JP2023019867A - 試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置を所望の条件で試験運転させる。【解決手段】試験装置１０は、昇圧チョッパ回路４０、インバータ回路５０、３相リアクトル６０、インバータ回路７０、降圧チョッパ回路８０、帰還路９１、９２、制御回路１００を備える。昇圧チョッパ回路４０はインバータ回路５０に接続し、インバータ回路５０は３相リアクトル６０に接続する。３相リアクトル６０はインバータ回路７０に接続し、インバータ回路７０は降圧チョッパ回路８０に接続する。帰還路９１、９２は、降圧チョッパ回路８０の出力端子を昇圧チョッパ回路４０の入力側に接続する。制御回路１００は、帰還路９１を流れる第１の帰還電流値Ｉｐと、帰還路９２を流れる第２の帰還電流値Ｉｎとの差を小さくするように、降圧チョッパ回路８０の動作を制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、交流負荷に電力を供給する際に用いられる電力変換器の試験装置に関する。

特許文献１には、電力変換装置の試験システムが記載されている。特許文献１に記載の試験システムは、試験対象のインバータ、試験設備の交流リアクトル、ＡＣ－ＤＣ変換回路、および、直流リアクトルを備える。

試験設備の交流リアクトルは、ＤＣ－ＡＣ変換回路とＡＣ－ＤＣ変換回路との間に接続される。ＤＣ－ＡＣ変換回路の直流側とＡＣ－ＤＣ変換回路の直流側とは、直流リアクトルを通じて接続される。

特開２０２０－１４５９０９号公報

特許文献１に記載の試験システムでは、インバータの試験を行うことは可能である。しかしながら、近年は特に車載システムにおいて、インバータの前段に昇圧チョッパ回路が接続される構成が一般的になっており、特許文献１に記載の試験システムでは、昇圧チョッパ回路を含めたシステムの試験を行うことができない。

より具体的には、昇圧チョッパ回路単独で試験を行い、特許文献１に記載の試験システムでインバータ単独で試験を行っても、組合わせた時のシステムとしての性能は、特にノイズ等に関しては評価できない問題があり、昇圧チョッパ回路と入力側インバータ回路とが接続された状態で試験を行える装置が望まれていた。

したがって、本発明の目的は、昇圧チョッパ回路と入力側インバータ回路を備える電力変換装置を所望の条件で試験できる試験装置を提供することにある。

本発明の一態様である試験装置は、昇圧チョッパ回路、第１の３相インバータ回路、３相リアクトル、第２の３相インバータ回路、降圧チョッパ回路、第１の帰還路、第２の帰還路、制御回路、試験用計測器を備える。昇圧チョッパ回路は、一対となる第１の入力端子と第２の入力端子を有し、第1直流電圧を出力する。第１の３相インバータ回路は、第1直流電圧から３相交流電圧を生成する。３相リアクトルは、第１の３相インバータ回路に接続し、３相交流電圧が供給される擬似負荷である。第２の３相インバータ回路は、３相リアクトルに流れる３相交流電流を整流し、第２直流電圧に変換する。降圧チョッパ回路は、第２の３相インバータ回路に接続し、一対となる第１の出力端子と第２の出力端子を備え、第２直流電圧を降圧して第１直流電圧と同じ電圧値の第３直流電圧を生成し、一対となる第１の出力端子と第２の出力端子から出力する。第１の帰還路は、第１の出力端子と第１の入力端子とを接続する。第２の帰還路は、第２の出力端子と第２の入力端子とを接続する。制御回路は、昇圧チョッパ回路、第１の３相インバータ回路、第２の３相インバータ回路、および、降圧チョッパ回路の動作を制御する。試験用計測器は、昇圧チョッパ回路または第１の３相インバータ回路の動作試験用計測値を計測する。

試験装置は、さらに、第１の制御用計測器、および、第２の制御用計測器を備える。第１の制御用計測器は、第１の帰還路に流れる第１の帰還電流値を計測する。第２の制御用計測器は、第２の帰還路に流れる第２の帰還電流値を計測する。

制御回路は、第１の帰還電流値と第２の帰還電流値との差を小さくするように、降圧チョッパ回路の動作を制御する。

この構成では、３相リアクトルを擬似負荷として、昇圧チョッパ回路または第１の３相インバータ回路の動作を計測できる。この際、第１の帰還路と第２の帰還路、すなわち、高電位側の帰還路と低電位側の帰還路に流れる電流の差が小さくなるように制御されるので、第１の帰還路と第２の帰還路とを流れる不所望な循環電流が抑制される。したがって、所望の条件による試験が、より精度良く実現される。

