(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの電力を受け、所定の変換態様で直流電力に変換して出力する第１の電力変換手段と、前記変換された直流電力を交流電力に変換して他の電源に回生する電力回生手段とを備える電力変換装置であって、
前記第１の電力変換手段は、
前記外部電源からの電力の電圧成分に同期した同期信号を発生する同期信号発生手段と、
該同期信号に同期したデジタルデータを発生するデジタルデータ発生手段と、
前記デジタルデータと、予め定めた位相データとを加算する加算手段と、
書き換え可能で、波形デジタルデータが記憶され、前記加算手段からの出力をアドレス信号として前記波形デジタルデータが読み出され出力される記憶手段と、
該記憶手段から読み出されたデジタルデータを予め定めた振幅制御信号に応じて制御する振幅制御手段と、
前記外部電源から前記振幅制御手段の出力に対応した電流を引き出し、その受容した電力を直流に変換するするスイッチングパワーアンプ手段と、
を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
外部電源からの電力を受け、所定の変換態様で直流電力に変換して出力する第１の電力変換手段と、前記変換された直流電力を交流電力に変換して他の電源に回生する電力回生手段とを備える電力変換装置であって、
前記第１の電力変換手段は、
前記外部電源からの電力の電圧成分をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
該Ａ／Ｄ変換手段からのデジタルデータに対して予め定めた演算を施す演算手段と、
該演算手段から出力されるデジタルデータを予め定めた振幅制御信号に応じて制御する振幅制御手段と、
前記外部電源から前記振幅制御手段の出力に対応した電流を引き出し、その受容した電力を直流に変換するするスイッチングパワーアンプ手段と、
を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
外部電源からの電力を受け、所定の変換態様で直流電力に変換して出力する第１の電力変換手段と、前記変換された直流電力を交流電力に変換して他の電源に回生する電力回生手段とを備える電力変換装置であって、
前記第１の電力変換手段は、
前記外部電源からの電力の電圧成分に同期した同期信号を発生する同期信号発生手段と、
該同期信号に同期したデジタルデータを発生するデジタルデータ発生手段と、
前記デジタルデータと、予め定めた位相データとを加算する加算手段と、
書き換え可能で、波形デジタルデータが記憶され、前記加算手段からの出力をアドレス信号として前記波形デジタルデータが読み出され出力される記憶手段と、
前記外部電源からの電力の電圧成分をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
該Ａ／Ｄ変換手段からのデジタルデータに対して予め定めた演算を施す演算手段と、
前記記憶手段及び前記Ａ／Ｄ変換手段からの出力を切り換え出力する切換手段と、
該切換手段から出力されるデジタルデータを予め定めた振幅制御信号に応じて制御する振幅制御手段と、
前記外部電源から前記振幅制御手段の出力に対応した電流を引き出し、その受容した電力を直流に変換するスイッチングパワーアンプ手段と、
を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記第１の電力変換手段と前記電力回生手段との間に、前記第１の電力変換手段からの直流出力を交流電力に変換して、トランスを介して伝送後、直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている請求項１，２または３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１の電力変換手段と前記電力回生手段との間に、前記第１の電力変換手段からの直流出力を交流電力に変換して、トランスを介して出力するコンバータが設けられ、前記電力回生手段は入力交流をそれとは異なる周波数の交流に変換する手段を有する請求項１，２または３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記演算手段は、乗算、微分及び積分演算のうち少なくとも一つの演算を施す手段である請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記演算手段は、非線形の演算を施す手段である請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項８】
