(57)【要約】【課題】超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を提供する。【解決手段】超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路は、インバータモードの動作をテストする第１試験バルブ及び整流器モードの動作をテストする第２試験バルブとを含む共振回路と、共振回路に動作電圧を供給するパワーサプライＰ／Ｓと、共振回路の直流オフセット電流をバイパスするＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、第１試験バルブはインバータＩＮＶ部分を構成し、正の直流電流オフセットを有し、第２試験バルブは整流器ＲＥＣ部分を構成し、負の直流電流オフセットを有する。【選択図】図１
2017011990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路において、
インバータモードの動作をテストする第１試験バルブ及び整流器モードの動作をテストする第２試験バルブを含む共振回路と、
前記共振回路に動作電圧を供給するパワーサプライと、
前記共振回路の直流オフセット電流をバイパスするＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記第１試験バルブはインバータ部分を構成して、正の直流電流オフセットを有し、
前記第２試験バルブは整流器部分を構成して、負の直流電流オフセットを有する超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項２】
前記第１試験バルブ及び前記第２試験バルブは、複数のＩＧＢＴ及びキャパシタが備えられた複数のサブモジュールを備え、
前記共振回路は、前記第１試験バルブと前記第２試験バルブとの間に直列配置される第１インダクタ及び第２インダクタと、前記第１試験バルブと前記第２試験バルブとの間に直列配置される第１補助バルブ及び第２補助バルブと、前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間の接点に一端が接続され、前記第１補助バルブと前記第２補助バルブとの間の接点に他端が接続される第１キャパシタとを含む請求項１に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項３】
前記第１インダクタは、前記第１試験バルブのＩＧＢＴとＩＧＢＴとの間に接続され、
前記第２インダクタは、前記第２試験バルブのＩＧＢＴとＩＧＢＴとの間に接続され、
前記第１補助バルブは、前記第１試験バルブのＩＧＢＴとキャパシタとの間に接続され、
前記第２補助バルブは、前記第２試験バルブのＩＧＢＴとキャパシタとの間に接続される請求項２に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項４】
前記第１試験バルブ及び前記第２試験バルブに設けられたそれぞれのサブモジュールは、それぞれ直列に接続された２つのＩＧＢＴと、前記２つのＩＧＢＴと並列に接続された１つのキャパシタとを含む請求項２に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項５】
前記第１補助バルブは、第１ＩＧＢＴと、前記第１ＩＧＢＴと並列に接続され、互いに直列に接続される第２ＩＧＢＴ及びキャパシタとを含み、
前記第２補助バルブは、第３ＩＧＢＴと、前記第３ＩＧＢＴと並列に接続され、互いに直列に接続される第４ＩＧＢＴ及びキャパシタとを含む請求項２に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項６】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１補助バルブに含まれたキャパシタ及び前記第２補助バルブに含まれたキャパシタの両端に接続される請求項５に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項７】
前記パワーサプライは、前記第２補助バルブに含まれたキャパシタの両端に接続されて試験バルブと補助バルブを充電する請求項５に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項８】
前記第１ＩＧＢＴと前記第２ＩＧＢＴとは、前記第１ＩＧＢＴ及び前記第２ＩＧＢＴのうちの一方のエミッタ端子と、前記第１ＩＧＢＴ及び前記第２ＩＧＢＴのうちの他方のコレクタ端子とが互いに接続され、
