JP7361991B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本願は、電力変換装置に関するものである。

近年、電力系統などの高圧用途に用いられる電力変換装置においては、複数台の変換器セルを直列多重接続して構成するマルチレベル変換器の実用化が図られている。これらの変換器は、モジュラーマルチレベル変換器（Ｍｏｄｕｌａｒ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下、ＭＭＣと略する）方式、または、カスケード・マルチレベル変換器（Ｃａｓｓｃａｄｅ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下、ＣＭＣと略す）方式などと呼ばれ、例えば三相交流から直流への変換、またはその逆変換に用いられる。これらの変換器は直列多重接続されている変換器セルの直流コンデンサ電圧を利用して出力電圧を生成する。

特許第５４５５０５５号

モジュラーマルチレベル変換器の各変換器セル内の直流コンデンサ電圧はアームを流れる電流の充放電により変動するため、変換器セルが過電圧とならないように、一定範囲内にバランスするように制御する必要がある。

前記特許文献１に記載の電力変換装置では、モジュラーマルチレベル変換器の変換器セルのコンデンサ電圧を一定に制御するために、各相独立して各相アームのコンデンサ電圧の平均値になるように制御する平均値制御と、各相独立して各変換器セルのコンデンサ電圧のバランスをとる個別バランス制御と、各相独立して正負アームのコンデンサ電圧のバランスをとる正負アームバランス制御を構成している。
すなわち、前記特許文献１では、変換器セルのコンデンサ電圧を一定に制御するために、各相別に独立した制御を行っていた。

本願は、全変換器セルの直流コンデンサの電圧を一定範囲内に収め、各変換器セルの直流コンデンサ電圧を平均化し、変換器セルの過電圧を防止する電力変換装置を提供することを目的とする。

本願に開示される電力変換装置は、
複数相の交流系統と直流系統との間で電力変換を行う電力変換器と、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、
前記複数相の交流にそれぞれ対応したレグ回路を有し、前記レグ回路は一対の正側アームと負側アームとが直列接続され、
前記正側アームおよび前記負側アームのそれぞれは、互いに直列接続された複数の半導体スイッチング素子の直列体と前記直列体に並列接続された直流コンデンサとからなる変換器セルを、１あるいは複数個直列接続して構成され、
前記正側アームと前記負側アームの接続点が前記交流系統に接続されるとともに、前記複数のレグ回路を前記直流系統の正負の直流母線間に並列接続して構成され、
前記制御装置は、
全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第１の代表値が、予め定められた全電圧指令値に追従するように制御して第１電圧指令値を生成する第１電圧制御部と、
各相毎の前記レグ回路の前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第２の代表値が、前記第１の代表値に追従するように制御して第２電圧指令値を生成する相バランス制御部と、
各相毎の前記レグ回路における前記正側アーム及び前記負側アームの前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第３の代表値が、各相毎の前記レグ回路における前記正側アームと前記負側アームとの間で偏差がゼロになるように制御して第３電圧指令値を生成する正負バランス制御部と、
前記第１電圧指令値、前記第２電圧指令値、および前記第３電圧指令値に基づいて、各アーム毎のアーム変調指令を生成する電圧指令値演算部と、
全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧が前記第３の代表値に追従するように制御して各前記変換器セル毎の個別変調指令を生成する個別バランス制御部と、
前記アーム変調指令および前記個別変調指令に基づいて前記半導体スイッチング素子の駆動信号を生成するゲート信号生成部と、を備える。

本願に開示される電力変換装置によれば、全変換器セルの直流コンデンサの電圧を一定範囲内に収め、各変換器セルの直流コンデンサ電圧を平均化し、変換器セルの過電圧を防止することができる。

本願の実施の形態による電力変換装置を含む電力変換システムを示す概略構成図である。 実施の形態１による電力変換装置の変換器セルの構成の一例を示す回路図である。 実施の形態１による電力変換装置の変換器セルの構成の他例を示す回路図である。 実施の形態１による電力変換装置の変換器セルの構成の他例を示す回路図である。 実施の形態１による電力変換装置の制御装置を示すブロック図である。 実施の形態１による電力変換装置に流れる電流を説明するための図である。 実施の形態１による電力変換装置の全電圧制御部を示すブロック図である。 実施の形態１による電力変換装置の電流制御部を示すブロック図である。 実施の形態１による電力変換装置の相バランス制御部を示すブロック図である。 実施の形態１による電力変換装置の正負バランス制御部を示すブロック図である。 実施の形態１による電力変換装置の個別バランス制御部を示すブロック図である。 実施の形態２による電力変換装置の制御装置を示すブロック図である。 実施の形態２による電力変換装置の個別バランス制御部を示すブロック図である。 実施の形態の電力変換装置の制御装置のハードウエア構成例を示すブロック図である。

以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。

実施の形態１．
［電力変換装置の全体構成］
図１は、実施の形態１による電力変換装置を含む電力変換システムの概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、電力変換装置１００は、電力変換器１と、制御装置７とから構成されている。
電力変換器１は、交流と直流との間で相互に電力変換を行うものであり、その交流側が変圧器３を介して複数相交流（例えば三相交流）としての交流系統（交流回路）２に接続され、その直流側が正側直流端子６Ｐ、負側直流端子６Ｎを介して図示しない直流系統（直流回路）に接続されている。

電力変換器１は、複数相交流としての三相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応して備えられる３個のレグ回路８ｕ、８ｖ、８ｗを、正側直流端子６Ｐ、負側直流端子６Ｎ間に並列接続して備える。
レグ回路８ｕは、一対のアームとしての正側アーム９ｐｕおよび負側アーム９ｎｕを有し、正側アーム９ｐｕと負側アーム９ｎｕとは互いに直列接続される。
正側アーム９ｐｕの一端は正側直流端子６Ｐに接続され、負側アーム９ｎｕの一端は負側直流端子６Ｎに接続される。また、正側アーム９ｐｕおよび負側アーム９ｎｕの接続点４ｕは変圧器３のＵ相端子に接続される。

レグ回路８ｖは、一対のアームとしての正側アーム９ｐｖおよび負側アーム９ｎｖを有し、正側アーム９ｐｖと負側アーム９ｎｖとは互いに直列接続される。
正側アーム９ｐｖの一端は正側直流端子６Ｐに接続され、負側アーム９ｎｖの一端は負側直流端子６Ｎに接続される。また、正側アーム９ｐｖおよび負側アーム９ｎｖの接続点４ｖは変圧器３のＶ相端子に接続される。

レグ回路８ｗは、一対のアームとしての正側アーム９ｐｗおよび負側アーム９ｎｗを有し、正側アーム９ｐｗと負側アーム９ｎｗとは互いに直列接続される。
正側アーム９ｐｗの一端は正側直流端子６Ｐに接続され、負側アーム９ｎｗの一端は負側直流端子６Ｎに接続される。また、正側アーム９ｐｗおよび負側アーム９ｎｗの接続点４ｗは変圧器３のＷ相端子に接続される。

次に、レグ回路８ｕ、８ｖ、８ｗの構成について説明する。
Ｖ相、Ｗ相のレグ回路８ｖ、８ｗは、Ｕ相のレグ回路８ｕと同様の構成を有しているため、代表してＵ相のレグ回路８ｕを用いて説明する。
レグ回路８ｕの正側アーム９ｐｕは、直列接続された複数の変換器セル１０と、リアクトル５ｕＰとを有し、これら複数の変換器セル１０とリアクトル５ｕＰとが直列接続されて構成される。
同様に、レグ回路８ｕの負側アーム９ｎｕは、直列接続された複数の変換器セル１０と、リアクトル５ｕＮを有し、これら変換器セル１０とリアクトル５ｕＮとが直列接続されて構成される。

なお、リアクトル５ｕＰは正側アーム９ｐｕ内であればいずれの位置であってもよく、同様にリアクトル５ｕＮも負側アーム９ｎｕ内であればいずれの位置であってもよい。リアクトル５ｕＰ、５ｕＮのインダクタンス値は互いに異なってもよく、他の相のリアクトルと結合されたものでも良い。さらに、正側アーム９ｐｕ内にのみリアクトル５ｕＰを設ける構成でもよく、もしくは、負側アーム９ｎｕ内にのみリアクトル５ｕＮを設ける構成でもよい。アームリアクトルは、変換器内を循環する循環電流を抑制するために挿入するものであり、変換器セル１０と直列に接続されるものであればよく、複数個を分散して挿入してもよい。
なお、以降の説明において、レグ回路８ｕ、８ｖ、８ｗのそれぞれを区別する必要がない場合は、レグ回路８と称している。また、正側アーム９ｐｕ、９ｐｖ、９ｐｗ、負側アーム９ｎｕ、９ｎｖ、９ｎｗのそれぞれを区別する必要がない場合は、アーム９あるいは、正側アーム９Ｐ、負側アーム９Ｎと称している。

