JP6456578B1 - 電力変換装置の試験システム及び試験方法 - Google Patents

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Abstract

試験対象となる電力変換装置（１００）は、一次側直流端子（１ａ，１ｂ）及び二次側直流端子（２ａ，２ｂ）の間で直流電圧変換を実行する。第１の接続部材（ＰＬ１）は、試験用電源（２０１）と、試験対象の入力側となる一次側直流端子（１ａ，１ｂ）とを電気的に接続する。第２の接続部材（ＰＬ２）は、電力変換装置（１００）の一次側直流端子（１ａ，１ｂ）及び二次側直流端子（２ａ，２ｂ）を電気的に接続することによって、二次側直流端子（２ａ，２ｂ）から出力された有効電力（Ｐｏ）を、一次側直流端子（１ａ，１ｂ）に伝達して、一次側直流端子（１ａ，１ｂ）へ入力される有効電力（Ｐｉ）の一部とする。

Description

この発明は、電力変換装置の試験システム及び試験方法に関し、より特定的には、入出力ともに直流電圧である直流電圧変換を行う電力変換装置の試験に関する。
直流電圧変換（以下、「ＤＣ／ＤＣ変換」とも称する）のための電力変換装置として、特許文献１（米国特許第５０２７２６４号公報）には、２個の単相又は三相フルブリッジ回路と、変圧器とを含む構成が、大電力用途に適したものとして記載されている。具体的には、２個のフルブリッジ回路について、直流端子が直流電圧の入力端子及び出力端子と接続されるとともに、交流端子が変圧器の一次側巻線及び二次側巻線と接続される。これにより、一次側と二次側とが絶縁されたＤＣ／ＤＣ変換が可能な電力変換装置が実現される。さらに、特許文献１では、各フルブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子にソフトスイッチングを適用することによって電力損失を抑制することが記載されている。
米国特許第５０２７２６４号公報
Rik W.A.A. De Doncker他著、タイトル"A Three-Phase Soft-Switched High-Power-Density dc/dc Converter for High-Power Applications（ソフトスイッチングが適用された高電力用途の高電力密度三相ＤＣ／ＤＣ変換器）"，IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 27, NO. 1, JANUARY/FEBRUARY 1991の論文集に掲載
特許文献１を始めとする電力変換装置の試験において、試験用電源、並びに、保護用の遮断器及び測定器等の周辺機器が必要となる。特に、大電力用途の電力変換装置の試験では、試験用電源及び周辺機器の定格容量が大きくなることで、試験システムの大型化及び高コスト化が懸念される。
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ＤＣ／ＤＣ変換を行う電力変換装置を効率的に試験するためのシステム及び方法を提供することである。
本発明のある局面によれば、電力変換装置の試験システムは、試験対象となる少なくとも１台の電力変換装置と、試験対象の試験用電源と、第１及び第２の接続部材とを備える。各電力変換装置は、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で直流電圧変換を実行する。第１の接続部材は、試験用電源と試験対象の入力側とを接続する。第２の接続部材は、試験対象の出力側及び試験用電源を電気的に接続する。第２の接続部材によって、試験用対象の出力側から出力された有効電力が試験対象の入力側へ伝達される。
本発明の他のある局面によれば、少なくとも１台の電力変換装置を試験対象とする電力変換装置の試験方法であって、各電力変換装置は、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で直流電圧変換を実行する。試験対象の試験時において、第１の接続部材によって試験対象の入力側と電気的に接続された試験用電源から、第２の接続部材を経由して試験対象の出力側及び入力側が電気的に接続された状態の試験対象に対して、試験対象を通過する有効電力よりも小さい有効電力が前記第１の接続部材を経由して供給される。
本発明によれば、試験対象とされる電力変換装置を通過する有効電力よりも小さい有効電力を試験用電源から供給する態様により、電力変換装置を効率的に試験することができる。
試験対象となる電力変換装置の第１の例を説明するブロック図である。 図１に示された変換器セルの第１の構成例を説明する回路図である。 図１に示された変換器セルの第２の構成例を説明する回路図である。 試験対象となる電力変換装置の第２の例を説明するブロック図である。 試験対象となる電力変換装置の第３の例を説明するブロック図である。 試験対象となる電力変換装置の第４の例を説明するブロック図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の試験システムの構成例を説明するブロック図である。 図２に示した変換器セルの試験時における動作を説明する概念図である。 図３に示した変換器セルの試験時における動作を説明する概念図である。 実施の形態１の変形例に係る電力変換装置の試験システムの構成例を説明するブロック図である。 実施の形態２に係る電力変換装置の試験システムの構成例を説明するブロック図である。 図１１に示された試験用変換器の構成例を説明するブロック図である。 図１２に示されたサブモジュールの第１の構成例を説明する回路図である。 図１２に示されたサブモジュールの第２の構成例を説明する回路図である。 実施の形態２の変形例に係る電力変換装置の試験システムの構成例を説明するブロック図である。 実施の形態３に係る電力変換装置の試験システムの構成例を説明するブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰り返さない。
実施の形態１．
（試験対象の説明）
まず、本実施の形態において試験対象となる電力変換装置の構成例について説明する。
図１は、試験対象となる電力変換装置の第１の例を説明するブロック図である。
図１を参照して、第１の例に係る電力変換装置１００ａは、一次側直流端子１ａ，１ｂと、二次側直流端子２ａ，２ｂと、複数の変換器セル１０とを備える。変換器セル１０の各々は、ＤＣ／ＤＣ変換を実行する。
図２は、図１に示された変換器セル１０の第１の構成例を説明する回路図である。
図２を参照して、第１の構成例に係る変換器セル１０は、キャパシタ６，７と、単相の変圧器８と、第１のスイッチング回路４１と、第２のスイッチング回路４２と、制御回路４５とを含む。制御回路４５は、アナログ回路やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等による専用ハードウェアで構成することが可能である。或いは、制御回路４５の一部又は全部の機能について、メモリ（図示せず）に搭載されたプログラムをプロセッサ（図示せず）で実行することによるソフトウェア処理によって実現することも可能である。
変圧器８は、一次側交流ノード８１ａ，８１ｂと接続された単相の一次側巻線８ｘと、二次側交流ノード８２ａ，８２ｂと接続された単相の二次側巻線８ｙとを含む。キャパシタ６は、一次側直流ノード１１ａ及び１１ｂの間に接続される。キャパシタ７は、二次側直流ノード１２ａ及び１２ｂの間に接続される。
第１のスイッチング回路４１は、一次側直流ノード１１ａ，１１ｂと、一次側交流ノード８１ａ，８１ｂとの間に接続される。第１のスイッチング回路４１は、単相フルブリッジ接続された半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４と、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４に対して逆並列に接続された還流ダイオードＤ１１〜Ｄ１４とを有する。
同様に、第２のスイッチング回路４２は、二次側直流ノード１２ａ，１２ｂと、二次側交流ノード８２ａ，８２ｂとの間に接続される。第２のスイッチング回路４２は、単相フルブリッジ接続された半導体スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４と、半導体スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４に対して逆並列に接続された還流ダイオードＤ２１〜Ｄ２４とを有する。
半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４の各々は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の自己消弧型のスイッチング素子によって構成することができる。半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフは、制御回路４５からの制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４によってそれぞれ制御することができる。
半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４のオンオフは、一次側直流ノード１１ａ，１１ｂの直流電圧Ｖｃ１及び一次側交流ノード８１ａ，８１ｂの交流電圧（単相）Ｖ４１の間で電力変換（ＤＣ／ＡＣ変換）を実行するように制御される。同様に、半導体スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフは、二次側交流ノード８２ａ，８２ｂの交流電圧（単相）Ｖ４２及び二次側直流ノード１２ａ，１２ｂの直流電圧Ｖｃ２の間で電力変換（ＡＣ／ＤＣ変換）を実行するように制御される。これにより、変換器セル１０は、変圧器８による絶縁を伴って伝送される単相の交流電圧を経由して直流電圧から直流電圧に変換する、いわゆる単相ＤＡＢ（Dual-Active Bridge）として構成される。第１のスイッチング回路４１は「第１の電力変換ユニット」の一実施例に対応し、第２のスイッチング回路４２は「第２の電力変換ユニット」の一実施例に対応する。
図２の変換器セル１０では、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフ制御によって、交流電圧Ｖ４１，Ｖ４２の振幅及び位相を制御することで、一次側及び二次側の間での電力伝送量及び電力伝送方向を自由に制御することができる。その制御方法は公知であり、例えば、非特許文献１に記載される。
また、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４及び還流ダイオードＤ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４に配置された温度センサ（図示せず）の出力によって、制御回路４５は、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４の温度ＴＱ１１〜ＴＱ１４，ＴＱ２１〜ＴＱ２４及び還流ダイオードＤ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４の温度ＴＤ１１〜ＴＤ１４，ＴＤ２１〜ＴＤ２４を検出することができる。さらに、キャパシタ６及び７に電圧センサ（図示せず）を配置することによって、制御回路４５は、直流電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２を検出することができる。同様に、変圧器３に電流センサ（図示せず）を配置することによって、制御回路４５は、変圧器３を流れる交流電流（単相）を検出することも可能である。
