WO2019146399A1

WO2019146399A1 - コンデンサ試験装置、電力変換装置およびコンデンサ試験方法

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Publication number: WO2019146399A1
Application number: PCT/JP2019/000292
Authority: WO
Inventors: 貴茂正司; 金谷　雅夫; 聖沖本; 萌希宮谷
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2019-08-01

Abstract

リップル電流生成回路（１００）は、試験対象コンデンサ（１２）にリップル電流を印加する。制御装置（１８）は、試験対象コンデンサ（１２）の電気的特性の変化に基づいて、リップル電流を調整するとともに、試験を続行するときにはリップル電流生成回路（１００）で生成されるリップル電流を調整する。

Description

コンデンサ試験装置、電力変換装置およびコンデンサ試験方法

　本発明は、コンデンサ試験装置、電力変換装置およびコンデンサ試験方法に関する。

　近年、電気自動車、ハイブリッド車等、モータと発電機を兼用したシステムが急速に進歩している。さらに太陽光または風力などの自然エネルギー発電の普及に伴い、送電系統に発電した電力を送電するための電力変換器が急速に進歩している。それらの制御に用いるインバータおよびコンバータの小型化・電力効率改善のため、搭載されるコンデンサも小型化および低損失化する必要がある。コンデンサの開発にあたり信頼性を迅速かつ高精度に評価する必要が高まっており、製品の負荷環境を模擬できるスクリーニング試験手法として、インバータ回路を用いた試験装置が知られている（たとえば、特許文献１（特開２００３－１３０９０２号公報）を参照）。

特開２００３－１３０９０２号公報

　インバータおよびコンバータ等の電力変換装置は、搭載されているコンデンサが劣化しても、定められた最大定格電力の範囲内で使用される。本用途に使用されるコンデンサは、最大定格電力で長期間運転した場合の寿命と品質確保が求められ、コンデンサに印加される電力を一定にしたストレス印加試験が必要となる。

　特許文献１に記載のコンデンサ品質試験装置では、コンデンサの劣化に伴う静電容量の低下により、コンデンサに印加されるリップル電流が低下する。リップル電流が低下すると、コンデンサに印加される電力が低下するため、効率的で信頼性の高い品質試験に改善の余地があった。

　それゆえに、本発明の目的は、信頼性の高い品質試験を実施できるコンデンサ試験装置、電力変換装置およびコンデンサ試験方法を提供することである。

　本発明は、試験対象コンデンサの品質を試験するコンデンサ試験装置であって、試験対象コンデンサにリップル電流を印加するリップル電流生成回路と、試験対象コンデンサの電気的特性の変化に基づいて、リップル電流を調整するとともに、試験を続行するときにはリップル電流生成回路で生成されるリップル電流を調整する制御装置とを備える。

　本発明は、試験対象コンデンサの品質を試験するコンデンサ試験方法であって、試験対象コンデンサにリップル電流を印加するステップと、試験対象コンデンサの電気的特性の変化に基づいて、リップル電流を調整するとともに、試験を続行するときにはリップル電流を調整するステップとを備える。

　本発明によれば、試験対象コンデンサの電気的特性の変化に基づいて試験対象コンデンサに流れるリップル電流を調整することによって、試験対象コンデンサに印加される電力を一定に保つことができる。これによって、搭載機器におけるコンデンサの負荷環境を精度よく再現し、信頼性の高い品質試験ができる。

実施の形態１のコンデンサ試験装置１５０および試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを表わす図である。実施の形態１の電力変換装置１５１の構成を表わす図である。実施の形態１のリップル電流印可試験の制御手順を表わすフローチャートである。試験対象コンデンサの等価直列抵抗を測定する手順を表わすフローチャートである。等価直列抵抗測定時のＸ－Ｙ間の電圧波形を示す図である。試験対象コンデンサの静電容量を測定する手順を表わすフローチャートである。静電容量測定時のＸ－Ｙ間の電圧波形、及び試験対象コンデンサの合成電流Ｉの波形を表わす図である。リップル電流生成回路１００が生成する電流および電圧のタイミングチャートである。実施の形態１の変形例のリップル電流印可試験の制御手順を表わすフローチャートである。実施の形態２のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。実施の形態３のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。実施の形態４のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。実施の形態５のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。実施の形態６のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。実施の形態７の電力変換装置を表わす図である。実施の形態８の電力変換装置１０００を表わす図である。実施の形態９の電力変換システムを表わす図である。実施の形態９の直流送電ケーブルの寄生インダクタンスを測定する手順を表わすフローチャートである。実施の形態９の配線の寄生インダクタンス測定の制御手順を表わすフローチャートである。実施の形態９の配線の寄生インダクタンス測定時のＸ－Ｙ間の電圧波形、及び試験対象コンデンサの合成電流Ｉの波形を表わす図である。実施の形態９の試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電の開始直後における、配線の寄生インダクタンス測定時のＸ－Ｙ間の電圧波形、及び試験対象コンデンサの合成電流Ｉの波形を表わす図である。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１のコンデンサ試験装置１５０および試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを表わす図である。

　インバータでモータを駆動する電力変換装置が、内蔵のコンデンサ１２ａ～１２ｃを試験するために、図１のコンデンサ試験装置１５０を備えるものとしてもよい。図２は、実施の形態１の電力変換装置１５１の構成を表わす図である。電力変換装置１５１は、コンデンサ試験装置１５０と、コンデンサ１２ａ～１２ｃを備える。他の実施形態でも、同様に、電力変換装置１５１が、コンデンサ試験装置１５０と、コンデンサ１２ａ～１２ｃとを備えるものとすることができる。

　コンデンサ試験装置１５０は、コンデンサ１２ａ～１２ｃを試験対象コンデンサとして、その品質を試験する。コンデンサ試験装置１５０は、直流電源１と、コンデンサ２と、電流逆流防止ダイオード３と、スイッチング素子４と、リップル電流生成回路１００と、充電回路２００と、コイル８ａ，８ｂと、放電回路３００と、電流検出抵抗１３ａ～１３ｃと、計測回路６０と、ゲートドライバ１９と、制御装置１８とを備える。

　以下の説明では、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを総称して、試験対象コンデンサ１２と記載し、電流検出抵抗１３ａ～１３ｃを総称して、電流検出抵抗１３と記載する場合もある。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃは、アルミ電解コンデンサ、固体コンデンサ、ハイブリッドコンデンサ、油コンデンサ、フィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ、電気二重層コンデンサ、またはリチウムイオンコンデンサ等であるが、特にその種類を限定するものではない。

　正極ラインＰＬ上のノードＸと負極ラインＮＬ上のノードＹとの間に、試験対象コンデンサ１２ａと、電流検出抵抗１３ａとが直列に接続される。

　正極ラインＰＬ上のノードＸと負極ラインＮＬ上のノードＹとの間に、試験対象コンデンサ１２ｂと、電流検出抵抗１３ｂとが直列に接続される。

　正極ラインＰＬ上のノードＸと負極ラインＮＬ上のノードＹとの間に、試験対象コンデンサ１２ｃと、電流検出抵抗１３ｃとが直列に接続される。

　充電回路２００は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電気的特性を計測するために、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを充電する。充電回路２００は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量等の測定に用いる。充電回路２００は、正極ラインＰＬ上のノードＣと正極ラインＰＬ上のノードＤとの間に直列に接続されたスイッチング素子１１と、充電抵抗１０とを備える。スイッチング素子１１は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor　Field-Effect　Transistor）によって構成される。スイッチング素子４は、ゲートドライバ１９によって駆動される。

　放電回路３００は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電気的特性を計測するために、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを放電する。放電回路３００は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量等の測定に用いる。

　放電回路３００は、正極ラインＰＬ上のノードＸと負極ラインＮＬ上のノードＹとの間に直列に接続されたスイッチング素子１４ａと放電抵抗１５ａ、および正極ラインＰＬ上のノードＸと負極ラインＮＬ上のノードＹとの間に直列に接続されたスイッチング素子１４ｂと放電抵抗１５ｂを備える。スイッチング素子１４ａ，１４ｂは、たとえば、ＭＯＳＦＥＴによって構成される。スイッチング素子１４ａ，１４ｂは、ゲートドライバ１９によって駆動される。放電抵抗１５ａは、等価直列抵抗の計測時に試験対象コンデンサ１２の大電流放電を行うために利用される。放電抵抗１５ｂは、静電容量計測時に試験対象コンデンサの少電流放電を行うために利用される。以下の説明では、スイッチング素子１４ａ，１４ｂを総称して、スイッチング素子１４と記載することもある。放電抵抗１５ａ，１５ｂを総称して、放電抵抗１５と記載することもある。

　直流電源１は、正極ラインＰＬ上のノードＡと、負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。直流電源１は、試験対象コンデンサ１２の充電電圧を設定する。

　コンデンサ２は、直流電源１に並列接続される。コンデンサ２は、直流電源１の突入電流を抑制する。

　電流逆流防止ダイオード３は、正極ラインＰＬ上のノードＡと正極ラインＰＬ上のノードＣとの間に設けられる。電流逆流防止ダイオード３は、回生用コイル６から直流電源１へ回生電流を流さないために設けられる。

　スイッチング素子４は、正極ラインＰＬ上のノードＣと正極ラインＰＬ上のノードＤとの間に設けられる。スイッチング素子４は、リップル電流生成回路１００と直流電源１との接続および切断を行なう。スイッチング素子４は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴによって構成される。スイッチング素子４は、ゲートドライバ１９によって駆動される。

　リップル電流生成回路１００は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃにリップル電流を印加する。

　リップル電流生成回路１００は、回生用コイル６と、スイッチング素子５ａ，５ｂと、ダイオード７ａ，７ｂと、サージ吸収コンデンサ９とを備える。

　スイッチング素子５ａは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＥとの間に設けられる。ダイオード７ｂは、ノードＥと負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。

　ダイオード７ａは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＦとの間に設けられる。スイッチング素子５ｂは、ノードＦと負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。

　ダイオード７ａ，７ｂは、回生時に、回生用コイル６による起電力によって回生電流が流れる。コンデンサ試験装置１５０が電力変換装置１５１に内蔵される場合には、回生用コイル６は、負荷、または起電力源として接続されているモータの巻線またはコイルなどで代用してもよい。ダイオード７ａ，７ｂは、たとえば、高速リカバリーダイオードで構成される。回生時に回生用コイル６による起電力で回生電流を流すダイオードである。

