JP2010217043A - Apparatus for testing power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置の試験技術に係り、特に電力変換器と制御回路により構成された半導体スイッチング素子を用いた電力変換装置に好適な電力変換装置の試験装置に関する。 The present invention relates to a power converter testing technique, and more particularly to a power converter testing apparatus suitable for a power converter using a semiconductor switching element including a power converter and a control circuit.
電力変換器と制御回路により構成される半導体電力変換装置では、浮遊容量に起因して制御回路から金属製の筐体に流れる電流等により、制御回路が誤動作することがある。
制御回路の誤動作を回避するために、半導体電力変換装置の制御回路に対し、製造工程において電磁ノイズ耐量試験が行われ、ノイズ耐量を所定のレベルに改善する対策がなされる。
In a semiconductor power conversion device including a power converter and a control circuit, the control circuit may malfunction due to a current flowing from the control circuit to a metal casing due to stray capacitance.
In order to avoid malfunction of the control circuit, an electromagnetic noise tolerance test is performed in the manufacturing process for the control circuit of the semiconductor power converter, and measures are taken to improve the noise tolerance to a predetermined level.
図18は、従来の電力変換装置の試験方法を示す図である。
図18に示す、従来の電力変換装置200は、電力変換器201と、その電力変換器201を制御する制御回路202によって構成される。
FIG. 18 is a diagram illustrating a test method for a conventional power conversion device.
A conventional power conversion device 200 shown in FIG. 18 includes a power converter 201 and a control circuit 202 that controls the power converter 201.
電力変換器201は、与えられた交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジ(整流回路)203と、この直流電圧を平滑する平滑コンデンサ204と、複数の半導体スイッチング素子(例えば、IGBT、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)205−1、205−2、206−1、206−2、207−1、207−2により構成されて、平滑された直流電圧を交流電圧に変換する三相インバータ回路208とを備え、負荷(モータ等、図18では不図示)に交流電圧を出力する。電流センサ209−1、209−2は、三相インバータ回路208のu相の出力端とw相の出力端に流れる交流電流をその大きさに応じた検出電圧(交流電圧)に変換し、電流検出信号として制御回路202に出力する。 The power converter 201 includes a diode bridge (rectifier circuit) 203 that rectifies a given AC voltage into a DC voltage, a smoothing capacitor 204 that smoothes the DC voltage, and a plurality of semiconductor switching elements (for example, IGBT, insulated gate bipolar). Transistors) 205-1, 205-2, 206-1, 206-2, 207-1, 207-2, and a three-phase inverter circuit 208 that converts a smoothed DC voltage into an AC voltage, An AC voltage is output to a load (such as a motor, not shown in FIG. 18). The current sensors 209-1 and 209-2 convert the alternating current flowing through the u-phase output terminal and the w-phase output terminal of the three-phase inverter circuit 208 into a detection voltage (alternating voltage) corresponding to the magnitude of the current. The detection signal is output to the control circuit 202.
制御回路202は、整流回路203により整流された直流電圧と、電力変換器201が出力する交流電流に対応した検出電圧とが入力され、上記各半導体スイッチング素子のゲート電圧を制御するゲート駆動信号を生成し、各ゲート駆動回路(図18では、半導体スイッチング素子205−1、205−2に対応するゲート駆動回路211−1、211−2だけが図示され、後は省略されている)に出力する。 The control circuit 202 receives the DC voltage rectified by the rectifier circuit 203 and the detection voltage corresponding to the AC current output from the power converter 201, and outputs a gate drive signal for controlling the gate voltage of each of the semiconductor switching elements. And outputs to each gate drive circuit (in FIG. 18, only the gate drive circuits 211-1 and 211-2 corresponding to the semiconductor switching elements 205-1 and 205-2 are shown, and the rest are omitted). .
そして、図19に示すように、高周波電圧印加装置212により、制御回路202の信号の基準となる電位部と、電力変換器201の接地電位部(図19では、筺体等金属214をグランドとしている)との間に数kVのノイズ電圧を印加して、制御回路202が誤動作しないことを確認する電磁ノイズ耐量試験を実施する。 Then, as shown in FIG. 19, the high-frequency voltage applying device 212 uses the potential part serving as a reference of the signal of the control circuit 202 and the ground potential part of the power converter 201 (in FIG. 19, the metal 214 such as a casing is grounded. ) And a noise voltage of several kV is applied to the electromagnetic noise resistance test to confirm that the control circuit 202 does not malfunction.
電磁ノイズ耐量試験は、開発時に制御回路202のみで実施する場合もあれば、出荷時に制御回路202を図18に示すように電力変換装置200に組み込んだ状態で行う場合もある。 The electromagnetic noise tolerance test may be performed only by the control circuit 202 at the time of development, or may be performed in a state in which the control circuit 202 is incorporated in the power conversion device 200 as shown in FIG.
制御回路202のみで電磁ノイズ耐量試験を実施する場合は、制御回路のプリント基板、これに結合されるケーブル類の実装状態、半導体変換装置の電力変換器201の動作によって生じる制御回路202の電位変動、磁界・電界の発生状況が、電力変換装置200に組み込んだ場合と異なる。よって、これらの要因の影響を評価することができない、という問題がある。 When the electromagnetic noise immunity test is performed only by the control circuit 202, the fluctuation of the potential of the control circuit 202 caused by the operation state of the printed circuit board of the control circuit, the state of the cables coupled thereto, and the power converter 201 of the semiconductor conversion device The generation state of the magnetic field / electric field is different from that in the case where it is incorporated in the power conversion device 200. Therefore, there is a problem that the influence of these factors cannot be evaluated.
一方、電力変換装置200に組み込んだ状態で電磁ノイズ耐量試験(組み合わせノイズ試験)を行う場合は、装置がすべて完成した後でなければ試験を行えない。例えば、制御回路202が電力変換器201に先行して完成した場合、組み合わせノイズ試験の実施時期が遅れる。このような場合に、誤動作の問題が発生した場合、納期の都合上、十分な対策期間が取れなくなる、という問題がある。 On the other hand, when an electromagnetic noise tolerance test (combined noise test) is performed in a state of being incorporated in the power conversion device 200, the test can be performed only after all the devices are completed. For example, when the control circuit 202 is completed prior to the power converter 201, the execution time of the combined noise test is delayed. In such a case, when a problem of malfunction occurs, there is a problem that a sufficient countermeasure period cannot be obtained due to the delivery date.
なお、特許文献1には、電力変換器とは分野が異なる通信分野におけるイミュニティ(耐量)試験の実施方法が示されている。また、これらの分野を含めた電気機器の伝導イミュニティ試験方法は、国際規格IEC61000−4−6(伝導イミュニティ試験)に規定されている。 Patent Document 1 discloses a method for performing an immunity test in a communication field different from that of a power converter. In addition, the conduction immunity test method for electrical equipment including these fields is defined in the international standard IEC61000-4-6 (conduction immunity test).
以上の問題を鑑みて、本発明は、組み合わせノイズ試験と同等のノイズ試験を、電力変換装置における最終製品の電力変換器を用いずに行なうことができるとともに、様々なタイプの電力変換器に汎用的に適用できる電力変換装置の試験装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention can perform a noise test equivalent to a combined noise test without using a final product power converter in a power converter, and is applicable to various types of power converters. It is an object of the present invention to provide a test apparatus for a power conversion device that can be applied to a system.
提案する第1の電力変換装置の試験装置は、1つ以上の半導体スイッチング素子により構成されて、スイッチング動作により電力変換を行なう最終製品の電力変換器と、前記1つ以上の半導体スイッチング素子に流れる主電流を制御する制御信号を生成して前記1つ以上の半導体スイッチング素子に与える制御回路と、を具備した電力変換装置を試験するものである。 The proposed test apparatus for the first power conversion device includes one or more semiconductor switching elements, and flows through the power converter as a final product that performs power conversion by a switching operation, and the one or more semiconductor switching elements. A power conversion device including a control circuit that generates a control signal for controlling a main current and supplies the control signal to the one or more semiconductor switching elements is tested.
この電力変換装置の試験装置は、前記最終製品の電力変換器に換えて用いられて、この電力変換器よりも出力容量が小さい試験用電力変換器と、前記制御回路の信号の基準となる電位部と前記試験用電力変換器の接地電位部との間にノイズ電圧を印加する高周波電圧印加装置と、により構成される。 This power converter test device is used in place of the power converter of the final product, and has a test power converter having a smaller output capacity than the power converter and a potential serving as a reference for the signal of the control circuit. And a high-frequency voltage application device that applies a noise voltage between the test power converter and the ground potential part of the test power converter.
前記試験用電力変換器は、商用交流電源を直流に変換する順変換回路部と、該順変換回路部の後段に設けられた系統インピーダンスを模擬する系統インピーダンス模擬部と、該系統インピーダンス模擬部の後段に設けられた、それぞれが上アームに相当する半導体スイッチング素子と、下アームに相当する半導体スイッチング素子とを有する、複数の上下スイッチングアームと、により構成される。 The test power converter includes a forward conversion circuit unit that converts a commercial AC power source into direct current, a system impedance simulation unit that simulates a system impedance provided at a subsequent stage of the forward conversion circuit unit, and a system impedance simulation unit. A plurality of upper and lower switching arms each having a semiconductor switching element corresponding to the upper arm and a semiconductor switching element corresponding to the lower arm, which are provided in the subsequent stage, are configured.
提案する第2の電力変換装置の試験装置は、前記複数の上下スイッチングアームに含まれる複数の半導体スイッチング素子について、前記最終製品の電力変換器の回路構成に合わせて、スイッチングするものとスイッチングしないものとを選別し、スイッチングするアームには、前記最終製品の電力変換器を動作させるのと同一のスイッチングパルスを入力し、スイッチングしないアームは、常時オフにしておくように動作させるものである。 The proposed test apparatus for the second power conversion device is one that switches and does not switch the plurality of semiconductor switching elements included in the plurality of upper and lower switching arms according to the circuit configuration of the power converter of the final product. The same switching pulse as that for operating the power converter of the final product is input to the arm that performs switching, and the arm that does not perform switching is operated so that it is always turned off.
提案する第3の電力変換装置の試験装置は、前記第1の電力変換装置の試験装置において、前記試験用電力変換器は、直流を交流に変換する逆変換回路部を備え、この逆変換回路部の出力側に、前記試験用電力変換器の出力容量よりも負荷容量の小さい負荷を接続したか、または、負荷を接続せずに開放端としたものである。 The proposed third power conversion device test apparatus is the first power conversion device test apparatus, wherein the test power converter includes an inverse conversion circuit unit that converts direct current into alternating current, and the inverse conversion circuit A load having a load capacity smaller than the output capacity of the test power converter is connected to the output side of the test unit, or an open end is connected without connecting a load.
提案する第4の電力変換装置の試験装置は、前記第2の電力変換装置の試験装置において、前記試験用電力変換器は、前記最終製品の電力変換器と前記試験用電力変換器との電気的特性の差分を調整する差分調整部、をさらに有するものである。 The proposed test apparatus for the fourth power converter is the test apparatus for the second power converter, wherein the test power converter is an electric power between the power converter of the final product and the test power converter. A difference adjustment unit that adjusts the difference between the target characteristics.
提案する第5の電力変換装置の試験装置は、前記第4の電力変換装置の試験装置において、前記最終製品の電力変換器は、該最終製品の電力変換器を構成する1つ以上の半導体スイッチング素子を冷却する第1の冷却フィンを備え、前記試験用電力変換器は、前記最終製品の電力変換器の構成に対応した、複数の上下スイッチングアームのうちの1つ以上の半導体スイッチング素子を冷却する第2の冷却フィンを備え、前記差分調整部は、前記最終製品の電力変換器の1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と前記第1の冷却フィンとの間の静電容量C0と、前記試験用電力変換器の対応する1つ以上の上下スイッチングアームに含まれる2つの半導体スイッチング素子の接続点と前記第2の冷却フィンとの間の静電容量C1と、を一致または略一致させるコンデンサを備えるものである。 The proposed fifth power conversion device test apparatus is the fourth power conversion device test apparatus, wherein the power converter of the final product is one or more semiconductor switching devices constituting the power converter of the final product. A first cooling fin for cooling the element, wherein the test power converter cools one or more semiconductor switching elements of a plurality of upper and lower switching arms corresponding to the configuration of the power converter of the final product A second cooling fin, and the difference adjustment unit includes a capacitance C0 between an output terminal of one or more semiconductor switching elements of the power converter of the final product and the first cooling fin; A capacitance C1 between a connection point of two semiconductor switching elements included in one or more corresponding upper and lower switching arms of the test power converter and the second cooling fin is set to one. Or in which a capacitor to substantially coincide.
提案する第6の電力変換装置の試験装置は、前記第4の電力変換装置の試験装置において、前記差分調整部は、前記最終製品の電力変換器を構成する1つ以上の半導体スイッチング素子の各出力端子と接地電位部との間の対地インピーダンスとそれぞれ等価なインピーダンス素子を、前記試験用電力変換器の、前記最終製品の電力変換器の構成に対応した、複数の上下スイッチングアームのうちの1つ以上の上下スイッチングアームに含まれる2つの半導体スイッチング素子の各接続点と接地電位部との間にそれぞれ接続したものである。 The proposed sixth power conversion device test apparatus is the fourth power conversion device test apparatus, in which the difference adjustment unit is configured so that each of the one or more semiconductor switching elements constituting the power converter of the final product is provided. An impedance element equivalent to the ground impedance between the output terminal and the ground potential portion is selected from one of a plurality of upper and lower switching arms corresponding to the configuration of the power converter of the final product of the test power converter. Each of the semiconductor switching elements included in one or more upper and lower switching arms is connected between each connection point and the ground potential portion.
提案する第7の電力変換装置の試験装置は、前記第4の電力変換装置の試験装置において、前記差分調整部は、前記試験用電力変換器の各半導体スイッチング素子と対応する各ゲート駆動信号出力部との間にゲート抵抗を備えるか、または、前記各半導体スイッチング素子のゲート−エミッタ間にゲートコンデンサを備え、前記各ゲート抵抗の各抵抗値または前記各ゲートコンデンサの各容量を調整して、前記試験用電力変換器における各半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率を、最終製品の電力変換器において対応するそれぞれの半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率に一致または略一致させたものである。 The proposed seventh power conversion device test apparatus is the fourth power conversion device test apparatus, wherein the difference adjustment unit outputs each gate drive signal corresponding to each semiconductor switching element of the test power converter. A gate resistor between each of the semiconductor switching elements, or a gate capacitor between the gate and emitter of each of the semiconductor switching elements, adjusting each resistance value of each gate resistor or each capacitance of each gate capacitor, The voltage change rate when each semiconductor switching element in the test power converter is turned on and off is equal to the voltage change rate when the corresponding semiconductor switching element is turned on and turned off in the power converter of the final product. It is a thing that is almost matched.
提案する第8の電力変換装置の試験装置は、前記第4の電力変換装置の試験装置において、前記差分調整部は、前記試験用電力変換器の各半導体スイッチング素子と対応する各ゲート駆動信号出力部との間にゲート抵抗を備えるか、または、前記各半導体スイッチング素子のゲート−エミッタ間にゲートコンデンサを備え、前記各ゲート抵抗の各抵抗値または前記各ゲートコンデンサの各容量を調整して、前記試験用電力変換器における各半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率を、最終製品の電力変換器において対応するそれぞれの半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率より大きく設定したものである。 The proposed test apparatus of the eighth power converter is the test apparatus of the fourth power converter, wherein the difference adjustment unit outputs each gate drive signal corresponding to each semiconductor switching element of the test power converter. A gate resistor between each of the semiconductor switching elements, or a gate capacitor between the gate and emitter of each of the semiconductor switching elements, adjusting each resistance value of each gate resistor or each capacitance of each gate capacitor, The voltage change rate when each semiconductor switching element in the test power converter is turned on and off is set larger than the voltage change rate when each semiconductor switching element corresponding to the final product power converter is turned on and off. It is a thing.
