WO2019092911A1 - 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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test
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拓志 地道
卓治 石橋
拓也 梶山
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三菱電機株式会社
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    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series

Definitions

  • the present invention relates to a test system and a test method of a power conversion device, and more particularly to a test of a power conversion device which performs DC voltage conversion in which both input and output are DC voltage.
  • Patent Document 1 As a power conversion device for DC voltage conversion (hereinafter also referred to as "DC / DC conversion"), two single-phase or three-phase full bridge circuits are disclosed in Patent Document 1 (US Pat. No. 5,027,264). A configuration that includes a transformer is described as being suitable for high power applications. Specifically, for two full bridge circuits, DC terminals are connected to DC voltage input terminals and output terminals, and AC terminals are connected to primary and secondary windings of a transformer. . Thus, a power conversion device capable of DC / DC conversion in which the primary side and the secondary side are isolated is realized. Furthermore, in patent document 1, suppressing a power loss is described by applying soft switching to the semiconductor switching element which comprises each full bridge circuit.
  • test power supply and peripheral devices such as a protective circuit breaker and a measuring instrument are required.
  • the increase in rated capacity of the test power supply and the peripheral devices may cause the increase in size and cost of the test system.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a system and method for efficiently testing a power converter performing DC / DC conversion. It is.
  • a test system of a power converter includes at least one power converter to be tested, a test power source to be tested, and first and second connection members.
  • Each power conversion device performs DC voltage conversion between a primary side DC terminal and a secondary side DC terminal for inputting and outputting a DC voltage.
  • the first connection member connects the test power supply to the input side of the test target.
  • the second connecting member electrically connects the output side to be tested and the test power supply.
  • the second connection member transmits the active power output from the output side of the test object to the input side of the test object.
  • a test method of a power conversion device for testing at least one power conversion device wherein each power conversion device is a primary side DC for inputting and outputting a DC voltage.
  • DC voltage conversion is performed between the terminal and the secondary side DC terminal.
  • the output side and the input side of the test object are electrically connected via the second connection member from the test power source electrically connected to the input side of the test object by the first connection member.
  • Active power smaller than the active power passing through the test object is supplied to the test object in the connected state via the first connection member.
  • the power converter can be efficiently tested by supplying an active power smaller than the active power passing through the power converter to be tested from the test power supply.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system of a power conversion device according to a first embodiment. It is a conceptual diagram explaining operation
  • FIG. 16 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system of a power conversion device according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system of a power conversion device according to a second embodiment. It is a block diagram explaining the example of a structure of the converter for a test shown by FIG. It is a circuit diagram explaining the 1st structural example of the submodule shown by FIG. It is a circuit diagram explaining the 2nd structural example of the submodule shown by FIG. FIG.
  • FIG. 16 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system of a power conversion device according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system of a power conversion device according to a third embodiment.
  • Embodiment 1 (Description of test object) First, a configuration example of a power conversion device to be tested in the present embodiment will be described.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining a first example of a power converter to be tested.
  • a power conversion device 100 a according to a first example includes primary side DC terminals 1 a and 1 b, secondary side DC terminals 2 a and 2 b, and a plurality of converter cells 10. Each of the converter cells 10 performs DC / DC conversion.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a first configuration example of the converter cell 10 shown in FIG.
  • the converter cell 10 according to the first configuration example includes capacitors 6 and 7, a single-phase transformer 8, a first switching circuit 41, and a second switching circuit 42. And a control circuit 45.
  • the control circuit 45 can be configured by dedicated hardware such as an analog circuit or an application specific integrated circuit (ASIC). Alternatively, some or all of the functions of the control circuit 45 can be realized by software processing by executing a program installed in a memory (not shown) by a processor (not shown).
  • ASIC application specific integrated circuit
  • Transformer 8 includes a single phase primary winding 8x connected to primary side AC nodes 81a and 81b, and a single phase secondary winding 8y connected to secondary side AC nodes 82a and 82b. .
  • Capacitor 6 is connected between primary side DC nodes 11a and 11b.
  • Capacitor 7 is connected between secondary side DC nodes 12a and 12b.
  • the first switching circuit 41 is connected between the primary side DC nodes 11a and 11b and the primary side AC nodes 81a and 81b.
  • the first switching circuit 41 has single-phase full-bridge connected semiconductor switching elements Q11 to Q14 and free-wheeling diodes D11 to D14 connected antiparallel to the semiconductor switching elements Q11 to Q14.
  • the second switching circuit 42 is connected between the secondary side DC nodes 12a and 12b and the secondary side AC nodes 82a and 82b.
  • the second switching circuit 42 has single-phase full-bridge connected semiconductor switching elements Q21 to Q24, and free wheel diodes D21 to D24 connected antiparallel to the semiconductor switching elements Q21 to Q24.
  • Each of the semiconductor switching elements Q11 to Q14 and Q21 to Q24 can be configured by a self-arc-extinguishing switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • the on / off of the semiconductor switching elements Q11 to Q14 and Q21 to Q24 can be controlled by control signals S11 to S14 and S21 to S24 from the control circuit 45, respectively.
  • the semiconductor switching elements Q11 to Q14 perform power conversion (DC / AC conversion) between the DC voltage Vc1 of the primary side DC nodes 11a and 11b and the AC voltage (single phase) V41 of the primary side AC nodes 81a and 81b. To be controlled. Similarly, on / off of semiconductor switching elements Q21 to Q24 is converted between AC voltage (single phase) V42 of secondary side AC nodes 82a and 82b and DC voltage Vc2 of secondary side DC nodes 12a and 12b (AC / AC). Controlled to perform DC conversion).
  • converter cell 10 is configured as a so-called single-phase DAB (Dual-Active Bridge) that converts DC voltage to DC voltage via a single-phase AC voltage transmitted with insulation by transformer 8 Be done.
  • the first switching circuit 41 corresponds to one embodiment of the “first power conversion unit”
  • the second switching circuit 42 corresponds to one embodiment of the “second power conversion unit”.
  • the power between the primary side and the secondary side is controlled by controlling the amplitudes and phases of AC voltages V41 and V42 by on / off control of semiconductor switching elements Q11 to Q14 and Q21 to Q24.
  • the amount of transmission and the direction of power transmission can be freely controlled.
