JP2017216809A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転を停止する際に、単位変換器の直流コンデンサの放電を早めることのできる電力変換装置を提供することにある。
【解決手段】 電力変換装置１０は、複数のチョッパセル２０で構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路２と、複数のチョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃを検出し、電力変換回路２を停止する場合、検出したコンデンサ電圧Ｖｄｃに基づいて、複数のチョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃを降圧する降圧制御をする直流電圧降圧制御部３１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

一般に、電力変換装置として、複数のチョッパセルが直列に接続されたＭＭＣ(modular multilevel converter)が知られている。チョッパセルは、複数のスイッチング素子及び直流コンデンサで構成される単位変換器である。

例えば、ＭＭＣとして、直流コンデンサに印加される電圧に基づいて、スイッチング素子の駆動回路に電源を供給する主回路給電方式が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−１２１２８２号公報

しかしながら、このような電力変換装置は、運転を単に停止させても、各チョッパセルの直流コンデンサは充電された状態である。メンテナンス性又は安全面などの観点から、直流コンデンサは、放電された状態が望ましい。特に、チョッパセルに分圧抵抗が設けられていない場合、直流コンデンサの放電は、主に、スイッチング素子の漏れ電流により行われるため、時間を要する。

そこで、本発明の目的は、運転を停止する際に、単位変換器の直流コンデンサの放電を早めることのできる電力変換装置を提供することにある。

本発明の観点に従った電力変換装置は、コンデンサを含む複数の単位変換器で構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記複数の単位変換器の前記コンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、前記電力変換回路を停止する場合、前記コンデンサ電圧検出手段により検出された前記コンデンサの電圧に基づいて、前記複数の単位変換器の前記コンデンサの電圧を降圧する降圧制御をする降圧制御手段とを備える。

本発明によれば、運転を停止する際に、単位変換器の直流コンデンサの放電を早めることのできる電力変換装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。 第１の実施形態に係るハーフブリッジセルのチョッパセルの回路を示す回路図。 第１の実施形態に係るフルブリッジセルのチョッパセルの回路を示す回路図。 第１の実施形態に係る制御装置における電力変換装置の停止時の制御に関する構成を示す構成図。 本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。 第２の実施形態に係る放電エネルギー消費部の構成を示す構成図。 第２の実施形態に係る制御装置における電力変換装置の停止時の制御に関する構成を示す構成図。 第２の実施形態に係る制御装置の制御による電力変換装置の停止時の動作手順を示す流れ図。 本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。 第３の実施形態に係る放電エネルギー消費部の構成を示す構成図。 本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。 第４の実施形態に係る制御装置における電力変換装置の停止時の制御に関する構成を示す構成図。 第４の実施形態に係る制御装置の制御による電力変換装置の停止時の動作手順を示す流れ図。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置１０の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。

電力変換装置１０は、制御装置１、電力変換回路２、直流電源３、変圧器４、交流遮断器５、及び、直流遮断器６ｐ，６ｎを備える。

電力変換装置１０は、直流電源３から出力される直流電力を三相交流電力に変換し、変圧器４を介して、交流負荷に交流電力を供給する。例えば、交流負荷は、商用電源などの電力系統である。なお、直流電源３は、直流電力を出力するものであれば、発電機、コンバータ、又は蓄電池等、なんでもよい。

交流遮断器５は、変圧器４と交流負荷との間に設けられた開閉器である。交流遮断器５を開閉させると、電力変換回路２と交流負荷との電気的な接続又は切り離しが行われる。交流遮断器５は、各相を個別に開閉させてもよいし、三相を一括して開閉させてもよい。

直流遮断器６ｐ，６ｎは、直流電源３を含む直流回路と電力変換回路２との間に設けられた開閉器である。直流遮断器６ｐは、正極側に設けられる。直流遮断器６ｎは、負極側に設けられる。直流遮断器６ｐ，６ｎを開閉させると、直流回路と電力変換回路２との電気的な接続又は切り離しが行われる。ここでは、各直流遮断器６ｐ，６ｎは、別々に開閉させるものとするが、連動して開閉させてもよい。