提案する第9の電力変換装置の試験装置は、前記第4の電力変換装置の試験装置において、前記最終製品の電力変換器は、該最終製品の電力変換器を構成する1つ以上の半導体スイッチング素子を冷却する第1の冷却フィンを備え、前記試験用電力変換器は、前記最終製品の電力変換器の構成に対応した、複数の上下スイッチングアームのうちの1つ以上の半導体スイッチング素子を冷却する第2の冷却フィンを備え、前記差分調整部は、前記試験用電力変換器の1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と前記第2の冷却フィンとの間の静電容量C1を、前記最終製品の電力変換器の対応する1つ以上の上下スイッチングアームに含まれる2つの半導体スイッチング素子の接続点と前記第1の冷却フィンとの間の静電容量C0より大きくさせるコンデンサを備えるものである。 The proposed ninth power conversion device test apparatus is the fourth power conversion device test apparatus, wherein the power converter of the final product is one or more semiconductor switching devices constituting the power converter of the final product. A first cooling fin for cooling the element, wherein the test power converter cools one or more semiconductor switching elements of a plurality of upper and lower switching arms corresponding to the configuration of the power converter of the final product A second cooling fin, and the difference adjustment unit has a capacitance C1 between an output terminal of one or more semiconductor switching elements of the test power converter and the second cooling fin, It is larger than the capacitance C0 between the connection point of two semiconductor switching elements included in one or more corresponding upper and lower switching arms of the power converter of the final product and the first cooling fin. In which a capacitor for.
提案する第10の電力変換装置の試験装置は、前記第1の電力変換装置の試験装置において、試験用電力変換器に供給する電源電圧を調整する電圧調整部、をさらに有するものである。 The proposed test apparatus for the tenth power conversion apparatus further includes a voltage adjustment unit that adjusts a power supply voltage supplied to the test power converter in the test apparatus for the first power conversion apparatus.
提案する第1の電力変換装置の試験装置によれば、最終製品の電力変換器より小さい出力容量の試験用電力変換器を用いることで、広い試験用エリアを確保する必要がなく、省スペースでありながら、接続された制御回路の配線類に発生する電位変動を、最終製品の電力変換器に接続した場合と同様にして(近似して)、組み合わせノイズ試験と同等のノイズ耐量試験を制御回路に対して行なうことができる。また、試験用電力変換器の前段に、系統インピーダンスを模擬した系統インピーダンス模擬部、をさらに有する構成とすることで、系統インピーダンスの影響を考慮したノイズ耐性試験を行なうことができる。 According to the proposed test apparatus for the first power converter, by using a test power converter having an output capacity smaller than that of the final product power converter, it is not necessary to secure a wide test area and save space. However, the potential fluctuation generated in the wiring of the connected control circuit is the same as (approximate) when connected to the power converter of the final product, and the noise tolerance test equivalent to the combined noise test is performed on the control circuit. Can be done. Moreover, the noise immunity test which considered the influence of system impedance can be performed by setting it as the structure which further has the system impedance simulation part which simulated system impedance in the front | former stage of the power converter for a test.
提案する第2の電力変換装置の試験装置によれば、前記複数の上下スイッチングアームは、前記最終製品の電力変換器の回路構成に合わせて、スイッチングするものとスイッチングしないものとを選別し、スイッチングするアームには、前記最終製品の電力変換器を動作させるのと同一のスイッチングパルスを入力し、スイッチングしないアームは、常時オフにしておくように動作させることで、試験装置を、様々なタイプの電力変換器に汎用的に適用できるものとすることができる。 According to the proposed test apparatus for the second power conversion device, the plurality of upper and lower switching arms are switched according to the circuit configuration of the power converter of the final product, and those that are not switched are selected and switched. The same switching pulse as that for operating the power converter of the final product is input to the arm that performs the operation, and the arm that does not perform switching is operated so that it is always turned off, so that the test apparatus can be operated in various types. The power converter can be applied universally.
提案する第3の電力変換装置の試験装置によれば、逆変換回路部の出力側に、試験用電力変換器の出力容量よりも負荷容量の小さい負荷を接続するか、または、負荷を接続せずに開放端としても、電力変換器の半導体スイッチング素子のオン、オフによる電圧変動については、負荷を接続した場合と同様なノイズ耐量試験を実施できるために、試験用エリアをさらに省スペース化することが可能となる。 According to the proposed test apparatus for the third power converter, a load having a load capacity smaller than the output capacity of the test power converter or a load is connected to the output side of the inverse converter circuit unit. Even if it is an open end, it is possible to perform a noise tolerance test similar to when a load is connected for voltage fluctuations due to turning on and off of the semiconductor switching element of the power converter. It becomes possible.
提案する第5の電力変換装置の試験装置によれば、試験用電力変換器の1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と冷却フィンとの間に電気的特性の差分を調整するコンデンサを設けることで、最終製品の電力変換器の対応する1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と冷却フィンとの間の浮遊容量を考慮したノイズ試験が実施できる。 According to the proposed test apparatus for the fifth power converter, a capacitor for adjusting a difference in electrical characteristics is provided between the output terminal of one or more semiconductor switching elements of the test power converter and the cooling fin. Thus, a noise test can be performed in consideration of the stray capacitance between the output terminal of one or more semiconductor switching elements corresponding to the power converter of the final product and the cooling fin.
提案する第6の電力変換装置の試験装置によれば、インピーダンス素子を試験用電力変換器における1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と接地電位部との間に接続することで、最終製品の負荷(モータ等)の浮遊インピーダンスを考慮したノイズ試験が実施できる。 According to the proposed test apparatus for the sixth power converter, the impedance element is connected between the output terminal of one or more semiconductor switching elements in the test power converter and the ground potential portion, so that the final product A noise test can be performed in consideration of the floating impedance of the load (motor, etc.).
提案する第7の電力変換装置の試験装置は、試験用電力変換器の各半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率を、最終製品の電力変換器において対応するそれぞれの半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率に一致または略一致させた場合には、その電圧変化率に比例するノイズを一層正確に再現することができ、ノイズ耐量評価の妥当性を高めることができる。提案する第8の電力変換装置の試験装置は、試験用電力変換器の各半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率を、最終製品の電力変換器において、対応するそれぞれの半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率より大きく設定した場合、要求される耐量より更に厳しい条件で試験を行なうことができ、より高い信頼性を実現することができる。 The proposed test apparatus of the seventh power conversion device is configured to determine the voltage change rate of each semiconductor switching element of the test power converter when the semiconductor switching element is turned on and off, for each of the corresponding semiconductor switching elements in the power converter of the final product. When the voltage change rates at the ON time and OFF time are matched or substantially matched, noise proportional to the voltage change rate can be reproduced more accurately, and the validity of the noise tolerance evaluation can be improved. The proposed test apparatus of the eighth power conversion device is configured to determine the voltage change rate when each semiconductor switching element of the test power converter is turned on and off, in each of the corresponding semiconductor switching elements in the power converter of the final product. When the voltage change rate is set to be larger than the voltage change rate at the time of turning on and off, the test can be performed under conditions more severe than the required tolerance, and higher reliability can be realized.
提案する第9の電力変換装置の試験装置は、試験用電力変換器における電源電圧V1を、最終製品の電力変換器における電源電圧V0より低く設定した場合において、差分調整部が、上記試験用電力変換器の1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と上記第2の冷却フィンとの間の静電容量C1を、上記最終製品の電力変換器の対応する1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と上記第1の冷却フィンとの間の静電容量C0より大きく設定させるコンデンサを備える構成の場合には、試験用電力変換器における電源電圧V1を最終製品の電力変換器における電源電圧V0より低く設定することによって、コモンモード電流Icが最終製品よりも小さくなることを避けることができ、ノイズ耐量について条件が緩和してしまうのを避けることができる。 When the power supply voltage V1 in the test power converter is set lower than the power supply voltage V0 in the power converter of the final product, the difference adjusting unit is configured to use the above test power. Capacitance C1 between the output terminal of one or more semiconductor switching elements of the converter and the second cooling fin is used as the output terminal of one or more semiconductor switching elements corresponding to the power converter of the final product. And the first cooling fin, the power supply voltage V1 in the test power converter is lower than the power supply voltage V0 in the final product power converter. By setting, it can be avoided that the common mode current Ic becomes smaller than the final product, and the condition for noise immunity is eased. You can kick it.
提案する第10の電力変換装置の試験装置は、試験用電力変換器に供給する電源電圧を調整する電圧調整部、を更に有する構成とすることで、その電力変換器の試験装置を、用途の異なる多種多様な設置条件・出力形態を持つ最終製品の電力変換器に対して更に汎用的に適用できるものとすることができる。 The proposed test apparatus of the tenth power converter further includes a voltage adjustment unit that adjusts the power supply voltage supplied to the test power converter, so that the test apparatus for the power converter can be Further, it can be applied to a power converter of a final product having a wide variety of different installation conditions and output forms.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態についての詳細を説明する。なお、本願は、特願2008−328845号を利用する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の試験装置の構成図である。
The details of the embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This application uses Japanese Patent Application No. 2008-328845.
FIG. 1 is a configuration diagram of a test apparatus for a power converter according to an embodiment of the present invention.
図1に示す、本実施形態の電力変換装置10は、最終製品の電力変換器より小さい出力容量を有する試験用電力変換器11と、その試験用電力変換器11を制御する制御回路12によって構成される。この図1に示す制御回路12は、図18のように、最終製品の電力変換器に接続されるのではなく、最終製品の電力変換器より小さい出力容量の試験用電力変換器11に接続される。 A power conversion apparatus 10 according to the present embodiment shown in FIG. 1 includes a test power converter 11 having an output capacity smaller than that of a final product power converter, and a control circuit 12 that controls the test power converter 11. Is done. The control circuit 12 shown in FIG. 1 is not connected to the final product power converter as shown in FIG. 18, but is connected to the test power converter 11 having an output capacity smaller than that of the final product power converter. The
試験用電力変換器11は、与えられた交流電圧をダイオードブリッジにより構成した整流回路13により整流し、平滑コンデンサ14により平滑化された直流電圧を複数の半導体スイッチング素子15−1、15−2、16−1、16−2、17−1、17−2により構成される三相インバータ回路18により交流電圧に変換して、負荷(モータ等)23に出力する。なお、図1において、負荷23が破線で示されているのは、後述するように、負荷を接続しない場合もあるからである。電流センサ19−1、19−2は、三相インバータ回路18のu相の出力端とw相の出力端に流れる交流電流をその大きさに応じた検出電圧(交流電圧)に変換し、電流検出信号として制御回路12に出力する。 The test power converter 11 rectifies a given AC voltage by a rectifier circuit 13 configured by a diode bridge, and converts the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor 14 into a plurality of semiconductor switching elements 15-1, 15-2, It is converted into an alternating voltage by a three-phase inverter circuit 18 constituted by 16-1, 16-2, 17-1 and 17-2, and output to a load (motor etc.) 23. In FIG. 1, the load 23 is indicated by a broken line because the load may not be connected as will be described later. The current sensors 19-1 and 19-2 convert an alternating current flowing through the u-phase output terminal and the w-phase output terminal of the three-phase inverter circuit 18 into a detection voltage (alternating voltage) corresponding to the magnitude of the current. The detection signal is output to the control circuit 12.
制御回路12は、整流回路13により整流された直流電圧と、試験用電力変換器11が出力する交流電流の大きさに対応した検出電圧とにより、各半導体スイッチング素子のゲート電圧を制御するゲート駆動信号を生成し、各ゲート駆動回路(図1では、半導体スイッチング素子15−1、15−2に対応するゲート駆動回路21−1、21−2だけが図示され、後は省略されている)に出力する。 The control circuit 12 controls the gate voltage of each semiconductor switching element by the DC voltage rectified by the rectifier circuit 13 and the detection voltage corresponding to the magnitude of the AC current output by the test power converter 11. A signal is generated, and each gate drive circuit (in FIG. 1, only the gate drive circuits 21-1 and 21-2 corresponding to the semiconductor switching elements 15-1 and 15-2 are shown, and the rest is omitted). Output.
そして、図1に示すように、高周波電圧印加装置22により、制御回路12の信号の基準となる電位部と、試験用電力変換器11の接地電位部(図1では、筺体等金属24をグランドとしている)との間に数kVのノイズ電圧を印加して、制御回路12が誤動作しないことを確認する電磁ノイズ耐量試験を実施する。なお、以上の説明では、試験用電力変換器11は、交流電圧を入力し、整流する構成であったが、整流回路13を廃し、交流電圧の代わりに直流電圧を入力する構成をとることも可能である。 Then, as shown in FIG. 1, the high-frequency voltage application device 22 causes the potential part to be a reference of the signal of the control circuit 12 and the ground potential part of the test power converter 11 (in FIG. A noise voltage of several kV is applied between them and an electromagnetic noise tolerance test is performed to confirm that the control circuit 12 does not malfunction. In the above description, the test power converter 11 is configured to input and rectify an AC voltage, but the rectifier circuit 13 may be eliminated and a DC voltage may be input instead of the AC voltage. Is possible.
例えば、最終製品の電力変換器が、入力された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、この整流回路から出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサとを有するコンバータ回路を備え、このコンバータ回路から出力される直流電圧をその最終製品の電力変換器のインバータ回路に直流電圧として与える場合、試験用電力変換器11も、図1に示すように、入力された交流電圧を直流回路に変換する整流回路13と、この整流回路13から出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサ14とを有する試験用コンバータ回路を備え、この試験用コンバータ回路から出力される直流電圧を試験用の三相インバータ回路18に直流電圧として与えることが好ましい。 For example, the power converter of the final product includes a converter circuit having a rectifier circuit that converts an input AC voltage into a DC voltage, and a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage output from the rectifier circuit. When the DC voltage output from the inverter is applied as a DC voltage to the inverter circuit of the power converter of the final product, the test power converter 11 also converts the input AC voltage into a DC circuit as shown in FIG. A test converter circuit having a rectifier circuit 13 and a smoothing capacitor 14 for smoothing the DC voltage output from the rectifier circuit 13 is provided, and the DC voltage output from the test converter circuit is used as a test three-phase inverter circuit. 18 is preferably applied as a DC voltage.
なお、上記した制御回路12の信号の基準となる電位部とは、制御回路12内のCPU(Central Processing Unit)のシグナルグランド、制御回路12内の絶縁部分(すなわち、他の回路部分とは絶縁した箇所にある導電部)のシグナルグランド、等である。最終製品の電力変換器が数百Vの電圧で動作するのに対して、制御回路12内のこれらの部位は、数Vの電圧で動作するため、誤動作が発生しやすくなっている。なお、シグナルグランド以外にも試験対象の電力変換装置における回路上の任意の点を基準電位部と定めて試験してもかまわない。 It should be noted that the above-described potential part serving as a reference for the signal of the control circuit 12 is a signal ground of a CPU (Central Processing Unit) in the control circuit 12 and an insulating part in the control circuit 12 (that is, insulated from other circuit parts). The signal ground of the conductive part at the location where While the power converter of the final product operates with a voltage of several hundred volts, these parts in the control circuit 12 operate with a voltage of several volts, and thus malfunctions are likely to occur. In addition to the signal ground, an arbitrary point on the circuit in the power conversion device to be tested may be determined as a reference potential portion for testing.
