JP5676919B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エネルギー蓄積要素を電源に持つ電圧形変換器を多段接続した三相電力変換回路を有する電力変換装置に関する。

バッテリーなどのエネルギー蓄積要素と電力系統とのインターフェースコンバータとしての電力変換回路が提案されている。例えば、エネルギー蓄積要素を電源に持つ単相インバータを単位変換器として、複数の変換器の出力をカスケード接続したマルチレベル変換器などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）

特開平１０−７０８８６号公報

複数の変換器を多段接続して三相電力変換回路を構成した場合、三相の内の１相の電力変換回路で変換器が故障すると、故障した変換器の出力を短絡することによって、残りの変換器のみで電力変換回路の運転を継続できる。この場合、故障した変換器のない他の相の電力変換回路では、動作する変換器の数を減らす必要がある。このため、電圧利用率が低下するという問題があった。

上記問題点に鑑み、本発明は、多段接続された複数の変換器のうちの故障した変換器の出力を短絡した場合に、電圧利用率の低下を抑制できる電力変換装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態によれば、（イ）エネルギー蓄積要素の出力を単相交流電力に変換する電圧形変換器を多段接続して１の相回路として、３つの相回路を有する三相電力変換回路と、（ロ）三相電力変換回路の各相出力電圧をそれぞれ設定する電圧設定回路と、（ハ）電圧形変換器のいずれかの出力端子が短絡した場合に、三相電力変換回路の各相出力電圧のうち他の２つの相出力電圧と大きさの異なる１の相出力電圧に、出力端子が短絡された電圧形変換器の台数に対応した一定電圧を重畳させ、且つ三相電力変換回路の各相出力電圧の大きさが同一になるように電圧設定回路を制御する制御回路とを備え、相回路がそれぞれ有する電圧変換器の段数をＮ、出力端子が短絡された電圧変換器の台数をＸ、１の相出力電圧と他の２つの相出力電圧との電圧位相差をαとしたときに、相回路の１つにおいて電圧変換器の出力端子が短絡された場合にα＝ｃｏｓ^-1｛（Ｎ−Ｘ）／２Ｎ｝＋π／３の関係を満たすように３つの相回路が制御され、相回路の２つにおいて同一台数の電圧変換器の出力端子が短絡された場合にα＝ｃｏｓ^-1［Ｎ／｛２（Ｎ−Ｘ）｝］＋π／３の関係を満たすように３つの相回路が制御されることを特徴とする電力変換装置。

本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す模式図である。 電力変換装置が正常動作する場合の、各相出力電圧の関係を示すベクトル図である。 電圧形変換器が故障した場合の、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す模式図である。 図３に示した電力変換装置において、本発明の実施形態に係る制御回路による制御を行わない場合の各相出力電圧の関係を示すベクトル図の例である。 本発明の実施形態に係る電力変換装置によるゼロ相電圧振幅を算出する方法を説明するためのベクトル図である。 図３に示した電力変換装置において、本発明の実施形態に係る制御回路による制御を行う場合の各相出力電圧の関係を示すベクトル図の例である。 電圧形変換器が故障した場合の、本発明の実施形態に係る電力変換装置の他の構成を示す模式図である。 図７に示した電力変換装置において、本発明の実施形態に係る制御回路による制御を行う場合の各相出力電圧の関係を示すベクトル図の例である。 本発明の実施形態に係る電力変換装置によるゼロ相電圧振幅を算出する方法を説明するためのベクトル図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。

又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施形態に係る電力変換装置１は、図１に示すように、エネルギー蓄積要素の出力を単相交流電力に変換する電圧形変換器を多段接続して１の相回路として、３つの相回路を有する三相電力変換回路１０と、三相電力変換回路１０の各相出力電圧をそれぞれ設定する電圧設定回路２０と、電圧形変換器のいずれかの出力端子が短絡した場合に、三相電力変換回路１０の各相出力電圧のうち他の２つの相出力電圧と大きさの異なる１の相出力電圧に、出力端子が短絡された電圧形変換器の台数に対応した一定電圧を重畳させ、且つ三相電力変換回路１０の各相出力電圧の大きさが同一になるように電圧設定回路２０を制御する制御回路３０とを備える。以下において、三相電力変換回路１０に故障がない場合の、第１の相回路１１の出力をＲ相出力、第２の相回路１２の出力をＳ相出力、第３の相回路１３の出力をＴ相出力とする。

