特表 2023-539283 ＬＣフィルタを有する３レベルＡＮＰＣコンバータのフェーズの自己試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-13

(54)【発明の名称】ＬＣフィルタを有する３レベルＡＮＰＣコンバータのフェーズの自己試験方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20230906BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023513639

(86)(22)【出願日】2021-08-31

(85)【翻訳文提出日】2023-03-20

(86)【国際出願番号】 EP2021073996

(87)【国際公開番号】W WO2022049062

(87)【国際公開日】2022-03-10

(31)【優先権主張番号】102020122770.1

(32)【優先日】2020-09-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515078095

【氏名又は名称】エスエムエイ ソーラー テクノロジー アクティエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＳＭＡ Ｓｏｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】シュティッケルマン，ウーヴェ

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA28

5H770BA11

5H770DA32

5H770HA03Y

5H770LA00X

5H770LA01Y

5H770LA03Y

5H770LB05

(57)【要約】

ブリッジを有するインバータを試験する方法が開示されている。ブリッジは、中心点（Ｍ）を有する分割リンク回路の正側接続（ＤＣ＋）と正側内部接続（ＰＩ）との間に配置された第１のスイッチ（Ｔ１）と、正側内部接続（ＰＩ）とブリッジ出力（ＢＲ）との間に配置された第２のスイッチ（Ｔ２）と、ブリッジ出力（ＢＲ）と負側内部接続（ＮＩ）との間に配置された第３のスイッチ（Ｔ３）と、負側内部接続（ＮＩ）と分割リンク回路の負側接続（ＤＣ－）との間に配置された第４のスイッチ（Ｔ４）と、中心点（Ｍ）と正側内部接続（ＰＩ）との間に配置された第５のスイッチ（Ｔ５）と、中心点（Ｍ）と負側内部接続（ＮＩ）との間に配置された第６のスイッチ（Ｔ６）とを備える。ブリッジ出力（ＢＲ）には、フィルタインダクタ（ＬＦ）とフィルタコンデンサ（ＣＦ）を有する電源フィルタが接続されている。本方法は、電源フィルタが接続されたブリッジ出力（ＢＲ）が、接続されたグリッドから絶縁されている間に、分割リンク回路にリンク回路電圧を印加するステップと、フィルタコンデンサ（ＣＦ）を完全に放電させるステップと、第１のスイッチ（Ｔ１）および第６のスイッチ（Ｔ６）を閉じ、第４のスイッチ（Ｔ４）および第５のスイッチ（Ｔ５）を開放するステップと、続いて、複数の短パルスを使用して第２のスイッチ（Ｔ２）をクロッキングするステップであって、短パルスのデューティサイクルが１％～５％に予め設定される、ステップと、クロッキングの後、フィルタコンデンサ（ＣＦ）で降下した電圧を測定するステップと、降下した電圧が、ウィンドウ上限およびウィンドウ下限を有する電圧ウィンドウの外にある場合に、ブリッジの故障状態を特定するステップとを備える。また、インバータも開示され、このインバータは、先行する請求項の何れか一項に記載の方法を実行し、故障状態が識別されない場合にのみインバータを接続グリッドに接続するように設計および設定された制御システムを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブリッジを有するインバータを試験する方法であって、