外部電源または負荷が接続され、外部からの電力を受けて所定の変換態様で直流電力に変換して出力する第１の電力変換手段と、
前記第１の電力変換手段からの直流出力を交流電力に変換して、トランスを介して伝送後、直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記変換された直流電力を交流電力に変換して他の電源に回生する電力回生手段と、
前記外部電源が接続されるとき前記第１の電力変換手段の出力を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側を前記電力回生手段の入力側にそれぞれ接続し、前記負荷が接続されるとき前記第１の電力変換手段の出力側を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側を前記電力回生手段の入力側にそれぞれ接続する切換手段と、
を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
前記第１の電力変換手段の出力特性を定電流特性または定電圧特性に切り換える特性切換手段と、前記電力回生手段の回生電流信号の位相を反転する位相反転手段とを有する請求項８に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電力変換装置に関し、特に変圧器や無停電電源装置等の電源機器、装置の評価、試験に使用する擬似負荷／安定化電源装置を実現するための電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気的に負荷状態を形成し、電源機器の評価、試験のために用いられる擬似負荷装置としては、従来、例えば、実公平５−３６２３０（力率可変負荷装置）に開示されているような装置がある。この装置は、摺動変圧器と抵抗、コイル、コンデンサから成る擬似負荷装置である。また、いわゆる電子負荷と呼ばれる半導体電力変換装置を用いたものが知られており、このタイプの擬似負荷装置では、電流の一周期分に相当する電流波形データをＲＯＭに格納しており、このＲＯＭの内容に比例した負荷電流が流れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の受動素子から成る擬似負荷装置では、力率を変える場合には抵抗とコンデンサや抵抗とインダクタ等、複数の素子の値を変える必要があり、そのための処理、操作が困難であるという問題がある。また、整流器やサイリスタ等の非線形負荷や、実際に観測した電流等、任意な電流波形を設定したり、模擬することができないという問題もある。
【０００４】
また、上述のような波形データをＲＯＭに格納するという従来の擬似負荷装置では、ＲＯＭにデータとして書き込まれた特定の負荷電流波形しか流すことができない。ところが、現実の負荷を供試電源装置に接続すると、負荷である素子や装置に流れる電流は、その負荷の性質により様々であり、従って、実負荷に対する供試電源の振る舞いを正しく評価、シミュレートしたい場合には、その実負荷に対応した電流波形（ＲＯＭデータ）が必要となる。
【０００５】
更には、従来の擬似負荷装置は、試験の為だけに電源エネルギーを無駄に消費している。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、線形または非線形機能を達成できる電子負荷として極めて汎用性が高く、また簡易で小型化可能な電力変換装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、電子負荷及び安定化電源としての使用が可能な電力変換装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため本発明による電力変換装置は、
外部電源からの電力を受け、所定の変換態様で直流電力に変換して出力する第１の電力変換手段と、前記変換された直流電力を交流電力に変換して他の電源に回生する電力回生手段とを備える電力変換装置であって、
前記第１の電力変換手段は、
前記外部電源からの電力の電圧成分に同期した同期信号を発生する同期信号発生手段と、
該同期信号に同期したデジタルデータを発生するデジタルデータ発生手段と、
前記デジタルデータと、予め定めた位相データとを加算する加算手段と、