電力変換器の出力容量は、負荷容量に応じて決まる。すなわち、負荷に印加すべき電圧、通流すべき電流が電力変換器にも課せられる。これにより、電力変換器の主要な構成部品(半導体スイッチング素子等の能動部品や、リアクトル等の受動部品の定格容量、これら部品の冷却のための冷却フィンの大きさ、通風のためのファンの大きさ、等)の仕様が決まる。これら電力変換器の構成部品は一般に定格容量が大きいほど、発生する損失(すなわち熱量)が大きくなり、その損失に耐えることを主な理由として寸法が増大する。 The output capacity of the power converter is determined according to the load capacity. That is, the voltage to be applied to the load and the current to be passed are also imposed on the power converter. As a result, the main components of the power converter (the rated capacity of active components such as semiconductor switching elements and passive components such as reactors, the size of cooling fins for cooling these components, and the size of fans for ventilation) Etc.) is determined. In general, the larger the rated capacity of these power converter components, the larger the generated loss (ie, the amount of heat), and the larger the size, mainly because it can withstand the loss.
例えば、半導体スイッチング素子について述べると、通電すべき電流にほぼ比例して、半導体スイッチング素子の半導体部分の面積は増大する。また、半導体スイッチング素子に電流が通電することによって発生する熱量は、半導体スイッチング素子の外に逃がして半導体スイッチング素子の温度が高温にならないようにする必要があるが、その熱量は、半導体スイッチング素子の印加電圧と通電電流とに比例する。このため、半導体スイッチング素子で発生した熱を放熱するための冷却用部品も、半導体スイッチング素子の面積の増加に伴い、大型化する。 For example, when describing a semiconductor switching element, the area of the semiconductor portion of the semiconductor switching element increases in proportion to the current to be energized. In addition, the amount of heat generated when a current is supplied to the semiconductor switching element needs to escape to the outside of the semiconductor switching element so that the temperature of the semiconductor switching element does not reach a high temperature. It is proportional to the applied voltage and the conduction current. For this reason, the cooling component for dissipating the heat generated in the semiconductor switching element also increases in size as the area of the semiconductor switching element increases.
例えば、モータ駆動用の汎用インバータの場合、5.5kWのものの体積が約10,000cm3であるのに対し、55kWのものの体積は約70,000cm3である。
このことを逆の方向から見ると、精度が高いノイズ耐量試験を行なうために、最終製品と同等の大きな出力容量を有する電力変換器と制御回路12とを接続するには、試験用に広いエリアを確保しなければならない、ということである。これは、コスト面、試験装置作成の手間などから困難である。
For example, in the case of a general-purpose inverter for driving a motor, the volume of a 5.5 kW inverter is about 10,000 cm 3 , while the volume of a 55 kW inverter is about 70,000 cm 3 .
Looking at this from the opposite direction, it is necessary to connect a power converter having a large output capacity equivalent to that of the final product and the control circuit 12 in order to perform a highly accurate noise tolerance test. It must be ensured. This is difficult in terms of cost and labor for preparing the test apparatus.
また、図1の構成では、最終製品の電力変換器と同様の構成を有し、より小さい出力容量を有する試験用電力変換器11を用いることで、試験用の広いエリアを確保する必要がなく、省スペースで、接続された制御回路12の配線類に発生する電位変動(ノイズ)を、最終製品の電力変換器に接続した場合と同様にする(近くする)ことが可能になる。 Further, in the configuration of FIG. 1, it is not necessary to secure a wide test area by using the test power converter 11 having the same configuration as the power converter of the final product and having a smaller output capacity. Thus, in a space-saving manner, the potential fluctuation (noise) generated in the wirings of the connected control circuit 12 can be made (similar to) the same as when connected to the power converter of the final product.
なお、図1の試験用電力変換器11の回路構成は、最終製品の電力変換器と同じでもよいが、半導体スイッチング素子をオン、オフすることによって、接続された制御回路12の配線類に発生するノイズが最終製品の電力変換器に接続した場合と同等になる範囲で異なる回路方式としてもよい。このような構成であれば、少なくともノイズを模擬したノイズ耐量試験を行なうことができる。 The circuit configuration of the test power converter 11 in FIG. 1 may be the same as that of the final product power converter, but is generated in the wiring of the connected control circuit 12 by turning on and off the semiconductor switching element. Different circuit systems may be used as long as the noise to be generated is equivalent to the case of connecting to the final product power converter. With such a configuration, at least a noise tolerance test simulating noise can be performed.
一方、制御回路については、電力変換器の所定の性能、機能を実現するためのロジックに基づいて構成され、電力変換器の出力容量とはあまり関係ない。したがって、制御回路の寸法は、電力変換器の出力容量にほとんど依存しない。例えば、上述の例の5.5kWの汎用インバータと、55kWの汎用インバータとを同一の制御回路によって動作させることは可能である。 On the other hand, the control circuit is configured based on the logic for realizing the predetermined performance and function of the power converter, and has little relation to the output capacity of the power converter. Therefore, the dimensions of the control circuit are almost independent of the output capacity of the power converter. For example, it is possible to operate the 5.5 kW general-purpose inverter in the above example and the 55 kW general-purpose inverter by the same control circuit.
すなわち、図1の制御回路12は、最終製品に使用予定のものである。上述の高周波電圧印加装置22により、制御回路12の基準となる電位部と、試験用電力変換器11の接地電位部との間に数kVのノイズ電圧を印加して、制御回路12が誤動作した場合(例えば、制御回路12内のCPUが暴走し、安全装置により装置が停止した場合)、制御回路12の改良が行われる。 That is, the control circuit 12 shown in FIG. 1 is intended for use in the final product. The control circuit 12 malfunctions when a high-voltage voltage application device 22 applies a noise voltage of several kV between the reference potential portion of the control circuit 12 and the ground potential portion of the test power converter 11. In some cases (for example, when the CPU in the control circuit 12 runs away and the device is stopped by a safety device), the control circuit 12 is improved.
なお、電力変換器が制御回路に及ぼす電磁ノイズの影響の主要なものの1つに、電力変換器の電圧変化すなわち電力変換器の半導体スイッチング素子をオン、オフすることによって発生する電圧の変動がある。 Note that one of the main effects of electromagnetic noise on the control circuit by the power converter is a voltage change of the power converter, that is, a voltage fluctuation generated by turning on and off the semiconductor switching element of the power converter. .
この電圧変動は、電力変換器が負荷電流を通電しなくても、通電した場合と同様に発生する。このことを利用して、図1の試験用電力変換器11によるノイズ耐量試験において、試験用電力変換器11に負荷を接続せず、試験用電力変換器11の三相インバータ回路18の出力信号が通る導体の先端を開放したり、または、試験用電力変換器11の出力容量より小さい出力容量を有する負荷を接続して、試験用電力変換器11の三相インバータ回路18に流れる電流を小さくしたりする。 Even if the power converter does not energize the load current, this voltage fluctuation occurs in the same manner as when the energization is performed. By utilizing this, in the noise tolerance test by the test power converter 11 of FIG. 1, the output signal of the three-phase inverter circuit 18 of the test power converter 11 is not connected to the test power converter 11. The current flowing through the three-phase inverter circuit 18 of the test power converter 11 is reduced by opening the tip of the conductor through which the current passes, or by connecting a load having an output capacity smaller than the output capacity of the test power converter 11. To do.
このようにしても、電圧変動については、規定の負荷を接続した場合とほぼ同様なノイズ耐量試験を行なうことができる。
なお、負荷を接続する場合は、負荷の設置場所の確保が必要となるだけでなく、負荷の消費電力を熱に変換したり、電源に回生させたりする必要がある。そして、このことに伴って、冷却装置が大規模化したり、電源に回生させるための専用の装置が必要になったりし、煩雑である。提案する手法を用いることで、これらの問題が解決する。
Even in this way, with respect to voltage fluctuation, a noise tolerance test can be performed almost the same as when a specified load is connected.
In addition, when connecting a load, it is necessary not only to secure the installation location of the load, but also to convert the power consumption of the load into heat or to regenerate the power supply. As a result, the size of the cooling device is increased, and a dedicated device for regenerating the power source is required, which is complicated. By using the proposed method, these problems can be solved.
半導体電力変換器では、一般に、半導体スイッチング素子に放熱フィンを取り付けて用いる。放熱フィンは一般に接地される。ここで、放熱フィンと半導体スイッチング素子との間には浮遊容量が存在し、この浮遊容量を介して半導体スイッチング素子をオン、オフした場合に電流が流れる。これが所謂、コモンモード電流であり、電磁ノイズの要因である。そこで、図1の試験用電力変換器11として、最終製品の電力変換器より出力容量が小さい半導体スイッチング素子を用いる場合、出力容量の違いに起因する浮遊容量の違いを考慮する必要がある。 In a semiconductor power converter, a semiconductor switching element is generally used with a radiation fin attached thereto. The radiating fin is generally grounded. Here, a stray capacitance exists between the radiation fin and the semiconductor switching element, and a current flows when the semiconductor switching element is turned on and off via the stray capacitance. This is a so-called common mode current and is a cause of electromagnetic noise. Therefore, when a semiconductor switching element having an output capacity smaller than that of the final product power converter is used as the test power converter 11 of FIG. 1, it is necessary to consider the difference in stray capacitance due to the difference in output capacity.
一般に、出力容量の大きなスイッチング素子のチップは面積が大きく、したがって浮遊容量も大きい。浮遊容量の値は、代表的なスイッチング素子であるIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)において、600V、120Aのもので数百pFである。コモンモード電流の大きさは、印加電圧の振幅、時間変化率、および、浮遊容量の大きさにより決まる。よって、前二者(印加電圧の振幅、時間変化率)を回路設計や調整で最終製品の電力変換器と合わせても、浮遊容量の大きさについては、スイッチング素子の出力容量が異なりチップの面積も異なるため、そのままでは最終製品の電力変換器と合わせることはできない。出力容量が試験用より大きい最終製品の電力変換器の方が、コモンモード電流が大きくなり電磁ノイズの条件として厳しくなる。すなわち、試験用電力変換器11の方が電磁ノイズの条件として緩くなり、最終製品の電力変換器においてノイズ耐量を満たしているかどうかが評価できない恐れがある。 In general, a switching element chip having a large output capacitance has a large area, and therefore has a large stray capacitance. The value of the stray capacitance is several hundred pF for an IGBT (insulated gate bipolar transistor), which is a typical switching element, at 600 V and 120 A. The magnitude of the common mode current is determined by the amplitude of the applied voltage, the time change rate, and the magnitude of the stray capacitance. Therefore, even if the former two (amplitude of applied voltage, rate of change in time) are combined with the final product power converter by circuit design and adjustment, the output capacitance of the switching element differs in the size of the stray capacitance, and the chip area Therefore, it cannot be combined with the final power converter as it is. The final product power converter, whose output capacity is larger than that for testing, has a larger common mode current and becomes stricter in terms of electromagnetic noise. That is, the test power converter 11 becomes loose as a condition of electromagnetic noise, and it may not be possible to evaluate whether or not the final product power converter satisfies the noise tolerance.
この問題は、図1の試験用電力変換器11において、図2に示すように、三相インバータ回路18のブリッジの出力端(各相の上アームと下アームとの間)と放熱フィン25との間に、最終製品の電力変換器と試験用電力変換器11との電気的特性の差分(ここでは浮遊容量)を調整する差分調整部を構成するコンデンサ26、27、28を付加することにより解決できる。 As shown in FIG. 2, in the test power converter 11 of FIG. 1, the problem is that the output terminal of the bridge of the three-phase inverter circuit 18 (between the upper arm and the lower arm of each phase), the radiation fin 25, By adding capacitors 26, 27, and 28 that constitute a difference adjustment unit that adjusts the difference (here, stray capacitance) of the electrical characteristics between the final product power converter and the test power converter 11 can be solved.
すなわち、最終製品の電力変換器における三相インバータ回路の各相の半導体スイッチング素子と放熱フィンとの間の浮遊容量C1と、試験用電力変換器11における三相インバータ回路18の各相の半導体スイッチング素子と放熱フィン25との間の浮遊容量C2と、の差分の静電容量C3(=C1−C2)を持つコンデンサ26、27、28を浮遊容量と並列に接続する。 In other words, the stray capacitance C1 between the semiconductor switching element of each phase of the three-phase inverter circuit and the radiation fin in the power converter of the final product, and the semiconductor switching of each phase of the three-phase inverter circuit 18 in the test power converter 11 Capacitors 26, 27, and 28 having a capacitance C3 (= C1-C2) of a difference between the stray capacitance C2 between the element and the radiation fin 25 are connected in parallel with the stray capacitance.
これにより、試験用電力変換器11における三相インバータ回路18の出力端と三相インバータ回路18を構成する半導体スイッチング素子が取り付けられた放熱(冷却)フィン(第2の放熱フィン)25との間の静電容量を、最終製品の電力変換器における三相インバータ回路の出力端と放熱フィン(第1の放熱フィン)との間の静電容量に一致または略一致させることができ、最終製品の電力変換器の三相インバータ回路と放熱フィンとの間の浮遊容量を考慮したノイズ試験を実施できる。 Thereby, between the output end of the three-phase inverter circuit 18 in the test power converter 11 and the heat radiation (cooling) fin (second heat radiation fin) 25 to which the semiconductor switching elements constituting the three-phase inverter circuit 18 are attached. The capacitance of the final product can be made to match or substantially match the capacitance between the output end of the three-phase inverter circuit and the radiation fin (first radiation fin) in the power converter of the final product. A noise test can be performed in consideration of stray capacitance between the three-phase inverter circuit of the power converter and the heat radiation fin.
なお、コンデンサのインピーダンスは周波数特性を有し、高周波帯域では、寄生インダクタンスの影響でコンデンサとして作用しなくなるため、問題となる周波数帯域におけるインピーダンス特性が、最終製品の電力変換器を接続した場合の浮遊容量に近くなるようなコンデンサを選定する必要がある。 Note that the impedance of the capacitor has frequency characteristics, and since it does not function as a capacitor due to the influence of parasitic inductance in the high frequency band, the impedance characteristics in the problematic frequency band are floating when the power converter of the final product is connected. It is necessary to select a capacitor that is close to the capacitance.
半導体電力変換器に接続される負荷(モータ等)は、対地インピーダンス(浮遊インピーダンス)を有することが多い。このため負荷の筺体やフレームが接地されている場合には、負荷の電流通電部と筺体やフレームとの間の浮遊容量を介して、負荷の対地電圧の変化に応じた電流が流れる。この電流は、コモンモード電流に相当し、電磁ノイズの一因となる。したがって、この部分を最終製品の電力変換器を接続した条件に合わせることが、ノイズ耐量のより高精度の評価にとっては望ましい。 A load (such as a motor) connected to the semiconductor power converter often has a ground impedance (floating impedance). For this reason, when the load housing or frame is grounded, a current corresponding to the change in the ground voltage of the load flows through the stray capacitance between the current conducting portion of the load and the housing or frame. This current corresponds to a common mode current and contributes to electromagnetic noise. Therefore, matching this part with the condition where the power converter of the final product is connected is desirable for more accurate evaluation of noise immunity.
この問題は、図3に示すように、負荷の対地インピーダンスと等価なインピーダンス素子31、32、33を、試験用電力変換器11における三相インバータ回路(ブリッジ回路)18の各相の出力端と接地電位部との間に接続し、差分調整部とすることにより解決できる。負荷の対地インピーダンスは、一般に負荷インピーダンスと比較して十分に大きいため、消費電力が問題にならない小容量のインピーダンス素子を用いれば足りる。 As shown in FIG. 3, the problem is that impedance elements 31, 32, 33 equivalent to the ground impedance of the load are connected to the output terminals of the respective phases of the three-phase inverter circuit (bridge circuit) 18 in the test power converter 11. This can be solved by connecting between the ground potential unit and the difference adjustment unit. Since the load's ground impedance is generally sufficiently larger than the load impedance, it is sufficient to use a small-capacity impedance element that does not cause power consumption.
