(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置であって、
互いにカスケード接続された複数の変換器セルを有するアームを複数含む電力変換器を備え、
前記複数のアームの各々は、交流回路の対応する相と電気的に接続され、
前記複数の変換器セルの各々は、
一対の入出力端子と、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子を介して前記入出力端子と電気的に接続される蓄電素子と、
前記蓄電素子の電圧を検出する電圧検出器とを有し、
前記電力変換装置は、さらに、
前記交流回路と前記電力変換器との間を接続する交流線路に流れる交流電流を検出する交流電流検出器と、
前記電力変換器の制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記検出された交流電流と交流電流指令値との偏差に応じた交流電流制御を行う交流電流制御部と、
個々の前記蓄電素子の電圧と個別電圧指令値との偏差に応じた個別電圧制御を行う個別電圧制御部と、
前記電力変換器の全体での前記蓄電素子の電圧のばらつきの程度を示す評価値を算出し、前記評価値が閾値よりも大きい場合に、前記交流電流制御および前記個別電圧制御を実行しながら、前記複数のアームをそれぞれ流れるアーム電流の実効値が増加するように前記電力変換器の制御を変更する、制御変更部とを含む、電力変換装置。
【請求項２】
前記電力変換装置は、前記複数のアームをそれぞれ流れるアーム電流を検出する複数のアーム電流検出器をさらに備え、
前記制御装置は、
前記検出されたアーム電流に基づいて計算された循環電流と、前記複数の変換器セルにおける前記蓄電素子の電圧の平均値に基づいて計算された循環電流指令値との偏差に応じた循環電流制御を行う循環電流制御部をさらに含み、
前記制御変更部は、前記評価値が前記閾値よりも大きい場合に、前記循環電流指令値の絶対値をより大きい値に変更する指令を前記循環電流制御部に出力する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御変更部は、前記評価値が前記閾値よりも大きい場合に、前記循環電流指令値の絶対値を間欠的により大きい値に変更する指令を前記循環電流制御部に出力する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御変更部は、前記評価値が前記閾値よりも大きい場合に、元の前記循環電流指令値に変更量を加算する場合と元の前記循環電流指令値から変更量を減算する場合とを交互に繰り返す指令を前記循環電流制御部に出力する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記交流電流検出器と前記電力変換器との間において、前記交流線路に開閉器を介して接続された調相機器をさらに備え、
前記制御変更部は、前記評価値が前記閾値よりも大きい場合に、前記開閉器を投入する指令を出力する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記交流電流検出器と前記電力変換器との間に接続された、タップの切替え機能付きの変圧器をさらに備え、
前記制御変更部は、前記評価値が前記閾値よりも大きい場合に、前記変圧器の前記タップの切り替え指令を出力することによって前記電力変換器側の交流電流を増やす、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御変更部は、前記評価値が前記閾値よりも大きい場合に、逆相電流分を含めるように前記交流電流指令値を変更する指令を前記交流電流制御部に出力し、
前記交流電流制御部は、前記検出された交流電流と前記変更された交流電流指令値との偏差に応じた交流電流制御を行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
電力変換装置であって、
互いにカスケード接続された複数の変換器セルを有するアームを複数含む電力変換器を備え、
前記複数のアームの各々は、交流回路の対応する相と電気的に接続され、
前記複数の変換器セルの各々は、
一対の入出力端子と、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子を介して前記入出力端子と電気的に接続される蓄電素子と、
前記蓄電素子の電圧を検出する電圧検出器とを有し、
前記電力変換装置は、さらに、
前記交流回路と前記電力変換器との間を接続する交流線路に流れる交流電流を検出する交流電流検出器と、
前記電力変換器の制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記検出された交流電流と交流電流指令値との偏差に応じた交流電流制御を行う交流電流制御部と、
個々の前記蓄電素子の電圧と個別電圧指令値との偏差に応じた個別電圧制御を行う個別電圧制御部と、
個々の前記蓄電素子間での電圧のばらつきの程度を示す評価値を算出し、前記評価値が閾値よりも大きい場合に、前記交流電流制御および前記個別電圧制御を実行しながら、前記複数のアームをそれぞれ流れるアーム電流の実効値が増加するように前記電力変換器の制御を変更する、制御変更部とを含む、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に設置される大容量の電力変換装置として、複数の単位変換器（以下、「変換器セル」と称する）がカスケードに接続された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。通常、変換器セルは、複数のスイッチング素子と蓄電素子（代表的には、キャパシタ）とを備える。【０００３】
モジュラーマルチレベル変換器では、所望の制御出力を得るためには、個々の変換器セルの蓄電素子の電圧（キャパシタ電圧）を目標値近辺に維持する必要がある。キャパシタ電圧が当該目標値から外れると、変換器セルの出力電圧が指令通りとならないことで、意図しない循環電流の発生等によって制御特性が悪化することが懸念される。著しい場合には、いずれかの変換器セルにおいて、キャパシタ電圧が過電圧保護または低電圧保護のレベルまで過上昇または過低下することで、ＭＭＣの動作が停止される虞がある。【０００４】
通常、キャパシタ電圧は、個別の変換器セル毎のキャパシタ電圧制御（以下、「個別制御」とも称する）に加えて、ＭＭＣ内での変換器セル全体での制御（以下、「全電圧制御」とも称する）、および、一定のグループ（たとえば、アームまたは相）の間でのバランス制御によって、多階層で制御されることが一般的である（たとえば、特開２０１１−１８２５１７号公報（特許文献１）を参照）。【０００５】
特開２０１９−０３０１０６号公報（特許文献２）は、ＭＭＣを交流電源および交流負荷などの交流回路に接続する場合に、交流回路の状況によっては個別制御が安定的に実行できずにキャパシタ電圧にアンバランスが生じることを課題にしている。具体的に、この文献に記載の電力変換装置は、個別制御を安定的に実行するために、交流回路と電力変換部との間で流入しまたは流出する交流電力が閾値よりも小さい場合に、相間バランス制御のための循環電流以外に個別制御のための循環電流を流す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１８２５１７号公報
【特許文献２】特開２０１９−０３０１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
交流回路と電力変換部との間で入出力される交流電力が閾値よりも小さい場合に、必ずしも個々のキャパシタ電圧にアンバランスが生じているとは限らない。上記の特開２０１９−０３０１０６号公報（特許文献２）に記載の制御方法の問題点は、交流回路と電力変換部との間で入出力される交流電力が小さい場合に、常に個別制御のための循環電流を流している点にある。このため、個々のキャパシタ電圧のばらつきは許容範囲に収まっているのにも拘わらず、無駄に電力を消費している場合があり得る。【０００８】
この開示は、上記の問題点を考慮したものであり、その目的は、より安定的かつ効率的にキャパシタ電圧の個別制御を実行可能なＭＭＣ方式の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】
【０００９】
一実施形態による電力変換装置は、電力変換器と、交流電流検出器と、制御装置とを備える。電力変換器は、互いにカスケード接続された複数の変換器セルを有するアームを複数含む。複数のアームの各々は、交流回路の対応する相と電気的に接続される。複数の変換器セルの各々は、一対の入出力端子と、複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子を介して入出力端子と電気的に接続される蓄電素子と、蓄電素子の電圧を検出する電圧検出器とを有する。交流電流検出器は、交流回路と電力変換器との間を接続する交流線路に流れる交流電流を検出する。制御装置は、電力変換器の制御を行う。制御装置は、交流電流制御部と、個別電圧制御部と、制御変更部とを含む。交流電流制御部は、検出された交流電流と交流電流指令値との偏差に応じた交流電流制御を行う。個別電圧制御部は、個々の蓄電素子の電圧と個別電圧指令値との偏差に応じた個別電圧制御を行う。制御変更部は、電力変換器の全体での蓄電素子の電圧のばらつきの程度を示す評価値を算出し、評価値が閾値よりも大きい場合に、交流電流制御および個別電圧制御を実行しながら、複数のアームをそれぞれ流れるアーム電流が増加するように電力変換器の制御を変更する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の実施形態によれば、電力変換器の全体での蓄電素子の電圧のばらつきの程度を示す評価値が閾値よりも大きい場合に、複数のアームをそれぞれ流れるアーム電流が増加するように電力変換器の制御を変更する。この結果、より安定的かつ効率的にキャパシタ電圧の個別制御を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る電力変換装置１の概略構成図である。