  • the control method is known and described, for example, in Non-Patent Document 1.
  • the control circuit 45 also controls the semiconductor switching elements Q11 to Q14, Q21 according to the outputs of the temperature sensors (not shown) disposed in the semiconductor switching elements Q11 to Q14, Q21 to Q24 and the freewheeling diodes D11 to D14, D21 to D24.
  • the temperatures TQ11 to TQ14, TQ21 to TQ24 of the to Q24, and the temperatures TD11 to TD14, TD21 to TD24 of the reflux diodes D11 to D14, D21 to D24 can be detected.
  • control circuit 45 can detect DC voltages Vc1 and Vc2.
  • the control circuit 45 can also detect an alternating current (single phase) flowing through the transformer 3.
  • FIG. 3 shows a second configuration example of the converter cell 10 shown in FIG.
  • converter cell 10 according to the second configuration example includes three-phase transformer 3, capacitors 6 and 7, a first switching circuit 51, and a second switching circuit 52. And a control circuit 55. Similar to the control circuit 45, the function of the control circuit 55 can also be realized by dedicated hardware and / or software processing by execution of a program.
  • the transformer 3 includes three-phase two-phase two-phase two-phase two-phase two-phase two-phase connected three-phase primary side winding (not shown) connected to the primary side AC nodes 31a, 31b, 31c. And a secondary winding (not shown).
  • Capacitors 6 and 7 are connected between primary side DC nodes 11a and 11b and between secondary side DC nodes 12a and 12b, respectively, as in FIG.
  • the first switching circuit 51 is connected between the primary side DC nodes 11a and 11b and the secondary side AC nodes 32a, 32b and 32c.
  • the first switching circuit 51 has three-phase full bridge semiconductor switching elements Q61 to Q66 and free-wheeling diodes D61 to D66 connected in antiparallel to the semiconductor switching elements Q61 to Q66.
  • the second switching circuit 52 is connected between the secondary side DC nodes 12a and 12b and the secondary side AC nodes 32a, 32b and 32c.
  • the second switching circuit 52 has three-phase full-bridge connected semiconductor switching elements Q71 to Q76 and free-wheeling diodes D71 to D76 connected antiparallel to the semiconductor switching elements Q71 to Q76.
  • Each of the semiconductor switching elements Q61 to Q66 and Q71 to Q76 can also be configured by a self-arc-extinguishing switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the on / off of the semiconductor switching elements Q61 to Q66 and Q71 to Q76 can be controlled by control signals S61 to S66 and S71 to S76 from the control circuit 55, respectively.
  • Semiconductor switching elements Q61 to Q66 are turned on / off by converting power (DC / AC conversion) between DC voltage Vc1 of primary side DC nodes 11a and 11b and AC voltages (three phases) of primary side AC nodes 31a, 31b and 31c. It is controlled to execute. Similarly, on / off of the semiconductor switching elements Q71 to Q76 is converted between AC voltages (three phases) of the secondary side AC nodes 32a, 32b and 32c and DC voltage Vc2 of the secondary side DC nodes 12a and 12b (AC Control to execute (DC conversion).
  • converter cell 10 is configured as a so-called three-phase DAB (Dual-Active Bridge) that converts DC voltage to DC voltage via three-phase AC voltage transmitted with insulation by transformer 3 Be done.
  • the first switching circuit 51 corresponds to one embodiment of the “first power conversion unit”
  • the second switching circuit 52 corresponds to one embodiment of the “second power conversion unit”.
  • the control circuit 55 controls the semiconductor switching elements according to the outputs of the temperature sensors (not shown) disposed in the semiconductor switching elements Q61 to Q66 and Q71 to Q76 and the freewheeling diodes D61 to D66 and D71 to D76.
  • the temperatures TQ61 to TQ66, TQ71 to TQ76 of Q61 to Q66 and Q71 to Q76, and the temperatures TD61 to TD66, TD71 to TD76 of the reflux diodes D61 to D66, D71 to D76 can be detected. It is also possible to arrange a voltage sensor (not shown) in the capacitors 6 and 7 and to arrange a current sensor (not shown) in the transformer 8.
  • the control circuit 45 can further detect the DC voltages Vc1 and Vc2 and the alternating current (three phases) flowing through the transformer 8.
  • the primary side DC nodes 11 a and 11 b of the plurality of converter cells 10 are connected to the primary side DC terminals 1 a and 1 b. Connected in parallel to each other.
  • secondary side DC nodes 12a and 12b of the plurality of converter cells 10 are connected in series between the secondary side DC terminals 2a and 2b.
  • the power conversion apparatus 100a can handle large current power on the primary side, and can handle high voltage power on the secondary side. Furthermore, low voltage DC power can be converted to high voltage DC power.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining a second example of the power conversion device to be tested.
  • power converter 100b according to the second example is similar to power converter 100a, with primary side DC terminals 1a and 1b, secondary side DC terminals 2a and 2b, and a plurality of converters. And a cell 10.
  • a plurality of converter cells 10 are connected in series on both the primary side and the secondary side.
  • the primary side DC nodes 11a and 11b of each of the plurality of converter cells 10 are connected in series between the primary side DC terminals 1a and 1b.
  • the secondary side DC nodes 12a and 12b of the plurality of converter cells 10 are connected in series between the secondary side DC terminals 2a and 2b. This allows high voltage DC voltage to be handled on both the primary and secondary sides.
  • the turns ratio of the primary side winding and secondary side winding of transformers 3 and 8 in each converter cell 10 to 1: 1, in power converter 100 b, between primary side DC terminals 1 a and 1 b. And the DC voltage between the secondary side DC terminals 2a and 2b are equal.
  • FIG. 5 is a block diagram for explaining a third example of the power conversion device to be tested.
  • a power conversion device 100c according to a third example includes primary side DC terminals 1a and 1b, secondary side DC terminals 2a and 2b, and a plurality of power conversion devices similar to power conversion devices 100a and 100b. And a converter cell 10.
  • a plurality of converter cells 10 are connected in parallel on both the primary side and the secondary side.
  • the primary side DC nodes 11a and 11b of each of the plurality of converter cells 10 are connected in parallel to the primary side DC terminals 1a and 1b.
  • the secondary side DC nodes 12a and 12b of the plurality of converter cells 10 are connected in parallel to the secondary side DC terminals 2a and 2b.