なお、負荷の対地インピーダンスとしては、一般にある周波数までは浮遊容量の容量成分が現れ、その周波数以降は寄生インピーダンスの誘導成分が現れる。さらに周波数が高まると、様々な部位の容量成分、誘導成分が現れ、複雑なインピーダンス特性を示す。提案する試験においては、少なくとも静電容量と寄生インピーダンスに相当する部分の模擬が必要である。それ以上の周波数におけるインピーダンスについては、電磁ノイズへの影響を考慮して模擬する。 In addition, as the ground impedance of the load, a capacitance component of stray capacitance generally appears up to a certain frequency, and an inductive component of parasitic impedance appears after that frequency. When the frequency is further increased, capacitive components and inductive components at various parts appear and show complex impedance characteristics. In the proposed test, at least the part corresponding to the capacitance and parasitic impedance must be simulated. Impedance at higher frequencies is simulated in consideration of the effect on electromagnetic noise.
いずれにしても、事前に、その出力端に導体を介して接続される負荷(モータ等)の浮遊インピーダンスの周波数特性を最終製品の電力変換器におけるインバータ回路の出力端と接地電位部とから見た周波数特性として計測しておき、その計測データに適合した試験装置を構成するような値が設定された、コンデンサ、コイル、抵抗、等を用いたネットワーク回路によって、図3に示す各インピーダンス素子を構成し、差分調整部とすればよい。このような技術については、下記文献に述べられている。
上述の負荷の対地インピーダンスと同様に、電源側のインピーダンスもノイズ特性に大きな影響を及ぼす。したがって、試験用電力変換器11において電源側のインピーダンスを最終製品の電力変換器を接続した場合と合わせることが望ましい。 Similar to the above-described ground impedance of the load, the impedance on the power source side has a great influence on the noise characteristics. Therefore, it is desirable to match the impedance on the power supply side in the test power converter 11 with the case where the power converter of the final product is connected.
このことは、電源側に相当するインピーダンス素子を接続することで達成できる。すなわち、図4に示すように、電源側については、対地インピーダンス35と、電源39のインピーダンス36、37、38とを加えた差分調整部を設けて模擬することが望ましい。 This can be achieved by connecting an impedance element corresponding to the power supply side. That is, as shown in FIG. 4, on the power supply side, it is desirable to provide a differential adjustment unit that adds the ground impedance 35 and the impedances 36, 37, and 38 of the power supply 39 to simulate.
以上に示した、半導体スイッチング素子と放熱フィン間の浮遊容量、負荷および電源のインピーダンスを模擬する手法のうち、複数の手法を組み合わせてノイズ耐量試験を行なうことも可能である。これらの手法は、それぞれの要因の影響度を考慮し、必要なものを用いればよい。これにより、最終製品の電力変換器を接続した場合に近い条件で制御回路12のノイズ耐量を評価することができる。 Of the above-described methods for simulating the stray capacitance between the semiconductor switching element and the radiating fin, the impedance of the load, and the power source, it is possible to perform a noise tolerance test by combining a plurality of methods. These methods may be used in consideration of the influence of each factor. Thereby, the noise immunity of the control circuit 12 can be evaluated under conditions close to the case where the final power converter is connected.
また、最終製品の電力変換器において、入力電圧、相数の条件は多様にあり、試験対象としての制御回路はこの最終製品の電力変換器と組み合わせて使用する前提で設計されている。そのため、後述する一部の実施例の主張とは異なるが、本実施形態の1つの変形例として、制御回路の動作を最終製品の電力変換器に接続された状態に近い状態で評価するために、試験用電力変換器に供給する電圧を最終製品の電力変換器に供給する電圧と同等となるように調整できる構成を、試験用電力変換器が持つことが望ましい。これにより、電力変換器の試験装置を、用途の異なる多種多様な設置条件・出力形態を持つ最終製品の電力変換器に対して汎用的に使用できるものとすることができる。 Further, there are various conditions for the input voltage and the number of phases in the power converter of the final product, and the control circuit as a test target is designed on the assumption that it is used in combination with the power converter of the final product. Therefore, although it is different from the assertion of some examples described later, as one modification of the present embodiment, in order to evaluate the operation of the control circuit in a state close to the state connected to the power converter of the final product. It is desirable that the test power converter has a configuration in which the voltage supplied to the test power converter can be adjusted to be equal to the voltage supplied to the final product power converter. As a result, the power converter test apparatus can be used universally for a final product power converter having a wide variety of installation conditions and output forms for different purposes.
電圧を調整する構成について、図5および図6を参照して説明する。
図5は、電圧調整機能を有する出力電圧可変の単巻変圧器(例えば、スライダック(登録商標))51を、系統電源(交流電源)52と整流回路13との間に設けた構成を示した図である。
A configuration for adjusting the voltage will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
FIG. 5 shows a configuration in which an output voltage variable autotransformer (for example, Slackac (registered trademark)) 51 having a voltage adjustment function is provided between a system power supply (AC power supply) 52 and the rectifier circuit 13. FIG.
図5では、系統電源52が出力する交流電圧を出力電圧可変の単巻変圧器51が入力して、それを所望とする電圧まで昇圧して、出力電圧可変の単巻変圧器51から整流回路13に出力している。なお、図5の構成において、当然のこととして、出力電圧可変の単巻変圧器51を用いて、所望とする電圧まで降圧することも可能である。 In FIG. 5, the AC voltage output from the system power supply 52 is input to the output voltage variable autotransformer 51 and boosted to a desired voltage, and the output voltage variable autotransformer 51 is connected to the rectifier circuit. 13 is output. In the configuration of FIG. 5, as a matter of course, it is also possible to step down to a desired voltage by using the output voltage variable autotransformer 51.
所望とする電圧まで昇圧する出力電圧可変の単巻変圧器がない場合、図6に示すように、図5の構成に対し、巻数比固定の昇圧トランス55を、出力電圧可変の単巻変圧器51と整流回路13の間に設ける。そして、所望とする電圧より小さい値の電圧まで、出力電圧可変の単巻変圧器51により昇圧し、出力電圧可変の単巻変圧器51の出力を、昇圧トランス55に入力して、それを所望とする電圧まで昇圧して、昇圧トランス55から整流回路13に出力する。 When there is no variable output voltage auto-transformer that boosts the voltage to a desired voltage, as shown in FIG. 6, a step-up transformer 55 with a fixed turns ratio is replaced with a variable output voltage auto-transformer as shown in FIG. 51 and between the rectifier circuit 13. Then, the voltage is boosted by the output voltage variable autotransformer 51 to a voltage smaller than the desired voltage, and the output of the output voltage variable autotransformer 51 is input to the step-up transformer 55 to obtain the desired voltage. The voltage is boosted to a voltage to be output from the step-up transformer 55 to the rectifier circuit 13.
整流回路の最大直流出力電圧は、整流回路13の入力交流電圧の線間電圧となることから、必要な最大直流電圧が整流回路13に出力できるように逆算をして、昇圧トランス55の巻数比を決定する。 Since the maximum DC output voltage of the rectifier circuit is a line voltage of the input AC voltage of the rectifier circuit 13, the reverse calculation is performed so that the necessary maximum DC voltage can be output to the rectifier circuit 13, and the turn ratio of the step-up transformer 55 To decide.
図5および図6に示す構成の場合、電圧調整部分には半導体を使用していないことから、スイッチングに起因するノイズの発生はなく、試験装置による正確なノイズ耐量の評価が可能となる。 In the case of the configuration shown in FIGS. 5 and 6, since no semiconductor is used in the voltage adjustment portion, noise due to switching does not occur, and accurate noise immunity evaluation by a test apparatus is possible.
一方、電圧調整部分を、整流回路13の後段に設けるために、調整する電圧が直流電圧になるものの、昇降圧チョッパ回路57を用いても電圧を調整することができる。
昇降圧チョッパ回路57は、図7に示すように、整流回路13による整流後の直流電圧を平滑コンデンサ59により平滑化して、その平滑コンデンサ59の出力を昇降圧する。この昇降圧チョッパ回路57は、その平滑コンデンサ59の他に、スイッチング素子61、リアクトル62、ダイオード63、コンデンサ65により構成される。そして、スイッチング素子61を駆動するゲート信号のデューティー比を調整することにより、後段の回路部分へ出力する電圧を昇降圧チョッパ回路57の入力電圧よりも低くすることも高くすることも可能である。さらに、この昇降圧チョッパ回路57は構成が簡単なことから、これを使用することにより、試験装置の規模の小型化・軽量化に貢献することができるという利点がある。
On the other hand, since the voltage adjustment portion is provided at the subsequent stage of the rectifier circuit 13, the voltage to be adjusted is a DC voltage, but the voltage can also be adjusted using the step-up / step-down chopper circuit 57.
As shown in FIG. 7, the step-up / step-down chopper circuit 57 smoothes the DC voltage after rectification by the rectifier circuit 13 using a smoothing capacitor 59, and steps up and down the output of the smoothing capacitor 59. The step-up / step-down chopper circuit 57 includes a switching element 61, a reactor 62, a diode 63, and a capacitor 65 in addition to the smoothing capacitor 59. Then, by adjusting the duty ratio of the gate signal for driving the switching element 61, the voltage output to the subsequent circuit portion can be made lower or higher than the input voltage of the step-up / step-down chopper circuit 57. Further, since the step-up / step-down chopper circuit 57 has a simple configuration, the use of the step-up / step-down chopper circuit 57 has an advantage that it can contribute to reduction in size and weight of the test apparatus.
しかし、昇降圧チョッパ回路57はスイッチング素子61を含んでいて、このスイッチング素子61のスイッチングにより、出力電圧(直流電圧)を調整している。このため、この昇降圧チョッパ回路57自身もスイッチングに起因するノイズの発生源となっている。そして、この昇降圧チョッパ回路57の発生するノイズにより、試験時に使用する制御回路(これは、最終製品でも使用されるものである)が誤動作する可能性がある。この場合の制御回路の誤動作は、最終製品の電力変換器を模擬した試験用電力変換器によるものではない。 However, the step-up / step-down chopper circuit 57 includes a switching element 61 and adjusts an output voltage (DC voltage) by switching of the switching element 61. Therefore, the step-up / step-down chopper circuit 57 itself is a source of noise caused by switching. Then, the noise generated by the step-up / step-down chopper circuit 57 may cause a malfunction in the control circuit used during the test (which is also used in the final product). The malfunction of the control circuit in this case is not due to the test power converter that simulates the power converter of the final product.
このように、昇降圧チョッパを構成するスイッチング素子をスイッチングすることで、試験用電力変換器に供給する電圧を調整する場合には、昇降圧チョッパ自体のノイズを低減する対策をとることが必要となる。 As described above, when the voltage supplied to the test power converter is adjusted by switching the switching elements constituting the buck-boost chopper, it is necessary to take measures to reduce the noise of the buck-boost chopper itself. Become.
試験装置の設置場所の系統インピーダンス(これの主要な部分は、配線の長さ、配線の断面積等で決まるC成分およびL成分である)は一定ではないため、同一条件で運転していても設置場所によりノイズ耐性試験をクリアできる場合とできない場合が生じる恐れがある。そこで、試験装置には設置場所に依存しない基準となるインピーダンスを供給する系統インピーダンス模擬部を持たせる必要がある。一方、例えば、最終製品の納品先の設置場所において設置場所特有の問題が生じた場合には、その最終製品の設置条件を別の場所(例えば、ノイズ耐性試験の実施場所)においても忠実に模擬する構成が必要である。本実施形態では、このような2つの課題に対応した系統インピーダンス模擬部を提案する。 The system impedance at the test equipment installation location (the main part of which is the C component and L component determined by the length of the wiring, the cross-sectional area of the wiring, etc.) is not constant. Depending on the installation location, the noise tolerance test may or may not be cleared. Therefore, it is necessary for the test apparatus to have a system impedance simulation unit that supplies a reference impedance that does not depend on the installation location. On the other hand, for example, when a problem specific to the installation location occurs at the installation location of the final product delivery destination, the installation conditions of the final product are faithfully simulated in another location (for example, the place where the noise tolerance test is performed). A configuration is required. In the present embodiment, a system impedance simulation unit corresponding to such two problems is proposed.
以下では直流中間電圧の調整機能として、図5または図6に示す構成を使用した場合を前提として説明する。
まず、基準となるインピーダンスを供給する系統インピーダンス模擬部について説明する。
The following description is based on the assumption that the configuration shown in FIG. 5 or 6 is used as the DC intermediate voltage adjustment function.
First, a system impedance simulator that supplies a reference impedance will be described.
直流中間電圧を調整する機能として、図5または図6に示すように、出力電圧可変の単巻変圧器51や巻数比固定の昇圧トランス55を使用する場合、単巻変圧器51や昇圧トランス55のインピーダンスが大きいため、それより系統側(電源側)に設置したインピーダンスは、ほとんど回路に影響を与えなくなる。このような構成の場合、系統インピーダンス模擬部を、図5または図6に示した直流中間電圧の調整部分よりも後段に設けることで、系統インピーダンスの影響を考慮したノイズ耐性試験を行なうことができる。 As a function of adjusting the DC intermediate voltage, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, when using the output voltage variable auto-transformer 51 and the step-up transformer 55 with a fixed turn ratio, the auto-transformer 51 and the boost transformer 55 are used. Therefore, the impedance installed on the system side (power supply side) hardly affects the circuit. In the case of such a configuration, by providing the system impedance simulating unit at a subsequent stage from the DC intermediate voltage adjustment unit shown in FIG. 5 or FIG. 6, it is possible to perform a noise tolerance test in consideration of the effect of the system impedance. .
ここで、通常系統電源は交流であるが、本実施形態では、直流部に系統インピーダンス模擬部を設置するため、系統インピーダンス模擬部内のインピーダンス素子の回路定数は、交流のものを直流の相当するものに変換して決める必要がある。 Here, although the normal system power supply is AC, in this embodiment, since the system impedance simulation unit is installed in the DC unit, the circuit constant of the impedance element in the system impedance simulation unit is equivalent to that of DC. It is necessary to convert and decide.
系統インピーダンス模擬部の構成として、本実施形態では、擬似電源回路網(LISN、Line Impedance Stabilization Network)を使用する。通常、LISNは、交流での使用を前提としているが、上記したように、本実施形態の試験装置では、整流回路、平滑回路の後段に接続して使用している。 In the present embodiment, a pseudo power supply network (LISN, Line Impedance Stabilization Network) is used as the configuration of the system impedance simulation unit. Normally, LISN is premised on use in alternating current, but as described above, in the test apparatus of this embodiment, it is used connected to the subsequent stage of the rectifier circuit and the smoothing circuit.
図8および図9に、系統インピーダンス模擬部として、LISNを使用した構成例を示す。
図9に示す構成では、電圧供給線(図中では「P」および「N」として表記される)にリアクトル85、86を接続して、ノーマルモードに対する高周波インピーダンスを高くしている。また、接地コンデンサ87、88により、高周波のコモンモードノイズのバイパス経路を確保することで、系統側へ漏洩する高周波成分を抑制している。また、図中、FGはフレームグランドを示している。
8 and 9 show configuration examples using LISN as the system impedance simulation unit.
In the configuration shown in FIG. 9, reactors 85 and 86 are connected to voltage supply lines (indicated as “P” and “N” in the figure) to increase the high-frequency impedance for the normal mode. Moreover, the high frequency component which leaks to the system | strain side is suppressed by ensuring the bypass path of the high frequency common mode noise by the grounding capacitors 87 and 88. In the figure, FG indicates a frame ground.
