JP2007282384A - Regenerative reactor evaluation apparatus - Google Patents
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本発明は、DC−DCコンバータなどの電力変換器に用いられるリアクトルを実負荷条件で評価する回生型リアクトル評価装置に関する。 The present invention relates to a regenerative reactor evaluation apparatus that evaluates a reactor used in a power converter such as a DC-DC converter under an actual load condition.
従来の実負荷状態のリアクトル評価装置を図3に示す。これは昇圧チョッパーと云われるDC−DCコンバータの例である。コンバータ回路3は、実機器と同様な昇圧チョッパー回路で構成し、そこに試験リアクトル4(L1)が接続される。制御回路5は、与えられる電圧基準により、コンバータ回路3が一定の出力電圧を出力するようにトランジスタQ1を駆動する。さらに、入力側には所定容量の入力直流電源部1を設け、出力側には実負荷に相当する抵抗器などで構成される出力負荷部2が設置される。ここでは、コンバータ回路3が一定の出力電圧を出力するので、負荷の抵抗値により負荷電力が制御される。このリアクトル評価装置の負荷電力を27kWとすると、駆動回路全体の変換効率が90%であれば、入力直流電源部1には30kWの電源容量が必要となる。さらに出力負荷部2では、27kWの負荷電力が熱として消費されるので大型の冷却設備が必要とされる。
A conventional reactor evaluation apparatus in an actual load state is shown in FIG. This is an example of a DC-DC converter called a step-up chopper. The converter circuit 3 is composed of a boost chopper circuit similar to that of an actual device, and a test reactor 4 (L1) is connected thereto. The control circuit 5 drives the transistor Q1 so that the converter circuit 3 outputs a constant output voltage according to a given voltage reference. Further, an input DC power supply unit 1 having a predetermined capacity is provided on the input side, and an
新しいリアクトル評価装置の報告例として、非特許文献1がある。ここで提案されている回生型リアクトル評価装置を図4に示す。この装置では、ダイオードD2、トランジスタQ2、リアクトルL2よりなる降圧チョッパー回路が出力側から入力側に電力を回生する。これにより出力負荷部2が不要となる。従って、負荷電力に相当する熱は発生せず、出力負荷部2の冷却設備も不要となる。さらに入力直流電源部1も、負荷電力相当の電源容量が不要となる。前述の負荷電力27kWの例であれば、ここでの必要な電源容量は6kWとなる。この6kWはコンバータ回路31内で生ずる損失分であり、ダイオードD1、トランジスタQ1、リアクトルL1よりなる昇圧チョッパー回路と、D2、Q2、L2よりなる降圧チョッパー回路の両回路の合計損失である。この装置内で回生される電力は、入力電圧V1(直流入力電源部1の電圧)と試験リアクトル4を流れるリアクトル電流I1(平均値)の積となる。また、出力電圧V2と電流I1はそれぞれ制御回路51に与えられる電圧基準と電流基準により設定制御される。
As a report example of a new reactor evaluation device, there is Non-Patent Document 1. FIG. 4 shows the regenerative reactor evaluation apparatus proposed here. In this device, a step-down chopper circuit comprising a diode D2, a transistor Q2, and a reactor L2 regenerates power from the output side to the input side. Thereby, the
図4に示す従来の回生型リアクトル評価装置は、降圧チョッパー回路側を回生コンバータとし、昇圧チョッパー回路側を試験用リアクトルが接続される評価コンバータとするものである。この構成を逆にし、昇圧チョッパー回路側を回生コンバータとし、降圧チョッパー回路側を試験リアクトルの接続される評価コンバータとすることも可能である。(以後は、昇圧チョッパー回路と降圧チョッパー回路のうち、試験用リアクトルが接続される側の回路を評価コンバータとし、他方を回生コンバータと呼ぶ) The conventional regenerative reactor evaluation apparatus shown in FIG. 4 uses a step-down chopper circuit side as a regenerative converter and a step-up chopper circuit side as an evaluation converter to which a test reactor is connected. It is also possible to reverse this configuration so that the step-up chopper circuit side is a regenerative converter and the step-down chopper circuit side is an evaluation converter to which a test reactor is connected. (Hereafter, of the step-up chopper circuit and the step-down chopper circuit, the circuit to which the test reactor is connected is referred to as an evaluation converter, and the other is referred to as a regenerative converter.)