図３には、図１に示された変換器セル１０の第２の構成例が示される。
図３を参照して、第２の構成例に係る変換器セル１０は、三相の変圧器３と、キャパシタ６，７と、第１のスイッチング回路５１と、第２のスイッチング回路５２と、制御回路５５とを含む。制御回路５５の機能についても、制御回路４５と同様に、専用ハードウェア、及び／又は、プログラムの実行によるソフトウェア処理によって実現することが可能である。
変圧器３は、一次側交流ノード３１ａ，３１ｂ，３１ｃと接続された三相の一次側巻線（図示せず）と、二次側交流ノード３２ａ，３２ｂ，３２ｃと接続された三相の二次側巻線（図示せず）とを含む。キャパシタ６及び７は、図２と同様に、一次側直流ノード１１ａ，１１ｂ間、及び、二次側直流ノード１２ａ，１２ｂ間にそれぞれ接続される。
第１のスイッチング回路５１は、一次側直流ノード１１ａ，１１ｂと、二次側交流ノード３２ａ，３２ｂ，３２ｃとの間に接続される。第１のスイッチング回路５１は、三相フルブリッジ接続された半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６と、半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６に対して逆並列に接続された還流ダイオードＤ６１〜Ｄ６６とを有する。
同様に、第２のスイッチング回路５２は、二次側直流ノード１２ａ，１２ｂと、二次側交流ノード３２ａ，３２ｂ，３２ｃとの間に接続される。第２のスイッチング回路５２は、三相フルブリッジ接続された半導体スイッチング素子Ｑ７１〜Ｑ７６と、半導体スイッチング素子Ｑ７１〜Ｑ７６に対して逆並列に接続された還流ダイオードＤ７１〜Ｄ７６とを有する。
半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６，Ｑ７１〜Ｑ７６の各々についても、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の自己消弧型のスイッチング素子によって構成することができる。半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６，Ｑ７１〜Ｑ７６のオンオフは、制御回路５５からの制御信号Ｓ６１〜Ｓ６６，Ｓ７１〜Ｓ７６によってそれぞれ制御することができる。
半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６のオンオフは、一次側直流ノード１１ａ，１１ｂの直流電圧Ｖｃ１及び一次側交流ノード３１ａ，３１ｂ，３１ｃの交流電圧（三相）の間で電力変換（ＤＣ／ＡＣ変換）を実行するように制御される。同様に、半導体スイッチング素子Ｑ７１〜Ｑ７６のオンオフは、二次側交流ノード３２ａ，３２ｂ，３２ｃの交流電圧（三相）及び二次側直流ノード１２ａ，１２ｂの直流電圧Ｖｃ２の間で電力変換（ＡＣ／ＤＣ変換）を実行するように制御される。これにより、変換器セル１０は、変圧器３による絶縁を伴って伝送される三相の交流電圧を経由して直流電圧から直流電圧に変換する、いわゆる三相ＤＡＢ（Dual-Active Bridge）として構成される。第１のスイッチング回路５１は「第１の電力変換ユニット」の一実施例に対応し、第２のスイッチング回路５２は「第２の電力変換ユニット」の一実施例に対応する。
図３の変換器セル１０においても、半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６，Ｑ７１〜Ｑ７６のオンオフ制御により三相交流電圧の振幅及び位相を制御することで、一次側及び二次側の間での電力伝送量及び電力伝送方向を自由に制御することができる。その制御方法は公知であり、例えば、非特許文献１に記載される。
図３の構成においても、半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６，Ｑ７１〜Ｑ７６及び還流ダイオードＤ６１〜Ｄ６６，Ｄ７１〜Ｄ７６に配置された温度センサ（図示せず）の出力によって、制御回路５５は、半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６，Ｑ７１〜Ｑ７６の温度ＴＱ６１〜ＴＱ６６，ＴＱ７１〜ＴＱ７６及び還流ダイオードＤ６１〜Ｄ６６，Ｄ７１〜Ｄ７６の温度ＴＤ６１〜ＴＤ６６，ＴＤ７１〜ＴＤ７６を検出することができる。また、キャパシタ６及び７に電圧センサ（図示せず）を配置するとともに、変圧器８に電流センサ（図示せず）を配置することも可能である。これにより、制御回路４５は、直流電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２及び変圧器８を流れる交流電流（三相）をさらに検出することができる。
再び図１を参照して、第１の例に係る電力変換装置１００ａでは、一次側において、複数の変換器セル１０の各々の一次側直流ノード１１ａ，１１ｂが、一次側直流端子１ａ，１ｂに対して並列接続される。一方で、電力変換装置１００ａの二次側では、複数の変換器セル１０の二次側直流ノード１２ａ，１２ｂが、二次側直流端子２ａ及び２ｂの間に直列接続される。
これにより、電力変換装置１００ａでは、一次側において大電流の電力を取り扱うことができるとともに、二次側において、高電圧の電力を取り扱うことができる。さらに、低電圧の直流電力を高電圧の直流電力に変換することができる。
図４は、試験対象となる電力変換装置の第２の例を説明するブロック図である。
図４を参照して、第２の例に係る電力変換装置１００ｂは、電力変換装置１００ａと同様の、一次側直流端子１ａ，１ｂと、二次側直流端子２ａ，２ｂと、複数の変換器セル１０とを備える。電力変換装置１００ｂでは、一次側及び二次側の両方で複数の変換器セル１０が直列接続される。
具体的には、電力変換装置１００ｂの一次側では、複数の変換器セル１０の各々の一次側直流ノード１１ａ，１１ｂが、一次側直流端子１ａ及び１ｂの間に直列接続される。電力変換装置１００ｂの二次側においても、複数の変換器セル１０の二次側直流ノード１２ａ，１２ｂが、二次側直流端子２ａ及び２ｂの間に直列接続される。これにより、一次側及び二次側の両方で高電圧の直流電圧を取り扱うことができる。なお、各変換器セル１０における変圧器３，８の一次側巻線及び二次側巻線の巻数比を１：１とすることにより、電力変換装置１００ｂでは、一次側直流端子１ａ，１ｂ間の直流電圧と、二次側直流端子２ａ，２ｂ間の直流電圧とが同等となる。
図５は、試験対象となる電力変換装置の第３の例を説明するブロック図である。
図５を参照して、第３の例に係る電力変換装置１００ｃは、電力変換装置１００ａ，１００ｂと同様の、一次側直流端子１ａ，１ｂと、二次側直流端子２ａ，２ｂと、複数の変換器セル１０とを備える。電力変換装置１００ｃでは、一次側及び二次側の両方で複数の変換器セル１０が並列接続される。
具体的には、電力変換装置１００ｃの一次側では、複数の変換器セル１０の各々の一次側直流ノード１１ａ，１１ｂが、一次側直流端子１ａ，１ｂに対して並列接続される。電力変換装置１００ｃの二次側においても、複数の変換器セル１０の二次側直流ノード１２ａ，１２ｂが、二次側直流端子２ａ，２ｂに対して並列接続される。これにより、一次側及び二次側の両方で大電流の直流電圧を取り扱うことができる。なお、各変換器セル１０における変圧器３，８の一次側巻線及び二次側巻線の巻数比を１：１とすることにより、電力変換装置１００ｃにおいても、一次側直流端子１ａ，１ｂ間の直流電圧と、二次側直流端子２ａ，２ｂ間の直流電圧とが同等となる。
図６は、試験対象となる電力変換装置の第４の例を説明するブロック図である。
図６を参照して、第３の例に係る電力変換装置１００ｄは、電力変換装置１００ａ〜１００ｃと同様の、一次側直流端子１ａ，１ｂと、二次側直流端子２ａ，２ｂと、複数の変換器セル１０とを備える。
電力変換装置１００ｄの二次側では、電力変換装置１００ｂ（図４）と同様に、複数の変換器セル１０の二次側直流ノード１２ａ，１２ｂが、二次側直流端子２ａ及び２ｂの間に直列接続される。これに対して、電力変換装置１００ｄの一次側では、２個ずつの変換器セル１０の一次側直流ノード１１ａ，１１ｂが並列接続され、さらに、並列接続された２個ずつの変換器セル１０の一次側直流ノード１１ａ，１１ｂが、一次側直流端子１ａ及び１ｂの間に直列接続される。すなわち、一次側では、複数の変換器セル１０が直並列接続される。
これにより、電力変換装置１００ｄの一次側では、同一個数の変換器セル１０を用いて、電力変換器（図５）１００ｃの一次側よりも高く、電力変換装置１００ｂ（図４）よりも低い中間的な直流電圧を取り扱うことができる。そして、一次側での中間的な直流電圧を、二次側では、電力変換装置１００ｂと同等の高電圧に変換することができる。
本実施の形態では、図１及び図４〜図６で説明した電力変換装置１００ａ〜１００ｄを含む、複数の変換器セル１０を有する電力変換装置１００が試験対象とされる。すなわち、電力変換装置１００は、上述の電力変換装置１００ａ〜１００ｄを含むとともに、任意の個数かつ任意の接続態様（直列、並列、又は直並列）で配置された複数の変換器セル１０を含む。
電力変換装置１００では、複数の変換器セル１０の個数及び接続態様によって、一次側直流端子１ａ，１ｂ間の直流電圧Ｖ１及び二次側直流端子２ａ，２ｂ間の直流電圧Ｖ２を自由に設定して、様々な電圧の直流電力を、他の様々な電圧の直流電力に変換することができる。さらに、図４及び図５で説明したように、Ｖ１＝Ｖ２とすることも可能である。
（試験システムの構成）
図７は、実施の形態１に係る電力変換装置の試験システム５ａの構成例を説明するブロック図である。
図７を参照して、試験システム５ａは、Ｖ１＝Ｖ２である電力変換装置１００を試験対象とする。すなわち、図７に示された電力変換装置１００は「第１の電力変換装置」の一実施例である。
試験システム５ａは、「試験用電源」の一例である直流電源２０１と、試験用の遮断器２０５と、測定器２０６〜２０９と、電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２と、制御装置２５０とを備える。試験システム５ａの試験対象である電力変換装置１００では、一次側直流端子１ａ，１ｂが「入力側」に対応し、二次側直流端子２ａ，２ｂが「出力側」に対応する。
電力ケーブルＰＬ１は、直流電源２０１及び電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂを電気的に接続する。電力ケーブルＰＬ２は、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂと接続された一端と、電力ケーブルＰＬ１と電気的に接続された他端とを有する。これにより、電力ケーブルＰＬ２は、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂを直流電源２０１と電気的に接続する。すなわち、電力ケーブルＰＬ１は「第１の接続部材」の一実施例に対応し、電力ケーブルＰＬ２は「第２の接続部材」の一実施例に対応する。
遮断器２０５は、電力ケーブルＰＬ１と直列に接続される。遮断器２０５は、制御装置２５０からの開閉指令に従って電流経路を遮断又は形成するとともに、電流値が予め定められた基準値を超えた場合には自動的に電流経路を遮断する保護機能を有する。
測定器２０６は、直流電源２０１の出力電圧（電源電圧）を検出する。測定器２０７は、直流電源２０１の出力電流（電源電流）を測定する。測定器２０８は、電力ケーブルＰＬ１に接続されて、一次側直流端子１ａ，１ｂを通過する電流を測定する。測定器２０９は、電力ケーブルＰＬ２に接続されて、二次側直流端子２ａ，２ｂを通過する電流を測定する。測定器２０６〜２０９による測定値は、制御装置２５０へ入力される。制御回路２５０の機能についても、アナログ回路やＡＳＩＣ等による専用ハードウェアで構成することが可能である。或いは、制御回路２５０を、演算処理機能を有するマイクロコンピュータ等によって構成して、制御回路２５０の機能の一部又は全部を、メモリ（図示せず）に搭載されたプログラムをプロセッサ（図示せず）で実行することによるソフトウェア処理で実現することも可能である。