電力変換回路２は、単位変換器であるチョッパセル２０で構成されるＭＭＣ(modular multilevel converter)である。電力変換回路２は、６つのアーム１１ｕｐ，１１ｕｎ，１１ｖｐ，１１ｖｎ，１１ｗｐ，１１ｗｎ、及び、６つのバッファリアクトル１２ｕｐ，１２ｕｎ，１２ｖｐ，１２ｖｎ，１２ｗｐ，１２ｗｎを備える。

各アーム１１ｕｐ〜１１ｗｎは、複数のチョッパセル２０が直列に接続された構成である。Ｕ相正極アーム１１ｕｐ及びＵ相負極アーム１１ｕｎは、直列に接続され、電力変換回路２のＵ相を構成する。Ｖ相正極アーム１１ｖｐ及びＶ相負極アーム１１ｖｎは、直列に接続され、電力変換回路２のＶ相を構成する。Ｗ相正極アーム１１ｗｐ及びＷ相負極アーム１１ｗｎは、直列に接続され、電力変換回路２のＷ相を構成する。

バッファリアクトル１２ｕｐ〜１２ｗｎは、電力変換回路２に一定の直流電流を流すためのインピーダンスである。Ｕ相正極バッファリアクトル１２ｕｐとＵ相負極バッファリアクトル１２ｕｎは、直列に接続される。Ｕ相正極バッファリアクトル１２ｕｐとＵ相負極バッファリアクトル１２ｕｎとの接続点は、変圧器４のＵ相端子と接続される。Ｕ相正極バッファリアクトル１２ｕｐの正極側には、Ｕ相正極アーム１１ｕｐが接続される。Ｕ相負極バッファリアクトル１２ｕｎの負極側には、Ｕ相負極アーム１１ｕｎが接続される。Ｖ相バッファリアクトル１２ｖｐ，１２ｖｎ及びＷ相バッファリアクトル１２ｗｐ，１２ｗｎの構成についても、Ｕ相バッファリアクトル１２ｕｐ，１２ｕｎと同様に構成される。

図２は、本実施形態に係るチョッパセル２０の回路を示す回路図である。

チョッパセル２０は、ハーフブリッジセルである。チョッパセル２０は、２つのスイッチング素子２１ａ，２１ｂ、２つの逆並列ダイオード２２ａ，２２ｂ、及び、コンデンサ２３により構成される。スイッチング素子２１ａ，２１ｂは、例えば、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)又はＩＥＧＴ(injection enhanced gate transistor)などの半導体素子である。チョッパセル２０は、制御装置１から送信される制御信号Ｓｉｖに含まれるゲート信号により、２つのスイッチング素子２１ａ，２１ｂがスイッチング（駆動）する。

２つのスイッチング素子２１ａ，２１ｂは、直列に接続される。２つのスイッチング素子２１ａ，２１ｂには、それぞれ逆並列ダイオード２２ａ，２２ｂが接続される。コンデンサ２３は、２つの直列に接続されたスイッチング素子２１ａ，２１ｂと並列に接続される。２つのスイッチング素子２１ａ，２１ｂの接続点は、チョッパセル２０の正極端子Ｔｐとなる。負極側に位置するスイッチング素子２１ｂの負極側の端子（エミッタ）は、チョッパセル２０の負極端子Ｔｎとなる。