  • a large current DC voltage can be handled on both the primary side and the secondary side.
  • the primary DC terminals 1a and 1b are also in the power conversion device 100c. The DC voltage between them is equal to the DC voltage between the secondary side DC terminals 2a and 2b.
  • FIG. 6 is a block diagram for explaining a fourth example of the power conversion device to be tested.
  • a power conversion device 100d according to a third example includes primary side DC terminals 1a and 1b, secondary side DC terminals 2a and 2b, and a plurality of power conversion devices similar to the power conversion devices 100a to 100c. And a converter cell 10.
  • secondary side DC nodes 12a and 12b of the plurality of converter cells 10 are between secondary side DC terminals 2a and 2b. Connected in series.
  • the primary side DC nodes 11a and 11b of two converter cells 10 are connected in parallel, and further, two converter cells 10 connected in parallel are connected in parallel.
  • Primary side DC nodes 11a and 11b are connected in series between primary side DC terminals 1a and 1b. That is, on the primary side, a plurality of converter cells 10 are connected in series and parallel.
  • the intermediate side is higher than the primary side of power conversion device (FIG. 5) 100c and lower than power conversion device 100b (FIG. 4) Can handle any kind of direct current voltage. Then, an intermediate DC voltage on the primary side can be converted to a high voltage equivalent to that of the power conversion device 100b on the secondary side.
  • a power conversion device 100 having a plurality of converter cells 10 including the power conversion devices 100a to 100d described with reference to FIGS. 1 and 4 to 6 is to be tested. That is, power converter 100 includes the above-described power converters 100a to 100d, and includes a plurality of converter cells 10 arranged in any number and in any connection mode (serial, parallel, or series-parallel).
  • DC voltage V1 between primary side DC terminals 1a and 1b and DC voltage V2 between secondary side DC terminals 2a and 2b are freely set according to the number and connection mode of a plurality of converter cells 10
  • DC power of various voltages can be converted to DC power of various other voltages.
  • V1 V2.
  • FIG. 7 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system 5 a of the power conversion device according to the first embodiment.
  • the test system 5a includes a DC power supply 201 which is an example of a “test power supply”, a circuit breaker 205 for test, measuring devices 206 to 209, power cables PL1 and PL2, and a control device 250.
  • DC power supply 201 which is an example of a “test power supply”
  • circuit breaker 205 for test for test
  • measuring devices 206 to 209 power cables PL1 and PL2
  • control device 250 a control device 250.
  • primary side direct current terminals 1a and 1b correspond to an "input side”
  • secondary side direct current terminals 2a and 2b correspond to an "output side.”
  • Power cable PL1 electrically connects DC power supply 201 and primary side DC terminals 1a and 1b of power conversion device 100.
  • Power cable PL2 has one end connected to secondary side DC terminals 2a and 2b of power conversion device 100, and the other end electrically connected to power cable PL1.
  • the power cable PL2 electrically connects the secondary side DC terminals 2a and 2b of the power conversion device 100 to the DC power supply 201. That is, the power cable PL1 corresponds to one embodiment of the "first connection member", and the power cable PL2 corresponds to one embodiment of the "second connection member".
  • Circuit breaker 205 is connected in series with power cable PL1.
  • the circuit breaker 205 has a protection function of interrupting or forming the current path in accordance with the switching command from the control device 250, and automatically interrupting the current path when the current value exceeds a predetermined reference value.
  • the measuring instrument 206 detects the output voltage (power supply voltage) of the DC power supply 201.
  • the measuring device 207 measures the output current (power supply current) of the DC power supply 201.
  • the measuring device 208 is connected to the power cable PL1 to measure the current passing through the primary side DC terminals 1a and 1b.
  • the measuring device 209 is connected to the power cable PL2 to measure the current passing through the secondary side DC terminals 2a and 2b.
  • the measured values by the measuring devices 206 to 209 are input to the control device 250.
  • the function of the control circuit 250 can also be configured by dedicated hardware such as an analog circuit or an ASIC.
  • control circuit 250 is configured by a microcomputer or the like having an arithmetic processing function, and a part or all of the functions of the control circuit 250 can be processed by a program installed in a memory (not shown). It is also possible to realize by software processing by executing at.
  • control device 250 can generate a command value for the DC power supply 201, a switching command for the circuit breaker 205, and a command value for the power conversion device 100.
  • control of the output of DC power supply 201, opening and closing of circuit breaker 205, and operation in power conversion device 100 (for example, on / off of semiconductor switching elements forming converter cell 10) can do.
  • the detection value in the power conversion device 100 for example, the temperature detection value at the time of the test of the semiconductor switching element and the free wheeling diode described in FIGS. 3 and 4 can also be input to the control device 250.
  • the power cable PL2 transmits the output power from the secondary side DC terminals 2a and 2b of the power conversion device 100 to the primary side DC terminals 1a and 1b of the power conversion device 100. And become part of the input power to the power converter 100. Therefore, active power Pi input to primary side DC terminals 1a and 1b of power conversion apparatus 100, active power Po output from secondary side DC terminals 2a and 2b of power conversion apparatus 100, and power supplied from DC power supply 201
  • the following equation (1) is established among the effective powers Ps to be generated.
  • the active power Ps can be measured using the measuring devices 206 and 207.
  • the active power Pi can be measured using the measuring devices 206 and 208, and the active power Po can be measured using the measuring devices 206 and 209.
  • the power conversion device 100 can be tested by supplying the active power Ps smaller than the active power Po passing through the power conversion device 100. Therefore, the rated capacities of the test power supply (DC power supply 201), the circuit breaker 205, and the measuring device 207 can be reduced. As a result, downsizing and cost reduction of the test system 5a can be achieved, and thus the power conversion apparatus 100 can be efficiently tested.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the operation of the converter cell 10 shown in FIG. 2 at the time of test.
  • FIG. 8 shows an AC equivalent circuit of single-phase DAB.
