JP6821685B2 - Pwmコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、PWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置に関する。
一般的にPWMコンバータにおいては、高調波抑制のために入力フィルタが設けられている。しかし、コモンコンバータとして使用される大容量のPWMコンバータにおいては、電源設備容量の制約により、入力フィルタに対しての定格電圧・定格電流での通電評価が困難になる場合がある。
図5は、従来の負荷通電方式によるPWMコンバータ用入力フィルタの通電試験方法を示す図である。図示した例は、変圧器10、PWMコンバータ用フィルタ21C、PWMコンバータ22C、PWM制御部50及び負荷40などで構成されている場合を示す。
変圧器10は、系統から供給される交流電圧を、負荷40を駆動するのに適した交流電圧に変換する。
PWMコンバータ用入力フィルタ21Cは、変圧器10から供給された交流電圧の高調波成分を抑制する。
PWMコンバータ22Cは、複数のスイッチング素子(例えば、IGBTなど)、ダイオードなどを有して構成され、後述するPWM制御部50によって制御され、PWMコンバータ用入力フィルタ21Cによって高調波成分が抑制された交流電圧を直流電圧に変換する。
PWM制御部50は、PWMコンバータを構成するスイッチング素子(例えば、IGBTなど)のゲートGを制御し、上述した交流電圧を直流電圧に変換する。
図示した例の場合は、PWMコンバータ用入力フィルタ21Cの通電評価試験を行うために、当該負荷40に対して定格電圧・定格電流を供給し、当該PWMコンバータ用入力フィルタ21Cの通電評価試験を行う。
評価方法は、負荷40に対して定格電圧・定格電流を供給した際に、当該PWMコンバータ用入力フィルタ21Cの、例えば、温度上昇を測定する。
PWMコンバータ用入力フィルタ21Cの温度上昇が所定の範囲に含まれる場合には、正常であると判定する。一方、当該温度上昇が所定の範囲に含まれない場合には、何らかの異常があると判定する。
特開2003−168778号公報
しかしながら、コモンコンバータとして使用される大容量のPWMコンバータにおいては、電源設備容量の制約により、入力フィルタに対しての定格電圧・定格電流での通電評価が困難になる場合があるという課題があった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、電源設備の容量が確保できない場合においても、大容量のPWMコンバータの入力フィルタに対して、定格電圧・定格電流での通電評価試験が可能なPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置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、本発明の請求項記載のPWMコンバータ用入力フィルタの
通電評価試験装置は、交流電源の出力端子に接続される入力フィルタと、この入力フィルタの出力端子に接続され、交流電源を直流電源に変換するPWMコンバータと、を備えた被試験機の前記PWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置であって、前記通電評価試験装置は、前記被試験機のPWMコンバータ用入力フィルタ及びPWMコンバータと同様に構成されたPWMコンバータ用入力フィルタ及びPWMコンバータと、前記被試験機及び前記通電評価試験装置のPWMコンバータを制御するPWM制御部と、を備え、前記通電評価試験装置のPWMコンバータ用入力フィルタの入力端子は、前記交流電源の出力端子に接続され、かつ、前記被試験機のPWMコンバータの2つの出力端子間に第1のコンデンサが接続されるとともに、前記通電評価試験装置のPWMコンバータの2つの出力端子間に第2のコンデンサが接続されており、前記PWM制御部は、前記被試験機のPWMコンバータの入力電流が遅れ電流となるように制御し、前記通電評価試験装置のPWMコンバータの入力電流が進み電流となるように制御することを特徴とする。
この発明によれば、電源設備の容量が確保できない場合においても、大容量のPWMコンバータの入力フィルタに対して、定格電圧・定格電流での通電評価試験が可能なPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置を提供することができる。
実施例1に係る有効電流通電方式によるPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置による試験方法を示す図。 実施例2に係る無効電流通電方式によるPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置による試験方法を示す図。 図2に示す構成におけるシミュレーションによる解析波形。 図2に示す構成での実機での波形。 従来の負荷通電方式によるPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験方法を示す図。
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図1は、実施例1に係る有効電流通電方式によるPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験システム1Aによる試験方法を示す図である。図1に示す有効電流通電方式によるPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験システム1Aは、被試験機20A、通電評価試験装置30A及びPWM制御部50などで構成される。なお、PWM制御部50の機能は、被試験機20A及び試験装置30Aの何れか一方に又は両方に含まれる構成であってもよい。
本実施例に係る被試験機20A及び通電評価試験装置30Aは、変圧器10の出力に並列に接続される。
被試験機20Aは、PWMコンバータ用入力フィルタ21A、PWMコンバータ22Aで構成されている。PWMコンバータ用入力フィルタ21A及びPWMコンバータ22Aは、背景技術で説明したPWMコンバータ用入力フィルタ21C及びPWMコンバータ22Cと同様である。