書き換え可能で、波形デジタルデータが記憶され、前記加算手段からの出力をアドレス信号として前記波形デジタルデータが読み出され出力される記憶手段と、
該記憶手段から読み出されたデジタルデータを予め定めた振幅制御信号に応じて制御する振幅制御手段と、
前記外部電源から前記振幅制御手段の出力に対応した電流を引き出し、その受容した電力を直流に変換するするスイッチングパワーアンプ手段と、
を備えて構成される。
【０００９】
また、本発明の他の態様による電力変換装置は、
外部電源からの電力を受け、所定の変換態様で直流電力に変換して出力する第１の電力変換手段と、前記変換された直流電力を交流電力に変換して他の電源に回生する電力回生手段とを備える電力変換装置であって、
前記第１の電力変換手段は、
前記外部電源からの電力の電圧成分をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
該Ａ／Ｄ変換手段からのデジタルデータに対して予め定めた演算を施す演算手段と、
該演算手段から出力されるデジタルデータを予め定めた振幅制御信号に応じて制御する振幅制御手段と、
前記外部電源から前記振幅制御手段の出力に対応した電流を引き出し、その受容した電力を直流に変換するするスイッチングパワーアンプ手段と、
を備えて構成される。
【００１０】
本発明の更に他の態様による電力変換装置は、
外部電源からの電力を受け、所定の変換態様で直流電力に変換して出力する第１の電力変換手段と、前記変換された直流電力を交流電力に変換して他の電源に回生する電力回生手段とを備える電力変換装置であって、
前記第１の電力変換手段は、
前記外部電源からの電力の電圧成分に同期した同期信号を発生する同期信号発生手段と、
該同期信号に同期したデジタルデータを発生するデジタルデータ発生手段と、
前記デジタルデータと、予め定めた位相データとを加算する加算手段と、
書き換え可能で、波形デジタルデータが記憶され、前記加算手段からの出力をアドレス信号として前記波形デジタルデータが読み出され出力される記憶手段と、
前記外部電源からの電力の電圧成分をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
該Ａ／Ｄ変換手段からのデジタルデータに対して予め定めた演算を施す演算手段と、
前記記憶手段及び前記Ａ／Ｄ変換手段からの出力を切り換え出力する切換手段と、
該切換手段から出力されるデジタルデータを予め定めた振幅制御信号に応じて制御する振幅制御手段と、
前記外部電源から前記振幅制御手段の出力に対応した電流を引き出し、その受容した電力を直流に変換するスイッチングパワーアンプ手段と、
を備えて構成される。
【００１１】
ここで、前記第１の電力変換手段と前記電力回生手段との間に、前記第１の電力変換手段からの直流出力を交流電力に変換して、トランスを介して伝送後、直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを設けることができ、または、前記第１の電力変換手段と前記電力回生手段との間に、前記第１の電力変換手段からの直流出力を交流電力に変換して、トランスを介して出力するコンバータが設けられ、前記電力回生手段は入力交流をそれとは異なる周波数の交流に変換する手段を設けることもできる。また、前記演算手段は、乗算、微分及び積分演算のうち少なくとも一つの演算を施す手段としたり、非線形の演算を施す手段とすることができる。
【００１２】
本発明の他の態様による電力変換装置は、
外部電源または負荷が接続され、外部からの電力を受けて所定の変換態様で直流電力に変換して出力する第１の電力変換手段と、
前記第１の電力変換手段からの直流出力を交流電力に変換して、トランスを介して伝送後、直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記変換された直流電力を交流電力に変換して他の電源に回生する電力回生手段と、
前記外部電源が接続されるとき前記第１の電力変換手段の出力を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側を前記電力回生手段の入力側にそれぞれ接続し、前記負荷が接続されるとき前記第１の電力変換手段の出力側を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側を前記電力回生手段の入力側にそれぞれ接続する切換手段と、
を備えて構成される。
【００１３】