前記第３ＩＧＢＴと前記第４ＩＧＢＴとは、前記第３ＩＧＢＴ及び前記第４ＩＧＢＴのうちの一方のエミッタ端子と、前記第３ＩＧＢＴ及び前記第４ＩＧＢＴのうちの他方のコレクタ端子とが互いに接続される請求項５に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項９】
前記第１インダクタと前記第２インダクタとは同一のインダクタンス値を有する請求項２に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【請求項１０】
前記パワーサプライは、前記第１試験バルブ及び前記第２試験バルブに動作電圧を供給する請求項１に記載の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高圧直流送電（ＨＶＤＣ）のバルブ性能テスト用の合成試験回路に関し、特に、ＭＭＣ（Modular Multilevel Converter）基盤の電圧源ＨＶＤＣが正常及び非正常動作をする際、ＩＧＢＴバルブに現れる電流及び電圧と同様の電流と電圧を、コンバータから独立したＩＧＢＴバルブモジュールに人為的に印加して、多様なテストを可能とする合成試験回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来のバルブ性能テスト用の合成試験回路の一例を示した図面である。
【０００３】
図５に示された電圧源ＨＶＤＣ合成試験回路は、複数のサブモジュールが直列に連結された２セットの試験バルブ（Test valve１、Test valve２）と、試験バルブのキャパシタを充電するための１つのＤＣ電源Ｅと、合成試験回路の運転中に発生する損失を補充するための２つの補助バルブ（Auxiliary valve１、Auxiliary valve２）と、各補助バルブのキャパシタを充電するための２つの補助ＤＣ電源Ｅ１、Ｅ２と、実際のＭＭＣの動作時にバルブに流れる擬似正弦波電流を模擬できるように試験バルブの間に直列に連結されたリアクターＬから構成される。
【０００４】
１つのサブモジュールは、１つのキャパシタと直列に連結された２つのＩＧＢＴが並列に接続されて構成され、第１試験バルブと第２試験バルブは、それぞれｍ、ｎ個のサブモジュールが直列に接続されて構成される。補助バルブは、それぞれ１つのサブモジュールから構成され、補助バルブのキャパシタを充電するために、各キャパシタに並列に補助ＤＣ電源が連結される。電圧源ＨＶＤＣ合成試験回路は、試験バルブに流れる電流を実際のＭＭＣ運転中にサブモジュールに流れる電流波形と同一に模擬できなければならない。図５のシステムは、試験バルブのキャパシタと各試験バルブの間に配置したインダクタの共振を利用して擬似正弦波電流波形を生成し、これを利用して試験バルブをテストする。
【０００５】
図６〜図８は、従来のバルブ性能テスト用の合成試験回路の動作を説明する図面である。
【０００６】
図６〜図８を参照して、まず図６のように、合成試験回路で模擬しようとする電流の大きさと周波数を生成できる試験バルブの出力電圧ｕ１、ｕ２を設定した後、補助ＤＣ電源Ｅ１、Ｅ２を利用して補助バルブのキャパシタを充電する。次に図７のように、ＤＣ電源Ｅを利用して試験バルブのキャパシタを充電した後、全ての電源をバルブと分離する。そして図８のように、試験バルブの出力電圧を適切に生成して模擬しようとする電流を発生する。
【０００７】
図９は試験バルブの構造を説明する図面であり、図１０は試験バルブの出力電圧を説明する図面であり、図１１は合成試験回路の等価回路を説明する図面であり、図１２はインダクタの電圧を説明する図面である。
【０００８】
実際試験バルブに流れる電流を生成する原理は、図９と図１０に示されたような試験バルブの構造と出力電圧、図１１に示されたような合成試験回路の等価回路、図１２に示されたようなインダクタ電圧ＵＬを利用して説明することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９に示されたｍ個のサブモジュールから構成された試験バルブの各スイッチの状態を適宜オン／オフすると、図１０のように０〜ＶＳＭ１１*ｍ[Ｖ]の電圧を発生することができる。試験バルブに直列に接続されたサブモジュールが５つである場合、合成試験回路の等価回路は図１１のように示すことができ、ｕ２の位相を調節して試験バルブの間に位置したインダクタＬに図１２のような擬似正弦波電圧を印加すると、リアクターに流れる電流も擬似正弦波となる。こうすることで、実際のＭＭＣの動作時にサブモジュールに流れる電流の交流成分と類似する形態の電流を試験バルブに流れるようにすることができる。しかしながら、実際のＭＭＣ動作に含まれている直流成分は、流れるようにするには限界がある。
