JP2015195667A - インバータ試験装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構造としながら、SRモータを接続した場合と同等の負荷を与えることが可能となるインバータ試験装置を提供する。
【解決手段】被試験インバータ9からの出力ライン91に直列に接続される負荷回路31を具備し、負荷回路31は直列に接続された複数のインダクタンス切替要素36〜36を含み、各インダクタンス切替要素36を、固定リアクトル33と、その固定リアクトル33に並列に接続された短絡回路35と、短絡回路35に設けられたコンタクタ34とから構成した。
【選択図】図2
【解決手段】被試験インバータ9からの出力ライン91に直列に接続される負荷回路31を具備し、負荷回路31は直列に接続された複数のインダクタンス切替要素36〜36を含み、各インダクタンス切替要素36を、固定リアクトル33と、その固定リアクトル33に並列に接続された短絡回路35と、短絡回路35に設けられたコンタクタ34とから構成した。
【選択図】図2
Description
本発明は、モータを模擬する負荷を生じさせてインバータの試験を行うインバータ試験装置に関する。
モータを駆動するインバータの試験を簡便に行うため、実際にモータを接続することなく、モータを模擬した負荷をインバータに与えることのできるインバータ試験装置が提案されている。
例えば、特許文献1に示すインバータ試験装置は、試験を行う対象となる被試験インバータを接続し、この被試験インバータに対して3相交流電源により駆動する永久磁石モータ(PMモータ)を模擬した負荷を与えることが可能となっている。
このようなインバータ試験装置は、一般に図6に示すような構成となっている。すなわち、インバータ試験装置501は被試験インバータ509の出力ライン592にリアクトル593を介して接続される。インバータ試験装置501は、リアクトル593よりも上流側(被試験インバータ509側)で電圧検出器594により電圧を検出するとともに、電流検出器595によって出力ライン592を流れる電流を検出することができるようになっている。また、インバータ試験装置501は、模擬対象モータの特性を内部定数として設定されており、検出した電流値と上記の内部定数から、モータ電圧方程式にて導いた電圧となるように制御を行っている。さらには、モータの角度検出器からの信号を模擬した模擬角度検出信号Sθを出力し、被試験インバータ509に出力するようにしている。こうすることで、被試験インバータ509は、出力ライン592において電流検出器596により検出される電流値と角度検出器模擬信号Sθとを用いてフィードバック制御を行う等、モータを模擬した負荷を与えられながらモータを回転させる時と同様の制御を行うことが可能となる。
ところで、近年、上記永久磁石モータやこれとともに一般的に使用される誘導モータとは原理の異なるスイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)が注目を集めている。SRモータは、図7に模式的に示したように、突極性のロータ611とコイル623を伴うステータ621を備えており、ステータ621の突極622とロータ611の突極612が対向しつつ整列した突極対称状態において磁気インピーダンスが小さくなりコイル623のインダクタンスが最大になる。そのため、磁束が流れにくい突極非対称状態にある突極622のコイル623にインバータ609より励磁電流が供給されると、磁束が最も流れやすい突極対称状態になるようにロータ611が回転する。そして、ロータ611の回転角度に基づいて、インバータ609より励磁電流を供給するコイル623を順次切り替えることで、ロータ611を回転させることができるようになっている。
上記SRモータの開発と併行して、これを駆動するために用いられるインバータの開発も進められている。こうしたインバータの試験を効率よく進めるためには、実際のモータを用いることなく上述したようなインバータ試験装置を用いることが好適である。
しかしながら、SRモータは、3相交流電圧を印加するものとは異なり、複数のステータのコイルに順に電圧を印加することで駆動するものであることから、従来のインバータ試験装置によりモータを模擬した負荷を生じさせることはできない。
SRモータでは図8(a)に模式的に示すように、ロータ611の回転によって、ロータ611側の突極612とステータ621側の突極622との相対位置関係が変化する。これにより、図8(b)に示すように、コイル623におけるインダクタンスLが変化する。具体的には、双方の突極612,622が離間している場合にはインダクタンスLは小さくなり、突極612,622が対向した際には最もインダクタンスLが大きくなり、ロータ611の回転に伴ってインダクタンスLは増大と減小とを周期的に繰り返すことになる。
