｃｖ，Ｖａｃｗ（総称する場合、交流電圧値Ｖａｃと記載する）、交流電流値Ｉａｃｕ，Ｉａｃｖ，Ｉａｃｗ（総称する場合、交流電流値Ｉａｃと記載する）、直流電圧値Ｖｄｃｐ，Ｖｄｃｎ（総称する場合、直流電圧値Ｖｄｃと記載する）、上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗ、下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗ、およびセルキャパシタ電圧Ｖｃａｐに基づいて、通常動作時に各サブモジュール７を運転制御するための制御指令を生成し、当該生成した制御指令を各中継装置３２に送信する。制御指令は、電圧指令（例えば、各レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにおける上アーム５の出力電圧指令値および下アーム６の出力電圧指令値）と、各サブモジュール７の動作の同期をとるための同期指令とを含む。
【００４３】
セルキャパシタ電圧Ｖｃａｐは、各サブモジュール７において検出された直流コンデンサ２４の電圧値が中継装置３２においてアーム回路ごとに平均化されたものである。制御装置３０のより具体的な構成例については、図４で説明する。
【００４４】
保護装置３１は、各サブモジュール７を保護するための保護指令を生成する。具体的には、保護装置３１は、レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗの上アーム５を流れる上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗ、および下アーム６を流れる下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗの少なくとも１つが閾値を超えているか否か、すなわち、各アームの少なくとも１つに過電流が流れているか否かを判定する。
【００４５】
保護装置３１は、各アーム電流の少なくとも１つが閾値を超えている場合には、各サブモジュール７の動作を停止させるための停止指令を含む保護指令を生成し、当該保護指令を各中継装置３２に送信する。一方、保護装置３１は、すべてのアーム電流が閾値未満である場合には、保護指令を生成しないか、あるいは、制御指令に基づいて各サブモジュール７を動作させる通常運転指令を含む保護指令を生成してもよい。
【００４６】
中継装置３２は、制御装置３０から制御指令を受信し、保護装置３１から保護指令を受信する。中継装置３２は、制御指令および保護指令の少なくとも一方を含む運転指令１５を各サブモジュール７に出力する。本実施の形態の場合、運転指令１５に含まれる制御指令は上アーム５ごと、および下アーム６ごとに設定されているが、保護指令は各サブモジュール７で共通である。図１および図２で説明したように各サブモジュール７は、運転指令１５に従って動作する。中継装置３２のより詳細な構成例については図５で説明する。
【００４７】
制御装置３０は、予め定められた周期Ｔ１（例えば、電気角１．８７５°）ごとに、制御指令を中継装置３２に送信する。系統周波数が６０Ｈｚである場合、電気角１．８７５°は、８６．８μ秒に相当する。制御装置３０におけるアーム電圧の指令値の演算にはある程度の時間がかかる。そのため、制御装置３０が、周期Ｔ１ごとに制御指令を送信する場合、保護装置３１は周期Ｔ１よりも短い周期Ｔ２（例えば、数μ秒）ごとに保護指令を送信する。
【００４８】
中継装置３２は、周期Ｔ１よりも短い周期Ｔ３（例えば、数μ秒）ごとに運転指令１５を各サブモジュール７に送信する。
【００４９】
制御指令、保護指令および運転指令１５は、耐ノイズ性を高めるために光ファイバを介して伝送するようにしてもよい。また、制御装置３０、保護装置３１、および中継装置３２は、専用回路によって構成してもよいし、その一部または全部をＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）および／またはマイクロプロセッサによって構成してもよい。なお、制御装置３０および保護装置３１は、例えば、ディジタル保護リレー装置で構成されていてもよい。
【００５０】
［制御装置の構成例］
図４は、実施の形態１に従う制御装置３０の構成例を示すブロック図である。図４を参照して、制御装置３０は、交流電圧指令生成部４０と、直流電圧指令生成部４１と、循環電流指令生成部４２と、コンデンサ電圧指令生成部４３と、アーム電圧指令生成部４４とを含む。
【００５１】