【００１０】
このような電圧源ＨＶＤＣバルブ試験用の合成試験回路は、２つの試験バルブと２つの補助バルブから構成される。補助バルブは、合成試験回路の動作時に試験バルブで発生する損失を充電するためのものである。試験バルブをテストする前、試験バルブの各サブモジュールキャパシタと補助バルブキャパシタを充電しなければならないが、試験バルブを充電するための１つのＤＣ電源と補助バルブを充電するための２つのＤＣ電源が必要であり、計３つのＤＣ電源が必要となる問題点がある。また、試験バルブのキャパシタとインダクタの共振を利用して試験電流を生成するので、実際のＭＭＣ動作時に個別サブモジュールに流れるＤＣオフセット電流を含んだ擬似正弦波電流の波形を生成できないという問題点がある。そして、実際のＭＭＣ動作時には、それぞれのＩＧＢＴとダイオードに流れる電流はＰＷＭ制御された形態で流れるが、このような電流の模様も具現できないという問題点がある。
【００１１】
本発明は、超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の新しい構造の合成試験回路を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、直流オフセットを含む電流を提供できる超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明は、１周期内に複数回スイッチングできる構造を有する超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明は、電力消耗が少なく、インバータ部と整流器部の被試験体を同時に試験できる超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路は、インバータモードの動作をテストする第１試験バルブ及び整流器モードの動作をテストする第２試験バルブを含む共振回路と、前記共振回路に動作電圧を供給するパワーサプライと、前記共振回路の直流オフセット電流をバイパスするＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、前記第１試験バルブはインバータ部分を構成して、正の直流電流オフセットを有し、前記第２試験バルブは整流器部分を構成して、負の直流電流オフセットを有する。
【００１６】
本発明は、超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の新しい構造の合成試験回路を提供することができる。
【００１７】
本発明は、直流オフセットを含む電流を提供できる超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を提供することができる。
【００１８】
本発明は、１周期内に複数回スイッチングできる構造を有する超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を提供することができる。
【００１９】
本発明は、電力消耗が少なく、インバータ部と整流器部の被試験体を同時に試験できる超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を説明する図面である。
【図２】本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路の被試験体の回路図を説明する図面である。
【図３】本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路の整流器部分のサブモジュールのスイッチ信号と電流波形を説明する図面である。
【図４】本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路のインバータ部分のサブモジュールのスイッチ信号と電流波形を説明する図面である。
【図５】従来のバルブ性能テスト用の合成試験回路の一例を示した図面である。
【図６】従来のバルブ性能テスト用の合成試験回路の動作を説明する図面である。
【図７】従来のバルブ性能テスト用の合成試験回路の動作を説明する図面である。
【図８】従来のバルブ性能テスト用の合成試験回路の動作を説明する図面である。