なお、特に断りのない限り、図２に示すハーフブリッジセルのチョッパセル２０の代わりに、図３に示すフルブリッジセルのチョッパセル２０ａを用いてもよい。

チョッパセル２０ａは、図２に示すチョッパセル２０に、２つのスイッチング素子２１ｃ，２１ｄ、及び、２つの逆並列ダイオード２２ｃ，２２ｄを加えたものである。スイッチング素子２１ｃ，２１ｄは、スイッチング素子２１ａ，２１ｂと同様の半導体素子である。スイッチング素子２１ｃ，２１ｄは、直列に接続される。２つのスイッチング素子２１ｃ，２１ｄには、それぞれ逆並列ダイオード２２ｃ，２２ｄが接続される。２つの直列に接続されたスイッチング素子２１ｃ，２１ｄは、２つの直列に接続されたスイッチング素子２１ａ，２１ｂ及びコンデンサ２３と並列に接続される。チョッパセル２０ａの正極端子Ｔｐは、２つのスイッチング素子２１ａ，２１ｂの接続点である。チョッパセル２０ａの負極端子Ｔｎは、２つのスイッチング素子２１ｃ，２１ｄの接続点である。

制御装置１は、電力変換装置１０、交流遮断器５、及び、直流遮断器６ｐ，６ｎを制御する。制御装置１は、電力変換装置１０の出力電流（交流電流）、各チョッパセル２０のコンデンサ２３の直流電圧（コンデンサ電圧）Ｖｄｃ、及び、電力変換装置１０の入力電圧（直流電圧）などを検出する。制御装置１は、検出したこれらの電気量Ｄｅに基づいて、ゲート信号等が含まれる制御信号Ｓｉｖを各チョッパセル２０に出力し、各チョッパセル２０のスイッチング素子２１ａ，２１ｂをスイッチング制御する。これにより、電力変換装置１０が制御される。

例えば、具体的な制御としては、制御装置１は、電力変換装置１０の出力電流が交流電流指令値に追従するように制御をすると共に、各チョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃが直流電圧指令値に追従するように制御をする。直流電圧指令値は、全てのチョッパセル２０に対して共通の指令値である。交流電流指令値及び直流電圧指令値は、制御装置１の上位制御系の装置などから送信される。なお、制御装置１は、上述していない電気量Ｄｅを検出して、制御に用いてもよい。例えば、電力変換装置１０が電力系統と系統連系するように制御をする場合、電力変換装置１０の出力電圧及び電力系統の系統電圧を検出して、出力電圧を系統電圧と同期させるように制御する。

制御装置１は、電力変換装置１０の運転の開始時及び停止時などに、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎにそれぞれ指令信号Ｓ５ｃ，Ｓ６ｃを送信することにより、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎをそれぞれ開閉する制御を行う。

次に、電力変換装置１０の停止時の動作について説明する。

図４は、本実施形態に係る制御装置１における電力変換装置１０の停止時の制御に関する構成を示す構成図である。

制御装置１は、直流電圧降圧制御部３１、機器制御部３２、及び、チョッパセル制御部３３を備える。なお、チョッパセル２０の制御については、個別に行われるが、ここでは、各チョッパセル２０の制御を一括して説明する。

直流電圧降圧制御部３１は、停止指令信号Ｓｓｐを受信すると、電力変換装置１０を停止させる前に、各チョッパセル２０のコンデンサ２３を放電させ、コンデンサ電圧Ｖｄｃをできる限り低くするように制御する。停止指令信号Ｓｓｐは、例えば、上位制御系の装置から送信される。チョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃは、理論上、次式が成り立つまで低くできる。

Ｖｄｃ＝Ｖａｃ×√２／Ｎ … 式（１）
ここで、Ｖｄｃはコンデンサ電圧、Ｖａｃは交流負荷に出力される交流電圧（実効値）、Ｎは各アーム１１ｕｐ〜１１ｗｎを構成するチョッパセル２０の数をそれぞれ表している。但し、予備などの電圧を出力しないチョッパセル２０の数は含まない。交流負荷が電力系統である場合、交流電圧は、系統電圧となる。

直流電圧降圧制御部３１は、検出した各チョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃ及び予め設定された停止時直流電圧指令値に基づいて、全てのチョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃを降圧する降圧制御を行う。直流電圧降圧制御部３１は、この降圧制御を行うために、各チョッパセル２０のスイッチング素子２１ａ，２１ｂをスイッチングするゲート信号などを含むデータＤｓｄをチョッパセル制御部３３に出力する。