図4に示す従来の回生型リアクトル評価装置は、電源容量を大幅に低減でき、出力負荷部とその冷却設備も不要となる極めて優れた方式であるが、以下に示す問題点がある。 The conventional regenerative reactor evaluation apparatus shown in FIG. 4 is an extremely excellent system that can greatly reduce the power supply capacity and eliminates the need for an output load section and its cooling equipment, but has the following problems.
第一の問題点は、キャリア周波数の異なる用途のリアクトルを多種類連続して評価しようとする場合に発生する。一般にリアクトルは、使用されるキャリア周波数により、これに適した磁心材料が異なる。従って、異なる磁心材料のリアクトルを続けて評価する場合、キャリア周波数も変更することになる。しかし、図4の回生型リアクトル評価装置では、評価コンバータと回生コンバータは同じキャリア周波数で駆動されるため、回生コンバータ側のリアクトルもこのキャリア周波数に適した磁心材料に変更する必要があった。 The first problem occurs when many types of reactors having different carrier frequencies are continuously evaluated. Generally, the magnetic core material suitable for the reactor differs depending on the carrier frequency used. Therefore, when the reactors of different magnetic core materials are continuously evaluated, the carrier frequency is also changed. However, since the evaluation converter and the regenerative converter are driven at the same carrier frequency in the regenerative reactor evaluation apparatus of FIG. 4, it is necessary to change the reactor on the regenerative converter side to a magnetic core material suitable for this carrier frequency.
本発明では、上記問題を改善し、試験用リアクトルによって回生コンバータ側のリアクトルを逐一交換することが不要な、回生型リアクトル評価装置を提供することを課題とする。 In the present invention, it is an object to provide a regenerative reactor evaluation apparatus that improves the above-described problems and does not require replacement of reactors on the side of the regenerative converter with a test reactor.
本発明は、直流入力電源部と、昇圧チョッパー回路と、降圧チョッパー回路と、制御回路とを有し、前記昇圧チョッパー回路もしくは前記降圧チョッパー回路の何れか一方に試験用リアクトルを設置する回生型リアクトル評価装置において、昇圧チョッパー回路のキャリア周波数と降圧チョッパー回路のキャリア周波数が個別に設定可能であることを特徴とする。この回生型リアクトル評価装置では、試験用リアクトルの特性に係わらず、回生コンバータ側のリアクトルを逐一交換することが不要になる。 The present invention has a DC input power supply unit, a step-up chopper circuit, a step-down chopper circuit, and a control circuit, and a regenerative reactor in which a test reactor is installed in either the step-up chopper circuit or the step-down chopper circuit In the evaluation apparatus, the carrier frequency of the step-up chopper circuit and the carrier frequency of the step-down chopper circuit can be individually set. In this regenerative reactor evaluation apparatus, it is not necessary to replace the reactor on the regenerative converter side by step regardless of the characteristics of the test reactor.
また、本発明の回生型リアクトル評価装置は、試験用リアクトルを設置した方の回路のキャリア周波数が任意に設定可能であり、かつ他方の回路のキャリア周波数が固定設定されているものが好ましい。評価コンバータ側のキャリア周波数のみ設定すれば評価可能であり、取扱いが容易になる。 In the regenerative reactor evaluation apparatus of the present invention, it is preferable that the carrier frequency of the circuit on which the test reactor is installed can be arbitrarily set, and the carrier frequency of the other circuit is fixedly set. If only the carrier frequency on the evaluation converter side is set, the evaluation is possible and the handling becomes easy.