【図９】試験バルブの構造を説明する図面である。
【図１０】試験バルブの出力電圧を説明する図面である。
【図１１】合成試験回路の等価回路を説明する図面である。
【図１２】インダクタの電圧を説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を詳しく説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路を説明する図面であり、図２は、本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路の被試験体の回路図を説明する図面であり、図３は、本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路の整流器部分の試験バルブのスイッチ信号と電流波形を説明する図面であり、図４は、本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路のインバータ部分の試験バルブのスイッチ信号と電流波形を説明する図面である。
【００２３】
ＭＭＣ基盤の電圧源ＨＶＤＣの電力転換部は、数１０個または数１００個のＩＧＢＴバルブ（サブモジュール）を直列に接続して構成されるが、製作前に性能テストが必要である。
【００２４】
性能テスト時に数１０個または数１００個の直列に接続されたＩＧＢＴバルブを同時にテストすることは不可能であり、国際規定によれば、５つ以上の直列に接続されたＩＧＢＴバルブに対してテストするようになっている。このような試験のために不可欠な装置が合成試験回路である。
【００２５】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路において、右側の整流器ＲＥＣ部分の試験バルブは２つのＩＧＢＴ（ＱＲＵ‐ＤＲＵ、ＱＲＤ‐ＤＲＤ）と１つのキャパシタＣＲで示される。しかしながら、実際には、この部分の構成は、図２のように同一の６つのＩＧＢＴバルブ（サブモジュール）が直列に接続された形態であり、被試験体に該当する。また、左側のインバータＩＮＶと表示された部分も、構造は整流器ＲＥＣ部分と同一であり、被試験体に該当する。
【００２６】
電圧源ＨＶＤＣを構成するＩＧＢＴバルブは、整流器ＲＥＣモードで動作する場合とインバータＩＮＶモードで動作する場合の特性が異なるので、それぞれテストをしなければならないが、本発明では２つの動作モードを同時にテストすることができる構造を提供する。
【００２７】
図１において、インバータＩＮＶ部分と整流器ＲＥＣ部分の間にある２つの直列に接続されたインダクタＬ１とＬ２は同一のインダクタンス値を有し、電流の流れに関与する。中間にあるキャパシタＣ３は、インダクタＬ１とＬ２の間の接点に連結され、インダクタＬ１とＬ２の電流リップルを平滑する。下端にある４つのＩＧＢＴ（ＱＩ１、ＱＩ２、ＱＲ１、ＱＲ２）と２つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）は、Ｌ１とＬ２を介して流れる電流の直流成分をバイパスさせる役割をするが、これはＤＣ／ＤＣコンバータ（DC/DC Converter）を介して行われる。図１における動作のために印加される外部電源はパワーサプライＰ／Ｓから供給する。
【００２８】
すなわち、本発明では、インバータモードの動作をテストする第１試験バルブ及び整流器モードの動作をテストする第２試験バルブを含む共振回路が備えられる。また、パワーサプライＰ／Ｓは、共振回路に動作電源を供給する。具体的に、パワーサプライＰ／Ｓは、共振回路を構成する第１試験バルブ及び第２試験バルブに動作電源（動作電圧）を供給することができる。第１試験バルブ及び第２試験バルブは、複数（多数）の直列に接続されたサブモジュールを備え、それぞれのサブモジュールは、複数（多数）のＩＧＢＴとキャパシタを備えることができる。第１試験バルブは、インバータＩＮＶ部分であり、第２試験バルブは整流器ＲＥＣ部分である。
【００２９】
第１試験バルブ及び第２試験バルブに設けられたそれぞれのサブモジュールは、それぞれ直列に接続された２つのＩＧＢＴと、２つのＩＧＢＴと並列に接続された１つのキャパシタを含む。
【００３０】
第１試験バルブは、一端が第１インダクタＬ１と接続され、他端が第１補助バルブと接続される。第２試験バルブは、一端が第２インダクタＬ２と接続され、他端が第２補助バルブと接続される。
【００３１】