【図２】電力変換器２を構成する変換器セル７の構成例を示す回路図である。
【図３】図１に示された制御装置３の内部構成を説明する機能ブロック図である。
【図４】制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図５】図３に示された基本制御部５０２の構成例を説明するブロック図である。
【図６】アーム制御部５０３の構成例を説明するブロック図である。
【図７】図６に示された個別セル制御部２０２の構成例を示すブロック図である。
【図８】個別電圧制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図９】図７に示されたゲート信号生成部によるＰＷＭ変調制御を説明するための概念的な波形図である。
【図１０】循環電流変更部８１０の構成例を示すブロック図である。
【図１１】循環電流指令値を変更する機能を含めた循環電流制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１０の指令値変更指令部の動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態２の電力変換装置の概略構成図である。
【図１４】図１３の調相機器の動作を制御する調相機器制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１５】図１４の開閉器制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図１６】図１の変圧器のタップの切替を制御するための変圧器制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１７】図１６のタップ切替指令部の動作例を示すフローチャートである。
【図１８】電力変換器から直流回路に供給する逆相電流を制御するための逆相電流制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１９】実施の形態４の電力変換装置における交流電流制御部の構成例を示すブロック図である。
【図２０】図１８の指令値変更指令部の動作例を示すフローチャートである。
【図２１】図１０の循環電流変更部、図１３の調相機器制御部、図１５の変圧器制御部８３０、および図１７の逆相電流制御部を一般化した制御変更部の構成例を示すブロック図である。
【図２２】図２１の変更指令部の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
（電力変換装置の全体構成）
図１は、本実施の形態に係る電力変換装置１の概略構成図である。
【００１４】
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変換器セル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、「変換器セル」は、「サブモジュール」、ＳＭ、または「単位変換器」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。電力変換装置１は、電力変換器２と、制御装置３とを含む。
【００１５】
電力変換器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（総称する場合または任意のものを示す場合、レグ回路４と記載する）を含む。
【００１６】
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。
【００１７】
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、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、たとえば、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と変圧器１３との接続は図示していない。
【００１８】
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、たとえば、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。
【００１９】
図１の変圧器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に接続する構成としてもよい。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。
【００２０】
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および下アーム６の接続点である交流入力端子Ｎｕは、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は、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するので、以下、レグ回路４ｕの構成について代表的に説明する。
【００２１】
上アーム５は、カスケード接続された複数の変換器セル７と、リアクトル８Ａとを含む。複数の変換器セル７およびリアクトル８Ａは、直列に接続されている。同様に、下アーム６は、カスケード接続された複数の変換器セル７と、リアクトル８Ｂとを含む。複数の変換器セル７およびリアクトル８Ｂは、直列に接続されている。以下の説明では、上アーム５および下アーム６の各々に含まれる変換器セル７の数をＮｃｅｌｌとする。但し、Ｎｃｅｌｌ≧２とする。
【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はそれぞれ複数個設けられてもよい。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。また、変圧器結線を工夫して、直流分電流の磁束を打ち消すとともに、交流分電流に対して変圧器の漏れリアクタンスが作用することでリアクトルの代替としてもよい。リアクトル８Ａ，８Ｂを設けることにより、交流回路１２または直流回路１４等の事故時における事故電流の急激な増大を抑制することができる。
【００２３】
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）を計測する各検出器として、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、直流電流検出器１７とを含む。これらの検出器によって検出された信号は、制御装置３に入力される。
【００２４】
なお、図１では図解を容易にするために、各検出器から制御装置３に入力される信号の信号線と、制御装置３および各変換器セル７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変換器セル７ごとに設けられている。各変換器セル７と制御装置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。信号線は、たとえば光ファイバによって構成される。
【００２５】
次に、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Ｖａｃｕ、Ｖ相の交流電圧Ｖａｃｖ、および、Ｗ相の交流電圧Ｖａｃｗを検出する。以下の説明では、Ｖａｃｕ、Ｖａｃｖ、および、Ｖａｃｗを総称してＶａｃとも記載する。
【００２６】
交流電流検出器１６は、交流回路１２のＵ相の交流電流Ｉａｃｕ、Ｖ相の交流電流Ｉａｃｖ、および、Ｗ相の交流電流Ｉａｃｗを検出する。以下の説明では、Ｉａｃｕ、Ｉａｃｖ、およびＩａｃｗを総称してＩａｃとも記載する。
【００２７】
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Ｖｄｃｎを検出する。直流電圧Ｖｄｃｐと直流電圧Ｖｄｃｎとの差を直流電圧Ｖｄｃとする。直流電流検出器１７は、高電位側直流端子Ｎｐまたは低電位側直流端子Ｎｎを流れる直流電流Ｉｄｃを検出する。
【００２８】
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。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。以下の説明では、上アーム電流Ｉｐｕ、Ｉｐｖ、Ｉｐｗを総称して上アーム電流Ｉａｒｍｐとも記載し、下アーム電流Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗを総称して下アーム電流Ｉａｒｍｎとも記載し、上アーム電流Ｉａｒｍｐと下アーム電流Ｉａｒｍｎとを総称してＩａｒｍとも記載する。
【００２９】
（変換器セルの構成例）
図２は、電力変換器２を構成する変換器セル７の構成例を示す回路図である。
【００３０】
図２（ａ）に示す変換器セル７は、ハーフブリッジ構成と呼ばれる回路構成を有する。この変換器セル７は、２つのスイッチング素子３１ｐおよび３１ｎを直列接続して形成した直列体と、蓄電素子３２と、電圧検出器３３と、入出力端子Ｐ１，Ｐ２とを備える。スイッチング素子３１ｐおよび３１ｎの直列体と蓄電素子３２とは並列接続される。電圧検出器３３は、蓄電素子３２の両端間の電圧Ｖｃを検出する。
