JPWO2019049325A1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

第１の電力変換器１０１ａは、第１の交流系統ＡＣＳ１に接続され、交流と直流との間で相互に電力を変換する。第２の電力変換器１０１ｂは、第２の交流系統ＡＣＳ２に接続され、交流と直流との間で相互に電力を変換し、直流側が第１の電力変換器に接続される。１つの初期充電装置１００は、抵抗１１０と断路器１２０から構成され、複数の電力変換器のうちの少なくとも１つの電力変換器と接続される。充電補助機構は、一以上のバイパス線路ＢＰ１と、一以上の開閉器ＣＢ１１〜ＣＢ１４とを含み、第１の交流系統と第２の交流系統とのうち一つを選択的に、初期充電装置に接続させることが可能である。

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。

電力系統の信頼性や設備利用効率の向上などを目的とし、異なる電力系統同士を接続する広域連系が進められている。交流電流の周波数が異なる電力系統同士を接続する場合、例えば、異なる電力系統にそれぞれ電力変換器を接続し、それらの電力変換器の直流側を接続する構成が採用される。電力変換器として、例えば、ＭＭＣ（Modular Multilevel Converter）が用いられる。ＭＭＣとは、直列に接続された複数の変換器を含むアームを備え、各変換器の出力可能な電圧を加算することで高電圧に対応可能な電力変換器である。電力供給側の電力系統に接続されたＭＭＣは、この電力供給側の電力系統の交流電力を直流電力に変換し、電力が供給される側のＭＭＣに供給する。電力享受側の電力系統に接続されたＭＭＣは、電力供給側のＭＭＣから供給された直流電力を、電力享受側の交流系統の周波数をもつ交流電力に変換する。なお、互いに接続する２つの電力系統の周波数が等しい場合も同様の構成が適用できる。このように、広域連系では、複数のＭＭＣを介して、異なる電力系統同士の電力をやり取り可能である。

ＭＭＣには、コンデンサと、コンデンサを充電するための初期充電装置が設けられる。初期充電装置は、コンデンサを充電するときに生じるコンデンサへの突入電流を抑制するためのものである。２つの電力変換器が離れている直流送電などを実現する従来の構成（一組のＭＭＣを備える）では、初期充電装置はＭＭＣ毎に設けられていた。しかしながら、初期充電装置は比較的サイズが大きいことから、システム全体の設置面積が大きくなる場合があった。

特開２０１６−２０８７４３号公報

本発明が解決しようとする課題は、設置面積を抑制することができる電力変換装置を提供することである。

実施形態の電力変換装置は、第１の電力変換器と、第２の電力変換器と、１つの初期充電装置と、充電補助機構とを持つ。第１の電力変換器は、第１の交流系統に接続され、交流と直流との間で相互に電力を変換する。第２の電力変換器は、第２の交流系統に接続され、交流と直流との間で相互に電力を変換し、直流側が前記第１の電力変換器に接続される。１つの初期充電装置は、抵抗と断路器から構成され、複数の前記電力変換器のうちの少なくとも１つの電力変換器と接続される。充電補助機構は、一以上のバイパス線路と、一以上の開閉器とを含み、前記第１の交流系統と前記第２の交流系統とのうち一つを選択的に、前記初期充電装置に接続させることが可能である。

電力変換装置の全体構成を示す構成図。 電力変換器を含むＭＭＣの回路構成を示す図。 セルの回路構成を示す図。 電力変換装置の全体構成を示す構成図。 電力変換装置の全体構成を示す構成図。 電力変換装置の全体構成を示す構成図。 電力変換装置の全体構成を示す構成図。 電力変換器を含むＭＭＣの回路構成を示す図。 電力変換装置の全体構成を示す構成図。 電力変換装置の全体構成を示す構成図。 ３巻線トランスの中性線と、初期充電装置との接続部分を示す構成図。

以下、実施形態の電力変換装置を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

（第１の実施形態）
［電力変換装置１の全体構成］
図１は、電力変換装置１の全体構成を示す構成図である。電力変換装置１は、交流系統ＡＣＳ１と、交流系統ＡＣＳ２とを接続する。例えば、交流系統ＡＣＳ１の交流の周波数と、交流系統ＡＣＳ２の交流の周波数とは、互いに異なる周波数である。電力変換装置１は、交流系統ＡＣＳ１と交流系統ＡＣＳ２とのうち一方から供給された交流を直流に変換すると共に、その直流を交流に変換して交流系統ＡＣＳ１と交流系統ＡＣＳ２とのうち他方に供給する。この関係は固定的である必要はなく、必要に応じて関係が入れ替わってもよい。以下の説明では、電力変換装置１は、交流系統ＡＣＳ１から供給された交流を直流に変換し、変換した直流を、交流系統ＡＣＳ２の周波数の交流に変換して、交流系統ＡＣＳ２に供給するものとする。

［電力変換装置１の機能構成］
図１に示すように、電力変換装置１は、例えば、初期充電装置１００と、第１の電力変換器１０１ａと、第２の電力変換器１０１ｂと、開閉器ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ１１、ＣＢ１２、ＣＢ１３、およびＣＢ１４と、トランスＴＲ１、およびＴＲ２と、制御装置２００とを備える。第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂは、例えば、ＭＭＣの一部または全部を構成する。

交流系統ＡＣＳ１から順に、開閉器ＣＢ１１、トランスＴＲ１、初期充電装置１００、および第１の電力変換器１０１ａが直列に接続されている。

第１の電力変換器１０１ａと第２の電力変換器１０１ｂとが、直流リンクＬＮ１および直流リンクＬＮ２によって直列に接続されている。正側直流リンクＬＮ１には、開閉器ＣＢ１が設けられる。負側直流リンクＬＮ２には、開閉器ＣＢ２が設けられる。

また、交流系統ＡＣＳ２から順に、開閉器ＣＢ１４、開閉器ＣＢ１３、トランスＴＲ２、および第２の電力変換器１０１ｂが直列に接続されている。なお、トランスＴＲ２と開閉器ＣＢ１３との接続の順序は入れ替わってもよい。

第１の電力変換器１０１ａは、交流系統ＡＣＳ１から供給される交流を直流に変換し、直流リンクＬＮ１および直流リンクＬＮ２に出力する。第２の電力変換器１０１ｂは、第１の電力変換器１０１ａから直流リンクＬＮ１および直流リンクＬＮ２を介して供給された直流を交流に変換し、交流系統ＡＣＳ２に供給する。

初期充電装置１００は、抵抗１１０と断路器１２０とが並列に接続された構成を有する。抵抗１１０は、例えば、初期充電装置１００と接続された第１の電力変換器１０１ａのコンデンサへの突入電流を抑制する。断路器１２０は、電力変換装置１を操作する作業者によって遮断状態と導通状態とが切り替えられる。断路器１２０は、初期充電の開始時には遮断状態にされる。これにより、第１の電力変換器１０１ａのコンデンサへの突入電流を抑制する。また、断路器１２０は、電力変換装置のコンデンサに電荷がある程度蓄えられると、作業者によって導通状態にされる。導通状態にされた断路器１２０は、抵抗１１０よりも抵抗が低いため、電流の主経路となる。なお、断路器１２０は、遮断状態と導通状態とが、後述する制御装置２００によって電子制御により切り替えられてもよい。