従って、SRモータを駆動するためにインバータ609から電圧を供給している間であっても、その電圧に見合った一定の電流がコイル623に供給されるわけではなく、ロータ611の回転角度に依存するインダクタンスLの変化による影響を受けて、電流値が変化することになり、これに対応した負荷がインバータ609に与えられることになる。
こうしたSRモータの特性を簡単に模擬するためには、インバータ試験装置を図9に示すような構成とすることが考えられる。なお、図9は一つの相のみを抜き出して模式的に示したものとなっている。被試験インバータ709の出力ライン792には、リアクトル793を介してインバータ試験装置701を接続する構成となっており、インバータ試験装置701では内部電源794の電圧V0を変更することができるようになっている。
このようにすると、リアクトルの上流における電圧V1、下流における電圧V2、リアクトル793を流れる電流I、及びリアクトル793のインダクタンスLの関係は、次式のようになる。
dI/dt=(V1−V2)/L ・・・(数式1)
ここで、tは時間を示し、dI/dtは電流の変化率を示す。
dI/dt=(V1−V2)/L ・・・(数式1)
ここで、tは時間を示し、dI/dtは電流の変化率を示す。
すなわち、被試験インバータ709からの出力電圧V1に応じて、インバータ試験装置701の内部電源794の電圧V0を変更してリアクトル793の下流の電圧V2を変更すれば、SRモータを回転させた時と同様に電流Iを変化させることが可能と考えられる。
しかしながら、インバータ試験装置701のような構成とした場合、内部電源794の電圧変化を行うために内部素子のスイッチングを行うと、これに合わせてdI/dtが変化してしまうことから平滑化を行うことが必要となる。そのため、急峻な変化には対応を行うことが困難となり、電流の立ち上がりや立ち下がり等を正確に模擬することができず、被試験インバータ709の試験に足りる応答性が得られないおそれがある。
従って、インバータ試験装置701のような構成とした場合には、回路構成や制御が複雑化する上に、インダクタンス変化による電流の増減を正確に模擬することは困難である。そのため、実際のモータと同一の負荷特性が得られるかどうかの確認を行い、回路構成や制御タイミング等の調整を行う必要もあることから、簡便にインバータの試験を行うことは難しいと考えられる。
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、簡単な構造としながら、SRモータを接続した場合と同等の負荷を与えることができ、簡便に被試験インバータの試験を行うことが可能となるインバータ試験装置を提供することを目的としている。
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
すなわち、本発明のインバータ試験装置は、被試験インバータからの出力ラインに直列に接続される負荷回路を具備し、当該負荷回路は直列に接続された複数のインダクタンス切替要素を含み、各インダクタンス切替要素を、固定リアクトルと、当該固定リアクトルに並列に接続された短絡回路と、当該短絡回路に設けられた開閉スイッチとから構成したことを特徴とする。
このように構成すると、各インダクタンス切替要素が備える開閉スイッチを切り替えることによって作用する固定リアクトルを切り替え、負荷回路全体のインダクタンスを変更することができる。そのため、モータを回転させる際に生じるものと同等の負荷を容易に被試験インバータに与えることができ、インバータの試験を簡便に行うことが可能となる。
上記とは異なる構造の本発明のインバータ試験装置は、被試験インバータからの出力ラインに直列に接続される負荷回路を具備し、当該負荷回路は並列に接続されたインダクタンス切替要素を含み、各インダクタンス切替要素を、固定リアクトルと、当該固定リアクトルに直列に接続された開閉スイッチとから構成したことを特徴とする。
このように構成した場合であっても、各インダクタンス切替要素が備える開閉スイッチを切り替えることによって作用する固定リアクトルを切り替え、負荷回路全体のインダクタンスを変更することができる。そのため、モータが回転する際に生じるものと同等の負荷を容易に被試験インバータに与えることができ、インバータの試験を簡便に行うことが可能となる。
上記何れかの構造を基にして、より広い範囲で細かくインダクタンスの設定を行うことを可能とするためには、同一の負荷回路を構成する複数のインダクタンス切替要素に備わる各固定リアクトルが、互いに異なる大きさのインダクタンスを持つように設定することが好適である。