このとき、前記第１の電力変換手段の出力特性を定電流特性または定電圧特性に切り換える特性切換手段と、前記電力回生手段の回生電流信号の位相を反転する位相反転手段とを設けることができる。
【００１４】
【作用】
本発明では、外部インタフェースによりＲＡＭメモリに任意な波形データを設定し、波形ＲＡＭメモリのデータによる波形の電流を電子負荷部で流すことにより任意な電流波形の電子負荷を実現している。
【００１５】
外部電源からの交流電力信号を電力受容用スイッチング・パワーアンプ手段により受容し直流に変換する電子負荷部において、電力受容用スイッチング・パワーアンプ手段で受けた交流電力の入力電圧は同期信号発生手段にも加えられ、この出力に入力電圧に同期したクロック信号を発生する。そして、このクロック信号は、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ手段に加えられ、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ手段の出力には入力電圧に同期したデジタル・データが発生する。
【００１６】
ＲＡＭメモリ手段は、外部インタフェースにより任意に波形を設定することができ、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ手段の出力データをアドレス信号として入力電圧に同期した波形データを出力する。Ｄ／Ａ変換手段はＲＡＭメモリの出力波形データをアナログ信号に変換する。乗算型Ｄ／Ａ変換器によりＤ／Ａ変換された任意波形のレベルを必要量に制御する。このレベル制御されたアナログ信号は、前記電力受容用スイッチング・パワーアンプの制御入力となる。電力受容用スイッチング・パワーアンプは、この制御入力信号に対応した電流を出力する定電流アンプとして動作する。こうすることにより任意波形の電流を流すことのできる電子負荷となる。
【００１７】
外部電源から負荷電流として受容した電力は、直流電力に変換されＤＣ／ＤＣコンバータ部へ出力される。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部は、電子負荷部で直流に変換された電力を高周波電力発生手段により高周波に変換し、高周波トランスにより絶縁して伝送し、整流手段により再び直流電力に変換して、電力回生部に直流電力を出力する。ここで、絶縁トランスに高周波トランスを用いることにより小型軽量が可能になる。
【００１９】
絶縁され伝送された直流電力は、電力回生用スイッチング・パワーアンプ手段により交流に変換して電力ラインに回生される。回生先の電力ラインの電圧を信号源としてレベル制御した回生信号を定電流特性の電力回生用スイッチング・パワーアンプ手段に入力することにより、電力ラインの電圧波形と相似の電流を出力することができる。回生信号のレベルは回生信号発生手段により電力ラインの電圧信号をＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電圧に応じて制御する。これにより、電子負荷部で受容した電力に対応した電力を電力ラインに回生できる。
【００２０】
電子負荷部の電力受容スイッチング・パワーアンプの入力信号として、同期したＲＡＭメモリによる任意波形の代わりに、電力受容用スイッチング・パワーアンプで受けた信号をデジタル演算処理にすることより、入力電圧を変数とした関数特性の負荷が実現できる。
【００２１】
デジタル演算処理のプログラムは外部から任意に設定する事ができる。これにより、任意の特性の電子負荷が実現できる。
【００２２】
また、同一の構成で、電力回生部の回生電流信号を位相反転してアクティブフィルタ型直流電源とし、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の入出力を逆に接続して電力を電子負荷部に伝送し、電子負荷部のスイッチング・パワーアンプの特性を定電流特性から定電圧特性に切り換えることにより、Ｄ／Ａ変換手段からのアナログ信号を電圧増幅した定電圧電源となる。このとき、デジタル・シンセサイザは同期信号を基準周波数信号に切り換え独立した信号とする。これにより、前記電子負荷装置を交流安定化電源装置として動作させることができる。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明による電力変換装置の第１の実施例を示すブロック図である。
【００２４】