［変換器セルの構成］
次に、各レグ回路８を構成する変換器セル１０の構成について説明する。
図２は、実施の形態１による変換器セル１０の構成の一例を示す回路図である。
図３は、実施の形態１による変換器セル１０の、図２とは異なる構成例を示す回路図である。
図４は、実施の形態１による変換器セル１０の、図２、図３とは異なる構成例を示す回路図である。
なお、変換器セル１０は、図２～図４に示すいずれの回路構成を用いても良く、正側アーム９Ｐ、負側アーム９Ｎ内で各回路構成を組み合わせても良い。

図２に示す変換器セル１０は、互いに直列接続された半導体スイッチング素子１２Ｕ、１２Ｌの直列体と、これら直列体に並列接続されたエネルギー蓄積要素としての直流コンデンサ１５と、直流コンデンサ１５の電圧値Ｖｃａｐを検出する電圧センサ１６とを有する。半導体スイッチング素子１２Ｕと１２Ｌとの接続点は正側の入出力端子１２ａに接続され、半導体スイッチング素子１２Ｌと直流コンデンサ１５との接続点は負側の入出力端子１２ｂに接続される。

図２に示す構成の変換器セル１０において、半導体スイッチング素子１２Ｕ、１２Ｌは、一方がオン状態となり、他方がオフ状態になるように制御される。半導体スイッチング素子１２Ｕがオン状態であり、半導体スイッチング素子１２Ｌがオフ状態の時、入出力端子１２ａと１２ｂとの間には直流コンデンサ１５の両端電圧が印加される。なお、入出力端子１２ａ側に正側電圧、１２ｂ側に負側電圧が印加される。

また、図３に示す変換器セル１０は、互いに直列接続された半導体スイッチング素子１２Ｕ、１２Ｌの直列体と、この直列体に並列接続されたエネルギー蓄積要素としての直流コンデンサ１５と、直流コンデンサ１５の電圧値Ｖｃａｐを検出する電圧センサ１６とを有する。半導体スイッチング素子１２Ｕと１２Ｌの接続点は負側の入出力端子１２ｂに接続され、半導体スイッチング素子１２Ｕと直流コンデンサ１５との接続点は正側の入出力端子１２ａに接続される。

図３に示す構成の変換器セル１０において、半導体スイッチング素子１２Ｕ、１２Ｌは、一方がオン状態となり、他方がオフ状態になるように制御される。半導体スイッチング素子１２Ｕがオフ状態であり、半導体スイッチング素子１２Ｌがオン状態の時、入出力端子１２ａと１２ｂとの間には直流コンデンサ１５の両端電圧が印加される。なお、入出力端子１２ａ側に正側電圧、１２ｂ側に負側電圧が印加される。

また、図４に示す構成の変換器セル１０は、互いに直列接続された半導体スイッチング素子１２Ｕ１、１２Ｌ１の直列体と、同じく互いに直列接続された半導体スイッチング素子１２Ｕ２、１２Ｌ２の直列体と、エネルギー蓄積要素としての直流コンデンサ１５と、直流コンデンサ１５の電圧値Ｖｃａｐを検出する電圧センサ１６とを有する。そして、これら、半導体スイッチング素子１２Ｕ１、１２Ｌ１の直列体と、半導体スイッチング素子１２Ｕ２、１２Ｌ２の直列体と、直流コンデンサ１５とが、並列接続される。

図４に示す構成の変換器セル１０において、半導体スイッチング素子１２Ｕ１、１２Ｌ１は、一方がオン状態となり、他方がオフ状態になるように制御される。同様に半導体スイッチング素子１２Ｕ２、１２Ｌ２は、一方がオン状態となり、他方がオフ状態になるように制御される。半導体スイッチング素子１２Ｕ１がオン状態であり、半導体スイッチング素子１２Ｌ１がオフ状態の時、かつ半導体スイッチング素子１２Ｕ２がオフ状態であり、半導体スイッチング素子１２Ｌ２がオン状態の時、入出力端子１２ａと１２ｂとの間には直流コンデンサ１５の両端電圧が印加される。なお、入出力端子１２ａ側に正側電圧、１２ｂ側に負側電圧が印加される。
なお、半導体スイッチング素子１２Ｕ、１２Ｌ、１２Ｕ１、１２Ｌ１、１２Ｕ２、１２Ｌ２を総称する場合は、半導体スイッチング素子１２とする。

［電力変換装置の検出器］
次に、電力変換装置１００の電圧および電流を検出する検出器について説明する。
電力変換装置１００は、前記の直流コンデンサ１５の電圧値Ｖｃａｐ（以下、直流コンデンサ電圧値Ｖｃａｐと称する）を検出する電圧センサ１６以外に、電力変換装置１００の電圧および電流を検出する複数の検出器を備えている。
すなわち、図１に示すように、レグ回路８ｕ、８ｖ、８ｗの各アーム９ｐｕ、９ｎｕ、９ｐｖ、９ｐｎ、９ｐｗ、９ｎｗを流れるアーム電流Ｉｐｕ、Ｉｎｕ、Ｉｐｖ、Ｉｎｖ、Ｉｐｗ、Ｉｎｗを検出する電流センサ４０を備えている。また、交流系統２の交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを検出する電圧センサ２０、交流系統２の交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサ３０、正側直流端子６Ｐと負側直流端子６Ｎとの間の直流電圧Ｖｄｃを検出する電圧センサ（図示せず）、正側直流端子６Ｐまたは負側直流端子６Ｎを流れる直流電流Ｉｄｃを検出する電流センサ６０を備えている。

［電力変換器の制御装置］
制御装置７は、前記の複数の検出器で測定された検出値を入力している。すなわち、制御装置７は、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧値Ｖｃａｐ、各アーム９ｐｕ、９ｎｕ、９ｐｖ、９ｐｎ、９ｐｗ、９ｎｗを流れるアーム電流Ｉｐｕ、Ｉｎｕ、Ｉｐｖ、Ｉｎｖ、Ｉｐｗ、Ｉｎｗ、交流系統２の交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ、交流系統２の交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、並びに、正側直流端子６Ｐと負側直流端子６Ｎの間の直流電圧Ｖｄｃおよび直流電流Ｉｄｃを入力している。
さらに、制御装置７は、正側直流端子６Ｐと負側直流端子６Ｎの間の直流電圧指令Ｖｄｃ＊、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の指令値である全電圧指令値Ｖｃａｐ＊を入力している。なお、直流電圧指令Ｖｄｃ＊および全電圧指令値Ｖｃａｐ＊は、外部から入力されても良いし、制御装置７内で設定または生成されるものであっても良い。

図５は、実施の形態１による電力変換器の制御装置を示すブロック図である。
制御装置７は、全電圧制御部２００および電流制御部３００を含む第１電圧制御部４００と、相バランス制御部５００と、正負バランス制御部６００と、電圧指令値演算部７００と、個別バランス制御部８００と、ゲート信号生成部９００とを備える。

第１電圧制御部４００は、全ての前記変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第１の代表値Ｖｃａｐ＿ａｖが、予め定められた全電圧指令値Ｖｃａｐ＊に追従するように制御して第１電圧指令値Ｖａｃ＊を生成する。
相バランス制御部５００は、各相毎のレグ回路８の変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第２の代表値Ｖｃａｐｕ、Ｖｃａｐｖ、Ｖｃａｐｗが、第１の代表値Ｖｃａｐ＿ａｖに追従するように制御して第２電圧指令値Ｖｚ＊を生成する。
正負バランス制御部６００は、各相毎のレグ回路８における正側アーム及び負側アームの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第３の代表値ＶｃａｐＸＸ＿ａｖが、各相毎のレグ回路８における正側アームと負側アームとの間で偏差がゼロとなるように制御して第３電圧指令値Ｖｐｎ＊を生成する。
電圧指令値演算部７００は、第１電圧指令値Ｖａｃ＊、第２電圧指令値Ｖｚ＊、および第３電圧指令値Ｖｐｎ＊に基づいて、アーム変調指令Ｋｒｅｆを生成する。
個別バランス制御部８００は、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐが第３の代表値ＶｃａｐＸＸ＿ａｖに追従するように制御して個別変調指令ΔＫｓｍを生成する。
ゲート信号生成部９００は、アーム変調指令Ｋｒｅｆおよび個別変調指令ΔＫｓｍに基づいて半導体スイッチング素子１２を駆動するゲート信号を生成する。