さらに、外部から与えられたインダクタンス設定値に応じて、作用させる固定リアクトルを適切に選択することができるようにするためには、外部より入力されたインダクタンス設定値を基に前記負荷回路中で作用させる固定リアクトルを選択する固定リアクトル選択部を備えており、当該固定リアクトル選択部による信号を基に、各開閉スイッチの切り替えがなされるように構成することが好適である。
被試験インバータがモータからの角度検出信号を基に制御を行うものである場合に、より簡単にインバータの試験を行うことを可能とするためには、モータの回転角度の検出信号を模擬した模擬角度検出信号を生成する模擬角度検出信号生成部を備えており、接続された被試験インバータに対して前記模擬角度検出信号生成部による模擬角度検出信号を出力するように構成することが好適である。
以上説明した本発明によれば、SRモータを接続した場合と同等の負荷を容易に生成して与えることができ、簡便に被試験インバータの試験を行うことが可能となるインバータ試験装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
<第1実施形態>
第1実施形態のインバータ試験装置は、図1に示す回路構成図のように構成されている。このインバータ試験装置1は、SRモータを駆動させるためのインバータの試験に用いられるものであり、試験対象となる被試験インバータ9を接続され、この被試験インバータ9に対して、模擬対象となるSRモータの特性に応じた負荷を与えるように構成されている。本実施形態では、被試験インバータ9が3相SRモータを駆動するための3相の電圧出力を行うものである場合を例として示している。
<第1実施形態>
第1実施形態のインバータ試験装置は、図1に示す回路構成図のように構成されている。このインバータ試験装置1は、SRモータを駆動させるためのインバータの試験に用いられるものであり、試験対象となる被試験インバータ9を接続され、この被試験インバータ9に対して、模擬対象となるSRモータの特性に応じた負荷を与えるように構成されている。本実施形態では、被試験インバータ9が3相SRモータを駆動するための3相の電圧出力を行うものである場合を例として示している。
被試験インバータ9及びインバータ試験装置1は、ともに上位コントローラ7に接続しており、上位コントローラ7による指令に応じて動作を行うように構成している。上位コントローラ7では試験を行うための条件を内部に記憶しておき、その条件下において被試験インバータ9の試験を行うことができる。
被試験インバータ9は、回生コンバータ61に接続された電圧調整回路62に接続され直流電力の供給を受ける。また、被試験インバータ9の試験をより広い条件下で行うことができるように、電気負荷装置63及び冷却水温度調節器64を接続している。
被試験インバータ9は、供給された直流電力を基にして内部に備えるスイッチング素子93,94(図3参照)の切り替え(スイッチング)を行うことによって、出力ライン91(91U,91V,91W)よりU相・V相・W相に対応する3相電圧を出力できる。なお、被試験インバータ9は、後に詳述するように、出力ライン91から出力される電流量がほぼ一定になるように電流値を監視しながらスイッチング素子93,94の制御を行うことで、いわゆる定電流制御を行うように構成されている。
インバータ試験装置1は、このような被試験インバータ9の試験を行うためのものであり、主として負荷生成手段3と、これを制御するための制御手段4とから構成されている。さらに、負荷生成手段3は、3つの負荷回路31(31U,31V,31W)より構成されており、各負荷回路31U,31V,31Wはそれぞれ対応する出力ライン91U,91V,91Wに接続されている。
各負荷回路31には、直流用の固定リアクトル(DCL)32が直列に接続され、さらに複数の、本実施形態では8つの固定リアクトル33〜33が直列に接続されている。そして、各固定リアクトル33には開閉スイッチとしてのコンタクタ34が並列に接続されている。コンタクタ34は電流を供給することで回路を接続状態とし、電流の供給を停止することで回路を切断状態とする電磁開閉器として構成されている。コンタクタ34は電流を供給されることによって対応する固定リアクトル33の前後を短絡して、固定リアクトル33に電流が流れないようにすることができる。上記固定リアクトル32のインダクタンス値は50μHと設定し、これ以外の固定リアクトル33〜33のインダクタンス値は50μH、100μH、200μH、400μH、800μH、1600μH、3200μH、6400μHと、図中の左から順に2倍になるよう互いに異ならせてある。
制御手段4は、固定リアクトル選択部41と、記憶部42とを備えるとともに、模擬角度検出信号生成部としてのレゾルバ信号模擬部43を備えている。
