JP2015165186A - コンデンサモジュール試験装置、コンデンサモジュール試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続用端子と第１及び第２の入出力ラインの接続用端子に接続されたコンデンサ素子と、を備えるコンデンサモジュールの試験を行うことができるコンデンサモジュール試験装置を提供する。
【解決手段】コンデンサモジュール試験装置１は、直流電源２と、交流電源３と、直流電源端子Ｔ２０と入出力端子Ｔ１とを接続し、かつ、直流電源端子Ｔ２１とｂの入出力端子Ｔ３とを接続する一対の第１経路Ｌ１、Ｌ１０と、交流電源端子Ｔ３０と入出力端子Ｔ２とを接続し、かつ、交流電源端子Ｔ３１と入出力端子Ｔ４とを接続する一対の第２経路Ｌ２、Ｌ２０と、第２経路Ｌ２、Ｌ２０間に接続された第３経路Ｌ３と、第１経路Ｌ１上に設けられた第１交流電流遮断素子５ａと、第３経路Ｌ３との間の接続点Ｐ１、Ｐ２と交流電源３との間に設けられた直流電流遮断素子６ａ、６ｂと、第３経路Ｌ３上に設けられた第２交流電流遮断素子５ｃとを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、接続用端子を一対の入出力端子間に備えた第１及び第２の入出力ラインと、第１及び第２の入出力ラインの接続用端子に接続されたコンデンサ素子と、を備えるコンデンサモジュールの動作試験を行なうことができるコンデンサモジュール試験装置、及び、コンデンサモジュール試験方法に関する。

コンデンサの出荷に際し、リップルを含む直流電圧を実際に印加することによって、コンデンサが受ける影響を調べる試験が行われている。

特許文献１及び特許文献２には、入力側、出力側のそれぞれに１端子を有するコンデンサで、リップルを含む直流電圧が印加された状態を作り出し、そのときにコンデンサが受ける影響を試験する点が記載されている。

特開２００７−１５５５９９号公報 特開２００３−１３０９０２号公報

ところで、コンデンサとしては、入力側、出力側のそれぞれに１端子を有するコンデンサだけではなく、入力側、出力側ともに、複数の端子を有するコンデンサが存在する。

この種のコンデンサとしては、たとえば、以下のコンデンサモジュールが挙げられる。この種のコンデンサモジュールは、たとえば、コンデンサ素子を接続するための少なくとも１つの接続用端子を一対の入出力端子間に備えた第１及び第２の入出力ラインを備える。第１の入出力ラインの接続用端子と第２の入出力ラインの接続用端子とには、コンデンサ素子が接続されている。

この種のコンデンサモジュールは、実装置、たとえば、電力変換装置では、入力コンデンサやＤＣリンクコンデンサとして使用される。この場合、第１及び第２の入出力ラインが、直流電流が流れる直流電流ループに含まれる。そのため、このような実使用条件下でコンデンサモジュールの動作試験を行うことが必要である。

ところが、上記した特許文献１及び２の構成では、入力側、出力側それぞれに１端子を有するコンデンサに代えて、先述した構成のコンデンサモジュールを接続した場合、第１及び第２の入出力ラインが、直流電流が流れる直流電流ループには含まれない。そのため、この種のコンデンサモジュールを実使用条件下で動作試験することができない。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、接続用端子を一対の入出力端子間に備えた第１及び第２の入出力ラインと、第１及び第２の入出力ラインの接続用端子に接続されたコンデンサ素子と、を備えるコンデンサモジュールの動作試験を行なうことができるコンデンサモジュール試験装置、及び、コンデンサモジュール試験方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面に係るコンデンサモジュール試験装置は、少なくとも１つの接続用端子を、入力端子と出力端子のいずれか一方又は両方として使用される一対の入出力端子の間に備えた第１と第２の入出力ラインと、前記第１の入出力ラインの前記接続用端子と前記第２の入出力ラインの前記接続用端子とに接続されたコンデンサ素子と、を備えるコンデンサモジュールの試験を行う、コンデンサモジュール試験装置であって、一対の直流電源端子を有する直流電源と、一対の交流電源端子を有する交流電源と、前記一対の直流電源端子の一方と、前記第１の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の一方とを接続し、かつ、前記一対の直流電源端子の他方と、前記第２の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の一方とを接続する一対の第１経路と、前記一対の交流電源端子の一方と、前記第１の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の他方とを接続し、かつ、前記一対の交流電源端子の他方と、前記第２の入出力ラインの前記一対の入出力端子の他方とを接続する一対の第２経路と、前記一対の第２経路の間に接続された第３経路と、前記第１経路上に設けられ、直流電流を通過させ交流電流を遮断する第１交流電流遮断素子と、前記第２経路上のうち、前記第３経路との間の接続点と前記交流電源との間に設けられ、前記交流電流を通過させ前記直流電流を遮断する直流電流遮断素子と、前記第３経路上に設けられ、前記直流電流を通過させ前記交流電流を遮断する第２交流電流遮断素子と、を備えることを特徴とする。

上記構成において、前記一対の第１経路によって、前記一対の直流電源端子の一方と、前記第１の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の一方とが接続され、かつ、前記一対の直流電源端子の他方と、前記第２の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の一方とが接続され、且つ、前記一対の第２経路によって、前記一対の交流電源端子の一方と、前記第１の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の他方が接続され、かつ、前記一対の交流電源端子の他方と、前記第２の入出力ラインの前記一対の入出力端子の他方とが接続されることにより、前記コンデンサモジュールが取り付けられてもよい。