第１インダクタＬ１は、第１試験バルブのＩＧＢＴとＩＧＢＴとの間に接続され、第１補助バルブは、第１試験バルブのＩＧＢＴとキャパシタとの間に接続される。第２インダクタＬ２は、第２試験バルブのＩＧＢＴとＩＧＢＴとの間に接続され、第２補助バルブは、第２試験バルブのＩＧＢＴとキャパシタとの間に接続される。
【００３２】
第１補助バルブは、２つのＩＧＢＴ（ＱＩ１、ＱＩ２）と１つのキャパシタＣ１を有する。１つのＩＧＢＴＱＩ２と１つのキャパシタＣ１は直列に接続され、１つのＩＧＢＴＱＩ１は直列に接続された他の１つのＩＧＢＴＱＩ２及び１つのキャパシタＣ１と並列に接続される。１つの第１ＩＧＢＴＱＩ１と他の１つのＩＧＢＴＱＩ２とは、１つの第１ＩＧＢＴＱＩ１及び他の１つのＩＧＢＴＱＩ２のうちの一方のエミッタ端子と、１つの第１ＩＧＢＴＱＩ１及び他の１つのＩＧＢＴＱＩ２のうちの他方のコレクタ端子とが互いに接続される。本実施形態では、１つの第１ＩＧＢＴＱＩ１のエミッタ端子と、他の１つのＩＧＢＴＱＩ２のコレクタ端子とが互いに接続される。
【００３３】
また、第２補助バルブは、２つのＩＧＢＴ（ＱＲ１、ＱＲ２）と１つのキャパシタＣ２を有する。１つのＩＧＢＴＱＲ２と１つのキャパシタＣ２は直列に接続され、１つのＩＧＢＴＱＲ１は直列に接続された他の１つのＩＧＢＴＱＲ２及び１つのキャパシタＣ２と並列に接続される。１つのＩＧＢＴＱＲ１と他の１つのＩＧＢＴＱＲ２とは、１つのＩＧＢＴＱＲ１及び他の１つのＩＧＢＴＱＲ２のうちの一方のエミッタ端子と、１つのＩＧＢＴＱＲ１及び他の１つのＩＧＢＴＱＲ２のうちの他方のコレクタ端子とが互いに接続される。本実施形態では、１つのＩＧＢＴＱＲ１のエミッタ端子と、他の１つのＩＧＢＴＱＲ２のコレクタ端子とが互いに接続される。
【００３４】
第１インダクタＬ１は第２インダクタＬ２と直列に接続され、第１補助バルブは第２補助バルブと直列に接続される。
【００３５】
第１キャパシタＣ３の一端は第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２との間の接点に接続され、第１キャパシタＣ３の他端は第１補助バルブと第２補助バルブとの間の接点に接続される。
【００３６】
ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１補助バルブ及び第２補助バルブが有するキャパシタＣ１、Ｃ２の両端に接続され、ＤＣオフセット電流をバイパスさせる機能をする。
【００３７】
また、パワーサプライＰ／Ｓは、第２補助バルブが有するキャパシタＣ２の両端に接続されて、初期起動時に試験バルブと補助バルブを充電し、正常動作時に電力損失分を補償する機能をする。パワーサプライＰ／Ｓは、第１補助バルブ及び第２補助バルブが有するキャパシタＣ１、Ｃ２、第１キャパシタＣ３、キャパシタＣＩ、ＣＲをスイッチング制御により充電することができる。
【００３８】
このような合成試験回路は、制御システム（図示せず）により制御されるが、設定された運転方式に応じてスイッチをオン／オフ制御して、それぞれ整流器モード及びインバータモードで動作することをテストすることができる。
【００３９】
図３に示すように、整流器ＲＥＣ部分の試験バルブと補助バルブのスイッチ信号と電流波形は次のとおりである。電圧源ＨＶＤＣシステムの実際の動作時にサブモジュールに流れる電流波形と同様の電流波形を模擬するために、次の式のような条件が要求される。
【００４０】
【数１】
2017011990.tif 000003
【数２】
2017011990.tif 000004
【００４１】
ａ．モード１（ｔ０≦ｔ＜ｔ１）
【００４２】
ＱＲＤとＱＲ１をターンオンすると、整流器入力電流ｉＲは次のように上昇する。
【００４３】
【数３】
2017011990.tif 000005
【００４４】
ここで、ＩＧＢＴバルブのオン状態の電圧降下は無視しており、以下すべての素子は理想的なものであると仮定する。ｔ＝ｔ１でＱＲＤをターンオフする。
【００４５】
ｂ．モード２（ｔ１≦ｔ＜ｔ２）
【００４６】
ＱＲＤをターンオフすると、ＱＲＤを介して流れていた電流はＤＲＵに流れ始め、電流の大きさは次のようになる。ここで、ｉ（ｔ１）はｔ１時間に流れる電流の瞬時値である。
【００４７】
【数４】
2017011990.tif 000006
【００４８】
ｃ．モード３（ｔ２≦ｔ＜ｔ３）
【００４９】
ｔ＝ｔ２でＱＲ１をターンオフし、ＱＲＤをターンオンする。そうすると、電流はＣ３‐>Ｌ２‐>ＱＲＤ‐>Ｃ２‐>Ｄ(ＱＲ２)‐>Ｃ３の経路に沿って流れ始め、その大きさは次のようになる。
【００５０】
【数５】
