(57)【要約】【課題】大容量自励式変換器の試験試験を実施しようとすると、模擬負荷の容量、試験電源設備容量が大容量自励式変換器と同等以上必要になり、経済的に試験が実施できない。【解決手段】複数の交直・直交変換機能を有する自励式変換器３の交流端子を同一の交流母線に接続し、該複数の自励式変換器３の直流端子を同一の直流母線に接続した試験回路構成として、いずれかの自励式変換器３−１は交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、他のいずれかの自励式変換器３−２は直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、交直変換運転する自励式変換器３−１の運転電力と前記直交変換運転する自励式変換器３−２の運転電力とが同程度になるように制御する。【選択図】　図１
2004104891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の交直・直交変換機能を有する自励式変換器の交流端子を同一の交流母線に接続し、該複数の自励式変換器の直流端子を同一の直流母線に接続して、いずれかの自励式変換器は交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、他のいずれかの自励式変換器は直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記交直変換運転する自励式変換器の運転電力と前記直交変換運転する自励式変換器の運転電力とが同程度になるように制御することを特徴とする自励式変換器の試験方法。
【請求項２】
直交変換機能を有する自励式変換器の交流端子と他励式変換器の交流端子を同一の交流母線に接続し、該自励式変換器と他励式変換器との直流端子を同一の直流母線に接続して、自励式変換器は直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記自励式変換器の運転電力と前記他励式変換器の運転電力とが同程度になるように制御することを特徴とする自励式変換器の試験方法。
【請求項３】
複数のブリッジから構成される自励式変換器の交流端子を同一の交流母線に接続し、いずれかのブリッジは交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、他のいずれかのブリッジは直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記交直変換運転するブリッジの運転電力と前記直交変換運転するブリッジの運転電力とが同程度になるように制御することを特徴とする自励式変換器の試験方法。
【請求項４】
３台の単相ブリッジから構成される三相自励式変換器の単相ブリッジを同一の単相電源に接続し、いずれかの単相ブリッジは交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、他のいずれかの単相ブリッジは直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記交直変換運転する単相ブリッジの運転電力と前記直交変換運転する単相ブリッジの運転電力とが同程度になるように制御することを特徴とする自励式変換器の試験方法。
【請求項５】
３組のアームから構成される三相自励式変換器の第１のアームの交流端子を単相電源の一方の端子に接続し、第２のアームの交流端子と第３のアームの交流端子を単相電源の他方の端子に接続し、第１のアームと第２のアームとを第１の単相ブリッジとみなし、第１のアームと第３のアームとを第２の単相ブリッジとみなし、第１の単相ブリッジは交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、第２の単相ブリッジは直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記交直変換運転する第１の単相ブリッジの運転電力と前記直交変換運転する第２の単相ブリッジの運転電力とが同程度になるように制御することを特徴とする自励式変換器の試験方法。
【請求項６】
交直変換機能を有する自励式変換器の直流端子を短絡、あるいは、低インピーダンスに接続し、交流端子には低電圧の交流電圧を印加して、自励式変換器は交直変換運転時の自己消弧素子の電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転することを特徴とする自励式変換器の試験方法。
【請求項７】
直交変換機能を有する自励式変換器の交流端子に低電圧の交流電源、あるいは、低抵抗を接続し、直流端子には低電圧の直流電圧を印加して、自励式変換器は直交変換運転時の自己消弧素子の電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転することを特徴とする自励式変換器の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の半導体素子をブリッジ接続して構成される自励式変換器の動作性能検証を行う自励式変換器の試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自励式変換器の品質保証においては、自励式変換器を構成する要素の内、自己消弧素子と付属回路により構成されるブリッジの機能・性能検証が最も重要であり、実際の運転に入る前に、実際に使用される状況下で自己消弧素子に印加する電圧・電流と同等以上の電圧・電流を自己消弧素子に印加し、検証しておく必要がある。
