JP2020089121A

JP2020089121A - Electric conversion device

Info

Publication number: JP2020089121A
Application number: JP2018222142A
Authority: JP
Inventors: 航平柏木; Kohei Kashiwagi; 飛鳥大竹; Asuka Otake; 将樹佐藤; Masaki Sato
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-28
Also published as: JP6957120B2

Abstract

To provide an electric conversion device capable of setting a high impedance between test terminals at the time of a partial discharge test.SOLUTION: An electric conversion device comprises a main circuit including a capacitor applying a DC voltage. The capacitor includes: a first capacitor; a first main terminal to which one electrode of the first capacitor is connected; a second main terminal to which the other electrode of the first capacitor is connected; a second capacitor having a statistic capacitance value smaller than that of the first capacitor; a first auxiliary terminal to which one electrode of the second capacitor is connected; a second auxiliary terminal to which the other electrode of the second capacitor is connected; a first short circuit bar electrically connecting between the first main terminal and the first auxiliary terminal, and detachably and attachably provided; and a second short circuit bar electrically connecting between the second main terminal and the second auxiliary terminal and detachably and attachably provided.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a power conversion device.

電力変換装置には、高い安全性が求められる。電力変換装置の安全性を確保するために、部分放電試験が行われる場合がある。部分放電試験は、たとえば、装置の種類等に応じて、電気学会電気規格調査会標準規格（ＪＥＣ）や国際電気標準会議（ＩＥＣ）規格等が制定されている。 The power converter is required to have high safety. A partial discharge test may be performed to ensure the safety of the power converter. For the partial discharge test, for example, the Institute of Electrical Engineers of Japan, Electrical Standards Committee (JEC) and International Electrotechnical Commission (IEC) standards have been established according to the type of device.

装置や部品等の部分放電（コロナ放電）を測定する測定装置では、測定時に被測定物のインピーダンスよりも十分小さなインピーダンスを有するカップリングコンデンサを設ける必要がある。一方で、電力変換装置の出力容量等によっては、主回路に用いられているコンデンサの静電容量は、大きな値に設定されている場合がある。そのため、測定端子間のインピーダンスが、カップリングコンデンサのインピーダンスよりも低くなることがあり、正確に部分放電試験を行えない場合が生じ得る。 In a measuring device that measures partial discharge (corona discharge) of a device or a part, it is necessary to provide a coupling capacitor having an impedance sufficiently smaller than the impedance of the measured object at the time of measurement. On the other hand, the electrostatic capacitance of the capacitor used in the main circuit may be set to a large value depending on the output capacitance of the power converter and the like. Therefore, the impedance between the measurement terminals may be lower than the impedance of the coupling capacitor, and the partial discharge test may not be performed accurately.

特開平７−２６０８６９号公報JP-A-7-260869

実施形態は、部分放電試験時に試験端子間のインピーダンスを高く設定することができる電力変換装置を提供する。 The embodiment provides a power converter capable of setting a high impedance between test terminals during a partial discharge test.

実施形態に係る電力変換装置は、出力しまたは入力する直流電圧を電力変換する。この電力変換装置は、前記直流電圧を印加するコンデンサを含む主回路を備える。前記コンデンサは、第１静電容量値を有する第１コンデンサと、前記第１コンデンサの一方の電極が接続された第１主端子と、前記第１コンデンサの他方の電極が接続された第２主端子と、前記第１静電容量値よりも小さい第２静電容量値を有する第２コンデンサと、前記第２コンデンサの一方の電極が接続された第１補助端子と、前記第２コンデンサの他方の電極が接続された第２補助端子と、前記第１主端子および前記第１補助端子間を電気的に接続し、着脱可能に設けられた第１短絡バーと、前記第２主端子および前記第２補助端子間を電気的に接続し、着脱可能に設けられた第２短絡バーと、を含む。 The power converter according to the embodiment performs power conversion on a DC voltage that is output or input. This power converter includes a main circuit including a capacitor that applies the DC voltage. The capacitor includes a first capacitor having a first capacitance value, a first main terminal to which one electrode of the first capacitor is connected, and a second main terminal to which the other electrode of the first capacitor is connected. A terminal, a second capacitor having a second capacitance value smaller than the first capacitance value, a first auxiliary terminal to which one electrode of the second capacitor is connected, and the other of the second capacitors A second auxiliary terminal to which the electrode is connected, the first main terminal and the first auxiliary terminal are electrically connected, and a detachably provided first shorting bar, the second main terminal and the And a second short-circuit bar which is electrically connected between the second auxiliary terminals and is detachably provided.

本実施形態では、部分放電試験時に試験端子間のインピーダンスを高く設定することができる電力変換装置が実現される。 In the present embodiment, a power conversion device capable of setting a high impedance between test terminals during a partial discharge test is realized.

