WO2022044431A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device.
  • the charging device receives electric power from an AC or DC power supply system 23 via a power conversion circuit, and is an electric vehicle.
  • the power conversion circuit is relayed by a converter cell 20-1 to 20-M (M: natural number) that converts the received power into DC power for charging, a switch 21, and a relay. It is composed of the devices 30-1 to 30-M and the charging connectors 31-1 to 31-M.
  • the power conversion operation of the converter cells 20-1 to 20-M and the switching operation of the switch 21 are performed by the central controller 22. It is controlled by.
  • Patent Document 1 describes "AC or DC power supply system 23", but does not particularly describe that a three-phase power supply system is applied as the power supply system 23. Further, in a configuration in which converter cells are connected in series, if the load of each converter cell connected in series becomes unbalanced, it becomes difficult to stably control the output voltage of each converter cell. In order to prevent such a situation, a large number of switches for switching the connection relationship between each converter cell and a plurality of load devices (for example, an electric vehicle) are required, which causes a problem that the configuration of the power conversion device becomes complicated. Occurs.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a power conversion device capable of stably converting AC power input from a three-phase power supply system into DC power and realizing it with a small-scale circuit. The purpose is.
  • three input lines to which a three-phase voltage is input and each input terminal are connected in series or in parallel between each of the input lines and a neutral line.
  • the connection state of the connected 3 ⁇ N converter cells, the M system DC bus, each output terminal of the 3 ⁇ N converter cells, and each of the M system DC buses is set.
  • the output terminal of the independent converter cell which is the converter cell of the above, is connected to an independent line independent of the other two-phase independent converter cell, and the plurality of switches are connected to the common line of each. It is characterized by having a common system switch that switches the connection relationship with each of the DC buses, and an independent switch that switches the connection relationship between each of the independent lines and each of the DC buses.
  • AC power input from a three-phase power supply system can be stably converted to DC power, and a power conversion device can be realized with a small-scale circuit.
  • FIG. 1 is a block diagram of a front stage portion 100F of a power conversion device 100 according to a preferred first embodiment.
  • the power conversion device 100 is connected to the three-phase power supply system 10 via a three-phase AC reactor 20 and U-phase, V-phase, and W-phase input lines 22U, 22V, and 22W.
  • a neutral wire 24 is provided inside the power converter 100, and between the input line 22U and the neutral wire 24, there is an input terminal IN of the J-stage converter cells 40U-1 to 40U-J.
  • the input terminals IN of the K-stage converter cells 50U-1 to 50U-K are sequentially connected in series.
  • J and K are natural numbers.
  • each converter cell outputs a DC voltage from the output terminal OUT when an AC voltage is applied to the input terminal IN.
  • converter cell group 40G the entire converter cells 40U-1 to 40U-J, 40V-1 to 40V-J, 40W-1 to 40W-J are referred to as “converter cell group 40G", and individual converter cells are referred to as “converter cell 40".
  • Converter cell group 50G the entire converter cells 50U-1 to 50U-K, 50V-1 to 50V-K, 50W-1 to 50W-K are referred to as “converter cell group 50G", and individual converter cells are referred to as "converter cell 50". (Independent converter cell) ".
  • the number of stages per phase of the converter cell group 40G is referred to as “common system stage number J”
  • the number of stages per phase of the converter cell group 50G is referred to as “independent system stage number K”
  • the sum (J + K) of the two is referred to as “independent system stage number K”. It is called “total number of stages N”.
  • the output terminals OUT of the converter cells 40U-p, 40V-p, 40W-p are connected in parallel and connected to a common system line 42-p which is a pair of positive and negative lines. That is, the power conversion device 100 includes common lines 42-1 to 42-J.
  • the whole of these common system lines 42-1 to 42-J may be referred to as “common system line group 42G", and individual common system lines may be referred to as "common system line 42".
  • the output terminal OUTs of the converter cells 50U-q, 50V-q, 50W-q are independent lines 52U-q, 52V-q, which are a pair of independent positive and negative lines, respectively. It is connected to 52V-q. That is, the power conversion device 100 includes independent lines 52U-1 to 52U-K, 52V-1 to 52V-K, and 52W-1 to 52W-K. The whole of these independent lines may be referred to as "independent line group 52G", and individual independent lines may be referred to as "independent line 52".
  • FIG. 2 is a block diagram of the rear portion 100R of the power conversion device 100.
  • the common line group 42G and the independent line group 52G are as described in FIG.
  • the power conversion device 100 is provided with a pair of positive and negative DC buses 60-1 to 60-M of M systems. These individual DC buses may be referred to as "DC bus 60". Further, M may be referred to as "the number of DC buses”.
  • the independent line 52r-q (where r is any of U, V, W and 1 ⁇ q ⁇ K) has a connection relationship (on) with the DC buses 60-1 to 60-M. / Off state) M switches 54r-q-1 to 54r-q-M are connected. That is, a total of 3 ⁇ K independent lines 52U-1 to 52U-K, 52V-1 to 52V-K, and 52W-1 to 52W-K each have M (total 3 ⁇ K ⁇ M).
  • Switches 54U-1-1 to 54U-1-M, ..., 54U-K-1 to 54U-K-M, 54V-1-1 to 54V-1-M, ..., 54V-K-1 to 54V-K -M, switches 54W-1-1 to 54W-1-M, ..., 54W-K-1 to 54W-KM are connected.
  • switch group 54G The entire switch connected to these independent lines 52 may be referred to as "switch group 54G", and individual switches may be referred to as “switch 54 (independent switch)".
  • the switches 44 and 54 described above may be electromagnetic switches or switches that can be manually operated by an operator.
  • one load device 30-1 to 30-M (electrical equipment) can be connected to each of the DC buses 60-1 to 60-M.
  • load device 30 electrical device
  • the number of load devices 30 may be smaller than M. That is, the load device 30 may be connected only to a part of the DC buses 60.
  • the load devices 30-1 to 30-M receive power from one or more converter cells 40 and 50 belonging to the converter cell group 40G and / or the converter cell group 50G. Will be supplied.
  • only one load device 30 is supplied with power by one converter cell 40, 50, and one converter cell 40, 50 does not supply power to a plurality of load devices 30 at the same time. It has become like. However, this point is not limited to the illustrated example, and one converter cell 40, 50 may supply electric power to a plurality of load devices 30 at the same time.
  • FIG. 3 is a block diagram of the converter cell 70A.
  • the converter cell 70A is an example of an apparatus applicable as the converter cells 40 and 50 described above.
  • the converter cell 70A includes a single-phase AC / DC converter 71 (first power converter), a smoothing capacitor 72, and a single-phase DC / AC converter 73 (first power converter). It includes a high-frequency transformer 74, a single-phase AC / DC converter 75 (second power converter), and a smoothing capacitor 76.
  • the single-phase AC / DC converter 71 converts the commercial frequency single-phase AC voltage input from the input terminal IN into a DC voltage, and supplies the single-phase AC / DC converter 73 to the single-phase DC / AC converter 73 via the smoothing capacitor 72.
  • the single-phase DC / AC converter 73 converts the DC voltage into a high-frequency single-phase AC voltage, and supplies the DC voltage to the single-phase AC / DC converter 75 via a high-frequency transformer 74.
  • the high frequency is, for example, a frequency of 100 Hz or higher, but it is preferable to adopt a frequency of 1 kHz or higher, and it is more preferable to adopt a frequency of 10 kHz or higher.
  • the single-phase AC / DC converter 75 rectifies this high-frequency single-phase AC voltage, and outputs a DC voltage from the output terminal OUT via the smoothing capacitor 76.