上記構成において、前記交流電流遮断素子は、リアクトルであってもよい。

上記構成において、前記直流電流遮断素子は、コンデンサであってもよい。

また、本発明の他の局面に係るコンデンサモジュール試験方法は、少なくとも１つの接続用端子を、入力端子と出力端子のいずれか一方又は両方として使用される一対の入出力端子の間に備えた第１と第２の入出力ラインと、前記第１の入出力ラインの前記接続用端子と前記第２の入出力ラインの前記接続用端子とに接続されたコンデンサ素子と、を備えるコンデンサモジュールの試験方法であって、前記第１と第２の入出力ラインの前記一対の入出力端子の各々の一方が接続された一対の第１経路に、直流電圧を印加するとともに、前記第１と第２の入出力ラインの前記一対の入出力端子の各々の他方が接続された一対の第２経路に、交流電圧を印加する第１ステップと、前記第１ステップが実行されたときの前記コンデンサモジュールが示すパラメータを測定する第２ステップと、を含み、前記一対の第２経路の間には第３経路が接続されており、前記第１経路上には、前記直流電流を通過させ前記交流電流を遮断する第１交流電流遮断素子が設けられており、前記第２経路上のうち、前記第３経路との間の接続点と前記交流電源との間には、前記交流電流を通過させ前記直流電流を遮断する直流電流遮断素子が設けられており、前記第３経路上には、前記直流電流を通過させ前記交流電流を遮断する第２交流電流遮断素子が設けられていることを特徴とする。

上記方法において、前記交流電流遮断素子は、リアクトルであってもよい。

上記方法において、前記直流電流遮断素子は、コンデンサであってもよい。

本発明によれば、コンデンサモジュールの第１及び第２の入出力ラインの間に、直流電圧及び交流電圧が印加されるとともに、第１及び第２の入出力ラインが直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。同時に、コンデンサ素子を交流電流が流れる。このとき、直流電流が交流電源に流入せず、交流電流が直流電源に流入しない。

これにより、安全に、コンデンサモジュールを、実使用条件下、たとえば、第１及び第２の入出力ライン間に、リップルを含む直流電圧が印加された条件下で動作試験することができる。

本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュール試験装置の回路構成の一例を示した回路構成図である。 コンデンサモジュールの構成の一例を示した図である。 コンデンサモジュール試験装置にコンデンサモジュールが取り付けられた状態を示した図である。 本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュール試験方法の一例を示したフローチャートである。 コンデンサモジュールの構成の他の例を示した図である。 コンデンサモジュールを用いて構成した電力変換システムの構成の一例を示したブロック図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュール試験装置、及びコンデンサモジュール試験方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示される用語「入出力端子」とは、入力端子及び出力端子のいずれか一方又は両方として使用される端子のことをいう。

図１に示すコンデンサモジュール試験装置１は、図２に示すようなコンデンサモジュール４ａが取り付けられた状態で、コンデンサモジュール４ａの動作試験を行うものである。

コンデンサモジュール試験装置１は、図１に示すように、直流電源２と、交流電源３と、一対の第１経路Ｌ１、Ｌ１０と、一対の第２経路Ｌ２、Ｌ２０と、第３経路Ｌ３と、第１リアクトル（第１交流電流遮断素子）５ａ、５ｂと、第２リアクトル（第２交流電流遮断素子）５ｃと、コンデンサ（直流電流遮断素子）６ａ、６ｂと、電流計７ａ、７ｂと、電圧計８ａ、８ｂと、温度計９と、を備える。

直流電源２は、一対の直流電源端子Ｔ２０、Ｔ２１を有する。直流電源端子Ｔ２０はプラス極側の端子をなす一方で、直流電源端子Ｔ２１はマイナス極側の端子をなす。

直流電源２は、一対の直流電源端子Ｔ２０、Ｔ２１を通じて、一対の第１経路Ｌ１、Ｌ１０に、直流電圧を印加するとともに、直流電流を流す。直流電源２は、直流電源端子Ｔ２０、Ｔ２１から出力される直流電圧の電圧値、直流電流の電流値を変更可能に構成されている。

交流電源３は、一対の交流電源端子Ｔ３０、Ｔ３１を有し、一対の第２経路Ｌ２、Ｌ２０に、交流電圧を印加するとともに、交流電流を流す。交流電源３は、交流電源端子Ｔ３０、Ｔ３１から出力される交流電圧の電圧値及び周波数、交流電流の電流値及び周波数を変更可能に構成されている。

第１経路Ｌ１、Ｌ１０の各々は、一対の直流電源端子Ｔ２０、Ｔ２１の各々に接続されている。第１経路Ｌ１、Ｌ１０の各々は、試験対象としてのコンデンサモジュール４ａの第１及び第２の入出力ライン４０ａ、４０ｂの各々の入出力端子Ｔ１、Ｔ３を接続するための接続用端子Ｔ５、Ｔ７を備えている。

第２経路Ｌ２、Ｌ２０の各々は、一対の交流電源端子Ｔ３０、Ｔ３１の各々に接続されている。第２経路Ｌ２、Ｌ２０の各々は、コンデンサモジュール４ａの第１及び第２の入出力ライン４０ａ、４０ｂの各々の入出力端子Ｔ２、Ｔ４を接続するための接続用端子Ｔ６、Ｔ８を備えている。

第２経路Ｌ２、Ｌ２０は、交流電流のみが流れる交流経路Ｌ２ａ、Ｌ２０ａと、交流電流及び直流電流が流れる交直経路Ｌ２ｂ、Ｌ２０ｂとに区分される。

交流経路Ｌ２ａは、交流電源３と接続点Ｐ１との間の第２経路Ｌ２から構成される。交流経路Ｌ２０ａは、交流電源３と接続点Ｐ２との間の第２経路Ｌ２０から構成される。

交直経路Ｌ２ｂは、入出力端子Ｔ６と接続点Ｐ１との間の第２経路Ｌ２から構成される。交直経路Ｌ２０ｂは、入出力端子Ｔ８と接続点Ｐ２との間の第２経路Ｌ２０から構成される。

第３経路Ｌ３は、一対の第２経路Ｌ２、Ｌ２０間に接続されている。接続点は、図１において、Ｐ１、Ｐ２で表されている。

第１リアクトル５ａ、５ｂは、第１経路Ｌ１、Ｌ１０上に設けられている。第１リアクトル５ａ、５ｂは、チョークコイルとしての機能を有しており、第１経路Ｌ１、Ｌ１０上において、直流電流を通過させ交流電流を遮断する。