第１の実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the power converter device which concerns on 1st Embodiment. 図２（ａ）は、電力変換装置に用いられるコンデンサの外観を例示する模式的な斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のコンデンサの等価回路の例である。FIG. 2A is a schematic perspective view illustrating the appearance of a capacitor used in a power conversion device. FIG. 2B is an example of an equivalent circuit of the capacitor of FIG. 図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施形態の電力変換装置の一部を例示する簡略化された回路図である。3A and 3B are simplified circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the embodiment. 図４（ａ）は、部分放電試験の方法を模式的に例示するブロック図である。図４（ｂ）は、図２（ｂ）のコンデンサの部分放電試験時の等価回路の例である。FIG. 4A is a block diagram schematically illustrating the method of the partial discharge test. FIG. 4B is an example of an equivalent circuit in the partial discharge test of the capacitor of FIG. 2B. 図５（ａ）は、第２の実施形態の電力変換装置に用いられるコンデンサの外観の例を示す斜視図およびその等価回路である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のコンデンサの部分放電試験時の外観を示す斜視図およびその等価回路である。FIG. 5A is a perspective view showing an example of the appearance of a capacitor used in the power converter of the second embodiment and its equivalent circuit. FIG. 5B is a perspective view showing the appearance of the capacitor of FIG. 5A during a partial discharge test and its equivalent circuit.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
It should be noted that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each portion, the size ratio between the portions, and the like are not always the same as the actual ones. Even when the same portion is shown, the dimensions and ratios may be different depending on the drawings.
In the specification and the drawings of the application, components similar to those described in regard to a drawing thereinabove are marked with like reference numerals, and a detailed description is omitted as appropriate.

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の電力変換装置１０は、交流回路１と直流回路２との間に接続される。電力変換装置１０は、端子（図示せず）を介して交流回路１に接続される。電力変換装置１０は、端子（図示せず）を介して直流回路２に接続される。交流回路１は、たとえば交流電源である。交流回路１は、交流電源を含む電力系統等であってもよい。交流回路１は、電動機等の交流負荷であってもよい。直流回路２は、たとえば直流電源である。直流回路２は、直流電源を含む直流系統等であってもよい。 (First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a power conversion device according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 10 of the present embodiment is connected between an AC circuit 1 and a DC circuit 2. The power conversion device 10 is connected to the AC circuit 1 via a terminal (not shown). The power conversion device 10 is connected to the DC circuit 2 via a terminal (not shown). The AC circuit 1 is, for example, an AC power supply. The AC circuit 1 may be a power system including an AC power source or the like. The AC circuit 1 may be an AC load such as an electric motor. The DC circuit 2 is, for example, a DC power supply. The DC circuit 2 may be a DC system including a DC power supply.

電力変換装置１０は、交流回路１の交流電圧を直流電圧に変換して直流回路２に供給し、直流回路２の直流電圧を交流電圧に変換して交流回路１に供給する。電力変換装置１０は、交流−直流間で双方向にあるいは単一方向に電力変換する。 The power converter 10 converts the AC voltage of the AC circuit 1 into a DC voltage and supplies it to the DC circuit 2, and converts the DC voltage of the DC circuit 2 into an AC voltage and supplies it to the AC circuit 1. The power converter 10 converts power between AC and DC bidirectionally or unidirectionally.

なお、本明細書では、上述のように交流−直流間の電力変換を行う電力変換装置について説明するが、直流−直流間の変換や交流−交流間の電力変換をする変換回路を有する電力変換装置にも同様に適用することができる。 In addition, in this specification, although the power converter which performs the power conversion between AC-DC as mentioned above is demonstrated, the power conversion which has the conversion circuit which performs the conversion between DC-DC and the power conversion between AC-AC. The same can be applied to the device.

電力変換装置１０は、主回路２０を備える。主回路２０は、スイッチング素子２２とコンデンサ３０とを含む。スイッチング素子２２は、供給された交流電圧または直流電圧を所望の時比率でスイッチングする。スイッチング素子２２は、たとえばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の自己消弧型の半導体素子である。スイッチング素子２２は、図示しない制御回路や駆動回路等によって駆動され、電力変換装置１０が供給する直流電圧や交流電圧等を制御する。 The power conversion device 10 includes a main circuit 20. The main circuit 20 includes a switching element 22 and a capacitor 30. The switching element 22 switches the supplied AC voltage or DC voltage at a desired duty ratio. The switching element 22 is a self-extinguishing type semiconductor element such as an IGBT or a MOSFET. The switching element 22 is driven by a control circuit, a drive circuit, or the like (not shown), and controls a DC voltage, an AC voltage, or the like supplied by the power conversion device 10.

コンデンサ３０は、スイッチング素子２２によってスイッチングされた電圧を平滑し、あるいはスイッチング素子２２によってスイッチングする直流電圧を保持する。コンデンサ３０は、フィルムコンデンサやアルミ電解コンデンサ等である。コンデンサ３０の静電容量値は、電力変換装置１０の出力容量に応じて、設定されている。 The capacitor 30 smoothes the voltage switched by the switching element 22 or holds the DC voltage switched by the switching element 22. The capacitor 30 is a film capacitor, an aluminum electrolytic capacitor, or the like. The capacitance value of the capacitor 30 is set according to the output capacitance of the power conversion device 10.