交流電圧指令生成部４０は、交流電圧検出器１０によって検出されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電圧値Ｖａｃｕ，Ｖａｃｖ，Ｖａｃｗと、交流電流検出器１６によって検出されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電流値Ｉａｃｕ，Ｉａｃｖ，Ｉａｃｗとに基づいて、各相の交流電圧指令値を生成する。交流電圧指令生成部４０は、例えば、ＰＩＤ制御器（Proportional-Integral-Differential  Controller）などのフィードバック制御器によって構成される。
【００５２】
直流電圧指令生成部４１は、各相の上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗに基づいて直流電流値Ｉｄｃを演算する。具体的には、上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗの和をＩｄｃ＿ｐとし、下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗの和をＩｄｃ＿ｎとすれば、直流電流値Ｉｄｃは、以下の式（１）によって計算できる。
【００５３】
Ｉｄｃ＝（Ｉｄｃ＿ｐ＋Ｉｄｃ＿ｎ）／２    ・・・（１）
直流電圧指令生成部４１は、直流電圧検出器１１Ａ，１１Ｂで検出された直流電圧値Ｖｄｃｐ，Ｖｄｃｎと、算出した直流電流値Ｉｄｃとに基づいて、直流電圧指令値を生成する。直流電圧指令生成部４１は、例えば、ＰＩＤ制御器などのフィードバック制御器によって構成される。
【００５４】
循環電流指令生成部４２は、まず、レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗにそれぞれ流れる循環電流Ｉｃｃｕ，Ｉｃｃｖ，Ｉｃｃｗを各相の上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗに基づいて計算する。循環電流は、複数のレグ回路４の間を循環する電流である。例えば、Ｕ相レグ回路４ｕを流れる循環電流Ｉｃｃｕは、以下の式（２）によって計算できる。
【００５５】
Ｉｃｃｕ＝（Ｉｐｕ＋Ｉｎｕ）／２−Ｉｄｃ／３    ・・・（２）
上式（２）の第１項はレグ回路４ｕの上アーム５および下アーム６に共通に流れる電流を表す。上記（２）の第２項は、直流電流値Ｉｄｃが各レグ回路に均等に流れると仮定したときのＵ相レグ回路４ｕの分担分を表す。循環電流Ｉｃｃｖ，Ｉｃｃｗについても同様に計算することができる。
【００５６】
循環電流指令生成部４２は、算出された各相の循環電流Ｉｃｃｕ，Ｉｃｃｖ，Ｉｃｃｗと、アーム回路ごとに平均化されたセルキャパシタ電圧Ｖｃａｐとに基づいて各相の循環電流の指令値を算出する。循環電流指令生成部４２は、例えば、ＰＩＤ制御器などのフィードバック制御器によって構成される。
【００５７】
コンデンサ電圧指令生成部４３は、アーム回路ごとに平均化されたセルキャパシタ電圧Ｖｃａｐと、各相の上アーム電流Ｉｐｕ，Ｉｐｖ，Ｉｐｗおよび下アーム電流Ｉｎｕ，Ｉｎｖ，Ｉｎｗに基づいて、各サブモジュール７の直流コンデンサの電圧指令値を生成する。コンデンサ電圧指令生成部４３は、例えば、ＰＩＤ制御器などのフィードバック制御器によって構成される。
【００５８】
アーム電圧指令生成部４４は、上記の各指令生成部を合成することによって、各相の上アーム５および下アーム６用のアーム電圧指令値Ｖｐｒｅｆｕ，Ｖｎｒｅｆｕ，Ｖｐｒｅｆｖ，Ｖｎｒｅｆｖ，Ｖｐｒｅｆｗ，Ｐｎｒｅｆｗを生成する。各相のアーム電圧指令値Ｖｐｒｅｆｕ，Ｖｎｒｅｆｕ，Ｖｐｒｅｆｖ，Ｖｎｒｅｆｖ，Ｖｐｒｅｆｗ，Ｐｎｒｅｆｗは、制御指令（電圧指令）として中継装置３２に伝送される。以下の説明において、いずれの相であるかを特定しない場合には、単にアーム電圧指令値Ｖｐｒｅｆ，Ｖｎｒｅｆと記載する場合がある。
【００５９】
なお、上記で説明した制御装置３０の構成は一例であって、他の構成の制御装置を本実施の形態に適用することができる。
【００６０】
［中継装置の構成および動作］
図５は、実施の形態１に従う中継装置３２の構成および動作を説明するための図である。図５を参照して、中継装置３２は、制御装置３０および保護装置３１と通信するための通信回路３５と、各サブモジュール７と通信するための通信回路３６と、専用通信路３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃと、データ通信路３８とを含む。なお、専用通信路３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃについて、総称する場合または不特定のものを示す場合、専用通信路３７と記載する。