第１の相回路１１の電圧形変換器１１１〜１１６は、バッテリーＶ１１〜Ｖ１６から出力される直流電圧をそれぞれ単相交流電圧に変換する。第１の相回路１１は、電圧形変換器１１１〜１１６をカスケード接続した多段構造である。正常動作時は、電圧形変換器１１１〜１１６の出力電圧の合計がＲ相の相出力電圧Ｖ_ROとして出力される。電圧形変換器１１１には、半導体デバイスを用いたインバータなどを利用可能である。例えば図１に示すように、電圧形変換器１１１は、エミッタ−コレクタ間をダイオード接続したバイポーラ型のトランジスタＴ１〜Ｔ４を有する電圧形変換器である。トランジスタＴ１、Ｔ２の直列接続、及びトランジスタＴ３、Ｔ４の直列接続が、バッテリーＶ１１と並列接続されている。トランジスタＴ１、Ｔ２の接続点、及びトランジスタＴ３、Ｔ４の接続点が電圧形変換器１１１の出力端子である。電圧形変換器１１２〜１１６の構成は、電圧形変換器１１１と同様である。

第１の相回路１１と同様に、第２の相回路１２は、バッテリーＶ２１〜Ｖ２６から出力される直流電圧をそれぞれ単相交流電圧に変換する電圧形変換器１２１〜１２６を、多段接続した構成である。第３の相回路１３は、バッテリーＶ３１〜Ｖ３６から出力される直流電圧をそれぞれ単相交流電圧に変換する電圧形変換器１３１〜１３６を、多段接続した構成である。電圧形変換器１２１〜１２６及び電圧形変換器１３１〜１３６の構成は、電圧形変換器１１１〜１１６と同様である。正常動作時は、電圧形変換器１２１〜１２６の出力電圧の合計がＳ相の相出力電圧Ｖ_S0として出力され、電圧形変換器１３１〜１３６の出力電圧の合計がＴ相の相出力電圧Ｖ_T0として出力される。

図１では、第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３がそれぞれ６台の電圧形変換器をカスケード接続した例を示しているが、第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３がそれぞれ有する電圧形変換器の段数が６段に限られないのはもちろんである。

第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３が正常に動作している場合は、図２に示すように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧は電気角で１２０°ずれている。図２は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相出力電圧の相互の関係を示すベクトル図である。Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相出力電圧を示すベクトルの交点は、図２に示す相出力電圧Ｖ_RO、Ｖ_S0、Ｖ_T0により定義される正三角形の中心Ｃと一致する。Ｒ相の相出力電圧Ｖ_ROの大きさ、Ｓ相の相出力電圧Ｖ_S0の大きさ、及びＴ相の相出力電圧Ｖ_T0の大きさは、同一である。

以下に、図１に示した電力変換装置１の動作について説明する。ここでは、第１の相回路１１に含まれる電圧形変換器１１１〜１１６のいずれかが故障したと仮定する。故障した電圧形変換器の出力間を電気的に短絡することにより、三相電力変換回路１０は運転を継続できる。例えば電圧形変換器１１６が故障した場合には、図３に示すように、電圧形変換器１１６の出力端子間を短絡する。このとき、制御回路３０による電圧設定回路２０の制御が行われない場合には、電圧形変換器１１１〜１１５のみにより、三相電力変換回路１０からＲ相の電圧が出力される。

ただし、電圧形変換器１１１〜１１５により出力される電圧形変換器を５段分のＲ相の電圧と、電圧形変換器１２１〜１２６により出力される電圧形変換器を６段分のＳ相の電圧、及び電圧形変換器１３１〜１３６により出力される電圧形変換器を６段分のＴ相の電圧とでは、電圧の大きさが同一でなければならない。このため、図４に示すように、Ｓ相の電圧とＴ相の電圧の大きさを小さくして、Ｒ相の電圧の大きさに合わせる必要がある。図４において、電圧形変換器１１１〜１１５のみにより出力されるＲ相の相出力電圧をＶ_R１で示している。また、電圧形変換器１２１〜１２６により出力されるＳ相の相出力電圧をＶ_S1、電圧形変換器１３１〜１３６により出力されるＴ相の相出力電圧をＶ_T1で示している。相出力電圧Ｖ_R1、Ｖ_S1、Ｖ_T1の大きさは同一である。