第２リアクトル５ｃは、第３経路Ｌ３上に設けられている。第２リアクトル５ｃも、チョークコイルとしての機能を有しており、第３経路Ｌ３上において、直流電流を通過させ交流電流を遮断する。

コンデンサ６ａは、第２経路Ｌ２上のうち、第３経路Ｌ３との間の接続点Ｐ１と、交流電源３との間に設けられている。コンデンサ６ｂは、第２経路Ｌ２０上のうち、第３経路Ｌ３との間の接続点Ｐ２と、交流電源３との間に設けられている。コンデンサ６ａ、６ｂは、カップリングコンデンサとしての機能を有しており、第２経路Ｌ２、Ｌ２０において、交流電流を通過させ直流電流を遮断する。

電流計７ａは、第１経路Ｌ１上に設けられている。電流計７ａは、コンデンサモジュール４ａの入出力端子Ｔ１、Ｔ３を流れる電流の電流値を測定する。電流計７ｂは、第２経路Ｌ２上に設けられている。電流計７ｂは、コンデンサモジュール４ａの入出力端子Ｔ２、Ｔ４を流れる電流の電流値を測定する。

電圧計８ａは、第１経路Ｌ１、Ｌ１０間に設けられている。電圧計８ａは、入出力端子Ｔ１、Ｌ１０間の電圧の電圧値を測定する。電圧計８ｂは、第２経路Ｌ２、Ｌ２０間に設けられている。電圧計８ｂは、入出力端子Ｔ２、Ｔ４間の電圧の電圧値を測定する。

温度計９は、たとえば、非接触式温度計からなり、取付スペースＳに取り付けられたコンデンサモジュールＭの表面温度を計測する。

なお、コンデンサモジュール試験装置１では、直流電流ループ（後述）、及び、交流電流ループ（後述）の焼き付きを防止するため、適宜、第１経路Ｌ１、Ｌ１０のいずれか一方又は両方、及び、第２経路Ｌ２、Ｌ２０のいずれか一方又は両方に、抵抗器が設けられる。この種の抵抗器としては、直流電源２及び交流電源３の起電力に応じた抵抗値を持つ抵抗器が設けられる。

以下、このような構成を有するコンデンサモジュール試験装置１によって試験されるコンデンサモジュール４ａの構成について、図２を用いて説明する。コンデンサモジュール４ａは、それぞれが異極である一対の電極（不図示）を有するコンデンサ素子４１ａ〜４１ｃと、第１入出力ライン４０ａと、第２入出力ライン４０ｂと、を備える。なお、以下の説明において、特筆する場合を除き、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃを総括してコンデンサ素子４１と呼ぶ。

図２に示すように、第１入出力ライン４０ａには、一対の入出力端子Ｔ１、Ｔ２が形成されており、第２入出力ライン４０ｂにも、一対の入出力端子Ｔ３、Ｔ４が形成されている。

第１入出力ライン４０ａの入出力端子Ｔ１、Ｔ２の間には、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃの一対の電極の一方を接続するための接続用端子Ｔ９ａ〜Ｔ９ｃが設けられている。第２入出力ライン４０ｂの入出力端子Ｔ３、Ｔ４の間には、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃの一対の電極の他方を接続するための接続用端子Ｔ１０ａ〜Ｔ１０ｃが設けられている。

第１入出力ライン４０ａの接続用端子Ｔ９ａ〜Ｔ９ｃの各々には、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃの一対の電極の一方が接続されている。一方で、第２入出力ライン４０ｂの接続用端子Ｔ１０ａ〜Ｔ１０ｃの各々には、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃの一対の電極の他方が接続されている。

この種のコンデンサモジュール４ａとしては、たとえば、一対のバスバーの各々が２つの入出力端子を有するバスバーコンデンサが挙げられる。

この種のバスバーコンデンサは、一対の入出力ライン４０ａ、４０ｂとして、並列に配置され導電性を有する一対のバスバーを備える。一対のバスバーの各々からは、たとえば、バスバーから突出するように、一対の入出力端子が形成されている。これにより、入出力ライン４０ａに入出力端子Ｔ１、Ｔ２を形成し、入出力ライン４０ｂに入出力端子Ｔ３、Ｔ４を形成することができる。入出力端子Ｔ１、Ｔ２と、入出力端子Ｔ３、Ｔ４とには、互いに異極の電圧が印加される。

一対のバスバーの一方では、コンデンサ素子接続用の接続用端子Ｔ９ａ〜Ｔ９ｃが形成されている。また、一対のバスバーの他方においても、コンデンサ素子接続用の接続用端子Ｔ１０ａ〜Ｔ１０ｃが形成されている。接続用端子Ｔ９ａ〜Ｔ９ｃと、接続用端子Ｔ１０ａ〜Ｔ１０ｃとに、先述したように、コンデンサ素子４１の一対の電極の各々が接続される。

これにより、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃが、第１及び第２の入出力ライン４０ａ、４０ｂ間に並列に接続されることになる。

なお、コンデンサ素子４１は、本実施形態では３つ設けられているが、本発明ではこの例には限られず、１つ、或いは２つ、或いは４つ以上設けられていてもよい。

コンデンサモジュール試験装置１では、コンデンサモジュール４ａの試験時には、試験者は、接続用端子Ｔ５に、第１入出力ライン４０ａの入出力端子Ｔ１を接続し、且つ、接続用端子Ｔ７に、第２入出力ライン４０ｂの入出力端子Ｔ３を接続する。さらに、試験者は、接続用端子Ｔ６に、第１入出力ライン４０ａの入出力端子Ｔ２を接続し、且つ、接続用端子Ｔ８に、第２入出力ライン４０ｂの入出力端子Ｔ４を接続する。端子間の接続は、たとえば、ネジ止めによって行われる。