さらに、制御装置２５０は、直流電源２０１への指令値、遮断器２０５の開閉指令、及び電力変換装置１００の指令値を生成することができる。これにより、電力変換装置１００の試験時において、直流電源２０１の出力、遮断器２０５の開閉、及び電力変換装置１００での動作（例えば、変換器セル１０を構成する半導体スイッチング素子のオンオフ）を制御することができる。また、電力変換装置１００における検出値、例えば、図３及び図４で説明した、半導体スイッチング素子及び還流ダイオードの試験時における温度検出値についても、制御装置２５０に入力することができる。
試験システム５ａにおける電力変換装置１００の試験時には、電力ケーブルＰＬ２によって、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂからの出力電力が、電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂに伝達されて、電力変換装置１００への入力電力の一部となる。したがって、電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂに入力される有効電力Ｐｉ、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂから出力される有効電力Ｐｏ、及び、直流電源２０１から供給される有効電力Ｐｓの間には、下記の式（１）が成立する。
Ｐｓ＋Ｐｏ＝Ｐｉ …（１）
式（１）より、Ｐｓ＝Ｐｉ−Ｐｏである。Ｐｉ−Ｐｏは、電力変換装置１００での損失電力に相当し、この損失電力が、直流電源２０１から供給される有効電力Ｐｓと同等となることが理解される。なお、有効電力Ｐｓは、測定器２０６及び２０７を用いて測定することができる。同様に、有効電力Ｐｉは、測定器２０６及び２０８を用いて測定可能であり、有効電力Ｐｏは、測定器２０６及び２０９を用いて測定可能である。
このように、実施の形態１に係る試験システム５ａによれば、電力変換装置１００を通過する有効電力Ｐｏよりも小さな有効電力Ｐｓの供給によって電力変換装置１００の試験を行うことができる。したがって、試験用電源（直流電源２０１）、遮断器２０５、及び測定器２０７の定格容量を小さくすることができる。この結果、試験システム５ａの小型化及び低コスト化が可能となるので、電力変換装置１００を効率的に試験することができる。
次に、電力変換装置１００の試験時における各変換器セル１０の動作について詳細に説明する。
図８は、図２に示された変換器セル１０の試験時における動作を説明する概念図である。図８には、単相ＤＡＢの交流等価回路が示される。
図８を参照して、第１のスイッチング回路４１における半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４のオンオフにより、等価電圧源４１０が構成される。等価電圧源４１０は、図２に示したように、変圧器８の一次側交流ノード８１ａ，８１ｂに対して、交流電圧（線間電圧）Ｖ４１を出力する。同様に、第２のスイッチング回路４２における半導体スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフにより、等価電圧源４２０が構成される。等価電圧源４２０は、図２に示したように、変圧器８の二次側交流ノード８２ａ，８２ｂに対して、交流電圧（線間電圧）Ｖ４２を出力する。
等価電圧源４１０及び４２０の間は、等価インダクタンス８０を経由して等価的に接続される。等価インダクタンス８０は、変圧器８の漏れインダクタンスに相当する。あるいは、変圧器８と直列にインダクタを追加接続する場合には、当該インダクタのインダクタンスも等価インダクタンス８０に含まれる。
図８の等価回路において、線間電圧Ｖ４１及び４２の位相及び振幅は、第１のスイッチング回路４１における半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４のオンオフ制御及び第２のスイッチング回路４２における半導体スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４のオンオフ制御によって自由に制御することができる。
線間電圧Ｖ４１及び線間電圧Ｖ４２の位相差を制御することによって、変換器セル１０を通過する有効電力Ｐｃを制御することができる。したがって、制御回路４５によって、有効電力Ｐｃの指令値に従った位相差を生じさせるための半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のスイッチングパターンが実現されるように、制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４を生成することができる。
また、線間電圧Ｖ４１及び線間電圧Ｖ４２の振幅差を制御することによって、変換器セル１０に生じる無効電力Ｑｃを制御することができる。したがって、制御回路４５によって、無効電力Ｑｃの指令値に従った振幅差を生じさせるための半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のスイッチングパターンが実現されるように、制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４を生成することができる。
あるいは、有効電力Ｐｃの指令値及び無効電力Ｑｃの指令値の組み合わせに従って半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４のスイッチングパターンを制御するように、制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４を生成することも可能である。
なお、図７の試験システム５ａでは、電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２によって、キャパシタ６及び７は並列接続されて同電圧となる。この場合には、第１のスイッチング回路４１及び第２のスイッチング回路４２の一方では零電圧出力動作が実行される。具体的には、零電圧出力動作時には、第１のスイッチング回路４１において、半導体スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３（または、Ｑ１２，Ｑ１４）をオンする一方で、半導体スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４（または、Ｑ１１，Ｑ１３）をオフすることで、交流ノード８１ａ，８１ｂ間の電圧差が零とされる。同様に、第２のスイッチング回路４２において、零電圧出力動作時には、半導体スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２３（または、Ｑ２２，Ｑ２４）をオンする一方で、半導体スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４（または、Ｑ２１，Ｑ２３）をオフすることで、二次側交流ノード８２ａ，８２ｂ間の電圧差が零とされる。
さらに、第１のスイッチング回路４１及び第２のスイッチング回路４２の他方では、位相及び振幅が制御された交流電圧（単相）を出力するための通常動作を実行することで、線間電圧Ｖ４１及び線間電圧Ｖ４２の振幅差を生じさせることができる。これにより、図７の試験システム５ａにおける試験時においても、各変換器セル１０に無効電力Ｑｃを生じさせることができる。
図９は、図３に示された変換器セル１０の試験時における動作を説明する概念図である。図９には、三相ＤＡＢの交流側等価回路が示される。
図９を参照して、第１のスイッチング回路５１における半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６のオンオフにより、等価電圧源５１０が構成される。等価電圧源５１０は、図２に示したように、変圧器３の一次側交流ノード３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対して、交流電圧（線間電圧）Ｖ５１ａ〜Ｖ５１ｃを出力する。交流電圧（線間電圧）Ｖ５１ａ〜Ｖ５１ｃの間には、１２０度ずつの位相差が設けられる。
同様に、第２のスイッチング回路５２における半導体スイッチング素子Ｑ７１〜Ｑ７６のオンオフにより、等価電圧源５２０が構成される。等価電圧源５２０は、図２に示したように、変圧器３の二次側交流ノード３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対して、交流電圧（相電圧）Ｖ５２ａ〜Ｖ５２ｃを出力する。交流電圧（相電圧）Ｖ５２ａ〜Ｖ５２ｃの間には、１２０度ずつの位相差が設けられる。
等価電圧源５１０及び５２０の間は、等価インダクタンス３０を経由して等価的に接続される。等価インダクタンス３０は、変圧器３の漏れインダクタンスに相当する。あるいは、変圧器３と直列にインダクタを追加接続する場合には、当該インダクタのインダクタンスも等価インダクタンス３０に含まれる。
図９の等価回路において、相電圧Ｖ５１ａ〜Ｖ５１ｃの位相及び振幅は、第１のスイッチング回路５１における半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６のオンオフ制御によって自由に制御することができる。同様に、相電圧Ｖ５２ａ〜Ｖ５２ｃの位相及び振幅は、第２のスイッチング回路５２における半導体スイッチング素子Ｑ７１〜Ｑ７６のオンオフ制御によって自由に制御することができる。
図３の三相ＤＡＢ回路においても、相電圧Ｖ５１ａ〜Ｖ５１ｃと相電圧Ｖ５２ａ〜Ｖ５２ｃとの位相差を制御することによって、変換器セル１０を通過する有効電力Ｐｃを制御することができる。同様に、相電圧Ｖ５１ａ〜Ｖ５１ｃと相電圧Ｖ５２ａ〜Ｖ５２ｃとの振幅差を制御することによって、変換器セル１０を通過する無効電力Ｑｃを制御することができる。
したがって、制御回路５５によって、有効電力Ｐｃ及び無効電力Ｑｃの少なくとも一方の指令値に従った位相差及び／又は振幅差を生じさせるための半導体スイッチング素子Ｑ６１〜Ｑ６６，Ｑ７１〜Ｑ７６のスイッチングパターンが実現されるように、制御信号Ｓ６１〜Ｓ６６，Ｓ７１〜Ｓ７６を生成することができる。
なお、図３の変換器セル１０では、第１のスイッチング回路５１の零電圧動作時には、半導体スイッチング素子Ｑ６１，Ｑ６３，Ｑ６５（または、Ｑ６２，Ｑ６４，Ｑ６６）をオンする一方で、半導体スイッチング素子Ｑ６２，Ｑ６４，Ｑ６６（または、Ｑ６１，Ｑ６３，Ｑ６５）をオフすることで、一次側交流ノード３１ａ〜３１ｃ間の電圧差が零とされる。同様に、第２のスイッチング回路５２の零電圧出力動作時には、半導体スイッチング素子Ｑ７１，Ｑ７３，Ｑ７５（またＱ７２，Ｑ７４，Ｑ７６は、Ｑ７２，Ｑ７４，Ｑ７６）をオンする一方で、半導体スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４（または、Ｑ７１，Ｑ７３，Ｑ７５）をオフすることで、二次側交流ノード３２ａ〜３２ｃ間の電圧差が零とされる。
すなわち、図７の試験システム５ａにおいて、図３の変換器セル１０を備えた電力変換装置１００ａが試験対象である場合にも、第１のスイッチング回路５１及び第２のスイッチング回路５２の一方で零電圧出力動作を実行し、他方で位相及び振幅が制御された交流電圧（三相）を出力するための通常動作を実行することで、各変換器セル１０に無効電力Ｑｃを生じさせることができる。