この発明によれば、電力変換装置を所望の条件で試験運転できる。

図１は、第１の実施形態に係る試験装置の等価回路図である。 図２は、第１の実施形態に係る試験装置の昇圧チョッパ回路の等価回路図である。 図３は、第１の実施形態に係る試験装置の第１のインバータ回路の等価回路図である。 図４は、第１の実施形態に係る試験装置の第２のインバータ回路の等価回路図である。 図５は、第１の実施形態に係る試験装置の降圧チョッパ回路の等価回路図である。 図６は、第１のインバータ回路の駆動制御概念および各駆動制御信号の一例を示す図である。 図７（Ａ）は、第１の実施形態の構成および制御のときの各帰還電流値を示したグラフであり、図７（Ｂ）は、第１の実施形態に係る構成および制御のときの循環電流値を示したグラフである。 図８は、第２の実施形態に係る試験装置の等価回路図である。 図９（Ａ）は、第２の実施形態の構成および制御のときの各帰還電流値を示したグラフであり、図９（Ｂ）は、第２の実施形態に係る構成および制御のときの循環電流値を示したグラフである。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る試験装置について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る試験装置の等価回路図である。図２は、第１の実施形態に係る試験装置の昇圧チョッパ回路の等価回路図である。図３は、第１の実施形態に係る試験装置の第１のインバータ回路の等価回路図である。図４は、第１の実施形態に係る試験装置の第２のインバータ回路の等価回路図である。図５は、第１の実施形態に係る試験装置の降圧チョッパ回路の等価回路図である。図６は、第１のインバータ回路の駆動制御概念および各駆動制御信号の一例を示す図である。

図１に示すように、試験装置１０は、交流入力部２０、全波整流回路３０、インダクタＬ３１、インダクタＬ３２、インダクタＬ３３、インダクタＬ３４、キャパシタＣ３１、昇圧チョッパ回路４０、インバータ回路５０、３相リアクトル６０、インバータ回路７０、降圧チョッパ回路８０、帰還路９１、帰還路９２、および、制御回路１００を備える。インバータ回路５０が、本発明の「第１の３相インバータ回路」に対応し、インバータ回路７０が、本発明の「第２の３相インバータ回路」に対応する。帰還路９１が、本発明の「第１の帰還路」に対応し、帰還路９２が、本発明の「第２の帰還路」に対応する。

また、試験装置１０は、電圧計測器ＭＡ_Ｖ２、電流計測器ＭＡ_Ａ１１、電流計測器ＭＡ_Ａ１２、電流計測器ＭＡ_Ａ１３、電流計測器ＭＡ_Ａ２、および、電流計測器ＭＡ_Ａ３を備える。

概略的な回路構成として、交流入力部２０は、全波整流回路３０に接続する。全波整流回路３０は、キャパシタＣ３１に接続する。キャパシタＣ３１は、昇圧チョッパ回路４０の入力端子に接続する。

昇圧チョッパ回路４０の出力端子は、インバータ回路５０の入力端子（直流側端子）に接続する。インバータ回路５０の出力端子（交流側端子）は、３相リアクトル６０の一方端に接続する。

３相リアクトル６０の他方端は、インバータ回路７０の入力端子（交流側端子）に接続する。インバータ回路７０の出力端子（直流側端子）は、降圧チョッパ回路８０の入力端子に接続する。降圧チョッパ回路８０の高電位側出力端子は、帰還路９１および帰還路９２を通じて、キャパシタＣ３１の両端に接続する。

このような帰還路９１および帰還路９２を備えることによって、試験用の電流を帰還、回生させて試験に利用できる。この際、後述する本願発明に特徴的な構成および制御を行わなければ、帰還路９１を流れる帰還電流と帰還路９２を流れる帰還電流とのバランスが崩れて、循環電流が発生する。循環電流が発生すると、所望の条件で試験を行うことができなくなってしまう。

しかしながら、以下に具体例を示すように、本願発明の試験装置の構成および制御を用いることで、循環電流の発生を抑制でき、所望の条件での試験を実現できる。

より具体的には、試験装置１０の各部は、次の構成を備える。

（交流入力部２０）
交流入力部２０は、商用交流電源およびラインフィルタからなる。交流入力部２０からの３相交流電圧は、全波整流回路３０に入力される。

（全波整流回路３０）
全波整流回路３０は、複数のダイオード（整流素子）を用いた既知の回路構成である。全波整流回路３０は、入力された３相交流電圧を直流電圧に変換して出力する。

キャパシタＣ３１は、所謂、昇圧チョッパ回路４０に対する入力コンデンサである。キャパシタＣ３１は、全波整流回路３０の出力端子に並列接続される。より具体的には、キャパシタＣ３１の高電位側端子は、全波整流回路３０の高電位側出力端子に接続し、キャパシタＣ３１の低電位側端子は、全波整流回路３０の低電位側出力端子に接続する。

インダクタＬ３１は、全波整流回路３０の高電位側出力端子とキャパシタＣ３１の高電位側端子の間に接続される。インダクタＬ３２は、全波整流回路３０の低電位側出力端子とキャパシタＣ３１の低電位側端子の間に接続される。