本実施例は、電子負荷機能を具現するもので、第１の電力変換部１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び電力回生部３を備える。図１において、供試電源（ＤＵＴ）１００からの電力は、電子負荷機能を有する第１の電力変換部１でＤＣ電力に変換される。変換されたＤＣ電力は、１次側と２次側が絶縁された高周波トランスを有し、ＤＣ電力を高周波電力に変換し、伝送、整流した後、再度ＤＣ電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２を介して電力伝送され、電力回生部３によりＤＣ電力からＡＣ電力に変換されて（商用）電源ラインに回生される。
【００２５】
第１の電力変換部１は、スイッチング（ＳＷ）パワーアンプ１０と制御部２０Ａから成り、スイッチングパワーアンプ１０は、いわゆるＨブリッジ構成のＰＷＭ変調方式のコンバータとして機能し、供試電源１００からの受容電力をＤＣ電力に変換する。供試電源１００からの電力に基づいて、制御部２０Ａはスイッチングパワーアンプ１０を制御する基準信号となる制御信号を発生する。
また、スイッチングパワーアンプ１０のブロックは負荷電流検出機能を内蔵している。
【００２６】
制御部２０Ａを構成する同期信号発生部２０１は、供試電源１００からの出力電圧に同期したクロック信号を発生する。ダイレクト・デジタル・シンセサイザ（以下、ＤＤＳと称する）２０２は、同期信号発生部２０１からのクロック信号に同期した０，１，２，３，………，２ｎ  −１（ここで、ｎはＤＤＳ２０２の出力ビット数を示す）なるデジタルデータを発生する。加算部２０３は、ＤＤＳ２０２からのデジタルデータに、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部２０７から供給された位相差データを加算し、加算出力を記憶部（ＲＡＭ）２０４のアドレス信号として出力する。上記位相差データは、電子負荷に流れる電流の位相（力率）を設定するもので、インタフェース部２０７を介して外部から指定される。記憶部２０４には、波形データが記憶されており、この波形データは、インタフェース部２０７を介して指定、設定される。記憶部２０４のアドレスは、記憶された波形の位相に対応している。
【００２７】
こうして記憶部２０４から読み出された波形データは、Ｄ／Ａ変換部２０５でアナログ信号に変換され、振幅制御部２０６において、インタフェース部２０７を介して指定された振幅に制限され、振幅制限された信号が制御信号としてスイッチングパワーアンプ１０に供給される。したがって、電子負荷機能を有する第１の電力変換部１は、記憶部２０４に設定された波形と相似の電流が流れる電子負荷として機能することになる。また、記憶部２０４から読み出されたデジタル波形データを、Ｄ／Ａ変換器２０５でアナログ信号に変換することなく、直接、ＤＳＰ（デジタル信号処理プロセッサ）等を用いてデジタル処理し、スイッチングパワーアンプ１０に前記波形データに比例したＰＷＭ信号を出力するという構成も可能である。
【００２８】
第１の電力変換部１からのＤＣ電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２における高周波変換、トランスによる伝送、整流処理を経て再度ＤＣ電力が得られ、電力回生部３を経て電源ラインに回生される。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２には、商用電源用のトランスではなく、高周波トランスが用いられているため、１次側と２次側が絶縁可能で安全性が向上するだけでなくトランス自体も小型化可能となる。
【００２９】
また、上述のように、同期信号発生部２０１は、供試電源１００からの出力電圧に同期したクロック信号を発生するので、供試電源１００の出力周波数を、例えば５０Ｈｚから１００Ｈｚに切り換えた場合でも本電力変換装置は、その周波数に応答して動作可能である。
【００３０】
次に、本発明による電力変換装置の第２の実施例を図２を参照しながら説明する。第１の実施例においては、負荷電流として記憶部２０４に記憶した波形電流を流しているが、本実施例では、入力電圧（すなわち、供試電源１００の出力電圧）に対して所定の演算処理を施して得られる電流を流す。
【００３１】