　回生用コイル６は、ノードＥとノードＦとの間に設けられる。回生用コイル６は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃと電気エネルギーをやりとりするために設けられる。回生用コイル６は、試験対象コンデンサ１２の放電電流を蓄積することができる。このような回生機能を備えることによって、試験対象コンデンサ１２に対して、数Ｗ以上の電力を印加するリップル試験において、省エネルギー化と装置の小型化を図ることができる。

　スイッチング素子５ａ，５ｂは、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃと回生用コイル６の電気エネルギーのやり取りのタイミングおよび電流量を調整する。スイッチング素子５ａ，５ｂは、たとえばＭＯＳＦＥＴによって構成される。スイッチング素子５ａ，５ｂは、ゲートドライバ１９によって駆動される。スイッチング素子５ａ，５ｂは、回生時に回生用コイル６による起電力で回生電流を流す。

　サージ吸収コンデンサ９は、正極ラインＰＬ上のノードＤと、負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。サージ吸収コンデンサ９は、スイッチングサージを除去する。

　コイル８ａは、正極ラインＰＬ上のノードＤとノードＸとの間に設けられる。コイル８ｂは、負極ラインＮＬ上のノードＢとノードＹとの間に設けられる。コイル８ａ，８ｂは、リップル電流の高調波を抑制する。

　計測回路６０は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電気的特性を計測する。計測回路６０は、入力増幅器１６ａ～１６ｄと、Ａ／Ｄコンバータ１７とを備える。

　入力増幅器１６ａは、正極ラインＰＬ上のノードＸと負極ラインＮＬ上のノードＹとの電圧を測定する。

　入力増幅器１６ｂは、試験対象コンデンサ１２ａと電流検出抵抗１３ａとの間のノードＧと、負極ラインＮＬ上のノードＹとの間の電圧、すなわち電流検出抵抗１３ａの両端の電圧を測定する。

　入力増幅器１６ｃは、試験対象コンデンサ１２ｂと電流検出抵抗１３ｂとの間のノードＨと、負極ラインＮＬ上のノードＹとの間の電圧、すなわち電流検出抵抗１３ｂの両端の電圧を測定する。

　入力増幅器１６ｃは、試験対象コンデンサ１２ｃと電流検出抵抗１３ｃとの間のノードＩと、負極ラインＮＬ上のノードＹとの間の電圧、すなわち電流検出抵抗１３ｃの両端の電圧を測定する。

　Ａ／Ｄコンバータ１７は、入力増幅器１６ａ～１６ｄから出力されるアナログ信号をデジタル値に変換して、制御装置１８へ出力する。制御装置１８は、入力増幅器１６ａからの信号によって、ノードＸとノードＹの間の電圧Ｖを検出する。制御装置１８は、入力増幅器１６ｂ～１６ｄからの信号によって、電流検出抵抗１３ａ～１３ｃの両端の電圧Ｖｇ，Ｖｈ，Ｖｉを検出する。

　ゲートドライバ１９は、制御装置１８による制御に従って、スイッチング素子４，５ａ，５ｂ，１１，１４ａ，１４ｂを駆動する。

　制御装置１８は、計測した電気的特性に応じて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度を判定するとともに、試験を続行するときにはリップル電流生成回路１００で生成されるリップル電流ＩＲを調整する。たとえば、制御装置１８は、リップル電流ＩＲを一定に保つことによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２に印可される電力を一定に保つ。制御装置１８は、電圧Ｖ、Ｖｇ、Ｖｈ、Ｖｉに基づいて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電気的特性を求める。たとえば、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの等価直列抵抗および静電容量、寄生インダクタンス、リーク電流、誘電正接、誘電損失、圧電特性、再起電圧のうちの少なくとも１つを電気的特性として求める。制御装置１８は、予め設定された判定条件とシーケンスによって試験条件の調整を行い、ゲートドライバ１９にスイッチングタイミング信号を供給する。

　制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃのリップル電流印加試験を行いながら、間欠的に試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃのリップル電流印加試験を中断し、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量Ｃと等価直列抵抗ＲＥａ～ＲＥｃを計測する。制御装置１８は、その計測結果に応じて試験を終了、あるいは試験条件を調節し、リップル電流印加試験を再開する。制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化および異常を検知して試験を停止することもできる。リップル電流印可試験において、試験中の試験対象コンデンサ１２の試験を停止できるため、試験対象コンデンサ１２の過剰劣化および焼損を防ぎ、劣化過程などの調査に必要なサンプルを効率的に作成できる。なお、電力変換装置１５１が、試験を実施する場合、過剰なリップル電流印加試験は装置の寿命を縮めるため、目的に応じて試験終了条件を設定することが望ましい。

　次に、実施の形態１で使用される部品の選定について説明する。
　試験対象コンデンサ１２と電流検出抵抗１３の数量は、図１に示すように３個である必要はなく１個以上であれば任意の数量でもよい。

　コンデンサ試験装置１５０が電力変換装置１５１に内蔵される場合には、以下のものであってもよい。

　回生用コイル６は、インパータの負荷、コンバータの起電力源に用いるモータ、発電機の巻線、または発電機のコイルで代用できる場合がある。電流逆流防止ダイオード３は、省略できる場合がある。スイッチング素子４は、継電機、電磁開閉器、またはスイッチなどのような半導体素子以外の電流遮断手段で代用できる場合がある。充電回路２００は省略できる場合がある。放電回路３００は、電力変換装置１５１に接続された負荷で代用できる場合がある。直流電源１の電源インピーダンスが充分に低い時、コンデンサ２およびサージ吸収コンデンサ９は省略できる場合がある。電流検出抵抗１３ａ～１３ｃは、電流センサまたは変流器（カレントトランス）などのような他の電流計測手段で代用してもよい。

　実施の形態１では、リップル電流生成回路１００は、２つのスイッチング素子５ａ，５ｂを含む単相インバータのハーフブリッジ回路であるが、リップル電流生成回路１００は、フルブリッジ回路または３相以上のインバータなどであってもよく、その種類を限定するものではない。さらに、コンデンサ試験装置１５０が電力変換装置１５１に内蔵される場合には、電力変換装置１５１そのものをリップル電流生成回路１００として使用できる場合がある。

　コイル８ａ，８ｂは、試験対象コンデンサ１２への配線の寄生インダクタンスであってもよい。

　電流逆流防止ダイオード３は、高速リカバリーダイオードまたはショットキーバリアダイオード等低損失のダイオードが望ましいが、整流特性があればその種類を限定するものではない。

　スイッチング素子４，５ａ，５ｂ，１１，１４ａ，１４ｂは、オン抵抗が小さく低損失の素子が望ましいが、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）またはサイリスタ等でもよく、スイッチング特性があればその種類を限定するものではない。

　ゲートドライバ１９は、採用したスイッチング素子に適したものを選定する必要がある。

　図１では、放電抵抗１５とスイッチング素子１４は各２個としているが、試験対象コンデンサの種類および静電容量などに応じて、それぞれ１個に省略または３個以上に増やしてもよく、その数と抵抗値を限定するものではない。

　直流電源１は、制御装置１８から制御できるものを選択してもよい。
　Ａ／Ｄコンバータ１７は、制御装置１８に内蔵されているものであってもよい。

　次に、実施の形態１のコンデンサ試験装置を用いて試験対象コンデンサの品質試験について説明する。ここでは、試験対象コンデンサ１２ａ～１２の電気的特性として、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの等価直列抵抗と合成静電容量とを用いる。

　図３は、実施の形態１のリップル電流印可試験の制御手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ１０１において、制御装置１８に対して試験開始指示が入力される。
　ステップＳ１０２において、制御装置１８は、ゲートドライバ１９を通じて、放電回路３００を制御することによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの残留電荷を放電させる。残留電荷は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの誘電体に起因する再起電圧により生じることがある。

　ステップＳ１０３において、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの接続確認及び初期特性評価のため、ゲートドライバ１９を通じて、充電回路２００を制御することによって試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電を行わせる。さらに、制御装置１８は、ゲートドライバ１９を通じて、放電回路３００を制御することによって試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの放電を行わせる。同時に、制御装置１８は、計測回路６０にＸ－Ｙ間の電圧Ｖ、Ｇ－Ｙ間の電圧Ｖｇ、Ｈ－Ｙ間の電圧Ｖｈ、Ｉ－Ｙ間の電圧Ｖｉを計測させる。

　ステップＳ１０４において、制御装置１８は、ゲートドライバ１９を通じて、放電回路３００を制御することによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電気的特性の測定後の残留電荷を放電する。

　ステップＳ１０５において、制御装置１８は、ステップＳ１０３で計測した電圧Ｖ、Ｖｇ、Ｖｈ、Ｖｉに基づいて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの等価直列抵抗ＲＥａ，ＲＥｂ，ＲＥｃを求める。この処理の詳細は、後述する。

　ステップＳ１０６において、制御装置１８は、ステップＳ１０３で計測した電圧Ｖ、Ｖｇ、Ｖｈ、Ｖｉに基づいて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量Ｃを求める。この処理の詳細は、後述する。

　ステップＳ１０７において、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの等価直列抵抗および静電容量の少なくとも１つに基づいて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度を求める。たとえば、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２の合成静電容量が、予め定められた製品仕様の数値から減少した割合を試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度とすることができる。あるいは、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２の等価直列抵抗の平均値または最大値の予め定められた基準値に対する割合を試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度とすることができる。

　ステップＳ１０８において、制御装置１８は、ステップＳ１０５において検出されたＸ－Ｙ間の電圧Ｖが予め定められた条件を満たすか否かに基づいて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの解放または短絡故障などの異常を判定する。

　ステップＳ１０９において、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度が判定基準に達した場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、試験が終了する。たとえば、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度の判定基準を２０％とすることができる。

　また、ステップＳ１１０において、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの解放または短絡故障などの異常を検知した場合は（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、試験が終了する。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度が判定基準に達しておらず、かつ試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの異常が検知されない場合は（Ｓ１０９：ＮＯ，Ｓ１１０：ＮＮＯ）、処理がステップＳ１１０に進む。

　ステップＳ１１１において、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量および等価直列抵抗の少なくとも１つに応じて、リップル電流生成回路１００で生成されるリップル電流ＩＲを調整する。たとえば、リップル電流生成回路１００に含まれるスイッチング素子５ａ，５ｂに与える制御パルスのデューティ比Ｄなどが調整される。デューティ比Ｄが０であればリップル電流ＩＲは零である。デューティ比Ｄを上限に設定すれば、リップル電流ＩＲは最大となる。このような調整によって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量が変化しても試験で印可するリップル電流ＩＲを調整することによって、品質試験の精度を改善することができる。