  • equivalent voltage source 410 is configured by turning on and off semiconductor switching elements Q11 to Q14 in first switching circuit 41. As shown in FIG. 2, the equivalent voltage source 410 outputs an AC voltage (line voltage) V ⁇ b> 41 to the primary side AC nodes 81 a and 81 b of the transformer 8. Similarly, turning on / off of the semiconductor switching elements Q21 to Q24 in the second switching circuit 42 constitutes an equivalent voltage source 420. The equivalent voltage source 420 outputs an AC voltage (line voltage) V42 to the secondary side AC nodes 82a and 82b of the transformer 8 as shown in FIG.
  • the equivalent voltage sources 410 and 420 are equivalently connected via the equivalent inductance 80.
  • the equivalent inductance 80 corresponds to the leakage inductance of the transformer 8.
  • the inductance of the inductor is also included in the equivalent inductance 80.
  • the phases and amplitudes of line voltages V 41 and 42 are the on / off control of semiconductor switching elements Q 11 to Q 14 in first switching circuit 41 and of semiconductor switching elements Q 21 to Q 24 in second switching circuit 42. It can be freely controlled by on-off control.
  • control signals S11 to S14 and S21 are set so that switching patterns of semiconductor switching elements Q11 to Q14 and Q21 to Q24 for producing a phase difference according to the command value of active power Pc are realized by control circuit 45. S24 can be generated.
  • control signals S11 to S14 and S21 are set such that switching patterns of semiconductor switching elements Q11 to Q14 and Q21 to Q24 for realizing an amplitude difference according to the command value of reactive power Qc are realized by control circuit 45. S24 can be generated.
  • control signals S11 to S14 and S21 to S24 are generated to control the switching patterns of the semiconductor switching elements Q11 to Q14 and Q21 to Q24 according to a combination of the command value of active power Pc and the command value of reactive power Qc. Is also possible.
  • the capacitors 6 and 7 are connected in parallel by the power cables PL1 and PL2 to have the same voltage.
  • one of the first switching circuit 41 and the second switching circuit 42 performs a zero voltage output operation. Specifically, at the time of zero voltage output operation, while the semiconductor switching elements Q11 and Q13 (or Q12 and Q14) are turned on in the first switching circuit 41, the semiconductor switching elements Q12 and Q14 (or Q11 and Q13) are turned on. Is turned off, the voltage difference between the AC nodes 81a and 81b is made zero.
  • the semiconductor switching elements Q21 and Q23 are turned on, while the semiconductor switching elements Q22 and Q24 (or Q21 and Q23) are switched on. By turning off, the voltage difference between the secondary side AC nodes 82a and 82b is made zero.
  • the line voltage V41 and the line voltage V41 can be obtained by executing a normal operation for outputting an AC voltage (single phase) whose phase and amplitude are controlled.
  • An amplitude difference of the line voltage V42 can be generated.
  • reactive power Qc can be generated in each converter cell 10 also at the time of the test in the test system 5a of FIG.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the operation of the converter cell 10 shown in FIG. 3 at the time of test.
  • FIG. 9 shows an AC-side equivalent circuit of the three-phase DAB.
  • equivalent voltage source 510 is configured by turning on and off semiconductor switching elements Q61 to Q66 in first switching circuit 51.
  • the equivalent voltage source 510 outputs AC voltages (inter-line voltages) V51a to V51c to the primary side AC nodes 31a, 31b and 31c of the transformer 3 as shown in FIG.
  • a phase difference of 120 degrees is provided between the AC voltages (line voltages) V51a to V51c.
  • the equivalent voltage source 520 outputs AC voltages (phase voltages) V52a to V52c to the secondary side AC nodes 32a, 32b and 32c of the transformer 3 as shown in FIG. A phase difference of 120 degrees is provided between AC voltages (phase voltages) V52a to V52c.
  • the equivalent voltage sources 510 and 520 are equivalently connected via the equivalent inductance 30.
  • the equivalent inductance 30 corresponds to the leakage inductance of the transformer 3.
  • the inductance of the inductor is also included in the equivalent inductance 30.
  • the phases and amplitudes of the phase voltages V51a to V51c can be freely controlled by the on / off control of the semiconductor switching elements Q61 to Q66 in the first switching circuit 51.
  • the phases and amplitudes of the phase voltages V52a to V52c can be freely controlled by the on / off control of the semiconductor switching elements Q71 to Q76 in the second switching circuit 52.
  • the active power Pc passing through the converter cell 10 can be controlled by controlling the phase difference between the phase voltages V51a to V51c and the phase voltages V52a to V52c.
  • the reactive power Qc passing through the converter cell 10 can be controlled by controlling the difference in amplitude between the phase voltages V51a to V51c and the phase voltages V52a to V52c.
  • control circuit 55 switching pattern of semiconductor switching elements Q61 to Q66 and Q71 to Q76 for realizing phase difference and / or amplitude difference according to the command value of at least one of active power Pc and reactive power Qc is realized by control circuit 55.
  • Control signals S61 to S66 and S71 to S76 can be generated as described above.
  • the semiconductor switching elements Q61, Q63, Q65 are turned on during the zero voltage operation of the first switching circuit 51, while the semiconductor switching element Q62 is turned on.
  • Q64, Q66 or Q61, Q63, Q65
  • the voltage difference between the primary side AC nodes 31a-31c is made zero.
  • the semiconductor switching elements Q71, Q73, Q75 also Q72, Q74, Q76 turn on Q72, Q74, Q76
  • the semiconductor switching elements Q22, Q22 By turning off Q24 (or Q71, Q73, Q75), the voltage difference between the secondary side AC nodes 32a to 32c is made zero.
  • active power Pc of each converter cell 10 is controlled in accordance with the command value from control device 250 as described in FIGS.
  • the active power Pi input to the primary side DC terminals 1a and 1b, the active power Po output from the secondary side DC terminals 2a and 2b, and the active power Ps supplied from the DC power supply 201 for testing are By measuring, the controllability of the active power of the power conversion device 100 and the power loss of the power conversion device 100 can be measured.
  • controllability and the overcurrent of the power conversion device 100 are measured by measuring the alternating current detected by the current sensor disposed in the transformer 3 (FIG. 2) or the transformer 8 (FIG. 3). It is possible to confirm the occurrence of
  • the current balance among the converter cells 10 is secured by measuring the currents of the primary side DC nodes 11a and 11b and the secondary side DC nodes 12a and 12b of the plurality of converter cells 10. It is also possible to confirm the presence of Furthermore, by measuring the voltages (DC voltages Vc1, Vc2) of the capacitors 6, 7 of the plurality of converter cells 10, it can be confirmed whether the voltage balance among the converter cells 10 is maintained.