【００３１】
スイッチング素子３１ｎの両端子は、入出力端子Ｐ１，Ｐ２とそれぞれ接続される。変換器セル７は、スイッチング素子３１ｐ，３１ｎのスイッチング動作により、蓄電素子３２の電圧Ｖｃまたは零電圧を、入出力端子Ｐ１およびＰ２の間に出力する。スイッチング素子３１ｐがオン、かつスイッチング素子３１ｎがオフとなったときに、変換器セル７からは、蓄電素子３２の電圧Ｖｃが出力される。スイッチング素子３１ｐがオフ、かつスイッチング素子３１ｎがオンとなったときに、変換器セル７は、零電圧を出力する。
【００３２】
図２（ｂ）に示す変換器セル７は、フルブリッジ構成と呼ばれる回路構成を有する。この変換器セル７は、２つのスイッチング素子３１ｐ１および３１ｎ１を直列接続して形成された第１の直列体と、２つスイッチング素子３１ｐ２および３１ｎ２を直列接続して形成された第２の直列体と、蓄電素子３２と、電圧検出器３３と、入出力端子Ｐ１，Ｐ２とを備える。第１の直列体と、第２の直列体と、蓄電素子３２とが並列接続される。電圧検出器３３は、蓄電素子３２の両端間の電圧Ｖｃを検出する。
【００３３】
スイッチング素子３１ｐ１およびスイッチング素子３１ｎ１の中点は、入出力端子Ｐ１と接続される。同様に、スイッチング素子３１ｐ２およびスイッチング素子３１ｎ２の中点は、入出力端子Ｐ２と接続される。変換器セル７は、スイッチング素子３１ｐ１，３１ｎ１，３１ｐ２，３１ｎ２のスイッチング動作により、蓄電素子３２の電圧Ｖｃ、−Ｖｃ、または零電圧を、入出力端子Ｐ１およびＰ２の間に出力する。
【００３４】
図２（ａ）および図２（ｂ）において、スイッチング素子３１ｐ，３１ｎ，３１ｐ１，３１ｎ１，３１ｐ２，３１ｎ２は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、ＧＣＴ（Gate  Commutated  Turn-off）サイリスタなどの自己消弧型の半導体スイッチング素子にＦＷＤ（Freewheeling  Diode）が逆並列に接続されて構成される。
【００３５】
図２（ａ）および図２（ｂ）において、蓄電素子３２には、フィルムコンデンサなどのキャパシタが主に用いられる。蓄電素子３２は、以降の説明では、キャパシタと呼称することもある。以下では、蓄電素子３２の電圧Ｖｃをキャパシタ電圧Ｖｃとも称する。
【００３６】
図１に示されるように、変換器セル７はカスケード接続されている。図２（ａ）および図２（ｂ）の各々において、上アーム５に配置された変換器セル７では、入出力端子Ｐ１は、隣の変換器セル７の入出力端子Ｐ２または高電位側直流端子Ｎｐと接続され、入出力端子Ｐ２は、隣の変換器セル７の入出力端子Ｐ１または交流入力端子Ｎｕと接続される。同様に、下アーム６に配置された変換器セル７では、入出力端子Ｐ１は、隣の変換器セル７の入出力端子Ｐ２または交流入力端子Ｎｕと接続され、入出力端子Ｐ２は、隣の変換器セル７の入出力端子Ｐ１または低電位側直流端子Ｎｎと接続される。
【００３７】
以降では、変換器セル７を図２（ａ）に示すハーフブリッジセルの構成とし、スイッチング素子として半導体スイッチング素子、蓄電素子としてキャパシタを用いた場合を例に説明する。但し、電力変換器２を構成する変換器セル７を図２（ｂ）に示すフルブリッジ構成とすることも可能である。また、上記で例示した構成以外の変換器セル、たとえば、クランプトダブルセルと呼ばれる回路構成などを適用した変換器セルを用いてもよく、スイッチング素子および蓄電素子も上記の例示に限定されるものではない。
【００３８】
（制御装置）
図３は、図１に示された制御装置３の内部構成を説明する機能ブロック図である。
【００３９】
図３を参照して、制御装置３は、各変換器セル７のスイッチング素子３１ｐ，３１ｎのオン、オフを制御するためのスイッチング制御部５０１を備える。
【００４０】
スイッチング制御部５０１は、Ｕ相基本制御部５０２Ｕと、Ｕ相上アーム制御部５０３ＵＰと、Ｕ相下アーム制御部５０３ＵＮと、Ｖ相基本制御部５０２Ｖと、Ｖ相上アーム制御部５０３ＶＰと、Ｖ相下アーム制御部５０３ＶＮと、Ｗ相基本制御部５０２Ｗと、Ｗ相上アーム制御部５０３ＷＰと、Ｗ相下アーム制御部５０３ＷＮとを含む。
【００４１】
以下の説明では、Ｕ相基本制御部５０２Ｕ、Ｖ相基本制御部５０２Ｖ、および、Ｗ相基本制御部５０２Ｗを総称して基本制御部５０２とも記載する。同様に、Ｕ相上アーム制御部５０３ＵＰ、Ｕ相下アーム制御部５０３ＵＮ、Ｖ相上アーム制御部５０３ＶＰ、Ｖ相下アーム制御部５０３ＶＮ、Ｗ相上アーム制御部５０３ＷＰ、および、Ｗ相下アーム制御部５０３ＷＮを総称してアーム制御部５０３とも記載する。
【００４２】
図４は、制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図４には、コンピュータによって制御装置３を構成する例が示される。
【００４３】
図４を参照して、制御装置３は、１つ以上の入力変換器７０と、１つ以上のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路７１と、マルチプレクサ（ＭＵＸ）７２と、Ａ／Ｄ（Analog  to  Digital）変換器７３とを含む。さらに、制御装置３は、１つ以上のＣＰＵ（Central  Processing  Unit）７４と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）７５と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）７６とを含む。さらに、制御装置３は、１つ以上の入出力インターフェイス７７と、補助記憶装置７８と、上記の構成要素間を相互に接続するバス７９を含む。
【００４４】
入力変換器７０は、入力チャンネルごとに補助変成器（図示せず）を有する。各補助変成器は、図１の各電気量検出器による検出信号を、後続する信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。
【００４５】
サンプルホールド回路７１は、入力変換器７０ごとに設けられる。サンプルホールド回路７１は、対応の入力変換器７０から受けた電気量を表す信号を規定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。
【００４６】
マルチプレクサ７２は、複数のサンプルホールド回路７１に保持された信号を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器７３は、マルチプレクサ７２によって選択された信号をデジタル値に変換する。なお、複数のＡ／Ｄ変換器７３を設けることによって、複数の入力チャンネルの検出信号に対して並列的にＡ／Ｄ変換を実行するようにしてもよい。
【００４７】
ＣＰＵ７４は、制御装置３の全体を制御し、プログラムに従って演算処理を実行する。揮発性メモリとしてのＲＡＭ７５および不揮発性メモリとしてのＲＯＭ７６は、ＣＰＵ７４の主記憶として用いられる。ＲＯＭ７６は、プログラムおよび信号処理用の設定値などを収納する。補助記憶装置７８は、ＲＯＭ７６に比べて大容量の不揮発性メモリであり、プログラムおよび電気量検出値のデータなどを格納する。
【００４８】
入出力インターフェイス７７は、ＣＰＵ７４および外部装置の間で通信する際のインターフェイス回路である。
【００４９】
なお、図３の例とは異なり、制御装置３の少なくとも一部をＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）および、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等の回路を用いて構成することも可能である。すなわち、図３に記載された各機能ブロックの機能は、図４に例示されたコンピュータをベースに構成することもできるし、その少なくとも一部をＦＰＧＡおよびＡＳＩＣなどの回路を用いて構成することができる。また、各機能ブロックの機能の少なくとも一部は、アナログ回路によって構成することも可能である。
【００５０】
図５は、図３に示された基本制御部５０２の構成例を説明するブロック図である。
図５を参照して、基本制御部５０２は、アーム電圧指令生成部６０１を含む。さらに、制御装置３は、アーム電圧指令生成部６０１で用いられる電圧評価値Ｖｃｇを生成する電圧評価値生成部７００をさらに備える。
【００５１】
アーム電圧指令生成部６０１は、上アームのアーム電圧指令値ｋｒｅｆｐと、下アームのアーム電圧指令値ｋｒｅｆｎとを算出する。以下の説明では、ｋｒｅｆｐとｋｒｅｆｎとを総称してｋｒｅｆと記載する。
【００５２】
電圧評価値生成部７００は、各変換器セル７において電圧検出器３３によって検出されたキャパシタ電圧Ｖｃを受ける。電圧評価値生成部７００は、各変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃから、電力変換器２の全ての変換器セル７のキャパシタ３２の蓄積エネルギの総和を評価するための全電圧評価値Ｖｃｇａｌｌと、予め定められたグループ毎での変換器セル７のキャパシタ３２の蓄積エネルギの総和を示すグループ毎電圧評価値Ｖｃｇｒとを生成する。
【００５３】