　ステップＳ１１２において、制御装置１８は、一定時間リップル電流印加試験を実施する。試験対象コンデンサ１２が電解コンデンサの場合、リップル電流印加時間は、概ね数１０秒から数１０分程度が望ましいが、試験対象コンデンサ１２の種類または特性等に応じて、リップル電流印加時間を設定することができる。リップル電流印加試験の中断後、処理がステップＳ１０４に戻る。

　図４は、試験対象コンデンサの等価直列抵抗を測定する手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ２０１において、制御装置１８は、ゲートドライバ１９を通じて、充電回路２００内のスイッチング素子１１をオン状態にさせることによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを満充電させる。

　ステップＳ２０２において、制御装置１８は、計測回路６０に、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ１を計測させる。なお、電圧測定箇所Ｘはリップル電流生成回路１００の正極出力と試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの正極端子に接続されている。試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの負極端子は電流検出抵抗１３ａ～１３ｃに接続されており、電流検出抵抗１３ａ～１３ｃの他方の端子は、電圧測定箇所Ｙとリップル電流生成回路１００の負極出力に接続されている。

　ステップＳ２０３において、制御装置１８は、ゲートドライバ１９を通じて、放電回路３００内のスイッチング素子１４ａをオン状態にさせることによって、放電抵抗１５ａを用いて試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを大電流で放電開始させる。同時に、制御装置１８は、計測回路６０に、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２を計測させる。この電圧Ｖ２は、ステップＳ１０８において、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの解放または短絡故障などの異常を判定するために用いられる。

　ステップＳ２０４において、制御装置１８は、式（１）～（７）に従って、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの等価直列抵抗ＲＥａ，ＲＥｂ，ＲＥｃを算出する。

　Ｖｄ＝Ｖ１－Ｖ２・・・（１）
　Ｉａ＝Ｖｇ／Ｒｓａ・・・（２）
　Ｉｂ＝Ｖｈ／Ｒｓｂ・・・（３）
　Ｉｃ＝Ｖｉ／Ｒｓｃ・・・（４）
　ＲＥａ＝（Ｖｄ－Ｉａ×Ｒｓａ）／Ｉａ・・・（５）
　ＲＥｂ＝（Ｖｄ－Ｉｂ×Ｒｓｂ）／Ｉｂ・・・（６）
　ＲＥｃ＝（Ｖｄ－Ｉｃ×Ｒｓｃ）／Ｉｃ・・・（７）
　Iａ，Ｉｂ，Ｉｃは、試験対象コンデンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを流れる電流である。ＲＳａ，Ｒｓｂ，Ｒｓｃは、電流検出抵抗１３ａ，１３ｂ，１３ｃの抵抗値である。

　図５は、等価直列抵抗測定時のＸ－Ｙ間の電圧波形を示す図である。図５において、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖｄが示されている。

　なお、コンデンサの等価直列抵抗の測定方法は様々な方式が開示されており、他の方式を選択してもよい。

　図６は、試験対象コンデンサの静電容量を測定する手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ３０１において、制御装置１８は、ゲートドライバ１９を通じて、充電回路２００内のスイッチング素子１１をオン状態にさせることによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを満充電させる。

　ステップＳ３０２において、制御装置１８は、計測回路６０に、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ１を計測させる。

　ステップＳ３０３において、制御装置１８は、ゲートドライバ１９を通じて、放電回路３００内のスイッチング素子１４ｂをオン状態にさせることによって、放電抵抗１５ｂを用いて試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを小電流で放電開始させる。

　ステップＳ３０４において、制御装置１８は、サンプリング周期ΔＴだけ処理をウエイトする。

　ステップＳ３０５において、制御装置１８は、計測回路６０に、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２を計測させる。

　ステップＳ３０６において、制御装置１８は、計測回路６０に、サンプリング周期ΔＴｓごとに、Ｇ－Ｙ間の電圧Ｖｇ、Ｈ－Ｙ間の電圧Ｖｈ、Ｉ－Ｙ間の電圧Ｖｉを計測させる。制御装置１８は、電圧Ｖｇ、Ｖｈ、Ｖｉを用いて、以下の式に従って、試験対象コンデンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを求める。ｊ回目のサンプル時に求められた電流をＩａ（ｊ）、Ｉｂ（ｊ）、Ｉｃ（ｊ）とする。最新のサンプリングをｎ回目のサンプリングとする。

　Ｉａ＝Ｖｇ／Ｒｓａ・・・（８）
　Ｉｂ＝Ｖｈ／Ｒｓｂ・・・（９）
　Ｉｃ＝Ｖｉ／Ｒｓｃ・・・（１０）
　ＲＳａ，Ｒｓｂ，Ｒｓｃは、電流検出抵抗１３ａ，１３ｂ，１３ｃの抵抗値である。

　ステップＳ３０７において、制御装置１８は、以下の式に従って、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量Ｃを算出する。

　Ｉ（ｊ）＝Ｉａ（ｊ）＋Ｉｂ（ｊ）＋Ｉｃ（ｊ）・・・（１１）
　Ｖｓ＝（Ｉａ（ｎ）×Ｒｓａ＋Ｉｂ（ｎ）×Ｒｓｂ＋Ｉｃ（ｎ）×Ｒｓｃ）／３・・・（１２）
　Ｖｄ＝（Ｖ１－Ｖｓ）－（Ｖ２－Ｖｓ）・・・（１３）
　Ｃ＝（Σ（－Ｉ（ｊ）×ΔＴｓ）／Ｖｄ・・・（１４）
　ただし、Σは、ｊについて１～ｎまでの総和をとることを意味する。Ｖｓは、電流検出抵抗１３ａ～１３ｃの電圧降下の平均値に相当する。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの断線故障、コンデンサ接続ケーブルの断線、または試験対象コンデンサの接続忘れについては、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量の顕著な低下により検知できる。たとえば、静電容量の顕著な低下として、静電容量が数１０分の１以下に低下したこと、または数１０ｐＦ未満に低下したこととすることができる。

　ステップＳ３０７において、制御装置１８は、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２と判定電圧Ｖｅとを比較する。Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２が判定電圧Ｖｅより大きければ、処理がステップＳ３０４に戻る。Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２が判定電圧Ｖｅ以下であれば、処理が終了する。判定電圧Ｖｅは、満充電電圧Ｖ１の０.１～０.４倍程度が望ましい。

　静電容量の測定方法は様々な方式が開示されており、他の方式を選択してもよい。
　図７は、静電容量測定時のＸ－Ｙ間の電圧波形、及び試験対象コンデンサの合成電流Ｉの波形を表わす図である。

　なお、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの等価直列抵抗ＲＥａ～ＲＥｃが判明している場合は、Ｖ１及びＶ２から等価直列抵抗ＲＥａ～ＲＥｃによる電圧降下の平均値を減算後にＶｄを計算することによって、より正確に、合成静電容量Ｃを求めることができる。

　制御装置１８は、ステップＳ１０８において、放電開始から、以下の式で表される充放電時定数τの時間経過後のＸ－Ｙ間の電圧Ｖ３が予め定められた条件を満たすか否かによって、試験対象コンデンサ１２の短絡故障および過電流を検出するものとしてもよい。

　τ=ＣＲ［ｓ］・・・（１５）
　Ｃは、式（１４）で表される試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量である。Ｒは、放電抵抗１５と、試験対象コンデンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの等価直列抵抗ＲＥａ，ＲＥｂ，ＲＥｃと、電流検出抵抗１３ａ～１３ｃの合成抵抗［Ω］である。

　図６のステップＳ３０４では、静電容量の測定精度を確保するために、波形のサンプリング周期は、式（１５）の充放電時定数τの１００分の１以下とすることが望ましい。試験対象コンデンサ１２の解放故障または配線異常などを検知する場合は、図６のサンプリング周期ΔＴｓがコンデンサの充放電時定数τの３～５倍以上であることが望ましい。

　図８は、リップル電流生成回路１００が生成する電流および電圧のタイミングチャートである。

　図８において、スイッチング素子５ａ及び５ｂのゲート電圧波形７１と、回生用コイル６の電流波形７２と、リップル電流生成回路１００の出力に接続されたコイル８ａの電流波形７３が示されている。

　スイッチング素子５ａのゲートがオンとなる時刻をｔ０、スイッチング素子５ａのゲートがオンからオフに変化する時刻をｔ１、再度、スイッチング素子５ａのゲートがオンとなる時刻をｔ２とする。

　このとき、ゲートオン時間ＴＯＮ[ｓ]、ゲートオフ時間ＴＯＦＦ[ｓ]、スイッチング周波数ＦＳ[Hz]、リップル電流生成回路１００のデューティ比Ｄ[％]は、以下のように表される。

　ＴＯＮ＝ｔ１－ｔ０・・・（１６）
　ＴＯＦＦ＝ｔ２－ｔ１・・・（１７）
　ＦＳ＝１／（ｔ２－ｔ０)・・・（１８）
　Ｄ＝（ｔ１－ｔ０)／(ｔ２－ｔ０)・・・（１９）
　次に、図３のステップＳ１１１における試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃのリップル電流を調整する方法についてより詳しく説明する。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃにリップル電流印加試験を行うと、一般に、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃが劣化して、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量が低下する。試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量Ｃが低下すると、リップル電流ＩＲが低下する。リップル電流ＩＲと、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖと、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量Ｃとの間には、以下の関係が成り立つ。

　ＩＲ＝Ｃ×（ｄＶ／ｄｔ）・・・（２０）
　たとえば、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量Ｃが低下したときには、ｄＶ／ｄｔを増加させることによって、リップル電流ＩＲを調整することができる。リップル電流ＩＲを一定に維持することによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃに印加される電力を一定に保つようにすることができる。

　また、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量Ｃが低下したときには、リップル電流ＩＲを調整するとともに、試験対象コンデンサ１２に印可されるリップル電圧、リップル電圧の周波数であるリップル周波数、およびリップル電流の波形の少なくとも１つを調整することによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃに印加される電力を一定に保つようにすることができる。これによって、印加される電力を一定に維持し、かつ任意の劣化状態のコンデンサを短期間に精度よく作成することができる。

　また、たとえば、試験対象コンデンサ１２に対して大電流のリップル電流を印加することにより、初期劣化の到達時間を短縮し、初期劣化後は、少電流のリップル電流を印加することにより、任意の劣化状態を精度よく再現するようにしてもよい。この場合には、リップル電流を変化させるともに、試験対象コンデンサ１２に印可されるリップル電圧、リップル周波数、およびリップル電流の波形の少なくとも１つを調整することによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃに印加される電力を一定に保つようにしてもよい。