2017011990.tif 000007
【００５１】
この電流が０に減少すると、ＱＲＤをターンオフする。
【００５２】
ｄ．モード４（ｔ３≦ｔ＜ｔ４）
【００５３】
ｔ＝ｔ３でＱＲＵをターンオンすると、電流はＣＲ‐>ＱＲＵ‐>Ｌ２‐>Ｃ３‐>Ｄ(ＱＲ１)‐>ＣＲの経路に沿って増加し始める。
【００５４】
【数６】
2017011990.tif 000008
【００５５】
ｅ．モード５（ｔ４≦ｔ＜ｔ５）
【００５６】
ｔ＝ｔ４でＱＲＵをターンオフし、ＱＲ２をターンオンする。そうすると、ＱＲＵを介して流れていた電流は、ＤＲＤを介して流れることになる。
【００５７】
【数７】
2017011990.tif 000009
【００５８】
ｆ．モード６（ｔ５≦ｔ＜ｔ６）
【００５９】
ｔ＝ｔ５でＱＲ２をターンオフし、ＱＲＵをターンオンすると、電流は再びＱＲＵを介して流れる。
【００６０】
【数８】
2017011990.tif 000010
【００６１】
ｇ．モード７（ｔ６≦ｔ＜ｔ７）
【００６２】
ｔ＝ｔ６でＱＲＵをターンオフし、ＱＲ２をターンオンすると、ＱＲＵを介して流れていた電流はＤＲＤを介して流れる。
【００６３】
【数９】
2017011990.tif 000011
【００６４】
ｈ．モード８（ｔ７≦ｔ＜ｔ８）
【００６５】
ｔ＝ｔ７でＱＲ２をターンオフし、ＱＲＵをターンオンすると、ＤＲＤを介して流れていた電流は再びＱＲＵを介して流れる。
【００６６】
【数１０】
2017011990.tif 000012
【００６７】
ｉ．モード９（ｔ８≦ｔ＜ｔ９）
【００６８】
ｔ＝ｔ８でＱＲＵをターンオフし、ＱＲ１をターンオンすると、電流は次のようになる。
【００６９】
【数１１】
2017011990.tif 000013
【００７０】
この電流の大きさが０になると、ＱＲ１をターンオフする。
【００７１】
図４に示すように、インバータＩＮＶ部分の試験バルブと補助バルブのスイッチ信号と電流波形は次のようになる。電圧源ＨＶＤＣシステムの実際の動作時にサブモジュールに流れる電流波形と類似するように模擬するために、次の式のような条件が要求される。
【００７２】
ａ．モード１(ｔ０≦ｔ＜ｔ１)
【００７３】
ＱＩＤとＱＩ１をターンオンすると、インバータ入力電流ｉＩは次のように上昇する。
【００７４】
【数１２】
2017011990.tif 000014
【００７５】
ｂ．モード２（ｔ１≦ｔ＜ｔ２）
【００７６】
ｔ＝ｔ１でＱＩＤをターンオフすると、ＱＩＤを介して流れていた電流はＤＩＵを介して流れる。
【００７７】
【数１３】
2017011990.tif 000015
【００７８】
ｃ．モード３（ｔ２≦ｔ＜ｔ３）
【００７９】
ｔ＝ｔ２でＱＩＤをターンオンすると、ＤＩＵを介して流れていた電流はＱＩＤを介して流れる。
【００８０】
【数１４】
2017011990.tif 000016
【００８１】
ｄ．モード４（ｔ３≦ｔ＜ｔ４）
【００８２】
ｔ＝ｔ３でＱＩＤをターンオフすると、電流は再びＤＩＵを介して流れる。
【００８３】
【数１５】
2017011990.tif 000017
【００８４】
ｅ．モード５（ｔ４≦ｔ＜ｔ５）
【００８５】
ｔ＝ｔ４でＱＩ１をターンオフし、ＱＩ２とＱＩＤをターンオンすると、Ｌ１には逆起電力が生じ、電流の大きさが減少し始める。
【００８６】
【数１６】
2017011990.tif 000018
【００８７】
ｆ．モード６(ｔ５≦ｔ＜ｔ６)
【００８８】
ｔ＝ｔ５でＱＩＤとＱＩ２をターンオフし、ＱＩ１をターンオンすると、ＱＩＤを介して流れていた電流はＤＩＵを介して流れる。
【００８９】
【数１７】
2017011990.tif 000019
【００９０】
ｇ．モード７（ｔ６≦ｔ＜ｔ７）
【００９１】
ｔ＝ｔ６でＱＩ１をターンオフし、ＱＩＤとＱＩ２をターンオンすると、ＤＩＵを介して流れていた電流はＱＩＤを介して流れる。
【００９２】
【数１８】
2017011990.tif 000020
【００９３】
この電流が０に減少すると、ＱＩＤとＱＩ２をターンオフする。
【００９４】
ｈ．モード８（ｔ７≦ｔ＜ｔ８）
【００９５】
ｔ＝ｔ７でＱＩUをターンオンすると、ｉＩはマイナス（‐）方向に増加し始める。
【００９６】
【数１９】
2017011990.tif 000021
【００９７】
ｉ．モード９（ｔ８≦ｔ＜ｔ９）
【００９８】
ｔ＝ｔ８でＱＩＵをターンオフし、ＱＩ２をターンオンすると、ＱＩＵを介して流れていた電流はＤＩＤを介して流れる。
【００９９】
【数２０】
2017011990.tif 000022