図２（ａ）は、電力変換装置に用いられるコンデンサの外観を例示する模式的な斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のコンデンサの等価回路の例である。
図２（ａ）に示すように、コンデンサ３０は、ケース３１と、主コンデンサ端子（第１主端子、第２主端子）３２ａ，３２ｂと、試験用端子（第１補助端子、第２補助端子）３３ａ，３３ｂと、短絡バー３４，３５と、を含む。 FIG. 2A is a schematic perspective view illustrating the appearance of a capacitor used in a power conversion device. FIG. 2B is an example of an equivalent circuit of the capacitor of FIG.
As shown in FIG. 2A, the capacitor 30 includes a case 31, main capacitor terminals (first main terminal, second main terminal) 32a, 32b, and test terminals (first auxiliary terminal, second auxiliary terminal). ) 33a, 33b and shorting bars 34, 35.

ケース３１は、この例では、直方体状の形状を有する。ケースの形状は、直方体に限らず、円筒形状等任意の形状とすることができるが、以下では直方体形状のケース３１であるものとする。なお、ケース３１の材質には、特に限定はなく、導電性の材料でもよいし、樹脂等の絶縁性の材料でもよい。 In this example, the case 31 has a rectangular parallelepiped shape. The shape of the case is not limited to a rectangular parallelepiped, but may be any shape such as a cylindrical shape, but in the following, it is assumed that the case 31 has a rectangular parallelepiped shape. The material of the case 31 is not particularly limited, and may be a conductive material or an insulating material such as resin.

ケース３１の１つの面に主コンデンサ端子３２ａ，３２ｂおよび試験用端子３３ａ，３３ｂが設けられている。主コンデンサ端子３２ａ，３２ｂは、たとえばコンデンサ３０の耐圧に応じて設定された沿面距離を確保できる距離だけ離れて設けられている。この例では、主コンデンサ端子３２ａ，３２ｂは、ケース３１の方形の面を構成する１つの辺に近接し、その辺に沿って設けられている。 The main capacitor terminals 32a and 32b and the test terminals 33a and 33b are provided on one surface of the case 31. The main capacitor terminals 32a and 32b are provided apart from each other by a distance that can secure a creepage distance set according to the breakdown voltage of the capacitor 30, for example. In this example, the main capacitor terminals 32a and 32b are provided close to and along one side forming the rectangular surface of the case 31.

試験用端子３３ａ，３３ｂは、この例では、主コンデンサ端子３２ａ，３２ｂが配置されている辺に対向する辺に近接し、その辺に沿って設けられている。また、試験用端子３３ａ，３３ｂは、主コンデンサ端子３２ａ，３２ｂの離間距離とほぼ同じ距離だけ離れて設けられている。 In this example, the test terminals 33a and 33b are provided near the side opposite to the side on which the main capacitor terminals 32a and 32b are arranged and along the side. The test terminals 33a and 33b are provided at a distance substantially the same as the distance between the main capacitor terminals 32a and 32b.

短絡バー３４，３５は、長方形状の導電性（たとえば銅を含む合金）の板材である。短絡バー３４，３５は、ほぼ同一の形状を有する。 The short-circuit bars 34 and 35 are rectangular conductive (for example, an alloy containing copper) plate materials. The short-circuit bars 34 and 35 have substantially the same shape.

短絡バー３４は、主コンデンサ端子３２ａと試験用端子３３ａとを電気的に短絡するように設けられている。短絡バー３５は、主コンデンサ端子３２ｂと試験用端子３３ｂとを電気的に短絡するように設けられている。短絡バー３４，３５は、主コンデンサ端子３２ａ，３２ｂおよび試験用端子３３ａ，３３ｂにたとえばねじ止め等により着脱可能とされている。 The short-circuit bar 34 is provided so as to electrically short-circuit the main capacitor terminal 32a and the test terminal 33a. The short-circuit bar 35 is provided so as to electrically short-circuit the main capacitor terminal 32b and the test terminal 33b. The short-circuit bars 34 and 35 are attachable to and detachable from the main capacitor terminals 32a and 32b and the test terminals 33a and 33b, for example, by screwing.

後に詳述するように、短絡バー３４，３５は、電力変換装置１０が通常運転時には、主コンデンサ端子３２ａと試験用端子３３ａとを短絡し、主コンデンサ端子３２ｂと試験用端子３３ｂとを短絡して用いられる。また、部分放電試験時には、短絡バー３４，３５の少なくとも一方は、主コンデンサ端子３２ａ（３２ｂ）または試験用端子３３ａ（３３ｂ）のうちの少なくとも一方から取り外される。 As described later in detail, the short-circuit bars 34 and 35 short-circuit the main capacitor terminal 32a and the test terminal 33a and short-circuit the main capacitor terminal 32b and the test terminal 33b during the normal operation of the power converter 10. Used. At the time of the partial discharge test, at least one of the short-circuit bars 34 and 35 is removed from at least one of the main capacitor terminal 32a (32b) and the test terminal 33a (33b).