また、図9において、コモンモード経路のインピーダンスばらつきを低減するために、LISNの対地インピーダンス部分は線間コンデンサ直列回路(線間コンデンサ91−1、91−2、92−1、92−2により構成される回路)の中点に接続し、線間コンデンサを用いて分流する構成としている。つまり、LISNの対地インピーダンスの回路定数は、コモンモード等価回路を構成することで変形できる。例えば、この図9の構成では、最終製品が三相入力機器の場合、各容量成分Cを交流の場合と比較して3倍、各抵抗成分Rを交流の場合と比較して1/3倍にし、単相入力機器の場合、各容量成分Cを2倍、各抵抗成分Rを1/2倍にすればよい。また、直流中点を形成する線間コンデンサは、対地インピーダンスへの影響を十分小さくするために、接地コンデンサの静電容量に対し、約10倍以上の値のものを使用するとよい。すなわち、線間コンデンサ91−1、91−2の容量を、接地コンデンサ87の容量の約10倍以上の値に設定し、線間コンデンサ92−1、92−2の容量を、接地コンデンサ88の容量の約10倍以上の値に設定する。 Further, in FIG. 9, in order to reduce the impedance variation of the common mode path, the ground impedance portion of the LISN is constituted by a line capacitor series circuit (line capacitors 91-1, 91-2, 92-1, 92-2). Connected to the middle point of the circuit), and a shunt using a line capacitor. That is, the circuit constant of the ground impedance of LISN can be modified by configuring a common mode equivalent circuit. For example, in the configuration of FIG. 9, when the final product is a three-phase input device, each capacitive component C is 3 times as compared with the case of AC, and each resistance component R is 1/3 times as compared with the case of AC. In the case of a single-phase input device, each capacitance component C may be doubled and each resistance component R may be halved. Further, the line capacitor forming the direct current midpoint may be a capacitor having a value of about 10 times or more the capacitance of the grounding capacitor in order to sufficiently reduce the influence on the ground impedance. That is, the capacitance of the line capacitors 91-1 and 91-2 is set to a value about 10 times or more the capacitance of the ground capacitor 87, and the capacitance of the line capacitors 92-1 and 92-2 is set to the value of the ground capacitor 88. Set to a value about 10 times the capacity.
リアクトルについても図9の構成では同様に、コモンモード等価回路を構成して定数変換すると、通常のLISNの部品定数に対して、最終製品が三相入力機器の場合2/3倍、単相入力機器の場合1倍(変換の必要なし)にすればよい。 Similarly for the reactor in the configuration of FIG. 9, if a common mode equivalent circuit is configured and constant conversion is performed, the final product is 2/3 times the normal LISN component constant when the final product is a three-phase input device. In the case of equipment, it may be set to 1 time (no conversion required).
また、図8に示す構成では、電圧供給線にリアクトル71、72を接続して、ノーマルモードに対する高周波インピーダンスを高くしている。また、接地コンデンサ74、75、77、81により、高周波のコモンモードノイズのバイパス経路を確保することで、系統側へ漏洩する高周波成分を抑制している。回路定数の選定は図9で説明した場合と同様に行なう。 In the configuration shown in FIG. 8, reactors 71 and 72 are connected to the voltage supply line to increase the high-frequency impedance with respect to the normal mode. In addition, the ground capacitors 74, 75, 77, and 81 secure high frequency common mode noise bypass paths, thereby suppressing high frequency components leaking to the system side. The circuit constants are selected in the same manner as described with reference to FIG.
図8および図9の構成は、LISNによって、系統側と回路側で高周波信号を分断し、設置場所の系統インピーダンスの影響を受けず、一定のインピーダンスで試験することを保証するものである。 The configurations of FIGS. 8 and 9 ensure that the high-frequency signal is divided between the system side and the circuit side by LISN, and the test is performed with a constant impedance without being affected by the system impedance at the installation location.
LISNは通常雑音端子電圧測定に使用する機器であるものの、上記のように、回路に一定のインピーダンスを供給することができるので、基準となるインピーダンスを供給する系統インピーダンス模擬部の構成として使用可能である。 Although LISN is a device normally used for noise terminal voltage measurement, as described above, it can supply a constant impedance to the circuit, so it can be used as a system impedance simulator that supplies a reference impedance. is there.
一方では、最終製品の設置場所の系統インピーダンスを別の場所においても模擬するために、系統インピーダンス模擬部にインピーダンスを任意(可変)に設定できる機能を持たせる必要がある。 On the other hand, in order to simulate the system impedance of the place where the final product is installed in another place, it is necessary to provide the system impedance simulation unit with a function capable of arbitrarily (variably) setting the impedance.
図10は、インピーダンスを可変に設定できる機能を持たせた系統インピーダンス模擬部の構成を示す図である。
図10において、電源のノーマルモードインピーダンス94−1、94−2と、対地インピーダンス95、96の他に、平滑コンデンサ14より上流側の影響を小さくする目的で、電源のノーマルモードインピーダンス模擬部(インピーダンス94−1、94−2により構成される回路)より十分大きな(5〜10倍)インピーダンス93−1、93−2を接続し、これらのインピーダンスの値を可変とする。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a system impedance simulation unit having a function capable of variably setting the impedance.
In FIG. 10, in addition to the normal mode impedances 94-1 and 94-2 of the power supply and the ground impedances 95 and 96, the normal mode impedance simulation unit (impedance of the power supply for the purpose of reducing the influence upstream from the smoothing capacitor 14 is shown. The impedances 93-1 and 93-2 that are sufficiently larger (5 to 10 times) than the circuits 94-1 and 94-2) are connected, and the values of these impedances are made variable.
このように、任意にインピーダンスを設定できる機能を持たせたことにより、出荷後の製品にノイズトラブルが生じた場合に、別の場所においても、系統インピーダンス模擬部のインピーダンスを調整することで、設置条件を再現することができるため、原因究明に役立つ。 In this way, by providing a function that can arbitrarily set the impedance, if noise trouble occurs in the product after shipment, it can be installed by adjusting the impedance of the system impedance simulation part in another place as well Since the conditions can be reproduced, it helps to investigate the cause.
また、ここでは、図示しないが、直流中間電圧の調整機能として、図7に示すような昇降圧チョッパ回路57を用いた場合でも、その昇降圧チョッパ回路57の後段に図8、9、10に示すような系統インピーダンス模擬部を設けることができる。 Although not shown here, even when the step-up / step-down chopper circuit 57 as shown in FIG. 7 is used as a DC intermediate voltage adjustment function, the steps shown in FIGS. A system impedance simulator as shown can be provided.
これまでは、最終製品の電力変換器の回路構成(主回路構成)が、コンバータ(順変換回路)、平滑コンデンサ、インバータ(逆変換回路)であり、順変換回路については、スイッチング素子を使用しない場合(例えばダイオードブリッジによる場合)を扱ってきた。しかし、順変換回路にスイッチング素子を使用した場合は、順変換回路がそのスイッチング素子のスイッチングにより発生したノイズも、逆変換回路同様に考慮する必要がある。 Until now, the circuit configuration (main circuit configuration) of the power converter of the final product is a converter (forward conversion circuit), a smoothing capacitor, and an inverter (inverse conversion circuit), and no switching element is used for the forward conversion circuit. We have dealt with cases (eg with diode bridges). However, when a switching element is used in the forward conversion circuit, noise generated by the switching of the switching element in the forward conversion circuit needs to be considered in the same manner as in the reverse conversion circuit.
図11は、本実施形態に係る電力変換装置の試験装置の変形例の構成図である。
図11の構成は、図1の構成に対し、整流回路13とその前段、高周波電圧印加装置22、筺体等金属24が省略されている。また、図1の三相インバータ回路18の代わりに、ブリッジ回路(順変換回路)100およびブリッジ回路(逆変換回路)110が設けられている。また、平滑コンデンサ14と順変換回路100との間に、系統インピーダンス模擬部が設けられている。順変換回路100は最終製品の順変換回路部を意味する。その最終製品の順変換回路部は、通常は、直流中間電圧が一定となるようにスイッチング時間の調整を行っている。順変換回路100も同じパルスパターンでスイッチングを行う。スイッチングの電圧変動に伴い、上下アーム中点とFG間のコンデンサに電流が流れる。
FIG. 11 is a configuration diagram of a modified example of the test apparatus for the power conversion device according to the present embodiment.
The configuration of FIG. 11 is omitted from the configuration of FIG. 1 in that the rectifier circuit 13 and the preceding stage, the high-frequency voltage application device 22, and the metal 24 such as a casing are omitted. Further, a bridge circuit (forward conversion circuit) 100 and a bridge circuit (inverse conversion circuit) 110 are provided instead of the three-phase inverter circuit 18 of FIG. In addition, a system impedance simulation unit is provided between the smoothing capacitor 14 and the forward conversion circuit 100. The forward conversion circuit 100 means a forward conversion circuit portion of the final product. The forward conversion circuit unit of the final product normally adjusts the switching time so that the DC intermediate voltage is constant. The forward conversion circuit 100 also performs switching with the same pulse pattern. A current flows through a capacitor between the middle point of the upper and lower arms and the FG as the switching voltage fluctuates.
順変換回路100は1つ以上の上下スイッチングアーム(図11では、3つの上下スイッチングアーム)を有し、逆変換回路110は1つ以上の上下スイッチングアーム(図11では、3つの上下スイッチングアーム)を有する。 The forward conversion circuit 100 has one or more vertical switching arms (in FIG. 11, three vertical switching arms), and the reverse conversion circuit 110 has one or more vertical switching arms (in FIG. 11, three vertical switching arms). Have
順変換回路100は、スイッチング素子(例えばIGBT)101−1を上アームに持ち、スイッチング素子101−2を下アームに持つ上下スイッチングアームと、スイッチング素子102−1を上アームに持ち、スイッチング素子102−2を下アームに持つ上下スイッチングアームと、スイッチング素子103−1を上アームに持ち、スイッチング素子103−2を下アームに持つ上下スイッチングアームと、を有する。 The forward conversion circuit 100 has a switching element (for example, IGBT) 101-1 in the upper arm, an upper and lower switching arm having the switching element 101-2 in the lower arm, a switching element 102-1 in the upper arm, and the switching element 102. -2 having a lower arm as a lower arm, and an upper and lower switching arm having a switching element 103-1 as an upper arm and the switching element 103-2 as a lower arm.
また、逆変換回路110は、スイッチング素子111−1を上アームに持ち、スイッチング素子111−2を下アームに持つ上下スイッチングアームと、スイッチング素子112−1を上アームに持ち、スイッチング素子112−2を下アームに持つ上下スイッチングアームと、スイッチング素子113−1を上アームに持ち、スイッチング素子113−2を下アームに持つ上下スイッチングアームと、を有する。 The inverse conversion circuit 110 has a switching element 111-1 on the upper arm, an upper and lower switching arm having the switching element 111-2 on the lower arm, and a switching element 112-1 on the upper arm, and the switching element 112-2. And an upper and lower switching arm having a switching element 113-1 as an upper arm and a switching element 113-2 as a lower arm.
また、インピーダンス素子104は、試験装置のスイッチング素子101−1および102−1の接続点と接地電位部(図中、FGで示される)との間の対地インピーダンスが、最終製品の対応するスイッチング素子の出力端子と接地電位部との間の対地インピーダンスに一致するように、スイッチング素子101−1と接地電位部(図中、FGで示される)との間に挿入されたインピーダンス素子である。インピーダンス素子105、106、114、115、116についても同様である。 The impedance element 104 has a ground impedance between the connection point of the switching elements 101-1 and 102-1 of the test apparatus and the ground potential portion (indicated by FG in the figure), and the switching element corresponding to the final product. The impedance element is inserted between the switching element 101-1 and the ground potential part (indicated by FG in the figure) so as to match the ground impedance between the output terminal of the terminal and the ground potential part. The same applies to the impedance elements 105, 106, 114, 115, and 116.
制御回路109は、系統インピーダンス模擬部が出力する直流電圧と、(図11には示されていないが)各上下スイッチングアームが出力する交流電流等に対応した検出電圧との入力に対して、その各上下スイッチングアームの各半導体スイッチング素子のゲート電圧を制御するゲート駆動信号を生成し、各ゲート駆動回路(図11では、スイッチング素子101−1、101−2に対応するゲート駆動回路108−1、108−2だけが図示され、後は省略されている)に出力する。 The control circuit 109 receives the DC voltage output from the system impedance simulation unit and the detection voltage corresponding to the AC current output from each of the upper and lower switching arms (not shown in FIG. 11). A gate drive signal for controlling the gate voltage of each semiconductor switching element of each upper and lower switching arm is generated, and each gate drive circuit (in FIG. 11, the gate drive circuit 108-1, corresponding to the switching elements 101-1, 101-2, Only 108-2 is shown and the rest is omitted).
本実施形態の図11に示す変形例の構成において、複数の上下スイッチングアームのうちで、最終製品の電力変換器の回路構成に合わせて、使用するものとしないものを決め(スイッチングするものとスイッチングしないものとを選別し)、スイッチングするアームには、最終製品の電力変換器を動作させるのと同一のスイッチングパルスを入力し、スイッチングしないアームは、常時オフにしておく。これにより、図11の構成の試験装置を、最終製品の電力変換器の回路構成が上記インバータを含むもの以外のもの(例えば後述のフライバックコンバータ)に対しても汎用的に適用できるものとすることができる。 In the configuration of the modification shown in FIG. 11 of the present embodiment, among the plurality of upper and lower switching arms, the one to be used or not to be used is determined according to the circuit configuration of the final power converter (switching and switching). The switching pulse that is the same as that for operating the power converter of the final product is input to the arm to be switched, and the arm that is not to be switched is always turned off. Accordingly, the test apparatus having the configuration shown in FIG. 11 can be applied universally to a device other than the one that includes the inverter as described above (for example, a flyback converter described later). be able to.
最終製品の電力変換器に設けられた順変換回路(不図示)の通常動作としては、スイッチングすることによって、入力の交流電圧を直流に変換し直流中間電圧のレベルを調整している。 As a normal operation of a forward conversion circuit (not shown) provided in the power converter of the final product, switching is performed to convert the input AC voltage to DC and adjust the level of the DC intermediate voltage.
しかしながら、この最終製品の順変換回路が発生するノイズも、最終製品の逆変換回路(不図示)が発生するノイズも、スイッチング時にスイッチング素子両端に印加される電圧が変動することで発生する。そして、2レベルインバータの場合、各スイッチング素子に印加される電圧の変動幅は直流中間電圧と等しい。 However, both the noise generated by the forward conversion circuit of the final product and the noise generated by the reverse conversion circuit (not shown) of the final product are generated when the voltage applied to both ends of the switching element fluctuates during switching. In the case of a two-level inverter, the fluctuation range of the voltage applied to each switching element is equal to the DC intermediate voltage.
つまり、通常、順変換回路は直流中間電圧を調整するためにスイッチングを行っているものの、ノイズ発生の観点からは、逆変換回路の動作と等価とみなすことができる。順変換回路が発生するノイズも逆変換回路が発生するノイズもスイッチング素子に直流中間電圧を供給しスイッチングさせることで再現可能である。 That is, although the forward conversion circuit normally performs switching to adjust the DC intermediate voltage, it can be regarded as equivalent to the operation of the inverse conversion circuit from the viewpoint of noise generation. Both the noise generated by the forward conversion circuit and the noise generated by the reverse conversion circuit can be reproduced by supplying a DC intermediate voltage to the switching element for switching.
つまり、一般的な最終製品の電力変換器は、コンバータ(順変換回路)、平滑コンデンサ、インバータ(逆変換回路)の順番に接続されて構成されているが、図11の変形例では、平滑コンデンサの後に、コンバータ(順変換回路)およびインバータ(逆変換回路)の複数の上下スイッチングアームを並列に接続する構成としている。これにより、試験装置の装置規模を小型化できる。 That is, a general power converter of the final product is configured by connecting a converter (forward conversion circuit), a smoothing capacitor, and an inverter (inverse conversion circuit) in this order. In the modification of FIG. After this, a plurality of upper and lower switching arms of a converter (forward conversion circuit) and an inverter (inverse conversion circuit) are connected in parallel. Thereby, the apparatus scale of a test apparatus can be reduced in size.