  • the test system 5a as a heat run test, by measuring the temperatures of the semiconductor switching elements and the free wheeling diode that constitute each converter cell 10, it is confirmed whether the temperature is in a lower range than the allowable value. can do.
  • the allowable value in the heat run test can be set to about 125 to 150.degree.
  • the reactive power is power that is generated inside the power conversion device 100 and does not flow out of the power conversion device 100.
  • test DC power supply 201 by generating reactive power, it is possible to reduce the active power supplied by the test DC power supply 201, and therefore the rating of the test power supply (DC power supply 201), the circuit breaker 205, and the measuring devices 207 to 209.
  • the capacity can be further reduced, and the rated capacities of the power cables PL1, PL2 for test connection can also be reduced.
  • reactive power can be easily generated by on / off control of the semiconductor switching elements in each converter cell 10.
  • the above effect is expanded as the reactive power is increased.
  • the reactive power in the power conversion device 100 to be tested can be larger than the active power passing through the power conversion device 100.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system 5b of a power conversion device according to a modification of the first embodiment.
  • test system 5b two power conversion devices 100 with V1 ⁇ V2 are tested as one set. That is, power conversion device 100 shown in FIG. 10 is an example of the “second power conversion device”.
  • V1 V2 ⁇ V2.
  • the power electronics device 100 one located on the left side in FIG. 10 is also referred to as the power electronics device 100 for the previous stage, and one located on the right side in FIG.
  • the power cable PL1 electrically connects the DC power supply 201 and the primary side DC terminals 1a and 1b of the power conversion device 100 at the front stage.
  • Power cable PL2 has one end connected to secondary side DC terminals 2a and 2b of power conversion device 100 in the rear stage, and the other end electrically connected to power cable PL1.
  • the power cable PL3 connects the secondary side DC terminals 2a and 2b for inputting and outputting the DC voltage V2 of the two power electronics devices 100.
  • the primary side DC terminals 1a and 1b of the power conversion device 100 at the front stage correspond to the input side of the test object
  • the primary side DC terminals 1a and 1b of the power conversion device 100 at the rear stage Corresponds to the output side.
  • the power cable PL1 corresponds to an example of the "first connection member”
  • the power cable PL2 corresponds to an example of the "second connection member”.
  • the circuit breaker 205 and the measuring devices 206 and 207 are connected to the power cable PL1 similarly to the test system 5a.
  • a measuring instrument 208 for measuring the current of the primary side DC terminals 1a and 1b of the power conversion device 100 of the former stage is further arranged.
  • measuring instruments 210 and 211 for measuring DC current and DC voltage (V2) are arranged in power cable PL3, and measurement for DC current and DC voltage (V1) is measured in power cable PL2.
  • the containers 209 and 212 are arranged.
  • the measured values by the measuring devices 206 to 212 are input to the control device 250.
  • the active power Ps can be measured by the measuring devices 206 and 207, the active power Pi by the measuring devices 206 and 208, the active power Pm by the measuring devices 210 and 211, and the active power Po by the measuring devices 209 and 212, respectively.
  • the control device 250 can generate, in addition to the functions described in the test system 5a, command values for controlling the operation (power conversion) for each of the power conversion devices 100 in the former and latter stages.
  • the command value includes the command values of the active power Pc and the reactive power Qc described in the first embodiment.
  • the detection values of the temperature, the voltage, and the current described in the first embodiment can be acquired from the control circuits 45 and 55 of each power conversion device 100.
  • the operation of the power converter 100 at the front stage is to boost the DC voltage V1 input to the primary DC terminals 1a and 1b and output the DC voltage V2 from the secondary DC terminals 2a and 2b.
  • the DC voltage V2 input to the secondary DC terminals 2a and 2b is stepped down to output the DC voltage V1 from the primary DC terminals 1a and 1b.
  • at least one of the active power Pc and the reactive power Qc is controlled in each of the front and rear power conversion devices 100.
  • the active power Pm corresponds to the previous stage with respect to the active power Pi input from the test DC power supply 201 to the primary side DC terminals 1a and 1b of the power conversion device 100 in the previous stage.
  • the power is output from the secondary side DC terminals 2a and 2b of the power conversion device 100 and is input to the secondary side DC terminals 2a and 2b of the power conversion device 100 in the subsequent stage.
  • Active power Po output from primary side DC terminals 1a and 1b of power conversion device 100 in the latter stage is transmitted by power cable PL2 and becomes a part of input power to power conversion device 100 in the previous stage.
  • Pi-Pm corresponds to the power loss in the power conversion device 100 in the front stage
  • test system 5b As described above, according to test system 5b according to the modification of the first embodiment, active power Ps smaller than active power Po passing through the test target is used for power conversion device 100 having different input voltages and output voltages as the test target. Can test the power converter. Therefore, the rated capacities of the test power supply (DC power supply 201), the circuit breaker 205 and the measuring instrument 207 can be reduced. As a result, downsizing and cost reduction of the test system 5b can be achieved, and therefore, the power conversion device 100 with different input voltages and output voltages can be efficiently tested.
  • a power supply with a low rated voltage is achieved by configuring the low voltage side (V1 ⁇ V2) primary side DC terminals 1a and 1b to be connected to the test power supply (DC power supply 201). Can be used as a test power supply (DC power supply 201). Furthermore, since the withstand voltage required for the test power supply and the power cables PL1 and PL2 is reduced, the miniaturization of the insulating member enables the miniaturization and cost reduction of the test system 5b.
  • test contents in each power conversion device 100 can be performed in the same manner as in Embodiment 1 including the heat run test and the generation of reactive power, and thus the detailed description will not be repeated.
  • the power conversion operation in the direction in which the primary side direct current terminals 1a and 1b are input and the secondary side direct current terminals 2a and 2b are output in the power conversion device 100 of the former stage, and the power conversion device 100 of the latter stage. It is possible to simultaneously test both the power conversion operation in the direction in which the secondary side DC terminals 2a and 2b are input and the primary side DC terminals 1a and 1b are output. Therefore, the test time can be shortened.