前述のように、第１電圧制御部４００は、全電圧制御部２００および電流制御部３００を含む。
全電圧制御部２００は、第１の代表値Ｖｃａｐ＿ａｖと全電圧指令値Ｖｃａｐ＊の差分がゼロになるように有効電流指令値Ｉｑ＊を生成する。
電流制御部３００は、電力変換器１の有効電流Ｉｑが有効電流指令値Ｉｑ＊に追従し、電力変換器１の無効電流Ｉｄが無効電流指令値Ｉｄ＊に追従するように第１電圧指令値Ｖａｃ＊を生成する。

なお、制御装置７は、ハードウエアの一例を図１４に示すように、プロセッサ１０００と記憶装置１００１から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを備える。
また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を備えてもよい。プロセッサ１０００は、記憶装置１００１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶措置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１０００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１０００は、演算結果等のデータを記憶装置１００１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
また、制御装置７は専用回路によって構成しても良いし、その一部または全部をＦＰＧＡ（Ｆｅｉｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）によって構成しても良い。

［電力変換装置に流れる電流］
ここで、実施の形態１の制御装置７の動作の説明に入る前に、図６に基づいて、電力変換装置１００に流れる電流について説明する。
図６において、各電流要素は以下の通りになる。
Ｉｐｕ、Ｉｐｖ、Ｉｐｗ：Ｕ相正側アーム９ｐｕ、Ｖ相正側アーム９ｐｖ、Ｗ相正側アーム９ｐｗに流れる電流、
Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗ：Ｕ相負側アーム９ｎｕ、Ｖ相負側アーム９ｎｖ、Ｗ相負側アーム９ｎｗに流れる電流、
Ｉｕ：交流系統を経由するＵ相の交流電流であり、この交流電流ＩｕはＵ相正側アーム９ｐｕおよびＵ相負側アーム９ｎｕに、その１／２が分流する。
Ｉｖ：交流系統を経由するＶ相の交流電流であり、この交流電流ＩｖはＶ相正側アーム９ｐｖおよびＶ相負側アーム９ｎｖに、その１／２が分流する。
Ｉｗ：交流系統を経由するＷ相の交流電流であり、この交流電流ＩｗはＷ相正側アーム９ｐｗおよびＷ相負側アーム９ｎｗに、その１／２が分流する。
Ｉｄｃ：直流系統を経由する電流であり、それぞれＵ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アームにはＩｄｃの１／３が流れる。
Ｉｚｕ：Ｕ相アームに流れる電流Ｉｐｕ、Ｉｎｕから交流電力系統を経由する電流Ｉｕ／２を除いた電流成分であり、以下の関係が成立する。
Ｉｚｕ＝Ｉｐｕ＋Ｉｕ／２・・・（１）
Ｉｚｕ＝Ｉｎｕ－Ｉｕ／２・・・（２）
Ｉｚｕｃ：交流系統および直流系統を経由せず、レグ回路８ｕ、８ｖ、８ｗの相間を循環する循環電流成分であり、前記（１）（２）式から電流Ｉｕを消去すると、電流成分Ｉｚｕは下記の（３）式となる。
Ｉｚｕ＝（Ｉｐｕ＋Ｉｎｕ）／２・・・（３）
従って、循環電流成分Ｉｚｕｃは下記の（４）式となる。
Ｉｚｕｃ＝Ｉｚｕ－Ｉｄｃ／３・・・（４）
同様に、図示はしていないが、
Ｉｚｖ：Ｖ相アームに流れる電流Ｉｐｖ、Ｉｎｖから交流電力系統を経由する電流Ｉｖ／２を除いた電流成分、
Ｉｚｗ：Ｗ相アームに流れる電流Ｉｐｗ、Ｉｎｗから交流電力系統を経由する電流Ｉｗ／２を除いた電流成分、とすると、
循環電流成分Ｉｚｖｃ、Ｉｚｗｃは、下記の（５）、（６）式となる。
Ｉｚｖｃ＝Ｉｚｖ－Ｉｄｃ／３・・・（５）
Ｉｚｗｃ＝Ｉｚｗ－Ｉｄｃ／３・・・（６）

［電力変換器の制御の概要］
次に、電力変換器１の制御の概要について説明する。
電力変換器１において、各変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の時間的変化は、交流瞬時電力を直流コンデンサ電圧で除算したものであり、交流電流に依存するため、交流系統の系統周波数と同一周波数の振動が発生する。
また、各アーム電圧は、（交流電圧）×（交流電流）の電力脈動により交流系統の系統周波数の２倍の振動が発生する。
したがって、電力変換器１では各変換器セル１０が過電圧とならないように、各変換器セル１０の直流コンデンサ電圧を一定範囲内にバランスさせることが重要である。

実施の形態１の電力変換器１における直流コンデンサ電圧の制御は、以下の４つの電圧成分についての制御を行う。
第１電圧制御部４００は、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第１の代表値に関する制御を行う。
相バランス制御部５００は、各相毎のレグ回路８の変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第２の代表値に関する制御を行う。
正負バランス制御部６００は、各相毎のレグ回路８における正側アーム及び負側アームの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第３の代表値に関する制御を行う。
個別バランス制御部８００は、各変換器セル１０の個々の直流コンデンサ電圧の制御を行う。

［直流コンデンサ電圧の変動］
ここで、直流コンデンサ電圧の変動をより詳細に説明する。
電力変換器１では、直流電圧Ｖｄｃおよび直流電流Ｉｄｃは正側アームおよび負側アームで同極性であり、各相で同極性である。
また、電力変換器１が入出力する交流電圧および交流電流が三相平衡の場合、交流電圧および交流電流は正側アームおよび負側アームで逆極性であり、各相で１２０度ずれとなっている。
つまり、系統周波数と同一周波数の直流コンデンサ電圧の振動は、正側アームおよび負側アームで逆極性であり、各相で１２０度ずつずれている。系統周波数の２倍の周波数の直流コンデンサ電圧の振動は、正側アームおよび負側アームで同極性であり、各相で１２０度ずつずれている。
したがって、直流コンデンサ電圧は、複数相のうちの一相の片側アームのみを平均すると、系統周波数と同一周波数の振動と系統周波数の２倍の周波数の振動とが共に存在する。
各相レグ回路の直流コンデンサの平均電圧については、系統周波数と同一の振動は正側アームおよび負側アームでキャンセルされて系統周波数の２倍の周波数成分の振動のみとなる。
また、全変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均は、系統周波数と同一の振動及び系統周波数の２倍の振動共にアーム間および相間でキャンセルされ振動成分はなくなる。

［電力変換器の制御の詳細］
以下、電力変換器１の制御装置７の詳細動作について説明する。

［全電圧制御部］
図７は、実施の形態１の全電圧制御部２００の制御ブロック図を示す。
全電圧制御部２００には、全て（全相全アーム）の変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐ、全ての変換器セル１０に対する直流コンデンサ電圧指令値Ｖｃａｐ＊（以下、全電圧指令値Ｖｃａｐ＊と称す）、及び直流電流指令値Ｉｄｃ＊が入力される。
なお、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧値を代表して表す場合は、例えば図５に示すようにＶｃａｐと、個別で表す場合は、例えば図７に示すように、Ｕ相正側アームの直流コンデンサ電圧をＶｃａｐｐｕ１・・・Ｖｃａｐｐｕｋ、Ｕ相負側アームの直流コンデンサ電圧をＶｃａｐｎｕ１・・・Ｖｃａｐｎｕｋ、Ｖ相正側アームの直流コンデンサ電圧をＶｃａｐｐｖ１・・・Ｖｃａｐｐｖｋ、Ｖ相負側アームの直流コンデンサ電圧をＶｃａｐｎｖ１・・・Ｖｃａｐｎｖｋ、Ｗ相正側アームの直流コンデンサ電圧をＶｃａｐｐｗ１・・・Ｖｃａｐｐｗｋ、Ｕ相負側アームの直流コンデンサ電圧をＶｃａｐｎｗ１・・・Ｖｃａｐｎｗｋ、としている。