再び図７を参照して、試験システム５ａにおいて、図８及び図９で説明したように制御装置２５０からの指令値に従って各変換器セル１０の有効電力Ｐｃを制御した状態で、図７に示された、一次側直流端子１ａ，１ｂに入力される有効電力Ｐｉ、二次側直流端子２ａ，２ｂから出力される有効電力Ｐｏ、及び、試験用の直流電源２０１から供給される有効電力Ｐｓを測定することによって、電力変換装置１００の有効電力の制御性や、電力変換装置１００の電力損失を測定することができる。
さらに、試験システム５ａにおいて、変圧器３（図２）又は変圧器８（図３）に配置された電流センサによって検出される交流電流を測定することで、電力変換装置１００の制御性及び過電流の発生有無を確認することができる。
また、試験システム５ａにおいて、複数の変換器セル１０の一次側直流ノード１１ａ，１１ｂ及び二次側直流ノード１２ａ，１２ｂの電流を測定することで、変換器セル１０間の電流バランスが確保されているかを確認することも可能である。さらに、複数の変換器セル１０のキャパシタ６，７の電圧（直流電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２）を測定することで、変換器セル１０間の電圧バランスが確保されているかを確認することができる。
さらに、試験システム５ａにおいて、ヒートラン試験として、各変換器セル１０を構成する半導体スイッチング素子および還流ダイオードの温度を測定することで、その温度が許容値よりも低い範囲内であるか否かを確認することができる。例えば、ヒートラン試験における許容値は、１２５〜１５０℃程度に設定することができる。
なお、ヒートラン試験では、必ずしも有効電力を制御する必要はなく、無効電力Ｑｃを制御した状態で、ヒートラン試験を実行することも可能である。無効電力は、電力変換装置１００の内部で発生し、電力変換装置１００の外部には流出しない電力である。
なお、電力変換装置１００を通過する総電力Ｐｔは、有効電力Ｐｃの２乗及び無効電力Ｑｃの２乗の和の平方根に相当する（Ｐｔ＝（Ｐｃ2＋Ｑｃ2）1/2）。したがって、試験システム５ａによれば、試験用電源（直流電源２０１）から供給される有効電力Ｐｓが、電力変換装置１００を通過する総電力Ｐｔよりも小さくなる。
すなわち、無効電力を発生させることで、試験用の直流電源２０１が供給する有効電力を削減することができるので、試験用電源（直流電源２０１）、遮断器２０５、及び測定器２０７〜２０９の定格容量をさらに小さくできるとともに、試験接続用の電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２の定格容量についても低減することができる。
上述のように、各変換器セル１０における半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって無効電力は容易に発生させることができる。無効電力を大きくすればする程上記の効果は拡大する。例えば、試験対象の電力変換装置１００内での無効電力を、電力変換装置１００を通過する有効電力よりも大きくすることができる。
実施の形態１の変形例．
図１０は、実施の形態１の変形例に係る電力変換装置の試験システム５ｂの構成例を説明するブロック図である。
図１０を参照して、試験システム５ｂでは、Ｖ１≠Ｖ２である電力変換装置１００が２台を１セットとして試験対象とされる。すなわち、図１０に示された電力変換装置１００は「第２の電力変換装置」の一実施例である。
なお、図１０では、Ｖ１＜Ｖ２であるものとする。また以下では、２台の電力変換装置１００のうち、図１０で左側に位置する一方を前段の電力変換装置１００とも称し、図１０で右側に位置する一方を後段の電力変換装置１００とも称する。
電力ケーブルＰＬ１は、直流電源２０１及び前段の電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂを電気的に接続する。電力ケーブルＰＬ２は、後段の電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂと接続された一端と、電力ケーブルＰＬ１と電気的に接続された他端とを有する。電力ケーブルＰＬ３は、２台の電力変換装置１００の直流電圧Ｖ２を入出力する二次側直流端子２ａ，２ｂ同士を接続する。
図１０の試験システム５ｂでは、前段の電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂが試験対象の入力側に対応し、後段の電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂが試験対象の出力側に対応する。したがって、試験システム５ｂにおいても、電力ケーブルＰＬ１は「第１の接続部材」の一実施例に対応し、電力ケーブルＰＬ２は「第２の接続部材」の一実施例に対応する。
遮断器２０５及び測定器２０６，２０７は、試験システム５ａと同様に、電力ケーブルＰＬ１に接続される。電力ケーブルＰＬ１には、前段の電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂの電流を測定するための測定器２０８がさらに配置される。さらに、電力ケーブルＰＬ３には、直流電流及び直流電圧（Ｖ２）を測定するための測定器２１０，２１１が配置され、電力ケーブルＰＬ２には、直流電流及び直流電圧（Ｖ１）を測定するための測定器２０９，２１２が配置される。
測定器２０６〜２１２による測定値は、制御装置２５０へ入力される。測定器２０６，２０７により有効電力Ｐｓ、測定器２０６，２０８により有効電力Ｐｉ、測定器２１０，２１１により有効電力Ｐｍ、測定器２０９及び２１２により有効電力Ｐｏをそれぞれ測定することができる。
制御装置２５０は、試験システム５ａで説明した機能に加えて、前段及び後段の電力変換装置１００の各々について、動作（電力変換）を制御するための指令値を生成することができる。当該指令値には、実施の形態１で説明した有効電力Ｐｃ及び無効電力Ｑｃの指令値が含まれる。また、各電力変換装置１００の制御回路４５，５５から、実施の形態１で説明した温度、電圧及び電流の検出値を取得することができる。
試験システム５ｂにおいて、前段の電力変換装置１００の動作は、一次側直流端子１ａ，１ｂに入力された直流電圧Ｖ１を昇圧して、二次側直流端子２ａ，２ｂから直流電圧Ｖ２を出力するように制御される。これに対して、後段の電力変換装置１００の動作は、二次側直流端子２ａ，２ｂに入力された直流電圧Ｖ２を降圧して、一次側直流端子１ａ，１ｂから直流電圧Ｖ１を出力するように制御される。さらに、前段及び後段の電力変換装置１００の各々において、有効電力Ｐｃ及び無効電力Ｑｃの少なくとも一方が制御される。
試験システム５ｂにおける電力変換装置１００の試験時には、試験用の直流電源２０１から前段の電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂに入力された有効電力Ｐｉに対して、有効電力Ｐｍが、前段の電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂから出力されて、後段の電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂへ入力される。後段の電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂから出力された有効電力Ｐｏは、電力ケーブルＰＬ２によって伝達されて、前段の電力変換装置１００への入力電力の一部となる。
したがって、交流電源３０１から供給される有効電力Ｐｓは、Ｐｓ＝Ｐｉ−Ｐｏとなる。図１０において、Ｐｉ−Ｐｍは、前段の電力変換装置１００での損失電力に相当し、Ｐｍ−Ｐｏは、前段の電力変換装置１００での損失電力に相当する。したがって、直流電源２０１から供給される有効電力Ｐｓ（Ｐｓ＝Ｐｉ−Ｐｏ）は、前段及び後段の電力変換装置１００の両方での損失電力と同等となることが理解される。
このように、実施の形態１の変形例に係る試験システム５ｂによれば、入力電圧及び出力電圧が異なる電力変換装置１００を試験対象として、試験対象を通過する有効電力Ｐｏよりも小さな有効電力Ｐｓの供給によって、電力変換装置の試験を行うことができる。したがって、試験用電源（直流電源２０１）、遮断器２０５及び測定器２０７の定格容量を小さくすることができる。この結果、試験システム５ｂの小型化及び低コスト化が可能となるので、入力電圧及び出力電圧が異なる電力変換装置１００を効率的に試験することができる。
さらに、前段の電力変換装置１００において、低電圧側（Ｖ１＜Ｖ２）の一次側直流端子１ａ，１ｂが試験用電源（直流電源２０１）と接続される構成とすることにより、定格電圧が低い電源を試験用電源（直流電源２０１）として使用することができる。さらに、試験用電源や電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２に必要な耐圧が低下するので、絶縁部材の小型化によって、試験システム５ｂの小型化及び低コスト化がさらに可能となる。
各電力変換装置１００での試験内容については、ヒートラン試験及び無効電力の発生を含めて、実施の形態１と同様に実行することができるので、詳細な説明は繰り返さない。
さらに、試験システム５ｂでは、前段の電力変換装置１００における、一次側直流端子１ａ、１ｂを入力とし二次側直流端子２ａ、２ｂを出力とする方向の電力変換動作と、後段の電力変換装置１００における、二次側直流端子２ａ、２ｂを入力とし一次側直流端子１ａ、１ｂを出力する方向の電力変換動作との両方を、同時に試験することができる。したがって、試験時間の短縮が可能である。
さらに、２台の電力変換装置１００のうち、前段の電力変換装置１００が二次側直流端子２ａ、２ｂの直流電圧Ｖ２を制御し、後段の電力変換装置１００が有効電力Ｐｏを制御することができる。あるいは、後段の電力変換装置１００が二次側直流端子２ａ、２ｂの直流電圧Ｖ２を制御する一方で、前段の電力変換装置１００が、有効電力Ｐｍを制御することも可能である。このように、試験システム５ｂを用いた電力変換装置の試験では、試験対象となる２台の電力変換装置１００について、出力電圧の制御性と、出力電力（有効電力）の制御性（例えば、制御精度及び制御応答性）を同時に検証することも可能である。
実施の形態２．
実施の形態２では、交流電源を試験用電源として用いる試験システムについて説明する。
図１１は、実施の形態２に係る電力変換装置の試験システム５ｃの構成例を説明するブロック図である。
図１１を参照して、試験システム５ｃは、交流電源３０１と、試験用の遮断器３０５と、測定器２０６，２０８，２０９，２１２，３０６〜３０８と、試験用変換器４００ａ，４００ｂと、電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ１０，ＰＬ１１と、制御装置３５０とを備える。制御回路３５０の機能についても、制御回路２５０と同様に、アナログ回路やＡＳＩＣ等による専用ハードウェアで構成することが可能である。或いは、制御回路３５０を、演算処理機能を有するマイクロコンピュータ等によって構成して、制御回路３５０の機能の一部又は全部を、メモリ（図示せず）に搭載されたプログラムをプロセッサ（図示せず）で実行することによるソフトウェア処理で実現することも可能である。
交流電源３０１は、出力制御可能な電源装置又は交流の電力系統（例えば、６．６ｋＶ）によって構成することができる。試験用変換器４００ａは、交流電源３０１の交流電圧と、電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂの直流電圧Ｖ１との間でＡＣ／ＤＣ変換を実行する。試験用変換器４００ｂは、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂの直流電圧Ｖ２と、交流電源３０１の交流電圧との間でＤＣ／ＡＣ変換を実行する。