開閉器ＣＢ１１と初期充電装置１００との間の箇所と、開閉器ＣＢ１３と開閉器ＣＢ１４との間の箇所とを接続するバイパス線路ＢＰ１が設けられる。バイパス線路ＢＰ１には、開閉器ＣＢ１２が設けられる。ここで、開閉器ＣＢ１１から開閉器ＣＢ１４までの複数の開閉器ＣＢと、バイパス線路ＢＰ１とを含むものが、充電補助機構の一例である。

トランスＴＲは、１次側と、２次側とを絶縁しつつ電力を仲介する。トランスＴＲは、例えば、２巻線トランスである。

制御装置２００は、開閉器ＣＢ１、開閉器ＣＢ２、および開閉器ＣＢ１１から開閉器ＣＢ１４のそれぞれを制御し、それらを遮断状態と導通状態とのいずれかにする。また、制御装置２００は、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂを制御する。

［電力変換装置１の初期充電について］
次に、図２および図３を参照して、電力変換装置１の初期充電について説明する。図２は、電力変換器１０１ａを含むＭＭＣ１０の回路構成を示す図である。

図２に示すように、第１の電力変換器１０１ａは、例えば、正側アーム１２と、負側アーム１３とを備える。正側アーム１２では、複数のセル１０３が直列に接続される。また、負側アーム１３では、複数のセル１０３が、直列に接続される。

正側アーム１２には、正側アーム１２Ｒと、正側アーム１２Ｓと、正側アーム１２Ｔとが含まれる。また、負側アーム１３には、負側アーム１３Ｒと、負側アーム１３Ｓと、負側アーム１３Ｔとが含まれる。正側アーム１２Ｒ、正側アーム１２Ｓ、正側アーム１２Ｔ、負側アーム１３Ｒ、負側アーム１３Ｓ、および負側アーム１３Ｔは、それぞれ少なくとも２つのセル１０３を備える。

正側アーム１２および負側アーム１３では、各セル１０３の電圧が加算されて出力電圧が決定される。正側アーム１２と負側アーム１３の出力電圧は、ともに交流と直流を含み、正負アームを互いに接続した点に交流電圧を生成して出力させ、正負アームを合計して端子ＴＣＰと端子ＴＣＭの間に直流電圧を生成して出力させる。

トランスＴＲ１には、交流系統から三相の交流電流が供給される。トランスＴＲ１は、二次巻線と一次巻線との組を三相分備える。三相とは、例えば、交流のＲ相、交流のＳ相、および交流のＴ相である。トランスＴＲ１の二次巻線側には、交流のＲ相と、交流のＳ相と、交流のＴ相とが、それぞれ供給される。

トランスＴＲ１の二次巻線側においてＲ相に対応する端子は、フィルタリアクトルＬ１を介して正側アーム１２Ｒに、フィルタリアクトルＬ２を介して負側アーム１３Ｒに、それぞれＲ相の交流電流を供給する。正側アーム１２Ｒおよび負側アーム１３Ｒは、このＲ相の交流電力を直流電力に変換する。

トランスＴＲの二次巻線側において交流のＳ相に対応する端子は、フィルタリアクトルＬ３を介して正側アーム１２Ｓに、フィルタリアクトルＬ４を介して負側アーム１３Ｓに、それぞれＳ相の交流電流を供給する。正側アーム１２Ｓおよび負側アーム１３Ｓは、このＳ相の交流電力を直流電力に変換する。

トランスＴＲの二次巻線側において交流のＴ相に対応する端子は、フィルタリアクトルＬ５を介して正側アーム１２Ｔに、フィルタリアクトルＬ６を介して負側アーム１３Ｔに、それぞれＴ相の交流電流を供給する。正側アーム１２Ｔおよび負側アーム１３Ｔは、このＴ相の交流電力を直流電力に変換する。

フィルタリアクトルＬ１からフィルタリアクトルＬ６は、正側アームと負側アーム間、および三相交流の相間を相互に流れる短絡電流を抑制する。

図３は、セル１０３の回路構成を示す図である。ここで、本実施形態のセル１０３の構成を図３（ａ）に示す。セル１０３は、ハーフブリッジ型のセルである。なお、図３（ｂ）に示すセル１０３ａは、フルブリッジ型のセルである。第１の実施形態では、ハーフブリッジ型のセル１０３が用いられる。フルブリッジ型のセル１０３ａは、後述する第３の実施形態で用いられる。

セル１０３は、例えば、スイッチング素子１３１ａと、スイッチング素子１３１ｂと、コンデンサ１３０とを備える。セル１０３は、コンデンサ１３０を電圧源として、スイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのオンオフ動作によって、所望の電圧を生成する。

スイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂは、互いに直列接続されてレグを構成する。コンデンサ１３０は、このレグに並列に接続される。スイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂは、例えば、ＧＴＯ（Gate Turn-Off Thyristor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＩＥＧＴ（Injection Enhanced
Gate Transistor）などの自己消弧型のスイッチング素子である。また、スイッチング素子１３１ａ、スイッチング素子１３１ｂには、帰還型ダイオードが、逆並列にそれぞれ接続されている。セル１０３は、スイッチング素子１３１ａがオンのときにコンデンサ１３０の正極と負極間の電圧を出力し、スイッチング素子１３１ｂがオンのときに零電圧を出力する。

上述した正側アーム１２および負側アーム１３は、セル１０３を単位変換器として、階段状の交流電圧などの任意の電圧を生成する。この階段状の交流電圧は、スイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチング動作のタイミングをずらすことにより生成する。

上述した初期充電とは、このセル１０３が備えるコンデンサ１３０を、電力変換装置１を起動するときに充電することである。本実施形態の第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂは、交流系統ＡＣＳ１と交流系統ＡＣＳ２とのいずれかの交流電流によって、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂがそれぞれ備えるコンデンサ１３０を初期充電する。初期充電を開始するときには、初期充電装置１００が備える断路器１２０は、遮断状態にされる。この状態において、初期充電装置１００は、抵抗１１０を介して交流電流を、各正側アームおよび各負側アームに供給する。

交流電流によって、コンデンサ１３０が所定の電圧まで充電されると、初期充電装置１００の断路器１２０は導通状態にされる。これによって、初期充電装置１００は、コンデンサ１３０が所定の電圧まで充電されるまでの間、抵抗として作用し、コンデンサ１３０への突入電流を抑制する。

［電力変換装置１の動作について］
［１．交流系統ＡＣＳ２から供給される交流電流によって初期充電を行う動作］
図１に戻り、交流系統ＡＣＳ２から供給される交流電流によって、第１の電力変換器１０１ａの初期充電を行う動作について説明する。

初期充電を行う前の開閉器ＣＢ１、開閉器ＣＢ２、および開閉器ＣＢ１１から開閉器ＣＢ１４は、例えば、遮断状態にされている。

（１−１）制御装置２００は、開閉器ＣＢ１および開閉器ＣＢ２を導通状態にする。

（１−２）制御装置２００は、開閉器ＣＢ１２および開閉器ＣＢ１４を導通状態にする。これにより、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ２から供給される交流電流によって初期充電される。