停止時直流電圧指令値は、電力変換装置１０の停止前において、チョッパセル２０のコンデンサ２３の蓄電量を最小限になるまで減らすために、コンデンサ２３の直流電圧Ｖｄｃを制御するための直流電圧指令値である。例えば、停止時直流電圧指令値は、式（１）などに基づいて決定される。なお、目標とする最終的な停止時直流電圧指令値は、少なくとも通常の運転時（停止時の制御でない時）の直流電圧指令値よりも小さい値であればよい。なお、直流電圧指令値は、全てのチョッパセル２０に共通の指令値であるが、各チョッパセル２０に個別の指令値を与えてもよい。

直流電圧降圧制御部３１は、交流負荷に供給される交流電力が三相交流になるようにしながら、各チョッパセル２０のコンデンサ２３を放電させる制御を行う。直流電圧降圧制御部３１は、コンデンサ２３に負極から正極に電流が流れるときに、正極側のスイッチング素子２１ａをオンすることで、コンデンサ２３を放電する。交流負荷が電力系統である場合、直流電圧降圧制御部３１は、出力電圧と系統電圧を同期させながら、この放電制御を行う。

直流電圧降圧制御部３１は、全てのチョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃが目標とする電圧に下がるまで、降圧制御を行う。直流電圧降圧制御部３１は、全てのチョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃの降圧が完了すると、全てのチョッパセル２０のスイッチング素子２１ａ，２１ｂをオフし、その後、降圧完了信号Ｓｓｄを機器制御部３２に送信する。

チョッパセル制御部３３は、直流電圧降圧制御部３１により受信したデータＤｓｄに基づいて、制御信号Ｓｉｖを生成し、各チョッパセル２０に送信する。例えば、チョッパセル制御部３３は、光ケーブルなどの伝送路を介して、チョッパセル２０とシリアル通信を行う。これにより、直流電圧降圧制御部３１による降圧制御に従って、各チョッパセル２０のコンデンサ２３が放電される。

機器制御部３２は、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎにそれぞれ指令信号Ｓ５ｃ，Ｓ６ｃを出力することで、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎの開閉を制御する。機器制御部３２は、直流電圧降圧制御部３１から降圧完了信号Ｓｓｄを受信すると、開放させる指令信号Ｓ５ｃを交流遮断器５に出力し、その後、開放させる指令信号Ｓ６ｃを直流遮断器６ｐ，６ｎにそれぞれ出力する。これにより、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎは、それぞれ開放される。

交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎが開放されると、電力変換装置１０の停止動作が完了する。その後、各チョッパセル２０のコンデンサ２３は、スイッチング素子２１ａ，２１ｂの漏れ電流などにより、完全に放電される。電力変換装置１０が主回路給電方式を採用している場合、給電回路でもエネルギーが消費され、放電する。

本実施形態によれば、電力変換装置１０の停止前に、各チョッパセル２０のコンデンサ２３の蓄電量をできる限り減らすことにより、コンデンサ２３が完全に放電されるまでの時間を短くすることができる。

なお、チョッパセル２０で構成される回路は、ＭＭＣに限らず、どのような回路でもよい。また、電力変換装置１０は、直流電源３の代わりに電力変換回路２を設け、２つの電力変換回路２の直流側同士を接続して、ＢＴＢ(back-to-back)方式の電力変換装置にしてもよい。この場合、追加した電力変換回路２を制御する制御装置１とともに追加してもよい。これにより、追加した電力変換回路２を構成するチョッパセル２０のコンデンサ２３が完全に放電されるまでの時間も短くすることができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置１０Ａの構成を示す構成図である。図６は、本実施形態に係る放電エネルギー消費部７の構成を示す構成図である。

電力変換装置１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１０において、制御装置１を制御装置１Ａに代え、放電エネルギー消費部７を追加したものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