図２（ｂ）に示すように、コンデンサ３０は、複数の単位コンデンサ４０を含む。この例では、コンデンサ３０は、Ｎ個の単位コンデンサ４０を含んでいる。単位コンデンサ４０は、同一の静電容量値を有する。（Ｎ−１）個の単位コンデンサ４０は、ケース３１の内部で並列に接続されており、一方の電極が主コンデンサ端子３２ａに電気的に接続され、他方の電極が主コンデンサ端子３２ｂに電気的に接続されている。 As shown in FIG. 2B, the capacitor 30 includes a plurality of unit capacitors 40. In this example, the capacitor 30 includes N unit capacitors 40. The unit capacitors 40 have the same capacitance value. The (N-1) unit capacitors 40 are connected in parallel inside the case 31, one electrode is electrically connected to the main capacitor terminal 32a, and the other electrode is electrically connected to the main capacitor terminal 32b. It is connected to the.

残りの１個の単位コンデンサ４０は、ケース３１の内部では、他の（Ｎ−１）個の単位コンデンサ４０に電気的に接続されておらず、一方の電極が試験用端子３３ａに電気的に接続され、他方の電極が試験用端子３３ｂに電気的に接続されている。つまり、並列に接続された（Ｎ−１）個の単位コンデンサ４０と残りの１個の単位コンデンサ４０とは、ケース３１の外部で、短絡バー３４，３５によって電気的に接続される。したがって、コンデンサ３０の静電容量値は、単位コンデンサ４０の静電容量値×Ｎとなる。 The remaining one unit capacitor 40 is not electrically connected to the other (N-1) unit capacitors 40 inside the case 31, and one electrode is electrically connected to the test terminal 33a. And the other electrode is electrically connected to the test terminal 33b. That is, the (N-1) unit capacitors 40 connected in parallel and the remaining one unit capacitor 40 are electrically connected to each other by the short-circuit bars 34 and 35 outside the case 31. Therefore, the capacitance value of the capacitor 30 is the capacitance value of the unit capacitor 40×N.

上述では、すべての単位コンデンサ４０の静電容量値が等しいものとしたが、これに限るものではない。試験用端子間の静電容量値が主コンデンサ端子間の静電容量値に比べて十分小さければ、単位コンデンサの静電容量値は、一部または全部が異なる値であってもよい。また、試験用端子間に接続される単位コンデンサは１つに限らず、２つまたはそれ以上であってもよい。 Although the electrostatic capacitance values of all the unit capacitors 40 are equal in the above description, the present invention is not limited to this. If the capacitance value between the test terminals is sufficiently smaller than the capacitance value between the main capacitor terminals, the capacitance values of the unit capacitors may be partially or entirely different. Moreover, the number of unit capacitors connected between the test terminals is not limited to one, and may be two or more.

図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施形態の電力変換装置の一部を例示する簡略化された回路図である。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、電力変換装置１０の主回路２０ａ，２０ｂ（２０）の例である。
図３（ａ）に示すように、主回路２０ａは、ハーフブリッジ形式の電力変換回路である。主回路２０ａでは、２つのスイッチング素子２２が直列に接続され、コンデンサ３０がスイッチング素子２２の直列回路に並列に接続されている。端子２１ｐ，２１ｎは、低電位側に接続されたスイッチング素子２２の両端にそれぞれ接続されている。主回路２０ａは、交流の相ごとに設けられて変換回路を構成する。あるいは主回路２０ａは、複数設けられ、端子２１ｐ，２１ｎによってカスケード接続されてもよい。 3A and 3B are simplified circuit diagrams illustrating a part of the power conversion device according to the embodiment.
3A and 3B are examples of the main circuits 20a and 20b (20) of the power conversion device 10.
As shown in FIG. 3A, the main circuit 20a is a half-bridge type power conversion circuit. In the main circuit 20a, the two switching elements 22 are connected in series, and the capacitor 30 is connected in parallel to the series circuit of the switching elements 22. The terminals 21p and 21n are respectively connected to both ends of the switching element 22 connected to the low potential side. The main circuit 20a is provided for each AC phase and constitutes a conversion circuit. Alternatively, a plurality of main circuits 20a may be provided and cascade-connected by the terminals 21p and 21n.

図３（ｂ）に示すように、主回路２０ｂは、フルブリッジ形式の電力変換回路である。主回路２０ｂは、２つのスイッチング素子２２の直列回路が並列に接続され、コンデンサ３０がさらに並列に接続されている。端子２１Ｐ，２１Ｎは、直列回路の接続ノードにそれぞれ接続されている。主回路２０ｂは、端子２１Ｐ，２１Ｎを介して、単相交流の入出力を行ってもよいし、交流の相ごとに主回路２０ｂを設けてもよい。また、端子２１Ｐ，２１Ｎによって、主回路２０ｂをカスケード接続してもよい。 As shown in FIG. 3B, the main circuit 20b is a full-bridge type power conversion circuit. In the main circuit 20b, a series circuit of two switching elements 22 is connected in parallel, and a capacitor 30 is further connected in parallel. The terminals 21P and 21N are respectively connected to the connection nodes of the series circuit. The main circuit 20b may perform input/output of single-phase alternating current via the terminals 21P and 21N, or may provide the main circuit 20b for each alternating current phase. Further, the main circuit 20b may be cascade-connected by the terminals 21P and 21N.