もし、このような検証を行わないで自励式変換器を実際のシステムに設置、運転を行った場合には、運転を行った後に初めて自励式変換器の能力不足が判明し、自励式変換器を適用するシステムの運転ができなくなったり、運転に制約が生じるなどの大きな問題が発生する可能性がある。
そこで、従来は、自励式変換器の試験をするにあたっては、模擬負荷を接続し、実際のシステムと同様の電力を流すことが行われてきた。
図９は、従来の自励式変換器の試験構成図であり、特に自励式変換器を交直変換するときのブリッジの機能・性能検証を行うための構成である。
図９に示した試験構成においては、試験対象となる自励式変換器３の交流側には変圧器２を介して、自励式変換器３に交流電力を供給する交流電源設備１が接続され、自励式変換器３の直流側には直流コンデンサ４と模擬負荷５例えば抵抗負荷が接続されている。
【０００３】
このような構成において、自励式変換器３を定格運転することにより、交流電源設備１からの交流電力を直流電力に変換して、自励式変換器のブリッジを構成する自己消弧素子及び自己消弧素子に逆並列接続されるダイオードに実運転と同等の電圧・電流ストレスを印加することで、自励式変換器の性能・機能の検証を行う。このとき、自励式変換器３により変換された直流電力は、模擬負荷５により消費される。
しかし、図９の構成では、交直変換する性能・機能の検証は可能であるが、同一の自励式変換器で直交変換を行う場合の検証は行えないという問題がある。即ち、交流から直流に電力変換を行なう場合は、自己消弧素子に並列しているダイオードに大部分の電流が流れるので、自己消弧素子に流れる電流は、直流から交流への電力変換を行なう場合に比較して小さくなるので、実際のシステムで直交変換運転を行なった場合と同等な負荷を自己消弧素子に印加する試験を行なうことはできない。
図１０は、従来の自励式変換器の試験構成図であり、特に自励式変換器を直交変換するときのブリッジの機能・性能検証を行うための構成である。
図１０に示した試験構成においては、試験対象となる自励式変換器３の直流側には自励式変換器３に直流電力を供給する直流電源設備６と直流コンデンサ４が接続され、自励式変換器３の交流側には模擬負荷７が接続されている。
【０００４】
このような構成において、自励式変換器３は定格運転され、直流電源設備６からの直流電力を交流電力に変換して、自励式変換器のブリッジを構成する自己消弧素子及び自己消弧素子に逆並列接続されるダイオードに実運転と同等の電圧・電流ストレスを印加することで、自励式変換器の性能・機能の検証を行う。このとき、模擬負荷７には、リアクトルが用いられて定格出力電圧において定格電流が流れるインダクタンスとなる。
また、このような構成においては、模擬負荷をリアクトルとしているため、負荷力率はゼロであり、少ない電力で自励式変換器を定格状態で運転することができるというメリットを有している。
しかし、本来自励式変換器が有効電力を出力しているときの自己消弧素子に流れる電流よりも楽な電流波形となっており、実際の運転と等価な電流ストレスを与えることはできなかった。
そこで、この問題点を解決するために、特開平１１−２８５２６５号公報に記載されているように、第１相の電圧基準値を定格運転状態に設定しておき、第２相の電圧基準値を第１相の電圧基準に対して出力線間電圧の位相が９０度進んだ位相になるように設定することにより、リアクトルに流れる電流の位相は第１相の電圧基準値と同位相とすることができる。
【０００５】
これにより、第１相の自己消弧素子からみれば有効電力を出力しているのと同様の状態となり、第１相の自己消弧素子に実際の運転と等価な電流ストレスを与えることができるようになる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８５２６５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９のような試験方法は、自励式変換器の容量が数ｋＶＡ、数十ｋＶＡ程度であれば、特に模擬負荷などの試験設備の構築に問題が無く、また、試験用電力の費用も小額で済んだ。しかし、昨今では、自励式変換器の大容量化が進み、数十ＭＶＡクラスの自励式変換器が製作されるに至っている。このような大容量自励式変換器を試験する場合、図９と同様な試験を実施しようとすると、模擬負荷の容量、試験電源設備容量が大容量自励式変換器と同等以上必要になり、設備増設や契約電力の増加など、試験のために大掛かりな投資を行なう必要が生じ、経済的に試験が実施できないおそれが生じるようになってきた。
また、特開平１１−２８５２６５号公報に記載されたような構成では、一部の自己消弧素子には実際の運転と等価な電流ストレスを与えることができるが、自励式変換器全体として試験をすることができないという問題がある。