これにより、第１経路Ｌ１によって、直流電源端子Ｔ２０と、第１入出力ライン４０ａの入出力端子Ｔ１とが接続され、且つ、第１経路Ｌ１０によって、直流電源端子Ｔ２１と、第２の入出力ライン４０ｂの入出力端子Ｔ３とが接続される。

これと並行して試験者は、接続用端子Ｔ６に、第１入出力ライン４０ａの入出力端子Ｔ２を接続し、且つ、接続用端子Ｔ８に、第２入出力ライン４０ｂの入出力端子Ｔ４を接続する。

これにより、第２経路Ｌ２によって、交流電源端子Ｔ３０と、第１入出力ライン４０ａの入出力端子Ｔ２とが接続され、且つ、交流電源端子Ｔ３１と、第２入出力ライン４０ｂの入出力端子Ｔ４とが接続される。

試験者は、以上の作業を行うことにより、コンデンサモジュール４ａをコンデンサモジュール試験装置１に取り付ける。

図１において、破線で囲まれるスペースＳは、コンデンサモジュール４ａが取り付けられる取付スペースである。この取付スペースＳには、先に述べたようにして、コンデンサモジュール４ａが取り付けられる。

この取付スペースＳに、先に述べたようにコンデンサモジュール４ａが取り付けられると、コンデンサモジュール試験装置１は、図３に示す状態となる。

この状態では、直流電源２、第１経路Ｌ１、Ｌ１０、第１リアクトル５ａ、５ｂ、第１入出力ライン４０ａ、第２入出力ライン４０ｂ、交直経路Ｌ２ｂ、Ｌ２０ｂ、第３経路Ｌ３、及び、第２リアクトル５ｃによって、直流電流が流れる直流電流ループが形成される。

また、交流電源３、第２経路Ｌ２、Ｌ２０、コンデンサ６ａ、６ｂ、第１入出力ライン４０ａ、第２入出力ライン４０ｂ、及び、コンデンサ素子４１によって、交流電流が流れる交流電流ループが形成される。

すなわち、図３の状態で直流電源２が起動すると、一対の第１経路Ｌ１、Ｌ１０に直流電圧が印加されるので、第１入出力ライン４０ａに正電圧が印加され、入出力ライン４０ｂに負電圧が印加される。

また、一対の第１経路Ｌ１、Ｌ１０に直流電流が流されるので、直流電流が、第１経路Ｌ１、第１リアクトル５ａ、入出力端子Ｔ５（Ｔ１）、第１入出力ライン４０ａ、入出力端子Ｔ６（Ｔ２）、交直経路Ｌ２ｂ、第３経路Ｌ３、第２リアクトル５ｃ、交直経路Ｌ２０ｂ、入出力端子Ｔ８（Ｔ４）、第２入出力ライン４０ｂ、入出力端子Ｔ７（Ｔ３）、第１リアクトル５ｂ、及び、第１経路Ｌ１０の順に流れる。

これにより、直流電源２、第１経路Ｌ１、Ｌ１０、第１リアクトル５ａ、５ｂ、第１及び第２入出力ライン４０ａ、４０ｂ、交直経路Ｌ２ｂ、Ｌ２０ｂ、第３経路Ｌ３、及び、第２リアクトル５ｃによって、直流電流ループが形成される。

直流電流ループを流れる直流電流のうち、交直経路Ｌ２ｂ、Ｌ２０ｂを流れる直流電流は、交流経路Ｌ２ａ、Ｌ２０ａに流入しようとする。しかしながら、交流経路Ｌ２ａ、Ｌ２０ａにコンデンサ６ａ、６ｂが設けられているので、直流電流は、交流経路Ｌ２ａ、Ｌ２０ａには流入しない。その結果、直流電流が交流電源３に流れ込むことにより、交流電源３が悪影響を受けるおそれがない。

また、図３の状態で交流電源３が起動すると、一対の第２経路Ｌ２、Ｌ２０に交流電圧が印加されるので、入出力ライン４０ａ、４０ｂ間に交流電圧が印加される。

また、一対の第２経路Ｌ２、Ｌ２０に交流電流が流されるので、交流電流が、交流経路Ｌ２ａ、Ｌ２０ａ、コンデンサ６ａ、６ｂ、交直経路Ｌ２ｂ、Ｌ２０ｂ、入出力端子Ｔ２（Ｔ６）、入出力端子Ｔ８（Ｔ４）、入出力ライン４０ａ、４０ｂ、及び、コンデンサ素子４１を通る。これにより、交流電源３、交流経路Ｌ２ａ、Ｌ２０ａ、コンデンサ６ａ、６ｂ、交直経路Ｌ２ｂ、Ｌ２０ｂ、入出力ライン４０ａ、４０ｂ、及び、コンデンサ素子４１によって、交流電流ループが形成される。

交流電流ループを流れる交流電流のうち、交流経路Ｌ２ａ、Ｌ２０ａを流れる交流電流は、第３経路Ｌ３に流入しようとする。しかしながら、第３経路Ｌ３に第２リアクトル５ｃが設けられているので、交流電流は、第３経路Ｌ３には流入しない。これにより、交流電流を、交流電流ループにのみ流すことができる。

また、入出力ライン４０ａ、４０ｂを流れる交流電流が、第１経路Ｌ１、Ｌ１０に流入しようとするが、第１経路Ｌ１、Ｌ１０には第１リアクトル５ａ、５ｂが設けられているので、第１経路Ｌ１、Ｌ１０には流入しない。これにより、交流電流が直流電源２に流れ込むことにより、直流電源２が悪影響をうけるおそれがない。

上記したように、直流電源２及び交流電源３が作動したとき、コンデンサモジュール４ａの入出力ライン４０ａ、４０ｂ間に、直流電圧及び交流電圧が印加されるとともに、入出力ライン４０ａ、４０ｂが直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。同時に、コンデンサ素子４１を交流電流が流れる。

