JP6873251B2 - 電力変換装置および電力変換システム - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置および電力変換システムに関し、特に、複数の半導体スイッチと直流コンデンサとからなる変換器セルを含むアームを有し、かつ交流と直流との間の電力変換を実行する電力変換装置、およびそのような電力変換装置を複数個備える電力変換システムに関する。

大容量電力変換装置では、電力変換器の出力が高電圧または大電流となるため、複数の電力変換器を直列または並列に多重化して構成される場合がある。電力変換器を多重化することによって、電力変換器の容量が大きくなるだけでなく、出力が合成されるので、出力電圧波形に含まれる高調波を低減することができる。その結果、系統に流出する高調波電流を低減できる。

電力変換器を多重化する方法には、リアクトル多重、変圧器多重、直接多重などがある。電力変圧器を多重化すると、交流側は変圧器で絶縁されるため、各電力変換器の直流を共通化できる。しかし、出力電圧が高電圧となると、多重化された電力変圧器の構成が複雑となるとともに、コストが高くなる。

そこで、高圧用途に適し、かつ多重化された電力変圧器を必要としない電力変換装置として、複数の電力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が知られている。マルチレベル変換器の１種にモジュラーマルチレベル変換器がある。

モジュラーマルチレベル変換器（以下、ＭＭＣと称す）は、セルと呼ばれる複数の単位変換器（以下、変換器セルと称す）がカスケード接続されたアームで構成されている。変換器セルは、複数の半導体スイッチング素子と直流コンデンサとを備える。半導体スイッチング素子をスイッチングすることによって、直流コンデンサの両端電圧または零電圧を出力する。

各変換器セル内の直流コンデンサの充電は２段階で行われる。はじめに、ＭＭＣは、スイッチング制御を行わずにダイオード整流器動作で交流系統からの電力で、直流コンデンサを定格に満たないレベルまで充電する。その後に、ＭＭＣは、スイッチング制御によって直流コンデンサを定格まで充電する。

一般には、まず、ＭＭＣの直流端子の遮断器（以下、直流遮断器と称す）を開放することによって、ＭＭＣを直流系統と切り離した状態で、交流端子の遮断器（以下、交流遮断器と称す）を投入して交流系統からＭＭＣを充電する。その後、ＭＭＣが交流端子および直流端子に定格の電圧を出力するように制御し、最後に直流遮断器を投入して、ＭＭＣを起動する。

このとき、直流遮断器の両端電圧に電位差があると、ＭＭＣに突入電流が流れ込み、半導体スイッチング素子を破壊する場合がある。これを解決するために、直流遮断器の両端電圧の電位差を小さくするように制御し、電位差が一定値以下となった時に直流遮断器を投入する起動方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１６−１７４４９５号公報

特許文献１では、起動時に電力変換器が直流遮断器の両端の電位差を小さくするように制御し、電位差が一定値以下となった時に直流遮断器を投入することによって、電力変換器が直流系統と連系する。この起動方法では、電力変換器の直流系統との連系時に他の電力変換器に流れ込む突入電流が小さくなるため、安定した起動が可能である。

一方、複数の電力変換器と直流系統とが直接接続するシステム（ＢＴＢ：Ｂａｃｋ ｔｏ Ｂａｃｋなど）は、直流遮断器を備えない。したがって、特許文献１のように電力変換器が直流電圧を制御し、直流遮断器を用いた連系を行う起動方法を適用できない。

つまり、電力変換器が直流系統と直接接続されたシステムでは、直流系統と接続される全ての電力変換器の直流電圧は共通であるため、全ての電力変換器の直流電圧の制御を同時に行う必要がある。

しかしながら、各電力変換器が、異なる交流系統と連系されている場合には、交流遮断器投入タイミングの誤差および通信遅れ等の影響によって、直流電圧を制御することは容易ではない。各電力変換器が同一系統で連系されている場合でも、各電力変換器に接続されている交流遮断器を同時に投入すると、交流系統からの充電量が増加するため、充電電流を小さくするためには、各交流遮断器の投入タイミングをずらさなければならず、制御が複雑化する。

この発明では、上記のような問題点を解決するために成されたものであって、直流系統との連系時に、突入電流を小さくすることができる電力変換装置およびそのような電力変換装置を複数個備える電力変換システムを提供することを目的とする。

本発明の電力変換システムは、交流から直流への変換、または直流から交流への変換が可能に構成された第１の電力変換器と、交流から直流への変換、または直流から交流への変換が可能に構成された第２の電力変換器と、第１の電力変換器を制御する第１の制御装置と、第２の電力変換器を制御する第２の制御装置とを備える。第１の電力変換器は、第１の交流系統と第１の交流遮断器を介して連系可能に構成され、第２の電力変換器は、第２の交流系統と第２の交流遮断器を介して連系可能に構成され、第１の電力変換器の第１の直流端子と第２の電力変換器の第２の直流端子とが接続可能に構成される。第１の電力変換器および第２の電力変換器の各々は、正と負の直流母線間に並列接続された複数のアームを備える。複数のアームの各々は、直列接続された正側アームと負側アームとを含む。正側アームと負側アームの各々は、１個または複数個の直列接続された変換器セルを含む。変換器セルは、直列接続された複数の半導体スイッチング素子を含む直列体と、直列体に並列に接続された直流コンデンサとを含む。第１の電力変換器は、第２の電力変換器よりも先に運転を開始する。第１の制御装置は、第２の制御装置から送られる第２の電力変換器の状態に基づいて、第１の直流端子の電圧を制御する。

本発明によれば、第１の電力変換器は、第２の電力変換器よりも先に運転を開始し、第１の制御装置は、第２の制御装置から送られる第２の電力変換器の状態に基づいて、第１の直流端子の電圧を制御するので、第１の電力変換装置および第２の電力変換装置が第１の直流端子と第２の直流端子とを接続する直流系統と連系する時に、第２の電力変換器に流れ込む突入電流を小さくすることができる。

実施の形態１の電力変換システムの概略構成図である。 実施の形態１の電力変換システムの概略構成図である。 実施の形態１の変換器セル１０Ａの構成例を表わす図である。 実施の形態１における変換器セル１０Ａのモードと、変換器セル１０Ａの動作との関係を表わす図である。 第１の制御装置１００Ａの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１の電力変換システムの起動手順を表わすフローチャートである。 第１の電力変換器１Ａにおける交流電圧ＶｓｕＡ，ＶｓｖＡ，ＶｓｗＡの時間変化と、第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａの間の直流電圧ＶｄｃＡおよびその指令値ＶｄｃＡ＊の時間変化と、第１の電力変換器１Ａに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値の時間変化と、第１の電力変換器１Ａの正側アーム電流ｉｐｕＡ，ｉｐｖＡ，ｉｐｗＡの時間変化と、第１の電力変換器１Ａの負側アーム電流ｉｎｕＡ，ｉｎｖＡ，ｉｎｗＡの時間変化とを表わす図である。 第２の電力変換器１Ｂにおける交流電圧ＶｓｕＢ，ＶｓｖＢ，ＶｓｗＢの時間変化と、第２の正の直流端子２Ｂと第２の負の直流端子３Ｂの間の直流電圧ＶｄｃＢおよびその指令値ＶｄｃＢ＊の時間変化と、第２の電力変換器１Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値の時間変化と、第２の電力変換器１Ｂの正側アーム電流ｉｐｕＢ，ｉｐｖＢ，ｉｐｗＢの時間変化と、第２の電力変換器１Ｂの負側アーム電流ｉｎｕＢ，ｉｎｖＢ，ｉｎｗＢの時間変化とを表わす図である。 実施の形態２の変換器セル１０Ａの構成を表わす図である。 実施の形態２における変換器セル１０Ａのモードと、変換器セル１０Ａの動作との関係を表わす図である。 実施の形態３の変換器セル１０Ａの構成例を表わす図である。 実施の形態３における変換器セル１０Ａのモードと、変換器セル１０Ａの動作との関係を表わす図である。 実施の形態４の電力変換システムの概略構成図である。 実施の形態４の電力変換システムの起動手順を表わすフローチャートである。 実施の形態５の電力変換システムの概略構成図である。 実施の形態６の電力変換システムの概略構成図である。 実施の形態６の電力変換システムの起動手順を表わすフローチャートである。 実施の形態６の電力変換システムの起動手順を表わすフローチャートである。

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１および図２は、実施の形態１の電力変換システムの概略構成図である。この電力変換システムは、第１の電力変換器１Ａおよび第２の電力変換器１Ｂが、直流系統と直流送電線を介さずに直接接続するＢＴＢシステムである。

電力変換システムは、電力変換装置１５０Ａと、電力変換装置１５０Ｂと、主制御装置２００とを備える。

電力変換装置１５０Ａは、主回路である第１の電力変換器１Ａと、第１の電力変換器１Ａを制御する第１の制御装置１００Ａと、連系変圧器８Ａと、交流遮断器１３Ａとを備える。電力変換装置１５０Ｂは、主回路である第２の電力変換器１Ｂと、第２の電力変換器１Ｂを制御する第２の制御装置１００Ｂと、連系変圧器８Ｂと、交流遮断器１３Ｂを備える。主制御装置２００は、第１の制御装置１００Ａおよび第２の制御装置１００Ｂと通信線で接続され、第１の制御装置１００Ａおよび第２の制御装置１００Ｂを制御する。