図７において、全電圧制御部２００の第１の代表値演算部２１０は、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの平均値相当の値Ｖｃａｐ＿ａｖを演算する。ここで、平均値相当の値Ｖｃａｐ＿ａｖとは、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの総和を全ての変換器セル１０の数で除算した平均値、あるいは、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの中央値でも良い。なお、第１の代表値演算部２１０で算出された平均値相当の値Ｖｃａｐ＿ａｖを、本願では第１の代表値Ｖｃａｐ＿ａｖと称する。

そして、全電圧制御部２００では、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの平均値相当の値Ｖｃａｐ＿ａｖが予め定められた全電圧指令値Ｖｃａｐ＊に追従するように制御する。全変換器セルの直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの平均値相当の値Ｖｃａｐ＿ａｖは急峻な変動を抑制するためフィルタを通した値でもよい。

電力変換器１における交流電力と直流電力の差分が全変換器セル１０の共通の有効電力となるため、全変換器セル１０の直流コンデンサ電圧は有効電流Ｉｑにより制御する。すなわち、全変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの平均値相当の値Ｖｃａｐ＿ａｖと全電圧指令値Ｖｃａｐ＊との差分が０になるようにＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御器等の制御器２２０によりフィードバック制御する。そして、フィードバックした制御量２３０に、直流電流指令値Ｉｄｃ＊または電流センサ６０より検出した直流電流検出値Ｉｄｃにフィルタを通した値を加算器２４０により加算し、加算した制御量を有効電流指令値Ｉｑ＊として出力する。
そして、全電圧制御部２００は、有効電流指令値Ｉｑ＊を電流制御部３００に出力し、第１の代表値演算部２１０で算出された平均値相当の値Ｖｃａｐ＿ａｖを第１の代表値Ｖｃａｐ＿ａｖ＊として相バランス制御部５００に出力する。

［電流制御部］
次に、実施の形態１の電流制御部３００の構成及び動作について説明する。
図５に示すように、電流制御部３００は、電圧センサ２０で検出された交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、電流センサ３０で検出された交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、全電圧制御部２００より出力された有効電流指令値Ｉｑ＊と、電力変換装置１００の運転条件から決まる無効電流指令値Ｉｄ＊とを入力する。

図８は、実施の形態１の電流制御部３００の制御ブロック図を示す。
電流制御部３００では、電力変換器１の全変換器セル１０の有効電流Ｉｑおよび無効電流Ｉｄを制御することにより、電力変換器１の電力制御を行っている。
有効電流Ｉｑおよび無効電流Ｉｄは、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、並びに交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと同期する位相θに基づき、下記の（７）式により三相/二相変換して求められる。

すなわち、図８において、交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを入力した位相検出器３１１は、交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相θを検出する。そして、三相/二相変換器３１０は、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、位相検出器３１１から出力される交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの位相θを入力し、前記の（７）式に基づいて、有効電流Ｉｑおよび無効電流Ｉｄを算出する。

次に、有効電流Ｉｑおよび無効電流Ｉｄが、それぞれ有効電流指令値Ｉｑ＊および無効電流指令値Ｉｄ＊に追従するように、例えばＰＩ制御器のような制御器３２０および３３０によりフィードバック制御して、ｄｑ軸上の電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を求める。

次に、二相／三相変換器３５０は、ｄｑ軸上の電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を入力して、下記の（８）式を用いて、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧指令値Ｖａｃｕ＊、Ｖａｃｖ＊、Ｖａｃｗ＊を出力する。なお、交流電圧指令値Ｖａｃｕ＊、Ｖａｃｖ＊、Ｖａｃｗ＊を総称する場合は、交流電圧指令値Ｖａｃ＊と記する。

そして、電流制御部３００は、交流電圧指令値Ｖａｃ＊（Ｖａｃｕ＊、Ｖａｃｖ＊、Ｖａｃｗ＊）を後段の電圧指令値演算部７００に出力する。
ここで、交流電圧指令値Ｖａｃ＊（Ｖａｃｕ＊、Ｖａｃｖ＊、Ｖａｃｗ＊）を、本願では第１電圧指令値と称する。

［相バランス制御部］
次に、実施の形態１の相バランス制御部５００の構成及び動作について説明する。
図５に示すように、相バランス制御部５００は、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐと、電流センサ４０で検出されるアーム電流Ｉｐｕ、Ｉｎｕ、Ｉｐｖ、Ｉｎｖ、Ｉｐｗ、Ｉｎｗと、電流センサ６０で検出される直流電流Ｉｄｃと、全電圧制御部２００から出力された全直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第１の代表値）Ｖｃａｐ＿ａｖ＊と、後述する正負バランス制御部６００から出力された正負バランス用の循環電流指令値Ｉｚｐｎ＊（Ｉｚｐｎａ＊、Ｉｚｐｎｂ）とを入力する。

図９は、実施の形態１の相バランス制御部５００の制御ブロック図を示す。
相バランス制御部５００は、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第２の代表値）Ｖｃａｐｕ、Ｖｃａｐｖ、Ｖｃａｐｗが、全電圧制御部２００から出力された全直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第１の代表値）Ｖｃａｐ＿ａｖ＊に追従するように制御する。

第２の代表値演算部５１０は、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のレグ回路８ｕ、８ｖ、８ｗにおける全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第２の代表値）Ｖｃａｐｕ、Ｖｃａｐｖ、Ｖｃａｐｗを演算する。
各相の変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第２の代表値）Ｖｃａｐｕ、Ｖｃａｐｖ、Ｖｃａｐｗとは、各相の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの平均値、あるいは、各相の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの中央値、あるいは、各相の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐの最大値及び最小値から演算される代表値でもよい。

各相の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第２の代表値）Ｖｃａｐｕ、Ｖｃａｐｖ、Ｖｃａｐｗは、系統周波数の２倍の周波数成分で振動するため、第２の代表値Ｖｃａｐｕ、Ｖｃａｐｖ、Ｖｃａｐｗから系統周波数の２倍の周波数をフィルタ５１１、５１２、５１３により除去する。フィルタ５１１、５１２、５１３は系統周波数の２倍の周波数の移動平均フィルタまたはノッチフィルタ等が適用される。

次に、第２の代表値Ｖｃａｐｕ、Ｖｃａｐｖ、Ｖｃａｐｗからフィルタ５１１、５１２、５１３を通した値をＶｃａｐｕ－、Ｖｃａｐｖ－、Ｖｃａｐｗ－とし、これらの値Ｖｃａｐｕ－、Ｖｃａｐｖ－、Ｖｃａｐｗ－を３相／２相変換器５２０により下記の（９）式に基づき３相／２相変換して制御値Ｖｃａｐａ、Ｖｃａｐｂを演算する。

次に、全電圧制御部２００から出力された全コンデンサ電圧の平均値相当の値（第１の代表値）Ｖｃａｐ＿ａｖ＊と、前記制御値Ｖｃａｐａ、Ｖｃａｐｂとの偏差がそれぞれゼロになるように、制御器５２１、５２２を用いて例えばＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御して、相バランス用の循環電流指令値Ｉｚａ＊、Ｉｚｂ＊を求める。
次に、相バランス用の循環電流指令値Ｉｚａ＊、Ｉｚｂ＊と、後述する正負バランス制御部６００により出力された正負バランス用の循環電流指令値Ｉｚｐｎａ＊、Ｉｚｐｎｂ＊を加算する。
そして、後述する３相／２相変換器５６０から出力された制御値Ｉｚａ、Ｉｚｂと、前記の相バランス用の循環電流指令値Ｉｚａ＊、Ｉｚｂ＊および正負バランス用の循環電流指令値Ｉｚｐｎａ＊、Ｉｚｐｎｂ＊を加算した値との偏差がゼロとなるように、制御器５３１、５３２を用いて例えばＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御して出力値５３１ａ、５３１ｂを出力する。そして、出力値５３１ａ、５３１ｂを２相／３相変換器５４０により変換して循環電流用の電圧指令値ＶｚＵ＊、ＶｚＶ＊、ＶｚＷ＊を出力する。ここで、循環電流用の電圧指令値ＶｚＵ＊、ＶｚＶ＊、ＶｚＷ＊を総称する場合は、電圧指令値Ｖｚ＊と記す。

一方、相バランス制御部５００の循環電流演算部５５０は、アーム電流Ｉｐｕ、Ｉｎｕ、Ｉｐｖ、Ｉｎｖ、Ｉｐｗ、Ｉｎｗ、および、直流電流Ｉｄｃを入力して、前述の式（３）～式（６）を用いて循環電流Ｉｚｕｃ、Ｉｚｖｃ、Ｉｚｗｃを演算する。そして、３相／２相変換器５６０は循環電流Ｉｚｕｃ、Ｉｚｖｃ、Ｉｚｗｃを下記の式（１０）に基づき３相／２相変換して制御値Ｉｚａ、Ｉｚｂを出力する。