図２において、図１と同一符号が付与されている構成部は、同様な機能を有する構成部を示す。制御部２０Ｂを構成するＡ／Ｄ変換部２０８においては、供試電源１００からの出力電圧が、デジタルデータに変換され、演算部２０９に供給される。演算部２０９は、インタフェース部２０７を介して送出される演算プログラムに従って供試電源１００からの出力電圧波形を処理する。この演算処理は、例えば、抵抗成分としての演算は係数乗算処理、インダクタンスＬ成分に対する演算は積分処理、キャパシタンスＣ成分に対する演算は微分処理を施す演算である。演算部（ＤＳＰ）２０９における演算で得られたデジタルデータは、第１の実施例と同様に、Ｄ／Ａ変換部２０５でアナログ信号に変換された後、振幅制御部２０６で振幅が制御された制御信号としてスイッチングパワーアンプに送出される。
【００３２】
以上の構成を有する本実施例による電力変換装置は、供試電源１００の出力電力に対して演算を施した電流を流すような電子負荷として機能する。例えば、演算部２０９に積分処理の演算プログラムを設定しておけば、入力電圧（例えば、供試電源１００の出力電圧）を積分した波形データが演算部２０９から出力されるから、電子負荷機能を有する第１の電力変換部１には、入力電圧を積分した波形の電流が流れ、結局、インダクタとして動作する電子負荷となる。
【００３３】
また、演算部２０９にダイオードの電圧−電流特性カーブのような非線形な演算をプログラムしておけば、電子負荷機能を有する第１の電力変換部１にはダイオードを模擬した非線形の電流が流れる。
【００３４】
図３は本発明による電力変換装置の第３の実施例を示すブロック図である。図３において、図１及び図２と同一符号が付与されている構成部は同様な構成部を示す。
【００３５】
本実施例は、制御部２０Ｃが上述第１の実施例及び第２の実施例の制御部、２０Ａ及び２０Ｂの両機能を備え、これらを適宜切り換え出力可能としている。すなわち、図１に示す制御部２０Ａを構成する記憶部（ＲＡＭ）２０４から読み出されたデジタルデータは切換部２１０の入力端子Ａに、図２に示す制御部２０Ｂを構成する演算部２０９からのデジタルデータは入力端子Ｂに、それぞれ供給されており、所望により切換部２１０を制御して、いずれかの入力端子からのデータをＤ／Ａ変換部２０５に送出し、振幅制御部２０６を経て得られる制御信号をスイッチングパワーアンプ１０に送出する。
【００３６】
尚、上述各実施例において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を省略して、第１の電力変換部１の出力を直接、電力回生部３に接続することも可能であり、かかる構成は、入出力間のアイソレータが不要である場合には、コスト的に有利である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２において、トランスの後に、ＤＣ変換用の整流回路を設けずに、ＡＣ電力をそのまま出力し、且つ電力回生部３を入力交流を、それとは異なる周波数の交流に変換する機能をもつサイクロコンバータで構成することも可能である。
【００３７】
図４は、本発明による電力変換装置の第４の実施例を示すブロック図である。本実施例は、一つの装置で電子負荷と安定化電源の両機能を切り換えて使用することができるようにしたものである。両機能の切換は、切換スイッチ５１０〜５４０を用いて行なわれる。本実施例は、第２の電力変換部４、入出力変換部５及び第３の電力変換部６を備えて構成される。
【００３８】
図４において、負荷１００Ｌの両端子１０Ａと１０Ｂは、第２の電力変換部４のスイッチングパワーアンプ４１０に接続され、第２の電力変換部４と第３の電力変換部６の間には入出力交換部５が挿入、接続されている。入出力交換部５は、それぞれが一対の端子ＰＳとＥＬを有する切換スイッチ５１０〜５４０を備え、各切換スイッチの他の端子はＤＣ／ＤＣコンバータ５００に接続されている。また、第３の電力変換部６の端子６Ａと６Ｂは電力ラインに接続されている。
【００３９】
本実施例による電力変換装置は、切換スイッチ５１０〜５４０を端子ＥＬ側に設定すると電子負荷に、ＰＳ側に設定すると安定化電源になる。
このときの電力の伝送方向は、
電子負荷の場合：端子１０Ａ，１０Ｂ（入力）→端子６Ａ，６Ｂ（出力）、
安定化電源の場合：端子１０Ａ，１０Ｂ（出力）←端子６Ａ，６Ｂ（入力）
となる。
【００４０】
第２の電力変換部４は、スイッチングパワーアンプ４１０、定電流（ＣＣ）モードと定電圧（ＣＶ）モードを切り換える特性切換部４２０、上述実施例と同様な同期信号発生部４３０、インタフェース４４０、同期信号発生部４３０と水晶発振器４６０からの信号を切り換え出力する切換スイッチ４５０、切換スイッチ４５０からの出力信号に基づいて制御信号を発生する制御信号発生部４７０を備えて構成される。
【００４１】