よって、本発明は、大掛かりな試験設備を構築することなく、かつ、消費電力の少ない自励式変換器の試験方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る自励式変換器の試験方法では、複数の交直・直交変換機能を有する自励式変換器の交流端子を同一の交流母線に接続し、また、該複数の自励式変換器の直流端子を同一の直流母線に接続した試験回路構成として、いずれかの自励式変換器は交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、他のいずれかの自励式変換器は直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記交直変換運転する自励式変換器の運転電力と前記直交変換運転する自励式変換器の運転電力とが同程度になるように制御することにより、実運転と同等以上の電圧・電流ストレスを自己消弧素子及び並列接続されるダイオードに印加することができ、更にその消費電力を低減することが可能となる。
本発明の請求項２に係る自励式変換器の試験方法では、交直・直交変換機能を有する自励式変換器の交流端子と他励式変換器の交流端子をリアクトルまたは変圧器を介して同一の交流母線に接続し、また、該自励式変換器と他励式変換器との直流端子を同一の直流母線に接続した試験回路構成として、自励式変換器は直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記自励式変換器の運転電力と前記他励式変換器の運転電力とが同程度になるように制御することにより、実運転と同等以上の電圧・電流ストレスを自己消弧素子及び並列接続されるダイオードに印加することができ、更にその消費電力を低減することが可能となる。
【０００９】
本発明の請求項３に係る自励式変換器の試験方法では、複数のブリッジから構成される自励式変換器の交流端子をリアクトルまたは変圧器を介して同一の交流母線に接続した試験回路構成として、いずれかのブリッジは交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、他のいずれかのブリッジは直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記交直変換運転するブリッジの運転電力と前記直交変換運転するブリッジの運転電力とが同程度になるように制御することにより、実運転と同等以上の電圧・電流ストレスを自己消弧素子及び並列接続されるダイオードに印加することができ、更にその消費電力を低減することが可能となる。
本発明の請求項４に係る自励式変換器の試験方法では、３台の単相ブリッジから構成される三相自励式変換器の単相ブリッジを同一の単相電源に接続した試験回路構成として、いずれかの単相ブリッジは交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、他のいずれかの単相ブリッジは直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記交直変換運転する単相ブリッジの運転電力と前記直交変換運転する単相ブリッジの運転電力とが同程度になるように制御することにより、実運転と同等以上の電圧・電流ストレスを自己消弧素子及び並列接続されるダイオードに印加することができ、更にその消費電力を低減することが可能となる。
【００１０】
本発明の請求項５に係る自励式変換器の試験方法では、３組のアームから構成される三相自励式変換器の第１のアームの交流端子を単相電源の一方の端子に接続し、第２のアームの交流端子と第３のアームの交流端子を単相電源の他方の端子に接続した試験回路構成として、第１のアームと第２のアームとを第１の単相ブリッジとみなし、第１のアームと第３のアームとを第２の単相ブリッジとみなし、第１の単相ブリッジは交直変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転し、第２の単相ブリッジは直交変換運転時の自己消弧素子の電圧・電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転すると共に、前記交直変換運転する第１の単相ブリッジの運転電力と前記直交変換運転する第２の単相ブリッジの運転電力とが同程度になるように制御することにより、実運転と同等以上の電圧・電流ストレスを自己消弧素子及び並列接続されるダイオードに印加することができ、更にその消費電力を低減することが可能となる。
本発明の請求項６に係る自励式変換器の試験方法では、交直変換機能を有する自励式変換器の直流端子を短絡、あるいは、低インピーダンスに接続し、交流端子には低電圧の交流電圧を印加する試験回路構成として、自励式変換器は交直変換運転時の自己消弧素子の電流ストレスが実運転と同等以上になるように交直変換運転することにより、実運転と同等以上の電流ストレスを自己消弧素子及び並列接続されるダイオードに印加することができ、更にその消費電力を低減することが可能となる。
【００１１】