まず、図11を参照して、最終製品の電力変換器が三相のPWMコンバータ、三相のPWMインバータを有する場合の試験装置による試験方法を説明する。
ここで、試験装置において、スイッチングさせる上下アーム数についても最終製品が採用している回路構成に合わせる。つまり、最終製品の電力変換器が、上記の三相のPWMコンバータ、三相のPWMインバータを有する場合、コンバータに相当する3つの上下アーム、インバータに相当する3つの上下アームの計6つの上下スイッチングアームをスイッチングさせる、すなわち、図11のすべての上下スイッチングアームをスイッチングさせることになる。
First, with reference to FIG. 11, a test method using a test apparatus when the power converter of the final product has a three-phase PWM converter and a three-phase PWM inverter will be described.
Here, in the test apparatus, the number of upper and lower arms to be switched is also adjusted to the circuit configuration adopted by the final product. That is, when the power converter of the final product has the above-described three-phase PWM converter and three-phase PWM inverter, a total of six up / down switching of three upper and lower arms corresponding to the converter and three upper and lower arms corresponding to the inverter The arms are switched, that is, all the upper and lower switching arms in FIG. 11 are switched.
このとき、最終製品を動作させる場合に使用するパルスパターンを、試験装置の各スイッチング素子にゲート駆動信号として与えてスイッチングさせる。これにより、最終製品と同様のノイズを発生させることができ、最終製品の制御回路のイミュニティ(ノイズ耐量)を正確に評価する試験を行なうことが可能となる。 At this time, a pulse pattern used when the final product is operated is applied to each switching element of the test apparatus as a gate drive signal for switching. As a result, noise similar to that of the final product can be generated, and a test for accurately evaluating the immunity (noise immunity) of the control circuit of the final product can be performed.
ここで、試験装置は、最終製品と比較して軽負荷あるいは無負荷で動作させることを前提としている。このため、主に評価が可能であるのは、アースを通って伝導するノイズであるコモンモードノイズであることに注意が必要である。しかし、高周波領域においては、負荷に伝導するノイズであるノーマルモードノイズより、コモンモードノイズの方が支配的であることから、図11に提案する試験装置の構成で、最終製品と同様にイミュニティ(ノイズ耐量)を評価することが可能である。 Here, it is assumed that the test apparatus is operated with a light load or no load compared to the final product. For this reason, it should be noted that it is common mode noise that is mainly conducted through the ground that can be evaluated. However, in the high frequency region, common mode noise is more dominant than normal mode noise, which is noise conducted to the load. Therefore, the configuration of the test apparatus proposed in FIG. Noise tolerance) can be evaluated.
以上では、最終製品の順変換回路がPWMコンバータで構成される場合を示した。最終製品の順変換回路がPWMコンバータの代わりにダイオードブリッジで構成される場合、能動的なスイッチング動作は行なわないため、順変換回路が発生するノイズは十分小さく、一般的には考慮する必要はない。この場合、インバータに相当する3つの上下アームのみ、制御回路109と接続しスイッチングさせ、コンバータに相当する3つの上下アームはスイッチングせずにゲート−エミッタ間を短絡し常時オフにしておく。 The case where the forward conversion circuit of the final product is configured by a PWM converter has been described above. When the forward conversion circuit of the final product is configured with a diode bridge instead of the PWM converter, since the active switching operation is not performed, the noise generated by the forward conversion circuit is sufficiently small and generally need not be considered. . In this case, only the three upper and lower arms corresponding to the inverter are connected to the control circuit 109 and switched, and the three upper and lower arms corresponding to the converter are not switched and the gate and the emitter are short-circuited and are always turned off.
なお、ダイオードブリッジのノイズへの影響が懸念される場合は、スイッチング素子の代わりにダイオードを用いてブリッジを構成し、ダイオードブリッジの中間点と対地間に浮遊容量に相当するインピーダンスを接続する構成とすればよい。これにより、最終製品と同じ経路が形成されるため、正確なイミュニティ(ノイズ耐量)を評価することが可能となる。 If there is a concern about the effect of noise on the diode bridge, configure a bridge using a diode instead of a switching element, and connect an impedance equivalent to a stray capacitance between the midpoint of the diode bridge and the ground. do it. As a result, the same path as that of the final product is formed, so that accurate immunity (noise tolerance) can be evaluated.
上述したように、図11の試験装置の変形例の構成が適用可能な最終製品の主回路構成はインバータに限定されるものではなく、スイッチングアームで構成された電力変換器であればよい。つまり、スイッチング素子のスイッチング動作により電力を変換する機器であればよい。 As described above, the main circuit configuration of the final product to which the configuration of the modified example of the test apparatus of FIG. 11 can be applied is not limited to the inverter, but may be any power converter configured with a switching arm. That is, any device that converts power by the switching operation of the switching element may be used.
続いて、図12および図13を参照して、最終製品の電力変換器がスイッチング素子を1つ含むフライバックコンバータ(これは、DC/DCコンバータの1つである)の場合の試験装置による試験方法を説明する。なお、フライバックコンバータは、直流を直流に変換する回路であるため、直流変換回路になる。あるいは、直流を一旦交流に変換し、それを整流して直流に変換する構成の間接直流変換回路に分類される。すなわち、分類上、順変換回路や逆変換回路とは異なる。 Subsequently, referring to FIG. 12 and FIG. 13, the test by the test apparatus in the case where the power converter of the final product is a flyback converter including one switching element (this is one of DC / DC converters). A method will be described. Since the flyback converter is a circuit that converts direct current to direct current, it becomes a direct current conversion circuit. Or it is classified into the indirect DC conversion circuit of the structure which converts direct current into alternating current, and rectifies and converts it into direct current. That is, it is different from the forward conversion circuit and the inverse conversion circuit in classification.
図12に示すフライバックコンバータ120の回路構成では、スイッチング動作によりスイッチング素子122の高電位側の電位が大きく変動する。このとき、スイッチング素子122の高電位側とアース間の浮遊容量C1に充放電電流が流れ、コモンモードノイズが発生する。また、トランス121の1次巻線−2次巻線間の浮遊容量C2にも、このスイッチング素子122のスイッチング動作により充放電電流が流れる。この図12では、最も大きな電流が流れる条件であるトランス121の2次側をアースに接続した場合を示している。 In the circuit configuration of the flyback converter 120 shown in FIG. 12, the potential on the high potential side of the switching element 122 varies greatly due to the switching operation. At this time, a charge / discharge current flows through the stray capacitance C1 between the high potential side of the switching element 122 and the ground, and common mode noise is generated. The charge / discharge current also flows through the stray capacitance C <b> 2 between the primary winding and the secondary winding of the transformer 121 by the switching operation of the switching element 122. FIG. 12 shows a case where the secondary side of the transformer 121, which is the condition for the largest current flow, is connected to the ground.
図13は、主回路部(すなわち、電力変換処理を行なう回路部分)にフライバックコンバータを使用している最終製品の制御回路126を図11に示す試験装置で試験する場合を示した図である。 FIG. 13 is a diagram showing a case in which the final product control circuit 126 using a flyback converter in the main circuit portion (that is, a circuit portion that performs power conversion processing) is tested by the test apparatus shown in FIG. .
図13の複数の上下スイッチングアームのうち、下アーム101−2のゲート−エミッタ間には、最終製品のフライバックコンバータに与えるスイッチングパルスを入力する。一方、上アーム101−1や複数ある残りの上下スイッチングアーム102−1、102−2、・・・は、ゲート−エミッタ間を短絡し常時オフの状態にしておく。また、図12では、浮遊容量C1,C2がコモンモード負荷に相当するため、実機を模擬するために、これら浮遊容量C1,C2と同等のインピーダンスを、図13の試験装置が持つように、インピーダンス素子(主に容量成分を持つ)125を挿入する。 Of the plurality of upper and lower switching arms in FIG. 13, a switching pulse to be supplied to the final product flyback converter is input between the gate and emitter of the lower arm 101-2. On the other hand, the upper arm 101-1 and the plurality of remaining upper and lower switching arms 102-1, 102-2,. In FIG. 12, since the stray capacitances C1 and C2 correspond to common mode loads, in order to simulate an actual machine, the impedance equivalent to these stray capacitances C1 and C2 is provided so that the test apparatus of FIG. An element (mainly having a capacitive component) 125 is inserted.
これにより、試験装置において、最終製品のフライバックコンバータが発生するのと同等の漏れ電流(1個の半導体スイッチング素子のスイッチング動作に起因した漏れ電流)を模擬することができるようになることから、主回路のスイッチング動作により発生するノイズの影響を考慮したノイズ耐量(イミュニティ)試験を行なうことが可能となる。 Thereby, in the test apparatus, it becomes possible to simulate a leakage current equivalent to that generated by the final product flyback converter (leakage current resulting from the switching operation of one semiconductor switching element). It becomes possible to conduct a noise immunity test in consideration of the influence of noise generated by the switching operation of the main circuit.
また、例えば図1においては、上述したように、制御回路12に試験用電力変換器11の出力電流の検出結果を入力させて制御する構成が示されている。例えば、出力電流のフィードバック制御を行なう場合には、図1のように、出力電流を検出して制御回路12に入力させる必要がある。 For example, FIG. 1 shows a configuration in which the control circuit 12 is controlled by inputting the detection result of the output current of the test power converter 11 as described above. For example, when feedback control of the output current is performed, it is necessary to detect the output current and input it to the control circuit 12 as shown in FIG.
また他の方法として、出力電圧、電力変換器内部の電圧、電流などを制御、監視の目的で用いる場合には、その出力電圧、電力変換器内部の電圧、電流などを検出して制御回路に入力させる構成となる。つまり、最終製品の電力変換器において、電流、電圧の検出を検出回路で行い、制御回路に入力させているものについては、その検出回路を通じて通流するノイズ電流を試験時にも再現するために、試験用電力変換器においても同様に、その電流、電圧の検出を行い、制御回路に入力させる必要がある。 As another method, when the output voltage, the voltage and current inside the power converter are used for control and monitoring purposes, the output voltage, the voltage and current inside the power converter are detected and used as a control circuit. It becomes the composition which inputs. In other words, in the power converter of the final product, the current and voltage are detected by the detection circuit and the noise current flowing through the detection circuit is reproduced at the time of the test for the input to the control circuit. Similarly, in the test power converter, the current and voltage must be detected and input to the control circuit.
以上において、本実施形態における電力変換装置の試験装置およびその変形例について詳細に説明したが、その説明の中での差分調整部、すなわち最終製品の電力変換器と試験用電力変換器との電気的特性の差分を調整するための差分調整部における回路定数決定の具体例について以下に説明する。 In the above, the test apparatus for the power conversion device and the modified example thereof in the present embodiment have been described in detail. The difference adjustment unit in the description, that is, the electric power between the power converter of the final product and the test power converter is described. A specific example of determining the circuit constant in the difference adjustment unit for adjusting the difference in the characteristic is described below.
上述したように、半導体電力変換器では、一般に、半導体スイッチング素子に放熱フィンを取り付けて用いる。放熱フィンは一般に接地される。図14Aは、例えば図2の試験用電力変換器11において、インバータ回路の半導体スイッチング素子15−1および15−2から構成される段の出力端と放熱フィン25との間に生じる浮遊容量(静電容量)Cを示した概念図である。なお、この静電容量Cの一部に図2に示した差分調整用のコンデンサ26の容量も含まれている。したがって、図14Aには図2に示されるコンデンサ26は図示されていない。また、この静電容量Cは、最終製品における、インバータ回路の対応する段の出力端と放熱フィンとの間に生じる静電容量に一致あるいは略一致する。 As described above, in a semiconductor power converter, a semiconductor switching element is generally used with a radiation fin attached thereto. The radiating fin is generally grounded. 14A shows, for example, the stray capacitance (static capacitance) generated between the output terminal of the stage composed of the semiconductor switching elements 15-1 and 15-2 of the inverter circuit and the radiation fin 25 in the test power converter 11 of FIG. It is the conceptual diagram which showed the electric capacity) C. A part of the capacitance C includes the capacitance of the difference adjusting capacitor 26 shown in FIG. Accordingly, the capacitor 26 shown in FIG. 2 is not shown in FIG. 14A. In addition, the electrostatic capacity C matches or substantially matches the electrostatic capacity generated between the output terminal of the corresponding stage of the inverter circuit and the radiation fin in the final product.
図14Aに示すように、放熱フィン25と半導体スイッチング素子15−1および15−2の間の出力端との間には浮遊容量Cが存在し、この浮遊容量Cを介して例えば半導体スイッチング素子15−2をオン、オフした場合、この浮遊容量Cの充放電によって電磁ノイズの要因となるコモンモード電流Icが発生する。 As shown in FIG. 14A, a stray capacitance C exists between the radiation fin 25 and the output terminal between the semiconductor switching elements 15-1 and 15-2, and the semiconductor switching element 15 is connected via the stray capacitance C, for example. -2 is turned on and off, a common mode current Ic that causes electromagnetic noise is generated by charging and discharging of the stray capacitance C.
一方、半導体スイッチング素子15−2の電圧変化率は、その半導体スイッチング素子15−2の両端間の電圧(ソース−ドレイン間電圧)Vの時間変化(時間波形)を検出することにより導出できる。半導体スイッチング素子のソース−ドレイン間電圧Vを時間微分した(対応する出力端の電圧Vを時間微分した)電圧変化率dV/dtは、放熱フィンと半導体スイッチング素子との間の浮遊容量Cの充放電によって発生するコモンモード電流Icの振幅と周波数の決定要因の一つである。 On the other hand, the voltage change rate of the semiconductor switching element 15-2 can be derived by detecting the time change (time waveform) of the voltage (source-drain voltage) V across the semiconductor switching element 15-2. The voltage change rate dV / dt obtained by differentiating the voltage V between the source and drain of the semiconductor switching element with respect to time (differentiating the voltage V at the corresponding output terminal with respect to time) is the charge of the stray capacitance C between the radiation fin and the semiconductor switching element. This is one of the determinants of the amplitude and frequency of the common mode current Ic generated by the discharge.
図14Aに示すように、三相インバータ回路18に印加される直流電圧をE(試験装置に印加される電源電圧が略一定で変化しない場合、直流電圧Eも略一定値である)とし、三相インバータ回路18の図14Aに示されたスイッチングアームを流れる電流をIとし、図14Aの2つのスイッチング素子の接続点の電圧をVとすると、図14Bの上のグラフに示すような時間変化を、その電流Iおよび電圧Vは示す。一般には、コモンモード電流Icの振幅と、浮遊容量Cと、電圧Vを時間微分した電圧変化率dV/dtとの間には下記関係式(1)が成立する。
Icの振幅 = C×(dV/dt) ・・・(1)
図14Bの上のグラフでは、電圧Vはターンオン時に直線的に下降するとともに、ターンオフ時に直線的に上昇しているので、ターンオン時、ターンオフ時ともに、電圧変化率dV/dtが一定である。しかしながら実際の回路動作としては多くの場合、より複雑な時間変化をする。いずれにせよ、コモンモード電流Icの振幅としては、図14Bの下のグラフに示すように、ターンオン時には、電圧変化率dV/dtが負の値であることに対応して、Icの振幅も負の値を持ち、ターンオフ時には、電圧変化率dV/dtが正の値であることに対応して、Icの振幅も正の値を持つ。
As shown in FIG. 14A, the DC voltage applied to the three-phase inverter circuit 18 is E (when the power supply voltage applied to the test apparatus is substantially constant and does not change, the DC voltage E is also approximately constant). When the current flowing through the switching arm shown in FIG. 14A of the phase inverter circuit 18 is I and the voltage at the connection point of the two switching elements in FIG. 14A is V, the time change as shown in the upper graph of FIG. The current I and voltage V are shown. Generally, the following relational expression (1) is established between the amplitude of the common mode current Ic, the stray capacitance C, and the voltage change rate dV / dt obtained by differentiating the voltage V with respect to time.