記憶部42には、上述した固定リアクトル32,33〜33の各インダクタンス値をデータとして記憶しておくものである。固定リアクトル選択部41は、記憶部42に記憶されたデータを基に、固定リアクトル32に加えて作用させる固定リアクトル33〜33を選択して、負荷を切り替えるための切替信号Scを負荷生成手段3に出力するように構成されている。
レゾルバ信号模擬部43は、上位コントローラ7からの回転数指令信号Sgの入力を受けて、これを基に回転角度θを生成する。そして、被試験インバータ9よりレゾルバ励磁信号Seを入力され、このレゾルバ励磁信号Seと上記回転角度θを基に、レゾルバ帰還信号Sθ1,Sθ2を生成して被試験インバータ9に出力する。被試験インバータ9は、これら模擬角度検出信号としてのレゾルバ帰還信号Sθ1,Sθ2を基にして、各出力ライン91(91U,91V,91W)からの出力の制御を行う。以下、2つのレゾルバ帰還信号Sθ1,Sθ2を総称して模擬角度検出信号Sθと表現する。
図2は、上述したインバータ試験装置1を模式的に示したブロック図であり、1相分のみを抜き出して簡略化して表している。
上述したように、被試験インバータ9からの出力ライン91は負荷回路31に直列に接続されている。負荷回路31は、上記の固定リアクトル32,33〜33を直列に接続されるとともに、被試験インバータ9に最も近い上流側の固定リアクトル32を除く、固定リアクトル33〜33にはコンタクタ34〜34がそれぞれ並列に接続されている。なお、この図では固定リアクトル32を3つに簡略化して示しているが、図1と同様に8つを直列に接続してもよい。
上記の回路構成について別の見方をすると、各固定リアクトル33に並列に短絡回路35が接続され、この短絡回路35の途中にはコンタクタ34が設けられることで短絡回路35の断接を可能に構成されているといえる。これら固定リアクトル33、短絡回路35及びコンタクタ34が組となって、一つのインダクタンス変更要素36を構成している。そして、負荷回路31は、最も上流側に位置する固定リアクトル32に、複数のインダクタンス変更要素36〜36を直列に接続したものと捉えることができる。また、各インダクタンス変更要素36を構成するコンタクタ34〜34は一つの切替部37をさらに構成しており、後述する固定リアクトル選択部41より出力される切替信号Scを入力されることで、各コンタクタ34〜34は接続状態と切断状態とを選択的に切り替えるようになっている。
制御手段4は、上述したように固定リアクトル選択部41、記憶部42及びレゾルバ信号模擬部43を備え、負荷回路31全体のインダクタンスを変更するように構成されている。ここで、制御手段4は、CPU,メモリ及びインターフェースを備えた通常のマイクロプロセッサ等により構成されるもので、メモリには予め処理に必要なプログラムが格納してあり、CPUは逐次必要なプログラムを取り出して実行し、周辺ハードリソースと協働して、所定の機能を実現するものである。
固定リアクトル選択部41は、図示しない入力手段を介し外部より入力されるインダクタンス設定値Lcを基にして、記憶部42に記憶された各固定リアクトル33〜33のインダクタンス値を参照しながら、作用させる固定リアクトル33を選択する。固定リアクトル選択部41からは、選択した固定リアクトル33を作用させるためにこれに接続された短絡回路35を開状態とするべくコンタクタ34を切断状態とし、選択しない固定リアクトル33を作用させないためにこれに接続された短絡回路35を閉状態とするべくコンタクタ34を接続状態とするよう、切替部37に切替信号Scを出力するようになっている。切替部37は、切替信号Scに応じて、各コンタクタ34〜34を開状態または閉状態の何れかに設定するため、固定リアクトル選択部41により選択された固定リアクトル33のみが作用し、それ以外の固定リアクトル33は短絡回路35によって前後を短絡されることで作用しなくなる。
なお、インダクタンス変更要素36〜36を構成する固定リアクトル33〜33の全てを短絡して作用させない場合もあり、さらには複数の固定リアクトル33〜33を同時に選択して作用させる場合もある。
記憶部42は、上述した通り、図示しない入力手段を介して入力された固定リアクトル32,33〜33のインダクタンス値をデータとして記憶しておくことができる。もちろん、固定リアクトル32,33〜33を変更した場合には、それに応じてデータの内容を変更することが可能となっている。
レゾルバ信号模擬部43は、上位コントローラ7より入力される回転数指令信号Sgに応じて模擬角度検出信号Sθを生成して出力する。被試験インバータ9は、上位コントローラ7と情報の授受を行いながら、レゾルバ信号模擬部43より入力される模擬角度検出信号Sθを基に動作し、実際のモータを駆動させる際と同様の電圧を出力ライン91より出力するようになっている。