前記ブリッジが、
－中心点（Ｍ）を有する分割リンク回路の正側接続（ＤＣ＋）と正側内部接続（ＰＩ）との間に配置された第１のスイッチ（Ｔ１）と、
－正側内部接続（ＰＩ）とブリッジ出力（ＢＲ）との間に配置された第２のスイッチ（Ｔ２）と、
－ブリッジ出力（ＢＲ）と負側内部接続（ＮＩ）との間に配置された第３のスイッチ（Ｔ３）と、
－負側内部接続（ＮＩ）と分割リンク回路の負側接続（ＤＣ－）との間に配置された第４のスイッチ（Ｔ４）と、
－中心点（Ｍ）と正側内部接続（ＰＩ）との間に配置された第５のスイッチ（Ｔ５）と、
－中心点（Ｍ）と負側内部接続（ＮＩ）との間に配置された第６のスイッチ（Ｔ６）とを備え、
フィルタインダクタ（ＬＦ）とフィルタコンデンサ（ＣＦ）を有する電源フィルタが、ブリッジ出力（ＢＲ）に接続されており、
当該方法が、
－電源フィルタが接続されたブリッジ出力（ＢＲ）が、接続されたグリッドから絶縁されている間に、分割リンク回路にリンク回路電圧を印加するステップと、
－フィルタコンデンサ（ＣＦ）を完全に放電させるステップと、
－第１のスイッチ（Ｔ１）および第６のスイッチ（Ｔ６）を閉じ、第４のスイッチ（Ｔ４）および第５のスイッチ（Ｔ５）を開くステップと、
－続いて、複数の短パルスを使用して第２のスイッチ（Ｔ２）をクロッキングするステップであって、短パルスのデューティサイクルが１％～５％に設定される、ステップと、
－クロッキングの後、フィルタコンデンサ（ＣＦ）で降下した電圧を測定するステップと、
－降下した電圧が、ウィンドウ上限およびウィンドウ下限を有する電圧ウィンドウの外にある場合に、ブリッジの故障状態を特定するステップとを備えることを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、
－フィルタコンデンサ（ＣＦ）を完全に放電させるステップと、
－第１のスイッチ（Ｔ１）および第６のスイッチ（Ｔ６）が開いている間に、第４のスイッチ（Ｔ４）および第５のスイッチ（Ｔ５）を閉じるステップと、
－複数の短パルスを使用して第３のスイッチ（Ｔ３）をクロッキングするステップであって、短パルスのデューティサイクルが１％～５％である、ステップと、
－クロッキングの後、フィルタコンデンサ（ＣＦ）で降下した追加の電圧を測定するステップと、
－降下した追加の電圧が電圧ウィンドウの外にある場合に、ブリッジの故障状態を特定するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の方法において、
第２のスイッチ（Ｔ２）のクロッキングの間、第３のスイッチ（Ｔ３）は開いたままであり、第２のスイッチ（Ｔ２）が、設定された数の短パルスでクロッキングされることを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項２または３に記載の方法において、
第３のスイッチ（Ｔ３）のクロッキングの間、第２のスイッチ（Ｔ２）は開いたままであり、第３のスイッチ（Ｔ３）が、設定された数の短パルスでクロッキングされることを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項１～４の何れか一項に記載の方法において、
第２のスイッチ（Ｔ２）をクロッキングする前に、負側内部接続（ＮＩ）と中心点（Ｍ）の電位が一致するか否かのチェックがあり、一致していない場合にブリッジの故障状態が特定されることを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項２～５の何れか一項に記載の方法において、
第３のスイッチ（Ｔ３）をクロッキングする前に、正側内部接続（ＰＩ）と中心点（Ｍ）の電位が一致するか否かのチェックがあり、一致していない場合にブリッジの故障状態が特定されることを特徴とする方法。