たとえば、グループ毎電圧評価値Ｖｃｇｒは、レグ回路４ｕ（Ｕ相）、４ｖ（Ｖ相）、および、４ｗ（Ｗ相）のそれぞれに含まれる複数個（２×Ｎｅｃｌｌ個）の変換器セル７の蓄積エネルギの総和を評価するためのＵ相電圧評価値Ｖｃｇｕ、Ｖ相電圧評価値Ｖｃｇｖ、および、Ｖ相電圧評価値Ｖｃｇｖを含む。あるいは、グループ毎電圧評価値Ｖｃｇｒは、レグ回路４（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）毎の電圧評価値に代えて、あるいはこれに加えて、各レグ回路４について上アーム５および下アーム６のそれぞれについて、各アームに含まれる複数個（Ｎｅｃｌｌ個）の変換器セル７の蓄積エネルギの総和を評価するためのグループ毎電圧評価値Ｖｃｇｒを含んでもよい。本実施の形態では、電圧評価値生成部７００によって生成される全電圧評価値Ｖｃｇａｌｌおよびグループ毎電圧評価値Ｖｃｇｒを、包括的に電圧評価値Ｖｃｇと表記する。
【００５４】
これらの電圧評価値Ｖｃｇは、電力変換器２の全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの平均値、あるいは、各グループ（各相レグ回路または各アーム）に属する複数個の変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの平均値として求められている。
【００５５】
アーム電圧指令生成部６０１は、交流電流制御部６０３と、循環電流算出部６０４と、循環電流制御部６０５と、指令分配部６０６と、電圧マクロ制御部６１０とを含む。
【００５６】
交流電流制御部６０３は、検出された交流電流Ｉａｃと設定された交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆとの偏差を０にするための交流制御指令値Ｖｃｐを算出する。たとえば、交流電流制御部６０３は、上記偏差に対して比例演算および積分演算を行うＰＩ制御器として構成することもできるし、さらに微分演算を行うＰＩＤ制御器として構成することもできる。あるいは、一般的にフィードバック制御に用いられる他の制御器の構成を用いて交流電流制御部６０３を構成することも可能である。
【００５７】
なお、図１９を参照して後述するように、実施の形態４の場合には、交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆを変更するための指令値変更部６３０が交流電流制御部６０３にさらに設けられる。
【００５８】
循環電流算出部６０４は、上アームのアーム電流Ｉａｒｍｐと、下アームのアーム電流Ｉａｒｍｐとに基づいて、１つのレグ回路４に流れる循環電流Ｉｚを計算する。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。たとえば、１つのレグ回路４に流れる循環電流Ｉｚは、以下の式（１）および式（２）によって計算できる。
【００５９】
Ｉｄｃ＝（Ｉｐｕ＋Ｉｐｖ＋Ｉｐｗ＋Ｉｎｕ＋Ｉｎｖ＋Ｉｎｗ）／２    …（１）
Ｉｚ＝（Ｉａｒｍｐ＋Ｉａｒｍｎ）／２−Ｉｄｃ／３    …（２）
電圧マクロ制御部６１０は、電圧評価値生成部７００によって生成された電圧評価値Ｖｃｇに基づいて、電力変換器２の全ての変換器セル７での蓄積エネルギの過不足、および、グループ間（各相レグ回路間またはアーム間）での蓄積エネルギの不均衡を補償するように、循環電流指令値Ｉｚｒｅｆを生成する。
【００６０】
たとえば、電圧マクロ制御部６１０は、減算部６１１，６１３、全電圧制御部６１２、グループ間電圧制御部６１４、および、加算部６１５を含む。
【００６１】
減算部６１１は、電圧評価値生成部７００によって生成された全電圧評価値Ｖｃｇａｌｌを、全電圧指令値Ｖｃ＊から減算する。全電圧指令値Ｖｃ＊は、各変換器セル７におけるキャパシタ３２での蓄積エネルギの基準値に相当する、キャパシタ電圧Ｖｃの基準値である。全電圧制御部６１２は、減算部６１１によって算出された、全電圧指令値Ｖｃ＊に対する全電圧評価値Ｖｃｇａｌｌの偏差に対して演算を施すことによって、第１の電流指令値Ｉｚｒｅｆ１を生成する。第１の電流指令値Ｉｚｒｅｆ１は、各変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの全体レベルを、全電圧指令値Ｖｃ＊に制御することで、電力変換器２の全ての変換器セル７での蓄積エネルギの過不足を解消するための循環電流値に相当する。
【００６２】
同様に、減算部６１３は、全電圧評価値Ｖｃｇａｌｌからグループ毎電圧評価値Ｖｃｇｒを減算する。たとえば、基本制御部５０２がＵ相基本制御部５０２である場合には、減算部６１３には、グループ毎電圧評価値Ｖｃｇｒとして、Ｕ相電圧評価値Ｖｃｇｕが入力される。グループ間電圧制御部６１４は、減算部６１３によって算出された、全電圧評価値Ｖｃｇａｌｌに対するグループ毎電圧評価値Ｖｃｇｒ（Ｕ相電圧評価値Ｖｃｇｕ）の偏差に対して演算を施すことによって、第２の電流指令値Ｉｚｒｅｆ２を生成する。第２の電流指令値Ｉｚｒｅｆ２は、グループ間（ここでは、相毎のレグ回路間）で、変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃのレベルを均一化して、グループ間での変換器セル７での蓄積エネルギの不均衡を解消するための循環電流値に相当する。
【００６３】
たとえば、全電圧制御部６１２およびグループ間電圧制御部６１４は、減算部６１１，６１３が算出した上記偏差に対して比例演算および積分演算を行うＰＩ制御器として構成することもできるし、さらに微分演算を行うＰＩＤ制御器として構成することもできる。あるいは、一般的にフィードバック制御に用いられる他の制御器の構成を用いて、全電圧制御部６１２およびグループ間電圧制御部６１４を構成することも可能である。
【００６４】
加算部６１５は、全電圧制御部６１２からの第１の電流指令値Ｉｚｒｅｆ１と、グループ間電圧制御部６１４からの第２の電流指令値Ｉｚｒｅｆ２とを加算して、循環電流指令値Ｉｚｒｅｆを生成する。
【００６５】
循環電流制御部６０５は、循環電流算出部６０４によって算出された循環電流Ｉｚを、電圧マクロ制御部６１０によって設定された循環電流指令値Ｉｚｒｅｆに追従制御するための循環制御指令値Ｖｚｐを算出する。循環電流制御部６０５についても、循環電流指令値Ｉｚｒｅｆに対する循環電流Ｉｚの偏差に対して、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御等を実行する制御器によって構成することが可能である。すなわち、電圧評価値Ｖｃｇを用いる電圧マクロ制御部６１０は、循環電流を制御するマイナーループを構成することによって、全ての変換器セル７、または、グループ毎の複数個の変換器セル７での蓄積エネルギの過不足を抑制する。
【００６６】
なお、実施の形態１の場合には、図１１を参照して後述するように、電圧マクロ制御部６１０から受信した循環電流指令値Ｉｚｒｅｆを変更するための指令値変更部６２０が、循環電流制御部６０５にさらに設けられる。
【００６７】
指令分配部６０６は、交流制御指令値Ｖｃｐと、循環制御指令値Ｖｚｐと、直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆと、中性点電圧Ｖｓｎと、交流電圧Ｖａｃとを受ける。電力変換器２の交流側が変圧器１３を介して交流回路１２に接続されているため、中性点電圧Ｖｓｎは、直流回路１４の直流電源の電圧により求めることができる。直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆは、直流出力制御により与えられても、一定値でもよい。
【００６８】
指令分配部６０６は、これらの入力に基づいて、上アームおよび下アームがそれぞれ出力分担する電圧を算出する。指令分配部６０６は、算出した電圧から上アームまたは下アーム内のインダクタンス成分による電圧降下分をそれぞれ差し引くことによって、上アームのアーム電圧指令値ｋｒｅｆｐ、および、下アームのアーム電圧指令値ｋｒｅｆｎを決定する。
【００６９】
決定された上アームのアーム電圧指令値ｋｒｅｆｐ、および下アームのアーム電圧指令値ｋｒｅｆｎは、交流電流Ｉａｃを交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆに追従させ、循環電流Ｉｚを循環電流指令値Ｉｚｒｅｆに追従させ、直流電圧Ｖｄｃを直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆに追従させるとともに、交流電圧Ｖａｃをフィードフォワード制御する出力電圧指令となる。この様に、循環電流Ｉｚを循環電流指令値Ｉｚｒｅｆに追従させるための循環制御指令値Ｖｚｐは、アーム電圧指令値ｋｒｅｆｐ，ｋｒｅｆｎに反映されている。すなわち、電圧マクロ制御部６１０によって算出される循環電流指令値Ｉｚｒｅｆ、または、循環制御指令値Ｖｚｐは、同一アームに含まれるＮｃｅｌｌ個の変換器セル７に対して共通に設定される「制御値」の一実施例に相当する。
【００７０】
基本制御部５０２は、上アームのアーム電流Ｉａｒｍｐと、下アームのアーム電流Ｉａｒｍｎと、上アームのアーム電圧指令値ｋｒｅｆｐと、下アームのアーム電圧指令値ｋｒｅｆｎとを出力する。
【００７１】
図６は、アーム制御部５０３の構成例を説明するブロック図である。
図６を参照して、アーム制御部５０３は、Ｎｃｅｌｌ個の個別セル制御部２０２を含む。
【００７２】
個別セル制御部２０２は、対応する変換器セル７を個別に制御する。個別セル制御部２０２は、基本制御部５０２からアーム電圧指令値ｋｒｅｆ、アーム電流Ｉａｒｍ、および、キャパシタ電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊を受ける。本開示では、キャパシタ電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊を個別電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊または単に電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊と称する。