（１−３）作業者は、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０が所定の電圧まで充電されたら、初期充電装置１００の断路器１２０を導通状態にする。このときの第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０の電圧は、コンデンサ１３０の定格電圧よりも小さい。例えば、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０に充電された電圧は、定格電圧の７０％程度である。また、第１の電力変換器１０１ａｂのコンデンサ１３０の電圧は、本実施形態ではセル１０３がハーフブリッジ型のセルのため、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０に充電された電圧の半分の電圧（例えば、定格電圧の３５％程度）である。

（１−４）制御装置２００は、第１の電力変換器１０１ａが備えるスイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチングを開始させる。これにより、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ２から供給される交流電流によって、第１の電力変換器１０１ａの定常運転の目標値まで充電される。例えば、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、概ね定格電圧まで充電される。

（１−５）制御装置２００は、第２の電力変換器１０１ｂが備えるスイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチングを開始させる。これにより、第２の電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０は、第１の電力変換器１０１ａから供給される直流電流によって、定常運転の目標値まで充電される。例えば、第２の電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０は、概ね定格電圧まで初期充電される。

（１−６）制御装置２００は、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂが備えるスイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチングを停止させる。

（１−７）制御装置２００は、開閉器ＣＢ１２を遮断状態にする。このとき、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂのスイッチングが停止しているため、開閉器ＣＢ１２には電流が流れていない。電流が流れている状態で、開閉器ＣＢ１２を開閉させる場合と比較して、電流スパークが生じないため、電流スパークが開閉器ＣＢ１２に対して与える影響を抑制することができる。

（１−８）制御装置２００は、開閉器ＣＢ１１と、開閉器ＣＢ１３とを導通状態にする。このとき、開閉器ＣＢ１２は遮断状態なので、交流系統ＡＣＳ１と、交流系統ＡＣＳ２とは短絡しない。

（１−９）制御装置２００は、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂがそれぞれ備えるスイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチングを再開させる。

（１−１０）電力変換装置１は、交流系統ＡＣＳ１から、第１の電力変換器１０１ａ、第２の電力変換器１０１ｂ、交流系統ＡＣＳ２までの記載の順に、電力をやり取りする通常運転を開始する。

［２．交流系統ＡＣＳ１から供給される交流電流によって初期充電を行う動作］
ここまでは、交流系統ＡＣＳ２から供給される交流電流によって電力変換装置１の初期充電を行う動作について説明した。次に、交流系統ＡＣＳ１から供給される交流電流によって、電力変換装置１の初期充電を行う動作について説明する。

初期充電を行う前の開閉器ＣＢ１、開閉器ＣＢ２、および開閉器ＣＢ１１から開閉器ＣＢ１４は、例えば、遮断状態にされている。

（２−１）制御装置２００は、開閉器ＣＢ１および開閉器ＣＢ２を導通状態にする。

（２−２）制御装置２００は、開閉器ＣＢ１１を導通状態にする。これにより、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ１から供給される交流電流によって初期充電される。

（２−３）作業者は、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０が、所定の電圧まで充電されたら、初期充電装置１００の断路器１２０を導通状態にする。第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂの所定の電圧は、上述した交流系統ＡＣＳ２から供給される交流電流によって充電した場合と同様である。

（２−４）制御装置２００は、第１の電力変換器１０１ａが備えるスイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチングを開始する。これにより、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ１から供給される交流電流によって第１の電力変換器１０１ａの定常運転の目標値まで初期充電される。

（２−５）制御装置２００は、第２の電力変換器１０１ｂが備えるスイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチングを開始する。これにより、第２の電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０は、第１の電力変換器１０１ａから供給される直流電流によって、定常運転の目標値である定格値まで充電される。

（２−６）制御装置２００は、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂが備えるスイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチングを停止する。

（２−７）制御装置２００は、開閉器ＣＢ１３および開閉器ＣＢ１４を導通状態にする。

（２−８）電力変換装置１は、第１の電力変換器１０１ａと、第２の電力変換器１０１ｂとが備えるスイッチング素子１３１ａおよびスイッチング素子１３１ｂのスイッチングを再開する。

（２−９）電力変換装置１は、交流系統ＡＣＳ１から、第１の電力変換器１０１ａ、第２の電力変換器１０１ｂ、交流系統ＡＣＳ２までの記載の順に、電力をやり取りする通常運転を開始する。

以上説明した第１の実施形態の電力変換装置１によれば、交流系統ＡＣＳ１と交流系統ＡＣＳ２とのうち一つを選択的に、初期充電装置１００に接続させることが可能な充電補助機構を備えることにより、複数の電力変換器を１つの初期充電装置１００によって初期充電することができる。これにより、電力変換装置１は、１つの電力変換器に対して１つの初期充電装置が用いられる電力変換装置と比較して、初期充電装置１００の数を減らすことができ、電力変換装置１の設置面積を抑制することができる。また、電力変換装置１は、初期充電装置１００の数を減らすことにより、電力変換装置１を安価に製造することができる。つまり、電力変換装置１は、設置面積および製造コストを抑制することができる。

また、第１の実施形態の電力変換装置１によれば、開閉器ＣＢを切り替えて、電力変換装置１と接続される一方の交流系統（例えば、交流系統ＡＣＳ１）の電源が喪失した場合などでも、他方の交流系統（例えば、交流系統ＡＣＳ２）の電源からの電力によって電力変換装置１を起動させることができる。

なお、上述した説明では、初期充電装置１００がトランスＴＲ１の２次側に設けられる構成について説明したが、これに限られない。初期充電装置１００は、トランスＴＲ１の１次側に設けられてもよい。

（第２の実施形態）
次に、図４を参照して、第２の実施形態の電力変換装置について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態とは、各開閉器ＣＢと初期充電装置１００との接続態様が異なる。なお、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図４は、電力変換装置１ａの全体構成を示す構成図である。第２の実施形態の電力変換装置１ａは、上述した第１の実施形態の電力変換装置１と比較して、通常運転時の電力の経路を変えることができる点が異なる。

［電力変換装置１ａの全体構成］
図４に示すように、電力変換装置１ａは、例えば、第１の電力変換器１０１ａと、第２の電力変換器１０１ｂと、開閉器ＣＢ１と、開閉器ＣＢ２と、トランスＴＲ１と、トランスＴＲ２と、初期充電装置１００と、開閉器ＣＢ２０と、開閉器ＣＢ２１と、開閉器ＣＢ２２と、開閉器ＣＢ２３と、制御装置２００ａとを備える。

交流系統ＡＣＳ１から順に、開閉器ＣＢ２１、トランスＴＲ１、初期充電装置１００、および第１の電力変換器１０１ａが直列に接続されている。また、交流系統ＡＣＳ２から順に、開閉器ＣＢ２２、トランスＴＲ２、第２の電力変換器１０１ｂが直列に接続されている。