  • the single-phase AC / DC converters 71 and 75 and the single-phase DC / AC converter 73 are both connected to four switching elements (unsigned) connected in an H-bridge shape and in antiparallel to those switching elements. It has a diode (unsigned) and.
  • switching elements semiconductor switching elements such as MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) and IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be applied, but other semiconductor switching elements may be applied.
  • FIG. 4 is a block diagram of the converter cell 70B.
  • the converter cell 70B is another example of an apparatus applicable as the converter cells 40, 50 described above.
  • the converter cell 70B is configured in the same manner as the converter cell 70A (see FIG. 3), but is a capacitor 77 (first capacitor) between the single-phase DC / AC converter 73 and the high-frequency transformer 74. Is different in that they are inserted in series. By inserting the capacitor 77, the high frequency transformer 74 and the capacitor 77 form a resonance circuit, and the power transmission from the single-phase DC / AC converter 73 to the single-phase AC / DC converter 75 can be further made more efficient. can.
  • FIG. 5 is a block diagram of the converter cell 70C.
  • the converter cell 70C is still another example of an apparatus applicable as the converter cells 40, 50 described above.
  • the converter cell 70C is configured in the same manner as the converter cell 70B (see FIG. 4), but with a further capacitor 78 (second) between the high frequency transformer 74 and the single-phase AC / DC converter 75. The difference is that the capacitor) is inserted in series.
  • the capacitors 77 and 78 By inserting the capacitors 77 and 78 on the primary side and the secondary side of the high frequency transformer 74 in this way, the high frequency transformer 74 and the capacitors 77 and 78 form a resonance circuit, and the single-phase DC / AC converter is formed.
  • the power transmission from the 73 to the single-phase AC / DC converter 75 can be further made more efficient.
  • ⁇ Operation of the first embodiment Not all of the converter cells 40 and 50 shown in FIG. 1 are turned on, and the required number of converter cells 40 and 50 are provided according to the type and number of load devices 30 actually connected. It is turned on and the other converter cells 40, 50 are turned off.
  • the "on state” is a state in which DC power is supplied from the output terminal OUT to any DC bus 60 (see FIG. 2)
  • the "off state” is a state in which any DC bus 60 is supplied with DC power. Is a state in which DC power is not supplied.
  • the number of DC buses 60 actually used is referred to as the number of DC buses used MA (however, MA ⁇ M).
  • the number of DC buses used MA is equal to the number of the load devices 30 actually connected.
  • the number of converter cells 40 to be turned on is called the number of common cells used JA (however, JA ⁇ 3 ⁇ J), and the number of stages of the converter cells 50 turned on is called the number of independent cells KA (however). , KA ⁇ 3 ⁇ K).
  • the rated power per unit of the converter cells 40 and 50 is referred to as a cell rated power PC.
  • the electric power drawn from the DC bus 60 by the load device 30 is called a load electric power PL (electrical device information).
  • the load power PL is 7 times the cell rated power PC.
  • the worker allocates the converter cell 40 having the same number of stages as the quotient (2 in the above example) to the load device 30, and assigns the converter cell 50 having the same number of cells as the remainder (1 in the above example). assign. Then, the same work is executed for all the load devices 30.
  • the ratio of the number of common cells used JA and the number of independent cells used KA is approximately JA / KA.
  • the tendency can be predicted. Therefore, the ratio J / K of the number of common system stages J and the number of independent system stages K shown in FIG. 1 may be set to a value close to the predicted ratio JA / KA.
  • the total number of switches 44 and 54 can be reduced as much as possible to suppress the cost of the power conversion device 100, and the power conversion device 100 can be operated efficiently, and the load of each converter cell connected in series can be reduced. Can be brought closer to equilibrium.
  • FIG. 6 is a block diagram of the rear portion 120R of the power conversion device 120 according to the preferred second embodiment.
  • the configuration of the front stage portion of the power conversion device 100 is the same as the configuration of the front stage portion 100F (see FIG. 1) in the first embodiment.
  • the configuration of the rear stage portion 120R shown in FIG. 6 is the same as that of the rear stage portion 100R (see FIG. 2) of the first embodiment, but the following points are different. That is, in the rear portion 120R of the present embodiment, all the switches 44 and 54 are electromagnetic switches. Further, the rear stage portion 120R includes a switch control unit 80 that controls an on / off state of the switches 44 and 54. The switch control unit 80 receives load information such as load power PL from the load device 30, and sets the on / off state of the switches 44 and 54 according to the result.
  • FIG. 7 is a block diagram of the switch control unit 80.
  • the switch control unit 80 is equipped with hardware as a general computer such as a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an SSD (Solid State Drive). Stores an OS (Operating System), an application program, various data, and the like. The OS and application programs are expanded in RAM and executed by the CPU.
  • a CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • SSD Solid State Drive
  • the inside of the switch control unit 80 shows a function realized by an application program or the like as a block. That is, the switch control unit 80 includes a load information receiving unit 81, an allocated cell number calculation unit 82, a cell allocation unit 83, a control signal transmission unit 84, and a data table 85.
  • the load information receiving unit 81 receives load information such as load power PL from each load device 30.
  • the data table 85 stores information for specifying the pattern of the load power PL assumed for each DC bus 60 and the number of converter cells corresponding to each pattern.
  • the allocated cell number calculation unit 82 calculates the number of converter cells to be allocated to each DC bus 60 (or each load device 30) according to the received load information and the contents of the data table 85. For example, the allocated cell number calculation unit 82 may search the data table 85 for the pattern closest to the pattern in the input load information, and calculate the number of converter cells based on the search result.
  • the load power PL pattern stored in the data table 85 will be described.
  • the load power PL of each load device 30 is 7 times the cell rated power PC.
  • the data table 85 stores a value of 7 as the number of converter cells to be allocated to each DC bus 60 as data.
  • the data table 85 also includes, as data, the number of converter cells to be allocated to each DC bus 103 for various patterns of load power of each DC bus 103.
  • the data table 85 does not necessarily have to be provided, and the number obtained by dividing the load power PL by the cell rated power PC and rounding up to the nearest whole number may be used as the number of converter cells of the load device 30.
  • the cell allocation unit 83 allocates converter cells 40 and 50 to each DC bus 60 based on the calculated number of converter cells.
  • the control signal transmission unit 84 transmits a switch control signal for setting the on / off state of the switches 44 and 54 to the switch groups 44G and 54G so as to realize the allocation determined by the cell allocation unit 83.
  • FIG. 8 is a flowchart of the cell allocation processing routine executed by the switch control unit 80.
  • the load information receiving unit 81 receives load information such as each load power PL from the load device 30 connected to each DC bus 60.
  • the allocation cell number calculation unit 82 calculates the number of converter cells connected to each DC bus 60.
  • step S6 the cell allocation unit 83 selects one DC bus 60 to which the load device 30 is connected and to which the converter cells 40 and 50 have not yet been assigned. ..
  • step S8 the cell allocation unit 83 calculates the “quotient” and the “remainder” when the number of converter cells is divided by “3”.
  • the cell allocation unit 83 as the converter cell 40 connected to the selected DC bus 60, has the number of stages equal to the “quotient” (that is, the quotient” from the converter cell group 40G. Select the converter cells 40 (the number equal to 3 times). Further, in step S10, the cell allocation unit 83 selects a number of converter cells 50 equal to the “remainder” from the converter cell group 50G as the converter cells 50 connected to the selected DC bus 60.