放電エネルギー消費部７は、電力変換回路２と交流遮断器５との間に設けられる。なお、図６では、放電エネルギー消費部７は、変圧器４の出力側（負荷側）に設けられているが、変圧器４の入力側（電力変換回路２側）に設けてもよい。また、ここでは、Ｕ−Ｖ相間に設けられた放電エネルギー消費部７について説明するが、Ｖ−Ｗ相間及びＷ−Ｕ相間にも同様に、放電エネルギー消費部７が設けられているものとする。さらに、全てのチョッパセル２０のコンデンサ２３から放電されるエネルギーを消費するように設けられていれば、放電エネルギー消費部７は、どのような構成でもよいし、どこにいくつ設けられていてもよい。

放電エネルギー消費部７は、放電抵抗器７１及びスイッチ７２を備える。

放電抵抗器７１は、全てのチョッパセル２０のコンデンサ２３から放電されたエネルギーを消費する素子である。放電抵抗器７１は、変圧器４のＵ相とＶ相の出力端子を短絡するように設けられる。なお、放電エネルギー消費部７が変圧器４の入力側に設けられる場合、放電抵抗器７１は、電力変換回路２のＵ相とＶ相の出力端子を短絡するように設けられる。

スイッチ７２は、放電抵抗器７１と変圧器４との間に設けられる。スイッチ７２を開閉させると、放電抵抗器７１と変圧器４との電気的な接続又は切り離しが行われる。放電エネルギー消費部７が変圧器４の入力側に設けられる場合、スイッチ７２を開閉させると、放電抵抗器７１と電力変換回路２との電気的な接続又は切り離しが行われる。

図７は、本実施形態に係る制御装置１Ａにおける電力変換装置１０Ａの停止時の制御に関する構成を示す構成図である。

制御装置１Ａは、図４に示す第１の実施形態に係る制御装置１において、機器制御部３２を機器制御部３２Ａに代え、放電制御部３４を加えたものである。その他の点は、第１の実施形態に係る制御装置１と同様である。

機器制御部３２Ａは、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎの開閉を制御することに加え、放電エネルギー消費部７のスイッチ７２に指令信号Ｓ７ｃを出力することで、スイッチ７２の開閉を制御する。その他の点は、第１の実施形態に係る機器制御部３２と同様である。

放電制御部３４は、電力変換装置１０Ａの停止前に直流電圧降圧制御部３１により蓄電量を減らした各チョッパセル２０のコンデンサ２３を完全に放電させるための放電制御を行う。放電制御部３４は、次のように放電制御を行う。

放電制御部３４は、電力変換装置１０Ａから三相交流電力を出力するように、各チョッパセル２０を制御する。例えば、放電制御部３４は、各チョッパセル２０のコンデンサ電圧Ｖｄｃなどの電気量Ｄｅに基づいて、放電制御を行うが、どのような電気量Ｄｅに基づいて、放電制御を行ってもよい。

電力変換装置１０Ａから出力された三相交流電力は、放電エネルギー消費部７の放電抵抗器７１により消費される。これにより、各コンデンサ２３の蓄電量は、徐々に減少する。各コンデンサ２３の蓄電量の減少に伴い、電力変換装置１０Ａから出力される三相交流電力も徐々に減少する。このようにして、放電制御部３４は、全てのチョッパセル２０のコンデンサ２３の蓄電量が無くなるまで、放電制御を行う。なお、放電制御部３４による放電制御は、必ずしもコンデンサ２３の蓄電量が完全に無くなるまで行わなくてもよい。

放電制御部３４は、この放電制御を行うために、各チョッパセル２０のスイッチング素子２１ａ，２１ｂをスイッチングするゲート信号などを含むデータＤｄｓをチョッパセル制御部３３に出力する。チョッパセル制御部３３は、放電制御部３４により受信したデータＤｄｓに基づいて、制御信号Ｓｉｖを生成し、各チョッパセル２０に送信する。これにより、放電制御部３４による放電制御に従って、各チョッパセル２０は、スイッチング制御される。