本発明の請求項７に係る自励式変換器の試験方法では、直交変換機能を有する自励式変換器の交流端子に低電圧の交流電源、あるいは、低抵抗を接続し、直流端子には低電圧の直流電圧を印加する試験回路構成として、自励式変換器は直交変換運転時の自己消弧素子の電流ストレスが実運転と同等以上になるように直交変換運転することにより、実運転と同等以上の電流ストレスを自己消弧素子及び並列接続されるダイオードに印加することができ、更にその消費電力を低減することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の自励式変換器の試験構成図であり、２台の自励式変換器の交流端子をそれぞれ変圧器を用いて、同一の交流母線を介し三相交流電源１に接続し、直流端子を同一の直流母線に接続した構成である。
図１において、第１の自励式変換器３−１の交流側は第１の変圧器２−１を介して、交流母線に接続された三相交流電源１に接続されており、第１の自励式変換器３−１の直流側には第１の直流コンデンサ４−１が接続されており、更に、後述する第２の自励式変換器３−２の直流側に接続されている。また、第２の自励式変換器３−２の交流側は第２の変圧器２−２を介して、第１の自励式変換器３−１と同一の交流母線に接続された三相交流電源１に接続されており、第２の自励式変換器３−２の直流側には第２の直流コンデンサ４−２が接続されており、更に、第１の自励式変換器３−１の直流側に接続されている。
この試験構成において、第１の自励式変換器３−１を交流から直流へ電力変換する運転（以下、交直変換運転という）させ、同様な構成の第２の自励式変換器３−２を、直流から交流へ電力変換する運転（以下、直交変換運転という）させる。
【００１３】
このとき、２台の自励式変換器の電力及び直流母線の電圧が実際の運転と同程度以上になるように、かつ、２台の自励式変換器の運転電力がほぼ同一となるように調整して運転を行う。このように調整すると、本構成で試験を行った場合の試験電力は、２台の自励式変換器の電力の差に相当する小さい電力で済むことになる。
具体的には、交直変換運転を行う自励式変換器は、定電力制御で直流コンデンサ４の電圧を一定になるように制御して、直交変換運転を行う自励式変換器は、定電圧制御で変圧器２−２の電圧が一定になるように制御する。このとき、それぞれの運転電力は極性が逆で大きさがほぼ同一になるように制御し、定電力制御・定電圧制御の制御基準値はそれぞれ定格運転以上に設定する。
これにより、試験に必要とする電力は、それぞれの自励式変換器がその電力を逆性が逆で大きさが同じになるように制御しているので、直流電力を回生することになり、制御誤差による電力差に相当する電力となる。但し、実際には自励式変換器によるロス分の電力が必要となる。一般的にロス分としては、自励式変換器容量の５％程度である。
更に、第１の自励式変換器３−ｌについては、交直運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子と並列のダイオードの電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。また、第２の自励式変換器３−２については、直交運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子の電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。ここでは、定格運転以上、例えば、定格の１０５％〜１１０％の制御基準値により制御することで、実運転における電圧変動等を考慮して試験を行うとしているが、もちろん定格運転の試験であるのであれば、定格の制御基準値で制御すれば良い。
【００１４】
また、第１の自励式変換器３−１と第２の自励式変換器３−２の役割を反転し、第２の自励式変換器３−２を交直変換運転、第１の自励式変換器３−１を直交変換運転とすれば、第２の自励式変換器３−２のダイオード、第１の自励式変換器３−１の自己消弧素子について、実際の運転と等価な試験をすることができる。
即ち、このような試験を実施することにより、実際の運転時と同等以上の電圧・電流を自己消弧素子、及び並列のダイオードに印加することができ、かつ、使用する設備容量・使用電力を低減することが可能になり、自励式変換器を構成する半導体素子の検証目的を達成しながら、経済的な試験を実現できる。
尚、図１において、自励式変換器は電圧形自励式変換器であるとして説明しているが、同様の試験が行えるものであれば、電流形自励式変換器または他の構成の変換器でも構わない。また、三相ブリッジ構成として説明しているが、単相ブリッジでも、他のブリッジ構成でも、同様な試験ができるのは言うまでも無い。更に、２台の変換器の構成で説明しているが、３台以上の変換器を組合せた構成でも構わない。また、交直変換運転を行う自励式変換器を定電圧制御とし、直交変換運転を行う自励式変換器を定電力制御としても良い。
【００１５】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施の形態の自励式変換器の試験構成図であり、自励式変換器とダイオード整流器の交流端子を各々変圧器を介して、同一の交流母線に接続し、直流端子を同一の直流母線に接続した構成である。この例では、ダイオード整流器で説明するが、サイリスタ整流器など、他の他励式変換器の場合でも同様である。
図２において、自励式変換器３の交流側は第１の変圧器２−１を介して、交流母線に接続された三相交流電源１に接続されており、自励式変換器３の直流側には直流コンデンサ４が接続されており、更に、後述するダイオード整流器８の直流側に接続されている。また、ダイオード整流器８の交流側は第２の変圧器２−２を介して、自励式変換器３と同一の交流母線に接続された三相交流電源１に接続されており、ダイオード整流器の直流側は、自励式変換器３の直流側に接続されている。