  • step S12 the cell allocation unit 83 determines whether or not the selection of the converter cells 40 and 50 has been completed in all the DC buses 60 to which the load device 30 is connected. If "No" is determined here, the process returns to step S6, and the processes of steps S6 to S10 are repeated for the other DC buses 60 to which the converter cells 40 and 50 have not been assigned yet.
  • step S14 the cell allocation unit 83 includes the number of common cells JA, which is the number of stages of the converter cells 40 assigned to any DC bus 60, and any DC bus.
  • the number of independent cells used KA which is the number of stages of the converter cells 50 assigned to 60, is specified.
  • step S14 the control signal transmission unit 84 transmits the switch control signal that realizes the allocation determined by the cell allocation unit 83 to the switch groups 44G and 54G. This completes the processing of this routine.
  • the converter cells 40 and 50 supply DC power to the corresponding load device 30 via the corresponding DC bus 60 according to the allocation determined by the cell allocation unit 83.
  • Comparative example # 1 First, as a comparative example # 1, an example in which the common system stage number J shown in FIG. 1 is “0” will be examined. That is, in this comparative example # 1, the number of independent stages K is equal to the total number of stages N. Similar to the above-mentioned specific example, it is assumed that the number of DC buses used MA (number of load devices 30) is 3, and the load power PL is 7 times that of the cell rated power PC.
  • a device such as a converter cell 40 has the highest efficiency when the output power is a cell rated power PC, and the efficiency decreases as the output power becomes lower than the cell rated power PC.
  • the efficiency of the power conversion device 100 as a whole is lowered.
  • the three input lines 22U, 22V, 22W to which the three-phase voltage is input and the respective input terminal INs are the respective input lines.
  • Each output terminal OUT of 50 is provided with a plurality of switches 44, 54 for setting the connection state of each DC bus 60 of the M system, and each input line 22U, 22V, 22W and a neutral line 24 are provided.
  • converter cells 40, 50 of the number of stages K (however, K NJ) connected to the common system line 42 together with the terminal OUT and connected between the respective input lines 22U, 22V, 22W and the neutral line 24.
  • the output terminal OUT of one independent converter cell 50 is connected to an independent line 52 independent of the other two-phase independent converter cell 50, and the plurality of switches 44 and 54 are connected to each common line 42 and each.
  • the electric power input from the three-phase power supply system 10 can be stably supplied to a plurality of load devices and the like, and can be realized by a small-scale circuit.
  • the converter cell 40, 50 when each input terminal IN is connected in series between each input line 22U, 22V, 22W and the neutral line 24 by the number of stages N, the converter cell 40, 50 is further connected. preferable. As a result, the voltage input to the individual converter cells 40 and 50 can be reduced, and the configuration of the converter cells 40 and 50 can be simplified.
  • the electric device information (PL) related to the electric device (30) connected to a part or all of the DC bus 60 of the M system is acquired, and the switches 44 and 54 are connected based on the acquired electric device information (PL). It is more preferable to further include a switch control unit 80 for setting a state. As a result, the states of the switches 44 and 54 can be automatically set based on the electrical equipment information (PL).
  • the switch control unit 80 further includes an allocation cell number calculation unit 82 that calculates the number of converter cells 40, 50 connected to each DC bus 60 based on the electrical equipment information (PL). Thereby, the number of converter cells 40 and 50 connected to the direct current bus 60 can be automatically obtained based on the electric device information (PL).
  • the allocation cell number calculation unit 82 determines the number of common system cells JA used, which is the number of common system converter cells (40) for supplying power to any DC bus 60, from a number of 3 ⁇ J or less. It is more preferable to have a function and a function of determining the number of independent cells used KA, which is the number of independent converter cells 50 for supplying power to any DC bus 60, from a number of 3 ⁇ K or less. As a result, the number of common cells used JA and the number of independent cells used KA can be automatically determined.
  • the converter cells 40 and 50 are connected to the high frequency transformer 74, the first power converter (71, 73) connected to the primary side of the high frequency transformer 74, and the second power converter (71, 73) connected to the secondary side of the high frequency transformer 74. It is more preferable to include the power converter (75) of the above. As a result, electric power can be efficiently converted while insulating the primary side and the secondary side.
  • the converter cells 40 and 50 further include a first capacitor (77) connected in series between the first power converter (71, 73) and the high frequency transformer 74.
  • the resonance circuit can be formed by the first capacitor (77) and the high frequency transformer 74, and the power is transmitted from the first power converter (71, 73) to the second power converter (75). Can be further improved.
  • the converter cells 40 and 50 further include a second capacitor (78) connected in series between the second power converter (75) and the high frequency transformer 74.
  • a resonance circuit can be formed by the first capacitor (77), the second capacitor (78), and the high frequency transformer 74, and the first power converter (71, 73) can convert the second power.
  • the power transmission to the capacitor (75) can be further improved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
  • the above-described embodiments are exemplified for the purpose of explaining the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or add / replace another configuration.
  • the control lines and information lines shown in the figure show what is considered necessary for explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines necessary for the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected. Possible modifications to the above embodiment are, for example, as follows.
  • the load device 30 is applied as an electric device connected to the DC bus 60
  • the electric device connected to the DC bus 60 is not limited to the load device 30, and may be, for example, a power generation device such as solar power generation or wind power generation.
  • these electric devices may supply load power or power to be generated to the switch control unit 80 as electric device information.
  • the input terminal INs of the converter cells 40 and 50 are connected in series between the input lines 22U, 22V, 22W and the neutral line 24.
  • the present invention is not limited to this, and the input terminal INs of the converter cells 40 and 50 may be connected in parallel between the input lines 22U, 22V, 22W and the neutral line 24.
  • the method of connecting the input terminal INs of the plurality of converter cells 40 may be a combination of series and parallel.
  • the data table 85 (see FIG. 7) in the second embodiment may be placed in a cloud or the like on a network (not shown), or may not be included in the switch control unit 80.