　式（１９）のデューティ比Ｄを調整することによって、あるいは式（１６）ゲートオン時間ＴＯＮと回生用コイル６のインダクタンス値を調整することによって、リップル電流を調整することができる。ゲートオン時間ＴＯＮはスイッチング素子５ａ，５ｂの遮断時間ΔＴｄを差し引いて決める必要があり、デューティ比Ｄの上限は５０％未満となる。すなわち、０≦ゲートオン時間ＴＯＮ≦０．５－ΔＴｄとなる。

　また、式（１８）のスイッチング周波数を調整することによって、リップル周波数を調整することができる。

　また、直流電源１が可変電圧源の場合に、直流電源１の出力電圧を調整することによって、リップル電圧を調整することができる。

　また、コイル８のインダクタンス値またはサージ吸収コンデンサ９の静電容量を調節することによって、リップル電流ＩＲの波形を調節することができる。コイル８とサージ吸収コンデンサ９によって、一次ローパスフィルタを構成しているためである。

　サージ吸収コンデンサ９は、スイッチング素子５ａ，５ｂのスイッチング時に発生するサージ電圧を吸収することができる。静電容量Ｃを下げるとサージ電圧が高くなるため、調節範囲には限界がある。さらに、サージ吸収コンデンサ９の静電容量が大きすぎると、コンデンサ９の電流が回生用コイル６の電流を負担する割合が大きくなり、結果として試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電流が減少してしまい、電力効率を低減する場合がある。そのため、コンデンサ６の静電容量は、コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成静電容量Ｃの１／１０以下が望ましい。コイル８のインダクタンス値は大きいと、リップル電流Ｉの減衰が大きくなるため、調節範囲には限界がある。リップル電流ＩＲにおける高調波の減衰量は、コイル８のインダクタンス値とサージ吸収コンデンサ９の静電容量の積に比例し、減衰量が増加するとリップル電流ＩＲの波形は正弦波に近似される。

　本実施の形態によれば、リップル電流を印加後、試験対象コンデンサの劣化状態を測定する場合、または劣化状態を測定後にリップル電流を印加する場合に、試験対象コンデンサの配線接続の変更が不要または省略可能なため、コンデンサの信頼性試験を短期間に実現できる。

　実施の形態１の変形例．
　図９は、実施の形態１の変形例のリップル電流印可試験の制御手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４は、図３のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４と同様なので、説明を繰り返さない。

　ステップＳ９１０３において、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの接続確認及び初期特性評価のため、スイッチング素子４ａをオンにして、電源１によって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを満充電させる。これによって、瞬時的な大電流によって試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃが短期間に満充電される。この充電方式は、回路のインダクタンスを高精度に計測することができる。制御装置１８は、計測回路６０にＸ－Ｙ間の電圧Ｖ、Ｇ－Ｙ間の電圧Ｖｇ、Ｈ－Ｙ間の電圧Ｖｈ、Ｉ－Ｙ間の電圧Ｖｉを計測させる。

　ステップＳ９１０５において、制御装置１８は、ステップＳ９１０３で計測した電圧Ｖ、Ｖｇ、Ｖｈ、Ｖｉに基づいて、コンデンサ２から試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃまでの回路インダクタンスＬと配線の寄生インダクタンスＬＳと試験対象コンデンサが備えている等価直列インダクタンスＬＣとを算出する。配線の寄生インダクタンスＬＳおよび等価直列インダクタンスＬＣの算出方法は後述する。

　ステップＳ９１０７において、制御装置１８は、等価直列インダクタンスＬＣに基づいて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度を求める。たとえば、制御装置１８は、試験対象コンデンサの等価直列インダクタンスＬＣが予め定められた製品仕様の数値から増加または低下した割合を試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度とすることができる。

　ステップＳ１０８～Ｓ１１２は、図３のステップＳ１０８～Ｓ１１２と同様なので、説明を繰り返さない。

　試験対象コンデンサとコンデンサ試験装置との間を接続する電線またはブスバーの長さまたは形状が変化すると、コンデンサ試験装置の配線の寄生インダクタンスＬＳが変化し、試験対象コンデンサに印加される電力が変化するため、効率的で信頼性の高い品質試験に改善の余地があった。本実施の形態によれば、制御装置１８は、配線の寄生インダクタンスＬＳと試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度に基づいて、コンデンサの試験条件を調整するため、効率的で信頼性の高い品質試験が可能になる。

　さらに、配線の寄生インダクタンスＬＳに変化があれば、制御装置１８は試験回路の配線接続に異常があると判定して試験を停止または試験条件を調節することも可能である。

　配線の寄生インダクタンスＬＳと、試験対象コンデンサが備えている等価直列インダクタンスＬＣは、次の方法により求めることができる。まず、制御装置１８は、等価直列インダクタンス値が判明している試験対象コンデンサのみが接続されるようにして、コンデンサ２から試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃまでの回路インダクタンスＬを算出する。制御装置１８は、求めた回路インダクタンスＬから既知の試験対象コンデンサの等価直列インダクタンスＬＣを差し引くことにより、配線の寄生インダクタンスＬＳを算出する。

　なお、求めた配線の寄生インダクタンス値を制御装置１８に記録してコンデンサ試験時に利用してもよい。

　次に、制御装置１８は、等価直列インダクタンスが不明な試験対象コンデンサが接続されるようにして、コンデンサ２から試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃまでの回路インダクタンスＬを算出する。制御装置１８は、配線の寄生インダクタンス値ＬＳが求まっていれば、回路インダクタンスＬから配線の寄生インダクタンスＬＳを差し引くことによって、試験対象コンデンサの等価直列インダクタンスＬＣを算出する。

　実施の形態２．
　図１０は、実施の形態２のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。

　実施の形態２のコンデンサ試験装置１５０が、実施の形態１のコンデンサ試験装置１５０と相違する点は、以下である。

　実施の形態２のコンデンサ試験装置１５０は、スナバ回路２５ａ，２５ｂと、リレー３０ａ～３０ｃとを備える。リレー３０ａ～３０ｃは、総称して、リレー３０と記す場合がある。

　スナバ回路２５ａは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＥとの間に直列に接続されたスナバコンデンサ２０ａと、スナバ抵抗２１ａとを備える。

　スナバ回路２５ｂは、ノードＦと、負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に直列に接続されたスナバコンデンサ２０ｂと、スナバ抵抗２１ｂとを備える。

　スナバ回路２５ａ，２５ｂは、リップル電流生成回路１００内で発生するサージの吸収能力を向上させる。

　リップル電流の周波数を概ね数ＫＨｚ以上に設定する場合は、リップル電流生成回路１００内の配線等の寄生インダクタンスによって、サージ吸収コンデンサ９だけではサージを吸収できない場合がある。その対策として、サージの発生源となるスイッチング素子５ａ，５ｂに並列にスナバ回路２５ａ，２５ｂを設けることによって、効果的にサージを吸収することができる。

　リレー３０ａ～３０ｃは、正極ラインＰＬ上のノードＸと、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの間に設けられる。リレー３０ａ～３０ｃは、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを個別にコンデンサ試験装置に接続、切断するために設けられる。リレー３０ａ～３０ｃが閉じているときには、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃがそれぞれコンデンサ試験装置と接続される。リレー３０ａ～３０ｃが開いているときには、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃがそれぞれコンデンサ試験装置と切断される。

　並列接続された複数の試験対象コンデンサ１２に対して負荷をかけるリップル電流印加試験では、試験対象コンデンサ１２の個体毎に劣化の進行が不均一となる場合がある。実施の形態１では、リップル電流印加試験時に試験対象コンデンサ１２の個体毎に劣化の進行が不均一となった場合に、劣化の進んだ試験対象コンデンサ１２をコンデンサ試験装置から切り離すことはできず、全ての試験対象コンデンサ１２について試験を停止する必要があった。

　これに対して、実施の形態２では、リレー３０によってリップル電流印加試験時に劣化の進んだ試験対象コンデンサ１２、異常な劣化が発生した試験対象コンデンサ１２のみをコンデンサ試験装置から切り離し、残りの試験対象コンデンサ１２については、継続して試験することが可能である。その結果、実施の形態１よりも多数の試験対象コンデンサ１２の劣化サンプルを効率良く作成できる。

　さらに、リレー３０ａ～３０ｃを用いて試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを１個ずつ回路に接続して測定することにより、静電容量および等価直列抵抗などの測定精度を向上させることが可能となる。その理由について説明すると、実施の形態１では試験中の素子が劣化し内部リーク電流の増大した素子が発生した場合、その素子を特定することが困難であり、結果として静電容量等の測定誤差を生じさせる問題がある。これに対して、実施の形態２では、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを１個ずつ回路に接続して特性を測定できるため、試験対象コンデンサ毎に内部リーク電流を計測可能である。さらに試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃ間の並列共振（***振）などの干渉を排除できるため、静電容量等の計測誤差を低減できる。その結果、信頼性の高い品質試験を実現できる。

　次に、実施の形態２において使用される部品の選定について説明する。
　サージ吸収コンデンサ９だけでサージを除去可能な場合は、スナバ回路２５を省略してもよい。

　スナバコンデンサ２０は焼損を防ぐため、等価直列抵抗と寄生インダクタンスと誘電損失が小さいフィルムコンデンサまたは単相セラミックコンデンサの採用が望ましいが、必要な特性を有していればコンデンサの種類を限定することはない。

　スナバ抵抗２１については、サージの波形とスナバコンデンサ２０の特性に応じて最適な抵抗値を選定する必要がある。スイッチング素子５ａ及び５ｂの選定およびリップル周波数の選定により、最適な抵抗値は０Ωに近い値となる場合があるため、状況によりスナバ抵抗２１は省略してもよい。スナバ抵抗２１は、必要なサージ吸収性能を得るために、無誘導構造の抵抗器が望ましく、寄生インダクタンスは１００ｎＨ以下が望ましいが、サージ電圧を吸収する目的を達成できれば抵抗器の種類を限定することはない。

　リレー３０ａ～３０ｃは、１個当たりの試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの通電電流に対して３倍以上の接点容量を有しており、放電抵抗１５ｂの１００倍以上の絶縁抵抗を有していることが望ましい。なお、このコンデンサ試験装置を用いて、試験対象コンデンサ１２の絶縁抵抗測定を実施する場合は、試験対象コンデンサ１２の絶縁抵抗に対して数１０倍～１００倍以上の絶縁抵抗を有していることが望ましい。リレー３０ａ～３０ｃは電磁式リレーを想定しているが、同等かそれ以上の性能を有している半導体リレーでもよく、その種類を限定することはない。