インダクタＬ３１、インダクタＬ３２、および、キャパシタＣ３１によって、ローパスフィルタが構成される。

インダクタＬ３３は、キャパシタＣ３１の高電位側端子と昇圧チョッパ回路４０の高電位側入力端子との間に接続される。

インダクタＬ３４は、キャパシタＣ３１の低電位側端子と昇圧チョッパ回路４０の低電位側入力端子との間に接続される。インダクタＬ３３およびインダクタＬ３４は、例えば、ノイズフィルタ等の機能を実現する。

キャパシタＣ３１の高電位側端子には、帰還路９１が接続される。キャパシタＣ３１の低電位側端子には、帰還路９２が接続される。

（昇圧チョッパ回路４０）
図２に示すように、昇圧チョッパ回路４０は、インダクタＬ４０、スイッチング素子Ｑ４１、ダイオードＤ４２、および、キャパシタＣ４０を備える。

インダクタＬ４０の一方端は、昇圧チョッパ回路４０の高電位側入力端子（インダクタＬ３３）に接続する。

スイッチング素子Ｑ４１は、例えば、ＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ４１のソースは、昇圧チョッパ回路４０の低電位側入力端子（インダクタＬ３４）に接続する。スイッチング素子Ｑ４１のドレインは、インダクタＬ４０の他方端に接続する。スイッチング素子Ｑ４１のゲートは、制御回路１００に接続する。

ダイオードＤ４２のアノードは、インダクタＬ４０とスイッチング素子Ｑ４１とのノードに接続する。ダイオードＤ４２のカソードは、昇圧チョッパ回路４０の高電位側出力端子に接続する。

キャパシタＣ４０は、ダイオードＤ４２のカソードとスイッチング素子Ｑ４１のソースとの間に接続される。言い換えれば、キャパシタＣ４０は、昇圧チョッパ回路４０の高電位側出力端子と低電位側出力端子との間に接続される。

（インバータ回路５０）
図３に示すように、インバータ回路５０は、複数のスイッチング素子Ｑ１－Ｑ６（スイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子Ｑ３、スイッチング素子Ｑ４、スイッチング素子Ｑ５、スイッチング素子Ｑ６）を備える。複数のスイッチング素子Ｑ１－Ｑ６は、同じＦＥＴである。

スイッチング素子Ｑ１のドレインは、インバータ回路５０の高電位側直流入力端子（昇圧チョッパ回路４０の高電位側出力端子）に接続する。スイッチング素子Ｑ１のソースは、スイッチング素子Ｑ２のドレインに接続する。スイッチング素子Ｑ２のソースは、インバータ回路５０の低電位側直流入力端子（昇圧チョッパ回路４０の低電位側出力端子）に接続する。

スイッチング素子Ｑ１のゲートとスイッチング素子Ｑ２のゲートとは、制御回路１００に接続する。スイッチング素子Ｑ１のソースとスイッチング素子Ｑ２のドレインのノードは、インバータ回路５０の第１交流出力端子に接続する。

スイッチング素子Ｑ３のドレインは、インバータ回路５０の高電位側直流入力端子（昇圧チョッパ回路４０の高電位側出力端子）に接続する。スイッチング素子Ｑ３のソースは、スイッチング素子Ｑ４のドレインに接続する。スイッチング素子Ｑ４のソースは、インバータ回路５０の低電位側直流入力端子（昇圧チョッパ回路４０の低電位側出力端子）に接続する。

スイッチング素子Ｑ３のゲートとスイッチング素子Ｑ４のゲートとは、制御回路１００に接続する。スイッチング素子Ｑ３のソースとスイッチング素子Ｑ４のドレインのノードは、インバータ回路５０の第２交流出力端子に接続する。

スイッチング素子Ｑ５のドレインは、インバータ回路５０の高電位側直流入力端子（昇圧チョッパ回路４０の高電位側出力端子）に接続する。スイッチング素子Ｑ５のソースは、スイッチング素子Ｑ６のドレインに接続する。スイッチング素子Ｑ６のソースは、インバータ回路５０の低電位側直流入力端子（昇圧チョッパ回路４０の低電位側出力端子）に接続する。

スイッチング素子Ｑ５のゲートとスイッチング素子Ｑ６のゲートとは、制御回路１００に接続する。スイッチング素子Ｑ５のソースとスイッチング素子Ｑ６のドレインのノードは、インバータ回路５０の第３交流出力端子に接続する。

（３相リアクトル）
図１に示すように、３相リアクトル６０は、コイルＬ６１、コイルＬ６２、および、コイルＬ６３を備える。

コイルＬ６１は、インバータ回路５０の第１交流出力端子に接続する。コイルＬ６２は、インバータ回路５０の第２交流出力端子に接続する。コイルＬ６３は、インバータ回路５０の第３交流出力端子に接続する。