このような構成のコンデンサモジュール試験装置１を用いたコンデンサモジュール試験方法について、以下、説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュール試験方法の一例を示したフローチャートである。

本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュール試験方法では、コンデンサモジュール４ａをコンデンサモジュール試験装置１に取り付けた状態で、図４に示すように、直流電源２を作動させて、第１経路Ｌ１、Ｌ１０に直流電圧を印加するとともに直流電流を流す（ステップＳ１）。

これと同時に、交流電源３を作動させて、第２経路Ｌ２、Ｌ２に交流電圧を印加するとともに交流電流を流す（ステップＳ２）。

これにより、コンデンサモジュール４ａの入出力ライン４０ａ、４０ｂ間に、直流電圧及び交流電圧が印加されるとともに、入出力ライン４０ａ、４０ｂが直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。同時に、コンデンサ素子４１を交流電流が流れる。

この状態で、コンデンサモジュール４ａが示す種々のパラメータが測定される（ステップＳ３）。

測定されるパラメータとしては、たとえば、コンデンサモジュール４ａの発熱温度が挙げられる。コンデンサ素子４１を交流電流が流れ、誘電体に交流電界が加わるので、コンデンサモジュール４ａにおいて誘電損が生じる。

コンデンサモジュール４ａの発熱温度は、たとえば、以下のようにして測定可能である。試験者は、たとえば、温度計９を用いて、コンデンサモジュール４ａの発熱温度を測定する。たとえば、試験者は、電流計７ａ、７ｂ及び電圧計８ａ、８ｂによる測定値を観測しながら、直流電源２から出力される直流電圧の値及び直流電流の値、交流電源３から出力される交流電圧の値、周波数、及び、交流電流の値、周波数を変化させて、温度計９の測定値を観測する。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るコンデンサ試験装置１及びコンデンサ試験方法によれば、コンデンサモジュール４ａの入出力ライン４０ａ、４０ｂ間に、直流電圧及び交流電圧が印加されるとともに、入出力ライン４０ａ、４０ｂが直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。同時に、コンデンサ素子４１を交流電流が流れる。このとき、直流電流が交流電源３に流入せず、交流電流が直流電源２に流入しない。

これにより、安全に、コンデンサモジュール４ａが実装置で使用されている状況、たとえば、一対の入出力ライン４０ａ、４０ｂ間に、リップルを含む直流電圧が印加された状態を模擬的に作り出すことができる。

これにより、コンデンサモジュール４ａを実使用条件下で動作試験することができる。

これにより、直流電源２を用いて入出力ライン４０ａ、４０ｂに直流電圧及び直流電流を出力する試験と、交流電源３を用いて入出力ライン４０ａ、４０ｂに交流電圧及び交流電流を出力する試験とを別々に行い、それぞれの試験結果から、コンデンサモジュール４ａの実使用条件を想定する場合とは異なり、１回の試験で済む。その結果、試験精度が向上するとともに、試験効率が向上する。

さらに、上記したように、試験者は、直流電源２から出力される直流電圧の値及び直流電流の値、交流電源３から出力される交流電圧の値、周波数、及び、交流電流の値、周波数を変化させることが可能である。そのため、特定の用途のためにコンデンサモジュール４ａが使用される場合とは異なり、コンデンサモジュール４ａに入力される直流電圧の値及び直流電流の値、交流電圧の値、交流電圧の周波数、交流電流の値、交流電流の周波数が用途に応じて定まらない。

そのため、コンデンサモジュール４ａを、想定される、あらゆる用途に応じた状態にして試験することができる。その結果、コンデンサモジュール試験装置１を、想定される、コンデンサモジュール４ａの用途に応じて、汎用的に使用することができる。

また、電力変換システム３００（図５参照）などの実装置に組み込みこまれた状態でコンデンサモジュール４ａの試験を行うには、実際に実装置を作動させる必要がある。この場合、たとえば、電力変換システム３００では、電圧変換回路３１１、三相インバータ３２０、モータ３４０或いはモータ３４０の模擬回路（たとえばＲＬ直列回路）における電力損失は、非常に大きい。

しかしながら、本発明に係るコンデンサモジュール試験装置及びコンデンサモジュール試験方法によれば、第１リアクトル５ａ、５ｂ、第２リアクトル５ｃ、コンデンサ６ａ、６ｂ、及び経路における電力損失だけで済む。

これにより、コンデンサモジュール４ａの試験を、小さな消費電力で行うことができるので、省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明に係るコンデンサモジュール試験装置及びコンデンサモジュール試験方法によれば、第１及び第２交流電流遮断素子として、リアクトル５ａ〜５ｃを使用している。これにより、第１及び第２交流電流遮断素子を安価且つ簡易に設けることができる。

なお、１つの第１リアクトル５ａ又は５ｂが、第１経路Ｌ１、Ｌ１０のいずれか一方に設けられていてもよい。また、第１及び第２交流遮断素子として、たとえば、ダイオードやフィルタ回路など、直流電流を通過させ交流電流を遮断する、リアクトル以外の素子或いは回路が用いられてもよい。

さらに、直流電流遮断素子として、コンデンサ６ａ、６ｂを使用している。これにより、直流電流遮断素子を安価且つ簡易に設けることができる。

なお、１つのコンデンサ６ａ又は６ｂが、位置Ｐ１、Ｐ２のいずれか一方と、交流電源３との間に設けられていてもよい。また、直流電流遮断素子としては、たとえば、交流電流を通過させ直流電流を遮断するフィルタ回路が用いられても良い。

また、コンデンサモジュール４ａは、取付スペースＳに、上に述べたように、コンデンサモジュール試験装置１に取り付けられるので、コンデンサモジュール４ａをコンデンサモジュール試験装置１に簡単に取り付けることができる。