  • the power conversion device 100 at the front stage controls the DC voltage V2 of the secondary side DC terminals 2a and 2b
  • the power conversion device 100 at the rear stage controls the active power Po. it can.
  • the power conversion device 100 of the former stage controls the active power Pm while the power conversion device 100 of the latter stage controls the DC voltage V2 of the secondary side DC terminals 2a and 2b.
  • the controllability of the output voltage and the controllability (for example, control) of the output power (active power) for the two power conversion devices 100 to be tested It is also possible to verify accuracy and control response simultaneously.
  • FIG. 11 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system 5c of the power conversion device according to the second embodiment.
  • the test system 5c includes an AC power supply 301, a circuit breaker 305 for test, measuring devices 206, 208, 209, 212, 306 to 308, test converters 400a and 400b, and power.
  • the cables PL1, PL2, PL10, and PL11, and the control device 350 are provided. Similar to the control circuit 250, the function of the control circuit 350 can also be configured by dedicated hardware such as an analog circuit or an ASIC. Alternatively, the control circuit 350 is configured by a microcomputer or the like having an arithmetic processing function, and a part or all of the functions of the control circuit 350 can be processed by a program installed in a memory (not shown). It is also possible to realize by software processing by executing at.
  • the AC power supply 301 can be configured by an output controllable power supply device or an AC power system (for example, 6.6 kV).
  • the test converter 400 a performs AC / DC conversion between the AC voltage of the AC power supply 301 and the DC voltage V ⁇ b> 1 at the primary side DC terminals 1 a and 1 b of the power conversion device 100.
  • the test converter 400 b performs DC / AC conversion between the DC voltage V 2 of the secondary side DC terminals 2 a and 2 b of the power conversion device 100 and the AC voltage of the AC power supply 301.
  • FIG. 12 shows a configuration example of the test transducers 400a and 400b shown in FIG. Since each of the test transducers 400a and 400b has the same configuration, hereinafter, both will be collectively referred to simply as the test transducer 400.
  • test converter 400 performs AC / DC power conversion or DC / AC power conversion in both directions between AC nodes 406u, 406v and 406v and DC nodes 407x and 407y, It can be configured by a modular multilevel converter.
  • an arm circuit 430 in which a plurality of submodules 50 and a reactor are connected in series is arranged on each of the positive side and the negative side.
  • three arm circuits 430 (positive side) of U, V, and W phases are connected between the AC nodes 406u, 406v, and 406v and the DC node 407x, respectively.
  • three arm circuits 430 (negative side) of U, V, and W phases are connected between the AC nodes 406 u, 406 v, and 406 v and the DC node 407 y, respectively.
  • the output terminals 408x and 408y of the plurality of submodules 50 are connected in series.
  • FIG. 13 A first configuration example of the submodule 50 shown in FIG. 12 is shown in FIG. Referring to FIG. 13, the submodule 50 according to the first configuration example has a so-called half bridge configuration. Specifically, the submodule 50 includes a pair of output terminals 408x and 408y, a capacitor Ca, semiconductor switching elements Q91 and Q92, and free wheeling diodes D91 and D92. The output terminals 408x and 408y are electrically connected to the output terminals 408x and 408y of the other submodule 50, the AC nodes 406u, 406v and 406w, or the DC nodes 407x and 407y for the series connection shown in FIG. Connected
  • Capacitor Ca is connected between nodes Nx and Ny, semiconductor switching element Q91 is electrically connected between output terminal 408x and node Nx, and semiconductor switching element Q92 is between output terminals 408x and 408y. Electrically connected.
  • the freewheeling diodes D91 and D92 are connected in antiparallel to the semiconductor switching elements Q91 and Q92.
  • the capacitor Ca is connected between the output terminals 408 x and 408 y via the semiconductor switching element Q 91.
  • the output voltage between the output terminals 408x and 408y is controlled to + Vca or 0 by turning on and off the semiconductor switching elements Q91 and Q92 using the voltage Vca of the capacitor Ca.
  • FIG. 14 A second configuration example of the submodule 50 shown in FIG. 12 is shown in FIG. Referring to FIG. 14, the submodule 50 according to the second configuration example has a so-called full bridge configuration. Specifically, the submodule 50 has a pair of output terminals 408x and 408y, a capacitor Ca, semiconductor switching elements Q91 to Q94, and free wheeling diodes D91 to D94. The output terminals 408x and 408y are electrically connected to the output terminals 408x and 408y of the other submodules 50, the AC nodes 406u, 406v and 406w, or the DC nodes 407x and 407y.
  • Capacitor Ca is connected between nodes Nx and Ny.
  • the semiconductor switching element Q91 is electrically connected between the node Nx and the output terminal 408x, and the semiconductor switching element Q92 is electrically connected between the output terminal 408x and the node Ny.
  • semiconductor switching element Q93 is electrically connected between node Nx and output terminal 408y, and semiconductor switching element Q94 is electrically connected between output terminal 408y and node Ny.
  • the freewheeling diodes D91 to D94 are connected in antiparallel with the semiconductor switching elements Q91 to Q94.
  • capacitor Ca is connected to output terminals 408x and 408y with different polarities according to the combination of on / off of semiconductor switching elements Q91-Q94. Therefore, the output voltage between the output terminals 408x and 408y can be switched between + Vca, 0 and -Vca using the voltage Vca of the capacitor Ca.
  • each arm circuit 430 the output voltage between the output terminals 408x and 408y of the plurality of submodules 50 is controlled by turning on and off the semiconductor switching element.
  • the aforementioned AC / DC conversion or DC / B can be bi-directionally between the DC voltage of DC nodes 407x and 407y and the AC voltages (three phase voltages) of AC nodes 406u, 406v and 406w. AC conversion can be performed.
  • the DC voltage between DC nodes 407x and 407y can be arbitrarily controlled in accordance with the voltage command value.
  • DC nodes 407x and 407y (FIG. 12) of test converter 400a are electrically connected to primary side DC terminals 1a and 1b of power conversion device 100 via power cable PL1. Be done.
  • DC nodes 407x and 407y (FIG. 12) of test converter 400b are electrically connected to secondary side DC terminals 2a and 2b of power converter 100 via power cable PL2.
  • AC power supply 301 is electrically connected to AC nodes 406u, 406v and 406w (FIG. 12) of test converter 400a by power cable PL10.
