JP2923507B1 - インバータ試験装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】回転機構部のない静止形にして全体のコンパク
ト化を図り、且つ試験効率をさらに高めた状態でインバ
ータの機能を試験することにある。 【解決手段】被試験用インバータ12の機能試験を行うイ
ンバータ試験装置において、被試験用インバータ12に並
列に設けられ、負荷の運転を模擬した電流を出力する負
荷コントロール用インバータ13と、これら両インバータ
12,13 の接続間に設けられたリアクトル14と、被試験用
インバータ12を周波数指令及び電圧指令に基づいてスイ
ッチング制御する第１の制御手段16と、負荷コントロー
ル用インバータ13を周波数指令及び電圧指令と負荷電流
に基づいてスイッチング制御する第２の制御手段17とを
備え、第２の制御手段17は負荷コントロール用インバー
タ13の出力電圧の位相を制御してリアクトルに流れる電
流を変化させ、負荷の運転モードに応じた模擬電流を被
試験用インバータ12より出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被試験インバータ
の機能試験を簡単な設備にて実施可能なインバータ試験
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インバータの機能試験を行うイン
バータ試験装置としては、図７に示すような回路構成の
ものが採用されている。即ち、図７に示すように、入力
端が商用交流電源に接続された整流器１の出力端を可変
電圧可変周波数（以下単にＶＶＶＦと略称する）方式の
被試験用インバータ２の入力端に接続し、その出力端を
負荷として設けられたモータ３に接続している。このモ
ータ３にはカップリング４を介して誘導発電機（ＩＧ）
５が連結されている。また、整流器１の出力端子にＶＶ
ＶＦ方式のコントロール用インバータ６の直流側端子を
接続し、交流側端子を誘導発電機５に接続している。

【０００３】一方、７は周波数指令と電圧指令に基づい
て被試験インバータ２を制御するパルス幅変調（以下単
にＰＷＭと略称する）方式による第１の制御回路、８は
周波数指令及び電圧指令と、負荷指令及び負荷電流、電
圧に基づいてＩＧコントロール用インバータ６を制御す
るＰＷＭ方式による第２の制御回路である。

【０００４】このような構成のインバータ試験装置にお
いて、被試験用インバータ２の順変換機能を試験する場
合には、第２の制御回路８によりコントロール用インバ
ータ６の出力周波数を被試験用インバータ２の出力周波
数より下げると、誘導発電機５のすべりが負となるよう
に励磁周波数が可変され、モータ３が力行運転となり、
その回転が誘導発電機５に伝達されることで、この誘導
発電機５は発電機として運転される。

【０００５】この誘導発電機５により発電された電気エ
ネルギは、コントロール用インバータ６により直流に変
換されて被試験インバータ２の入力側に回生される。一
方、被試験用インバータ２の逆変換機能を試験する場合
には、第２の制御回路８により被試験用インバータ２の
出力周波数よりコントロール用インバータ６の出力周波
数を上げると、誘導発電機５が電動機として動作し、そ
の回転によりモータ３が回転駆動する。この時、モータ
３は被試験インバータ２の周波数より高い回転数で回転
する回生運転となり、発電機として運転される。このモ
ータ３が発電機として運転されることにより、その電気
エネルギは被試験インバータ２により直流に変換されて
整流器１側に回生される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような構成のイン
バータ試験装置にあっては、モータ３とカップリング４
を介して結合している誘導発電機５をコントロール用イ
ンバータ６を制御することにより、被試験インバータ２
の出力電流（負荷電流）を任意にコントロール試験する
ことができる。

【０００７】また、電気エネルギの観点からは、被試験
インバータ２に電力が供給される場合、つまりモータ３
が力行運転される場合には、モータ３、誘導発電機５、
コントロール用インバータ６を経由して直流が回生さ
れ、またコントロール用インバータ６に電力が回生され
る場合、つまりモータ３が回生運転される場合には、誘
導発電機５、モータ３、被試験インバータ２を経由して
直流が回生されるので、試験装置全体の効率は高いもの
となる。

【０００８】しかし、このインバータ試験装置において
は、被試験インバータ２の出力側にモータ４及び誘導発
電機６等の回転機構部を必要とするため、装置全体が大
型になり、設備スペースとして広い場所が必要になると
共に、高価になるという問題があり、さらに回転機構部
から大きな騒音が発生するばかりでなく、保守、点検に
多くの手間と時間がかかり、面倒である。