図１２には、図１１に示された試験用変換器４００ａ，４００ｂの構成例が示される。試験用変換器４００ａ，４００ｂの各々は同様の構成を有するので、以下では、両者を包括して、単に、試験用変換器４００とも称する。
図１２を参照して、試験用変換器４００は、交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｖと、直流ノード４０７ｘ、４０７ｙの間で、双方向にＡＣ／ＤＣ電力変換又はＤＣ／ＡＣ電力変換を実行する、モジュラーマルチレベル変換器によって構成することができる。
モジュラーマルチレベル変換器では、交流電圧の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）において、複数のサブモジュール５０及びリアクトルが直列接続されたアーム回路４３０が、正側及び負側の各々に配置される。図１２の例では、交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｖと直流ノード４０７ｘとの間には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３個のアーム回路４３０（正側）がそれぞれ接続される。同様に、交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｖと直流ノード４０７ｙとの間には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３個のアーム回路４３０（負側）がそれぞれ接続される。各アーム回路４３０において、複数のサブモジュール５０の出力端子４０８ｘ，４０８ｙが直列接続される。
図１３には、図１２に示されたサブモジュール５０の第１の構成例が示される。
図１３を参照して、第１の構成例に係る従うサブモジュール５０は、いわゆるハーフブリッジ構成を有する。具体的には、サブモジュール５０は、１対の出力端子４０８ｘ，４０８ｙと、キャパシタＣａと、半導体スイッチング素子Ｑ９１，Ｑ９２と、還流ダイオードＤ９１，Ｄ９２とを有する。出力端子４０８ｘ，４０８ｙは、図１２に示された直列接続のために、他のサブモジュール５０の出力端子４０８ｘ，４０８ｙ、交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｗ、又は、直流ノード４０７ｘ，４０７ｙと電気的に接続される。
キャパシタＣａは、ノードＮｘおよびノードＮｙの間に接続され、半導体スイッチング素子Ｑ９１は、出力端子４０８ｘ及びノードＮｘの間に電気的に接続され、半導体スイッチング素子Ｑ９２は、出力端子４０８ｘ及び４０８ｙの間に電気的に接続される。還流ダイオードＤ９１，Ｄ９２は、半導体スイッチング素子Ｑ９１，Ｑ９２と逆並列に接続される。
図１３のサブモジュール５０では、キャパシタＣａは、出力端子４０８ｘ及び４０８ｙの間に、半導体スイッチング素子Ｑ９１を経由して接続される。キャパシタＣａの電圧Ｖｃａを用いて、半導体スイッチング素子Ｑ９１，Ｑ９２のオンオフにより、出力端子４０８ｘ，４０８ｙ間の出力電圧は、＋Ｖｃａ又は０に制御される。
図１４には、図１２に示されたサブモジュール５０の第２の構成例が示される。
図１４を参照して、第２の構成例に係る従うサブモジュール５０は、いわゆるフルブリッジ構成を有する。具体的には、サブモジュール５０は、１対の出力端子４０８ｘ，４０８ｙと、キャパシタＣａと、半導体スイッチング素子Ｑ９１〜Ｑ９４と、還流ダイオードＤ９１〜Ｄ９４とを有する。出力端子４０８ｘ，４０８ｙは、他のサブモジュール５０の出力端子４０８ｘ，４０８ｙ、交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｗ、又は、直流ノード４０７ｘ，４０７ｙと電気的に接続される。
キャパシタＣａは、ノードＮｘ及びＮｙの間に接続される。半導体スイッチング素子Ｑ９１は、ノードＮｘ及び出力端子４０８ｘの間に電気的に接続され、半導体スイッチング素子Ｑ９２は、出力端子４０８ｘ及びノードＮｙの間に電気的に接続される。同様に、半導体スイッチング素子Ｑ９３は、ノードＮｘ及び出力端子４０８ｙの間に電気的に接続され、半導体スイッチング素子Ｑ９４は、出力端子４０８ｙ及びノードＮｙの間に電気的に接続される。還流ダイオードＤ９１〜Ｄ９４は、半導体スイッチング素子Ｑ９１〜Ｑ９４と逆並列に接続される。
図１３のサブモジュール５０では、半導体スイッチング素子Ｑ９１〜Ｑ９４のオンオフの組み合わせに応じて、キャパシタＣａは、出力端子４０８ｘ及び４０８ｙに対して異なる極性で接続される。したがって、出力端子４０８ｘ，４０８ｙ間の出力電圧は、キャパシタＣａの電圧Ｖｃａを用いて、＋Ｖｃａ，０，−Ｖｃａの間で切替えることができる。
再び図１２を参照して、各アーム回路４３０において、複数のサブモジュール５０の出力端子４０８ｘ，４０８ｙ間の出力電圧は、半導体スイッチング素子のオンオフによって制御される。この結果、モジュラーマルチレベル変換器では、直流ノード４０７ｘ，４０７ｙの直流電圧及び交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｗの交流電圧（三相電圧）の間で双方向に、上述のＡＣ／ＤＣ変換又はＤＣ／ＡＣ変換を実行することができる。特に、モジュラーマルチレベル変換器では、直流ノード４０７ｘ，４０７ｙ間の直流電圧は、電圧指令値に応じて任意に制御可能である。
再び図１１を参照して、試験用変換器４００ａの直流ノード４０７ｘ，４０７ｙ（図１２）は、電力ケーブルＰＬ１を経由して、電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂと電気的に接続される。試験用変換器４００ｂの直流ノード４０７ｘ，４０７ｙ（図１２）は、電力ケーブルＰＬ２を経由して、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂと電気的に接続される。
交流電源３０１は、電力ケーブルＰＬ１０によって試験用変換器４００ａの交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｗ（図１２）と電気的に接続される。試験用変換器４００ｂの交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｗは、電力ケーブルＰＬ１１及びＰＬ１０を経由して、交流電源３０１と電気的に接続される。なお、試験用変換器４００ａ及び４００ｂの各々において、交流ノード４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｗは、図示しない三相変圧器を経由して、電力ケーブルＰＬ１０又はＰＬ１１と電気的に接続することも可能である。
電力ケーブルＰＬ１０には、遮断器３０５及び測定器３０６が接続される。遮断器３０５は、制御装置３５０からの開閉指令に従って電流経路を遮断又は形成するとともに、電流値が予め定められた基準値を超えた場合には自動的に電流経路を遮断する保護機能を有する。測定器３０６は、交流電源３０１から供給される有効電力Ｐｓを測定する。
電力ケーブルＰＬ１０には、試験用変換器４００ａに入出力される交流電力を測定するための測定器３０７が接続される。同様に、電力ケーブルＰＬ１１には、試験用変換器４００ｂに入出力される交流電力を測定するための測定器３０８が接続される。電力ケーブルＰＬ１には、有効電力Ｐｉを測定するための測定器２０６，２０８が接続され、電力ケーブルＰＬ２には、有効電力Ｐｏを測定するための測定器２０９，２１２が接続される。各測定器による測定値は、制御装置３５０へ入力される。
さらに、制御装置３５０は、遮断器３０５の開閉指令、電力変換装置１００の指令値、及び、試験用変換器（モジュラーマルチレベル変換器）４００ａ，４００ｂの指令値を生成することができる。これにより、電力変換装置１００の試験時において、遮断器３０５の開閉、電力変換装置１００での動作（例えば、変換器セル１０を構成する半導体スイッチング素子のオンオフ）、及び、試験用変換器４００ａ，４００の出力電圧を制御することができる。
例えば、制御装置３５０は、一次側直流端子１ａ，１ｂと接続された試験用変換器４００ａに対する指令値を、モジュラーマルチレベル変換器の直流ノード７ｘ，７ｙ間の直流電圧が直流電圧Ｖ１に制御されるように生成する。同様に、制御装置３５０は、二次側直流端子２ａ，２ｂと試験用変換器４００ｂに対する指令値を、モジュラーマルチレベル変換器の直流ノード７ｘ，７ｙ間の直流電圧が直流電圧Ｖ２に制御されるように生成する。
また、実施の形態１での制御装置２５０と同様に、電力変換装置１００における検出値、例えば、図３及び図４で説明した、半導体スイッチング素子及び還流ダイオードの試験時における温度検出値を、制御装置３５０に入力することができる。
試験システム５ｃの試験対象である電力変換装置１００では、一次側直流端子１ａ，１ｂが「入力側」に対応し、二次側直流端子２ａ，２ｂが「出力側」に対応する。なお、試験用変換器４００ａ，４００ｂによって電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２の直流電圧を制御できるため、試験システム５ｃの試験対象は、Ｖ１＝Ｖ２である電力変換装置（第１の電力変換装置）及び、Ｖ１≠Ｖ２である電力変換装置１００（第２の電力変換器）のいずれであってもよい。
試験システム５ｃにおける電力変換装置１００の試験時には、制御装置３５０からの指令値に従って電力変換装置１００の有効電力を制御することで、一次側直流端子１ａ，１ｂに有効電力Ｐｉが入力される一方で、二次側直流端子２ａ，２ｂから有効電力Ｐｏが出力される。さらに、制御装置３５０からの指令値に従って、試験用変換器４００ａは、電力ケーブルＰＬ１を直流電圧Ｖ１に制御するようにＡＣ／ＤＣ変換を実行し、試験用変換器４００ｂは、電力ケーブルＰＬ２を直流電圧Ｖ２に制御するようにＤＣ／ＡＣ変換を実行する。
この結果、試験用変換器４００ａの交流側（電力ケーブルＰＬ１０）に有効電力Ｐｆが生じ、試験用変換器４００ｂの交流側（電力ケーブルＰＬ１１）に有効電力Ｐｂが生じる。
試験用変換器４００ｂの交流側の有効電力Ｐｂは、試験用変換器４００ａの交流側の有効電力Ｐｆの一部となる。すなわち、電力ケーブルＰＬ２及びＰＬ１１によって、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂから出力された有効電力Ｐｏが、試験用変換器４００ａ，４００ｂによる電力変換を伴って、電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂに伝達されて、電力変換装置１００へ入力される有効電力Ｐｉの一部となる。
したがって、交流電源３０１から供給される有効電力Ｐｓは、Ｐｓ＝Ｐｆ−Ｐｂとなる。Ｐｆ−Ｐｉが、試験用変換器４００ａでの損失に相当し、Ｐｏ−Ｐｆが、試験用変換器４００ｂでの損失に相当しＰｏ−Ｐｉが電力変換装置１００での損失に相当するため、有効電力Ｐｓは、試験用変換器４００ａ及び４００ｂ、並びに、電力変換装置１００における損失の合計に相当することが理解される。
したがって、実施の形態２に係る試験システム５ｃによれば、電力変換装置１００を通過する有効電力Ｐｏよりも小さな有効電力Ｐｓの供給によって電力変換装置１００の試験を行うことができる。したがって、試験用電源（交流電源３０１）、遮断器３０５、及び測定器３０６の定格容量を小さくすることができる。この結果、試験システム５ｃの小型化及び低コスト化が可能となるので、試験用電源として交流電源（電源系統を含む）を用いた構成としても電力変換装置１００を効率的に試験することができる。