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Abstract

三相電源系統から入力された交流電力を安定的に直流電力に変換でき、かつ、小規模な回路で実現できる電力変換装置を提供する。そのため、電力変換装置１００において、段数Ｊの共通系コンバータセル（４０）の出力端子（ＯＵＴ）は、他の二相の共通系コンバータセル（４０）の出力端子（ＯＵＴ）とともに共通系線路（４２）に接続され、段数Ｋの独立系コンバータセル（５０）の出力端子（ＯＵＴ）は、他の二相の独立系コンバータセル（５０）とは独立した独立系線路（５２）に接続され、複数のスイッチは、各々の共通系線路（４２）と各々の直流バスとの接続関係を切り替える共通系スイッチと、各々の独立系線路（５２）と各々の直流バスとの接続関係を切り替える独立系スイッチと、を有する。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　近年、再生可能エネルギーを利用した電源や電気自動車（ＥＶ）の増加に伴い、これらの機器のエネルギーマネジメントに対するニーズが高まっている。そして、これらの機器の電力フローをフレキシブルに制御可能な電力変換装置が求められている。その一例として、下記特許文献１の明細書段落００１３には、「図１に示すように、充電装置は、交流または直流の電源系統２３から受電する電力を、電力変換回路を介して、電気自動車に搭載される蓄電池に充電する。ここで、電力変換回路は、受電電力を充電用の直流電力に変換するコンバータセル２０－１～２０－Ｍ（Ｍ：自然数）と、切替器２１と、中継器３０－１～３０－Ｍと、充電コネクタ３１－１～３１－Ｍで構成される。コンバータセル２０－１～２０－Ｍの電力変換動作、並びに切替器２１の切替動作は、中央コントローラ２２によって制御される。」と記載されている。
特開２０１９－２１３４２４号公報
　上述のように、特許文献１には「交流または直流の電源系統２３」と記載されているが、電源系統２３として三相電源系統を適用する点は特に記載されていない。また、コンバータセルを直列接続する構成において、直列に接続した各コンバータセルの負荷が不平衡になると、各コンバータセルの出力電圧を安定に制御することが困難になる。このような事態を防止するためには、各コンバータセルと複数の負荷装置（例えば電気自動車）との接続関係を切り替える多数のスイッチが必要になり、電力変換装置の構成が複雑になるという問題が生じる。
　この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、三相電源系統から入力された交流電力を安定的に直流電力に変換でき、かつ、小規模な回路で実現できる電力変換装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため本発明の電力変換装置は、三相電圧が入力される三本の入力線路と、各々の入力端子が、各々の前記入力線路と中性線との間に直列または並列接続された、３×Ｎ個のコンバータセルと、Ｍ系統の直流バスと、３×Ｎ個の前記コンバータセルの各々の出力端子と、Ｍ系統の各々の前記直流バスとの接続状態を設定する複数のスイッチと、を備え、各々の前記入力線路と前記中性線との間に接続された段数Ｊ（但し、Ｎ＞Ｊ）の前記コンバータセルである共通系コンバータセルの前記出力端子は、他の二相の前記共通系コンバータセルの前記出力端子とともに共通系線路に接続され、各々の前記入力線路と前記中性線との間に接続された段数Ｋ（但し、Ｋ＝Ｎ－Ｊ）の前記コンバータセルである独立系コンバータセルの前記出力端子は、他の二相の前記独立系コンバータセルとは独立した独立系線路に接続され、複数の前記スイッチは、各々の前記共通系線路と各々の前記直流バスとの接続関係を切り替える共通系スイッチと、各々の前記独立系線路と各々の前記直流バスとの接続関係を切り替える独立系スイッチと、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、三相電源系統から入力された交流電力を安定的に直流電力に変換でき、かつ、小規模な回路で電力変換装置を実現できる。
好適な第１実施形態による電力変換装置の前段部のブロック図である。 第１実施形態による電力変換装置の後段部のブロック図である。 コンバータセルのブロック図である。 他のコンバータセルのブロック図である。 さらに他のコンバータセルのブロック図である。 好適な第２実施形態による電力変換装置の後段部のブロック図である。 スイッチ制御部のブロック図である。 セル割当処理ルーチンのフローチャートである。
［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
　図１は、好適な第１実施形態による電力変換装置１００の前段部１００Ｆのブロック図である。
　図１において、電力変換装置１００は、三相交流リアクトル２０と、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の入力線路２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと、を介して三相電源系統１０に接続されている。電力変換装置１００の内部には、中性線２４が設けられており、入力線路２２Ｕと中性線２４との間には、Ｊ段のコンバータセル４０Ｕ－１～４０Ｕ－Ｊの入力端子ＩＮと、Ｋ段のコンバータセル５０Ｕ－１～５０Ｕ－Ｋの入力端子ＩＮと、が順次直列に接続されている。ここで、ＪおよびＫは自然数である。
　同様に、入力線路２２Ｖと中性線２４との間には、Ｊ段のコンバータセル４０Ｖ－１～４０Ｖ－Ｊの入力端子ＩＮと、Ｋ段のコンバータセル５０Ｖ－１～５０Ｖ－Ｋの入力端子ＩＮと、が順次直列に接続されている。同様に、入力線路２２Ｗと中性線２４との間には、Ｊ段のコンバータセル４０Ｗ－１～４０Ｗ－Ｊの入力端子ＩＮと、Ｋ段のコンバータセル５０Ｗ－１～５０Ｗ－Ｋの入力端子ＩＮと、が順次直列に接続されている。各コンバータセルは、何れも入力端子ＩＮに交流電圧が印加されると、出力端子ＯＵＴから直流電圧を出力するものである。
　ここで、コンバータセル４０Ｕ－１～４０Ｕ－Ｊ，４０Ｖ－１～４０Ｖ－Ｊ，４０Ｗ－１～４０Ｗ－Ｊの全体を、「コンバータセル群４０Ｇ」と呼び、個々のコンバータセルを「コンバータセル４０（共通系コンバータセル）」と呼ぶことがある。同様に、コンバータセル５０Ｕ－１～５０Ｕ－Ｋ，５０Ｖ－１～５０Ｖ－Ｋ，５０Ｗ－１～５０Ｗ－Ｋの全体を、「コンバータセル群５０Ｇ」と呼び、個々のコンバータセルを「コンバータセル５０（独立系コンバータセル）」と呼ぶことがある。また、コンバータセル群４０Ｇの１相あたりの段数を「共通系段数Ｊ」と呼び、コンバータセル群５０Ｇの１相あたりの段数を「独立系段数Ｋ」と呼び、両者の和（Ｊ＋Ｋ）を「総段数Ｎ」と呼ぶ。
　コンバータセル４０Ｕ－ｐ，４０Ｖ－ｐ，４０Ｗ－ｐ（但し、１≦ｐ≦Ｊ）の出力端子ＯＵＴは並列接続され、正負一対の線路である共通系線路４２－ｐに接続されている。すなわち、電力変換装置１００は、共通系線路４２－１～４２－Ｊを備えている。これら共通系線路４２－１～４２－Ｊの全体を「共通系線路群４２Ｇ」と呼び、個々の共通系線路を「共通系線路４２」と呼ぶことがある。
　また、コンバータセル５０Ｕ－ｑ，５０Ｖ－ｑ，５０Ｗ－ｑ（但し、１≦ｑ≦Ｋ）の出力端子ＯＵＴは、それぞれ独立した正負一対の線路である独立系線路５２Ｕ－ｑ，５２Ｖ－ｑ，５２Ｖ－ｑに接続されている。すなわち、電力変換装置１００は、独立系線路５２Ｕ－１～５２Ｕ－Ｋ，５２Ｖ－１～５２Ｖ－Ｋ，５２Ｗ－１～５２Ｗ－Ｋを備えている。これら独立系線路の全体を「独立系線路群５２Ｇ」と呼び、個々の独立系線路を「独立系線路５２」と呼ぶことがある。
　図２は、電力変換装置１００の後段部１００Ｒのブロック図である。
　図２において、共通系線路群４２Ｇおよび独立系線路群５２Ｇは、図１において説明した通りである。また、電力変換装置１００には、正負一対のＭ系統の直流バス６０－１～６０－Ｍが設けられている。これら個々の直流バスを「直流バス６０」と呼ぶことがある。また、Ｍを「直流バス数」と呼ぶことがある。
　そして、共通系線路４２－ｐ（但し、１≦ｐ≦Ｊ）には、共通系線路４２－ｐと直流バス６０－１～６０－Ｍとの間の接続関係（オン／オフ状態）を切り替えるＭ個のスイッチ４４－ｐ－１～４４－ｐ－Ｍが接続されている。すなわち、合計Ｊ本の共通系線路４２－１～４２－Ｊには、それぞれＭ個（合計Ｊ×Ｍ個）のスイッチ４４－１－１～４４－１－Ｍ，…，４４－Ｊ－１～４４－Ｊ－Ｍが接続されている。これら共通系線路４２に接続されるスイッチの全体を「スイッチ群４４Ｇ」と呼び、個々のスイッチを「スイッチ４４（共通系スイッチ）」と呼ぶことがある。