次に、試験対象となるコンデンサモジュールの構成の別の例を、図５を用いて説明する。このコンデンサモジュール４ａは、先に述べたコンデンサモジュール４ａとは異なり、実使用条件下で交流電力側となりうる入出力端子Ｔ２が、３つの共通の入出力端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃに分けられている。また、実使用条件下で交流電力側となりうる入出力端子Ｔ４も、３つの共通の入出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃに分けられている。

この種の構成のコンデンサモジュール４ｂは、コンデンサモジュール４ａよりも小さな等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を実現できるいので、最近において、多いに利用されてきている。

この種の構成のコンデンサモジュール４ｂには、たとえば、図５に示すように、入出力端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃによって共通して使用される第１の共通入出力ライン４００ａが設けられている。また、たとえば、入出力端子Ｔ４ａ〜Ｔ４ｃによって共通して使用される第２の共通入出力ライン４００ｂが設けられている。

この例では、第１及び第２の共通入出力ライン４００ａ、４００ｂは、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃに対して並列となるように設けられている。

第１の共通入出力ライン４００ａには、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃの各々の一方の電極を接続するための３つの接続用端子Ｔ９ａ〜Ｔ９ｃが設けられている。接続用端子Ｔ９ａ〜Ｔ９ｃの各々には、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃの一方の電極が接続される。

第２の共通入出力ライン４００ｂには、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃの各々の他方の電極を接続するための３つの接続用端子Ｔ１０ａ〜Ｔ１０ｃが設けられている。接続用端子Ｔ１０ａ〜Ｔ１０ｃの各々には、コンデンサ素子４１ａ〜４１ｃの他方の電極が接続される。

また、第２の共通入出力ライン４００ｂｄでは、ライン接続用の接続用端子Ｔ１０ｄ、Ｔ１０ｅが設けられている。接続用端子Ｔ１０ｄには、入出力端子Ｔ４ａに接続された入出力ライン４００ｂ１が接続される。接続用端子Ｔ１０ｅには、入出力端子Ｔ４ｂに接続された入出力ライン４００ｂ２が接続される。

第１の共通入出力ライン４００ａには、入出力端子Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃに接続された入出力ライン４００ａ１〜４００ａ３が、接続用端子Ｔ９ａ〜Ｔ９ｃに接続されている。

このような構成のコンデンサモジュール４ａでは、入出力端子Ｔ１から、第１の共通入出力ライン４００ａ、及び、入出力ライン４００ａ１を通り、入出力端子Ｔ２ａに至る第１入出力ライン４０ａ１が構成されている（図５において実線矢印で明示されたライン）。

また、入出力端子Ｔ１から、第１の共通入出力ライン４００ａ、及び、入出力ライン４００ａ２を通じ、入出力端子Ｔ２ｂに至る第１入出力ライン４０ａ２が構成されている（図５において２点鎖線矢印で明示されたライン）。

さらに、入出力端子Ｔ１から、第１の共通入出力ライン４００ａ、及び、入出力ライン４００ａ３を通り、入出力端子Ｔ２ｃに至る第１入出力ライン４０ａ３が構成されている（図５において点線矢印で明示されたライン）。

以上により、コンデンサモジュール４ａでは、３系統の第１入出力ライン４０ａ１〜４０ａ３が形成される。第１入出力ライン４０ａ１は、その両端に、入出力端子Ｔ１、Ｔ２ａを備え、入出力端子Ｔ１、Ｔ２ａの間には、コンデンサ素子接続用の接続用端子Ｔ９ａが設けられている。

第１入出力ライン４０ａ２は、その両端に、入出力端子Ｔ１、Ｔ２ｂを備え、入出力端子Ｔ１、Ｔ２ｂの間には、コンデンサ素子接続用の接続用端子Ｔ９ａ、Ｔ９ｂが設けられている。

第１入出力ライン４０ａ３は、その両端に、入出力端子Ｔ１、Ｔ２ｃを備え、入出力端子Ｔ１、Ｔ２ｃの間には、コンデンサ素子接続用の接続用端子Ｔ９ａ、Ｔ９ｂ、Ｔ９ｃが設けられている。

一方で、コンデンサモジュール４ａでは、入出力端子Ｔ３から、第２の共通入出力ライン４００ｂ、及び、入出力ライン４００ｂ１を通り、入出力端子Ｔ４ａに至る第２入出力ライン４０ｂ１が形成されている（図５において実線矢印で明示されたライン）。

また、入出力端子Ｔ３から、第２の共通入出力ライン４００ｂ、及び、入出力ライン４００ｂ２を通り、入出力端子Ｔ４ｂに至る第２入出力ライン４０ｂ２が形成されている（図５において２点鎖線矢印で明示されたライン）。

さらに、入出力端子Ｔ３から、第２の共通入出力ライン４００ｂを通り、入出力端子Ｔ４ｃに至る第２入出力ライン４０ｂ３が形成されている（図５において点線矢印で明示されたライン）。

以上により、コンデンサモジュール４ａでは、３系統の第２入出力ライン４０ｂ１〜４０ｂ３が形成される。第２入出力ライン４０ｂ１は、その両端に、入出力端子Ｔ３、Ｔ４ａを備え、入出力端子Ｔ３、Ｔ４ａの間には、コンデンサ素子接続用の接続用端子Ｔ１０ａが設けられている。

第２入出力ライン４０ｂ２は、その両端に、入出力端子Ｔ３、Ｔ４ｂを備え、入出力端子Ｔ３、Ｔ４ｂの間には、コンデンサ素子接続用の接続用端子Ｔ１０ａ、Ｔ１０ｂが設けられている。

第２入出力ライン４０ｂ３は、その両端に、入出力端子Ｔ３、Ｔ４ｃを備え、入出力端子Ｔ３、Ｔ４ｃの間には、コンデンサ素子接続用の接続用端子Ｔ１０ａ、Ｔ１０ｂ、Ｔ１０ｃが設けられている。

このような構成のコンデンサモジュール４ａは、実使用条件下では、第１入出力ライン４０ａ１と、第２入出力ライン４０ｂ１とが、直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。なお、第１入出力ライン４０ａ１と第２入出力ライン４０ｂ１との対応関係は、実線矢印で識別されたい。