【０１００】
ｊ．モード１０（ｔ９≦ｔ＜ｔ１０）
【０１０１】
ｔ＝ｔ９でＱＩ２をターンオフし、ＱＩＵをターンオンすると、ＤＩＤを介して流れていた電流はＱＩＵを介して流れる。
【０１０２】
【数２１】
2017011990.tif 000023
【０１０３】
ｋ．モード１１（ｔ１０≦ｔ＜ｔ１１）
【０１０４】
ｔ＝ｔ１０でＱＩＵをターンオフすると、ＱＩＵを流れていた電流はＤＩＤを介して流れる。
【０１０５】
【数２２】
2017011990.tif 000024
【０１０６】
この電流が０になると、モード１１が終了する。
【０１０７】
上述したように、整流器ＲＥＣ部分及びインバータＩＮＶ部分の動作から分かるように、本発明による超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路は、直流オフセットを追加できるようにして、実際の状況と最大限模写できる合成試験回路を具現する。
【０１０８】
すなわち、図３の電流ｉＲ及び図４の電流ｉＩから分かるように、第１試験バルブは正の直流電流オフセットを有し、第２試験バルブは負の直流電流オフセットを有する。
【０１０９】
実際の電圧源ＨＶＤＣでは、運転時に整流器モードまたはインバータモードに応じてオフセット電流を有するので、本発明はそのような実際の状況と同様の合成試験回路を具現して信頼性を確保することができる。
【０１１０】
また、本発明による超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路は、実際の状況に非常に類似するようにバルブの電流を１周期内にパルス幅を調節しながらＰＷＭスイッチングできるようにすることで、試験回路の妥当性を最大化することができる。
【０１１１】
本発明による超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路は、合成試験回路に供給される電力として、ＩＧＢＴバルブのスイッチ損失、線路損失など回路上の損失分のみを供給すればよいので、実際の電力の１％未満の微量の電力にて実際容量の大電力試験が可能である。従って、試験設備の電力消耗が極めて少ないという長所がある。
【０１１２】
本発明による超高圧直流送電のバルブ性能テスト用の合成試験回路は、インバータ部と整流器部の被試験体を同時にテストできるようにすることで、生産性の向上に寄与することができる。
【０１１３】
以上、本発明を実施形態を中心に説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものではない。本発明が属する分野の通常の知識を有した者であれば、本実施形態の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示されていない変形と応用が可能である。例えば、実施形態に具体的に提示された各構成要素は、変形して実施することができ、そのような変形と応用にかかわる差異点は、添付された特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、超高圧直流送電（ＨＶＤＣ）のバルブ性能テスト用の合成試験回路、特に、ＭＭＣ（Modular Multilevel Converter）基盤の電圧源ＨＶＤＣが正常及び非正常動作をする際、ＩＧＢＴバルブに現れる電流及び電圧と同様の電流と電圧を、コンバータから独立したＩＧＢＴバルブモジュールに人為的に印加して、多様なテストを可能とする合成試験回路に用いることが可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
Ｃ１：キャパシタ
Ｃ２：キャパシタ
ＣＩ：キャパシタ
ＣＲ：キャパシタ
ＩＮＶ：インバータ
Ｌ１：第１インダクタ
Ｌ２：第２インダクタ
Ｐ／Ｓ：パワーサプライ
ＲＥＣ：整流器
ＱＩ１：第１ＩＧＢＴ
ＱＩ２：第２ＩＧＢＴ
ＱＩＤ：ＩＧＢＴ
ＱＩＵ：ＩＧＢＴ
ＱＲ１：第３ＩＧＢＴ
ＱＲ２：第４ＩＧＢＴ
ＱＲＵ：ＩＧＢＴ
ＱＲＤ：ＩＧＢＴ
【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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【図１１】
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【図１２】
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