３相／２相変換器５６０から出力される制御値Ｉｚａ、Ｉｚｂは、前述の通り、相バランス用の循環電流指令値Ｉｚａ＊、Ｉｚｂ＊および正負バランス用の循環電流指令値Ｉｚｐｎａ＊、Ｉｚｐｎｂ＊を加算した値との偏差がゼロとなるように、制御器５３１、５３２を用いて例えばＰＩ制御される。

相バランス制御部５００は、２相／３相変換器５４０からの循環電流用の電圧指令値ＶｚＵ＊、ＶｚＶ＊、ＶｚＷ＊を後段の電圧指令値演算部７００に出力する。
なお、電圧指令値ＶｚＵ＊、ＶｚＶ＊、ＶｚＷ＊を総称する場合は、電圧指令値Ｖｚ＊（図５参照）と記する。
また、電圧指令値Ｖｚ＊（ＶｚＵ＊、ＶｚＶ＊、ＶｚＷ＊）を、本願では第２電圧指令値と称する。

［正負バランス制御部］
次に、実施の形態１の正負バランス制御部６００の構成と動作について説明する。
図５に示すように、正負バランス制御部６００は、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐを入力する。
正負バランス制御部６００は、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のレグ回路８ｕ、８ｖ、８ｗにおいて、正側アームの直流コンデンサ電圧と、負側アームの直流コンデンサ電圧とがバランスするように制御する。
正側アームと負側アームの直流コンデンサ電圧のアンバランスを解消するためには、正側アームおよび負側アーム間で直流コンデンサ１５に流入する電力の方向（電流の充放電方向）を逆方向にする必要がある。電力変換器１が入出力する交流電圧は正側アームおよび負側アームで逆極性であるので、正側アームおよび負側アーム間で直流コンデンサを充放電させるために、同極性の１ｆ成分の交流電流を流す。

図１０は、実施の形態１の正負バランス制御部６００の制御ブロック図を示す。
第３の代表値演算部６１０は、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧値Ｖｃａｐを入力し、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）毎における正側アームおよび負側アームのそれぞれの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（Ｖｃａｐｕｐ＿ａｖ、Ｖｃａｐｕｎ＿ａｖ、Ｖｃａｐｖｐ＿ａｖ、Ｖｃａｐｖｎ＿ａｖ、Ｖｃａｐｗｐ＿ａｖ、Ｖｃａｐｗｎ＿ａｖ）を演算する。ここで、平均値相当の値とは、各相毎の正側アームおよび負側アームの直流コンデンサ電圧の平均値、または各相毎の正側アームおよび負側アームの直流コンデンサ電圧の中央値、または各相毎の正側アームおよび負側アームの直流コンデンサ電圧の最大値及び最小値から演算される代表値でもよい。

そして、各相毎に、正側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（Ｖｃａｐｕｐ＿ａｖ、Ｖｃａｐｖｐ＿ａｖ、Ｖｃａｐｗｐ＿ａｖ）と、負側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（Ｖｃａｐｕｎ＿ａｖ、Ｖｃａｐｖｎ＿ａｖ、Ｖｃａｐｗｎ＿ａｖ）との差分が、それぞれゼロとなるよう制御する。

具体的には、図１０に示すように、第３の代表値演算部６１０で算出した、正側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（Ｖｃａｐｕｐ＿ａｖ、Ｖｃａｐｖｐ＿ａｖ、Ｖｃａｐｗｐ＿ａｖ）と負側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（Ｖｃａｐｕｎ＿ａｖ、Ｖｃａｐｖｎ＿ａｖ、Ｖｃａｐｗｎ＿ａｖ）との差分をとった値に、それぞれ乗算器により（１／２）を乗算し、乗算した値をフィルタ６２１、６２２、６２３に通す。

演算した片側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値には、系統周波数と同一の周波数振動と系統周波数の２倍の周波数振動が存在するため、フィルタ６２１、６２２、６２３としての系統周波数と同一の周波数の移動平均フィルタを通すか、もしくは系統周波数と同一の周波数のノッチフィルタ及び２倍の周波数のノッチフィルタを通す。

そして、フィルタ６２１、６２２、６２３を通した値（各相正負バランス出力と称する）を、制御器６３１、６３２、６３３により例えばＰＩ制御して出力する。
ここで、正側アーム及び負側アームの直流コンデンサ電圧のアンバランスを解消するためには、正側アームと負側アーム間で直流コンデンサに流入する電力の方向（電流の充放電方向）を逆方向にする必要がある。電力変換器１が入出力する交流電圧は正側アーム及び負側アームで逆極性なので、正側アームおよび負側アーム間の直流コンデンサで充放電させるためには、同極性の１ｆ（基本波）成分の電流を流す必要がある。

すなわち、制御器６３１、６３２、６３３の出力値に対して、各相の正側アームおよび負側アームのバランスに必要な交流電流の大きさを出力し、乗算器６５１、６５２、６５３で各相の交流電圧と同位相の大きさ１の単位正弦波（Ｖｕｕｎｉｔ、Ｖｖｕｎｉｔ、Ｖｗｕｎｉｔ）を乗算して、各相１ｆ（基本波）成分の交流電流を求め、これらを３相／２相変換器６６０により３相／２相変換して、正負バランス用循環電流指令値（Ｉｚｐｎａ＊、Ｉｚｐｎｂ＊）を出力する。

一方、制御器６７１、６７２、６７３により交流電圧指令ＶｐｎＵ＊、ＶｐｎＶ＊、ＶｐｎＷ＊を出力する。
すなわち、フィルタ６２１、６２２、６２３を通した値（各相正負バランス出力）を加算した値に乗算器により（１／３）を乗算して中性点電圧Ｖｚを求める。そして、各相バランス正負出力と中性点電圧Ｖｚの差分を制御器６７１、６７２、６７３により例えばＰＩ制御して、正負バランス用交流電圧指令ＶｐｎＵ＊、ＶｐｎＶ＊、ＶｐｎＷ＊を出力する。ここで、交流電圧指令ＶｐｎＵ＊、ＶｐｎＶ＊、ＶｐｎＷ＊を総称する場合、交流電圧指令値Ｖｐｎ＊と記する（図５参照）。
また、電圧指令値Ｖｐｎ＊（ＶｐｎＵ＊、ＶｐｎＶ＊、ＶｐｎＷ＊）を、本願では第３電圧指令値と称する。

正負バランス制御部６００は、各相交流成分を循環電流指令値Ｉｚｐｎ＊（Ｉｚｐｎａ＊、Ｉｚｐｎｂ＊）として、各相直流成分を交流電圧指令値Ｖｐｎ＊（ＶｐｎＵ＊、ＶｐｎＶ＊、ＶｐｎＷ＊）として出力する。

［電圧指令値演算部］
電圧指令値演算部７００は、直流電圧指令値Ｖｄｃ＊と、電流制御部３００より出力された第１電圧指令値Ｖａｃ＊（Ｖａｃｕ＊、Ｖａｃｖ＊、Ｖａｃｗ＊）と、相バランス制御部５００より出力された第２電圧指令値Ｖｚ＊（ＶｚＵ＊、ＶｚＶ＊、ＶｚＷ＊）と、正負バランス制御部６００より出力された第３電圧指令値Ｖｐｎ＊と、を入力して、各アーム毎の電圧指令値Ｖｒｅｆを下記の式（１１）により演算する。
すなわち、Ｕ相正側アーム、Ｖ相正側アーム、Ｗ相正側アーム、Ｕ相負側アーム、Ｖ相負側アーム、およびＷ相負側アームの電圧指令値Ｖｒｅｆｐｕ、Ｖｒｅｆｐｖ、Ｖｒｅｆｐｗ、Ｖｒｅｆｎｕ、Ｖｒｅｆｎｖ、およびＶｒｅｆｎｗを下記の式（１１）により演算する。