　実施の形態３．
　図１１は、実施の形態３のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。

　実施の形態３のコンデンサ試験装置１５０が、実施の形態２のコンデンサ試験装置１５０と相違する点は、リップル電流生成回路１００である。

　リップル電流生成回路１００は、４つのスイッチング素子５ａ～５ｄを含む単相フルブリッジ回路である。単相フルブリッジ回路は、無停電電源装置およびインバータなどの電力変換装置で広く普及している回路である。

　リップル電流生成回路１００は、回生用コイル６と、スイッチング素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、サージ吸収コンデンサ９と、スナバ回路２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄとを備える。

　スイッチング素子５ａは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＥとの間に設けられる。スイッチング素子５ｃは、ノードＥと負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。

　スイッチング素子５ｄは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＦとの間に設けられる。スイッチング素子５ｂは、ノードＦと負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。

　回生用コイル６は、ノードＥとノードＦとの間に設けられる。回生用コイル６は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃと電気エネルギーをやりとりするために設け得られる。

　スイッチング素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃと回生用コイル６の電気エネルギーのやり取りのタイミングおよび電流量を調整する。スイッチング素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、たとえばＭＯＳＦＥＴによって構成される。スイッチング素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、ゲートドライバ１９によって駆動される。スイッチング素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、回生時に回生用コイル６による起電力で回生電流を流す。

　スナバ回路２５ｃは、ノードＥと、負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に直列に接続されたスナバコンデンサ２０ｃと、スナバ抵抗２１ｃとを備える。

　スナバ回路２５ｄは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＦとの間に直列に接続されたスナバコンデンサ２０ｄと、スナバ抵抗２１ｄとを備える。

　単相フルブリッジ回路に用いられる試験対象コンデンサ１２の品質試験を行う場合は、リップル電流生成回路１００も単相フルブリッジ回路を採用する方がよい。なぜなら、実使用環境のリップル波形を忠実に再現した試験を実施でき、品質試験の精度と信頼性が向上するからである。

　なお、試験対象コンデンサ１２の静電容量および等価直列抵抗などの電気的特性を個別に測定する必要がなければ、リレー３０を省略してもよい。

　サージ吸収コンデンサ９だけでサージを除去可能な場合は、スナバ回路２５を省略してもよい。

　実施の形態４．
　図１２は、実施の形態４のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。

　実施の形態４のコンデンサ試験装置１５０が、実施の形態２のコンデンサ試験装置１５０と相違する点は、リップル電流生成回路１００である。

　リップル電流生成回路１００は、６つのスイッチング素子５ａ～５ｆを含む３相フルブリッジ回路である。３相フルブリッジ回路は、無停電電源装置およびインバータなどの電力変換装置で広く普及している回路である。

　リップル電流生成回路１００は、実施の形態３のリップル電流生成回路１００の構成要素に加えて、回生用コイル６ｂと、スイッチング素子５ｅ，５ｆと、スナバ回路２５ｅ，２５ｆとを備える。

　スイッチング素子５ｅは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＪとの間に設けられる。スイッチング素子５ｆは、ノードＪと負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。

　回生用コイル６ｂは、ノードＦとノードＪとの間に設けられる。回生用コイル６ｂは、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃと電気エネルギーをやりとりするために設け得られる。

　スイッチング素子５ｅ，５ｆは、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃと回生用コイル６ｂの電気エネルギーのやり取りのタイミングおよび電流量を調整する。スイッチング素子５ｅ，５ｆは、たとえばＭＯＳＦＥＴによって構成される。スイッチング素子５ｅ，５ｆは、ゲートドライバ１９によって駆動される。スイッチング素子５ｅ，５ｆは、回生時に回生用コイル６による起電力で回生電流を流す。

　スナバ回路２５ｅは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＪとの間に直列に接続されたスナバコンデンサ２０ｅと、スナバ抵抗２１ｅとを備える。

　スナバ回路２５ｆは、ノードＪと、負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に直列に接続されたスナバコンデンサ２０ｆと、スナバ抵抗２１ｆとを備える。

　３相フルブリッジ回路に用いられる試験対象コンデンサ１２の品質試験を行う場合は、リップル電流生成回路１００も３相フルブリッジ回路を採用する方がよい。なぜなら、実使用環境のリップル波形を忠実に再現した試験を実施でき、品質試験の精度と信頼性が向上するからである。

　なお、回生用コイル６ａ～６ｃは、インバータの各相出力に対してΔ結線されているが、Ｙ結線に変更してもよく、試験対象コンデンサ１２の静電容量および等価直列抵抗などの電気的特性を個別に測定する必要がなければ、リレー３０を省略してもよい。

　実施の形態５．
　図１３は、実施の形態５のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。

　実施の形態５のコンデンサ試験装置１５０が、実施の形態２のコンデンサ試験装置１５０と相違する点は、以下である。

　実施の形態５のコンデンサ試験装置は、任意波形生成回路４０を備える。
　任意波形生成回路４０は、任意の可変電圧波形をリップル電流生成回路１００に供給する役割と、充放電電圧および充放電電流を設定する直流電圧を充電回路２００に供給する役割を有する。任意波形生成回路４０は、Ｄ／Ａコンバータと演算回路によって実現してもよい。ここで、任意の可変電圧波形とは、リップル電圧とリップル電流とリップル周波数とリップル波形のいずれか１項目以上を任意に設定できることを意味する。リップル波形の種類は、正弦波、矩形波、三角波、のこぎり波、台形波、パルス波、ステップ波、ＰＷＭ波などがあり、波形を限定することはない。

　直流電源１の電源電圧に係らず、任意波形生成回路４０の出力電圧および出力波形を調節することにより、試験対象コンデンサ１２に対して任意の充放電電圧および充放電電流を供給することができる。但し、充放電電圧と電流の上限は、直流電源１の出力電圧と電流に制約される。

　リップル電流生成回路１００は、アナログ電圧入力のコンプリメンタリ型プッシュプル増幅回路である。リップル電流生成回路１００は、スイッチング素子５ａ，５ｂと、抵抗４２，４３と、演算増幅部４１とを備える。

　スイッチング素子５ａは、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＥとの間に設けられる。スイッチング素子５ｂは、ノードＥと、負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。スイッチング素子５ａは、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ、またはＮチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。スイッチング素子５ｂは、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ、またはＰチャネルＭＯＳトランジスタで構成される。スイッチング素子５ａとスイッチング素子５ｂによって、電流増幅部が構成される。波形歪の低減とサージ低減及び消費電力低減のため、電流増幅部のバイアス方式は、ＡＢ級が望ましいが、Ｂ級またはＣ級でもよく、バイアス方式を限定することはない。

　抵抗４２は、演算増幅部４１の反転入力端子と、ノードＥとの間に設けられる。抵抗４２は、フィードバック抵抗として機能する。抵抗４２は、リップル電流生成回路１００の出力電圧のフィードバック電圧を演算増幅部４１に供給する。

　抵抗４３は、演算増幅部４１の反転入力端子と、負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。抵抗４３は、演算増幅部４１の増幅率を設定するために設けられる。

　演算増幅部４１は、リップル電流生成回路１００の出力電圧のフィードバック電圧を受ける入力端子と、任意波形生成回路４０から出力される任意の可変電圧波形を受ける入力端子とを備える。演算増幅部４１は、２つの入力端子に入力される電圧の差を増幅して、相補の出力電圧をスイッチング素子５ａのゲートとスイッチング素子５ｂのゲートとに供給する。演算増幅部４１は、電圧増幅部を構成する。

　充電回路２００は、ノードＤとノードＥとの間に直列に接続されたリレー４５と、充電抵抗１０とを備える。充電回路２００は、試験対象コンデンサ１２の放電回路としても兼用できる。

　リップル電流生成回路１００として、コンプリメンタリ型プッシュプル増幅回路を採用したことにより、スイッチング時に発生するサージが極めて少なくなるため、リップル電流生成回路１００は、サージコンデンサとスナバ回路を備える必要がない。その結果、コンデンサ試験装置の小型化が可能である。

　実施の形態５のコンデンサ試験装置は、リップル電流生成回路１００の電源開閉を行なうスイッチング素子４、電流逆流防止ダイオード３、高調波抑制用のコイル８ａ，８ｂを備えない。電流逆流防止ダイオード３が不要なのは、コンデンサ試験装置が、エネルギー回生回路を含まないためである。コイル８ａ，８ｂが不要なので、本実施の形態では、リップル電流の高調波を少なくできるためである。スイッチング素子４が含まれないので、ノードＡとノードＤが直結される。

　実施の形態５のコンデンサ試験装置は、スイッチング素子４の代わりに、リレー４４を備える。リレー４４は、正極ラインＰＬ上のノードＤと、ノードＥとの間に設けられる。

　リップル電流生成回路１００と充電回路２００は双方向に電流を流すために、リップル電流生成回路１００の出力を開閉するために、リレー４４とリレー４５が設けられている。

　本実施の形態によれば、１台のコンデンサ試験装置で様々なコンデンサ搭載機器におけるコンデンサの負荷状態を高精度に再現することが可能であり、試験装置の汎用性を高めることができる。なお、本実施の形態では、コンデンサ試験装置から放射される電磁ノイズも低減できる。

　実施の形態６．
　図１４は、実施の形態６のコンデンサ試験装置１５０を表わす図である。

　実施の形態６のコンデンサ試験装置１５０が、実施の形態２のコンデンサ試験装置１５０と相違する点は、以下である。

　実施の形態６のリップル電流生成回路１００は、エネルギー回生回路を含まない１相のフルブリッジ回路である。

　実施の形態６のコンデンサ試験装置は、実施の形態１のコンデンサ試験装置に含まれる電流逆流防止ダイオード３、スイッチング素子４を備えない。コンデンサ試験装置が、エネルギー回生回路を備えないため、これらの素子が不要となるからである。

　実施の形態６のコンデンサ試験装置では、正極ラインがＰＬ１とＰＬ２に分離されている。リレー３０ａ～３０ｃ、抵抗１５ａ，１５ｂは、正極ラインＰＬ２に接続されている。コイル８ａは、正極ラインＰＬ２上に設けられている。

　電源１、コンデンサ２、および充電抵抗１０は、正極ラインＰＬ１上のノードＣに接続される。

　リップル電流生成回路１００は、スイッチング素子５ａとスイッチング素子５ｂとを備える。スイッチング素子５ａは、正極ラインＰＬ１上のノードＣと、ノードＥとの間に設けられる。スイッチング素子５ｂは、ノードＥと、負極ラインＮＬ上のノードＢとの間に設けられる。