ここで、固定リアクトル選択部41による固定リアクトル33の選択についての考え方を説明する。一般に、リアクトルが直列に接続されている場合には、回路全体の総合インダクタンスLtotalは、各リアクトルのインダクタンスの和となる。そのため、本実施形態の負荷回路31における総合インダクタンスLtotalは、前後を短絡されることなく実質的に作用する固定リアクトル32,33〜33の各インダクタンス値を足し合わせたものとなる。従って、各インダクタンス変更要素36が備えるコンタクタ34の断接状態を切り替え、各固定リアクトル33が作用するか否かを決定することで、負荷回路31における総合インダクタンスLtotalを変更することができる。
すなわち、図2の負荷回路31において、固定リアクトル32のインダクタンス値をLout0、固定リアクトル33〜33のインダクタンス値をそれぞれLout1,Lout2,Lout3とした場合、全てのコンタクタ34〜34を開状態として全ての固定リアクトル32,33〜33を作用させた際には、負荷回路31の総合インダクタンスLtotalは最大値Lout0+Lout1+Lout2+Lout3となる。そして、全てのコンタクタ34〜34を閉状態として、各固定リアクトル33〜33の前後を短絡した場合、固定リアクトル32のみが作用して総合インダクタンスLtotalは最小値であるLout0となる。さらには、各固定リアクトル33〜33の断接状態を切り替えることで、多段階に総合インダクタンスLtotalを変更することができる。
より具体的には、図1に示したような固定リアクトル32、固定リアクトル33〜33を備える構成とした場合には、固定リアクトル33〜33をそれぞれ異なるインダクタンス値のものに設定していることから、総合インダクタンスLtotalを50〜12800μHの間で、50μH刻みに細かく変更することができる。なお、固定リアクトル33〜33の個数やそれぞれのインダクタンス値は適宜変更して構成してもよい。
固定リアクトル選択部41は、外部より入力されるインダクタンス設定値Lcを基にして、記憶部42内のデータを参照しながら、このインダクタンス設定値Lcに総合インダクタンスLtotalが最も近くなるように、作用させる固定リアクトル33〜33を選択するようにしている。被試験インバータ9の試験を行う場合には、予め固定リアクトル選択部41を通じて負荷回路31の総合インダクタンスLtotalを設定しておき、このインダクタンス値Ltotalを維持させた状態で被試験インバータ9を動作させる。
上記のように構成したインバータ試験装置1を用いた場合の被試験インバータ9の動作について図3及び図4を用いて説明を行う。まず、その前提として、このインバータ試験装置1を接続する被試験インバータ9の概略構成について説明を行う。
被試験インバータ9は、上述した定電流制御を行うため、図3(a)に示すように、スイッチング素子93,94の上流側にヒステリシスコンパレータ92を備えている。ヒステリシスコンパレータ92には、電流指令値Isと出力ライン91で検出された電流検出値Irとが入力されるようになっている。ヒステリシスコンパレータ92では、電流指令値Isと電流検出値Irとの比較を行い、電流検出値Irが電流指令値Isを中心とする一定の範囲内、すなわち上限値Ith1と下限値Ith2(図4参照)との間になるように、スイッチング素子93、94のオンとオフとを切り替えるようになっている。こうすることで、図3(b)に示すように、被試験インバータ9からは各相に通電する間ほぼ一定の電流値が供給される。
しかしながら、これを詳細に見ると、被試験インバータ9によりSRモータ601(図7参照)を動作させる際には、図4(a1),(b1),(c1)に示したような動作特性を示すものと考えられる。
図4(a1)は、ロータ角度の変化によってインダクタンスLが変化する様子を示したものであり、図8と同様の内容を表している。上述したようにロータ611とステータ621の突極612,622同士が対向する位置関係になる場合にインダクタンスLが最大となる。通常、SRモータを駆動させる場合には、突極612,622同士がある程度近くなった状態より突極612,622同士が対向するまでの間で、すなわちインダクタンスLが最大値となるまでの間で突極622のコイル623に電流を流し、突極612,622間に磁気吸引力を生じさせる。