【請求項7】

請求項１、２、４～６の何れか一項に記載の方法において、
第２のスイッチ（Ｔ２）のクロッキングが、第３のスイッチ（Ｔ３）の相補的なクロッキングとともに実行されることを特徴とする方法。

【請求項8】

請求項２、３、５～７の何れか一項に記載の方法において、
第３のスイッチ（Ｔ３）のクロッキングが、第２のスイッチ（Ｔ２）の相補的なクロッキングとともに実行されることを特徴とする方法。

【請求項9】

請求項１～８の何れか一項に記載の方法において、
インバータが複数のブリッジを備え、当該方法が、前記ブリッジの各々で順次実行されることを特徴とする方法。

【請求項10】

請求項１～９の何れか一項に記載の方法において、
フィルタコンデンサ（ＣＦ）が、第５のスイッチ（Ｔ５）と第２のスイッチ（Ｔ２）を同時に閉じることによって、または第６のスイッチ（Ｔ６）と第３のスイッチ（Ｔ３）を閉じることによって、または第５のスイッチ（Ｔ５）と第６のスイッチ（Ｔ６）を閉じることによって放電されることを特徴とする方法。

【請求項11】

ブリッジを有するインバータであって、
－中心点（Ｍ）を有する分割リンク回路の正側接続（ＤＣ＋）と正側内部接続（ＰＩ）との間に配置された第１のスイッチ（Ｔ１）と、
－正側内部接続（ＰＩ）とブリッジ出力（ＢＲ）との間に配置された第２のスイッチ（Ｔ２）と、
－ブリッジ出力（ＢＲ）と負側内部接続（ＮＩ）との間に配置された第３のスイッチ（Ｔ３）と、
－負側内部接続（ＮＩ）と分割リンク回路の負側接続（ＤＣ－）との間に配置された第４のスイッチ（Ｔ４）と、
－中心点（Ｍ）と正側内部接続（ＰＩ）との間に配置された第５のスイッチ（Ｔ５）と、
－中心点（Ｍ）と負側内部接続（ＮＩ）との間に配置された第６のスイッチ（Ｔ６）とを備え、
前記ブリッジ出力（ＢＲ）に、フィルタインダクタ（ＬＦ）とフィルタコンデンサ（ＣＦ）を有する電源フィルタが接続された、インバータにおいて、
当該インバータがコントローラを有し、このコントローラが、請求項１～１０の何れか一項に記載の方法を実行し、故障状態が検出されない場合にのみ当該インバータを接続グリッドに接続するように設計および構成されていることを特徴とするインバータ。

【請求項12】

請求項１１に記載のインバータにおいて、
当該インバータが複数のブリッジを有し、前記コントローラが、複数のブリッジの各々に対して順次前記方法を実行し、故障状態が検出されない場合にのみ当該インバータをグリッドに接続するように設計および構成されていることを特徴とするインバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータを試験する方法に関する。さらに、本願は、その試験方法を実行するように構成されたインバータに関する。

【背景技術】

【0002】

インバータは、とりわけ、太陽光発電機から直流として生成された電力を交流電力に変換して、それをＡＣグリッドに供給するために使用される。この目的のために、インバータは１または複数のブリッジを有し、それらの部分が複数の半導体スイッチを含む。スイッチのクロッキングにより、直流接続に適用される電位が、ブリッジ出力に交互に印加される。ブリッジ出力は、電源フィルタを介してＡＣ電圧グリッドの相に接続される。ブリッジには様々なトポロジーがあり、正電位または負電位を交互にブリッジ出力に印加するだけのシングルレベルトポロジーと、通常は分割リンク回路によって生成される追加の中間電位をブリッジ出力に印加するマルチレベルトポロジーとに区別される。このようなマルチレベルトポロジーの一実施形態は、ＡＮＰＣ（アクティブニュートラルポイントクランプ）トポロジーと呼ばれ、６つのスイッチを備え、そのスイッチの構成によってブリッジ出力の分割リンク回路の正電位、負電位、中心点電位を適用することができる。ＡＮＰＣトポロジーは、特に効率の良いブリッジトポロジーである。

【0003】

効率とコストの観点から、このトポロジーでは、最大許容阻止電圧が直流接続に印加される入力電圧よりも低い半導体スイッチが使用されている。このため、このトポロジーは、全入力電圧がどのスイッチでも低下しないスイッチ構成でのみ動作する。既知の欠点は、ブリッジのスイッチの１つが故障した場合、特にブリッジスイッチの１つが永続的に導通する場合、実際に許容されるスイッチ構成が存在するにもかかわらず、１つのスイッチの故障により全入力電圧がまだ正常なスイッチに印加されることである。その結果、ブリッジ内部で続いて損傷が生じ、それによりインバータのブリッジスイッチや他のコンポーネントがさらに破壊される可能性がある。

【発明の概要】

【0004】

よって、本発明の目的は、インバータが起動される前に、追加のブリッジスイッチや他のインバータコンポーネントを危険に曝すことなく、ブリッジスイッチの故障があるか否かを確認することが可能な方法を提供することである。

【0005】

この目的は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項１１の特徴を有するインバータとによって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