The amplitude of Ic = C × (dV / dt) (1)
In the upper graph of FIG. 14B, the voltage V decreases linearly at turn-on and increases linearly at turn-off, so that the voltage change rate dV / dt is constant both at turn-on and at turn-off. However, the actual circuit operation often involves more complicated time changes. In any case, as shown in the lower graph of FIG. 14B, the amplitude of the common mode current Ic is negative at turn-on, corresponding to the negative voltage change rate dV / dt. At turn-off, the amplitude of Ic has a positive value corresponding to the voltage change rate dV / dt being a positive value.
コモンモード電流Icの通電時間Tについては、印加される直流電圧E、電圧変化率dV/dtとの間に下記関係式(2)が成立する。
T = E/(dV/dt) ・・・(2)
なお、コモンモード電流Icはスイッチング素子のターンオン時と、ターンオフ時に通流する。(2)式は、ターンオン時の通電時間Tonと、ターンオフ時の通電時間Toffとをそれぞれ求めるときに適用する式であるということができる。
Regarding the energization time T of the common mode current Ic, the following relational expression (2) is established between the applied DC voltage E and the voltage change rate dV / dt.
T = E / (dV / dt) (2)
The common mode current Ic flows when the switching element is turned on and turned off. The expression (2) can be said to be an expression applied when obtaining the energization time Ton at turn- on and the energization time Toff at turn- off .
また、(2)式において、スイッチング素子のターンオン時と、ターンオフ時における通電時間の間、電圧変化率dV/dtの値は、一般には一定ではなく変化する。このため、(2)式のdV/dtの値としては、電圧変化率dV/dtの代表値を使用することになる。代表値の決め方には様々な方法がある。例えば、通電時間の間において、電圧の上限値と下限値により定まる電圧変化の区間を求め、その電圧変化の区間の10%と90%の間(これを、ここではΔVとする)に対応する時間軸上の区間(これを、ここではΔtとする)に対し、ΔV/Δtを電圧変化率の代表値として定義する。 Further, in the equation (2), the value of the voltage change rate dV / dt generally does not change during the energization time when the switching element is turned on and when the switching element is turned off. For this reason, the representative value of the voltage change rate dV / dt is used as the value of dV / dt in the equation (2). There are various methods for determining the representative value. For example, during the energization time, a voltage change interval determined by the upper limit value and the lower limit value of the voltage is obtained, and corresponds to between 10% and 90% of the voltage change interval (this is assumed to be ΔV here). ΔV / Δt is defined as a representative value of the voltage change rate with respect to a section on the time axis (this is referred to as Δt here).
上記関係式(1)より、電圧変化率dV/dtが大きくなると、コモンモード電流Icの振幅が大きくなることが分かる。また、上記関係式(2)より、電圧変化率dV/dtが大きくなると、通電時間Tが短くなることが分かる。つまり、電圧変化率dV/dtが大きくなることによって、コモンモード電流Icの振幅が大きくなって、かつ、パルス幅が狭くなり、結果として、高周波成分を多く含みノイズが大きくなることが分かる。 From the relational expression (1), it can be seen that the amplitude of the common mode current Ic increases as the voltage change rate dV / dt increases. Also, from the relational expression (2), it can be seen that the energization time T is shortened when the voltage change rate dV / dt is increased. That is, it can be seen that, as the voltage change rate dV / dt increases, the amplitude of the common mode current Ic increases and the pulse width decreases, and as a result, the high frequency component increases and noise increases.
このように、電圧変化率dV/dtとノイズは比例関係にあるので、この電圧変化率dV/dtを試験装置と最終製品とで一致あるいは略一致させることで、試験装置におけるノイズ耐量評価の妥当性を高めることができる。 As described above, since the voltage change rate dV / dt and the noise are in a proportional relationship, the voltage change rate dV / dt is matched or substantially matched between the test apparatus and the final product, so that the noise tolerance evaluation in the test apparatus is appropriate. Can increase the sex.
次に、図15を参照して、電圧変化率dV/dtの調整方法について説明する。
図15において、ゲート抵抗131は、試験用電力変換器の半導体スイッチング素子(例えばIGBT)133とゲート駆動回路(ゲート駆動信号出力部)128との間に接続される抵抗であり、ゲートコンデンサ132は、そのスイッチング素子133のゲート−エミッタ間に接続されるコンデンサである。
Next, a method for adjusting the voltage change rate dV / dt will be described with reference to FIG.
In FIG. 15, a gate resistor 131 is a resistor connected between a semiconductor switching element (for example, IGBT) 133 of a test power converter and a gate drive circuit (gate drive signal output unit) 128, and a gate capacitor 132 is , A capacitor connected between the gate and emitter of the switching element 133.
図15のスイッチング素子133は、例えば図2の半導体スイッチング素子15−1、15−2、16−1、16−2、17−1、17−2のいずれか、あるいは、図11のスイッチング素子101−1、101−2、102−1、102−2、103−1、103−2、111−1、111−2、112−1、112−2、113−1、113−2のいずれかに対応する。 The switching element 133 in FIG. 15 is, for example, one of the semiconductor switching elements 15-1, 15-2, 16-1, 16-2, 17-1, and 17-2 in FIG. 2, or the switching element 101 in FIG. -1, 101-2, 102-1, 102-2, 103-1, 103-2, 111-1, 111-2, 112-1, 112-2, 113-1, 113-2 Correspond.
スイッチング素子133としてIGBTを用いる場合、ゲート抵抗131の抵抗値が小さいほど電圧変化率dV/dtは大きくなり、ゲートコンデンサ132の容量が小さいほど電圧変化率dV/dtは大きくなる。 When the IGBT is used as the switching element 133, the voltage change rate dV / dt increases as the resistance value of the gate resistor 131 decreases, and the voltage change rate dV / dt increases as the capacitance of the gate capacitor 132 decreases.
例えば、コモンモード電流Icの通電時間を長くする場合、電圧変化率dV/dtは小さくなることになる。抵抗とコンデンサの双方を使用する場合、動作安定性を確保するために、ゲート抵抗131の抵抗値はそれほど大きくせずに、ゲートコンデンサ132の容量を大きめにとり、電圧変化率dV/dtを小さくする。なお、ゲート抵抗131、ゲートコンデンサ132のいずれか一方のみを追加して、電圧変化率dV/dtを調整するようにしてもよい。 For example, when the energization time of the common mode current Ic is increased, the voltage change rate dV / dt is decreased. When both a resistor and a capacitor are used, the resistance value of the gate resistor 131 is not increased so much, and the capacitance of the gate capacitor 132 is increased to reduce the voltage change rate dV / dt in order to ensure operation stability. . Note that only one of the gate resistor 131 and the gate capacitor 132 may be added to adjust the voltage change rate dV / dt.
また、上述したように、電圧変化率dV/dtが大きいほど、ノイズが大きくなり、ノイズ耐量の観点から条件が厳しくなる。したがって、試験装置においてあえて電圧変化率dV/dtを最終製品よりも大きくし、試験条件を厳しくすることも可能である。このようにすることによって、要求されるノイズ耐量よりも更に厳しい条件下でもノイズ耐量が確保でき、より高い信頼性が実現できる。 Further, as described above, the greater the voltage change rate dV / dt, the greater the noise, and the more severe the condition from the viewpoint of noise immunity. Therefore, it is possible to increase the voltage change rate dV / dt in the test apparatus to be larger than that of the final product, thereby making the test conditions strict. By doing so, the noise tolerance can be ensured even under conditions more severe than the required noise tolerance, and higher reliability can be realized.
なお、以上のような電圧変化率dV/dtの調整を簡便に行なうために、ゲート抵抗として抵抗値が可変の可変抵抗を用いてもよい。または、ゲートコンデンサとして可変容量コンデンサを用いてもよい。あるいは、ゲート抵抗やゲートコンデンサを簡便に付け替えることが可能な構成としてもよい。 In order to easily adjust the voltage change rate dV / dt as described above, a variable resistance having a variable resistance value may be used as the gate resistance. Alternatively, a variable capacitor may be used as the gate capacitor. Or it is good also as a structure which can replace a gate resistance and a gate capacitor simply.
また、最終製品においては、電源電圧として様々な値のものが用いられる。例えば100Vの場合もあれば、数kVの場合もある。特に電源電圧が高い場合は、安全上、機能上、特別な配慮(代表的には、絶縁性能確保のための寸法や材料の制約)が必要である。また、装置の試験にも相当程度の慎重さが要求される。このことは直ちに、試験費用、試験期間の増大につながる。 In the final product, various values are used as the power supply voltage. For example, it may be 100V, or it may be several kV. In particular, when the power supply voltage is high, special considerations for safety and functions (typically, restrictions on dimensions and materials for securing insulation performance) are necessary. In addition, a considerable degree of caution is required for testing the device. This immediately leads to an increase in test cost and test period.
この問題は、今回提示する試験装置において、最終製品よりも低い電源電圧で試験を行なうことにより緩和できる。電源電圧を低く設定すれば、試験装置の構成が簡略化されるとともに、試験方法も簡略化され、費用、期間の面で有利となる。しかし、最終製品の動作条件あるいはその動作条件に近い条件でノイズ耐量を評価する必要があるために、電源電圧を下げて行なうノイズ耐量試験は意義が薄いことが多い。 This problem can be alleviated by performing a test with a power supply voltage lower than that of the final product in the test apparatus presented here. If the power supply voltage is set low, the configuration of the test apparatus is simplified and the test method is simplified, which is advantageous in terms of cost and period. However, since it is necessary to evaluate the noise immunity under the operating conditions of the final product or conditions close to the operating conditions, the noise immunity test performed by lowering the power supply voltage is often insignificant.
本実施形態では、試験装置の設計を巧妙に行なうことによって、最終製品の電力変換器よりも電源電圧を下げつつ、制御回路のノイズ耐量を評価することを可能としている。その方法を以下に説明する。 In the present embodiment, by carefully designing the test apparatus, it is possible to evaluate the noise immunity of the control circuit while lowering the power supply voltage than the power converter of the final product. The method will be described below.
図1の試験用電力変換器11の電源電圧を最終製品の電力変換器より低く設定した場合に、ノイズ耐量の再現性の観点から主に問題となるのは、スイッチング素子のスイッチング動作に起因して、スイッチング素子−放熱フィン間を流れるコモンモード電流Icが最終製品と比べて減少することである。 When the power supply voltage of the test power converter 11 of FIG. 1 is set lower than the power converter of the final product, the main problem from the viewpoint of reproducibility of noise tolerance is due to the switching operation of the switching element. Thus, the common mode current Ic flowing between the switching element and the radiation fin is reduced as compared with the final product.
コモンモード電流Ic(の振幅)、静電容量C、電圧変化率dV/dt、直流電圧E、(コモンモード電流Icの)通電期間Tの間には、上記した関係式(1)および(2)の
関係が成立することから、電源電圧の低下に伴い、三相インバータ回路18に印加される直流電圧Eが低下すると、上記関係式(2)により、電圧変化率dV/dtが一定の場合、通電期間Tが短くなる。
Between the common mode current Ic (amplitude), the capacitance C, the voltage change rate dV / dt, the DC voltage E, and the energization period T (of the common mode current Ic), the above relational expressions (1) and (2 ) Relationship is established, and when the DC voltage E applied to the three-phase inverter circuit 18 decreases as the power supply voltage decreases, the voltage change rate dV / dt is constant according to the relational expression (2). The energization period T is shortened.
また、直流電圧Eが低下したことに対応して、電圧変化率dV/dtが低下した場合、上記関係式(1)により、コモンモード電流Icの振幅が低下する。これらは、いずれもノイズ耐量に関して条件が緩和される方向であり、最終製品のノイズ耐量を確保するための試験を行う妨げとなる。 Further, when the voltage change rate dV / dt decreases in response to the decrease in the DC voltage E, the amplitude of the common mode current Ic decreases according to the relational expression (1). All of these are conditions in which the conditions regarding noise immunity are relaxed, which hinders a test for ensuring the noise immunity of the final product.
この問題を解決するには、上記関係式(1)において、静電容量Cを、電圧変化率dV/dtの低下分を打ち消す程度に増加させればよい。これは、具体的には、図2に示した三相インバータ回路18の各段に追加したコンデンサ26、27、28の容量を増やすこと、図3に示したインピーダンス素子31、32、33の容量成分を増やすこと、あるいは、図11に示したブリッジ回路100および110の各段に追加したインピーダンス素子104、105、106、114、115、118の容量成分を増やすことに相当する。このようにすることで、最終製品相当のコモンモード電流Icを試験装置において実現することができる。なお、電圧変化率dV/dtが低下しない場合でも、半導体スイッチング素子のスイッチングに起因するコモンモード電流Icを試験装置において、最終製品よりも大きくでき、より厳しい条件でノイズ耐量を評価できる。 In order to solve this problem, in the relational expression (1), the capacitance C may be increased to cancel the decrease in the voltage change rate dV / dt. Specifically, this is because the capacitances of the capacitors 26, 27, and 28 added to the respective stages of the three-phase inverter circuit 18 shown in FIG. 2 are increased, and the capacitances of the impedance elements 31, 32, and 33 shown in FIG. This corresponds to increasing the components, or increasing the capacitance components of the impedance elements 104, 105, 106, 114, 115, 118 added to the respective stages of the bridge circuits 100 and 110 shown in FIG. In this way, a common mode current Ic equivalent to the final product can be realized in the test apparatus. Even when the voltage change rate dV / dt does not decrease, the common mode current Ic resulting from the switching of the semiconductor switching element can be made larger than that of the final product in the test apparatus, and the noise tolerance can be evaluated under more severe conditions.
また、試験装置において、電源電圧を低く設定したときに、コモンモード電流Icを最終製品のものと合致させる別の方法を以下に説明する。
試験用電力変換器11と最終製品の電力変換器に対し、電源電圧をV1、V0、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子の電圧変化率の代表値(上述の方法により求める)をdV1/dt、dV0/dt、とそれぞれし、かつ、試験用電力変換器11において、三相インバータ回路18の各段の出力端と放熱フィン25との間に取り付けられた各コンデンサ(図2のコンデンサ26、27、28、あるいは、図3や図11の各インピーダンス素子の容量成分)と、その各段の出力端と放熱フィン25との間に生じる静電容量との合計をC1とし、最終製品の電力変換器において、三相インバータ回路の各段の出力端と放熱フィンとの間に生じる静電容量をC0とした場合に、下記(3−1)および(3−2)式の関係が半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時においてそれぞれ成立あるいは概ね成立するように、試験装置の電圧変化率(の代表値)dV1/dtおよびC1を調整する。
V0/(dV0/dt) = V1/(dV1/dt) ・・・(3−1)
C0×V0 = C1×V1 ・・・(3−2)
実際に、上記(3−1)及び(3−2)式より、C0×(dV0/dt)=C1×(dV1/dt)の関係を導くことができ、上記(3−1)及び(3−2)式が成立している場合は、コモンモード電流が最終製品と試験装置とで一致していることが分かる。
Another method for matching the common mode current Ic with that of the final product when the power supply voltage is set low in the test apparatus will be described below.
For the test power converter 11 and the final product power converter, the power supply voltages are V1 and V0, and the typical value of the voltage change rate of the semiconductor switching element constituting the inverter circuit (determined by the above method) is dV1 / dt, dV0 / dt, and in the test power converter 11, each capacitor (capacitors 26, 27 in FIG. 2) attached between the output terminal of each stage of the three-phase inverter circuit 18 and the radiation fin 25. 28, or the capacitance component of each impedance element in FIG. 3 and FIG. 11) and the capacitance generated between the output terminal of each stage and the heat radiating fin 25 is C1, and the power conversion of the final product When the electrostatic capacity generated between the output terminal of each stage of the three-phase inverter circuit and the heat radiating fin is C0, the relationship of the following equations (3-1) and (3-2) is To stand or generally established respectively at the time of on-time and off of quenching elements, adjusting the voltage change rate (representative value) dV1 / dt and C1 of the test apparatus.