開閉器ＣＢ２１と初期充電装置１００との間と、交流系統ＡＣＳ２と開閉器ＣＢ２２との間に、バイパス線路ＢＰ２が接続される。バイパス線路ＢＰ２には、開閉器ＣＢ２３が設けられる。また、交流系統ＡＣＳ１と開閉器ＣＢ２１との間と、第２の電力変換器１０１ｂと開閉器ＣＢ２２との間に、バイパス線路ＢＰ３が接続される。バイパス線路ＢＰ３には、開閉器ＣＢ２０が設けられる。ここで、開閉器ＣＢ２０から開閉器ＣＢ２３までの複数の開閉器ＣＢ、バイパス線路ＢＰ２、バイパス線路ＢＰ３とは、充電補助機構の一例である。

［電力変換装置１ａの開閉器ＣＢの状態について］
上述した第１の実施形態と同様に、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂの初期充電は、交流系統ＡＣＳ１又は交流系統ＡＣＳ２のいずれの交流系統からも行える。

例えば、制御装置２００ａは、開閉器ＣＢ２３を導通状態、開閉器ＣＢ２０から開閉器ＣＢ２２を遮断状態にすることにより、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂを、交流系統ＡＣＳ２の電力によって初期充電することができる。

また、制御装置２００ａは、開閉器ＣＢ２１を導通状態、開閉器ＣＢ２０、および開閉器ＣＢ２２から開閉器ＣＢ２３までを遮断状態にすることにより、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂを交流系統ＡＣＳ１によって初期充電することができる。

電力変換装置１ａの通常運転は、開閉器ＣＢ２１、および開閉器ＣＢ２２を遮断状態、開閉器ＣＢ１、開閉器ＣＢ２、開閉器ＣＢ２０および開閉器ＣＢ２３を導通状態にすることにより、電力の流れを、交流系統ＡＣＳ１から、第２の電力変換器１０１ｂ、第１の電力変換器１０１ａ、交流系統ＡＣＳ２までの記載の順に設定することができる。

また、電力変換装置１ａの通常運転は、開閉器ＣＢ２０、および開閉器ＣＢ２３を遮断状態、開閉器ＣＢ１、開閉器ＣＢ２、開閉器ＣＢ２１および開閉器ＣＢ２２を導通状態とすることにより、電力の流れを交流系統ＡＣＳ１から、第１の電力変換器１０１ａ、第２の電力変換器１０１ｂ、交流系統ＡＣＳ２までの記載の順に設定することができる。

以上説明した第２の実施形態の電力変換装置１ａによれば、第１の実施形態と同様、電力変換装置１ａの設置面積を抑制することができる。

（第３の実施形態）
次に、図５を参照して、第３の実施形態の電力変換装置について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態とは、各開閉器ＣＢと初期充電装置１００との接続態様が異なる。なお、第１の実施形態および第２の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図５は、電力変換装置１ｂの全体構成を示す構成図である。第３の実施形態の電力変換装置１ｂは、上述した第１の実施形態および第２の実施形態の電力変換装置と比較して、初期充電装置１００と第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂとの接続を変えることができる点が異なる。また、上述した説明では、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂがハーフブリッジ型のセル１０３が用いられる構成を説明したが、本実施形態の電力変換装置１ｂは、フルブリッジ型のセル１０３ａの場合について説明する。

フルブリッジ型のセルは、図３（ｂ）に示す構成である。図３（ｂ）に示すように、セル１０３ａは、例えば、スイッチング素子１３１ａと、スイッチング素子１３１ｂと、スイッチング素子１３１ｃと、スイッチング素子１３１ｄと、コンデンサ１３０とを備える。スイッチング素子１３１ｃおよびスイッチング素子１３１ｄは、互いに直列接続されてレグを構成する。このレグは、コンデンサ１３０と並列に接続される。また、スイッチング素子１３１ｃ、スイッチング素子１３１ｄには、帰還型ダイオードが逆並列にそれぞれ接続されている。

スイッチング素子１３１ａとスイッチング素子１３１ｂとの間の電位は、端子ＴＣ１０３ｐから出力される。スイッチング素子１３１ｃとスイッチング素子１３１ｄとの間の電位は、端子ＴＣ１０３Ｍから出力される。スイッチング素子１３１ａとスイッチング素子１３１ｂとの間の電位は、スイッチング素子１３１ｃとスイッチング素子１３１ｄとの間の電位よりも高い場合、低い場合、あるいは等しい場合がある。

セル１０３ａは、コンデンサ１３０を電圧源として、スイッチング素子１３１ａ、スイッチング素子１３１ｂ、スイッチング素子１３１ｃ、およびスイッチング素子１３１ｄのオンオフ動作によって、所望の電圧を生成する。

［電力変換装置１ｂの全体構成］
図５に示すように、電力変換装置１ｂは、例えば、第１の電力変換器１０１ａと、第２の電力変換器１０１ｂと、開閉器ＣＢ１と、開閉器ＣＢ２と、トランスＴＲ１と、トランスＴＲ２と、初期充電装置１００と、開閉器ＣＢ３１と、開閉器ＣＢ３２と、開閉器ＣＢ３３と、開閉器ＣＢ３４と、開閉器ＣＢ３５と、制御装置２００ｂと、を備える。

交流系統ＡＣＳ１から順に、開閉器ＣＢ３１、トランスＴＲ１、開閉器ＣＢ３２、および第１の電力変換器１０１ａが直列に接続されている。また、交流系統ＡＣＳ２から順に、開閉器ＣＢ３５、トランスＴＲ２、開閉器ＣＢ３４、および第２の電力変換器１０１ｂが直列に接続されている。なお、トランスＴＲ１と、開閉器ＣＢ３１との接続の順番は入れ替わってもよい。また、トランスＴＲ２と、開閉器ＣＢ３５との接続の順番は入れ替わってもよい。

開閉器ＣＢ３１と開閉器ＣＢ３２との間と、開閉器ＣＢ３５と開閉器ＣＢ３４との間に、バイパス線路ＢＰ４が接続される。バイパス線路ＢＰ４には、開閉器ＣＢ３３と、初期充電装置１００とが設けられる。ここで、開閉器ＣＢ３１から開閉器ＣＢ３５までの複数の開閉器ＣＢと、バイパス線路ＢＰ４とは、充電補助機構の一例である。

［電力変換装置１ｂの初期充電の開閉器ＣＢの切り替えについて］
初期充電を行う前の開閉器ＣＢ３１から開閉器ＣＢ３５は、例えば、全て遮断状態にされている。

（４−１）制御装置２００ｂは、開閉器ＣＢ３５と、開閉器ＣＢ３３と、開閉器ＣＢ３２とを導通状態にする。作業者は、所定の時間が経過した後に、断路器１２０を導通状態にする。これにより、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ２からの交流電流によって所定の電圧まで充電される。所定の電圧とは、上述したように、コンデンサ１３０の定格電圧よりも小さい。また、フルブリッジ型のセルを用いる電力変換器では、交流電流によって第１の電力変換器１０１ａのコンデンサ１３０が初期充電されているときも直流側には直流電流が流出しない。したがって、開閉器ＣＢ１、ＣＢ２が導通状態であった場合も、第２の電力変換器１０１ｂのコンデンサ１３０の電圧は上昇しない。

（４−２）制御装置２００ｂは、開閉器ＣＢ３５と、開閉器ＣＢ３２とを遮断状態にする。また、作業者は、断路器１２０を遮断状態にする。

（４−３）制御装置２００ｂは、開閉器ＣＢ３１と、開閉器ＣＢ３４とを導通状態にする。作業者は、所定の時間が経過した後に、断路器１２０を導通状態にする。これにより、第２の電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ１からの交流電流によって所定の電圧まで充電される。