【0006】

本発明に係る方法は、ブリッジを有するインバータに基づくものであり、ブリッジが、中心点を有する分割リンク回路の正側接続と正側内部接続との間に配置された第１のスイッチと、正側内部接続とブリッジ出力との間に配置された第２のスイッチと、ブリッジ出力と負側内部接続との間に配置された第３のスイッチと、負側内部接続と分割リンク回路の負側接続との間に配置された第４のスイッチとを有する。さらに、ブリッジは、中心点と正側内部接続との間に配置された第５のスイッチと、中心点と負側内部接続との間に配置された第６のスイッチとを有し、ブリッジ出力には、フィルタインダクタとフィルタコンデンサとを有する電源フィルタが接続されている。フィルタコンデンサは、リンク回路の中心点への接続によって接続することができる。このようなブリッジを有するインバータを試験するために、本発明に係る方法は、
－接続された電源フィルタを有するブリッジ出力が、接続されたグリッドから絶縁されている間に、分割リンク回路にリンク回路電圧を印加するステップと、
－フィルタコンデンサを完全に放電させるステップと、
－第４のスイッチおよび第５のスイッチが開いている間に、第１のスイッチおよび第６のスイッチを閉じるステップと、
－その後、複数の短パルスを使用して第２のスイッチをクロッキングするステップであって、短パルスのデューティサイクルが１％～５％に設定される、ステップと、
－クロッキングの後、フィルタコンデンサで降下した電圧を求めるステップと、
－降下した電圧が、ウィンドウ上限およびウィンドウ下限を持つ電圧ウィンドウの外にある場合に、ブリッジの故障状態を特定するステップとを備える。ブリッジスイッチが完全に機能するとき、フィルタコンデンサは複数の短パルスによって、短パルスのデューティサイクルによって決まるリンク回路電圧のある割合の電圧まで充電される。同時に、このタイプのクロッキングにより、スイッチに障害が発生した場合でも、少なくとも関連するスイッチの破壊を引き起こすのに十分な時間、他のスイッチの何れにも完全なリンク回路電圧が存在しないことが保証される。これにより、ブリッジに損傷を与えることなく試験を実行することができる。第２のスイッチが開かれたときに、第２のスイッチにかかるリンク回路電圧全体が低下するような障害によって第６のスイッチが永続的に遮断されている場合であっても、この時間は低いデューティサイクルによって非常に短いため、第２のスイッチはそれでも保護される。ブリッジスイッチの１つに欠陥があり、その欠陥によりフィルタコンデンサが充電されないか、または変更された形で充電される場合、フィルタコンデンサで達成される電圧に基づいて、これを判定することができる。この場合、故障状態が検出され、それに応じてインバータは、例えば、起動を防止したり、あるいは特定されたエラーにもかかわらず許容され、追加のコンポーネントを危険に曝すことのないブリッジスイッチの起動のタイプを選択することによって、それに適切に対応する。インバータは、通常、その制御の一部としてフィルタコンデンサにおける電圧を特定するための手段を既に有している。

【0007】

本方法は、好ましくは、
－フィルタコンデンサを完全に放電させるステップと、
－第１のスイッチと第６のスイッチが開いている間に、第４のスイッチと第５のスイッチを閉じるステップと、
－複数の短パルスを使用して第３のスイッチをクロッキングするステップであって、短パルスのデューティサイクルが１％～５％である、ステップと、
－クロッキングの後、フィルタコンデンサで降下した追加の電圧を求めるステップと、
－降下した追加の電圧が電圧ウィンドウの外にある場合、ブリッジの故障状態を特定するステップと、によって補足される。

【0008】

これらの補足ステップは、正のリンク回路電圧の代わりに負のリンク回路電圧をクロック印加することによって、前述した方法のステップを繰り返すことに相当する。これらのステップにより、追加の潜在的なスイッチの障害が検出される。

【0009】

有利な態様では、第２のスイッチが、第３のスイッチの相補的なクロッキングでクロッキングされるか、または第３のスイッチが、第２のスイッチの相補的なクロッキングでクロッキングされる。代替的には、第２のスイッチをクロッキングしている間、第３のスイッチを開いたままにするか、または第３のスイッチをクロッキングしている間、第２のスイッチを開いたままにすることができる。この場合、第２のスイッチまたは第３のスイッチは、常に、設定された数の短パルスでクロッキングすることができる。

【0010】

本発明に係る試験方法の好ましい態様では、第２のスイッチをクロッキングする前に、負側内部接続と中心点の電位が一致するか否かのチェックがあり、または第３のスイッチをクロッキングする前に、正側内部接続と中心点の電位が一致するか否かのチェックがあり、一致が存在しない場合に、ブリッジの故障状態が常に特定される。