図８は、本実施形態に係る制御装置１Ａの制御による電力変換装置１０Ａの停止時の動作手順を示す流れ図である。

直流電圧降圧制御部３１は、第１の実施形態と同様に、全てのチョッパセル２０のコンデンサ２３の降圧制御を行う（ステップＳＴ１）。直流電圧降圧制御部３１は、降圧制御完了後、機器制御部３２Ａ及び放電制御部３４にそれぞれ降圧完了信号Ｓｓｄを送信する。

機器制御部３２Ａは、降圧完了信号Ｓｓｄを受信すると、第１の実施形態と同様に、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎを開放する（ステップＳＴ２）。

機器制御部３２Ａは、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎの開放を確認後、放電エネルギー消費部７のスイッチ７２を投入させる指令信号Ｓ７ｃを出力する（ステップＳＴ３）。機器制御部３２Ａは、スイッチ７２の投入を確認後、放電制御部３４に放電準備完了信号Ｓｒｄを送信する。機器制御部３２Ａは、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎの開放の確認を、指令信号Ｓ５ｃ，Ｓ６ｃの出力からの経過時間で判断してもよいし、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎから開閉状態を示す状態信号を受信することにより判断してもよい。スイッチ７２の投入の確認についても、機器制御部３２Ａは、同様に判断する。

放電制御部３４は、直流電圧降圧制御部３１から降圧完了信号Ｓｓｄを受信後、放電制御部３４から放電準備完了信号Ｓｒｄを受信すると、各チョッパセル２０のコンデンサ２３を放電させる放電制御を開始する（ステップＳＴ４）。

放電制御部３４は、全てのコンデンサ２３の放電が完了すると、放電制御を終了する。放電制御部３４は、放電制御を終了後、放電完了信号Ｓｄｓを機器制御部３２Ａに出力する。放電制御部３４は、各コンデンサ２３の放電の完了をどのように判断してもよい。例えば、放電制御部３４は、放電の完了を、コンデンサ電圧Ｖｄｃが予め設定された電圧以下になったかどうかで判断してもよいし、コンデンサ２３の放電時間が予め設定された時間以上になったかどうかで判断してもよい。

機器制御部３２Ａは、放電制御部３４から放電完了信号Ｓｄｓを受信すると、放電エネルギー消費部７のスイッチ７２を開放させる指令信号Ｓ７ｃを出力する（ステップＳＴ５）。これにより、スイッチ７２が開放されると、電力変換装置１０Ａの停止時の動作が完了する。

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、放電エネルギー消費部７により、各チョッパセル２０のコンデンサ２３の放電エネルギーを消費させることで、全てのチョッパセル２０のコンデンサ２３を完全に放電させるまでの時間を短くすることができる。

なお、本実施形態では、直流電圧降圧制御部３１による降圧制御を実行後に、放電制御部３４の放電制御により、各チョッパセル２０のコンデンサ２３を完全に放電させたが、直流電圧降圧制御部３１による降圧制御を行わずに、放電制御部３４の放電制御を行ってもよい。即ち、制御装置１Ａに直流電圧降圧制御部３１を設けなくてもよい。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置１０Ｂの構成を示す構成図である。図１０は、本実施形態に係る放電エネルギー消費部７Ｂの構成を示す構成図である。

電力変換装置１０Ｂは、図５に示す第２の実施形態に係る電力変換装置１０Ａにおいて、変圧器４を変圧器４Ｂに代え、放電エネルギー消費部７を放電エネルギー消費部７Ｂに代えたものである。その他の点は、第２の実施形態と同様である。

変圧器４Ｂは、第２の実施形態に係る変圧器４に補助巻線を追加したものである。放電エネルギー消費部７Ｂは、変圧器４Ｂの補助巻線に接続される。その他の点は、第２の実施形態に係る変圧器４及び放電エネルギー消費部７と同様である。

本実施形態によれば、第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、変圧器４Ｂに、放電エネルギー消費部７Ｂを接続するための補助巻線を設けることで、補助巻線を放電エネルギー消費部７Ｂに合わせた変圧比にすることができる。これにより、放電エネルギー消費部７Ｂの放電抵抗器７１を任意に選択することができる。