【００６１】
通信回路３５は、リング型のネットワークを介して、制御装置３０と通信フレーム５１を送受信する。また、通信回路３５は、リング型のネットワークを介して、保護装置３１Ａと通信フレーム５２Ａを送受信し、保護装置３１Ｂと通信フレーム５２Ｂを送受信する。なお、通信フレーム５２Ａ，５２Ｂについて、総称する場合または不特定のものを示す場合、通信フレーム５２と記載する。通信回路３６は、スター型のネットワークを介して、通信フレーム５５を各サブモジュール７に送信する。ここで、通信フレーム５１，５２，５５は、図６に示すような構成を有する。
【００６２】
図６は、実施の形態１に従う通信フレーム構成を模式的に示す図である。図６を参照して、通信フレームは、フラグ領域６１と、ヘッダ領域６２と、データ本体が格納されるペイロード領域６３と、誤り検出情報が格納されるＦＣＳ（Frame  Check  Sequence）領域６４とを含む。ヘッダ領域６２には、通信コマンド、シーケンス番号、データ長等の情報が格納される。ペイロード領域６３は、専用指令フィールド６６と、データフィールド６７とを含む。
【００６３】
図５および図６を参照して、制御装置３０と中継装置３２間で送受信される通信フレーム５１のペイロード領域６３には、制御指令および制御結果が格納される。具体的には、通信フレーム５１の専用指令フィールド６６には、制御指令のうちの同期指令が格納され、データフィールド６７には、制御指令のうち同期指令以外の他の指令が格納される。他の指令は、電圧指令（例えば、各レグ回路４ｕ，４ｖ，４ｗの上アーム５の出力電圧指令値および下アーム６の出力電圧指令値）を含む。制御結果は、例えば、セルキャパシタ電圧Ｖｃａｐ等である。
【００６４】
保護装置３１から送信される通信フレーム５２のペイロード領域６３には、保護指令のデータが格納される。具体的には、通信フレーム５２の専用指令フィールド６６には、保護指令のうちの停止指令が格納され、データフィールド６７には、保護指令のうちの他の指令およびサブモジュールの状態情報が格納される。他の指令は、例えば、通常運転指令を含んでもよい。状態情報は、例えば、サブモジュールの動作状態、停止状態および故障情報などを含んでもよい。なお、通信フレーム５２のデータフィールド６７には、何のデータも格納されない構成であってもよい。この場合、保護指令は、実質的に停止指令と同一となる。
【００６５】
通信回路３５は、制御装置３０から受信した通信フレーム５１の専用指令フィールド６６から同期指令を抽出し、専用通信路３７Ａを介して、当該同期指令を通信回路３６に送信する。同期指令は、専用信号に変換されて通信回路３５から通信回路３６に送信される。また、通信回路３５は、通信フレーム５１のデータフィールド６７から電圧指令を抽出し、当該電圧指令を内部メモリに格納する。通信回路３５は、予め定められた周期Ｔ４ごとに、内部メモリに格納された電圧指令を読み出して、データ通信路３８を介して、通信回路３６に送信する。
【００６６】
通信回路３５は、保護装置３１Ａから受信した通信フレーム５２Ａの専用指令フィールド６６から停止指令を抽出し、専用通信路３７Ｂを介して、当該停止指令を通信回路３６に送信する。停止指令は、専用信号に変換されて通信回路３５から通信回路３６に送信される。また、通信回路３５は、通信フレーム５２のデータフィールド６７から他の指令を抽出し、当該他の指令を内部メモリに格納する。通信回路３５は、予め定められた周期Ｔ４ごとに、内部メモリに格納された他の指令を読み出すとともに、データ通信路３８を介して、通信回路３６に送信する。なお、通信回路３５は、保護装置３１Ｂから受信した通信フレーム５２Ｂから停止指令を抽出し、専用通信路３７Ｂを介して、当該停止指令を通信回路３６に送信する。
【００６７】
上記のように、電圧指令、および保護指令のうちの他の指令は、内部メモリに一旦格納され、周期Ｔ４ごとにデータ通信路３８を介して送信される。一方、同期指令および停止指令は、内部メモリに格納されることなく、通信フレームから抽出されたらすぐに（すなわち、周期Ｔ４に関係なく）専用通信路３７を介して送信される。
【００６８】