【００７３】
個別セル制御部２０２は、対応する変換器セル７のゲート信号ｇａを生成して、対応する変換器セル７へ出力する。ゲート信号ｇａは、図２（ａ）の変換器セル７では、スイッチング素子３１ｐおよび３１ｎのオンオフを制御する信号である（ｎ＝２）。なお、変換器セル７が、図２（ｂ）のフルブリッジ構成である場合には、スイッチング素子３１ｐ１，３１ｎ１，３１ｐ２，３１ｎ２のそれぞれのゲート信号が生成される（ｎ＝４）。一方で、各変換器セル７の電圧検出器３３からの検出値（キャパシタ電圧Ｖｃ）は、図５に示された電圧評価値生成部７００へ送出される。
【００７４】
図７は、図６に示された個別セル制御部２０２の構成例を示すブロック図である。
図７を参照して、個別セル制御部２０２は、キャリア発生器２０３と、個別電圧制御部２０５と、加算器２０６と、ゲート信号生成部２０７とを有する。
【００７５】
キャリア発生器２０３は、位相シフトＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御で用いられる、ある定められた周波数（すなわち、キャリア周波数）を有するキャリア信号ＣＳを生成する。位相シフトＰＷＭ制御とは、同一アーム（上アーム５または下アーム６）を構成する複数（Ｎｃｅｌｌ個）の変換器セル７のそれぞれに対して出力されるＰＷＭ信号のタイミングを相互にずらすものである。
【００７６】
これによって、各変換器セル７の出力電圧の合成電圧に含まれる高調波成分が削減されることが知られている。たとえば、キャリア発生器２０３が、アーム制御部５０３から受信した共通の基準位相θｉに基づいて、上記Ｎｃｅｌｌ個の変換器セル７の間で相互に位相のずれたキャリア信号ＣＳを生成する。
【００７７】
個別電圧制御部２０５には、電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊と、対応する変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃと、対応する変換器セル７が属するアームのアーム電流とを受ける。電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊は、図５の全電圧制御部６１２の電圧指令値Ｖｃ＊と共通の値（固定値）に設定することができる。あるいは、同一アーム内でのキャパシタ電圧Ｖｃを均一化するために、電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊は、同一アームに含まれるＮｃｅｌｌ個の変換器セル７のキャパシタ電圧の平均値に設定されてもよい。
【００７８】
個別電圧制御部２０５は、電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊に対するキャパシタ電圧Ｖｃの偏差に演算を施して、個別電圧制御のための制御出力ｄｋｒｅｆを算出する。個別電圧制御部２０５についても、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御等を実行する制御器によって構成することが可能である。また、上記制御器による演算値に対して、アーム電流Ｉａｒｍの極性に応じて、「＋１」または「−１」を乗算することによって、上記偏差を解消する方向にキャパシタ３２を充放電するための制御出力ｄｋｒｅｆが算出される。もしくは、上記制御器による演算値に対して、アーム電流Ｉａｒｍを乗算することによって、上記偏差を解消する方向にキャパシタ３２を充放電するための制御出力ｄｋｒｅｆを算出してもよい。
【００７９】
加算器２０６は、基本制御部５０２からのアーム電圧指令値ｋｒｅｆと、個別電圧制御部２０５の制御出力ｄｋｒｅｆとを加算することによって、セル電圧指令値ｋｒｅｆｃを出力する。
【００８０】
ゲート信号生成部２０７は、キャリア発生器２０３からのキャリア信号ＣＳによって、セル電圧指令値ｋｒｅｆｃをＰＷＭ変調することでゲート信号ｇａを生成する。
【００８１】
図８は、個別電圧制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。図８を参照して、個別電圧制御部２０５は、減算器２１０と、ＰＩ制御器２１１と、乗算器２１３とを含む。
【００８２】
減算器２１０は、電圧指令値Ｖｃｅｌｌ＊に対するキャパシタ電圧Ｖｃの偏差を算出する。ＰＩ制御器２１１は、減算器２１０が算出した上記偏差に対して比例演算および積分演算を行う。なお、ＰＩ制御器２１１に代えて、さらに微分演算を行うＰＩＤ制御器としてもよいし、他の構成のフィードバック制御器を用いてもよい。
【００８３】
乗算器２１３は、ＰＩ制御器２１１の演算結果にアーム電流Ｉａｒｍを乗算することによって、個別電圧制御部２０５の制御出力ｄｋｒｅｆを生成する。なお、乗算器２１３は、アーム電流Ｉａｒｍに代えて、アーム電流Ｉａｒｍの極性に応じた符号「＋１」または「−１」を、ＰＩ制御器２１１の演算結果に乗算してもよい。
【００８４】
図９は、図７に示されたゲート信号生成部によるＰＷＭ変調制御を説明するための概念的な波形図である。なお、図９に示された信号波形は説明のために誇張したものであり、実際の信号波形をそのまま示したものではない。
【００８５】
図９を参照して、セル電圧指令値ｋｒｅｆｃは、代表的には三角波で構成されるキャリア信号ＣＳと、電圧比較される。セル電圧指令値ｋｒｅｆｃの電圧が、キャリア信号ＣＳの電圧よりも高いときには、ＰＷＭ変調信号Ｓｐｗｍはハイレベル（Ｈレベル）に設定される。反対に、キャリア信号ＣＳの電圧がセル電圧指令値ｋｒｅｆｃの電圧よりも高いときには、ＰＷＭ変調信号Ｓｐｗｍはローレベル（Ｌレベル）に設定される。
【００８６】
たとえば、ＰＷＭ変調信号ＳｐｗｍのＨレベル期間では、図２（ａ）の変換器セル７において、スイッチング素子３１ｐをオンする一方で、スイッチング素子３１ｎをオフするようにゲート信号ｇａ（ｎ＝２）が生成される。反対に、ＰＷＭ変調信号ＳｐｗｍのＬレベル期間では、スイッチング素子３１ｎをオンする一方で、スイッチング素子３１ｐをオフするようにゲート信号ｇａ（ｎ＝２）が生成される。
【００８７】
ゲート信号ｇａとして、変換器セル７のスイッチング素子３１ｐ、３１ｎのゲートドライバ（図示せず）に送出されることによって、変換器セル７のスイッチング素子３１ｐ、３１ｎがオンオフ制御される。
【００８８】
セル電圧指令値ｋｒｅｆｃは、制御出力ｄｋｒｅｆによって修正された、正弦波電圧に相当する。従って、制御装置３では、当該正弦波電圧（アーム電圧指令値ｋｒｅｆ）の振幅（または、実効値）と、キャリア信号ＣＳの振幅から、ＰＷＭ変調での変調率指令値を公知の手法によって算出することが可能である。
【００８９】
このように、本実施の形態に係る電力変換装置では、変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃは、変換器セル７毎での個別制御（個別電圧制御部２０５）と、電力変換器２の全体、または、同じグループ（各相レグ回路またはアーム）内の複数の変換器セル７での蓄積エネルギを制御するためのマクロ制御（電圧マクロ制御部６１０）との多階層で制御されることが理解される。
【００９０】
（個別制御におけるキャパシタ電圧のばらつきの原因）
図５の電圧マクロ制御部６１０によって、電力変換器２の全ての変換器セル７での蓄積エネルギの過不足、および、グループ間（各相レグ回路間またはアーム間）での蓄積エネルギの不均衡が是正されていたとしても、個別セル制御部２０２における個別制御が十分に機能せずに個々のキャパシタ電圧Ｖｃがばらつく場合がある。その結果、いずれかの変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃが過電圧保護または低電圧保護のレベルまで過上昇または過低下することで、ＭＭＣの動作が停止される虞がある。
【００９１】
上記のように個々のキャパシタ電圧Ｖｃがばらつく原因の１つとして、アーム電流Ｉａｒｍが著しく小さいことが挙げられる。たとえば、交流回路１２と電力変換装置１との間で入力または出力される交流電力が少ないときにアーム電流Ｉａｒｍが小さくなる。アーム電流Ｉａｒｍが小さくなると個々の変換器セル７を流れる電流が小さくなるので、蓄電素子３２に充電または蓄電素子３２から放電される電流も小さくなる。この結果、個別制御が効きにくくなり、個々のキャパシタ電圧Ｖｃがばらつく。個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを放置すると、ばらつきがさらに拡大する場合がある。
【００９２】
実施の形態１の電力変換装置１では、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合に、交流電流制御部６０３による制御を実行しながら循環電流を増やす（すなわち、循環電流指令値の絶対値を増やす）ように電力変換器２を制御する。これによって、電力変換器２と交流回路１２との間での交流電力の入出力の制御に影響を与えずに、個々の変換器セル７を流れる電流の実効値を大きくできる。結果として、個別制御を効きやすくしてキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。以下、図１０〜図１２を参照して具体的に説明する。
【００９３】
（循環電流変更部の構成および動作）
図１０は、循環電流変更部８１０の構成例を示すブロック図である。循環電流変更部８１０は、制御装置３に設けられる。循環電流変更部８１０は、循環電流制御部６０５に対して循環電流指令値Ｉｚｒｅｆの変更指令を出力する。