（インバータ回路７０）
図４に示すように、インバータ回路７０は、複数のスイッチング素子Ｑ７－Ｑ１２（スイッチング素子Ｑ７、スイッチング素子Ｑ８、スイッチング素子Ｑ９、スイッチング素子Ｑ１０、スイッチング素子Ｑ１１、スイッチング素子Ｑ１２）を備える。複数のスイッチング素子Ｑ７－Ｑ１２は、同じＦＥＴである。

スイッチング素子Ｑ７のソースは、スイッチング素子Ｑ８のドレインに接続する。スイッチング素子Ｑ７のソースとスイッチング素子Ｑ８のドレインのノードは、インバータ回路７０の第３交流入力端子に接続する。第３交流入力端子は、３相リアクトル６０のコイルＬ６３に接続する。

スイッチング素子Ｑ７のドレインは、インバータ回路７０の高電位側直流出力端子に接続する。スイッチング素子Ｑ８のソースは、インバータ回路７０の低電位側直流出力端子に接続する。

スイッチング素子Ｑ７のゲートとスイッチング素子Ｑ８のゲートとは、制御回路１００に接続する。

スイッチング素子Ｑ９のソースは、スイッチング素子Ｑ１０のドレインに接続する。スイッチング素子Ｑ９のソースとスイッチング素子Ｑ１０のドレインのノードは、インバータ回路７０の第２交流入力端子に接続する。第２交流入力端子は、３相リアクトル６０のコイルＬ６２に接続する。

スイッチング素子Ｑ９のドレインは、インバータ回路７０の高電位側直流出力端子に接続する。スイッチング素子Ｑ１０のソースは、インバータ回路７０の低電位側直流出力端子に接続する。

スイッチング素子Ｑ９のゲートとスイッチング素子Ｑ１０のゲートとは、制御回路１００に接続する。

スイッチング素子Ｑ１１のソースは、スイッチング素子Ｑ１２のドレインに接続する。スイッチング素子Ｑ１１のソースとスイッチング素子Ｑ１２のドレインのノードは、インバータ回路７０の第１交流入力端子に接続する。第１交流入力端子は、３相リアクトル６０のコイルＬ６１に接続する。

スイッチング素子Ｑ１１のドレインは、インバータ回路７０の高電位側直流出力端子に接続する。スイッチング素子Ｑ１２のソースは、インバータ回路７０の低電位側直流出力端子に接続する。

スイッチング素子Ｑ１１のゲートとスイッチング素子Ｑ１２のゲートとは、制御回路１００に接続する。

（降圧チョッパ回路８０）
図５に示すように、降圧チョッパ回路８０は、インダクタＬ８０、ダイオードＤ８１、スイッチング素子Ｑ８２、キャパシタＣ８１、および、キャパシタＣ８２を備える。

キャパシタＣ８１は、降圧チョッパ回路８０の高電位側入力端子と低電位側入力端子との間に接続される。なお、降圧チョッパ回路８０の高電位側入力端子は、インバータ回路７０の高電位側直流出力端子に接続し、降圧チョッパ回路８０の低電位側入力端子は、インバータ回路７０の低電位側直流出力端子に接続する。

スイッチング素子Ｑ８２のドレインは、降圧チョッパ回路８０の高電位側入力端子に接続する。スイッチング素子Ｑ８２のソースは、ダイオードＤ８１のカソードに接続する。ダイオードＤ８１のアノードは、降圧チョッパ回路８０の低電位側入力端子に接続する。

インダクタＬ８０の一方端は、スイッチング素子Ｑ８２のソースとダイオードＤ８１のカソードとのノードに接続する。インダクタＬ８０の他方端は、降圧チョッパ回路８０の高電位側出力端子に接続する。

キャパシタＣ８２は、降圧チョッパ回路８０の高電位側出力端子と低電位側出力端子との間に接続される。降圧チョッパ回路８０の低電位側出力端子は、降圧チョッパ回路８０の低電位側入力端子に接続される。

（帰還路９１、帰還路９２）
図１に示すように、帰還路９１は、降圧チョッパ回路８０の高電位側出力端子と、キャパシタＣ３１の高電位側端子とを接続する。帰還路９２は、降圧チョッパ回路８０の低電位側出力端子と、キャパシタＣ３１の低電位側端子とを接続する。

（各計測器）
試験装置１０は、電圧計測器ＭＡ_Ｖ２、電流計測器ＭＡ_Ａ１１、電流計測器ＭＡ_Ａ１２、電流計測器ＭＡ_Ａ１３、電流計測器ＭＡ_Ａ２、および、電流計測器ＭＡ_Ａ３を備える。

電圧計測器ＭＡ_Ｖ２は、昇圧チョッパ回路４０のキャパシタＣ４０の両端に接続される。電圧計測器ＭＡ_Ｖ２は、昇圧チョッパ回路４０の出力電圧を計測し、制御回路１００に出力する。