主回路は、上述の回路形式に限らず、直流端にコンデンサ３０が接続される回路形式であれば、他の形式であってもよい。たとえば、主回路は、中性点クランプ回路等であってもよい。 The main circuit is not limited to the above-mentioned circuit type, and may be any other type as long as the capacitor 30 is connected to the DC end. For example, the main circuit may be a neutral point clamp circuit or the like.

電力変換装置１０の出力容量によっては、コンデンサ３０の静電容量は、大きな値を有する。そのような主回路を有する電力変換装置１０で部分放電試験を行う場合には、部分放電試験を行う端子間のインピーダンスがコンデンサ３０の静電容量値によって低下してしまい、正確な測定ができないおそれがある。 The capacitance of the capacitor 30 has a large value depending on the output capacitance of the power conversion device 10. When a partial discharge test is performed by the power conversion device 10 having such a main circuit, the impedance between the terminals to be subjected to the partial discharge test may decrease due to the capacitance value of the capacitor 30, and accurate measurement may not be possible. There is.

そこで、実施形態の電力変換装置１０では、主回路２０のコンデンサ３０の静電容量値を、通常の運転用と部分放電試験用との間で切り換える。
図４（ａ）は、部分放電試験の方法を模式的に例示するブロック図である。図４（ｂ）は、図２（ｂ）のコンデンサの部分放電試験時の等価回路の例である。 Therefore, in the power conversion device 10 of the embodiment, the capacitance value of the capacitor 30 of the main circuit 20 is switched between the normal operation and the partial discharge test.
FIG. 4A is a block diagram schematically illustrating the method of the partial discharge test. FIG. 4B is an example of an equivalent circuit in the partial discharge test of the capacitor of FIG. 2B.

図４（ａ）に示すように、部分放電試験システム１００は、試験用電源１０１とコロナ測定器１０２と、カップリングコンデンサ１０３と、を含む。試験用電源１０１は、被試験対象装置１０５の部分放電試験用の端子に電気的に接続される。コロナ測定器１０２は、カップリングコンデンサ１０３を介して被試験対象装置１０５の部分放電試験用の端子に電気的に接続される。 As shown in FIG. 4A, the partial discharge test system 100 includes a test power supply 101, a corona measuring device 102, and a coupling capacitor 103. The test power supply 101 is electrically connected to a terminal for a partial discharge test of the device under test 105. The corona measuring instrument 102 is electrically connected to the terminal for the partial discharge test of the device under test 105 via the coupling capacitor 103.

被試験測定対象装置１０５は、この場合には、電力変換装置１０である。接続する端子は、要求試験項目に応じて任意に設定される。たとえば、交流回路１が接続される端子、直流回路２が接続される端子のすべての組合せについて部分放電試験が行われる。試験用電源１０１、コロナ測定器１０２およびカップリングコンデンサ１０３は、部分放電試験の要求仕様等に応じて適切な機器や装置等が選定される。たとえば、試験用電源１０１は、任意の周波数の交流電源であったり、直流電源であったり、交流電源と直流電源とを組み合わせたり、部分放電試験の要求仕様に応じて選定される。 The device under test 105 to be tested is the power conversion device 10 in this case. The terminals to be connected are set arbitrarily according to the required test items. For example, the partial discharge test is performed on all combinations of terminals to which the AC circuit 1 is connected and terminals to which the DC circuit 2 is connected. As the test power supply 101, the corona measuring device 102, and the coupling capacitor 103, appropriate devices and devices are selected according to the required specifications of the partial discharge test. For example, the test power supply 101 is an AC power supply having an arbitrary frequency, a DC power supply, a combination of an AC power supply and a DC power supply, or selected according to the required specifications of the partial discharge test.

部分放電試験を行う場合には、試験用電源１０１によって試験電圧を印加し、コロナ測定器１０２によって、コロナ放電が発生した際にカップリングコンデンサ１０３に流れる電流を検出する。コロナ測定器１０２は、検出された電流値によって、コロナ放電量を測定し、要求仕様に適合するか否かが判定される。 When performing the partial discharge test, a test voltage is applied by the test power supply 101, and the corona measuring device 102 detects the current flowing through the coupling capacitor 103 when corona discharge occurs. The corona measuring device 102 measures the corona discharge amount based on the detected current value, and determines whether or not the required specifications are met.

ここで、被試験対象装置１０５の測定端子間のインピーダンスが、カップリングコンデンサ１０３の静電容量値によるインピーダンスよりも小さい場合には、電流値が大きく検出されてしまい、正確なコロナ放電量を測定することができない。 Here, when the impedance between the measurement terminals of the device under test 105 is smaller than the impedance due to the capacitance value of the coupling capacitor 103, a large current value is detected and an accurate corona discharge amount is measured. Can not do it.