第１の電力変換器１Ａは、交流系統９Ａと接続される。第２の電力変換器１Ｂは、交流系統９Ｂと接続される。第１の正の直流端子２Ａと第２の正の直流端子２Ｂとが、直流送電線を介さずに、直流系統である配線５０Ｐによって直接接続される。第１の負の直流端子３Ａと第２の負の直流端子３Ｂとが、直流送電線を介さずに、直流系統である配線５０Ｎによって直接接続される。

第１の電力変換器１Ａと交流系統９Ａとの間で連系が行われ、第２の電力変換器１Ｂと交流系統９Ｂとの間で連系が行われる。

以下では、第１の電力変換器１Ａの構成および動作について説明するが、第２の電力変換器１Ｂは、第１の電力変換器１Ａと同様の構成を有し、同様の動作をする。

第１の電力変換器１Ａは、三相交流と直流との間で電力変換を行なう。第１の電力変換器１Ａの交流側は、連系変圧器８Ａと交流遮断器１３Ａとを介して三相交流回路の系統である三相の交流系統９Ａに接続される。第１の電力変換器１Ａは、交流系統９Ａからの交流を直流へ変換して直流系統へ供給することができるとともに、直流系統からの直流を交流に変換して交流系統９Ａへ供給することができる。

第２の電力変換器１Ｂは、三相交流と直流との間で電力変換を行なう。第２の電力変換器１Ｂの交流側は、連系変圧器８Ｂを介して三相交流回路の系統である三相の交流系統９Ｂに接続される。第２の電力変換器１Ｂは、交流系統９Ｂからの交流を直流へ変換して直流系統へ供給することができるとともに、直流系統からの直流を交流に変換して交流系統９Ｂへ供給することができる。

第１の電力変換器１Ａは、３相アーム４ＵＡ，４ＶＡ，４ＷＡを備える。
３相アーム４ＵＡ，４ＶＡ，４ＷＡは、正の直流母線ＰＢＬと負の直流母線ＮＢＬとの間に並列に接続される。正の直流母線ＰＢＬは、正の第１の直流端子２Ａに接続され、負の直流母線ＮＢＬは、第１の負の直流端子３Ａに接続される。

アーム４ＵＡは、正側アーム５ＵＡと負側アーム６ＵＡとを備える。アーム４ＶＡは、正側アーム５ＶＡと負側アーム６ＶＡとを備える。アーム４ＷＡは、正側アーム５ＷＡと負側アーム６ＷＡとを備える。

正側アーム５ＵＡと負側アーム６ＵＡとは直列接続される。正側アーム５ＵＡと負側アーム６ＵＡの接続点である交流端子７ＵＡがＵ相交流線ＵＣＡに接続される。正側アーム５ＶＡと負側アーム６ＶＡとは直列接続される。正側アーム５ＶＡと負側アーム６ＶＡの接続点である交流端子７ＶＡがＶ相交流線ＶＣＡに接続される。正側アーム５ＷＡと負側アーム６ＷＡとは直列接続される。正側アーム５ＷＡと負側アーム６ＷＡの接続点である交流端子７ＷＡがＷ相交流線ＷＣＡに接続される。

正側アーム５ＵＡ，５ＶＡ，５ＷＡおよび負側アーム６ＵＡ，６ＶＡ，６ＷＡのそれぞれは、１台以上の直列接続された変換器セル１０Ａを備える。

アーム４ＵＡは、直列接続された１台以上の変換器セル１０Ａと、リアクトル１１ＵＡ，１２ＵＡとを備える。リアクトル１１ＵＡ，１２ＵＡが挿入される位置は、アーム４ＵＡ内のいずれの位置でもよい。図１に示すように、リアクトル１１ＵＡ，１２ＵＡの一方が正側アーム５ＵＡ内に挿入され、他方が負側アーム６ＵＡ内に挿入されるものとしてもよい。あるいは、リアクトル１１ＵＡ，１２ＵＡの両方が、正側アーム５ＵＡ内に挿入されるものとしてもよく、あるいは負側アーム６ＵＡ内に挿入されるものとしてもよい。

アーム４ＶＡは、直列接続された１台以上の変換器セル１０Ａと、リアクトル１１ＶＡ，１２ＶＡを備える。リアクトル１１ＶＡ，１２ＶＡが挿入される位置は、アーム４ＶＡ内のいずれの位置でもよい。図１に示すように、リアクトル１１ＶＡ，１２ＶＡの一方が正側アーム５ＶＡ内に挿入され、他方が負側アーム６ＶＡ内に挿入されるものとしてもよい。あるいは、リアクトル１１ＶＡ，１２ＶＡの両方が、正側アーム５ＶＡ内に挿入されるものとしてもよく、あるいは負側アーム６ＶＡ内に挿入されるものとしてもよい。

アーム４ＷＡは、直列接続された１台以上の変換器セル１０Ａと、リアクトル１１ＷＡ，１２ＷＡを備える。リアクトル１１ＷＡ，１２ＷＡが挿入される位置は、アーム４ＷＡ内のいずれの位置でもよい。図１に示すように、リアクトル１１ＷＡ，１２ＷＡの一方が正側アーム５ＷＡ内に挿入され、他方が負側アーム６ＷＡ内に挿入されるものとしてもよい。あるいは、リアクトル１１ＷＡ，１２ＷＡの両方が、正側アーム５ＷＡ内に挿入されるものとしてもよく、あるいは負側アーム６ＷＡ内に挿入されるものとしてもよい。

第１の制御装置１００Ａは、電圧指令値生成部１８１と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路部１８２とを備える。第１の制御装置１００Ａは、ゲート信号を生成し、正側アーム５ＵＡ，５ＶＡ，５ＷＡおよび負側アーム６ＵＡ，６ＶＡ，６ＷＡ内の各変換器セル１０Ａを制御する。第１の制御装置１００Ａの詳細構成は後述する。

正側アーム５ＵＡ，５ＶＡ，５ＷＡにそれぞれ流れる正側アーム電流ｉｐｕＡ，ｉｐｖＡ，ｉｐｗＡは、電流検出器７１ｐＵＡ，７１ｐＶＡ，７１ｐＷＡによって検出されて制御装置１００に送られる。

負側アーム６ＵＡ，６ＶＡ，６ＷＡにそれぞれ流れる負側アーム電流ｉｎｕＡ，ｉｎｖＡ，ｉｎｗＡは、電流検出器７１ｎＵＡ，７１ｎＶＡ，７１ｎＷＡによって検出されて第１の制御装置１００Ａに送られる。

交流系統９Ａの３相の電圧ＶｓｕＡ，ＶｓｖＡ，ＶｓｗＡは、電圧検出器７４ＵＡ，７４ＶＡ，７４ＷＡによって検出されて第１の制御装置１００Ａに送られる。

第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａの間の直流電圧ＶｄｃＡは、電圧検出器７３Ａによって検出されて第１の制御装置１００Ａに送られる。第２の正の直流端子２Ｂと第２の負の直流端子３Ｂの間の直流電圧ＶｄｃＢは、電圧検出器７３Ｂによって検出されて主制御装置２００に送られる。

交流系統９Ａの３相の交流電流および直流電流は、図示しない電流検出器により検出してもよく、あるいは、正側アーム電流ｉｐｕＡ，ｉｐｖＡ，ｉｐｗＡ、負側アーム電流ｉｎｕＡ，ｉｎｖＡ，ｉｎｗＡとを演算することによって求めてもよい。

図３は、実施の形態１の変換器セル１０Ａの構成例を表わす図である。変換器セル１０Ｂも、同様の構成を有する。

変換器セル１０Ａは、ハーフブリッジ構成を有する。
変換器セル１０Ａは、並列接続された直列体２３および直流コンデンサ２９を備える。以下の説明では、直列体２３をＬｅｇＸと称することもある。

直流コンデンサ２９は、直流電圧を平滑化する。
直列体２３は、直列接続されたスイッチ２１およびスイッチ２２を備える。

スイッチ２１は、半導体スイッチング素子２１ｓと、半導体スイッチング素子２１ｓと逆並列に接続されたダイオード２１ｄとを備える。

スイッチ２２は、半導体スイッチング素子２２ｓと、半導体スイッチング素子２２ｓと逆並列に接続されたダイオード２２ｄとを備える。

半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓとして、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＧＣＴ（Ｇａｔｅ Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ Ｔｕｒｎ−ｏｆｆ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）等の自己消弧形のものが用いられる。

第１の電力変換器１Ａが運転を開始すると、半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓがオン状態またはオフ状態を切り替える動作をする。

実施の形態１の変換器セル１０Ａでは、半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓがオンまたはオフすることによって、半導体スイッチング素子２２ｓの両端子Ｐｏ，Ｎｏから直流コンデンサ２９の両端電圧または零電圧が出力される。図１および図２において、１つの変換器セル１０Ａおよび１つの変換器セル１０Ｂが、端子Ｐｏ，Ｎｏを有することを表しているが、他のすべての変換器セル１０Ａおよび他のすべての変換器セル１０Ｂも、端子Ｐｏ，Ｎｏを有する。

変換器セル１０Ａに含まれる直流コンデンサ２９の電圧ＶｃａｐＡは、電圧検出器２７によって検出されて第１の制御装置１００Ａに送られる。

図４は、実施の形態１における変換器セル１０Ａのモードと、変換器セル１０Ａの動作との関係を表わす図である。

モード１では、半導体スイッチング素子２１ｓがオン、半導体スイッチング素子２２ｓがオフとなる。このときには、両端子Ｐｏ，Ｎｏの間の電圧は、概ね直流コンデンサ２９の両端電圧ＶｃａｐＡとなる。