電流計測器ＭＡ_Ａ１１、電流計測器ＭＡ_Ａ１２、電流計測器ＭＡ_Ａ１３、電流計測器ＭＡ_Ａ２、および、電流計測器ＭＡ_Ａ３は、例えば、相互誘導を利用したカレントセンサである。

電流計測器ＭＡ_Ａ１１は、コイルＬ６１に直列接続される。電流計測器ＭＡ_Ａ１１は、３相リアクトル６０のコイルＬ６１に流れる電流をセンシングして、制御回路１００に出力する。

電流計測器ＭＡ_Ａ１２は、コイルＬ６２に直列接続される。電流計測器ＭＡ_Ａ１２は、３相リアクトル６０のコイルＬ６２に流れる電流をセンシングして、制御回路１００に出力する。

電流計測器ＭＡ_Ａ１３は、コイルＬ６３に直列接続される。電流計測器ＭＡ_Ａ１３は、３相リアクトル６０のコイルＬ６３に流れる電流をセンシングして、制御回路１００に出力する。

電流計測器ＭＡ_Ａ２は、帰還路９１に直列接続（挿入）される。電流計測器ＭＡ_Ａ２は、帰還路９１に流れる電流（第１の帰還電流）をセンシングして、制御回路１００に出力する。

電流計測器ＭＡ_Ａ３は、帰還路９２に直列接続（挿入）される。電流計測器ＭＡ_Ａ３は、帰還路９２に流れる電流（第２の帰還電流）をセンシングして、制御回路１００に出力する。

電流計測器ＭＡ_Ａ２および電流計測器ＭＡ_Ａ３が、それぞれ、「第１の制御用計測器」および「第２の制御用計測器」に対応する。また、電流計測器ＭＡ_Ａ１１、電流計測器ＭＡ_Ａ１２、電流計測器ＭＡ_Ａ１３が、「試験用計測器」に対応する。なお、試験装置１０は、試験用計測器として、ダイオードＤ４２に直列接続する電流計測器（図示せず）を備えていてもよい。この電流計測器は、例えば、キャパシタＣ４０が高電位側出力端子に接続するノードとダイオードＤ４２のカソードとの間に接続される。

（制御回路１００）
制御回路１００は、例えば、ＤＳＰ等の演算処理能力を有するＩＣである。制御回路１００は、昇圧チョッパ回路４０のスイッチング素子Ｑ４１、インバータ回路５０の複数のスイッチング素子Ｑ１－Ｑ６、インバータ回路７０の複数のスイッチング素子Ｑ７－Ｑ１２、降圧チョッパ回路８０のスイッチング素子Ｑ８２に接続する。

制御回路１００は、各スイッチング素子Ｑ４１、Ｑ１－Ｑ６、Ｑ７－Ｑ１２、Ｑ８２に対して、それぞれスイッチング制御信号を与える。各スイッチング素子Ｑ４１、Ｑ１－Ｑ６、Ｑ７－Ｑ１２、Ｑ８２は、このスイッチング制御信号によってオンオフ動作する。これにより、昇圧チョッパ回路４０、インバータ回路５０、インバータ回路７０、および、降圧チョッパ回路８０は、それぞれに動作制御される。なお、これらの動作制御の詳細は後述する。

（試験装置１０の動作）
交流入力部２０から電力が供給されると、全波整流回路３０は、交流電圧を整流して、所定電圧値の直流電圧を出力する。

キャパシタＣ３１および複数のインダクタＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４からなる回路は、直流電圧に重畳する各種のノイズを抑圧する。各種のノイズが抑圧された直流電圧は、昇圧チョッパ回路４０に入力される。

昇圧チョッパ回路４０は、入力された直流電圧（第１直流電圧）を昇圧して、昇圧後の直流電圧（第２直流電圧）をインバータ回路５０に出力する。この際、昇圧チョッパ回路４０は、制御回路１００からの昇圧制御用のスイッチング制御信号によって、動作制御される。

より具体的には、制御回路１００は、電圧計測器ＭＡ_Ｖ２の計測電圧を用いて、昇圧チョッパ回路４０にて直流入力電圧から所望の直流出力電圧を得るように、昇圧チョッパ回路４０のスイッチング素子Ｑ４１のスイッチング制御信号を生成する。制御回路１００は、この昇圧制御用のスイッチング制御信号をスイッチング素子Ｑ４１に与える。スイッチング素子Ｑ４１は、昇圧制御用のスイッチング制御信号によってオンオフし、これにより、昇圧チョッパ回路４０は、所望の直流出力電圧を、インバータ回路５０に出力する。

インバータ回路５０は、オープンループ制御によって、直流電圧を３相交流電流に変換して、３相リアクトル６０に出力する。すなわち、制御回路１００は、インバータ回路５０の制御に関わる電圧や電流を参照することなく、図６に示すような所定周波数で所定電圧の３相交流電流を生成するように、第１インバータ制御信号を生成し、インバータ回路５０の複数のスイッチング素子Ｑ１－Ｑ６に与える。