また、本発明の回生型リアクトル評価装置は、試験用リアクトルを設置した方の回路の、リアクトル電流、入力電圧、出力電圧、およびキャリア周波数の各設定を制御するための制御回路と、前記制御回路に接続されたシステムコンソールを備える構成とすることができる。
従来の図4の回生型リアクトル評価装置では、入力電圧V1、出力電圧V2、リアクトル電流I1、キャリア周波数の4項目を最低でも設定しなければならない。非特許文献1では、この設定方法は明示されていないが、通常は前記の4項目を計測器で測定しながら、例えば手動で可変抵抗器の抵抗値を調整して所定の設定値に合せる必要があるが、上記構成にすることで複雑な調整作業が不要になる。
The regenerative reactor evaluation apparatus of the present invention includes a control circuit for controlling each setting of a reactor current, an input voltage, an output voltage, and a carrier frequency of a circuit on which a test reactor is installed, and the control circuit. The system console can be configured to be connected to the system.
In the conventional regenerative reactor evaluation apparatus shown in FIG. 4, at least four items of the input voltage V1, the output voltage V2, the reactor current I1, and the carrier frequency must be set. In Non-Patent Document 1, this setting method is not specified, but usually, the resistance value of the variable resistor must be manually adjusted to the predetermined setting value while measuring the above four items with a measuring instrument. However, the above configuration eliminates the need for complicated adjustment work.
本発明の回生型リアクトル評価装置は、回生コンバータ側のキャリア周波数と評価コンバータ側のキャリア周波数を個別に設定する。または、回生コンバータ側のキャリア周波数を固定設定とし、評価コンバータ側のキャリア周波数を任意に設定するものである。従って、キャリア周波数の異なる用途のリアクトルを多種類連続して評価しようとする場合でも、評価コンバータ側のキャリア周波数を試験リアクトル4に合せて設定すれば良く、回生コンバータ側は既設置のリアクトルに合せた既設定のキャリア周波数のままで使われる。よって、異なる磁心材料のリアクトルを続けて評価する場合、回生コンバータ側のリアクトルを変更する必要が無い。 The regenerative reactor evaluation device of the present invention individually sets the carrier frequency on the regenerative converter side and the carrier frequency on the evaluation converter side. Alternatively, the carrier frequency on the regenerative converter side is fixedly set, and the carrier frequency on the evaluation converter side is arbitrarily set. Therefore, even when many types of reactors with different carrier frequencies are to be continuously evaluated, the carrier frequency on the evaluation converter side can be set according to the test reactor 4, and the regenerative converter side can be matched to the existing reactor. It is used with the preset carrier frequency. Therefore, when the reactors of different magnetic core materials are continuously evaluated, there is no need to change the reactor on the regenerative converter side.
また、回生コンバータ側のキャリア周波数を固定したことで、評価コンバータ側のキャリア周波数のみ設定すれば評価可能であり、取扱いが容易になる。
さらに本発明の回生型リアクトル評価装置は、評価コンバータ側のリアクトル電流、入力電圧、出力電圧、キャリア周波数の設定を制御回路と接続されたシステムコンソールから操作するので、リアクトル評価の設定は、各設定値をキィー入力することで完了する。従って、評価作業者は従来のような可変抵抗器を調整するような煩雑な調整作業から開放される。
Further, by fixing the carrier frequency on the regenerative converter side, it is possible to evaluate if only the carrier frequency on the evaluation converter side is set, and handling becomes easy.
Furthermore, the regenerative reactor evaluation apparatus of the present invention operates the settings of the reactor current, input voltage, output voltage, and carrier frequency on the evaluation converter side from the system console connected to the control circuit. Complete by keying in the value. Therefore, the evaluation operator is freed from the complicated adjustment work of adjusting the variable resistor as in the prior art.
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものでは無い。 Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these examples.