そのため、例えば、通信回路３５が通信フレーム５１を受信した場合、データ通信路３８を介して送信される電圧指令よりも、専用通信路３７Ａを介して送信される同期指令の方が通信回路３６に早く到達する。具体的には、通信回路３５および通信回路３６間における、専用通信路３７を介した通信の通信速度は、通信回路３５および通信回路３６間における、データ通信路３８を介した通信の通信速度よりも速い。換言すると、専用通信路３７を用いた通信方式は、データ通信路３８を用いた通信方式よりも通信速度が速い通信方式である。
【００６９】
通信回路３６は、専用通信路３７を介して、同期指令に対応する専用信号と、停止指令に対応する専用信号とを受信して、内部メモリに格納する。通信回路３６は、データ通信路３８を介して、電圧指令および他の指令（例えば、通常運転指令）を受信して、内部メモリに格納する。
【００７０】
通信回路３６は、周期Ｔ３ごとに運転指令１５を含む通信フレーム５５を各サブモジュール７に送信する。具体的には、通信回路３６から送信される通信フレーム５５のペイロード領域６３には、運転指令１５が格納される。詳細には、通信フレーム５５の専用指令フィールド６６には、同期指令および停止指令が格納され、データフィールド６７には、電圧指令、および保護指令のうちの他の指令が格納される。
【００７１】
通信回路３６は、周期Ｔ３ごとに、内部メモリに格納された最新の情報（具体的には、同期指令、停止指令、電圧指令、および他の指令のうちの少なくとも１つ）を上記のように通信フレーム５５の各領域に格納して、当該通信フレーム５５を各サブモジュール７に送信する。
【００７２】
そのため、専用通信路３７を用いて停止指令および同期指令を送信する構成は、専用通信路３７の代わりにデータ通信路３８を用いてこれらを送信する構成と比較して、保護装置３１から各サブモジュール７に停止指令が到達する時間、および制御装置３０から各サブモジュール７に同期指令が到達する時間を大幅に短くすることができる。
【００７３】
また、通信回路３６は、各サブモジュール７からセルキャパシタ電圧の検出値を表す信号１７を受信する。例えば、通信回路３６は、各サブモジュール７の電圧検出部２７で検出された直流コンデンサ２４の電圧（すなわち、信号１７）をアーム回路ごとに平均化することによって、セルキャパシタ電圧Ｖｃａｐを計算する。セルキャパシタ電圧Ｖｃａｐは、内部メモリに格納される。
【００７４】
通信回路３６は、周期Ｔ４で、セルキャパシタ電圧Ｖｃａｐを読み出して、データ通信路３８を介して通信回路３５に送信する。通信回路３５は、通信フレーム５１のデータフィールド６７にセルキャパシタ電圧Ｖｃａｐを格納して、当該通信フレーム５１を制御装置３０に送信する。セルキャパシタ電圧Ｖｃａｐは、制御結果として、制御装置３０によって制御指令を生成するために利用される。
【００７５】
＜利点＞
実施の形態１によると、系統事故等による過電流検出時における各サブモジュール７の動作の停止をより高速化でき、各サブモジュール７を適切に保護できる。また、各サブモジュール７の制御機能に関して、制御装置３０が発行する同期信号を速やかに各サブモジュール７に伝達できるため、高速制御応答が可能となる。
【００７６】
実施の形態２．
図４で説明したように、制御装置３０は、各中継装置３２とリング型のネットワークで接続されている。リング型接続の場合、通信フレーム５１は、複数の中継装置３２を経由しながら送信される。そのため、制御装置３０からある中継装置３２に通信フレーム５１が到達する時間と、制御装置３０から他の中継装置３２に通信フレーム５１が到達する時間とは異なる。すなわち、各中継装置３２間において、通信フレーム５１に含まれる同期指令の到達時間にも差が生じる。
【００７７】
また、中継装置３２は、各サブモジュール７とスター型で接続（一対一で接続）されている。そのため、中継装置３２と各サブモジュール７間の通信ケーブル長が同じであれば、各サブモジュール７間において、中継装置３２から送信される通信フレーム５５の到達時間に差は生じない。このことから、各中継装置３２間における同期指令の到達時間差が、各サブモジュール７の同期タイミングのずれ（ジッタ）に反映される。そこで、実施の形態２では、各中継装置３２間における同期指令の到達時間差を低減するための構成について説明する。
【００７８】
図７は、実施の形態２に従う通信方式およびその利点を説明するための図である。具体的には、図７（ａ）は、比較例に従う通信方式を説明するための図である。図７（ｂ）は、実施の形態２に従う通信方式を説明するための図である。
【００７９】
図７（ａ）を参照して、比較例に従う通信方式は、電圧指令、同期指令および制御結果を同一の通信フレームで通信する方式である。具体的には、当該通信フレームのペイロード領域には、電圧指令、同期指令および制御結果が格納される。当該通信フレームの構成は、実施の形態１で説明した通信フレーム５１の構成と実質的に同一である。