（４−４）制御装置２００ｂは、開閉器ＣＢ１と、開閉器ＣＢ２とを導通状態にする。

（４−５）制御装置２００ｂは、開閉器ＣＢ３３を遮断状態にする。

（４−６）制御装置２００ｂは、開閉器ＣＢ３２と、開閉器ＣＢ３５とを導通状態にする。

（４−７）制御装置２００ｂは、第１の電力変換器１０１ａのスイッチングを開始させ、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０の電圧を、交流系統ＡＣＳ１から供給される電力により通常運転の目標値まで充電させる。また、制御装置２００ｂは、第２の電力変換器１０１ｂのスイッチングを開始させ、第２の電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０の電圧を交流系統ＡＣＳ２から供給される電力により、通常運転の目標値まで充電させる。このとき、同時に電力変換器１０１ａと電力変換器１０１ｂが互いに接続されている端子の直流電圧も目標値まで上昇させる。

（４−８）電力変換装置１ｂは、交流系統ＡＣＳ１から、第１の電力変換器１０１ａ、第２の電力変換器１０１ｂ、交流系統ＡＣＳ２までの記載の順に、電力をやり取りする通常運転を開始する。

以上説明した第３の実施形態の電力変換装置１ｂによれば、第１の実施形態と同様、電力変換装置１の設置面積を抑制することができる。また、第１の実施形態および第２の実施形態と比較して、電力変換装置１ｂは、初期充電装置１００がバイパス線路ＢＰ４上にあるため、第１の電力変換器１０１ａ、第２の電力変換器１０１ｂをともに一方の交流系統ＡＣＳから、他方の電力変換器より供給される直流電流を介さずに初期充電できる。この結果、直流側の開閉器ＣＢ１やＣＢ２が遮断状態の場合や、フルブリッジ型のセルを用いる電力変換器であっても、初期充電装置１００を共有した状態で、初期充電することができる。

また、電力変換装置１ｂは、フルブリッジ型のセルを用いる第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂを備えることにより、直流地絡事故などの事故電流を遮断することができる。

また、電力変換装置１ｂは、初期充電装置１００に供給される交流電流の交流系統を切り替える場合に、初期充電装置１００と交流系統との間に直列に接続される開閉器ＣＢ３１、開閉器ＣＢ３３および開閉器ＣＢ３５を、電気的に接続されない遮断状態にする。これにより、交流系統ＡＣＳ１と、交流系統ＡＣＳ２との短絡を防ぐことができる。

なお、上述した説明では、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂが、フルブリッジ型のセル１０３ａを備える構成について説明した。ここで、電力変換装置１ｂは、初期充電装置１００と第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂとの接続を切り替えられればよい。例えば、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂは、上述したハーフブリッジ型のセル１０３を用いてもよい。

ここで、ハーフブリッジ型のセル１０３を用いた第１の電力変換器１０１ａ、第２の電力変換器１０１ｂを適用した場合に、メンテナンス等のために直流側の開閉器ＣＢ１と開閉器ＣＢ２とが遮断状態で、第１の電力変換器１０１ａのコンデンサ１３０が所定の電圧まで充電され、第２の電力変換器１０１ｂのコンデンサ１３０が零電圧のときに、開閉器ＣＢ１と開閉器ＣＢ２とを導通状態に切り替えると、両端の直流電圧の差によって過大な電流が流れ、装置故障に至る恐れがある。ここで、第１の電力変換器１０１ａのコンデンサ１３０が所定の電圧まで充電され、第２の電力変換器１０１ｂを交流系統ＡＣＳ１から初期充電し、第２の電力変換器１０１ｂのコンデンサ１３０が所定の電圧まで充電された後に、開閉器ＣＢ１と開閉器ＣＢ２とを導通状態に切り替えることで、第２の電力変換器１０１ｂに対して過大な電流が流れることを抑制することができる。第２の電力変換器１０１ｂのコンデンサ１３０が所定の電圧まで充電され、第１の電力変換器１０１ａのコンデンサ１３０が零電圧の状態から開閉器ＣＢ１と開閉器ＣＢ２とを導通状態に切り替える場合も同様である。

（第４の実施形態）
次に、図６を参照して、第４の実施形態の電力変換装置について説明する。第４の実施形態は、第３の実施形態とは、各開閉器ＣＢと初期充電装置１００との接続態様が異なる。なお、第３の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図６は、電力変換装置１ｃの全体構成を示す構成図である。第４の実施形態の電力変換装置１ｃが備える第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂは、ハーフブリッジ型のセルであるセル１０３であってもよく、フルブリッジ型のセルであるセル１０３ａであってもよい。

［電力変換装置１ｃの全体構成］
図６に示すように、電力変換装置１ｃは、例えば、第１の電力変換器１０１ａと、第２の電力変換器１０１ｂと、開閉器ＣＢ１と、開閉器ＣＢ２と、トランスＴＲ１と、トランスＴＲ２と、初期充電装置１００と、開閉器ＣＢ４１と、開閉器ＣＢ４２と、開閉器ＣＢ４３と、開閉器ＣＢ４４と、開閉器ＣＢ４５と、開閉器ＣＢ４６と、制御装置２００ｃとを備える。

交流系統ＡＣＳ１から順に、開閉器ＣＢ４１、トランスＴＲ１、初期充電装置１００、開閉器ＣＢ４２、第１の電力変換器１０１ａが直列に接続されている。交流系統ＡＣＳ２から順に開閉器ＣＢ４５、トランスＴＲ２、開閉器ＣＢ４４、第２の電力変換器１０１ｂが直列に接続されている。

初期充電装置１００と開閉器ＣＢ４２との間と、開閉器ＣＢ４４と第２の電力変換器１０１ｂとの間に、バイパス線路ＢＰ５が接続されている。バイパス線路ＢＰ５には、開閉器ＣＢ４３が設けられる。開閉器ＣＢ４１と初期充電装置１００との間と、開閉器ＣＢ４５と開閉器ＣＢ４４との間に、バイパス線路ＢＰ６が接続されている。バイパス線路ＢＰ６には、開閉器ＣＢ４６が設けられている。

［電力変換装置１ｃの初期充電の開閉器ＣＢの切り替えについて］
初期充電を行う前の開閉器ＣＢの状態は、例えば、全て遮断状態である。

（５−１）制御装置２００ｃは、開閉器ＣＢ４５と、開閉器ＣＢ４６と、開閉器ＣＢ４３とを導通状態にする。また、作業者は、所定の時間が経過した後に、初期充電装置１００の断路器１２０を導通状態に切り替える。これにより、第２の電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ２からの交流電流によって所定の電圧まで充電される。所定の電圧とは、上述したように、コンデンサ１３０の定格電圧よりも小さい。

（５−２）制御装置２００ｃは、開閉器ＣＢ４６と、開閉器ＣＢ４３とを遮断状態にする。

（５−３）作業者は、初期充電装置１００の断路器１２０を遮断状態にして、抵抗にする。

（５−６）制御装置２００ｃは、開閉器ＣＢ４１と、開閉器ＣＢ４２とを導通状態にする。また、作業者は、所定の時間が経過した後に、初期充電装置１００の断路器１２０を導通状態に切り替える。これにより、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ１からの交流電流によって所定の電圧まで充電される。