図４（ｂ）に示すように、電力変換装置１０（被試験対象装置１０５）のコンデンサ３０は、部分放電試験を行う場合には、短絡バー３４，３５のうち少なくとも一方、好ましくは両方について、主コンデンサ端子３２ａ，３２ｂ、試験用端子３３ａ，３３ｂから取り外される。 As shown in FIG. 4B, when performing a partial discharge test, the capacitor 30 of the power conversion device 10 (device under test 105) has at least one of the short-circuit bars 34, 35, and preferably both of them. It is removed from the main capacitor terminals 32a and 32b and the test terminals 33a and 33b.

ケース３１の内部で（Ｎ−１）個並列接続された単位コンデンサ４０は、残りの１個の単位コンデンサ４０と電気的に分離され、残り１個の単位コンデンサ４０が、試験用端子３３ａ，３３ｂを介して、主回路２０（図１、図３）に接続される。したがって、コンデンサ３０の静電容量値は、短絡バー３４，３５除去前の１／Ｎとなる。このときに被試験対象装置１０５の部分放電試験端子間のインピーダンスが、カップリングコンデンサ１０３の静電容量によるインピーダンスよりも十分大きい場合には、コロナ測定器１０２によって正確にコロナ放電量を測定することができ、適切な部分放電試験を行うことができる。 The (N-1) unit capacitors 40 connected in parallel inside the case 31 are electrically separated from the remaining one unit capacitor 40, and the remaining one unit capacitor 40 is connected to the test terminals 33a and 33b. Is connected to the main circuit 20 (FIGS. 1 and 3). Therefore, the capacitance value of the capacitor 30 becomes 1/N before removing the short-circuit bars 34 and 35. At this time, if the impedance between the partial discharge test terminals of the device under test 105 is sufficiently larger than the impedance due to the electrostatic capacitance of the coupling capacitor 103, the corona measuring device 102 should accurately measure the corona discharge amount. Therefore, an appropriate partial discharge test can be performed.

コロナ放電に対する耐量は電圧が印加される対象物の形状に左右されることが知られている。部分放電試験の規格によっては、同じ形状で異なる静電容量値を有するコンデンサを用意して、代替のコンデンサを部分放電試験用に使用することが認められている場合がある。 It is known that the resistance to corona discharge depends on the shape of an object to which a voltage is applied. Depending on the standard of the partial discharge test, it may be permitted to prepare capacitors having the same shape and different capacitance values and use an alternative capacitor for the partial discharge test.

本実施形態の電力変換装置１０では、上述のようなコンデンサ３０を用いることによって、コンデンサ３０の外形や端子配置等を変えることなく、小さな静電容量値に切り換えることができる。そのため、部分放電試験用の端子間のインピーダンスをカップリングコンデンサ１０３の静電容量値によるインピーダンスよりも十分大きくすることができる。 In the power conversion device 10 of the present embodiment, by using the capacitor 30 as described above, it is possible to switch to a small capacitance value without changing the outer shape of the capacitor 30 or the terminal arrangement. Therefore, the impedance between the terminals for the partial discharge test can be made sufficiently larger than the impedance due to the capacitance value of the coupling capacitor 103.

本実施形態の電力変換装置１０では、部分放電試験のために、同一形状で静電容量値の小さい部分放電試験用のコンデンサをあらかじめ準備したり、あらためて手配したりすることなく、短絡バー３４，３５の接続を変更するだけで部分放電試験を行うことができる。また、電力変換装置１０では、通常運転をする場合には、短絡バー３４，３５の接続を元に戻すことによって、十分な静電容量値を有するコンデンサ３０を備えた主回路２０とすることができる。 In the power conversion device 10 of the present embodiment, for the partial discharge test, the short-circuit bar 34, without preparing a capacitor for the partial discharge test having the same shape and a small capacitance value in advance or making a new arrangement, The partial discharge test can be performed only by changing the connection of 35. In addition, in the power conversion device 10, in normal operation, the connection of the short-circuit bars 34 and 35 is restored to form the main circuit 20 including the capacitor 30 having a sufficient capacitance value. it can.

（第２の実施形態）
電力変換装置に用いるコンデンサは、上述のような単一のケースに収納された複数の単位コンデンサをケース外部の短絡バーの接続と非接続との選択によって切り替える場合に限らず、複数のコンデンサを用いてもよい。 (Second embodiment)
The capacitor used in the power converter is not limited to the case where a plurality of unit capacitors housed in a single case as described above are switched by selecting connection or disconnection of the short-circuit bar outside the case, and a plurality of capacitors are used. May be.