（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置１０Ｃの構成を示す構成図である。

電力変換装置１０Ｃは、図５に示す第２の実施形態に係る電力変換装置１０Ａにおいて、放電エネルギー消費部７を取り除き、制御装置１Ａを制御装置１Ｃに代えたものである。その他の点は、第２の実施形態と同様である。

図１２は、本実施形態に係る制御装置１Ｃにおける電力変換装置１０Ｃの停止時の制御に関する構成を示す構成図である。

制御装置１Ｃは、図７に示す第２の実施形態に係る制御装置１Ａにおいて、機器制御部３２Ａを機器制御部３２Ｃに代え、放電制御部３４を放電制御部３４Ｃに代えたものである。その他の点は、第２の実施形態に係る制御装置１Ａと同様である。

機器制御部３２Ｃは、第２の実施形態に係る機器制御部３２Ａにおいて、放電エネルギー消費部７に対する制御をしない代わりに、放電制御部３４Ｃによる放電のための交流遮断器５の制御を加えたものである。その他の点は、第２の実施形態に係る機器制御部３２Ａと同様である。

放電制御部３４Ｃは、第２の実施形態に係る放電エネルギー消費部７で放電エネルギーを消費させる代わりに、交流遮断器５を介して、電力系統にエネルギーを回生することで、放電エネルギーを消費させる。その他の点は、第２の実施形態に係る放電制御部３４Ａと同様である。

図１３は、本実施形態に係る制御装置１Ｃの制御による電力変換装置１０Ｃの停止時の動作手順を示す流れ図である。ここでは、図８に示す第２の実施形態に係る流れ図と異なる部分について主に説明する。

第２の実施形態と同様に、直流電圧降圧制御部３１による降圧制御後、機器制御部３２Ｃにより、交流遮断器５及び直流遮断器６ｐ，６ｎが開放される（ステップＳＴ１，ＳＴ２）。

放電制御部３４Ｃは、直流電圧降圧制御部３１から降圧完了信号Ｓｓｄを受信すると、交流負荷である電力系統を管理する管理システムにこれから回生を行うことを通知する。例えば、放電制御部３４Ｃは、上位制御系に回生通知信号Ｓａｋを送信することで、回生を行うことを通知する（ステップＳＴ３Ａ１）。その後、放電制御部３４Ｃは、管理システムから回生を許可する許可信号Ｓｏｋを受信すると、回生を開始することを通知する回生開始信号Ｓｓｒを機器制御部３２Ｃに送信する。

機器制御部３２Ｃは、放電制御部３４Ｃから回生開始信号Ｓｓｒを受信すると、交流遮断器５に投入させる指令信号Ｓ５ｃを出力する。これにより、交流遮断器５が投入される（ステップＳＴ３Ａ２）。機器制御部３２Ｃは、交流遮断器５の投入を確認後、放電制御部３４Ｃに放電準備完了信号Ｓｒｄを送信する。

放電制御部３４Ｃは、機器制御部３２Ｃから放電準備完了信号Ｓｒｄを受信すると、第２の実施形態と同様に、各チョッパセル２０の放電制御を開始する（ステップＳＴ４）。放電制御により発生する放電エネルギーは、交流遮断器５を介して、電力系統に回生される。放電制御部３４Ｃは、放電制御を終了後、放電完了信号Ｓｄｓを機器制御部３２Ｃに出力する。

機器制御部３２Ｃは、放電制御部３４Ｃから放電完了信号Ｓｄｓを受信すると、交流遮断器５に開放させる指令信号Ｓ５ｃを出力する。（ステップＳＴ５Ａ）。これにより、交流遮断器５が開放されると、電力変換装置１０Ｃの停止時の動作が完了する。