モード２では、半導体スイッチング素子２１ｓがオフ、半導体スイッチング素子２２ｓがオンとなる。このときには、両端子Ｐｏ，Ｎｏの間の電圧は、概ね零電圧（０）となる。

図５は、第１の制御装置１００Ａの構成例を示すブロック図である。第２の制御装置１００Ｂも、同様の構成を有する。

第１の制御装置１００Ａは、電圧指令値生成部１８１と、ＰＷＭ回路部１８２とを備える。

電圧指令値生成部１８１は、変換部１１０と、直流制御部１２０と、交流制御部１３０と、正側アーム指令値演算部１４０と、負側アーム指令値演算部１４１と、正側各セル個別制御部１５５と、負側各セル個別制御部１５６とを備える。ＰＷＭ回路部１８２は、正側ＰＷＭ回路１６０と、負側ＰＷＭ回路１６１とを備える。

変換部１１０は、検出した電流値および電圧値を制御で用いる信号に変換する。変換部１１０は、第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａの間の直流電圧ＶｄｃＡと、交流系統９Ａの３相の電圧ＶｓｕＡ，ＶｓｖＡ，ＶｓｗＡと、正側アーム電流ｉｐｕＡ，ｉｐｖＡ，ｉｐｗＡと、負側アーム電流ｉｎｕＡ，ｉｎｖＡ，ｉｎｗＡと、直流コンデンサ２９の両端電圧ＶｃａｐＡとを受ける。変換部１１０は、直流電圧ＶｄｃＡと、第１の正の直流端子２Ａと第２の正の直流端子２Ｂの間の配線５０Ｐを流れるＩｄｃとを直流制御部１２０に出力する。変換部１１０は、各相交流電流Ｉａｃと、各相交流電圧Ｖｓ（ＶｓｕＡ，ＶｓｖＡ，ＶｓｗＡ）と、直流コンデンサ２９の両端電圧平均値ＶｃａｐＡとを交流制御部１３０に出力する。

直流制御部１２０は、直流電圧と直流電流とを制御する。直流制御部１２０は、指令値Ｋｄｃ＊を正側アーム指令値演算部１４０および負側アーム指令値演算部１４１に出力する。

交流制御部１３０は、交流電圧と交流電流とを制御する。交流制御部１３０は、指令値Ｖａｃ＋＊を正側アーム指令値演算部１４０に出力し、指令値Ｖａｃ−＊を負側アーム指令値演算部１４１に出力する。

正側アーム指令値演算部１４０は、指令値Ｋｄｃ＊と指令値Ｖａｃ＋＊とに基づいて、正側アーム電圧指令値Ｖ＋＊を算出する。

負側アーム指令値演算部１４１は、指令値Ｋｄｃ＊と指令値Ｖａｃ−＊とに基づいて、負側アーム電圧指令値Ｖ−＊を算出する。

正側各セル個別制御部１５５は、正側アーム電圧指令値Ｖ＋＊に基づいて、正側の各変換器セル１０Ａの電圧指令値Ｖcell＋＊を算出する。

負側各セル個別制御部１５６は、負側アーム電圧指令値Ｖ−＊に基づいて、負側の各変換器セル１０Ａの電圧指令値Ｖcell−＊を算出する。

正側ＰＷＭ回路１６０は、正側の各変換器セル１０Ａの電圧指令値Ｖcell＋＊に基づいて、正側アーム５ＵＡ、５ＶＡ、５ＷＡ内の各変換器セル１０ＡをＰＷＭ制御するゲート信号を生成する。

負側ＰＷＭ回路１６１は、負側各変換器セル１０Ａの電圧指令値Ｖcell−＊に基づいて、負側アーム６ＵＡ、６ＶＡ、６ＷＡ内の各変換器セル１０ＡをＰＷＭ制御するゲート信号を生成する。

生成されたゲート信号により変換器セル１０Ａ内の半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓが駆動制御されることによって、第１の電力変換器１Ａの出力電圧が所望の値に制御される。

次に、電力変換システムの起動方法を説明する。特に、第１の電力変換器１Ａおよび第２の電力変換器１Ｂの直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢを制御する直流制御部１２０に入力される直流電圧指令値ＶｄｃＡ＊，ＶｄｃＢ＊の演算方法について説明する。

図６は、実施の形態１の電力変換システムの起動手順を表わすフローチャートである。
図７は、第１の電力変換器１Ａにおける交流電圧ＶｓｕＡ，ＶｓｖＡ，ＶｓｗＡの時間変化と、第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａの間の直流電圧ＶｄｃＡおよびその指令値ＶｄｃＡ＊の時間変化と、第１の電力変換器１Ａに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値の時間変化と、第１の電力変換器１Ａの正側アーム電流ｉｐｕＡ，ｉｐｖＡ，ｉｐｗＡの時間変化と、第１の電力変換器１Ａの負側アーム電流ｉｎｕＡ，ｉｎｖＡ，ｉｎｗＡの時間変化とを表わす図である。図８は、第２の電力変換器１Ｂにおける交流電圧ＶｓｕＢ，ＶｓｖＢ，ＶｓｗＢの時間変化と、第２の正の直流端子２Ｂと第２の負の直流端子３Ｂの間の直流電圧ＶｄｃＢおよびその指令値ＶｄｃＢ＊の時間変化と、第２の電力変換器１Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値の時間変化と、第２の電力変換器１Ｂの正側アーム電流ｉｐｕＢ，ｉｐｖＢ，ｉｐｗＢの時間変化と、第２の電力変換器１Ｂの負側アーム電流ｉｎｕＢ，ｉｎｖＢ，ｉｎｗＢの時間変化とを表わす図である。図７および図８において、ｐｕは、単位電圧または単位電流を表わす。

第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａとの間、および第２の正の直流端子２Ｂと第２の負の直流端子３Ｂとの間のインピーダンスに応じて、直流電圧ＶｄｃＡと直流電圧ＶｄｃＢの差が相違する。インピーダンスが零に近い場合には、直流電圧ＶｄｃＡと直流電圧ＶｄｃＢは、ほぼ等しくなる。

図６および図７および図８を参照して、ステップＳ１において、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂの第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂは、主制御装置２００から送られる交流遮断器投入指令を受信する。

ステップＳ２において、交流遮断器投入指令を受信した第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂの第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂは、交流遮断器１３Ａ，１３Ｂを投入する。これによって、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂは、交流系統９Ａ，９Ｂと連系し、ダイオード整流器動作によって、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ内の変換器セル１０Ａ，１０Ｂの直流コンデンサ２９の充電が開始され、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢが上昇する。ダイオード整流器動作とは、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ内の半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓオフで、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ内の半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓに逆並列に接続されたダイオード２１ｄ，２２ｄだけに電流が流れる動作である。

ステップＳ３において、第１の制御装置１００Ａは、第１の電力変換器１Ａのすべての変換器セル１０Ａに含まれる直流コンデンサ２９の電圧を取得し、それらの平均値（以下、平均電圧ＶＡ）を算出する。平均値を用いるのは、すべての変換器セル１０Ａに含まれる直流コンデンサ２９の電圧は、ほぼ同じ値となり、少量の誤差は無視できるためである。

ステップＳ４において、第１の制御装置１００Ａは、平均電圧ＶＡが初期充電レベルＶＩＦに到達したか否か、または平均電圧ＶＡが初期充電レベルＶＩＦ以上となる状態が数周期継続したか否かによって、第１の電力変換器１Ａに含まれる直流コンデンサ２９の初期充電が完了したか否かを判断する。たとえば、初期充電レベルＶＩＦの規格値[ｐｕ]は、第１の電力変換器１Ａ側の線間定格交流電圧Ｖl［Ｖ］、１アーム当りの変換器セル１０Ａの個数Ｎcell、変換器セル１０Ａの定格コンデンサ電圧Ｖmx［Ｖ］によって、以下の式（１）に従って、予め求めておいた値を用いることができる。

第１の電力変換器１Ａの変換器セル１０Ａに含まれる直流コンデンサ２９の初期充電の完了を判定するのは、図３に図示しない駆動装置が、変換器セル１０Ａの直流コンデンサ２９のエネルギーを用いて、変換器セル１０Ａの半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓを駆動するためである。変換器セル１０Ａの半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓは、直流コンデンサ２９の充電電圧が初期充電電圧に達するまでは、駆動されることができない。つまり、初期充電の完了を判定できれば駆動することができる。

第２の電力変換器１Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の初期充電は完了していても、完了していなくてもよいので、第２の電力変換器１Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の初期充電の完了は、判断されない。

ステップＳ４において、初期充電が完了していないと判断された場合は（Ｓ４：ＮＯ）、処理がステップＳ３に戻り、第１の制御装置１００Ａは、初期充電完了の判別をする処理を繰り返す。ステップＳ４において、直流コンデンサ２９の初期充電が完了したと判断された場合は（Ｓ４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ５に進む。図７の３段目に示すように、時刻ｔ１において、Ｓ４がＹＥＳと判断されている。