【0011】

インバータが複数のブリッジを有する場合、本発明に係る方法は、故障状態を排除するために、各ブリッジで連続的に実行されることが好ましい。それらのスイッチを有するすべてのブリッジがエラーなく機能するときにのみ、インバータの適切な動作が解放される。

【0012】

リンク回路の中心点への接続によって接続されているフィルタコンデンサの放電は、第５のスイッチと第２のスイッチを同時に閉じることによって、または第６のスイッチと第３のスイッチを閉じることによってトリガすることができる。代替的には、リンク回路の中心点への接続によって接続されるフィルタコンデンサの放電は、第５および第６のスイッチを同時に閉じることによっても行うことができる。

【0013】

別の態様では、本発明は、ブリッジを有するインバータに関するもので、ブリッジが、中心点を有する分割リンク回路の正側接続と正側内部接続との間に配置された第１のスイッチと、正側内部接続とブリッジ出力との間に配置された第２のスイッチと、ブリッジ出力と負側内部接続との間に配置された第３のスイッチと、負側内部接続と分割リンク回路の負側接続との間に配置された第４のスイッチと、中心点と正側内部接続との間に配置された第５のスイッチと、中心点と負側内部接続との間に配置された第６のスイッチとを有し、ブリッジ出力には、フィルタインダクタとフィルタコンデンサとを有する電源フィルタが接続されている。インバータは、上記方法を実行し、故障状態が検出されない場合にのみインバータを接続グリッドに接続するように設計および構成されたコントローラを有する。

【0014】

インバータは、複数のブリッジを有することができる。この場合、コントローラは、複数のブリッジの各々に対して連続的に上記方法を実行し、故障状態が検出されない場合にのみ、インバータをグリッドに接続するように設計および構成されている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

以下、図面を用いて本発明を説明する。

【図1】図１は、フィルタコンデンサを放電させるためのブリッジの第１のスイッチ構成を示している。

【図2】図２は、フィルタコンデンサを相補的なクロック方式で充電するためのブリッジの第２のスイッチ構成を示している。

【図3】図３は、フィルタコンデンサを相補的なクロック方式で充電するためのタイミングスキームを示している。

【図4】図４は、フィルタコンデンサをシングルクロック方式で充電するためのブリッジの第３のスイッチ構成を示している。

【図5】図５は、フィルタコンデンサを相補的なクロック方式で充電するためのブリッジの第４のスイッチ構成を示している。

【図6】図６は、本発明に係る方法のフローチャートを示している。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、ブリッジの出力でフィルタコンデンサＣＦを放電するために使用されるようなＡＮＰＣブリッジのスイッチ構成を示している。ＡＮＰＣブリッジは、入力側が分割リンク回路に接続されており、この分割リンク回路は、正側接続ＤＣ＋に接続された第１のリンク回路コンデンサＣ１と、負極接続ＤＣ－に接続された第２のリンク回路コンデンサＣ２とを備え、それらが中心点Ｍを介して相互に直列接続されている。正側接続ＤＣ＋と負極接続ＤＣ－との間には、逆並列還流ダイオードダイオードＤ１を有する第１のスイッチＴ１、逆並列還流ダイオードダイオードＤ２を有する第２のスイッチＴ２、逆並列還流ダイオードダイオードＤ３を有する第３のスイッチＴ３、逆並列還流ダイオードダイオードＤ４を有する第４のスイッチＴ４の直列回路が配置されている。第１のスイッチＴ１および第４のスイッチＴ４はＩＧＢＴトランジスタとして設計され、第２のスイッチＴ２および第３のスイッチＴ３はＭＯＳＦＥＴトランジスタとして設計されている。中心点Ｍは、第５のスイッチＴ５を介して、第１のスイッチＴ１と第２のスイッチＴ２との間の正側内部接続ＰＩに接続されている。さらに、中心点Ｍは、第６のスイッチＴ６を介して、第３のスイッチＴ３と第４のスイッチＴ４との間の負側内部接続ＮＩに接続されている。第５のスイッチＴ５と第６のスイッチＴ６も同様にＩＧＢＴトランジスタとして設計されている。第２のスイッチＴ２と第３のスイッチＴ３との間に配置されたブリッジ出力ＢＲには、交流電圧出力ＡＣでフィルタリングされた出力電圧を与えるために、フィルタインダクタＬＦとフィルタコンデンサＣＦとを有する出力フィルタが接続されている。

