平成２１年電気学会産業応用部門大会９月２日三重大学
シンポジウムＳ１０
パワーエレクトロニクス関連規格の状況と展望 Ｓ１０−２

パワーエレクトロニクス全般規格およびパワー半導体デバイス規格の状況
林 洋一
谷津 誠
滝沢 聡毅
石井 一史
竹内 南

（青山学院大学）（富士電機アドバンストテクノロジー）（富士電機アドバンストテクノロジー）（三菱電機）

１．緒言

電気学会
電気規格調査会
Ｂ階層☆電気一般部会☆計測制御通信安全部会☆電気機器部会☆パワーエレクトロニクス部会☆原動機部会☆送配電部会☆電気材料部会☆電線・ケーブル部会☆電磁環境部会

Ａ階層 ：規格委員総会：規格役員会

Ｃ階層・パワーエレクトロニクス（標）・安定化電源（標）・送電用ﾊﾟﾜｰｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ（標）・可変速駆動システム（標）・無停電電源システム（標）ＪＥＣ規格
ＩＥＣ規格案：制定：審議

委員会構成：３５名（大学，電力，鉄道，メーカ等）

２．パワーエレクトロニクス（変換装置）全般規格
規格番号

発行年

IEC
60146-1-1

1991

Semiconductor converters –General requirements and line commutated converters
Part 1-1: Specifications of basic requirements （改正中FDIS）

-1-2

1991

Part 1-2: Application guide （TR）

-1-3

1991

Part 1-3: Transformers and reactor

-2

1999

Part 2: Self-commutated semiconductor

-6

1992

Part 6: Application guide for the protection of semiconductor
convertors against overcurrent by fuses （TS）

IEC 62103

2003

Electronic equipment for use in power installations

IEC62477-1

CDV

Safety requirements for power semiconductor converter systems Part 1: General （ CDV作成中）IEC 62578

DTS

Power electronics systems and equipment - Operations andcharacteristics of active infeed converter applications（TS）

JEC-2410

1998

半導体電力変換装置 （改訂中）

JEC-24202002

サイリスタ交流電力調整装置

JEC-24402005

自励半導体電力変換装置

名称＜２．２＞ IEC 60146-1-1の改正 （FDIS :Ed4)
Semiconductor converters –General requirements and line commutated converters
Part 1-1: Specifications of basic requirementsEMC・絶縁強調に関する規定追加・・FDIS：Ed４が2009-06-12に反対なしで可決
見直し 古関氏
・IEC/TC22 MT３（60146のﾒﾝﾃﾅﾝｽﾁｰﾑ） Convenor
Expert唐鎌氏
目次
変換装置全体の共通規格
1. 適用範囲および目的
かつ 他励変換装置
2. 引用規格3. 定義
EMC・絶縁強調 用語の追加
4. 半導体電力変換装置およびバルブデバイスの動作
電源電圧のイミュニティレベル見直し
5. 使用状態（IEC61000シリーズ準拠）
6. 電力変換装置およびアセンブリ
7. バルブデバイスアセンブリおよび電力変換装置の試験
附属書AB
CDE

定義索引
参考文献
絶縁電圧試験見直し
高調波および次数間高調波
例 （ 低圧５０V ：５００V→１２５０V)
電磁環境−短絡比（ 高圧７.２ｋV：１７ｋV→２０ｋV )感電保護およびエネルギー危険＜２．３＞ JEC-２４１０-１９９８（半導体電力変換装置）の改訂
半導体電力変換装置標準特別委員会 （D階層）
委員長：地福氏
幹事 ：古関氏
委員 ：１０名（大学，電力，鉄道，メーカ）
2008年4月〜2009年12月終了予定
・IEC60146-1-1に準拠，さらに国内状況を反映し審議中
・変換装置効率の裕度の見直し （追補？ 意見照会中）
効率の裕度 （％）

0.0
見直し-1.0

従来値

-2.0
9095
効率η （％）

100

＜２．４＞ IEC 62477（安全規格）の状況 （CDV作成中）
Safety requirements for power semiconductor converter systems - Part 1: General

2005年デンマーク提案
・CDVの発行時点で，JIS化の検討を開始予定
グループ安全規格化
・IEC/TC22 PT５（62477の作成ﾁｰﾑ）・61800-5（可変速-安全）
Expert高橋氏・62040-1（UPS-安全）

目次・60950（情報機器-安全）1. 適用範囲
・機能安全は除外
2. 引用規格3. 用語と定義
交流1000V，直流1500V
4. 危険に対する保護
5. 試験要求事項
規格の中心
6. 情報とマーキング要求事項
最小要求事項を規定
附属書 A
BCDE
FG