　また、独立系線路５２ｒ－ｑ（但し、ｒはＵ，Ｖ，Ｗの何れかであり、１≦ｑ≦Ｋ）には、直流バス６０－１～６０－Ｍとの間の接続関係（オン／オフ状態）を切り替えるＭ個のスイッチ５４ｒ－ｑ－１～５４ｒ－ｑ－Ｍが接続されている。すなわち、合計３×Ｋ個の独立系線路５２Ｕ－１～５２Ｕ－Ｋ，５２Ｖ－１～５２Ｖ－Ｋ，５２Ｗ－１～５２Ｗ－Ｋには、それぞれＭ個（合計３×Ｋ×Ｍ個）のスイッチ５４Ｕ－１－１～５４Ｕ－１－Ｍ，…，５４Ｕ－Ｋ－１～５４Ｕ－Ｋ－Ｍ，５４Ｖ－１－１～５４Ｖ－１－Ｍ，…，５４Ｖ－Ｋ－１～５４Ｖ－Ｋ－Ｍ，スイッチ５４Ｗ－１－１～５４Ｗ－１－Ｍ，…，５４Ｗ－Ｋ－１～５４Ｗ－Ｋ－Ｍが接続されている。
　これら独立系線路５２に接続されるスイッチの全体を「スイッチ群５４Ｇ」と呼び、個々のスイッチを「スイッチ５４（独立系スイッチ）」と呼ぶことがある。上述したスイッチ４４，５４は、電磁開閉器であってもよく、作業員がマニュアル操作できるスイッチであってもよい。また、直流バス６０－１～６０－Ｍには、各１個の負荷装置３０－１～３０－Ｍ（電気機器）を接続することができる。これら個々の負荷装置を「負荷装置３０（電気機器）」と呼ぶことがある。但し、負荷装置３０の数はＭより小さくてもよい。すなわち、一部の直流バス６０にのみ負荷装置３０を接続してもよい。
　上述したスイッチ群４４Ｇ，５４Ｇの設定に基づいて、負荷装置３０－１～３０－Ｍには、コンバータセル群４０Ｇおよび／またはコンバータセル群５０Ｇに属する一または複数のコンバータセル４０，５０から電力が供給される。図示の例では、１台のコンバータセル４０，５０が電力を供給する負荷装置３０は１台のみであり、１台のコンバータセル４０，５０が同時に複数の負荷装置３０に対して電力を供給しないようになっている。但し、この点は図示の例に限定されるものではなく、１台のコンバータセル４０，５０が、複数の負荷装置３０に対して同時に電力を供給してもよい。
〈コンバータセルの構成〉
　図３は、コンバータセル７０Ａのブロック図である。ここで、コンバータセル７０Ａは、上述したコンバータセル４０，５０として適用可能な装置の一例である。
　図３において、コンバータセル７０Ａは、単相ＡＣ／ＤＣ変換器７１（第１の電力変換器）と、平滑コンデンサ７２と、単相ＤＣ／ＡＣ変換器７３（第１の電力変換器）と、高周波トランス７４と、単相ＡＣ／ＤＣ変換器７５（第２の電力変換器）と、平滑コンデンサ７６と、を備えている。
　単相ＡＣ／ＤＣ変換器７１は、入力端子ＩＮから入力された商用周波数の単相ＡＣ電圧を直流電圧に変換し、平滑コンデンサ７２を介して、単相ＤＣ／ＡＣ変換器７３に供給する。単相ＤＣ／ＡＣ変換器７３は、該直流電圧を高周波の単相ＡＣ電圧に変換し、高周波トランス７４を介して単相ＡＣ／ＤＣ変換器７５に供給する。ここで、高周波とは、例えば１００Ｈｚ以上の周波数であるが、１ｋＨｚ以上の周波数を採用することが好ましく、１０ｋＨｚ以上の周波数を採用することがより好ましい。単相ＡＣ／ＤＣ変換器７５は、この高周波の単相ＡＣ電圧を整流し、平滑コンデンサ７６を介して、出力端子ＯＵＴから直流電圧を出力する。
　単相ＡＣ／ＤＣ変換器７１，７５および単相ＤＣ／ＡＣ変換器７３は、何れも、Ｈブリッジ状に接続された４個のスイッチング素子（符号なし）と、それらスイッチング素子に逆並列に接続されたダイオード（符号なし）と、を有している。これらスイッチング素子としてはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子が適用できるが、他の半導体スイッチング素子を適用してもよい。
　図４は、コンバータセル７０Ｂのブロック図である。ここで、コンバータセル７０Ｂは、上述したコンバータセル４０，５０として適用可能な装置の他の例である。
　図４において、コンバータセル７０Ｂは、コンバータセル７０Ａ（図３参照）と同様に構成されているが、単相ＤＣ／ＡＣ変換器７３と高周波トランス７４との間にコンデンサ７７（第１のコンデンサ）が直列に挿入されている点が異なる。コンデンサ７７を挿入したことにより、高周波トランス７４とコンデンサ７７とが共振回路を構成し、単相ＤＣ／ＡＣ変換器７３から単相ＡＣ／ＤＣ変換器７５への電力伝送を一層効率化することができる。
　図５は、コンバータセル７０Ｃのブロック図である。ここで、コンバータセル７０Ｃは、上述したコンバータセル４０，５０として適用可能な装置のさらに他の例である。
　図５において、コンバータセル７０Ｃは、コンバータセル７０Ｂ（図４参照）と同様に構成されているが、高周波トランス７４と単相ＡＣ／ＤＣ変換器７５との間に、さらにコンデンサ７８（第２のコンデンサ）が直列に挿入されている点が異なる。このように、高周波トランス７４の１次側および２次側にコンデンサ７７，７８を挿入することによっても、高周波トランス７４とコンデンサ７７，７８とが共振回路を構成し、単相ＤＣ／ＡＣ変換器７３から単相ＡＣ／ＤＣ変換器７５への電力伝送を一層効率化することができる。
〈第１実施形態の動作〉
　図１に示したコンバータセル４０，５０は、必ずしも全てがオン状態にされるわけではなく、実際に接続される負荷装置３０の種類や数に応じて、必要な数のコンバータセル４０，５０がオン状態にされ、他のコンバータセル４０，５０はオフ状態にされる。ここで、「オン状態」とは、出力端子ＯＵＴから何れかの直流バス６０（図２参照）に直流電力を供給する状態のことであり、「オフ状態」とは、何れの直流バス６０にも直流電力を供給しない状態のことである。
　ここで、実際に使用される直流バス６０（図２参照）の数を使用直流バス数ＭＡ（但し、ＭＡ≦Ｍ）と呼ぶ。なお、直流バス６０と負荷装置３０とを一対一に接続する場合には、使用直流バス数ＭＡは、実際に接続される負荷装置３０の数に等しくなる。また、オン状態にされるコンバータセル４０の数を使用共通系セル数ＪＡ（但し、ＪＡ≦３×Ｊ）と呼び、オン状態にされるコンバータセル５０の段数を使用独立系セル数ＫＡ（但し、ＫＡ≦３×Ｋ）と呼ぶ。また、コンバータセル４０，５０の１台あたりの定格電力をセル定格電力ＰＣと呼ぶ。また、負荷装置３０が直流バス６０から引き込む電力を負荷電力ＰＬ（電気機器情報）と呼ぶ。
　具体例として、負荷装置３０の数および使用直流バス数ＭＡが共に３台であったとする。そして、負荷電力ＰＬは、セル定格電力ＰＣの７倍であったと仮定する。作業員は、任意の１台の負荷装置３０に対して、その負荷電力ＰＬを「セル定格電力ＰＣの３倍」で除算した場合の商と剰余を計算する。上述の例（ＰＬ＝７×ＰＣ）では、商は「２」であり、剰余は「１」である。
　次に、作業員は、当該負荷装置３０に対して、商（上述の例では２）に等しい段数のコンバータセル４０を割り当て、剰余（上述の例では１）に等しいセル数のコンバータセル５０を割り当てる。そして、同様の作業を全ての負荷装置３０に対して実行する。上述の例では、３台の負荷装置３０の負荷電力ＰＬは全て等しいため、使用共通系セル数ＪＡ＝２×３×３＝１８、使用独立系セル数ＫＡ＝１×３＝３になる。従って、１８台のコンバータセル４０と、３台のコンバータセル５０とが実際に使用され、使用されるコンバータセル４０，５０の合計台数は２１になる。
　実際に使用されるコンバータセル４０，５０のセル定格電力ＰＣや、負荷装置３０の負荷電力ＰＬが既知であれば、使用共通系セル数ＪＡおよび使用独立系セル数ＫＡの比率ＪＡ／ＫＡの凡その傾向を予測することができる。そこで、図１に示した共通系段数Ｊおよび独立系段数Ｋの比率Ｊ／Ｋは、予測される比率ＪＡ／ＫＡに近い値にしておくとよい。これにより、スイッチ４４，５４の総数をできるだけ少なくして電力変換装置１００のコストを抑制しつつ、電力変換装置１００を効率的に動作させることができ、しかも、直列に接続した各コンバータセルの負荷を平衡に近づけることができる。
［第２実施形態］
　次に、好適な第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図６は、好適な第２実施形態による電力変換装置１２０の後段部１２０Ｒのブロック図である。なお、電力変換装置１００の前段部の構成は、第１実施形態における前段部１００Ｆ（図１参照）の構成と同一である。
　また、図６に示す後段部１２０Ｒの構成も第１実施形態の後段部１００Ｒ（図２参照）と同様であるが、以下述べる点が異なっている。すなわち、本実施形態の後段部１２０Ｒにおいて、全てのスイッチ４４，５４は、電磁開閉器である。また、後段部１２０Ｒは、スイッチ４４，５４のオン／オフ状態を制御するスイッチ制御部８０を備えている。スイッチ制御部８０は、負荷装置３０から負荷電力ＰＬ等の負荷情報を受信し、その結果に応じて、スイッチ４４，５４のオン／オフ状態を設定する。
　図７は、スイッチ制御部８０のブロック図である。