【００９４】
図１０に示すように、循環電流変更部８１０は、各変換器セル７において電圧検出器３３によって検出されたキャパシタ電圧Ｖｃを受ける最大・最小生成部８１１と、指令値変更指令部８１２とを含む。最大・最小生成部８１１は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘおよび最小値Ｖｃｍｉｎを求める。指令値変更指令部８１２は、最大値Ｖｃｍａｘおよび最小値Ｖｃｍｉｎと差が閾値よりも大きい場合に、循環電流制御部６０５に設けられた指令値変更部６２０に、循環電流指令値Ｉｚｒｅｆの変更指令を出力する。
【００９５】
図１１は、循環電流指令値を変更する機能を含めた循環電流制御部の構成例を示すブロック図である。図１１を参照して、循環電流制御部６０５は、指令値変更部６２０と、減算器６２１と、ＰＩ制御器６２２とを含む。図１１の循環電流制御部６０５は、指令値変更部６２０がさらに含まれている点で図５の循環電流制御部６０５と異なる。
【００９６】
指令値変更部６２０は、循環電流変更部８１０の指令値変更指令部８１２から循環電流指令値Ｉｚｒｅｆの変更指令を受けた場合に、たとえば、電圧マクロ制御部６１０から入力された循環電流指令値Ｉｚｒｅｆに変更量ΔＩｚを加算し、加算結果を最終的な循環電流指令値Ｉｚｒｅｆ＊として減算器６２１に出力する。一方、指令値変更部６２０は、指令値変更指令部８１２から循環電流指令値Ｉｚｒｅｆの変更指令を受けていない場合には、入力された循環電流指令値Ｉｚｒｅｆをそのまま変更せずにＩｚｒｅｆ＊として出力する。
【００９７】
減算器６２１は、指令値変更部６２０から出力された循環電流指令値Ｉｚｒｅｆ＊と、循環電流算出部６０４によって算出された循環電流Ｉｚとの偏差を算出する。ＰＩ制御器６２２は、減算器６２１が算出した上記偏差に対して比例演算および積分演算を行う。なお、ＰＩ制御器６２２に代えて、さらに微分演算を行うＰＩＤ制御器としてもよいし、他の構成のフィードバック演算器を用いてもよい。循環電流制御部６０５は、ＰＩ制御器６２２の演算結果を循環制御指令値Ｖｚｐとして出力する。
【００９８】
図１２は、図１０の指令値変更指令部の動作を示すフローチャートである。図１２を参照して、指令値変更指令部８１２は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合に動作する（ステップＳ６００でＹＥＳ）。指令値変更指令部８１２は、ステップＳ６００がＹＥＳとなった時点において電圧マクロ制御部６１０から受信した循環電流指令値Ｉｚｒｅｆを、Ｉｚｒｅｆ０としてメモリに記憶する（ステップＳ６０５）。この場合、指令値変更指令部８１２は、電圧マクロ制御部６１０から受信した循環電流指令値ＩｚｒｅｆをＩｚｒｅｆ０＋ΔＩｚに変更するように、すなわち、循環電流指令値Ｉｚｒｅｆの絶対値を増加させるように指令値変更部６２０に指令する（ステップＳ６１０）。
【００９９】
循環電流制御部６０５は、変更後の循環電流指令値Ｉｚｒｅｆ０＋ΔＩｚ（＝Ｉｚｒｅｆ＊）と、アーム電流Ｉａｒｍから算出された循環電流Ｉｚとに基づいて、循環制御指令値Ｖｚｐを生成する。算出された循環制御指令値Ｖｚｐに基づいてアーム電圧指令値ｋｒｅｆが生成されるので、結果として、電力変換器２の各相の循環電流が増加する。そして、この循環電流の増加分だけアーム電流Ｉａｒｍを増加させることができる。
【０１００】
その後、指令値変更指令部８１２は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値Ｖｔｈ２（ただし、Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）よりも小さくなった場合に（ステップＳ６２０でＹＥＳ）、ステップＳ６１０で変更した循環電流指令値を元に戻すように循環電流制御部６０５の指令値変更部６２０に指令する（ステップＳ６３０）。ステップＳ６２０でＮＯの場合は、ステップＳ６１０が繰り返される。
【０１０１】
（変形例）
循環電流を増加させるとアーム間でのキャパシタ電圧Ｖｃの差が大きくなりすぎる場合がある。そこで、アーム間のキャパシタ電圧Ｖｃの差を解消するため、上記の循環電流指令値Ｉｚｒｅｆの変更を間欠的に行ってもよい。たとえば、指令値変更指令部８１２は、循環電流指令値ＩｚｒｅｆをＩｚｒｅｆ０＋ΔＩｚに変更する場合と元の循環電流指令値Ｉｚｒｅｆ０のままで変更しない場合とを交互に繰り返すように指令値変更部６２０に指令する。
【０１０２】
もしくは、アーム電流Ｉａｒｍを流す方向を交互に変更するように循環電流指令値Ｉｚｒｅｆを設定してもよい。たとえば、指令値変更指令部８１２は、元の循環電流指令値Ｉｚｒｅｆ０に変更量ΔＩｚを加算する場合と元の循環電流指令値Ｉｚｒｅｆ０から変更量ΔＩｚを減算する場合とを交互に繰り返すように指令値変更部６２０に指令する。
【０１０３】
なお、最大・最小生成部８１１は、入力された各変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの時系列データに対して高域除去フィルタを施した後に、最大値および最小値を求めてもよい。
【０１０４】
また、キャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差に代えて、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの分散または標準偏差などを用いてもよく、ばらつきの程度を表す評価値であれば特に限定されない。したがって、指令値変更指令部８１２は、ばらつきの程度を表す評価値が閾値よりも大きい場合に、電圧マクロ制御部６１０から入力された循環電流指令値Ｉｚｒｅｆを、Ｉｚｒｅｆ０＋ΔＩｚに変更する指令を指令値変更部６２０に出力する。
【０１０５】
（実施の形態１の効果）
以上のとおり、実施の形態１の電力変換装置１によれば、個々の変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合には、循環電流指令値Ｉｚｒｅｆがより大きい値に設定される。これにより、循環電流の増加分だけアーム電流Ｉａｒｍの実効値も大きくなるので個別制御がより効果的に機能するようになる。この結果、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。
【０１０６】
実施の形態２．
実施の形態２の電力変換装置１では、交流回路１２と電力変換器２との間に調相機器８０１が接続される。個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合には、電力変換器２から調相機器８０１に無効電流を流すことによってアーム電流Ｉａｒｍの実効値を大きくする。これによって、個別制御が効きやすくなるので、キャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。以下、図１３〜図１５を参照して具体的に説明する。
【０１０７】
図１３は、実施の形態２の電力変換装置の概略構成図である。図１３を参照して、実施の形態２の電力変換装置１Ｂは、電力変換器２と交流回路１２との間の交流線路に開閉器８０２を介して調相機器８０１が接続されている点で、図１の電力変換装置１と異なる。
【０１０８】
ここで、開閉器８０２の接続位置は、交流電流検出器１６と変圧器１３との間である。したがって、調相機器８０１は、電力変換器２に無効電流を出力させるが、交流回路１２の電流制御および電圧制御には影響を与えない。
【０１０９】
調相機器８０１は、交流線路にＹ結線で接続されていてもよいし、Δ結線で接続されていてもよい。また、図１３では、調相機器８０１はキャパシタおよびフィルタなどで構成される容量性の例が示されているが、リアクトルなど誘導性の調相機器であってもよい。図１３のその他の点は図１と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【０１１０】
図１４は、図１３の調相機器の動作を制御する調相機器制御部の構成例を示すブロック図である。調相機器制御部８２０は、制御装置３に設けられる。調相機器制御部８２０は、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合に、図１３の開閉器８０２を投入することによって調相機器８０１を動作させる。図１４に示すように、調相機器制御部８２０は、最大・最小生成部８２１と開閉器制御部８２２とを含む。
【０１１１】
最大・最小生成部８２１は、各変換器セル７において電圧検出器３３によって検出されたキャパシタ電圧Ｖｃを受ける。最大・最小生成部８２１は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘおよび最小値Ｖｃｍｉｎを求める。最大・最小生成部８２１は、求めた最大値Ｖｃｍａｘおよび最小値Ｖｃｍｉｎの情報を、開閉器制御部８２２に出力する。
【０１１２】
図１５は、図１４の開閉器制御部の動作例を示すフローチャートである。図１５を参照して、開閉器制御部８２２は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ７００でＹＥＳ）に動作する。この場合、開閉器制御部８２２は、開閉器８０２を投入することによって調相機器８０１を電力変換器２に接続する（ステップＳ７１０）。これにより、電力変換器２から調相機器８０１に無効電流が流れるために、アーム電流Ｉａｒｍを大きくすることができる。結果として、個別制御が効果的に機能するようになるので、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。