ステップＳ５において、第１の制御装置１００Ａは、第１の電力変換器１Ａの第１の制御装置１００Ａに運転開始指令を通知する。

ステップＳ６において、運転開始指令を受信した第１の電力変換器１Ａの第１の制御装置１００Ａは、交流端子７ＵＡ，７ＶＡ，７ＷＡに交流電圧を第１の直流端子２Ａ，３Ａに第１の基準レベルを出力するような電圧指令値Ｖcell＋＊，Ｖcell−＊を生成する。第１の制御装置１００Ａは、電圧指令値Ｖcell＋＊，Ｖcell−＊に基づいて、半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓをＰＷＭ制御する。このとき、交流系統９Ａからの直流コンデンサ２９の充電も同時に行われる。直流コンデンサ２９の電圧の平均値の制御指令値の時間変化を一定の増加率のランプ関数ＲＣとし、第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａの間の直流電圧ＶｄｃＡの指令値ＶｄｃＡ＊をランプ関数ＲＣに依存する一定の増加率のランプ関数ＲＤとする。直流コンデンサ２９の電圧の平均値の制御指令値に電圧の平均値が追従するように、交流端子７ＵＡ，７ＶＡ，７ＷＡに出力する交流電圧を調整して交流系統９Ａから充電電流を流すことで、直流コンデンサ２９の電圧の平均値が一定の増加率で立ち上げるとともに、直流電圧ＶｄｃＡが一定の増加率で立上がる（図７の２段目、図８の２段目の時刻ｔ１〜ｔ２を参照）。また、直流電圧ＶｄｃＡの上昇に伴い、第２の電力変換器１Ｂの変換器セル１０Ｂの直流コンデンサ２９も直流系統から一定レベルまで充電される。ここで、一定の増加率で立ち上げるのは、急激に立ち上げた場合に、交流系統９Ａから急激にエネルギーを取得することになり、交流系統９Ａの電圧変動が生じるためである。増加率は、シミュレーションなどによって、交流系統９Ａの電圧変動が生じない値を求めて設定すればよい。

ステップＳ７において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの大きさを測定または演算によって取得する。

ステップＳ８において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの大きさに基づいて、直流電圧ＶｄｃＡが第１の基準レベルに到達したか否か、または直流電圧ＶｄｃＡが第１の基準レベル以上となる状態が数周期継続したか否かによって、直流電圧ＶｄｃＡの第１の基準レベルまでの立ち上げが完了したか否かを判断する。直流電圧ＶｄｃＡの第１の基準レベルまでの立ち上げが完了していないと判断された場合は（Ｓ８：ＮＯ）、処理がステップＳ７に戻り、第１の制御装置１００Ａは、立ち上げ完了の判別をする動作を繰り返す。直流電圧ＶｄｃＡの第１の基準レベルまでの立ち上げが完了したと判断された場合は（Ｓ８：ＹＥＳ）、処理がステップＳ９に進む。ステップＳ７およびＳ８において、直流電圧ＶｄｃＡを第１の基準レベルまで立ち上げるのは、第２の電力変換器１Ｂの直流コンデンサ２９を一定レベルまで充電するためである。第２の電力変換器１Ｂの直流コンデンサ２９の充電量が低いと、次のステップＳ９において、減少させる電圧が大きくなり、第１の電力変換器１Ａが過変調するおそれがある。第１の基準レベルを第１の電力変換器１Ａの定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。

ステップＳ９において、主制御装置２００は、第２の電力変換器１Ｂの第２の制御装置１００Ｂから、第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢを表わす信号を第２の電力変換器１Ｂの状態を表わす情報として受信する。たとえば、直流電圧のレベルＬＢは、第２の電力変換器１Ｂのすべての変換器セル１０Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値を平均電圧ＶＢとし、直流変調率をＭＤとしたときに、以下の式（２）によって求めることができる。ＭＤを０．５に設定したとき、ＬＢは、平均電圧ＶＢと等しくなる。

ＬＢ＝ＶＢ×ＭＤ×２…（２）
ステップＳ１０において、第１の電力変換器１Ａの第１の制御装置１００Ａは、主制御装置２００から直流電圧のレベルＬＢを受信する。第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡを一定の減少率でＬＢまで減少させる。第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａの間の直流電圧ＶｄｃＡの指令値ＶｄｃＡ＊を一定の減少率のランプ関数とすることによって、直流電圧ＶｄｃＡが一定の減少率で立下がる（図７の２段目、図８の２段目の時刻ｔ３〜ｔ４を参照）。

ステップＳ１１において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの大きさを測定または演算によって取得する。

ステップＳ１２において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの大きさが、ステップＳ９で取得した第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢに到達したか否か、または直流電圧ＶｄｃＡの大きさが直流電圧のレベルＬＢとなる状態が数周期継続したか否かによって、ＶｄｃＡの大きさが直流電圧のレベルＬＢまで変化したか否かを判断する。

直流電圧ＶｄｃＡの大きさが、第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢまで変化していないと判断された場合は（Ｓ１２：ＮＯ）、処理がステップＳ１１に戻り、第１の制御装置１００Ａは、変化完了の判別をする動作を繰り返す。直流電圧ＶｄｃＡの大きさが、第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢまで変化したと判断された場合は（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１３に進む。これによって、直流電圧ＶｄｃＡと直流電圧ＶｄｃＢの電位差を小さくして、第１の電力変換器１Ａから第２の電力変換器１Ｂへの突入電流を小さくすることができる。

ステップＳ１３において、第２の電力変換器１Ｂの第２の制御装置１００Ｂは、主制御装置２００から送られる運転開始指令を受信する。第２の制御装置１００Ｂは、交流端子７ＵＢ，７ＶＢ，７ＷＢに交流の電圧、第２の直流端子２Ｂ，３ＢにステップＳ９で送信した第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢを出力するような電圧指令値Ｖcell＋＊，Ｖcell−＊を生成し、半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓをＰＷＭ制御する。このとき、交流系統９Ｂからの第２の電力変換器１Ｂ内の直流コンデンサ２９の充電も同時に行われる。第１の制御装置１００Ａは、第１の直流端子２Ａ，３Ａの電圧を第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢに維持する。これによって、第２の電力変換器１Ｂ内の直流コンデンサ２９の電圧が一定の変化率で増加する。直流電圧ＶｄｃＢをＬＢとし、定格まで立ち上げないのは、安定動作のためである。直流電圧ＶｄｃＢを定格まで立ち上げた場合に、直流電圧ＶｄｃＡと直流電圧ＶｄｃＢの間の電圧差によって、第２の電力変換器１Ｂに電流が流れることになるので、これを防止する必要がある。

ステップＳ１４において、第２の制御装置１００Ｂは、第２の電力変換器１Ｂのすべての変換器セル１０Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値（以下、平均電圧ＶＢ）を測定または演算によって取得する。

ステップＳ１５において、第２の制御装置１００Ｂは、平均電圧ＶＢが第２の基準レベルに到達したか否か、または平均電圧ＶＢが第２の基準レベルとなる状態が数周期継続したか否かによって、第２の電力変換器１Ｂのすべての変換器セル１０Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了したかを判断する。直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了していないと判断された場合は（Ｓ１５：ＮＯ）、処理がステップＳ１４に戻り、第２の制御装置１００Ｂは、充電完了の判別をする動作を繰り返す。直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了したと判断された場合は（Ｓ１５：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１６に進む。第２の基準レベルを直流コンデンサ２９の定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。

ステップＳ１６において、第１の制御装置１００Ａは、第２の制御装置１００Ｂから第２の電力変換器１Ｂのすべての変換器セル１０Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了したことを通知する情報を第２の電力変換器１Ｂの状態を表わす情報として受信する。第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの指令値ＶｄｃＡ＊を第３の基準レベルまで一定の変化率で立ち上げる。第２の制御装置１００Ｂは、直流電圧ＶｄｃＢの指令値ＶｄｃＢ＊を第４の基準レベルまで一定の変化率で立ち上げる。第３の基準レベルを第１の電力変換器１Ａの定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。第４の基準レベルを第２の電力変換器１Ｂの定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。なお、直流電圧ＶｄｃＡとＶｄｃＢの電位差発生による電流流れ込み防止のため、第３の基準レベルと第４の基準レベルは同じレベルにすることが好ましい。

ステップＳ１７において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさを測定または演算によって取得する。

ステップＳ１８において、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂは、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさが第３の基準レベル，第４の基準レベルに到達したか否か、または直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさが第３の基準レベル，第４の基準レベルとなる状態が数周期継続したか否かによって、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの第３の基準レベル，第４の基準レベルまでの立ち上げが完了したか否かを判断する。ステップＳ１８において、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの第３の基準レベル，第４の基準レベルまでの立ち上げが完了していないと判断された場合は（Ｓ１８：ＮＯ）、処理がステップＳ１７に戻り、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂは、立ち上げ完了の判別をする処理を繰り返す。直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの第３の基準レベル，第４の基準レベルまでの立ち上げが完了したと判断された場合は（Ｓ１８：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、起動が完了し、直流送電開始動作へと移行する。たとえば、第１の電力変換器１Ａは、交流を直流に変換し、第２の電力変換器１Ｂは、直流を交流に変換することによって、交流系統９Ａから交流系統９Ｂへの送電が行われる。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２の変換器セル１０Ａの構成を表わす図である。変換器セル１０Ｂも、同様の構成を有する。

変換器セル１０Ａは、並列接続された直列体３５、直列体３６、および直流コンデンサ３９を備える。以下の説明では、直列体３５をＬｅｇＸと称することもあり、直列体３６をＬｅｇＹと称することもある。