本実施形態によれば、第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、放電エネルギーを電力系統に回生させることで、放電エネルギー消費部７を必要としないため、電力変換装置１０Ｃの構成部品を減らすことができる。これにより、電力変換装置１０Ｃの大型化を避けることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…制御装置、２…電力変換回路、３…直流電源、４…変圧器、５…交流遮断器、６ｐ，６ｎ…直流遮断器、１０…電力変換装置、１１ｕｐ，１１ｕｎ，１１ｖｐ，１１ｖｎ，１１ｗｐ，１１ｗｎ…アーム、１２ｕｐ，１２ｕｎ，１２ｖｐ，１２ｖｎ，１２ｗｐ，１２ｗｎ…バッファリアクトル、２０…チョッパセル。

Claims (10)

1. コンデンサを含む複数の単位変換器で構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、
   前記複数の単位変換器の前記コンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、
   前記電力変換回路を停止する場合、前記コンデンサ電圧検出手段により検出された前記コンデンサの電圧に基づいて、前記複数の単位変換器の前記コンデンサの電圧を降圧する降圧制御をする降圧制御手段と
   を備えたことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記電力変換回路と直流回路との間に設けられた直流側開閉手段と、
   前記降圧制御手段による前記降圧制御後、前記直流側開閉手段を開放する直流側開放手段と、
   前記直流側開放手段による前記直流側開閉手段の開放後、前記電力変換回路から交流電力を出力し、前記複数の単位変換器の前記コンデンサを放電する放電制御をする放電制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記電力変換回路の交流側に設けられ、前記複数の単位変換器の前記コンデンサから放電された放電エネルギーを消費する放電エネルギー消費手段
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記電力変換回路の交流側に設けられ、前記放電エネルギー消費手段を接続するための補助巻線を含む変圧器と、
   前記放電エネルギー消費手段は、前記変圧器の前記補助巻線に接続されたこと
   を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記放電制御手段は、前記複数の単位変換器の前記コンデンサから放電された放電エネルギーを前記電力変換回路の交流側に接続される交流電力系統に回生すること
   を特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
6. コンデンサを含む複数の単位変換器で構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、
   前記電力変換回路と直流回路との間に設けられた直流側開閉手段と、
   前記電力変換回路を停止する場合、前記直流側開閉手段を開放する直流側開放手段と、
   前記直流側開放手段による前記直流側開閉手段の開放後、前記電力変換回路から交流電力を出力し、前記複数の単位変換器の前記コンデンサを放電する放電制御をする放電制御手段と
   を備えたことを特徴とする電力変換装置。
7. コンデンサを含む複数の単位変換器で電力変換回路が構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の制御装置であって、
   前記複数の単位変換器の前記コンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、
   前記電力変換回路を停止する場合、前記コンデンサ電圧検出手段により検出された前記コンデンサの電圧に基づいて、前記複数の単位変換器の前記コンデンサの電圧を降圧する降圧制御をする降圧制御手段と
   を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
8. コンデンサを含む複数の単位変換器で電力変換回路が構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の制御装置であって、
   前記電力変換回路を停止する場合、前記電力変換回路と直流回路との間に設けられた直流側開閉手段を開放する直流側開放手段と、
   前記直流側開放手段による前記直流側開閉手段の開放後、前記電力変換回路から交流電力を出力し、前記複数の単位変換器の前記コンデンサを放電する放電制御をする放電制御手段と
   を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
9. コンデンサを含む複数の単位変換器で電力変換回路が構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の制御方法であって、
   前記複数の単位変換器の前記コンデンサの電圧を検出し、
   前記電力変換回路を停止する場合、検出した前記コンデンサの電圧に基づいて、前記複数の単位変換器の前記コンデンサの電圧を降圧する降圧制御をすること
   を含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
10. コンデンサを含む複数の単位変換器で電力変換回路が構成され、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の制御方法であって、
    前記電力変換回路を停止する場合、前記電力変換回路と直流回路との間に設けられた直流側開閉手段を開放し、
    前記直流側開閉手段の開放後、前記電力変換回路から交流電力を出力し、前記複数の単位変換器の前記コンデンサを放電する放電制御をすること
    を含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。

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