【０１１３】
その後、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値Ｖｔｈ２（ただし、Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）よりも小さくなると（ステップＳ７２０でＹＥＳ）、開閉器制御部８２２は、ステップＳ７１０で投入された開閉器８０２を開放することによって調相機器８０１を電力変換器２から切り離す（ステップＳ７３０）。
【０１１４】
以上のとおり、実施の形態２の電力変換装置１Ｂによれば、個々の変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合には、調相機器８０１を電力変換器２に電気的に接続することによって無効電流を電力変換器２に流させる。これにより、アーム電流Ｉａｒｍの実効値が大きくなるので個別制御が効きやすくなる。結果として、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。
【０１１５】
なお、図１５のステップＳ７００において、キャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差に代えて、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの分散または標準偏差など、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきの程度を表す評価値を用いてもよい。
【０１１６】
実施の形態３．
実施の形態３の電力変換装置では、図１の交流回路１２と電力変換器２との間に接続された変圧器１３は、外部からの指令によってタップを切り替える機能を有している。個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合には、変圧器１３のタップを切り替えることによって、変圧器１３の変圧比を変更する。以下、図面を参照して具体的に説明する。なお、図１の電力変換装置１のその他のハードウェア構成は、実施の形態３の場合にも適用される。
【０１１７】
図１６は、図１の変圧器のタップの切替を制御するための変圧器制御部の構成例を示すブロック図である。変圧器制御部８３０は、制御装置３に設けられる。図１６に示すように、変圧器制御部８３０は、最大・最小生成部８３１とタップ切替指令部８３２とを含む。
【０１１８】
最大・最小生成部８３１は、各変換器セル７において電圧検出器３３によって検出されたキャパシタ電圧Ｖｃを受ける。最大・最小生成部８３１は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘおよび最小値Ｖｃｍｉｎを求める。最大・最小生成部８３１は、求めた最大値Ｖｃｍａｘおよび最小値Ｖｃｍｉｎの情報を、タップ切替指令部８３２に出力する。
【０１１９】
図１７は、図１６のタップ切替指令部の動作例を示すフローチャートである。図１７を参照して、タップ切替指令部８３２は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ８００でＹＥＳ）に動作する。この場合、タップ切替指令部８３２は、タップの切替指令を変圧器１３に出力する（ステップＳ８１０）。これにより、変圧器１３の変圧比が変更されて、電力変換器２側の交流電流の実効値が増加する。交流電流Ｉａｃの実効値の増加によって、電力変換器２のアーム電流Ｉａｒｍの実効値も増加するので、個別制御が効きやすくなる。結果として、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制することができる。
【０１２０】
なお、電力変換装置１の交流電流制御部６０３は、交流回路１２側の交流電流Ｉａｃを交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆに等しくなるように制御している。したがって、変圧器１３の変圧比を変更しても、交流回路１２側の電圧制御および電流制御には影響を及ぼさない。
【０１２１】
その後、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値Ｖｔｈ２（ただし、Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）よりも小さくなると（ステップＳ８２０でＹＥＳ）、タップ切替指令部８３２は、ステップＳ８１０で変更した変圧器１３のタップを元に戻すように変圧器１３に指令する（ステップＳ８３０）。
【０１２２】
以上のとおり、実施の形態３の電力変換装置によれば、個々の変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合には、電力変換器２と交流回路１２との間に設けられた変圧器１３のタップを切り替えることによって、変圧器１３の変圧比を変更する。これによって、交流回路１２側には影響を与えずに電力変換器２側の交流電流を大きくすることができる。結果として、アーム電流Ｉａｒｍが大きくなって個別制御が効きやすくなるために、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。
【０１２３】
なお、図１７のステップＳ８００において、キャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差に代えて、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの分散または標準偏差など、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきの程度を表す評価値を用いてもよい。
【０１２４】
実施の形態４．
実施の形態４の電力変換装置では、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合に、電力変換器２から交流回路１２に供給される交流電流に逆相電流分を含ませる。これにより、逆相電流分だけ交流電流の実効値が増加して、アーム電流の実効値も増加するので、キャパシタ電圧Ｖｃの個別制御が効果的に機能するようになる。以下、図面を参照して具体的に説明する。なお、実施の形態１の電力変換装置１の構成は、交流電流制御部６０３を除いて基本的に実施の形態４の場合にも適用される。
【０１２５】
図１８は、電力変換器から直流回路に供給する逆相電流を制御するための逆相電流制御部の構成例を示すブロック図である。逆相電流制御部８４０は、制御装置３に設けられる。図１８に示すように、逆相電流制御部８４０は、最大・最小生成部８４１と指令値変更指令部８４２とを含む。
【０１２６】
最大・最小生成部８４１は、各変換器セル７において電圧検出器３３によって検出されたキャパシタ電圧Ｖｃを受ける。最大・最小生成部８４１は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘおよび最小値Ｖｃｍｉｎを求める。指令値変更指令部８４２は、最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値よりも大きい場合に、交流電流制御部６０３に設けられた指令値変更部６３０に、逆相電流分を規定範囲内で交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆに含ませるように指令する。
【０１２７】
図１９は、実施の形態４の電力変換装置における交流電流制御部の構成例を示すブロック図である。図１９を参照して、交流電流制御部６０３は、指令値変更部６３０と、減算器６３１と、ＰＩ制御器６３２とを含む。図１９の交流電流制御部６０３は、指令値変更部６３０がさらに含まれている点で図５の交流電流制御部６０３と異なる。
【０１２８】
指令値変更部６３０は、逆相電流制御部８４０の指令値変更指令部８４２から交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆの変更指令を受けた場合には、交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆに逆相電流分を規定範囲内で含ませる。そして、指令値変更部６３０は、変更後の交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆ＊を減算器６３１に出力する。一方、指令値変更部６３０は、交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆの変更指令を指令値変更指令部８４２から受けていない場合には、入力された交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆをそのまま変更せずにＩａｃｒｅｆ＊として出力する。
【０１２９】
減算器６３１は、指令値変更部６３０から出力された交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆ＊と検出された交流電流Ｉａｃとの偏差を算出する。ＰＩ制御器６３２は、減算器６３１が算出した上記偏差に対して比例演算および積分演算を行う。なお、ＰＩ制御器６３２に代えて、さらに微分演算を行うＰＩＤ制御器としてもよいし、他の構成のフィードバック演算器を用いてもよい。交流電流制御部６０３は、ＰＩ制御器６３２の演算結果を交流制御指令値Ｖｃｐとして出力する。
【０１３０】