なお、図１１の構成例において、電力ケーブルＰＬ１０及びＰＬ１は「第１の接続部材」の一実施例に対応し、電力ケーブルＰＬ１１及びＰＬ２は「第２の接続部材」の一実施例に対応する。さらに、試験用変換器４００ａは「第１の試験用変換器」のに対応し、試験用変換器４００ｂは「第２の試験用変換器」に対応する。
電力変換装置１００での試験内容については、ヒートラン試験及び無効電力の発生を含めて、実施の形態１と同様に実行することができるので、詳細な説明は繰り返さない。実施の形態２に係る試験システム５ｃにおいても、無効電力Ｑｃを流すヒートラン試験を実行することが可能である。特に、電力変換装置１００で無効電力Ｑｃを生じさせることにより、試験用変換器４００ａ，４００ｂの定格電力を抑制することができるので、交流電源３０１のみならず、試験用変換器４００ａ，４００ｂについても小型化することができる。
なお、試験システム５ｃでは、試験用変換器４００ａ，４００ｂが直流電圧Ｖ１，Ｖ２を制御する一方で、電力変換装置１００が有効電力Ｐｏ，Ｐｉを制御する例を説明したが、この制御分担は変更することも可能である。例えば、試験用変換器４００ａ，４００ｂの一方が直流電圧Ｖ１，Ｖ２の一方を制御するとともに、直流電圧Ｖ１，Ｖ２の他方を電力変換装置１００によって制御することが可能である。この場合には、試験用変換器４００ａ，４００ｂの他方は、直流電圧（Ｖ１又はＶ２）ではなく有効電力（Ｐｉ又はＰｂ）を制御することになる。このように動作させる試験によれば、電力変換装置１００の電圧制御性を評価することができる。
あるいは、試験システム５ｃにおいて、試験用変換器４００ａ又は４００ｂが制御する直流電圧を急激に低下させることで、電力変換装置１００の直流側電圧が急激に低下した際の挙動を評価することができる。
実施の形態２の変形例．
実施の形態２に係る試験システム５ｃは、Ｖ１＝Ｖ２である電力変換装置１００及びＶ１≠Ｖ２である電力変換装置１００の両方を試験対象とすることができる一方で、直流電圧Ｖ１，Ｖ２をそれぞれ制御するために２台の試験用変換器４００ａ，４００ｂが配置される。実施の形態２の変形例では、Ｖ１＝Ｖ２である電力変換装置１００に特化した試験システムの簡易な構成について説明する。
図１５は、実施の形態２の変形例に係る電力変換装置の試験システム５ｄの構成例を説明するブロック図である。
図１５を参照して、試験システム５ｄは、交流電源３０１と、試験用の遮断器３０５と、測定器２０６，２０８，２０９，３０６と、試験用変換器４００ａと、電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ１０と、制御装置３５０とを備える。さらに、試験対象となる電力変換装置１００は、一次側直流端子１ａ，１ｂの直流電圧Ｖ１と、二次側直流端子２ａ，２ｂの直流電圧Ｖ２とが同等である。
実施の形態２に係る試験システム５ｃ（図１１）と比較して、試験システム５ｄでは、試験用変換器４００ｂ及び電力ケーブルＰＬ１１の配置が省略される点で異なる。また、電力ケーブルＰＬ２は、実施の形態１及びその変形例（図７，図１０）と同様に、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂ及び電力ケーブルＰＬ１の間に電気的に接続される。試験システム５ｄのその他の部分の構成は、実施の形態２に係る試験システム５ｃと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
電力ケーブルＰＬ２は、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂを、電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ１０及び試験用変換器４００ａを経由して交流電源３０１と電気的に接続する。すなわち、図１５の構成例において、電力ケーブルＰＬ１は「第１の接続部材」の一実施例に対応し、電力ケーブルＰＬ２は「第２の接続部材」の一実施例に対応する。
試験システム５ｄでは、電力ケーブルＰＬ２によって、電力変換装置１００の二次側直流端子２ａ，２ｂから出力された有効電力Ｐｏが、電力変換装置１００の一次側直流端子１ａ，１ｂに伝達されて、電力変換装置１００へ入力される有効電力Ｐｉの一部となる。
さらに、交流電源３０１から供給される有効電力Ｐｓは、試験用変換器４００ａの交流側の有効電力Ｐｆと等しく、Ｐｆ−Ｐｉは、試験用変換器４００ａの損失に相当する。この結果、有効電力Ｐｓは、試験用変換器４００ａ及び電力変換装置１００における損失の合計に相当することが理解される。
したがって、実施の形態２の変形例に係る試験システム５ｄによれば、電力変換装置１００を通過する有効電力Ｐｏよりも小さな有効電力Ｐｓの供給によって電力変換装置１００の試験を行うことができる。この結果、試験用電源（交流電源３０１）、遮断器３０５、及び測定器３０６の定格容量を小さくすることができるので、試験システム５ｄの小型化及び低コスト化が可能となる。
さらに、試験システム５ｃと比較して、試験用変換器の配置個数が削減されるので、試験用電源として交流電源（電源系統を含む）を用いた構成において、Ｖ１＝Ｖ２である電力変換装置１００に特化した試験システムをさらに小型化することができる。
なお、試験システム５ｄにおいても、電力変換装置１００での試験内容は、ヒートラン試験及び無効電力の発生を含めて、実施の形態１と同様に実行することができるので、詳細な説明は繰り返さない。また、図１５では、直流電圧Ｖ１及びＶ２が同等である電力変換装置１００（第１の電力変換装置）を試験対象として例示したが、試験システム５ｄにおいては、図１０（実施の形態１の変形例）と同様に接続された、直流電圧Ｖ１及びＶ２が異なる２台の電力変換装置（第２の電力変換装置）を試験対象とすることも可能である。
実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１および２、ならびに、それらの変形例において、試験対象となる電力変換装置の直流端子にインダクタンス要素を付加した試験システム及び試験方法を説明する。
図１６は、実施の形態３に係る電力変換装置の試験システムの構成例を説明するブロック図である。
図１６を参照して、実施の形態３に係る試験システム５ｅは、実施の形態１に係る試験システム５ｃ（図７）において、電力変換装置１００の一次側直流端子１ａに対してインダクタンス要素８０１を付加するとともに、二次側出力端子２ａに対してインダクタンス要素８０２を付加する。代表的には、インダクタンス要素８０１，８０２は、インダクタの接続によって付加することができる。あるいは、「接続部材」である電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２の寄生インダクタンスによってインダクタンス要素８０１，８０２が付加されてもよい。例えば、電力ケーブルＰＬ１，ＰＬ２を意図的に長くすることで、インダクタンス要素８０１，８０２を付加することが可能である。
電力変換装置１００のスイッチング動作によりリプル電流が発生すると、本来、当該リプル電流は、電力変換装置１００に内在するキャパシタ６，７（図２）に流れるため、電力変換装置１００の外部には流出しない。しかしながら、電力変換装置１００の直流端子群（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）から外側のインダクタンス成分が小さい場合には、上記キャパシタのフィルタ効果が十分に発揮されず、リプル電流が直流端子群（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）から電力変換装置１００の外側へ流出することが懸念される。
リプル電流がキャパシタに流れることで、キャパシタでは電力損失が発生して、キャパシタの温度が上昇する。キャパシタでの発熱は電力変換装置１００の寿命に大きく影響するため、試験によって評価することが必要である。一方で、試験時に、上記のようにリプル電流が電力変換装置１００の外部に流出すると、電力変換装置１００内のキャパシタにおけるリプル電流の影響を正しく試験できず、電力変換装置１００の正しい寿命評価ができなくなることが懸念される。
実施の形態３に係る試験システムでは、試験対象である電力変換装置１００の直流端子群（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）の少なくとも一部に対して、インダクタンス要素が付加される。すなわち、すなわち、電力変換装置１００の直流端子群（１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）の少なくとも一部に対して、インダクタンス要素が付加された状態の下で、ＤＣ電源２０１（試験電源）から電力を供給することによって、電力変換装置１００（試験対象）の試験が実行される。
これにより、リプル電流が、電力変換装置１００の外部に流出することなく、電力変換装置１００内のキャパシタに流れる態様で、電力変換装置１００の試験を実行することができる。この結果、電力変換装置１００の寿命評価についての試験精度の向上を図ることができる。
なお、図１６では、一次側直流端子１ａ及び二次側直流端子２ａに対してインダクタンス要素８０１，８０２を付加したが、インダクタンス要素８０１は、一次側において、一次側直流端子１ｂに対して付加されてもよい。同様に、インダクタンス要素８０２は、二次側において、二次側直流端子２ｂに対して付加されてもよい。或いは、一次側及び二次側の一方のみに、インダクタンス要素８０１又は８０２を付加することも可能である。
また、図１６では、実施の形態１の試験システム５ａ（図７）に対してインダクタンス要素を付加する構成例を説明したが、実施の形態１の変形例（図１０）、実施の形態２（図１１）、及び、実施の形態２の変形例（図１５）に係る試験システムに対しても、図１６で説明したのと同様に、一次側直流端子１ａ，１ｂ及び二次側直流端子２ａ，２ｂの少なくとも一方に対して、インダクタンス要素を付加することが可能である。
実施の形態１〜３ならびにそれらの変形例において、電力変換装置１００及び試験用変換器４００の構成は例示であって、同様のＤＣ／ＤＣ変換又はＡＣ／ＤＣ変換が可能であれば、任意の回路構成を適用可能である点について、確認的に記載する。
なお、実施の形態１〜３ならびにそれらの変形例では、「接続部材」の実施例として電力ケーブルを示したが、電気的な接続の確保が可能であれば、電力ケーブル以外も適用することができる。すなわち、「接続部材」は、必ずしも絶縁電源上に保護外被覆を施した電線を指すものではなく、電流を流すことができる導体を意味する。なお、導体に絶縁が施されていない裸導体（例えば、バスバー）を「接続部材」として用いる場合には、絶縁碍子などで絶縁を施すことが好ましい。