  • AC nodes 406u, 406v, 406w of test converter 400b are electrically connected to AC power supply 301 via power cables PL11 and PL10.
  • AC nodes 406u, 406v, and 406w can be electrically connected to power cable PL10 or PL11 via a three-phase transformer (not shown).
  • the breaker 305 and the measuring device 306 are connected to the power cable PL10.
  • the circuit breaker 305 has a protection function of interrupting or forming the current path in accordance with the switching command from the control device 350 and automatically interrupting the current path when the current value exceeds a predetermined reference value.
  • the measuring device 306 measures the active power Ps supplied from the AC power supply 301.
  • a measuring device 307 for measuring AC power input / output to / from test converter 400a.
  • a measuring device 308 for measuring AC power input to and output from the test converter 400b is connected.
  • Measuring devices 206 and 208 for measuring active power Pi are connected to power cable PL1
  • measuring devices 209 and 212 for measuring active power Po are connected to power cable PL2. The measured value by each measuring instrument is input to the control device 350.
  • control device 350 can generate an open / close command of the circuit breaker 305, a command value of the power conversion device 100, and a command value of the test converter (modular multi-level converter) 400a, 400b.
  • test converter module multi-level converter
  • control device 350 controls the command value for test converter 400a connected to primary side DC terminals 1a and 1b, and controls the DC voltage between DC nodes 7x and 7y of the modular multilevel converter to DC voltage V1. To generate Similarly, control device 350 controls the command values for secondary side DC terminals 2a and 2b and test converter 400b, and the DC voltage between DC nodes 7x and 7y of the modular multilevel converter is controlled to DC voltage V2. To generate.
  • control of the detection value in the power conversion device 100 for example, the temperature detection value at the time of the test of the semiconductor switching element and the free wheeling diode described in FIGS. It can be input into device 350.
  • primary side direct current terminals 1a and 1b correspond to an "input side”
  • secondary side direct current terminals 2a and 2b correspond to an "output side.”
  • test converter 400a performs AC / DC conversion to control power cable PL1 to DC voltage V1
  • test converter 400b converts power cable PL2 into a DC voltage. Perform DC / AC conversion to control to voltage V2.
  • active power Pf is generated on the AC side (power cable PL10) of test converter 400a
  • active power Pb is generated on the AC side (power cable PL11) of test converter 400b.
  • Active power Pb on the AC side of test converter 400b is part of active power Pf on the AC side of test converter 400a. That is, active power Po output from secondary side DC terminals 2a and 2b of power converter 100 by power cables PL2 and PL11 is accompanied by power conversion by test converters 400a and 400b. The power is transmitted to the primary side DC terminals 1 a and 1 b and becomes part of the active power Pi input to the power conversion device 100.
  • Pf-Pi corresponds to the loss in the test converter 400a
  • Po-Pf corresponds to the loss in the test converter 400b
  • Po-Pi corresponds to the loss in the power converter 100. It is understood that power Ps corresponds to the sum of losses in test converters 400 a and 400 b and power converter 100.
  • the power converter 100 can be tested by supplying the active power Ps smaller than the active power Po passing through the power converter 100. Therefore, the rated capacities of the test power supply (AC power supply 301), the circuit breaker 305, and the measuring instrument 306 can be reduced. As a result, downsizing and cost reduction of the test system 5c can be achieved, so that the power conversion apparatus 100 can be efficiently tested even with a configuration using an AC power supply (including a power supply system) as a test power supply. .
  • power cables PL10 and PL1 correspond to an example of "first connection member”
  • power cables PL11 and PL2 correspond to an example of "second connection member”.
  • test converter 400 a corresponds to the “first test converter”
  • test converter 400 b corresponds to the “second test converter”.
  • test contents of power conversion device 100 can be performed in the same manner as in Embodiment 1 including the heat run test and the generation of reactive power, and therefore detailed description will not be repeated. Also in the test system 5c according to the second embodiment, it is possible to execute the heat run test in which the reactive power Qc flows. In particular, since the rated power of test converters 400a and 400b can be suppressed by generating reactive power Qc in power converter 100, not only AC power supply 301 but also test converters 400a and 400b. It can be miniaturized.
  • the power converter 100 controls the active powers Po and Pi, but the control sharing is changed. It is also possible.
  • one of the test converters 400a and 400b can control one of the DC voltages V1 and V2, and the other of the DC voltages V1 and V2 can be controlled by the power conversion device 100.
  • the other of the test converters 400a and 400b controls the active power (Pi or Pb) rather than the DC voltage (V1 or V2). According to the test operated as described above, the voltage controllability of the power converter 100 can be evaluated.
  • test system 5c it is possible to evaluate the behavior when the DC side voltage of the power conversion device 100 falls sharply by rapidly reducing the DC voltage controlled by the test converter 400a or 400b.
  • FIG. 15 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system 5 d of a power conversion device according to a modification of the second embodiment.
  • test system 5d includes AC power supply 301, circuit breaker 305 for test, measuring devices 206, 208, 209, 306, converter 400a for test, power cables PL1, PL2, PL10. And a controller 350. Furthermore, in the power conversion device 100 to be tested, the DC voltage V1 of the primary side DC terminals 1a and 1b and the DC voltage V2 of the secondary side DC terminals 2a and 2b are equal.
  • test system 5d differs in that the arrangement of the test converter 400b and the power cable PL11 is omitted. Further, power cable PL2 is electrically connected between secondary side DC terminals 2a and 2b of power converter 100 and power cable PL1 as in the first embodiment and its modification (FIG. 7, FIG. 10). Be done.
  • the configuration of the other parts of test system 5d is the same as that of test system 5c according to the second embodiment, and therefore detailed description will not be repeated.
  • Power cable PL2 electrically connects secondary side DC terminals 2a and 2b of power converter 100 with AC power supply 301 via power cables PL1, PL10 and test converter 400a. That is, in the configuration example of FIG. 15, the power cable PL1 corresponds to one embodiment of the "first connection member", and the power cable PL2 corresponds to one embodiment of the "second connection member”.
  • the active power Po output from the secondary side DC terminals 2a and 2b of the power conversion device 100 is transmitted to the primary side DC terminals 1a and 1b of the power conversion device 100 by the power cable PL2, It becomes part of the active power Pi input to the converter 100.