そのため、この間では図4(b1)に示すように、矩形状のパターンの電流指令値Isを与える。そうすると、電流検出値Irが上限値Ith1を下回っているために、スイッチング素子93,94(図3参照)の切り替えによって、図4(c1)に示すように出力ライン91より電圧Vが出力されて電流検出値Irが急激に増大する。そして、電流検出値Irが上限値Ith1に達すると、スイッチング素子93,94(図3参照)の切り替えによって出力ライン91より電圧Vの出力が停止され、電流検出値Irは減少に転ずる。さらに、電流検出値Irが下限値Ith2まで下がると、再び出力ライン91より電圧Vが出力されて電流検出値Irが増大する。このように、電流指令値Isが与えられている間には電圧Vの出力と出力停止が繰り返されることで、電流検出値Irが上限値と下限値との間で増減を繰り返すことになる。
電流検出値Irが増減する間には、図4(a1)で示したようにインダクタンスLは、増大していくことになるため、徐々に電流変化率は低下し、電流検出値Irの傾きが小さくなっていく。従って、一定の範囲内で定電流制御を行っているにも関わらず、スイッチング素子93,94(図3参照)による切り替えのタイミングは段々と遅くなっていく。
これに対して、本願実施形態におけるインバータ試験装置1を用いた場合には、図4(a2),(b2),(c2)に示すような動作特性が得られる。以下、図2を参照しつつ説明を行う。まず、上述した固定リアクトル選択部41に、所定のインダクタンス設定値Lcを入力して、これに近い総合インダクタンスLtotalとなるよう負荷回路31の設定を行う。そして、被試験インバータ9を動作させた場合、レゾルバ信号模擬部43からの模擬角度検出信号Sθに応じて矩形状のパターンの電流指令値Isが設定され、これを基にした定電流制御がなされる。
この場合においても、実際にモータを駆動させる場合と同様に、電流指令値Isが与えられている間に、電流検出値Irは上限Ith1と下限Ith2の範囲で増減を繰り返す。ただし、この場合にはインダクタンスLtotalが固定リアクトル32,33〜33によって一定値とされているため、電流変化率すなわち電流検出値Irの傾きはほぼ一定のままとなる。従って、スイッチング素子93,94(図3参照)による切り替えはほぼ同じタイミングで繰り返し行われることになる。
このように、被試験インバータ9の試験の間はインダクタンスLを一定値に維持することで動作の安定化を図るとともに、スイッチング素子93,94の動作タイミング(図3参照)をほぼ一定のものとして、単位時間あたりのスイッチング回数を容易に把握することができる。そのため、被試験インバータ9の試験に際して、固定リアクトル選択部41を通じて負荷回路31のインダクタンスLtotalの設定を行うことで、図4(b1)に示した実際のモータを駆動させるために必要なスイッチング回数と、同等のスイッチング回数とすることができる。
発明者らの知見によれば、被試験インバータ9における発熱は、電流値とスイッチング回数による影響が最も大きく、スイッチング間の幅による影響は小さい。そのため、本インバータ試験装置1のように、スイッチングのタイミングが一定となった場合でも影響は少なく、実際のモータを接続した場合と同等のスイッチング回数とすることで、スイッチング素子93,94による発熱量をモータ接続時と同等にすることができる。従って、本実施形態のインバータ試験装置1は、ごく簡単な構造でありながら、インダクタンス設定値Lcを適切に設定するのみで、SRモータを接続した場合と同様の負荷を被試験インバータ9に与えて、実用的な試験を行うことが可能となる。
以上のように、本実施形態におけるインバータ試験装置1は、被試験インバータ9からの出力ライン91に直列に接続される負荷回路31を具備し、負荷回路31は直列に接続された複数のインダクタンス切替要素36〜36を含み、各インダクタンス切替要素36を、固定リアクトル33と、その固定リアクトル33に並列に接続された短絡回路35と、短絡回路35に設けられた開閉スイッチとしてのコンタクタ34とから構成したものである。
このように構成しているため、各インダクタンス切替要素36が備えるコンタクタ34の断接すなわち開閉を切り替えることによって、作用する固定リアクトル33を切り替え、負荷回路31全体の総合インダクタンスLtotalを変更することができる。そのため、インダクタンスLtotalを適切に設定するのみで、モータが回転する際に生じるものと同等の負荷を被試験インバータ9に与えることができ、被試験インバータ9の試験を簡便に行うことが可能となる。
また、同一の負荷回路31を構成する複数のインダクタンス切替要素36〜36に備わる各固定リアクトル33〜33が、互いに異なる大きさのインダクタンスLを持つように設定していることから、固定リアクトル33〜33を選択的に用いることで、負荷回路31全体の総合インダクタンスLtotalを広い範囲で細かく設定することができるため、より正確な試験を行うことが可能となる。