本発明の実施例1の構成回路図を図1に示す。この構成では、ダイオードD1、トランジスタQ1、リアクトルL1よりなる昇圧チョッパー回路が評価コンバータとなり、ダイオードD2、トランジスタQ2、リアクトルL2よりなる降圧チョッパー回路が回生コンバータとなる。コンデンサC1、C2は昇圧チョッパー回路と降圧チョッパー回路の入出力コンデンサとして共用される。図4の従来の回生型リアクトル評価装置とは異なる点を以下に説明する。制御回路55には、回生コンバータ部のキャリア周波数が固定設定されている。直流入力電源部15は制御回路55からのV1制御信号により、コンバータ回路35の入力電圧V1を出力する。さらに制御回路55には、システムコンソール65が接続されている。
FIG. 1 shows a configuration circuit diagram of Embodiment 1 of the present invention. In this configuration, the step-up chopper circuit including the diode D1, the transistor Q1, and the reactor L1 serves as an evaluation converter, and the step-down chopper circuit including the diode D2, the transistor Q2, and the reactor L2 serves as a regenerative converter. The capacitors C1 and C2 are shared as input / output capacitors for the step-up chopper circuit and the step-down chopper circuit. Differences from the conventional regenerative reactor evaluation apparatus in FIG. 4 will be described below. In the control circuit 55, the carrier frequency of the regenerative converter unit is fixedly set. The DC input
実際の構成は、図示はしていないが、LAN(ローカルエリアネットワーク)ケーブルを介して接続されたパーソナルコンピュータにシステムコンソール65がインストールされている。システムコンソール65をパーソナルコンピュータ上で立ち上げ、キィボードから入力電圧設定A、出力電圧設定B、リアクトル電流設定C、評価コンバータのキャリア周波数設定Dをそれぞれ入力する。これにより、直流入力電源部15は制御回路55からV1制御信号を受け、入力電圧V1を供給し、コンバータ回路35が作動する。回生コンバータ部は制御回路55内で固定設定されたキャリア周波数で駆動され、評価コンバータ部は、キィボードから入力されたキャリア周波数設定Dで駆動される。ここで入力電圧V1は300V、出力電圧V2は600V、リアクトル電流I1は80A、回生コンバータ側のキャリア周波数は17kHz、評価コンバータ側のキャリア周波数は10kHzの条件でリアクトル評価を行ったが、なんら問題無く装置は作動した。
Although the actual configuration is not shown, the system console 65 is installed in a personal computer connected via a LAN (local area network) cable. The system console 65 is started up on a personal computer, and input voltage setting A, output voltage setting B, reactor current setting C, and carrier frequency setting D of the evaluation converter are input from the keyboard. Thus, the DC input
本発明の実施例2の構成回路図を図2に示す。図1の実施例1と異なる点は、ダイオードD1、トランジスタQ1、リアクトルL1よりなる昇圧チョッパー回路側を回生コンバータとし、入力側から出力側に電力を回生している。ダイオードD2、トランジスタQ2、リアクトルL2よりなる降圧チョッパー回路側は試験リアクトル4(L2)の接続される評価コンバータとなっている。ここでも実施例1と同じ条件即ち、入力電圧V1は300V、出力電圧V2は600V、リアクトル電流I2は80A、回生コンバータ側のキャリア周波数は17kHz、評価コンバータ側のキャリア周波数は10kHzでリアクトル評価を行ったが、なんら問題無く装置は作動した。
FIG. 2 shows a configuration circuit diagram of
前述の実施例の説明では、図中のコンバータ回路35の左側を入力とし、右側を出力としているが、これは直流入力電源15を左側に配置して、コンデンサC1と接続しているからである。反対に直流入力電源を図中の右側に配置して、コンデンサC2と接続する方法でも、本評価装置は稼働させることが可能であり、同様な機能、特徴を有する。また、前述の実施例では、リアクトル電流の検出を評価コンバータ側の試験リアクトルの電流検出で行っているが、これを回生コンバータ側のリアクトルの電流検出で行っても制御は可能である。
In the description of the above-described embodiment, the left side of the converter circuit 35 in the figure is the input and the right side is the output, because the DC
1、15 直流入力電源部,
2 出力負荷部,
3、31、35 コンバータ回路,
4 試験リアクトル,
5、51、55 制御回路,
65 システムコンソール,
A 入力電圧設定,
B 出力電圧設定,
C リアクトル電流設定,
D 評価コンバータのキャリア周波数設定
1, 15 DC input power supply,
2 output load section,
3, 31, 35 converter circuit,
4 test reactors,
5, 51, 55 control circuit,
65 system console,
A Input voltage setting,
B output voltage setting,
C reactor current setting,
D Carrier frequency setting of evaluation converter
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