直流コンデンサ３９は、直流電圧を平滑化する。
直列体３５は、直列接続されたスイッチ３１およびスイッチ３２を備える。

スイッチ３１は、半導体スイッチング素子３１ｓと、半導体スイッチング素子３１ｓと逆並列に接続されたダイオード３１ｄとを備える。

スイッチ３２は、半導体スイッチング素子３２ｓと、半導体スイッチング素子３２ｓと逆並列に接続されたダイオード３２ｄとを備える。

直列体３６は、直列接続されたダイオード３３およびスイッチ３４を備える。
スイッチ３４は、半導体スイッチング素子３４ｓと、半導体スイッチング素子３４ｓと逆並列に接続されたダイオード３４ｄとを備える。

半導体スイッチング素子３１ｓ，３２ｓ，３４ｓとして、ＩＧＢＴまたはＧＣＴ等の自己消弧形のものが用いられる。

実施の形態２の変換器セル１０Ａでは、半導体スイッチング素子３１ｓ、３２ｓ、３４ｓがオンまたはオフすることによって、半導体スイッチング素子３１ｓ、３２ｓの接続点である端子Ｐｏと、ダイオード３３と半導体スイッチング素子３４ｓとの接続点である端子Ｎｏから、直流コンデンサ３９の電圧の大きさにほぼ等しい同極性の正電圧、または零電圧が出力される。

図１０は、実施の形態２の変換器セル１０Ａのモードと、変換器セル１０Ａの動作との関係を表わす図である。

モード１では、半導体スイッチング素子３１ｓがオン、半導体スイッチング素子３２ｓがオフ、半導体スイッチング素子３４ｓがオンとなる。このときには、両端子Ｐｏ，Ｎｏの間の電圧は、概ね直流コンデンサ３９の両端電圧ＶｃａｐＡとなる。

モード２では、半導体スイッチング素子３１ｓがオフ、半導体スイッチング素子３２ｓがオン、半導体スイッチング素子３４ｓがオンとなる。このときには、両端子Ｐｏ，Ｎｏの間の電圧は、概ね零電圧（０）となる。

なお、直列体３６（ＬｅｇＹ）が、ダイオードと、スイッチとで構成されるものとしたが、直列体３５（ＬｅｇＸ）が、ダイオードと、スイッチとで構成されるものとしてもよい。

実施の形態３．
図１１は、実施の形態３の変換器セル１０Ａの構成例を表わす図である。変換器セル１０Ｂも、同様の構成を有する。

変換器セル１０Ａは、フルブリッジ構成を有する。
変換器セル１０Ａは、並列接続された直列体４５、直列体４６、および直流コンデンサ４９を備える。以下の説明では、直列体４５をＬｅｇＸと称することもあり、直列体４６をＬｅｇＺと称することもある。

直流コンデンサ４９は、直流電圧を平滑化する。
直列体４５は、直列接続されたスイッチ４１およびスイッチ４２を備える。スイッチ４１は、半導体スイッチング素子４１ｓと、半導体スイッチング素子４１ｓと逆並列に接続されたダイオード４１ｄとを備える。スイッチ４２は、半導体スイッチング素子４２ｓと、半導体スイッチング素子４２ｓと逆並列に接続されたダイオード４２ｄとを備える。

直列体４６は、直列接続されたスイッチ４３およびスイッチ４４を備える。スイッチ４３は、半導体スイッチング素子４３ｓと、半導体スイッチング素子４３ｓと逆並列に接続されたダイオード４３ｄとを備える。スイッチ４４は、半導体スイッチング素子４４ｓと、半導体スイッチング素子４４ｓと逆並列に接続されたダイオード４４ｄとを備える。

半導体スイッチング素子４１ｓ，４２ｓ，４３ｓ，４４ｓとして、ＩＧＢＴまたはＧＣＴ等の自己消弧形のものが用いられる。

実施の形態３の変換器セル１０Ａでは、半導体スイッチング素子４１ｓ、４２ｓ、４３ｓ、４４ｓがオンまたはオフすることにより、半導体スイッチング素子４１ｓ、４２ｓの接続点である端子Ｐｏと、半導体スイッチング素子４３ｓ、４４ｓの接続点である端子Ｎｏから直流コンデンサ４９の両端に、ほぼ等しい同極性の正電圧、逆極性の負電圧、または零電圧が出力される。

図１２は、実施の形態３の変換器セル１０Ａのモードと、変換器セル１０Ａの動作との関係を表わす図である。

モード１では、半導体スイッチング素子４１ｓがオン、半導体スイッチング素子４２ｓがオフ、半導体スイッチング素子４３ｓがオフ、半導体スイッチング素子４４ｓがオンとなる。このときには両端子Ｐｏ，Ｎｏの間の電圧は、概ね直流コンデンサ４９の両端電圧ＶｃａｐＡとなる。

モード２では、半導体スイッチング素子４１ｓがオフ、半導体スイッチング素子４２ｓがオン、半導体スイッチング素子４３ｓがオン、半導体スイッチング素子４４ｓがオフとなる。このときには、両端子Ｐｏ，Ｎｏの間の電圧は、概ね直流コンデンサ４９の両端電圧（−ＶｃａｐＡ）となる。

モード３では、半導体スイッチング素子４１ｓがオン、半導体スイッチング素子４２ｓがオフ、半導体スイッチング素子４３ｓがオン、半導体スイッチング素子４４ｓがオフとなる。このときには、両端子Ｐｏ，Ｎｏの間の電圧は、概ね零電圧（０）となる。

モード４では、半導体スイッチング素子４１ｓがオフ、半導体スイッチング素子４２ｓがオン、半導体スイッチング素子４３ｓがオフ、半導体スイッチング素子４４ｓがオンとなる。このときには、両端子Ｐｏ，Ｎｏの間の電圧は、概ね零電圧（０）となる。

実施の形態４．
図１３は、実施の形態４の電力変換システムの概略構成図である。

この電力変換システム、実施の形態１と同一の構成要素については、その説明を繰り返さない。

図１３に示すように、第１の電力変換器１Ａと接続される第１の正の直流端子２Ａは、直流遮断器１４ＰＡを介して、直流系統である直流送電線１５Ｐに接続される。第１の電力変換器１Ａと接続される第１の負の直流端子３Ａは、直流遮断器１４ＮＡを介して、直流系統である直流送電線１５Ｎに接続される。

第２の電力変換器１Ｂと接続される第２の正の直流端子２Ｂは、直流遮断器１４ＰＢを介して、直流送電線１５Ｐに接続される。第２の電力変換器１Ｂと接続される第２の負の直流端子３Ｂは、直流遮断器１４ＮＢを介して、直流送電線１５Ｎに接続される。

次に、実施の形態４の電力変換システムの起動方法について述べる。
図１４は、実施の形態４の電力変換システムの起動手順を表わすフローチャートである。

ステップＳ２１において、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂの第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂは、主制御装置２００から送られる直流遮断器投入指令を受信する。

ステップＳ２２において、直流遮断器投入指令を受信した第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂの第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂは、直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢを投入する。これによって、第１の電力変換器１Ａと第２の電力変換器１Ｂとが直流送電線１５Ｐ，１５Ｎを通じて、接続される。

ステップＳ２３において、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂは、直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４Ｎが投入されたことを知らせるアンサーバック信号が送られてきたか否かを検出する。

ステップＳ２４において、アンサーバック信号に基づいて、全ての直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢが投入されたか否かが判断される。ステップＳ２３において全ての直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢの投入が完了していないと判断された場合は、処理がステップＳ２２に戻り、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂは、直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢの投入完了の判別を周期的に繰り返す。ステップＳ２３において、全ての直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢが完了したと判断されると、処理が図６のステップＳ１〜Ｓ１９に進む。

本実施の形態によれば、直流遮断器１４を備える電力変換システムにおいても、起動時に電力変換器に流れ込む突入電流を小さくすることができる。

実施の形態５．
図１５は、実施の形態５の電力変換システムの概略構成図である。

この電力変換システムの構成要素のうち、実施の形態４と同一の構成要素については、その説明を繰り返さない。

図１５に示すように、第１の制御装置１００Ａと第２の制御装置１００Ｂとの間の通信は、主制御装置２００を介さずに、直接行われる。

したがって、図６のフローチャートにおけるステップＳ６、Ｓ１３等の運転開始は、上位の主制御装置２００からの指令なしに、第１の制御装置１００Ａと第２の制御装置１００Ｂとによって行われる。

本実施の形態によれば、上位の主制御装置２００を介さずに、起動時に電力変換器に流れ込む突入電流を小さくすることできる。

実施の形態６．
図１６は、実施の形態６の電力変換システムの概略構成図である。この電力変換システムは、３端子のＨＶＤＣ（High Voltage Direct Current）システムである。実施の形態１と同一の部分は、その説明を繰り返さない。

３端子構成のＨＶＤＣシステムにおいて、交流系統から充電を行い、送電を開始するまでの起動方法について説明をする。

第１の電力変換器１Ａは、交流系統９Ａと接続する。第１の直流端子２Ａ，３Ａと接続する第１の電力変換器１Ａは、直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡを介して直流系統である直流送電線１５ＰＡ，１５ＮＡに接続される。第２の電力変換器１Ｂは、交流系統９Ｂと接続する。第２の直流端子２Ｂ，３Ｂと接続する第２の電力変換器１Ｂは、直流遮断器１４ＰＢ，１４ＮＢを介して直流系統である直流送電線１５ＰＢ，１５ＮＢに接続される。第３の電力変換器１Ｃは、交流系統９Ｃと接続する。第３の直流端子２Ｃ，３Ｃと接続される第３の電力変換器１Ｃは、直流遮断器１４ＰＣ，１４ＮＣを介して直流系統である直流送電線１５ＰＣ，１５ＮＣに接続される。直流送電線１５ＰＡと、直流送電線１５ＰＢと、直流送電線１５ＰＣとが接続される。直流送電線１５ＮＡと、直流送電線１５ＮＢと、直流送電線１５ＮＣとが接続される。