さらに、外部より入力されたインダクタンス設定値Lcを基に負荷回路31中で作用させる固定リアクトル33を選択する固定リアクトル選択部41を備えており、固定リアクトル選択部41による信号である切替信号Scを基に、各コンタクタ34〜34の切り替えがなされるように構成していることから、負荷回路31全体の総合インダクタンスLtotalを簡単にインダクタンス設定値Lcに対応したものとすることが可能となる。
そして、モータの回転角度θの検出信号を模擬した模擬角度検出信号Sθを生成する模擬角度検出信号生成部としてのレゾルバ信号模擬部43を備えており、接続された被試験インバータ9に対してレゾルバ信号模擬部43による模擬角度検出信号Sθを出力するように構成していることから、被試験インバータ9が、モータからの角度検出信号を用いて制御を行うものである場合、この角度検出信号に代えてレゾルバ信号模擬部43により生成した模擬角度検出信号Sθを利用することで、より簡単に被試験インバータ9の試験を行うことが可能となる。
<第2実施形態>
図5は、第2実施形態のインバータ試験装置101の構成を示すものであり、図2と同様に、一部の相を抜き出して示した模式図となっている。本実施形態では、負荷回路131の構成と、これの切り替えを行うための固定リアクトル選択部141を含む制御手段104の構成が第1実施形態とは異なっている。本実施形態においては、第1実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
図5は、第2実施形態のインバータ試験装置101の構成を示すものであり、図2と同様に、一部の相を抜き出して示した模式図となっている。本実施形態では、負荷回路131の構成と、これの切り替えを行うための固定リアクトル選択部141を含む制御手段104の構成が第1実施形態とは異なっている。本実施形態においては、第1実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
負荷回路131は、3つのインダクタンス変更要素136を並列に接続されており、各インダクタンス変更要素136は、固定リアクトル33と開閉スイッチであるコンタクタ34とを直列に接続して構成されている。そのため、コンタクタ34の開閉を行うことで、これに直列に接続された固定リアクトル33の接続状態を切り替えることが可能となっている。なお、この図では固定リアクトル33を3つに簡略化して示しているが、図1と同様に8つを直列に接続してもよい。もちろん、これ以外の個数に設定しても差し支えない。
3つのコンタクタ34〜34は一つの切替部137を構成しており、固定リアクトル選択部141より出力される切替信号Scを入力されることで、各コンタクタ34〜34は接続状態と切断状態とを選択的に切り替えるようになっている。
ここで、固定リアクトル選択部141による固定リアクトル33の選択についての考え方を説明する。一般に、リアクトルが並列に接続されている場合には、回路全体の総合インダクタンスLtotalは、各リアクトルが持つインダクタンスの逆数の和の逆数になる。そのため、本実施形態の負荷回路131における総合インダクタンスLtotalは、全てのコンタクタ34〜34を閉状態とした場合に、1/{(1/Lout1)+(1/Lout2)+(1/Lout3)}となる。従って、各インダクタンス変更要素136が備えるコンタクタ34の断接状態を切り替え、各固定リアクトル33が作用するか否かを決定することで、負荷回路31における総合インダクタンスLtotalを多段階に変更することができる。また、各固定リアクトル33〜33のインダクタンス値を互いに異なる値に設定しておけば、より広い範囲で細かく総合インダクタンスLtotalを変更することができる。
記憶部42には、各固定リアクトル33〜33のインダクタンス値をデータとして記憶しておき、固定リアクトル選択部141は、外部から入力されたインダクタンス設定値Lcに総合インダクタンスLtotalが近くなるように、作用させる固定リアクトル33を選択し、それに対応する切替信号Scを切替部137に出力する。
こうすることで、簡単に負荷回路131のインダクタンスLを設定し、被試験インバータ9を動作させて試験を行うことができる。
以上のように、被試験インバータ9からの出力ライン91に直列に接続される負荷回路131を具備し、この負荷回路131は並列に接続されたインダクタンス切替要素136〜136を含み、各インダクタンス切替要素136を、固定リアクトル33と、固定リアクトル33に直列に接続された開閉スイッチであるコンタクタ34とから構成したものである。