【０００９】本発明は上記のような事情に鑑みなされた
もので、その目的は回転機構部のない静止形にして全体
のコンパクト化を図ると共に、試験効率をさらに高める
ことが可能なインバータ試験装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段によりのインバータ試験装
置を構成するものである。請求項１に対応する発明は、
直流電源より出力される直流を交流に変換して負荷に供
給するインバータを被試験用インバータとして機能試験
を行うインバータ試験装置において、前記被試験用イン
バータに並列に設けられ、負荷の運転を模擬した電流を
出力する負荷コントロール用インバータと、この負荷コ
ントロール用インバータの交流側端子と前記被試験用イ
ンバータの交流側出力端子との接続間に設けられたリア
クトルと、このリアクトルに流れる電流を検出する変流
器と、前記被試験用インバータを周波数指令及び電圧指
令に基づいてスイッチング制御する第１の制御手段と、
前記負荷コントロール用インバータを前記周波数指令及
び電圧指令と前記変流器により検出される負荷電流に基
づいてスイッチング制御する第２の制御手段とを備え、
前記第２の制御手段は負荷コントロール用インバータの
出力電圧の位相を制御してリアクトルに流れる電流を変
化させ、前記負荷の運転モードに応じた模擬電流を前記
試験用インバータより出力させるようにしたものであ
る。

【００１１】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明のインバータ試験装置において、前記第１の
制御手段及び第２の制御手段は前記負荷コントロール用
インバータのスイッチング周波数と前記被試験用インバ
ータのスイッチング周波数とを同期させて制御するもの
である。

【００１２】従って、上記請求項１及び請求項２に対応
する発明のインバータ試験装置にあっては、被試験用イ
ンバータと負荷コントロール用インバータとの間に結合
されたリアクトルを流れる電流を高速に検出して負荷コ
ントロール用インバータにより被試験用インバータの出
力電流を制御することで、静止形にして被試験用インバ
ータの負荷を正確に模擬したインバータの機能試験を行
うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１において、入力端が商用交流電
源に接続された整流器１１の出力端をＶＶＶＦ方式の被
試験用インバータ１２の入力端に接続すると共に、ＶＶ
ＶＦ方式の負荷コントロール用インバータ１３の直流側
端子に接続する。

【００１４】この負荷コントロール用インバータ１３内
の交流側回路にはリアクトル１４が設けられ、このリア
クトル１４を介して被試験用インバータ１２の交流側端
子と接続する。さらに、負荷コントロール用インバータ
内の交流電路にはリアクトル１４に流れる電流を検出す
る変流器１５を設ける。

【００１５】また、１６は周波数指令と電圧指令に基づ
いて被試験インバータ１２を制御するＰＷＭ方式の第１
の制御回路、１７は周波数指令及び電圧指令と、負荷指
令並びに変流器１５により検出される負荷電流、つまり
リアクトル１４に流れる電流に基づいて負荷コントロー
ル用インバータを制御するＰＷＭ方式の第２の制御回路
である。

【００１６】一方、１８は機能試験時の被試験用インバ
ータ１２の異常の有無を監視するインバータ監視装置
で、このインバータ監視装置１８には整流器１１の直流
電圧を分圧回路により１／２に分圧された直流電圧、整
流器の出力回路に流れる直流電流、被試験用インバータ
１２の出力電圧及び出力電流がそれぞれ入力される。

【００１７】次に上記のように構成されたインバータ試
験装置の作用を述べる。まず、負荷コントロール用イン
バータ１３により被試験用インバータ１２の出力電流、
すなわちリアクトル１４に流れる電流を制御する場合の
基本的なパターンについて説明する。