（５−７）制御装置２００ｃは、開閉器ＣＢ１と、開閉器ＣＢ２とを導通状態にする。

（５−８）制御装置２００ｃは、開閉器ＣＢ４４を導通状態にする。

（５−９）制御装置２００ｃは、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂのスイッチングを開始する。これにより、第１の電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ１の交流電流によって運転目標電圧まで充電される。第２の電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ２の交流電流によって運転目標電圧まで充電される。

以上説明した第４の実施形態の電力変換装置１ｃによれば、第１の実施形態と同様、電力変換装置１の設置面積を抑制することができる。また、第４の実施形態の電力変換装置１ｃは、初期充電装置１００と接続される電力変換器１０１を切り替えることができる。この構成により、電力変換装置１ｃの初期充電による制約をなくすことができる。この制約とは、例えば、第１の電力変換器１０１ａおよび第２の電力変換器１０１ｂが備えるセルの構成や、交流系統ＡＣＳ１および交流系統ＡＣＳ２の状態、初期充電される電力変換器１０１の順番といった制約である。

また、開閉器ＣＢ４１と、開閉器ＣＢ４２と、開閉器ＣＢ４３とを導通状態とし、開閉器ＣＢ４４と、開閉器ＣＢ４５、開閉器ＣＢ４６とを遮断状態とした状態とすると、交流系統ＡＣＳ１から供給される交流電流で、初期充電装置１００を介して第１の電力変換器１０１ａと第２の電力変換器１０１ｂとを同時に初期充電できる。さらに、開閉器ＣＢ４２と、開閉器ＣＢ４３と、開閉器ＣＢ４５と、開閉器ＣＢ４６とを導通状態とし、開閉器ＣＢ４１と、開閉器ＣＢ４４とを遮断状態とした状態とすると、交流系統ＡＣＳ２から供給される交流電流で、初期充電装置１００を介して第１の電力変換器１０１ａと第２の電力変換器１０１ｂとを同時に初期充電できる。この場合、初期充電装置１００は２台の電力変換器１０１を初期充電するのに必要な電力量定格が必要であるが、個別の初期充電装置１００を設ける場合よりも設置面積を小型化できる。

（第５の実施形態）
次に、図７および図８を参照して、第５の実施形態の電力変換装置について説明する。

図７は、電力変換装置１ｄの全体構成を示す構成図である。第５の実施形態は、第１の実施形態とは、初期充電装置が更に三相終端７０３を備えることと、トランスＴＲが３巻線トランスであることとが異なる。

初期充電装置７００は、例えば、抵抗７０１、断路器７０２および三相終端７０３を備える。抵抗７０１と断路器７０２とが並列に接続され、この並列に接続された抵抗７０１および断路器７０２と、三相終端７０３とが直列に接続された構成を有する。この初期充電装置７００は、３巻線トランスＴＲ７１の中性線に接続される。三相終端７０３は、３巻線トランスＴＲ７１の２次側のＲ相の中性線、Ｓ相の中性線、およびＴ相の中性線を接続する。

図８は、電力変換器１０１ａを含むＭＭＣ１０ｄの回路構成を示す図である。なお、本実施形態の、開閉器ＣＢの遮断状態および導通状態の動作は、第１の実施形態の動作と同じであるため、説明を省略する。

３巻線トランスＴＲ７１は、例えば、交流のＲ相、Ｓ相、およびＴ相の各相に設けられており、各相の正側アーム１２および負側アーム１３と、交流系統とを接続する。３巻線トランスＴＲ７１は、例えば、１次巻線７１１と、２次巻線７１２と、３次巻線７１３と、鉄心と、中性線７１４と、を備える。各巻線７１１〜７１３は同一の鉄心に巻かれている。なお、各巻線７１１から７１３の巻方向を、図８の黒点で示し、黒点が付された側を正極性側、黒点が付されていない側を負極性側とも記載する。

１次巻線７１１は、その一端が交流系統と接続され、他端がＲ相の１次巻線、Ｓ相の１次巻線、およびＴ相の１次巻線同士が接続される。なお、図８は１次巻線をＹ結線としているが、Δ（デルタ）結線としてもよい。２次巻線７１２および３次巻線７１３は、交流系統と接続される１次巻線７１１とは絶縁されている。２次巻線７１２および３次巻線７１３のターン数は等しくされている。２次巻線７１２および３次巻線７１３は、負極性側が互いに接続されており逆極性にされている。このため、鉄心内に直流磁束が互いに逆向きに発生するので、同一相内で直流起磁力を打ち消しあう。２次巻線７１２の正極性側は、正側アーム１２に接続されている。３次巻線７１３の正極性側は、負側アーム１３に接続されている。また、２次巻線７１２および３次巻線７１３の負極性側を、初期充電装置７００を介して互いに接続した中性線７１４が設けられている。

以上説明した第５の実施形態の電力変換装置１ｄによれば、３巻線トランスＴＲ７１の２次、３次巻線側の中性線７１４に初期充電装置７００を設けることにより、初期充電装置７００に３巻線トランスＴＲ７１の鉄心を励磁する励磁電流が流れることがない。このため、初期充電装置７００を小型化することができる。さらに、初期充電装置７００を共有した状態で、電力変換器１０１ａと電力変換器１０１ｂとを初期充電することができる。つまり、第５の実施形態の電力変換装置１ｄによれば、第１の実施形態と同様に、電力変換装置１ｄの設置面積を抑制することができる。

（第６の実施形態）
次に、図９を参照して、第６の実施形態の電力変換装置１ｅについて説明する。

図９は、電力変換装置１ｅの全体構成を示す構成図である。電力変換装置１ｅは、上述した第２の実施形態とは、トランスＴＲが３巻線トランスであることが異なる。なお、本実施形態の、開閉器ＣＢの遮断状態および導通状態の動作は、第２の実施形態の動作と同じであるため、説明を省略する。

以上説明した第６の実施形態の電力変換装置１ｅによれば、第５の実施形態と同様、電力変換装置１ｅの設置面積を抑制することができる。

（第７の実施形態）
次に、図１０および図１１を参照して、第７の実施形態の電力変換装置について説明する。

図１０は、電力変換装置１ｆの全体構成を示す構成図である。図１０に示すように電力変換装置１ｆは、第５の実施形態および第６の実施形態とは、３巻線トランスＴＲ７１の中性線と、３巻線トランスＴＲ７２の中性線とが、開閉器ＣＢ１０１および開閉器ＣＢ１０２を介して、初期充電装置７００に接続されることが異なる。

電力変換装置１ｆは、例えば、開閉器ＣＢ１０１と、開閉器ＣＢ１０２と、制御装置２００ｆと、を備える。開閉器ＣＢ１０１には、開閉器ＣＢ１０１ａと、開閉器ＣＢ１０１ｂとが含まれる。開閉器ＣＢ１０２には、開閉器ＣＢ１０２ａと、開閉器ＣＢ１０２ｂとが含まれる。図１１は、３巻線トランスＴＲ７１および３巻線トランスＴＲ７２の中性線と、初期充電装置７００との接続部分７００ｆを示す構成図である。