図１７および図１８は、実施の形態６の電力変換システムの起動手順を表わすフローチャートである。

ステップＳ３０において、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃの第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、主制御装置２００から送られる直流遮断器投入指令を受信する。

ステップＳ３１において、直流遮断器投入指令を受信した第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃの第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢ，１４ＰＣ，１４ＮＣを投入する。これによって、第１の電力変換器１Ａと第２の電力変換器１Ｂとが、直流送電線１５ＰＡ，１５ＰＢ，１５ＮＡ，１５ＮＢを介して接続される。第１の電力変換器１Ａと第３の電力変換器１Ｃとが、直流送電線１５ＰＡ，１５ＰＣ，１５ＮＡ，１５ＮＣを介して接続される。第２の電力変換器１Ｂと第３の電力変換器１Ｃとが、直流送電線１５ＰＢ，１５ＰＣ，１５ＮＢ，１５ＮＣを介して接続される。

ステップＳ３２において、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢ，１４ＰＣ，１４Ｎが投入されたことを知らせるアンサーバック信号が送られてきたか否かを検出する。

ステップＳ３３において、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、アンサーバック信号に基づいて、全ての直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢ，１４ＰＣ，１４ＮＣが投入されたかが判断される。ステップＳ３３において全ての直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢ，１４ＰＣ，１４ＮＣの投入が完了していないと判断された場合は、処理がステップＳ３２に戻り、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢ，１４ＰＣ，１４ＮＣの投入完了の判別を周期的に繰り返し行う。

ステップＳ３３において、全ての直流遮断器１４ＰＡ，１４ＮＡ，１４ＰＢ，１４ＮＢ，１４ＰＣ，１４ＮＣの投入が完了したと判断されると、処理がステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４において、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃの第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、主制御装置２００から送られる交流遮断器投入指令を受信する。

ステップＳ３５において、交流遮断器投入指令を受信した第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃの第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、交流遮断器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを投入する。これによって、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃは、交流系統９Ａ，９Ｂ，９Ｃと連系し、ダイオード整流器動作によって、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢ，ＶｄｃＣが上昇するとともに、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃの変換器セル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの直流コンデンサ２９の充電が開始される。

ステップＳ３６において、第１の制御装置１００Ａは、第１の電力変換器１Ａのすべての変換器セル１０Ａに含まれる直流コンデンサ２９の電圧を取得し、それらの平均値（以下、平均電圧ＶＡ）を算出する。

ステップＳ３７において、第１の制御装置１００Ａは、平均電圧ＶＡが初期充電レベルＶＩＦに到達したか否か、または平均電圧ＶＡが初期充電レベルＶＩＦとなる状態が数周期継続したか否かによって、第１の電力変換器１Ａに含まれる直流コンデンサ２９の初期充電が完了したか否かを判断する。初期充電レベルＶＩＦは、実施の形態１と同様にして求めることができる。

ステップＳ３７において、初期充電が完了していないと判断された場合は（Ｓ３７：ＮＯ）、処理がステップＳ３６に戻り、第１の制御装置１００Ａは、初期充電完了の判別をする処理を繰り返す。ステップＳ３７において、直流コンデンサ２９の初期充電が完了したと判断された場合は（Ｓ３７：ＹＥＳ）、処理がステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８において、主制御装置２００は、第１の電力変換器１Ａの第１の制御装置１００Ａに運転開始指令を通知する。

ステップＳ３９において、運転開始指令を受信した第１の電力変換器１Ａの第１の制御装置１００Ａは、交流端子７ＵＡ，７ＶＡ，７ＷＡに定格電圧、および第１の直流端子２Ａ，３Ａに第１の基準レベルを出力するような電圧指令値Ｖcell＋＊，Ｖcell−＊を生成する。第１の制御装置１００Ａは、電圧指令値Ｖcell＋＊，Ｖcell−＊に基づいて、半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓをＰＷＭ制御する。このとき、直流コンデンサ２９の充電も同時に行われる。直流コンデンサ２９の電圧の平均値の制御指令値の時間変化を一定の増加率のランプ関数ＲＣとし、第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａの間の直流電圧ＶｄｃＡの指令値ＶｄｃＡ＊をランプ関数ＲＣに依存する一定の増加率のランプ関数ＲＤとすることによって、直流コンデンサ２９の電圧の平率で立ち上がるとともに、直流電圧ＶｄｃＡが一定の増加率で立上がる。

ステップＳ４０において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの大きさを測定または演算によって取得する。

ステップＳ４１において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの大きさに基づいて、直流電圧ＶｄｃＡが第１の基準レベルに到達したか否か、または直流電圧ＶｄｃＡが第１の基準レベルとなる状態が数周期継続したか否かによって、直流電圧ＶｄｃＡの第１の基準レベルまでの立ち上げが完了したか否かを判断する。直流電圧ＶｄｃＡの第１の基準レベルまでの立ち上げが完了していないと判断された場合は（Ｓ４１：ＮＯ）、処理がステップＳ４０に戻り、第１の制御装置１００Ａは、立ち上げ完了の判別をする動作を繰り返す。直流電圧ＶｄｃＡの第１の基準レベルまでの立ち上げが完了したと判断された場合は（Ｓ４１：ＹＥＳ）、処理がステップＳ４２に進む。第１の基準レベルを第１の電力変換器１Ａの定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。

ステップＳ４２において、主制御装置２００は、第２の電力変換器１Ｂの第２の制御装置１００Ｂから、第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢを表わす信号を第２の電力変換器１Ｂの状態を表わす情報として受信する。主制御装置２００は、第３の電力変換器１Ｃの第３の制御装置１００Ｃから、第３の電力変換器１Ｃが出力することができる直流電圧のレベルＬＣを表わす信号を第３の電力変換器１Ｃの状態を表わす情報として受信する。このとき、直流電圧レベルＬＢとＬＣを比較し、大きい方の直流電圧レベルに対応する電力変換器が先に起動される。本実施の形態では、直流電圧レベルＬＢの方が直流レベルＬＣよりも大きい場合を想定して説明をする。

直流電圧のレベルＬＢは、実施の形態１と同様にして求めることができる。直流電圧のレベルＬＣは、第３の電力変換器１Ｃのすべての変換器セル１０Ｃに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値を平均電圧ＶＣとし、直流変調率をＭＤとしたときに、以下の式（３）によって求めることができる。ＭＤを０．５に設定したとき、ＬＣは、平均電圧ＶＣと等しくなる。

ＬＣ＝ＶＣ×ＭＤ×２…（３）
ステップＳ４３において、第１の電力変換器１Ａの第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡを一定の減少率で減少させる。第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａとの間の直流電圧ＶｄｃＡの指令値ＶｄｃＡ＊を一定の減少率のランプ関数とすることによって、直流電圧ＶｄｃＡが一定の減少率で立下がる。

ステップＳ４４において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの大きさを測定または演算によって取得する。

ステップＳ４５において、第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの大きさが、ステップＳ４２で取得した第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢに到達したか否か、または直流電圧ＶｄｃＡの大きさが直流電圧のレベルＬＢとなる状態が数周期継続したか否かによって、直流電圧ＶｄｃＡの大きさが直流電圧のレベルＬＢまで変化したか否かを判断する。

直流電圧ＶｄｃＡの大きさが、第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢまで変化していないと判断された場合は（Ｓ４５：ＮＯ）、処理がステップＳ４４に戻り、第１の制御装置１００Ａは、変化完了の判別をする動作を繰り返す。直流電圧ＶｄｃＡの大きさが、第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢまで変化したと判断された場合は（Ｓ４５：ＹＥＳ）、処理がステップＳ４６に進む。

ステップＳ４６において、第２の電力変換器１Ｂの第２の制御装置１００Ｂは、主制御装置２００から送られる運転開始指令を受信する。第２の制御装置１００Ｂは、交流端子７ＵＢ，７ＶＢ，７ＷＢに定格の電圧、第２の直流端子２Ｂ，３ＢにステップＳ４２で送信した第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢを出力するような電圧指令値Ｖcell＋＊，Ｖcell−＊を生成し、半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓをＰＷＭ制御する。このとき、第２の電力変換器１Ｂ内の直流コンデンサ２９の充電も同時に行われる。第１の制御装置１００Ａは、第１の直流端子２Ａ，３Ａの電圧を第２の電力変換器１Ｂが出力することができる直流電圧のレベルＬＢに維持する。これによって、第２の電力変換器１Ｂ内の直流コンデンサ２９の電圧が一定の変化率で増加する。

ステップＳ４７において、第２の制御装置１００Ｂは、第２の電力変換器１Ｂのすべての変換器セル１０Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値（以下、平均電圧ＶＢ）を測定または演算によって取得する。