図５（ａ）は、本実施形態の電力変換装置に用いられるコンデンサの外観の例を示す斜視図およびその等価回路である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のコンデンサの部分放電試験時の外観を示す斜視図およびその等価回路である。
図５（ａ）に示すように、本実施形態の電力変換装置の主回路には、コンデンサ３３０が設けられ、コンデンサ３３０は、２つのコンデンサ１３０，２３０を含んでいる。２つのコンデンサ１３０，２３０は、並列に接続されている。 FIG. 5A is a perspective view showing an example of the appearance of a capacitor used in the power conversion device of this embodiment and its equivalent circuit. FIG. 5B is a perspective view showing the appearance of the capacitor of FIG. 5A during a partial discharge test and its equivalent circuit.
As shown in FIG. 5A, a capacitor 330 is provided in the main circuit of the power converter of this embodiment, and the capacitor 330 includes two capacitors 130 and 230. The two capacitors 130 and 230 are connected in parallel.

２つのコンデンサ１３０，２３０のケース１３１，２３１は、好ましくは同一寸法の直方体形状で、同一材料により形成されている。コンデンサ１３０，２３０は、向きをそろえて、それぞれの１つの面が対向するように並べられている。 The cases 131 and 231 of the two capacitors 130 and 230 are preferably rectangular parallelepiped shapes having the same size and formed of the same material. The capacitors 130 and 230 are arranged in the same direction so that their respective one surfaces face each other.

コンデンサ１３０は、ケース１３１の対向面とは異なる面に端子１３２，１３３が設けられている。コンデンサ２３０は、ケース２３１の対向面とは異なる面であって、コンデンサ１３０の端子１３２，１３３が設けられている面に対応する面に、端子２３２，２３３が設けられている。 In the capacitor 130, terminals 132 and 133 are provided on the surface different from the facing surface of the case 131. Capacitor 230 is provided with terminals 232 and 233 on a surface that is different from the facing surface of case 231 and that corresponds to the surface of capacitor 130 on which terminals 132 and 133 are provided.

短絡バー３３４は、端子１３２，２３２を電気的に短絡するように設けられている。短絡バー３３５は、端子１３３，２３３を電気的に短絡するように設けられている。短絡バー３３４，３３５は、端子１３２，１３３，２３２，２３３と着脱可能に接続されている。 The short-circuit bar 334 is provided so as to electrically short-circuit the terminals 132 and 232. The short-circuit bar 335 is provided so as to electrically short-circuit the terminals 133 and 233. The short-circuit bars 334, 335 are detachably connected to the terminals 132, 133, 232, 233.

コンデンサ１３０の静電容量値は、コンデンサ２３０の静電容量値に比べて十分大きい。コンデンサ２３０の静電容量値は、部分放電試験時の部分放電試験用の端子間のインピーダンスが、部分放電試験システム１００（図４）のカップリングコンデンサ１０３によるインピーダンスに比べて十分大きくなるように設定されている。 The capacitance value of the capacitor 130 is sufficiently larger than the capacitance value of the capacitor 230. The capacitance value of the capacitor 230 is set so that the impedance between the terminals for the partial discharge test during the partial discharge test is sufficiently larger than the impedance of the coupling capacitor 103 of the partial discharge test system 100 (FIG. 4). Has been done.

電力変換装置が通常の運転をする場合には、コンデンサ１３０，２３０は、図５（ａ）のように、２つの短絡バー３３４，３３５で並列に接続されて用いられる。コンデンサ１３０，２３０は、並列に接続されているので、静電容量値は、これらの和となる。 When the power converter operates normally, the capacitors 130 and 230 are used by being connected in parallel with two short-circuit bars 334 and 335 as shown in FIG. Since the capacitors 130 and 230 are connected in parallel, the capacitance value is the sum of them.

図５（ｂ）に示すように、部分放電試験を行う場合には、短絡バー３３４，３３５のうち、少なくとも一方の短絡バー（この例では、短絡バー３３５）の接続がいずれかの端子から取り外されている。そのため、主回路２０からコンデンサ１３０の接続が切断される。そして、主回路２０に接続されるのは、コンデンサ２３０となる。したがって、主回路２０に接続されたコンデンサの静電容量値は、一方のコンデンサ１３０の静電容量値よりも十分小さく、カップリングコンデンサ１０３によるインピーダンスに比べて十分大きくなる。 As shown in FIG. 5B, when performing the partial discharge test, at least one of the short-circuit bars 334 and 335 (in this example, the short-circuit bar 335) is disconnected from any of the terminals. Has been. Therefore, the connection of the capacitor 130 is disconnected from the main circuit 20. The capacitor 230 is connected to the main circuit 20. Therefore, the capacitance value of the capacitor connected to the main circuit 20 is sufficiently smaller than the capacitance value of the one capacitor 130, and is sufficiently larger than the impedance of the coupling capacitor 103.

コンデンサ１３０，２３０は、十分密着して配置されているので、一体のコンデンサ３３０とすることができ、別途部分放電試験用のコンデンサに交換して試験を実施し、試験終了後、主回路用のコンデンサに再度交換することなく、通常使用と部分放電試験用とを適宜切り替えて使用することができる。 Since the capacitors 130 and 230 are arranged so as to be in close contact with each other, they can be integrated into a capacitor 330. A capacitor for a partial discharge test is replaced with a separate capacitor to carry out the test, and after the test, the capacitor for the main circuit is replaced. The normal use and the partial discharge test can be appropriately switched and used without replacing the capacitor again.