接続部分７００ｆは、抵抗７０１と断路器ＣＢ１０１ａと、開閉器ＣＢ１０１ｂと、開閉器ＣＢ１０２ａと、開閉器ＣＢ１０２ｂと、三相終端７０３とから構成される。抵抗７０１と、開閉器ＣＢ１０１ａとが直列に接続される。また、抵抗７０１と、開閉器ＣＢ１０２ａとが直列に接続される。開閉器ＣＢ１０１ａ又は開閉器ＣＢ１０２ａは、初期充電の開始時には導通状態にされる。また、開閉器ＣＢ１０１ｂ又は開閉器ＣＢ１０２ｂは、初期充電の開始時には遮断状態にされる。

開閉器ＣＢ１０１ａ又は開閉器ＣＢ１０２ａは、電力変換装置のコンデンサに電荷がある程度蓄えられると、制御装置２００ｆによって遮断状態にされる。開閉器ＣＢ１０１ｂ又は開閉器ＣＢ１０２ｂは、電力変換装置のコンデンサに電荷がある程度蓄えられると、制御装置２００ｆによって導通状態にされる。つまり、初期充電装置７００ｆは、抵抗７０１を介して三相終端７０３に接続される状態と、抵抗７０１を介さずに三相終端７０３に接続される状態とを変えることができる。

［電力変換装置１ｆの開閉器ＣＢの初期充電の切り替えについて］
初期充電を行う前の開閉器ＣＢの状態は、例えば、全て遮断状態である。

（６−１）制御装置２００ｆは、開閉器ＣＢ２０と、開閉器ＣＢ１０２ａとを導通状態にする。また、電力変換装置１ｆは、図１１に示す開閉器ＣＢ１０２ｂを遮断状態にして、初期充電装置７００を抵抗にする。

（６−２）制御装置２００ｆは、所定の電圧まで電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０が充電されたら、図１１に示す開閉器ＣＢ１０２ｂを導通状態に、開閉器ＣＢ１０２ａを遮断状態にする。これにより、電力変換器１０１ｂが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ１からの交流電流によって所定の電圧まで充電される。所定の電圧とは、上述したように、コンデンサ１３０の定格電圧よりも小さい。

（６−３）制御装置２００ｆは、開閉器ＣＢ２０を遮断状態にする。

（６−４）制御装置２００ｆは、開閉器ＣＢ１０１ａを導通状態に、開閉器ＣＢ１０１ｂを遮断状態にして初期充電装置７００を抵抗にする。

（６−５）制御装置２００ｆは、開閉器ＣＢ２１を導通状態に切り替える。

（６−６）制御装置２００ｆは、所定の電圧まで電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０が充電されたら、図１１に示す開閉器ＣＢ１０１ｂを導通状態に、開閉器ＣＢ１０１ａを遮断状態にする。これにより、電力変換器１０１ａが備えるコンデンサ１３０は、交流系統ＡＣＳ１からの交流によって所定の電圧まで充電される。

（６−７）制御装置２００ｆは、開閉器ＣＢ１および開閉器ＣＢ２を導通状態にする。なお、開閉器ＣＢ１および開閉器ＣＢ２は、初期充電前に導通状態にしてもよい。

（６−８）制御装置２００ｆは、開閉器ＣＢ２２を導通状態にする。

（６−９）制御装置２００ｆは、電力変換器１０１ａおよび電力変換器１０１ｂのスイッチングを開始して、電力変換器１０１ａおよび電力変換器１０１ｂがそれぞれ備えるコンデンサ１３０の電圧を、運転時の目標値まで充電させる。

（６−１０）制御装置２００ｆは、交流系統ＡＣＳ１から、電力変換器１０１ａ、電力変換器１０１ｂ、交流系統ＡＣＳ２までの記載の順に、電力をやり取りする通常運転を開始する。

なお、電力変換装置１ｆは、開閉器ＣＢの遮断状態および導通状態を切り替えることにより、交流系統ＡＣＳ１から、電力変換器１０１ｂ、電力変換器１０１ａ、交流系統ＡＣＳ２までの記載の順に、電力をやり取りしてもよい。この場合には、電力変換装置１ｆは、電力変換器１０１ａおよび電力変換器１０１ｂの初期充電が終了した後に、開閉器ＣＢ２０と、開閉器ＣＢ２３とを導通状態にして、開閉器ＣＢ２１と、開閉器ＣＢ２２とを遮断状態にすればよい。

以上説明した第７の実施形態の電力変換装置１ｆによれば、第５の実施形態および第６の実施形態と同様、電力変換装置１ｆの設置面積を抑制することができる。また、第７の実施形態の電力変換装置１ｆによれば、第４の実施形態と同様、電力変換装置１ｆの初期充電による制約をなくすことができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電力変換装置は、第１の交流系統に接続され、交流と直流との間で相互に電力を変換する第１の電力変換器と、第２の交流系統に接続され、交流と直流との間で相互に電力を変換し、直流側が第１の電力変換器に接続された第２の電力変換器と、抵抗と断路器から構成され、複数の電力変換器のうちの少なくとも１つの電力変換器と接続される１つの初期充電装置と、一以上のバイパス線路と、一以上の開閉器とを含み、第１の交流系統と第２の交流系統とのうち一つを選択的に、初期充電装置に接続させることが可能な充電補助機構と、を持つことにより、電力変換装置の設置面積を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ…電力変換装置、ＡＣＳ１，ＡＣＳ２…交流系統、１００，７００…初期充電装置、１１０，７０１…抵抗、１２０，７０２…断路器、１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ…電力変換器、１０３，１０３ａ…セル、２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｆ…制御装置、ＢＰ１，ＢＰ２，ＢＰ３，ＢＰ４，ＢＰ５…バイパス線路、ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ１１〜ＣＢ１４，ＣＢ２０〜ＣＢ２３，ＣＢ３１〜ＣＢ３５，ＣＢ４１〜ＣＢ４５…開閉器、ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ７１，ＴＲ７２…トランス

Claims (19)