【００１８】いま、図２に示すように被試験用インバー
タ１２の出力端子の電圧をＡ、負荷コントロール用イン
バータ１３の出力電圧をＢとする。 （１）リアクトル１４に流れる電流を増加させる場合の
制御 被試験用インバータ１２の出力電圧Ａ及び負荷コントロ
ール用インバータ１３の出力電圧Ｂは、図３（ａ），
（ｂ）に示すようなパルス幅の電圧波形となり、その負
荷コントロール用インバータ１３の出力電圧のパルス幅
を制御することにより、リアクトル１４には図３（ｃ）
に示すようにＡ−Ｂなる正の差電圧がリアクトル１４に
印加される。従って、リアクトル１４を流れる電流は図
３（ｄ）に示すように増加する。 （２）リアクトル１４に流れる電流を減少させる場合の
制御 図４（ａ），（ｂ）に示すように被試験用インバータ１
２の出力電圧Ａのパルス幅より負荷コントロール用イン
バータ１３の出力電圧Ｂのパルス幅を広くなるように制
御することにより、リアクトル１４には図４（ｃ）に示
すようにＡ−Ｂなる負の差電圧がリアクトル１４に印加
される。従って、リアクトル１４を流れる電流は図４
（ｄ）に示すように減少する。 （３）リアクトル１４に流れる電流を一定とする場合の
制御 図５（ａ），（ｂ）に示すように被試験用インバータ１
２の出力電圧Ａのパルス幅と負荷コントロール用インバ
ータ１３の出力電圧Ｂのパルス幅とが等しくなるように
制御することにより、リアクトル１４には図５（ｃ）に
示すようにＡ−Ｂが０となり、リアクトル１４に印加さ
れる電圧は０となる。従って、リアクトル１４に流れる
電流の増減は図５（ｄ）に示すように０となる。

【００１９】以上のような基本的なパターン制御は、被
試験用インバータ１２及び負荷コントロール用インバー
タ１３を各々のスイッチング周波数が完全に同期した状
態で運転することにより行われる。もし、両インバータ
のスイッチング周波数が同期していないと、両インバー
タのスイッチング周波数の差のビート電圧がリアクトル
１４の両端に発生して電流コントロールが不能または振
動状態となるためである。

【００２０】次に前述したような基本的なパターン制御
を用いて、被試験用インバータ１２より図示しないモー
タの力行運転を模擬する電流を流すときの制御及びモー
タの回生運転を模擬する電流を流すときの制御について
説明する。

【００２１】第１の制御回路１６により制御される被試
験用インバータ１２及び第２の制御回路１７により制御
される負荷コントロール用インバータ１３において、被
試験用インバータ１２より図示しないモータの力行運転
を模擬する電流を流すには、負荷コントロール用インバ
ータ１３の出力電圧の位相を被試験インバータ１２より
進めて、リアクトル１４に流れる電流が被試験用インバ
ータ１２から見て、力率がモータと同様に約０．８〜
１．０となるように制御する。

【００２２】従って、このような制御を行うことによ
り、被試験用インバータ１２よりモータの力行運転時を
模擬した電流を流すことができる。また、第１の制御回
路１６により制御される被試験用インバータ１２及び第
２の制御回路１７により制御される負荷コントロール用
インバータ１３において、被試験用インバータ１２より
図示しないモータの回生運転を模擬する電流を流すに
は、負荷コントロール用インバータ１３の出力電圧の位
相を被試験インバータ１２より遅らせて、リアクトル１
４に流れる電流が被試験用インバータ１２から見て、力
率が約−０．８〜−１．０となるように制御する。

【００２３】従って、このような制御を行うことによ
り、被試験用インバータ１２よりモータの回生運転時を
模擬した電流を流すことができる。このような力行運転
時及び回生運転時の模擬を行うに際して、前述した基本
的なパターン制御をもとにリアクトル１４に流れる電
流、すなわち被試験用インバータ１２の出力電流を制御
することができる。

【００２４】このように負荷電流を模擬して被試験用イ
ンバータ１２の機能試験が行われるが、このとき被試験
用インバータ１２の異常の有無はインバータ監視装置１
８により監視される。すなわち、整流器１１より被試験
用インバータ１２に入力される直流電流を監視し、この
電流が過電流であればスイッチング素子間が短絡してい
ると判定し、また被試験用インバータ１２の出力電圧や
出力電流に異常があればスイッチング素子のスイッチン
グ動作に不良があると判定する。

【００２５】ここで、本実施の形態によるインバータ試
験装置を電気自動車のモータを負荷としてインバータを
試験する場合について図６により説明する。図６（ａ）
は自動車を発進するときのモードで、インバータの出力
電圧、周波数が共に低い時に力行運転をさせるため、負
荷コントロール用インバータ１３を制御して力率１、電
流は自動車の発進に必要なトルクを与えるための電流を
流し、モータの回転が上昇すると徐々に電流を小さくす
る。この場合、力行するための電流は被試験用インバー
タの出力電圧と同相の電流が流れるように被試験用イン
バータにより制御する。