Ｖｒｅｆｐｕ＝Ｖｄｃ＊＋ＶｚＵ＊－Ｖａｃｕ＊－ＶｐｎＵ＊
Ｖｒｅｆｐｖ＝Ｖｄｃ＊＋ＶｚＶ＊－Ｖａｃｖ＊－ＶｐｎＶ＊
Ｖｒｅｆｐｗ＝Ｖｄｃ＊＋ＶｚＷ＊－Ｖａｃｗ＊－ＶｐｎＷ＊
Ｖｒｅｆｎｕ＝Ｖｄｃ＊＋ＶｚＵ＊＋Ｖａｃｕ＊＋ＶｐｎＵ＊
Ｖｒｅｆｎｖ＝Ｖｄｃ＊＋ＶｚＶ＊＋Ｖａｃｖ＊＋ＶｐｎＶ＊
Ｖｒｅｆｎｗ＝Ｖｄｃ＊＋ＶｚＷ＊＋Ｖａｃｗ＊＋ＶｐｎＷ＊
・・・・・式（１１）

前述のように演算されたＵ相正側アーム、Ｖ相正側アーム、Ｗ相正側アーム、Ｕ相負側アーム、Ｖ相負側アーム、およびＷ相負側アームの電圧指令値Ｖｒｅｆｐｕ、Ｖｒｅｆｐｖ、Ｖｒｅｆｐｗ、Ｖｒｅｆｎｕ、Ｖｒｅｆｎｖ、およびＶｒｅｆｎｗを、それぞれ対応するＵ相正側アーム、Ｖ相正側アーム、Ｗ相正側アーム、Ｕ相負側アーム、Ｖ相負側アーム、およびＷ相負側アームに含まれる直流コンデンサ１５の電圧合計値に相当する値で除することによって、Ｕ相正側アーム、Ｖ相正側アーム、Ｗ相正側アーム、Ｕ相負側アーム、Ｖ相負側アーム、およびＷ相負側アームのアーム変調指令Ｋｒｅｆｐｕ、Ｋｒｅｆｐｖ、Ｋｒｅｆｐｗ、Ｋｒｅｆｎｕ、Ｋｒｅｆｎｖ、およびＫｒｅｆｎｗを生成する。

電圧指令値演算部７００の演算結果であるアーム変調指令Ｋｒｅｆ（Ｋｒｅｆｐｕ、Ｋｒｅｆｐｖ、Ｋｒｅｆｐｗ、Ｋｒｅｆｎｕ、Ｋｒｅｆｎｖ、Ｋｒｅｆｎｗ）はゲート信号生成部９００に出力される。

［個別バランス制御部］
次に、実施の形態１の個別バランス制御部８００の構成と動作について説明する。
図５に示すように、個別バランス制御部８００は、正負バランス制御部６００の第３の代表値演算部６１０により出力された各アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第３の代表値）ＶｃａｐＸＸ＿ａｖ（Ｖｃａｐｐｕ＿ａｖ、Ｖｃａｐｎｕ＿ａｖ、Ｖｃａｐｐｖ＿ａｖ、Ｖｃａｐｎｖ＿ａｖ、Ｖｃａｐｐｗ＿ａｖ、Ｖｃａｐｎｗ＿ａｖ）と、全ての変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐと、電流センサ３０により検出された交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、電流センサ６０より検出された直流電流Ｉｄｃと、を入力して、各変換器セル１０の直流コンデンサ電圧検出値Ｖｃａｐが、各アームの直流コンデンサ電圧平均値相当の値（第３の代表値）ＶｃａｐＸＸ＿ａｖ＊に追従するように制御する。

図１１は個別バランス制御部８００のブロック図を示すものであり、特に個別バランス制御部８００の内の一つの変換器セル１０に対応する制御部８１０を示すブロック図である。ここで、図１１に示す制御部８１０は、Ｕ相正側アーム内の一つの変換器セル１０Ａ（図１参照）に対応するものである。
個別バランス制御部８００は、各変換器セル１０に１対１に対応した制御部８１０が、全変換器セル１０の個数分集まって構成されている。

図１１を参照して、個別バランス制御部８００の制御を、Ｕ相正側アーム内の一つの変換器セル１０Ａを代表例として説明する。
個別バランス制御部８００は、各変換器セル１０の直流コンデンサ電圧を制御するために有効電力を用いる。各変換器セル１０の出力電圧を各変換器セル１０に流れる電流に応じて変化させることで各変換器セル１０の有効電力を変化させ、直流コンデンサ電圧の変動を抑制することが可能となる。

各アーム電圧及び各変換器セルの直流コンデンサ電圧には系統周波数と同一の振動成分及び系統周波数の２倍の周波数の振動成分が存在する。したがって、Ｕ相正側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第３の代表値）Ｖｃａｐｐｕ＿ａｖ＊とＵ相正側アームの１つの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｐｕ１との偏差をフィルタ８２０によりフィルタリングする。

そして、Ｕ相正側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第３の代表値）Ｖｃａｐｐｕ＿ａｖ＊と、変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｐｕ１との電圧偏差をフィルタ８２０を通した値を制御器８３０により比例制御する。
さらに、制御器８３０の出力値に対して、各相の交流電流（１／２×Ｉｕ）と直流電流（１／３×Ｉｄｃ）との和を乗算器８５０により乗算することにより、各変換器セル１０の電流と同位相の電圧成分を演算して、個別制御用電圧指令ΔＶｓｍ＿ｐｕ１を生成する。そして、個別制御用電圧指令ΔＶｓｍ＿ｐｕ１を直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｐｕ１に相当する値で除することによって、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｕ１を生成する。

以上のように、個別バランス制御部８００では、Ｕ相正側アーム９ｐｕの変換器セル１０に対して、Ｕ相正側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値Ｖｃａｐｐｕ＿ａｖ＊と、Ｕ相正側アームの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｐｕ１、・・・、Ｖｃａｐｐｕｋと、交流電流（１／２×Ｉｕ）と、直流電流（１／３×Ｉｄｃ）とを入力し、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｕ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｐｕｋを演算して出力する。
また、Ｕ相負側アーム９ｎｕの変換器セル１０に対して、Ｕ相負側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値Ｖｃａｐｎｕ＿ａｖ＊と、Ｕ相負側アームの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｎｕ１、・・・、Ｖｃａｐｎｕｋと、交流電流（１／２×Ｉｕ）と、直流電流（１／３×Ｉｄｃ）とを入力し、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｎｕ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｕｋを演算して出力する。
また、Ｖ相正側アーム９ｐｖの変換器セル１０に対して、Ｖ相正側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値Ｖｃａｐｐｖ＿ａｖ＊と、Ｖ相正側アームの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｐｖ１、・・・、Ｖｃａｐｐｖｋと、交流電流（１／２×Ｉｖ）と、直流電流（１／３×Ｉｄｃ）とを入力し、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｖ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｐｖｋを演算して出力する。
また、Ｖ相負側アーム９ｎｖの変換器セル１０に対して、Ｖ相負側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値Ｖｃａｐｎｖ＿ａｖ＊と、Ｖ相負側アームの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｎｖ１、・・・、Ｖｃａｐｎｖｋと、交流電流（１／２×Ｉｖ）と、直流電流（１／３×Ｉｄｃ）とを入力し、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｎｖ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｖｋを演算して出力する。
また、Ｗ相正側アーム９ｐｗの変換器セル１０に対して、Ｗ相正側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値Ｖｃａｐｐｗ＿ａｖ＊と、Ｗ相正側アームの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｐｗ１、・・・、Ｖｃａｐｐｗｋと、交流電流（１／２×Ｉｗ）と、直流電流（１／３×Ｉｄｃ）とを入力し、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｗ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｐｗｋを演算して出力する。
また、Ｗ相負側アーム９ｎｗの変換器セル１０に対して、Ｗ相負側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値Ｖｃａｐｎｗ＿ａｖ＊と、Ｗ相負側アームの変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｎｗ１、・・・、Ｖｃａｐｎｗｋと、交流電流（１／２×Ｉｗ）と、直流電流（１／３×Ｉｄｃ）とを入力し、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｎｗ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｗｋを演算して出力する。
なお、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｕ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｗｋを総称する場合は、個別制御用変調指令ΔＫｓｍとする。

個別バランス制御部８００により演算された個別制御用変調指令ΔＫｓｍ（ΔＫｓｍ＿ｐｕ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｗｋ）は、ゲート信号生成部９００に出力される。

［ゲート信号生成部］
ゲート信号生成部９００は、電圧指令値演算部７００から出力されたアーム変調指令Ｋｒｅｆ（Ｋｒｅｆｐｕ、Ｋｒｅｆｎｕ、Ｋｒｅｆｐｖ、Ｋｒｅｆｎｖ、Ｋｒｅｆｐｗ、Ｋｒｅｆｎｗ）と、個別バランス制御部８００から出力された各変換器セル１０の個別制御用変調指令ΔＫｓｍ（ΔＫｓｍ＿ｎｗ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｗｋ）を合成し、各変換器セル１０の変調指令とする。