　エネルギー回生回路をもたないためサージの発生が少ないため、リップル電流生成回路１００は、スナバ回路２５とサージ吸収コンデンサ９とを備えない。

　実施の形態６のコンデンサ試験装置は、実施の形態２のコンデンサ試験装置に含まれないリップル電流調整抵抗５０を備える。リップル電流調整抵抗５０は、ノードＥとノードＤとの間に設けられる。リップル電流生成回路１００から出力されるリップル電流の大きさは、リップル電流調整抵抗５０の抵抗値によって調整される。

　充電回路２００は、正極ラインＰＬ１上のノードＣと、正極ラインＰＬ２上のノードＤとの間に直列に接続された充電抵抗１０と、スイッチング素子１１とを備える。

　本実施の形態では、実施の形態１～４のようにエネルギー回生回路をもたないため、コンデンサ試験装置の消費エネルギー効率は低くなるという欠点はあるが、試験対象コンデンサ１２に印加する電力が比較的小さい場合に、コンデンサ試験装置を極めて小型化できる。

　回生用コイル６ｂは、ノードＦとノードＪとの間に設けられる。回生用コイル６ｂは、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃと電気エネルギーをやりとりするために設けられる。

　実施の形態７．
　車の電動化および電力変換装置の普及に伴って、機器の故障予知と故障回避とが課題となる。電力変換装置では、コンデンサの劣化に伴って装置の故障や性能低下が発生するため、コンデンサ劣化診断に改善の余地がある。よって、電力変換装置にコンデンサ劣化診断機能を搭載することが求められている。本実施の形態では、コンデンサ劣化診断機能を有する電力変換装置に関する。

　図１５は、実施の形態７の電力変換装置を表わす図である。
　本実施の形態では、コンデンサの劣化診断機能を有する３相インバータの最小構成例を示されている。

　電力変換装置は、コンデンサを内蔵する。
　リップル電流生成回路１００は、試験対象コンデンサ１２ａ，１２ｂ、１２ｃにリップル電流を印加する。

　放電回路３００は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電気的特性を計測するために、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを放電する。

　計測回路６０は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電気的特性を計測する。
　制御装置１８は、計測した試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電気的特性に応じて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの劣化度を判定するとともに、試験を続行するときにはリップル電流生成回路１００において生成されるリップル電流を調整する。

　モータジェネレータ６６は、コンデンサのリップル試験を行う時に回生エネルギーを蓄積する。

　操作盤７０は、モータの起動、加速、減速、および停止等の操作手段と、インバータまたはモータの運転状態を表示する表示手段とを備える。この電力変換装置を搭載した自動車は、さらに、アクセル、ブレーキ、エンジンキー、操作スイッチ、操作パネルなどを備える。

　通信装置８０は、他の機器との通信および、電力変換装置の遠隔監視並びに遠隔操作のために設けられる。操作盤７０が遠隔地にある場合などでは、制御装置１８と通信装置８０とを通信装置８０を経由して操作盤７０と接続してもよい。なお、他の機器と通信する必要がない場合は、通信装置８０を備えなくてもよい。

　リップル電流を生成するインバータ回路２１００は、６つのスイッチング素子５ａ～５ｆを含む３相フルブリッジ回路である。３相フルブリッジ回路は、電気自動車、電車、エレベータ、電動航空機、または無停電電源装置などの電力変換装置で広く普及している。

　実施の形態７の電力変換装置によって、コンデンサの試験を実施する場合において、例えば電力変換装置が電気自動車に搭載されているときには、停車中の短時間（数１００ｍｓ以内）にコンデンサの試験を実施することができる。その理由は、電力変換装置に用いられるコンデンサの静電容量は概ね１００ｍＦ以下であり、コンデンサの充放電電流は数［Ａ］以上であるからである。コンデンサの充放電時定数は、コンデンサの静電容量と充放電電流の積で表されるので、数１００ｍｓ以内にコンデンサの静電容量および等価直列抵抗等の試験を実施することができる。電力変換装置に搭載されているコンデンサの充放電時定数が数ｍｓ以下であれば、リップル電流印加試験も数１００ｍｓ以内に実施することができる。

　実施の形態７の電力変換装置によって、コンデンサの試験を実施する場合は、基本的にモータジェネレータ６６を停止させた状態で測定を開始する。その理由は、モータジェネレータ６６の軸回転に伴う起電力がＰＬとＮＬ間の電圧を変動または上昇させ、コンデンサの試験を阻害するためである。

　コンデンサのリップル試験を行う場合は、スイッチング素子５ａ～５ｆの中の特定の素子、および、モータジェネレータ６６内の特定の巻線に負荷が集中しないように、制御シーケンスを配慮する必要がある。例えば、エネルギー回生時の電流経路をU相とV相の経路、V相とW相の経路、W相とU相の経路のように経時的に順次切り替えて運転することによって、各巻線の負荷を平準化する方法を用いることができる。

　本実施の形態では、スイッチング素子５ａ～５ｆを用いなくても、次の方法により実施の形態１と同様に試験対象コンデンサの電気的特性を試験できる。

　まず、スイッチング素子４を通電して試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを満充電する。

　次に、スイッチング素子４を遮断し、かつ放電回路３００を通電することによって試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを放電しつつ、同時に制御装置１８とＡ／Ｄコンバータ１７とを用いて試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの端子間電圧と放電電流を計測する。これによって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量および等価直列抵抗を求めることができる。詳細な手順は実施の形態１における図４と図５を参照して説明した手順と同様である。

　次に、実施の形態７で使用される部品の選定について説明する。電流検出抵抗１３ａ～１３ｃは、電流センサまたは変流器（カレントトランス）など他の電流計測手段で代用してもよい。

　試験対象コンデンサ１２および電流検出抵抗１３の数量は、図１５に示すように３個である必要はなく１個以上であれば任意の数量でもよい。

　モータジェネレータ６６は、モータ、発電機、リアクトル（コイル）、または変圧器で構成される。

　スイッチング素子４およびスイッチング素子５ａ～５ｆは、オン抵抗が小さく低損失の素子が望ましいが、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴまたはサイリスタ等でもよく、スイッチング特性があればその種類を限定するものではない。

　スイッチング素子４は、継電機、電磁開閉器、またはスイッチなどのような半導体以外の電流遮断手段で代用できる場合がある。

　操作盤７０は、制御装置１８に操作を伝えるための入力機能と、情報を表示する表示機能とを備えていればよく、その方法を限定するものではない。

　通信装置８０は、これに接続された１台以上の機器と通信する機能を備えている。通信装置８０の通信の接続方法は有線方式または無線方式でもよく、その種類を限定するものではない。また、通信の接続方法及び通信装置８０に接続される機器の台数を限定するものではない。

　操作盤７０および通信装置８０は、それぞれ１台である必要はなく、複数台であってもよい。

　放電回路３００は、エレベータのブレーキ回路、電気自動車の緊急放電回路、または電力変換装置に接続されたコンデンサの放電手段で代用してもよい。

　リップル電流生成回路１００は、試験対象コンデンサ１２にリップル電流を供給できればよく、昇圧コンバータ、降圧コンバータ、インバータ、自励式コンバータ、または自励式無効電力補償回路等でもよい。

　実施の形態８．
　図１６は、実施の形態８の電力変換装置１０００を表わす図である。

　本実施の形態では、自励式無効電力補償装置における、コンデンサ劣化診断機能の実装例を述べる。

　実施の形態８の電力変換装置１０００が、実施の形態７の電力変換装置と相違する点は、以下である。

　実施の形態８の電力変換装置１０００は、送電系統９８０に接続される。電力変換装置１０００は、系統継電器９０、およびコンデンサのリップル試験を行う時に回生エネルギーを蓄積する変圧器７６を備える。

　スイッチング素子５ａ～５ｆは、ＩＧＢＴ素子によって構成される。
　系統継電器９０を遮断することにより、変圧器７６の自己インダクタンスが大きくなるため、コンデンサ１２ａ～１２ｃのリップル試験を行う時に変圧器７６が回生エネルギーを蓄積する役割を担うことができる。

　実施の形態８の電力変換装置１０００においてコンデンサの試験を実施する場合には、系統継電器９０を遮断し、かつ送電系統９８０から電力変換装置１０００を切り離してから測定を開始する。その理由は２つある。１つ目の理由は、系統電力の電圧変動がコンデンサの試験を阻害しないようにするためである。もう１つの理由は、充放電するコンデンサの蓄積エネルギーが大きいため、コンデンサの試験時に系統電力に不要な電圧変動を与えないようにするためである。

　複数系統の自励式無効電力補償装置が並列運転している場合があり、自励式無効電力補償装置の負荷が少ない時に、一部の自励式無効電力補償装置を系統から切り離してコンデンサの試験を実施することが可能である。従って、自励式無効電力補償装置群全体では運転を停止することなく、輪番で一部の自励式無効電力補償装置を切り離してコンデンサの試験を実施できる。

　次に、実施の形態８で使用される部品の選定について説明する。電流検出抵抗１３ａ～１３ｃは、電流センサまたは変流器（カレントトランス）などの他の電流計測手段でもよい。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃおよび電流検出抵抗１３の数量は、図１６に示すように３個である必要はなく、１個以上であれば任意の数量でもよい。

　実施の形態９．
　図１７は、実施の形態９の電力変換システムを表わす図である。

　本実施の形態では、電力変換装置１０００ａと、電力変換装置１０００ｂとを備えた電力変換システムにおけるコンデンサ劣化診断機能の実装例を述べる。

　電力変換装置１０００ａは、発電機から自然エネルギー等による交流発電電力を受電して高電圧直流送電する。電力変換装置１０００ｂは、海底ケーブルなどから高電圧直流電力を受電して電力系統へ送電する。

　電力変換装置１０００ａと電力変換装置１０００ｂの回路構成は、実施の形態８の電力変換装置１０００の回路構成と同様である。

　電力変換装置１０００ａは、系統継電器９０ａと、変圧器７６ａとを介して、発電機９８０ａに接続されている。

　電力変換装置１０００ｂは、系統継電器９０ｂと、変圧器７６ｂとを介して、送電系統９８０ｂに接続されている。

　電力変換装置１０００ａと電力変換装置１０００ｂとは、直流遮断器９１ａ，９１ｂと直流送電ケーブル８ａ，８ｂとにより接続されている。

　通信装置８０ａ，８０ｂは、電力変換装置１０００ａと電力変換装置１０００ｂとを通信接続するだけでなく、外部機器および通信インフラと通信することができる。これによって、遠隔からの運転状態監視および遠隔運転操作などが可能となる。