1. 第１の交流系統に接続され、交流と直流との間で相互に電力を変換する第１の電力変換器と、
   第２の交流系統に接続され、交流と直流との間で相互に電力を変換し、直流側が前記第１の電力変換器に接続された第２の電力変換器と、
   抵抗と断路器から構成され、複数の前記電力変換器のうちの少なくとも１つの電力変換器と接続される１つの初期充電装置と、
   一以上のバイパス線路と、一以上の開閉器とを含み、前記第１の交流系統と前記第２の交流系統とのうち一つを選択的に、前記初期充電装置に接続させることが可能な充電補助機構と、
   を備える電力変換装置。
2. 前記充電補助機構は、第１の開閉器、第２の開閉器、第３の開閉器、および第４の開閉器を備え、
   前記第１の交流系統から順に、前記第１の開閉器と、前記初期充電装置と、前記第１の電力変換器とが直列に接続され、
   前記第２の交流系統から順に、前記第２の開閉器と、前記第３の開閉器と、前記第２の電力変換器とが直列に接続され、
   前記充電補助機構は、更に、前記第１の開閉器と前記初期充電装置との間の箇所と、前記第２の開閉器と前記第３の開閉器との間の箇所とを接続し、前記第４の開閉器が設けられた前記バイパス線路を備える、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記充電補助機構は、
   前記第２の開閉器と前記第４の開閉器とを導通状態にし、前記第１の開閉器と前記第３の開閉器とを遮断状態にすることで、前記第２の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続可能である
   請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記充電補助機構は、
   前記第１の開閉器を導通状態にし、前記第４の開閉器と前記第２の開閉器と前記第３の開閉器とを遮断状態にすることで、前記第１の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続可能である
   請求項２に記載の電力変換装置。
5. 前記充電補助機構は、第１の開閉器、第２の開閉器、第３の開閉器、および第４の開閉器を備え、
   前記第１の交流系統から順に、前記第１の開閉器と、前記初期充電装置と、前記第１の電力変換器とが直列に接続され、
   前記第２の交流系統から順に、前記第２の開閉器と、前記第２の電力変換器とが直列に接続され、
   前記バイパス線路には、第１のバイパス線路と第２のバイパス線路とが含まれ、
   前記充電補助機構は、更に、
   前記第１の交流系統と前記第１の開閉器との間の箇所と、前記第２の開閉器と前記第２の電力変換器との間の箇所とを接続し、前記第３の開閉器が設けられた前記第１のバイパス線路と、
   前記第２の交流系統と前記第２の開閉器との間の箇所と、前記第１の開閉器と前記初期充電装置との間の箇所とを接続し、前記第４の開閉器が設けられた前記第２のバイパス線路と、
   を備える、
   請求項１に記載の電力変換装置。
6. 前記充電補助機構は、
   前記第１の開閉器と前記第２の開閉器と前記第３の開閉器とを遮断状態にし、前記第４の開閉器を導通状態にすることで、前記第２の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続可能である
   請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記充電補助機構は、
   前記第２の開閉器と前記第３の開閉器と前記第４の開閉器とを遮断状態にし、前記第１の開閉器を導通状態にすることで、前記第１の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続可能である
   請求項５に記載の電力変換装置。
8. 前記充電補助機構は、第１の開閉器、第２の開閉器、第３の開閉器、および第４の開閉器を備え、
   前記第１の交流系統から順に、前記第１の開閉器と、前記第２の開閉器と、前記第１の電力変換器とが直列に接続され、
   前記第２の交流系統から順に、前記第３の開閉器と、前記第４の開閉器と、前記第２の電力変換器とが直列に接続され、
   前記充電補助機構は、更に、
   前記第１の開閉器と前記第２の開閉器との間の箇所と、前記第３の開閉器と前記第４の開閉器との間の箇所とを接続し、前記初期充電装置が設けられた前記バイパス線路と、
   を備える、
   請求項１に記載の電力変換装置。
9. 前記充電補助機構は、
   前記第１の開閉器と前記第４の開閉器とを遮断状態にし、前記第２の開閉器と前記第３の開閉器とを導通状態にすることで、前記第２の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続可能である
   請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記充電補助機構は、
    前記第２の開閉器と前記第３の開閉器とを遮断状態にし、前記第１の開閉器と前記第４の開閉器とを導通状態にすることで、前記第１の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続可能である
    請求項８に記載の電力変換装置。
11. 前記充電補助機構は、第１の開閉器、第２の開閉器、第３の開閉器、第４の開閉器、第５の開閉器、および第６の開閉器を備え、
    前記第１の交流系統から順に、前記第１の開閉器と、前記初期充電装置と、前記第２の開閉器と、前記第１の電力変換器とが直列に接続され、
    前記第２の交流系統から順に、前記第３の開閉器と、前記第４の開閉器と、前記第２の電力変換器とが直列に接続され、
    前記バイパス線路には、第１のバイパス線路と、第２のバイパス線路とが含まれ、
    前記充電補助機構は、更に、
    前記第１の開閉器と前記初期充電装置との間の箇所と、前記第３の開閉器と前記第４の開閉器との間の箇所とを接続し、前記第５の開閉器が設けられた前記第１のバイパス線路と、
    前記初期充電装置と前記第２の開閉器との間の箇所と、前記第４の開閉器と前記第２の電力変換器との間の箇所とを接続し、前記第６の開閉器が設けられた前記第２のバイパス線路と、
    を備える、
    請求項１に記載の電力変換装置。
12. 前記充電補助機構は、
    前記第１の開閉器と前記第４の開閉器と前記第６の開閉器とを遮断状態にし、前記第２の開閉器と前記第３の開閉器と前記第５の開閉器とを導通状態にすること、
    又は、
    前記充電補助機構は、
    前記第１の開閉器と前記第２の開閉器と前記第４の開閉器とを遮断状態にし、
    前記第３の開閉器と前記第５の開閉器と前記第６の開閉器とを導通状態にすることで、前記第２の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続可能である
    請求項１１に記載の電力変換装置。
13. 前記充電補助機構は、
    前記第３の開閉器と前記第４の開閉器と前記第５の開閉器と前記第６の開閉器とを遮断状態にし、前記第１の開閉器と前記第２の開閉器とを導通状態にすること、
    又は、
    前記充電補助機構は、
    前記第２の開閉器と前記第３の開閉器と前記第４の開閉器と前記第５の開閉器とを遮断状態にし、前記第１の開閉器と前記第６の開閉器とを導通状態にすることで、前記第１の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続可能である
    請求項１１に記載の電力変換装置。
14. 前記充電補助機構は、
    前記第３の開閉器と前記第４の開閉器と前記第５の開閉器とを遮断状態にし、前記第１の開閉器と前記第２の開閉器と前記第６の開閉器とを導通状態にすることで、前記第１の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続し、
    前記第１の電力変換器と前記第２の電力変換器とが、前記第１の交流系統から供給される交流電流によって同時に初期充電される
    請求項１１に記載の電力変換装置。
15. 前記充電補助機構は、
    前記第１の開閉器と前記第４の開閉器とを遮断状態にし、前記第２の開閉器と前記第３の開閉器と前記第５の開閉器と前記第６の開閉器とを導通状態にすることで、前記第２の交流系統を選択的に前記初期充電装置に接続し、
    前記第１の電力変換器と前記第２の電力変換器とが、前記第２の交流系統から供給される交流電流によって同時に初期充電される
    請求項１１に記載の電力変換装置。
16. 複数の前記電力変換器は、それぞれハーフブリッジセルまたはフルブリッジセルを備えたＭＭＣ（Modular Multilevel Converter）であり、
    前記充電補助機構は、前記初期充電装置と前記第１の電力変換器又は前記第２の電力変換器との接続を前記開閉器の遮断状態と導通状態とを切り替えることにより選択し、複数の前記電力変換器のそれぞれを初期充電させる
    請求項８から請求項１５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
17. 初期充電が終了した前記電力変換器同士の直流側を接続させる
    請求項１６に記載の電力変換装置。
18. 前記電力変換装置は、３巻線トランスを備える
    請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
19. 複数の前記電力変換装置は、それぞれ前記３巻線トランスを備え、
    前記３巻線トランスの中性線には前記初期充電装置が接続される
    請求項１８に記載の電力変換装置。

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