直接接触に対する保護例
汚損度の軽減シンボルマーク
沿面および空間距離の評価
標高による空間距離校正
３０ｋHz以上での沿面および空間距離
導体の断面積4章 危険に対する保護 目次
4.1 一般4.2 故障状態
4.3 短絡過電流保護
4.4 感電保護
4.5 電気エネルギーに対する保護
4.6 火災と熱に対する保護
4.7 機械的危険に対する保護
4.8 多入力源を備える装置
4.9 環境ストレスに対する保護
4.10 音圧危険に対する保護
4.11 巻き線と接続
4.12 外郭動作電圧の限度値
DVC

交流電圧
(実効値)

交流電圧
(ピーク値)

直流電圧
(平均値)

A19.6

13.622A2121728A32028.348A

2535.460

B

5071

120

C> 50> 71> 120

心室細動反応
人体の接触部分皮膚体（≦５００ｃｍ２）

手（≦１００ｃｍ２）

指（≦２ｃｍ２）

正常

1故障

正常

1故障

正常

1故障

乾燥

A2A

A

B

B

B

水ぬれ

A1A3A2A

A

B

塩水ぬれ

不可

不可

A1A3A2A

その他(a) 電流検知 (Current perception) (b) 驚愕反応 (Startle reaction)(c) 放リ投げ反応 (Let-go reaction) (d) 心室細動 (Ventricular fibrillation)

３．パワー半導体デバイス規格（１） ＩＥＣ規格とＪＥＣ規格との対応
表４ パワー半導体デバイスのＩＥＣ規格

（２） ＪＥＣ−２４０７（絶縁形パワー半導体モジュール規格）について・・・→ ２００７年１月に制定
ａ）制定の背景・電力変換装置に絶縁形パワー半導体モジュールは必要不可欠
・絶縁，冷却，構造など，モジュールとしての特有の定格・特性を決める必要がある
・ＩＥＣでは先行して規格化検討を着手（ＩＥＣ６０７４７−１５）
国内使用条件を考慮

ＪＥＣ規格化ｂ）ＪＥＣ−２４０７要旨
・絶縁形パワー半導体モジュール固有の内容（試験方法など）について規定（パワーデバイス自身の特性に関する内容は個別に規格が制定されているので除いた）・ＩＥＣ規格との相違点を明確にする・現時点で規格化は難しいが，パワー半導体モジュールを適用する上で重要な項目は，今後の課題としてまとめた

（３） ＪＥＣ−２４０７ の紹介１（目次紹介）
目次：

１．適用範囲２．用語の意味
２．１ 絶縁形パワー半導体モジュール
２．２ パワーモジュールの構造例
２．３ 構成部品
２．４ パワーモジュール
モジュール内部の等価回路や２．５ 定格・特性に関する用語→
熱抵抗などの特性を定義
３．使用状態
４．定格・特性
４．１ 一般４．２ 定格４．３ 特性
５．パワーモジュールの試験
５．１ 形式試験および常規試験
５．２ 電気的定格試験
モジュール内部の漂遊静電容量や５．３ 電気的特性試験→ 漂遊インダクタンスの測定方法を規定
５．４ 熱的特性試験→ 熱抵抗の定義，温度測定基準点を規定
６．解説
１．絶縁形パワー半導体モジュールの定義補足
２．電気用図記号および文字記号
３．パワーモジュールの文字記号
４．パワーモジュールの回路例
５．対応ＩＥＣ規格との相違点→ IEC 60747-15 Ed.1 との相違点のまとめ

（４） ＪＥＣ−２４０７ の紹介２（絶縁耐電圧試験回路）

（５） ＪＥＣ−２４０７ の紹介３
（モジュール内部漂遊インダクタンス測定回路）
試験モジュールiC

i C， vEC

diC

dt

VECP
diCdt

LpvEC
VECP
0t1 t2

測定波形例
漂遊インダクタンス測定回路図t（６） パワー半導体モジュール規格テクニカルレポート（ＪＥＣ−ＴＲ）制定活動①委員会概要・ＪＥＣー２４０７制定後，パワー半導体モジュール適用法標準特別委員会を設置（２００８年１０月）
・委員構成 ：デバイス側委員とアプリケーション側委員半々（委員長：竹内， 幹事：滝沢）・制定予定時期 ：２０１０年１２月②委員会設置目的
パワーモジュール適用時の際の注意事項や指針などの技術資料を作成する③具体的審議内容，活動内容
・ＪＥＣ−２４０７で記載を見送った項目の再吟味とＴＲへの記載可否検討
・ＩＰＭに関する用語や試験方法の調査とＴＲへの記載検討
・パワーモジュールのデータシート上に記載されている項目の定義の明確化
・各デバイスメーカから公開されている適用方法に関するマニュアル類の調査→パワーモジュール適用のための技術資料としてまとめる

＜４＞結言・パワーエレクトロニクス全般規格およびパワー半導体デバイス規格の状況を説明した。
・省エネルギーや市場グローバル化の流れから，パワエレ関連規格の重要性は高まっている。
・タイムリーな規格化対応が重要である。
・関係各方面からの支援・意見提出を お願いする。