　実施の形態９の電力変換装置１０００ａがコンデンサの試験を実施する場合は、直流遮断器９１ａと系統継電器９０ａを遮断してから測定を開始する。

　実施の形態９の電力変換装置１０００ｂによってコンデンサの試験を実施する場合は、直流遮断器９１ｂと系統継電器９０ｂとを遮断してから測定を開始する。

　直流遮断器９１ａ，９１ｂを遮断してから測定を開始する理由は２つある。１つ目の理由は、電力変換装置１０００ａと電力変換装置１０００ｂのＰＬａとＰＬｂの電位を分離するためである。もう１つの理由は、直流送電ケーブル８ａ，８ｂの寄生インダクタンス及び寄生容量がコンデンサ試験時の測定誤差となることを防ぐためである。

　発電機９８０ａから電力変換装置１０００ａを切り離してから測定を開始する理由は２つある。１つ目の理由は、発電機９８０ａの電圧変動がコンデンサの試験を阻害するためである。もう１つの理由は、充放電するコンデンサの蓄積エネルギーが大きいため、コンデンサの試験時に発電機９８０ａに不要な電圧変動を与えないためである。

　送電系統９８０ｂから電力変換装置１０００ｂを切り離してから測定を開始する理由は２つある。１つ目の理由は、送電系統９８０ｂの電圧変動がコンデンサの試験を阻害するためである。もう１つの理由は、充放電するコンデンサの蓄積エネルギーが大きいため、コンデンサの試験時に送電系統９８０ｂに不要な電圧変動を与えないためである。

　系統継電器９０ａ，９０ｂを遮断することにより、変圧器７６ａ，７６ｂの自己インダクタンスが大きくなるため、コンデンサのリップル試験を行う時に変圧器７６ａ，７６ｂが回生エネルギーを蓄積する機能を担うことができる。

　自然エネルギーを活用した発電においては、自然エネルギーをほとんど得られない状態が度々発生する。たとえば風力発電における無風時、太陽光発電における日没から日の出までの時間帯などが挙げられる。自然エネルギーを得られない機会を利用して、電力変換装置１０００ａおよび電力変換装置１０００ｂのコンデンサ試験を行うことによって、発電機会を失うことなく、コンデンサ試験を行うことが可能である。

　次に、実施の形態９の電力変換システムを用いた直流送電ケーブルの点検の簡略化について説明する。実施の形態９の電力変換システムを洋上風力発電、または洋上太陽光発電に適用した場合、直流送電ケーブル８ａ，８ｂとして、数１０ｋｍ以上の長さの海底ケーブルを用いることがある。海底ケーブルの点検は大型船舶を用いて海底ケーブルを海上に引き上げて点検することが一般的であった。

　直流送電ケーブル８ａ，８ｂは数１０ｋｍ以上の長さがあるため、直流送電ケーブル８ａ，８ｂの寄生インダクタンスは数１００μＨ以上となる。したがって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量を事前に測定しておき、後述するインダクタンス計測を行うことによって、ケーブルの点検を簡略化することが可能となる。

　図１８は、実施の形態９の直流送電ケーブルの寄生インダクタンスを測定する手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ４０１において、電力変換装置１０００ａと１０００ｂを運転停止する。スイッチング素子４ａ，４ｂとスイッチング素子５ａ～５ｌのすべてをオフにする。

　ステップＳ４０２において、系統継電器９０ａと系統継電器９０ｂとを開き、直流遮断器９１ｂを閉じて、直流遮断器９１ａは開いておく。

　ステップＳ４０３において、スイッチング素子４ａをオンにし、直流電源１ａの電力を用いて試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを満充電する。次にスイッチング素子４ａをオフにする。

　ステップＳ４０４において、直流遮断器９１ａを閉じて、Ａ／Ｄコンバータ１７ａと制御装置１８とを用いて、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの端子間電圧と電流の経時的変化を計測する。直流遮断器９１ａを閉じると、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃに蓄積された電荷が、直流遮断器９１ａ、９１ｂと直流送電ケーブル８ａ、８ｂを経由して試験対象コンデンサ１２ｄ，１２ｅ，１２ｆに移動しつつ、直流送電ケーブル８ａ、８ｂの寄生インダクタンスと試験対象コンデンサ１２ｄ，１２ｅ，１２ｆとの間でＬＣ共振が始まり、試験対象コンデンサ１２ｄ、１２ｅ，１２ｆに流れる電流も発振周波数で発振する。なお、この発振現象は、回路内の寄生抵抗によりエネルギーを消費することによって徐々に減衰する。

　ステップＳ４０５において、ステップＳ４０４の計測結果から試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃに流れる電流の発振周波数を求め、その結果から後述する以下の式（２１）を用いてインダクタンス値を算出する。

　求めるインダクタンス値をＬ（Ｈ）、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃと１２ｄ～１２ｆの合成静電容量をＣ（Ｆ）、共振周波数をｆ（Ｈｚ）、円周率をπとすると、以下の関係が成り立つ。

　Ｌ＝１／（４π²Ｃｆ²）・・・（２１）
　次に、直流送電ケーブル８ａおよび８ｂの短絡故障を検知する方法について説明する。

　直流送電ケーブル８ａと直流送電ケーブル８ｂとの間が短絡している場合は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃから試験対象コンデンサ１２ｄ～１２ｅに通電できないため、試験対象コンデンサの合成静電容量Ｃが増加する。すなわち、合成静電容量は、試験対象コンデンサ１２ｄ～１２ｅの静電容量の和となる。その結果、共振周波数の低下と、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電流増加が発生するので、共振周波数および試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの電流値の測定結果から直流送電ケーブル８ａと８ｂの短絡故障を検知することができる。

　次に、直流送電ケーブル８ａと８ｂの短絡箇所を検知する方法について説明する。
　直流送電ケーブル８ａと８ｂ間の短絡している位置によって、直流送電ケーブル８ａと８ｂ間の寄生インダクタンスＬが変化する。スイッチング素子５ｇ～５ｌを事前にオンにした状態にして電力変換装置１０００ｂの受電端で直流送電ケーブル８ａと８ｂが短絡している状態を模擬し、インダクタンス値を求めておく。直流送電ケーブル８ａと８ｂとが実際に短絡した時のインダクタンスＬａと、疑似試験のインダクタンスＬｂとの比率Ｌａ／Ｌｂを求める。電力変換装置１０００ａと電力変換装置１０００ｂとの間の距離を、求めたインダクタンス比率（Ｌａ／Ｌｂ）で除算すると、電力変換装置１０００ａから短絡箇所までのケーブル長を求めることができる。

　以上のようにして、直流送電ケーブル８ａと８ｂの短絡故障検知、および短絡箇所検知を活用することにより、送電ケーブルの故障回復時間の短縮と、調査の省力化を実現することができる。

　次に、実施の形態９で使用される部品の選定について説明する。
　スイッチング素子４と、スイッチング素子５ａ～５ｌは、オン抵抗が小さく低損失の素子が望ましいが、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴまたはサイリスタ等でもよく、スイッチング特性があればその種類を限定するものではない。

　電流検出抵抗１３ａ～１３ｃは、電流センサまたは変流器（カレントトランス）など他の電流計測手段で代用してもよい。

　電力変換装置１０００ａの試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃおよび電流検出抵抗１３ａ，１３ｂ，１３ｃの数量は、図１７に示すように３個である必要はなく１個以上であれば任意の数量でもよい。

　電力変換装置１０００ｂの試験対象コンデンサ１２ｄ，１２ｅ，１２ｆおよび電流検出抵抗１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの数量は、図１７に示すように３個である必要はなく１個以上であれば任意の数量でもよい。

　図１９は、実施の形態９の配線の寄生インダクタンス測定の制御手順を表わすフローチャートである。

　試験対象コンデンサを満充電する図４のステップＳ２０１を、図１８の制御手順に変更することにより、配線の寄生インダクタンスと、コンデンサの静電容量測定とを連続して試験することができる。

　ステップＳ５０１において、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２の残留電荷を放電するため、ゲートドライバ１９を通じて、スイッチング素子４および充電回路２００のスイッチング素子１１をオフにする。制御装置１８は、さらに放電回路３００のスイッチング素子１４をオンにして、放電抵抗１５により試験対象コンデンサ１２の残留電荷を放電させる。

　試験対象コンデンサ１２の残留電荷の放電が終われば、制御装置１８は、ゲートドライバ１９を通じて、放電回路３００のスイッチング素子１４をオフにする。

　ステップＳ５０２において、制御装置１８は、計測回路６０に試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成電流Ｉ１と、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２との計測を開始させる。

　ステップＳ５０３において、制御装置１８は、配線の寄生インダクタンスを測定するために、ゲートドライバ１９を通じて、スイッチング素子４または充電回路２００のスイッチング素子１１をオフにして、試験対象コンデンサ１２の充電を開始する。

　なお、配線の寄生インダクタンスを精度よく測定するために、一定以上の充電電流を流す必要があるため、充電回路２００を用いて試験対象コンデンサ１２の充電を行う場合は、充電抵抗１０は必要な充電電流を流せる抵抗値と、許容損失と、抵抗値精度と、低い寄生インダクタンス値とを備えていることが望ましい。

　ステップＳ５０４において、制御装置１８は、計測した合成電流Ｉ１と、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２が予め定められた条件を満たすか否かに基づいて、試験対象コンデンサ１２が満充電に達したかを判定する。

　試験対象コンデンサ１２が満充電に達していなければ、制御装置１８は、再び合成電流Ｉ１と、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２とを計測した後、ステップＳ５０４に戻る。

　ステップＳ５０４において、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃが満充電に達すれば、制御装置１８は、ステップＳ５０５の処理に進む。

　ステップＳ５０５において、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成電流Ｉ１およびＸ－Ｙ間の電圧Ｖ２の測定を停止する。

　ステップＳ５０６において、制御装置１８は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成電流Ｉ１と、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ２の経時変化に基づいて、後述する方法によって配線の寄生インダクタンスを算出する。

　制御装置１８によって、算出した配線の寄生インダクタンス値に基づき、電力変換装置の停止、コンデンサ試験時のリップル電流の調節、操作盤７０への警報表示、または通信装置８０による他の装置への異常通知等を行ってもよい。

　図２０は、実施の形態９の配線の寄生インダクタンス測定時のＸ－Ｙ間の電圧波形、及び試験対象コンデンサの合成電流Ｉの波形を表わす図である。

　波形８１はＸ－Ｙ間の電圧Ｖ０を表わす。電圧Ｖ０は試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの満充電電圧を１とする相対値である。

　波形８２は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成電流Ｉｃを表わす。合成電流Ｉｃは、＋側のピーク電流を１とする相対値である。合成電流Ｉｃは、配線の寄生インダクタンスの影響により、充電開始後に一定の時間振動する。振動の収束時間と振幅は試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量、等価直列抵抗、配線の寄生インダクタンス、配線抵抗、および電源インピーダンスにより変化する。