【0017】

フィルタコンデンサＣＦを放電するために、第３のトランジスタＴ３および第６のトランジスタＴ６が導通状態に切り替えられ、ブリッジの他のすべてのトランジスタが遮断状態に切り替えられる。その結果、フィルタコンデンサＣＦは、フィルタインダクタＬＦを介して短絡される。第３のスイッチＴ３および第６のスイッチＴ６の代わりに、第２のスイッチＴ２および第５のスイッチＴ５を介して、または第５のスイッチＴ５および第６のスイッチＴ６を介して、フィルタコンデンサＣＦを放電することも可能である。完全な放電、すなわちゼロの電圧への放電は、存在し得る無視できる残留電圧までの放電も含む。

【0018】

図２は、フィルタコンデンサＣＦを試験電圧まで相補的なクロック方式で充電するためのブリッジの第２のスイッチ構成を示している。この場合、第１のスイッチＴ１および第６のスイッチＴ６が導通状態に切り替えられ、第５のスイッチＴ５および第４のスイッチＴ４が遮断状態に切り替えられる。その後、第２のスイッチＴ２は、デューティサイクルが１％～５％の短パルスにより高い周波数でクロッキングされる。第３のスイッチＴ３は、第２のスイッチＴ２と相補的にクロッキングされる。これにより、第２のスイッチＴ２の導通フェーズにおいて、第１のリンク回路コンデンサＣ１およびフィルタインダクタＬＦを介してフィルタコンデンサＣＦが充電され、第３のスイッチＴ３の導通フェーズにおいて再び部分的に放電される。このクロッキングの結果、フィルタコンデンサＣＦには時間的に平均化されたＤＣ電圧が印加され、このＤＣ電圧が、第１のＤＣリンクコンデンサＣ１の電圧とデューティサイクルの積に相当する。第２のスイッチＴ２および第３のスイッチＴ３のクロッキングが終了した後、フィルタコンデンサＣＦの電圧が上記関係で決まる電圧ウィンドウ内にあるか否かのチェックが行われる。そうでない場合、ブリッジのスイッチのうちの１つが故障していると結論付けられ、ブリッジの故障状態が特定される。

【0019】

上述したブリッジの相補的クロッキングのタイミングスキームは、図３にさらに詳細に示されている。図面の最上部には、第１のスイッチＴ１のスイッチング状態が、第２のスイッチＴ２のスイッチング状態、第３のスイッチＴ３のスイッチング状態、第６のスイッチＴ６のスイッチング状態とともに、ｘ軸の時間ｔの関数として示されている。ｙ軸の数値は、遮断スイッチ状態を０、導通スイッチ状態を１としている。

【0020】

図３の図面の最下部には、フィルタコンデンサＣＦにおける電圧Ｕの時間特性がプロットされている。フィルタコンデンサＣＦの電圧がゼロである放電フェーズＥＰの完了後、第２のスイッチＴ２の短パルスによるクロッキングと第３のスイッチＴ３の相補的なクロッキングにより、充電フェーズＬＰが続く。このフェーズでは、電圧Ｕが漸近的に最終値に近づき、スイッチのエラーフリー機能を検証するために、後続の試験フェーズＰＰにおいて、ウィンドウ上限および下限を有する許容電圧ウィンドウと比較される。

【0021】

図４に示す代替的なスイッチ構成は、第３のスイッチＴ３が相補的にクロッキングされるのではなく、遮断状態に切り替えられるという点で、フィルタコンデンサＣＦを充電するための図２に示すスイッチ構成と異なる。これにより、第２のスイッチＴ２の短パルス間にフィルタコンデンサＣＦが放電するのが防止され、その結果、この間、第３のスイッチＴ３、第６のスイッチＴ６およびフィルタコンデンサＣＦによって形成されるフリーホイール経路を介してのみ、フィルタインダクタＬＦに流れる電流が減少する。その結果、フィルタコンデンサにかかる電圧は、各短パルスで段階的に増加するため、このスイッチ構成におけるブリッジスイッチの試験方法において、フィルタコンデンサＣＦの充電フェーズは、設定された数の短パルスの後または設定された充電時間の後に終了し、その後、フィルタコンデンサＣＦの電圧がブリッジスイッチ状態を確認するために測定されることになる。