【００８０】
この場合、制御装置３０から送信された通信フレーム８１は、中継装置３２＿１（図７中の中継装置（１）に対応）に最初に到達する。次に、通信フレーム８１は、中継装置３２＿１から中継装置３２＿２に送信される。以降、通信フレーム８１は、複数の中継装置３２を経由して中継装置３２＿Ｎに到達した後、中継装置３２＿Ｎから制御装置３０に送信される。制御装置３０から送信された通信フレームが最初に到達する先頭の中継装置３２＿１と、当該通信フレームが最後に到達する末尾の中継装置３２＿Ｎとの間における当該通信フレームの到達時間差はＴａである。
【００８１】
図７（ｂ）を参照して、実施の形態２に従う通信方式は、電圧指令、同期指令および制御結果をそれぞれ異なる通信フレームを用いて通信する方式である。実施の形態２に従う通信方式では、制御装置３０は、電圧指令を含む通信フレーム９１と、同期指令を含む通信フレーム９３と、制御結果を含む通信フレーム９５とを各中継装置３２に送信する。
【００８２】
具体的には、まず、電圧指令専用の通信フレーム９１が、制御装置３０から各中継装置３２＿１〜３２＿Ｎに送信され、中継装置３２＿Ｎから制御装置３０に送信される。通信フレーム９１は、フラグ領域と、ヘッダ領域と、ペイロード領域と、ＦＣＳ領域とを含む。通信フレーム９１のペイロード領域のデータフィールド（図６参照）には、制御装置３０により電圧指令が格納される。なお、通信フレーム９１のペイロード領域には同期指令は格納されない。そのため、当該ペイロード領域は、データフィールドのみを有し、専用指令フィールドを有さなくてもよい。または、当該ペイロード領域は、無効値を格納した専用指令フィールドを有してもよい。
【００８３】
次に、同期指令専用の通信フレーム９３が、制御装置３０から各中継装置３２＿１〜３２＿Ｎに送信され、中継装置３２＿Ｎから制御装置３０に送信される。通信フレーム９３は、フラグ領域と、ヘッダ領域と、ペイロード領域と、ＦＣＳ領域とを含む。ペイロード領域の専用指令フィールドには、制御装置３０により同期指令が格納される。なお、通信フレーム９３のペイロード領域には電圧指令および制御結果が格納されないため、当該ペイロード領域は、専用指令フィールドのみを有し、データフィールドを有さなくてもよい。
【００８４】
ここで、中継装置３２＿１と中継装置３２＿Ｎとの間における通信フレーム９３の到達時間差はＴｂであり、到達時間差Ｔａよりも短い。これは、ペイロード領域に同期指令のみが格納される通信フレーム９３は、ペイロード領域に電圧指令、同期指令および制御結果が格納される通信フレーム８１と比較して通信フレーム長が短いためである。これにより、各中継装置３２間における同期指令の到達時間差を低減できるため、各サブモジュール７の同期タイミングのずれであるジッタを低減できる。
【００８５】
最後に、制御結果専用の通信フレーム９５が、制御装置３０から各中継装置３２＿１〜３２＿Ｎに送信され、中継装置３２＿Ｎから制御装置３０に送信される。通信フレーム９５は、フラグ領域と、ヘッダ領域と、ペイロード領域と、ＦＣＳ領域とを含む。通信フレーム９５のペイロード領域のデータフィールドには、中継装置３２により制御結果が格納される。なお、通信フレーム９５のペイロード領域には同期指令が格納されない。そのため、当該ペイロード領域は、専用指令フィールドのみを有し、データフィールドを有さなくてもよい。または、当該ペイロード領域は、無効値を格納した専用指令フィールドを有してもよい。
【００８６】
上記では、制御装置３０が、通信フレーム９１，９３，９５の順に送信する構成について説明したが、当該構成に限られない。具体的には、制御装置３０が、通信フレーム９１を各中継装置３２に送信した後に、通信フレーム９３を各中継装置３２に送信する構成であればよい。制御装置３０は、例えば、通信フレーム９５，９１，９３の順に送信する構成であってもよいし、通信フレーム９１，９５，９３の順に送信する構成であってもよい。
【００８７】
あるいは、制御装置３０は、ペイロード領域に電圧指令および制御結果が格納される通信フレームと、ペイロード領域に同期指令が格納される通信フレーム９３とを送信する構成であってもよい。この場合、制御装置３０は、電圧指令および制御結果が格納される通信フレーム、通信フレーム９３の順に送信する。
【００８８】
＜利点＞
実施の形態２によると、制御装置３０と各中継装置３２とがリング型のネットワークで接続されている場合であっても、同期指令が各サブモジュール７に到達する時間をできるだけ短くすることができる。これにより、各サブモジュール７間において、同期指令の到達時間差を低減でき、同期タイミングのジッタを抑えることができる。