この試験構成において、自励式変換器３を直交変換運転させると、ダイオード整流器８が交直変換により直流電力を供給する動作を行ない、自励式変換器３は実際の運転と同等以上の電流・電圧での運転ができる。
【００１６】
このような構成では、正味の試験電力は、ダイオード整流器８の直流電力を自励式変換器３が交流母線に回生するので、その電力差に相当する小さい電力で試験が可能となる。
具体的には、交直変換運転を行う自励式変換器は、定電力制御で直流コンデンサ４の電圧を一定になるように制御する際に、運転電力をダイオード整流器とは極性が逆で大きさがほぼ同一になるように制御し、定電力制御の制御基準値はそれぞれ定格運転以上に設定する。
これにより、試験に必要とする電力は、自励式変換器がダイオード整流器の直流電力を回生することになり、制御誤差による電力差に相当する電力となる。但し、実際には自励式変換器によるロス分の電力が必要となる。一般的にロス分としては、自励式変換器容量の５％程度である。
更に、自励式変換器３については、直交変換運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子の電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。ここでは、定格運転以上、例えば、定格の１０５％〜１１０％の制御基準値により制御することで、実運転における電圧変動等を考慮して試験を行うとしているが、もちろん定格運転の試験であるのであれば、定格の制御基準値で制御すれば良い。
【００１７】
よって、本実施例においても、実際の運転時と同等以上の電圧・電流を自己消弧素子、及び並列のダイオードに印加することができ、かつ、使用する設備容量・使用電力を低減することが可能になり、自励式変換器を構成する半導体素子の検証目的を達成しながら、経済的な試験を実現できる。
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施の形態の自励式変換器の試験構成図であり、２台の三相ブリッジが変圧器で結合して構成された自励式変換器を交流母線を介し三相交流電源に接続した構成である。
図３において、第１の三相ブリッジ９−１と第２の三相ブリッジ９−２の交流側は一次巻線が直列に接続された変圧器２の二次巻線にそれぞれ接続され、交流母線に接続された三相交流電源１に接続されており、第１の三相ブリッジ９−１と第２の三相ブリッジ９−２の直流側は同一の直流母線に接続されており、更に直流コンデンサ４が接続されている。
この試験構成において、変圧器２に接続する第１の三相ブリッジ９−１を交直変換運転させ、残りの三相ブリッジ９−２を直交変換運転させる。このとき、２台の三相ブリッジの電力及び直流母線の電圧が実際の運転と同程度以上になるように、かつ、２台の三相ブリッジの運転電力がほぼ同一となるように調整する。
【００１８】
このように調整すると、この試験を行ったことによる正味の試験電力は、２台の三相ブリッジの電力の差に相当する電力となり、小さい電力で済むことになる。
具体的には、交直変換運転を行う三相ブリッジは、定電力制御で直流コンデンサ４の電圧を一定になるように制御して、直交変換運転を行う三相ブリッジは、定電圧制御で変圧器２の電圧が一定になるように制御する。このとき、それぞれの運転電力は極性が逆で大きさがほぼ同一になるように制御し、定電力制御・定電圧制御の制御基準値はそれぞれ定格運転以上に設定する。
これにより、試験に必要とする電力は、それぞれの三相ブリッジがその電力を逆性が逆で大きさが同じになるように制御しているので、直流電力を回生することになり、制御誤差による電力差に相当する電力となる。但し、実際には自励式変換器によるロス分の電力が必要となる。一般的にロス分としては、自励式変換器容量の５％程度である。
更に、第１の三相ブリッジ９−１については、交直変換運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子と並列のダイオードの電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。また、三相ブリッジ７−２については、直交運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子の電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。ここでは、定格運転以上、例えば、定格の１０５％〜１１０％の制御基準値により制御することで、実運転における電圧変動等を考慮して試験を行うとしているが、もちろん定格運転の試験であるのであれば、定格の制御基準値で制御すれば良い。
【００１９】
また、第１の三相ブリッジ７−１と第２の三相ブリッジ７−２の役割を反転し、第２の三相ブリッジ７−２を交直変換運転、第１の三相ブリッジ７−１を直交変換運転とすれば、第２の三相ブリッジ７−２のダイオード、第１の三相ブリッジ７−１の自己消弧素子について、実際の運転と等価な試験ができる。