  • the active power Ps supplied from the AC power supply 301 is equal to the active power Pf on the AC side of the test converter 400a, and Pf ⁇ Pi corresponds to the loss of the test converter 400a.
  • active power Ps corresponds to the sum of losses in test converter 400 a and power converter 100.
  • the power conversion device 100 can be tested by supplying the active power Ps smaller than the active power Po passing through the power conversion device 100.
  • the test system 5d can be downsized and cost-reduced.
  • test contents in power conversion device 100 can be executed in the same manner as in Embodiment 1 including the heat run test and the generation of reactive power, and therefore detailed description will not be repeated.
  • FIG. 15 exemplifies the power conversion device 100 (first power conversion device) having equal DC voltages V1 and V2 as a test target, but in the test system 5d, FIG. 10 (a modification of the first embodiment) It is also possible to test two power converters (second power converters) having different DC voltages V1 and V2 connected in the same manner as in the example.
  • the third embodiment will describe a test system and a test method in which an inductance element is added to the DC terminal of the power conversion device to be tested in the first and second embodiments and their modifications.
  • FIG. 16 is a block diagram for explaining a configuration example of a test system of a power conversion device according to a third embodiment.
  • test system 5e according to the third embodiment is different from test system 5c according to the first embodiment (FIG. 7) in that inductance element 801 is applied to primary side DC terminal 1a of power conversion device 100. While adding, the inductance element 802 is added with respect to the secondary side output terminal 2a.
  • inductance elements 801 and 802 can be added by connection of inductors.
  • inductance elements 801 and 802 may be added by parasitic inductances of the power cables PL1 and PL2 which are “connection members”. For example, it is possible to add inductance elements 801 and 802 by intentionally lengthening power cables PL1 and PL2.
  • the ripple current When the ripple current is generated by the switching operation of the power conversion device 100, the ripple current does not flow out of the power conversion device 100 because it flows to the capacitors 6, 7 (FIG. 2) inherent in the power conversion device 100. .
  • the inductance component outside the direct current terminal group (1a, 1b, 2a, 2b) of the power conversion device 100 is small, the filter effect of the capacitor is not sufficiently exhibited, and the ripple current becomes a direct current terminal group (1a , 1b, 2a, 2b) may flow out of the power converter 100.
  • the ripple current flowing in the capacitor causes a power loss in the capacitor and raises the temperature of the capacitor. Since heat generation in the capacitor greatly affects the life of the power conversion device 100, it needs to be evaluated by a test. On the other hand, when the ripple current flows out of the power converter 100 as described above during the test, the effect of the ripple current in the capacitor in the power converter 100 can not be correctly tested, and the life evaluation of the power converter 100 is correct. There is concern that it will not be possible.
  • an inductance element is added to at least a part of the DC terminals (1a, 1b, 2a, 2b) of the power conversion device 100 to be tested. That is, in a state where an inductance element is added to at least a part of DC terminals (1a, 1b, 2a, 2b) of power converter 100, power is supplied from DC power supply 201 (test power supply). By supplying, the test of the power converter 100 (test object) is performed.
  • the test of the power conversion device 100 can be performed in a mode in which the ripple current flows to the capacitor in the power conversion device 100 without flowing out to the outside of the power conversion device 100. As a result, it is possible to improve the test accuracy of the life evaluation of the power conversion device 100.
  • inductance elements 801 and 802 are added to primary side DC terminal 1a and secondary side DC terminal 2a in FIG. 16, inductance element 801 is added to primary side DC terminal 1b on the primary side. May be Similarly, the inductance element 802 may be added to the secondary side DC terminal 2b on the secondary side. Alternatively, it is also possible to add the inductance element 801 or 802 to only one of the primary side and the secondary side.
  • FIG. 16 a configuration example in which an inductance element is added to the test system 5a (FIG. 7) of the first embodiment has been described, but a modification (FIG. 10) of the first embodiment, a second embodiment Also in the test system according to FIG. 11) and the modified example of the second embodiment (FIG. 15), the primary side DC terminals 1a and 1b and the secondary side DC terminals 2a are the same as described in FIG. It is possible to add an inductance element to at least one of.
  • the configurations of power converter 100 and test converter 400 are exemplary, and any similar DC / DC conversion or AC / DC conversion is possible.
  • the points where the circuit configuration is applicable will be described in a positive manner.
  • a power cable is shown as an example of the “connecting member”, but it is possible to apply other than the power cable as long as electrical connection can be ensured. it can. That is, "connecting member” does not necessarily refer to a wire having a protective outer coating on an insulated power supply, but means a conductor capable of flowing current. In the case where a bare conductor (for example, a bus bar) in which the conductor is not insulated is used as the "connection member”, it is preferable to insulate with a insulator or the like.

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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

電力変換装置の試験システム及び試験方法
　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 (22)

  1. 　試験対象となる少なくとも１台の電力変換装置を備え、
    　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入力側を電気的に接続する第１の接続部材と、
    　前記試験対象の出力側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出力側から出力された有効電力を前記試験対象の入力側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. 　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異なる２台の第２の電力変換装置を含み、
    　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、
    　前記第１の接続部材は、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前記試験用電源とを電気的に接続し、
    　前記第２の接続部材は、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。
  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. 　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、請求項１記載の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. 　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１～１０のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験システム。
  12. 　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前記試験対象の出力側及び前記入力側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。
  13. 　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１２記載の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異なる２台の第２の電力変換装置を含み、
    　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、
    　前記第１の接続部材は、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前記試験用電源とを電気的に接続し、
    　前記試験対象の試験時において、前記２台の第２の電力変換装置は、前記第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、前記試験用電源から電力を供給される、請求項１２記載の電力変換装置の試験方法。
  15. 　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１４記載の電力変換装置の試験方法。
  16. 　前記試験用電源は、直流電源を含む、請求項１２～１５のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験方法。
  17. 　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、請求項１２記載の電力変換装置の試験方法。
  18. 　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１２記載の電力変換装置の試験方法。
  19. 　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１７又は１８記載の電力変換装置の試験方法。
  20. 　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１２～１９のいずれか１項に記載の電力変換装置の試験方法。
  21. 　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２０記載の電力変換装置の試験方法。
  22. 　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１２～２１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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