V0 / (dV0 / dt) = V1 / (dV1 / dt) (3-1)
C0 × V0 = C1 × V1 (3-2)
Actually, the relationship of C0 × (dV0 / dt) = C1 × (dV1 / dt) can be derived from the above equations (3-1) and (3-2), and the above (3-1) and (3 -2) When the equation is established, it can be seen that the common mode current is the same between the final product and the test apparatus.
容量C1の調整は、追加するコンデンサ(図2のコンデンサ26、27、28、あるいは、図3や図11の各インピーダンス素子の容量成分)の容量を調整することにより行われる。また、電圧変化率dV1/dtの調整は、図15のゲート抵抗の抵抗値、ゲートコンデンサの容量を調整することにより行われる。 The capacitance C1 is adjusted by adjusting the capacitance of the capacitor to be added (the capacitors 26, 27, and 28 in FIG. 2 or the capacitance components of the impedance elements in FIGS. 3 and 11). The voltage change rate dV1 / dt is adjusted by adjusting the resistance value of the gate resistor and the capacitance of the gate capacitor in FIG.
図16は、最終製品(左側)および試験装置(右側)において、インバータ回路の出力端の電流および電圧の時間波形と、そのインバータ回路のスイッチング素子のターンオン時、ターンオフ時に流れるコモンモード電流の時間波形とをそれぞれ示した図(その1)である。 FIG. 16 shows the time waveform of the current and voltage at the output terminal of the inverter circuit and the time waveform of the common mode current that flows when the switching element of the inverter circuit is turned on and off in the final product (left side) and the test apparatus (right side). FIG.
このような容量C1、電圧変化率dV1/dtについての調整を行なうことによって、図16に示すように、半導体スイッチング素子のスイッチングに起因するコモンモード電流Icを試験装置と最終製品とで一致または略一致させることができる。 By adjusting the capacitance C1 and the voltage change rate dV1 / dt, as shown in FIG. 16, the common mode current Ic resulting from switching of the semiconductor switching element is identical or substantially equal between the test apparatus and the final product. Can be matched.
なお、上記関係式(3−1)および(3−2)を、それぞれ次の(4−1)および(4−2)の組み合わせに変更することもできる。
V0/(dV0/dt) = V1/(dV1/dt) ・・・(4−1)
C0×V0 < C1×V1 ・・・(4−2)
実際に、上記(4−1)及び(4−2)式より、C0×(dV0/dt)<C1×(dV1/dt)の関係を導くことができ、上記(4−1)及び(4−2)式が成立している場合は、試験装置の方が最終製品よりもコモンモード電流が大きくなっていることが分かる。
The relational expressions (3-1) and (3-2) can be changed to the following combinations (4-1) and (4-2), respectively.
V0 / (dV0 / dt) = V1 / (dV1 / dt) (4-1)
C0 × V0 <C1 × V1 (4-2)
Actually, the relationship of C0 × (dV0 / dt) <C1 × (dV1 / dt) can be derived from the above equations (4-1) and (4-2), and the above (4-1) and (4 -2) When the formula is established, it can be seen that the common mode current is larger in the test apparatus than in the final product.
そして、上記(4−1)および(4−2)式の関係が半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時においてそれぞれ成立あるいは概ね成立するように、試験装置の電圧変化率(の代表値)dV1/dtおよびC1を調整する。 The voltage change rate (representative value) dV1 / of the test apparatus is established so that the relationship of the above equations (4-1) and (4-2) is established or substantially established when the semiconductor switching element is turned on and off, respectively. Adjust dt and C1.
図17は、最終製品(左側)および試験装置(右側)において、インバータ回路の出力端の電流および電圧の時間波形と、そのインバータ回路のスイッチング素子のターンオン時、ターンオフ時に流れるコモンモード電流の時間波形とをそれぞれ示した図(その2)である。 FIG. 17 shows the time waveform of the current and voltage at the output terminal of the inverter circuit and the time waveform of the common mode current that flows when the switching element of the inverter circuit is turned on and off in the final product (left side) and the test apparatus (right side). FIG.
このような容量C1、電圧変化率dV1/dtについての調整を行なうことによって、図17に示すように、半導体スイッチング素子のスイッチングに起因するコモンモード電流Icを、試験装置において最終製品より大きくすることができる。これにより、最終製品よりも厳しい条件を試験時に制御装置に課すことができるため、試験時に制御装置が誤動作しないことを確認することで、ノイズ耐量にマージンを持たせて信頼性の向上を図ることができる。 By adjusting the capacitance C1 and the voltage change rate dV1 / dt, as shown in FIG. 17, the common mode current Ic resulting from the switching of the semiconductor switching element is made larger than the final product in the test apparatus. Can do. As a result, conditions more severe than the final product can be imposed on the control device at the time of testing, so by confirming that the control device does not malfunction at the time of testing, it is possible to improve the reliability by giving a margin to the noise immunity. Can do.
なお、以上では、半導体スイッチング素子にIGBTを使用した場合で各実施形態を説明したが、半導体スイッチング素子としてMOS−FETを使用することも可能である。 In the above, each embodiment has been described by using an IGBT as a semiconductor switching element. However, a MOS-FET can also be used as a semiconductor switching element.
10、200 電力変換装置
11 試験用電力変換器
12、109、126、202 制御回路
13、203 整流回路
14、204 平滑コンデンサ
15、16、17、101、102、103、111、112、113、122、133、205、206、207 半導体スイッチング素子
18、208 三相インバータ回路
19、209 電流センサ
21、108、128、211 ゲート駆動回路
22、212 高周波電圧印加装置
23 負荷
24、214 筺体等金属
25 放熱フィン
26、27、28 コンデンサ
31、32、33、104、105、106、114、115、116、125 インピーダンス素子
35 対地インピーダンス
36、37、38 電源のインピーダンス
39、52 電源
51 出力電圧可変の単巻変圧器
55 昇圧トランス
100 ブリッジ回路(順変換回路)
110 ブリッジ回路(逆変換回路)
120 フライバックコンバータ
121 トランス
131 ゲート抵抗
132 ゲートコンデンサ
201 電力変換器
10, 200 Power converter 11 Test power converter 12, 109, 126, 202 Control circuit 13, 203 Rectifier circuit 14, 204 Smoothing capacitor 15, 16, 17, 101, 102, 103, 111, 112, 113, 122 133, 205, 206, 207 Semiconductor switching element 18, 208 Three-phase inverter circuit 19, 209 Current sensor 21, 108, 128, 211 Gate drive circuit 22, 212 High frequency voltage application device 23 Load 24, 214 Metal such as housing 25 Heat dissipation Fins 26, 27, 28 Capacitors 31, 32, 33, 104, 105, 106, 114, 115, 116, 125 Impedance element 35 Ground impedance 36, 37, 38 Power supply impedance 39, 52 Power supply 51 Output voltage variable single winding Transformer 55 Pressure transformer 100 bridge circuit (forward conversion circuit)
110 Bridge circuit (inverse conversion circuit)
120 Flyback Converter 121 Transformer 131 Gate Resistance 132 Gate Capacitor 201 Power Converter
Claims (17)
前記1つ以上の半導体スイッチング素子に流れる主電流を制御する制御信号を生成して前記1つ以上の半導体スイッチング素子に与える制御回路と、
を具備した電力変換装置を試験する試験装置であって、
この電力変換装置の試験装置は、前記最終製品の電力変換器に換えて用いられて、この電力変換器よりも出力容量が小さい試験用電力変換器と、
前記制御回路の信号の基準となる電位部と、前記試験用電力変換器の接地電位部との間にノイズ電圧を印加する高周波電圧印加装置と、
を備え、
前記試験用電力変換器は、
商用交流電源を直流に変換する順変換回路部と、
該順変換回路部の後段に設けられ、系統インピーダンスを模擬する系統インピーダンス模擬部と、
該系統インピーダンス模擬部の後段に設けられた、それぞれが上アームに相当する半導体スイッチング素子と、下アームに相当する半導体スイッチング素子とを有する、複数の上下スイッチングアームと、を備えることを特徴とする電力変換装置の試験装置。 A power converter of a final product that is configured by one or more semiconductor switching elements and performs power conversion by a switching operation;
A control circuit that generates a control signal for controlling a main current flowing through the one or more semiconductor switching elements and supplies the control signal to the one or more semiconductor switching elements;
A testing device for testing a power conversion device comprising:
This power converter test device is used in place of the power converter of the final product, and a test power converter having a smaller output capacity than the power converter,
A high-frequency voltage applying device that applies a noise voltage between a potential portion serving as a reference of a signal of the control circuit and a ground potential portion of the test power converter;
With
The test power converter is:
A forward conversion circuit for converting commercial AC power into DC;
A system impedance simulation unit that is provided at a subsequent stage of the forward conversion circuit unit and simulates system impedance;
A plurality of upper and lower switching arms, each having a semiconductor switching element corresponding to an upper arm and a semiconductor switching element corresponding to a lower arm, provided at a subsequent stage of the system impedance simulation unit. Test equipment for power conversion equipment.
スイッチングするアームには、前記最終製品の電力変換器を動作させるのと同一のスイッチングパルスを入力し、スイッチングしないアームは、常時オフにしておくように動作させる、ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の試験装置。 For a plurality of semiconductor switching elements included in the plurality of upper and lower switching arms, according to the circuit configuration of the power converter of the final product, to select those that switch and those that do not switch,
2. The switching arm is supplied with the same switching pulse as that for operating the power converter of the final product, and the arm that is not switched is operated so as to be always turned off. Power converter test equipment.
この逆変換回路部の出力側に、前記試験用電力変換器の出力容量よりも負荷容量の小さい負荷を接続したか、または、負荷を接続しないことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の試験装置。 The plurality of upper and lower switching arms include an inverse conversion circuit unit that converts direct current into alternating current,
2. The power converter according to claim 1, wherein a load having a load capacity smaller than the output capacity of the test power converter is connected to the output side of the inverse conversion circuit unit, or a load is not connected. Testing equipment.
前記試験用電力変換器は、前記最終製品の電力変換器の構成に対応した、複数の上下スイッチングアームのうちの1つ以上の半導体スイッチング素子を冷却する第2の冷却フィンを備え、
前記差分調整部は、前記最終製品の電力変換器の1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と前記第1の冷却フィンとの間の静電容量C0と、前記試験用電力変換器の対応する1つ以上の上下スイッチングアームに含まれる2つの半導体スイッチング素子の接続点と前記第2の冷却フィンとの間の静電容量C1と、を一致または略一致させるコンデンサを備えることを特徴とする請求項4記載の電力変換装置の試験装置。 The power converter of the final product includes a first cooling fin that cools one or more semiconductor switching elements constituting the power converter of the final product,
The test power converter includes a second cooling fin that cools one or more semiconductor switching elements of a plurality of upper and lower switching arms corresponding to the configuration of the power converter of the final product,
The difference adjustment unit corresponds to a capacitance C0 between an output terminal of one or more semiconductor switching elements of the final product power converter and the first cooling fin, and the test power converter. A capacitor for matching or substantially matching a capacitance C1 between a connection point of two semiconductor switching elements included in one or more upper and lower switching arms and the second cooling fin is provided. Item 5. A power converter testing apparatus according to Item 4.
前記信号の基準となる電位部は、前記中央処理装置のシグナルグランドであることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の試験装置。 The control circuit includes a central processing unit that controls the operation of the control circuit.
2. The test apparatus for a power conversion apparatus according to claim 1, wherein the potential part serving as a reference of the signal is a signal ground of the central processing unit.
前記各ゲート抵抗の各抵抗値または前記各ゲートコンデンサの各容量を調整して、前記試験用電力変換器における各半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率を、最終製品の電力変換器において対応するそれぞれの半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率に一致または略一致させたことを特徴とする請求項4記載の電力変換装置の試験装置。 The differential adjustment unit includes a gate resistance between a gate terminal of each semiconductor switching element of the test power converter and a corresponding gate drive signal output unit, or a gate-emitter of each semiconductor switching element With a gate capacitor in between
By adjusting each resistance value of each gate resistor or each capacitance of each gate capacitor, the voltage change rate when each semiconductor switching element in the test power converter is turned on and off is determined as the power converter of the final product. 5. The test apparatus for a power converter according to claim 4, wherein the corresponding semiconductor switching elements are matched or substantially matched with a voltage change rate when the semiconductor switching element is turned on and turned off.
前記各ゲート抵抗の各抵抗値または前記各ゲートコンデンサの各容量を調整して、前記試験用電力変換器における各半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率を、最終製品の電力変換器において対応するそれぞれの半導体スイッチング素子のオン時およびオフ時の電圧変化率より大きく設定したことを特徴とする請求項4記載の電力変換装置の試験装置。 The differential adjustment unit includes a gate resistance between a gate terminal of each semiconductor switching element of the test power converter and a corresponding gate drive signal output unit, or a gate-emitter of each semiconductor switching element With a gate capacitor in between
By adjusting each resistance value of each gate resistor or each capacitance of each gate capacitor, the voltage change rate when each semiconductor switching element in the test power converter is turned on and off is determined as the power converter of the final product. 5. The test apparatus for a power conversion device according to claim 4, wherein each of the corresponding semiconductor switching elements is set to be larger than a voltage change rate at the on time and at the off time.
前記試験用電力変換器は、前記最終製品の電力変換器の構成に対応した、複数の上下スイッチングアームのうちの1つ以上の半導体スイッチング素子を冷却する第2の冷却フィンを備え、
前記差分調整部は、前記試験用電力変換器の1つ以上の半導体スイッチング素子の出力端子と前記第2の冷却フィンとの間の静電容量C1を、前記最終製品の電力変換器の対応する1つ以上の上下スイッチングアームに含まれる2つの半導体スイッチング素子の接続点と前記第1の冷却フィンとの間の静電容量C0より大きくさせるコンデンサを備えることを特徴とする請求項11記載の電力変換装置の試験装置。 The power converter of the final product includes a first cooling fin that cools one or more semiconductor switching elements constituting the power converter of the final product,
The test power converter includes a second cooling fin that cools one or more semiconductor switching elements of a plurality of upper and lower switching arms corresponding to the configuration of the power converter of the final product,
The difference adjustment unit corresponds to the capacitance C1 between the output terminals of one or more semiconductor switching elements of the test power converter and the second cooling fin, corresponding to the power converter of the final product. 12. The electric power according to claim 11, further comprising a capacitor that is larger than a capacitance C0 between a connection point of two semiconductor switching elements included in one or more upper and lower switching arms and the first cooling fin. Test equipment for conversion equipment.
前記交流電源と前記整流回路との間に設けられた、半導体スイッチング素子を用いずに構成された電圧調整部とをさらに有し、
前記電圧調整部により、交流電源から出力された交流電圧を、所望とする電圧まで昇圧または降圧して、前記整流回路に出力することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の試験装置。 A rectifier circuit that rectifies an AC voltage from an AC power source into a DC voltage;
A voltage adjusting unit provided between the AC power source and the rectifier circuit and configured without using a semiconductor switching element;
2. The test apparatus for a power converter according to claim 1, wherein the voltage adjusting unit boosts or steps down an AC voltage output from an AC power source to a desired voltage and outputs the boosted voltage to the rectifier circuit.
前記整流回路から出力された直流電圧を、所望とする電圧まで昇圧または降圧して、平滑コンデンサに出力する昇降圧チョッパ回路と、を有することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の試験装置。 A rectifier circuit that rectifies an AC voltage from an AC power source into a DC voltage;
2. The power converter test according to claim 1, further comprising: a step-up / step-down chopper circuit that boosts or steps down a DC voltage output from the rectifier circuit to a desired voltage and outputs the boosted voltage to a smoothing capacitor. apparatus.
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