５段の電圧形変換器によって６段の電圧形変換器の出力電圧を実現するためには、Ｒ相の電圧形変換器１１１〜１１５がＳ相及びＴ相の各電圧形変換器の６／５＝１．２倍の電圧を出力する必要がある。したがって、正常動作時の各電圧形変換器の出力電圧を１とすると、第１の相回路１１の電圧形変換器１１１〜１１６の１つが故障した場合に、Ｓ相及びＴ相の各電圧形変換器は、１／１．２＝０．８３３の出力電圧しか出力できない。

図４において、斜め線のハッチングで示した領域は、Ｒ相の電圧の大きさに合わせてＳ相の電圧とＴ相の電圧の大きさを小さくした場合の、各相の電圧の大きさを示す。一方、縦線のハッチングで示した領域は、Ｓ相の電圧とＴ相の電圧の大きさを正常動作時と同じ大きさにした場合の、各相の電圧の大きさを示す。つまり、Ｓ相の相出力電圧とＴ相の相出力電圧の大きさをＲ相の相出力電圧の大きさに合わせることにより、斜め線のハッチングで示した領域と縦線のハッチングで示した領域との差だけ、電圧利用率が低下する。第２の相回路１２、又は第３の相回路１３の電圧形変換器が１台故障した場合も、同様に、故障のない相回路の各電圧形変換器の出力電圧を小さくする必要がある。

上記のように、三相電力変換回路１０のいずれかの電圧形変換器が故障した場合、単に故障した電圧形変換器の出力端子間を短絡しただけでは、故障した電圧形変換器を含む相回路の正常な電圧形変換器の台数に合わせて、他の相回路の電圧形変換器の出力が制限される。このため、電圧利用率が大きく低下する。

しかし、図１に示した電力変換装置１によれば、以下に説明するように、電圧利用率の低下を抑制できる。

制御回路３０は、第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３がそれぞれ有する電圧形変換器１１１〜１１６、１２１〜１２６、１３１〜１３６のいずれかの出力端子間が、その電圧形変換器が故障したことに起因して短絡されたことを検知する。例えば、制御回路３０は、電圧形変換器１１１〜１１６、１２１〜１２６及び１３１〜１３６の出力端子間の各電圧値をリアルタイムでモニタし、電圧値が０Ｖとなった電圧形変換器の出力端子間が短絡されたと判断する。

第１の相回路１１の電圧形変換器１１６の出力端子間が短絡されると、第２及び第３の相回路１２、１３の出力電圧よりも第１の相回路１１の出力電圧は小さくなる。

制御回路３０は、電圧設定回路２０を制御することにより、故障した電圧形変換器の出力であるＲ相出力に一定の電圧を重畳させて、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相出力電圧を同一の大きさに設定する。具体的には、制御回路３０は、電圧設定回路２０が信号Ｓｖで三相電力変換回路１０に指令する出力電圧を、以下のように設定させる。

三相電力変換回路１０が正常動作時のＲ相、Ｓ相、及びＴ相の相出力電圧Ｖ_R0、Ｖ_S0、Ｖ_T0が、以下の式（１）〜（３）で表されるとする：

Ｖ_R0＝Ａ×ｓｉｎθ ・・・（１）
Ｖ_S0＝Ａ×ｓｉｎ（θ−１２０°） ・・・（２）
Ｖ_T0＝Ａ×ｓｉｎ（θ＋１２０°） ・・・（３）

式（１）〜（３）で、係数Ａは、各相出力電圧の大きさである。第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３がそれぞれ有する電圧形変換器の段数がＮ段であり、各電圧形変換器の直流出力電圧がＶ_DCであるとき、Ａ＝Ｎ×Ｖ_DCである。