よって、本実施例においても、実際の運転時と同等以上の電圧・電流を自己消弧素子、及び並列のダイオードに印加することができ、かつ、使用する設備容量・使用電力を低減することが可能になり、自励式変換器を構成する半導体素子の検証目的を達成しながら、経済的な試験を実現できる。
尚、図３において、自励式変換器は電圧形自励式変換器であるとして説明しているが、同様の試験が行えるものであれば、電流形自励式変換器または他の構成の変換器でも構わない。また、三相ブリッジ構成として説明しているが、単相ブリッジでも、他のブリッジ構成でも、同様な試験ができるのは言うまでも無い。更に、自励式変換器が２台の三相ブリッジで構成される例を説明しているが、３台以上のブリッジを組合せた構成でも構わない。また、２台の三相ブリッジが変圧器で結合された自励式変換器で、変圧器の１次巻線が直列される構成を示すが、変圧器がブリッジ毎に個別であったり、１次側が並列構成であっても良い。更に、交直変換運転を行う三相ブリッジを定電圧制御とし、直交変換運転を行う三相ブリッジを定電力制御としても良い。
【００２０】
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。
図４は、本発明の第４の実施の形態の自励式変換器の試験構成図であり、２台の二相ブリッジを交流リアクトルにより交流母線を介し三相交流電源に接続した構成である。
図４において、第１の三相ブリッジ９−１と第２の三相ブリッジ９−２の交流側はそれぞれ第１の交流リアクトル１０−１と第２の交流リアクトル１０−２に接続され、交流母線に接続された三相交流電源１に接続されており、第１の三相ブリッジ９−１と第２の三相ブリッジ９−２の直流側は同一の直流母線に接続されており、更に直流コンデンサ４が接続されている。
つまり、第３の実施の形態と異なる点は、自励式変換器を構成する第１、第２の三相ブリッジを変圧器の代わりに交流リアクトルにより三相交流電源に接続した点である。
この試験構成においても、変圧器が交流リアクトルに置き換わる相連はあるが、第３の実施の形態と同様な作用により、第１、第２の三相ブリッジ９−１、９−２の試験が可能となる。
よって、本実施例においても、実際の運転時と同等以上の電圧・電流を自己消弧素子、及び並列のダイオードに印加することができ、かつ、使用する設備容量・使用電力を低減することが可能になり、自励式変換器を構成する半導体素子の検証目的を達成しながら、経済的な試験を実現できる。
【００２１】
次に本発明の第５の実施の形態について説明する。
図５は、本発明の第５の実施の形態の自励式変換器の試験構成図であり、３台の単相ブリッジを変圧器で交流電源に接続した自励式変換器の構成である。
図５において、第１の単相ブリッジ３−Ｕと第２の単相ブリッジ３−Ｖと第３の単相ブリッジ３−Ｗの交流側はそれぞれ第１の変圧器２−Ｕと第２の変圧器２−Ｖと第３の変圧器２−Ｗに接続され、交流母線に接続された単相交流電源１１に接続されており、第１の単相ブリッジ３−Ｕと第２の単相ブリッジ３−Ｖと第３の単相ブリッジ３−Ｗの直流側は同一の直流母線に接続されており、更に直流コンデンサ４が接続されている。ここで、実際の運転では、変圧器２−Ｕ、２−Ｖ、２−Ｗは夫々異なる交流母線の相に接続するものであるが、試験を行うため、１つの単相交流電源に接続される例を示す。これに対し、各単相ブリッジの直流端子は、三相変換器を構成するため、元々、同一の直流母線に接続しているものである。
この試験構成において、変圧器２−Ｕに接続する単相ブリッジ３−Ｕを交直運転させ、単相ブリッジ３−Ｖを直交変換運転させる。単相ブリッジ３−Ｕの電力及び直流母線の電圧が実際の運転と同程度以上になるように、かつ、単相ブリッジ３−Ｖの運転電力が単相ブリッジ３−Ｕの運転電力を同程度になるように調整する。このように調整すると、本試験を行う場合の正味の試験電力は、複数の単相ブリッジの電力の差に相当する電力となり、小さい電力で済むことになる。
【００２２】
具体的には、交直変換運転を行う単相ブリッジは、定電力制御で直流コンデンサ４の電圧を一定になるように制御して、直交変換運転を行う単相ブリッジは、定電圧制御で変圧器２の電圧が一定になるように制御する。このとき、それぞれの運転電力は極性が逆で大きさがほぼ同一になるように制御し、定電力制御・定電圧制御の制御基準値はそれぞれ定格運転以上に設定する。また、残りの単相ブリッジについては、運転を停止しておく。
これにより、試験に必要とする電力は、それぞれの単相ブリッジがその電力を逆性が逆で大きさが同じになるように制御しているので、直流電力を回生することになり、制御誤差による電力差に相当する電力となる。但し、実際には自励式変換器によるロス分の電力が必要となる。一般的にロス分としては、自励式変換器容量の５％程度である。
更に、単相ブリッジ３−Ｕについては、交直運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子と並列のダイオードの電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。また、単相ブリッジ３−Ｖについては、直交運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子の電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。ここでは、定格運転以上、例えば、定格の１０５％〜１１０％の制御基準値により制御することで、実運転における電圧変動等を考慮して試験を行うとしているが、もちろん定格運転の試験であるのであれば、定格の制御基準値で制御すれば良い。