制御信号発生部４７０は、図１に示す制御部２０Ａと同様な構成を有し、記憶部２０４に記憶されている任意の波形に対応した制御信号をスイッチングパワーアンプ４１０に送出している。スイッチングパワーアンプ４１０は、特性切換部４２０による設定に応じてＣＣ（定電流）モードとＣＶ（定電圧）モードのいずれかの出力特性で動作し、記憶部２０４に記憶されている波形を出力する安定化電源として動作する。
【００４２】
入出力交換部５は、図示の如く接続されている切換スイッチ５１０〜５４０の切換動作により、第２の電力変換部４、第３の電力変換部５及びＤＣ／ＤＣコンバータ５００相互間の接続関係を制御する。
【００４３】
第３の電力変換部６は、スイッチングパワーアンプ６１０、制御信号発生部６２０、位相反転部６３０を備え、制御信号発生部６２０は、スイッチングパワーアンプ６１０に流れる電流が定電流となるような制御を行なう。位相反転部６３０は、制御信号発生部６２０からの出力信号を反転するインバータ６３１、の入出力信号を切換制御部６３２により切換制御される切換スイッチ６３３を介してスイッチングパワーアンプ６１０に送出する。
【００４４】
次に、本実施例における電子負荷としての動作について説明する。
この場合には、図４の各切換スイッチは端子ＥＬ側に設定され、端子１０Ａ，１０Ｂに接続されている負荷抵抗１０の代わりに供試電源（図示せず）が接続され、端子６Ａ，６Ｂに回生用の電源が接続される。供試電源からの電力は、電子負荷部である第４の電力変換部４に受容され、その出力は入出力交換部５のＤＣ／ＤＣ変換部５００を経て第５の電力変換部６から端子６Ａ，６Ｂを通して外部の電力ラインへと回生される。電子負荷としての各部動作は上述第１の実施例と同様である。制御信号発生部６２０は、スイッチングパワーアンプ６１０の出力の電圧と電流が同位相となるように、切換スイッチ６３３を切り換え制御する。
【００４５】
本実施例の安定化電源としての動作では、図４の各切換スイッチは、ＰＳ側に設定されている。端子６Ａ，６Ｂは供給電源に接続され、この安定電源の出力である端子１０Ａ，１０Ｂには負荷１００Ｌが接続されている。
【００４６】
電力ラインからの電力は、端子６Ａ，６Ｂを通して第３の電力変換部６に受容され、その出力は入出力交換部５のＤＣ／ＤＣコンバータ５００を経て第４の電力変換部４から端子１０Ａ，１０Ｂを通して負荷１００Ｌに供給される。
【００４７】
この場合には、切換スイッチ６３３は、インバータ６３１の出力を選択して制御信号発生部６２０からの制御信号を反転して、スイッチングパワーアンプ６１０が、端子６Ａ，６Ｂ側からの電力を受容するように動作している。
【００４８】
以上各実施例によれば、任意に書込みできる波形ＲＡＭメモリにより、電源から供給される電力を受容して該電源に対する電流波形を、実際にデジタル・ストレージ・オシロスコープ、データレコーダ等で実際に観測したデータや、コンピュータ等で計算によって求めた理論データ等をインタフェースを介して任意に設定でき、これにより実際の負荷電流や理論的な電流を実際のレベルで再現する事ができる。
【００４９】
高周波トランスを使用したＤＣ／ＤＣコンバータにより商用周波数のトランスを用いる場合よりも小型軽量に絶縁することができる。また、この絶縁により、試験電源側の電力ラインからの感電に対する安全が確保でき、異なる電位の電力を電力ラインに回生することができる。
【００５０】
電子負荷部に演算処理入力を用いることにより電子負荷部の特性を任意の線形素子にすることができる。例えば、受容電圧に対してその電圧信号を積分した信号を電力受容用スイッチング・アンプの入力とすれば積分された電流が電子負荷部に流れてインダクタの特性となる。演算処理の内容を任意に設定することにより任意の特性の電子負荷とすることができる。
【００５１】
また、同一の構成で、電力回生部の回生電流信号を位相反転してアクティブフィルタ型直流電源とし、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の入出力を逆接続にして電力を電子負荷部に伝送し、電子負荷部のスイッチング・パワーアンプの特性を定電流特性から定電圧特性に切り換える特性切り換え、シンセサイザの同期信号を基準周波数信号に切り換えることにより、前記電子負荷を交流安定化電源として動作させることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による電力変換装置は、電源から供給される電力を受容し、該電源に対して任意の波形、振幅、位相の特性の負荷を実現できるだけでなく、スイッチング回路で構成されているため高能率、低損失で動作し、省エネルギーに寄与する。