今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ａ，１ｂ 一次側直流端子、２ａ，２ｂ 二次側直流端子、３，８ 変圧器、５ａ〜５ｄ 試験システム、６，７，Ｃａ キャパシタ、８ｘ 一次側巻線、８ｙ 二次側巻線、１０ 変換器セル、１１ａ，１１ｂ 一次側直流ノード（電力変換装置）、１２ａ，１２ｂ 二次側直流ノード（電力変換装置）、３０，８０ 等価インダクタンス、３１ａ〜３１ｃ，８１ａ，８１ｂ 一次側交流ノード、３２ａ〜３２ｃ，８２ａ，８２ｂ 二次側交流ノード、４１，５１ 第１のスイッチング回路、４２，５２ 第２のスイッチング回路、４５，５５ 制御回路、５０ サブモジュール、１００，１００ａ〜１００ｄ 電力変換装置、２０１ 直流電源、２０５，３０５ 遮断器、２０６〜２１２，３０６〜３０８ 測定器、２５０，３５０ 制御装置、３０１ 交流電源、４００，４００ａ，４００ｂ 試験用変換器、４０６ｕ，４０６ｖ，４０６ｗ 交流ノード（ＭＭＣ）、４０７ｘ，４０７ｙ 直流ノード（ＭＭＣ）、４０８ｘ，４０８ｙ 出力端子（ＭＭＣ）、４１０，４２０，５１０，５２０ 等価電圧源、４３０ アーム回路（ＭＭＣ）、８０１，８０２ インダクタンス要素、Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ６１〜Ｄ６６，Ｄ７１〜Ｄ７６，Ｄ９１〜Ｄ９４ 還流ダイオード、Ｎｘ，Ｎｙ ノード、Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｆ，Ｐｉ，Ｐｍ，Ｐｏ，Ｐｓ 有効電力、ＰＬ１〜ＰＬ３，ＰＬ１０，ＰＬ１１ 電力ケーブル、Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４，Ｑ６１〜Ｑ６６，Ｑ７１〜Ｑ７６，Ｑ９１〜Ｑ９４ 半導体スイッチング素子、Ｑｃ 無効電力、Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ６１〜Ｓ６６，Ｓ７１〜Ｓ７６ 制御信号（半導体スイッチング素子）。

Claims (24)

  1. 少なくとも１台の電力変換装置が試験対象となる電力変換装置の試験システムであって、
    各前記電力変換装置は、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で双方向に直流電圧変換を実行し、
    前記試験対象の試験用電源と、
    前記試験用電源及び前記試験対象の前記一次側直流端子を電気的に接続する第１の接続部材と、
    前記試験対象の前記二次側直流端子及び前記試験用電源を電気的に接続することによって、前記試験対象の前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の一方から出力された有効電力を前記試験対象の前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の他方へ伝達するための第２の接続部材とをさらに備える、電力変換装置の試験システム。
  2. 前記試験対象は、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の間で前記直流電圧が同等である第１の電力変換装置であり、
    前記第１の接続部材は、前記試験用電源及び前記一次側直流端子を電気的に接続し、
    前記第２の接続部材は、前記二次側直流端子及び前記第１の接続部材の間を電気的に接続する、請求項１記載の電力変換装置の試験システム。
  3. ２台の電力変換装置が試験対象となる電力変換装置の試験システムであって、
    前記２台の電力変換装置の各々は、同一構成を有するとともに、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で異なる直流電圧間で直流電圧変換を実行し、かつ、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の間で前記直流電圧が異なり、
    前記２台の第２の電力変換装置の前記二次側直流端子同士は電気的に接続され、
    前記試験対象の試験用電源と、
    前記２台の電力変換装置のうちの一方の前記一次側直流端子と前記試験用電源とを電気的に接続する第１の接続部材と、
    前記２台の電力変換装置のうちの他方の前記一次側直流端子と前記第１の接続部材との間を電気的に接続する第２の接続部材とを備える、電力変換装置の試験システム。
  4. 前記一次側直流端子の前記直流電圧は、前記二次側直流端子の前記直流電圧よりも低い、請求項３記載の電力変換装置の試験システム。
  5. 前記試験用電源は、直流電源を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験システム。
  6. 少なくとも１台の電力変換装置が試験対象となる電力変換装置の試験システムであって、
    各前記電力変換装置は、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で直流電圧変換を実行し、
    前記試験対象の試験用電源と、
    前記試験用電源及び前記試験対象の前記一次側直流端子を電気的に接続する第１の接続部材と、
    前記試験対象の前記二次側直流端子及び前記試験用電源を電気的に接続することによって、前記試験対象の前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の一方から出力された有効電力を前記試験対象の前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の他方へ伝達するための第２の接続部材とをさらに備え、
    前記試験用電源は、交流電源を含み、
    前記試験システムは、
    前記交流電源と前記一次側直流端子との間に前記第１の接続部材を経由して電気的に接続されて、前記交流電源と電気的に接続された第１の交流ノード及び前記一次側直流端子と電気的に接続された第１の直流ノードの間で交流直流電圧変換を実行する第１の試験用変換器と、
    前記交流電源と前記二次側直流端子との間に前記第２の接続部材を経由して電気的に接続されて、前記二次側直流端子と電気的に接続された第２の直流ノード及び前記交流電源と電気的に接続された第２の交流ノードの間で直流交流電圧変換を実行する第２の試験用変換器とをさらに備える、電力変換装置の試験システム。
  7. 前記試験対象は、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の間で前記直流電圧が同等である第１の電力変換装置、又は、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の間で前記直流電圧が異なる２台の第２の電力変換装置を含み、
    前記試験用電源は、交流電源を含み、
    前記試験システムは、
    前記交流電源と前記一次側直流端子との間に前記第１の接続部材を経由して電気的に接続されて、前記交流電源と電気的に接続された交流ノード及び前記一次側直流端子と電気的に接続された直流ノードの間で交流直流電圧変換を実行する試験用変換器をさらに備え、
    前記第１の接続部材は、前記直流ノードと前記一次側直流端子とを電気的に接続し、
    前記第２の接続部材は、前記二次側直流端子と前記第１の接続部材との間を電気的に接続する、請求項１記載の電力変換装置の試験システム。
  8. 各前記試験用変換器は、複数のサブモジュールを有するモジュラーマルチレベル変換器である、請求項６又は７記載の電力変換装置の試験システム。
  9. 各前記電力変換装置は、複数の変換器セルを含み、
    前記複数の変換器セルの各々は、
    前記一次側直流端子と電気的に接続された一次側直流ノードと、
    前記二次側直流端子と電気的に接続された二次側直流ノードと、
    一次側巻線及び二次側巻線を有する変圧器と、
    前記一次側直流ノード及び前記一次側巻線の間に接続された第１の電力変換ユニットと、
    前記一次側直流ノードに接続された第１のキャパシタと、
    前記二次側直流ノード及び前記二次側巻線の間に接続された第２の電力変換ユニットと、
    前記二次側直流ノードに接続された第２のキャパシタとを含み、
    前記第１及び第２の電力変換ユニットの各々は、複数の半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって直流電圧及び交流電圧の間の電力変換を行うように構成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験システム。
  10. 前記複数の半導体スイッチング素子は、各前記電力変換装置において、交流電圧によって生じる無効電力が前記電力変換装置を通過する有効電力よりも大きくなるように制御される、請求項９記載の電力変換装置の試験システム。
  11. 少なくとも１台の電力変換装置が試験対象となる電力変換装置の試験システムであって、
    各前記電力変換装置は、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で直流電圧変換を実行し、
    前記試験対象の試験用電源と、
    前記試験用電源及び前記試験対象の前記一次側直流端子を電気的に接続する第１の接続部材と、
    前記試験対象の前記二次側直流端子及び前記試験用電源を電気的に接続することによって、前記試験対象の前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の一方から出力された有効電力を前記試験対象の前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の他方へ伝達するための第２の接続部材とをさらに備え、
    各前記電力変換装置は、複数の変換器セルを含み、
    前記複数の変換器セルの各々は、
    前記一次側直流端子と電気的に接続された一次側直流ノードと、
    前記二次側直流端子と電気的に接続された二次側直流ノードと、
    一次側巻線及び二次側巻線を有する変圧器と、
    前記一次側直流ノード及び前記一次側巻線の間に接続された第１の電力変換ユニットと、
    前記一次側直流ノードに接続された第１のキャパシタと、
    前記二次側直流ノード及び前記二次側巻線の間に接続された第２の電力変換ユニットと、
    前記二次側直流ノードに接続された第２のキャパシタとを含み、
    前記第１及び第２の電力変換ユニットの各々は、複数の半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって直流電圧及び交流電圧の間の電力変換を行うように構成され、
    前記複数の半導体スイッチング素子は、各前記電力変換装置において、交流電圧によって生じる無効電力が前記電力変換装置を通過する有効電力よりも大きくなるように制御される、電力変換装置の試験システム。
  12. 各前記電力変換装置において、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の少なくとも一方に対して付加されたインダクタンス要素をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験システム。
  13. 少なくとも１台の電力変換装置を試験対象とする電力変換装置の試験方法であって、
    前記電力変換装置は、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で双方向に直流電圧変換を実行し、
    前記試験対象の試験時において、第１の接続部材によって前記試験対象の前記一次側直流端子と電気的に接続された試験用電源から、第２の接続部材を経由して前記試験対象の前記二次側直流端子及び前記一次側直流端子が電気的に接続された状態の前記試験対象に対して、前記試験対象を通過する有効電力よりも小さい有効電力が前記第１の接続部材を経由して供給される、電力変換装置の試験方法。
  14. 前記試験対象は、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の間で前記直流電圧が同等である第１の電力変換装置であり、
    前記試験対象の試験時において、前記第１の電力変換装置は、前記第１の接続部材によって前記試験用電源と前記一次側直流端子とが電気的に接続され、かつ、前記第２の接続部材によって前記二次側直流端子及び前記第１の接続部材の間が電気的に接続された状態で、前記試験用電源から電力を供給される、請求項１３記載の電力変換装置の試験方法。
  15. ２台の電力変換装置が試験対象となる電力変換装置の試験方法であって、