　スイッチ制御部８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、ＳＳＤには、ＯＳ（Operating System）、アプリケーションプログラム、各種データ等が格納されている。ＯＳおよびアプリケーションプログラムは、ＲＡＭに展開され、ＣＰＵによって実行される。
　図７において、スイッチ制御部８０の内部は、アプリケーションプログラム等によって実現される機能を、ブロックとして示している。すなわち、スイッチ制御部８０は、負荷情報受信部８１と、割当セル数演算部８２と、セル割当部８３と、制御信号送信部８４と、データ・テーブル８５と、を備えている。
　ここで、負荷情報受信部８１は、各負荷装置３０から負荷電力ＰＬ等の負荷情報を受信する。また、データ・テーブル８５は、各直流バス６０について想定される負荷電力ＰＬのパターンと、各パターンに対応するコンバータセル数と、を特定する情報を記憶している。また、割当セル数演算部８２は、受信した負荷情報と、データ・テーブル８５の内容と、に応じて、各直流バス６０（または各負荷装置３０）に割り当てるコンバータセル数を計算する。例えば、割当セル数演算部８２は、入力された負荷情報におけるパターンに最も近いパターンをデータ・テーブル８５から検索し、その検索結果に基づいて、コンバータセル数を演算するとよい。
　ここで、データ・テーブル８５に記憶される負荷電力ＰＬのパターンの一例を説明しておく。例えば、３台の負荷装置３０が直流バス６０に接続され、各負荷装置３０の負荷電力ＰＬが何れもセル定格電力ＰＣの７倍である場合を想定する。この例において、コンバータセル４０，５０の総数は７×３＝２１になる。使用直流バス数ＭＡは「３」になるため、例えば３本の直流バス６０－１～６０－３に、各々７台のコンバータセルを割り当てるとよい。
　従って、データ・テーブル８５は、このような負荷電力パターンの場合は各直流バス６０にコンバータセルを割り当てる数としてそれぞれ７個という値をデータとして記憶している。データ・テーブル８５は、これ以外の各直流バス１０３の負荷電力の様々なパターンに対しても、各直流バス１０３へコンバータセルを割り当てる数をデータとして備える。
　但し、データ・テーブル８５は必ずしも備える必要はなく、負荷電力ＰＬをセル定格電力ＰＣで除算して小数点以下を切り上げた数を、当該負荷装置３０のコンバータセル数にしてもよい。また、セル割当部８３は、計算されたコンバータセル数に基づいて、各直流バス６０にコンバータセル４０，５０を割り当てる。また、制御信号送信部８４は、セル割当部８３が決定した割当を実現するように、スイッチ４４，５４のオン／オフ状態を設定するスイッチ制御信号をスイッチ群４４Ｇ，５４Ｇに送信する。
〈第２実施形態の動作〉
　次に、本実施形態の動作を説明する。
　図８は、スイッチ制御部８０において実行されるセル割当処理ルーチンのフローチャートである。
　図８において処理がステップＳ２に進むと、負荷情報受信部８１は、各直流バス６０に接続されている負荷装置３０から、各々の負荷電力ＰＬ等の負荷情報を受信する。次に、処理がステップＳ４に進むと、割当セル数演算部８２は、各直流バス６０に接続するコンバータセル数を算出する。
　次に、処理がステップＳ６に進むと、セル割当部８３は、負荷装置３０が接続されている直流バス６０であって未だコンバータセル４０，５０が割り当てられていない一つの直流バス６０を選択する。次に、処理がステップＳ８に進むと、セル割当部８３は、コンバータセル数を「３」で除算したときの「商」と「剰余」とを算出する。
　次に、処理がステップＳ１０に進むと、セル割当部８３は、選択された直流バス６０に接続するコンバータセル４０として、コンバータセル群４０Ｇの中から「商」に等しい段数（すなわち「商」の３倍に等しい台数）のコンバータセル４０を選択する。さらに、ステップＳ１０において、セル割当部８３は、選択された直流バス６０に接続するコンバータセル５０として、コンバータセル群５０Ｇの中から、「剰余」に等しい数のコンバータセル５０を選択する。
　次に、処理がステップＳ１２に進むと、セル割当部８３は、負荷装置３０が接続されている全ての直流バス６０で、コンバータセル４０，５０の選択が終了したか否かが判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると処理はステップＳ６に戻り、未だコンバータセル４０，５０が割り当てられていない他の直流バス６０に対して、ステップＳ６～Ｓ１０の処理が繰り返される。
　一方、ステップＳ１２において「Ｙｅｓ」と判定されると処理はステップＳ１４に進む。このように、処理がステップＳ１４に進んだ時点で、セル割当部８３は、何れかの直流バス６０に割り当てられたコンバータセル４０の段数である使用共通系セル数ＪＡと、何れかの直流バス６０に割り当てられたコンバータセル５０の段数である使用独立系セル数ＫＡと、を特定する。そして、ステップＳ１４において、制御信号送信部８４は、セル割当部８３が決定した割当を実現するスイッチ制御信号を、スイッチ群４４Ｇ，５４Ｇに送信する。以上により、本ルーチンの処理は終了する。以降は、セル割当部８３が決定した割当に応じて、コンバータセル４０，５０は、対応する直流バス６０を介して、対応する負荷装置３０に直流電力を供給する。
［比較例］
　次に、好適な実施形態の効果を明確化するため、比較例について説明する。
（比較例＃１）
　まず、比較例＃１として、図１に示した共通系段数Ｊが「０」である例を検討する。すなわち、この比較例＃１では、独立系段数Ｋが総段数Ｎに等しくなる。
　上述した具体例と同様に、使用直流バス数ＭＡ（負荷装置３０の数）が３であり、負荷電力ＰＬがセル定格電力ＰＣの７倍であったとする。本比較例＃１においては、各負荷装置３０に対して、コンバータセル５０が各７台割り当てられ、使用されるコンバータセル５０の合計台数は、７×３＝２１になり、上述した実施形態と同数である。
　しかし、比較例＃１では、電力変換装置１００に設けるべきスイッチ５４の数が膨大になるため、電力変換装置１００が大型化し、高価になるという問題が生じる。
（比較例＃２）
　次に、比較例＃２として、図１に示した独立系段数Ｋが「０」である例を検討する。すなわち、この比較例＃２では、共通系段数Ｊが総段数Ｎに等しくなる。
　上述した具体例と同様に、使用直流バス数ＭＡ（負荷装置３０の数）が３であり、負荷電力ＰＬがセル定格電力ＰＣの７倍であったとする。本比較例＃２においては、各負荷装置３０に割り当て可能なコンバータセル４０の数は、「３」の倍数になる。そして、ＰＬ／ＰＣ＝７以上になる「３」の倍数は「９」であるため、使用されるコンバータセル４０の合計台数は、９×３＝２７になり、コンバータセル４０を有効利用できなくなる。
　また、一般に、コンバータセル４０等の装置は出力電力がセル定格電力ＰＣである場合に最も効率が高く、出力電力がセル定格電力ＰＣよりも下がるほど効率が低下する。本比較例＃２では、個々のコンバータセル４０の出力電力はセル定格電力ＰＣよりも低くなるため、電力変換装置１００全体として効率が低下するという問題も生じる。
［実施形態の効果］
　以上のように好適な実施形態によれば、電力変換装置１００，１２０は、三相電圧が入力される三本の入力線路２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと、各々の入力端子ＩＮが、各々の入力線路２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと中性線２４との間に直列または並列接続された、３×Ｎ個のコンバータセル４０，５０と、Ｍ系統の直流バス６０と、３×Ｎ個のコンバータセル４０，５０の各々の出力端子ＯＵＴと、Ｍ系統の各々の直流バス６０との接続状態を設定する複数のスイッチ４４，５４と、を備え、各々の入力線路２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと中性線２４との間に接続された段数Ｊ（但し、Ｎ＞Ｊ）のコンバータセル４０，５０である共通系コンバータセル（４０）の出力端子ＯＵＴは、他の二相の共通系コンバータセル（４０）の出力端子ＯＵＴとともに共通系線路４２に接続され、各々の入力線路２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと中性線２４との間に接続された段数Ｋ（但し、Ｋ＝Ｎ－Ｊ）のコンバータセル４０，５０である独立系コンバータセル５０の出力端子ＯＵＴは、他の二相の独立系コンバータセル５０とは独立した独立系線路５２に接続され、複数のスイッチ４４，５４は、各々の共通系線路４２と各々の直流バス６０との接続関係を切り替える共通系スイッチ（４４）と、各々の独立系線路５２と各々の直流バス６０との接続関係を切り替える独立系スイッチ（５４）と、を有する。これにより、三相電源系統１０から入力された電力を複数の負荷装置等に安定的に供給でき、かつ、小規模な回路で実現できる。