【００８９】
［その他の実施の形態］
上述した実施の形態では、電力変換装置１が複数の中継装置３２を含む構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、電力変換装置１が１つの中継装置３２を含む構成であってもよい。この場合、制御装置３０および保護装置３１の各々と、中継装置３２とは、ポイントツーポイント型のネットワークを介して接続される。
【００９０】
上述した実施の形態では、図３において、Ｕ相用のＮ台の中継装置３２＿１〜３２〜Ｎを１つのリング型通信回線で接続する構成について説明したが、当該構成に限られず、Ｎ台の中継装置を複数の通信回線で接続する構成であってもよい。例えば、１つのリング型通信回線に接続される中継装置の台数を最大４台とし、８台の中継装置を接続する場合、第１のリング型通信回線には４台の中継装置が接続され、第２のリング通信回線には残りの４台の中継装置が接続される。
【００９１】
上述した実施の形態では、保護装置３１が、各アームの少なくとも１つに過電流が流れていると判定した場合に、停止指令を含む保護指令を各中継装置３２に送信する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、保護装置３１は、過電流以外の電力系統の異常（例えば、過電圧、不足電圧、周波数異常等）を検出した場合に、当該保護指令を各中継装置３２に送信する構成であってもよい。
【００９２】
上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
【００９３】
また、上述した実施の形態において、その他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
【００９４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９５】
１  電力変換装置、２  電力変換回路部、３  指令生成部、４ｕ，４ｖ，４ｗ  レグ回路、５  上アーム、６  下アーム、７  サブモジュール、８Ａ，８Ｂ  リアクトル、９Ａ，９Ｂ  アーム電流検出器、１０  交流電圧検出器、１１Ａ，１１Ｂ  直流電圧検出器、１２  交流回路、１３  連系変圧器、１４  直流回路、１５ｎｕ，１５ｎｖ，１５ｎｗ，１５ｐｕ，１５ｐｖ，１５ｐｗ  運転指令、１６  交流電流検出器、１７  信号、２０ＨＢ  変換回路、２１  ゲート制御部、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ  スイッチング素子、２３Ａ，２３Ｂ  ダイオード、２４  直流コンデンサ、２６Ｎ，２６Ｐ  入出力端子、２７  電圧検出部、２８  送受信部、３０  制御装置、３１Ａ，３１Ｂ  保護装置、３２  中継装置、３５，３６  通信回路、３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ  専用通信路、３８  データ通信路、４０  交流電圧指令生成部、４１  直流電圧指令生成部、４２  循環電流指令生成部、４３  コンデンサ電圧指令生成部、４４  アーム電圧指令生成部、５１，５２Ａ，５２Ｂ，５５，８１，９１，９３，９５  通信フレーム、６１  フラグ領域、６２  ヘッダ領域、６３  ペイロード領域、６４  ＦＣＳ領域、６６  専用指令フィールド、６７  データフィールド。
【要約】
電力変換装置（１）は、互いに直列接続された複数のサブモジュール（７）を含む電力変換回路部（２）と、各サブモジュールを保護するための保護指令を生成する保護装置（３１Ａ，３１Ｂ）と、保護指令を各サブモジュールに出力する少なくとも１つの中継装置（３２＿１〜３２＿Ｎ）とを備える。中継装置は、保護装置と通信するための第１の通信回路（３５）と、電力変換回路部と通信するための第２の通信回路（３６）とを含む。第１の通信回路は、第１の通信路（３７）を介して、停止指令を前記第２の通信回路に送信し、第２の通信路（３８）を介して、停止指令とは異なる他の情報を第２の通信回路に送信する。第１の通信路を介した通信の通信速度は、第２の通信路を介した通信の通信速度よりも速い。【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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