ここで、第１の相回路１１に含まれるＮ台の電圧形変換器のうち、Ｘ台が故障したと仮定する。制御回路３０は、電圧設定回路２０を制御して、出力端子が短絡された電圧形変換器の台数Ｘに対応した一定の電圧をＲ相出力に重畳させるように、三相電力変換回路１０の各相出力電圧を調整する。図５に、Ｒ相出力に一定の電圧を重畳させた場合の各相出力電圧の関係を示すベクトル図を示す。

三相電力変換回路１０の各相出力電圧が調整された結果、図５に示すように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相出力電圧Ｖ_RN-X、Ｖ_SN、Ｖ_TNを示すベクトルの交点は、正常動作時のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧Ｖ_R0、Ｖ_S0、Ｖ_T0により定義される正三角形の中心Ｃから、Ｒ相方向にゼロ相電圧振幅ΔＶ₀₁だけシフトする。以下に、ゼロ相電圧振幅ΔＶ₀₁の算出方法を説明する。

故障した電圧形変換器が出力するＲ相の相出力電圧と、Ｓ相及びＴ相の相出力電圧との電圧位相差α１は、式（４）により算出される：

α１＝ｃｏｓ^-1｛（Ｎ−Ｘ｝／２Ｎ｝＋π／３ ・・・（４）

式（４）により算出される電圧位相差α１を用いて、ゼロ相電圧振幅ΔＶ₀₁は以下の式（５）により算出される：

ΔＶ₀₁＝Ｎ｛ｓｉｎ（α１−π／２）−１／３^1/2×ｃｏｓ（α１−π／２）｝Ｖ_DC ・・・（５）

制御回路３０は、第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３が以下の式（６）〜（８）で表される出力電圧Ｖ₁₁、Ｖ₁₂、Ｖ₁₃をそれぞれ出力するように、電圧設定回路２０を制御して三相電力変換回路１０に指令を出させる：

Ｖ₁₁＝Ｂ×ｓｉｎθ＋Ｖ₀₁×ｓｉｎθ ・・・（６）
Ｖ₁₂＝Ｂ×ｓｉｎ（θ−１２０°）＋Ｖ₀₁×ｓｉｎθ ・・・（７）
Ｖ₁₃＝Ｂ×ｓｉｎ（θ＋１２０°）＋Ｖ₀₁×ｓｉｎθ ・・・（８）

式（６）〜（８）で、係数Ｂは（Ｎ−Ｘ）×Ｖ_DCで表される。

上記のように、第１の相回路１１に含まれる電圧形変換器が故障した場合は、第２及び第３の相回路１２、１３からＲ相の相出力電圧を出力させる。このように第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３の出力電圧が調整された結果、図６に示すように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧Ｖ_R2、Ｖ_2S、Ｖ_T2をそれぞれ示す各ベクトルの交点Ｐ１は、正常動作時のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧Ｖ_R0、Ｖ_S0、Ｖ_T0により定義される正三角形の中心Ｃから、Ｒ相方向にゼロ相電圧振幅ΔＶ₀₁だけシフトする。ゼロ相電圧振幅ΔＶ₀₁は、式（５）に示したように、出力端子が短絡された電圧形変換器の台数に対応した電圧である。なお、相出力電圧Ｖ_R2、Ｖ_2S、Ｖ_T2の大きさは同一である。

以上のように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧Ｖ_R2、Ｖ_2S、Ｖ_T2の大きさを、制御回路３０による各相回路の出力電圧の調整を行わない場合の相出力電圧Ｖ_R1、Ｖ_S1、Ｖ_T1よりも大きくできる。正常動作時の各電圧形変換器の出力電圧を１とすると、第２及び第３の相回路１２、１３の各電圧形変換器の出力電圧は０．９１７である。このとき、Ｒ相とＳ相、及びＴ相とＲ相の相出力電圧は電気角で１２５．４°ずれ、Ｓ相とＴ相の相出力電圧は電気角で１０９．２°ずれる。

以上では、第１の相回路１１、第２の相回路１２、及び第３の相回路１３のいずれか１つにおいて電圧形変換器が故障した場合について説明した。次に、第１の相回路１１、第２の相回路１２、及び第３の相回路１３のうち、２つの相回路において電圧形変換器が故障した場合について説明する。以下では、第２の相回路１２の電圧形変換器１２６、及び第３の相回路１３の電圧形変換器１３６が故障し、図７に示すように、電圧形変換器１２６の出力端子が短絡され、電圧形変換器１３６の出力端子が短絡された場合を例示的に説明する。