　また、３×Ｎ個のコンバータセル４０，５０は、各々の入力端子ＩＮが、各々の入力線路２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと中性線２４との間に段数Ｎずつ直列に接続されていると一層好ましい。これにより、個々のコンバータセル４０，５０に入力される電圧を下げることができ、コンバータセル４０，５０の構成を簡略化できる。
　また、Ｍ系統の直流バス６０の一部または全部に接続された電気機器（３０）に関する電気機器情報（ＰＬ）を取得し、取得した電気機器情報（ＰＬ）に基づいてスイッチ４４，５４の接続状態を設定するスイッチ制御部８０をさらに備えると一層好ましい。これにより、電気機器情報（ＰＬ）に基づいて、スイッチ４４，５４の状態を自動的に設定できる。
　また、スイッチ制御部８０は、電気機器情報（ＰＬ）に基づいて、各々の直流バス６０に接続するコンバータセル４０，５０の数を演算する割当セル数演算部８２をさらに備えると一層好ましい。これにより、電気機器情報（ＰＬ）に基づいて、直流バス６０に接続するコンバータセル４０，５０の数を自動的に求めることができる。
　また、割当セル数演算部８２は、何れかの直流バス６０に電力を供給する共通系コンバータセル（４０）の数である使用共通系セル数ＪＡを３×Ｊ以下の数の中から決定する機能と、何れかの直流バス６０に電力を供給する独立系コンバータセル５０の数である使用独立系セル数ＫＡを３×Ｋ以下の数の中から決定する機能と、を備えると一層好ましい。これにより、使用共通系セル数ＪＡと、使用独立系セル数ＫＡとを自動的に決定することができる。
　また、コンバータセル４０，５０は、高周波トランス７４と、高周波トランス７４の一次側に接続された第１の電力変換器（７１，７３）と、高周波トランス７４の二次側に接続された第２の電力変換器（７５）と、を備えると一層好ましい。これにより、一次側と二次側を絶縁しつつ、電力を効率的に変換できる。
　また、コンバータセル４０，５０は、第１の電力変換器（７１，７３）と、高周波トランス７４との間に直列接続された第１のコンデンサ（７７）をさらに備えると一層好ましい。これにより、第１のコンデンサ（７７）と高周波トランス７４とによって共振回路を構成することができ、第１の電力変換器（７１，７３）から第２の電力変換器（７５）への電力伝送を一層効率化できる。
　また、コンバータセル４０，５０は、第２の電力変換器（７５）と、高周波トランス７４との間に直列接続された第２のコンデンサ（７８）をさらに備えると一層好ましい。これにより、第１のコンデンサ（７７）と第２のコンデンサ（７８）と高周波トランス７４とによって共振回路を構成することができ、第１の電力変換器（７１，７３）から第２の電力変換器（７５）への電力伝送を一層効率化できる。
［変形例］
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
（１）上記各実施形態においては、直流バス６０に接続される電気機器として負荷装置３０を適用した例を説明した。しかし、直流バス６０に接続される電気機器は負荷装置３０に限られるものではなく、例えば太陽光発電、風力発電等の発電装置であってもよい。第２実施形態においては、これら電気機器は、負荷電力または発電する電力を電気機器情報としてスイッチ制御部８０に供給するとよい。
（２）上記各実施形態において、コンバータセル４０，５０の入力端子ＩＮは、入力線路２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと中性線２４との間に直列接続されるものであった。しかし、これに限定されるものではなく、コンバータセル４０，５０の入力端子ＩＮは入力線路２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと中性線２４との間に並列接続されるものであってもよい。また、複数のコンバータセル４０の入力端子ＩＮの接続方法は、直列と並列とを組み合わせてもよい。
（３）第２実施形態におけるデータ・テーブル８５（図７参照）は、ネットワーク（図示せず）上のクラウド等に置いてもよく、スイッチ制御部８０に含めなくてもよい。
（４）第２実施形態におけるスイッチ制御部８０のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図８に示したフローチャート、その他上述した各種処理を実行するプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。
（５）図８に示した処理、その他上述した各処理は、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。
２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗ　入力線路
２４　中性線
３０　負荷装置（電気機器）
４０　コンバータセル（共通系コンバータセル）
４２　共通系線路
４４　スイッチ（共通系スイッチ）
５０　コンバータセル（独立系コンバータセル）
５２　独立系線路
５４　スイッチ（独立系スイッチ）
６０　直流バス
７１　単相ＡＣ／ＤＣ変換器（第１の電力変換器）
７３　単相ＤＣ／ＡＣ変換器（第１の電力変換器）
７４　高周波トランス
７５　単相ＡＣ／ＤＣ変換器（第２の電力変換器）
７７　コンデンサ（第１のコンデンサ）
７８　コンデンサ（第２のコンデンサ）
８０　スイッチ制御部
８２　割当セル数演算部
１００，１２０　電力変換装置
ＩＮ　入力端子
ＪＡ　使用共通系セル数
ＫＡ　使用独立系セル数
ＰＬ　負荷電力（電気機器情報）
ＯＵＴ　出力端子

Claims (8)

  1. 　三相電圧が入力される三本の入力線路と、
    　各々の入力端子が、各々の前記入力線路と中性線との間に直列または並列接続された、３×Ｎ個のコンバータセルと、
    　Ｍ系統の直流バスと、
    　３×Ｎ個の前記コンバータセルの各々の出力端子と、Ｍ系統の各々の前記直流バスとの接続状態を設定する複数のスイッチと、を備え、
    　各々の前記入力線路と前記中性線との間に接続された段数Ｊ（但し、Ｎ＞Ｊ）の前記コンバータセルである共通系コンバータセルの前記出力端子は、他の二相の前記共通系コンバータセルの前記出力端子とともに共通系線路に接続され、
    　各々の前記入力線路と前記中性線との間に接続された段数Ｋ（但し、Ｋ＝Ｎ－Ｊ）の前記コンバータセルである独立系コンバータセルの前記出力端子は、他の二相の前記独立系コンバータセルとは独立した独立系線路に接続され、
    　複数の前記スイッチは、各々の前記共通系線路と各々の前記直流バスとの接続関係を切り替える共通系スイッチと、各々の前記独立系線路と各々の前記直流バスとの接続関係を切り替える独立系スイッチと、を有する
    　ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 　３×Ｎ個の前記コンバータセルは、各々の前記入力端子が、各々の前記入力線路と前記中性線との間に段数Ｎずつ直列に接続されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　Ｍ系統の前記直流バスの一部または全部に接続された電気機器に関する電気機器情報を取得し、取得した前記電気機器情報に基づいて前記スイッチの接続状態を設定するスイッチ制御部をさらに備える
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記スイッチ制御部は、
    　前記電気機器情報に基づいて、各々の前記直流バスに接続する前記コンバータセルの数を演算する割当セル数演算部をさらに備える
    　ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 　前記割当セル数演算部は、
    　何れかの前記直流バスに電力を供給する前記共通系コンバータセルの数である使用共通系セル数を３×Ｊ以下の数の中から決定する機能と、
    　何れかの前記直流バスに電力を供給する前記独立系コンバータセルの数である使用独立系セル数を３×Ｋ以下の数の中から決定する機能と、を備える
    　ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
  6. 　前記コンバータセルは、
    　高周波トランスと、
    　前記高周波トランスの一次側に接続された第１の電力変換器と、
    　前記高周波トランスの二次側に接続された第２の電力変換器と、を備える