３相リアクトル６０には、インバータ回路５０からの３相交流電流が流れる。ここで、３相リアクトル６０の動作は、疑似負荷（例えば、ブラシレスモータの界磁巻線等）の動作を模擬するように制御される。この制御は、インバータ回路７０の動作制御によって実現される。

インバータ回路７０は、３相リアクトル６０からの３相交流電流を直流電圧に変換し、降圧チョッパ回路８０に出力する。

この際、制御回路１００は、疑似負荷の所定動作（例えば、ブラシレスモータの速度指令値に応じた周波数およびトルク指令値）を実現するように、３相交流電流のベクトル制御を行う。すなわち、制御回路１００は、疑似負荷の所定動作を実現する電流が３相リアクトル６０の各相（コイルＬ６１、Ｌ６２、Ｌ６３）に流れるように、インバータ回路７０の複数のスイッチング素子Ｑ７－Ｑ１２のスイッチング制御信号を生成する。複数のスイッチング素子Ｑ７－Ｑ１２は、この疑似動作実現用のスイッチング制御信号によってオンオフ動作する。これにより、３相リアクトル６０は、あたかも試験に利用する疑似負荷のように動作し、３相リアクトル６０には、この動作に応じた３相交流電流が流れる。

降圧チョッパ回路８０は、インバータ回路７０の出力電圧を降圧して、所望の出力電圧（第３直流電圧）を生成する。この出力電圧は、キャパシタＣ３１の両端電圧（第１直流電圧）を同じ電圧値に設定される。降圧チョッパ回路８０からの出力電圧（出力電力）は、帰還路９１および帰還路９２を通じて、キャパシタＣ３１の両端、言い換えれば、昇圧チョッパ回路４０の入力側に回生（帰還）される。

このような構成および動作によって、試験装置１０は、模擬対象の負荷（例えば、ＥＶ車のモータ等）に対して電力供給する際のインバータ回路５０や昇圧チョッパ回路４０の動作試験を行うことができる。そして、制御回路１００が試験用計測器の計測値（動作試験用計測値）を取得することで、この計測値を解析すれば、試験装置１０または評価者は、インバータ回路５０や昇圧チョッパ回路４０の性能、信頼性等を評価できる。

また、この構成では、降圧チョッパ回路８０の出力電力が昇圧チョッパ回路４０の入力側に回生される（帰還電流が得られる）ので、試験装置１０の消費電力を抑制できる。

ここで、降圧チョッパ回路８０を一般的な定電圧制御とすると、オン時間とオフ時間が等しくならない。さらに、降圧チョッパ回路８０におけるスイッチング素子Ｑ８２のオン時（導通時）とオフ時（開放時）とで、電流経路が異なる。これにより、帰還路９１に流れる帰還電流（第１の帰還電流）と、帰還路９２に流れる帰還電流（第２の帰還電流）とのバランスが崩れ、帰還路９１および帰還路９２に循環電流が流れてしまう。そして、循環電流が流れることによって、高精度な計測ができなくなってしまう。

そこで、試験装置１０は、第１の帰還電流の電流値（第１の帰還電流値）と第２の帰還電流の電流値（第２の帰還電流値）との差が小さくなるように、言い換えれば、第１の帰還電流値と第２の帰還電流値とが同じになるように、制御を行う。

より具体的には、電流計測器ＭＡ_Ａ２は、第１の帰還電流値Ｉｐをセンシングして、制御回路１００に出力する。この際、例えば、第１の帰還電流値Ｉｐは、降圧チョッパ回路８０の出力端子からキャパシタＣ３１に向けて流れる場合に正値となり、逆方向に流れる場合に負値となるように計測される。

電流計測器ＭＡ_Ａ３は、第２の帰還電流値Ｉｎをセンシングして、制御回路１００に出力する。第２の帰還電流値Ｉｎは、降圧チョッパ回路８０の出力端子からキャパシタＣ３１に向けて流れる場合に負値となり、逆方向に流れる場合に正値となるように計測される。

制御回路１００は、第１の帰還電流値Ｉｐと第２の帰還電流値Ｉｎとを取得する。制御回路１００は、第１の帰還電流値Ｉｐと第２の帰還電流値Ｉｎの差を算出する。

制御回路１００は、この差（Ｉｐ－Ｉｎ）が０に近づくように、降圧チョッパ回路８０へのスイッチング制御信号を生成する。すなわち、制御回路１００は、降圧チョッパ回路８０を定電流制御する。そして、降圧チョッパ回路８０のスイッチング素子Ｑ８２は、このスイッチング制御信号に応じて動作する。

これにより、第１の帰還電流値Ｉｐと第２の帰還電流値Ｉｎとの差は小さくなり（０に近づき）、循環電流は抑制される。

このように、循環電流が抑制されることによって、試験装置１０は、試験状態を高精度に実現できる。すなわち、試験装置１０は、模擬負荷に電力を供給する電力変換装置を所望の条件で試験運転できる。したがって、試験装置１０は、所望とする条件の試験を精度良く実現できる。