【００２６】図６（ｂ）は定常走行時のモードで、負荷
コントロール用インバータにより電圧Ｖ、周波数ｆが一
定で走行可能なトルクを発生させるに必要な電流が流れ
るように制御する。

【００２７】図６（ｃ）は停止時のモードで、このとき
電圧Ｖ及び周波数ｆは共に下がり、負荷コントロール用
インバータは被試験用インバータの出力電圧と逆相の電
流を流すことにより、被試験用インバータに回生電流
（回生制動をかける）が流れるように制御する。

【００２８】図６（ｄ）は坂道での回生ブレーキ時のモ
ードで、図６（ｂ）の運転と同じように負荷コントロー
ル用インバータにより電圧Ｖ、周波数ｆが一定で、回生
ブレーキがかかるように逆相電流を流すように制御す
る。

【００２９】図６（ｅ）は坂道での登坂運転時のモード
で、定常走行時の運転と同じであるが、力行運転時のト
ルクが大きいので、負荷コントロール用インバータによ
り電流が大きくなるように制御する。

【００３０】以上５つのモードを組合せて被試験用イン
バータを試験することにより、電気自動車のモータを負
荷としての動きを模擬することができる。このように本
実施の形態においては、被試験用インバータ１２の交流
側端子と負荷コントロール用インバータ１３の交流側端
子とをリアクトル１４を介して結合し、このリアクトル
１４を流れる電流を高速に検出して負荷コントロール用
インバータ１３により被試験用インバータ１２の出力電
流を制御することにより、低次の高調波も制御すること
ができ、被試験用インバータの負荷を正確に模擬したイ
ンバータの機能試験を行うことができる。

【００３１】また、従来のように電動機及び誘導発電機
等の機械部品が不要となるので、全体の寸法が小さくな
るばかりでなく、その保守、点検の必要がなく、しかも
機械部品などによる損失がない分だけ試験効率を向上さ
せることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、回転
機構部のない静止形にして全体のコンパクト化を図ると
共に、試験効率をさらに高めることが可能なインバータ
試験装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータ試験装置の実施の形態
を示す回路構成図。

【図２】同実施の形態の作用を説明するための１相分の
リアクトル部を示す構成図。

【図３】同実施の形態において、リアクトルの電流を増
加させるときの作用を説明するための各部の波形図。

【図４】同実施の形態において、リアクトルの電流を減
少させるときの作用を説明するための各部の波形図。

【図５】同実施の形態において、リアクトルの電流を変
化させないときの作用を説明するための各部の波形図。

【図６】電気自動車のモータを負荷として各モードを模
擬してインバータを試験する場合の電圧、周波数及び電
流波形図。

【図７】従来のインバータ試験装置を示す構成図。

【符号の説明】

１１……整流器 １２……被試験用インバータ １３……負荷コントロール用インバータ １４……リアクトル １５……変流器 １６……第１の制御回路 １７……第２の制御回路 １８……インバータ監視装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源より出力される直流を交流に変
   換して負荷に供給するインバータを被試験用インバータ
   として機能試験を行うインバータ試験装置において、 前記被試験用インバータに並列に設けられ、負荷の運転
   を模擬した電流を出力する負荷コントロール用インバー
   タと、この負荷コントロール用インバータの交流側端子
   と前記被試験用インバータの交流側出力端子との接続間
   に設けられたリアクトルと、このリアクトルに流れる電
   流を検出する変流器と、前記被試験用インバータを周波
   数指令及び電圧指令に基づいてスイッチング制御する第
   １の制御手段と、前記負荷コントロール用インバータを
   前記周波数指令及び電圧指令と前記変流器により検出さ
   れる負荷電流に基づいてスイッチング制御する第２の制
   御手段とを備え、 前記第２の制御手段は前記負荷コントロール用インバー
   タの出力電圧の位相を制御して前記リアクトルに流れる
   電流を変化させ、前記負荷の運転モードに応じた模擬電
   流を前記試験用インバータより出力させるようにしたこ
   とを特徴とするインバータ試験装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインバータ試験装置にお
   いて、前記第１の制御手段及び第２の制御手段は前記負
   荷コントロール用インバータのスイッチング周波数と前
   記被試験用インバータのスイッチング周波数とを同期さ
   せて制御することを特徴とするインバータ試験装置。