このとき、単に故障した電圧形変換器１２６の出力端子間、及び電圧形変換器１３６の出力端子間を短絡しただけでは、５段の電圧形変換器によって出力されるＳ相及びＴ相の電圧の大きさに合わせて、故障した電圧形変換器を含まないＲ相の電圧の大きさを小さくする必要がある。

しかし、制御回路３０が電圧設定回路２０を制御することにより、第２の相回路１２及び第３の相回路１３において電圧形変換器の故障が発生したときに、制御回路３０による第１の相回路１１、第２の相回路１２及び第３の相回路１３の各出力電圧の調整を行わない場合よりも、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相出力電圧を大きくできる。

つまり、制御回路３０は、図８に示すように、故障した電圧形変換器を含まない第１の相回路１１の出力であるＲ相出力に一定の電圧を重畳させて、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相出力電圧を同一の大きさに設定する。図８において、三相電力変換回路１０により出力されるＲ相の相出力電圧をＶ_R3で示している。また、三相電力変換回路１０により出力されるＳ相の相出力電圧をＶ_S3で示し、三相電力変換回路１０により出力されるＴ相の相出力電圧をＶ_T3で示している。相出力電圧Ｖ_R3、Ｖ_S3、Ｖ_T3の大きさは同一である。

図８に示すように、三相電力変換回路１０の各相回路の出力電圧が調整された結果、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧Ｖ_R3、Ｖ_S3、Ｖ_T3をそれぞれ示す各ベクトルの交点Ｐ２は、正常動作時のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧Ｖ_R0、Ｖ_S0、Ｖ_T0により定義される正三角形の中心Ｃから、Ｒ相方向の反対方向にゼロ相電圧振幅ΔＶ₀₂だけシフトする。

具体的には、制御回路３０が電圧設定回路２０を制御して、第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３から、以下の式（９）〜（１１）で表される出力電圧Ｖ₁₁、Ｖ₁₂、Ｖ₁₃を出力させる：

Ｖ₁₁＝Ｂ×ｓｉｎθ＋Ｖ₀₂×ｓｉｎθ ・・・（９）
Ｖ₁₂＝Ｂ×ｓｉｎ（θ−１２０°）＋Ｖ₀₂×ｓｉｎθ ・・・（１０）
Ｖ₁₃＝Ｂ×ｓｉｎ（θ＋１２０°）＋Ｖ₀₂×ｓｉｎθ ・・・（１１）

式（９）〜（１１）で、係数Ｂは（Ｎ−Ｘ）×Ｖ_DCで表される。

第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３の出力電圧が上記のように調整された結果、図９に示すように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相出力電圧Ｖ_RN、Ｖ_SN-X、Ｖ_TN-Xを示すベクトルの交点は、正常動作時のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧Ｖ_R0、Ｖ_S0、Ｖ_T0により定義される正三角形の中心Ｃから、Ｒ相方向の反対方向にゼロ相電圧振幅ΔＶ₀₂だけシフトする。このため、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の相出力電圧Ｖ_RN、Ｖ_SN-X、Ｖ_TN-Xの大きさを、制御回路３０による各相回路の出力電圧の調整を行わない場合よりも大きくできる。

故障した電圧形変換器が出力するＳ相及びＴ相の相出力電圧と、Ｒ相の相出力電圧との電圧位相差α２は、式（１２）により算出される：

α２＝ｃｏｓ^-1［Ｎ／｛２（Ｎ−Ｘ）｝］＋π／３ ・・・（１２）

式（１２）により算出される電圧位相差α２を用いて、ゼロ相電圧振幅ΔＶ₀₂は以下の式（１３）により算出される：

ΔＶ₀₂＝（Ｎ−Ｘ）｛ｓｉｎ（α２−π／２）−１／３^1/2×ｃｏｓ（α２−π／２）｝Ｖ_DC ・・・（１３）

制御回路３０は、電圧設定回路２０を制御して、第１、第２及び第３の相回路１１、１２、１３から、上記の式（９）〜（１１）で表される出力電圧Ｖ₁₁、Ｖ₁₂、Ｖ₁₃をそれぞれ出力させる。