ステップＳ４８において、第２の制御装置１００Ｂは、平均電圧ＶＢが第２の基準レベルに到達したか否か、または平均電圧ＶＢが第２の基準レベルとなる状態が数周期継続したか否かによって、第２の電力変換器１Ｂのすべての変換器セル１０Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了したかを判断する。直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了していないと判断された場合は（Ｓ４８：ＮＯ）、処理がステップＳ４７に戻り、第２の制御装置１００Ｂは、充電完了の判別をする動作を繰り返す。直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了したと判断された場合は（Ｓ４８：ＹＥＳ）、処理がステップＳ４９に進む。第２の基準レベルを直流コンデンサ２９の定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。

ステップＳ４９において、第１の制御装置１００Ａは、第２の制御装置１００Ｂから第２の電力変換器１Ｂのすべての変換器セル１０Ｂに含まれる直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了したことを通知する情報を第２の電力変換器１Ｂの状態を表わす情報として受信する。その後、主制御装置２００は、第３の電力変換器１Ｃの第３の制御装置１００Ｃから、第３の電力変換器１Ｃが出力することができる直流電圧のレベルＬＣを表わす信号を第３の電力変換器１Ｃの状態を表わす情報として受信する。その情報が、第１の電力変換器１Ａの第１の制御装置１００Ａおよび第２の電力変換器１Ｂの第２の制御装置１００Ｂに送られる。

第１の電力変換器１Ａの第１の制御装置１００Ａおよび第２の電力変換器１Ｂの第２の制御装置１００Ｂは、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢを一定の減少率で直流電圧のレベルＬＣまで減少させる。第１の正の直流端子２Ａと第１の負の直流端子３Ａとの間の直流電圧ＶｄｃＡの指令値ＶｄｃＡ＊を一定の減少率のランプ関数とすることによって、直流電圧ＶｄｃＡが一定の減少率で立下がる。第２の正の直流端子２Ｂと第１の負の直流端子３Ｂとの間の直流電圧ＶｄｃＢの指令値ＶｄｃＢ＊を一定の減少率のランプ関数とすることによって、直流電圧ＶｄｃＢが一定の減少率で立下がる。

ステップＳ５０において、第１の制御装置１００Ａおよび第２の制御装置１００Ｂは、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさを測定または演算によって取得する。

ステップＳ５１において、第１の制御装置１００Ａおよび第２の制御装置１００Ｂは、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさが、ステップＳ４２で取得した第３の電力変換器１Ｃが出力することができる直流電圧のレベルＬＣに到達したか否か、または直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさが直流電圧のレベルＬＣとなる状態が数周期継続したか否かによって、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさが直流電圧のレベルＬＣまで変化したか否かを判断する。

直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさが、第３の電力変換器１Ｃが出力することができる直流電圧のレベルＬＣまで変化していないと判断された場合は（Ｓ５１：ＮＯ）、処理がステップＳ５０に戻り、第１の制御装置１００Ａおよび第２の制御装置１００Ｂは、変化完了の判別をする動作を繰り返す。直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢの大きさが、第３の電力変換器１Ｃが出力することができる直流電圧のレベルＬＣまで変化したと判断された場合は（Ｓ５１：ＹＥＳ）、処理がステップＳ５２に進む。

ステップＳ５２において、第３の電力変換器１Ｃの第３の制御装置１００Ｃは、主制御装置２００から送られる運転開始指令を受信する。第３の制御装置１００Ｃは、交流端子７ＵＢ，７ＶＢ，７ＷＢに定格の電圧、第２の直流端子２Ｂ，３ＢにステップＳ４２で送信した第３の電力変換器１Ｃが出力することができる直流電圧のレベルＬＣを出力するような電圧指令値Ｖcell＋＊，Ｖcell−＊を生成し、半導体スイッチング素子２１ｓ，２２ｓをＰＷＭ制御する。このとき、第３の電力変換器１Ｃ内の直流コンデンサ２９の充電も同時に行われる。第１の制御装置１００Ａは、第１の直流端子２Ａ，３Ａの電圧を第３の電力変換器１Ｃが出力することができる直流電圧のレベルＬＣに維持する。これによって、第３の電力変換器１Ｃ内の直流コンデンサ２９の電圧が一定の変化率で増加する。

ステップＳ５３において、第３の制御装置１００Ｃは、第３の電力変換器１Ｃのすべての変換器セル１０Ｃに含まれる直流コンデンサ２９の電圧の平均値（以下、平均電圧ＶＣ）を測定または演算によって取得する。

ステップＳ５４において、第３の制御装置１００Ｃは、平均電圧ＶＣが第２の基準レベルに到達したか否か、または平均電圧ＶＣが第２の基準レベルとなる状態が数周期継続したか否かによって、第３の電力変換器１Ｃのすべての変換器セル１０Ｃに含まれる直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了したか否かを判断する。直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了していないと判断された場合は（Ｓ５４：ＮＯ）、処理がステップＳ５３に戻り、第３の制御装置１００Ｃは、充電完了の判別をする動作を繰り返す。直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了されたと判断された場合は（Ｓ５４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ５５に進む。

ステップＳ５５において、第１の制御装置１００Ａおよび第２の制御装置１００Ｂは、第３の制御装置１００Ｃから第３の電力変換器１Ｃのすべての変換器セル１０Ｃに含まれる直流コンデンサ２９の第２の基準レベルまでの充電が完了したことを通知する情報を第２の電力変換器１Ｃの状態を表わす情報として受信する。第１の制御装置１００Ａは、直流電圧ＶｄｃＡの指令値ＶｄｃＡ＊を第３の基準レベルまで一定の変化率で立ち上げる。第２の制御装置１００Ｂは、直流電圧ＶｄｃＢの指令値ＶｄｃＢ＊を第４の基準レベルまで一定の変化率で立ち上げる。第３の制御装置１００Ｃは、直流電圧ＶｄｃＣの指令値ＶｄｃＣ＊を第５の基準レベルまで一定の変化率で立ち上げる。第３の基準レベルを第１の電力変換器１Ａの定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。第４の基準レベルを第２の電力変換器１Ｂの定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。第５の基準レベルを第３の電力変換器１Ｃの定格電圧、または定格電圧よりも定格電圧の数％高いまたは小さな電圧とすることができる。なお、直流電圧ＶｄｃＡ、，ＶｄｃＢ，ＶｄｃＣそれぞれの電位差発生による電流流れ込み防止のため、第３の基準レベル、第４の基準レベル、第５の基準レベルは同じレベルにすることが好ましい。

ステップＳ５６において、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢ，ＶｄｃＣの大きさを測定または演算によって取得する。

ステップＳ５７において、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢ，ＶｄｃＣの大きさが第３の基準レベル，第４の基準レベル，第５の基準レベルに到達したか否か、または直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢ，ＶｄｃＣの大きさが第３の基準レベル，第４の基準レベル，第５の基準レベルとなる状態が数周期継続したか否かによって、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢ，ＶｄｃＣの第３の基準レベル，第４の基準レベル，第５の基準レベルまでの立ち上げが完了したか否かを判断する。ステップＳ５８において、直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢ，ＶｄｃＣの第３の基準レベル，第４の基準レベル，第５の基準レベルまでの立ち上げが完了していないと判断された場合は（Ｓ５７：ＮＯ）、処理がステップＳ５６に戻り、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃは、立ち上げ完了の判別をする処理を繰り返す。直流電圧ＶｄｃＡ，ＶｄｃＢ，ＶｄｃＣの第３の基準レベル，第４の基準レベル，第５の基準レベルまでの立ち上げが完了したと判断された場合は（Ｓ５７：ＹＥＳ）、処理がステップＳ５８に進む。

ステップＳ５８において、起動が完了し、直流送電開始動作へと移行する。たとえば、第１の電力変換器１Ａは、交流を直流に変換し、第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃは、直流を交流に変換することよって、第１の電力変換器１Ａから第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃへの送電が行われる。

主制御装置２００は、電力変換システムを起動する際に、交流系統９Ａ，９Ｂ，９Ｃの情報に基づいて、第１の電力変換器１Ａ，第２の電力変換器１Ｂ，第３の電力変換器１Ｃの中から最初に起動する電力変換器を選択することとしてもよい。これによって、電力変換システムを安定して動作させることができるとともに、充電時の交流系統の電圧変動等のような交流系統への影響を小さくすることができる。