【００２３】
また、単相ブリッジ３−Ｕ、３−Ｖ、３−Ｗの役割を順次交替して試験を行えば、３台の単相ブリッジにつき、実際の運転と等価な試験ができる。
よって、本実施例においても、実際の運転時と同等以上の電圧・電流を自己消弧素子、及び並列のダイオードに印加することができ、かつ、使用する設備容量・使用電力を低減することが可能になり、自励式変換器を構成する半導体素子の検証目的を達成しながら、経済的な試験を実現できる。
尚、図５において、自励式変換器は電圧形自励式変換器であるとして説明しているが、同様の試験が行えるものであれば、電流形自励式変換器または他の構成の変換器でも構わない。また、自励式変換器が３台の単相ブリッジで構成される例を説明しているが、３台以上の単相ブリッジを組合せた構成でも構わない。更に、単相ブリッジにより構成される変換器が変圧器などで多重化された構成でも構わない。また、単相ブリッジが変圧器で交流電源に接続された自励式変換器を示すが、リアクトルで接続されている場合でも構わない。また、交直変換運転を行う単相ブリッジを定電圧制御とし、直交変換運転を行う単相ブリッジを定電力制御としても良い。更に、１台の単相ブリッジの運転を停止する例を示したが、一台の単相ブリッジを定格で交直変換運転させ、他の２台の単相ブリッジをそれぞれ定格の５０％で運転するようにしても良い。但し、この場合は定格の５０％で運転した単相ブリッジについては実際の運転と同様の試験はできなくなる。
【００２４】
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
図６は、本発明の第６の実施の形態の自励式変換器の試験構成図であり、三相ブリッジの自励式変換器をリアクトルを介して交流電源に接続した構成である。図６において、自励式変換器３を構成する三相ブリッジは、３組のアームＵＸ，ＶＹ，ＷＺから構成されており、アームＵＸの交流端子は第１のリアクトル１０−ＵＸを介して単相交流電源１１の第１の端子に接続され、アームＶＹの交流端子は第２のリアクトル１０−ＶＹを介して単相交流電源１１の第２の端子に接続され、アームＷＺの交流端子は第３のリアクトル１０−ＷＺを介して単相交流電源１１の第２の端子に接続されている。
この試験構成において、アームＵＸとアームＶＹを単相ブリッジとみなして、交直変換運転させ、一方、アームＵＸとアームＷＺを別の単相ブリッジとみなして、直交変換運転させる。アームＶＹの扱う電力とアームＷＺの扱う電力が実際の運転と同程度以上になるように、かつ、２つのアームの運転電力の極性が逆で大きさがほぼ同一となるように調整する。このように調整すると、正味の試験電力は、２つのアームの電力の差に相当する小さい電力で済むことになる。
【００２５】
具体的には、交直変換運転を行う単相ブリッジは、定電力制御で直流コンデンサ４の電圧を一定になるように制御して、直交変換運転を行う単相ブリッジは、定電圧制御で変圧器２の電圧が一定になるように制御する。このとき、それぞれの運転電力は極性が逆で大きさがほぼ同一になるように制御し、定電力制御・定電圧制御の制御基準値はそれぞれ定格運転以上に設定する。更に、そのスイッチングは、アームＵＸがそれぞれの単相ブリッジで共通となっているため、アームＵＸについては固定的なスイッチングとし、それぞれの単相ブリッジの他方のアームＶＹ、アームＷＺを制御することになる。
これにより、試験に必要とする電力は、それぞれの単相ブリッジがその電力を逆性が逆で大きさが同じになるように制御しているので、直流電力を回生することになり、制御誤差による電力差に相当する電力となる。但し、実際には自励式変換器によるロス分の電力が必要となる。一般的にロス分としては、自励式変換器容量の５％程度である。
更に、アームＶＹについては、交直運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子と並列のダイオードの電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。また、アームＷＺについては、直交運転で実際の運転時と同等以上の電圧・電流での運転を行なうことができ、自己消弧素子の電流・電圧を実際の運転と同等以上にした試験が可能となる。ここでは、定格運転以上、例えば、定格の１０５％〜１１０％の制御基準値により制御することで、実運転における電圧変動等を考慮して試験を行うとしているが、もちろん定格運転の試験であるのであれば、定格の制御基準値で制御すれば良い。
【００２６】
また、３つのアームの接続を換え、役割を順次変えることで、全てのアームにつき、実際の運転と等価な試験ができる。
よって、本実施の形態においても、実際の運転時と同等以上の電圧・電流を自己消弧素子、及び並列のダイオードに印加することができ、かつ、使用する設備容量・使用電力を低減することが可能になり、自励式変換器を構成する半導体素子の検証目的を達成しながら、経済的な試験を実現できる。