以上説明した実施形態によれば、確実に過電流保護が可能な電力変換装置を実現することができる。 According to the embodiment described above, it is possible to realize a power conversion device capable of reliably performing overcurrent protection.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described respective embodiments can be implemented in combination with each other.

１交流回路、２直流回路、１０電力変換装置、２０，２０ａ，２０ｂ主回路、２２スイッチング素子、３０コンデンサ、３１ケース、３２ａ，３２ｂ主コンデンサ端子、３２ｂ，３３ｂ試験用端子、３４，３５短絡バー、４０単位コンデンサ、１００部分放電試験システム、１０１試験用電源、１０２コロナ測定器、１０３カップリングコンデンサ、１０５被試験対象装置、１３０，２３０，３３０コンデンサ、１３２，１３３，２３２，２３３端子、３３４，３３５短絡バー 1 AC circuit, 2 DC circuit, 10 power converter, 20, 20a, 20b main circuit, 22 switching element, 30 capacitor, 31 case, 32a, 32b main capacitor terminal, 32b, 33b test terminal, 34, 35 short-circuit bar , 40 unit capacitor, 100 partial discharge test system, 101 test power supply, 102 corona measuring instrument, 103 coupling capacitor, 105 device under test, 130, 230, 330 capacitor, 132, 133, 232, 233 terminal, 334, 335 short circuit bar

Claims

出力しまたは入力する直流電圧を電力変換する電力変換装置であって、
前記直流電圧を印加するコンデンサを含む主回路を備え、
前記コンデンサは、
第１静電容量値を有する第１コンデンサと、
前記第１コンデンサの一方の電極が接続された第１主端子と、
前記第１コンデンサの他方の電極が接続された第２主端子と、
前記第１静電容量値よりも小さい第２静電容量値を有する第２コンデンサと、
前記第２コンデンサの一方の電極が接続された第１補助端子と、
前記第２コンデンサの他方の電極が接続された第２補助端子と、
前記第１主端子および前記第１補助端子間を電気的に接続し、着脱可能に設けられた第１短絡バーと、
前記第２主端子および前記第２補助端子間を電気的に接続し、着脱可能に設けられた第２短絡バーと、
を含む電力変換装置。 A power conversion device for converting the output or input DC voltage into electric power,
A main circuit including a capacitor for applying the DC voltage,
The capacitor is
A first capacitor having a first capacitance value;
A first main terminal to which one electrode of the first capacitor is connected;
A second main terminal to which the other electrode of the first capacitor is connected;
A second capacitor having a second capacitance value smaller than the first capacitance value;
A first auxiliary terminal to which one electrode of the second capacitor is connected,
A second auxiliary terminal to which the other electrode of the second capacitor is connected,
A first shorting bar that is detachably provided, electrically connecting between the first main terminal and the first auxiliary terminal;
A second shorting bar that is detachably provided, electrically connecting between the second main terminal and the second auxiliary terminal;
Power conversion device including.

前記第１コンデンサ、前記第１主端子、前記第２主端子、前記第２コンデンサ、前記第１補助端子、および前記第２補助端子を含むケースをさらに備え、
前記第１コンデンサは、並列接続された複数の単位コンデンサを含み、
前記第１静電容量値は、前記複数の単位コンデンサの静電容量値の合成値である請求項１記載の電力変換装置。 Further comprising a case including the first capacitor, the first main terminal, the second main terminal, the second capacitor, the first auxiliary terminal, and the second auxiliary terminal,
The first capacitor includes a plurality of unit capacitors connected in parallel,
The power conversion device according to claim 1, wherein the first capacitance value is a combined value of capacitance values of the plurality of unit capacitors.

前記複数の単位コンデンサのそれぞれの静電容量値は、前記第２静電容量値である請求項２記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2, wherein the capacitance value of each of the plurality of unit capacitors is the second capacitance value.

前記第１コンデンサ、前記第１主端子、および前記第２主端子を含む第１ケースと、
前記第２コンデンサ、前記第１補助端子、および前記第２補助端子を含む第２ケースと、
をさらに備えた請求項１記載の電力変換装置。 A first case including the first capacitor, the first main terminal, and the second main terminal;
A second case including the second capacitor, the first auxiliary terminal, and the second auxiliary terminal;
The power converter according to claim 1, further comprising:

前記第１ケースは、
少なくとも１つの第１平面を含む直方体形状をなし、
前記第２ケースは、前記第１平面に対向して配置された第２平面を含む直方体形状をなす請求項４記載の電力変換装置。 The first case is
A rectangular parallelepiped shape including at least one first plane,
The power conversion device according to claim 4, wherein the second case has a rectangular parallelepiped shape including a second plane that is arranged so as to face the first plane.