また、実使用条件下では、第１入出力ライン４０ａ２と、第２入出力ライン４０ｂ２とが、直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。なお、第１入出力ライン４０ａ２と第２入出力ライン４０ｂ２との対応関係は、２点鎖線矢印で識別されたい。

さらに、実使用条件下では、第１入出力ライン４０ａ３と、第２入出力ライン４０ｂ３とが、直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。なお、第１入出力ライン４０ａ３と第２入出力ライン４０ｂ３との対応関係は、破線矢印で識別されたい。

したがって、このような実試験条件を模擬的に再現して、コンデンサモジュール４ｂの動作試験を行う必要がある。このような構成を持つコンデンサモジュール４ｂの動作試験を行うには、たとえば、コンデンサモジュール４ｂの入出力端子Ｔ１を、第１経路Ｌ１を用いて、直流電源端子Ｔ２０に接続するとともに、入出力端子Ｔ３を、第１経路Ｌ１０を用いて、直流電源端子Ｔ２１に接続する。

これにより、コンデンサモジュール４ｂの入出力端子Ｔ１が直流電源端子Ｔ２０に接続され、入出力端子Ｔ３が直流電源端子Ｔ２１に接続される。

これとともに、コンデンサモジュール４ｂの入出力端子Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ、Ｔ２ｃの各々を、交直経路Ｌ２ｂを用いて、接続点Ｐ１に接続する。また、入出力端子Ｔ４ａ、Ｔ４ｂ、Ｔ４ｃの各々を、交直経路Ｌ２０Ｂを用いて、接続点Ｐ２に接続する。

これにより、コンデンサモジュール４ｂの入出力端子Ｔ２ａ、Ｔ４ａの組み合わせ、入出力端子Ｔ２ｂ、Ｔ４ｂの組み合わせ、及び、入出力端子Ｔ２ｃ、Ｔ４ｃの組み合わせが、第２リアクトル５ｃを挟んで、並列に第３経路Ｌ３に接続される。

これにより、コンデンサモジュール４ｂでは、コンデンサモジュール４ａと同様の作用がなされる。

つまり、コンデンサモジュール４ｂでは、入出力ライン４０ａ１、４０ｂ１間に、直流電圧及び交流電圧が印加されるとともに、入出力ライン４０ａ１、４０ｂ１が直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。

これと同時に、入出力ライン４０ａ２、４０ｂ２間に、直流電圧及び交流電圧が印加されるとともに、入出力ライン４０ａ２、４０ｂ２が直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。

これと同時に、入出力ライン４０ａ３、４０ｂ３間に、直流電圧及び交流電圧が印加されるとともに、入出力ライン４０ａ３、４０ｂ３が直流電流ループ及び交流電流ループに含まれる。

これと同時に、コンデンサ素子４１を交流電流が流れる。このとき、直流電流が交流電源３に流入せず、交流電流が直流電源２に流入しない。

これにより、コンデンサモジュール４ｂについても、コンデンサモジュール４ａのように、実使用条件下で動作試験を行うことができる。

次に、コンデンサモジュール４ａ、４ｂを採用した電力変換システム３００を、図６に示す。図６は、コンデンサモジュール４ａ、４ｂを用いて構成した電力変換システムの構成の一例を示したブロック図である。

この電力変換システム３００では、入力コンデンサとしてコンデンサモジュール４ａを使用する一方で、ＤＣリンクコンデンサとしてコンデンサモジュール４ｂを使用している。そのため、以下の説明では、入力コンデンサを入力コンデンサ４ａと呼び、ＤＣリンクコンデンサをＤＣリンクコンデンサ４ｂと呼ぶ。

電力変換システム３００は、直流電源２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０と、ＤＣリンクコンデンサ４ｂと、三相インバータ３２０と、を備える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、入力コンデンサ４ａと、電圧変換回路３１１と、を備える。

直流電源２は、例えばバッテリ（二次電池）である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、直流電源２から直流電力が供給されている場合、入力コンデンサ４ａを介して直流電圧を入力し、電圧変換回路３１１で昇圧して出力する。入力コンデンサ４ａは、直流電源２から供給された直流電圧に含まれるリップル成分を除去するための平滑化コンデンサである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０の出力である昇圧された直流電圧は、ＤＣリンクコンデンサ４ｂを介して三相インバータ３２０に印加される。ＤＣリンクコンデンサ４ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０から出力された直流電圧のリップル成分を除去するための平滑化コンデンサである。三相インバータ３２０は入力された直流電力を三相交流電力に変換して出力する。出力された三相交流電力は、三相電力供給線３３０を介してモータ３４０に供給される。

一方、三相インバータ３２０は、モータ３４０の回転に伴って発電された三相交流電力を入力した場合、入力された三相交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクコンデンサ４ｂに出力する。ＤＣリンクコンデンサ４ｂは、三相インバータ３２０から出力された直流電圧のリップル成分を除去する。

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、ＤＣリンクコンデンサ４ｂから出力された直流電圧を電圧変換回路３１１で降圧して、その降圧した直流電圧を入力コンデンサ４ａで平滑化する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、直流電力を、直流電源２に供給して、バッテリである直流電源２を充電する。

この種の電力変換システム３００では、入力コンデンサ４ａでは、入出力ライン４０ａ、４０ｂ間に、直流電圧が印加されるとともに、入出力ライン４０ａ、４０ｂを、リップル成分としての交流電流が流れる状態となる。

同様に、ＤＣリンクコンデンサ４ｂでも、第１入出力ライン（たとえば、第１入出力ライン４０ａ１）と、第２入出力ライン（たとえば、第２入出力ライン４０ｂ１）との間に、直流電圧が印加される。これと並行して、第１入出力ライン（たとえば、第１入出力ライン４０ａ１）と、第２入出力ライン（たとえば、第２入出力ライン４０ｂ１）とを、リップル成分としての交流電流が流れる状態となる。