図７（Ａ）は、第１の実施形態の構成および制御のときの各帰還電流値を示したグラフである。図７（Ｂ）は、第１の実施形態に係る構成および制御のときの循環電流値を示したグラフである。

図７（Ａ）に示すように、第１の実施形態の構成および制御を用いることによって、第１の帰還電流値Ｉｐと第２の帰還電流値Ｉｎとは、定常的にほぼ同じになる。これにより、図７（Ｂ）に示すように、循環電流は、定常的にほぼ０になる。

したがって、試験装置１０は、所望とする試験条件を精度良く実現でき、インバータ回路５０や昇圧チョッパ回路４０の動作試験を、精度良く実現できる。

［第２の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る試験装置について図を参照して説明する。図８は、第２の実施形態に係る試験装置の等価回路図である。

第２の実施形態に係る試験装置１０Ａは、第１の実施形態に係る試験装置１０に対して、降圧チョッパ回路８０の制御において異なる。すなわち、制御回路１００Ａの制御が、制御回路１００と異なる。そして、図９に示すように、試験装置１０Ａは、試験装置１０と比較して、電流計測器ＭＡ_Ａ２、および、電流計測器ＭＡ_Ａ３を省略し、電圧計測器ＭＡ_Ｖ３を備える点で異なる。

制御回路１００Ａは、３相リアクトル６０のコイルＬ６１に流れる第１相電流Ｉａ、コイルＬ６２に流れる第２相電流Ｉｂ、コイルＬ６３に流れる第３相電流Ｉｃの合計電流値Ｉｓｕｍが０になるように、第１相電流Ｉａ、第２相電流Ｉｂ、第３相電流Ｉｃのベクトル制御を行う。

より具体的には、電流計測器ＭＡ_Ａ１１は、第１相電流Ｉａをセンシングして、制御回路１００Ａに出力する。第１相電流Ｉａは、昇圧チョッパ回路４０からコイルＬ６１に向けて流れる場合を正値とし、逆方向に流れる場合を負値として計測される。

電流計測器ＭＡ_Ａ１２は、第２相電流Ｉｂをセンシングして、制御回路１００Ａに出力する。第２相電流Ｉｂは、昇圧チョッパ回路４０からコイルＬ６２に向けて流れる場合を正値とし、逆方向に流れる場合を負値として計測される。

電流計測器ＭＡ_Ａ１３は、第３相電流Ｉｃをセンシングして、制御回路１００Ａに出力する。第３相電流Ｉｃは、昇圧チョッパ回路４０からコイルＬ６３に向けて流れる場合を正値とし、逆方向に流れる場合を負値として計測される。

このように、試験装置１０Ａでは、電流計測器ＭＡ_Ａ１１、電流計測器ＭＡ_Ａ１２、電流計測器ＭＡ_Ａ１３を、第３の制御用計測器として利用する。

制御回路１００Ａは、第１相電流Ｉａ、第２相電流Ｉｂ、および、第３相電流Ｉｃを取得する。制御回路１００Ａは、第１相電流Ｉａ、第２相電流Ｉｂ、および、第３相電流Ｉｃを合算して、合計電流値Ｉｓｕｍを算出する。

制御回路１００Ａは、合計電流値Ｉｓｕｍが０に近づくように、インバータ回路７０へのスイッチング制御信号を生成する。

これにより、第１相電流Ｉａ、第２相電流Ｉｂ、および、第３相電流Ｉｃのバランスが保たれる（合計電流値Ｉｓｕｍが０に近づく）。したがって、電圧計測器ＭＡ_Ｖ３の計測した出力電圧を用いて降圧チョッパ回路８０で定電圧制御を行っても、第１の帰還電流値Ｉｐと第２の帰還電流値Ｉｎとの差は小さくなり、循環電流は抑制される。

このように、循環電流が抑制されることによって、試験装置１０Ａは、試験状態を高精度に実現できる。すなわち、試験装置１０Ａは、模擬負荷に電力を供給する電力変換装置を所望の条件で試験運転できる。したがって、試験装置１０Ａは、所望とする条件の試験を精度良く実現できる。

図９（Ａ）は、第２の実施形態の構成および制御のときの各帰還電流値を示したグラフである。図９（Ｂ）は、第２の実施形態に係る構成および制御のときの循環電流値を示したグラフである。

図９（Ａ）に示すように、第２の実施形態の構成および制御を用いることによって、第１の帰還電流値Ｉｐと第２の帰還電流値Ｉｎとは、定常的にほぼ同じになる。これにより、図９（Ｂ）に示すように、循環電流は、定常的にほぼ０になる。