図２０は、図１８の指令値変更指令部の動作例を示すフローチャートである。図２０を参照して、指令値変更指令部８４２は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ９００でＹＥＳ）に動作する。この場合、指令値変更指令部８４２は、交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆに逆相電流分を含ませるように交流電流制御部６０３の指令値変更部６３０に指令する（ステップＳ９１０）。
【０１３１】
交流電流制御部６０３は、指令値変更部６３０によって変更された後の交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆ＊と、検出された交流電流Ｉａｃとの偏差に対して、ＰＩ演算器などのフィードバック演算器による演算を施すことによって、交流制御指令値Ｖｃｐを算出する。算出された交流制御指令値Ｖｃｐに基づいてアーム電圧指令値ｋｒｅｆが生成されるので、電力変換器２から交流回路１２に逆相電流分を含む交流電流Ｉａｃが出力される。これにより、増加した逆相電流分だけアーム電流Ｉａｒｍの実効値が増加するので、個別制御がより効果的に機能するようになり、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。
【０１３２】
その後、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差が閾値Ｖｔｈ２（ただし、Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）よりも小さくなると（ステップＳ９２０でＹＥＳ）、指令値変更指令部８４２は、ステップＳ９１０で変更していた交流電流指令値Ｉａｃｒｅｆを元に戻すように、交流電流制御部６０３の指令値変更部６３０に指令する（ステップＳ９３０）。
【０１３３】
以上のとおり、実施の形態４の電力変換装置によれば、個々の変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきが大きい場合には、電力変換器２から交流回路１２に供給される交流電流Ｉａｃに逆相電流分を含ませる。これによって、逆相電流分だけ交流電流Ｉａｃの実効値が増加するので、アーム電流Ｉａｒｍの実効値も増加する。結果としてキャパシタ電圧Ｖｃの個別制御が効きやすくなるので、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。
【０１３４】
なお、図２０のステップＳ９００において、キャパシタ電圧Ｖｃの最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差に代えて、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃの分散または標準偏差など、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきの程度を表す評価値を用いてもよい。
【０１３５】
実施の形態５．
実施の形態５では、これまで説明した実施の形態１〜４をより一般化した場合について説明する。なお、実施の形態１〜４は適宜組み合わせることができる。
【０１３６】
図２１は、図１０の循環電流変更部、図１３の調相機器制御部、図１５の変圧器制御部８３０、および図１７の逆相電流制御部を一般化した制御変更部の構成例を示すブロック図である。制御変更部８５０は、制御装置３に設けられ、個々のキャパシタ電圧のばらつきを抑制する。図２１に示すように、制御変更部８５０は、ばらつき評価値生成部８５１と、変更指令部８５２とを含む。
【０１３７】
ばらつき評価値生成部８５１は、図１０、図１４、図１６、および図１８の最大・最小生成部８１１，８２１，８３１，８４１に対応する。ばらつき評価値生成部８５１は、各変換器セル７において電圧検出器３３によって検出されたキャパシタ電圧Ｖｃを受け、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきの程度を表す評価値を生成する。評価値は、たとえば、最大値Ｖｃｍａｘと最小値Ｖｃｍｉｎとの差、分散、または標準偏差などである。
【０１３８】
変更指令部８５２は、図１０の指令値変更指令部８１２、図１４の開閉器制御部８２２、図１６のタップ切替指令部８３２、および図１８の指令値変更指令部８４２に対応する。変更指令部８５２は、上記の評価値が閾値Ｖｔｈ１を超えている場合に、図５の交流電流制御部６０３による交流制御および図７の個別電圧制御部２０５によるキャパシタ電圧Ｖｃの個別制御を実行しながら、アーム電流Ｉａｒｍの実効値を増加させるように電力変換器２の制御を変更する。これにより、交流回路１２の電流制御および電圧制御には影響を与えずに、キャパシタ電圧Ｖｃの個別制御が効きやすくなるので、個々のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきを抑制できる。
【０１３９】
図２２は、図２１の変更指令部の動作例を示すフローチャートである。図２２を参照して、変更指令部８５２は、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつき評価値が閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ１０００でＹＥＳ）に動作する。この場合、変更指令部８５２は、図５の交流電流制御部６０３による交流制御および図７の個別電圧制御部２０５によるキャパシタ電圧Ｖｃの個別制御を実行しながら、アーム電流Ｉａｒｍの実効値を増加させるように電力変換器２の制御を変更する（ステップＳ１０１０）。
【０１４０】
その後、全ての変換器セル７のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつき評価値が閾値Ｖｔｈ２（ただし、Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）よりも小さくなると（ステップＳ１０２０でＹＥＳ）、変更指令部８５２は、電力変換器２の制御を元に戻す（ステップＳ１０２０）。
【０１４１】
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ないと考えられるべきである。この出願の範囲は上記した説明ではなくて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】
【０１４２】
１，１Ｂ  電力変換装置、２  電力変換器、３  制御装置、４  レグ回路、５  上アーム、６  下アーム、７  変換器セル、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  変圧器、１４  直流回路、１６  交流電流検出器、１７  直流電流検出器、３１  スイッチング素子、３２  蓄電素子（キャパシタ）、３３  電圧検出器、７４  ＣＰＵ、２０２  個別セル制御部、２０３  キャリア発生器、２０５  個別電圧制御部、２０７  ゲート信号生成部、２１１，６２２，６３２  ＰＩ制御器、５０１  スイッチング制御部、５０２  基本制御部、５０３  アーム制御部、６０１  アーム電圧指令生成部、６０３  交流電流制御部、６０４  循環電流算出部、６０５  循環電流制御部、６０６  指令分配部、６１０  電圧マクロ制御部、６１２  全電圧制御部、６１４  グループ間電圧制御部、６２０，６３０  指令値変更部、７００  電圧評価値生成部、８０１  調相機器、８０２  開閉器、８１０  循環電流変更部、８１１，８２１，８３１，８４１  最大・最小生成部、８１２，８４２  指令値変更指令部、８２０  調相機器制御部、８２２  開閉器制御部、８３０  変圧器制御部、８３２  タップ切替指令部、８４０  逆相電流制御部、８５０  制御変更部、８５１  ばらつき評価値生成部、８５２  変更指令部、Ｉａｃｒｅｆ  交流電流指令値、Ｉａｃ  交流電流、Ｉａｒｍ  アーム電流、Ｉｚ  循環電流、Ｉｚｒｅｆ  循環電流指令値、Ｐ１，Ｐ２  入出力端子、Ｖａｃ  交流電圧、Ｖｃ＊  全電圧指令値、Ｖｃ  キャパシタ電圧、Ｖｃｅｌｌ＊  個別電圧指令値、Ｖｃｇａｌｌ  全電圧評価値、Ｖｃｇｒ  グループ毎電圧評価値、Ｖｃｐ  交流制御指令値、Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２  閾値、Ｖｚｐ  循環制御指令値。
【要約】
電力変換装置（１）は、互いにカスケード接続された複数の変換器セル（７）を有するアーム（５，６）を複数含む電力変換器（２）を備える。各変換器セル（７）は、複数のスイッチング素子を介して入出力端子と電気的に接続される蓄電素子を含む。制御装置（３）は、検出された交流電流（Ｉａｃ）と交流電流指令値との偏差に応じた交流電流制御と、個々の蓄電素子の電圧と個別電圧指令値との偏差に応じた個別電圧制御とを実行する。制御装置（３）は、電力変換器（２）の全体での蓄電素子の電圧のばらつきの程度を示す評価値を算出し、評価値が閾値よりも大きい場合に、交流電流制御および個別電圧制御を実行しながら、複数のアーム（５，６）をそれぞれ流れるアーム電流（Ｉａｒｍ）が増加するように電力変換器（２）の制御を変更する。【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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【図２２】
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