本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュール試験装置１は、先述のように、コンデンサモジュール４ａ、４ｂが実装置で使用されている状態を模擬的に作り出すことができる。そのため、電力変換システム３００を作動させずに、簡易に、コンデンサモジュール４ａの試験を行うことができる。

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明は、コンデンサ素子を接続するための接続用端子を一対の入出力端子間に備えた第１及び第２の入出力ラインと、第１及び第２の入出力ラインの接続用端子に接続されたコンデンサ素子と、を備えるコンデンサモジュールの動作試験を行うのに適している。

１ コンデンサモジュール試験装置
２ 直流電源
３ 交流電源
４ａ、４ｂ コンデンサモジュール
４０ａ、４０ａ１、４０ａ２、４０ａ３ 第１入出力ライン
４０ｂ、４０ｂ１、４０ｂ２、４０ｂ３ 第２入出力ライン
４００ａ 第１共通入出力ライン
４００ｂ 第２共通入出力ライン
４１、４１ａ〜４１ｃ コンデンサ素子
５ａ、５ｂ 第１リアクトル
５ｃ 第２リアクトル
６ａ、６ｂ コンデンサ
３００ 電力変換システム
３１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１１ 電圧変換回路
３２０ 三相インバータ
３３０ 三相電力供給線
３４０ モータ
Ｌ１、Ｌ１０ 第１経路
Ｌ２、Ｌ２０ 第２経路
Ｌ２ａ、Ｌ２０ａ 交流経路
Ｌ２ｂ、Ｌ２０ｂ 交直経路
Ｌ３ 第３経路
Ｔ１〜Ｔ８、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ、Ｔ２ｃ、Ｔ４ａ、Ｔ４ｂ、Ｔ４ｃ 入出力端子
Ｔ９ａ〜Ｔ９ｃ、Ｔ１０ａ〜Ｔ１０ｅ 接続用端子
Ｐ１、Ｐ２ 接続点
Ｓ 取付スペース

Claims (7)

1. 少なくとも１つの接続用端子を、入力端子と出力端子のいずれか一方又は両方として使用される一対の入出力端子の間に備えた第１と第２の入出力ラインと、前記第１の入出力ラインの前記接続用端子と前記第２の入出力ラインの前記接続用端子とに接続されたコンデンサ素子と、を備えるコンデンサモジュールの試験を行う、コンデンサモジュール試験装置であって、
   一対の直流電源端子を有する直流電源と、
   一対の交流電源端子を有する交流電源と、
   前記一対の直流電源端子の一方と、前記第１の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の一方とを接続し、かつ、前記一対の直流電源端子の他方と、前記第２の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の一方とを接続する一対の第１経路と、
   前記一対の交流電源端子の一方と、前記第１の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の他方とを接続し、かつ、前記一対の交流電源端子の他方と、前記第２の入出力ラインの前記一対の入出力端子の他方とを接続する一対の第２経路と、
   前記一対の第２経路の間に接続された第３経路と、
   前記第１経路上に設けられ、直流電流を通過させ交流電流を遮断する第１交流電流遮断素子と、
   前記第２経路上のうち、前記第３経路との間の接続点と前記交流電源との間に設けられ、前記交流電流を通過させ前記直流電流を遮断する直流電流遮断素子と、
   前記第３経路上に設けられ、前記直流電流を通過させ前記交流電流を遮断する第２交流電流遮断素子と、を備えることを特徴とする
   コンデンサモジュール試験装置。
2. 前記一対の第１経路によって、前記一対の直流電源端子の一方と、前記第１の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の一方とが接続され、かつ、前記一対の直流電源端子の他方と、前記第２の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の一方とが接続され、且つ、
   前記一対の第２経路によって、前記一対の交流電源端子の一方と、前記第１の入出力ラインの前記一対の前記入出力端子の他方が接続され、かつ、前記一対の交流電源端子の他方と、前記第２の入出力ラインの前記一対の入出力端子の他方とが接続されることにより、前記コンデンサモジュールが取り付けられることを特徴とする
   請求項１に記載のコンデンサモジュール試験装置。
3. 前記交流電流遮断素子は、リアクトルであることを特徴とする
   請求項１又は２に記載のコンデンサモジュール試験装置。
4. 前記直流電流遮断素子は、コンデンサであることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサモジュール試験装置。
5. 少なくとも１つの接続用端子を、入力端子と出力端子のいずれか一方又は両方として使用される一対の入出力端子の間に備えた第１と第２の入出力ラインと、前記第１の入出力ラインの前記接続用端子と前記第２の入出力ラインの前記接続用端子とに接続されたコンデンサ素子と、を備えるコンデンサモジュールの試験方法であって、
   前記第１と第２の入出力ラインの前記一対の入出力端子の各々の一方が接続された一対の第１経路に、直流電圧を印加するとともに、前記第１と第２の入出力ラインの前記一対の入出力端子の各々の他方が接続された一対の第２経路に、交流電圧を印加する第１ステップと、
   前記第１ステップが実行されたときの前記コンデンサモジュールが示すパラメータを測定する第２ステップと、を含み、
   前記一対の第２経路の間には第３経路が接続されており、
   前記第１経路上には、前記直流電流を通過させ前記交流電流を遮断する第１交流電流遮断素子が設けられており、
   前記第２経路上のうち、前記第３経路との間の接続点と前記交流電源との間には、前記交流電流を通過させ前記直流電流を遮断する直流電流遮断素子が設けられており、
   前記第３経路上には、前記直流電流を通過させ前記交流電流を遮断する第２交流電流遮断素子が設けられていることを特徴とする
   コンデンサモジュール試験方法。
6. 前記交流電流遮断素子は、リアクトルであることを特徴とする
   請求項５に記載のコンデンサモジュール試験方法。
7. 前記直流電流遮断素子は、コンデンサであることを特徴とする
   請求項５又は６に記載のコンデンサモジュール試験方法。

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