本実施の形態によれば、３端子構成のＨＶＤＣシステムにおいて、第２の電力変換器１Ｂ、１Ｃに流れ込む突入電流を小さくすることができる。

なお、第１の制御装置１００Ａ，第２の制御装置１００Ｂ，第３の制御装置１００Ｃの間の通信は、主制御装置２００を介さずに、直接行われるものとしてもよい。

変形例．
（１）変換器セル１０Ａ，１０Ｂの構成は、スイッチング動作によって、直列コンデンサの電圧を選択的に出力できるものあれば、図３、図９、図１１で示される構成に限定されるものではない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 電力変換器、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 正側直流端子、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 負側直流端子、４ＵＡ，４ＶＡ，４ＷＡ，４ＵＢ，４ＶＢ，４ＷＢ アーム、５ＵＡ，５ＶＡ，５ＷＡ，５ＵＢ，５ＶＢ，５ＷＢ 正側アーム、６ＵＡ，６ＶＡ，６ＷＡ，６ＵＢ，６ＶＢ，６ＷＢ 負側アーム、７ＵＡ，７ＶＡ，７ＷＡ，７ＵＢ，７ＶＢ，７ＷＢ 交流端子、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 変圧器、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 交流系統、１０Ａ，１０Ｂ 変換器セル、１１ＵＡ，１１ＶＡ，１１ＷＡ，１１ＵＢ，１１ＶＢ，１１ＷＢ 正側アームリアクトル、１２ＵＡ，１２ＶＡ，１２ＷＡ，１２ＵＢ，１２ＶＢ，１２ＷＢ 負側アームリアクトル、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 交流遮断器、１４ＰＡ，１４ＰＢ，１４ＰＣ，１４ＮＡ，１４ＮＢ，１４ＮＣ 直流遮断器、１５Ｐ，１５Ｎ，１５ＰＡ，１５ＮＡ，１５ＰＢ，１５ＮＢ，１５ＰＣ，１５ＮＣ 直流送電線、２１，２２，３１，３２，３３，３４，４１，４２，４３，４４ スイッチ、２１ｓ，２２ｓ，３１ｓ，３２ｓ，３４ｓ，４１ｓ，４２ｓ，４３ｓ，４４ｓ 半導体スイッチング素子、２１ｄ，２２ｄ，３１ｄ，３２ｄ，３３ｄ，３４ｄ，４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ，４４ｄ ダイオード、２３，３５，３６，４５，４６ 直列体、２９，３９，４９ 直流コンデンサ、７１ｐＵＡ，７１ｐＶＡ，７１ｐＷＡ，７１ｎＵＡ，７１ｎＶＡ，７１ｎＷＡ 電流検出器、７３Ａ，７３Ｂ，７４ＵＡ，７４ＶＡ，７４ＷＡ，７４ＵＢ，７４ＶＢ，７４ＷＢ 電圧検出器、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 電力変換器、１１０ 変換部、１２０ 直流制御部、１３０ 交流制御部、１４０ 正側アーム指令値演算部、１４１ 負側アーム指令値演算部、１５５ 正側各セル個別制御部、１５６ 負側各セル個別制御部、１６０ 正側ＰＷＭ回路、１６１ 負側ＰＷＭ回路、１８１ 電圧指令値生成部、１８２ ＰＷＭ回路部、２００ 主制御装置，ＰＢＬ、ＮＢＬ 直流母線，ＵＣＡ，ＶＣＡ，ＷＣＡ，ＵＣＢ，ＶＣＢ，ＷＣＢ 交流線。

Claims (19)

1. 電力変換システムであって、
   交流から直流への変換、または直流から交流への変換が可能に構成された第１の電力変換器と、
   交流から直流への変換、または直流から交流への変換が可能に構成された第２の電力変換器と、
   前記第１の電力変換器を制御する第１の制御装置と、
   前記第２の電力変換器を制御する第２の制御装置とを備え、
   前記第１の電力変換器は、第１の交流系統と第１の交流遮断器を介して連系可能に構成され、前記第２の電力変換器は、第２の交流系統と第２の交流遮断器を介して連系可能に構成され、前記第１の電力変換器の第１の直流端子と前記第２の電力変換器の第２の直流端子とが接続可能に構成され、
   前記第１の電力変換器および前記第２の電力変換器の各々は、
   正と負の直流母線間に並列接続された複数のアームを備え、
   前記複数のアームの各々は、直列接続された正側アームと負側アームとを含み、
   前記正側アームと前記負側アームの各々は、
   １個または複数個の直列接続された変換器セルを含み、
   前記変換器セルは、
   直列接続された複数の半導体スイッチング素子を含む直列体と、
   前記直列体に並列に接続された直流コンデンサとを含み、
   前記第１の電力変換器は、前記第２の電力変換器よりも先に運転を開始し、
   前記第１の制御装置は、前記第２の制御装置から送られる前記第２の電力変換器の状態に基づいて、前記第１の直流端子の電圧を制御する、電力変換システム。
2. 前記第１の制御装置は、第１の電力変換器の運転開始後、前記第１の直流端子の電圧を第１の基準レベルまで増加させるように制御することによって、第１の電力変換器および第２の電力変換器に含まれる前記直流コンデンサを充電する、請求項１記載の電力変換システム。
3. 前記第１の基準レベルは、前記第１の電力変換器の定格電圧である、請求項２記載の電力変換システム。
4. 前記第１の制御装置は、前記第１の直流端子の電圧が前記第１の基準レベルまで増加した後、前記第２の電力変換器の状態として前記第２の電力変換器が出力可能な直流電圧のレベルを取得し、前記取得したレベルまで前記第１の直流端子の電圧を減少させた後、前記第２の制御装置が、第２の電力変換器の運転を開始する、請求項２記載の電力変換システム。
5. 前記第２の電力変換器が出力可能な直流電圧のレベルは、前記第２の電力変換器に含まれるすべてのコンデンサの平均電圧と、直流電圧変調率とに基づいて得られた値である、請求項４に記載の電力変換システム。
6. 前記第２の制御装置は、前記第２の電力変換器の運転開始後、前記第２の直流端子の電圧を前記出力可能な直流電圧のレベルまで増加させるように制御することによって、前記第２の電力変換器に含まれる前記直流コンデンサを第２の基準レベルまで充電する、請求項４記載の電力変換システム。
7. 前記第２の基準レベルは、前記直流コンデンサの定格レベルである、請求項６記載の電力変換システム。
8. 前記第２の電力変換器に含まれる前記直流コンデンサが前記第２の基準レベルまで充電した後、前記第１の制御装置は、前記第１の直流端子の電圧を第３の基準レベルまで増加させ、前記第２の制御装置は、前記第２の直流端子の電圧を第４の基準レベルまで増加させる、請求項６記載の電力変換システム。
9. 前記第３の基準レベルは、前記第１の電力変換器の定格電圧であり、前記第４の基準レベルは、前記第２の電力変換器の定格電圧である、請求項８記載の電力変換システム。
10. 前記第１の制御装置が前記第１の交流遮断器を投入し、かつ前記第２の制御装置が前記第２の交流遮断器を投入した後、前記第１の制御装置は、前記第１の電力変換器に含まれる前記直流コンデンサの平均電圧が初期充電レベルに達した後に、前記第１の電力変換器の運転を開始させる、請求項１記載の電力変換システム。
11. 前記第１の電力変換器の運転の開始後、前記第１の電力変換器に含まれる前記直流コンデンサに蓄積された電圧によって、前記第１の電力変換器に含まれる前記半導体スイッチング素子が駆動される、請求項１０記載の電力変換システム。
12. 前記第１の制御装置と前記第２の制御装置とが、直接通信する、請求項１記載の電力変換システム。
13. 前記第１の制御装置および前記第２の制御装置を制御する主制御装置を備え、
    前記主制御装置が、前記第１の制御装置および前記第２の制御装置と通信する、請求項１記載の電力変換システム。
14. 前記第１の直流端子と前記第２の直流端子とを接続する直流送電線と、
    前記第１の直流端子と前記直流送電線との間に設けられた第１の直流遮断器と、
    前記第２の直流端子と前記直流送電線との間に設けられた第２の直流遮断器とを備える、請求項１記載の電力変換システム。
15. 前記電力変換システムが接続される交流系統の状態に基づき、最初に起動する前記第１の電力変換器を決定する主制御装置を備える、請求項１記載の電力変換システム。
16. 前記電力変換システムは、ＢＴＢシステムであって、前記第１の直流端子と前記第２の直流端子とが直接接続される、請求項１記載の電力変換システム。
17. 前記電力変換システムは、ＨＶＤＣシステムであって、前記第１の直流端子と前記第２の直流端子とが直流送電線と接続される、請求項１記載の電力変換システム。
18. 電力変換装置であって、
    交流から直流への変換、または直流から交流への変換が可能に構成された電力変換器と、
    前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
    前記電力変換器は、交流系統と交流遮断器を介して連系可能に構成され、前記電力変換器の直流端子と他の電力変換器の直流端子とが接続可能に構成され、
    前記電力変換器は、
    正と負の直流母線間に並列接続された複数のアームを備え、
    前記複数のアームの各々は、直列接続された正側アームと負側アームとを含み、前記正側アームと前記負側アームの接続点が各相交流線に接続され、
    前記正側アームと前記負側アームの各々は、
    １個または複数個の直列接続された変換器セルを含み、
    前記変換器セルは、
    直列接続された複数の半導体スイッチング素子を含む直列体と、
    前記直列体に並列に接続された直流コンデンサとを含み、
    前記電力変換器は、前記他の電力変換器よりも先に運転を開始し、
    前記制御装置は、前記他の電力変換器の状態に基づいて、前記電力変換器の前記直流端子の電圧を制御する、電力変換装置。
19. 電力変換装置であって、
    交流から直流への変換、または直流から交流への変換が可能に構成された電力変換器と、
    前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
    前記電力変換器は、交流系統と交流遮断器を介して連系可能に構成され、前記電力変換器の直流端子と他の電力変換器の直流端子とが接続可能に構成され、
    前記電力変換器は、
    正と負の直流母線間に並列接続された複数のアームを備え、
    前記複数のアームの各々は、直列接続された正側アームと負側アームとを含み、前記正側アームと前記負側アームの接続点が各相交流線に接続され、
    前記正側アームと前記負側アームの各々は、
    １個または複数個の直列接続された変換器セルを含み、
    前記変換器セルは、
    直列接続された複数の半導体スイッチング素子を含む直列体と、
    前記直列体に並列に接続された直流コンデンサとを含み、
    前記電力変換器は、前記他の電力変換器よりも後に運転を開始し、
    前記制御装置は、前記電力変換器の状態を前記他の電力変換器を制御する制御装置に通知する、電力変換装置。

Images