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る電力変換装置１では、三相電力変換回路１０に含まれる電圧形変換器１１１〜１１６、１２１〜１２６、１３１〜１３６のいずれかが故障し、故障した電圧形変換器の出力端子間を短絡した場合に、三相電力変換回路１０の各相出力電圧の大きさが同一で、且つ、電圧利用率の低下を抑制するように、制御回路３０が電圧設定回路２０を制御する。具体的には、三相電力変換回路１０の各相出力電圧のうち他の２つの相出力電圧と大きさの異なる１の相出力電圧に、出力端子が短絡された電圧形変換器の台数に応じた電圧が重畳される。これにより、制御回路３０による各相回路の出力電圧の調整を行わない場合よりも、各相の相出力電圧を大きくできる。

したがって、電力変換装置１によれば、多段接続された複数の変換器のうちの故障した変換器の出力を短絡した場合に、電圧利用率の低下を抑制できる電力変換回路を実現することができる。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

既に述べた実施形態の説明においては、電圧形変換器１１１〜１１６、１２１〜１２６、１３１〜１３６が電源のエネルギー蓄積要素としてバッテリーＶ１１〜Ｖ１６、Ｖ２１〜Ｖ２６、Ｖ３１〜Ｖ３６を有する例を示した。しかし、エネルギー蓄積要素としてコンデンサを使用してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…電力変換装置
１０…三相電力変換回路
１１…第１の相回路
１２…第２の相回路
１３…第３の相回路
２０…電圧設定回路
３０…制御回路
１１１〜１１６…電圧形変換器
１２１〜１２６…電圧形変換器
１３１〜１３６…電圧形変換器
Ｖ１１〜Ｖ１６…バッテリー
Ｖ２１〜Ｖ２６…バッテリー
Ｖ３１〜Ｖ３６…バッテリー

Claims (3)

1. エネルギー蓄積要素の出力を単相交流電力に変換する電圧形変換器を多段接続して１の相回路として、３つの前記相回路を有する三相電力変換回路と、
   前記三相電力変換回路の各相出力電圧をそれぞれ設定する電圧設定回路と、
   前記電圧形変換器のいずれかの出力端子が短絡した場合に、前記三相電力変換回路の各相出力電圧のうち他の２つの相出力電圧と大きさの異なる１の相出力電圧に、前記出力端子が短絡された前記電圧形変換器の台数に対応した一定電圧を重畳させ、且つ前記三相電力変換回路の各相出力電圧の大きさが同一になるように前記電圧設定回路を制御する制御回路と
   を備え、
   前記相回路がそれぞれ有する前記電圧変換器の段数をＮ、前記出力端子が短絡された前記電圧変換器の台数をＸ、前記１の相出力電圧と前記他の２つの相出力電圧との電圧位相差をαとしたときに、
   前記相回路の１つにおいて前記電圧変換器の前記出力端子が短絡された場合に
   α＝ｃｏｓ^-1｛（Ｎ−Ｘ）／２Ｎ｝＋π／３
   の関係を満たすように３つの前記相回路が制御され、
   前記相回路の２つにおいて同一台数の前記電圧変換器の前記出力端子が短絡された場合に
   α＝ｃｏｓ^-1［Ｎ／｛２（Ｎ−Ｘ）｝］＋π／３
   の関係を満たすように３つの前記相回路が制御される
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記１の相出力電圧が他の２つの相出力電圧より小さい場合に、前記三相電力変換回路の各相出力電圧を示す各ベクトルの交点が正常動作時の位置から前記１の相出力電圧の方向にシフトするように、前記一定電圧を前記１の相出力電圧に重畳させる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１の相出力電圧が他の２つの相出力電圧より大きい場合に、前記三相電力変換回路の各相出力電圧を示す各ベクトルの交点が正常動作時の位置から前記１の相出力電圧の方向と反対方向にシフトするように、前記一定電圧を前記１の相出力電圧に重畳させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。

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