【００５３】
また、任意の波形を外部から記憶部（ＲＡＭ）に、任意に設定できるため、実際に観測した波形データによる負荷の再現や、コンピュータ等で合成したデータによる負荷を実現できる。したがって、ＲＡＭに取り込んだ波形を用いて負荷電流をシミュレートする負荷電流シミュレーション機能と、供試電源出力電圧の積分等の演算処理後の電流を負荷電流とする負荷電流演算機能の両機能を切り換える手段を備えているため、より広範な負荷条件を設定でき、電源機器や増幅器の出力特性の研究・解析に寄与するところ大である。
【００５４】
更に、位相制御データにより入力電圧に対する電流の位相差を、振幅制御データにより電流値制御することができるため、容易に位相差による力率や電流値を制御することができるだけでなく、負荷の波形、位相、レベルを外部データにより設定でき、コンピュータ等による自動化が可能となる。
【００５５】
更にまた、演算手段によりコンデンサやインダクタ等、任意の特性の負荷を容易に実現できるだけでなく、演算手段をデジタル演算処理にすることにより外部からのプログラムにより任意の演算が可能になり、プログラム・データを変更するだけで種々な特性の負荷を再現できる。
【００５６】
更に、上記交流電子負荷装置に切り換え手段を追加することにより、本発明の電力変換装置は交流安定化電源としても動作可能である。
【００５７】
以上のように、本発明の電力変換装置は、使用目的によりフレキシブルに対応できるマルチ・ユースな電力変換装置である。すなわち、電力を発生する電源等には電子負荷として動作し、そして電力を絶縁して回生するため、異なる電位に、異なる電圧、周波数で電力の伝送ができる。更に、電源を必要としている機器に対しては周波数、電圧を任意に設定できる安定化電源として使用できる。更にまた、交流のみではなく直流にも対応可能なので、直流を交流に変換する装置としても使用できる。そして、交流電源／電子負荷を切り換えず、どちらか一方の単独機能をもつ装置としての使用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電力変換装置の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明による電力変換装置の第２の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明による電力変換装置の第３の実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明による電力変換装置の第４の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，４，６                電力変換部
２，５００                ＤＣ／ＤＣコンバータ
３                        電力回生部
５                        入出力交換部
１０，４１０，６１０      スイッチングパワーアンプ
２０Ａ〜２０Ｃ            制御部
１００                    供試電源
１００Ｌ                  負荷
２０１，４３０            同期信号発生部
２０２                    デジタルデータ発生部（ＤＤＳ）
２０３                    加算部
２０４                    記憶部
２０５                    Ｄ／Ａ変換部
２０６                    振幅制御部
２０７，４４０            インタフェース部
２０８                    Ａ／Ｄ変換部
２０９                    演算部
２１０，４５０，５１０〜５４０，６３３  切換スイッチ
４２０                    特性切換部
４６０                    水晶発振部
４７０，６２０            制御信号発生部
６３１                    インバータ
６３２                    切換制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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