このように構成しているため、各インダクタンス切替要素136が備えるコンタクタ34を切り替えることによって、作用する固定リアクトル33を切り替え、負荷回路131全体の総合インダクタンスLtotalを変更することができる。そのため、インダクタンスLtotalを適切に設定するのみで、モータが回転する際に生じるものと同等の負荷を被試験インバータ9に与えることができ、被試験インバータ9の試験を簡便に行うことが可能となる。さらには、上述した第1実施形態に準じた効果を得ることもできる。
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態では、被試験インバータ9として3相のSRモータを駆動するための3相のインバータの例を記載していたが、SRモータは3相以外であってもよく、原理的には単相であっても駆動させることが可能である。そこで上述したインバータ試験装置1も、単相、あるいは3相とは異なる複数の相に対応したものとして構成することができ、相数に応じて負荷回路31(131)の個数を変更することで足りる。
また、開閉スイッチとしてコンタクタ34を使用していたが、回路の断接を行うことができる限り他のスイッチング要素を用いてもよい。
さらには、上述の実施形態では、制御手段4に設けた固定リアクトル選択部41(141)からの切替信号Scによって、自動的にコンタクタ34の断接を行うように構成していたが、これを手動切替によって行うように構成してもよく、この場合にはより製造コストを低減することができる。
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
1…インバータ試験装置
4…制御手段
9…被試験インバータ
31,131…負荷回路
33…固定リアクトル
34…コンタクタ(開閉スイッチ)
35…短絡回路
36,136…インダクタンス切替要素
41,141…固定リアクトル選択部
43…レゾルバ信号模擬部(角度検出信号生成部)
91…出力ライン
L…インダクタンス
Ltotal…(負荷回路の)総合インダクタンス
Sc…切替信号
Sθ…模擬角度検出信号
4…制御手段
9…被試験インバータ
31,131…負荷回路
33…固定リアクトル
34…コンタクタ(開閉スイッチ)
35…短絡回路
36,136…インダクタンス切替要素
41,141…固定リアクトル選択部
43…レゾルバ信号模擬部(角度検出信号生成部)
91…出力ライン
L…インダクタンス
Ltotal…(負荷回路の)総合インダクタンス
Sc…切替信号
Sθ…模擬角度検出信号
Claims (5)
- 被試験インバータからの出力ラインに直列に接続される負荷回路を具備し、
当該負荷回路は直列に接続された複数のインダクタンス切替要素を含み、
各インダクタンス切替要素を、固定リアクトルと、当該固定リアクトルに並列に接続された短絡回路と、当該短絡回路に設けられた開閉スイッチとから構成したことを特徴とするインバータ試験装置。 - 被試験インバータからの出力ラインに直列に接続される負荷回路を具備し、
当該負荷回路は並列に接続されたインダクタンス切替要素を含み、
各インダクタンス切替要素を、固定リアクトルと、当該固定リアクトルに直列に接続された開閉スイッチとから構成したことを特徴とするインバータ試験装置。 - 同一の負荷回路を構成する複数のインダクタンス切替要素に備わる各固定リアクトルが、互いに異なる大きさのインダクタンスを持つように設定したことを特徴とする請求項1又は2記載のインバータ試験装置。
- 外部より入力されたインダクタンス設定値を基に前記負荷回路中で作用させる固定リアクトルを選択する固定リアクトル選択部を備えており、当該固定リアクトル選択部による信号を基に、各開閉スイッチの切り替えがなされるように構成したことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のインバータ試験装置。
- モータの回転角度の検出信号を模擬した模擬角度検出信号を生成する模擬角度検出信号生成部を備えており、接続された被試験インバータに対して前記模擬角度検出信号生成部による模擬角度検出信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のインバータ試験装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109633323A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-16 | 杭州银湖电气设备有限公司 | 一种可调电抗器负载试验*** |
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2014
- 2014-03-31 JP JP2014071974A patent/JP2015195667A/ja active Pending
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