尚、図６において、自励式変換器は電圧形自励式変換器であるとして説明するが、電流形自励式変換器または他の構成の変換器でも、同様な試験ができるものであれば構わない。また、自励式変換器３が１台の三相ブリッジで構成される例を示すが、２台以上のブリッジを組合せた構成でも、順次ブリッジ毎に試験すれば良い。更に、ブリッジがリアクトルで交流電源に接続された自励式変換器を示したが、変圧器で接続されている場合でも構わない。また、交直変換運転を行う単相ブリッジを定電圧制御とし、直交変換運転を行う単相ブリッジを定電力制御としても良い。
次に本発明の第７の実施の形態について説明する。
図７は、本発明の第７の実施の形態の自励式変換器の試験構成図であり、特に交直変換運転時の電流印加試験を行うための構成であり、図８は、本発明の第７の実施の形態の自励式変換器の試験構成図であり、特に直交変換運転時の電流印加試験を行うための構成である。
【００２７】
図７において、自励式変換器３の交流側は変圧器２を介して交流母線に接続され、更に交流電圧調整器１２を介して三相交流電源１に接続されており、自励式変換器３の直流側はケーブルやシャントなどの低インピーダンス１３を介して短絡されている。
このような試験構成において、交流電圧調整器１２により、交流電圧を低く調整し、低インピーダンス１３に流れる電流を実際の運転時の電流と同等以上となるように調整した上で、自励式変換器３を交直変換運転させる。この運転を行なうことにより、自己消弧素子と並列するダイオードの通電能力の検証ができる。さらに、低電圧で行われる試験なので、使用する電力は実際の運転時の電力に比較し、非常に小さい電力で済むことになる。
また、図８において、自励式変換器３の交流側は変圧器２を介して交流母線に接続され、更に交流電圧調整器１２を介して三相交流電源１に接続されており、自励式変換器３の直流側は直流電源１４が接続されている。
このような試験構成において、直流電源１４の出力電圧を低く設定し、直流端子からブリッジを経由し、交流電圧調整器１２に流れる電流を実際の運転時の電流と同等以上となるように調整した運転を行なう。この運転を行なうことにより、自己消弧素子の通電能力の検証ができる。さらに、低電圧での試験なので、使用する電力は実際の運転時の電力に比較し、非常に小さい電力で済むことになる。
【００２８】
このような交直変換運転と直交変換運転の試験を組み合わせて実施することにより、実際の運転時と同等以上の電流を自己消弧素子及びダイオードに印加することができ、かつ、使用する設備容量・使用電力を低減することが可能になり、検証目的を達成しながら、経済的な試験を実現できる。
尚、図７、図８において、自励式変換器は電圧形自励式変換器であるとして説明しているが、電流形自励式変換器または他の構成の変換器でも、同様な試験ができるものであれば構わない。また、三相ブリッジとしているが、単相ブリッジでも、他のブリッジ構成でも、同様な試験ができるのは言うまでも無い。また、交流端子の短絡を変圧器を介して行う構成を示しているが、リアクトルを介して短絡しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、実際の運転と同等以上の電圧・電流を自己消弧素子及び並列接続されたダイオードに印加することができ、かつ、使用する設備容量・使用電力を低減することが可能となり、自励式変換器を構成する半導体素子の検証目的を達成しながら、経済的な試験を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の自励式変換器の試験構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の自励式変換器の試験構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の自励式変換器の試験構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の自励式変換器の試験構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の自励式変換器の試験構成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態の自励式変換器の試験構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態の自励式変換器の試験構成図。
【図８】本発明の第７の実施の形態の自励式変換器の試験構成図。
【図９】従来の自励式変換器の試験構成図。
【図１０】他の従来の自励式変換器の試験構成図。
【符号の説明】
１・・三相交流電源
２、２−１、２−１、２−Ｕ、２−Ｖ、２−Ｗ・・変圧器
３、３−１、３−２・・自励式変換器
３−Ｕ、３−Ｖ、３−Ｗ・・単相ブリッジ
４、４−１、４−２・・直流コンデンサ
８・・ダイオード整流器
９−１、９−２・・三相ブリッジ
１０−１、１０−２、１０−ＶＸ、１０−ＶＹ、１０−ＷＺ・・リアクトル
１１・・単相交流電源
１２・・交流電圧調整器
１３・・低インピーダンス
１４・・直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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