【0022】

図５に示す代替的なスイッチ構成は、フィルタコンデンサＣＦが第２のリンク回路コンデンサＣ２を介して逆極性で充電されるという点で、フィルタコンデンサＣＦを充電するための図２に示すスイッチ構成と異なる。代替的には、または好ましくは、図２に示すスイッチ構成に加えて、ブリッジの他のスイッチをその機能に関してチェックすることができるため、このスイッチ構成を試験方法のフレームワーク内で使用することができる。この場合、第４のスイッチＴ４および第５のスイッチＴ５は導通状態に切り替えられ、第６のスイッチＴ６および第１のスイッチＴ１は遮断状態に切り替えられる。そして、第３のスイッチＴ３は、デューティサイクルが１％～５％の短パルスにより高周波数でクロッキングされる。第２のスイッチＴ２は、第３のスイッチＴ３と相補的にクロッキングされる。当然のことながら、上記のようなスイッチ構成を変更して、第２のスイッチＴ２が相補的にクロッキングされるのではなく、遮断状態に切り替えられるようにすることも考えられる。

【0023】

最後に、図６は、ブリッジを有するインバータを試験するための本発明に係る方法のフローチャートを示している。第１のステップＳ１では、例えばインバータのＤＣ電圧接続ＤＣ＋、ＤＣ－にＤＣ電源を接続することにより、インバータの分割リンク回路にリンク回路電圧が印加される。この場合、電源フィルタが接続されたブリッジ出力は、依然としてＡＣ電圧グリッドから切り離されたままである。第２のステップＳ２では、電源フィルタのフィルタコンデンサが完全に放電される。この放電は、分割リンク回路の中心点からブリッジ出力ＢＲまで導電経路が形成されるスイッチ構成で、ブリッジが操作されることによって引き起こされる。なお、第１のステップＳ１と第２のステップＳ２の実行順序は任意である。

【0024】

続く第３のステップＳ３では、第１のスイッチＴ１および第６のスイッチＴ６が閉じられ、第４のスイッチＴ４および第５のスイッチＴ５が開かれる。その結果、ブリッジの正側内部接続ＰＩには正側リンク回路電位が印加され、負側内部接続ＮＩには中心点電位が印加される。第４のステップＳ４では、引き続き、複数の短パルスを用いて第２のスイッチＴ２がクロックキングされる。ここで、短パルスのデューティサイクルは１％～５％に設定される。

【0025】

最後の第５のステップＳ５では、フィルタコンデンサにおいて降下した電圧がクロッキングの後に求められ、ここで、降下した電圧が、ウィンドウ上限およびウィンドウ下限を有する電圧ウィンドウの外にある場合、ブリッジの故障状態が特定される。

【0026】

インバータが複数のブリッジ、例えば接続されたＡＣ電圧グリッドの各相について、別個または共通の電源フィルタを介してＡＣ電圧グリッドの相に接続される１または複数のブリッジを有する場合、本方法はブリッジの各々に対して順次実行することが可能である。本方法は、インバータのブリッジまたは他のコンポーネントの追加の故障パターンに対する追加の試験ルーチンによって補完することができる。特定された故障状態を検証するために、本方法を複数回実行することもできる。

【0027】

本方法によりブリッジの故障状態が特定された場合、様々な方法で対応することが可能である。例えば、ＡＣ電圧グリッドへのインバータの接続を阻止することができ、インバータを作動停止したオープンブリッジで動作させることができ、または関連するブリッジに対して制限付きで動作させることができるような制御を選択することができる。さらに、故障状態は、上位レベルの制御エンティティに伝達することができる。

【符号の説明】

【0028】

ＤＣ＋，ＤＣ－ 接続
Ｃ１，Ｃ２ リンク回路コンデンサ
Ｍ 中心点
Ｔ１－Ｔ６ スイッチ
Ｄ１－Ｄ６ ダイオード
ＢＲ ブリッジ出力
ＰＩ，ＮＩ 内部接続
ＬＦ フィルタインダクタ
ＣＦ フィルタコンデンサ
ＡＣ ＡＣ電圧出力
Ｓ１ ステップ
ＬＰ 充電フェーズ
ＥＰ 放電フェーズ
ＰＰ 試験フェーズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】