　波形８３は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの満充電電圧に対するＶ０の超過電圧ＶＰである。超過電圧ＶＰは、配線の寄生インダクタンスの影響により、充電開始後に一定の時間振動する。振動の収束時間と振幅は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの静電容量、等価直列抵抗、配線の寄生インダクタンス、配線抵抗、および電源インピーダンスにより変化する。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電開始前は、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ０は０Ｖであり、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成電流Ｉｃも０［Ａ］である。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電を開始すると、Ｘ－Ｙ間の電圧Ｖ０は経時的に振動しながら試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの満充電電圧に達する。合成電流Ｉｃは経時的に振動した後に、再び０［Ａ］に戻る。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電開始直後は、配線の寄生インダクタンスの影響によって、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成電流Ｉｃの経時的な上昇率が制約される。この合成電流Ｉｃの経時的な上昇率を計測することによって、配線の寄生インダクタンスを求めることができる。

　図２１は、実施の形態９の試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電の開始直後における、配線の寄生インダクタンス測定時のＸ－Ｙ間の電圧波形、及び試験対象コンデンサの合成電流Ｉの波形を表わす図である。図２１の波形は、図２０の波形に対して、充電時間Ｔに対して１０分の１から数１０分の１の時間領域を拡大している。

　波形９１はＸ－Ｙ間の電圧Ｖ０を表わす。
　波形９２は、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの合成電流Ｉである。

　試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電初期（充電電圧が満充電電圧の０～５％程度以下）において満充電電圧の０．０５倍程度に達するまでの過程では、配線の寄生インダクタンスＬの影響により、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電を開始した瞬間から時間経過にほぼ比例して充電電流が上昇する。

　点Ｙは、Ｘ－Ｙ間の電圧波形において、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの満充電電圧の０～５％程度以下の任意の電圧ΔＶｃとなる点である。ΔＶｃを小さく設定すると合成電流Ｉの経時変化に対する直線性が増し、インダクタンスを高精度に求めやすくなるが、電圧の測定精度を得ることが難しくなる。したがって、合成電流Ｉの経時変化に対する直線性と電圧の測定精度の相反性を考慮してΔＶｃを選定することが望ましい。

　ΔＴｃは、Ｘ－Ｙ間の電圧が任意の電圧ΔＶｃとなるまでの充電時間である。
　点Ｚは、充電開始からΔＴｃ経過時の波形９２のポイントである。

　ΔＩｃは、Ｚにおける試験対象コンデンサ１２ａ，１２ｂ，１２の合成電流Ｉである。
　配線の寄生インダクタンスをＬ，充電電流の上昇量をΔＩｃ、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃを充電開始した瞬間から充電電流がΔＩｃに達するまでの経過時間をΔＴｃ、直流電源１の電圧をＶとした場合、配線の寄生インダクタンスＬ（単位：Ｈ）は次式により求めることができる。

　Ｌ=Ｖ／（ΔＩｃ／ΔＴｃ）・・・（２２）
　なお、配線の寄生インダクタンスを高精度に求めるために、試験対象コンデンサ１２ａ～１２ｃの充電過程に係る部品および配線の既知の寄生抵抗等を用いて、求めた配線の寄生インダクタンス値を補正してもよい。

　上記の実施形態において説明したように、電力変換装置等では、制御回路は、計測した電気的特性に基づいて、試験対象コンデンサの劣化度を判定し、コンデンサの故障および故障予兆の検知と、電力変換装置の出力調整による故障回避を実現する。

　その結果、コンデンサの劣化または故障が発生しても、電気自動車は、搭載する電力変換装置の出力を下げて故障を回避しつつ安全な場所まで移動することができる。

　故障予兆の検知によって、故障前に交換部品を手配することができるので、修理期間を短縮することができる。さらに、電力系統に接続された電力変換装置の故障を回避することができるので、電力インフラの電力の供給の安定化が図れる。

　さらに、複数の試験対象コンデンサを搭載している場合には、劣化または故障したコンデンサのみを検出して交換することができるので、修理費用を抑制できる。これらの電力変換装置等におけるコンデンサの試験は、装置の待機時（例えば電気自動車の停車時）を利用して短時間（数１０μｓ～数１００ｍｓ以内）に行える。あるいは、装置の運転中に試験できる場合もあるので、コンデンサの試験によって、装置の利便性を損なわれるというデメリットがない。

　（変形例）
　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。

　（１）電気的特性
　上記の実施形態では、劣化度を判定するための電気的特性として、静電容量と等価直列抵抗を用いたが、その他の電気的特性であってもよい。たとえば、配線の寄生インダクタンス、リーク電流、誘電正接、誘電損失、圧電特性、または再起電圧であってもよい。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１，１ａ，１ｂ　直流電源、２　コンデンサ、３　電流逆流防止ダイオード、４，４ａ，４ｂ，５ａ～５ｉ，１１，１４ａ，１４ｂ　スイッチング素子、６　回生用コイル、７ａ，７ｂ　ダイオード、８ａ，８ｂ　コイル、９　サージ吸収コンデンサ、１０　充電抵抗、１２ａ～１２ｆ　試験対象コンデンサ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ　電流検出抵抗、１５ａ，１５ｂ　放電抵抗、１６ａ～１６ｈ　入力増幅器、１７，１７ａ，１７ｂ　Ａ／Ｄコンバータ、１８，１８ａ，１８ｂ　制御装置、１９，１９ａ，１９ｂ　ゲートドライバ、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ　スナバコンデンサ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ　スナバ抵抗、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ　スナバ回路、４０　任意波形生成回路、４１　演算増幅部、４２，４３　抵抗、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，４４，４５　リレー、６０，６０ａ，６０ｂ　計測回路、６６　モータジェネレータ、７０　操作盤、７６，７６ａ，７６ｂ　変圧器、８０，８０ａ，８０ｂ　通信装置、９０，９０ａ，９０ｂ　系統継電器、９１ａ，９１ｂ　直流遮断機、１００　リップル電流生成回路、１５０　コンデンサ試験装置、２００　充電回路、３００　放電回路、１５１，１０００　電力変換装置、９８０，９８０ｂ　送電系統、９８０ａ　発電機、２１００，２１００ａ，２１００ｂ　インバータ回路。

Claims

　試験対象コンデンサの品質を試験するコンデンサ試験装置であって、
　前記試験対象コンデンサにリップル電流を印加するリップル電流生成回路と、
　前記試験対象コンデンサの電気的特性の変化に基づいて、リップル電流を調整するとともに、前記試験を続行するときには前記リップル電流生成回路で生成される前記リップル電流を調整する制御装置とを備える、コンデンサ試験装置。
　前記試験対象コンデンサを充電する充電回路と、
　前記試験対象コンデンサを放電する放電回路とを備え、
　前記制御装置は、前記試験対象コンデンサの電気的特性を計測するために、前記充電回路を用いて前記試験対象コンデンサを満充電させ、前記放電回路を用いて前記試験対象コンデンサを放電させる、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記電気的特性は、前記試験対象コンデンサの静電容量、等価直列抵抗、等価直列インダクタンス、および配線の寄生インダクタンスのうちの少なくとも１つである、請求項２記載のコンデンサ試験装置。
　前記制御装置は、前記試験対象コンデンサの前記電気的特性の変化を用いて、前記試験対象コンデンサの劣化度を判定する、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記制御装置は、前記劣化度が予め定められた基準に達した時に、前記試験を終了する、請求項４記載のコンデンサ試験装置。
　前記制御装置は、前記試験対象コンデンサの前記電気的特性に基づいて、前記試験対象コンデンサの異常を検出する、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記制御装置は、前記劣化度が予め定められた基準に達していないときに、前記試験対象コンデンサの静電容量に応じて、前記リップル電流を調整する、請求項４記載のコンデンサ試験装置。
　前記制御装置は、前記リップル電流生成回路に含まれるスイッチング素子に与える制御パルスのデューティ比を調整することによって、前記リップル電流を調整する、請求項６記載のコンデンサ試験装置。
　前記制御装置は、前記リップル電流を調整するとともに、前記試験対象コンデンサに印加されるリップル電圧、リップル周波数、および前記リップル電流の波形の少なくとも１つを調整する、請求項７記載のコンデンサ試験装置。
　前記リップル電流生成回路は、
　スイッチング素子と、
　前記スイッチング素子と並列に接続されたスナバ回路とを備える、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記コンデンサ試験装置は、複数の前記試験対象コンデンサを試験することが可能であり、
　各々が、対応する前記試験対象コンデンサと接続する複数のリレーを備えた、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記リップル電流生成回路は、２つのスイッチング素子を含むハーフブリッジ回路である、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記リップル電流生成回路は、４つのスイッチング素子を含むフルブリッジ回路である、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記リップル電流生成回路は、６つのスイッチング素子を含むフルブリッジ回路である、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記リップル電流生成回路は、前記試験対象コンデンサの放電電流を蓄積する回生用コイルを備える、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記リップル電流生成回路は、コンプリメンタリ型プッシュブル増幅回路であって、
　前記コンプリメンタリ型プッシュブル増幅回路に含まれる演算増幅部は、前記コンプリメンタリ型プッシュブル増幅回路の出力電圧のフィッドバック電圧を受ける入力端子と、可変の電圧波形を受ける入力端子とを備える、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　前記リップル電流生成回路は、１相のフルブリッジ回路であり、
　前記コンデンサ試験装置は、前記リップル電流生成回路から出力されるリップル電流の大きさを調整するためのリップル電流調整抵抗を備える、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　直流電源と前記試験対象コンデンサとの間に設けられたスイッチング素子を備え、
　前記制御装置は、前記試験対象コンデンサの電気的特性として前記コンデンサ試験装置内の配線の寄生インダクタンスを計測するために、前記スイッチング素子をオンにして前記直流電源によって前記試験対象コンデンサを満充電させる、請求項１記載のコンデンサ試験装置。
　コンデンサを内蔵する電力変換装置であって、
　前記コンデンサを前記試験対象コンデンサとし、前記試験対象コンデンサの品質を試験する請求項１～１８のいずれか１項に記載のコンデンサ試験装置を備えた電力変換装置。
　試験対象コンデンサの品質を試験するコンデンサ試験方法であって、
　前記試験対象コンデンサにリップル電流を印加するステップと、
　前記試験対象コンデンサの電気的特性の変化に基づいて、リップル電流を調整するとともに、前記試験を続行するときには前記リップル電流を調整するステップとを備える、コンデンサ試験方法。