すなわち、Ｕ相正側アーム９ｐｕの各変換器セル１０に対しては、アーム変調指令Ｋｒｅｆｐｕと、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｕ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｐｕｋとが合成される。
また、Ｕ相負側アーム９ｎｕの各変換器セル１０に対しては、アーム変調指令Ｋｒｅｆｎｕと、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｎｕ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｕｋとが合成される。
また、Ｖ相正側アーム９ｐｖの各変換器セル１０に対しては、アーム変調指令Ｋｒｅｆｐｖと、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｖ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｐｖｋとが合成される。
また、Ｖ相負側アーム９ｎｖの各変換器セル１０に対しては、アーム変調指令Ｋｒｅｆｎｖと、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｎｖ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｖｋとが合成される。
また、Ｗ相正側アーム９ｐｗの各変換器セル１０に対しては、アーム変調指令Ｋｒｅｆｐｗと、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｗ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｐｗｋとが合成される。
また、Ｗ相負側アーム９ｎｗの各変換器セル１０に対しては、アーム変調指令Ｋｒｅｆｎｗと、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｎｗ１、・・・、ΔＫｓｍ＿ｎｗｋとが合成される。

ゲート信号生成部９００は、例えば、各変換器セル１０の合成された変調指令と搬送波との比較に基づいて、各変換器セル１０の半導体スイッチング素子１２をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）制御するゲート信号を生成する。

［実施の形態１の効果］
以上のように実施の形態１によれば、
全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第１の代表値が、予め定められた全電圧指令値に追従するように制御して第１電圧指令値を生成する第１電圧制御部と、
各相毎の前記レグ回路の前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第２の代表値が、前記第１の代表値に追従するように制御して第２電圧指令値を生成する相バランス制御部と、
各相毎の前記レグ回路における前記正側アーム及び前記負側アームの前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第３の代表値が、各相毎の前記レグ回路における前記正側アームと前記負側アームとの間で偏差がゼロになるように制御して第３電圧指令値を生成する正負バランス制御部と、
前記第１電圧指令値、前記第２電圧指令値、および前記第３電圧指令値に基づいて、各アーム毎のアーム変調指令を生成する電圧指令値演算部と、
全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧が前記第３の代表値に追従するように制御して各前記変換器セル毎の個別変調指令を生成する個別バランス制御部と、
前記アーム変調指令および前記個別変調指令に基づいて前記半導体スイッチング素子の駆動信号を生成するゲート信号生成部と、を備えたので、
全変換器セルの直流コンデンサの電圧を一定範囲内に収め、各変換器セルの直流コンデンサ電圧を平均化し、変換器セルの過電圧を防止することができる。

また、前記第１電圧制御部は、
前記第１の代表値が前記全電圧指令値に追従するように有効電流指令値を生成する全電圧制御部と、
前記電力変換器の有効電流が前記有効電流指令値に追従し、前記電力変換器の無効電流が無効電流指令値に追従するように前記第１電圧指令値を生成する電流制御部と、を備えたので、
全変換器セルの直流コンデンサの電圧を一定範囲内に収め、変換器セルの過電圧を防止することができる。

また、前記個別バランス制御部は、前記第３の代表値と全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧との偏差、前記交流系統の交流電流、および前記直流系統の直流電流に基づいて、前記個別変調指令を生成するようにしたので、
各変換器セルの直流コンデンサ電圧を平均化することができ、変換器セルの過電圧を防止することができる。

また、前記正負バランス制御部は、前記第３の代表値が各相毎の前記レグ回路における前記正側アームと前記負側アームとの間で偏差がゼロになるように制御して正負バランス用の循環電流指令値を生成し、
前記相バランス制御部は、前記第２の代表値が前記第１の代表値に追従するようにして相バランス用の循環電流指令値を生成し、前記レグ回路の相間を循環する循環電流が、前記相バランス用の循環電流指令値と前記正負バランス制御部から出力された正負バランス用の循環電流指令値を加算した値に追従するようにして前記第２電圧指令値を生成するようにしたので、
各相間並びに各アーム間で、変換器セルの直流コンデンサ電圧を平均化することができ、変換器セルの過電圧を防止することができる。

また、前記相バランス制御部は、前記第２の代表値から、前記交流系統の系統周波数の２倍の周波数を除去するフィルタを備えたので、
変換器セルの直流コンデンサ電圧を一定範囲内に収め、変換器セルの過電圧を防止することができる。

また、前記正負バランス制御部は、前記第３の代表値から、前記交流系統の系統周波数と同一の周波数と、前記交流系統の系統周波数の２倍の周波数とを除去するフィルタを備えたので、
変換器セルの直流コンデンサ電圧を一定範囲内に収め、変換器セルの過電圧を防止することができる。

また、前記個別バランス制御部は、全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧と前記第３の代表値の偏差に対して、前記交流系統の系統周波数と同一の周波数と、前記交流系統の系統周波数の２倍の周波数とを除去するフィルタを備えたので、
変換器セルの直流コンデンサ電圧を一定範囲内に収め、変換器セルの過電圧を防止することができる。

また、前記ゲート信号生成部は、前記アーム変調指令と前記個別変調指令を加算した変調指令に従い、各前記変換器セルの前記半導体スイッチング素子のゲート信号を生成するようにしたので、
変換器セルの直流コンデンサ電圧を一定範囲内に収め、各変換器セルの直流コンデンサ電圧を平均化し、変換器セルの過電圧を防止することができる。

実施の形態２．
図１２は、実施の形態２による電力変換装置の制御装置を示すブロック図である。
実施の形態２の制御装置７Ａは、全電圧制御部２００および電流制御部３００を含む第１電圧制御部４００と、相バランス制御部５００と、正負バランス制御部６００と、電圧指令値演算部７００と、個別バランス制御部８００Ａと、ゲート信号生成部９００とを備える。

実施の形態２の制御装置７Ａは、実施の形態１の制御装置７と比較して、個別バランス制御部８００Ａの構成が異なるのと、電圧指令値演算部７００が出力した変調指令Ｋｒｅｆを個別バランス制御部８００Ａが受信するところが異なる。
個別バランス制御部８００Ａ以外の制御動作に関しては実施の形態１と同じであるため、その説明を省略する。

図１３は個別バランス制御部８００Ａのブロック図を示すものであり、特に個別バランス制御部８００Ａの内の一つの変換器セル１０に対応する制御部８１０Ａを示すブロック図である。ここで、図１３に示す制御部８１０Ａは、Ｕ相正側アーム内の一つの変換器セル１０Ａ（図１参照）に対応するものである。
図１１を参照して、個別バランス制御部８００Ａの制御を、Ｕ相正側アーム内の一つの変換器セル１０Ａを代表例として説明する。

実施の形態２の個別バランス制御部８１０Ａは、実施の形態１の個別バランス制御部８１０と同様に、Ｕ相正側アームの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値（第３の代表値）Ｖｃａｐｐｕ＿ａｖ＊と、変換器セル１０の直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｐｕ１との電圧偏差をフィルタ８２０を通した値を制御器８３０により比例制御する。そして、制御器８３０の出力値に対して、各相の交流電流（１／２×Ｉｕ）と直流電流（１／３×Ｉｄｃ）との和を乗算器８５０により乗算することにより、変換器セル１０の電流と同位相の電圧成分を演算して、個別制御用電圧指令ΔＶｓｍ＿ｐｕ１を生成する。そして、個別制御用電圧指令ΔＶｓｍ＿ｐｕ１を直流コンデンサ電圧Ｖｃａｐｐｕ１に相当する値で除することによって、個別制御用変調指令ΔＫｓｍ＿ｐｕ１を生成する。

その一方で、個別バランス制御部８１０Ａは、電圧指令値演算部７００から出力されたＵ相正側アームのアーム変調指令Ｋｒｅｆｐｕを受信する。そして、比較器８６１によりアーム変調指令Ｋｒｅｆｐｕとゼロを比較するとともに、比較器８６２によりアーム変調指令Ｋｒｅｆｐｕと１を比較する。そして、論理積回路８６３は、０≦Ｋｒｅｆｐｕ≦１を満たす場合、１を出力し、Ｋｒｅｆｐｕ＜０またはＫｒｅｆｐｕ＞１の場合、ゼロを出力する。論理積回路８６３の出力値は乗算器８７０により乗算器８５０の出力値に乗算される。