    前記２台の電力変換装置の各々は、同一構成を有するとともに、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で異なる直流電圧間で直流電圧変換を実行し、かつ、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の間で前記直流電圧が異なり、
    前記２台の第２の電力変換装置の前記二次側直流端子同士は電気的に接続され、
    前記試験対象の試験時において、第１の接続部材によって前記２台の第２の電力変換装置のうちの一方の前記一次側直流端子と電気的に接続された試験用電源から、第２の接続部材によって前記２台の第２の電力変換装置のうちの他方の前記一次側直流端子と前記第１の接続部材との間が電気的に接続された状態である前記２台の電力変換装置に対して、、前記２台の電力変換装置を通過する有効電力よりも小さい有効電力が前記第１の接続部材を経由して供給される、電力変換装置の試験方法。
  16. 前記一次側直流端子の前記直流電圧は、前記二次側直流端子の前記直流電圧よりも低い、請求項１５記載の電力変換装置の試験方法。
  17. 前記試験用電源は、直流電源を含む、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験方法。
  18. 少なくとも１台の電力変換装置を試験対象とする電力変換装置の試験方法であって、
    前記電力変換装置は、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で直流電圧変換を実行し、
    前記試験対象の試験時において、第１の接続部材によって前記試験対象の前記一次側直流端子と電気的に接続された試験用電源から、第２の接続部材を経由して前記試験対象の前記二次側直流端子及び前記一次側直流端子が電気的に接続された状態の前記試験対象に対して、前記試験対象を通過する有効電力よりも小さい有効電力が前記第１の接続部材を経由して供給され、
    前記試験用電源は、交流電源を含み、
    前記試験対象の試験時において、前記交流電源と前記一次側直流端子との間に前記第１の接続部材を経由して電気的に接続された第１の試験用変換器によって、前記交流電源の交流電圧と前記一次側直流端子の直流電圧との間で交流直流電圧変換が実行され、
    前記交流電源と前記二次側直流端子との間に前記第２の接続部材を経由して電気的に接続された第２の試験用変換器によって、前記二次側直流端子の直流電圧と前記交流電源の交流電圧との間で直流交流電圧変換が実行され、
    前記電力変換装置は、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子が前記第１及び第２の接続部材を経由して電気的に接続された状態で、前記試験用電源から電力を供給される、電力変換装置の試験方法。
  19. 前記試験対象は、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の間で前記直流電圧が同等である第１の電力変換装置、又は、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の間で前記直流電圧が異なる２台の第２の電力変換装置を含み、
    前記試験用電源は、交流電源を含み、
    前記試験対象の試験時において、前記交流電源と前記一次側直流端子との間に前記第１の接続部材を経由して電気的に接続された試験用変換器によって、前記交流電源の交流電圧と前記一次側直流端子の直流電圧との間で交流直流電圧変換が実行され、
    前記第１の電力変換装置は、前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子が前記第１及び第２の接続部材を経由して電気的に接続された状態で、前記試験用電源から電力を供給される、請求項１３記載の電力変換装置の試験方法。
  20. 各前記試験用変換器は、複数のサブモジュールを有するモジュラーマルチレベル変換器である、請求項１８又は１９記載の電力変換装置の試験方法。
  21. 前記電力変換装置は、複数の変換器セルを含み、
    前記複数の変換器セルの各々は、
    前記一次側直流端子と電気的に接続された一次側直流ノードと、
    前記二次側直流端子と電気的に接続された二次側直流ノードと、
    一次側巻線及び二次側巻線を有する変圧器と、
    前記一次側直流ノード及び前記一次側巻線の間に接続された第１の電力変換ユニットと、
    前記一次側直流ノードに接続された第１のキャパシタと、
    前記二次側直流ノード及び前記二次側巻線の間に接続された第２の電力変換ユニットと、
    前記二次側直流ノードに接続された第２のキャパシタとを含み、
    前記第１及び第２の電力変換ユニットの各々は、複数の半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって直流電圧及び交流電圧の間の電力変換を行うように構成される、請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験方法。
  22. 前記試験対象の試験時において、前記複数の半導体スイッチング素子は、各前記電力変換装置において、交流電圧によって生じる無効電力が前記電力変換装置を通過する有効電力よりも大きくなるように制御される、請求項２１記載の電力変換装置の試験方法。
  23. 少なくとも１台の電力変換装置を試験対象とする電力変換装置の試験方法であって、
    前記電力変換装置は、直流電圧を入出力するための一次側直流端子および二次側直流端子の間で直流電圧変換を実行し、
    前記試験対象の試験時において、第１の接続部材によって前記試験対象の前記一次側直流端子と電気的に接続された試験用電源から、第２の接続部材を経由して前記試験対象の前記二次側直流端子及び前記一次側直流端子が電気的に接続された状態の前記試験対象に対して、前記試験対象を通過する有効電力よりも小さい有効電力が前記第１の接続部材を経由して供給され、
    前記電力変換装置は、複数の変換器セルを含み、
    前記複数の変換器セルの各々は、
    前記一次側直流端子と電気的に接続された一次側直流ノードと、
    前記二次側直流端子と電気的に接続された二次側直流ノードと、
    一次側巻線及び二次側巻線を有する変圧器と、
    前記一次側直流ノード及び前記一次側巻線の間に接続された第１の電力変換ユニットと、
    前記一次側直流ノードに接続された第１のキャパシタと、
    前記二次側直流ノード及び前記二次側巻線の間に接続された第２の電力変換ユニットと、
    前記二次側直流ノードに接続された第２のキャパシタとを含み、
    前記第１及び第２の電力変換ユニットの各々は、複数の半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって直流電圧及び交流電圧の間の電力変換を行うように構成され、
    前記試験対象の試験時において、前記複数の半導体スイッチング素子は、各前記電力変換装置において、交流電圧によって生じる無効電力が前記電力変換装置を通過する有効電力よりも大きくなるように制御される、電力変換装置の試験方法。
  24. 前記試験時において、各前記電力変換装置の前記一次側直流端子及び前記二次側直流端子の少なくとも一方にインダクタンス要素が付加された状態の下で、前記試験用電源から前記第１の接続部材を経由して前記試験対象へ電力が供給される、請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019146399A1 (ja) * 2018-01-25 2019-08-01 三菱電機株式会社 コンデンサ試験装置、電力変換装置およびコンデンサ試験方法
CN113552509A (zh) * 2020-04-24 2021-10-26 南京南瑞继保电气有限公司 一种电力电子变压器模组的运行试验电路及其启动方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01162675U (ja) * 1988-04-30 1989-11-13
JP2000241477A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 被試験用直流電源装置の運転方法
JP2003337160A (ja) * 2002-05-17 2003-11-28 Densei Lambda Kk 電源エージング試験装置
US20040062063A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-01 Kasemsan Siri Dynamic DC source and load energy recycling power system
JP2004104891A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Toshiba Corp 自励式変換器の試験方法
CN101902127A (zh) * 2010-06-11 2010-12-01 刘军 基于直流总线的电子负载能量回收方案
WO2016125374A1 (ja) * 2015-02-02 2016-08-11 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP2017143621A (ja) * 2016-02-09 2017-08-17 株式会社東芝 電力変換装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01162675U (ja) * 1988-04-30 1989-11-13
JP2000241477A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 被試験用直流電源装置の運転方法
JP2003337160A (ja) * 2002-05-17 2003-11-28 Densei Lambda Kk 電源エージング試験装置
JP2004104891A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Toshiba Corp 自励式変換器の試験方法
US20040062063A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-01 Kasemsan Siri Dynamic DC source and load energy recycling power system
CN101902127A (zh) * 2010-06-11 2010-12-01 刘军 基于直流总线的电子负载能量回收方案
WO2016125374A1 (ja) * 2015-02-02 2016-08-11 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP2017143621A (ja) * 2016-02-09 2017-08-17 株式会社東芝 電力変換装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019146399A1 (ja) * 2018-01-25 2019-08-01 三菱電機株式会社 コンデンサ試験装置、電力変換装置およびコンデンサ試験方法
CN113552509A (zh) * 2020-04-24 2021-10-26 南京南瑞继保电气有限公司 一种电力电子变压器模组的运行试验电路及其启动方法

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