したがって、試験装置１０Ａは、所望とする試験条件を精度良く実現でき、インバータ回路５０や昇圧チョッパ回路４０の動作試験を、精度良く実現できる。

なお、上述の各実施形態に係る昇圧チョッパ回路４０および降圧チョッパ回路８０のダイオードは、スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）に置き換えることもできる。すなわち、昇圧チョッパ回路４０および降圧チョッパ回路８０は、非同期型から同期型に置き換えることもできる。

１０、１０Ａ：試験装置
２０：交流入力部
３０：全波整流回路
４０：昇圧チョッパ回路
５０：インバータ回路
６０：３相リアクトル
７０：インバータ回路
８０：降圧チョッパ回路
９１、９２：帰還路
１００、１００Ａ：制御回路
Ｃ３１、Ｃ４０、Ｃ８１、Ｃ８２：キャパシタ
Ｄ４２、Ｄ８１：ダイオード
Ｉａ：第１相電流
Ｉｂ：第２相電流
Ｉｃ：第３相電流
Ｉｐ：第１の帰還電流値
Ｉｎ：第２の帰還電流値
Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４：インダクタ
Ｌ４０：インダクタ
Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６３：コイル
Ｌ８０：インダクタ
ＭＡＡ１１、ＭＡＡ１２、ＭＡＡ１３、ＭＡＡ２、ＭＡＡ３：電流計測器
ＭＡＶ２：電圧計測器
Ｑ１－Ｑ１２：スイッチング素子
Ｑ４１：スイッチング素子
Ｑ８２：スイッチング素子

Claims (3)

1. 一対となる第１の入力端子と第２の入力端子を有し、第１直流電圧を出力する昇圧チョッパ回路と、
   前記第１直流電圧から３相交流電圧を生成する第１の３相インバータ回路と、
   前記第１の３相インバータ回路に接続し、前記３相交流電圧が供給される擬似負荷である３相リアクトルと、
   前記３相リアクトルに流れる３相交流電流を整流し、第２直流電圧に変換する第２の３相インバータ回路と、
   前記第２の３相インバータ回路に接続し、一対となる第１の出力端子と第２の出力端子を備え、定電流制御によって前記第２直流電圧を降圧して前記一対となる第１の出力端子と第２の出力端子から出力する降圧チョッパ回路と、
   前記第１の出力端子と前記第１の入力端子とを接続する第１の帰還路と、
   前記第２の出力端子と前記第２の入力端子とを接続する第２の帰還路と、
   前記昇圧チョッパ回路、前記第１の３相インバータ回路、前記第２の３相インバータ回路、および、前記降圧チョッパ回路の動作を制御する制御回路と、
   前記昇圧チョッパ回路または前記第１の３相インバータ回路の動作試験用計測値を計測する試験用計測器と、
   を備え、
   前記第１の帰還路に流れる第１の帰還電流値を計測する第１の制御用計測器と、
   前記第２の帰還路に流れる第２の帰還電流値を計測する第２の制御用計測器と、
   をさらに備え、
   前記制御回路は、前記第１の帰還電流値と前記第２の帰還電流値との差を小さくするように、前記降圧チョッパ回路の動作を制御する、
   試験装置。
2. 一対となる第１の入力端子と第２の入力端子を有し、第１直流電圧を出力する昇圧チョッパ回路と、
   前記第１直流電圧から３相交流電圧を生成する第1の３相インバータ回路と、
   前記第１の３相インバータ回路に接続し、前記３相交流電圧が供給される擬似負荷である３相リアクトルと、
   前記３相リアクトルに流れる３相交流電流を整流し、第２直流電圧に変換する第２の３相インバータ回路と、
   前記第２の３相インバータ回路に接続し、一対となる第１の出力端子と第２の出力端子を備え、前記第２直流電圧を降圧して第３直流電圧を生成し、前記一対となる第１の出力端子と第２の出力端子から出力する降圧チョッパ回路と、
   前記第１の出力端子と前記第１の入力端子とを接続する第１の帰還路と、
   前記第２の出力端子と前記第２の入力端子とを接続する第２の帰還路と、
   前記昇圧チョッパ回路、前記第１の３相インバータ回路、前記第２の３相インバータ回路、および、前記降圧チョッパ回路の動作を制御する制御回路と、
   前記昇圧チョッパ回路または前記第１の３相インバータ回路の動作試験用計測値を計測する試験用計測器と、
   を備え、
   前記３相交流電流のそれぞれを個別に計測する複数の第３の制御用計測器をさらに備え、
   前記制御回路は、
   前記降圧チョッパ回路を定電圧制御し、前記３相交流電流のそれぞれを合計した合計電流値が０に近づくように前記第２のインバータ回路の動作を制御する、
   試験装置。
3. 前記制御回路は、
   前記３相リアクトルをブラシレスモータの界磁巻線として擬似するように、前記ブラシレスモータの速度指令値に応じた周波数およびトルク指令値を実現する電流が前記３相リアクトルの各相に流れるように前記３相交流電流のベクトル制御を行う、
   請求項１または請求項２に記載の試験装置。

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