すなわち、Ｕ相正側アームのアーム変調指令Ｋｒｅｆｐｕが０未満または１より大きい場合（Ｋｒｅｆｐｕ＜０またはＫｒｅｆｐｕ＞１）に、論理積回路８６３の出力はゼロとなり、乗算器８７０にゼロが乗算されるため、変調指令Ｋｒｅｆｐｕが０未満または１より大きい場合には個別制御用アーム変調指令ΔＫｓｍは０が出力される。
したがって、電圧指令値演算部７００が出力したアーム変調指令が０以下１以上の場合には、個別バランス制御部８００Ａからの出力はゼロになり、ゲート信号生成部９００において電圧指令値演算部７００から出力されたアーム変調指令Ｋｒｅｆ（Ｋｒｅｆｕｐ、Ｋｒｅｆｕｎ、Ｋｒｅｆｖｐ、Ｋｒｅｆｖｎ、Ｋｒｅｆｗｐ、Ｋｒｅｆｎｗ）が各変換器セル１０の変調指令となる。そして、ゲート信号生成部９００はアーム変調指令Ｋｒｅｆに基づいて、各変換器セル１０の半導体スイッチング素子１２のゲートをＰＷＭ制御する信号を生成する。

以上のように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、
前記個別バランス制御部は、前記電圧指令値演算部が生成した前記アーム変調指令の値に応じて、前記個別変調指令をゼロにするようにしたので、
電圧指令値演算部が生成したアーム変調指令の値に応じて必要な場合のみ、個別バランス制御を有効とすることで、変換器セルの半導体スイッチング素子のスイッチング損失を低減しつつ直流コンデンサ電圧を一定範囲内に安定化させることができる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 電力変換器、２ 交流系統、７ 制御装置、８，８ｕ，８ｖ，８ｗ レグ回路、９，９ｐｕ，９ｐｖ，９ｐｗ，９ｎｕ，９ｎｖ，９ｎｗ アーム、１０ 変換器セル、１２ 半導体スイッチング素子、１５ 直流コンデンサ、１６ 電圧センサ、２０ 電圧センサ、３０ 電流センサ、４０ 電流センサ、６０ 電流センサ、１００ 電力変換装置、２００ 全電圧制御部、２１０ 第１の代表値演算部、２２０ 制御器、３００ 電流制御部、３１０ 三相／二相変換器、３１１ 位相検出器、３２０，３３０ 制御器、３５０ 二相／三相変換器、４００ 第１電圧制御部、５００ 相バランス制御部、５１０ 第２の代表値演算部、５１１，５１２，５１３ フィルタ、５２０ ３相／２相変換器、５２１，５２２ 制御器、５３１，５３２ 制御器、５４０ ２相／３相変換器、５５０ 循環電流演算部、５６０ ３相／２相変換器、６００ 正負バランス制御部、６１０ 第３の代表値演算部、６２１，６２２，６２３ フィルタ、６３１，６３２，６３３ 制御器、６６０ ３相／２相変換器、６７１，６７２，６７３ 制御器、７００ 電圧指令値演算部、８００，８００Ａ 個別バランス制御部、８２０ フィルタ、８３０ 制御器、８１０，８１０Ａ 個別バランス制御部、８６１，８６２ 比較器、８６３ 論理積回路、９００ ゲート信号生成部、１０００ プロセッサ、１００１ 記憶装置、Ｖｃａｐ 直流コンデンサ電圧、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 交流電圧、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ 交流電流、Ｉｐｕ，Ｉｎｕ，Ｉｐｖ，Ｉｎｖ，Ｉｐｗ，Ｉｎｗ アーム電流、Ｖｄｃ 直流電圧、Ｉｄｃ 直流電流、Ｉｄｃ＊ 直流電流指令値、Ｉｄ＊ 無効電流指令値、Ｉｑ＊ 有効電流指令値、Ｖｃａｐ＿ａｖ＊ 第１の代表値、Ｖｄｃ＊ 直流電圧指令値、Ｖａｃ＊，Ｖａｃｕ＊，Ｖａｃｖ＊，Ｖａｃｗ＊ 第１電圧指令値（交流電圧指令値）、Ｖｚ＊，ＶｚＵ＊，ＶｚＶ＊，ＶｚＷ＊ 第２電圧指令値（循環電流用電圧指令値）、Ｖｐｎ＊，ＶｐｎＵ＊，ＶｐｎＶ＊，ＶｐｎＷ＊ 第３電圧指令値（正負バランス用交流電圧指令値）、Ｋｒｅｆ アーム変調指令、ΔＫｓｍ 個別変調指令。

Claims (9)

1. 複数相の交流系統と直流系統との間で電力変換を行う電力変換器と、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、
   前記複数相の交流にそれぞれ対応したレグ回路を有し、前記レグ回路は一対の正側アームと負側アームとが直列接続され、
   前記正側アームおよび前記負側アームのそれぞれは、互いに直列接続された複数の半導体スイッチング素子の直列体と前記直列体に並列接続された直流コンデンサとからなる変換器セルを、１あるいは複数個直列接続して構成され、
   前記正側アームと前記負側アームの接続点が前記交流系統に接続されるとともに、前記複数のレグ回路を前記直流系統の正負の直流母線間に並列接続して構成され、
   前記制御装置は、
   全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第１の代表値が、予め定められた全電圧指令値に追従するように制御して第１電圧指令値を生成する第１電圧制御部と、
   各相毎の前記レグ回路の前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第２の代表値が、前記第１の代表値に追従するように制御して第２電圧指令値を生成する相バランス制御部と、
   各相毎の前記レグ回路における前記正側アーム及び前記負側アームの前記変換器セルの直流コンデンサ電圧の平均値相当の値である第３の代表値が、各相毎の前記レグ回路における前記正側アームと前記負側アームとの間で偏差がゼロになるように制御して第３電圧指令値を生成する正負バランス制御部と、
   前記第１電圧指令値、前記第２電圧指令値、および前記第３電圧指令値に基づいて、各アーム毎のアーム変調指令を生成する電圧指令値演算部と、
   全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧が前記第３の代表値に追従するように制御して各前記変換器セル毎の個別変調指令を生成する個別バランス制御部と、
   前記アーム変調指令および前記個別変調指令に基づいて前記半導体スイッチング素子の駆動信号を生成するゲート信号生成部と、を備えた電力変換装置。
2. 前記第１電圧制御部は、
   前記第１の代表値が前記全電圧指令値に追従するように有効電流指令値を生成する全電圧制御部と、
   前記電力変換器の有効電流が前記有効電流指令値に追従し、前記電力変換器の無効電流が無効電流指令値に追従するように前記第１電圧指令値を生成する電流制御部と、を備えた請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記個別バランス制御部は、前記第３の代表値と全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧との偏差、前記交流系統の交流電流、および前記直流系統の直流電流に基づいて、前記個別変調指令を生成する請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記個別バランス制御部は、前記電圧指令値演算部が生成した前記アーム変調指令の値に応じて、前記個別変調指令をゼロにする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記正負バランス制御部は、前記第３の代表値が各相毎の前記レグ回路における前記正側アームと前記負側アームとの間で偏差がゼロになるように制御して正負バランス用の循環電流指令値を生成し、
   前記相バランス制御部は、前記第２の代表値が前記第１の代表値に追従するようにして相バランス用の循環電流指令値を生成し、前記レグ回路の相間を循環する循環電流が、前記相バランス用の循環電流指令値と前記正負バランス制御部から出力された正負バランス用の循環電流指令値を加算した値に追従するようにして前記第２電圧指令値を生成する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記相バランス制御部は、前記第２の代表値から、前記交流系統の系統周波数の２倍の周波数を除去するフィルタを備えた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記正負バランス制御部は、前記第３の代表値から、前記交流系統の系統周波数と同一の周波数と、前記交流系統の系統周波数の２倍の周波数とを除去するフィルタを備えた請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記個別バランス制御部は、全ての前記変換器セルの直流コンデンサ電圧と前記第３の代表値の偏差に対して、前記交流系統の系統周波数と同一の周波数と、前記交流系統の系統周波数の２倍の周波数とを除去するフィルタを備えた請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 前記ゲート信号生成部は、前記アーム変調指令と前記個別変調指令を加算した変調指令に従い、各前記変換器セルの前記半導体スイッチング素子のゲート信号を生成する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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