通電評価試験装置30Aは、被試験機20Aと同様に構成されたPWMコンバータ用入力フィルタ21A及びPWMコンバータ22Aを備える。また、被試験機20Aの出力及び通電評価試験装置30Aの出力にそれぞれ同一容量の直流リアクトルDCLが接続される。これら直流リアクトルDCLは、PWMコンバータ用入力フィルタ通電評価試験の際に使用される物であるため、図1では、通電評価試験装置に含まれる。
被試験機のPWMコンバータ22及び通電評価試験装置のPWMコンバータ32は、それぞれPWM制御部50により制御される。具体的には、PWMコンバータ22及び32を構成するスイッチング素子(IGBTなど)のゲートが、PWM制御部50から出力されるゲート信号により制御され、PWMコンバータ22、32に入力された交流電圧が直流電圧に変換される。
被試験機20AのPWMコンバータ22は電圧制御され、通電評価試験装置30AのPWMコンバータ32は電流制御することにより、PWMコンバータに定格負荷に対する有効電流を流すことができる。
この方法によれば、系統側からは損失分だけのエネルギー供給ができればよく、被試験機に対して電源容量を小さくすることができる。
以上説明したように、本発明の実施例1によれば、被試験機に対して電源容量を小さくすることができるため、大容量のPWMコンバータ用入力フィルタに対して定格電圧・定格電流での通電評価試験装置を提供することができる。
図2は、実施例2に係る無効電流通電方式によるPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験システム1Bによる試験方法を示す図である。
図2に示す無効電流通電方式による試験方法は、変圧器10の出力に被試験機20B及び通電評価試験装置30Bが並列に接続されるが、被試験機20BのPWMコンバータ22Aの直流出力及び通電評価試験装置30BのPWMコンバータ22Aの直流出力は、実施例1では、直流リアクトルDCLによって接続されていたが、本実施例では接続されず、切り離して用いられる。なお、本実施例2は、上述した切り離し構成以外の部分は、実施例1同様であるため、同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施例においては、被試験機20Bには、遅れ無効電流Id1を流し、通電評価試験装置30Bには、遅れ無効電流Id1と同等の進み無効電流Id2を流し、互いに相殺する。なお、遅れ無効電流Id1及び進み無効電流Id2の制御は、PWM制御部50によって行われる。
図3は、図2に示す構成におけるシミュレーションによる解析波形である。無効電流指
令値となる進み電流Id2(図中I(MASTERa、b、c))を通電評価試験装置3
0Bに与え、遅れ電流Id1(図中I(SLAVEa、b、c))を被試験機20Bに与えると、Id1がId2に追従していることが分かる。
図4は、図2に示す構成での、実機での波形である。縦軸が電流値I[A]であり、横軸が時間t[s]である。
電流波形Aは、通電評価試験装置30BのPWMコンバータ22Aの進み電流制御によってPWMコンバータ用入力フィルタ21Aに流れる進み電流Id2である。
電流波形Bは、被試験機20BのPWMコンバータ22Aの遅れ電流制御によってPWMコンバータ用入力フィルタ21Aに流れる遅れ電流Id1である。
電流波形A及び電流波形Bは、何れも周波数が50[Hz]使用の場合を示しており、図から明らかなように、電流波形Aに対して電流波形Bの位相は逆相であり、位相差は原則180°である。図2に示す試験手法が実現できていることが確認できる。なお、電流波形Bは、電流波形Aに対して位相差が180°より若干ズレ(位相遅れ)があるのは、直流電圧制御による有効電流成分によるものであると言える。
この結果、系統側への電流流出は発生せず、図1に示す実施例1記載の試験方法同様、損失分のみを系統側から供給すればよく、被試験機に対して電源容量を小さくすることが可能になる。
また、被試験機のPWMコンバータ22Aの直流出力及び通電評価試験装置30BのPWMコンバータ22Aの直流出力は、切り離されているため、直流リアクトルDCLは不要になり、スペースコストの面でも実施例1に比べて有利になる。
以上説明したように、本発明の実施例2によれば、被試験機に対して電源容量を小さくすることができるため、大容量のPWMコンバータ用入力フィルタに対して定格電圧・定格電流での通電評価試験装置を提供することができる。
Id1 遅れ電流
Id2 進み電流
10 変圧器
20A 被試験機
20B 被試験機
21 PWMコンバータ用入力フィルタ
22 PWMコンバータ
30A 通電評価試験装置
30B 通電評価試験装置
31 PWMコンバータ用入力フィルタ
31B PWMコンバータ用入力フィルタ
32 PWMコンバータ
32A PWMコンバータ
32B PWMコンバータ

Claims (2)

  1. 交流電源の出力端子に接続される入力フィルタと、この入力フィルタの出力端子に接続され、交流電源を直流電源に変換するPWMコンバータと、を備えた被試験機の前記PWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置であって、
    前記通電評価試験装置は、
    前記被試験機のPWMコンバータ用入力フィルタ及びPWMコンバータと同様に構成されたPWMコンバータ用入力フィルタ及びPWMコンバータと、
    前記被試験機及び前記通電評価試験装置のPWMコンバータを制御するPWM制御部と、を備え、
    前記通電評価試験装置のPWMコンバータ用入力フィルタの入力端子は、前記交流電源の出力端子に接続され、
    かつ、前記被試験機のPWMコンバータの2つの出力端子間に第1のコンデンサが接続されるとともに、前記通電評価試験装置のPWMコンバータの2つの出力端子間に第2のコンデンサが接続されており、
    前記PWM制御部は、
    前記被試験機のPWMコンバータの入力電流が遅れ電流となるように制御し、前記通電評価試験装置のPWMコンバータの入力電流が進み電流となるように制御することを特徴とするPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置。
  2. 通電評価試験装置のPWMコンバータの進み電流制御によってPWMコンバータ用入力フィルタに流れる進み電流と、前記被試験機のPWMコンバータの遅れ電流制御によってPWMコンバータ用入力フィルタに流れる遅れ電流との位相は逆相であることを特徴とする請求項記載のPWMコンバータ用入力フィルタの通電評価試験装置。
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