    　ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の電力変換装置。
  7. 　前記コンバータセルは、前記第１の電力変換器と、前記高周波トランスとの間に直列接続された第１のコンデンサをさらに備える
    　ことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 　前記コンバータセルは、前記第２の電力変換器と、前記高周波トランスとの間に直列接続された第２のコンデンサをさらに備える
    　ことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4369564A1 (en) * 2022-11-09 2024-05-15 Hitachi, Ltd. Power conversion device and charging station
US12620913B2 (en) 2022-11-09 2026-05-05 Hitachi, Ltd. Power conversion device including a plurality of converter units and a bidirectional DC/DC converter connected between two dc outputs of a plurality of dc outputs of the plurality of converter units

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3095992B1 (fr) * 2019-05-14 2022-01-21 Hadi Moussavi Systeme et procede de charge en energie electrique de vehicules automobiles
JP2022185478A (ja) * 2021-06-02 2022-12-14 株式会社日立製作所 電力変換装置、電力変換システム、および、電力変換装置の制御方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10271823A (ja) * 1997-03-21 1998-10-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd ３相力率改善型コンバータ
JPH11113256A (ja) * 1997-10-03 1999-04-23 Shindengen Electric Mfg Co Ltd ３相力率改善形コンバータ
WO2014132321A1 (ja) * 2013-02-26 2014-09-04 株式会社 日立製作所 電源装置
US9590483B1 (en) * 2015-10-15 2017-03-07 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Control of balance of arm capacitor voltages in STATCOMS based on chain links of H bridge modules
JP2019213424A (ja) * 2018-06-08 2019-12-12 株式会社日立製作所 充電装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012070479A (ja) 2010-09-21 2012-04-05 Ntt Facilities Inc 充電電力供給システム
US20150070939A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-12 General Electric Company Electric power conversion system and method of operating the same
DE102016123924A1 (de) * 2016-12-09 2018-06-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Modulare Leistungselektronik zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs
DE102016125720A1 (de) 2016-12-27 2018-06-28 Universität der Bundeswehr München Niedervoltauskopplung aus einem modularen Energiespeicher-Umrichtersystem
WO2018126393A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-12 General Electric Company Dc fast charging station for electric vehicles
CN108574420B (zh) * 2017-03-08 2020-02-28 台达电子企业管理（上海）有限公司 电力电子变换单元及系统
CN107276125B (zh) * 2017-07-06 2023-06-27 南京南瑞继保电气有限公司 一种链式多端口并网接口装置及控制方法
DE102017116887A1 (de) * 2017-07-26 2019-01-31 Wobben Properties Gmbh Ladestation mit dynamischer Ladestromverteilung
CN110677060B (zh) * 2018-07-02 2021-08-03 台达电子工业股份有限公司 功率变换系统及其中直流母线电容的预充电方法
CN112217406A (zh) * 2019-07-11 2021-01-12 台达电子工业股份有限公司 应用于固态变压器架构的电源装置及三相电源系统
CN112350588B (zh) * 2019-08-07 2023-07-25 台达电子工业股份有限公司 应用于固态变压器架构的电源装置及三相电源系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10271823A (ja) * 1997-03-21 1998-10-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd ３相力率改善型コンバータ
JPH11113256A (ja) * 1997-10-03 1999-04-23 Shindengen Electric Mfg Co Ltd ３相力率改善形コンバータ
WO2014132321A1 (ja) * 2013-02-26 2014-09-04 株式会社 日立製作所 電源装置
US9590483B1 (en) * 2015-10-15 2017-03-07 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Control of balance of arm capacitor voltages in STATCOMS based on chain links of H bridge modules
JP2019213424A (ja) * 2018-06-08 2019-12-12 株式会社日立製作所 充電装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4203285A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4369564A1 (en) * 2022-11-09 2024-05-15 Hitachi, Ltd. Power conversion device and charging station
US12620913B2 (en) 2022-11-09 2026-05-05 Hitachi, Ltd. Power conversion device including a plurality of converter units and a bidirectional DC/DC converter connected between two dc outputs of a plurality of dc outputs of the plurality of converter units

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